KR102621260B1 - 발열 지속 시간이 향상된 발열 장갑 - Google Patents

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Abstract

발열 지속 시간이 향상된 발열 장갑이 제공된다. 상기 발열 장갑은: 외피와 내피를 포함하고 하나 이상의 수지부를 구비한 장갑 본체; 상기 외피와 내피 사이에 배치된 콘덴서 또는 저항 소자를 포함하는 발열체; 및 상기 발열체에 전력을 공급하는 에너지 저장 장치를 포함한다.

Description

발열 지속 시간이 향상된 발열 장갑{HEATING GLOVE WITH IMPROVED HEATING DURATION}
본 발명은 발열 장갑에 관한 것이다. 상세하게는 발열 지속 시간이 향상된 발열 장갑에 관한 것이다.
일반적으로 장갑은 사람의 손을 보호하거나 추위를 막기 위해 손에 끼는 물건을 총칭한다. 장갑이 흔하게 사용되는 분야 중 하나는 골프, 낚시, 스키 등의 스포츠 레저 활동이다. 골프, 낚시, 스키 등 야외 활동시에 장갑을 착용함으로써 골프채나 낚시채 등으로부터 손을 보호함과 동시에, 특히 겨울철에는 손을 보온하기 위해 사용된다.
최근 기술의 발달과 함께 장갑이 단순히 체온의 보온 기능을 제공하는 것을 넘어서 발열 기능을 갖춘 장갑이 개발되고 있다. 예를 들어 하기의 특허문헌 1, 2 등에는 발열 기능을 갖는 발열 장갑이 개시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2021-0102589호, 탄소섬유의 플렉시블 배터리를 이용한 발열장갑 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0080820호, 발열 장갑
종래 기술의 발열 장갑은 몇가지 문제를 갖고 있다. 일반적으로 종래의 발열 장갑은 배터리 등의 전원부와 도통된 발열 섬유, 예컨대 발열사나 면상 발열체 등을 장갑의 외피와 내피 사이에 개재하여 구비된다.
그러나 위와 같은 발열사, 면상 발열체 등은 소모 전력이 매우 크다. 따라서 장갑에 부착 가능한 정도의 소형 배터리를 이용할 경우 지속 시간이 약 1시간 내지 2시간에 불과한 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 배터리의 용량을 증가시키는 것을 고려해볼 수 있으나 배터리 용량의 증가는 배터리 크기의 증가를 야기한다. 발열 장갑이 스포츠 활동에 사용될 경우, 특히 골프와 같이 손 동작이 매우 중요하거나 손을 휘두르는 동작을 수반하는 스포츠 활동에 사용될 경우, 무게와 크기가 큰 배터리는 사람의 체화(技能)된 기능(技能) 활동을 방해할 수 있고 되려 발열 장갑의 착용에 거부감을 제공할 수 있다.
다른 한편, 종래의 발열 장갑의 발열사나 면상 발열체는 그 소재 특성상 착용자에게 이물감을 제공할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 골프와 같이 골프채의 그립을 쥐는 방법이나 손끝의 힘, 도구를 휘두르는 무게 중심이나 타격 시점 등 손 동작이 중요한 기능(技能)적인 스포츠 활동에 있어서, 전술한 종래 발열 장갑의 이물감은 착용에 거부감을 주는 요소로 작용하고 있는 실정이다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 용량의 한계에도 불구하고 지속 시간이 향상된 발열 장갑을 제공하는 것이다. 동시에 사용 상의 이물감을 최소화하여 사용자 편의적인 발열 장갑을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 장갑은, 외피와 내피를 포함하고 하나 이상의 수지(手指)부를 구비한 장갑 본체; 상기 외피와 내피 사이에 배치된 콘덴서 또는 저항 소자를 포함하는 발열체; 및 상기 발열체에 전력을 공급하는 에너지 저장 장치를 포함한다.
상기 발열체는 상기 어느 수지부 부근에서, 착용자의 손등면과 대면하는 위치에 배치될 수 있다.
상기 발열체는 콘덴서일 수 있다.
또, 상기 콘덴서의 최대폭은 10mm 이하이고, 상기 콘덴서는 수지부의 폐쇄된 단부로부터 10mm 내지 50mm 이격되어 위치할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 발열 장갑은 상기 에너지 저장 장치와 전기적으로 연결된 압전 플레이트를 더 포함할 수 있다.
또, 몇몇 실시예에서, 상기 발열 장갑은 상기 외피 상에 배치되고, 그 내부 공간에 상기 압전 플레이트가 적어도 부분적으로 배치되며, 유연성을 갖는 재질로 이루어진 버튼 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 압전 플레이트는 외피로부터 이격되어 위치하고, 사용자가 버튼 필름 내의 압전 플레이트를 눌러서 벤딩시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 압전 플레이트는 외피로부터 이격되어 위치할 수 있다.
또, 상기 발열 장갑은 상기 압전 플레이트 상에 배치된 중량물을 더 포함할 수 있다.
상기 압전 플레이트는 어느 고정부를 기준으로 벤딩되도록 구성되고, 상기 중량물은 압전 플레이트의 단부에 배치될 수 있다.
상기 압전 플레이트는 길이 방향으로 벤딩 가능하되, 상기 압전 플레이트는 폭 방향으로 기울어져 배치될 수 있다.
어느 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 한 벌의 발열 장갑 세트는, 제1 발열 장갑과 제2 발열 장갑을 포함한다.
각 발열 장갑들은, 수지부를 구비한 장갑 본체; 상기 장갑 본체에 내장된 발열체; 상기 발열체에 전력을 공급하는 에너지 저장 장치; 및 상기 에너지 저장 장치와 전기적으로 연결된 압전 플레이트를 포함할 수 있다.
또, 상기 제1 발열 장갑의 제1 압전 플레이트, 및 제2 발열 장갑의 제2 압전 플레이트는 각각 길이 방향으로 벤딩 가능하게 구성되고, 제1 압전 플레이트 및 제2 압전 플레이트는 각각 폭 방향으로 기울어져 배치되되, 상기 제1 압전 플레이트의 기울어진 방향과 제2 압전 플레이트의 기울어진 방향은 상이할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상대적으로 전력 소모가 높지 않으면서도 우수한 발열 특성을 나타낼 수 있는 콘덴서를 포함하여 발열 장갑의 발열 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 장갑의 모식도이다.
도 2는 도 1의 발열 장갑의 다른 면의 모식도이다.
도 3은 도 1의 발열 장갑의 수지부 부근의 단면사시도이다.
도 4는 도 3의 발열체의 단면도이다.
도 5는 도 1의 발열 장갑의 케이스 부근을 절개한 단면도이다.
도 6은 도 5의 압전 플레이트의 벤딩을 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 플레이트의 배치를 나타낸 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.
본 명세서에서, 제1 방향(X)은 임의의 일 방향을 의미하고, 제2 방향(Y)은 평면 내에서 제1 방향(X)과 교차하거나, 수직한 다른 방향을 의미한다. 또, 제3 방향(Z)은 상기 평면과 교차하거나, 수직한 또 다른 방향을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, '평면 시점'은 상기 어느 평면에 대해 수직한 방향과 평행한 방향으로 바라본 시점을 의미한다. 또, 다르게 정의되지 않는 한, '일 방향으로 중첩'은 상기 일 방향과 평행한 방향으로 바라본 시점에서 복수의 구성요소가 겹쳐 배치된 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 장갑의 모식도이다. 도 2는 도 1의 발열 장갑의 다른 면의 모식도이다. 도 3은 도 1의 발열 장갑의 수지부(100b) 부근의 단면사시도이다. 도 4는 도 3의 발열체의 단면도이다. 도 5는 도 1의 발열 장갑의 케이스 부근을 절개한 단면도이다. 도 6은 도 5의 압전 플레이트의 벤딩을 나타낸 모식도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 발열 장갑(11)은 장갑 본체(100), 장갑 본체(100)에 내장된 발열체(200)를 포함하고, 압전 플레이트(400)를 더 포함할 수 있다.
장갑 본체(100)는 사람의 손에 착용하기 위한 물체일 수 있다. 예를 들어, 장갑 본체(100)는 손목 개구(100p)를 가질 수 있다. 또, 장갑 본체(100)는 사람의 손허리를 감싸는 수요(手腰)부(100a) 및 사람의 손가락이 삽입되도록 구성된 하나 이상의 수지(手指)부(100b)를 가질 수 있다. 수요부(100a)는 전술한 손목 개구(100p)를 가질 수 있다. 수지부(100b)는 수요부(100a)로부터 돌출 연장되며, 수요부(100a)와 수지부(100b)의 내부 공간(IS)은 서로 연결된 상태일 수 있다.
도 1 및 도 2는 일반적인 사람의 왼쪽 손에 착용할 수 있는 장갑으로서, 5개의 수지부(100b)를 갖는 장갑을 예시하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 수지부(100b)는 4개, 또는 그 이하로 구비되거나, 또는 6개, 또는 그 이상으로 구비될 수도 있다.
장갑 본체(100)는 그 외피(120)와 내피(110)를 가질 수 있다. 외피(120)는 장갑 본체(100)의 외측면을 형성하는 층으로, 장갑 본체(100)의 외관을 이루는 층을 의미할 수 있다. 내피(110)는 장갑 본체(100)의 수요부와 수지부의 내부 공간을 둘러싸는 면으로, 착용자의 피부와 맞닿는 층을 의미할 수 있다. 내피(110)는 외피(120)에 비해 부드러운 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 외피(120)는 면, 울, 아크릴, 폴리에스테르, 아라이드 또는 나일론 등 내구성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 또, 내피(110)는 나일론, 폴리에스테르, 스판 등의 재질로 이루어질 수 있다.
설명의 편의를 위해 장갑 본체(100)를 형성하는 층으로 외피(120)와 내피(110)만을 나타내었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 외피(120)와 내피(110) 사이에는 추가적인 하나 이상의 추가층(미도시) 내지는 중피들이 더 개재될 수 있음은 물론이다.
예시적인 실시예에서, 장갑 본체(100)의 외피(120)와 내피(110) 사이에는 발열체(200)가 배치될 수 있다. 발열체(200)는 배터리 등의 에너지 저장 장치(300)으로부터 전력을 공급 받아 발열 기능을 수행할 수 있다. 발열체(200)의 예로는 전기적 저항 소자 또는 콘덴서를 들 수 있다.
발열체(200)는 하나 이상 배치될 수 있다. 또, 적어도 일부의 발열체(200)는 장갑 본체(100)의 수지부(100b) 부근에 배치될 수 있다. 구체적으로, 발열체(200)는 착용자의 손등면과 대면하는 위치, 즉 도 1의 시점에서 투영하여 보이는 위치에 배치될 수 있다. 반면 발열체(200)는 착용자의 손바닥면과 대면하는 위치, 즉 도 2의 시점에서는 투영하여 보이지 않을 수 있다.
더 구체적으로 설명하면, 적어도 일부의 발열체(200)는 착용자의 손가락이 삽입되는 수지부(100b)의 폐쇄된 단부 부근에 배치되되, 상기 단부로부터 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 비제한적인 예시로서, 발열체(200)의 최대 크기, 예컨대 최대폭은 약 10mm 이하, 또는 약 8mm 이하, 또는 약 6mm 이하, 또는 약 4mm 이하일 수 있다. 이 때 발열체(200)는 상기 단부로부터 약 10mm 내지 50mm 이격되어 위치할 수 있다.
발열체(200)가 충분히 작은 크기를 갖는다 하더라도, 예를 들어 사용자의 손과 발열체(200) 사이에 오직 얇은 내피(110)만 개재되는 경우에 발열체(200)의 존재로 인해 사용자에게 이물감을 제공할 수 있다. 특히 본 실시예에 따른 발열 장갑(11)이 골프 등 손 감각이 중요한 활동에 사용될 경우, 상기 이물감은 골프의 경기력 등에 영향을 미칠 수도 있다. 또, 일반적으로 골프채를 쥘 때에 복수의 손가락들이 서로 겹쳐 위치할 수 있기 때문에 발열체(200)의 위치는 중요한 요소가 될 수 있다.
본 실시예에 따른 발열 장갑(11)은 손가락의 단부로부터 약 10mm 이상 발열체(200)를 이격 배치하여 위와 같은 문제를 다소 완화할 수 있다. 즉, 상대적으로 딱딱한 손톱과 중첩하여 발열체(200)를 배치하기 보다, 손가락 마디 부근에 발열체(200)를 배치하여 이물감을 최소화할 수 있다.
도 3 등은 하나의 수지부(100b) 내에 하나의 발열체(200)가 배치된 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 실시예에서 발열체(200)는 수지부(100b)의 연장 방향을 따라 복수개 구비될 수 있다. 또, 도면으로 표현하지 않았으나, 발열체(200)는 각 수지부(100b) 내에 하나 이상 배치될 수도 있다. 즉, 사용자의 손가락 마다 발열체(200)가 구비될 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 발열체(200)는 수지부(100b) 내 뿐 아니라 수요부(100a) 내에도 위치할 수 있다. 이 경우에도 전술한 바와 같이 사용자의 손등면과 대면하는 면, 즉 도 1에서 시인되는 면의 외피(120)와 내피(110) 사이에 하나 이상의 발열체(200)가 개재될 수 있다.
발열체(200)가 콘덴서일 경우, 흐르는 전류 양에 따라 발열의 정도가 대략 선형적으로 변화할 수 있다. 사용될 수 있는 콘덴서의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 세라믹 콘덴서, 적층 세라믹 콘덴서, 스티롤 콘덴서 등을 이용할 수 있다. 이 중에서 적층 세라믹 콘덴서가 소형화 및 발열 측면에서 유리할 수 있다. 적층 세라믹 콘덴서는 도 4에 도시한 것과 같이, 서로 적어도 부분적으로 중첩하는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 및 그 사이에 개재된 유전체층(240)을 포함할 수 있다. 또, 제1 전극(220), 제2 전극(230) 및 유전체층(240)을 감싸는 콘덴서 케이스(210)를 더 포함할 수 있다.
제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 재질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 금(Au) 또는 이들의 합금일 수 있다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 상기 금속들의 분말 형태로 제공될 수도 있다.
유전체층(240)은 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 재료의 예로는 바륨(Ba), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물 등을 들 수 있다. 상기 세라믹 재료의 상세한 예로는 BaTiO3를 들 수 있다.
발열체(200)는 전기적 배선(350)을 통해 에너지 저장 장치(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적 배선(350)은 전기 신호를 전달할 수 있으면 특별히 제한되지 않는다. 전기적 배선(350)은 일반적인 전선 또는 전기 전도사 등을 이용할 수 있다. 전기적 배선(350) 또한 외피(120)와 내피(110) 사이를 관통할 수 있다.
비제한적인 예시로서, 전기적 배선(350)은 외피(120)와 내피(110)를 이루는 섬유와 직조되거나 편직되지 않은 상태일 수 있다. 전기적 배선(350)이 전기 전도사 등인 경우, 외피(120) 및/또는 내피(110)와 직조/편직하는 것을 고려할 수 있으나, 전도사 등의 경우 일반적인 섬유에 비해 탄성과 유연성이 열등하여 장갑 본체(100)의 착용감 저하를 야기할 수 있다.
에너지 저장 장치(300)는 장갑 본체(100)의 외부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 에너지 저장 장치(300)는 사용자의 손등면과 대향하는 장갑 본체(100)의 외피(120) 상에 배치될 수 있다. 이를 위해 외피(120)는 하나 이상의 관통홀을 가지고, 상기 관통홀을 통해 전기적 배선(350)이 배치될 수 있다.
에너지 저장 장치(300)는 배터리 등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 앞서 설명한 것과 같이, 배터리의 에너지 밀도 등 용량은 배터리 크기 등에 영향을 받을 수 있다. 종래 발열 장갑은 직접 열을 발산하는 소자, 즉 발열 기능을 갖는 구성요소로 탄소사 등의 발열 섬유, 또는 면상 발열체 등을 이용하였다. 그러나 이들은 그들이 갖는 높은 저항으로 인해 발열 기능을 수행할 수 있으나, 필연적으로 많은 전기 에너지를 소모하게 된다. 이러한 이유로 종래 발열 장갑은 1시간 내지 2시간 정도에 불과한 지속 시간을 나타내고, 발열 장갑의 상용화를 저해하는 가장 큰 요인이었다.
본 실시예에 따를 경우 발열 특성이 우수하면서도 전력의 소모가 상대적으로 적은 발열체(200)를 이용하여 위와 같은 문제를 극복할 수 있다. 따라서 종래 수준의 배터리를 이용하는 경우에도 보다 높은 지속 시간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
더욱이 발열체(200)는 유입되는 전류량에 따라 점차 발열의 정도가 선형적(linear)으로 변화할 수 있다. 즉, 현재 발열체(200)에서 소정의 열이 발산되는 경우에도, 더 많은 전류가 제공될 경우 더 많은 열이 발산될 수 있다. 따라서 부분적인 온도 제어 기능 또한 제공할 수 있다. 이는 종래의 발열사나 면상 발열체가 갖지 못하는 기능이다.
한편, 에너지 저장 장치(300)는 적어도 부분적으로 케이스(500) 내에 수용될 수 있다. 케이스(500)는 장갑 본체(100)의 외부에 배치되어 시인될 수 있다. 구체적으로, 케이스(500)는 사용자의 손등면과 대향하는 장갑 본체(100)의 외피(120) 상에 배치될 수 있다.
케이스(500)는 에너지 저장 장치(300) 및 발열 장갑(11)의 구동을 위한 전기적 구성요소를 보호하는 기능을 제공할 수 있다. 동시에 케이스(500)는 후술할 압전 플레이트(400)를 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 케이스(500)의 재질은 특별히 제한되지 않으나, 강도와 강성이 우수한 재질, 예를 들어 폴리카보네이트 등의 합성 수지 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
압전 플레이트(400)는 적어도 부분적으로 케이스(500)에 삽입되며, 압전 플레이트(400)는 에너지 저장 장치(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 압전 플레이트(400)는 케이스(500)에 의해 지지되거나, 또는 압전 플레이트(400)를 외피(120)와 제3 방향(Z)으로 이격시키고 벤딩을 위한 기준점을 형성하는 별도의 고정 부재 등을 통해 고정될 수 있다. 즉, 압전 플레이트(400)는 적어도 부분적으로 외피(120)와 대향하되, 외피(120)로부터 이격 배치될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '압전(piezo-electric, 壓電) 효과'는 외부의 힘이 작용하였을 때 전위차가 생기거나, 외부에서 전압이 인가됐을 때 휘어지는 등 기계적 변위가 발생하는 효과를 의미한다.
도면으로 표현하지 않았으나, 압전 플레이트(400)는 상호 적층된 베이스 플레이트 및 베이스 플레이트 상에 배치된 압전층을 포함할 수 있다. 비제한적인 예시로, 베이스 플레이트는 외피(120)를 향하도록 배치되고, 압전층은 그 반대면, 즉 상면에 배치될 수 있다. 베이스 플레이트는 케이스(500)의 개구에 맞닿아 배치되고, 압전층은 개구 내에 부분적으로 삽입되되, 케이스(500)와 맞닿지 않도록 배치될 수 있다.
베이스 플레이트는 압전층이 배치되기 위한 공간을 제공하고, 압전 플레이트(400)의 벤딩을 달성하기 위해 제공될 수 있다. 이를 위해 베이스 플레이트는 소정의 탄성 내지는 굽힘 강성을 가지고 도전성을 갖는 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어 베이스 플레이트는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
또, 압전층은 압전 물질을 포함하는 코팅층, 또는 플레이트, 또는 필름 등으로 이해될 수 있다. 압전 물질은 기계적 운동을 전기적 에너지로 변화하거나 또는 그 반대의 기작을 수행하는 압전 효과를 나타내는 물질이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 압전층은 토르말린(tourmaline), 석영(quartz), 토파즈(topaz), 티탄산바륨(barium titanate), PZT(lead zirconate titanate), 지르콘산납(lead zirconate), 베르리나이트(berlinite, AlPO4), 니오브산소듐(sodium niobate, NaNbO3), 니오브산포타?(potassium niobate, KNbO3), 텅스텐산소듐(sodium tungstate, Na2WO3), 비스무스 페라이트(bismuth ferrite, BiFeO3), 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 또는 이들의 결정체를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 발열 장갑(11)은 압전 플레이트(400)의 벤딩에 따라 발생하는 기전력을 이용해 에너지 저장 장치(300)를 충전하거나, 또는 발열체(200)의 구동을 위한 전력을 직접 제공할 수 있다. 압전 플레이트(400)의 상기 벤딩은 소정의 고정부를 기준으로 수행될 수 있다. 예를 들어 상기 고정부는 압전 플레이트(400)와 케이스(500)가 제3 방향(Z)으로 중첩하는 제1 방향(X)에서의 어느 위치를 의미할 수 있다.
이를 위해 압전 플레이트(400) 상에는 소정의 중량물(700) 내지는 무게추가 배치될 수 있다. 중량물(700)은 전기적 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 중량물(700)은 플라스틱 합성 수지, 또는 절연성 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 압전 플레이트(400)가 대략 제1 방향(X)으로 연장되어 길이를 형성하는 형상으로 배치될 경우, 중량물(700)은 압전 플레이트(400)의 제1 방향(X) 단부 부근에 배치될 수 있다. 중량물(700)은 외부의 진동이나 흔들림에 의해 압전 플레이트(400)를 벤딩시킬 수 있을 정도의 중량을 가질 수 있다.
본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 본 실시예에 따른 발열 장갑(11)이 골프 등을 위한 장갑으로 적용될 경우, 스윙 과정에서의 운동 에너지, 또는 골프채가 골프공을 타격함에 따라 사람에게 전해지는 진동을 통해 중량물(700)에 운동 에너지를 전달하고, 이를 통해 압전 플레이트(400)의 벤딩을 용이하게 할 수 있다. 특히 골프채를 쥐는 경우 사람의 손등면과 손바닥면을 잇는 방향, 즉 제3 방향(Z)과 스윙 방향이 대략 일치할 수 있다. 따라서 스윙 과정이나 타격 과정에서의 에너지가 효과적으로 압전 플레이트(400)를 벤딩할 수 있다.
다른 예를 들어, 착용자는 손목을 터는 동작 등을 통해서도 압전 플레이트(400)의 벤딩을 야기할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 착용자는 발열 기능을 작동시키기 위해 직접 압전 플레이트(400)를 가압하여 벤딩시킬 수도 있다. 이를 위해 발열 장갑(11)은 압전 플레이트(400) 및/또는 중량물(700)을 감싸는 버튼 필름(600)을 더 포함할 수 있다.
즉, 압전 플레이트(400) 및/또는 중량물(700)은 적어도 부분적으로 버튼 필름(600) 내에 수용될 수 있다. 버튼 필름(600)은 유연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 버튼 필름(600)의 예로는 고무 등의 수지, 또는 금속박 등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.
버튼 필름(600)은 그 내부의 압전 플레이트(400) 등이 외부로 노출되지 않도록 커버하는 케이스로서의 기능과 동시에, 유연성과 탄성을 갖기 때문에 버튼으로 기능할 수 있다. 즉, 사용자가 버튼 필름(600) 부근을 가압할 경우 그 내부의 압전 플레이트(400)가 하측으로 벤딩되고, 벤딩 및 원복 과정에서 발생하는 진동에 의해 기전력이 발생할 수 있다. 이를 위해 버튼 필름(600) 내에서 외피(120)와 압전 플레이트(400)의 하면 사이에 용수철 등의 탄성 부재(미도시)가 더 배치될 수도 있다. 사용자가 가압을 중단하면 압전 플레이트(400)와 버튼 필름(600)은 다시 최초 상태로 원복할 수 있다.
본 실시예에 따른 발열 장갑(11)은 발열 소자로서 발열체(200)를 이용하여 전기 사용량을 감소시키면서도 우수한 발열 효과를 나타낼 수 있고, 발열 장갑(11)의 지속 시간 내지는 사용 시간을 향상시킬 수 있다. 특히 발열체(200)를 전술한 위치에 배치하여 사용자에게 이물감을 야기하지 않을 수 있다.
뿐만 아니라, 자가 발전이 곤란한 배터리 등의 에너지 저장 장치(300)만을 이용하는 것이 아니라, 에너지 저장 장치(300)를 충전하거나, 또는 발열체(200)를 직접 구동하기 위한 전력을 생성하는 압전 플레이트(400)를 이용하여 발열 장갑(11)의 사용 시간을 더욱 증가시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 활동 과정, 예컨대 스윙 동작 등에서 발생하는 운동 에너지, 또는 사용자가 의도적으로 터는 동작, 심지어 압전 플레이트(400)를 직접 가압하는 동작 등을 통해 발열 기능을 개시하거나, 또는 발열 온도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다. 다만 전술한 실시예와 동일하거나, 극히 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 플레이트의 배치를 나타낸 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 발열 장갑(11)은 장갑 본체의 외피(120) 상에 배치된 케이스(500), 케이스(500) 내에 수용된 에너지 저장 장치(300), 에너지 저장 장치(300)와 전기적으로 연결된 압전 플레이트(400) 및 압전 플레이트(400) 상에 배치된 중량물(700)을 포함하되, 압전 플레이트(400)가 경사 방향으로 배치된 점이 전술한 실시예에 따른 발열 장갑과 상이한 점이다.
즉, 앞선 실시예에 따른 발열 장갑의 케이스는 대략 제2 방향(Y)으로 연장된 형상을 가지고, 압전 플레이트는 제1 방향(X)으로의 길이 및 제2 방향(Y)으로의 폭을 형성할 수 있다. 또, 압전 플레이트는 제1 방향(X)으로 벤딩될 수 있다. 이 때 벤딩 라인은 대략 제2 방향(Y)으로 연장된 가상의 선일 수 있다. 다시 말해서, 압전 플레이트는 제1 방향(X)과 제3 방향(Z)이 속하는 평면 내에서 형상이 변화할 수 있다.
그러나 본 실시예에 따른 발열 장갑(12)의 케이스(500)는 제2 방향(Y)과 제3 방향(Z)이 속하는 평면 내에서, 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)과 교차하는 방향으로 연장된 슬릿 형상의 개구를 가질 수 있다.
또, 압전 플레이트(400) 또한 상기 개구와 상응하게 배치될 수 있다. 즉, 압전 플레이트(400)는 대략 제1 방향(X)으로 연장된 길이를 가지되, 제2 방향(Y)과 제3 방향(Z)이 속하는 평면 내에서 경사 방향으로 기울어져 배치될 수 있다. 이 때 압전 플레이트(400)가 벤딩되는 벤딩 라인 또한 상기 경사 방향으로 기울어진 상태일 수 있다. 상기 경사 방향의 경사각(θ)은 약 10도 내지 30도, 또는 약 15도 내지 25도 범위에 있을 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 발열 장갑(12)이 레저 활동 등에서 사용될 경우, 사용자의 손 동작이 항상 제3 방향(Z)과 평행한 것은 아닐 수 있다. 경우에 따라 제3 방향(Z)과 교차하는 방향으로의 토크가 형성될 수도 있다. 따라서 본 실시예에 따른 발열 장갑(12)은 압전 플레이트(400)의 폭을 경사지게 배치하여, 상기 토크와 평행한 방향으로 벤딩되도록 구성할 수 있다. 이를 통해 전기적 에너지의 발생을 극대화할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 실시예에 따른 발열 장갑(12)은 왼손용과 오른손용으로 구성되어 한 벌의 세트로 제공될 수 있다. 즉, 왼손에 착용할 수 있는 제1 발열 장갑 및 오른손에 착용할 수 있는 제2 발열 장갑으로 구비될 수 있다. 이 때 상기 제1 발열 장갑 및 제2 발열 장갑은 수지부의 방향이 다른 점을 제외하고는 실질적으로 동일하게 구성되되, 전술한 압전 플레이트(400)의 경사 방향 또한 반대로 구성될 수 있다.
도면으로 표현하지 않았으나, 다른 실시예에서 케이스(500)는 압전 플레이트(400)를 지지하되, 압전 플레이트(400)의 경사각을 조절하도록 구성될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11: 발열 장갑
100: 장갑 본체
200: 콘덴서
300: 에너지 저장 장치
400: 압전 플레이트
500: 케이스
600: 중량물
700: 버튼 필름

Claims (11)

  1. 외피와 내피를 포함하고 하나 이상의 수지(手指)부를 구비한 장갑 본체;
    상기 외피와 내피 사이에 배치된 발열체;
    상기 발열체에 전력을 공급하는 에너지 저장 장치;
    상기 에너지 저장 장치와 전기적으로 연결되고, 착용자의 손등면을 커버하는 상기 외피 상에 배치되어, 외피를 사이에 두고 내피와 이격 배치된 압전 플레이트; 및
    상기 압전 플레이트의 단부 상에 배치된 중량물을 포함하고,
    상기 압전 플레이트는 길이 방향으로 벤딩 가능하되, 상기 압전 플레이트는 폭 방향으로 기울어져 배치되고,
    상기 착용자의 손등면을 커버하는 상기 외피에 대해 상기 압전 플레이트의 벤딩 라인이 이루는 경사각은 10도 내지 30도인 발열 장갑.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열체는 상기 어느 수지부 부근에서, 착용자의 손등면과 대면하는 위치에 배치된 발열 장갑.
  3. 제2항에 있어서, 상기 발열체는 콘덴서이고,
    상기 콘덴서의 최대폭은 10mm 이하이고, 상기 콘덴서는 수지부의 폐쇄된 단부로부터 10mm 내지 50mm 이격되어 위치하는 발열 장갑.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외피 상에 배치되고, 그 내부 공간에 상기 압전 플레이트가 적어도 부분적으로 배치되며, 유연성을 갖는 재질로 이루어진 버튼 필름을 더 포함하는 발열 장갑.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압전 플레이트는 외피로부터 이격되어 위치하고, 사용자가 버튼 필름 내의 압전 플레이트를 눌러서 벤딩시킬 수 있도록 구성된 발열 장갑.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압전 플레이트는 외피로부터 이격되어 위치하는 발열 장갑.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압전 플레이트는 어느 고정부를 기준으로 벤딩되도록 구성된 발열 장갑.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압전 플레이트를 고정하고, 그 내부에 상기 에너지 저장 장치가 배치된 케이스를 더 포함하되,
    상기 케이스는, 상기 압전 플레이트의 경사각을 조절 가능하도록 구성된 발열 장갑.
  10. 제1 발열 장갑과 제2 발열 장갑을 포함하는 한 벌의 발열 장갑 세트로서,
    각 발열 장갑들은,
    제1항에 따른 발열 장갑을 포함하는, 한 벌의 발열 장갑 세트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 발열 장갑의 제1 압전 플레이트, 및 제2 발열 장갑의 제2 압전 플레이트의 기울어진 방향은 상이한, 한 벌의 발열 장갑 세트.
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