KR101623945B1 - 수증기 방지 고글 - Google Patents

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KR101623945B1
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박수안
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Abstract

본 발명은 고글의 렌즈에 미세한 메쉬 형태의 열선 필름을 적용하여 렌즈에 발생하는 수증기를 효과적으로 제거함과 아울러, 온도 및 과전류를 제어하는 수증기 방지 고글에 관한 것이다.본 발명은,아웃 렌즈; 및금속재질의 메쉬 전극이 일면을 감싸도록 형성되고 상기 아웃 렌즈의 안쪽에 형성되는 발열 필름을 포함하고, 상기 메쉬 전극에 동작전원을 공급하여 발열시키는 전원부; 상기 메쉬 전극의 온도를 감지하는 온도 센서;상기 메쉬 전극의 전류를 감지하는 전류 센서; 및상기 온도 센서 및 상기 전류 센서의 감지에 따라 상기 메쉬 전극의 동작시간 및 동작온도를 주기적으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

Description

수증기 방지 고글{Anti-fog goggles}
본 발명은 수증기 방지 고글에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고글의 렌즈에 온도 및 습도에 의하여 발생하는 수증기(fog)를 효과적으로 제거하기 위한 수증기 방지 고글에 관한 것이다.
종래에는 렌즈에 발생하는 수증기를 제거하기 위한 기술로서, 렌즈 표면에 안티포그(Anti fog) 코팅을 적용하는 기술이 일반적이었다. 하지만, 코팅 기술은 성능 및 내구성 면 등에서 완전한 해결책을 주지 못하고 있는 것이 현실이다.
이런 이유로, 부족한 성능 및 내구성을 보완 하기 위해, 습도를 낮추거나, 온도를 올려서 능동적으로 대처하는 방안들이 제안 되고 있다.
습도를 낮추는 기술은, 수증기 발생시 소형 모터로 팬을 작동하여, 건조한 외기를 받아들여 수증기를 제거하는 것이다.
또한, 온도를 올려서 수증기를 제거하는 기술은, 일반적으로 IT 기기에서 사용되는 ITO필름을 사용하여, 전류를 필름 전체에 인가하여 전기적 발열을 하는 기술이 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 종래기술에 있어서, 팬을 작동하는 방식은 팬에서 발생하는 소음 및 진동, 하중으로 인하여 사용자들의 불편을 초래하는 문제점이 있었다.
또한, ITO 방식은 저항치가 상대적으로 높고, 저항치가 낮은 필름은 도막 두께의 증가로, 크랙이나 내구성에 문제가 될 수 있다. 또한, 2차곡(Cylindrical) 휨 만이 허용되기에, 일반적인 렌즈 형태인 3차곡 렌즈로써 적용이 불가한 문제점도 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0077174호(2014년06월23일)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 고글의 렌즈에 미세한 메쉬 형태의 열선 필름을 적용하여 렌즈에 발생하는 수증기를 효과적으로 제거함과 아울러, 온도 및 과전류를 제어하는 수증기 방지 고글을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 아웃 렌즈; 및금속재질의 메쉬 전극이 일면을 감싸도록 형성되고 상기 아웃 렌즈의 안쪽에 형성되는 발열 필름을포함하는 수증기 방지 고글을 제공한다.
상기 메쉬 전극에 동작전원을 공급하여 발열시키는 전원부를 더 포함할 수 있다.
상기 메쉬 전극의 온도를 감지하는 온도 센서;상기 메쉬 전극의 전류를 감지하는 전류 센서; 반사률 및 투과률 차이를 검출하는 포토 센서; 및상기 온도 센서 및 상기 전류 센서의 감지에 따라 상기 메쉬 전극의 동작시간 및 동작온도를 주기적으로 제어하되, 가동시간과 발열온도를 매핑(mapping)하여, 목표 온도를 시간으로 제어하며, 상기 온도센서로 발열온도를 센싱하여 목표 온도 도달시 전원을 오프시키고, 상기 포토 센서로 수증기(Fog) 발생 유무를 판단하여 전원을 오프시키는제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조)방식으로 동작전원을 공급하여 상기 메쉬 전극을 발열시키되, 상기 메쉬 전극에 미리 설정된 기준값 이상의 과전류가 발생하거나, 기준값 이상의 과열이 발생할 경우 상기 동작전원을 차단하는 것이 바람직하다.
상기 메쉬 전극은패턴 폭이 2㎛이하의 금속재질의 Ag로 형성되고, 상기 발열 필름의 표면에서 내부방향으로 함몰 또는 함침되는 구조인 것이 더욱 바람직하다.
상기 발열 필름은, 상부 모서리 및 하부 모서리 형상을 따라 형성된 한쌍의 1차 전극;상부 및 하부 테두리 형상을 따라 형성되고, 상기 1차 전극과 접촉하는 한쌍의 2차 전극; 및상부 및 하부 테두리 형상을 따라 형성되어 상기 2차 전극과 일측이 접촉하고 타측이 상기 메쉬 전극과 접촉하는 한쌍의 3차 전극을 포함하고, 상기 한쌍의 1차 전극간 저항이 3.0Ω 이하인 것이 바람직하다.
상기 메쉬 전극은다수의 메쉬 패턴이 형성되어 각각의 영역별로 다른 밀도를 가지며, 상기 영역별로 발열 저항치를 변경하여 발열온도를 제어할 수 있다.
상기 발열 필름은, 3차곡(spherical) 벤딩을 통하여 상기 아웃 렌즈와 접착제로 합지되는 것이 바람직하다.
상기 아웃 렌즈와 상기 발열 필름 사이에 공기층이 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수증기 방지 고글에 의하면, 고글의 렌즈에 투명 열선을 적용하여 렌즈에 발생하는 수증기를 빠른 시간에 효과적으로 제거하되,온도,전류 및 수증기량에 따라 더욱 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용자 안전 기술과 배터리 전력 절감 기술을 적용하여 더욱 안정적이고 효율적으로 수증기 방지 고글을 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 수증기발생에 따른 이슬점 온도와 상관관계를 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 수증기 방지 고글의 렌즈 부분을 나타낸 분해 사시도,
도 3a 및 도 3b는도 2의 렌즈 부분의 결합 상태를 나타낸 평단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 전극 부분을 상세히 나타낸 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 수증기 방지 고글의 제어 장치를 나타낸 블록도,
도 7은 도 6의 제어 과정을 나타낸 제어 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 그중특정 실시예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 수증기 발생에 따른 이슬점 온도와 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도시된 바와 같이 수증기의 발생은 이슬점(dew) 온도와 상관관계를 가지고 있다.
공기중 수증기량이 동일하게 유지 되었을 때, 표면 온도가 낮아지면 포화 수증기량이 감소하여 이슬점(Dew point)이 발생한다.
또한, 동일한 표면 온도를 유지하였을 때, 공기중의 수증기량이 증가하면 이슬점이 발생한다.
수증기 제거의 기본 메카니즘은 습도를 낮추거나, 온도를 올려서 포화 수증기량 곡선의 오른쪽 영역으로 유도하는 것이다. 예를 들어, 추운 겨울날 버스를 탔을 때, 안경에 수증기가 생기는 원인은 안경 렌즈의 표면온도가 버스 밖의 외기 온도를 유지 하면서(포화 수증기량 이 낮은 상태), 습도가 높은 버스 안의 공기를 만나면 렌즈 표면에서 공기 중 수증기량은 렌즈 표면 온도가 수증기를 인내 할 수 없는 상태임(포화 수증기 곡선 왼쪽 영역)으로 렌즈 표면에 수증기(fog)가 맺히게 된다.
이때, 버스 안에서 일정시간이 지나면 수증기가 없어 지는데, 이는 렌즈 표면 온도가 올라가서 포화 수증기 곡선의 오른쪽 영역으로 이동하여 수증기가 없어지게 되는 것이다.
본 발명은 렌즈 표면에 열을 가하여, 수증기 제거(Anti-fog) 기능을 부여하는 기술이다.
도 2는 본 발명에 따른 수증기 방지 고글의 렌즈 부분을 나타낸 분해 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는도 2의 렌즈 부분의 결합 상태를 나타낸 평단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수증기 방지 고글은, 아웃 렌즈(100); 및금속재질의 메쉬 전극(210)이 일면을 감싸도록 형성되고 상기 아웃 렌즈(100)의 안쪽에 형성되는 발열 필름(200)를 포함한다.
본 발명의 아웃 렌즈(100)는 싱글 렌즈(Single LENS) 구조를 갖는다. 일반적인 스키 고글 또는 MX 고글은 AF성능 강화를 위해, 렌즈 사이에 공기층을 두는, 더블렌즈 구조를 가지고 있다. 더블렌즈 구조는 시야 및 광학적인 성능 저하를 가지고 오기 때문에 이상적인 렌즈는 광학적인 성능저하가 작은 싱글 렌즈구조를 가지면서, AF 성능의 저하가 없는 렌즈 구조이다. 다만, 싱글 렌즈 구조는 대안면AF 코팅을 하지만, 외기 온도에 영향을 많이 받아 충분한 성능을 발휘 할 수 없다. 본 발명은 싱글 렌즈의 장점은 살리면서, 단점인 AF 성능 저하의 개선을 위해 발열 기술을 부가한 것이다.
본 발명의 상기 발열 필름(200)는, 3차곡(spherical) 벤딩을 통하여 상기 아웃 렌즈(100)와 접착제로 합지되는 것이 바람직하며, 다른 실시예로서 상기 아웃 렌즈(100)와 상기 발열 필름(200) 사이에 공기층이 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 발열필름(200)을 3차곡 벤딩을 통해 아웃 렌즈(100)와 점착제 또는 접착제를 사용해서 합지하는 기술과, 발열필름(200)을 3차곡 벤딩을 통해 더블렌즈 고글을 형성하는 기술과, 3차곡 발열 필름을 위해서는 기본 모재를 PC를 사용하여 그 표면에 메쉬를 형성하는 기술과, PC를 채용한 발열필름(200)은 AF 코팅처리된 PC 이너(Inner)렌즈 맞은편에 메쉬 공정을 추가하는 기술을 적용할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 전극 부분을 상세히 나타낸 정면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 메쉬 전극(210)은 상기아웃 렌즈(100)의 일면에 금속재질의 폭이 좁은 메쉬 패턴으로 형성된다. 싱글 렌즈 구현을 위해서 상기 메쉬 전극(210)을 메쉬(mesh) 타입의 열선을 적용하고, 단자 연결 케이블을 패턴화 하였다.
이를 위하여 상기 발열 필름(200)에는, 상부 모서리 및 하부 모서리 형상을 따라 형성된 한쌍의 1차 전극(201);상부 및 하부 테두리 형상을 따라 형성되고, 상기 1차 전극(201)과 접촉하는 한쌍의 2차 전극(202); 및 상부 및 하부 테두리 형상을 따라 형성되어 상기 2차 전극(202)과 일측이 접촉하고 타측이 상기 메쉬 전극(210)과 접촉하는 한쌍의 3차 전극(203)을 포함하고, 상기 한쌍의 1차 전극(201)간 저항이 3.0Ω 이하인 것이 바람직하다.
즉, 1차 전극(201), 2차 전극(202), 3차 전극(203) 및 메쉬 전극(210)의 각각의 저항값을R1, R2, R3, Rm이라고 할 때, R1+R2+R3+Rm(최종 단자간 저항) < 3.0 Ω을 만족하는 것이 바람직하다.
상기 메쉬 전극(210)은 패턴 폭이 2㎛이하의 금속재질로 형성되고, 상기 발열 필름(200)의 표면에서 내부방향으로 함몰 또는 함침되는 구조인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 메쉬 전극(210)은 다수의 메쉬 패턴이 형성되어 각각의 영역별로 다른 밀도를 가지며, 상기 영역별로 발열 저항치를 변경하여 발열온도를 제어할 수 있다. 즉, 필요 부분의 메쉬밀도를 달리 하여, 영역별 발열 저항치를 변경하여발열 온도를 커스터마이징(Customizing)할 수 있다.
발열 필름(200)에 형성된 메쉬 전극(210)은 수㎛의 미세폭으로 형성된 Ag을 갖고 있다. 특히, 미세폭을 가진 Ag가 발열 필름(200) 표면에서 내부로 함몰되어 있는 구조일 수 있다. 따라서,수㎛의 미세폭으로 형성된 Ag가 수십 ㎛의 간격으로 메쉬 형태로 구성될 수 있다.
또한, 수㎛의 미세폭으로 형성된 Ag가 발열 필름(200) 일면에 메쉬 형태로 구성되어 있어, 현미경 관찰이 아니면 육안으로는 식별이 안되고 투명하게 보여진다.
상기 메쉬 전극(210)의 매쉬 패턴은 패턴폭이 얇고, 재질이 Ag 임으로 가공성이 우수하여, 3차곡 벤딩이 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 수증기 방지 고글의 제어 장치를 나타낸 블록도이고, 도 7은 도 6의 제어 과정을 나타낸 제어 흐름도이다.
도시된 바와 같이,본 발명에 따른 수증기 방지 고글은 아웃 렌즈(100); 및 금속재질의 메쉬 전극(210)이 일면을 감싸도록 형성되고 상기 아웃 렌즈(100)의 안쪽에 형성되는 발열 필름(200)를 포함하며, 상기 발열 필름(200)을 제어하기 위하여, 상기 메쉬 전극(210)에 동작전원을 공급하여 발열시키는 전원부(600), 상기 메쉬 전극(210)의 온도를 감지하는 온도 센서(300);상기 메쉬 전극(210)의 전류를 감지하는 전류 센서(400) 및 상기 온도 센서(300) 및 상기 전류 센서(400)의 감지에 따라 상기 메쉬 전극(210)의 동작시간 및 동작온도를 주기적으로 제어하는 제어부(500)를 포함한다.
상기 제어부(500)는 콘트롤 방법을 살펴보면, 1) 가동시간과 발열온도를매핑(mapping)화 하여, 목표 온도를 시간으로 제어는 기술을 제공하고, 2) 발열온도를 온도센서로 센싱하여, 목표 온도 도달시 전원을 오프시킨다. 또한, 3) 수증기(Fog) 발생 유무를 판단하는 센서를 부착하여, 센서신호시만 전원을 오프시킨다. 이때,수증기 발생 유무는 포토 센서(310)를 사용하여 포그가 발생시 일어나는 반사률 및 투과률 차이를 검출하는 기술을 적용할 수 있다. 이때, 포토 센서는 IR 방식, 레이저 방식, 특정 파장 LED 등이 사용될 수 있다.
상기 제어부(500)는PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조)방식으로 동작전원을 공급하여 상기 메쉬 전극(210)을 발열시키되, 상기 메쉬 전극(210)에 미리 설정된 기준값 이상의 과전류가 발생하거나, 기준값 이상의 과열이 발생할 경우 상기 동작전원을 차단시킴으로써 안정적인 동작을 제어한다.
사용자 안전을 위한 동작을 더욱 상세히 살펴보면, 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 메인 버튼 또는 메인 파워가 온되어, 동작전원이 메쉬 전극(210)에 공급되어 발열 필름(200)이 발열된다(S10~S12).
이때, 제어부(500)는 온도 센서(300), 전류 센서(400)를 이용하여 상기 발열 필름(200)의 온도, 전류 및 전압을 측정한다(S12~S15).
제어부(210)는 상기 온도, 전류 및 전압 측정 결과에 따라 상기 메쉬 전극(210)에 인가된 시간에 따른 온도의 상승 기울기가 규정 범위 값보다 높거나 낮을 경우, 특정한 온도보다 높을 경우, 측정된 전류값이 규정 범위 밖인 경우, 규정한 최대 동작 시간을 초과한경우를 판단하여 동작전원을 차단 차단함으로써 메쉬 전극(210)을 발열을 중지시킨다(S16~S21).
상기 제어부(500)는 상기 메쉬 전극(210)에 미리 설정된 기준값 이상의 과전류가 발생할 경우 상기 전원부(600)로부터 공급되는 동작전원을 차단하는데, 이때 본 발명은 사용자 안전을 위해 과전류 방지 기술을 적용한 것으로, 일정한 전류 이상이 흐를시별도의 스위칭 소자(미도시)를 통하여 자동적으로 전류가 컷오프(cut off) 되도록 제어하는 것이다.
즉, 사용자 안전기술로의 바람직한 예로서, 1) 의도하지 않은 전류가 흐를시전류량을 검출하여 시스템 전원을 자동적으로 차단하는 기술과, 2)패턴 및 메쉬크랙으로 인해 특정 부분의 핫스팟(hot spot)이 생겨, 화재나 안전에 문제가 되는 경우 시스템 전원을 차단하는 기술로서, 온도 센서로 검출하는 방법(목표 온도와 차이 발생시 회로상, 패턴상의 문제로 판단하여 전원을 차단)과 미세한 전류의 차이를 검출하는 방법(전류의 변화는 전류의 흐름상에 있는 패턴 및 노선의 비이상적인 상태를 의미하므로 전원을 차단)이 적용될 수 있다.
전원부(600)는 충방전이 가능한 배터리가 적용될 수 있으며, 이에 따라 휴대 및 보관 사용을 용이하게 하면서, 상기 메쉬 전극(210)에 동작전원을 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은전원부(600)의 배터리 전력 절감 기술을 제공한다.
즉, 수증기가 생기는 대안면 렌즈 표면위의 온도 및 습도를 검출하여, 발열에 필요한 전류를 최적화할 수 있다. 이를 위하여 본 발명은 온도 센서(300) 이외에 추가로 습도 검출 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예로서, 렌즈의 표면 온도가 높은 상태에서는 최소의 전류치만 흐르게 하고, 낮은 온도에서는 최대 전류를 흐르게 하는 것이 바람직하다.
또한,메쉬 전극(210)과 제어부(500)가 형성되는 콘트롤PCB 연결부(미도시)를 플렉시블(Flexible) PCB 적용으로 내구성 및 유연성을 증대하고, 또한 내부 LED(미도시)채용으로 기기의 상태(동작 중 또는 배터리량 경고)를 확인할 수 있도록 구성할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수증기 방지 고글에 의하면, 고글의 렌즈에 투명 열선을 적용하여 렌즈에 발생하는 수증기를 빠른 시간에 효과적으로 제거할 수 있고, 이에 따른 온도 및 과전류를 효과적으로 제어할 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것으로, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.
100 :아웃 렌즈 200 : 발열 필름
201 : 1차 전극 202 : 2차 전극
203 : 3차 전극 210 : 메쉬 전극
300 : 온도 센서 310 : 포토 센서
400 : 전류 센서 500 : 제어부
600 :전원부

Claims (8)

  1. 아웃 렌즈;
    금속재질의 메쉬 전극이일면을 감싸도록 형성되고 상기 아웃 렌즈의 안쪽에 형성되는 발열 필름; 및
    상기 메쉬 전극의 온도를 감지하는 온도 센서;
    상기 메쉬 전극의 전류를 감지하는 전류 센서;
    반사률 및 투과률 차이를 검출하는 포토 센서; 및
    상기 온도 센서 및 상기 전류 센서의 감지에 따라 상기 메쉬 전극의 동작시간 및 동작온도를 주기적으로 제어하되, 가동시간과 발열온도를 매핑(mapping)하여, 목표 온도를 시간으로 제어하며, 상기 온도센서로 발열온도를 센싱하여 목표 온도 도달시 전원을 오프시키고, 상기 포토 센서로 수증기(Fog) 발생 유무를 판단하여 전원을 오프시키는 제어부를 포함하되,
    상기 발열 필름은
    상부 모서리 및 하부 모서리 형상을 따라 형성된 한쌍의 1차 전극;
    상부 및 하부 테두리 형상을 따라 형성되고, 상기 1차 전극과 접촉하는 한쌍의2차 전극; 및
    상부 및 하부 테두리 형상을 따라 형성되어 상기 2차 전극과 일측이 접촉하고 타측이 상기 메쉬 전극과 접촉하는 한쌍의 3차 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기 방지 고글.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메쉬 전극에 동작전원을 공급하여 발열시키는 전원부를 더 포함하는 수증기 방지 고글.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는
    PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조)방식으로 동작전원을 공급하여 상기 메쉬 전극을 발열시키되, 상기 메쉬 전극에 미리 설정된 기준값 이상의 과전류가 발생하거나, 기준값 이상의 과열이 발생할 경우 상기 동작전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 수증기 방지 고글.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 메쉬 전극은
    금속재질의Ag로 형성되고, 상기 발열 필름의 표면에서 내부방향으로 함몰 또는 함침되는 구조인 것을 특징으로 하는 수증기 방지 고글.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 메쉬 전극은
    다수의 메쉬 패턴이 형성되어 각각의 영역별로 다른 밀도를 가지며, 상기 영역별로 발열 저항치를 변경하여 발열온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 수증기 방지 고글.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발열 필름은,
    3차곡(spherical) 벤딩을 통하여 상기 아웃 렌즈와 접착제로 합지되는 것을 특징으로 하는 수증기 방지 고글.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 아웃 렌즈와 상기 발열 필름 사이에 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 수증기 방지 고글.
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