KR100609077B1 - 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의복(1) 내부의 주요부위에 부착되어 온도를 감지하는 센서부(10)와; 상기 센서부(10)에서 감지된 온도를 수신받아 설정된 데이타와 비교분석하여 필요로 하는 발열량 또는 흡열량을 계산하는 제어부(20)와; 상기 제어부(20)와 전기적으로 연결되고 의복(1)의 주요부위에 부착되어, 제어부(20)로 부터 계산된 발열량 또는 흡열량에 따라 발열 또는 냉각되는 열전모듈부(30);로 구성됨을 특징으로 하는 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복에 관한 것으로,

상기한 항온의복은 센서부에서 실시간으로 측정된 온도에 따라 의복에 부착된 열전모듈에 가온 또는 냉각이 신속하게 이루어지므로, 착용자가 별도의 온도조절과 같은 조작없이 자동으로 온도제어가 이루어지게 되며, 따라서 착용자에게 항상 일정한 체온유지가 가능하며, 땀과 같은 이물질의 배출이 용이하여 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.

의복, 센서부, 제어부, 열전모듈부

Description

전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복{A smart clothing using thermoelectric-moudle method}

도 1은 본 발명의 온도제어 과정을 나타낸 순서도

도 2는 본 발명의 항온의복을 개략적으로 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 구성요소 중 열전모듈부를 나타낸 단면도

<도면의 주요부호에 대한 상세한 설명>

1 : 의복

10 : 센서부

20 : 제어부

30 : 열전모듈부

31 : 케이스 32 : 통공

33 : 열전모듈 34 : 보호커버

35 : 벨크로테잎

본 발명은 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복에 관한 것으로, 좀 더 상 세하게는 행동능력이 현저하게 떨어지는 저하된 노인이나 장애인, 중환자를 대상으로 착용자의 체온을 효과적으로 유지시킬 수 있고 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 항온의복에 관한 것이다.

오늘날 의복은 그 의미와 기능성이 확대됨에 따라 단순히 몸을 보호하는 수준이 아닌 다양한 디자인을 통해 패션을 창출하면서 각자의 독특한 개성과 멋을 연출할 수 있도록 되어 있으며, 이와 더불어 사용목적에 따라 특수한 기능을 갖도록 한 기능성 의복이 출시되고 있다.

그 예로서, 야외 작업종사자나 등산가, 낚시꾼을 대상으로 추위나 더위와 같은 외부환경에 대하여 신체의 체온을 정상적으로 유지할 수 있도록 한 항온의복이 출시되고 있다.

한편, 체온조절 기능이 저하된 노인이나 장애인, 중환자들은 수술을 받거나 얇은 환의만으로 병실에서 장시간 지내야 하는 경우 개개인의 상태에 적합한 체온유지 및 보정이 필요하다. 특히 수술직후의 환자는 수술로 인한 스트레스와 혈액의 손실, 장시간 동안 신체 내부의 장기가 외기에 노출되어 떨림증이나 저산소증과 같은 현상을 발생시킬 수 있어 체온조절에 각별히 신경을 써야 한다.

이에, 병원에서는 수술 직후의 환자들의 체온저하를 막기 위하여 온수를 매트리스 속으로 순환시키는 장치인 체온유지 시스템(hypothermic control system)을 사용하고 있기는 하나, 상기한 장비는 세탁기 크기의 본체와 연결되어 작동되므로 넓은 설치 면적을 차지하게 되며, 매트리스에 누워 있는 상태에서만 효과가 나타나므로 사용자의 행동반경을 제약할 뿐만 아니라, 굉장히 고가이기 때문에 대부분의 병원에 널리 보급되어 있지는 못한 실정이다.

따라서, 최근에는 방열 또는 방한 기능을 갖는 항온의복을 노인이나 장애인, 중환자들을 위한 의료용 의복으로 적용하고자 하고 있으나, 기존에 출시된 항온의복들은 대부분이 방열 또는 방한 한 가지 기능만 수행하도록 되어 있어 의료용으로 적용하기에는 많은 문제점이 있었다.

이에 방한과 방열이 사용자의 선택에 의해 이루어질 수 있도록 된 의복들이 소개된 바 있다. 일 예로, 대한민국 실용신안 출원번호 제2001-23197호에서는 의복 내측부에 방수가 확보되는 다수의 물충진 공간부를 구비하고, 상기 물충진 공간부상에 온열수 및 냉동수를 선택적으로 충진할 수 있도록 한 의복이 소개된 바 있다,

그러나, 상기한 의복은 그 사용대상이 야외 종사자나 등산가, 낚시꾼을 위한 것으로서, 사용자가 기후변화에 따라 온열수와 냉열수를 직접 선택하여 충진해야 하며, 그 중량이 무거워 체력이 약한 사람이나 환자들, 특히 자발적 행동능력이 떨어지는 중환자나 장애인들이 착용하기에는 어려움이 있어 의료용으로 적용하기에는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 특허 출원번호 제1999-7219호에서는 전기전도성 고분자 물질을 섬유상에 도포하여 환자의 체온을 유지할 수 있는 발열포를 제조하는 방법과, 상기한 발열포를 휴대용 전지와 함께 사용하여 40 ~ 45℃까지 신속하게 온도를 올릴 수 있도록 함과 동시에 45℃이상이 되면 제어가 가능한 온도센서 및 제어시스템을 부착시켜 적합한 온도를 유지할 수 있도록 한 환자의 체온유지방법을 소개한 바 있다.

그러나, 상기한 발열포를 이용한 체온조절은 단지 신속하게 발열만 이루어질 뿐 냉방의 기능은 갖춰지지 못하여 땀 배출이 어렵고, 사용자마다 느끼는 최적온도가 다름에도 불구하고 설정온도의 변경이 용이하지 않으며, 상기한 온도의 변경 폭 또한 좁을 뿐만 아니라 갑작스러운 발열포의 온도상승으로 인해 온도에 민감한 환자나 노인에게 좋지 않은 영향을 줄 수 있다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 의복 내의 온도를 실시간으로 측정하여 착용자가 필요로 하는 발열 또는 흡열량을 신속히 공급함으로서 의복 내의 온도를 항상 일정한 온도로 유지시켜 스스로 행동능력이 현저하게 떨어지는 노인이나 장애인, 중환자들의 체온을 용이하게 유지시킬 수 있고 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

외부환경에 대하여 신체의 체온을 정상적으로 유지할 수 있도록 한 항온의복에 있어서,

의복 내부의 주요부위에 부착되어 온도를 감지하는 센서부와;

상기 센서부에서 감지된 온도를 수신받아 설정된 데이타와 비교분석하여 필요로 하는 발열량 또는 흡열량을 계산하는 제어부와;

상기 제어부와 전기적으로 연결되고 의복의 주요부위에 부착되어, 제어부로 부터 계산된 발열량 또는 흡열량에 따라 발열 또는 냉각되는 열전모듈부;로 구성됨을 특징으로 하는 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복을 제공함으로써 달성된다.

이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 의복 내의 온도를 일정하게 유지시켜 행위능력이 현저하게 떨어지는 노인이나 장애인, 중환자들이 착용함으로써 외부환경으로 부터 체온유지가 가능한 항온의복에 관한 것이다.

본 발명에 적용되는 의복은 신체의 모든 부위에 착용되도록 적용가능한 다양한 의류품목을 포함하고 있으며, 그 형태에 있어서도 상·하의가 분리된 의복 뿐만 아니라 상·하의가 연결된 오버롤이나 커버롤, 조끼, 모자, 장갑 등을 모두 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 온도제어 과정을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 항온의복을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 상기 도 1과 도 2를 참고로 하여 본 발명에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 의복(1)의 내부에는 온도를 감지할 수 있는 센서부(10)가 적어도 앞가슴과 등 뒤에 각각 하나 이상씩 부착된다. 상기한 센서부(10)는 의복(1)의 주요부위로서 착용자의 등이나 허리, 가슴, 배, 허벅지 등과 같이 체온조절에 중요한 역할을 차지하는 구간부에 부착되어 온도를 감지하게 된다.

이와 같이 센서부(10)에서 감지된 온도는 제어부(20)로 이송되며, 상기 제어 부(20)에서는 미리 입력된 데이타와 센서부(10)에서 측정된 온도를 비교분석하여 착용자마다 세팅된 쾌적온도에 맞춰 필요로 하는 발열량과 흡열량을 계산한다.

이와 같이 제어부(20)에서 계산된 발열량 또는 흡열량이 결정되면, 상기 제어부(20)와 전기적으로 연결된 채 의복(1)의 주요부위에 부착된 열전모듈부(30)에서 필요로 하는 열량만큼의 발열 또는 냉각이 선택적으로 일어나게 된다.

이와 같은 열전모듈부에 있어서, 주요 구성요소인 열전모듈은 n,p type 열전반도체를 전기적으로는 직렬로 연결하고 열적으로는 병렬로 되도록 π형으로 연결한 형태의 모듈로서, 여기에 직류전류를 흘렸을 때는 열전효과에 의해서 모듈의 양면에 온도차가 발생함에 따라 흡열과 발열이 동시에 가능하여 상온에서 대상물을 -30 ~ 150℃까지 일정온도를 유지할 수 있다는 특징이 있다.

이러한 열전모듈은 Peltier 현상에 의해 발열 및 전자냉각이 될 뿐만 아니라 히트파이프(heat-pipe)의 기능을 갖고 있어 의복 내에 충진된 공기의 발열 및 냉각을 동시에 수행할 수 있으며, 그 크기도 통상 사용되는 것이 40×40㎜로서 의복에 부착되어도 착용자에게 이질감을 주지 않는다.

이와 같은 열전모듈은 착용자의 피부와 직접적으로 접촉될 경우 피부에 화상 또는 동상의 위험을 줄 수 있으므로, 방수직물 및 메쉬소재에 의해 감싸지도록 하여 직접적인 접촉을 피하도록 하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 구성요소 중 열전모듈부를 나타낸 단면도이다.

상기 도 3에서는 본 발명의 열전모듈부(30)의 일 례를 도시하고 있으며, 그 구성이 하단에 소정의 통공(32)이 다수개 형성되고 상단에는 소정의 장착수단이 구비된 케이스(31)와; 상기 케이스(31) 상단의 장착수단에 의해 탈부착가능하게 장착되는 열전모듈(33)과; 상기 케이스(31)와 열전모듈(33)의 외부면을 감싸고 있는 직물류의 보호커버(34);로 구성되며, 상기 보호커버(34)는 벨크로테잎(35)에 의해 연결되어 개폐가 가능하도록 되어있다.

이와 같은 구성을 갖는 열전모듈부(30)는 열전모듈(33)에 의해 발열 또는 냉각된 공기가 보호커버(34)를 거쳐 착용자의 피부에 공급되므로 직접적인 접촉을 피할 수 있으며, 열전모듈(33)의 탈부착이 가능하여 세탁이나 부품교환이 용이하게 된다.

상기한 열전모듈부(30)는 의복(1)의 주요부위에 박음질이나 탈부착이 가능한 벨크로테잎 또는 주머니를 의복에 달아 그 내부에 삽입하는 방식에 의해 부착되며, 주요 위치로는 센서부(10)에서 언급한 착용자의 등이나 허리, 가슴, 배, 허벅지 등과 같이 체온조절에 중요한 역할을 차지하는 구간부에 부착되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖는 항온의복은 의복(1) 내부의 주요부위에 부착된 센서부(10)로 부터 온도를 실시간으로 감지하여 제어부(20)로 송신하고, 상기 제어부(20)에서 미리 설정된 데이타와 비교분석하여 필요로 하는 발열량 또는 흡열량을 계산한 후, 상기 계산된 열량에 따라 열전모듈부(30)에서 열전모듈(33)을 가열 또는 냉각시켜 의복(1) 내의 공기의 온도를 제어하게 되며, 상기와 같이 제어된 의복(1) 내 온도를 다시 센서부(10)에서 감지하는 순환 시스템을 갖게 된다.

상기와 같은 순환 시스템을 통하여 본 발명의 항온의복은 센서부에서 실시간으로 측정된 온도에 따라 의복에 부착된 열전모듈에 가온 또는 냉각이 신속하게 이 루어지므로, 착용자가 별도의 온도조절과 같은 조작없이 자동으로 온도제어가 이루어지게 되고, 따라서 착용자는 항상 일정한 체온을 유지할 수 있으며, 땀배출이 용이하여 쾌적한 환경을 제공받을 수 있다.

또한, 본 발명의 항온의복은 작은 크기의 열전모듈을 이용하여 온도제어가 이루어지기 때문에 기존의 의복에 대해 그 중량이 크게 늘지 않아 신체능력이 현저하게 떨어지는 노인이나 장애인, 중환자들이 매우 용이하게 사용할 수 있고, 착용자의 행동반경을 넓힐 수 있을 뿐만 아니라, 의복 내의 온도를 20 ~ 40℃에서 정교하게 설정 및 유지가 가능하다는 것이다.

다만, 본 발명의 항온의복은 단순히 노약자나 장애인, 중환자를 대상으로 하는 의료용으로 한정되는 것은 아니며, 나아가 체온조절 보조 및 작업 능률향상의 관점에서 특수 산업현장에서의 기능성 보호복이나 스포츠·레져 웨어 등에 확대적용이 가능함을 밝혀둔다.

상기와 같은 본 발명은 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 따라서 본 발명의 청구항 및 종속항의 기본적인 개념에 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가해질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복은 센서부에서 실시간으로 측정된 온도에 따라 의복에 부착된 열전모듈에 가온 또는 냉각이 신속하게 이루어지므로, 착용자가 별도의 온도조절과 같은 조작없이 자동으로 온도제어가 이루어지게 되며, 따라서 착용자에게 항상 일정한 체온유지가 가능하 며, 땀과 같은 이물질의 배출이 용이하여 쾌적한 환경을 제공할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 작은 크기의 열전모듈을 이용하여 온도제어가 이루어지기 때문에 기존의 의복에 대해 그 중량이 크게 늘지 않아 신체능력이 현저하게 떨어지는 노인이나 장애인, 중환자들이 매우 용이하게 사용할 수 있고 착용자의 행동반경을 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 의복 내의 온도를 20 ~ 40℃까지 정교하게 설정 및 유지가 가능한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 의복(1) 내부의 주요부위에 부착되어 온도를 감지하는 센서부(10)와; 상기 센서부(10)에서 감지된 온도를 수신받아 설정된 데이타와 비교분석하여 필요로 하는 발열량 또는 흡열량을 계산하는 제어부(20)와; 상기 제어부(20)와 전기적으로 연결되고 의복(1)의 주요부위에 부착되어, 제어부(20)로 부터 계산된 발열량 또는 흡열량에 따라 발열 또는 냉각되는 열전모듈부(30);로 구성된 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복에 있어서,

   상기 열전모듈부(30)는 하단에 소정의 통공(32)이 다수개 형성되고 상단에는 소정의 장착수단이 구비된 케이스(31)와; 상기 케이스(31) 상단의 장착수단에 의해 탈부착가능하게 장착되는 열전모듈(33)과; 상기 케이스(31)와 열전모듈(33)의 외부면을 감싸고 있는 직물류의 보호커버(34);로 구성되며, 상기 보호커버(34)는 벨크로테잎(35)에 의해 연결되어 개폐가 가능함을 특징으로 하는 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 열전모듈부(30)는 박음질이나 탈부착이 가능한 벨크로테잎 또는 주머니를 의복(1)에 달아 그 내부에 삽입하는 방식에 의해 부착됨을 특징으로 하는 전자 열전모듈에 의한 지능형 항온의복.
5. 삭제

Images