KR20190014438A - 하이브리드 냉난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 냉난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 별도의 보일러를 갖추지 않고 열선에 의해 냉난방라인에 수용된 냉난방매체를 가온하여 난방함으로써, 난방품질이 우수하고 구조가 간결, 단순하여 사용성, 취급성 및 보관을 향상시킬 수 있으며, 냉난방라인의 노출되지 않아 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 난방장치로도 사용하면서 필요시 냉방장치로도 사용할 수 있는 하이브리드 냉난방장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치는 하이브리드 냉난방장치에 있어서, 매트본체; 상기 매트본체에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인; 상기 냉난방라인에 배치되어 상기 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단; 상기 가열수단에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 냉난방라인의 외부에 배치되는 다기능 열전달층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 냉난방장치{HYBRID HEATING AND COOLING APPARATUS}

본 발명은 하이브리드 냉난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 별도의 보일러를 갖추지 않고 열선에 의해 냉난방라인에 수용된 냉난방매체를 가온하여 난방함으로써, 난방품질이 우수하고 구조가 간결, 단순하여 사용성, 취급성 및 보관성을 향상시킬 수 있으며, 냉난방라인의 노출되지 않아 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 난방장치로도 사용하면서 필요시 냉방장치로도 사용할 수 있는 하이브리드 냉난방장치에 관한 것이다.

일반적으로, 난방장치로서 널리 사용되고 있는 전기장판은 주로 면상체에 발열선으로서 동선을 굴곡지게 배치한 형태로 구성되거나, 카본섬유사를 엮어서 형성한 것이 주류를 이루고 있다.

예컨대 카본섬유사를 적용한 발열선은 도 1에 도시된 바와 같이 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선(11)과, 이 도전선(11)의 외주면에 덧씌워지는 절연층(12)과, 이 절연층의 외주면에 감싸지는 외피층(13)으로 구성된다.

한편, 발열선(10)은 전원이 인가되면 도전선(11)에 전류가 흐르면서 특정 주파수가 발생되는데 이와 같은 주파수의 공진에 의해 발열현상이 발생되고 아울러 이 주파수의 공진에 따른 공진소음으로 전열기 사용시에 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

이에 따라 최근에는 도전선(11)을 일정 간격으로 별도의 선(14)을 이용하여 묶어주어 공진소음을 차단하는 발열선이 안출되고 있으나 이러한 발열선은 그 작업 공정이 매우 어려워 생산성이 저하될 뿐만 아니라 불필요하게 결속선이 요구되므로 생산단가가 증가되는 문제점이 있었다.

그리고, 발열선은 전원의 공급시에 전자파 발생이 심하여 인체에 악영향을 일으키는 것으로 알려져 있다.

전술한 전기장판의 문제점을 해소하기 위해 근래에는 온수를 순환시키는 난방을 수행하는 소형 온수난방장치가 개발되어 널리 사용되고 있다.

이러한 소형 온수난방장치는 매트 내부에 매설된 온수호스를 통해 온수보일러로부터 생성된 온수를 순환시킴으로써 난방작용을 수행하게 되는데, 다음과 같은 여러 가지 단점을 가지고 있다.

일반적인 소형 온수난방장치는 매트로부터 분리되어 이격, 배치되는 온수보일러를 별도로 갖추어야 하므로 사용, 보관, 취급 등이 불편하고, 온수보일러는 히터, 순환펌프, 등 수많은 부품이 조립, 제작되는 것이므로 비교적 제조원가가 높아 소비자의 비용부담이 상승되는 단점이 있다.

그리고, 소형 온수난방장치는 매트에 내장된 온수호스가 외부로 노출된 상태에서 온수보일러와 연결되므로 사용이 불편하고, 사용과정에서 손상의 우려가 높아 뜨거운 용수의 유출로 인한 화상 등 안전사고의 유발을 초래하는 한계점이 있다.

한편, 전술한 전기장판이나 소형 온수난방장치는 동절기에 난방장치로 사용이 가능하지만 공통적으로 하절기 등의 기간에는 불필요하여 보관공간을 차지하는 등 활용도가 낮은 단점이 있다.

한국공개실용신안 공개번호 제20-2010-0002399호 "온수파이프가 설치된 매트" 한국공개실용신안 공개번호 제20-2015-0003079호 "온수매트" 한국등록실용신안 등록번호 제20-0317484호 "전기장판"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 별도의 보일러를 갖추지 않고 열선에 의해 냉난방라인에 수용된 냉난방매체를 가온하여 난방함으로써, 난방품질이 우수하고 구조가 간결, 단순하여 사용성, 취급성 및 보관성을 향상시킬 수 있으며, 냉난방라인의 노출되지 않아 안전성을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 냉난방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 난방장치로도 사용하면서 필요시 냉방장치로도 사용할 수 있도록 한 하이브리드 냉난방장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치는 하이브리드 냉난방장치에 있어서, 매트본체; 상기 매트본체에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인; 상기 냉난방라인에 배치되어 상기 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단; 및 상기 가열수단에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치는 하이브리드 냉난방장치에 있어서, 매트본체; 상기 매트본체에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인; 상기 냉난방라인에 배치되어 상기 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단; 상기 가열수단에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 냉난방라인의 외부에 배치되는 다기능 열전달층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치는 하이브리드 냉난방장치에 있어서, 매트본체; 상기 매트본체에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인; 상기 냉난방라인에 배치되어 상기 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단; 상기 가열수단에 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 냉난방라인에 냉기를 인가하는 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 냉난방라인의 외부에 배치되는 다기능 열전달층; 및 상기 냉각수단은 상기 다기능 열전달층에 냉기를 인가하는 열전모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 냉난방라인은 중공라인으로 구성되고, 상기 냉난방라인의 양쪽 단부가 연결되는 매체열교환실이 구비되고, 상기 냉각수단은 상기 매체열교환실에 냉기를 인가하도록 설치되는 열전모듈로 구성될 수 있다.

이때, 상기 열전모듈은 열전소자의 일측 및 타측에 배치되는 한 쌍의 기판을 구비하되, 상기 기판 중 방열측 기판에 열교환부재가 결합된 구조로 이루어지고, 상기 매체열교환실은 상기 기판 중 냉각측 기판이 삽입, 고정되는 기판삽입홈이 요입된 구조로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 열교환부재는 열전달 특성을 갖는 선사가 엮여져 형성된 열교환면상체로 구성될 수 있다.

상기 다기능 열전달층은 복수의 편조용 선사에 의해 중공부를 갖는 선형으로 편조된 중공편조물로 구성되되, 상기 편조용 선사는 열전달 특성을 갖는 선사로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 다기능 열전달층은 복수의 편조용 선사에 의해 중공부를 갖는 선형으로 편조된 중공편조물로 구성되되, 상기 편조용 선사는 열전달 특성을 갖는 선사로 구성되고, 상기 가열수단은 열선으로 구성되되, 상기 열선은 상기 편조용 선사와 함께 상기 중공편조물에 동반, 배치될 수 있다.

상기 다기능 열전달층은 상기 냉난방라인의 외면에 코팅되고 열전달 특성을 갖는 소재로 형성된 코팅부로 구성될 수 있다.

한편, 상기 냉난방라인은 중공라인으로 형성되되, 상기 중공라인의 일단에 접속되고 체크밸브 기능이 내장된 제1 커플러; 및 상기 중공라인의 타단에 접속되고 상기 제1 커플러에 결속되며 체크밸브 기능이 내장된 제2 커플러를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 냉난방라인은 중공라인으로 형성되고, 상기 중공라인은 상기 냉난방매체의 유동을 저감하는 유동완충부재가 내장될 수 있다.

상기 가열수단은 열선으로 구성되어 상기 중공라인에 삽입, 설치되고, 상기 냉난방매체는 절연유 또는 가열시에 용융되는 냉난방고형체로 구성될 수 있다.

상기 유동완충부재는 다수의 기모가 형성된 기모사 또는 발포수지물로 구성될 수 있다.

상기 중공라인에는 아로마용액이 수용되고, 이 아로마 향의 발산을 위한 향발산부가 형성될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치는 상기 가열수단은 상기 냉난방라인의 표면에 적층 형성된 도전층으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치에 의하면, 별도의 온수보일러를 갖추지 않고 열선에 의해 가열된 냉난방매체에 의해 주 난방이 이루어지므로 구조가 간결, 단순하여 사용성, 취급성 및 보관성을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 열선에 공급되는 전원이 오프 되더라도 일정시간 동안 가온된 상태의 냉난방매체에 의한 난방작용이 지속하게 되어 열선의 발열에만 의존하는 전기장판 등에 비해 난방품질이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치에 따르면, 온수매트와 유사하게 냉난방매체를 가온하여 난방작용을 수행하면서도 온수보일러를 별도로 갖추지 않아도 되므로 제조원가를 절감할 수 있고, 종래 온수매트와 같이 온수를 공급하는 온수라인이 매트본체 외부로 노출되지 않으므로 사용이 편리하고, 손상에 따른 용수의 유출로 인한 화상 등 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래 기술을 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치를 나타낸 개략적인 사시도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제1 변형예를 나타낸 사시도,
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제2 변형예를 나타낸 요부확대사시도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제3 변형예를 나타낸 요부확대사시도,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제4 변형예를 나타낸 사시도,
도7a은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치를 나타낸 사시도,
도7b는 도7a의 A부 분리사시도,
도8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치를 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도8에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도8에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치를 나타낸 개략적인 사시도로서, 확대부는 지시된 부분을 확대한 사시도이다.

도2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 매트본체(1), 냉난방라인(2), 가열수단(3) 및 전원공급부(미도시)로 구성되어 있다.

매트본체(1)는 냉난방라인(2)이 수용되는 다양한 면상체로 구성될 수 있는 것으로, 예컨대, 하측에 배치되는 베이스층(11)과, 냉난방라인(2)이 배치된 베이스층(11)의 상부에 덧씌워지는 커버층(12)으로 구성되어 있다. 여기서 매트본체의 소재는 직물지, 천연 또는 인조가죽, 합성수지시트 등이 선택되어 구성될 수 있다.

냉난방라인(2)은 매트본체(1)에 배치되고 냉난방매체(미도시)가 수용되는 구성요소로서, 2매의 합성수지시트를 초음파 융착방식에 의해 접합하여 지그재그 구조의 유로를 갖도록 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 합성수지재 호스와 같은 중공라인(21)으로 구성되어 있다. 여기서, 중공라인(21)에 수용되는 냉난방매체는 대표적으로 물을 주입하여 구성할 수 있지만, 후술되는 바와 같이 절연유나 가열시에 용융되는 냉난방고형체로 구성할 수 있다.

가열수단(3)은 냉난방라인(2)에 배치되어 냉난방매체에 열기를 인가하는 구성요소로서, 열선(31)으로 구성되어 중공라인(21)에 감김되는 형태로 설치된다.

열선(31)은 히터선, 발열선 등으로 호칭되는 것으로 전원의 공급시 전기저항에 의해 발열작용을 수행한다면 제한 없이 선택하여 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 도2의 확대부에 도시된 바와 같이 내부 중심에 내열 섬유사로 형성된 중심사(311), 이 중심사(311)에 권취되는 복수 가닥의 도전사(312), 도전사의 외부에 배치되는 복수 가닥의 외피섬유사(313)로 구성된 것을 적용한다.

중심사(311) 및 외피섬유사(313)는 기능성선재가 구비된 면상체의 용도 등에 따라 무기섬유사나 유기섬유사 중에서 선택하여 적용한다.

도전사(312)는 도전성물질로 형성된 선사, 도전성물질을 포함하는 선사 중에서 적어도 하나 이상이 선택되어 공급될 수 있다.

여기서, 도전성물질로 형성된 선사는 동, 스테인레스 등과 같은 도전성 금속으로 형성된 도전성 금속사나 탄소사가 적용될 수 있다.

그리고, 도전성 금속사가 선택될 경우에는 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는 도전성 금속사가 적어도 한 가닥 이상 포함되어 열선으로 구성된 상태에서의 전체 직경이 1000마이크로미터(㎛) 이하가 되어야 면상체에 배치된 상태에서 이물감을 최소화할 수 있기 때문이다.

도전성물질을 포함하는 선사는 필라멘트사 묶음으로 구성된 선형몸체의 외면에 도전성 폴리머(도전성 잉크)가 코팅된 선사, 금속산화물나노입자, 그래핀 등의 도전성 물질이 부착된 선사, 섬유의 방사과정에서 도전성 물질(도전성 금속나노입자, 금속산화물 입자, 그래핀 등)이 포함되도록 방사한 것을 적용할 수 있다.

전원공급부(미도시)는 가열수단(3)에 전원을 공급하기 위한 구성요소로서, 상용전원을 설계된 정격전원으로 변환하여 공급하는 교류전원공급장치나 직류전원공급장치로 구성될 수 있는 것으로, 세부 구성 및 부속장치는 통상의 공지기술을 적용하는 것이므로 구체적인 도면상 도시나 설명을 생략한다.

그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 도면에 구체적으로 도시하지는 않았으나 가열수단(3)이나 냉난방매체의 가열온도를 감지하여 제어부에 인가함으로써 전원공급부의 전원공급을 제어하도록 온도감지부(미도시)가 구비되어 있고, 전원공급부의 온/오프 동작, 가열온도나 사용시간 등을 설정하는 입력부 등이 구성되어 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 작용을 간략하게 설명하면, 전원공급부로부터 전원이 열선(31)에 공급되어 전기저항에 의해 가열되고, 발산된 열기가 중공라인(21)에 수용된 냉난방매체를 가온하여 온도를 상승시키게 되므로 난방효과를 발휘하게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 초기에는 열선(31)에 의한 난방이 이루어지고, 연이어 열선(31)에 의해 가열된 냉난방매체에 의해 주 난방이 이루어지는 하이브리드 방식이므로 열선에 공급되는 전원이 오프 되더라도 일정시간 동안 난방작용을 지속하게 되어 열선(31)의 발열에만 의존하는 전기장판 등에 비해 난방품질이 향상되는 장점이 있다.

특히, 통상의 온수매트와 유사하게 냉난방매체를 가온하여 난방작용을 수행하면서도 온수보일러를 별도로 갖추지 않아도 되므로 사용, 보관, 취급이 용이하고, 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 종래 온수매트와 같이 매트본체 내부로 온수를 공급하는 온수라인이 외부로 노출되지 않으므로 사용이 편리하고, 온수라인의 손상에 따른 용수의 유출로 인한 화상 등 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

첨부도면, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제1 변형예를 나타낸 사시도이다.

도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 매트본체(1), 냉난방라인(2), 가열수단(3) 및 전원공급부로 구성되되, 냉난방라인(2)의 외부에 끼워지는 다기능 열전달층(4)이 더 구성되어 있다.

다기능 열전달층(4)은 열선(31)에서 발생된 열기를 냉난방라인(2)에 낭비 없이 효과적으로 전달하기 위해 구성된 것으로, 열선(31)이 중공라인(21)에 감김되어 있어서 열선의 감김 피치 사이에는 열선이 위치하지 않아서 열기가 전달되지 않지만 다기능 열전달층에 의해 노출 부분까지 열선의 열기를 열전도 받아 전달할 수 있다는 점에 특징이 있다.

그리고, 다기능 열전달층(4)은 중공라인을 보호하는 보온층의 기능을 수행할 수도 있고, 후술되는 바와 같이 다기능 열전달층에 전자파차폐사가 포함될 경우 전자파차폐층의 기능을 수행할 수도 있다.

그리고, 다기능 열전달층(4)은 냉난방라인(2)의 외면에 열전달 특성을 갖는 소재를 피막 형태로 형성한 코팅부로 구성할 수도 있지만, 냉난방라인(2)의 가요성을 등을 고려하여 알루미늄 등과 같은 금속 선사나, 세라믹 섬유사와 같이 열전도도가 높은 소재로 형성된 복수의 열전달 선사를 서로 엮어서 형성한 것을 형성한다.

특히, 상기한 열전달 선사를 편조용 직기에 편조용 선사로 공급, 편조하여 중공부를 갖는 선형 구조의 중공편조물(41)로 구성한 점에 특징이 있는 것으로, 중공부의 내부에 중공라인을 삽입할 경우 열선으로부터 전달받을 열기를 중공라인(21)에 효과적으로 전달할 수 있고, 중공라인(21)을 외부에서 감싸 가온된 열전달매체를 보온하는 보온층의 기능을 수행할 수도 있다. 여기서, 중공편조물(41)은 내부 중심에 중공부가 마련된 원형 단면 구조로 형성된 환타조물(1b,tubular braided fabric;브레이드 케이블(braided cable)로도 호칭됨) 형태로 형성된 것을 의미한다.

아울러, 중공편조물(41)은 세라믹 섬유사를 이용하여 편조 할 경우 전자파차폐선의 기능을 수행하도록 도전성을 갖는 선사를 일부 추가하여 편조하는 것이 바람직하다.

첨부도면, 도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제2 변형예를 나타낸 요부확대사시도로서, 이해를 돕기위해 간략화하여 도시한 것이다.

도4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 매트본체(1), 냉난방라인(2), 가열수단(3), 전원공급부 및 다기능 열전달층(4)을 구비하되, 냉난방라인(2)은 타원형 단면구조로 형성되어 있다.

이와 같이 냉난방라인(2)이 타원형 단면구조를 갖는 중공라인(21)으로 형성할 경우 열을 방출하는 표면적이 원형 구조에 비해 상대적으로 넓어져 난방효과를 상승시킬 수 있다.

그리고, 가열수단(3)은 냉난방라인(2)의 표면적이 넓을 경우 도전성폴리머를 인쇄하는 방식 등으로 중공라인(21)에 적층한 도전층(32)으로 구성할 수 있다. 이와같이 가열수단(3)이 도전층(32)으로 형성할 경우 방열면적이 넓어져 가온 특성이 향상되고, 인쇄방식으로도 배치할 수 있어서 열선(31)이 권취된 형태의 가열수단에 비해 제조가 간단하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

첨부도면, 도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제3 변형예를 나타낸 요부확대사시도로서, 이해를 돕기위해 간략화하여 도시한 것이다.

도5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 매트본체(1), 냉난방라인(2), 가열수단(3), 전원공급부 및 다기능 열전달층(4)을 구비하되, 중공라인(21)의 일단에 접속되고 체크밸브 기능이 내장된 제1 커플러(5)와, 중공라인(21)의 타단에 접속되고 제1 커플러(5)에 탈착 가능하게 결속되며 체크밸브 기능이 내장된 제2 커플러(5')가 더 구성되어 있다.

상기 제1 커플러(5)와 제2 커플러(5')는 서로 결속된 상태에서 유체의 유동이 가능하지만, 서로 분리될 경우 내장된 체크밸브 기능에 의해 유체의 유출이 방지되도록 구성된 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1647436호 개시된 '온열덮개를 구비한 온수매트'에 개시된 커플러, 또는 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0443033호 개시된 '온수매트용 온수 커넥터' 등과 유사하게 구성된 것을 선택하여 적용할 수 있으므로 세부 구조에 대한 도시나 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 중공라인(21)에 제1 커플러(5) 및 제2 커플러(5')가 구비되어 있으므로 필요시 제1 및 제2 커플러(5,5')의 결속상태를 해제하고 통상의 온수매트에서 사용하고 있는 온수보일러의 온수공급라인에 접속할 경우 온수를 공급받을 수 있어서 기존 온수매트용 온수보일러 등에 접속하여 호환성 있게 사용할 수 있는 장점이 있다. 예컨대 온수보일러의 온수공급라인(미도시)과 온수회수라인(미도시)에 각각 제1 커플러(5)와 제2 커플러(5')를 추가로 설치하고, 중공라인(21)에 접속된 제1 커플러(5)와 온수공급라인에 접속된 제2 커플러(5')를 접속하는 한편, 중공라인(21)에 접속된 제2 커플러(5')에 온수회수라인에 접속된 제1 커플러(5)를 결속하는 방식으로 서로 결속할 경우 온수의 순환이 가능하여 호환성 있게 사용할 수 있다.

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치의 제4 변형예를 나타낸 사시도로서 확대부는 지시된 부분을 확대한 것이다.

도6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제4 변형예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 복수의 편조용 선사에 의해 중공부를 갖도록 편조된 중공편조물로 구성된 다기능 열전달층(4)이 구성되되, 열선(31)이 편조용 선사와 함께 중공편조물(41)에 동반, 배치되어 있다.

상기한 제1 실시예의 제4 변형예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 편조용 직기에 편조용 선사를 공급하여 편조하는 과정에서 편조용 선사의 일부로 열선(31)을 공급하여 중공부를 갖는 선형 구조로 편조하는 방식으로 제조할 수 있다.

이와 같이 열선(31)이 다기능 열전달층(4)에 일체로 배치되면 별도로 열선을 중공라인에 권취하는 공정을 삭제할 수 있어서 제조과정이 보다 단순해지고, 열선(31)이 다기능 열전달층(4)을 형성하는 편조용 선사와 서로 엮여져 하나의 묶음이 되므로 열기를 보다 효과적으로 전달할 수 있어서 가온 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 다른 실시예들을 설명하되, 전술한 제1 실시예와 그 변형예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 다른 실시예에서는 제1 실시예와 그 변형예 등에 나타난 구성요소 또는 다른 실시예에 나타난 구성요소 중에서 서로 간에 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.

도7a은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치를 나타낸 사시도로서, 확대부는 지시된 부분을 확대한 것이다. 도7b는 도7a의 A부 분리사시도이다.

도7a을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 매트본체(1), 매트본체(1)에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인(2), 냉난방라인(2)에 배치되어 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단(3), 가열수단(3)에 전원을 공급하는 전원공급부, 냉난방라인(2)의 외부에 끼워지는 다기능 열전달층(4), 및 다기능 열전달층(4)에 냉기를 인가하는 냉각수단(6)으로 구성되어 있다.

냉각수단(6)은 열전모듈(61)로 구성된 것으로, 이 열전모듈(61)은 도7b에 도시된 바와 같이 직류전류가 통전되면 펠티어(Peltier) 효과에 따라 일측 접합부에서 열을 흡수하고 타측 접합부에서 열을 발산하는 열전소자(611)와, 열전소자(611)의 일면 및 타면에 구비되는 한 쌍의 기판(612,613)으로 구성되어 있다.

상기한 열전모듈(61)은 하절기와 같이 냉방이 필요한 경우 일측 기판이 냉각되면서 냉난방라인으로 냉기가 인가되도록 설치한다. 그리고 열전모듈은 전류의 극성을 바꾸는 간단한 방법으로 냉각측 기판에서 열기가 방출 되도록 할 수 있으므로 동절기에는 전류의 극성을 변경하여 전원을 공급함으로써 방열작용을 통해 가열수단을 보조하여 냉난방매체를 가열하는 난방 용도로도 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 중공라인(21)으로 구성된 냉난방라인(2)의 양쪽 단부가 연결되는 매체열교환실(7)이 구비되어 있다.

매체열교환실(7)은 내부에 냉난방매체가 수용되는 수용공간이 마련된 대략 사각통 형상으로 형성되되, 냉각측 기판(612)이 삽입, 고정되는 기판삽입홈(72)이 요입되어 있다.

그리고, 열전모듈(61)에는 냉각측 기판(612)의 냉각 특성의 향상을 위해 열교환부재(62)가 결합되어 있다. 이 열교환부재(62)는 방열측 기판(613)에 설치되는 것으로 열전달 특성을 갖는 선사가 엮여져 형성된 열교환면상체(621)로 구성되어 있다.

상기 열교환면상체(621)는 다수의 열전달 특성을 갖는 선사로 구성되어 외부 공기와의 접촉되는 표면적이 넓어서 방열측 기판(613)으로부터 방열되는 열기를 외부로 발산하게 되면서 냉각측 기판(612)의 냉각효율을 보다 안정적으로 유지할 수 있다. 이와 동시에 상기 열교환면상체(621)는 가온작용을 수행하는 매트본체(1)에 비해 상대적으로 표면온도가 낮은 바닥면에 밀착되어 있으므로 열기를 효과적으로 방출할 수 있어서 냉각측 기판의 성능을 향상시킬 수 있다.

한편 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 동절기의 경우 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 가열수단(3)에 전원을 공급하여 난방용을 사용할 수 있다. 그리고, 하절기에는 열전모듈(61)에 전원을 공급하여 냉각측 기판(612)을 통해 냉기를 방출하게 되면 매체열교환실(7)의 내부에 수용된 냉난방매체를 냉각시키게 되고, 이와 같이 냉각된 냉난방매체는 대류 형상에 의해 냉난방라인(2)을 따라 유동하게 되고, 매트본체(1)에 안착된 사용자에게 시원함을 제공하는 냉방효과를 발휘하게 된다.

도8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치를 나타낸 사시도이다.

도8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 매트본체(1), 매트본체(1)에 배치되고 냉난방매체가 수용되도록 중공라인(21)으로 형성된 냉난방라인(2), 냉난방라인(2)에 배치되어 냉난방매체에 열기를 인가하도록 열선(31)으로 구성된 가열수단(3), 및 가열수단(3)에 전원을 공급하는 전원공급부를 구비하되, 열선(31)은 중공라인(21)의 내부에 설치되고, 냉난방매체는 중공라인의 내부에 열선(31)이 내장된다는 점을 고려하여 절연유나 상온 또는 특정 온도에서 고형상태이지만 가열시에 용융되는 냉난방고형체(미도시)로 구성되어 있다.

여기서, 냉난방고형체는 벌집이나 양모 등에서 추출된 밀납, 라놀린(lanolin)과 같은 동물성왁스나, 야자, 콩 등의 식물의 열매나 잎으로부터 추출된 식물성왁스를 이용하여 구성할 수 있다.

한편 중공라인(21)에는 냉난방매체의 유동을 저감하는 유동완충부재(8)가 내장되어 있다. 여기서, 유동완충부재(8)는 사용자의 안착 등으로 중공라인(21)에 압력이 가해질 경우 내부에 주입된 냉난방매체가 한쪽으로 급격하게 쏠림 되는 현상을 저감하는 한편, 열용량을 증가시켜 온기를 보유하는 시간을 증가시키는 기능을 수행한다.

그리고, 유동완충부재(8)는 중공라인(21)에 압력이 가해져 눌러지더라도 냉난방매체가 한쪽으로 급격하게 쏠림 되거나, 수축된 부분이 신속하게 복원될 수 있다면 중공라인의 중공부와 대응하는 형상의 발포수지물 등으로 구성될 수 있지만, 본 실시예에서는 기모사(81)로 구성되어 있다.

기모사(81)는 중심에 배치된 중심선(811)에 다수의 기모(812)가 형성된 것으로, 본 실시예에서는 도8에 도시된 바와 같이 열선에 기모사(81)를 권취하여 구성하였지만, 열선(31)에 부착 등의 방법으로 다수의 기모를 형성한 것을 적용할 수도 있다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 중공라인(21)의 내부에 허브추출액과 같이 향을 발산할 수 있는 아로마용액이 주입될 수 있다. 그리고, 중공라인(21)에는 내부에 수용된 아로마 향의 발산을 위한 스프레이건과 유사하게 구성된 향발산부(미도시)가 설치될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 냉난방장치는 중공라인(21)의 내부에 가열시 용융되는 냉난방고형체가 수용되어 냉난방매체의 기능을 수행하므로 사용 중에 중공라인(21)의 손상으로 유출이 발생되더라도 용융되어 있던 냉난방고형체가 고형화 되므로 화상과 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

그리고, 취침 중 사용자의 뒤척임 등으로 중공라인(21)에 압력이 가해져 눌러지더라도 중공라인(21)의 내부에 유동완충부재(8)가 내장되어 완충작용을 수행하므로 냉난방매체가 한쪽으로 급격하게 쏠림 되지 않아서 편안하고 안락하게 취침할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하이브리드 냉난방장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

1:매트본체
2:냉난방라인
21:중공라인
3:가열수단
31:열선
4:다기능 열전달층
41:중공편조물
5:제1 커플러
5':제2 커플러
6:냉각수단
7:매체열교환실
8:유동완충부재

Claims (16)

1. 하이브리드 냉난방장치에 있어서,
   매트본체;
   상기 매트본체에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인;
   상기 냉난방라인에 배치되어 상기 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단; 및
   상기 가열수단에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
2. 하이브리드 냉난방장치에 있어서,
   매트본체;
   상기 매트본체에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인;
   상기 냉난방라인에 배치되어 상기 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단;
   상기 가열수단에 전원을 공급하는 전원공급부; 및
   상기 냉난방라인에 외부에 배치하는 다기능 열전달층을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
3. 하이브리드 냉난방장치에 있어서,
   매트본체;
   상기 매트본체에 배치되고 냉난방매체가 수용되는 냉난방라인;
   상기 냉난방라인에 배치되어 상기 냉난방매체에 열기를 인가하는 가열수단;
   상기 가열수단에 전원을 공급하는 전원공급부; 및
   상기 냉난방라인에 냉기를 인가하는 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 냉난방라인의 외부에 배치되는 다기능 열전달층; 및
   상기 냉각수단은 상기 다기능 열전달층에 냉기를 인가하는 열전모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 냉난방라인은 중공라인으로 구성되고,
   상기 냉난방라인의 양쪽 단부가 연결되는 매체열교환실이 구비되고, 상기 냉각수단은 상기 매체열교환실에 냉기를 인가하도록 설치되는 열전모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 열전모듈은 열전소자의 일측 및 타측에 배치되는 한 쌍의 기판을 구비하되, 상기 기판 중 방열측 기판에 열교환부재가 결합된 구조로 이루어지고,
   상기 매체열교환실은 상기 기판 중 냉각측 기판이 삽입, 고정되는 기판삽입홈이 요입된 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 열교환부재는 열전달 특성을 갖는 선사가 엮여져 형성된 열교환면상체로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
8. 제2항 또는 제4항에 있어서,
   상기 다기능 열전달층은 복수의 편조용 선사에 의해 중공부를 갖는 선형으로 편조된 중공편조물로 구성되되, 상기 편조용 선사는 열전달 특성을 갖는 선사로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
9. 제2항 또는 제4항에 있어서,
   상기 다기능 열전달층은 복수의 편조용 선사에 의해 중공부를 갖는 선형으로 편조된 중공편조물로 구성되되, 상기 편조용 선사는 열전달 특성을 갖는 선사로 구성되고,
   상기 가열수단은 열선으로 구성되되, 상기 열선은 상기 편조용 선사와 함께 상기 중공편조물에 동반, 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
10. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 다기능 열전달층은 상기 냉난방라인의 외면에 코팅되고 열전달 특성을 갖는 소재로 형성된 코팅부로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉난방라인은 중공라인으로 형성되되,
    상기 중공라인의 일단에 접속되고 체크밸브 기능이 내장된 제1 커플러; 및
    상기 중공라인의 타단에 접속되고 상기 제1 커플러에 결속되며 체크밸브 기능이 내장된 제2 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉난방라인은 중공라인으로 형성되고,
    상기 중공라인은 상기 냉난방매체의 유동을 저감하는 유동완충부재가 내장된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 가열수단은 열선으로 구성되어 상기 중공라인에 삽입, 설치되고,
    상기 냉난방매체는 절연유 또는 가열시에 용융되는 냉난방고형체로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 유동완충부재는 다수의 기모가 형성된 기모사 또는 발포수지물로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치
15. 제12항에 있어서,
    상기 중공라인에는 아로마용액이 수용되고, 이 아로마 향의 발산을 위한 향발산부가 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치
16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열수단은 상기 냉난방라인의 표면에 적층 형성된 도전층인 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉난방장치.

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