KR102139873B1 - 온열 매트 - Google Patents

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KR102139873B1
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Abstract

본 발명의 온열 매트는, 전원 공급에 대응하여 열을 발산하며, 복수의 영역들에 배치된 발열체들을 포함하는 발열부와, 사용자의 움직임을 감지하는 센서부와, 상기 센서부의 감지 결과에 기초하여 상기 복수의 영역들 중 상기 사용자의 움직임이 감지된 영역에 전원 공급을 허용하고, 상기 사용자의 움직임이 감지되지 않은 영역에 전원 공급을 중단하는 제어부를 포함한다.

Description

온열 매트{HEAT MAT}
본 발명은 온열 매트에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사용자의 움직임을 감지하여 사용자가 배치된 영역에만 선별적으로 온기를 제공하는 온열 매트에 관한 것이다.
추운 겨울철 난방을 돕기 위한 용도로 전열 매트, 온수 매트와 같은 난방 기기가 널기 사용되고 있다. 이러한 난방 기기는 방바닥이나 침대에 배치되어 그 위에 있는 사용자에게 온기를 전달하는 방식으로 사용된다. 일반적으로 난방 기기들은 온도를 조절하는 온도 제어기능을 갖추고 있어서 설정된 온도로 발열하여 사용자에게 온기를 제공한다.
난방 기기는 액체 또는 전열선을 가열하여 발산되는 온기를 이용하는 제품으로서, 일반적인 전기 제품에 비해 전력 소모가 클 수 있다. 만약, 난방기기의 전원 차단을 하지 않은 채로 외출하거나 그대로 방치하는 경우 불필요한 전력이 소모될 수 있으며, 이러한 상태로 장기간 유지되는 경우 화재가 발생할 수도 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는 불필요한 전력 소모를 줄이고 화재와 같은 사고를 방지하기 위해 사용자가 배치된 영역에만 선별적으로 열기를 제공하는 온열 매트를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 온열 매트는, 전원 공급에 대응하여 열을 발산하며, 복수의 영역들에 배치된 발열체들을 포함하는 발열부와, 사용자의 움직임을 감지하는 센서부와, 상기 센서부의 감지 결과에 기초하여 상기 복수의 영역들 중 상기 사용자의 움직임이 감지된 영역에 전원 공급을 허용하고, 상기 사용자의 움직임이 감지되지 않은 영역에 전원 공급을 중단하는 제어부를 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 복수의 영역들 각각에 배치된 발열체들은 서로 절연된 상태로 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서부는, 상기 눌림 세기를 감지하는 압력 감지 모듈과, 상기 사용자의 움직임에 따른 미세 진동량을 감지하는 가속도 모듈을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 압력 감지 모듈과 상기 가속도 모듈은 상기 복수의 영역들마다 배치되어 복수의 영역들 각각의 눌림 세기와 미세 진동량을 개별적으로 감지할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부는 기설정된 기간 동안 상기 복수의 영역들 각각의 평균 눌림 세기와 평균 미세 진동량을 계산하고, 상기 평균 눌림 세기와 상기 평균 미세 진동량 각각이 기준 눌림 세기와 기준 미세 진동량보다 작은 영역에 상기 전원 공급을 중단할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 복수의 영역들 중 기설정된 기간 동안 미세 진동량이 감지되지 않은 영역에 상기 전원 공급을 중단할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 복수의 영역들 중 미세 진동량이 감지된 영역들에 열기를 차등적으로 제공하기 위해 상기 눌림 세기에 따라 공급되는 전원의 크기를 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 복수의 영역들 중 제1 영역의 눌림 세기가 기준 세기 미만인 경우 제1 크기의 전원을 상기 제1 영역의 발열체에 제공하고, 상기 제1 영역과 상이한 제2 영역의 눌림 세기가 상기 기준 세기 이상인 경우 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기의 전원을 상기 제2 영역의 발열체에 제공할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부의 제어에 대응하여 상기 발열부에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 외부의 통신 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈을 더 포함하고, 제어부는 상기 사용자에게 수면상태 및 온열 제어상태에 관련된 정보를 제공하기 위해 복수의 영역들 각각에 차등적으로 공급되는 열기에 대한 제어정보 및 움직임정보를 상기 통신 모듈을 통해 외부의 통신 장치에 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트에 따르면, 사용자의 움직임이 감지된 영역에만 열기를 제공하여 불필요한 전력 소모를 줄이고 화재의 위험을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트에 따르면, 사용자의 신체 배치 상태에 따라 차등적인 세기의 열기를 제공하여 효과적으로 난방을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트의 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발열층의 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서층의 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온열 매트의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트의 개략적인 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시 예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트의 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발열층의 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서층의 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트(100)는 쿠션층(LA1), 발열층(LA2), 및 센서층(LA3)을 포함할 수 있다.
쿠션층(LA1)은 사용자의 움직임에 대한 충격을 완충하기 위한 소재와 열 발산을 확산시키는 소재가 포함될 수 있다. 예컨대, 쿠션층(LA1)은 쿠션력을 갖는 우레탄 스펀지, 열기를 발산하는 내열 부직포, 세라믹 등을 포함할 수 있다.
쿠션층(LA1)은 쿠션력을 갖기 때문에 사용자의 움직임에 따른 충격에도 형태 변형을 일으키지 않고, 발열층(LA2)과 센서층(LA3)에 배치된 소재들을 보호할 수 있다.
발열층(LA2)은 내부에 전원 공급에 대응하여 열을 발산하는 발열체(HT)를 포함할 수 있다. 온열 매트(100) 전면에 열기가 고르게 퍼질 수 있도록 발열체(HT)는 온열 매트(100)의 전 영역에 고르게 배치될 수 있다.
발열층(LA2)은 복수의 영역들로 구분될 수 있으며, 각 영역의 발열체(HT)는 서로 절연된 상태로 배치될 수 있다.
예컨대, 제1 영역(AR1)의 발열체(HT1)와 제2 영역(AR2)의 발열체(HT)는 서로 절연된 상태로 배치된다. 즉, 제1 영역(AR1)의 발열체(HT1)와 제2 영역(AR2)의 발열체(HT2)는 서로 전기적으로 분리되어 있기 때문에, 서로 독립적으로 발열될 수 있다.
즉. 제1 영역(AR1)의 발열체(HT1)에만 전원이 공급되고 제2 영역(AR2)의 발열체(HT2)에는 전원이 공급되지 않는 경우, 제1 영역(AR1)의 발열체(HT1)만 발열하고 제2 영역(AR2)의 발열체(HT2)는 발열하지 않을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트(100)는 복수의 영역에 서로 절연된 상태로 배치된 발열체(HT)들을 포함하고 있기 때문에, 특정 영역의 발열체(HT)만 선별적으로 발열시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 영역들 각각의 발열체(HT)들은 서로 다른 전원 배선을 통해 전원부로부터 전원을 공급받을 수 있다. 즉,각 영역의 발열체(HT)는 별도의 전원 배선을 통해 전원부로부터 직접 전원을 공급받을 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 각 영역의 면적은 서로 상이하게 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 영역(AR1)의 면적은 제2 영역(AR2)보다 크거나 작게 배치될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 중심부 영역에 배치된 발열체(HT)는 가장자리 영역들에 배치된 발열체(HT)보다 촘촘한 간격으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 중심부 영역에 배치된 발열체(HT)는 가장 자리 영역에 배치된 발열체(HT)와 같은 크기의 전원을 공급받더라도 더 큰 절연저항에 의해 더 높은 온도로 발열할 수 있다.
한편, 도 2에서는 발열층(LA2)이 20개의 영역으로 분할된 영역을 갖는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 각 영역의 개수는 온열 매트(100)의 크기 및 용도에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
센서층(LA3)은 사용자의 움직임을 감지하는 센서(PSE)가 배치될 수 있다. 센서(PSE)는 사용자의 신체 배치에 따른 수직력을 감지하는 압력 감지 모듈과 사용자의 움직임에 따른 미세 진동량을 감지하는 가속도 모듈을 포함할 수 있다.
압력 감지 모듈은 사용자가 온열 매트(100) 상에 배치되는 경우 중력에 의한 신체의 눌림 세기를 감지할 수 있다.
그리고, 가속도 모듈은 사용자의 움직임에 따라 발생하는 진동을 측정할 수 있으며, 사용자의 미세 움직임에 따른 미세 진동도 측정할 수 있다.
센서층(LA3)은 복수의 영역들로 분할될 수 있으며, 압력 감지 모듈과 가속도 모듈은 복수의 영역들 각각에 배치될 수 있다. 여기서, 발열층(LA2)과 센서층(LA3)의 영역들의 개수는 서로 동일할 수 있지만, 서로 다른 개수로 이루어질 수도 있다. 또
실시 예에 따라, 센서층(LA3)에 배치된 압력 감지 모듈의 개수와 가속도 모듈의 개수는 서로 상이할 수 있다. 예컨대, 압력 감지 모듈은 센서층(LA3)의 모든 영역마다 한 개씩 배치될 수 있지만, 가속도 모듈은 4개 영역들마다 한 개씩 배치될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 온열 매트(100)는 쿠션층(LA1), 발열층(LA2), 및 센서층(LA3)을 서로 구분된 형태로 도시하였으나, 이는 발명의 설명의 편의를 위한 것으로서 쿠션층(LA1), 발열층(LA2), 및 센서층(LA3)은 하나의 층으로 구현되거나, 이들 중 두 개의 층이 하나의 층으로 구현될 수도 있다.
또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 온열 매트(100)는 평면상에서 볼 때 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 형상으로서, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공되었으나, 이에 한정되지 않으며 온열 매트(100)는 원형, 마름모 형상, 반원 형상 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트(100)는 사용자의 움직임을 감지하여 사용자가 배치된 영역에만 선별적으로 열기를 제공할 수 있다.
예컨대, 제1 사용자(HU1)와 제2 사용자(HU2)가 온열 매트(100) 상에 모두 배치되어 있는 경우 제1 사용자(HU1)와 제2 사용자(HU2)의 하부에 배치된 압력 감지 모듈과 가속도 모듈은 제1 사용자(HU1)와 제2 사용자(HU2)의 움직임을 감지할 수 있고, 온열 매트(100)는 감지 결과에 대응하여 제1 및 제2 사용자들(HU1 및 HU2) 하부에 배치된 발열체에 전원을 공급하여 열기를 제공할 수 있다.
이에 따라, 제1 사용자(HU1)와 제2 사용자(HU2) 모두는 온열 매트(100)의 제1 영역(AR1') 및 제2 영역(AR2')으로부터 열기를 제공받을 수 있다.
하지만, 도 4b와 같이 제2 사용자(HU2)만 온열 매트(100) 상에 배치된다면, 온열 매트(100)는 제1 사용자(HU1)가 배치되었던 영역에서 움직임을 감지할 수 없다. 온열 매트(100)는 불필요한 전력 낭비를 방지하기 위해 제2 사용자(HU2)가 배치된 영역에서만 열기를 제공할 수 있다.
즉, 온열 매트(100)는 제1 사용자(HU1)가 배치되었던 제1 영역(AR1')의 발열체에 전원 공급을 차단하여 제1 영역(AR1')에서 더 이상 열기가 발산되지 않도록 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 온열 매트(100)는 사용자의 움직임을 정확하게 판단하기 위해 복수의 영역들 각각의 눌림 세기를 평균하여 평균 눌림 세기를 계산하고, 복수의 영역들 각각의 미세 진동량을 평균하여 평균 미세 진동량을 계산할 수 있다.
그리고, 온열 매트(100)는 상기 평균 눌림 세기와 상기 평균 미세 진동량 각각이 기설정된 기준 눌림 세기와 기준 미세 진동량보다 작으면 해당 영역에 사용자가 없는 것으로 판단할 수 있다.
예컨대, 제1 영역(AR1')의 평균 눌림 세기가 기준 눌림 세기보다 작고 제1 영역(AR1')의 평균 미세 진동량이 기준 미세 진동량보다 작은 경우, 온열 매트(100)는 제1 영역(AR1') 상에 사용자가 배치되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
온열 매트(100)는 사용자가 배치되지 않은 것으로 판단된 영역의 발열체에 전원 공급을 차단하여, 해당 영역에서 더이상 전력 소모가 발생되지 않도록 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 온열 매트(100)는 기설정된 기간 동안 미세 진동량이 감지되지 않은 영역에 전원 공급을 중단할 수 있다. 즉, 온열 매트(100)는 미세 진동량만을 고려하여 복수의 영역들 중 미세 진동량이 감지되지 않은 영역에만 전원 공급을 차단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온열 매트의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일반적으로 심장에서 먼 신체부위의 체온은 가까운 신체부위보다 낮을 수 있고, 이러한 심장에서 먼 신체부위, 예컨대 팔과 발의 체온을 몸통과 같이 유지시키기 위해서는 팔과 발에 더 큰 열기를 제공하는 것이 필요하다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트(100)는 사용자(HU)의 신체 배치에 따른 눌림 세기에 대응하여 열기를 차등적으로 제공할 수 있다. 즉, 온열 매트(100)는 사용자(HU)의 신체 배치에 따른 눌림 세기에 대응하여 각 영역에 제공되는 전원의 크기를 차등적으로 제어할 수 있다.
예컨대, 온열 매트(100)의 특정 영역의 눌림 세기가 기준 세기 미만인 경우 제1 크기의 전원을 특정 영역의 발열체에 제공하고, 특정 영역의 눌림 세기가 기준 세기 이상인 경우 제1 크기보다 작은 제2 크기의 전원을 제공할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트(100)는 심장에서 가까운 신체부위보다 먼 신체부위에 더 큰 열기를 제공하기 위해, 눌림 세기가 큰 영역보다 눌림 세기가 작은 영역에 상대적으로 더 큰 전원을 공급할 수 있다.
만약 도 5와 같이 사용자(HU)가 온열 매트(100) 상에 배치된 경우 제4 영역(AR4)의 제2 지점(PO2)의 눌림 세기는 제3 영역(AR3)의 제1 지점(PO1)의 눌림세기와 제5 영역(AR5)의 제3 지점(PO3)의 눌림 세기보다 클 수 있다.
따라서, 온열 매트(100)는 제3 영역(AR3)과 제5 영역(AR5)에 공급되는 전원의 크기를 제4 영역(AR4)에 공급되는 전원의 크기보다 높게 설정할 수 있다.
또한, 신체 부위 중 무거운 부위가 배치된 영역에서 눌림 세기가 가장 클 수 있고, 이러한 영역은 심장과 가까운 신체 부위가 넓게 맞닿는 부분일 수 있다. 이러한 영역은 넓게 맞닿고 있기 때문에 다른 영역에 비해 열손실이 적게 발생하여 적은 열로도 오랜 기간 동안 온기를 유지할 수 있다.
이에 따라, 눌림 세기가 큰 영역에 적은 양의 열기를 제공하더라도 적은 열손실에 의해 효과적으로 난방을 유지할 수 있고, 난방을 유지하는데 필요한 전력의 소모도 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트의 개략적인 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 온열 매트(100)는 제어부(110), 센서부(120), 발열부(130), 전원부(140), 및 통신부(150)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 센서부(120)의 감지 결과에 기초하여 복수의 영역들 중 사용자(HU)의 움직임이 감지된 영역에 전원 공급을 허용하고, 사용자(HU)의 움직임이 감지되지 않은 영역에 전원 공급을 중단하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 기설정된 기간 동안 복수의 영역들 각각의 평균 눌림 세기와 평균 미세 진동량을 계산할 수 있고, 평균 눌림 세기와 평균 미세 진동량 각각이 기준 눌림 세기과 기준 미세 진동량보다 작은 영역에 전원 공급을 중단할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 복수의 영역들 중 기설정된 기간 동안 미세 진동량이 감지되지 않은 영역에 전원 공급을 중단하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 복수의 영역들 중 미세 진동량이 감지된 영역들에 열기를 차등적으로 제공하기 위해 눌림 세기에 따라 공급되는 전원의 크기를 제어할 수 있다.
센서부(120)는 사용자(HU)의 신체 배치에 따른 수직력을 감지하는 압력 감지 모듈과 사용자(HU)의 움직임에 따른 미세 진동량을 감지하는 가속도 모듈을 포함할 수 있다.
발열부(130)는 전원 공급에 대응하여 열을 발산하는 발열체(HU)를 포함할 수 있다.
전원부(140)는 제어부(110)의 제어에 대응하여 발열부(130)의 발열체(HU)에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(140)는 각 영역에 배치된 발열체(HU)와 독립적으로 연결되어 전원을 제공할 수 있으며, 이로써 제어부(110)에 의해 선택된 발열체에서만 열기가 발산될 수 있다.
통신부(150)는 외부의 통신 장치와 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부(150)는 제어부(110)의 제어에 따라 복수의 영역들 각각에서 차등적으로 공급되는 열기에 대한 세기 정보를 외부의 통신 장치에 제공할 수 있다.
발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 온열 매트
110: 제어부
120: 센서부
130: 발열부
140: 전원부
150: 통신부
LA1: 쿠션층
LA2: 발열층
LA3: 센서층

Claims (10)

  1. 전원 공급에 대응하여 열을 발산하며, 복수의 영역들에 배치된 발열체들을 포함하는 발열부;
    사용자의 신체 배치에 따른 눌림 세기를 감지하는 압력 감지 모듈과, 상기 사용자의 움직임에 따른 미세 진동량을 감지하는 가속도 모듈을 포함하는 센서부; 및
    상기 센서부의 감지 결과에 기초하여 상기 복수의 영역들 중 기설정된 기간 동안 미세 진동량이 감지된 영역에 전원 공급을 허용하고, 기설정된 기간 동안 미세 진동량이 감지되지 않은 영역에 전원 공급을 중단하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 영역들 중 미세 진동량이 감지된 영역들에 열기를 차등적으로 제공하기 위해, 상기 복수의 영역들 중 제1 영역의 눌림 세기가 기준 세기 미만인 경우 제1 크기의 전원을 상기 제1 영역의 발열체에 제공하여 제1 열기를 발생시키고,
    상기 제1 영역과 상이한 제2 영역의 눌림 세기가 상기 기준 세기 이상인 경우 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기의 전원을 상기 제2 영역의 발열체에 제공하여 상기 제1 영역보다 적은 제2 열기를 발산시키는 온열 매트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 영역들 각각에 배치된 발열체들은 서로 절연된 상태로 배치된 온열 매트.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압력 감지 모듈과 상기 가속도 모듈은 상기 복수의 영역들마다 배치되어 복수의 영역들 각각의 눌림 세기와 미세 진동량을 개별적으로 감지하는 온열 매트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 기설정된 기간 동안 상기 복수의 영역들 각각의 평균 눌림 세기와 평균 미세 진동량을 계산하고, 상기 평균 눌림 세기와 상기 평균 미세 진동량 각각이 기준 눌림 세기와 기준 미세 진동량보다 작은 영역에 상기 전원 공급을 중단하는 온열 매트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 대응하여 상기 발열부에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 온열 매트.
  10. 제1항에 있어서,
    외부의 통신 장치와 통신을 수행하는 통신 모듈을 더 포함하고,
    제어부는 상기 사용자에게 수면상태 및 온열 제어상태에 관련된 정보를 제공하기 위해 복수의 영역들 각각에 차등적으로 공급되는 열기에 대한 제어정보 및 움직임정보를 상기 통신 모듈을 통해 외부의 통신 장치에 제공하는 온열 매트.
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