KR20160137703A - 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전모듈을 이용한 스마트 온도 제어 냉각 시스템에 공기순환 구조를 추가로 구성함으로써, 열전모듈의 성능을 더욱 강화시킬 수 있는 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 방열부 및 흡열부 각각을 이루는 한 쌍의 기판들, 상기 한 쌍의 기판들 사이에 설치되는 다수개의 열전소자들을 포함하는 하나 이상의 열전모듈; 상기 열전모듈의 방열부 및 흡열부에 각각 결합되는 제1열교환부 및 제2열교환부를 포함하는 열전모듈부와, 상기 열전모듈부를 장착하고, 장착된 열전모듈부에서 발생되는 방열 및 흡열을 공기순환을 통해 온도를 변화시켜 냉기와 열기를 공급하여 인체에 적절한 온도를 유지시키는 매트리스를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템{Bed refrigeration system having smart temperature control}

본 발명은 스마트 온도 제어 냉각 시스템에 관한 것으로, 특히 침대에 적용할 수 있는 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템에 관한 것이다.

종류가 다른 금속 도체의 접합부에 전류를 통하면, 그 전류의 방향성에 따라 접합부에서 열을 흡수 또는 발열이 일어나는 현상으로 1834년부터 펠티에 효과로 알려져 있다. 이러한 열전효과(펠티어효과, peltier effect)를 기초로 작동되는 열전소자(thermoelectric module)를 이용하는데, 이 소자는 열을 발생하기도하고 열을 빼앗기도 하는 기능을 갖고 있다. 즉, 열전소자에 전류를 흘리면 한쪽 면이 흡열하여 반대에서 방열하는 것이다. 즉, 열전소자에 의하여 열이동현상이 일어나게 되며, 이전 특성을 이용하여 기존의 복잡한 냉각장치 대신 간편하고 소형화시킨 냉각구조를 만들 수 있게 된다.

이러한 열전효과를 이용하여 침대에 결합시킴으로써, 침대형 방냉 방열 시스템에 적용이 가능하게 된다.

일반적으로 침대는 온돌방이나 마루 위에서 잘 때 담요, 이불 또는 침대에 사용하는 침구류이며, 딱딱한 바닥에 대한 쿠션재 역할을 함과 동시에 바닥면의 온도에 영향이 없도록 하는 단열재의 역할도 한다. 바닥면의 온도를 단열하는 것만으로는 쾌적한 수면환경 조성에 모자라기 때문에 침대의 매트리스에 냉각 또는 가열 기능을 부가하려는 많은 노력이 있어왔다.

이러한 노력의 하나로서, 실용신안등록 제20-0378388호에서는 매트리스의 내부에 열매체가 채워진 순환관이 설치되고 순환관과 열전모듈 사이에 순환펌프가 연결된 것에 더하여 온도감지센서와 정역전환회로를 구비한 매트리스가 설명되어있다.

이러한 매트리스는 설정온도와 매트리스의 온도를 비교하여 설정온도보다 매트리스의 온도가 높은 경우에는 열전모듈에 냉각방향으로 전기를 흘려보내고, 설정온도보다 매트리스의 온도가 낮은 경우에는 열전모듈에 가열방향으로 전기를 흘려보냄으로써 언제가 쾌적한 수면환경을 유지하는 것이다.

이에 따라 열전모듈을 이용한 침대형 시스템의 사용이 증가되고 있음에 따라 열전모듈에 의하여 발생되는 열의 열이동현상을 보다 효과적으로 구현할 수 있는 구성이 요구되고 있다.

공개실용신안공보 제20-2008-0014525호 (공개일자 2009.01.07) 공개실용신안공보 제20-0467271 (등록일자 2013.05.29)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 열전모듈을 이용한 침대형 시스템에 공기순환 구조를 추가로 구성함으로써, 열전모듈의 성능을 더욱 강화시킬 수 있는 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템의 특징은 방열부 및 흡열부 각각을 이루는 한 쌍의 기판들, 상기 한 쌍의 기판들 사이에 설치되는 다수개의 열전소자들을 포함하는 하나 이상의 열전모듈; 상기 열전모듈의 방열부 및 흡열부에 각각 결합되는 제1열교환부 및 제2열교환부를 포함하는 열전모듈부와, 상기 열전모듈부를 장착하고, 장착된 열전모듈부에서 발생되는 방열 및 흡열을 공기순환을 통해 온도를 변화시켜 냉기와 열기를 공급하여 인체에 적절한 온도를 유지시키는 매트리스를 포함하여 구성되는데 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 전기적 에너지에 의하여 열전 모듈(Thermoelectric module)의 경우 온도를 0도에서 40도 정도를 까지 변환이 가능하므로 인체가 차가움과 따듯함을 느끼고 체온을 적정하게 유지하기 때문에 환경에 따른 제약없어 인체의 활동성을 강화시켜 줄 수 있는 효과가 있다.

둘째, 열전모듈의 온도를 높이는 가열수단을 구비함으로써, 가열과 냉각 기능을 모두 갖춰 계절에 무관하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템을 나타낸 구성도
도 2 는 도 1의 열전모듈부의 상세 구성을 나타낸 구성도
도 3 은 도 1에서 공기 순환 구조를 갖는 매트리스의 커버 구성을 상세히 나타낸 구성도
상세 구성을 나타낸 구성도

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 방열부 및 흡열부 각각을 이루는 한 쌍의 기판들, 상기 한 쌍의 기판들 사이에 설치되는 다수개의 열전소자들을 포함하는 하나 이상의 열전모듈; 상기 열전모듈의 방열부 및 흡열부에 각각 결합되는 제1열교환부 및 제2열교환부를 포함하는 열전모듈부와, 상기 열전모듈부를 장착하고, 장착된 열전모듈부에서 발생되는 방열 및 흡열을 공기순환을 통해 온도를 변화시켜 냉기와 열기를 공급하여 인체에 적절한 온도를 유지시키는 매트리스로 구성된다.

도 2 는 도 1의 열전모듈부의 상세 구성을 나타낸 구성도이다.

도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 열전모듈부는 하나 이상의 열전모듈과; 열전모듈의 방열부 및 흡열부에 각각 결합되는 제1열교환부 및 제2열교환부를 포함한다.

상기 열전모듈은 한 쌍의 기판과, 한 쌍의 기판들 사이에 설치되는 다수 개의 열전소자와, 열전소자와 연결되어 전원을 공급하는 전원인가부를 포함한다.

그리고 상기 기판은 금속, 세라믹 등 다양한 재질이 사용될 수 있으나, 열팽창 등을 고려하여 세라믹 재질이 사용되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 한 쌍의 기판은 열전소자의 배열에 따라서 어느 하나는 방열부로서, 나머지 하나는 흡열부로서 기능한다.

그리고 상기 매트리스는 상면과 하면을 덮는 커버와, 상기 커버의 내부에 위치하고 소정 두께를 가지고 상면에 탄성을 갖는 스프링을 구비하는 쿠션부로 구성된다.

이때, 상기 커버는 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 상기 쿠션부의 내부 공기를 외부로 배출시켜 열전모듈부에서 제공되는 방열 및 흡열을 통한 온도를 제어하는 공기 회수부와, 외부의 공기를 내부로 흡입하여 열전모듈부에서 제공되는 방열 및 흡열을 통한 온도를 제어하는 공기 공급부로 구성된다.

이때, 상기 공기 회수부는 하나로 연결되는 구성으로 리턴 라인(return line)으로 구성된다. 그리고 상기 공기 공급부는 상면 및 하면을 덮는 커버 중 적어도 하나에 쿠션부 내외를 관통하는 적어도 하나 이상의 미세한 구멍(hole)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 미세한 구멍은 커버의 상면에 구성되는 것이 바람직하다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 방열부 및 흡열부 각각을 이루는 한 쌍의 기판들, 상기 한 쌍의 기판들 사이에 설치되는 다수개의 열전소자들을 포함하는 하나 이상의 열전모듈; 상기 열전모듈의 방열부 및 흡열부에 각각 결합되는 제1열교환부 및 제2열교환부를 포함하는 열전모듈부와,
   상기 열전모듈부를 장착하고, 장착된 열전모듈부에서 발생되는 방열 및 흡열을 공기순환을 통해 온도를 변화시켜 냉기와 열기를 공급하여 인체에 적절한 온도를 유지시키는 매트리스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열전모듈부는
   하나 이상의 열전모듈과; 열전모듈의 방열부 및 흡열부에 각각 결합되는 제1열교환부 및 제2열교환부를 포함하며,
   상기 열전모듈은 한 쌍의 기판과, 한 쌍의 기판들 사이에 설치되는 다수 개의 열전소자와, 열전소자와 연결되어 전원을 공급하는 전원인가부를 포함하여 구성되고,
   상기 기판은 금속, 세라믹 재질로 구성되어 열전소자의 배열에 따라서 어느 하나는 방열부로서, 나머지 하나는 흡열부로서 기능하는 것을 특징으로 하는 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 매트리스는
   상면과 하면을 덮는 커버와,
   상기 커버의 내부에 위치하고 소정 두께를 가지고 상면에 탄성을 갖는 스프링을 구비하는 쿠션부로 구성되고,
   이때, 상기 커버는
   쿠션부의 내부 공기를 외부로 배출시켜 열전모듈부에서 제공되는 방열 및 흡열을 통한 온도를 제어하는 공기 회수부와,
   외부의 공기를 쿠션부 내부로 흡입하여 열전모듈부에서 제공되는 방열 및 흡열을 통한 온도를 제어하는 공기 공급부로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 공기 회수부는 하나로 연결되는 구성으로 리턴 라인(return line)으로 구성되고,
   상기 공기 공급부는 상면 및 하면을 덮는 커버 중 적어도 하나에 쿠션부 내외를 관통하는 적어도 하나 이상의 미세한 구멍(hole)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 온도 제어가 가능한 침대형 냉각 시스템.

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