KR101163635B1 - 냉난방용 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바람을 일정한 방향으로 유도하는 통풍로가 형성된 시트폼; 상기 유도된 바람을 확산시키는 메쉬폼; 다수의 통공이 형성된 면상발열체; 및 표면에 노출되는 시트커버가 차례로 적층되어 형성되어 시트의 전표면적을 고르게 온도를 조절할 수 있는 냉난방 시트에 관한 것이다.

Description

냉난방용 시트{COOL AND HOT SEAT}

본 발명은 자동차용 냉난방 통풍시트, 가구용 통풍시트, 의료용 또는 가정용 통풍 매트에 사용할 수 있는 냉방, 난방용으로 사용할 수 있는 냉난방 시트에 관한 것이다.

일반적인 시트 또는 매트는 형태를 안정시켜주는 프레임에 프레임 형태에 맞도록 형성된 우레탄폼과 같은 탄성을 가지는 소재를 사용하여 제조되는 것으로 자동차 시트, 또는 환자용 매트의 경우 여름철에 오랜시간 사용할 경우 몸에 접촉되는 부위에 생성되는 다량의 열과 땀이 발생하여 운전자 또는 환자에 불쾌감을 주게되어 운전을 방해하고 몸을 움직이기 힘든 환자에게는 욕창이 생길 수 있어 시트 자체의 온도를 조절할 수 있는 냉난방용 시트의 개발이 시급하였다.

이러한 시트에 편의성을 확보하기 위하여 시트 자체 내에 냉난방을 위한 통풍시트가 개발되어 있는바, 대한민국 등록실용신안 제20-0172356호의 '금속기판의 열전냉온소자를 이용한 시트냉난방장치'는 시트쿠션 하단부에 장착된 블로어를 이용하여 차량 실내 공기를 흡입하여 덕트를 통해 시트의 착좌면으로 냉,난방 공기를 토출시켜 주는 펠티에 효과(peltier effect)를 이용한 열전소자(TED:Thermo Electric Device)가 시트백 내에 장착되어 있다.

그러나, 상기와 같이 열전소자를 이용한 냉난방 통풍시트는 그 냉방효율이 20% 밖에 되지 않아 충분한 냉방 성능을 확보하지 못하며, 난방을 위해서는 상당한 전력이 소모되는 문제점이 있고, 시트 하단에 설치되어 시트를 직접적으로 냉난방하지 않아 더운 여름날에 신체에 접촉되는 시트 부위에는 열이 순환되지 못하여 일정부분만에서만 열이 발생하여 불쾌감을 일으키는 문제가 발생한다.

종래의 자동차용 시트에는 세라믹기판을 이용하여 시트의 냉난방 장치가 개발되었다. 이러한 장치는 열전냉온소자를 이용하여 기판이 될 세라믹상에 필요한 형태의 패턴을 전도성재료로 프린트한 후에 소성로내에서 소성 및 숙성하여 프린트된 패턴면에 납을 이용하여 납땜하여 전류의 통로가 될 동으로 된 전도편을 패턴형태로 전달하여 프린트된 패턴면에 납땜 고착하여 완성된 두 기판사이에 반도체칩을 샌드위치형으로 접합하여 형성된 열전소자로 두 개의 판으로 이루어지고 그 사이에는 전선 케이블이 설치된다. 이러한 열전소자는 소정의 전원을 공급하는 경우 상기 두 개의 판에는 냉각과 발열이라고 하는 서로 상반된 환경이 제공되며, 인가되는 전원(DC)의 극성을 변화시켜주는 경우 상기 두 개의 판 양측의 서로 바뀌게 되는 특성을 가지고 있으므로 전원접속 방향에 따라 소자의 이동 없이도 냉각과 발열부의 위치를 바꾸어 줄 수가 있다.

대한민국 실용신안 공개번호 제1998-33892호의 '열전소자를 이용한 시트의 냉/난방 장치'는 상기에서 설명한 세라믹기판을 이용하여 시트의 냉난방 장치로 이와 같은 세라믹기판을 이용한 시트의 냉난방 장치는 시트 내부에 설치할 경우 외부의 압력으로 고장의 위험으로 시트 내부에 설치하지 못하여 시트를 직접적으로 냉난방하지 못하여 냉난방하는데 장시간이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 시트 내부에서 냉난방 통풍이 발생하여 짧은시간에 시트 온도를 조절할 수 있는 냉난방 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 시트 내부에 공기층을 형성하여 시트 전표면의 온도를 고르게 조절할 수 있는 냉난방 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 시트의 난방시 유연성과 내굴곡성이 뛰어난 면상발열체를 사용하여 단선과 같은 회로손상이 매우 적은 냉난방 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 자동차용 냉난방 통풍시트, 가구용 통풍시트, 의료용 통풍 매트 또는 휠체어의 시트에 사용할 수 있는 냉난방용 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 통풍로가 형성된 시트폼; 바람을 확산시키는 메쉬폼; 다수의 통공이 형성된 면상발열체; 및 표면에 노출되는 시트커버가 차례로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방용 시트를 제공한다

또한, 상기 메쉬폼은 전면층, 후면층 및 상기 전면층과 상기 후면층을 연결하고 공간부를 가지는 중간층으로 형성된 것을 특징으로 하는 냉난방 시트를 제공한다.

또한, 상기 메쉬폼은 더블라셀 메쉬인 것을 특징으로 하는 냉난방 시트를 제공한다.

또한, 상기 더블라셀 메쉬는 더블 라셀 편직기를 이용하여 상기 중간층을 형성하는 원사인 중간사들이 상기 전면층의 표면으로 노출되지 않도록, 상기 중간사들을 상기 전면층에 언더래핑(Underlapping)하여 제조되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시트를 제조한다.

또한, 상기 면상발열체는 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 형성된 기저층; 상기 기저층의 상부에 미리 설계된 전기적인 패턴에 의해 형성된 전도층; 상기 전도층의 상부, 하부 또는 동일평면에 그 일부 또는 전부가 선 또는 면으로 상기 전도층과 접촉된 발열층; 및 상기 전도층 및 발열층의 상부에 형성된 절연층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉난방용 시트를 제공한다.

또한, 상기 면상발열체의 전도층의 폭을 L, 면상발열체에 형성된 통공의 지름을 l이라 할때, L>l 인 것을 특징으로 하는 냉난방용 시트를 제공한다.

또한, 상기 시트폼의 통풍로에 팬(fan)이 설치되는 특징으로 하는 냉난방용 시트.

본 발명에 따른 냉난방용 시트는 여름철에는 팬을 작동하여 시트 전표면을 냉각하여 사용자에게 냉방효과를 주고 겨울철에 면상발열체로 발열하고 팬을 작동하여 시트 전표면을 난방하여 사용자에게 난방효과를 준다.

또한, 시트 자체에 냉난방 통풍이 이루어지면 단시간에 시트 표면의 온도를 조절하여 사용자에게 편한함과 안락함을 주는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방용 시트를 의료용 매트로 사용하여 환자 상태에 따라 난방과 냉방을 동시에 부여하여 욕창을 방지하는 효과가 있다.

또한, 시트커버를 통풍이 가능한 직물을 사용하여 팬에서 생성된 바람이 발열체와 시트커버을 통과하여 나오도록 하여 주변공기를 난방할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 냉난방용 시트는 자동차용 냉난방 통풍시트, 가구용 통풍시트, 의료용 통풍 매트 또는 휠체어 시트 등에 여러 산업분야에서 활용할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 시트의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 냉난방 시트의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 냉난방 시트의 바람직한 메쉬폼을 나타낸 사진.
도 4는 본 발명에 따른 냉난방 시트의 바람직한 면상발열체를 나타낸 단면도.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 시트의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉난방 시트의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 냉난방 시트의 바람직한 메쉬폼을 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명에 따른 냉난방 시트의 바람직한 면상발열체를 나타낸 단면도이다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 냉난방 시트는 시트폼 100, 메쉬폼 200, 면상발열체 300, 시트커버 400가 차례로 적층되어 형성된다.

상기와 같이 형성되는 본 발명의 냉난방 시트는 시트가 올려지는 장착부위에 팬(fan)이 형성된 프레임 등에 설치되어 사용되어지는 것으로 상기 시트폼 100은 시트의 안락함과 편안함을 부여하는 구성부로 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)과 같은 탄성을 가진 소재를 사용하여 제조되는 것으로 팬에서 생성된 바람을 메쉬폼 200으로 유도하는 통풍로 110가 형성된다.

상기 메쉬폼 200은 상기 통풍로 110에서 유도된 바람을 시트의 전범위로 확산 시키는 구성부로 바람이 시트의 전범위로 확산할 수 있도록 공기층이 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 메쉬폼 200의 바람직한 형태는 도 3에 나타난 사진과 같이 전면층 210, 후면층 230 및 상기 전면층 210과 상기 후면층 230을 연결하는 중간층 220으로 구성되고, 상기 중간층 220에는 공기층이 형성될 수 있는 공간부가 형성된 형태로 상기와 같이 구성된 메쉬폼 200은 통풍로 110에서 유도된 바람이 중간층 220을 통해 시트의 전범위로 확산하여 시트 표면온도를 고르게 조절할 수 있을 것이다.

상기와 같이 전면층 210, 중간층 220, 후면층 230으로 구성된 메쉬폼 200은 더블라셀 편직기를 이용하여 더블라셀 메쉬를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 더블라셀 메쉬의 일반적인 형태는 중간층 220을 형성하는 원사가 전면부와 210에 노출되어 표면이 평활하지 못하여 다른 구성부와 접합할 경우 접합력이 약화될 수 있으므로 본 발명에 사용되는 더블라셀 메쉬는 더블 라셀 편직기를 이용하여 상기 중간층을 형성하는 원사인 중간사들이 상기 전면층의 표면으로 노출되지 않도록, 상기 중간사들을 상기 전면층에 언더래핑(Underlapping)하여 제조되는 것이 바람직할 것이다.

상기 중간층 220을 형성하는 원사를 항균사로 사용하여 시트의 세균의 발생이나 알레르기의 발생을 최소화하는 항균성을 높일 수 있다.

상기 다수의 통공 310이 형성된 면상발열체 300는 시중에 판매되는 면상발열체를 타공하여 사용할 수 있으나 타공과정에서 면상발열체의 기능이 저하될 수 있으므로 타공되어도 발열기능 저하되지 않는 면상발열체를 사용하여야할 것이다.

상기 면상발열체 300의 바람직한 구성으로는 도 4에 도시되 바와 같이 합성섬유 , 재생섬유 또는 천연섬유로 형성된 기저층 301, 상기 기저층의 상부에 미리 설계된 전기적인 패턴에 의해 형성된 전도층 303, 상기 전도층의 상부, 하부 또는 동일평면에 그 일부 또는 전부가 선 또는 면으로 상기 전도층과 접촉된 발열층 305, 및 상기 전도층 및 발열층의 상부에 형성된 절연층 307으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 상기 전도층의 폭은 타공된 통공의 지름보다 크게 형성하여 타공과정에서 전도층이 끊어지지 않도록 하여야 한다.

상기 기저층 301은 여하한 형태의 직물, 편물, 부직포 또는 섬유상의 웹 등일 수 있다. 그 소재와 형성방법에 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어 폴리에스터/폴리아미드/폴리우레탄 등의 합성섬유, 레이온/아세테이트 등의 셀룰로오즈 재생 섬유, 면/양모/등의 천연섬유로 이루어질 수 있다.

상기 기저층 301은 미시적으로 그 표면이 매우 불균일하며, 섬유간의 간극으로 인해 미세한 기공들이 극도로 많이 존재한다. 따라서 이러한 표면의 균일성을 확보하고 후술할 발열층 및또는 전도층이 균일한 두께로 형성되도록 하며, 발열층 등을 형성하는 물질이 기저층 301의 이면으로 침투하지 못하게 하기 위하여 상기 기저층 301의 상부에는 프라이머층이 형성될 수 있다.

상기 프라이머층은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 및 실리콘계 수지 등으로 형성될 수 있을 것이다.

상기 전도층 303은 상기 발열층 305의 상부, 하부 또는 동일평면에 그 일부 또는 전부가 선 또는 면으로 발열층 305에 접속되어 발열층 전류를 공급하는 구성부로 도 3은 전도층 303이 발열층 305의 하부에 형성되어 접속되는 것을 나타낸 일실시예이다.

상기 발열층 305은 전도층 303에서 공급된 전류로 발열기능을 하는 구성부로 미리 설계된 형태로, 전도성 물질 또는 전도성 물질 및 바인더의 혼합물을 도포하여 형성될 수 있는데, 상기 전도성 물질은 고분자로서 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등 일 수 있고, 여기에 도전성 카본블랙이 혼합될 수도 있다. 또한 탄소(carbon), 은(silver), 금, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 주석, 철 및 니켈로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 것일 수 있다.

상기 전도층 303을 구성하는 소재는 전도성 고분자, 탄소(carbon), 은(silver)과 같은 금속물질 또는 상기 물질과 바인더의 혼합물일 수 있는데, 구체적으로 도전성 필러를 비히클에 분산한 것으로 프린팅 후의 경화막이 도전성을 나타내는 소재를 말하며, 통상적으로 LCD전극 프린팅, 터치스크린 프린팅, 회로기판의 통전 패턴 프린팅, 박막 스위치 판의 접점부 및 패턴부 프린팅, 전자파 실드용으로 사용되고 있다. 상기 도전성 필러는 도전성 금속(은, 금, 백금, 팔라듐, 구리 및 니켈 등)중 은(銀)계가 바람직하다.

상기 전도층의 바인더 소재는 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 일 이상 선택된 것일 수 있다.

한편 상기 금속물질과 바인더는 90 : 10 내지 80 : 20(중량기준)의 비율로 혼합됨이 바람직한데, 바인더가 상기 범위를 초과하는 경우 전도기능이 저하되는 문제가 있고 상기 범위 미만인 경우 접착력이 저하되는 단점이 있다.

상기 발열층 303 및/또는 전도층 305의 두께는 2 내지 500가 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 전도층 두께의 균일성을 확보하기 어려운 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 동일 전압하에서 저항값이 하강하게 되어 전류값은 증가하고 결국 전력소모가 증가되는 문제가 있다.

상기 전도층 303의 폭은 타공되는 통공의 지름과 연관하여 조절되어야 할 것이다. 상기 전도층의 폭을 L, 면상발열체에 형성된 통공의 지름을 l이라 할때, 전도층의 폭이 l보다 작으면 전도층 303에 통공 310이 형성될 경우, 전도층 303으로 흐르는 전류의 흐름이 안정적이지 못할 수 있으므로 전도층의 폭은 L>l로 조절하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 전도층의 폭이 제한없이 증가하면 제조원가문제와 함께 피복성에 문제가 있다. 한편 본 발명에 의한 원단의 저항치는 세탁전후로 0.5 내지 4을 유지함이 바람직한데, 상기 범위미만은 현실적으로 구현되기 어려우며 상기 범위를 초과하는 경우 전류가 안정적으로 통전하는데 문제가 있으므로 전도층 303의 폭은 10 내지 20mm 정도가 바람직할 것이다.

상기 발열층 305 및/또는 전도층 303의 상부에는 전도층에 크랙(Crack)과 같은 손상을 방지하며, 원단에 유연성을 부여하며 투습방수 또는 방수기능을 향상시키기 위해 절연층을 형성할 수 있을 것이다.

상기 절연층은 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, PVC계 수지 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 수지로 이루어진 군에서 일 이상 선택된 것을 코팅, 프린팅 또는 라미네이팅하여 절연층을 형성할 수 있다.

상기와 같이 기저층 301, 전도층 303, 발열층 305, 절연층 307으로 구성된 면상발열체는 유연성, 내굴곡성으로 인해 굴곡이나 접힘에 관계없이 회로설계가 가능하며, 또 이로 인한 단선과 같은 회로손상의 가능성이 매우 적어 본 발명의 냉난방용 시트에 적합하다.

상기 시트커버 400는 시트 표면에 노출되는 구성부로 본 발명의 냉방용 시트가 사용되는 사용처에 따라 직물, 인조가죽, 천연가죽 등 다양한 소재로 제조될 수 있다.

상기 시트커버를 통풍이 가능한 직물을 사용하면 팬에서 생성된 바람이 시트커버를 통과하여 냉방과 난방을 시트커버에 한정하지않고 주변 공기까지 확장할 수 있으며, 천연가죽과 같이 바람이 통하지 않는 소재를 사용할 경우 팬의 바람이 외부로 분출되지는 않으나 시트를 더욱 빨리 냉방, 난방 시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉난방 시트의 시트폼 100의 통풍로 110에 팬(fan)을 설치하여 팬이 설치되기 어려운 곳에서도 사용할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100: 시트폼 200: 메쉬폼
300: 면상발열체 400: 시트커버

Claims (7)

1. 통풍로가 형성된 시트폼;
   바람을 확산시키는 메쉬폼;
   다수의 통공이 형성된 면상발열체; 및
   표면에 노출되는 시트커버가 차례로 적층되어 형성되되,
   상기 면상발열체는 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 형성된 기저층; 상기 기저층의 상부에 미리 설계된 전기적인 패턴에 의해 형성된 전도층; 상기 전도층의 상부, 하부 또는 동일평면에 그 일부 또는 전부가 선 또는 면으로 상기 전도층과 접촉된 발열층; 및 상기 전도층 및 발열층의 상부에 형성된 절연층으로 형성되고 상기 전도층의 폭을 L, 면상발열체에 형성된 통공의 지름을 l이라 할때, L>l 인 것을 특징으로 하는 냉난방용 시트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메쉬폼은 전면층, 후면층 및 상기 전면층과 상기 후면층을 연결하고 공간부를 가지는 중간층으로 형성된 것을 특징으로 하는 냉난방 시트.
3. 제2항에 있어서,
   상기 메쉬폼은 더블라셀 메쉬인 것을 특징으로 하는 냉난방 시트.
4. 제3항에 있어서,
   상기 더블라셀 메쉬는 더블 라셀 편직기를 이용하여 상기 중간층을 형성하는 원사인 중간사들이 상기 전면층의 표면으로 노출되지 않도록, 상기 중간사들을 상기 전면층에 언더래핑(Underlapping)하여 제조되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시트.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 시트폼의 통풍로에 팬(fan)이 설치되는 특징으로 하는 냉난방용 시트.

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