KR101618755B1

KR101618755B1 - 찜질용 냉기순환 시스템

Info

Publication number: KR101618755B1
Application number: KR1020150158786A
Authority: KR
Inventors: 배덕귀; 이정진; 이준영
Original assignee: 주식회사 메디레포
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2016-05-09

Abstract

본 발명은 찜질용 냉기순환 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스포츠센터나 의료기관 등에서 사용하거나 야외에서 스포츠선수들에게 사용될 수 있는 찜질용 냉기순환 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉 냉기 순환 시스템을 제공함으로써 환부에 자극을 줄여주고 찜질면적을 넓혀 냉찜질효과를 극대화하고, 냉찜질 온도와 압력을 일정하게 유지하여 스포츠팀이나 병의원 등 다수의 인원이 즉각적으로 장시간 사용할 수 있으며, 저전력으로 구동가능하며 배터리 장착으로 이동성이 증가하여 전문스포츠팀의 야외활동시에도 활용가능한 장점이 있다.

Description

찜질용 냉기순환 시스템 {omitted}

본 발명은 찜질용 냉기순환 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스포츠센터나 의료기관 등에서 사용하거나 야외에서 스포츠선수들에게 사용될 수 있는 찜질용 냉기순환 시스템에 관한 것이다.

근육통 및 소염진통, 부종제거 등의 목적으로 냉찜질요법이 많이 사용되고 있으며, 냉찜질과 관련한 많은 제품이 병원, 스포츠센터 등에서 많이 사용되고 있다.

냉찜질용 제품으로는 얼음을 넣어 사용하는 얼음주머니와 젤타입의 팩을 냉장고에 넣어서 냉장하여 사용하는 아이스팩 등이 주로 쓰인다. 그러나 이러한 제품은 사용 전에 미리 냉각시켜 놓아야 하기 때문에 즉각적인 사용에 어려움이 있다.

또한 얼어있는 고체 상태에서 바로 환부에 접촉할 경우 자극을 주거나 환부를 제대로 감쌀 수 없게 되고, 동상의 우려가 있다. 반면에 장시간 사용시 체온에 의해 냉매 온도가 상승하여 찜질효과가 현저히 떨어지게 된다.

그리고 다수의 인원이 사용해야 하는 스포츠팀이나 병의원에서는 사전에 그만큼 많은 양의 아이스팩을 미리 냉각시켜두어야 한다. 이는 전문 스포츠선수들이 장시간 야외훈련 후 사용하는데도 어려움이 있다.

따라서 냉찜질에 적정한 온도를 지속적으로 유지할 수 있고, 일정한 압력으로 환부를 감싸 찜질효과를 극대화할 수 있는 기술이 필요하다. 또한 스포츠팀이나 병의원 등 다수의 인원이 즉각적으로 장시간 사용할 수 있어야 하고, 전력소모가 낮고 배터리로 구동 가능하다면 야외에서도 활용할 수 있을 것이다.

대한민국공개특허공보 10-2005-0010174호(2005.01.27)

본 발명에서 해결하려는 과제는 다음과 같다.

첫째로, 냉매를 얼음이 아닌 냉각된 공기를 이용함으로써 환부에 자극을 줄여주고 찜질면적을 넓힐 수 있다.

둘째로, 냉각된 공기를 지속적으로 순환시킴으로써 냉찜질 온도와 압력을 일정하게 유지하여 스포츠팀이나 병의원 등 다수의 인원이 즉각적으로 장시간 사용할 수 있다.

셋째로, 펠티에 소자를 이용한 냉각 시스템을 이용하여 저전력으로 구동가능하며 배터리 장착으로 이동성이 증가하여 전문스포츠팀의 야외활동시에도 활용가능하다.

본 발명의 찜질용 냉기순환 시스템은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

공기를 냉각하여 순환시키는 냉기순환장치(100);

찜질부위를 감싸 냉찜질하기 위해 냉기가 순환하는 커프(300);

냉기순환장치(100)와 커프(300) 사이 공기 흐름을 매개하는 커프연결부(200)를 포함하여 구성되고,

상기 냉기순환장치(100)는,

상온공기와 냉각공기가 혼합되어 압축 저장되는 공기압축탱크(110),

상기 공기압축탱크(110)에서 압축공기가 팽창하여 배출되면서 예비냉각작용이 일어나는 예비냉각관(120),

상기 예비냉각관(120)에서 예비냉각된 공기의 본냉각작용이 일어나는 본냉각부(130),

상기 본냉각부(130)에서 본냉각된 공기를 냉기순환장치(100) 외부로 배출하는 냉기배출부(140),

외부에서 온도 상승한 공기를 냉기순환장치(100) 내부로 흡입하는 온기흡입부(150),

상기 온기흡입부(150)로 흡입된 공기를 재냉각하기 위해 공기압축탱크(110) 및 본냉각부(130)로 회귀시키는 온기회귀부(160),

상기 본냉각부(130)에서 공기 냉각시 본냉각관(134) 표면에 응축되는 수분을 처리하기 위한 응축수배수부(170),

냉기순환장치(100)에 전원을 공급하는 전원공급장치(180)를 포함하여 구성되며,

상기 본냉각부(130)에서 냉각된 공기가 냉기배출부(140)에서 외부로 배출되고,

상기 배출된 냉기가 커프연결부(200)의 냉기관(210)을 따라 커프(300)의 냉기흡입부(310)로 공급되며,

상기 공급된 냉기가 커프(300)의 냉기유로(330)를 흐르며 냉찜질하는 과정에서 체온을 흡수하여 커프(300)의 온기배출부(320)로 배출되고,

상기 배출된 온기가 커프연결부(200)의 온기관(220)을 따라 온기흡입부(150)로 공급되며,

상기 공급된 온기가 온기회귀부(160)를 거쳐 공기압축탱크(110) 및 본냉각부(130)로 전달되어 냉각 및 순환되는 과정이 반복됨을 특징으로 하는 찜질용 냉기순환 시스템이 제시된다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.

즉 냉기 순환 시스템을 제공함으로써 환부에 자극을 줄여주고 찜질면적을 넓혀 냉찜질효과를 극대화하고, 냉찜질 온도와 압력을 일정하게 유지하여 스포츠팀이나 병의원 등 다수의 인원이 즉각적으로 장시간 사용할 수 있으며, 저전력으로 구동가능하며 배터리 장착으로 이동성이 증가하여 전문스포츠팀의 야외활동시에도 활용가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실실시예에 따른 찜질용 냉기순환 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커프연결부(200)가 결합된 냉기순환장치(100)의 외부 구성을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커프연결부(200)가 결합된 냉기순환장치(100)의 내부 구성을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각실(131a,131b,131c)의 내부 구성을 나타낸 투영 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉기순환장치(100) 내부 공기 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 커프(300) 장착 모습을 도시한 예시도이다.
도 7은 펠티에 소자 구조를 나타낸 예시도이다.

이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 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 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명을 먼저 요약하면 다음과 같다.

즉,

공기를 냉각하여 순환시키는 냉기순환장치(100);

상기 냉기순환장치(100)는,

상기 공급된 온기가 온기회귀부(160)를 거쳐 공기압축탱크(110) 및 본냉각부(130)로 전달되어 냉각 및 순환되는 과정이 반복됨을 특징으로 하는 찜질용 냉기순환 시스템에 관한 것이다.

상기 언급한 "온기"의 단어는 일반적으로 사용하는 '상온보다 따뜻한'의 의미가 아닌 냉기순환장치(100)에서 배출되는 냉기에 상대적인 개념으로, "냉기"는 일반적으로 알려진 냉찜질의 최적 온도 영하5℃ ~ 5℃의 공기를 의미하고, "온기"는 상대적으로 이보다 따뜻하고 상온보다 차가운 5~20℃의 공기를 의미함을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 실실시예에 따른 찜질용 냉기순환 시스템의 구성을 도시한 블럭도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커프연결부(200)가 결합된 냉기순환장치(100)의 외부 구성을 나타낸 예시도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 커프(300) 장착 모습을 도시한 예시도이다.

도 1, 2, 6을 참조하면, 찜질용 냉기순환 시스템은 냉기순환장치(100), 커프연결부(200), 커프(300)로 구성된다.

냉기순환장치(100)에서 배출된 냉기가 커프연결부(200)를 통해 커프(300)로 전달되고, 커프(300)를 순환하며 체온을 흡수한 온기가 커프연결부(200)를 통해 다시 냉기순환장치(100)로 전달되어 냉각 및 순환작용이 이루어진다.

즉 냉기순환장치(100)는 흡입된 공기를 냉각하여 배출함으로써 냉기를 순환시키고, 커프(300)는 찜질부위를 감싸 냉찜질하기 위해 냉기가 순환하며, 커프연결부(200)는 상기 냉기순환장치(100)와 커프(300) 사이 공기 흐름을 매개하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커프연결부(200)가 결합된 냉기순환장치(100)의 내부 구성을 나타낸 예시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각실(131a,131b,131c)의 내부 구성을 나타낸 투영 예시도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉기순환장치(100) 내부 공기 흐름을 나타낸 예시도이다.

이하에서 설명하는 냉각핀(135)과 펠티에소자(136)는 각 냉각실(131a,131b,131c) 내의 냉각핀(135a,135b,135c)과 펠티에소자(136a,136b,136c)를 통칭하는 것임을 미리 밝혀둔다.

상기 냉기순환장치(100)는 공기압축탱크(110), 예비냉각관(120), 본냉각부(130), 냉기배출부(140), 온기흡입부(150), 온기회귀부(160), 응축수배수부(170), 전원공급장치(180)를 포함하여 구성된다.

도 3, 4, 5를 참조하여 본 발명의 찜질용 냉기순환 시스템을 상세히 설명한다.

공기압축탱크(110)는 상온공기와 냉각공기가 혼합되어 압축 저장된다.

상기 공기압축탱크(110)에서 압축된 공기가 예비냉각관(120)으로 배출될 때 압력이 급격히 낮아져 팽창하면서 공기 온도가 내려가게 된다. 이 작용을 '예비냉각'이라 명명한다.

또한 공기압축탱크(110)에서 공기를 배출하는 압력으로 인해 공기가 찜질용 냉기순환 시스템 전체를 순환하게 된다.

따라서 위 예비냉각작용과 공기순환기능을 효과적으로 하기 위해서 공기압축탱크(110)의 내부 압력은 15 psi로 설정함이 바람직하며 이 때 예비냉각된 공기의 온도는 20 ℃ 정도이다. 다만 이는 다른 설계값 변동에 따라 가변적인 것이므로 압력 및 온도를 상기 값에 한정하는 것은 아니다.

본냉각부(130)에서는 예비냉각관(120)에서 예비냉각된 공기의 본냉각작용이 일어나며, 하나 이상의 냉각실(131a)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에서는 3개의 냉각실로 구성된 것을 예시로 하여 예비냉각된 공기가 지나는 순서에 따라 1차냉각실(131a), 2차냉각실(131b), 3차냉각실(131c)으로 명명한다. 다만 냉각실의 수는 다른 설계값 변동에 따라 가변적인 것이므로 상기 값에 한정하는 것은 아니다.

각 냉각실(131a,131b,131c)은 내부에 본냉각관(134), 냉각핀(135), 펠티에소자(136)를 포함하여 구성된다.

본냉각관(134)은 예비냉각관(120)을 따라 본냉각부(130)로 공급된 공기가 흐르는데, 각 냉각실(131a,131b,131c)의 본냉각관(134)을 순차로 지나면서 공기가 점차 냉각된다. 이 작용을 '본냉각'이라 명명한다.

냉각핀(135)은 공기가 본냉각관(134)을 지나는 동안 본냉각관(134)을 냉각시키는 역할을 한다.

본냉각관(134)을 감싸는 다수의 냉각핀(135)은 펠티에소자(136)에 연결되어 낮은 온도를 유지하게 되고, 이로써 본냉각관(134)의 온도가 영하10℃로 낮아지면 이를 지나는 공기가 냉각되어 본냉각작용이 일어나는 것이다.

펠티에소자(136)의 냉각작용 및 전력소모에 대한 상세한 내용은 다음과 같다.

전원공급장치(180)는 펠티에소자(136)를 구동하기 위한 배터리(181)와 교류모터 속도제어를 위해 AC/DC 호환가능한 인버터(182)를 포함하여 구성된다.

도 7은 펠티에소자(136) 구조를 나타낸 예시도로서 이를 참조하면, 펠티에 소자는 p타입과 n타입으로 구성된 반도체소자와 전도체 및 절연체로 구성되어 온도조절장치에서 이용된다. 전극 방향에 따라 일면은 열을 흡수하여 냉각시키는 작용을 하고 다른면은 열을 방출하여 가열시키는 작용을 한다. 150 와트(W) 펠티에 소자의 냉각능력은 약 130 kcal 로서, 소자 3개 사용 시 냉각능력은 약 390 kcal/h 이다.

공기 1㎥ 냉각 시 150 kcal 를 필요로 하므로, 커프(300) 내부의 냉기유로(330) 공간 및 커프연결부(200)의 길이, 인체온도 36.5℃를 고려하여 약 0.3㎥의 냉각능력이 요구된고, 배터리(181)가 딥사이클용배터리 3 kW, 인버터 1 kW 로 구성된다고 할 때, 1인당 10분 가동시 배터리(181) 1회 충전으로 25인이 사용 가능하게 된다.

상기 본냉각부(130)에서 본냉각된 공기는 커프(300)로 전달하기 위해 냉기배출부(140)를 통해 냉기순환장치(100) 외부로 배출된다. 이 때 배출되는 공기는 냉찜질 최적온도인 영하5℃ ~ 5℃의 공기로서 앞서 명명한 듯 '냉기'에 해당된다.

커프(300)는 냉기유로(330)가 형성된 찜질장치로서 냉기를 흡입하는 냉기흡입부(310), 온기를 배출하는 온기배출부(320)를 포함하여 구성된다.

상기 배출된 냉기가 커프연결부(200)의 냉기관(210)을 따라 커프(300)의 냉기흡입부(310)로 공급된다.

상기 공급된 냉기가 커프(300)의 냉기유로(330)를 흐르면서 체온을 흡수하는데 이 과정에서 냉찜질이 일어나게 된다.

이 때 냉기유로(330)를 흐르는 냉기는 체온을 흡수하여 공기 온도가 올라가게 되고, 따라서 커프(300)의 온기배출부(320)로 배출되는 공기는 앞서 명명한 듯 '냉기'보다 상대적으로 따뜻하고 상온보다 차가운 5~25℃의 공기로서 '온기'에 해당한다.

외부에서 온도 상승한 공기, 즉 온기배출부(320)로부터 배출된 온기가 커프연결부(200)의 온기관(220)을 따라 온기흡입부(150)를 통해 냉기순환장치(100) 내부로 흡입된다.

온기회귀부(160)는 상기 온기흡입부(150)로 흡입된 공기를 재냉각하기 위해 공기압축탱크(110) 및 본냉각부(130)로 회귀시키는 온기회귀관(161)으로 구성된다.

상기 온기회귀관(161)은 도 1에서 도시된 바와 같이 공기압축탱크(110)로 연결되고 또한 도 4에서 도시된 바와 같이 예비냉각관(120)으로도 연결된다.

이로써 상기 온기흡입부(150)로부터 공급된 온기가 온기회귀부(160)를 거쳐 공기압축탱크(110) 및 본냉각부(130)로 전달되어 다시 냉각 및 순환되는 과정이 반복된다.

이 냉각 및 순환과정을 통해 냉기가 좁은공간에서 지속적으로 순환하게 된다. 따라서 커프(300)를 돌아온 온기는 상온보다 낮은 온도로서 아직 냉기가 남아 있기 때문에 순환과정이 거듭될수록 공기를 냉각시키는 데 드는 에너지는 점차 낮아지게 되고, 저전력으로도 냉기를 지속적으로 순환시킬 수 있게 되는 것이다.

응축수배수부(170)는 상기 본냉각부(130)에서 공기 냉각시 본냉각관(134) 표면에 응축되는 수분을 처리하기 위한 것으로서, 물받이(171), 배수관(172), 물탱크(173)를 포함하여 구성된다.

각 냉각실(131a,131b,131c) 하단에 물받이(171)가 구비되어 압축공기냉각관(134) 표면에 응축된 수분이 떨어져 물받이(171)에 모이고, 배수관(172)을 따라 물탱크(173)에 저장된다.

본 발명의 다른 실시예로서 냉기배출부(140)에 냉기배출콤프레셔(143), 온기흡입부(150)에 제1흡입콤프레셔(153), 온기회귀부(160)에 외기흡입콤프레셔(162)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 콤프레셔는 공기를 흡입하여 압축 및 배출하는 장치로서 냉기순환장치(100) 내부에서 공기 순환 작용이 더욱 원활히 이루어 지도록 한다.

냉기배출콤프레셔(143)는 본냉각부(130)의 공기를 압축하여 냉기배출구(141)로 배출하는 역할을 한다. 이는 커프(300)의 냉기유로(330) 내부 공간이 냉각실(131a,131b,131c)의 압축공기냉각관(134) 내부 공간보다 좁기 때문에 상기 냉기배출콤프레셔(143)로 냉기를 밀어주어야 순환이 원활이 이루어 질 수 있기 때문이다.

외기흡입콤프레셔(162)는 냉기순환장치(100) 가동 초기에 장치 내부에 잔류하는 열기를 흡입하여 외부로 배출한다. 이 열기는 기존에 잔류하는 상온의 공기와 장치 가동으로 가열되는 공기가 혼합된 것으로, 이 열기를 흡입하여 외부로 배출할수록 냉기배출콤프레셔(143)에 의해 상온의 외부공기가 많이 유입되고 공기가 순환되어 냉각작용이 가속화될 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.

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

100 : 냉기순환장치
110 : 공기압축탱크
120 : 예비냉각관
130 : 본냉각부
131a : 1차냉각실
131b : 2차냉각실
131c : 3차냉각실
134 : 본냉각관
135 : 냉각핀
136 : 펠티에소자
140 : 냉기배출부
141 : 냉기배출구
142 : 냉기배출관
143 : 냉기배출콤프레셔
150 : 온기흡입부
151 : 온기흡입구
152 : 온기흡입관
160 : 온기회귀부
161 : 온기회귀관
162 : 외기흡입콤프레셔
170 : 응축수배수부
171 : 물받이
172 : 배수관
173 : 물탱크
180 : 전원공급장치
181 : 배터리
182 : 인버터
200 : 커프연결부
210 : 냉기관
220 : 온기관
300 : 커프
310 : 냉기흡입부
320 : 온기배출부
330 : 냉기유로

Claims

공기를 냉각하여 순환시키는 냉기순환장치(100);
찜질부위를 감싸 냉찜질하기 위해 냉기가 순환하는 커프(300);
냉기순환장치(100)와 커프(300) 사이 공기 흐름을 매개하는 커프연결부(200)를 포함하여 구성되고,

상기 냉기순환장치(100)는,
상온공기와 냉각공기가 혼합되어 압축 저장되는 공기압축탱크(110),
상기 공기압축탱크(110)에서 압축공기가 팽창하여 배출되면서 예비냉각작용이 일어나는 예비냉각관(120),
상기 예비냉각관(120)에서 예비냉각된 공기의 본냉각작용이 일어나는 본냉각부(130),
상기 본냉각부(130)에서 본냉각된 공기를 냉기순환장치(100) 외부로 배출하는 냉기배출부(140),
외부에서 온도 상승한 공기를 냉기순환장치(100) 내부로 흡입하는 온기흡입부(150),
상기 온기흡입부(150)로 흡입된 공기를 재냉각하기 위해 공기압축탱크(110) 및 본냉각부(130)로 회귀시키는 온기회귀부(160),
상기 본냉각부(130)에서 공기 냉각시 본냉각관(134) 표면에 응축되는 수분을 처리하기 위한 응축수배수부(170),
냉기순환장치(100)에 전원을 공급하는 전원공급장치(180)를 포함하여 구성되며,

상기 본냉각부(130)는,
하나 이상의 냉각실(131)을 포함하여 구성되되,

상기 각 냉각실(131)은,
예비냉각관(120)에서 본냉각부(130)로 공급된 공기가 각 냉각실(131)을 지나면서 냉각되는 본냉각관(134),
상기 본냉각관(134)을 감싸 냉각시키는 다수의 냉각핀(135),
상기 냉각핀(135)의 온도를 낮게 유지하는 펠티에소자(136)를 포함하여 구성되고,

상기 온기회귀부(160)는,
공기압축탱크(110) 및 예비냉각관(120)으로 연결되는 온기회귀관(161)으로 형성되며,

전원공급장치(180)는,
펠티에소자(136)를 구동하기 위한 배터리(181)를 포함하여 구성되어,

상기 본냉각부(130)에서 냉각된 공기가 냉기배출부(140)에서 외부로 배출되고,
상기 배출된 냉기가 커프연결부(200)의 냉기관(210)을 따라 커프(300)의 냉기흡입부(310)로 공급되며,
상기 공급된 냉기가 커프(300)의 냉기유로(330)를 흐르며 냉찜질하는 과정에서 체온을 흡수하여 커프(300)의 온기배출부(320)로 배출되고,
상기 배출된 온기가 커프연결부(200)의 온기관(220)을 따라 온기흡입부(150)로 공급되며,
상기 공급된 온기가 온기회귀부(160)를 거쳐 공기압축탱크(110) 및 본냉각부(130)로 전달되어 냉각 및 순환되는 과정이 반복됨을 특징으로 하는 찜질용 냉기순환 시스템.
제 1 항에 있어서,
냉기배출부(140)는,
본냉각부(130)의 공기를 압축하여 냉기배출구(141)로 냉기를 밀어주어 커프(300)의 냉기유로(330)에서 냉기 순환이 원할히 이루어지도록 하는 냉기배출콤프레셔(143)를 더 포함하여 구성되고,

순환공기회귀부(160)는,
냉기순환장치(100) 가동 초기에 장치 내부에 잔류하는 열기를 흡입하여 외부로 배출하는 외기흡입콤프레셔(162)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 찜질용 냉기순환 시스템.
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