KR200280370Y1 - 얇은 발열장치가 구비된 책상 - Google Patents

Abstract

본 고안은 얇은 발열장치가 구비된 책상에 관한 것이다. 보다 상세하게는 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에 있어서, 전기로 열을 발생시켜 일정한 온도를 유지하고, 원적외선을 발생시켜 쾌적하고 아늑한 여건을 만들기 위하여 윗판, 앞판, 옆판에 얇은 발열장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 고안은 책상의 윗판(1)의 밑면, 앞판(2)의 안쪽, 옆판(3)의 안쪽에 구비된 내장되거나 부착과 분리가 가능한 원적외선이 방출되는 발열장치(4)인 발열수단(24)과 상기 발열수단(24)의 동작을 조절하기 위한 동작/정지 스위치(5)와 동작 여부를 표시하는 표시등(6)과 온도조절 스위치(7)와 시간조절 스위치(8)가 달린 동작조절수단(25)과 상기 발열수단(24)에 전원(9)을 공급하기 위한 전원공급수단(26)과 상기 발열수단(24)과 동작조절수단(25)과 전원공급수단(26)을 연결하는 연결기구물(10), 연결전선(11)이 달린 연결수단(27)으로 구성되어 있다.

본 고안의 특징은 전원으로 열을 발생시켜 일정한 온도 범위를 유지하기 위하여 발열수단(24)으로 두 개의 얇은 절연층(17)을 사이에 두고 얇은 발열소자(18)를 넣은 박판의 발열장치(4)를 구비하였으며, 발열수단(24)인 발열장치(4)는 필요시 책상과 분리할 수 있으며, 축열층(15), 원적외선발열층(14), 외층(13), 발열소자(18) 재질로 원적외선이 방출되는 소재를 사용한 것이다.

본 고안은 종래의 단순한 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에 전기로 열을 발생시킬 수 있는 발열장치를 구비하여 책상을 이용하는 사람에게 난방이필요한 동계는 물론 평상시에도 쾌적한 온도를 유지하고 원적외선의 방출로 근무의 효율을 높이고 건강을 유지하는데 있다.

Description

얇은 발열장치가 구비된 책상 {Table with thin heating system}

본 고안은 종래의 단순한 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에 전기를 에너지원으로 하여 열을 발생시킬 수 있는 내장되거나 부착과 분리가 가능한 발열장치를 구비하여 책상을 이용하는 사람에게 난방이 필요한 동계는 물론 평상시에도 쾌적한 온도를 유지하고 원적외선의 방출로 근무의 효율을 높이고 건강을 유지하는데 있다.

본 고안은 발열장치가 구비된 책상에 관한 것으로, 보다 상세하게는 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에 있어서, 전기를 에너지원으로 하여 열을 발생시켜 일정한 온도를 유지하고, 원적외선을 발생시켜 쾌적하고 아늑한 여건을 만들기 위하여 윗판, 앞판, 옆판에 발열층, 절연층, 전자파차폐층, 축열층, 원적외선 발생층, 외층으로 구성되는 발열장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 고안이 속하는 기술분야는 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 발열 소자의 변환 효율이 높도록 발열소자를 얇고 가볍게 제작하는 기술과 원적외선이 발생하는 발열소자를 제작하는 기술과 발열소자내의 박판의 발열층와 절연층이 사용하는 온도 범위에서 견디면서 수명이 길도록 제작하는 기술과 원적외선이 발생하도록 원적외선발생층을 구성하는 기술과 발열소자에서 발생하는 열의 온도를 일정하게 유지하는 기술과 발열소자로부터 발생한 열이 골고루 퍼지게 하는 기술과 필요한 곳에만 열이 전달되도록 하는 단열차폐기술과 인체에 유해한 전자파의 발생을 없애거나 최소화시키는 기술과 또 이 기술들을 실용성이 있도록 경제적으로 구현하는 기술을 포함한다.

사람의 신체 각 기관과 생리 작용이 정상적으로 움직이기 위해서는 체온을 36.5℃ 정도로 유지해야 하며, 기후의 변화로 정상 체온의 유지가 어려울 때에는 체온을 조절할 수 있는 수단을 강구해야 한다. 의류를 입음으로써 체온을 유지할 수 있는 기후의 범위는 대개 10℃에서 26℃이다. 따라서 의류를 입는 것만으로는 체온이 유지되지 못할 때에는 난방이나 냉방을 해야 한다. 특히 사람의 경우 체온 상승에 대한 적응력보다 체온 강하에 대한 적응력이 매우 약해 1℃의 체온 강하에도 견디기 어려워 동절기는 물론 환절기에 건강상의 잦은 문제로 업무 효율을 높이는 데 장애가 되기도 한다.

종래의 대부분의 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에는 난방 기능이나 발열 기능이 없어 실내가 난방이 되더라도 쾌적한 온도와 습도를 유지하지 못하고 더욱이 책상 아래에는 실내 공기와의 온도차가 있어 원활한 행동에도 장애가 되었다. 일부의 고안이나 발명에서는 책상 아래에 별도로 전열장치를 놓아 적절한 온도를 유지하기 위해 제안된 방법들이 있는데 이 방법들은 전기에너지를 소모량이 많고 넓은 설치 면적을 차지할 뿐만 아니라 화상, 화재 등 위험성이 있고 안전에 문제가 있거나 경제적으로 구현하는 것이 어렵다.

본 고안은 상기와 같이 종래 기술들이 가지고 있는 문제점들을 해소하기위해 종래의 단순한 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에 전기를 에너지원으로 하여 열을 발생시킬 수 있는 내장되거나 부착과 분리가 가능한 발열장치를 구비하여 책상을 이용하는 사람에게 난방이 필요한 동계는 물론 평상시에도 쾌적한 온도를 유지하고 원적외선의 방출로 근무의 효율을 높이고 건강을 유지하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 장시간 사용해도 소모전력이 적도록 발열소자가 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 효율이 높아야 한다. 참고로 본 고안에서는 소모전력 약 80W[와트]로 60℃내외를 유지하고 있다. 또한 발열소자는 얇고 가벼워야 하며, 발열소자와 절연층은 온도와 그 변화에 강해야 하고 수명이 길어야 하며, 사용 시에 착용하고 있는 의류에 가까이 있으므로 화상과 화재를 방지하기 위해 적정한 온도 이상의 상승을 제한하면서 발열소자의 온도를 일정하게 유지하고 동작시간을 제어할 수 있어야 하며, 원적외선의 발생효율이 높아야하며, 발열소자로부터 발생한 열이 골고루 퍼져야 하며, 인체에 유해한 전자파의 발생을 없애거나 최소화시켜야 하며, 책상의 의장을 고려해야 하며, 또 이것들을 실용성이 있도록 경제적으로 구현함을 특징으로 한다. 전기에너지를 열에너지로 변환하는 효율을 높이고 소모전류를 줄이기 위해서는 발열 특성이 좋은 도체를 선택해야한다. 모든 발열체(도체)내에 일정시간 동안 정상전류가 흐르면 전류 값의 제곱과 발열체(도체)의 저항 값에 비례한 주울 열이 발생한다. (주울의 법칙)

좋은 발열체(발열용 도체)의 조건으로는 발열체의 고유 저항값이 커야 하며,산화가 잘 안되어야 하고, 열에 잘 견디고 강도가 커야 하며, 온도에 따른 저항 값의 변화가 작아야 한다. 온도에 따른 정온도 계수 특성을 갖는 소자에다가 적외선을 보다 잘 내놓으면 바람직하다. 본 고안에서는 니크롬(Ni-Cr : 니켈 77% 크롬 20% 망간 2% 철 1% 정도의 합금)과 알루미늄과 탄소와 세라믹 계열의 재료를 사용한다. 이 소재들은 에너지 변환효율이 높고, 얇게 가공할 수 있으며 발열체로서의 특성이 좋다. 특히 탄소와 세라믹 계열의 재료들은 정온도 계수 특성을 가질 뿐 아니라 원적외선이 잘 나온다. 기존의 기술인 가는 동선을 사용할 수도 있으나 이 방법은 소모 전류가 많고 효율이 낮을 뿐만 아니라 선의 어느 한 부분이 끊어져도 전체가 작동하지않고 전자파가 많이 발생되는 단점이 있다. 절연체로는 높은 온도에서는 운모, 석면, 유리, 자기 등이 쓰이나 본 고안에서는 사용 온도가 높지 않으므로 PE, 폴리우레탄, 실리콘 고무, 테프론을 사용한다. 이 절연체들은 유연성이 있고 절연 특성도 좋다. 효율이 높은 발열소자를 제작하기 위해서는 한 쪽의 절연체 위에 발열체 분말을 접착제와 함께 인쇄하듯이 프린트한 후에 접속용 연결 단자를 연결하기 위한 처리를 한 후에 다른 쪽의 절연체를 융착시킨다. 박판의 발열소자는 가는 동선에 비해 발열체가 면으로 이루어져 있으므로 단선으로 인한 고장이 거의 없다. 접속용 연결 단자를 박판의 발열 소자에 연결할 때에는 단자 압착과 납땜으로 견고하게 부착한다. 인쇄 공정에 있어서 발열체를 저항값을 유지하면서 얇게 도포하여 발생한 열이 넓게 퍼지도록 하며, 유해 전자파를 줄이기 위해 인접한 배선간에 전류가 상호 다른 방향으로 흐르게 배치하여 발생하는 전자계가 상호 상쇄되도록 한다. 필요시에 절연층와 발열소자의 정해진 온도 범위를 유지시키고 보호하기 위해 터모스텟(thermostat), 바이메탈(bimetal) 등의 온도조절용 소자를 사용한다. 박판의 발열소자는 인쇄 기법을 사용하기 때문에 양산성이 높아 일정 수량 이상을 생산할 때에 제작비용을 줄일 수 있어 경제적으로 제작할 수 있다. 낮은 온도에서 원적외선이 잘 나오게 하기 위해서는 세라믹 계통의 성분을 함유하고 있는 외장 천을 사용할 수 있고, 축열층과 원적외선 발생층으로는 세라믹 계통의 소재를 사용할 수 있다. 우리 눈에는 보이지 않으면서 빨간색보다 파장이 긴 전자기파 영역인 적외선(infrared)은 인체의 신진 대사에 도움을 주기 때문에 일부러 적외선을 쬐기 위해 많은 노력을 하고 있다. 영하 273℃ 이상의 모든 물체는 물질을 이루고 있는 기본 단위인 원자들이 미소한 진동을 하고있고 이러한 원자들의 진동 에너지가 적외선 영역의 에너지와 동일하기 때문에 모든 물체는 적외선이 나오고 있다. 온도가 높으면 높을수록 더 많은 양의 적외선이 발산하게 되는데 이러한 이유 때문에 적외선을 열선(熱線)이라고도 부른다. 그러나 이러한 적외선도 너무 높은 온도에서는 인체에 오히려 해가 된다. 원적외선은 일반적으로 세라믹 계열인 벽돌, 진흙, 도자기, 황토 등에서는 많이 나오며, 금속 물질인 금, 은, 구리, 철 등에서는 별로 나오지 않는다. 이것을 방사율(emissivity, 방사율은 0에서 1까지의 값을 가지는 것으로, 이상적인 물체의 경우 방사율은 1이 되며 이러한 물체를 흑체{黑體, blackbody}라고 부른다.)이라 한다. 세라믹 계열의 재료들의 방사율은 대부분 0.9 이상의 값을 가지며, 금속 계통은 0.5 이하의 값을 가진다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 발열소자가 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 비율이 높아야 하며, 발열소자는 얇거나 가늘고 가벼워야 하며,발열소자와 절연층은 온도와 그 변화에 강해야 하고 수명이 길어야 하며, 사용시에 착용하고 있는 의류에 가까이 있으므로 화상과 화재를 방지하기 위해 적정한 온도 이상의 상승을 제한하면서 발열 소자의 온도를 일정하게 유지해고 동작시간을 제어할 수 있어야 하며, 원적외선의 발생효율이 높아야 하며, 발열 소자로부터 발생한 열이 골고루 퍼져야 하며, 인체에 유해한 전자파의 발생을 없애거나 최소화시켜야 하며, 책상의 의장을 고려해야 하며, 또 이것들을 실용성이 있도록 경제적으로 구현함을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 전체를 조립한 도면(책상의 윗판, 앞판, 옆판에 응용한 예)

도 2는 발열장치를 도시한 분해 사시도

도 3은 전체의 개략 블록다이어그램

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 책상 윗판 2 : 책상 앞판

3 : 책상 옆판 4 : 발열장치

5 : 동작/정지 스위치 6 : 표시등

7 : 온도조절 스위치 8 : 시간조절 스위치

9 : 전원 (AC 또는 DC) 10 : 연결기구물

11 : 연결전선 12 : 온도조절 소자

13 : 외층 14 : 원적외선발생층

15 : 축열층 16 : 전자파차폐층

17 : 절연층 18 : 발열소자

19 : 단열차폐층 20 : 고정틀

21 : 접지선 22 : 윗면

23 : 아래면 24 : 발열수단

25 : 동작조절수단 26 : 전원공급수단

27 : 연결수단

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 전체를 조립한 도면으로, 책상의 윗판, 앞판, 옆판에 응용한 예이며,

도 2는 발열장치를 도시한 분해 사시도이며

도 3은 전체의 개략 회로도이다.

도 1은 본 고안에 따른 전체를 조립한 도면으로, 책상 윗판의 밑면, 앞판의 안쪽, 옆판의 안쪽에 응용한 예이다. 책상, 테이블, 식탁, 보조책상이나 보조테이블(여기에서는 책상) 윗판(1)의 밑면, 앞판(2)의 안쪽, 옆판(3)의 안쪽에 발열수단(24)인 발열장치(4)가 내장 구비되어 있다. 이 발열장치(4)는 내장되거나 부착 및 분리할 수 있고 연결기구물(10), 연결전선(11)이 달려 있고, 발열장치(4)를 정해진 온도 범위에서 유지시키고 보호하기 위해 터모스텟(thermostat), 바이메탈(bimetal) 등의 온도조절 소자(12)를 사용한다. 이 온도조절 소자(12)는 발열장치(4)가 과잉 가열되었을 때 전원(9)을 차단한다. 외층(13)이나 아래면(23)은 은 보온 효과를 높이고 열에 견디게 하기 위해 보온성과 내열성이 있는 옷감, 가죽, 인조가죽으로 씌워서 사용한다. 또 원적외선 방출 효과를 높이기 위해 세라믹 분말이 섞인 재질을 사용할 수 있다. 상기 발열수단(24)의 동작을 조절하기 위하여 동작/정지 스위치(5)와 동작 여부를 표시하는 표시등(6)과 온도조절 스위치(7)와 시간조절 스위치(8)가 달린 동작조절수단(25)은 연결기구물(10), 연결전선(11)으로 발열수단(24)과 연결된다. 동작 조절은 설정된 온도나 설정된 시간으로 조절할 수 있으며, 설정된 온도와 설정된 시간을 같이 이용하여 조절할 수 있다. 상기 발열수단(24)에 전원(9)을 공급하기 위한 전원공급수단(26)은 교류나 직류 전원을 사용하며 연결전선(11)이나 연결전선(11)이 달린 연결 기구물(10)로써 동작조절수단(25)과 연결한다. 전원(9)이 인입되고 동작/정지 스위치(5)를 켜고 온도조절 스위치(7)와 시간조절 스위치(8)가 설정되면 발열장치(4)내의 발열소자(18)에서 원하는 열이 설정된 시간동안 발생한다. 이 열로 쾌적한 온도를 유지하고 원적외선의 방출을 용이하게 한다.

도 2는 발열장치(4)를 도시한 분해 사시도이다.

이 발열장치(4)는 윗판(1)의 밑면, 앞판(2)의 안쪽, 옆판(3)의 안쪽에 발열수단인 발열장치(4)가 내장 구비되어 있다. 또 부착하거나 분리시킬 수 있는 구조로도 할 수 있으며, 연결기구물(10)이나 연결 전선(11)이 달려 있다. 발열장치(4)를 책상과 분리할 수 있는 구조로 할 때에는 외층(13)은 보온 효과를 높이고 열에 견디게 하기 위해 보온성과 내열성이 있는 옷감, 가죽, 인조가죽으로 씌워서 사용한다. 또 원적외선방출 효과를 높이기 위해 세라믹 분말이 섞인 재질을 사용할 수 있다. 책상 아래면(23)의 다음층은 원적외선 발생층(14)으로 구성하며, 원적외선이 잘 방사되는 벽돌, 진흙, 도자기, 황토, 운모 등 세라믹 계열을 사용한다. 원적외선 발생층(14)의 다음층은 축열층(15)으로 구성하며, 원적외선 발생층(14)과 축열층(15)을 같은 소재로 사용할 수 있으며, 열전도율이 높고 보온성이 좋은 소재를 사용한다. 축열층(15)에는 발열장치를 정해진 온도 범위에서 유지시키고 보호하기 위해 터모스텟(thermostat), 바이메탈(bimetal) 등의 온도조절 소자(12)를 사용한다. 이 온도조절 소자(12)는 발열장치(4)가 과잉 가열되었을 때 전원(9)을 차단한다. 축열층(15)의 다음층은 전자파차폐층(16)으로 구성하며, 전자파를 차폐하는 소재를 사용하며, 전원의 접지선(21)과 연결한다. 발열 수단(24)의 핵심부분인 발열소자(18)는 사용 수명을 늘이고 발생된 열의 전도가 잘 되도록, 일반적인 발열선 형상인 단면이 원 모양이 아닌 두 개의 절연층(17) 사이에 발열소자(18)를 표면적이 넓도록 얇게 넣어 융착하여 부착하고, 발생하는 전자파를 최소화하기 위해 인접한 발열소자(18)간을 평행하게 두 줄로 나열하여 전류가 서로 반대 방향으로 흐르게 하여 발열소자(18)에서 발생하는 전자계가 서로 상쇄되도록 하여 유해전자파를 억제한다. 또 직류 성분만으로 발열소자(18)를 발열시킬 수도 있다. 발열소자(18)는 니크롬선, 알루미늄, 탄소, 세라믹 계열을 사용하며, 발열체(18)의 저항 값은 원하는 온도와 이용하고자 하는 제품에 따라 정할 수있다. 절연층(17)는 PE, 폴리우레탄, 실리콘 고무, 테프론을 사용한다. 발열소자(18)와 절연층(17)은 이용하고자 하는 제품에 부착하거나 내장하고자 하는 위치에 따라 여러 가지로 형상으로 가공할 수 있다. 이 발열소자(18)는 동작조절수단(25)에 연결기구물(10)과 연결전선(11)으로 연결된다. 절연층(17)의 다음층은 필요없는 곳으로 열이 발산되는 것을 방지하기 위해 단열차폐층(19)이 있다. 단열차폐층(19)의 다음층은 책상의 윗면(22)이다.

도 3은 전체의 개략 블록다이어그램이다. 전원공급수단(26)은 발열수단(24)에 전원(9)을 공급하기 위한 것으로 상용교류(AC) 전원이나 직류(DC) 전원을 사용한다. 동작조절수단(25)은 발열수단(24)의 동작을 조절하기 위한 동작/정지 스위치(5)와 동작 여부를 표시하는 표시등(6)과 온도조절 스위치(7)와 시간조절 스위치(8)가 있고 축열층의 온도조절 소자(12)는 과열시 전원을 차단한다. 발열수단(24)은 구비된 내장되거나 부착과 분리가 가능한 원적외선이 방출되는 발열장치(4)로 이루어진다.

본 고안은 종래의 단순한 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에 전기를 에너지원으로 하여 열을 발생시켜 일정한 온도 범위를 유지할 수 있도록, 내장되거나 부착과 분리가 가능한 발열장치를 구비하여 책상을 이용하는 사람에게 난방이 필요한 동계는 물론 평상시에도 쾌적한 온도를 유지하고 원적외선의 방출로 근무의 효율을 높이고 건강을 유지하는데 있다. 대류에 의해 공기를 데우는 것이 아닌 원적외선을 방사함으로써 머리는 차게 하고 발을 따뜻하게 할 수 있어 머리를 맑게 해야하는 수험생이나 두뇌 근로자들의 공부 및 일의 효율을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 책상, 테이블, 식탁, 보조책상, 보조테이블에 있어서, 전원으로 열을 발생시켜 일정한 온도 범위를 유지하기 위하여 두 개의 얇은 절연층(17)을 사이에 두고 얇은 발열소자(18)를 넣은 박판의 발열장치(4)를 구비한 것을 특징으로 하는 발열장치(4)가 구비된 책상.
2. 제1항에 있어서, 발열수단인 발열장치(4)를 책상에 부착, 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 발열장치(4)가 구비된 책상.
3. 제1항에 있어서, 축열층(15), 원적외선발열층(14), 외층(13), 발열소자(18) 재질로 원적외선이 방출되는 소재를 사용한 것을 특징으로 하는 발열장치(4)가 구비된 책상.