KR100681518B1 - 열매체 순환식 발열시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열원으로부터 열을 전달받은 열매체를 순환시켜서 피가열체를 가열하도록 구성된 열매체 순환식 발열시트에 관한 것으로서, 특히 종래 열매체를 순환시키기 위하여 발열시트 사이에 튜브를 설치하였던 구성을 탈피, 상면에 일정 패턴으로 오목부가 형성된 하부시트와 상부시트를 그 사이에 오목부가 위치되도록 융착(融着)하여 일체화시키는 방식으로 내부에 열매체를 순환시키기 위한 유로가 형성된 발열시트를 구성함으로써 유로를 종단면이 일정하면서도 간격이 조밀하도록 형성하는 것이 가능하여 열매체의 흐름의 원활하고 열의 분포가 균일한 한편 종래 튜브를 사용하였던 발열시트에 비하여 제조공정이 단순하여 비용이 절감되고 생산성이 대폭 향상되는 등의 특징이 있는 열매체 순환식 발열시트에 관한 것이다.

광유, 매트, 발열시트, 순환, 엠보싱, 열매체, 열전도, 증류수, 한약재

Description

열매체 순환식 발열시트{Heating medium circulation type heating sheet}

도 1은 종래기술에 따른 열매체 순환식 발열시트가 도시된 평면도,

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도,

도 3 및 도 4는 종래기술에 따른 열매체 순환식 발열시트의 문제점이 각각 도시된 도면,

도 5는 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트가 도시된 평면도,

도 6은 도 3의 B-B선에 따른 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트의 일부분이 도시된 분해사시도,
도 8은 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트를 구성하는 하부시트가 도시된 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트의 열 분포상태를 시각적으로 나타낸 도면,
도 10은 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트에 열매체공급장치가 적용된 상태가 도시된 평면도,

도 11은 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트의 유로를 다르게 구성할 수 있음을 나타내는 평면도이다.

삭제

삭제

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

11 : 상부시트(본체) 12 : 하부시트(본체)

13 : 엠보싱부 13a : 오목부

14 : 엠보싱부 14a : 홈부

20 : 연결관 30 : 유로

31 : 입구 32 : 출구

40 : 수용부 Y : 축열재

본 발명은 열매체 순환식 발열시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열매체를 원활하게 순환시킬 수 있고, 열을 시트의 전반에 걸쳐 고르게 분포시킬 수 있는 한편 제조함에 있어서 시간ㆍ비용 등을 획기적으로 절감할 수 있게 한 열매체 순환식 발열시트에 관한 것이다.

일반적으로 침구용 매트나 차량용 시트 등에는 사용자에게 온기를 제공하기 위하여 발열시트가 내장된다.

종래에 흔히 사용되어 온 발열시트의 구성은 전열선이 하부시트의 상면에 지그재그 모양으로 배열되고, 이 전열선이 고정되도록 상부시트가 하부시트에 부착된다. 물론 여기에 선택적으로 각종 기능성 시트를 적층한 후 외피를 씌우고, 외피에 옥을 부착하거나 쑥ㆍ황토 따위를 내장시키는 등 필요에 따라 건강증진재를 부가하면, 침구용 전기매트나 전기이불 또는 전기방석 등이 완성된다.

이와 같은 발열시트는 전열선의 양 끝에 전원공급수단을 통하여 전기를 공급함으로써 전류가 전열선에 흐르도록 하면, 전기저항에 의하여 전열선에서 소정 온도의 열이 발산된다.

그러나 이러한 발열시트는 전기를 사용하기 때문에 감전사고 위험이 상존하고 있고, 전기에 의하여 열을 내는 과정에서 인체에 유해한 것으로 알려진 전자파가 다량으로 방출되는 문제점이 있었다. 이에 근래에 들어서는 이것의 사용을 기피하는 추세에 있다. 한편 전자파 관련 피해를 방지하기 위하여 전자파 차단시트가 갖추어진 타입의 발열시트가 안출되기도 하였으나, 이는 그 차폐의 정도가 미미한 수준이거나 불확실하여 소비자들이 크게 신뢰하지 않는 문제점이 있었다.

상기와 같은 전기식 발열시트의 문제점을 해결하기 위하여 최근 들어 안출된 것이 바로 전열선 대신에 열원으로부터 열을 전달받은 열매체를 순환시켜 피가열체에 열을 제공하는 방식의 열매체 순환식 발열시트이다.

이러한 열매체 순환식 발열시트는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 서로 부착된 상부시트(1) 및 하부시트(2)와, 이 상부시트(1)와 하부시트(2)의 사이에 지그재그 모양으로 배열된 튜브(3)로 구성된다.

이처럼 구성되는 종래기술의 열매체 순환식 발열시트는 열매체공급장치에 의하여 가열된 열매체가 튜브(3)의 어느 한쪽 끝을 통하여 공급되면, 튜브(3)를 따라 유동 중 열을 발산하고, 냉각된 열매체는 튜브(3)의 다른 쪽 끝을 통해서 배출한다. 물론 열매체공급장치는 배출된 열매체를 회수하여 재가열한 다음 이를 다시 튜브(3)로 공급하는 방식으로 순환시킨다.

여기에서 열매체공급장치는 튜브(3)의 양쪽 끝과 각각 연결되고 열매체가 임시 저장되는 공간인 탱크(4)와, 이 탱크(4)로 회수된 열매체를 일정 온도로 가열시키는 히터(5)와, 이 히터(5)에 의하여 가열된 열매체를 튜브(3)로 압송하여 강제 순환시키는 펌프(6)로 구성된다.

그러나 이와 같은 종래기술의 열매체 순환식 발열시트는 다음과 같은 여러 문제점이 있다.

첫째, 하부시트(2) 위에 튜브(3)를 지그재그로 배열한 뒤 고정수단에 의하여 그 형태가 흐트러지지 않도록 고정시킨 다음 그 우로 튜브(3)가 감싸여지도록 상부 시트(1)를 덮어 하부시트(2)와 부착하는 방식으로 튜브(3)가 고정되기 때문에 튜브(3)를 설치하는 작업이 대단히 복잡하고 어려워 많은 인력과 시간이 소요된다. 이에 생산성이 현저히 저하되고 제조비용이 상승하는 문제가 있으며, 원자재 또한 고가의 튜브를 사용함에 따라 제조원가가 높은 등의 문제가 있다.

둘째, 튜브(3)를 지그재그로 배열하기 위해서는 시트(1)(2)의 양측 가장자리에서 튜브(3)를 만곡하도록 구부려 Ｕ자 모양으로 만들어야 한다. 그런데 이처럼 튜브(3)를 구부리면, 도 3과 같이 만곡부의 내경(R1)에 비하여 외경(R2)이 커지게 되므로 만곡부의 종단면(A1)이 직선부의 종단면(A2)처럼 원형 그대로 유지되지 못하고 타원형으로 일그러지는 현상이 발생된다. 따라서 만곡부의 단면적이 직선부의 단면적에 비하여 작아질 수밖에 없게 되고, 이것이 열매체의 순환에 방해요소로 작용하는 문제점이 있다.

셋째, 상기의 두 번째 문제점은 튜브(3)를 구부릴 때 만곡부의 내ㆍ외경(R1)(R2)을 크게 하면 어느 정도 해결할 수 있다. 하지만 이 경우 튜브(3) 사이의 거리(L)는 만곡부의 내경(R1)에 2배이므로 만곡부의 내ㆍ외경(R1)(R2) 증가량에 상당하여 멀어지게 되기 때문에 튜브(3)를 따라 순환하는 열매체에서 발산되는 열이 시트(1)(2)의 전반에 걸쳐 고르게 분포되지 않고, 도 4와 같이 불균일하게 분포되어 쾌적한 환경을 조성할 수 없는 문제점이 있다.

넷째, 도 2와 같이 튜브(3)가 배열된 부분이 상부시트(1)를 상측으로 일정 높이 돌출시킴에 따라 상부시트(1)의 표면이 울퉁불퉁하게 되어 그 위에 누웠을 때 이물감이 느껴져 사용이 불편한 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래의 시트에 튜브를 설치하는 방식을 탈피, 시트에 튜브를 대신하는 유로를 직접 형성함으로써 유로를 종단면이 일정하면서도 간격이 조밀하도록 만드는 것이 가능하게 되어 열매체의 흐름을 원활하게 할 수 있고, 열의 분포를 균일하도록 할 수 있는 열매체 순환식 발열시트를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 유로 사이사이에 축열재가 수용되는 폐쇄공간을 형성함으로써 열의 분포를 더욱 균일하게 할 수 있고, 열을 장시간 보존할 수 있으며, 전체적으로 시트의 강도를 한층 향상시킬 수 있는 열매체 순환식 발열시트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상면에 오목부와 홈부가 각각 형성된 하부시트를 이 오목부와 홈부가 사이에 위치되도록 상부시트와 융착(融着)하여 유로와 폐쇄공간이 형성된 시트를 구성함으로써 튜브를 배열하는 구성에 비하여 제조가 단순하여 제조비용을 절감할 수 있음은 물론 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 열매체 순환식 발열시트를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명은 신축성이 있는 합성수지로 이루어진 본체의 한쪽에 열매체가 주입되고 배출되는 입구 및 출구가 각각 형성되고, 상기 입구로 주입된 열매체가 상기 본체의 내부를 경유한 후 상기 출구로 배출되도록 상기 본체의 내부에 유로가 일정한 패턴으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본체는 내부의 상기 유로가 형성되지 아니한 부분에 폐쇄공간인 수용부가 형성되고, 상기 수용부에는 축열재가 충전된 것을 특징으로 한다.

여기에서 상기 본체는 상부시트 및 상기 상부시트의 하면에 융착(融着)되어 일체로 부착된 하부시트로 구성되고, 상기 하부시트는 상면에 양끝이 상기 하부시트의 한쪽 측면으로 터진 오목부가 일정 패턴으로 형성됨과 아울러 상기 오목부가 형성되지 아니한 부분에 홈부가 형성되며, 상기 유로는 상기 오목부와 상부시트 사이의 공간이고, 상기 수용부는 상기 홈부와 상부시트 사이의 공간이며, 상기 입구 및 출구는 각각 상기 오목부의 양끝인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트가 도 5 내지 도 8에 도시되어 있다.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트는 그 본체(11)(12)가 신축성이 있는 합성수지로 이루어지는 바, 본체(11)(12)의 한쪽에는 열매체를 주입하고 배출하기 위한 입구(31) 및 출구(32)가 각각 형성되고, 본체(11)(12)의 내부에는 입구(31)로 주입된 열매체가 본체(11)(12)의 내부를 고루 경유한 후 출구(32)를 통하여 배출되도록 유로(30)가 일정 패턴으로 형성된다. 또한 본체(11)(12)는 내부의 유로(30)가 형성되지 아니한 부분에 수용부(40)가 형성된다.

여기에서 수용부(40)는 유로(30)와 일정한 간격을 두고 형성되는 폐쇄공간으로서, 유로(30)를 따라 흐르는 열매체로부터 열을 전달받아 축적하기 위한 축열재(Y)가 충전된다. 이때 축열재(Y)로는 발열기능이 있는 겔ㆍ광유(鑛油)ㆍ물ㆍ액상의 한약재 등이 사용될 수 있는 바, 이 축열재(Y)는 일단 주입되면, 제품의 수명이 다할 때까지 사용되는 것이므로 수용부(40)에서 부식되거나 결정이 생기지 않도록 사전에 방부처리를 하거나 결정 발생요인을 제거한 것을 사용함이 바람직하다.

본체(11)(12)는 상부시트(11)와, 이 상부시트(11)의 하면에 융착(融着)되어 일체로 부착된 하부시트(12)로 구성되는 바, 하부시트(11)는 상면에 일정 깊이의 오목부(13a)가 일정 패턴, 예를 들어 지그재그 모양으로 형성된다.

여기에서 오목부(13a)는 그 양 끝이 하부시트(11)의 한쪽 측면으로 터져 외부와 통하도록 형성된다. 또 하부시트(11)의 상면에서 이 오목부(13a)가 형성되지 아니한 부분에는 일정 깊이의 홈부(14a)가 오목부(13a)와 일정한 간격을 두고 형성된다.

이때 오목부(13a)와 상부시트(12), 홈부(14a)와 상부시트(12) 사이에는 오목부(13a)와 홈부(14a)의 깊이에 상당하는 공간이 각각 형성되는 바, 오목부(13a)와 상부시트(12) 사이의 공간은 상기한 유로(30)이고, 홈부(14a)와 상부시트(12) 사이의 공간은 상기한 수용부(40)이다. 한편 오목부(13a)의 양쪽 끝은 각각 상기한 입구(31)와 출구(32)이다.

이와 같이 각각 유로(30)와 수용부(40)의 역할을 하는 오목부(13a)와 홈부(14a)는 하부시트(12)를 상측에서 하측으로 가압하여 하부시트(12)에 하측으로 돌출된 엠보싱부(13)(14)를 형성함으로써 하부시트(12)의 상면에 각각 형성된 홈이 다.

한편 상기한 입구(31) 및 출구(32)에는 경질의 연결관(20)이 각각 삽입되어 기밀이 유지되도록 고주파가열 방식으로 접합된다. 이때 연결관(20)은 입구(31) 및 출구(32)의 형상이 정형으로 유지되게 하고, 또 예를 들어 도 10과 같이 열매체공급장치(50)와 호스로 연결하려고 하는 경우 상호간의 결합을 용이하게 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제조과정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 하부시트(12)를 오목부(13a) 및 홈부(14a)가 상측을 향하도록 배치하고, 그 위에 상부시트(11)를 배치한 후 입구(31) 및 출구(32)에 연결관(20)을 각각 삽입한다.
다음 이 상태에서 상부시트(11)와 하부시트(12)의 서로 맞닿는 부분(도 8에서 빗금이 표시된 부분)을 가열함으로써 융착시킨다. 이때 가열온도는 180℃를 유지하여야 하는데, 그 이유는 우레탄 계통의 합성수지를 180로 가열하면, 이 열에 의하여 용융되면서 일체화되는 성질이 있기 때문이다.
따라서 상부시트(11)와 하부시트(12)는 일체가 되어 외력이 가하여지더라도 분리되지 않게 된다.
이상에서 설명되지 않은 도 9는 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트의 열 분포를 시각적으로 표현한 것으로서, 수용부(40)에 충전된 축열재(Y)에 열이 전달, 축적됨으로써 종래기술에 비하여 열 분포가 균일하게 나타남을 알 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트에 공지의 열매체공급장치(50)가 적용된 상태를 나타내는 평면도이다. 이처럼 열매체공급장치(50)가 적용되면, 열매체가 입구(31)로 주입되어 유로(30)를 흐른 뒤 출구(32)로 배출되는데, 열매체 주입에 관련한 설명은 공지기술이므로 생략하기로 한다.(종래기술에서 열매체공급장치의 구성 참조)

삭제

삭제

도 11은 본 발명에 따른 열매체 순환식 발열시트의 유로를 다르게 구성할 수 있음이 예시적으로 도시된 것으로서, 구체적으로는 유로(30)를 필요에 따라 다수 개로 분리하여 형성할 수 있음을 나타내는 것이다. 물론 이 경우 분리된 유로(30)의 개수만큼 입구(31)(32)의 수를 증가하여야 한다.

참고로 유로(30)를 흐르면서 열을 전달하는 열매체는 현재 전열선 대신 튜브가 적용된 매트에서 사용하고 있는 것이면 무방하다. 즉 광유, 증류수 등 기타 액상의 것이면 모두 무방하다. 하지만 한 번 주입하면 증발되는 양만큼 보충하는 것 외에는 거의 수명이 다 할 때까지 사용하는 것이므로 증발량이 최소화되고 겨울에 동파되지 않으며 부식되거나 이물의 발생으로 유로(30)가 막히는 일이 없고 열전달특성이 좋은 광유를 사용함이 바람직하다. 그렇지만 이는 종래기술에서 언급한 열매체공급장치의 특성에 맞추어 선택되어질 문제이다.

상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명은 열매체를 순환시키기 위한 유로를 본체의 내부에 직접 형성함으로써 이 유로를 종단면이 균일하면서도 간격이 조밀하도록 형성할 수 있어 열매체를 원활히 순환시킬 수 있고, 열을 본체의 전반에 골고루 신속히 분포시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본체 내부의 유로가 형성되지 아니한 부분에 수용부가 형성되어 축열재가 충전되므로 열의 분포를 보다 고르게 할 수 있고, 열이 축열재에 축적되어 열을 장시간 보존할 수 있는 이점이 있다.
또 본체가 상부시트 및 상부시트의 하면에 융착된 하부시트로 구성되고, 상부시트와 하부시트 사이에 유로 및 수용부가 형성되도록 엠보싱부가 형성되어 상부시트와 하부시트를 부착하면 구성이 완료되므로 그 작업이 단순하여 작업에 소요되는 인력 및 시간을 대폭 절감할 수 있고, 이에 제조비용을 낮출 수 있음은 물론 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본체의 상면이 평평하므로 침구용 매트에 적용 시 이물감이 없어 사용감이 탁월하다는 이점도 있다.

삭제

삭제

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 열매체공급장치로부터 가열된 열매체를 공급받고 공급된 열매체를 상기 열매체공급장치가 회수하여 열매체가 순환되는 열매체 순환식 발열시트에 있어서,

   신축성이 있는 합성수지로 이루어진 본체의 한쪽에 열매체가 주입되고 배출되는 입구 및 출구가 각각 형성되고;

   상기 입구로 주입된 열매체가 상기 본체의 내부를 경유한 후 상기 출구로 배출되도록 상기 본체의 내부에 유로가 일정한 패턴으로 형성되며;

   상기 본체 내부의 유로가 형성되지 아니한 부분에는 폐쇄된 공간인 수용부가 형성되고, 상기 수용부에는 축열재가 충전되도록 하되,

   상기 본체는 상부시트와, 상기 상부시트의 하면에 융착(融着)되어 일체로 부착된 하부시트로 구성되고;

   상기 하부시트는 상면에 양끝이 상기 하부시트의 한쪽 측면으로 터진 오목부가 일정 패턴으로 형성됨과 아울러 상기 오목부가 형성되지 아니한 부분에 홈부가 형성되며;

   상기 유로는 상기 오목부와 상부시트 사이의 공간이고;

   상기 수용부는 상기 홈부와 상부시트 사이의 공간이며;

   상기 입구 및 출구는 각각 상기 오목부의 양끝인 것을 특징으로 하는 열매체 순환식 발열시트.
8. 제7항에 있어서,

   상기 오목부 및 홈부는 상기 하부시트를 상측에서 하측으로 가압하여 상기 하부시트에 하측으로 돌출되도록 엠보싱부를 형성함으로써 상기 하부시트의 상면에 각각 형성된 홈인 것을 특징으로 하는 열매체 순환식 발열시트.
9. 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 입구 및 출구에는 경질의 연결관이 기밀이 유지되도록 삽입된 것을 특징으로 하는 열매체 순환식 발열시트.
10. 제9항에 있어서,

    상기 수용부에 충전되는 축열재는 겔, 광유, 물, 액상의 한약재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열매체 순환식 발열시트.

Images