KR101681924B1 - 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기 - Google Patents

Abstract

방호복과 같은 폐쇄된 구조의 의복에서 열전소자의 장점을 활용하면서 미세기후를 주변 온도에 따라 사용자가 원하는 온도로 제어할 수 있는 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기를 제시한다. 그 조절기는 폐쇄형 의복의 내부에 장착된 케이스에 내장되며, 열전소자에 의해 냉방 영역 및 난방 영역을 형성하는 기후 조절소자와, 케이스의 일측에 장착되며 폐쇄형 의복 내부의 공기를 난방 영역으로 순환시키는 제1 팬 및 케이스의 타측에 장착되며 폐쇄형 의복 내부의 공기를 냉방 영역으로 순환시키는 제2 팬을 포함한다.

Description

폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기{Micro-climate control device applied closed garment}

본 발명은 미세기후 조절기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방호복과 같은 폐쇄형 의복에 적용되어 사용자가 원하는 온도로 제어할 수 있는 미세기후 조절기에 관한 것이다.

미세기후란 의복에 채용함으로써 형성되는 것으로, 외부의 환경과는 별개로 의복 내에 형성되는 공기의 성상을 말한다. 미세기후 조절기는 외부 환경에 대하여 인체를 시원하게 하거나 따뜻하게 하도록, 의복에 냉난방 기능을 부여하여 체온을 상쾌하게 유지하게 하는 장치이다. 즉, 미세기후 조절기는 의복에 장착하여 의복의 미세기후를 조절한다. 이러한 미세기후를 조절하는 방법은 상변환 물질이 내장된 팩, 온수 및 냉수의 순환, 열전소자 등을 활용하여 다양하게 발전되어 왔다. 특히, 열전소자는 구조가 간단하고, 에너지 소모량이 적으며, 경량이면서 소형화가 가능하다는 등의 많은 장점이 있어서, 미세기후 조절기로 적절하다.

국내등록특허 제10-1341334호는 외부의 공기를 강제로 흡입하는 흡입구, 열전소자를 포함하는 기후 조절부 및 온도가 조절된 공기 방출부를 포함하는 미세기후 조절기를 개시하고 있다. 그런데, 상기 특허는 외부에서 공기를 유입해야 하므로, 방호복과 같이 폐쇄된 구조를 가진 의복 등에는 적용할 수 없다. 구체적으로, 폐쇄된 의복에서는 외부 공기의 유입이 불가능하여, 상기 특허에서 제시한 바와 같이, 하나의 팬 모터에 의한 방식은 폐쇄된 의복에는 적용할 수 없다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방호복과 같은 폐쇄된 구조의 의복에서 열전소자의 장점을 활용하면서 미세기후를 주변 온도에 따라 사용자가 원하는 온도로 제어할 수 있는 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기는 폐쇄형 의복의 내부에 장착된 케이스 및 상기 케이스에 내장되며, 열전소자에 의해 냉방 영역 및 난방 영역을 형성하는 기후 조절소자를 포함한다. 또한, 상기 케이스의 일측에 장착되며, 폐쇄형 의복 내부의 공기를 상기 난방 영역으로 순환시키는 제1 팬 및 상기 케이스의 타측에 장착되며, 상기 폐쇄형 의복 내부의 공기를 상기 냉방 영역으로 순환시키는 제2 팬을 포함한다.

본 발명의 조절기에 있어서, 상기 폐쇄형 의복은 방호복일 수 있다. 상기 냉방 영역에서의 공기의 흐름은 상기 난방 영역에서의 공기의 흐름과 서로 수직인 것이 좋다. 상기 기후 조절소자 내에서 상기 냉방 영역에서의 공기의 흐름과 상기 난방 영역에서의 공기의 흐름은 서로 만나지 않는다. 상기 제1 팬에 의한 공기는 상기 열전소자의 외측에 부착된 외측 히트싱크의 돌출부 사이로 흐르는 것이 바람직하며, 상기 제2 팬에 의한 공기는 상기 열전소자의 내측에 부착된 내측 히트싱크의 돌출부 사이로 흐르는 것이 좋다.

본 발명의 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기에 의하면, 난방 및 냉방을 독립적으로 수행하는 두 개의 순환 팬이 채용함으로써, 방호복과 같은 폐쇄형 의복에서 열전소자의 장점을 활용하면서 미세기후를 주변 온도에 따라 사용자가 원하는 온도로 제어할 수 있다. 또한, 제1 팬에 의한 공기의 흐름은 외측 히트싱크의 핀 사이를 통과하도록 하여, 공기 흐름에 대한 저항을 줄이고 난방을 원활하게 할 수 있다. 나아가, 제2 팬에 의한 공기 흐름은 내측 히트싱크의 빗살 형태와 같은 돌출부와 수직하게 형성하여, 제2 팬에 의한 냉각 효과를 크게 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 미세기후 조절기가 적용되는 폐쇄형 의복 중의 하나인 방호복을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1의 제2 팬 방향에서 바라본 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예는 난방 및 냉방을 독립적으로 수행하는 두 개의 순환 팬이 채용함으로써, 방호복과 같은 폐쇄된 구조에서 열전소자의 장점을 활용하면서 미세기후를 주변 온도에 따라 사용자가 원하는 온도로 제어할 수 있는 미세기후 조절기를 제시한다. 이를 위해, 폐쇄된 구조의 의복의 특징에 대하여 구체적으로 살펴보고, 상기 의복에 적용되는 미세기후 조절기를 상세하게 설명하기로 한다. 여기서, 폐쇄된 구조란 상기 구조의 외부에서 공기를 공급받지 못하는 것을 말하고, 외부에서 공기를 공급받을 수 있는 개방된 구조와 대별된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 미세기후 조절기가 적용되는 폐쇄형 의복 중의 하나인 방호복을 나타내는 도면이다.

도 1에 의하면, 폐쇄형 의복 중의 하나의 사례인 방호복은 화재 현장과 같은 위험한 곳에 투입될 때 착용하는 것이다. 또한, 이와 같은 의복은 가스 누출 등과 같은 재난 현장 또는 우주복과 같이 특수한 환경에서 주로 사용된다. 상기 미세기후 조절기는 상기 방호복의 내부에 장착된다. 상기 방호복은 상기 미세기후 조절기에 사용되는 공기가 의복의 외부에서 유입될 수 없는 구조이다. 이에 따라, 상기 미세기후 조절기에 사용되는 공기는 의복의 내부에서 충당되어야 한다. 본 발명의 실시예에 의한 미세기후 조절기는 폐쇄된 구조에 적용되는 것이므로, 모든 공기의 순환은 폐쇄형 의복의 내부에서 이루어지는 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이며, 도 4는 도 1의 제2 팬(20) 방향에서 바라본 도면이다. 이때, 도 3은 설명의 편의를 위하여, 케이스 부분을 제외하였다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 미세기후 조절기는, 제1 팬(10) 및 제2 팬(20)이 부착되고 기후 조절소자(40)가 내장된 통형의 케이스(30)를 포함한다. 통형의 케이스(30)는 도시된 바와 같이 육각형태의 통일 수 있으나, 원형의 통일 수도 있다. 케이스(30)는 공기의 순환을 용이하게 하기 위한 복수개의 관통홀들이 뚫려 있다. 케이스(30)의 형태 및 크기는 본 발명의 미세기후 조절기가 적용되는 폐쇄형 의복의 형태, 크기 등에 따라 달라질 수 있다. 제1 팬(10) 및 제2 팬(20)은 각각 폐쇄형 의복 내부를 흐르는 공기를 유입하는 것으로, 동축 팬(coaxial fan) 등과 같은 구동수단을 이용하여 공기를 순환시킨다. 제1 팬(10)은 제1 팬 브라켓(12) 그리고 제2 팬(20)은 제2 팬 브라켓(22)에 수용된다. 제2 팬(20)의 경우, 케이스(30)와 접속하는 접속부(24)가 부가될 수 있다.

외측 및 내측 히트싱크(41, 42) 사이에는 전류에 의해 발열 또는 흡열을 수행하는 열전소자(44)가 배치되고, 열전소자(44)의 양측에는 열적인 흐름을 차단하는 단열판(43)이 존재한다. 외측 및 내측 히트싱크(41, 42)는 열전소자(44)의 발열 또는 흡열을 각각 상기 공기와 열 교환시킨다. 외측 히트싱크(41)는 핀 형태, 빗살 형태 또는 스파이럴 형태를 가질 수 있고, 내측 히트싱크(42)는 통상적으로 알루미늄을 허니콤 형태로 제작한 후 절개하여 만든 것을 사용한다. 도면에서는 핀 형태의 외측 히트싱크(41) 및 삼각산 형태의 내측 히트싱크(42)를 제시하였으나, 본 발명의 범주 내에서 다양한 형태가 가능하다는 것은 자명하다.

한편, 열전소자(thermoelectric element, 44)는 두 종류의 도체를 결합하고 전류를 흐르도록 할 때, 한 쪽의 접점은 발열하여 온도가 상승하고 다른 쪽의 접점에서는 흡열하여 온도가 낮아지는 현상인 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하는 소자가 바람직하다. 열교환이 잘 일어나기 위하여, 열전소자(44)의 외면은 외측 히트싱크(41), 내면은 내측 히트싱크(42)에 밀착된다. 단열판(43)은 열전소자(44)와 외측 및 내측 히트싱크(41, 42)에 의해 제공된 공간을 메우는 것이 바람직하다. 외측 및 내측 히트싱크(41, 42), 열전소자(44) 및 단열판(43)을 포함하여, 기후 조절소자(40)라고 한다. 기후 조절소자(40)는 케이스(30)에 내장된다.

기후 조절소자(40)는, 열전소자(44)를 중심으로 하여 볼 때, 케이스(30) 근처에 위치하는 외측 히트싱크(41) 쪽은 발열하여 온도가 올라가서 난방 영역(①)과, 내측 히트싱크(42) 쪽은 흡열하여 온도가 내려가서 냉방 영역(②)으로 분리된다. 다시 말해, 열전소자(44)에 의해, 외측 히트싱크(41)는 제1 팬(10)을 통하여 유입된 공기의 온도를 올리며, 상승된 온도로 더워진 공기는 케이스(30)와 외측 히트싱크(41) 사이에 형성된 통로를 따라 흐른다(a). 상기 통로는 난방 영역(①)에 해당한다. 제1 팬(10)에 의한 공기의 흐름은 외측 히트싱크(41)의 돌출부인 핀 사이를 통과하도록 한다. 이렇게 되면, 공기 흐름에 대한 저항을 줄이고 난방을 원활하게 할 수 있다.

또한, 내측 히트싱크(42)는 제2 팬(20)을 통하여 유입된 공기의 온도를 내리며, 하강된 온도에 의해 차가워진 공기는 내측 히트싱크(42)의 안쪽에 제공된 통로로 흐른다(b). 상기 통로는 냉방 영역(②)에 해당한다. 바람직하게는, 냉방 영역(②)에서의 공기의 흐름(b)은 난방 영역(①)에서의 공기의 흐름(a)과 수직인 것이 좋다. 물론, 기후 조절소자(40)에서, 냉방 영역(②)에서의 공기의 흐름(b)과 난방 영역(①)에서의 공기의 흐름(a)은 서로 만나지 않는다. 이때, 제2 팬(20)에 의한 공기의 흐름은 내측 히트싱크(42)의 삼각산과 같은 돌출부에 수직하게 형성된다. 이렇게 함으로써, 제2 팬(20)에 의한 냉각 효과를 크게 높일 수 있다.

본 발명의 기후 조절소자(40)는 적어도 하나의 열전소자(44)를 결합하고, 제어회로를 이용하여 열전소자(44)에 정방향 전류 및 역방향 전류를 부가함으로써, 냉각(냉방)모드와 가열(난방) 모드를 자유롭게 구현할 수 있다. 도면에서는 6개의 열전소자(44)가 도시되어 있지만, 열전소자(44)의 개수는 필요에 따라 변경할 수 있다. 열전소자(44)의 크기와 용량은 본 발명의 미세기후 조절기가 사용되는 환경 및 미세기후 조절기의 크기 등을 고려하여 결정할 수 있다. 또한, 기후 조절소자(40)는 상기한 각 부품을 개별적으로 조립하여 구성할 수도 있고, 내측 히트싱크(42)를 단일체로 제작한 후에 열전소자(44)를 부착하고 외측 히트싱크(41)를 조립하여 통 형태를 갖도록 제작할 수도 있다.

도면에서는 도시하지 않았으나, 제1 팬(10), 제2 팬(20) 및 기후 조절소자(40)에 전원을 공급하는 전원 공급부가 탈착이 가능하게 장착되며, 휴대가 가능한 충전식 배터리, 충전지 및 연료전지 등 필요에 따라 다양한 직류 전원장치가 사용될 수 있다. 그리고 도시하지 않은 전류제어부에 의해 기후 조절소자(40)에 공급되는 전류 및 전류의 방향을 조절하여 냉각량 및 발열량을 가변시키고 온도를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명의 미세기후 조절기는 휴대가 용이하고 무게를 가볍게 하기 위해, 기후 조절소자(40)를 제외한 나머지 부분은 비중이 가벼운 소자, 예를 들면 플라스틱 등을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 의한 미세기후 조절기는 제1 팬(10) 및 제2 팬(20)을 별도로 구비하여, 각각 난방 영역(①) 및 냉방 영역(②)의 공기의 흐름을 조절한다. 즉, 미세기후 조절기로 인입되는 공기의 유량은 제1 팬(10)에 의한 난방 공기 유량 및 제2 팬(20)에 의한 냉방 공기 유량의 합이다. 이러한 난방 공기 유량 및 냉방 공기 유량을 각각 별도의 팬으로 순환시키므로, 유량을 일정하게 제어할 수 있다. 또한, 난방 공기 유량 및 냉방 공기 유량을 동시에 처리할 수 있고, 방호복과 같은 폐쇄형 의복에 적용할 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 미세기후 조절기는 제1 팬(10) 및 제2 팬(20)을 별도로 구비하여, 각각 난방 영역(①) 및 냉방 영역(②)의 공기의 흐름을 조절한다고 하였으나, 냉방 영역(①)과 난방 영역(②)이 서로 바뀔 수 있다. 즉, 제1 팬(10)은 냉방 영역(①)과 난방 영역(②)의 공기의 흐름을 조절한다.

10; 제1 팬 12; 제1 팬 브라켓
20; 제2 팬 22; 제2 팬 브라켓
30; 케이스 40; 기후 조절소자
41; 외측 히트싱크 42; 내측 히트싱크
43; 단열판 44; 열전소자

Claims (6)

1. 폐쇄형 의복의 내부에 장착된 케이스;
   상기 케이스에 내장되며, 열전소자에 의해 냉방 영역 및 난방 영역을 형성하는 기후 조절소자;
   상기 케이스의 일측에 장착되며, 폐쇄형 의복 내부의 공기를 상기 난방 영역으로 순환시키는 제1 팬; 및
   상기 케이스의 타측에 장착되며, 상기 폐쇄형 의복 내부의 공기를 상기 냉방 영역으로 순환시키는 제2 팬을 포함하고,
   상기 열전소자는 외측 및 내측 히트싱크의 사이에 배치되고, 상기 외측 히트싱크 쪽은 상기 열전소자에 의해 발열하여 상기 난방 영역을 이루고 상기 내측 히트싱크 쪽은 상기 열전소자에 의해 흡열하여 냉방 영역을 이루며, 상기 냉방 영역에서의 공기의 흐름은 상기 난방 영역에서의 공기의 흐름과 서로 수직이고, 상기 냉방 영역에서의 공기의 흐름과 상기 난방 영역에서의 공기의 흐름은 서로 만나지 않는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기.
2. 제1항에 있어서, 상기 폐쇄형 의복은 방호복인 것을 특징으로 하는 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 팬에 의한 공기는 상기 열전소자의 외측에 부착된 외측 히트싱크의 돌출부 사이로 흐르는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 팬에 의한 공기는 상기 열전소자의 내측에 부착된 내측 히트싱크의 돌출부 사이로 흐르는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 의복에 적용되는 미세기후 조절기.

Images