KR101832907B1 - 발열체 및 이를 포함하는 온열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발열체의 구조를 개선하여 발열 성능을 보다 향상시킨 발열체 및 이를 포함하는 온열장치에 관한 것으로, 본 발명은, 외주면에 나선상으로 형성되는 홈을 구비하는 몸체; 및 선 형태로서 상기 홈에 감입되어 상기 몸체의 외주면을 둘러싸는 발열부;를 포함하는 발열체 및 이를 포함하는 온열장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 발열부 및 몸체의 구조로 인하여 몸체의 외주면으로부터 발열이 가능하게 되어 발열성능이 향상될 뿐 아니라, 몸체 내부로부터의 발열성능도 향상되는 효과 및 적절한 발열 및 방열을 통하여 습격한 온도상승으로 인한 화상의 방지 및 내구성이 뛰어나다는 장점을 가진다.

Description

발열체 및 이를 포함하는 온열장치{Heating element and heating device comprising the same}
본 발명은 발열체에 관한 것으로, 상세하게는 발열체의 구조를 개선하여 발열 성능을 보다 향상시킨 발열체 및 이를 포함하는 온열장치에 관한 것이다.
현대인들은 각종 스트레스 또는 이에 따른 각종 질환 등으로 많은 애로사항을 겪는다.
이와 같은 스트레스 또는 질환 등을 케어하기 위하여 물리적인 케어 방법으로서 온열요법이 많이 이용되고 있다.
이러한 온열요법을 행하는 온열 장치로서 예를 들면 온열 안마기, 안마의자, 온열매트 등의 온열장치가 연구 및 개발되고 있다.
상기의 예 중 온열 안마의자를 예로 들면, 일반적인 온열 안마의자에는 열선등의 발열부가 시트 깊숙히 실장되고 있어 발생하는 열이 사용자의 신체로 전달되기가 어려워, 실제 온열치료의 효과가 미미한 것이 사실이다.
또한, 열선을 시트 표면에 인접하여 내설할 경우 두드림 등의 안마를 받을 때 충격 등으로 인하여 그 내구성이 현저히 감소 되거나 심지어 고장이 빈발하는 등의 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 극복하고자 안마볼에 열을 직접 전달하도록 히터를 안마볼 어셈블리에 내설하는 기술이 등장하였다. 온열 기능 및 마사지 기능을 수행하기 위한 안마볼이 내장되고 이러한 안마볼의 내부에는 발열체가 수용되어 발열함으로써 온열기능을 발휘하게 된다.
이러한 안마볼 어셈블리를 이용하는 온열 안마기로서, 예를 들면 한국특허공개공보 제 2009-0129503 호 등을 들 수 있다.
그러나, 이러한 안마볼 어셈블리를 적용한 온열 안마장치의 경우, 안마볼 내에 봉 형태의 발열부를 내장하고 있다. 이로써 상기한 내구성의 문제는 일응 해결되었다고 할 수 있을 것이나, 상기한 바와 같이 발열부가 안마봉 심부에 깊숙이 내장되기에 발열부에서 발생하는 열이 안마볼의 표면까지 쉽게 전달되지 않는다는 문제를 여전히 안고 있다.
KR 2009-0129503 A KR 2010-0106330 A KR 2012-0049312 A
이에, 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 발열부에서 발생하는 열을 안마볼의 표면까지 효과적으로 전달할 수 있는 발열체 및 이를 포함하는 온열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 해결하기 위하여 본 발명은, 외주면에 나선상으로 형성되는 홈을 구비하는 몸체; 및 선 형태로서 상기 홈에 감입되어 상기 몸체의 외주면을 둘러싸는 발열부;를 포함하는 발열체를 제공한다.
상기 몸체 내부에 수용되어 상기 발열부의 온도를 감지하여 제어되도록 하는 온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 몸체는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 발열체의 일측 또는 양측에 위치하는 로드; 및
상기 발열체의 외주면을 감싸는 하우징;을 포함하는 안마볼 어셈블리를 제공한다.
상기 하우징은 회전가능한 것이 바람직하다.
상기 하우징은, 상기 하우징의 양측에서 그 외주연을 따라 각각 방사상으로 곡면을 이루는 복수의 곡면부; 및 상기 복수의 곡면부 사이에 위치하는 편평부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 외주면에 나선상으로 형성되는 홈 및 중앙을 위치한 개구부를 구비하는 몸체, 상기 몸체 상측에 위치하며, 상기 체결부에 삽입되는 방열부를 구비하는 상부덮개, 선 형태로서 상기 홈에 감입되어 상기 몸체의 외주면을 둘러싸는 발열부;를 포함하는 발열체; 상기 몸체의 개구부에 삽입되는 지지부재(14)를 포함하는 로드; 및 상기 발열체의 주위를 감싸며 배치되되, 그 내주면이 상기 발열부와 소정간격 이격되는 하우징;을 포함하는 안마볼 어셈블리를 제공한다.
상기 몸체의 상기 개구부 주위에 위치하는 체결부 및, 상기 체결부에 삽입되어 상기 지지부재 주위를 감싸는 방열부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 방열부는 상기 지지부재와 소정간격 이격되어 위치하는 것이 바람직하다.
상기 방열부는 상기 몸체보다 열전도율이 낮은 재질인 것이 바람직하다.
상기 방열부와 상기 지지부재와의 소정간격 내부는 진공인 것이 바람직하다.
또한, 상기 안마볼 어셈블리; 및 상기 안마볼 어셈블리가 일측에 설치되는 착석부;를 포함하는 온열 안마의자를 제공한다.
또한, 상기 발열체; 및 상기 발열체가 내부에 수용되는 매트;를 포함하는 오열매트를 제공한다.
상기 발열체는 상기 매트 내에서 이동가능한 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명에 의한 발열체 및 이를 포함하는 온열장치에 의하면, 발열부 및 몸체의 구조로 인하여 몸체의 외주면으로부터 발열이 가능하게 되어 발열성능이 향상될 뿐 아니라, 몸체 내부로부터의 발열성능도 향상되는 효과를 발휘한다.
또한, 적절한 발열 및 방열을 통하여 습격한 온도상승으로 인한 화상의 방지 및 내구성이 뛰어나다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 안마볼 어셈블리의 전체 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 안마볼 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 안마볼 어셈블리의 전체 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 안마볼 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 안마볼 어셈블리의 전체 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 안마볼 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 도 7의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 10는 본 발명의 도 7의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 안마볼 어셈블리를 포함하는 온열 안마의자의 전체 사시도이다.
도 12은 본 발명에 따른 발열체를 포함하는 온열매트의 측면도이다.
도 13 내지 도 14는, 종래의 안마볼 어셈블리와 본 발명에 따른 안마볼 어셈블리의 발열효율을 비교한 도면이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
또한, 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 발열체 및 이를 포함하는 온열장치를 이루는 각 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체(10)를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발열체(10)는, 몸체(11), 발열부(12) 및 온도센서(15)를 포함한다.
몸체(11)는 바람직하게는 기둥 형상으로 이루어지며, 도 1에는 원기둥 형상의 몸체(11)를 예로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 다각형 기둥으로 이루어질 수 있고, 내부가 빈 중공형상을 이룰 수 있다.
발열부(12)는 몸체(11)의 외주면을 감싸는 형태로 위치하며, 발열부(12)는 전원부(미도시)와 연결되어 이로부터 인가되는 전원에 의해 발열할 수 있다.
이로써 몸체(11) 내부에 위치함에 따라 몸체(11) 외부로의 열전도가 잘 이루어지지 않던 종래의 발열체(10)와는 달리 열을 직접적으로, 몸체(11)의 외주면 측에서 발산하는 것이 가능하고, 따라서 보다 높은 발열성능을 발휘할 수 있다.
바람직하게는, 발열부(12)는 선 형태로서 몸체(11)의 외주면을 나선상으로 감는 형태로 위치할 수 있고, 이로써, 발열부(12) 자체의 부피를 줄이면서도 몸체(11)의 외주면 측에서 열을 골고루 발산할 수 있다.
또한, 보다 바람직하게는 도 2에 나타낸 바와 같이, 몸체(11)의 외주면에 나선상의 홈(13)이 형성되어 상기 선 형태의 발열부(12)가 홈(13)에 감입되며 감기는 형태로 위치할 수 있다.
이로써, 몸체(11)의 외주면으로부터의 발열뿐만 아니라 몸체(11)의 내측으로의 발열 성능도 향상되어, 결과적으로 몸체(11)의 상하면에서의 발열성능도 향상될 수 있다는 효과를 발휘한다.
그리고, 몸체(11)의 재질은 한정되지 않으나, 내열성과 난연성이 높은 엔지니어링 플라스틱으로 이루어질 수 있고, 폴리카보네이트(PC, polycarbonate)로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다, 폴리카보네이트는 엔지니어링 플라스틱의 일종인 열전도성 플라스틱(폴리머)로서, 고강도, 고열 전도성이 매우 뛰어나 기존 플라스틱에 비해 기존 플라스틱에 비해 5~100배까지 열전달 속도가 뛰어나 금속과 거의 유사한 열전도성을 갖는 소재이다.
온도센서(15)는 몸체(11)의 내부에 위치하여, 몸체(11) 내로 전달되는 발열부(12)의 온도를 감지하고, 감지된 온도는 온도센서(15) 및 발열부(12)와 연결된 온도제어부(미도시)에 전달되어, 발열부(12)의 발열온도를 제어할 수 있다. 또한, 온도센서(15)는 한정되지 않으나, 바이메탈 등고 같이 간단히 기계적으로 온도에 따라 동작하는 것이 바람직할 수 있다.
본체(11)는 상부덮개(18) 및 하부덮개(17)에 의하여 밀폐되고, 이러한 덮개(17, 18)의 고정을 위하여 본체 내부에 지지부재(14)가 위치할 수 있다.
상기와 같은 발열체(10)는 각종 온열장치에 설치되어 그 효과를 발휘할 수 있는데, 일례로서, 온열 안마의자(200), 온열매트(300) 등 발열체(10)를 포함하는 각종 온열장치에 적용될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도 3 내지 도 12를 더 참조하여 상기 발열체(10)를 포함하는 온열 안마의자(200)에 대하여 상세히 설명한다.
상기와 같은 발열체(10)가 온열 안마의자(200)에 설치되기 위하여는, 사용자가 착석하는 착석부(210)에 발열체(10) 자체를 수용하도록 설치할 수 있으나, 온열 안마의자(200)의 경우 온열효과와 함께 마사지 효과를 병행하도록 제작되는 것이 일반적인 바, 안마의자에 설치되기 위한 안마볼 어셈블리(100)(도 7 참조)의 바람직한 실시예들에 대하여 먼저 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 안마볼 어셈블리(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 발열체(10), 로드(20), 및 하우징(30)을 포함한다.
발열체(10)의 구성은 상술한 바와 같으며, 이와 같은 발열체(10)는 발열체(10)의 일측에 위치하는 로드(20)에 의해 지지 및 고정되고, 발열체(10)의 타측을 덮는 덮개(40)이 위치할 수 있다.
하우징(30)은 발열체(10)의 외주면을 감싸도록 위치하며, 바람직하게는 마사지 효과를 위하여 회전가능하도록 위치할 수 있다. 하우징(30)의 형상 역시 대략 원통 형상을 이루는 것을 예로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발열체(10)의 형상, 안마부위 및 강도 등에 따라 대략 다각형의 통 형상일수 있다.
그리고, 하우징(30)이 원통형으로 형성되더라도, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 하우징(30)의 원통 형상의 개구 양측에서 그 외주연을 따라 각각 방사상으로 곡면을 이루는 복수의 곡면부(20)가 구비될 수 있고, 이러한 복수의 곡면부(20) 사이에 위치하는 편평부(31)가 구비될 수 있다.
이로써, 하우징(30)이 대략 원통형상을 이루더라도 곡면부(20) 및 편평부(31)에 의하여 하우징(30)의 둘레 방향으로의 모서리를 갖게 되기에, 보다 효과적인 마사지 효과를 낼 수 있음은 물론이고, 발열체(10)에서 발생하는 열을 편평부(31)으로 집중시켜 온열 맛사지 효과가 향상된다는 장점을 갖는다.
제 2 실시예에 따른 안마볼 어셈블리(100')로서, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 로드(20)가 발열체(10) 및 하우징(30)의 양측에 위치할 수도 있다. 이러한 각 실시예는 안마의자의 사양이나, 설치위치 및 안마부위 등에 따라 온열 안마의자(200)에 설치될 수 있다.
제 3 실시예에 따른 안마볼 어셈블리(100")는, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 발열체(10'), 로드(20) 및 하우징(30)을 포함한다.
몸체(11")는 그 중앙부를 관통하며 위치한 개구부 및 개구부 주위에 위치하는 결합부(19a)를 구비한다.
상부덮개(18")는 몸체(11") 일측에 위치하며, 대략 그 중앙부에서 연장되어 돌출된 방열부(19)가 구비되며, 방열부(19)가 상기 결합부(19a)에 삽입되며 상부덮개(18")가 몸체(11") 일측에 결합된다.
로드(20)는 그 중앙부에서 연장되어 상기 몸체(11")에 위치한 개구부에 삽입되는 지지부재(14)를 구비한다.
하우징(30")은 상기 실시예에서와 같이, 곡면부(32) 및 편평부(31)가 구비됨은 동일하나, 상기 몸체(11")의 주위를 감싸며 위치하되, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 그 내주면이 상기 몸체(11") 외주면에 위치한 발열부(12)와 소정간격(g1) 이격되어 위치한다.
하우징의 내주면이 발열부(12)에 접하도록 위치하게 되면, 발열부(12)에서 발생하는 열이 직접 하우징의 내주면을 통하여 외부로 전도되기에, 급격한 온도변화가 이루어지는 경우에 화상을 입게 될 우려가 있다.
그러나, 본 실시예에서와 같이 하우징(30")의 내주면이 발열부(12)와 소정간격(g1) 이격되어 위치함으로써, 발열부(12)에서 발생한 열이 소정간격(g1) 사이를 통하여 전도되므로, 급격한 온도변화에도 하우징(30")의 온도가 급격하게 변하는 것을 막아 화상의 위험을 줄이며, 또한, 열이 소정간격(g1)을 통하여 고르게 재분포되어 하우징(30")의 편평부로 고르게 전달될 수 있다.
또한, 몸체(11")의 개구부 내에 추가로 온도센서(16)가 구비되고, 이 온도센서는 상술한 온도센서(15)와는 달리 전자적으로 온도를 감지하여 발열부(12)의 온도가 제어되도록 한다.
따라서, 발열부(12)의 보다 정밀한 온도제어가 가능하며 급격한 온도 상승시에는 상술한 바이메탈 등의 기계적인 온도센서(15)가 즉시 작동하여 발열부(12)의 발열을 중지시킨다.
한편, 몸체(11")의 결합부(19a)에 삽입된 방열부(19)는 개구부 내에 위치한 지지부재(14)를 감싸며 위치하게 되고, 따라서, 발열부(12)에서 발생하는 열이 몸체(11")를 통하여 지지부재(14) 전달되는 것을 방지하며, 이러한 방열 효과를 높이기 위하여 방열부(19)와 지지부재(14)는 소정간격(g2) 이격되어 위치할 수 있다.
이는, 발열부(12)에서 발생하는 열이 몸체(11")를 통하여 지지부재(14) 및 로드(20)에 계속 전달되는 경우 지지부재(14) 및 로드(20)의 내구성이 열화되어 수명이 짧아질 뿐 아니라, 다수의 안마볼 어셈블리가 연결되어 구동하는 브라켓(220) 등과의 연결부의 마모가 심해지고, 윤활작용이 열화되는 현상이 발생하는데(도 11 참조), 방열부(19)로 인하여 지지부재(14)로의 열전달이 차단되므로, 지지부재(14), 로드(20) 및 이와 연결되는 브라켓(220) 등의 부품 수명이 연장되는 효과를 갖는다. 또한, 이러한 효과를 극대화 하기 위하여 방열부(19)는 몸체(11")보다 열전도율이 낮은 소재로 이루어질 수 있고, 방열부(19)와 지지부재(14)의 이격된 소정간격(g1) 내를 진공으로 함으로써 방열 효율을 높일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 발열체(10)는 및 이를 구비한 안마볼 어셈블리(100, 100', 100")는 상술한 바 및 도 12에 도시된 바와 같이 온열매트(300)에도 적용될 수 있다. 상세하게는 온열매트(300)의 매트(310) 내부에 상기 발열체(10)가 다수개 수용됨으로써 매트(310)의 발열이 이루어져 온열 효과를 얻을 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 안마볼 어셈블리(100, 100', 100")에 연결된 로드(20)가 피벗 운동 가능하도록 일측에 설치되는 이동부(322) 및 이동부(322)를 이동시키기 위한 휠(321)이 구비된, 이동 마사지 구조체(320)로서 구성되어, 이동 마사지 구조체(320)가 매트(310) 내부에서 이동하며 매트(310)에 누운 사용자의 전신을 마사지 함으로써 온열 마사지 효과를 극대화 할 수 있다.
이하에서는, 상기 본 발명에 일 실시예에 따른 발열체(10)의 효과를 도 13 내지 도 14에 따른 실험데이터를 통하여 설명한다.
도 13은 종래와 같이 발열부(13a)가 몸체(11a) 내부에 수용되는 발열체(10a)를 구비하는 안마볼 어셈블리(100a)의 발열 효과를 나타낸다. 도 9 상단의 써모그래피 및 하단의 그래프를 참조하면, 발열부(13a) 자체의 온도는 60sec 지점에서 급상승하나, 발열부(13a)를 수용하는 발열체(10a) 및 그 주위에 위치한 하우징(30a)의 온도는 발열부(13a)의 온도 상승량을 따라가지 못하고, 600sec 경과 후 하우징(30a)의 온도는 약 48℃ 까지 상승함을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발열체(10)를 구비하는 안마볼 어셈블리(100) 발열 효과를 나타낸다. 도 10 상단의 써모그래피 및 하단의 그래프를 참조하면 600sec 경과까지 발열부(12) 자체의 온도의 상승 정도는 물론이고, 몸체(11)의 온도도 빠르게 약 130℃의 고온으로 발열하고, 이에 따라 하우징(30)의 온도도 약 74℃ 까지 발열하므로, 종래에 비하여 매우 향상된 발열 효과를 보이는 것을 알 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 발열체 및 이를 포함하는 온열장치에 의하면, 몸체의 외주면에 발열부를 위치시킴으로써 온열효과를 향상시킬 수 있고, 또한, 적절한 발열 및 방열을 통하여 습격한 온도상승으로 인한 화상의 방지 및 내구성이 뛰어나다는 장점을 가진다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10: 발열체
11: 몸체
12: 발열부
13: 홈
14: 지지부재
15: 온도센서
17: 하부덮개
18: 상부덮개
100, 100', 100": 안마볼 어셈블리
20: 로드
30: 하우징
31: 편평부
32: 곡면부
40: 덮개
200: 온열 안마의자
210: 착석부
300: 온열매트
310: 매트
320: 이동 마사지 구조체
321: 휠
322: 이동부

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  7. 외주면에 나선상으로 형성되는 홈(13), 중앙에 위치한 개구부 및 상기 개구부 주위에 위치하는 결합부(19a)를 구비하는 몸체(11");
    상기 몸체(11") 상측에 위치하며, 상기 결합부(19a)에 삽입되는 방열부(19)를 구비하는 상부덮개(18); 및
    선 형태로서 상기 홈(13)에 감입되어 상기 몸체(11")의 외주면을 둘러싸는 발열부(12);를 포함하는 발열체(10");
    상기 몸체(11")의 개구부에 삽입되는 지지부재(14)를 포함하는 로드(20); 및
    상기 발열체(10")의 주위를 감싸며 배치되되, 그 내주면이 상기 발열부(12)와 제1 소정간격(g1) 이격되는 하우징(30");을 포함하며,
    상기 방열부(19)는 상기 지지부재(14)의 주위를 감싸고, 상기 지지부재(14)와 제2 소정간격(g2) 이격되어 위치하며,
    상기 방열부(19)와 상기 지지부재(14)와의 제2 소정간격(g2) 내부는 진공인,
    안마볼 어셈블리.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 방열부(19)는 상기 몸체(11")보다 열전도율이 낮은 재질인,
    안마볼 어셈블리.
  11. 삭제
  12. 제 7 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 안마볼 어셈블리(100, 100', 100"); 및
    상기 안마볼 어셈블리(100, 100', 100")가 일측에 설치되는 착석부(210);를 포함하는,
    온열 안마의자.
  13. 제 7 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 안마볼 어셈블리(100, 100', 100"); 및
    상기 안마볼 어셈블리(100, 100', 100")가 내부에 수용되는 매트(310);를 포함하는,
    온열매트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 안마볼 어셈블리(100, 100', 100")는 상기 매트(310) 내에서 이동가능한,
    온열매트.
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