KR102428428B1 - 라텍스, 메모리폼 매트리스의 변형, 변색 및 화재에 안전한 전기온열 매트장치 - Google Patents
라텍스, 메모리폼 매트리스의 변형, 변색 및 화재에 안전한 전기온열 매트장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따르면, 라텍스 또는 메모리폼을 포함하는 고밀도 소재로 이루어진 매트리스(10)의 상부면에 펼쳐서 사용하는 전기온열 매트장치에 있어서, 하부에 배치되어 상기 매트리스(10)의 상부면에 안착되는 하면외피(110); 상기 하면외피(110)의 상부에 대향 배치되는 상면외피(120); 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에 배치되고 인가되는 구동전원에 따라 설정온도로 가열되어 난방열을 발산하는 발열선(130); 및 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이에 배치되어 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키며 공기층(141)을 형성하여 상기 발열선(130)으로부터 하향 발산된 난방열이 상기 공기층(141)으로 확산되도록 하는 공기층 형성부재(140);를 포함하는 전기온열 매트장치가 제공된다.
Description
본 발명은 라텍스, 메모리폼 매트리스의 변형, 변색 및 화재에 안전한 전기온열 매트장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라텍스나 메모리폼 등의 고밀도 소재로 이루어진 매트리스의 상부면에 펼쳐서 난방용으로 사용하며 발열선으로부터 발산된 난방열에 의해 매트리스가 과열되어 변형 및 변색되거나 발화되어 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있는 라텍스, 메모리폼 매트리스의 변형, 변색 및 화재에 안전한 전기온열 매트장치에 관한 것이다.
일반적으로 라텍스나 메모리폼은 푹신하면서도 목과 허리를 안정적으로 지지하고 먼지 발생이 적어 침구용 매트리스로 널리 이용되고 있다. 또한, 기온이 낮은 동계에는 보일러 난방비용을 절감하기 위해 전기온열매트를 이용하기도 하는데, 라텍스나 메모리폼 등의 매트리스는 부피가 커 수납이 어렵기 때문에 전기온열매트를 매트리스의 위에 그대로 올려 높호 이용하는 경우가 빈번하다.
그러나, 라텍스 및 메모리폼의 고밀도 소재 특성상 열흡수율이 높아 쉽게 열이 축적될 뿐만 아니라 축적된 열이 배출되지 않기 때문에 전기온열매트에 설정된 가열온도보다 훨씬 높은 온도로 과열되어 형상이 변형되거나 변색될 수 있으며, 과열이 반복되면서 도 1에 도시된 바와 같이 매트리스의 입자가 굳어져 부스러지는 경화현상이 발생하게 되고, 과열이 심한 경우 도 2에 도시된 바와 같이 과열된 부분에서 발화되어 화재가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 발열선으로부터 발산되는 난방열이 라텍스나 메모리폼 매트리스로 열전달되는 것을 최소화할 수 있는 구조로 이루어져 매트리스가 과열되어 변형 및 변색되거나 발화되어 화재가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 라텍스, 메모리폼 매트리스의 변형, 변색 및 화재에 안전한 전기온열 매트장치를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라텍스, 메모리폼 매트리스의 변형, 변색 및 화재에 안전한 전기온열 매트장치는, 라텍스 또는 메모리폼을 포함하는 고밀도 소재로 이루어진 매트리스(10)의 상부면에 펼쳐서 사용하는 전기온열 매트장치에 있어서, 하부에 배치되어 상기 매트리스(10)의 상부면에 안착되는 하면외피(110); 상기 하면외피(110)의 상부에 대향 배치되는 상면외피(120); 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에 배치되고 인가되는 구동전원에 따라 설정온도로 가열되어 난방열을 발산하는 발열선(130); 및 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이에 배치되어 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키며 공기층(141)을 형성하여 상기 발열선(130)으로부터 하향 발산된 난방열이 상기 공기층(141)으로 확산되도록 하는 공기층 형성부재(140);를 포함한다.
여기서, 상기 공기층 형성부재(140)는, 일정두께로 이루어져 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키며, 기밀한 내부공간에 공기가 저장된 에어백 구조 또는 공기가 통과되는 다수 개의 통공이 형성된 다공구조로 이루어져 상기 공기층(141)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 발열선(130)은, 구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132) 및, 상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)을 포함하며, 단열 소재로 이루어지고 상기 발열선(130)의 하부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 하향 발산되는 난방열을 차단하는 단열피복(151);을 더 포함할 수 있다.
또한, 다수 개의 통공이 형성된 다공구조로 이루어지고 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 확산시키는 확산피복(152);을 더 포함할 수 있다.
또한, 구리(Cu) 소재로 이루어지고 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 전도받는 열전도피복(153); 및 상기 구리 소재보다 상대적으로 열발산성이 높은 소재로 이루어지고 상기 열전도피복(153)의 외부면에 코팅되어 열전도피복(153)에 전도된 열을 외부로 방출하는 방열코팅부(154);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열선(130)보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)의 양측 측방 위치에 각각 배치되어 사용자의 하중이 가해지면 상기 상면외피(120)가 발열선(130)의 상부측으로 하향 굴절되도록 가이드하는 가이드선(160);을 더 포함하고, 상기 공기층 형성부재(140)는 발열선(130)의 직하부 위치에 배치되어 사용자의 하중에 의해 발열선(130)이 가압되면서 하향하지 않도록 지지할 수 있다.
또한, 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)을 둘러싸는 형태로 배치되고 열매체 소재로 이루어져 발열선(130)에서 발산된 난방열을 저장하며, 단면형상이 하부로 갈수록 점차적으로 폭이 줄어드는 역삼각형으로 이루어진 복수의 축열부(170);를 더 포함하고, 상기 공기층 형성부재(140)는 상부로 갈수록 단면폭이 점차적으로 줄어드는 삼각 형상으로 이루어져 각 축열부(170) 사이에 형성된 삼각형 공간에 각각 배치될 수 있다.
또한, 각 축열부(170)는, 역삼각뿔 형상으로 형성되어 상기 발열선(130)의 연장된 길이를 따라 측방으로 연이어 배치될 수 있다.
또한,각 축열부(170)는, 수평배치된 역삼각기둥 형상으로 형성되어 상기 발열선(130)의 연장된 길이를 따라 길게 연장 형성될 수 있다.
또한, 공급된 상용전원을 구동전원의 형태로 변환하고 사용자 조작에 따른 조작부(181)의 입력신호에 따라 상기 발열선(130)에 변환된 구동전원을 인가하는 온도조절부(180);를 더 포함하며, 상기 발열선(130)은, 구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132)과, 상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)과, 전기전도성 소재로 이루어진 전도체심(133)과, 상기 전도체심(133)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 용융피복(134)과, 전기전도성 소재로 이루어지고 상기 절연피복(131)과 용융피복(134)을 함께 둘러싸는 형태로 배치되는 차폐피복(135) 및, 상기 차폐피복(135)의 둘레면을 커버하는 보호피복(136)을 포함하며, 상기 온도조절부(180)는 상기 전도체심(133)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 전도체심(133)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단할 수 있다.
또한, 상기 상면외피(120)의 상부면에는 라텍스 또는 메모리폼을 포함하는 고밀도 소재로 이루어진 베개(20)가 안착되고, 공급된 상용전원을 구동전원의 형태로 변환하고 사용자 조작에 따른 조작부(181)의 입력신호에 따라 상기 발열선(130)에 변환된 구동전원을 인가하는 온도조절부(180);를 더 포함하며, 상기 발열선(130)은, 구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132)과, 상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)과, 상기 절연피복(131)의 하부 위치에 배치되고 전기전도성 소재로 이루어진 하부 전도체심(133a)과, 상기 하부 전도체심(133a)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 하부 용융피복(134a)과, 상기 절연피복(131)의 상부 위치에 배치되고 전기전도성 소재로 이루어진 상부 전도체심(133b)과, 상기 상부 전도체심(133b)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 상부 용융피복(134b)과, 전기전도성 소재로 이루어지고 상기 절연피복(131)과, 하부 용융피복(134a) 및 상부 용융피복(134b)을 함께 둘러싸는 형태로 배치되는 차폐피복(135) 및, 상기 차폐피복(135)의 둘레면을 커버하는 보호피복(136)을 포함하며, 상기 온도조절부(180)는, 상기 하부 전도체심(133a)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 하부 전도체심(133a)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 상기 매트리스(10)와 발열체심(132) 사이에서 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단하며, 상기 상부 전도체심(133b)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 상부 전도체심(133b)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 상기 베개(20)와 발열체심(132) 사이에서 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단할 수 있다.
한편. 상기 상부 전도체심(133b)과 상부 용융피복(134b)은 상기 베개(20)가 배치되는 영역(A)에만 한정적으로 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 라텍스, 메모리폼 매트리스의 변형, 변색 및 화재에 안전한 전기온열 매트장치에 의하면,
첫째, 하면외피(110)는 하부에 배치되어 매트리스(10)의 상부면에 안착되고, 상면외피(120)는 상기 하면외피(110)의 상부에 대향 배치되며, 발열선(130)은 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에 배치되고 인가되는 구동전원에 따라 설정온도로 가열되어 난방열을 발산하며, 공기층 형성부재(140)는 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이에 배치되어 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키며 공기층(141)을 형성하여 상기 발열선(130)으로부터 하향 발산된 난방열이 상기 공기층(141)으로 확산되도록 함으로써, 상기 하면외피(110)에 밀착되는 매트리스(10)로 발열선(130)의 난방열이 열전달되는 것을 대폭 감소시켜 매트리스(10)가 경화되어 손상되거나 발화되어 화재가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
둘째, 상기 공기층 형성부재(140)는, 일정두께로 이루어져 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키면서 열전도될 수 있는 접촉면적을 최소화할 수 있고, 기밀한 내부공간에 공기가 저장된 에어백 구조 또는 공기가 통과되는 다수 개의 통공이 형성된 다공구조로 이루어져 상기 공기층(141)을 형성하는 것과 같이, 발열선(130)과 매트리스(10) 사이에 금속이나 액체보다 상대적으로 열전도율이 확연히 낮은 공기를 배치시킬 수 있어 발열선(130)의 난방열이 매트리스(10)로 열전달되는 것을 더욱 감소시킬 수 있다.
셋째, 상기 발열선(130)은, 구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132) 및, 상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)을 포함하며, 단열 소재로 이루어진 단열피복(151)은 상기 발열선(130)의 하부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 하향 발산되는 난방열을 차단함으로써, 상기 단열피복(151)이 배치되지 않은 발열선(130)의 상부둘레면으로만 난방열이 발산하도록 집중시킬 수 있고 발열선(130)의 난방열이 매트리스(10)로 열전달되는 것을 더욱 더 감소시킬 수 있다.
넷째, 확산피복(152)은 다수 개의 통공이 형성된 다공구조로 이루어지고 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 확산시킴으로써, 발열선(130)의 상부둘레면에 상면외피(120)의 저면이 밀착되는 것을 방지하고 열발산 면적을 증대시켜 열효율을 증대시킬 수 있다.
다섯째, 열전도피복(153)은 구리(Cu) 소재로 이루어지고 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 전도받으며, 방열코팅부(154)는 상기 구리 소재보다 상대적으로 열방사율이 높은 소재로 이루어지고 상기 열전도피복(153)의 외부면에 코팅되어 열전도피복(153)에 전도된 열을 외부로 방출하는 것과 같이, 상대적으로 가격이 저렴하면서도 열전도율이 높은 구리를 이용하여 발열선(130)의 난방열을 열전도를 대폭 증가시킬 수 있고 열방사율이 상대적으로 낮은 구리의 표면에 방열코팅부(154)를 배치하여 전도된 열을 방사함으로써 열효율을 대폭 증대시킬 수 있다.
여섯째, 가이드선(160)은 상기 발열선(130)보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)의 양측 측방 위치에 각각 배치되어 사용자의 하중이 가해지면 상기 상면외피(120)가 발열선(130)의 상부측으로 하향 굴절되도록 가이드하고, 상기 공기층 형성부재(140)는 발열선(130)의 직하부 위치에 배치되어 사용자의 하중에 의해 발열선(130)이 가압되면서 하향하지 않도록 지지함으로써, 발열선(130)에 사용자의 신체가 근접되도록 하여 낮은 가열온도에도 따뜻함을 느낄 수 있도록 할 수 있다.
일곱째, 복수 개의 축열부(170)는 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)을 둘러싸는 형태로 배치되고 열매체 소재로 이루어져 발열선(130)에서 발산된 난방열을 저장하며 단면형상이 하부로 갈수록 점차적으로 폭이 줄어드는 역삼각형으로 이루어져 사용자의 신체에 근접되는 상부부분의 접촉면적을 극대화하면서도 매트리스(10)로의 열전달될 수 있는 하부부분의 접촉면적을 최소화할 수 있으며, 상기 공기층 형성부재(140)는 상부로 갈수록 단면폭이 점차적으로 줄어드는 삼각 형상으로 이루어져 각 축열부(170) 사이에 형성된 삼각형 공간에 각각 배치됨으로써 역삼각형의 각 축열부(170)가 사용자의 하중에 의해 가압되어 눌리는 정도를 대폭 줄일 수 있다.
여덟째, 온도조절부(180)는 공급된 상용전원을 구동전원의 형태로 변환하고 사용자 조작에 따른 조작부(181)의 입력신호에 따라 상기 발열선(130)에 변환된 구동전원을 인가하며, 상기 발열선(130)은, 구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132)과, 상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)과, 전기전도성 소재로 이루어진 전도체심(133)과, 상기 전도체심(133)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 용융피복(134)과, 전기전도성 소재로 이루어지고 상기 절연피복(131)과 용융피복(134)을 함께 둘러싸는 형태로 배치되는 차폐피복(135) 및, 상기 차폐피복(135)의 둘레면을 커버하는 보호피복(136)을 포함하며, 상기 온도조절부(180)는 상기 전도체심(133)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 전도체심(133)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단함으로써, 과열로 인해 매트리스(10)가 경화되어 손상되거나 발화되어 화재가 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
아홉째, 상기 상면외피(120)의 상부면에는 라텍스 또는 메모리폼을 포함하는 고밀도 소재로 이루어진 베개(20)가 안착되고, 상기 발열선(130)은, 상기 절연피복(131)의 하부 위치에 배치되고 전기전도성 소재로 이루어진 하부 전도체심(133a)과, 상기 하부 전도체심(133a)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 하부 용융피복(134a)과, 상기 절연피복(131)의 상부 위치에 배치되고 전기전도성 소재로 이루어진 상부 전도체심(133b)과, 상기 상부 전도체심(133b)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 상부 용융피복(134b)과, 전기전도성 소재로 이루어지고 상기 절연피복(131)과, 하부 용융피복(134a) 및 상부 용융피복(134b)을 함께 둘러싸는 형태로 배치되는 차폐피복(135) 및, 상기 차폐피복(135)의 둘레면을 커버하는 보호피복(136)을 포함하며, 상기 온도조절부(180)는 상기 하부 전도체심(133a)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 하부 전도체심(133a)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 상기 매트리스(10)와 발열체심(132) 사이에서 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단하며, 상기 상부 전도체심(133b)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 상부 전도체심(133b)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 상기 베개(20)와 발열체심(132) 사이에서 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단함으로써, 매트리스(10)에 과열이 발생하는 경우는 물론, 베개(20)에 과열이 발생하는 경우에도 이를 감지하여 자동으로 더이상의 과열이 발생하지 않도록 조치할 수 있다.
도 1은 과열에 의해 매트리스가 경화된 상태를 촬영한 사진,
도 2는 과열에 의해 매트리스가 발화된 상태를 촬영한 사진,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기온열 매트장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기층 형성부재가 에어백 구조로 이루어진 구성을 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기층 형성부재가 다공 구조로 이루어진 구성을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열선의 하부둘레면에 단열피복이 배치된 구성을 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열선의 상부둘레면에 확산피복이 배치된 구성을 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열선의 상부둘레면에 열전도피복이 배치된 구성을 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드선의 구성을 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축열부의 구성을 나타낸 단면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축열부의 하부 형상을 나타낸 저면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도체심을 통해 과열을 감지하는 구성을 나타낸 단면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상면외피의 상부에 고밀도 베개가 안착된 상태를 나타낸 측면도,
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 전도체심 및 상부 전도체심을 통해 과열을 감지하는 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 과열에 의해 매트리스가 발화된 상태를 촬영한 사진,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기온열 매트장치의 구성을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기층 형성부재가 에어백 구조로 이루어진 구성을 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기층 형성부재가 다공 구조로 이루어진 구성을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열선의 하부둘레면에 단열피복이 배치된 구성을 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열선의 상부둘레면에 확산피복이 배치된 구성을 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발열선의 상부둘레면에 열전도피복이 배치된 구성을 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드선의 구성을 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축열부의 구성을 나타낸 단면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축열부의 하부 형상을 나타낸 저면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도체심을 통해 과열을 감지하는 구성을 나타낸 단면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상면외피의 상부에 고밀도 베개가 안착된 상태를 나타낸 측면도,
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 전도체심 및 상부 전도체심을 통해 과열을 감지하는 구성을 나타낸 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기온열 매트장치는, 라텍스나 메모리폼 등의 고밀도 소재로 이루어진 매트리스의 상부면에 펼쳐서 난방용으로 사용하며 발열선으로부터 발산된 난방열에 의해 매트리스가 과열되어 손상되거나 발화되어 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있는 전기온열매트로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 하면외피(110), 상면외피(120), 발열선(130) 및 공기층 형성부재(140)를 포함한다.
상기 하면외피(110) 및 상면외피(120)는 상호 상하로 배치되어 발열선(130)을 커버하기 위한 매트본체를 형성하는 시트부재로서, 상기 하면외피(110)는 하부에 배치되어 상기 매트리스(10)의 상부면에 안착되며, 상기 상면외피(120)는 하면외피(110)의 상부에 대향하여 배치된다.
여기서, 상기 하면외피(110) 및 상면외피(120)는 직물이나 장판 등 다양한 소재로 이루어질 수 있으며 위생적이고 쾌적한 사용감을 제공하기 위해 친환경 프리미엄 CEPA원단을 이용할 수 있다. 상기 CEPA 패브릭원단의 경우 머리카락 굵기의 1/00 원사로 제직 10㎛(마이크로미터) 미만의 공극률로 유해물질을 효과적으로 차단하며 인체에서 흡수한 수분을 모세관 현상을 이용하여 섬유표면으로 빠르게 건조해 뽀송한 느낌을 지속적으로 유지할 수 있으며, 이와 더불어 항균기능, 진드기 방지 및 방오 기능 등을 구현할 수 있다.
상기 발열선(130)은 난방열을 제공하는 발열수단으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 매트를 전체적으로 가열할 수 있도록 지그재그 형태로 절곡된 형태로 배치되고 온도조절부(180)와 전기적으로 연결되어 발열구동에 필요한 구동전원을 공급받는다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 발열선(130)은 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에 배치되고 상기 온도조절부(180)로부터 인가되는 구동전원에 따라 설정온도로 가열되어 난방열을 발산한다.
상기 온도조절부(180)는 매트의 설정온도를 조절하는데 이용되는 컨트롤러 장치로서, 공급된 상용전원을 구동전원의 형태로 변환하고 사용자 조작에 따른 조작부(181)의 입력신호에 따라 상기 발열선(130)에 변환된 구동전원을 인가한다. 여기서, 온도조절부(180)는 입력신호에 따라 설정된 온도로 발열선(130)이 가열될 수 있도록 인가되는 구동전원의 전압값, 전류값 또는 전원인가 시간을 조절한다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 발열선(130)은 구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132) 및, 상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)을 포함한다. 따라서 발열체심(132)에 구동전원이 인가되더라도 외부로 전류가 누설되지 않으며 감전되지 않도록 방지할 수 있다.
더불어, 상기 발열체심(132)은 일반적인 전기저항체 재질로 이루어져 발열할 수 있으며 이 밖에 CNC 면상발열체 등 다양한 발열체를 이용할 수 있다. 더불어 상기 발열체심(132)은 아라미드(Aramid) 소재로 이루어지고 DC전원이 인가되면 발열하는 DC 발열체로 이루어짐으로써 발열구동시 유해전자파가 발생하지 않으며 감전의 우려가 없고 매트가 접히거나 눌리더라도 파손되는 것을 최소화할 수 있는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 온도조절부(180)는 AC 100V 내지 240V의 상용전원을 정류하고 감압하여 DC 18V 내지 30V의 구동전원으로 변환하여 발열선(130)에 공급한다.
상기 공기층 형성부재(140)는 매트의 하부에 배치된 매트리스(10)로 난방열이 전도되는 것을 줄이기 위한 수단으로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이에 배치되어 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키며 공기층(141)을 형성하여 상기 발열선(130)으로부터 하향 발산된 난방열이 상기 공기층(141)으로 확산되도록 한다.
상술한 바와 같은 하면외피(110), 상면외피(120), 발열선(130) 및 공기층 형성부재(140)의 조합된 구성을 통해, 상기 하면외피(110)에 밀착되는 매트리스(10)로 발열선(130)의 난방열이 열전달되는 것을 대폭 감소시켜 매트리스(10)가 경화되어 손상되거나 발화되어 화재가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상기 공기층 형성부재(140)는 일정두께로 이루어져 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키면서 열전도될 수 있는 접촉면적을 최소화할 수 있고, 도 4에서와 같이 기밀한 내부공간에 공기가 저장된 에어백 구조로 이루어지거나 도 5에서와 같이 공기가 통과되는 다수 개의 통공이 형성된 다공구조(예를 들면 스펀지 구조)로 이루어져 상기 공기층(141)을 형성하는 것과 같이, 발열선(130)과 매트리스(10) 사이에 금속이나 액체보다 상대적으로 열전도율이 확연히 낮은 공기를 배치시킬 수 있어 발열선(130)의 난방열이 매트리스(10)로 열전달되는 것을 더욱 감소시킬 수 있다.
더불어, 도 6에 도시된 바와 같이 단열 소재로 이루어진 단열피복(151)은 상기 발열선(130)의 하부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 하향 발산되는 난방열을 차단함으로써, 상기 단열피복(151)이 배치되지 않은 발열선(130)의 상부둘레면으로만 난방열이 발산하도록 집중시킬 수 있고 발열선(130)의 난방열이 매트리스(10)로 열전달되는 것을 더욱 더 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 발열선(130)의 절연피복(131)과 단열피복(151) 사이에는 열반사 소재(예를 들면, 알루미늄 박막)로 이루어진 반사부재(미도시)가 배치되어 발열체심(132)으로부터 하향 발산된 복사열이 반사부재에 의해 상향 반사되면서 열효율을 더욱 증대시킬 수 있다. 또한, 상기 단열피복(151)은 열반사 소재가 함유되어 열차단 기능과 열반사 기능을 함께 구현할 수 있다.
더불어, 도 7에 도시된 바와 같이 다수 개의 통공이 형성된 다공구조(예를 들면, 메쉬망 구조)로 이루어진 확산피복(152)은 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 확산시킴으로써, 발열선(130)의 상부둘레면에 상면외피(120)의 저면이 밀착되는 것을 방지하고 열발산 면적을 증대시켜 열효율을 증대시킬 수 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 구리(Cu) 소재로 이루어진 열전도피복(153)은 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 전도받으며, 상기 구리 소재보다 상대적으로 열방사율이 높은 소재로 이루어진 방열코팅부(154)는 상기 열전도피복(153)의 외부면에 코팅되어 열전도피복(153)에 전도된 열을 외부로 방출할 수 있다.
이와 같이, 상대적으로 가격이 저렴하면서도 열전도율이 높은 구리를 이용하여 발열선(130)의 난방열을 열전도를 대폭 증가시킬 수 있고 열방사율이 상대적으로 낮은 구리의 표면에 방열코팅부(154)를 배치하여 전도된 열을 방사함으로써 열효율을 대폭 증대시킬 수 있다.
여기서, 상기 확산피복(152)은 도 7에서와 같이 절연피복(131)의 상부둘레면에 배치될 수도 있고, 상기 열전도피복(153)의 상부두레면에 배치될 수도 있다.
한편, 사용자가 전기온열 매트장치에 누우면서 사용자의 하중이 매트에 가해지게 되면 발열선(130)이 하부로 가압되어 매트리스(10)에 더욱 근접해지고 매트리스(10)의 표면도 가압된 만큼 오목하게 함몰되면서 열이 축적이 심화될 수 있다. 이에 상기 발열선(130)이 신체에 더욱 근접해지도록 가이드선(160)을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이 가이드선(160)은 상기 발열선(130)보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)의 양측 측방 위치에 각각 배치되어 사용자의 하중이 가해지면 상기 상면외피(120)가 발열선(130)의 상부측으로 하향 굴절되도록 가이드하고, 상기 공기층 형성부재(140)는 발열선(130)의 직하부 위치에 배치되어 사용자의 하중에 의해 발열선(130)이 가압되면서 하향하지 않도록 지지할 수 있다. 따라서, 발열선(130)에 사용자의 신체가 근접되도록 하여 낮은 가열온도에도 따뜻함을 느낄 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기온열 매트장치는 도 10에 도시된 바와 같이 복수 개의 축열부(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 축열부(170)는 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)을 둘러싸는 형태로 배치되고 열매체 소재로 이루어져 발열선(130)에서 발산된 난방열을 저장하며 단면형상이 하부로 갈수록 점차적으로 폭이 줄어드는 역삼각형으로 이루어져 사용자의 신체에 근접되는 상부부분의 접촉면적을 극대화하면서도 매트리스(10)로의 열전달될 수 있는 하부부분의 접촉면적을 최소화할 수 있다.
더불어, 상기 공기층 형성부재(140)는 상부로 갈수록 단면폭이 점차적으로 줄어드는 삼각 형상으로 이루어져 각 축열부(170) 사이에 형성된 삼각형 공간에 각각 배치됨으로써 역삼각형의 각 축열부(170)가 사용자의 하중에 의해 가압되어 눌리는 정도를 대폭 줄일 수 있다.
그리고, 각 축열부(170)는, 도 11에서와 같이 역삼각뿔 형상으로 형성되어 상기 발열선(130)의 연장된 길이를 따라 측방으로 연이어 배치되거나, 도 12에서와 같이 수평배치된 역삼각기둥 형상으로 형성되어 상기 발열선(130)의 연장된 길이를 따라 길게 연장 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기온열 매트장치는 매트리스(10)가 열변형되거나 발화할 정도로 과열되면 이를 감지하여 자동으로 과열된 열이 감소되도록 구비될 수 있다.
이를 위해, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 발열선(130)은, 전기전도성 소재로 이루어진 전도체심(133)과, 상기 전도체심(133)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 용융피복(134)과, 전기전도성 소재로 이루어지고 상기 절연피복(131)과 용융피복(134)을 함께 둘러싸는 형태로 배치되는 차폐피복(135) 및, 상기 차폐피복(135)의 둘레면을 커버하는 보호피복(136)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도조절부(180)는 상기 전도체심(133)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 전도체심(133)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단함으로써, 과열로 인해 매트리스(10)가 경화되어 손상되거나 발화되어 화재가 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
더불어, 상기 전도체심(133) 및 용융피복(134)은 도면에서와 같이 절연피복(131)의 하부 위치에 배치되어 발열체심(132)을 보호피복(136)의 하단으로부터 이격시킴으로써 상기 절연피복(131)의 내부에 배치된 발열체심(132)으로부터 발산된 난방열이 매트리스(10)로 전달되는 것을 더욱 감소시킬 수 있다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이 매트리스(10)와 같이 라텍스나 메모리폼 등의 고밀도 소재로 이루어진 베개(20)가 매트의 상부에 놓여져 이용할 경우 베개(20)에 과열이 발생하여 열변형이 발생하거나 발화될 수 있다.
이에 상기 발열선(130)은 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 절연피복(131)의 하부 위치에 배치되고 전기전도성 소재로 이루어진 하부 전도체심(133a)과, 상기 하부 전도체심(133a)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 하부 용융피복(134a)과, 상기 절연피복(131)의 상부 위치에 배치되고 전기전도성 소재로 이루어진 상부 전도체심(133b)과, 상기 상부 전도체심(133b)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 상부 용융피복(134b)과, 전기전도성 소재로 이루어지고 상기 절연피복(131)과, 하부 용융피복(134a) 및 상부 용융피복(134b)을 함께 둘러싸는 형태로 배치되는 차폐피복(135) 및, 상기 차폐피복(135)의 둘레면을 커버하는 보호피복(136)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도조절부(180)는 상기 하부 전도체심(133a)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 하부 전도체심(133a)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 상기 매트리스(10)와 발열체심(132) 사이에서 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단한다.
따라서, 상기 상부 전도체심(133b)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 상부 전도체심(133b)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 상기 베개(20)와 발열체심(132) 사이에서 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단함으로써, 매트리스(10)에 과열이 발생하는 경우는 물론, 베개(20)에 과열이 발생하는 경우에도 이를 감지하여 자동으로 더이상의 과열이 발생하지 않도록 조치할 수 있다.
여기서, 상기 상부 전도체심(133b)과 상부 용융피복(134b)은 상기 베개(20)가 배치되는 영역(A)에만 한정적으로 배치되어 제조비용을 절감할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 공기층 형성부재(140), 단열피복(151), 확산피복(152), 열전도피복(153), 방열코팅부(154), 가이드선(160), 축열부(170), 전도체심(133), 용융피복(134), 차폐피복(135) 및 보호피복(136)은 발열선(130)의 연장된 길이를 따라 연장 배치될 수 있고, 필요에 따라 발열선(130)의 일부 영역에만 국한적으로 배치될 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
110...하면외피 120...상면외피
130...발열선 131...발열체심
132...절연피복 133...전도체심
133a...하부 전도체심 133b...상부 전도체심
134...용융피복 134a...하부 용융피복
134b...상부 용융피복 135...차폐피복
136...보호피복 140...공기층 형성부재
141...공기층 151..단열피복
152...확산피복 153...열전도피복
154...방열코팅부 160...가이드선
170...축열부 180...온도조절부
10...매트리스 20...베개
130...발열선 131...발열체심
132...절연피복 133...전도체심
133a...하부 전도체심 133b...상부 전도체심
134...용융피복 134a...하부 용융피복
134b...상부 용융피복 135...차폐피복
136...보호피복 140...공기층 형성부재
141...공기층 151..단열피복
152...확산피복 153...열전도피복
154...방열코팅부 160...가이드선
170...축열부 180...온도조절부
10...매트리스 20...베개
Claims (11)
- 라텍스 또는 메모리폼을 포함하는 고밀도 소재로 이루어진 매트리스(10)의 상부면에 펼쳐서 사용하는 전기온열 매트장치에 있어서,
하부에 배치되어 상기 매트리스(10)의 상부면에 안착되는 하면외피(110);
상기 하면외피(110)의 상부에 대향 배치되는 상면외피(120);
상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에 배치되고 인가되는 구동전원에 따라 설정온도로 가열되어 난방열을 발산하는 발열선(130); 및
상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이에 배치되어 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키며 공기층(141)을 형성하여 상기 발열선(130)으로부터 하향 발산된 난방열이 상기 공기층(141)으로 확산되도록 하는 공기층 형성부재(140);를 포함하고,
공급된 상용전원을 구동전원의 형태로 변환하고 사용자 조작에 따른 조작부(181)의 입력신호에 따라 상기 발열선(130)에 변환된 구동전원을 인가하는 온도조절부(180);를 더 포함하며,
상기 발열선(130)은,
구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132)과,
상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)과,
전기전도성 소재로 이루어진 전도체심(133)과,
상기 전도체심(133)의 둘레면을 커버하며 설정온도로 가열되면 용융되는 용융피복(134)과,
전기전도성 소재로 이루어지고 상기 절연피복(131)과 용융피복(134)을 함께 둘러싸는 형태로 배치되는 차폐피복(135) 및,
상기 차폐피복(135)의 둘레면을 커버하는 보호피복(136)을 포함하며,
상기 온도조절부(180)는 상기 전도체심(133)의 저항값을 측정하고 측정된 저항값이 상기 전도체심(133)과 차폐피복(135)이 상호 접촉되었을 때의 저항값에 도달하면 과열이 발생한 것으로 판단하여 상기 발열선(130)에 인가되는 구동전원을 낮추거나 차단하는 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 공기층 형성부재(140)는,
일정두께로 이루어져 상기 발열선(130)과 하면외피(110) 사이를 물리적으로 이격시키며,
기밀한 내부공간에 공기가 저장된 에어백 구조 또는 공기가 통과되는 다수 개의 통공이 형성된 다공구조로 이루어져 상기 공기층(141)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 발열선(130)은, 구동전원이 인가되면 발열하는 소재로 이루어진 발열체심(132) 및, 상기 발열체심(132)의 둘레면을 커버하는 절연피복(131)을 포함하며,
단열 소재로 이루어지고 상기 발열선(130)의 하부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 하향 발산되는 난방열을 차단하는 단열피복(151);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 3에 있어서,
다수 개의 통공이 형성된 다공구조로 이루어지고 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 확산시키는 확산피복(152);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 3에 있어서,
구리(Cu) 소재로 이루어지고 상기 발열선(130)의 상부둘레면을 커버하도록 배치되어 발열선(130)으로부터 상향 발산된 난방열을 전도받는 열전도피복(153); 및
상기 구리 소재보다 상대적으로 열발산성이 높은 소재로 이루어지고 상기 열전도피복(153)의 외부면에 코팅되어 열전도피복(153)에 전도된 열을 외부로 방출하는 방열코팅부(154);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 발열선(130)보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)의 양측 측방 위치에 각각 배치되어 사용자의 하중이 가해지면 상기 상면외피(120)가 발열선(130)의 상부측으로 하향 굴절되도록 가이드하는 가이드선(160);을 더 포함하고,
상기 공기층 형성부재(140)는 발열선(130)의 직하부 위치에 배치되어 사용자의 하중에 의해 발열선(130)이 가압되면서 하향하지 않도록 지지하는 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 하면외피(110)와 상면외피(120) 사이에서 각 발열선(130)을 둘러싸는 형태로 배치되고 열매체 소재로 이루어져 발열선(130)에서 발산된 난방열을 저장하며, 단면형상이 하부로 갈수록 점차적으로 폭이 줄어드는 역삼각형으로 이루어진 복수의 축열부(170);를 더 포함하고,
상기 공기층 형성부재(140)는 상부로 갈수록 단면폭이 점차적으로 줄어드는 삼각 형상으로 이루어져 각 축열부(170) 사이에 형성된 삼각형 공간에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 7에 있어서,
각 축열부(170)는,
역삼각뿔 형상으로 형성되어 상기 발열선(130)의 연장된 길이를 따라 측방으로 연이어 배치된 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
- 청구항 7에 있어서,
각 축열부(170)는,
수평배치된 역삼각기둥 형상으로 형성되어 상기 발열선(130)의 연장된 길이를 따라 길게 연장 형성된 것을 특징으로 하는 전기온열 매트장치.
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