KR101056950B1 - 교체가능한 매체를 이용한 휴대용 냉온 마사지 장치 - Google Patents

Abstract

휴대용 냉온 마사지장치가 개시된다. 본 발명은, 접촉헤드(10); 냉온변환소자(20); 열전도성 재료로 형성되고 중앙에 빈 공동형상의 축열공동(42)이 형성된 덩어리(bulk)형상의 부재로서, 상기 냉온변환소자(20)의 배면에 접촉하여 상기 냉온변환소자(20)에 의해 흡열된 열을 외부로 방출하는 제1축열부(40); 열전도성 재료로 형성된 중앙이 비어 있는 박스형상의 부재로서, 상기 제1축열부(40)의 상기 축열공동(42)의 내면에 접촉된 상태로 상기 축열공동(42)에 삽입되어 상기 제1축열부(40)에 저장된 열을 흡수하는 제2축열부(50); 냉온변환소자를 구동하는 구동부(60); 및 하우징(30)을 포함하고, 냉마사지 기능시에, 상기 냉온변환소자에 의해 사용자의 피부로부터 상기 접촉헤드를 통해 흡수된 열은 상기 제1축열부에 의해 저장된후 상기 제1축열부의 노출된 외부표면에 의해 상기 마사지장치(100)의 외부로 방출되고, 냉마사지 기능시에, 추가적으로 상기 제2축열부의 내부에는, 열전도성이고 교체가능한 매체인 축열매체 w 가 저장되어, 상기 제1축열부에서 흡수된 열이 다시 상기 제2축열부내에 포함된 상기 축열매체 w 에 흡수 및 이동됨으로써, 상기 축열매체 w 를 통해 추가적인 방열경로를 제공하는 것을 특징으로 한다.~을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 냉각팬 및 모터을 사용하지 않기 때문에, 소음 및 진동이 제거되고, 소형화가 가능하며, 소모전력이 감소되어 이동성이 증가된다.

Description

교체가능한 매체를 이용한 휴대용 냉온 마사지 장치{Portable hot and cold massaging apparatus using replacable medium}

본 발명은 휴대용 냉온 마사지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 첫째 소음 및 진동이 제거되고 둘째 부피가 작아지고 소모전력이 감소되어 이동성이 증가된 휴대용 냉온 마사지 장치에 관한 것이다.

최근 미용에 대한 관심이 급증하고 있다. 미용중에서도 피부에 대한 관심은 여성뿐 아니라 남성에게 있어서도 큰 관심사로 대두되고 있으며, 이런 경향에 따라 피부를 마사지하는 장치가 널리 보급되어 사용되고 있다. 특히 사용자는 피부미용을 위해 많은 시간을 쓰는 것에 대해 허용하고 있어 이로 인해 휴대용 마사지 장치에 대한 관심도 향상되고 있다.

도 1a는 종래의 휴대용 냉온 마사지 장치를 나타내는 도면이고, 도 1b는 도 1a 의 구조도이다.

도 1a, 1b의 휴대용 냉온 마사지 장치(1)는 접촉헤드(2), 펠티에소자(3), 방열판(4), 하우징(5), 방열팬(6) 및 모터(7)를 포함한다. 하우징(5)에는 송풍구(8)가 형성되어 있다. 펠티에 소자(3)는 전기에너지를 이용하여 흡열 또는 방열하는 소자이다. 따라서 펠티에 소자(3)를 접촉헤드의 배면에 접촉되도록 설치하면, 접촉헤드에 접촉한 피부로부터 열을 흡열하거나(냉마사지기능) 피부로 방열하는 것이 가능하다(온마사지기능). 즉 사용자는 별도로 설치된 구동부를 통해 펠티에소자를 가동하고, 접촉헤드(2)를 사용자의 피부에 접촉시킴으로써 사용자의 피부에 열을 가하거나(온 마사지기능), 사용자의 피부로부터 열을 뺏어올수 있다(냉 마사지기능). 특히 냉마사지기능시에, 펠티에소자를 통해 흡수된 열은 방열팬(6) 및 송풍구(8)을 통해 외부로 방출된다. 마사지 장치의 내부에 열이 남아 있으면 흡열기능 즉 냉마사지 기능이 저하되기 때문이다.

그러나, 도 1a, 1b에 나타난 종래의 송풍식 냉온 마사지장치는 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째, 소음 및 진동이 심하다. 이는 도 1의 냉온 마사지 장치는 방열팬을 회전시킴으로써 열을 외부로 방출해야하고, 방열팬은 구조적으로 소음이 발생하고 또 모터에 의해 구동되므로 소음 및 진동을 발생한다. 이러한 소음 및 진동은 사용자에게 불쾌감을 줄 뿐 아니라 피부에 접촉하는 상태에서 사용하는 기기이기 때문에 이러한 불쾌감이 더욱 증가한다는 문제점을 가진다. 특히, 본 장치가 미용과 관련된 기기인 점, 사용자가 대부분 촉감에 민감한 여성이라는 점 및 휴대용 장치인 점을 감안할 때 이러한 소음 및 진동의 문제점은 심각하다고 볼 수 있다.

둘째, 소모전력이 크다. 종래의 마사지 장치는 방열팬을 회전시키기 위해 모터가 필요하고 모터는 별도의 소비전력을 필요로 한다. 본 장치가 휴대용 장치이기 때문에 이동식 전원을 사용할 수 밖에 없는 점을 감안하면, 건전지등을 자주 교체하거나 혹은 축전지를 큰 용량을 사용해야 하는 불편함이 따를 뿐 아니라 전력사용비용도 증가한다. 또한 축전지가 건전지를 사용하지 않더라도 전원부의 전력규격 및 전류규격이 증가하기 때문에 이에 대응하는 전기안전규격의 조전이 엄격하게 되어 부품의 단가상승 및 이로 인한 제품의 가격이 증가한다.

셋째, 기기의 부피가 커진다. 본 장치의 방열 방법은 송풍이다. 따라서 기기내부에 방열팬(6)이 회전할 수 있는 공간, 모터가 차지하는 공간 및 공기흐름이 원활하게 이루어질 수 있기에 충분한 공간등이 필요하므로 본 장치의 크기가 커질 수 밖에 없다. 본 장치가 휴대용으로 사용되는 것을 고려하면 기기의 부피는 소비자의 선택 및 사용상의 편의성에 많은 영향을 끼치며, 심각하게는 휴대용으로서의 최소화하는 자질 자체를 갖지 못하는 문제점을 가진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소음 및 진동이 감소하여 사용자의 불쾌감이 감소되고, 소비전력이 감소하고, 부피가 감소되고, 또한 추가적으로 냉온효율이 향상된 휴대용 냉온 마사지 장치를 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 피부에 냉온 자극을 가함으로써 피부를 긴장 및 이완시켜 피부를 관리하는, 교체가능한 매체를 이용한 휴대용 냉온 마사지장치(100)에 있어서, 볼록한 판형상의 부재로서 열전도성이 높은 재료로 형성된 접촉헤드(10); 전기적에너지를 이용하여 발열 및 흡열기능을 제공하는 펠티에소자(Peltier element)로 형성되는 판넬형상의 부재로서, 상기 접촉헤드의 배면에 접촉하여 상기 접촉헤드로 발열하거나 상기 접촉헤드로부터 흡열하는 냉온변환소자(20); 열전도성 재료로 형성되고 중앙에 빈 공동형상의 축열공동(42)이 형성된 덩어리(bulk)형상의 부재로서, 상기 냉온변환소자(20)의 배면에 접촉하여 상기 냉온변환소자(20)에 의해 흡열된 열을 외부로 방출하는 제1축열부(40); 열전도성 재료로 형성된 중앙이 비어 있는 박스형상의 부재로서, 상기 제1축열부(40)의 상기 축열공동(42)의 내면에 접촉된 상태로 상기 축열공동(42)에 삽입되어 상기 제1축열부(40)에 저장된 열을 흡수하는 제2축열부(50); 전기적 전원을 포함하며 사용자의 조작에 기초하여 상기 냉온변환소자를 구동하는 구동부(60); 및 상기 접촉헤드(10), 냉온변환소자(20), 제1축열부(40), 제2축열부(50) 및 구동부(60)을 외부에서 감싸고 지지하는 하우징(30)으로서, 상기 제1축열부의 외부표면이 외부방향로 노출된 상태로 상기 마사지장치(100)의 외부를 감싸는 하우징(30)을 포함하고, 냉마사지 기능시에, 상기 냉온변환소자에 의해 사용자의 피부로부터 상기 접촉헤드를 통해 흡수된 열은 상기 제1축열부에 의해 저장된후 상기 제1축열부의 노출된 외부표면에 의해 상기 마사지장치(100)의 외부로 방출되고, 냉마사지 기능시에, 추가적으로 상기 제2축열부의 내부에는, 열전도성이고 교체가능한 매체인 축열매체 w 가 저장되어, 상기 제1축열부에서 흡수된 열이 다시 상기 제2축열부내에 포함된 상기 축열매체 w 에 흡수 및 이동됨으로써, 상기 축열매체 w 를 통해 추가적인 방열경로를 제공하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 제1축열부(40)는 상기 냉온변환소자측을 향하는 부분인 접촉축열부(44)의 부피가 상기 축열공동(42)의 부피보다 큰 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 제1축열부(40)는, 상기 냉온변환소자측을 향하는 부분인 접촉축열부(44)의 부피가 상기 제1축열부 전체 부피의 60% 이상인 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 제1축열부는, 상기 냉온변환소자의 규격이 0.5Kcal/1sec 일 때, 부피가 10 내지 14㎤ 인 구리인 것을 특징으로 하는 한다.

일 실시예에서, 상기 제1축열부 및 제2축열부가 구리이고 상기 제2축열부에 포함된 축열매체가 물이고, 상기 제1축열부와 상기 제2축열부의 부피의 비는 5:1 인 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 제1축열부와 상기 제2축열부의 접촉면중에서 상기 냉온변환소자측의 접촉면은 상기 서로 교번하여 돌출되고 만입된 요철형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 냉각팬대신에 제1 및 제2축열부를 이용하여 냉각하기 때문에 소음 및 진동이 제거되어 사용자의 불쾌감이 제거된다.

본 발명에 의하면, 냉각팬 및 모터가 사용되지 않기 때문에 소모전력이 감소되어 이동성이 증가된다.

본 발명에 의하면, 냉각팬등의 부속과 냉각공간이 필요하지 않기 때문에 마사지장치의 부피가 감소된다.

본 발명에 의하면, 대체가능한 축열매체를 이용하기 때문에 냉각기능의 효율이 증가된다.

도 1a는 종래의 휴대용 냉온 마사지 장치를 나타내는 도면이고, 도 1b는 도 1a 의 구조도이다.
도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 냉온 마사지장치의 사시도, 내부구조도, 정면도 및 측면도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 효과를 나타내는 도면으로서, 냉마사지기능시의 원리를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6의 효과를 설명하기 위한 도면으로서 열역전현상을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 냉온 마사지 장치를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

이하에서, 냉마사지 기능은 사용자의 피부로부터 열을 뺏는 기능을 의미하고, 온마사지 기능은 사용자의 피부로 열을 공급하는 기능을 의미한다.

도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 냉온 마사지장치의 사시도, 내부구조도, 정면도 및 측면도를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 효과를 나타내는 도면으로서, 냉마사지기능시의 원리를 설명하는 도면이다.

도 2 내지 도 5에서, 본 발명의 휴대용 냉온 마사지 장치(100)는 접촉헤드(10), 냉온변환소자(20), 제1축열부(40), 제2축열부(50), 구동부(60) 및 하우징(30)을 포함한다. 이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

접촉헤드(10)는 볼록한 판형상의 부재로서 열전도성이 높은 재료로 형성되어 있다. 접촉헤드의 배면에는 후술할 냉온변환소자(20)가 접촉하여 위치한다. 접촉헤드(10)는 피부에 직접 접촉하는 부분으로서 접촉헤드(10)의 배면으로부터 전달된 열을 피부에 전달하거나(온 마사지 기능), 피부로부터 열을 흡열하여 접촉헤드의 배면으로 전달하는 역할은 한다(냉 마사지 기능). 접촉헤드(10)는 피부에 직접 접촉하기 때문에 인체에 무해한 재료로 형성되어야한다. 일반적으로 접촉헤드는 열전달율이 높은 금속성 재료에 인체에 무해한 금속성재료를 도포한 것을 사용한다.

냉온변환소자(20)는 전기적 에너지를 이용하여 발열 및 흡열기능을 하는 펠티에소자(peltier element, 열전소자)로 형성되는 판넬형상의 부재이다. 냉온변환소자(20)는 상기 접촉헤드(10)의 배면에 접촉하여 상기 접촉헤드로 열을 가하거나 혹은 상기 접촉헤드로부터 열을 빼앗는 기능을 한다.

펠티에 소자란 펠티에 효과를 이용하여 전기적에너지를 열에너지로 전환하는 전기 소자로서, 전기적에너지를 흡수하여 대상물에 열을 가하거나(발열) 대상물로부터 열을 빼앗을 수 있는 기능(흡열)을 하는 소자이다.

펠티에 효과란 1834년 J. C. A.펠티에가 발견하였으며 두 종류의 금속을 접속하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 열전현상을 말한다. 예를 들면, 두 금속 비스무트와 안티모니의 일단을 서로 맞물리게 접속한다음 전류를 양 금속의 접접을 따라 일방향으로 흐르게 하면, 전류가 비스무트에서 안티모니로 향하는 제1접점에서는 온도가 내려가고, 다른 제2접점에서는 온도가 올라간다. 또 전류를 반대로 흐르게 하면 제1접점에서는 온도가 올라가고, 제2접점에서는 내려간다. 이것은 이종(異種)인 금속에서는 금속 내의 전자의 퍼텐셜에너지에 차가 있기 때문에 퍼텐셜에너지가 낮은 상태에 있는 금속으로부터 높은 상태에 있는 금속으로 전자를 운반하는 데는, 외부로부터 에너지를 얻어야 할 필요가 있으므로 접점에서 열에너지를 빼앗기고, 반대의 경우에는 열에너지가 방출되게 된다.

일반적으로 이 효과에 의하여 단위시간에 두 종류의 금속의 접점에서 발생 또는 흡수되는 열량 Q는 전류의 세기(운반되는 전자의 수) I에 비례하고, I/Q는 두 금속의 종류에 따라 정해진 값을 가진다. 이 값을 두 금속의 조합에 대한 펠티에계수라 하고, 그 크기는 두 금속의 전자 퍼텐셜에너지의 차에 해당하는 열전력(熱電力)과 절대온도에 비례한다. 펠티에효과는 전자를 작업물질로 하는 열펌프효과로 간주되며, 적당한 열전소자(熱電素子)들로 구성해 냉각장치로 이용할 수 있다. 전자냉동·전자냉방 등은 이 종류의 장치인데, 보통 이극형 반도체(異極型半導體)를 조합했을 때에 생기는 냉각효과를 이용하고 있다.

제1축열부(40)는 열전도성이 높은 재료로 형성된 덩어리(bulk)형상의 부재로서, 중앙에 빈 공동형상의 축열공동(42)이 형성되어 있다. 제1축열부(40)는 냉온변환소자(20)의 배면에 접촉하여 상기 냉온변환소자(20)에 의해 흡열된 열을 외부로 방출하는 기능을 한다. 일 실시예에서, 제1축열부(40)의 재료는 금속성 재료이며, 더욱 바람직하게는 구리 및 알루미늄을 포함한다.

제1축열부(40)의 형상은 덩어리 형상이고 중앙에 축열공동(42)가 형성되어 있기만 하면 되고, 그 형태를 한정하지 않는다. 다만, 일 실시예에서, 제1축열부(40)는 냉온변환소자(20)측을 접촉하는 부분인 접촉축열부(44)는 장방형의 육면체인 것이 바람직하다. 이는 펠티에 소자가 주로 장방형의 판넬 형상이므로, 이에 대해 열전달 효율을 증가시키기 위해 최소한의 부피로 최대한의 열전달 능력을 가지게 하기 위함이다.

또한 일 실시예에서, 접촉축열부(44)의 부피는 상기 축열공동(42)의 부피보다 큰 것을 특징으로 한다. 이는 후술하게 될 교체가능한 매체가 삽입되는 축열공동(42)에 의한 방열효과보다 접촉축열부(44)에 의한 방열효과가 크도록 설계하기 위함이다.

제2축열부(50)는 열전도성이 높은 재료로 형성된 중앙이 비어있는 박스형상의 부재로서, 상기 제2축열부(50)의 외부면이 상기 제1축열부(40)의 상기 축열공동(42)의 내부면에 접촉된 상태로 상기 축열공동(42)에 삽입되어 상기 제1축열부(40)에 저장된 열을 흡수하는 기능을 한다. 제2축열부(50)는 배출공(51a)와 배출캡(51b)으로 이루어진 배출구(51)가 형성되어 있다. 바람직한 실시예에서, 제2축열부(50)는 금속성재료로 형성된 통형상의 부재이며, 상기 축열공동(42)의 내면에 대응하는 외면형상을 가진다.

일 실시예에서, 제2축열부(50)의 내부에는 비열이 높으며 교체가능한 매체인 축열매체 W 가 저장된다. 일 실시예에서 축열매체 W 는 물이다. 이 실시예에서, 배출구(51)를 축열매체 W 가 저장 및 배출되며, 축열매체의 이동에 의해 제1축열부의 열이 외부로 방출된다. 보다 상세한 원리는 도 6을 통해 설명된다.

본 발명에서 사용되는 제1축열부(40) 및 제2축열부(50)의 재료로서 사용가능한 재료는 열전도성이 높은 재료이며, 바람직하게는 금속성 재료이다. 아래 표는 이러한 재료로서 사용가능한 금속의 열적특성으로서 비열, 열전도율등을 나타내는 표이다.

또한, 축열매체로 사용가능한 재료는 열전도성이 높은 액체이다. 바람직한 실시예에서 상기 축열매체는 물이다. 아래표는 물의 열적 특성을 나타내는 도면이다.

구동부(60)는 전기적전원을 포함하여 사용자의 조작에 기초하여 상기 냉온변환소자(20)를 구동한다. 구동부(60)는 전원(61) 및 구동회로기판(62)를 포함한다.

일 실시예에서, 구동부(60)는 제1축열부(40)의 후단부에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 구동부(60)가 차지하는 공간에 의해 냉온변환소자(20)와 제1축열부(40)사이의 열전달 효능이 감소되는 것을 방지하기 위함이다.

하우징(30)은 본 발명의 상기 구성요소들(10,20,40,50,60)을 포함하는 마사지장치(100)를 외부에서 지지하고 감싸는 형상의 부재이다. 특히 하우징(30)은 상기 제1축열부(40)의 일부가 외부로 노출된 상태로 상기 마사지 장치(100)를 외부에서 감싸고 지지한다. 이는 제1축열부(40)의 표면이 외부로 노출되게 함으로써, 제1축열부(40)가 상기 냉온변환소자(20)로부터 흡수한 열을 외부로 효과적으로 방열시키게 하기 위함이다.

도 6은 본 발명의 동작 및 효과를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 효과를 설명하기 위한 도면으로서 열역전현상을 설명하는 도면이다.

먼저 본 발명에서 냉마사지 기능시에 동작 원리를 설명한다.

본 발명에서, 도 6에 나타난 바와 같이, 열은 경로 m1 내지 m7의 조합을 통해 4가지 경로로 외부로 방출된다.

제1경로는 m1->m2->m4 이다. 먼저 m1에서, 냉온변환소자(20)는 접촉헤드(10)로부터 열을 흡수한다. m2에서, 열은 냉온변환소자(20)로부터 제1축열부(40)로 이동하고, m4에서, 열은 제1축열부(40)에서 외부로 방출된다. 이 경로에서, 열전도율이 높은 제1축열부가 외부에 노출되어 있기 때문에, 무소음 무진동인채로 외부로 열이 방출되어 본 발명의 냉마사지 기능이 무소음 무진동인채로 달성가능하다. 특히 피부마사지에서 사용하는 냉기능은 피부의 발열량이 38도로서 비교적 작은편이며, 사용기간도 20분 이내로 제한적이기 때문에 본 발명의 제1축열부를 통해 외부로 방출하는 것으로 충분하다.

제2경로는 m1->m2->m3->m5 이다. 먼저 m1에서, 냉온변환소자(20)는 접촉헤드(10)로부터 열을 흡수한다. m2에서, 열은 냉온변환소자(20)로부터 제1축열부(40)로 이동하한다. m3에서, 열은 제1축열부(40)에서 제2축열부(50)로 이동한다. 이때 제2축열부에는 교체가능한 매체 예를 들면 물이 포함되어 있다. 전술한 바와 같이, 제2축열부는 제1축열부로부터 탈착가능하므로 분리되는 즉시 제2축열부에 함유된 열은 외부로 방출된다. 즉 m5에서 열은 외부로 방출된다.

제3경로는 m1->m2->m3->m5->m6 이다. 먼저 m1에서, 냉온변환소자(20)는 접촉헤드(10)로부터 열을 흡수한다. m2에서, 열은 냉온변환소자(20)로부터 제1축열부(40)로 이동하한다. m3에서, 열은 제1축열부(40)에서 제2축열부(50)로 이동한다. 이때 제2축열부에는 교체가능한 매체 예를 들면 물이 포함되어 있다. 제2축열부는 제1축열부로부터 탈착가능하므로 분리되는 즉시 제2축열부에 함유된 열은 외부로 방출된다. 즉 m5에서 열은 외부로 방출된다. 이 경로가 제2경로와 차이점은, m6 및 m8 에서와같이, 제2축열부(50)에서 열을 흡수한 온도가 높은 물이 외부로 방출되는 것에 추가하여 새롭게 차가운 물이 다시 제2축열부(50)에 충전된 상태로 다시 제1축열부에 접촉하게 되는 것이다. 이러한 추가적인 과정을 통해 제1축열부는 제2축열부로 열을 다시 이동시킬 수 있다(열역학법칙). 결국 제2경로에 추가하여 새로운 열경로가 생성된다.

제4경로는 제3경로는 m1->m2->m3->m7 이다. 전술한 바와 같이 m1에서, 냉온변환소자(20)는 접촉헤드(10)로부터 열을 흡수한다. 또 m2에서, 열은 냉온변환소자(20)로부터 제1축열부(40)로 이동한다. m3에서, 열은 제1축열부(40)에서 제2축열부(50)로 이동한다. 제2축열부(50)는 제1축열부(40)로부터 분리되어 외부로 이동함으로써 열이 외부로 방출된다. 여기까지는 제2경로와 동일하다. 제4경로가 제2경로와 다른 점은 제2축열부가 분리되고 난후에 생성되는 빈 공간 즉 축열공동에 의해 제1축열부는 방열면적이 증가하게 되고 증가된 방열면적만큼 열을 더 많이 방출할 수 있다. 즉 m7에서 빈 공간인 축열공동에 의해 추가적인 방열경로가 생성된다.

다음으로, 이러한 동작원리에 기초한 본 발명의 효과를 설명한다.

첫째, 본 발명은 소음 및 진동이 전혀 발생하지 않는다. 도 1에서 설명한 바와 같이 종래의 마사지 장치는 냉마사지 기능시에 펠티에소자가 흡수한 열을 외부로 방출하기 위해 냉각팬 및 이를 구동하기 위한 모터를 사용했기 때문에 소음 및 진동이 발생하였다. 사용자가 대부분 여성이고 본 장치가 피부에 접촉한다는 점을 감안하면 이 소음 및 진동은 사용자에게 엄청난 불쾌감을 발생시킨다. 그러나 본 발명에서는 소음 및 진동이 발생하는 냉각팬 및 모터가 전혀사용되지 않음으로서 이러한 사용자의 불쾌감이 전혀 발생하지 않는다.

둘째, 소모전력이 감소되고 이에 의해 사용자는 사용비용이 감소된다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 냉각팬 및 이를 구동하기 위한 모터를 사용하지 않기 때문에 이를 구동하기 위한 전력이 필요가 없다. 따라서 소모전력이 매우 감소된다. 또한 되고 이에 의해 사용자는 매우 저렴한 비용으로 본 장치를 사용 및 유지할 수 있다. 특히, 본 발명은 휴대용으로 사용되는 것이 일반적이고 휴대용을 위한 건전지등은 비교적 고가의 에너지임을 생각할 때 이러한 유지비용의 감소효과는 더욱 증가된다.

셋째, 부가적으로, 별도의 물리적으로 움직이는 부품이 존재하지 않으므로 부품의 고장확률도 감소하게 되며 이는 유지보수비용의 감소로 이어져 사용자는 본 기기의 유지비용도 감소하는 효과를 가질수 있다.

넷째, 제품의 소형화가 가능하며 제품 디자인의 다양화가 가능해진다. 종래의 장치는 냉각팬, 모터가 차지하는 공간 및 송품의 이동경로를 위한 공간등으로 인해 제품의 크기를 소형화하는데 한계가 있었다. 그러나 본 발명은 이러한 공간이 필요하지 않으므로 제품의 소형화가 가능하다. 특히 본 장치는 휴대용으로 사용되는 것임을 고려할 때 이러한 소형화는 사용자의 편익 및 구매력 동기에 많은 영향을 미친다. 또한, 본 발명은 상기 공간이 필요하지 않으므로 제품 디자인 설계자가 설계할 수 있느 자유도가 향상된다. 특히 본 발명의 주 사용자가 여성인점을 감안할 때 이러한 디자인의 다양화가능성은 사용자에게 큰 만족도를 제공할 뿐 아니라 구매력동기에도 영향을 미친다.

다섯째, 무엇보다도 냉마사지 기능시에 열방출효과가 향상된다. 도 6에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다양한 열방출경로를 제공하기 때문이다. 특히 대체가능하고 이동가능한 매체를 이용하여 열을 즉시 외부로 방출시키는 경로(제2,3경로) 및 제2축열부가 제거된 후 발생된 빈 공간에 의해 증가된 방열면적에 의해 제공되는 경로(제4경로)는 열방출효과를 증가시키는 동시에 열방출시간도 감소시켜 사용자에게 편의성을 제공한다.

본 발명은 이러한 열방출효과에 의해 열역전현상이 발생될 확률이 감소된다. 열역전현상은 냉온변환소자로 사용되는 펠티에소자가 입력되는 전기적에너지에 의해 펠티에소자가 더 이상 열을 흡수하지 못하고 오히려 방출하는 현상을 말한다. 도 7의 왼쪽도면을 보면, 처음에는 펠티에소자의 구동전류에 의해 온도가 계속감소하다가(즉 흡열동작이 원활하다가), 계속해서 공급되는 전류와 무관하게 오히려 주변온도가 증가하게 됨을 알수 있다.

이러한 열역전현상을 제어하기 위해, 도 7의 오른쪽 도면과 같이, 일정 시간의 열흡수이후에는 펠티에소자의 동작을 정지시키거나 처음부터 펠티에소자에 입력되는 전류를 제어함으로써, 열흡수기능자체를 제어하는 수단을 사용할 수밖에 없다. 그러나, 이는 사용자로 하여금 냉마사지기능 중간에 잠시 일정시간 기다리게 하거나 처음부터 냉마사지기능을 동작시키기에는 많은 시간이 걸리게 하는등 여러 불편함을 발생시킨다. 특히 종래에는 장시간동작시 냉각팬 및 모터로 발생되는 열이 펠티에소자의 흡열효과를 감소시키는 효과에 의해 이러한 열역전현상이 더욱 심각하였다. 그러나 본 발명에서는 냉각팬 및 모터자체를 사용하지 않으므로 냉각팬 및 모터에 의해 열이 발생할 염려가 없고 또한 상기한 바와 같이 여러 가지 경로를 통해 부수적이고 추가적인 열의 발생없이 열 방출경로를 제공하기 때문에 열방출효과가 증가되어 열역전현상의 발생율이 감소하게된다.

일 실시예에서, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 제1축열부(40)는 상기 냉온변환소자측을 향하는 부분인 접촉축열부(44)의 부피가 상기 축열공동(42)의 부피보다 큰 것을 특징으로 한다. 이는 제1축열부의 부위중에서 냉온변환소자와 제2축열부의 물리적으로 중간에 위치하는 부분은 상기 냉온변환소자측의 접촉축열부(44)이고, 이 부분에서 가장 많은 열교환이 발생되기 때문에, 이 부분의 부피가 적어도 상기 열방출경로를 제공하는 축열공동(42)의 부피보다는 적어도 커야 냉온변환소자로부터 원할히 흡열할수 있기 때문이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 제1축열부의 부피는 상기 냉온변환소자의 출력규격, 사용시간, 사용온도 및 제1축열부의 밀도에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

예를 들면, 본 발명에서 가장 일반적으로 사용가능한 냉온변환소자(펠티에소자)의 출력 규격은 1초당 0.5Kcal 이며, 제1축열부로서 구리를 사용했을 경우 사용했을 경우 요구되는 제1축열부의 부피는 이하 수식 1 내지 3에 의해 계산가능하다.

먼저 냉온변환소자의 출력측 열량 Q 은 다음과 같이 정의된다. 여기서 출력측 열량은 냉온변환소자인 펠티에소자가 시간당 발열하거나(온마사지 경우) 흡열하는(냉마사지 경우) 열량의 크기이다.

[수식1]

Q = m * c * T

여기서, Q 는 1초당 열량, m은 질량, T는 온도변화량, c 는 비열을 의미한다. 질량 m = 부피 v * 밀도 D 이므로 이를 수식 1에 삽입하면, 이하 수식 2 처럼된다.

[수식2]

Q = v * D * c * T

v = Q / (D * c * T)

가장 쉽게 사용가능한 구리를 예로 들어 상기 부피 v를 구해보면 다음 수식 3 과 같다.

[수식3]

v = Q / (D * c * T)

= 0.5 / (8.94 * 0.0924 * (50-20)) = 0.020

여기서 v 는 냉각모드에서 1초당 0.5kcal 흡열하기 위한 제1축열부인 구리의 부피(㎤), D 는 구리의 밀도(g/㎤), c 는 구리의 비열, T 는 온도의 변화량(섭씨온도)이다. 여기서 T = 사용가능한 최대온도(섭씨50도) - 상온(섭씨20도) 으로서, 일반인 냉마사지 기능의 사용환경에서 피부의 최대온도는 50도인 것을 가정한 것이다.

만약 10분정도 흡열하는 경우 10분 = 600초이므로, 10분동안 흡열하기 위한 제1축열부의 구리의 부피 v_10min는 이하 수식 4와 같다.

[수식4]

v_10min = 0.020 * 600 = 12 ㎤

실제 본 출원인의 실험결과 상기 사용조건에서 구리부피가 10 내지 14 ㎤ 인 경우 가장 좋은 흡열성능을 보였으며, 이는 상기 조건에서 구리부피의 가장 최적의 실시예를 입증한다.

결국 제1축열부의 부피는 냉온변환소자(펠티에소자)의 출력측 규격(단위 시간당 발열(흡열)하는 열량), 제1축열부로 사용된 금속의 비열, 사용시간, 최대온도와 현재온도의 차이에 기초하여 설계되며, 일반적으로 상기 수식 4와 같은 값을 가진다.

또한, 일 실시예에서, 제1축열부가 구리이고 제2축열부가 물이고, 제1축열부와 제2축열부의 부피의 비는 실질적으로 5:1 인 것이 바람직하다. 실험결과,

이는 물은 구리에 비해 비열은 10배 온도전도율은 5배정도 높고, 본 발명의 사용시에 제2축열부에 포함된 축열매체는 10분이상사용시에 다른 물로 교환하게 되므로, 구리체적의 1/5 정도인 것이 바람직하기 때문이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 냉온 마사지 장치를 나타내는 도면이다.

도 8의 실시예에서, 상기 제1축열부와 상기 제2축열부의 접촉면중에서 상기 냉온변환소자측의 접촉면은 상기 서로 교번하여 돌출되고 만입된 요철형상으로 형성된 것이 바람직하다. 이는 제1축열부와 제2축열부의 열교환이 가장 많이 발생되는 지점은 상기 냉온변환소자측에 있는 접촉면인데, 이 접촉면에서 요철형상으로 접촉하게 하여 접촉면적 즉 열교환이 발생되는 면적을 증가시킴으로써 단위 시간당 발생되는 열교환의횟수 및 량 즉 열교환의 효율을 증대시키기 위함이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 냉온 마사지 장치를 나타내는 도면이다.

이 실시예에서, 본 발명의 구동부(60)는 도통감지부(610) 및 구동전류생성부(620)를 추가적으로 포함한다.

도통감지부(610)는 접촉헤드(10) 및 제1축열부(40)와 전기적으로 연결되어, 상기 접촉헤드 및 제1축열부사이의 전기적도통여부를 결정한다. 즉 도통감지부(610)는 상기 접촉헤드(10) 및 제1축열부(40)사이의 전기저항을 측정하고, 상기 측정된 전기저항이 미리결정된 임계값보다 작으면, 서로 도통되었다는 의미의 도통감지신호(612)를 생성한다. 접촉헤드(10)는 냉온마사지의 대상인 사용자의 대상피부에 접촉하게 되고, 제1축열부(40)는 사용자의 조작부분인 손에 접촉하게 된다. 즉 도통감지부(610)는 조작부분인 손과 마사지대상부분인 피부사이의 전기적도통여부를 감지한다.

구동전류생성부(620)는 도통감지부(610)로부터 도통감지신호(612)를 수신하면, 냉온변환소자(20)를 구동하는 구동전류(622)를 생성한다. 즉 구동전류(622)는 도통감지신호(612)가 수신될 때만 생성된다.

본 실시예에 의하면, 냉온변환소자(20)는 구동전류가 수신되어야만 동작되고, 구동전류(622)는 도통감지신호(612)가 수신되어야 생성되기 때문에, 결국 사용자가 본 발명에 따른 장치를 움켜쥐고 즉 사용자의 오른손이 제1축열부(40)에 접촉되고, 본 장치를 사용자의 마사지대상피부에 접촉시켜야만 냉온변환소자(20)가 동작된다. 즉 사용자는 별도의 스위치를 구동하지 않고도 오른손에 본 장치를 쥐고 마사지대상피부에 접촉시키기만 하면 본 장치가 구동되고, 반대로 본 장치를 마사지대상피부로부터 이탈시키는 경우에는 본 장치의 동작이 자동으로 정지된다. 따라서 사용자는 별도의 스위치를 온오프할 필요가 없으므로 본 장치의 사용의 편의성이 증가된다.

또한 본 실시예에 의하면, 사용자가 접촉하는 순간에만 구동전류가 생성되기 때문에 원하는 동작시기와 실제 동작시기간의 괴리가 감소하여 첫째 전력소모량이 감소되고 둘째 원하지 않는 시간에 냉온변환소자가 구동되지 않으므로 열역전현상의 발생확률이 감소된다. 특히 냉마사지기능에 있어서 충분한 낮은 온도가 유지되는 경우에는 구동전류의 인입을 차단할 필요가 있는데 본 실시예에 의하면 사용자에 의해 별도의 조작이 필요없이 터치 및 터치해제에 의해 구동전류의 인입이 쉽게 제어되므로 그만큼 열역전 현상이 발생할 확률이 감소하게 된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예

들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 접촉헤드 20: 냉온변환소자
30: 하우징 40: 제1축열부
50: 제2축열부 60: 구동부
42: 축열공동 44: 접촉축열부
w: 교체가능한 축열매체 100: 냉온 마사지 장치

Claims (8)

1. 피부에 냉온 자극을 가함으로써 피부를 긴장 및 이완시켜 피부를 관리하는, 교체가능한 매체를 이용한 휴대용 냉온 마사지장치(100)에 있어서,
   볼록한 판형상의 부재로서 열전도성이 높은 재료로 형성된 접촉헤드(10);
   전기적에너지를 이용하여 발열 및 흡열기능을 제공하는 펠티에소자(Peltier element)로 형성되는 판넬형상의 부재로서, 상기 접촉헤드의 배면에 접촉하여 상기 접촉헤드로 발열하거나 상기 접촉헤드로부터 흡열하는 냉온변환소자(20);
   열전도성 재료로 형성되고 중앙에 빈 공동형상의 축열공동(42)이 형성된 덩어리(bulk)형상의 부재로서, 상기 냉온변환소자(20)의 배면에 접촉하여 상기 냉온변환소자(20)에 의해 흡열된 열을 외부로 방출하는 제1축열부(40);
   열전도성 재료로 형성된 중앙이 비어 있는 박스형상의 부재로서, 상기 제1축열부(40)의 상기 축열공동(42)의 내면에 접촉된 상태로 상기 축열공동(42)에 삽입되어 상기 제1축열부(40)에 저장된 열을 흡수하는 제2축열부(50);
   전기적 전원을 포함하며 사용자의 조작에 기초하여 상기 냉온변환소자를 구동하는 구동부(60); 및
   상기 접촉헤드(10), 냉온변환소자(20), 제1축열부(40), 제2축열부(50) 및 구동부(60)을 외부에서 감싸고 지지하는 하우징(30)으로서, 상기 제1축열부의 외부표면이 외부방향로 노출된 상태로 상기 마사지장치(100)의 외부를 감싸는 하우징(30)을 포함하고,
   냉마사지 기능시에, 상기 냉온변환소자에 의해 사용자의 피부로부터 상기 접촉헤드를 통해 흡수된 열은 상기 제1축열부에 의해 저장된후 상기 제1축열부의 노출된 외부표면에 의해 상기 마사지장치(100)의 외부로 방출되고,
   냉마사지 기능시에, 추가적으로 상기 제2축열부의 내부에는, 열전도성이고 교체가능한 매체인 축열매체 w 가 저장되어, 상기 제1축열부에서 흡수된 열이 다시 상기 제2축열부내에 포함된 상기 축열매체 w 에 흡수 및 이동됨으로써, 상기 축열매체 w 를 통해 추가적인 방열경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1축열부(40)는 상기 냉온변환소자측을 향하는 부분인 접촉축열부(44)의 부피가 상기 축열공동(42)의 부피보다 큰 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1축열부(40)는, 상기 냉온변환소자측을 향하는 부분인 접촉축열부(44)의 부피가 상기 제1축열부 전체 부피의 60% 이상인 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1축열부의 부피는 상기 냉온변환소자로서 사용된 펠티에소자의 출력규격, 사용시간, 사용온도 및 제1축열부의 밀도에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제1축열부는, 상기 냉온변환소자의 규격이 0.5Kcal/1sec 일 때, 부피가 10 내지 14㎤ 인 구리인 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1축열부 및 제2축열부가 구리이고 상기 제2축열부에 포함된 축열매체가 물이고, 상기 제1축열부와 상기 제2축열부의 부피의 비는 실질적으로 5:1 인 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1축열부와 상기 제2축열부의 접촉면중에서 상기 냉온변환소자측의 접촉면은 상기 서로 교번하여 돌출되고 만입된 요철형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부(60)는, 상기 접촉헤드(10) 및 제1축열부(40)사이의 전기저항을 측정하고, 상기 측정된 전기저항이 미리결정된 임계값보다 작으면, 서로 도통되었다는 의미의 도통감지신호(612)를 생성하는 도통감지부(610); 및
   상기 도통감지부(610)의 도통감지신호(612)의 수신여부에 기초하여 상기 냉온변환소자를 구동하는 구동전류를 생성하는 구동전류생성부(620)를 더 포함하고,
   상기 냉온변환소자는 상기 도통감지부에 의해 사용자의 마사지대상인 피부와 사용자의 조작부분인 손이 서로 도통하는 경우에만 구동되는 것을 특징으로 하는 휴대용 냉온 마사지 장치.

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