KR20140036469A - High efficient cool mat system using low electric power thermal electrical module - Google Patents

High efficient cool mat system using low electric power thermal electrical module Download PDF

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KR20140036469A
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    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47C21/00Attachments for beds, e.g. sheet holders, bed-cover holders; Ventilating, cooling or heating means in connection with bedsteads or mattresses
    • A47C21/04Devices for ventilating, cooling or heating
    • A47C21/042Devices for ventilating, cooling or heating for ventilating or cooling

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Abstract

One purpose of the present invention is to provide a cooling gel mat with a structure for maximizing the efficiency of an absorbent polymer sealed in a mat with a certain size, and the other purpose of the present invention is to provide a cooling gel mat which is to maintain a cooling effect using low power in preparation for deterioration in not only the effect of an absorbent polymer, but also the cooling effect. A cooling gel mat according to the present invention comprises a plastic base (1-1), a film layer (1-5) coated with aluminum with high thermal conductivity, and a gel layer (1-7), wherein the film layer (1-5) positioned under the plastic base (1-1) is sealed after installed to directly touch the gel layer (1-7). In addition, because the cooling effect of the gel layer cannot be maintained solely, a control unit (1-3) automatically applies electricity to a thermoelectric element (1-2) after recognizing the rise of temperature above a reference value so that the temperature can be continuously dropped, wherein the temperature is detected by a temperature detecting part (1-4) installed in the gel layer. A power source used for dropping the temperature is a lithium battery or a super condenser (1-6) having high charge efficiency and applied to a USB or a charger capable of being used anywhere without a cord.

Description

냉각효과가 뛰어난 열전소자가 사용된 저 전력 쿨 매트{High Efficient Cool Mat System Using Low Electric Power Thermal Electrical Module}High Efficient Cool Mat System Using Low Electric Power Thermal Electrical Module

쿨매트, 열전소자, 저전력 냉온소자.Cool mat, thermoelectric element, low power cold and hot element.

3℃ 체감온도! 기화열의 원리를 이용하여 3도차의 시원함을 느낄 수 있어 여름열대야를 시원하게 보낼 수 있습니다.”3 ℃ chill temperature! Using the principle of vaporization heat, you can feel the coolness of the third degree car, so you can spend the summer tropical night coolly. ”

매년 여름 다양한 매체 속에서 흔히 나오는 광고문구이다. 이러한 광고들에 힘입어 일명 ‘쿨매트’는 소비자들로부터 폭발적인 반응을 얻고 있다. 이때, 전기사용 없이 여름을 시원하게 보낼 수 있다는 말과 함께 소비자들을 현혹시키는 것이 있는데 이는 바로 광고 속 쿨매트의 원리이다. ‘지능형 냉각젤’이라는 과학적 원리를 사용하고 있다며 강조하는 가운데 그 실질적 효과에 대한 의문이 들어 쿨매트 효과 및 원인에 대한 실험을 하게 되었다. 하지만 실제로 냉각효과가 미미하므로 이 기술에 새로운 냉각 방식이 도입 되어야 만이 효과적으로 지속적인 냉각이 가능하다. It is an ad text that appears in various media every summer. Thanks to these advertisements, the so-called "cool mats" are receiving explosive reactions from consumers. At this time, there is something to entice consumers with the saying that they can spend summer cool without electricity, which is the principle of cool mat in advertisement. While emphasizing that he uses the scientific principle of 'intelligent cooling gel', he questioned the actual effect and experimented with the effect and cause of the cool mat. However, since the cooling effect is negligible, effective cooling is only possible if new technology is introduced in this technology.

이 효율이 우수한 쿨 매트 장치에 응용하게 될 펠티어 소자(Petier)는 열전소자(Thermoelectric Module), 펠체소자, 써머모듈, 써머모줄, 열전냉각소자, 열전모듈이라고도 하며 두 개의 다른 금속이 양끝만 서로 접합한 어느 한 시스템의 양쪽 접합에 전기를 흘려주면 한 접합에서는 열을 흡수하고 다른 접합에서는 열을 방출한다. 펠티어 소자는 전기적으로는 직렬, 열적으로는 평행인 두 개 이상의 반도체로 구성되어 있고 전기가 각 N형과 P형 소자를 통해 기판의 위와 아래를 계속해서 교대로 흐르는 동안 열이 열전소자를 통해 오직 한 방향으로만 이동하도록 배열되어 있다. 열은 열전소자를 통해서 흡열면에서 방열면으로 이동되고 이동되는 열은 공급되는 전압에 비례한다. 극성을 바꿔주면 같은 열전소자로 전류의 극성을 바꿈에 따라 가열과 냉각의 기능을 바꿀 수 있다. The Peltier element that will be applied to this efficient cool mat device is also called thermoelectric module, Pelce element, thermo module, thermos, thermoelectric cooling element, and thermoelectric module. When electricity is applied to both junctions of one system, one junction absorbs heat and the other junction releases heat. The Peltier element consists of two or more semiconductors that are electrically in series and thermally parallel, and heat is passed through the thermoelectric element only while electricity flows alternately up and down the substrate through each N-type and P-type element. It is arranged to move in only one direction. Heat is transferred from the heat-absorbing surface to the heat-dissipating surface through the thermoelectric element and the heat transferred is proportional to the voltage supplied. If you change the polarity, you can change the function of heating and cooling by changing the polarity of the current to the same thermoelectric element.

펠티어 소자(Pletier)의 주요 용도는 다음과 같다. 자동차의 온도조절(Climate Control) 시트, 반도체분야에서는 칠러, 순환기(Circulator), 냉각판과 척, 의료기구 중 혈액분석기, PCR, 시료온도싸이클테스터 이화학의 써큘레이터, 제습기, 스펙트로포토미터, 광학에서는 CCD 쿨링, 적외선센서 냉각, 레이저다이오드 냉각, 포토디이오드 냉각, SHG레이저 냉각, 컴퓨터에서는 CPU 냉각, 칩세트 번인에 사용되고 그밖에 냉장박스, 소형냉장고, 냉온수기, 와인냉장고, 쌀통, 소형김치냉장고, 제습기 그리고 산업용으로 폐열발전기, 리모트파워발전 등에 사용되고 있다.   Pletier's main uses are as follows: In the temperature control sheet of automobiles, in the field of semiconductors, chillers, circulators, cold plates and chucks, blood analyzers in medical instruments, PCR, sample temperature cycle testers, circulators in chemistry, dehumidifiers, spectrophotometers, and optics CCD Cooling, Infrared Sensor Cooling, Laser Diode Cooling, Photodiode Cooling, SHG Laser Cooling, Computer Cooling, CPU Cooling, Chipset Burn-in, etc. It is used for waste heat generator and remote power generation for industrial purposes.

쿨매트의 원리는 열흡수성 냉감소재인 젤이다. 광고에 의하면 체온이 닿으면 신속하게 열을 흡수하고 지속적인 뒤척임을 통해 젤이 이동하면서 열을 방출한다고 한다. 즉, 냉각젤은 흡열과 발열을 통해 적당한 온도를 유지시킨다는 원리이다. The principle of the cool mat is gel, which is a heat-absorbing cold material. According to the ad, when the body temperature reaches, it absorbs heat quickly and releases the heat as the gel moves through continuous twisting. In other words, the cooling gel maintains a proper temperature through endothermic and exothermic heat.

-흡열반응(endothermic reaction): 반응물질의 에너지가 상대적으로 작고 생성물질의 에너지가 커서 반응이 진행되기 위해 주위로부터 열에너지를 흡수해야 하는 반응.Endothermic reaction: A reaction in which the energy of the reactant is relatively small and the energy of the product is so large that the heat energy must be absorbed from the environment in order for the reaction to proceed.

-발열과정(exothermic reaction): 반응한 물질들의 에너지가 생성된 물질들의 에너지보다 더 커서 그 차이에 해당하는 에너지가 외부로 방출되는 반응. 연소반응, 중화반응 등 상온에서의 반응을 주로 포함한다. Exothermic reaction: the energy of reacted substances is greater than the energy of the produced substances, and the energy corresponding to the difference is released to the outside. It mainly includes reactions at room temperature such as combustion reactions and neutralization reactions.

-젤: 용액 속의 콜로이드 입자가 유동성을 잃고 약간의 탄성과 견고성을 가진 고체나 반고체의 상태로 굳어진 물질. Gel: A substance in which the colloidal particles in solution lose their fluidity and harden into a solid or semi-solid state with some elasticity and firmness.

-젤의 형태 및 예: 콜로이드 입자가 서로 이어진 채로 입체 그물 모양을 하고, 그 공간에 액체가 채워져 있다. 한천, 젤라틴, 두부, 생물체의 원형질 등의 그 예이다.Shape and example of the gel: The colloidal particles are connected to each other in a three-dimensional mesh shape, and the space is filled with liquid. Examples are agar, gelatin, tofu and the protoplasm of living organisms.

-비열(specific heat): 어떤 물질 1g의 온도 1℃를 또는 1K 높이는 데 필요한 열량.Specific heat: The amount of heat needed to raise the temperature of 1 g of a substance to 1 ° C or 1K.

-비열 구하는 공식: 질량이 m(g) 인 물질이 Q(cal)만큼의 열량을 공급받을 때 ΔT(°C)만큼의 온도변화가 발생했다면 이 물질의 비열은 다음의 식에 의해 얻어진다.-Specific heat formula: If the mass of m (g) is supplied with Q (cal) of heat, if the temperature change by ΔT (° C) occurs, then the specific heat of this material is obtained by the following equation.

C=Q/m △T (cal/g·℃)C = Q / m ΔT (cal / g ℃)

-비열 측정 방법: 열량 Q=cm△t 라는 공식과 (고온의 물체가 잃은 열량)=(저온의 물체가 얻은 열량)임을 이용하여 한 물체의 비열을 측정한다. -Specific heat measurement method: Measure the specific heat of an object using the formula: Q = cm △ t and (calories lost by a high temperature object) = (heat obtained by a low temperature object).

-열전도(heat conduction): 물질의 이동이 잃어나지 않음에도 불구하고 고온물질에서 저온물질로 연속적으로 열에너지가 전달되는 현상. 주로 고체 내부에서 일어나며 도체인 경우 열이 더 빨리 전달된다. 액체·기체는 고체에 비해 열전도가 매우 느리고 일부에 가해진 열을 전체에 확산시키기 어렵다. 이처럼 물질의 종류에 따라 전도되는 속도가 크게 다르다.Heat conduction: A phenomenon in which thermal energy is continuously transferred from a high temperature material to a low temperature material even though the movement of the material is not lost. It occurs mainly inside solids and, in the case of conductors, heat transfers faster. Liquids and gases have a very slow thermal conductivity compared to solids, and are difficult to diffuse the heat applied to a part. As such, the rate of conduction varies greatly depending on the type of material.

-냉각장치(cooling system): 내연기관에서 생기는 고온에 의한 실린더의 과열을 방지하는 장치. 크게 공랭식과 수랭식으로 구분된다. 공랭식의 경우, 실린더의 주위에 냉각핀이 있어 이를 통해 실린더 내의 온도의 일부를 대기 속으로 방산한다. 냉각작용은 수랭식에 비해 뒤지기 때문에 소형기관 외에는 사용하지 않는다. 수랭식의 경우, 실린더의 주위에 물재킷·라디에이터 ·팬 ·온도 조절기(서모스탯) 등이 설치되어 있다. 구조는 공랭식에 비해 다소 복잡하지만 냉각작용이 훨씬 우수하기 때문에 내연기관의 냉각장치에 널리 사용된다Cooling system: A device that prevents the cylinder from overheating due to the high temperature generated in an internal combustion engine. It is largely divided into air cooling and water cooling. In the air-cooled case, there are cooling fins around the cylinder, which dissipate some of the temperature in the cylinder into the atmosphere. Since cooling is inferior to water cooling, only small engines should be used. In the case of water cooling, a water jacket, a radiator, a fan, and a thermostat (thermostat) are installed around the cylinder. The structure is somewhat more complicated than air cooling, but it is widely used in the cooling system of internal combustion engine because it has much better cooling action.

-냉각소자: 펠티어 소자(Petier), 열전소자(Thermoelectric Module), 펠체소자, 써머모듈이라고도 한다. 두 개의 다른 금속이 양끝만 서로 접합한 어느 한 시스템의 양쪽 접합에 전기를 흘려주면 한 접합에서는 열을 흡수하고 다른 접합에서는 열을 방출하는 장치이다. 열은 열전소자를 통해서 흡열면에서 방열면으로 이동되고 이동되는 열은 공급되는 전압에 비례한다. -Cooling element: Also known as Peltier, Thermoelectric Module, Pelce, and Thermo Module. When two different metals deliver electricity to both junctions of a system where only the two ends are joined together, one device absorbs heat and the other bonds heat. Heat is transferred from the heat-absorbing surface to the heat-dissipating surface through the thermoelectric element and the heat transferred is proportional to the voltage supplied.

-냉각소자의 이용: 반도체분야에서는 순환기(Circulator), 냉각판과 척, 의료기구 중 혈액분석기, PCR, 스펙트로포토미터, 적외선센서 냉각, 컴퓨터에서는 CPU 냉각, 칩세트 번인에 사용되고 그밖에 냉장박스, 소형냉장고, 냉온수기, 와인냉장고, 쌀통, 소형김치냉장고, 제습기 그리고 산업용으로 폐열발전기, 리모트파워발전 등에 사용되고 있다.
-Cooling elements: Circulator, cooling plate and chuck in medical field, blood analyzer in PCR, PCR, spectrophotometer, infrared sensor cooling, CPU cooling in computer, chipset burn-in, etc. It is used in refrigerators, hot and cold water heaters, wine refrigerators, rice barrels, small kimchi refrigerators, dehumidifiers, and waste heat generators and remote power generation.

따라서 본 발명의 목적은 일정한 크기의 매트에 봉입된 흡수성 폴리머의 효율을 극대화하는 구조를 갖는 냉각 겔 매트를 찾아내고 다른 목적은 흡수성 폴리머뿐 만이 아닌 냉각효과가 떨어졌을 때를 대비하여 저 전력의 사용으로 냉각효과가 지속적으로 나타내는 냉각 겔 매트를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to find a cooling gel mat having a structure that maximizes the efficiency of the absorbent polymer encapsulated in a mat of a certain size, and another object is to use a low power in preparation for when the cooling effect is reduced as well as the absorbent polymer. It is to provide a cooling gel mat that the cooling effect is continuously shown.

실험 1. A사, B사, C사의 냉각효과 비교Experiment 1.Comparison of Cooling Effect of Company A, Company B and Company C

시중에서 팔고있는 세 가지의 쿨매트 제품들의 냉각효과를 비교한다. 이때의 냉각효과 비교는 실내온도보다 높은 36.5℃ 체온과 쿨매트의 접촉 부분의 온도변화를 이용한다. 체온과 접촉했을 때 온도가 올라가는 현상을 가장 잘 방지해주는 쿨매트가 냉각효과가 높은 것이라는 원리를 통해 세 가지 쿨매트의 냉각효과를 알아본다. Compare the cooling effects of the three cool mat products on the market. The comparison of the cooling effect at this time uses the temperature change of the contact portion of the cool mat and the body temperature higher than the room temperature. Three cool mats will be explained by the principle that the cool mat, which best prevents the temperature rise when it comes in contact with body temperature, has a high cooling effect.

가설: 가격 순서인 A〈B〈C순으로 냉각효과가 클 것이다.Hypothesis: Cooling effect will be greatest in order of price A <B <C.

실험 2. Experiment 2. 쿨매트의Cool mat 내부 구조 및 젤의 비열 측정 Internal structure and specific heat measurement of gel

시중에서 팔고 있는 세 가지 쿨매트의 부분을 잘라 내부구조를 관찰해 냉각효과에 어떠한 영향을 미치는지 알아본다. 또한 쇠구슬을 이용한 비열을 측정하는 방법을 통해 각 젤의 비열을 측정하고 냉각효과와 관련하여 탐구한다. 내부구조와 비열 중에서 어떤요인이 냉각효과에 더 큰 영향을 미치는지 알아본다. Cut out the three cool mats on the market and observe their internal structure to see how they affect the cooling effect. In addition, the specific heat of each gel is measured by measuring the specific heat of iron beads and explored the cooling effect. Find out which of the internal structure and specific heat has a greater influence on the cooling effect.

가설: 내부 구조와 젤의 비열 모두 냉각 효과에 영향을 미칠 것이다. Hypothesis: Both the internal structure and the specific heat of the gel will affect the cooling effect.

실험 3. 효과적인 Experiment 3. Effective 쿨매트Cool Mat 고안 device

금속의 열전도율이 크다는 사실을 바탕으로 시중에서의 쿨매트보다 더 효과적인 쿨매트를 고안한다. 가장 효과적인 쿨매트 고안을 위해 쿨매트, 컴퓨터 CPU의 냉각장치, 냉각소자의 열전도에 따른 냉각효과를 실험적으로 비교한다. Based on the fact that the thermal conductivity of metals is high, cool mats are designed to be more effective than cool mats on the market. In order to design the most effective cool mat, we compare experimentally the cooling effect of the cool mat, the cooling device of the computer CPU, and the heat conduction of the cooling element.

가설: 쿨매트〈 컴퓨터 CPU 의 냉각장치〈 냉각소자 순으로 냉각효과가 높을 것이다. Hypothesis: Cooling mat will be the highest cooling effect in the order of cooling element of computer CPU .

실험 1. A사, B사, C사의 냉각효과 비교Experiment 1.Comparison of Cooling Effect of Company A, Company B and Company C

-준비물: 전자온도계, A사 쿨매트, B사 쿨매트, C사 쿨매트-Preparations: Electronic thermometer, A company cool mat, B company cool mat, C company cool mat

① 전자온도계를 사용하여 27℃상온에서 A사 쿨매트의 온도를 측정한다. ① Measure the temperature of company A's cool mat at 27 ℃ by using electronic thermometer.

② A사 쿨매트 위에 20분동안 앉아 있는다. ② Sit on coolant A company for 20 minutes.

③ 20분 뒤 A사 쿨매트와 신체의 접촉부분의 온도를 측정한다. ③ After 20 minutes, measure the temperature of company A's contact mat with the body.

④ B사, C사의 경우도 같은 조건에서 20분간 실험하고 온도를 측정한다. ④ For company B and company C, experiment for 20 minutes under the same conditions and measure the temperature.

⑤ 체온으로 인해 올라간 온도변화를 통해 세 가지 쿨매트의 냉각효과를 비교한다. ⑤ Compare the cooling effect of the three cool mats by changing the temperature due to body temperature.

실험 2. 쿨매트의 내부 구조 및 젤의 비열 측정Experiment 2. Internal structure of cool mat and specific heat measurement of gel

-준비물: A사 쿨매트(젤 100g), B사 쿨매트(젤 100g), C사 쿨매트(젤 100g), 칼, 53℃물, 투명한 컵 3개, 전자 온도계, 쇠구슬150g-Preparations: Company A cool mat (gel 100g), Company B cool mat (gel 100g), Company C cool mat (gel 100g), knife, 53 ℃ water, 3 transparent cups, electronic thermometer, iron ball 150g

① A사, B사, C사 쿨매트의 일부를 잘라 내부구조를 관찰한다.① Cut some of the A, B and C cool mats and observe the internal structure.

② 자른 부분 속에 있는 세 가지 젤 100g를 각각 3개의 투명한 컵에 넣는다. ② Put 100g of the three gels in the cut into three transparent cups.

③ A사 젤의 온도를 측정한다. ③ Measure the temperature of company A gel.

④ 53℃뜨거운 물에 쇠구슬을 넣고 1분 후 물의 온도를 측정한다. (이때의 물의 온도와 쇠구슬의 온도는 같다.)④ Put iron ball in the hot water of 53 ℃ and measure the temperature of water after 1 minute. (The temperature of the water and the temperature of the iron ball at this time are the same.)

⑤ 뜨거워진 쇠구슬을 A사 젤에 넣은 뒤 시간이 흐른 후 열평형 온도를 측정한다. ⑤ Put the hot iron ball in the gel of company A and measure the thermal equilibrium temperature after a while.

⑥ 쇠구술이 잃은 열량과 A사 젤이 얻은 열량이 같다는 사실을 이용하여 A사 젤의 비열을 구한다.⑥ Obtain specific heat of company A gel using the fact that calorie lost by calorie and calorie of company A is the same.

⑦ B사, C사도 같은 방법을 사용하여 비열을 구한다. ⑦ B company and C company also find the specific heat using the same method.

실험 3. 효과적인 Experiment 3. Effective 쿨매트Cool Mat 고안 device

-준비물: 전자온도계, C사 쿨매트, 컴퓨터 CPU 냉각 장치, 냉각 소자, 63℃물, 알루미늄10g-Preparation materials: electronic thermometer, C company cool mat, computer CPU cooler, cooling element, 63 ℃ water, aluminum 10g

① 63℃뜨거운 물에 알루미늄을 넣고 1분 후 물의 온도를 측정한다. ① Put aluminum in 63 ℃ hot water and measure the temperature of water after 1 minute.

② 뜨거워진 알루미늄을 쿨매트 위에 놓은 뒤 4분간 온도변화를 측정한다. ② Put the heated aluminum on the cool mat and measure the temperature change for 4 minutes.

③ 뜨거워진 알루미늄을 냉각 장치 위에 놓은 뒤 4분간 온도변화를 측정한다.③ Put the hot aluminum on the cooling system and measure the temperature change for 4 minutes.

④ 뜨거워진 알루미늄을 냉각 소자 위에 놓은 뒤 4분간 온도변화를 측정한다.④ Place the hot aluminum on the cooling element and measure the temperature change for 4 minutes.

⑤ 장치로 인해 내려간 온도변화를 통해 세 가지 장치의 냉각효과를 비교한다. ⑤ Compare the cooling effect of the three devices by changing the temperature caused by the device.

매트가 매트의 온도보다 높은 체온과 접촉할 때 접촉하는 면을 통해 열이 이동하므로 온도가 높아져야 한다. 이때 쿨매트가 효과적이었다면 접촉하는 면의 온도는 내려가거나 최소한 그대로여야 한다. 온도가 내려가거나 그대로인 것은 쿨매트 내에서 접촉면적으로부터 열을 잘 흡수한다는 것을 뜻하기 때문이다. 하지만 실험결과 A사는 5℃, B사는 3℃ 온도가 올라갔고 C사만 온도가 그대로 유지되었다. 이로써 냉각효과는 A〈B〈C순으로 좋고 전반적으로 냉각효과가 크지 않다는 결론을 낼 수 있었다. When the mat comes in contact with a body temperature higher than the mat's temperature, the heat moves through the contacting surface, so the temperature must be high. If the cool mat has been effective, the temperature of the contacting surfaces should be lowered or at least maintained. This is because the temperature decreases or stays as it means that it absorbs heat well from the contact area within the cool mat. However, as a result of the experiment, company A had a temperature of 5 ° C, company B had a temperature of 3 ° C, and only company C maintained the temperature. As a result, it was concluded that the cooling effect was good in the order of A <B <C and that the overall cooling effect was not large.

도면1 은 본 발명의 실시 예.1 is an embodiment of the present invention.

쿨매트는 63℃에서 29℃까지, 컴퓨터 CPU 냉각장치는 63℃에서 18℃까지, 냉각소자는 63℃에서 3℃까지 알루미늄을 냉각시켰다. 즉 냉각효과는 쿨매트〈컴퓨터 CPU 냉각장치〈냉각소자 순으로 높았다. 컴퓨터 CPU 냉각장치와 냉각소자의 경우 처음에는 컴퓨터 CPU 냉각장치로 인한 온도변화가 더 심했지만 결과적으로 냉각소자가 알루미늄의 온도를 더욱 낮추어 주었다. The cool mat cooled the aluminum from 63 ° C to 29 ° C, the computer CPU cooler from 63 ° C to 18 ° C, and the cooling element from 63 ° C to 3 ° C. In other words, the cooling effect was higher in the order of cool mat <computer CPU cooler <cooling element. In the case of computer CPU coolers and cooling elements, the temperature changes caused by computer CPU coolers were more severe at first, but as a result, the cooling elements lowered the temperature of aluminum further.

실험 1. A사, B사, C사의 냉각효과 비교Experiment 1.Comparison of Cooling Effect of Company A, Company B and Company C

이 실험은 열의 이동 원리를 이용한 실험이었다. 열은 고온의 물체에서 저온의 물체로 이동하는데 쿨매트가 신체와 접촉했을 때 신체에서 쿨매트로 열이 이동한다. 따라서 상온에서는 접촉하는 면의 온도는 올라가야한다. 이때 효과적인 쿨매트였다면 온도가 내려가야한다. 쿨매트 내에서 열을 흡수하면 그 표면의 온도가 내려가기 때문이다. 하지만 실험 결과 A, B, C 쿨매트 모두 온도가 내려가지는 않고 올라가거나 그대로 유지되었다. 이로부터 A〈B〈C 순으로 냉각효과가 클 것이라는 가설을 증명할 수 있었고 쿨매트의 냉각정도는 광고보다 비효율적이라는 결론을 도출해낼 수 있었다. This experiment was based on the heat transfer principle. Heat moves from a hot object to a cold one, and when the cool mat comes into contact with the body, heat moves from the body to the cool mat. Therefore, at room temperature, the temperature of the contacting surface should rise. If it was an effective cool mat, the temperature should drop. Absorption of heat within the cool mat lowers its surface temperature. However, as a result of the experiment, the A, B, and C cool mats all went up or remained unchanged. From this, the hypothesis that the cooling effect will be greatest in the order of A <B <C could be proved, and it was concluded that the cooling degree of the cool mat is less efficient than the advertisement.

실험 2. 쿨매트의 내부 구조 및 젤의 비열 측정Experiment 2. Internal structure of cool mat and specific heat measurement of gel

이 실험은 쿨매트의 내부 구조를 관찰하고 젤의 비열을 측정함으로써 냉각효과에 영향을 미치는 요인에 대해 알아보는 것이었다. 내부 구조 및 젤의 비열 모두 영향을 미칠 것이라고 생각했지만 탐구 결과 내부 구조의 영향이 컸다. The experiment examined the factors that influence the cooling effect by observing the internal structure of the cool mat and measuring the specific heat of the gel. Though the internal structure and the specific heat of the gel were thought to be affected, the exploration showed that the internal structure was significant.

A, B, C 순으로 젤의 탄성과 견고성이 높았으며 빼곡히 젤성분이 차여있었고 이는 그대로 냉각효과에 영향을 미쳤다. 냉각효과가 가장 좋았던 C 쿨매트 내부구조의 경우, 3중구조로 되어있었는데 첫 번째 층인 알루미늄은 열전도를 효과적으로 시켜 더운 열을 주변으로 빨리 확산시키고 두 번째 층인 다공성 섬유는 젤 속 증발성 있는 기체를 대류시키면서 온도를 낮추는 효과를 준다는 생각이 들었다. 세 번째 층인 젤 또한 촘촘히 쌓여 있어 열전도율이 좋은 것이라는 예상을 할 수 있었다. The elasticity and firmness of the gel were high in the order of A, B, and C, and the gel component was filled up, which affected the cooling effect. In the C cool mat internal structure, which had the best cooling effect, it had a triple structure. The first layer, aluminum, effectively conducts heat and diffuses hot heat to the surroundings. I thought it would have the effect of lowering the temperature. The third layer, the gel, is also densely stacked, which means that the thermal conductivity is good.

젤의 비열은 예상과는 달리 냉각효과에 크게 영향을 미치지 않았다. 왜냐하면 젤의 비열은 그 젤 상태의 영향을 크게 받았기 때문이다. 이 실험의 경우 A의 냉각효과가 가장 낮았지만 액체여서 비열은 가장 크게 측정되었고 C의 냉각효과가 가장 높았지만 고체여서 비열은 가장 작게 측정되었다. Unexpectedly, the specific heat of the gel did not significantly affect the cooling effect. Because the gel's specific heat is greatly affected by its gel state. In this experiment, the cooling effect of A was the lowest, but the specific heat was measured the most because it was liquid, while the cooling effect of C was the highest, but the specific heat was the smallest because it was solid.

실험 3. 효과적인 Experiment 3. Effective 쿨매트Cool Mat 고안 device

이 실험으로부터 기본적인 흡열발열 반응만 하는 쿨매트보다 한쪽에서 기화를 통해 흡열반응을, 다른 쪽에서 응축하며 발열반응을 하는 힛파이프의 원리가 들어간 냉각장치가 열을 효율적으로 이동시켰다. 또한 이러한 냉각장치 보다 쿨매트 아래에 장치한 전자의 흐름 및 전류를 이용한 냉각소자 (1-2)가 열 이동 효과가 컸다. From this experiment, the cooling device with the principle of heat pipe that performs endothermic reaction through evaporation on one side and exothermic reaction by condensation on the other side than the cool mat which only performs basic endothermic heat reaction efficiently transferred heat. In addition, the cooling element (1-2) using the flow of electrons and the current installed under the cool mat was more effective than the cooling device.

따라서 금속의 열전도도 원리를 이용하여 열이 흡수되는 부분을 신체와 접촉하면 전류가 조금은 들어가지만 훨씬 효율적인 냉각매트를 고안해낼 수 있었다. Therefore, by using the thermal conductivity principle of the metal, when the heat absorbing part comes into contact with the body, a small amount of current enters, but a much more efficient cooling mat can be devised.

본 발명에서는 플라스틱 베이스(1-1) 아래층에 열전도성이 우수한 알루미늄이 코팅된 필름 층(1-5)을 젤 층(1-7)에 직접 접촉하게 한 후 밀봉한다.In the present invention, the film layer (1-5) coated with aluminum having excellent thermal conductivity on the lower layer of the plastic base (1-1) is brought into direct contact with the gel layer (1-7) and then sealed.

또한 젤 층 단독으로 냉각효과를 계속해서 유지 할 수 없음으로 젤층 사이에 온도측정부(1-4)를 장치하여 온도가 기춘치 이상이 올라갈 경우 이를 제어장치(1-3)에서 인지하여 자동으로 열전소자(Thermal Electric Module) (1-2)에 전기를 가하여 온도를 하강시키는 작용을 연속적으로 실행한다. 이때 사용되는 전원은 코드가 없이 어디서든지 사용 할 수 있는 USB나 충전기를 이용한 충전효율이 우수한 리튬전지나 수퍼 콘덴서(1-6)를 사용한다.
In addition, since the cooling effect cannot be continuously maintained by the gel layer alone, a temperature measuring unit (1-4) is installed between the gel layers, and if the temperature rises above the cough level, the controller (1-3) recognizes this automatically. The thermoelectric element (1-2) is supplied with electricity to continuously lower the temperature. At this time, the power source used is a lithium battery or a super capacitor (1-6) with excellent charging efficiency using a USB or a charger that can be used anywhere without a cord.

1-1 쿨매트 표층
1-2 열전소자(TEM)
1-3 스위치와 제어부
1-4 전자식 온도 측정부
1-5 금속 전도성 필름층
1-6 USB 충전장치.
1-7 흡열 젤층
1-8 베개
1-1 Cool Mat Surface
1-2 thermoelectric element (TEM)
1-3 Switches and Controls
1-4 Electronic Temperature Measurement Unit
1-5 metal conductive film layer
1-6 USB Charger.
1-7 endothermic gel layer
1-8 pillow

Claims (1)

본 발명에서는 플라스틱 베이스(1-1) 아래층에 열전도성이 우수한 알루미늄이 코팅된 필름 층(1-5)을 젤 층(1-7)에 직접 접촉하게 한 후 밀봉한다.
또한 젤 층 단독으로 냉각효과를 계속해서 유지 할 수 없음으로 젤층 사이에 온도측정부(1-4)를 장치하여 온도가 기춘치 이상이 올라갈 경우 이를 제어장치(1-3)에서 인지하여 자동으로 열전소자(Thermal Electric Module) (1-2)에 전기를 가하여 온도를 하강시키는 작용을 연속적으로 실행하는 쿨 매트에 한한다.
In the present invention, the film layer (1-5) coated with aluminum having excellent thermal conductivity on the lower layer of the plastic base (1-1) is brought into direct contact with the gel layer (1-7) and then sealed.
In addition, since the cooling effect cannot be continuously maintained by the gel layer alone, a temperature measuring unit (1-4) is installed between the gel layers, and if the temperature rises above the cough level, the controller (1-3) recognizes this automatically. It is limited to a cool mat that continuously performs an action of lowering the temperature by applying electricity to the thermal electric module (1-2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021066782A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Thermo-electric cooling headsets
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