KR20040085996A - 열전소자를 이용한 쿨 마사지기 및 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특별한 동력이 필요없는 열전소자를 이용하여 일정한 냉열을 일정한 시간동안 공급토록 하며, 이를 얼굴에 마사지 함으로써, 열전소자에서 발생되는 냉기로 탱탱한 피부조건을 제공토록 하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 마사지기에 관한 것으로,

전원공급시 흡열 및 발열반응을 일으키는 열전소자와; 상기 열전소자의 동작시간을 제어하기 위한 컨트롤러와; 상기 컨트롤러에 기준 클럭을 제공하기 위한 발진소자와; 열전소자의 발열반응쪽에 장착되며 상기 컨트롤러의 제어에 따라 일정시간 동작하여 외부로 열을 배출하는 팬 구동부와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 열전소자를 동작시키기 위한 스위칭 기능을 하는 열전소자 구동회로부와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 동작시작시 또는 동작이 끝날시 경보음을 출력하는 경보음 발생부와; 각종 소자에 전원을 공급하기 위한 DC 어뎁터와; 외부 교류전압을 일정하게 다운시켜 각종 소자에 전원을 공급하기 위한 정전압 회로부와; 각종 소자가 정상적으로 동작하거나 동작하지 않음을 나타내기 위한 표시부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

Description

열전소자를 이용한 쿨 마사지기 및 동작방법{Cool Massage Unit Using Thomoelectric Element and Method Thereof}

본 발명은 열전소자를 이용한 쿨 마사지기에 관한 것으로, 특히 특별한 동력이 필요 없는 열전소자를 이용하여 일정한 냉열을 일정한 시간동안 공급토록 하며, 이를 얼굴에 마사지 함으로써, 열전소자에서 발생되는 냉기로 탱탱한 피부조건을 제공토록 하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 맛사지기에 관한 것이다.

일반적으로 열을 높은 온도에서 낮은 온도로 이동시키기 위해서는 압축기가 많이 이용되고 있다.

그러나, 이러한 냉각장치는 이미 알려져 있는 바와 같이 공해 문제가 발생되며, 또한 주어진 공간에서는 수용할 수 없는 큰 부피로 인하여 사용 불가능한 경우가 많다.

이를 해소하기 위한 수단으로써 열전소자가 이용되고 있는 바, 상기 열전소자는 반도체와 금속의 접합면에 전류가 흐를 때 줄열 이외의 열을 발생하고 흡수하는 열전현상을 이용하는 것으로서, 전류의 크기와 방향에 의하여 흡열과 발열의 양과 방향조절이 가능하고, 기계적으로 작동하는 부분이 없어 부하를 냉각시키는데 널리 사용되어진다.

상기 열전소자는 서로 다른 N형과 P형으로된 반도체 소자로 구성된 모듈에 직류전류를 흘려주어 여기서 나타나는 펠티어 효과에 의하여 소자의 양단에 나타내는 흡열반응을 통해 온도를 제어하는 고체 냉각방식이다.

이 열전냉각방식은 냉매 순환 냉각방식과는 달리 기계적인 작동부분이 필요없어 환경문제를 야기시키지 않는 방법으로 냉각하게 되며, 열전 반도체 소자의 서로 다른 N, P형에 직류전류를 가해주면 네가티브로 대전된 금속과 반도체의 접점에서는 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전반도체 소자 내부로 이동하여 흡열이 일어나며, 포지티브(+)로 대전된 금속과 반도체의 접점에서 전자의 열에너지 방출이 일어나 발열하게 되는데 이를 펠티어(Peltier)효과라고 한다.

따라서, 펠티어 효과를 이용한 열전소자는 전류의 크기와 방향에 의해서 흡열과 발열의 양이 조절되게 되어 큰 작동영역이 곤란한 제품에 널리 사용되어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 특징을 갖는 열전소자를 맛사지기에 적용하여 냉열을 피부에 공급할 수 있도록 함으로써, 피부가 탱탱해지도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 전원공급시 흡열 및 발열반응을 일으키는 열전소자와; 상기 열전소자의 동작시간을 제어하기 위한 컨트롤러와; 상기 컨트롤러와 열전소자를 연결하여 전기적 신호를 중계하는 커넥터와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 열전소자를 동작시키기 위한 스위칭 기능을 하는 열전소자 구동회로부와; 열전소자의 발열반응쪽에 장착되며 상기 컨트롤러의 제어에 따라 일정시간 동작하여 외부로 열을 배출하는 팬 구동부와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 동작시작시 또는 동작이 끝날시 경보음을 출력하는 경보음 발생부와; 상기 컨트롤러에 기준 클럭을 제공하기 위한 발진소자와; 각종 소자에 전원을 공급하기 위한 DC 어뎁터와; 외부 교류전압을 일정하게 다운시켜 각종 소자에 전원을 공급하기 위한 정전압 회로부와; 각종 소자가 정상적으로 동작하거나 동작하지 않음을 나타내기 위한 표시부를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

또한, 상기 표시부는 사용이 가능함을 표시하는 녹색램프와, 사용이 불가능함을 표시하는 적색램프로 이루어지는 것이 특징이다.

또한, 상기 열전소자 구동회로부는 다알링톤 트랜지스터로 이루어지는 것이 특징이다.

또한, 장치가 동작하면 녹색 램프를 점등시킴과 동시에 부저음을 출력시키고, 방열팬을 작동시키는 단계와; 전원 온후 일정시간이 지나면 필요한 온도로 떨어져 사용 가능하다는 신호를 부저음을 통해 출력하는 단계와; 동작시작후 최종 동작완료전에 부저음을 간헐적으로 울리고, 최종 동작완료시간이되면 동작을 정지하는 단계와; 이후 일정시간동안 방열팬을 더 작동후 전원을 오프시키는 단계로 이루어져 순차 진행하여 동작됨이 특징이다.

또한, 초기 전원공급으로부터 사용가능까지의 시간은 10초로 설정되는 것이 특징이다.

또한, 최종 동작완료전 부전음은 5회 출력토록 설정되는 것이 특징이다.

또한, 중공홀을 갖는 케이스와; 상기 케이스의 전면부에 부착되는 철재류의헤드와; 상기 헤드와 케이스 사이를 밀봉하는 결합링과; 상기 헤드의 바로 하단에 위치하며 헤드에 냉각열을 공급하는 열전소자와; 상기 열전소자 후면에 위치하며 열전소자에서 발생한 열을 전도하는 방열핀과; 상기 방열핀의 후면에 위치하며 팬의 동작에 의해 케이스 내부의 더운 공기를 외부로 방출하기 위한 블로워팬과; 상기 열전소자 및 블로워팬을 제어하기 위한 각종 칩이 실장된 PCB 기판과; 전원을 온오프시키기 위한 스위치와; 동작상태를 표시하기 위한 램프를 포함하는 것이 특징이다.

도 1은 본 발명의 쿨 마사지기 구성을 나타내는 측면도.

도 2는 본 발명의 쿨 마사지기 구성을 나타내는 정면도.

도 3은 본 발명의 쿨 마사지기 구성을 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명에 적용되는 회로 구성도.

도 5는 본 발명의 동작 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 열전소자 20: 컨트롤러

30: 커넥터 40: 열전소자 구동회로부

50: 팬 구동부 60: 경보음 발생부

70: 발진소자 80: DC 어뎁터

90: 정전압 회로부 100: 표시부

110: 리셋 회로부 210: 케이스

220: 헤드 230: 결합링

240: 방열핀 250: 블로워 팬

260: PCB 기판

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 회로도로써, 도시한 바와 같이 본 발명은 전압공급부와, 컨트롤러와, 팬 구동부와 열전소자 구동부를 주요 구성으로 이루어진다.

상기 전압공급부는 교류를 직류로 변환하여 각종 소자의 작동에 필요한 전압을 제공할 수 있는 정전압 회로부(90)나 직류공급을 곧바로 공급할 수 있는 DC 어뎁터(80)가 구비된다.

또한, 본 발명에 적용되는 팬 구동부(50)는 트랜지스터를 이용하여 스위칭되도록 하며, 상기 트랜지스터의 베이스단은 컨트롤러(20)에 접속되어, 상기 컨트롤러(20)의 스위칭 신호에 따라 팬이 동작하여 열전소자(10)로부터 발생되는 열을 외부로 배출할 수 있도록 한다.

또한, 열전소자(10)는 열전소자 구동회로부(40)를 통해 연결되는바, 상기 열전소자 구동회로부(40)는 다알링톤 회로로 이루어져 다알링톤 회로의 베이스단에 컨트롤러(20)에 접속되어 있으므로, 상기 컨트롤러(20)의 신호가 다알링톤 회로의 베이스단을 통해 인가시 열전소자(10)가 동작되도록 하였다.

즉, 상기 컨트롤러(20)는 열전소자(10)의 동작시간을 제어하고 아울러 팬 구동부(50)의 동작시간을 제어하게 된다.

그리고, 컨트롤러(20)에는 경고음을 출력하기 위한 부저(60)가 접속되고, 기기의 동작상태를 표시할 수 있도록 표시부(100)로써 녹색램프(101)와 적색 램프(102)가 접속되어 있다.

기타 발진소자(70)와 리셋회로부(110)가 컨트롤러(20)에 접속되어 있는바, 상기 발진소자(70)는 일정한 클럭타임을 컨트롤러(20)에 제공하게 되고, 리셋 회로부(110)가 작동되면 컨트롤러(20)를 리셋하여 초기화시킨다.

본 발명의 회로동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 정전압 회로부(90) 또는 DC 어뎁터(80)를 통해 전원이 입력되면, 상기 전원은 기기의 컨트롤러(20)와 팬 구동부(50) 및 열전소자 구동회로부(40) 등 각종 소자로에 전달되다.

그러면, 컨트롤러(20)는 미리 내장된 프로그램에 따라서, 기기의 온도를 낮추기 위해 열전소자(10) 동작신호를 출력하고 동시에 팬 구동부(50)에 구동신호를 출력하게 되어 방열팬에 전원이 공급되도록 함으로써 후술하는 방열팬이 동작된다.

이때, 초기에는 곧바로 기기를 사용할 수 있는 상태로 되는 것이 아니라 일정한 시간이 지나야 열전소자(10)가 냉각되기 때문에, 이 시간동안에 표시램프(100)는 레드램프(102)를 점등하여 아직 사용전 상태임을 사용자에게 나타내도록 한다.

이후 일정시간이 지나서 열전소자(10)가 냉각되면 컨트롤러(20)는 부저음(60)을 출력하기 위한 신호를 내보내고 이와 동시에 녹색램프(101)를 점등시켜 사용 가능하게 됨을 외부에 표시하게 되며, 이때부터는 사용자가 기기를 사용할 수 있다.

본 발명의 기기는 장시간 사용하면 안되므로 일정시간이 지난후 컨트롤러(20)는 열전소자(10)에 제공되는 전원을 차단하고, 사용불능에 대한 표시로써 레드램프(102)를 점등시키게 된다.

이후에도 방열팬은 일정시간 동작시켜 열전소자(10)가 충분히 식을 수 있도록 한다.

결국, 본 발명의 회로구성은 일정한 시간순서에 따라서 기기를 작동하게 되며, 특별히 온도를 감지하는 센싱수단은 구비하지 않았다.

이러한 이유는 열전소자(10)가 일정시간후에는 필요한 온도로 떨어지게 되며, 또한 방열팬을 연속적으로 동작시켜 열을 외부로 방출하게 되어 기기 내부가필요이상으로 열이 올라갈 염려도 적을뿐만 아니라 열전소자(10)의 동작타이밍을 시간으로 제어하기 때문에 맛사지기가 필요이상으로 과열될 수가 없어 굳이 온도센싱 수단을 설치하지 않았다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 모든 것을 시간에 따라 제어토록 하기 때문에, 최소한의 구동수단과 표시수단만 사용되며, 따라서 가격 경쟁력에 있어서도 유리하다.

이하에서 본 발명의 맛사지기 구조를 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 3을 통해 본 발명의 맛사지기(200)의 하드웨어 구성을 살펴보면, 중공홀을 갖는 케이스(210)가 구비되고, 상기 케이스(210)의 내부가 각종 동작수단이 포함되게 되며, 외부로 드러나는 것은 헤드((220)와, 작동 스위치(270) 및 표시램프(100)이다.

본 발명의 케이스 전면에는 철재류의 헤드(220)가 장착되는바, 상기 헤드(220)는 후면에 부착되어지는 열전소자(10)로부터 냉열을 제공받아 빠른 속도로 온도가 떨어질 수 있도록, 전도율이 우수한 철재류를 이용하였다.

만약에 상기 헤드(220)가 전도율이 우수하지 않으면 열전소자로 부터 제공되는 냉열에 반응이 늦게 일어나게 되며, 따라서 정상적인 사용시간까지 많은 시간이 걸릴 수 있기 때문에, 본 발명에서는 철재류를 이용하도록 하였다.

그리고, 상기 헤드(220)와 케이스(210) 사이에는 수지계열의 결합링(230)이 부가되어 안정적인 결합이 이루어질 수 있도록 하였다.

상기 헤드(220)는 직접 얼굴에 맞닿는 부분으로써, 사용자는 케이스(210)의손잡이를 잡고 상기 헤드(210)를 얼굴의 구석구석에 문질러 탱탱해지는 피부를 느낄수 있게 된다.

상기 헤드(210)의 후면에는 열전소자(10)가 장착되고, 상기 열전소자(10)의 후면에는 방열핀(240)이 장착되어 열전소자(10) 후면에서 발생하는 열을 효과적으로 전도되도록 한다.

그리고, 상기 방열핀(240)의 후면에는 방열팬(250)이 장착되어 방열핀(240)으로 모아진 열을 외부로 방출하는 역할을 하게 된다.

그리고, 손잡이 부분에는 온오프 스위치(270)가 장착되고, 그 하단에는 표시램프(100)가 장착되며, 온오프 스위치(270)의 후면에는 콘트롤 칩이 실장된 PCB 기판(260)이 장착되게 된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동작순서를 도 5를 통해 살펴보면 다음과 같다.

전원이 온되면 이에 따른 표시수단으로 부저음을 출력시키고, 열전소자 및 방열팬을 작동시키며 동시에 아직 사용상태가 아님을 출력하기 위해 적색 램프를 점등시키는 단계와;

방열팬을 작동시킨 후 일정시간이 지나면 필요한 온도로 떨어져 사용 가능하다는 신호를 부저음을 통해 출력하고 이와 동시에 녹색램프를 점등시키는 단계와;

동작시작후 최종 동작완료전에 부저음을 간헐적으로 울리고, 최종 동작완료시간이 되면 적색램프를 점등시키고 열전소자의 동작을 정지하는 단계와;

이후 일정시간동안 방열팬을 더 작동후 전원을 오프시키는 단계로 이루어진다.

본 발명의 실시예에서는 초기 전원이 온되면 적색 램프가 점등되어 아직 사용전임을 표시하도록 하였고, 이후 10초가 지나면 부저음이 울리면서 동시에 녹색램프가 점등되어 사용할 수 있음을 표시하도록 하였다.

그러면, 사용자는 얼굴 마사지를 할 수 있으며, 2분 55초가 되면 부저음이 간헐적으로 출력되어 사용중지 시간이 임박했음을 알리고 이윽고 3분이 되면 열전소자에 제공되는 전원을 차단하고 적색램프를 점등시켜 사용중지 상태임을 사용자에게 알려주도록 하였다.

상기 적색램프가 점등된 상태에서는 사용자가 전원스위치를 사용하더라도 열전소자가 작동하지 않아 헤드의 온도는 평상시 온도가 된다.

이때, 본 발명은 방열팬은 3분 정도 작동시켜 맛사지기 내부에 있는 열을 외부로 방출할 수 있도록 하였으며, 이후에도 일정시간 동안은 사용하지 않도록 하는바, 본 발명에서는 열전소자에 전원을 끊은 후 약 10분간은 사용 중지토록 하여 기기를 보호토록 하였다.

즉, 본 발명은 모든 작동이 시간제어로 이루어지며, 따라서 기기를 보호하는 기능 역시 동작시간을 제어하여 이루어지도록 하여 온도센서 등 별도의 센서류를 사용하지 않아도 되도록 하였다.

이는 온도센서를 이용할 경우에 컨트롤러의 동작모드가 복잡해질 뿐만 아니라 기기의 고장률이 높아지는 원인을 최대한 줄이도록 하기 위함이며, 본 발명에서와 같이 모든 것을 시간으로 제어하게 되면 그만큼 설계가 간단해져 고장이 적을뿐만 아니라 가격도 떨어지게 되어 경제적이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 열전소자를 이용하여 맛사지기를 구성함으로써, 보다 편안한 상태로 얼굴을 마사지 할 수 있게 되어 수시로 탱탱한 피부를 보존할 수 있을 뿐만 아니라, 기기의 구성을 최소한 간단하게 제작하여 고장률을 줄이고 아울러 가격 면에서도 경제적으로 추구할 수 있도록 하였다.

물론, 본 맛사지기는 얼굴뿐만 아니라 기타 다른 신체 부위에도 적용할 수 있음은 물론이며, 특히 얼굴에 맛사지기 모공을 수축시키는 기능이 탁월하여 미용도구로써 많이 애용될 수 있다.

Claims (7)

1. 전원공급시 흡열 및 발열반응을 일으키는 열전소자(10)와;

   상기 열전소자(10)의 동작시간을 제어하기 위한 컨트롤러(20)와;

   상기 컨트롤러(20)와 열전소자(10)를 연결하여 전기적 신호를 중계하는 커넥터(30)와;

   상기 컨트롤러(20)의 제어에 따라 열전소자(10)를 동작시키기 위한 스위칭 기능을 하는 열전소자 구동회로부(40)와;

   열전소자(10)의 발열반응쪽에 장착되며 상기 컨트롤러(20)의 제어에 따라 일정시간 동작하여 외부로 열을 배출하는 팬 구동부(50)와;

   상기 컨트롤러(20)의 제어에 따라 동작시작시 또는 동작이 끝날시 경보음을 출력하는 경보음 발생부(60)와;

   상기 컨트롤러(20)에 기준 클럭을 제공하기 위한 발진소자(70)와;

   각종 소자에 전원을 공급하기 위한 DC 어뎁터(80)와;

   외부 교류전압을 일정하게 다운시켜 각종 소자에 전원을 공급하기 위한 정전압 회로부(90)와;

   각종 소자가 정상적으로 동작하거나 동작하지 않음을 나타내기 위한 표시부(100)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 마사지기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 표시부(100)는 사용이 가능함을 표시하는 녹색램프(101)와, 사용이 불가능함을 표시하는 적색램프(102)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 마사지기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열전소자 구동회로부(40)는 다알링톤 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 마사지기.
4. 중공홀을 갖는 케이스(210)와;

   상기 케이스(210)의 전면부에 부착되는 철재류의 헤드(220)와;

   상기 헤드(220)와 케이스(210) 사이를 밀봉하는 결합링(230)과;

   상기 헤드(220)의 바로 하단에 위치하며 헤드(220)에 냉각열을 공급하는 열전소자(10)와;

   상기 열전소자(10) 후면에 위치하며 열전소자(10)에서 발생한 열을 전도하는 방열핀(240)과;

   상기 방열핀(240)의 후면에 위치하며 팬의 동작에 의해 케이스 내부의 더운공기를 외부로 방출하기 위한 블로워팬(250)과;

   상기 열전소자(10) 및 블로워팬(250)을 제어하기 위한 각종 칩이 실장된 PCB 기판(260)과;

   전원을 온오프시키기 위한 스위치(270)와;

   동작상태를 표시하기 위한 램프(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 마사지기.
5. 전원이 온되면 이에 따른 표시수단으로 부저음을 출력시키고, 열전소자 및 방열팬을 작동시키며 동시에 아직 사용상태가 아님을 출력하기 위해 적색 램프를 점등시키는 단계와;

   방열팬을 작동시킨 후 일정시간이 지나면 필요한 온도로 떨어져 사용 가능하다는 신호를 부저음을 통해 출력하고 이와 동시에 녹색램프를 점등시키는 단계와;

   동작시작후 최종 동작완료전에 부저음을 간헐적으로 울리고, 최종 동작완료시간이 되면 적색램프를 점등시키고 열전소자의 동작을 정지하는 단계와;

   이후 일정시간동안 방열팬을 더 작동후 전원을 오프시키는 단계로 이루어져 순차 진행함을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 마사지기 동작방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   초기 전원공급으로부터 사용가능까지의 시간은 10초로 설정되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 맛사지기 동작방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   최종 동작완료전 부저음은 5회 출력토록 설정되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 쿨 마사지기 동작방법.