KR100771896B1 - 과열 방지 온열 매트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과열 방지 온열 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인가된 전력에 의해서 일정한 온도가 유지되는 기능을 가진 온도 자동 조절 케이블을 용이하게 연결하고, 전자파의 발생을 감소시키는 과열 방지 온열 매트에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 과열 방지 온열 매트는 인가된 전력에 의해서 일정한 온도를 유지하는 복수의 발열 수단; 상기 복수의 발열 수단에 전기적으로 연결되어 상기 복수의 발열 수단에 공급되는 전력을 조절하는 제어부; 및 상기 복수의 발열 수단을 감싸는 외장재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 복수의 발열 수단이 병렬 구조로 연결됨으로써 발열 수단에 흐르는 전류를 감소시켜서 전자파의 발생이 억제되고, 발열 수단에 포함된 반도전성 폴리머의 탄소 성분에 의해서 인체에 대한 치료효과를 증가시키는 원적외선을 다량 복사하여 사용자에 대한 치료효과를 배가시키는 우수한 장점이 있다.

온도 자동 조절 케이블, 복사열, 전자파, 병렬 구조, 반도전성 폴리머

Description

과열 방지 온열 매트{Heating mat for protecting over-heating}

도1은 발열 수단을 사용한 종래의 온열 매트를 도시한 부분 절개 사시도.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과열 방지 온열 매트를 도시한 부분 절개 사시도.

도3은 본 발명의 온열 매트에서 복수의 발열 수단이 병렬 구조로 연결된 것을 보여주는 회로 연결도.

도4는 본 발명의 온열 매트에서 복수의 발열 수단에 일예로 사용되는 온도 자동 조절 케이블의 내부 구조를 도시한 사시도.

도5는 도4에 보인 온도 자동 조절 케이블의 단면도.

도6은 본 발명의 과열 방지 온열 매트에서 전자파가 측정된 위치를 표시한 평면도.

도7은 전자파를 mG(m Gauss) 단위로 측정된 결과를 보여주는 데이터를 표시한 도표.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 내피 20, 110 : 외장재

30 : 전기 열선 40, 140 : 제어부

130 : 발열 수단 131 : 분기점

141, 142 : 전기선 210 : 전선

220 : 반도전성 폴리머 230 : 절연막

240 : 접지선 250 : 외부 절연막

본 발명은 과열 방지 온열 매트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인가된 전력에 의해서 일정한 온도가 유지되는 기능을 가진 온도 자동 조절 케이블을 용이하게 연결하고, 전자파의 발생을 감소시키는 과열 방지 온열 매트에 관한 것이다.

일반적으로 인체는 과도한 운동이나 스트레스 등으로 근육이나 신경 등이 긴장되는 등의 병적인 상태에 빠지는 경우가 많으며, 특히 육체피로는 물론 신경을 많이 쓰는 현대인의 경우 정신 긴장 및 스트레스로 인해 피로물질이 체내에 쌓여 혈류의 흐름에 지장을 준다.

특히 연령이 증가함에 따라 인체의 기능이 퇴화하여 오는 각종 질병, 관절류머티즘, 신경통, 만성염증, 피로회복 등에는 말초혈액 순환의 개선과 신진대사의 촉진을 위하여 전도열이나 복사열을 이용하여 모래, 온욕 등의 온열 요법이 치료효과와 통증완화의 효과가 있는 것이 알려지고 있다. 이에 따라 온열 작용의 각종 찜질 팩과 함께 각종 온열 기구가 개발되어 사용되고 있다.

상기 온열 기구로는 구성이 간단하고 사용이 용이한 주머니에 고온의 액체를 넣어 사용하는 것과 발열 수단인 히터를 구성시켜서 전기에 의해 가온되는 온열 기구 등이 사용되고 있다. 그런데 상기한 주머니 형태는 고온으로 가열된 액체가 쉽게 냉각되어 오랜 시간을 사용할 수 없는 단점이 있어, 전기를 사용하는 경우 오랜 시간을 가온상태로 온열 작용을 할 수 있는 온열 매트가 검토되었다.

도1은 발열 수단을 사용한 종래의 온열 매트를 도시한 부분 절개 사시도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 온열 매트는 섬유나 부직포 재질로 만들어진 내피(10, 15) 사이에 발열 수단인 전기 열선(30)이 배열되어, 외장재(20) 내부에 감싸진 형태를 가진다. 전기 열선(30)에 전기적으로 연결된 제어부(40)를 통하여 전류를 공급하면 전기 열선(30)에서 열을 발산하여 가열하는 방식이다.

종래의 온열 매트는 이렇게 전기 열선(30)을 이용하여 오랜 시간을 가열 상태로 유지하면서 치료효과를 가져올 수 있는 특징이 있으나, 온열 매트를 사용하는 주변의 환경 온도와 전기 열선(30)에 인가하는 전류에 의해서 사용자가 느끼는 온도가 계속 변화되기 때문에 치료효과가 감소하고, 온도가 높거나 낮아져서 사용 중에 계속해서 제어부(40)를 조절하여야 하는 문제가 있다.

또한 종래의 온열 매트에 의해서 발생되는 열은 주로 사용자의 피부에 접촉되어 전달되기 때문에, 피부 깊숙이 온열 침투하지 못하여 치료효과가 제한되는 문제가 있다.

종래의 온열 매트에 사용된 전기 열선(30)은 일정한 저항을 가지고 있는 저 항선에 전류를 인가하여 열이 발생하는데, 온열 매트를 계속 사용하다 보면 전기 열선(30)이 변형되어 부분 과열이 발생하기 때문에 심각한 안전의 문제가 있다. 특히 전기 열선(30)의 부분 과열은 화제나 화상, 감전 등의 인명 사고를 유발할 수 있는 위험이 있기 때문에 근본적인 대책이 절실한 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 사용하는 주변의 환경에 관계없이 일정한 온도 이상으로 과열되는 것을 방지하는 기능을 가지는 과열 방지 온열 매트를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 온열 효과에 의해서 인체에 대한 치료효과가 우수한 원적외선을 다량 복사하고, 전자파를 감소시킨 효과를 가지는 과열 방지 온열 매트를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 신체와 접촉하는 부분의 촉감과 완충 작용이 우수하여 장시간 편리하게 사용할 수 있는 과열 방지 온열 매트를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 과열 방지 온열 매트는 인가된 전력에 의해서 일정한 온도를 유지하는 복수의 발열 수단; 상기 복수의 발열 수단에 전기적으로 연결되어 상기 복수의 발열 수단에 공급되는 전력을 조절하는 제어부; 및 상기 복수의 발열 수단을 감싸는 외장재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 복수의 발열 수단은 복수의 분기점에 의해서 병렬 구조로 연결된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 복수의 발열 수단은 절연막 내부에 반도전성 폴리머를 매개로 한 쌍의 전선이 배열된 온도 자동 조절(self-regulating) 케이블이고, 상기 반도전성 폴리머는 탄소를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 온도 자동 조절 케이블은 상기 절연막 외부에 접지선이 형성되고, 상기 접지선 및 상기 절연막은 외부 절연막에 의해서 감싸지는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 발열 수단은 상기 제어부를 통하여 연결된 전선에 병렬 구조로 연결되어 상기 외장재의 내부에 배열되고, 상기 제어부는 상기 접지선과 상기 한 쌍의 전선 사이의 누설 전류를 감지하는 누전차단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외장재 내부에 상기 복수의 발열 수단을 감싸는 내장재를 더 포함하고, 상기 외장재와 상기 내장재 사이에 돌가루가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 돌가루는 게르마늄, 토르말린, 황토, 참숯, 수정, 맥반석 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과열 방지 온열 매트를 도시한 부분 절개 사시도이고, 도3은 본 발명의 온열 매트에서 복수의 발열 수단이 병렬 구조로 연결된 것을 보여주는 회로 연결도이다. 도4는 본 발명의 온열 매트에서 복수의 발열 수단에 일예로 사용되는 온도 자동 조절 케이블의 내부 구조를 도시한 사시도이며, 도5는 도4에 보인 온도 자동 조절 케이블의 단면도이다.

도2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 과열 방지 온열 매트는 복수의 발열 수단(130), 제어부(140) 및 외장재(110)를 포함하고, 복수의 발열 수단은 병렬 구조로 연결되어 있다.

복수의 발열 수단(130)은 인가된 전력 에너지에 의해서 발열하여 정해진 온도 이상으로 가열되는 것을 방지하는 기능을 가진 온도 자동 조절(self-regulating) 케이블(cable)로서, 절연막(230) 내부에 반도전성 폴리머(220)를 매개로 한 쌍의 전선(210)이 배열되어 있다.

반도전성 폴리머(220)는 플라스틱 수지에 탄소(carbon)를 포함하는 발열체로서, 온도가 증가하면 저항이 증가하는 특성을 가지고 있어서 온도 자동 조절 기능을 가지는 재료이다. 또한 온도가 일정한 온도 예를 들어 85도 이상으로 증가하면 반도전성 폴리머(220)는 절연체처럼 전류가 흐르지 않게 된다.

버스 와이어(bus wire)라고도 부르는 한 쌍의 전선(210)에 전력이 인가되면, 버스 와이어 사이를 전기적으로 연결하는 반도전성 폴리머(220)의 저항 특성에 의해서 발열이 시작되고, 반도전성 폴리머(220)에서 발생하는 열로 인하여 주변의 온도가 증가한다. 반도전성 폴리머(220)의 온도가 증가하면, 반도전성 폴리머(220)의 저항이 증가하여 발열량이 감소하게 되다가 정해진 온도가 되면, 더 이상 전류가 흐르지 않게 되어 발열이 멈추게 된다. 따라서 반도전성 폴리머(220) 주변의 온도는 감소되고, 다시 반도전성 폴리머(220)가 저항체로서 발열을 시작한다.

따라서 이러한 반도전성 폴리머(220)를 적용한 발열 수단(130)은 온도가 과 열되는 것을 스스로 방지하는 작용을 가지고 있기 때문에 종래의 온열 매트에서 발생하는 부분 과열 문제를 근본적으로 해결하는 장점이 있다.

또한 온도 자동 조절 케이블을 사용한 본 발명의 과열 방지 온열 매트는 반도전성 폴리머의 특성에 의해서 종래와 달리 온열 매트의 온도가 사용자가 원하는 온도까지 상승하는데 시간이 걸리지 않고, 전원을 공급하는 순간 바로 온도가 상승되는 효과를 가지고 있다. 따라서 사용자가 온열 매트를 사용하기 위하여 온열 매트에 전원을 공급하고 온도가 상승될 때까지 기다릴 필요가 없이 바로 사용할 수 있는 장점이 있다.

이러한 작용에 의해서 반도전성 폴리머(220)의 온도가 정해진 온도 이상으로 증가하는 것을 방지하고, 반도전성 폴리머(220)는 온도 자동 조절 기능에 의해서 일정한 온도를 유지하며 발열하게 된다. 이때 온도 자동 조절 케이블은 절연막(230) 외부에 접지선(240)이 형성되고, 접지선(240) 및 상기 절연막(230)은 외부 절연막(250)에 의해서 감싸지는 것이 바람직하다.

이렇게 온도 조절 기능을 가진 온도 자동 조절 케이블로 이루어진 복수의 발열 수단은 도3에 도시된 것과 같이 전원 역할을 하는 제어부(140)를 통하여 연결된 전기선(141, 142)에서 복수의 분기점(131)으로 분기되어 복수의 발열 수단에 병렬 구조로 연결되고, 외장재 내부에 배열되어 있다. 이때 복수의 발열 수단은 각각 열을 발생시키는 저항체로서 작용하고, 제어부에 병렬로 연결되어 있다.

이렇게 병렬 구조로 나누어져 연결된 복수의 발열 수단은 병렬로 연결되어서 각각의 발열 수단에 인가되는 전류를 감소시키고, 이로 인하여 발열 수단에서 발생 하는 전자파를 감소시키는 효과가 있다.

제어부(140)는 복수의 발열 수단(130)에 전기적으로 연결되어 복수의 발열 수단(130)인 온도 자동 조절 케이블의 전선(210)에 전력을 공급하고, 공급되는 전력을 조절하는 기능을 가진다. 따라서 제어부(140)는 외부 전원에 연결되어 온도 자동 조절 케이블에 전력은 공급하는 전원 역할을 한다.

이때 제어부(140)는 접지선(240)과 상기 한 쌍의 전선(210) 사이의 누설 전류를 감지하는 누전차단기를 포함하여, 사용 중에 절연막(230)이 손상되어 누전이 발생하는 것을 차단하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.

외장재(110)는 복수의 발열 수단(130)을 외부에서 감싸며, 외장재(110)의 상부(113) 표면은 본 발명의 과열 방지 온열 매트를 사용하는 사용자의 신체와 접촉하는 재질로서 사용자에게 안락한 느낌을 주도록 직물 예를 들어, 자카드(jacquard) 원단으로 가공하는 것이 바람직하다. 이때 복수의 발열 수단은 외장재의 내부에 나란하게 배열되는 것이 바람직하다.

또한 외장재(110)는 직물 또는 피혁을 이용하여 다층 형태의 구조를 가지며, 외장재(110)의 하부(111)는 방수 기능과 단열 기능을 제공하여 발열 수단의 하부(111)로 열손실이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 외장재(110)와 발열 수단(130) 사이에 내장재(도면에 표시하지 않음)를 삽입하고, 내장재와 외장재(110) 사이에 게르마늄, 토르말린, 황토, 참숯, 수정, 맥반석 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질로 형성된 돌가루(도면에 표시하지 않음)를 삽입하는 것이 바람직하다. 발열 수단(130) 상부에서 내 장재와 외장재(110) 사이에 채워진 돌가루는 표면이 볼록볼록한 형태로 나누어져서 봉합되어 사용자에게 쿠션을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 과열 방지 온열 매트는 발열 수단(130)으로 사용되는 온도 자동 조절 케이블의 굴곡 부분을 가늘게 변경하여 내부에 지그재그 형태로 배열함으로써, 종래에는 사용할 수 없었던 온도 자동 조절 케이블을 발열체로 사용하게 하였다. 이로 인하여 섭씨 10 내지 85 도의 범위에서 일정한 온도로 조절되는 과열 방지 온열 매트가 제작되었고, 과열 방지 온열 매트를 사용하는 주변의 환경과 관계없이 항상 일정한 온도를 유지하며 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 이때 최대 온도는 온도 자동 조절 케이블을 조건을 변경하여 필요에 따라 조절될 수 있는 장점이 있다.

또한 반도전성 폴리머(220)의 주성분 재료로 사용된 탄소는 0.9 정도의 가장 큰 복사율을 가지는 물질로서, 탄소는 특히 인체에 대한 치료효과가 탁월한 12~14 마이크로미터의 파장을 가지는 원적외선을 효율적으로 방출하는 재료이기 때문에 원적외선에 의한 치료효과를 높이는 장점이 있다.

또한 상기에 설명한 구조를 가지는 통상의 온도 자동 조절 케이블은 그 단면이 타원형으로서, 타원의 장축이 10 내지 20 mm 이상까지 두꺼워지게 된다. 이렇게 두꺼운 온도 자동 조절 케이블을 그대로 지그재그 형태로 배열하여 과열 방지 온열 매트를 형성하는 것이 매우 어렵기 때문에 온열 매트에 적용하는 것이 종래의 방법으로는 불가능하고, 종래의 경우에 온도 자동 조절 케이블을 사용한 온열 매트가 사용될 수 없었다.

이러한 문제를 해결하여 본 발명의 다른 실시예로 온도 자동 조절 케이블에 굴곡을 주어 온열 매트에 적용한 것이다. 다만 이 경우에 있어서는 온도 자동 조절 케이블이 상기 제어부에 직렬로 연결되어 전자파가 감소하는 효과는 갖지 못하게 된다.

이때 본 발명의 다른 실시예에서 온도 자동 조절 케이블은 복수 개의 온도 자동 조절 케이블이 결합 수단(도면에 표시하지 않음)에 의해서 직렬로 연결되고, 결합 수단은 온도 자동 조절 케이블의 내부에 설치된 한 쌍의 전선에 각각 연결되어 복수 개의 온도 자동 조절 케이블을 직렬로 연결하는 것이 바람직하다. 이때 복수의 발열 수단에서 결합 수단이 굴곡진 것에 의해서 발열 수단이 지그재그로 배열하는 것이 바람직하다.

이로 인하여 굴곡 부분에서 온도 자동 조절 케이블이 부분적으로 단면의 두께가 가늘게 되고, 이 부분에 굴곡이 형성되는 것이 용이하여 바람직하다. 그리고 한 쌍의 전선인 버스 와이어가 접지선 역할을 하는 금속선과 함께 남기는 것이 누전을 방지하는 효과가 증가하여 바람직하다.

그리고 이렇게 단면의 두께가 가늘어진 부분은 나머지 부분에 비하여 구부려서 사용하기가 용이하기 때문에 온도 자동 조절 케이블을 지그재그로 배열하여 본 발명의 과열 방지 온열 매트에 적용할 수 있게 되는 것이다.

예를 들어, 온도 자동 조절 케이블은 부분적으로 반도전성 폴리머의 일부분이 제거되어 한 쌍의 전선이 분리되어 노출되고, 노출된 부분의 상기 한 쌍의 전선 중 적어도 하나가 다른 절연막에 의해서 감싸지는 것이 바람직하다. 이때 노출된 한 쌍의 전선 부분이 굴곡 되어 구부러지고, 노출된 한 쌍의 전선 중 하나가 접지에 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 과열 방지 온열 매트에서 적용된 병렬 구조를 사용하는 경우 온도 자동 조절 케이블을 굴곡시키는 부분이 없어지는 장점이 있기 때문에, 본 발명에 의한 과열 방지 온열 매트는 그 제작도 용이해지는 장점이 있어 바람직하다.

이하에서 온도 자동 조절 케이블을 이용한 본 발명의 과열 방지 온열 매트에서 발생하는 전자파를 복수의 발열 수단이 연결된 구조에 따라 비교하였다.

도6은 본 발명의 과열 방지 온열 매트에서 전자파가 측정된 위치를 표시하는 평면도이고, 도7은 전자파를 mG(m Gauss) 단위로 측정된 결과를 보여주는 데이터를 표시한 도표이다.

이때 직렬구조1은 상기 온도 자동 조절 케이블을 세워서 굴곡시킨 것이고, 직렬구조2 및 직렬구조3은 굴곡 부분에서 온도 자동 조절 케이블의 두께를 변화시켜서 굴곡시킨 것으로서 온도 자동 조절 케이블 내부의 한 쌍의 전선을 교차시킨 것이 직렬구조2이고, 교차시키지 않은 것이 직렬구조3이다.

도7의 결과를 비교하여 보면, 직렬로 연결된 온도 자동 조절 케이블을 사용하는 것은 위치에 따라 크기 증가하지만, 병렬구조를 사용한 본 발명의 과열 방지 온열 매트는 매우 작은 전자파가 측정되었다.

따라서 본 발명에 따른 과열 방지 온열 매트는 주변의 온도가 증가하면 발열 수단의 저항이 증가하여 자동으로 발열이 멈추게 되는 특성을 가져서 일정한 온도 이상으로 과열되는 것이 방지될 뿐만 아니라, 전자파의 발생도 획기적으로 감소시 켜서 과열 방지 온열 매트를 사용하는 사용자의 건강에 도움을 증가시키는 장점이 있다.

이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 달성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 과열 방지 온열 매트는 주변의 온도가 증가하면 발열 수단의 저항이 증가하여 자동으로 발열이 멈추게 되는 특성을 가져서 일정한 온도 이상으로 과열되는 것이 방지되는 온도 자동 조절 케이블을 이용하여 만들어진 것으로, 사용되는 조건 및 주변의 환경에 관계없이 용이하게 일정한 온도를 유지하여 안전하게 사용되고, 사용이 편리한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 과열 방지 온열 매트는 복수의 발열 수단이 병렬 구조로 연결됨으로써 발열 수단에 흐르는 전류를 감소시켜서 전자파의 발생이 억제되고, 발열 수단에 포함된 반도전성 폴리머의 탄소 성분에 의해서 인체에 대한 치료효과를 증가시키는 원적외선을 다량 복사하여 사용자에 대한 치료효과를 배가시키는 우수한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 과열 방지 온열 매트에서 반도전성 폴리머에 전원이 공급되면, 순간적으로 온도가 상승되기 때문에 사용자가 온도 상승을 위해서 일정한 시간이상 기다려야하는 불편이 없이 추운 겨울에도 바로 온도가 상승되어 사용 하기에 편리한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 과열 방지 온열 매트는 내부에 돌가루를 완충재로 사용하여 신체와 접촉하는 부분의 촉감과 완충효과가 우수하여 장시간 사용이 가능한 장점이 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 인가된 전력에 의해서 일정한 온도를 유지하는 복수의 발열 수단과, 상기 복수의 발열 수단에 전기적으로 연결되어 복수의 발열 수단에 공급되는 전력을 조절하는 제어부와, 상기 복수의 발열 수단을 감싸는 외장재를 포함하는 과열 방지 온열 매트에 있어서,

   상기 복수의 발열 수단은,

   절연막 내부에 반도전성 폴리머를 매개로 한 쌍의 전선이 배열된 온도 자동 조절(self-regulating) 케이블로서,

   상기 제어부를 통하여 연결된 전기선에서 복수의 분기점으로 분기되어 병렬 구조로 연결된 것을 특징으로 하는 과열 방지 온열 매트.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제2항에 있어서,

   상기 외장재와, 상기 외장재 내부에서 상기 복수의 발열 수단을 감싸는 내장재 사이에 돌가루가 포함되어지되, 상기 돌가루는 게르마늄, 토르말린, 황토, 참숯, 수정, 맥반석 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 과열 방지 온열 매트.
10. 삭제

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