KR20210048470A - Cold or hot mattress apparatus using thermoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉수나 온수를 선택적으로 매트리스의 내부에 공급할 수 있는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hot and cold mattress device using a thermoelectric element, and more particularly, to a hot and cold mattress device using a thermoelectric element capable of selectively supplying cold water or hot water to the interior of a mattress.
일반적으로 매트리스는 잠자거나 누울 때 바닥에 사용하는 침구류이며, 딱딱한 바닥에 대한 쿠션재 역할을 함과 동시에 바닥면의 온도에 대한 단열재의 역할도 한다. 이러한 매트리스를 여름철이나 겨울철에 사용할 때 쾌적한 수면 또는 쉬는 환경을 만족시킬 수 없기에 매트리스에 냉각 또는 가열 기능을 부가하려는 많은 노력이 있어 왔다.In general, mattresses are bedding used on the floor when sleeping or lying down, and at the same time as a cushioning material for a hard floor, they also act as an insulation material for the temperature of the floor surface. When such a mattress is used in summer or winter, a lot of efforts have been made to add a cooling or heating function to the mattress because it cannot satisfy a comfortable sleep or rest environment.
예를 들어, 실용신안등록 제20-0378388호에서는 매트리스의 내부에 열매체가 채워진 순환관이 설치되고 순환관과 열전소자 사이에 순환 펌프가 연결된 것에 더하여 온도감지센서와 정역전환회로를 구비한 매트리스가 기재되어있다. 이러한 매트리스는 설정 온도와 매트리스의 온도를 비교하여 설정 온도 보다 매트리스의 온도가 높은 경우에는 열전소자에 냉각방향으로 전류를 인가하고, 설정 온도보다 매트리스의 온도가 낮은 경우에는 열전소자에 가열방향으로 전류를 인가함으로써 쾌적한 수면환경을 조성할 수 있는 것이다.For example, in Utility Model Registration No. 20-0378388, a circulation pipe filled with a heat medium is installed inside the mattress, and a circulation pump is connected between the circulation pipe and the thermoelectric element. It is described. These mattresses compare the set temperature with the mattress temperature, and when the mattress temperature is higher than the set temperature, current is applied to the thermoelectric element in the cooling direction, and when the mattress temperature is lower than the set temperature, the current is applied to the thermoelectric element in the heating direction. By applying, it is possible to create a comfortable sleeping environment.
이때, 열전소자는 열매체를 가열 또는 냉각하는 작용면과 반대쪽의 반작용면을 포함하고, 작용면과 반작용면(S3) 사이의 온도 차이가 작을수록 가열 또는 냉각 효율이 높기 때문에 반작용면의 온도변화를 막아야 한다. 따라서 반작용면에는 방열핀과 방열팬을 각각 설치하여 대기와의 열전달을 향상 시켰다. 하지만, 열전소자로 매트리스를 가열하는 경우에 반작용면에는 냉각이 일어나고 이러한 경우에 방열핀과 방열팬은 반작용면의 온도를 올리는 효과가 매우 적은 문제가 있었다. 나아가, 열전소자의 가열작용이 계속될 경우 반작용면은 계속해서 냉각되고 결국 방열핀에 성에가 끼게 되고 열전소자의 효율은 더욱 낮아지는 문제가 있었다.At this time, the thermoelectric element includes a reaction surface opposite to the working surface that heats or cools the heat medium, and the smaller the temperature difference between the working surface and the reaction surface (S3), the higher the heating or cooling efficiency, so the temperature change of the reaction surface is reduced. It must be prevented. Therefore, heat dissipation fins and heat dissipation fans were installed on the reaction surface to improve heat transfer to the atmosphere. However, when the mattress is heated with a thermoelectric element, cooling occurs on the reaction surface, and in this case, the heat dissipation fin and the heat dissipation fan have very little effect of raising the temperature of the reaction surface. Furthermore, when the heating action of the thermoelectric element continues, the reaction surface continues to cool, and eventually, there is a problem in that the heat dissipation fin is frosted, and the efficiency of the thermoelectric element is further lowered.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0137980호 (2015.12.09)에는 난방 모드시 열전소자의 반작용면의 흡열동작을 최적의 온도조건으로 자동으로 제어할 수 있는 냉온기능을 갖는 매트리스의 온도제어장치가 개시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0137980 (2015.12.09) has a cooling/heating function that can automatically control the heat absorbing action of the reaction surface of the thermoelectric element in the optimal temperature condition in the heating mode. A mattress temperature control device is disclosed.
그러나, 이상에서 언급한 종래의 기술에서는 매트리스의 내부에 별도의 냉온수용 순환관이 설치되어 있는데, 체중이 무거운 사용자가 누워 사용할 경우, 하중이 집중되는 부분에 위치한 냉온수용 순환관에서 냉수 또는 온수의 순환이 원활하지 않아 결국 전체적인 냉온 효과를 떨어트리는 요인이 되었다.However, in the conventional technology mentioned above, a separate circulation pipe for hot and cold water is installed inside the mattress. When a user with a heavy weight lies down and uses it, the circulation of cold or hot water is prevented in the circulation pipe for hot and cold water located in the part where the load is concentrated. As it was not smooth, it eventually became a factor that lowered the overall cooling and heating effect.
본 발명은 이상에서 설명한 종래기술의 단점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 체중이 무거운 사용자가 사용하는 경우에도 냉온수용 순환관을 사용하지 않으면서도 냉수나 온수의 순환이 원활하게 이루어질 수 있는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention was conceived to overcome the disadvantages of the prior art described above, and an object of the present invention is to facilitate circulation of cold or hot water without using a circulation pipe for hot and cold water even when a user with a heavy weight is used. It is to provide a hot and cold mattress device using a thermoelectric element.
본 발명의 다른 목적은 난방모드 또는 냉방모드시 외부의 온도와 열전소자의 반작용면의 온도가 미리 설정된 온도범위를 벗어나는 경우 열전소자의 반작용면에 자동으로 열을 인가하는 온도편차 제어를 실행할 수 있는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to perform temperature deviation control in which heat is automatically applied to the reaction surface of the thermoelectric element when the external temperature and the temperature of the reaction surface of the thermoelectric element are out of a preset temperature range in the heating mode or the cooling mode. It is to provide a hot and cold mattress device using a thermoelectric element.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치는, 일측에 냉수나 온수를 주입 또는 토출하기 위한 주입구(112)와 토출구(114)가 각각 형성된 매트리스 본체(110)를 구비하며, 내부에 미리 형성된 순환경로(130)를 따라 냉수 또는 온수를 순환시키는 매트리스부(100)와; 상기 매트리스 본체(110)의 주입구(112)와 토출구(114)에 각각 연결되며, 사용자의 동작 모드의 설정에 따라 상기 매트리스 본체(110)의 주입구(112)로 공급되는 공급수의 온도를 미리 설정된 온도범위로 가열 또는 냉각하여 공급하는 온도 제어부(200)로 구성되며; 상기 순환경로(130)는 상기 매트리스 본체(110)를 초음파를 이용하여 융착 형성된 소정 형상의 누빔부(120)가 형성되지 않은 부분이 S자 형상을 반복적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.A cold and hot mattress device using a thermoelectric element according to the present invention for achieving such an object includes a
이상과 같은 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.The hot and cold mattress device using the thermoelectric device according to the present invention as described above has the following effects.
먼저, 체중이 무거운 사용자가 사용하는 경우에도 냉온수용 순환관을 사용하지 않으면서도 냉수나 온수의 순환이 원활하게 이루어질 수 있는 매트리스 구조를 제공할 수 있어, 냉수나 온수와 같은 열전달 매체의 전달 효율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 제품의 수평을 연장시킬 수 있는 효과를 갖는다.First, it is possible to provide a mattress structure capable of smoothly circulating cold or hot water without using a circulation pipe for hot and cold water even when a user with a heavy weight uses it, thereby improving the transfer efficiency of heat transfer media such as cold water or hot water. Not only can it be used, it has the effect of extending the horizontality of the product.
또한, 난방모드 또는 냉방모드시 외부의 온도와 열전소자의 반작용면의 온도가 미리 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우 열전소자의 반작용면에 자동으로 열을 인가하는 온도편차 제어를 실행할 수 있어, 열전소자를 사용하는 종래의 제품 보다 열전소자의 반작용면의 흡열기능을 상대적으로 향상시킬 수 있어, 최종적으로 열전소자의 작용면의 가열능력 또한 향상시킬 수 있다.In addition, in the heating mode or the cooling mode, if the temperature of the reaction surface of the thermoelectric element and the external temperature are out of the preset temperature range, temperature deviation control can be executed to automatically apply heat to the reaction surface of the thermoelectric element. It is possible to relatively improve the heat absorbing function of the reaction surface of the thermoelectric element compared to the conventional products used, and finally, the heating capacity of the working surface of the thermoelectric element can also be improved.
또한, 사용자가 취침 또는 휴식을 위해 사용할 때 제품으로부터 발생하는 전자파 노출을 방지하며, 취침이나 휴식을 위해 사용시 진동 및 소음을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.In addition, it prevents exposure to electromagnetic waves generated by the product when a user uses it for sleeping or rest, and has the effect of reducing vibration and noise when using it for sleeping or rest.
도 1은 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치의 구성을 보인 블록 구성도이며;
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치의 매트리스 본체의 변형을 보인 도면이며;
도 4는 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치의 제어부의 블록 구성도이며;
도 5는 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치의 전기식 가열소자의 설치 예를 설명하기 위한 도면이며,
도 6은 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치의 매트리스부의 사용 상태를 설명하기 위한 도면이며;1 is a block diagram showing the configuration of a hot and cold mattress device using a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention;
2 and 3 are views showing a deformation of a mattress body of a hot and cold mattress device using a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention;
4 is a block diagram of a control unit of a hot and cold mattress device using a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention;
5 is a view for explaining an installation example of an electric heating element of a hot and cold mattress device using a thermoelectric element according to a first embodiment of the present invention,
6 is a view for explaining a state of use of a mattress part of a hot and cold mattress device using a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention;
도 1은 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치의 구성을 보인 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a hot and cold mattress device using a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치는, 일측에 냉수나 온수를 주입 또는 토출하기 위한 주입구(112)와 토출구(114)가 각각 형성된 매트리스 본체(110)를 구비하며, 내부에 미리 형성된 순환경로(130)를 따라 냉수 또는 온수를 순환시키는 매트리스부(100)와, 매트리스 본체(110)의 주입구(112)와 토출구(114)에 각각 연결되며, 사용자의 동작 모드의 설정에 따라 매트리스 본체(110)의 주입구(112)로 공급되는 공급수의 온도를 미리 설정된 온도범위로 가열 또는 냉각하여 공급하는 온도 제어부(200)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the
여기서, 순환경로(130)는 매트리스 본체(110)를 초음파를 이용하여 융착 형성된 소정 형상의 누빔부(120)가 형성되지 않은 부분이 S자 형상을 반복적으로 연결되도록 형성되며, 순환경로(130)의 폭(W2)은 누빔부(120)의 폭(W1) 보다 상대적으로 작게 형성되며, 순환경로(130)의 길이(h2)은 누빔부(120)의 높이(h1) 는 같은 높이로 형성되는 것이 바람직하다. Here, the
또한, 상기 누빔부(120)의 내부에는 열전달이 가능한 기체(공기,가스), 액체(물, 오일, 젤) 또는 분말(다양한 석재분말)이 밀폐되도록 공지의 기술을 이용하여 삽입되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that heat transferable gas (air, gas), liquid (water, oil, gel) or powder (various stone powder) is sealed in the interior of the
이와 같은 순환경로(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 매트리스 본체(110)의 일측에 형성된 주입구(112)에서 시작하여 횡방향 또는 종방향으로 S자 형상이 주입구(112)의 반대편에 위치한 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부까지 연결되도록 반복적으로 형성되고, 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부에서 직선 형상으로 토출구(114)로 연결되도록 형성되는 제1 형상, 도 2에 도시된 바와 같이, 매트리스 본체(110)의 일측에 형성된 주입구(112)에서 시작하여 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부까지 직선 형상으로 형성되고, 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부에서 횡방향 또는 종방향으로 S자 형상이 토출구(114)로 연결되도록 반복적으로 형성되는 제2 형상, 도 3에 도시된 바와 같이, 매트리스 본체(110)의 일측에 형성된 주입구(112)에서 시작하여 횡방향 또는 종방향으로 제1 S자 형상이 주입구(112)의 반대편에 위치한 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부까지 연결되도록 반복적으로 형성되고, 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부에서 횡방향 또는 종방향으로 제2 S자 형상이 토출구(114)로 연결되도록 반복적으로 형성되는 제3 형상 중 선택되는 임의의 한 형상인 것이 바람직하다.Such a
또한, 제3 형상에서 한 쌍의 S자 형상은 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 상하 방향(또는 좌우방향)으로 대칭 구조의 형상으로 형성되었지만, 한 쌍의 S자 형상이 같지만 서로 엇갈린 비대칭 구조의 형상으로 형성되는 것도 가능할 것이다. In addition, in the third shape, a pair of S-shaped shapes were formed in a symmetrical structure in the vertical direction (or left and right) with each other, as shown in FIG. 3, but the pair of S-shaped shapes were the same, but the asymmetrical structures were staggered It will be possible to be formed in the shape of.
또한, 온도 제어부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일측에 냉수 또는 온수를 공급하거나 집수하기 위한 공급구(212) 및 집수구(214)가 형성되고, 내부에 설치공간이 형성된 하우징 본체(210)와, 하우징 본체(210)의 일측면에 설치되며, 사용자의 조작에 따라 전원 온/오프, 냉방모드, 난방모드를 선택하고, 냉방 또는 난방온도를 조절하기 위한 조작부(220)와, 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 조작부(220)의 조작에 따라 작용면(S1)에 대하여 발열 또는 흡열동작을 실행하고, 반작용면(S3)에 대하여 흡열 또는 발열동작을 실행하는 열전소자(230)와, 열전소자(230)의 작용면(S1) 및 반작용면(S3)에 각각 면접되도록 설치되어 열전소자(230)의 발열 또는 흡열동작에 따라 발생되는 열기와 냉기를 외부로 방출하는 작용측 방열판(240a)와 반작용측 방열판(240b)을 구비하는 방열소자(240)와, 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 조작부(220)를 통한 조작명령에 따라 열전소자(230)의 동작을 선택적으로 제어하는 제어부(250)와; 제어부(250)의 제어에 따라 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)을 가열하기 위한 전기식 가열소자(260)와, 하우징 본체(210)의 공급구(212)와 매트리스 본체(110)의 주입구(112) 사이와, 하우징 본체(210)의 집수구(214)와 매트리스 본체(110)의 토출구(114)에 각각 연결되는 제1 및 제2 공급호스(272,274)를 구비하며, 열전소자(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)를 통하여 공급수의 열교환을 지속적으로 실행하는 열교환기(270)와, 열교환기(270)의 내부에 설치되어, 매트리스 본체(110)의 토출관(114)에서 토출되는 냉수 또는 온수를 열교환기(270)의 내부로 강제적으로 흡입하는 수중 펌프(280)와, 제어부(250)의 제어에 따라 열전소자(230)에 직류전원을 공급하거나, 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급부(290)와, 열전소자(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)에 설치된 제1 온도감지센서(310), 열전소자(230)의 반작용면(S3)에 면접되도록 설치된 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(320), 하우징 본체(210)의 일측에 설치된 제3 온도감지센서(330)으로 구성되는 온도감지부(300)로 구성된다.In addition, the
여기서, 열전소자(230)는 펠티어 소자, 열전 변환 소자, 반등체 소자, 펠티에 소자, 온도 모듈, TEC, 라고도 표현하며, 직류 전류에 의해 냉각 또는 가열 온도 제어를 자유롭게 하는 반도체 소자이며, 열전소자에 직류 전류를 흐르게 함으로써 (1)소자의 양면에 온도차가 발생시키고, (2)저온 측에서 흡열, 고온 측에서 발열이 일어나 열전소자의 저온 측에서 고온 측으로 열을 밀어. 즉, 열 펌프의 역할을 하며, (3)전류의 극성을 바꾸는 것만으로 펌핑하는 열 방향을 바꾸고 또한 전류의 크기를 바꾸는 것으로, 펌핑되는 열량의 크기를 바꿀 수 있다.Here, the
또한, 제어부(250)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 온도감지센서(310,320,330)에서 아날로그로신호 형태로 감지된 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(251)와, 열전소자(230)에 인가되는 전류의 방향을 변환하는 정역전환회로(252)와, 조작부(220)에서 설정된 온도값에 따라 제1 내지 제3 온도감지센서(310,320,330)에서 검출된 온도 값에 따라 정역전환회로(252)의 출력전류의 방향을 제어하거나, 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위해 전원 공급부(290)를 제어하거나, 수중 펌프(280)의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(253)로 구성된다.In addition, the
여기서, 제어부(500)의 마이크로프로세서(253)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징 본체(210)의 외기 온도가 영상일 때는 열전소자(230)의 반작용면(S3)의 흡열작용이 원활하도록 하우징 본체(210)의 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 정도 낮도록 제어하고, 외기 온도가 영하일 때는 외기 온도를 무시하고 열전소자(230)의 반작용면(S3)에 결로나 수증기 응결이 발생하지 않도록 온도를 제어하는 것이 바람직하며, 이에 대한 구체적인 설명은 발명의 동작에서 후술할 것이다.Here, the
또한, 전기식 가열소자(260)는 전기저항 열선, PCT 발열소자, 코일 히터, 투입 히터, 카트리지 히터, 주물 히터, 씨즈 히터, 할로겐 히터, 적외선 히터, 핀 히터, 세라믹 밴드 히터, 후렌지 히터 등에서 선택될 수 있으며, 전기를 이용하는 가열체는 모두 적용이 가능하다.In addition, the
본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에서 전기식 가열소자(260)는 도 5에 도시된 바와 같이, 열전소자(230)의 반작용면(S3)에 면접되도록 설치된 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)의 측면에 밀착되게 설치되거나, 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)에 구비된 방열핀 사이에 삽입 및 고정되도록 설치되는 것도 가능할 것이다.In the first preferred embodiment of the present invention, the
또한, 전원 공급부(290)는 무선기능을 갖도록 전기 에너지를 축전할 수 있는 배터리(미도시)를 선택적으로 포함하여, 헤어드라이어가 무선, 유선, 유무선기능을 선택적으로 구비할 수 있기 때문에 무선 기능 구현시 에너지 효율 향상 및 제품의 경쟁력을 강화시키는 장점을 갖는다.In addition, the
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, an operation of a hot and cold mattress device using a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(1) 초기 상태 설정(1) Initial state setting
사용자가 본 발명에 따른 냉온 매트리스 장치를 사용하기 위해서는 유선제품인 경우 전원 공급부(290)에 외측으로 연장되도록 인출된 전기코드를 전원 콘센트에 연결하고, 무선제품인 경우 전원 공급부(290)에 구비된 배터리를 일정시간 충전시키고, 매트리스 본체(110)에 연결된 열교환기(270)의 내부에 공급수를 충분히 공급한 상태에서 조작부(220)의 온/오프 스위치를 파워온 상태로 하면, 제어부(250)는 제품의 초기상태에 이상이 없는지를 판단하고, 정상상태로 판단되면 하우징 본체(210)의 외면에 장착된 상태 표시등을 이용하여 정상상태임을 표시한다. In order for the user to use the cold and hot mattress device according to the present invention, in the case of a wired product, the electric cord drawn outward to the
(2) 동작모드 설정(2) Operation mode setting
사용자는 현재 상태가 정상상태로 판단되면, 조작부(220)를 조작하여, 미리 설정된 범위의 냉수를 공급하는 냉방모드와 온수를 공급하는 난방모드 중에서 원하는 하나의 동작모드를 선택한다(S11). When the current state is determined to be a normal state, the user manipulates the
이때, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 사용자가 선택한 현재 동작 모드가 냉방모드 또는 난방모드인지를 판단한다(S12). At this time, the
(3) 난방모드의 동작(3) Heating mode operation
이때, 동작모드 판단단계(S12)의 결과가 난방모드로 판단되면, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 정역전환회로(530)를 제어하여 열전소자(310)에 들어가는 전류의 방향을 열교환기(270)의 내부에 설치된 작용측 방열판(240a)에 면접촉이 되도록 설치된 열전소자(310)의 작용면(S1)이 발열하는 방향의 전류를 열전소자(310)로 인가한다(S13). At this time, when the result of the operation mode determination step (S12) is determined to be a heating mode, the
이에 따라 열전소자(230)의 작용면(S1)은 열을 방출하는 동시에 열전소자(230)의 반작용면(S3)은 열을 흡수할 수 있는데, 열전소자(230)의 작용면(S1)에 면접촉되도록 설치된 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)만 열교환기(270)의 내부에 설치되어 있어서 난방모드의 실행을 위해 열을 방출하는 기능만을 사용한다(S14).Accordingly, the working surface S1 of the
이와 동시에 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 수중 펌프(280)를 동작시켜, 열교환기(270)의 내부에서 가열되는 공급수를 공급구(212)와 주입구(112) 사이를 연결한 공급호스(272)-> 순환경로(130)->토출구(114)와 집수구(214) 사이를 연결한 공급호스(274)->열교환기(270)의 경로로 반복적으로 순환시킨다(S15).At the same time, the
이때 열전소자(230)의 작용면(S1)에 설치된 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)을 이용하여 가열되는 50~60℃의 온수가 매트리스 본체(110)의 내부에 형성된 순환경로(130)를 통하여 순환하면서 매트리스 본체(110)를 가열하여 난방동작을 실행한다(S16). At this time, hot water of 50 to 60° C. heated by using the
한편, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 현재 동작모드가 난방모드로 판단되는 경우, 반작용측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(320)의 온도감지값과 하우징 본체(210)의 일측에 설치된 제3 온도감지센서(330)의 온도 감지값을 A/D변환기(251)를 통하여 디지털신호로 변환한 두 온도값의 차이가 미리 설정된 온도범위(현재 외기 온도에서 -2~3℃ ~ +2~3℃ 범위)를 초과하는 경우, 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)의 흡열기능이 성애나 수증기 응결 등의 사유로 정상적이지 않은 것으로 판단하고 전기식 가열소자(260)를 미리 설정된 시간 동안 동작시킨다(S17). On the other hand, when the current operation mode is determined as the heating mode, the
예를 들어, 사용자가 현재 동작모드를 난방모드를 설정한 경우, 반작용측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(320)에서 감지한 온도값이 5℃이고, 하우징 본체(210)에 설치된 제3 온도감지센서(330)의 온도 감지값이 15℃인 경우, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 방열소자(230)의 반작용측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(320)에서 감지한 온도값이 8~9℃가 될 때 까지 전기식 가열소자(260)를 동작시키도록 전원 공급부(290)의 동작을 제어한다.For example, when the user sets the heating mode as the current operation mode, the temperature value detected by the
즉, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 외기 온도가 영상일 때는 열전소자(230)의 반작용면(S3)에 면접하도록 설치된 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)이 흡열작용이 원활하도록 하우징 본체(210)의 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 정도 낮도록 제어하고, 외기 온도가 영하일 때는 외기 온도를 무시하고 열전소자(230)의 반작용면(S3)에 면접하도록 설치된 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)에 결로나 수증기 응결이 발생하지 않도록 온도편차제어를 싫행하는 것이 바람직하다.That is, the
이와 같이 온도편차 제어를 실시하는 이유는, 열전소자(230)의 반작용면(S3)에 면접하도록 설치된 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)에 열이 인가되면, 열전소자(310)의 작용면(S1)에 면접하도록 설치된 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)에서는 흡열을 원활하게 실시하여 결과적으로 난방효율을 극대화시킬 수 있기 때문이다.The reason for performing the temperature deviation control in this way is that when heat is applied to the reaction-
(4) 냉방모드(4) Cooling mode
한편, 현재 동작모드 판단단계(S12)의 결과가 냉방 모드로 판단되면, 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 정역전환회로(530)를 제어하여 열전소자(310)에 들어가는 전류의 방향을 열교환기(270)의 내부에 설치된 작용측 방열판(240a)에 면접촉이 이루어지도록 설치된 열전소자(310)의 작용면(S1)이 흡열하는 방향의 전류를 열전소자(310)로 인가한다(S21). On the other hand, if the result of the current operation mode determination step (S12) is determined to be a cooling mode, the
이에 따라 열전소자(230)의 작용면(S1)은 열을 흡수하는 동시에 열전소자(230)의 반작용면(S3)은 열을 방출할 수 있는데, 열전소자(230)의 작용면(S1)에 면접촉된 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)만 열교환기(270)의 내부에 설치되어 있어서 냉방모드의 실행을 위해 열을 흡수하는 기능만을 사용한다(S22).Accordingly, the working surface S1 of the
이와 동시에 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는 수중 펌프(280)를 동작시켜, 열교환기(270)의 내부에서 냉각되는 물을 공급구(212)와 주입구(112) 사이를 연결한 공급호스(272)-> 순환경로(130)->토출구(114)와 집수구(214) 사이를 연결한 공급호스(274)->열교환기(270)의 경로로 반복적으로 순환시킨다(S23).At the same time, the
이때 열전소자(230)의 작용면(S1)에 면접되도록 설치된 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)을 이용하여 냉각되는 10~19℃의 냉수가 매트리스 본체(110)의 내부에 형성된 순환경로(130)를 통하여 순환하면서 매트리스 본체(110)를 가열하여 난방동작을 실행한다(S24). At this time, the cold water of 10 to 19° C. cooled using the
이에 따라 체중이 무거운 사용자가 사용하는 경우에도, 도 6에 도시된 바와 같이, 순환경로(130)의 폭(W2)이 누빔부(120)의 폭(W1) 보다 상대적으로 작게 형성되며, 순환경로(130)의 길이(h2)가 누빔부(120)의 높이(h1)와 동일한 높이로 형성되기 때문에 사용자의 대부분의 하중은 눌림부(120)가 감당하고, 순환경로(130)는 상부방향에서의 하중에 대하여 자유로운 구조를 갖을 수 있어, 냉수나 온수의 순환이 원활하게 이루어질 수 있는 매트리스 구조를 제공할 수 있다.Accordingly, even when a user with a heavy weight uses it, as shown in FIG. 6, the width W2 of the
이상에서 설명한 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.The embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings described above are merely specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is obvious to those of ordinary skill in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented.
100 : 매트리스부
110 : 매트리스 몸체
112 : 주입구
114 : 토출구
120 : 눌림부
130 : 순환경로
200 : 온도 제어부
212 : 공급구
214 : 흡입구
210 : 하우징 본체
220 : 조작부
230 : 열전소자
240 : 방열소자
240a : 작용측 방열판
240b : 반작용측 방열판
250 : 제어부
251 : A/D변환기
252 : 정역전환회로
253 : 마이크로프로세서
260 : 전기식 가열소자
270 : 열교환기
272, 274 : 공급호스
280 : 수중펌프
290 : 전원 공급부
300 : 온도감지부
310,320,330 : 온도감지센서 100: mattress unit 110: mattress body
112: injection port 114: discharge port
120: pressed part 130: circulation path
200: temperature control unit 212: supply port
214: suction port 210: housing main body
220: control unit 230: thermoelectric element
240: radiating
240b: reaction side heat sink 250: control unit
251: A/D converter 252: forward and reverse conversion circuit
253: microprocessor 260: electric heating element
270:
280: submersible pump 290: power supply
300: temperature sensing unit 310,320,330: temperature sensing sensor
Claims (6)
상기 매트리스 본체(110)의 주입구(112)와 토출구(114)에 각각 연결되며, 사용자의 동작 모드의 설정에 따라 상기 매트리스 본체(110)의 주입구(112)로 공급되는 공급수의 온도를 미리 설정된 온도범위로 가열 또는 냉각하여 공급하는 온도 제어부(200)로 구성되며;
상기 순환경로(130)는 상기 매트리스 본체(110)를 초음파를 이용하여 융착 형성된 소정 형상의 누빔부(120)가 형성되지 않은 부분이 S자 형상을 반복적으로 연결되도록 형성되고,
상기 매트리스 본체(110)의 일측에 형성된 상기 주입구(112)에서 시작하여 횡방향 또는 종방향으로 제1 S자 형상이 상기 주입구(112)의 반대편에 위치한 상기 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부까지 연결되도록 반복적으로 형성되고, 상기 매트리스 본체(110)의 타측 끝단부에서 횡방향 또는 종방향으로 제2 S자 형상이 상기 토출구(114)로 연결되도록 반복적으로 형성되는 형상으로 제공되고,
무선 기능을 갖도록 전기 에너지를 축전할 수 있는 배터리를 포함하는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치. A mattress having an injection port 112 for injecting or discharging cold water or hot water on one side and a mattress body 110 each having a discharge port 114 formed therein, and circulating cold water or hot water along the circulation path 130 previously formed therein. Unit 100;
It is connected to the injection port 112 and the discharge port 114 of the mattress body 110, respectively, and the temperature of the feed water supplied to the injection port 112 of the mattress body 110 is preset according to the setting of the operation mode of the user. It consists of a temperature control unit 200 for heating or cooling in a temperature range and supplying;
The circulation path 130 is formed so that the portion of the mattress body 110 where the quilted portion 120 of a predetermined shape is not formed by fusion bonding the mattress body 110 is repeatedly connected in an S shape,
Starting from the injection hole 112 formed on one side of the mattress body 110, a first S-shaped shape in the transverse or longitudinal direction to the other end of the mattress body 110 located opposite the injection hole 112 It is repeatedly formed to be connected, and is provided in a shape that is repeatedly formed so that a second S-shape is connected to the discharge port 114 in the transverse or longitudinal direction from the other end of the mattress body 110,
A cold and hot mattress device using a thermoelectric element including a battery capable of storing electrical energy to have a wireless function.
상기 누빔부(120)의 내부에는 열전달이 가능한 기체, 액체 또는 분말이 밀폐되도록 삽입되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치.The method of claim 1,
A cold and hot mattress device using a thermoelectric element, characterized in that a gas, liquid, or powder capable of heat transfer is inserted into the inside of the quilting unit 120 so as to be sealed.
상기 순환경로(130)의 폭(W1)은 상기 누빔부(120)의 폭 보다 상대적으로 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치.The method of claim 1,
A cold/hot mattress device using a thermoelectric element, characterized in that the width W1 of the circulation path 130 is formed relatively smaller than the width of the quilted part 120.
상기 온도 제어부(200)는,
일측에 냉수 또는 온수를 공급하거나 집수하기 위한 공급구 및 흡입구가 형성되고, 내부에 설치공간이 형성된 하우징 본체(210)와;
상기 하우징 본체(210)의 일측면에 설치되며, 사용자의 조작에 따라 전원 온/오프, 냉방모드, 난방모드를 선택하고, 냉방 또는 난방온도를 조절하기 위한 조작부(220)와;
상기 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 상기 조작부(220)의 조작에 따라 작용면에 대하여 발열 또는 흡열동작을 실행하고, 반작용면에 대하여 흡열 또는 발열동작을 실행하는 열전소자(230)와;
상기 열전소자(230)의 작용면(S1) 및 반작용면(S3)에 각각 면접되도록 설치되어 상기 열전소자(230)의 발열 또는 흡열동작에 따라 발생되는 열기와 냉기를 외부로 방출하는 작용측 방열판(240a)와 반작용측 방열판(240b)을 구비하는 방열소자(240)와;
상기 하우징 본체(210)의 내부에 설치되어, 상기 조작부(220)를 통한 조작명령에 따라 상기 열전소자(230)의 동작을 선택적으로 제어하는 제어부(250)와;
상기 제어부(250)의 제어에 따라 상기 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)을 가열하기 위한 전기식 가열소자(260)와;
상기 하우징 본체(210)의 공급구(212)와 상기 매트리스 본체(110)의 주입구(112) 사이와, 상기 하우징 본체(210)의 집수구(214)와 상기 매트리스 본체(110)의 토출구(114)에 각각 연결되는 제1 및 제2 공급호스(272,274)를 구비하며, 상기 열전소자(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)를 통하여 공급수의 열교환을 지속적으로 실행하는 열교환기(270)와;
상기 열교환기(270)의 내부에 설치되어, 상기 매트리스 본체(110)의 토출관(114)에서 토출되는 냉수 또는 온수를 상기 열교환기(270)의 내부로 강제적으로 흡입하는 수중 펌프(280)와;
상기 제어부(250)의 제어에 따라 열전소자(230)에 직류전원을 공급하거나, 상기 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위한 전원을 공급하는 전원 공급부(290)와;
상기 열전소자(230)의 작용면에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 작용측 방열판(240a)에 설치된 제1 온도감지센서(310), 상기 열전소자(230)의 반작용면(S3)에 면접되도록 설치된 상기 방열소자(240)의 반작용측 방열판(240b)에 설치된 제2 온도감지센서(320), 상기 하우징 본체(210)의 일측에 설치된 제3 온도감지센서(330)으로 구성되는 온도감지부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치.The method of claim 1,
The temperature control unit 200,
A housing body 210 having a supply port and a suction port for supplying or collecting cold water or hot water on one side, and having an installation space therein;
An operation unit 220 installed on one side of the housing body 210 and configured to select power on/off, a cooling mode, and a heating mode according to a user's manipulation, and to adjust a cooling or heating temperature;
A thermoelectric element 230 installed inside the housing body 210 to perform heat generation or heat absorption operation on the working surface according to the operation of the operation unit 220, and heat absorption or heat generation operation on the reaction surface, and ;
Action side heat sink installed to be interviewed on the working surface (S1) and the reaction surface (S3) of the thermoelectric element 230, respectively, to discharge heat and cold air generated by the heat generation or heat absorption operation of the thermoelectric element 230 to the outside A heat dissipation element 240 including a heat dissipation plate 240a and a reaction side heat dissipation plate 240b;
A control unit 250 installed inside the housing body 210 and selectively controlling an operation of the thermoelectric element 230 according to an operation command through the operation unit 220;
An electric heating element 260 for heating the reaction side heat dissipation plate 240b of the heat dissipation element 240 under the control of the control unit 250;
Between the supply port 212 of the housing main body 210 and the injection port 112 of the mattress main body 110, the water collecting port 214 of the housing main body 210 and the discharge port 114 of the mattress main body 110 Heat exchange of the supply water through the heat sink 240a on the working side of the heat sink 240 provided to have first and second supply hoses 272 and 274 respectively connected to the thermoelectric element 230 to be interviewed on the working surface of the thermoelectric element 230 A heat exchanger 270 that continuously executes;
A water pump 280 installed inside the heat exchanger 270 to forcibly suck cold water or hot water discharged from the discharge pipe 114 of the mattress body 110 into the heat exchanger 270 ;
A power supply unit 290 for supplying DC power to the thermoelectric element 230 or for heating the electric heating element 260 under the control of the control unit 250;
The first temperature sensor 310 installed on the working side heat sink 240a of the heat dissipating element 240 installed so as to be interviewed on the working surface of the thermoelectric element 230, Temperature sensing consisting of a second temperature sensing sensor 320 installed on the reaction side heat sink 240b of the heat dissipation element 240 installed to be interviewed, and a third temperature sensing sensor 330 installed on one side of the housing body 210 Cold and hot mattress device using a thermoelectric element, characterized in that configured to include the unit (300).
상기 제어부(250)는,
상기 제1 내지 제3 온도감지센서(310,320,330)에서 아날로그로신호 형태로 감지된 온도값을 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(251)와;
상기 열전소자(230)에 인가되는 전류의 방향을 변환하는 정역전환회로(252)와;
상기 조작부(220)에서 설정된 온도값에 따라 제1 내지 제3 온도감지센서(310,320,330)에서 검출된 온도 값에 따라 상기 정역전환회로(252)의 출력전류의 방향을 제어하거나, 상기 전기식 가열소자(260)를 가열하기 위해 상기 전원 공급부(290)를 제어하거나, 상기 수중 펌프(280)의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(253)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치.The method of claim 4,
The control unit 250,
An A/D converter 251 for converting a temperature value sensed in the form of an analog signal by the first to third temperature sensors 310, 320, and 330 into a digital signal;
A forward and reverse conversion circuit 252 for converting a direction of a current applied to the thermoelectric element 230;
Controls the direction of the output current of the forward/reverse switching circuit 252 according to the temperature values detected by the first to third temperature sensors 310, 320, 330 according to the temperature value set by the control unit 220, or the electric heating element ( A hot and cold mattress device using a thermoelectric element, comprising: a microprocessor (253) controlling the power supply unit 290 to heat the 260 or controlling the operation of the submersible pump 280.
상기 제어부(250)의 마이크로프로세서(253)는,
상기 하우징 본체(210)의 외기 온도가 영상일 때는 상기 열전소자(230)의 반작용면의 온도가 흡열작용이 원활하도록 상기 하우징 본체(210)의 외기 온도 보다도 상대적으로 2~3℃ 정도 낮도록 제어하고, 상기 외기 온도가 영하일 때는 상기 외기 온도를 무시하고 상기 열전소자(230)의 반작용면에 결로나 수증기의 응결이 발생하지 않도록 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온 매트리스 장치.The method of claim 5,
The microprocessor 253 of the control unit 250,
When the outside air temperature of the housing body 210 is an image, the temperature of the reaction surface of the thermoelectric element 230 is controlled to be relatively 2 to 3° C. lower than the outside temperature of the housing body 210 so that heat absorption is smooth. And, when the outside temperature is below zero, the outside temperature is ignored and the temperature is controlled so that condensation or condensation of water vapor does not occur on the reaction surface of the thermoelectric element 230.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |