KR20100088044A

KR20100088044A - 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑

Info

Publication number: KR20100088044A
Application number: KR1020090007187A
Authority: KR
Inventors: 박영수
Original assignee: 박영수
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-08-06

Abstract

본 발명은 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 온열장갑과는 발열체의 종류를 달리하고 발열체 실장 위치를 개선하고 손 보온 시 적절한 발열과 보온 온도의 상관 관계가 최적화되도록 발열저항이 특정화된 발열체를 설계하여 이를 장갑에 내장 시킴으로써 저온의 작업장이나 추운 동절기의 군사활동이나 실외작업 또는 동절기 레져현장에서 손의 보온성을 증대시켜 손을 따뜻하게 유지하는 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑에 관한 것이다.

그리고 본 발명은 손가락을 3개부(엄지부, 검지부, 나머지 일체부)로 형태하고 이를 외피와 내피로 형성된 장갑과, 상기 장갑의 손바닥부 외피와 내피 사이의 손가락부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 위치하는 탄소띠 발열체와, 상기 발열체를 가동시키는 배터리와, 상기 발열체가 배터리로부터 전기를 공급받기 위해 발열체에 전선이 연결된 직류전원 잭으로 구성된 것을 특징으로 한다.

3지(三指)온열장갑, 건전기, 충전지, 리튬이온, 리튬이온 폴리머, 탄소띠 발열체, 팬계열 탄소사, 레이온 계열 탄소사

Description

배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑{3 Fingers Heating Mitten Glove with Battery}

그리고 본 발명은 손가락을 3개부(엄지부, 검지부, 나머지 일체부)로 형태하고 이를 외피와 내피로 형성된 장갑과, 상기 장갑의 손바닥부 외피와 내피 사이의 손가락부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 위치하는 탄소띠 발열체와, 상기 발열체를 가동시키는 배터리와, 상기 발열체가 배터리로부터 전기를 공급받기 위해 발열체에 전선이 연결된 직류전원 잭으로 구성된 것이다.

도 1은 본 발명의 대상인 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑을 도시한 정면 도이고, 도 3은 각 손가락부의 손가락부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 위치하는 탄소띠 발열체를 위치를 도시한 정단면도이다.

-배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑의 주요한 부분은 탄소띠 발열체(10)로 흑연구조를 가진 탄소로 이루어진 섬유로써 가볍고 유연성과 강도가 좋기 때문에 일반적으로 알루미늄보다 가볍고 철보다 강한 물성을 갖으며, 탄소 섬유는 원료에 따라 폴리아크릴릭니트로(PAN)계열, 피치(Pitch)계열 그리고 레이온(Rayon)계열로 구분이 되며 그 중에서 팬(PAN)계열과 레이온(Rayon)계열이 주로 발열체로 사용이 된다,

한편 상기 탄소띠 발열체(10)에 전원을 인가하면 카본내 전하의 충돌을 활용하는 것으로 전하의 충돌이 많아지면 저항값이 높아져 발열이 되는 것으로 전도성이 좋아 쇼트가 발생된 염려가 없으며, 일반 섬유와 같은 질감으로 유연성이 우수하여 이물감이 전혀 없고 자연스러운 손 감각 그대로를 느낄 수 있으며 또한 발열체(10)에는 항상 일정한 전류가 흐르게 되고, 따라서 탄소띠 발열체(10)은 전체적으로 균일한 발열을 하게 되는 것이다. 또한, 상기의 탄소띠 발열체(10)은 탄소화이버를 씨실(12)과 날실(13)를 꼬아서 평직조로 형성되어 되어 전체가 하나의 섬유처럼 형성이 되어 있기 때문에 일부분에 훼손이나 손상이 있어도 전체 발열에는 전혀 영향없이 사용할 수가 있는 것이며 특정하게 작은 면적으로도 직조가 가능하며 온열이 직접적으로 필요한 손가락 바닥부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 온열 발열체를 위치할 수 있는 등의 잇점이 있다.

-동절기나 저온의 상황에서 사용하는 온열장갑은 그 특성상 손에 온열작용을 함으로써 손이 시리지 않게 하는 역할을 하는데 사용목적이 있으며 통상적으로 작업시간 또는 근무시간 동안 계속 착용함을 원칙으로 하는 바, 한정된 배터리 용량으로 온열장갑 내의 온도를 뜨겁게 유지하는 것은 배터리의 조기 방전과 장갑을 벗는 상태가 됨으로, 장시간의 온열 효과를 얻기 위해서는 적절한 발열량으로 체온과 같은 온도 유지를 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 최적화된 발열량을 얻기 위해서는

상기 탄소띠 발열체(10)의 발열 고유저항값을 10옴(Ohm)에서 12옴(Ohm)으로 최적이 되도록 탄소띠의 저항을 조절하여야 한다.

일반적으로 발열량을 계산하는 공식은

Q=V²/R (Q;발열량, V;인가전압, R;발열체 저항)

Q=V*I (Q;발열량, V;인가전압, I;인가전류)

손가락 끝부분의 온도가 37℃~40℃일 때 손이 시리지 않은 상태의 온도로 이 온도가 유지하기 위한 발열을 하려면 최소 1.5와트에서 2.5와트 정도의 전력이 필요하다. 온열장갑 발열체의 저항값이 10Ω(옴)으로 하고 사용배터리의 인가전압이 DC4.5볼트일 때

Q=4.5²/10=2.02와트(Watt) 로

손가락 끝부분의 체온을 유지하도록 적정 열량을 발생함으로써 손끝의 혈관 수축이 없어 혈액순환을 원활하게 하여 손이 시리지 않게 하는 역할을 하는 것이다.

-일반적으로 날씨가 추워지면 인간이 활동하는데 위축이 되고 신체 건강상 어려움이 있어 추위를 막기 위하여 보온성과 방풍성이 우수한 소재로 된 장갑을 착용하며, 이러한 장갑은 동절기 실외에서 활동하는 산업현장, 군대의 경계근무자 및 냉동 창고 등에서 근무를 할 때 사용하게 된다.

-하지만 찬바람이 부는 장소나 저온의 장소에서 장시간 장갑을 착용할 경우 저온에 노출되어 보온성이 떨어지게 되며 이를 방지하기 위하여 지나치게 두꺼운 장갑을 착용하게 될 경우 손놀림에 제약이 따르며, 특히 산업현장에서는 손놀림이 둔하여 생산성이나 작업능률의 저하가 생기거나 사고를 일으키거나 신체에 상해가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

-이를 보완하기 위하여 장갑에 발열체를 배치한 온열장갑이 있는데 이 기존의 온열장갑의 발열체로 열선(PVC열선 또는 실리콘 열선)을 이용한 열선발열체, 탄소 인쇄방식의 면상발열체와 폴리에스터 실에 탄소 가루를 도포한 형태의 면상발열체를 사용하고 있는데, 이러한 기존의 발열체들은 온열장갑의 발열체로 사용하기에는 심각한 이물감이나 지나치게 높은 발열체 저항값으로 인한 부적당한 크기의 발열체로 인한 부적절한 설치 위치, 유연성 부족 및 내구성이 없어 지속적으로 발열하면 열선 피복이 갈라지거나 부러지는 현상이 발생되어 전기가 흐르지 못해 사용할 수 없 는 단점이 있다.

-통상 손이 시리다는 것은 손가락 끝이 시리다는 것으로 이는 저온과 찬바람에 의해 많은 신경과 혈관이 몰려있는 손가락 끝부분(지문이 있는 부분) 혈관의 수축으로 혈액 순환 속도가 저하됨으로써 열량공급이 원활히 안되어 발생하는 현상임에도 불구하고 기존의 온열장갑은 기존발열체 특성상 손가락의 윗부분(손등부분) 위치 함으로써 손가락 끝부분에 실질적인 온열의 효과가 아주 미미한 문제점이 있다.

-발열선의 굵기가 4~8mm인 열선( pvc열선 또는 실리콘 열선 )이나 PET코팅 소재를 사용하는 탄소인쇄 방식의 면상발열체를 사용하는 기존의 온열장갑은 열선의 굵기로 인한 심각한 이물감이나 PET코팅 소재의 특성인 빳빳함 때문에 손놀림이 자연스럽지 못할 뿐만 아니라 손등 부분에 발열체를 설치할 수 밖에 없는 크기의 제한성 때문에 온열이 직접적으로 필요한 손가락 바닥부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 온열 발열체를 위치할 수 없는 단점이 있다.

-또한 폴리에스테 실에 탄소가루를 도포한 형태의 면상 발열체를 온열발열체로 사용하는 기존의 온열장갑은 발열체의 단위 길이당 저항값이 크기 때문에 발열체의 저항값을 낮추기 위해 발열선을 병렬로 배치를 하지만 발열체의 특성상 크기를 손등크기 이하로 줄이는데 한계가 있어 발열체를 손등 부분에 위치함으로써 온열이 직접적으로 필요한 손가락 바닥부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 온열 발열체를 위치할 수 없어 실제 손끝이 시린 것을 근본적으로 해결하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 온열이 직접적으로 필요한 손가락 바닥부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 온열 발열체를 위치할 수 있으며, 손놀림이 양호하면서 감각이 예민한 손끝부분에 이물감없이 자연스러운 사용 감각을 유지하면서 실질적인 손가락 끝부분의 온열효율을 높일 수 있고, 단선의 위험없이 안전하게 사용할 수 있으며, 다양한 저전압의 직류전원을 사용하여 경제적인 온열장갑을 제공하는 것이다.

탄소띠 발열체(10)는 흑연구조를 가진 탄소로 이루어진 섬유로써 가볍고 유연성과 강도가 좋기 때문에 일반적으로 알루미늄보다 가볍고 철보다 강한 물성을 갖는다. 발열체로써 상기 탄소띠 발열체(10)를 사용함에 있어 발열체에 전원을 인가하면 카본내 전하의 운동이 활발해져서 전하들의 충돌을 활용하는 것으로 전하의 충돌이 많아지면 저항값이 높아져 발열이 되는 것으로 전도성이 우수한 팬(PAN)계열 또는 레이온(Rayon)계열의 탄소 화이버화로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 전도성이 좋아 쇼트가 발생된 염려가 없으며, 일반 섬유와 같이 유연성이 우수하여 이물감이 전혀 없고 자연스러운 손 감각 그대로를 느낄 수 있으며 또한 발열체(10)에는 항상 일정한 전류가 흐르게 되고, 따라서 탄소띠 발열체(10)은 전체적으로 균일한 발열 을 하게 되는 것이다.

-또한, 상기의 탄소띠 발열체(10)은 탄소화이버를 씨실(12)과 날실(13)를 꼬아서 전체가 하나의 섬유처럼 형성이 되어 있기 때문에 일부분에 훼손이나 손상이 있어도 전체 발열에는 전혀 영향없이 사용할 수가 있는 것이며 특정하게 작은 면적으로도 직조가 가능하며 온열이 직접적으로 필요한 손가락 바닥부분과 직접적으로 접촉하는 부분에 온열 발열체를 위치할 수 있는 등의 잇점을 해결 수단으로 한다.

-그리고 본 발명의 탄소띠 발열체(10)은 상기 배터리(20)에 형성된 접속구(21)로부터 잭(23)을 통하여 전선(24)이 각각 연결되어 있으며, 상기 전선(24)의 타단은 탄소띠 발열체의 전극(11)과 연결되어 있다. 상기의 배터리(20)가 리튬이온 배터리나 리튬이온 폴리머 배터리인 경우는 직류전원 잭을 삽입할 수 있는 배터리접속구(21)가 충전용 회로를 보유하고 있어 상기 잭 접속구(21)에 별도의 잭을 이용하여 차량의 시거포트에 연결하여 사용할 경우 8.4볼트 직류전원을 공급받아 배터리(20)에 충전하여 사용하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑은 기존 온열장갑의 발열체의 종류와 설치 위치를 개선하여 이를 장갑에 적용함으로써, 온열이 직접적으로 필요한 손가락 바닥부분에 직접적인 온열과 자연스러운 착용감에 의한 편리한 사용감을 제공하며 또한 탄소띠 발열체의 특정상 온도 분포를 균일하게 유지하면서도 그 발열효율을 높일 수 있고, 저전압 직류전원이기 때문에 물이나 습기가 존재하는 곳에서도 안전하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 접속구에 시커포트 콘넥터 또는 직류전원 아답터 잭을 연결함으로써 군수분야, 산업현장 및 레저 활동에 적절히 사용할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

-이하, 본 발명에 따른 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

-도 1은 발명에 의한 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑 정면도이고, 도2

는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 정단면도이며, 도 4는 도 3의 A-A선 단

면도이고, 도 5는 도 2의 온열체인 탄소띠 발열체를 나타낸 도면이고 도 6은

본 발명의 3지(三指)온열장갑을 외부온도 영하10℃의 환경에서 각 손가락부의

온도를 측정한 위치를 표시한 평면도이고, 도 7은 배터리전압과 발열체의 발열

온도를 외부온도 영하10℃의 환경에서 8시간(30분단위)동안 측정한 결과의 평

균 온도를 보여주는 데이터를 표시한 도표이다.

-도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상,하면 외피( 101-1, 101-2 )와 상,하면 내피( 102-1, 102-2 )로 형성되는 장갑(100)과, 상기 장갑(100)의 아랫면 외피(101-2)와 아랫면 내피(102-2)의 사이에 형성되는 탄소띠 발열체(10)와, 상기 탄소띠 발열체(10)를 가동시키기 위한 배터리(20)와, 상기 배터리(20)에서 탄소띠 발열체(10)로 전기를 인가하는 한쌍의 전극(11)과, 상기 탄소띠 발열체(10)에 전류를 공급하기 위해 상기 전극(11)로부터 연결되고, 타단에는 직류전원 잭(23)과 연결된 전선(24)으로 구성되며, 상기 직류전원 잭(23)은 직류전원 배터리(20)의 접속부(21)에 연결되게 구성된다.

-그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탄소띠 발열체(10)는 팬(PAN)계열 또는 레이온(Rayon)계열의 탄소 화이버로 직조된 탄소섬유가 평직물 형태로 형성되는 것으로 천과 동일한 유연성이 있으며, 섬유자체의 씨실(12)과 날실(13)이 꼬여서 평직조가 되어 직조물 전체가 하나로 연결된 것과 같은 구성으로 이는 전체적인 전도성이 우수하도록 구성된다.

-또한 상기 배터리(20)는 건전지, 충전지, 리튬이온 배터리, 리튬이온 플리머 배터리 중에서 하나가 포함되어 이루어진 것이 바람직하다

본 발명은 발열체 소재를 탄소띠 탄소섬유를 사용함으로써 사용 소비 전략을 최소화하고 장기간 사용시에도 단선이나 경화가 없으며 특히 유연할 뿐만 아니라 이물감이 전혀 없기 때문에 군용 장갑, 온열 신발깔창, 휴대용 허리 뜸질기, 온열 메트리스등 제품등 광범위하게 적용이 가능하며 이 발열체를 산업제품에 적용하여 새로운 수출 시장을 개척할 가능성은 상당히 높다고 할 수 있다.

<1>도 1은 본 발명에 의한 3지(三指)온열장갑을 나타낸 정면도

<2>도 2는 도 1의 측면도

<3>도 3은 도 1의 정단면도

<4>도 4는 도 3의 A-A선 단면도

<5>도 5는 도 1의 발열체인 탄소띠 발열체를 나타낸 도면

<6>도 6은 본 발명의 3지(三指)온열장갑의 각 손가락부의 온도를 측정한 위치를 표시한 평면도

<7>도 7은 각 배터리 종류별 발열 온도를 8시간(30분 단위)동안 측정한 결과를 보여주는 데이터를 표시한 도표

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 3지(三指)온열장갑 101: 외피 101-1: 윗면 외피

102: 내피 102-1: 윗면 내피 101-2: 아랫면 외피

102-2: 아랫면 내피 10: 탄소띠 발열체 11: 전극

12: 발열체 씨실 13: 발열체 날실 20: 배터리

21: 배터리 접속구 23: 잭 24: 전선

25: 전원스위치

Claims

외피(101)와 내피(102)로 형성되는 3지(三指)온열장갑(100)과; 상기 3지(三指)온열장갑(100)의 아랫면 외피(101-2)와 아랫면 내피(102-2)사이에 형성되는 탄소띠 발열체(10)와; 상기 탄소띠 발열체(10)를 가동시키기 위한 배터리(20)와; 상기 배터리(20)에서 탄소띠 발열체(10)로 전기를 인가하는 한쌍의 전극(11)과; 상기 탄소띠 발열체(10)에 전기를 공급 하기 위해 상기 전극(11)과 배터리를 연결하는 잭(23)으로 구성된 것을 특징으로 하는 3지(三指)온열장갑.
제 1항에 있어서

상기 탄소띠 발열체(10)는 팬(PAN)계열 또는 레이온(Rayon)계열의 탄소 화이버로 직조한 탄소섬유를 평직물 형태로 형성한 발열체와; 상기 발열체(10)에 전기를 공급하기 위한 링 단자(아이렛), 압착단자, 클립형 단자, 도전성 접착제 (Paste), 도전성 알루미늄테이프, 도전성 동테이프 중에서 하나가 선택된 전극(11)과; 상기 배터리(20)는 1회용 건전지, 충전용 충전지, 충전용 리튬 이온 배터리, 충전용 리튬이온 폴리머 배터리 중에서 하나가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑.
제2항에 있어서

상기 탄소띠 발열체(10)은 발열체 발열 고유저항이 10옴(Ohm)에서 12 옴(Ohm)까지의 저항값을 갖는 저항체와: 상기 배터리(20)은 최저 DC 3.7볼트에서 최고 DC 7.4볼트의 전압과 최소 1000밀리암페어(mA)이상의 전류를 인가할 수 있는 전류 중 어느 한 종류로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑.