KR20140057969A - 냉온 매트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉온 매트에 관한 것으로서, 유체봉 삽입공간부가 형성되는 모듈 하우징; 상기 모듈 하우징 내의 유체봉 삽입공간부 내에 배치되며, 냉기 또는 온기를 전해 받을 수 있도록 내부에 상변화물질(PCM, Phase Change Material)이 충전되는 제1 유체봉; 내부에 상변화물질(PCM)이 충전되며, 상기 제1 유체봉에 이웃하게 배치되어 상기 냉기 또는 상기 온기를 상기 제1 유체봉으로 전달하는 제2 유체봉; 및 상기 모듈 하우징이 수용되도록 외관을 형성하되 상기 유체봉 삽입공간부의 개구 영역을 개방하는 개폐커버가 일측에 형성되는 매트 외피를 포함한다.

Description

냉온 매트{Cold and warmth mat}
본 발명은, 냉온 매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구조가 간단하고, 냉기와 온기를 유지시킬 수 있음은 물론 종래와 달리 동력이 필요치 않으며, 간편하게 냉각 및 가열할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있는 냉온 매트에 관한 것이다.
매트는 원래 침구용 받침, 즉 침대용 깔개를 의미하지만 현재는 온돌방이나 마루 위, 요 밑에 두는 침구까지를 의미하며, 방석 형태의 것으로 만들어 사용하기도 한다.
이러한 매트는 외피 내에 솜이나 스펀지 등의 쿠션을 배치하는 방식으로 제작되는 것이 극히 일반적이기 때문에 매트가 자체적으로 냉기를 형성시키거나 온기를 형성시킬 수는 없다.
그렇지만 만약, 매트가 냉기 혹은 온기를 유지할 수만 있다면 더운 여름철이나 추운 겨울철에 사용하기에 유리할 수 있다. 이러한 이유로 인해 펠티어 소자를 매트에 적용하여 냉기 또는 온기를 유지할 수 있도록 하는 방안들이 연구되고 있으며, 실제 일부는 제품으로 출시되기도 하였다.
하지만, 현재까지 알려진 구조, 특히 펠티어 소자 등을 적용한 냉온 매트의 경우, 구조대비 실질적인 효율이 낮아 활용성이 떨어질 수 있고 또한 별도의 동력이 요구되는 등 다양한 단점이 발생되고 있으므로 이러한 점을 감안한 새로운 방식의 냉온 매트의 연구 개발이 요구된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2008-0089620호
본 발명의 목적은, 구조가 간단하고, 냉기와 온기를 유지시킬 수 있음은 물론 종래와 달리 동력이 필요치 않으며, 간편하게 냉각 및 가열할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있는 냉온 매트를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 유체봉 삽입공간부가 형성되는 모듈 하우징; 상기 모듈 하우징 내의 유체봉 삽입공간부 내에 배치되며, 냉기 또는 온기를 전해 받을 수 있도록 내부에 상변화물질(PCM, Phase Change Material)이 충전되는 제1 유체봉; 내부에 상변화물질(PCM)이 충전되며, 상기 제1 유체봉에 이웃하게 배치되어 상기 냉기 또는 상기 온기를 상기 제1 유체봉으로 전달하는 제2 유체봉; 및 상기 모듈 하우징이 수용되도록 외관을 형성하되 상기 유체봉 삽입공간부의 개구 영역을 개방하는 개폐커버가 일측에 형성되는 매트 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트에 의해 달성된다.
상기 제1 유체봉은 상기 유체봉 삽입공간부 내에서 상호간 이격되게 다수 개 배치되고, 상기 제2 유체봉은 상기 제1 유체봉들 사이사이에 배치될 수 있다.
상기 유체봉 삽입공간부에 마련되어 상기 제1 유체봉들을 클램핑시키는 다수의 제1 클램프; 및 상기 제1 클램프들과는 이격된 위치에서 상기 제2 유체봉들을 클램핑시키는 제2 클램프를 더 포함할 수 있다.
상기 유체봉 삽입공간부 내의 바닥 영역에 배치되어 상기 제2 유체봉을 지지하는 제2 유체봉 지지플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 유체봉 지지플레이트의 표면에는 단열재가 더 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 구조가 간단하고, 냉기와 온기를 유지시킬 수 있음은 물론 종래와 달리 동력이 필요치 않으며, 간편하게 냉각 및 가열할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온 매트의 사시도,
도 2는 도 1에서 커버를 일부 개방한 상태의 사시도,
도 3은 도 2에서 상부 단열시트를 개방한 상태의 사시도,
도 4는 냉온 매트의 외피 내에 마련되는 냉온 모듈의 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 냉온 모듈의 부분 분해 사시도,
도 6은 도 4의 요부 확대도,
도 7은 도 5의 요부 확대도,
도 8은 도 6의 A-A선에 따른 단면도,
도 9는 도 6의 B-B선에 따른 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온 매트의 사시도, 도 2는 도 1에서 커버를 일부 개방한 상태의 사시도, 도 3은 도 2에서 상부 단열시트를 개방한 상태의 사시도, 도 4는 냉온 매트의 외피 내에 마련되는 냉온 모듈의 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 냉온 모듈의 부분 분해 사시도, 도 6은 도 4의 요부 확대도, 도 7은 도 5의 요부 확대도, 그리고 도 8은 도 6의 A-A선에 따른 단면도, 도 9는 도 6의 B-B선에 따른 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 냉온 매트는 별도의 동력 없이도 냉기 또는 온기를 유지시킬 수 있도록 한 것으로서, 제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)이 삽입되는 한 쌍의 유체봉 삽입공간부(130a)가 형성되는 모듈 하우징(130)과, 모듈 하우징(130)이 수용되도록 외관을 형성하되 삽입공간부(130a)의 개구 영역을 개방하는 개폐커버(181)가 일측에 형성되는 매트 외피(180)를 포함한다.
본 실시예의 냉온 매트는 방석을 비롯하여 침대용 깔개, 이불, 요 밑에 두는 침구 등을 모두 포함할 수 있는데, 본 실시예에서는 방석을 그 예로 하여 설명하도록 한다.
따라서 도 1 내지 도 3처럼 본 실시예의 냉온 매트는 의자 등에 올려둘 수 있을 정도의 사이즈로 제작될 수 있다. 물론, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
모듈 하우징(130)은 제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)을 지지하는 구조체로서 매트 외피(180) 내에 배치된다.
제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)이 보유하는 냉기 또는 온기(이하, 냉기로 설명함)를 지속적으로 또한 오랜 기간 유지할 수 있도록 본 실시예에서 모듈 하우징(130)은 발포성 합성수지재, 예컨대 스티로폼, 스펀지 등을 포함하는 발포성 합성수지재로 형성될 수 있다.
모듈 하우징(130)이 발포성 합성수지재로 제작됨으로써 제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)을 보호할 수 있으며, 매트의 평형 유지와 안정감을 제공할 수 있다. 후술하겠지만 모듈 하우징(130)의 상부에 단열시트(141)가 배치됨으로써 외부로의 냉기 유출을 저지할 수 있다.
모듈 하우징(130)에는 유체봉 삽입공간부(130a)가 형성된다. 유체봉 삽입공간부(130a)는 모듈 하우징(130)을 관통하는 일종의 개구로서 모듈 하우징(130) 상에서 상호간 이격되게 한 쌍으로 배치된다. 한 쌍의 유체봉 삽입공간부(130a)의 구조는 모두 동일하다. 즉 그 내부에 제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)이 마련되는 구조는 모두 동일하다.
이처럼 모듈 하우징(130)에 한 쌍의 유체봉 삽입공간부(130a)를 동일하게 배치함으로써 도 4 및 도 5처럼 유체봉 삽입공간부(130a)들 사이에는 유체봉(110,120)들이 배치되지 않는 유체봉 미배치 공간부(130b)가 형성될 수 있다.
이러한 유체봉 미배치 공간부(130b)는 본 실시예의 매트를 깔고 앉을 때 사용자의 생식기나 항문 등을 보호한다. 즉 생식기나 항문 등에 유체봉(110,120)들이 근접되는 것은 바람직하지 않기 때문에 이를 위해 유체봉 미배치 공간부(130b)가 배치되는 것이다.
물론, 유체봉 미배치 공간부(130b)는 본 실시예의 매트가 방석으로 적용될 때에 마련되는 것이며, 예컨대 본 실시예의 매트가 이불이나 등받이 등의 용도로 사용된다면 굳이 유체봉 미배치 공간부(130b)가 형성되지 않아도 좋다.
모듈 하우징(130)의 일측에는 유체봉 삽입공간부(130a)의 상부 개구를 각각 차폐하는 단열시트(141)가 배치된다. 단열시트(141)는 제2 유체봉(120)의 강한 냉기가 신체에 직접 전달되지 않도록 하기 위해 마련되며, 이에 신체로 냉기의 전달을 최소화하여, 제1 유체봉(110)에 흡수된 냉기는 신체에 적합한 온도로 제공되어 장시간 시원함을 유지할 수 있게 된다. 단열시트(141)는 알루미늄 스펀지처럼 부드러운 재질로 마련된다.
또한, 모듈 하우징(130)의 타측에는 모듈 하우징(130)의 하부면을 지지하는 판상의 지지부재(142)가 배치된다. 여기서, 지지부재(142)는 경화 플라스틱처럼 비교적 견고한 판상체로 마련될 수 있다.
그리고, 지지부재(142)의 하부에는 발포성 합성수지재로 이루어진 판상체의 보조 지지부재(144)가 마련되어 있다. 보조 지지부재(144)는 지지부재(142)와 매트 외피(180)의 미끄럼 방지 효과를 제공하며, 지지부재(142)의 결로 현상을 방지하는 역할도 한다.
단열시트(141)는 도 2에서, 그리고 지지부재(142)와 보조 지지부재(144)는 도 5에서 확인할 수 있다.
매트 외피(180)는 본 실시예의 냉온 매트가 예컨대, 방석처럼 보이기 위한 합성수지재로 된 겉 커버이다.
이러한 매트 외피(180)에는 제2 유체봉(120)을 교체하기 위한 통로를 이루는 개폐커버(181)가 형성된다. 개폐커버(181)는 매트 외피(180)와 벨크로(B1,B2) 결합된다. 한편, 본 실시예에서는 개폐커버(181)가 매트 외피(180)와 벨크로(B1,B2) 결합되는 것이 도시되어 있지만, 개폐커버(181)는 매트 외피(180)와 스냅 단추 또는 지퍼에 의해 결합될 수도 있다.
전술한 것처럼 유체봉 삽입공간부(130a)가 한 쌍으로 마련되기 때문에 개폐커버(181) 역시 유체봉 삽입공간부(130a)에 대응되게 한 쌍으로 마련되어 해당 위치에서 유체봉 삽입공간부(130a)를 개폐할 수 있다.
실제, 도 1에서 도 2처럼 개폐커버(181)를 열면 단열시트(141)가 보이며, 단열시트(141)를 제거해야만 제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)이 들어 있는 유체봉 삽입공간부(130a)가 도 3처럼 외부로 노출된다. 도 3처럼 유체봉 삽입공간부(130a)가 외부로 노출되어야 제2 유체봉(120)을 갈아 끼울 수 있다.
한편, 제1 유체봉(110)은 모듈 하우징(130) 내의 유체봉 삽입공간부(130a) 내에 배치되는 봉 형상의 부재이다. 본 실시예의 경우, 다수의 제1 유체봉(110)이 적용되며, 그 내부에는 냉기를 전해 받을 수 있도록 내부에 상변화물질(PCM, Phase Change Material)이 충전된다.
그리고 제2 유체봉(120)은 제1 유체봉(110)에 이웃하게 배치되어 냉기를 제1 유체봉(110)으로 전달하는 역할을 한다.
제2 유체봉(120) 역시 제1 유체봉(110)과 동일한 구조로 마련된다. 즉 제2 유체봉(120) 내에도 상변화물질(PCM)이 충전되기 때문에 제2 유체봉(120)을 냉동고 내에 넣어 얼린 후에 유체봉 삽입공간부(130a) 내에 배치하면 제2 유체봉(120)의 냉기가 그에 이웃된 제1 유체봉(110)으로 전달되며, 냉기는 제1 및 제2 유체봉(110,120)에 의해 유체봉 삽입공간부(130a) 내에서 오랜 기간 가둬짐으로써 지속적인 냉기 작용을 수행하게 된다. 따라서 매트 방석은 지속적으로 오랜 기간 차가움을 유지할 수 있게 된다.
제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)은 그 내부에 충전된 상변화물질이 강한 충격과 압력에도 누출되지 않도록 플라스틱 종류의 얇고 질긴 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
참고로, 상변화물질(PCM)은 물, 고흡수성 폴리머, 온도강하제를 용도에 따라 선택적으로 배합시킨 물질이다. 열에너지를 흡수 또는 방출하는 물질로서 저온에서 고체, 젤, 액체 상태로 존재할 수 있다.
PCM은 잠열재, 축열재, 축냉재, 열조절성물질로서의 역할을 한다. 상변화물질은 상변화과정을 통하여 많은 양의 열에너지를 축적하거나 저장된 열에너지를 방출한다. 상변화물질은 어떤 물질이 고체에서 액체상태, 액체에서 고체상태, 액체에서 기체, 기체에서 액체상태 등, 하나의 상태에서 다른 상태로 변하는 일종의 물리적 변화과정을 통하여 열을 축적하거나 저장한 열을 방출하는 물질이다. 상변화 과정에서 모든 물질은 화학적 결합이나 형성 같은 화학적 반응이 아닌 분자의 물리적인 배열이 바뀌게 된다. 상변화물질은 크게 유기물질과 무기물질로 분류할 수 있다. 유기물질의 예로는 탄소와 수소로 이루어진 탄화수소계열의 테트라데칸, 옥타데칸, 노나데칸 등의 물질이 있으며, 무기물질의 예로는 6개의 물분자가 결합된 수화물형태의 염화칼슘 등이 있다.
제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)이 하나씩 마련될 수도 있다. 하지만, 본 실시예의 경우, 고효율을 위해 제1 유체봉(110)과 제2 유체봉(120)이 다수 개 마련된다. 즉 제1 유체봉(110)은 3개, 그리고 제2 유체봉(120)은 2개 마련되며, 제2 유체봉(120)이 제1 유체봉(110)들 사이사이에 배치된다. 물론, 이와 같은 조합은 하나의 예에 불과하므로 유체봉(110,120)의 개수나 사이즈 등은 매트의 크기에 따라 얼마든지 변경될 수 있다.
한편, 유체봉 삽입공간부(130a) 내에서 제1 및 제2 유체봉(110,120)들이 클램핑되기 위해 유체봉 삽입공간부(130a) 내에는 제1 및 제2 유체봉(110,120)들을 개별적으로 클램핑시키는 제1 클램프(150)와 제2 클램프(160)가 마련된다.
본 실시예의 경우, 제1 클램프(150)와 제2 클램프(160)는 신축성 밴드로 적용될 수 있다.
제1 유체봉(110)들이 해당 위치에 고정된 상태를 유지하고, 제2 유체봉(120)들만이 착탈된다는 점을 감안하여 제1 클램프(150)는 한 쌍으로 마련되고, 제2 클램프(160)는 한 쌍의 제1 클램프(150) 사이에 한 개 마련된다. 물론, 이러한 사항 역시 하나의 예에 불과하다.
제1 클램프(150)들과는 달리 제2 클램프(160) 영역에는 유체봉 삽입공간부(130a) 내의 바닥 영역에 배치되어 제2 유체봉(120)을 지지하는 제2 유체봉 지지플레이트(160)가 더 마련된다.
이때, 제2 유체봉 지지플레이트(170)의 표면에는 단열재(171)가 더 배치된다. 이는 제2 유체봉(120)의 강한 냉기가 제2 유체봉 지지플레이트(170) 쪽을 통해 바깥으로 직접 방출되는 것을 저지하기 위함이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 매트의 사용법을 설명한다.
예컨대, 제2 유체봉(120)을 냉동고 내에 넣어 얼린 후에 도 3처럼 개폐커버(181)를 열고 유체봉 삽입공간부(130a) 내에 배치하면 제2 유체봉(120)의 냉기가 그에 이웃된 제1 유체봉(110)으로 전달된다.
그러면 냉기는 제1 및 제2 유체봉(110,120)에 의해 유체봉 삽입공간부(130a) 내에서 오랜 기간 가둬짐으로써 지속적인 냉기 작용을 수행하게 된다. 따라서 매트 방석은 지속적으로 오랜 기간 차가움을 유지할 수 있게 된다. 필요에 따라 제1 및 제2 유체봉(110,120)을 동시에 냉동시켜 해당 위치에 배치하여도 좋다.
한편, 동일한 방식으로 제2 유체봉(120)에 뜨거운 열을 가하여 사용 시 따스한 기운을 장시간 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 구조가 간단하고, 냉기와 온기를 유지시킬 수 있음은 물론 종래와 달리 동력이 필요치 않으며, 간편하게 냉각 및 가열할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 전술한 실시에서는 단일의 매트에 대해 설명하고 있지만, 본 발명에 따른 매트를 여러 개 마련하여, 각 매트를 연결 고리로 상호 연결하여 사용할 수도 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 제1 유체봉 120 : 제2 유체봉
130 : 모듈 하우징 130a : 유체봉 삽입공간부
130b : 유체봉 미배치 공간부 141 : 단열시트
142 : 지지부재 150 : 제1 클램프
160 : 제2 클램프 170 : 제2 유체봉 지지플레이트
171 : 단열재 180 : 매트 외피
181 : 개폐커버

Claims (5)

  1. 유체봉 삽입공간부가 형성되는 모듈 하우징;
    상기 모듈 하우징 내의 유체봉 삽입공간부 내에 배치되며, 냉기 또는 온기를 전해 받을 수 있도록 내부에 상변화물질(PCM, Phase Change Material)이 충전되는 제1 유체봉;
    내부에 상변화물질(PCM)이 충전되며, 상기 제1 유체봉에 이웃하게 배치되어 상기 냉기 또는 상기 온기를 상기 제1 유체봉으로 전달하는 제2 유체봉; 및
    상기 모듈 하우징이 수용되도록 외관을 형성하되 상기 유체봉 삽입공간부의 개구 영역을 개방하는 개폐커버가 일측에 형성되는 매트 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유체봉은 상기 유체봉 삽입공간부 내에서 상호간 이격되게 다수 개 배치되고, 상기 제2 유체봉은 상기 제1 유체봉들 사이사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유체봉 삽입공간부에 마련되어 상기 제1 유체봉들을 클램핑시키는 다수의 제1 클램프; 및
    상기 제1 클램프들과는 이격된 위치에서 상기 제2 유체봉들을 클램핑시키는 제2 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체봉 삽입공간부 내의 바닥 영역에 배치되어 상기 제2 유체봉을 지지하는 제2 유체봉 지지플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 유체봉 지지플레이트의 표면에는 단열재가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 냉온 매트.
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