KR20150002531U - 통기층을 구비한 온열 매트리스 - Google Patents

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KR20150002531U
KR20150002531U KR2020130010608U KR20130010608U KR20150002531U KR 20150002531 U KR20150002531 U KR 20150002531U KR 2020130010608 U KR2020130010608 U KR 2020130010608U KR 20130010608 U KR20130010608 U KR 20130010608U KR 20150002531 U KR20150002531 U KR 20150002531U
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전선욱
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Abstract

본 고안은 매트리스 내장재에 통기층을 포함함으로써, 통풍성이 확보되어 쾌적한 수면환경을 제공할 뿐만 아니라, 히트파이프로부터 발생하는 온열이 매트리스를 신속히 투과하여 사용자에게 신속하고 골고루 전달되도록 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스에 관한 것이다. 상기 통기층을 구비한 온열 매트리스는 매트리스, 상기 매트리스 외면에 설치되는 매트리스 적층부, 매트리스의 내부에 장착되는 히트파이프 및 외부전원과 연결되며, 전선에 의해 상기 히트파이프와 연결되는 온도 조절기로 구성되되, 상기 히트파이프는 내부에 작동유체가 충진된 중공의 관 형상의 파이프와 상기 파이프의 일단을 감싸고 있는 흡열부와 상기 파이프의 외주면에 길이방향으로 장착되는 방열판, 상기 파이프 내부에 삽입 배치되며, 상기 흡열부와 접하는 파이프 내벽에는 골무형상으로 밀착고정되고, 방열판와 접하는 파이프의 내부에는 유동가능하게 배치되는 윅(wick)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

통기층을 구비한 온열 매트리스{HEATING MATTRESS WITH VENTILATION LAYER}
본 고안은 통기층을 구비한 온열 매트리스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매트리스 내장재에 통기층을 포함함으로써, 통풍성이 확보되어 쾌적한 수면환경을 제공할 뿐만 아니라, 히트파이프로부터 발생하는 온열이 매트리스를 신속히 투과하여 사용자에게 신속하고 골고루 전달되도록 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스에 관한 것이다.
종래 일반적인 침대용 매트리스는 스프링이 소정 간격을 유지하면서 스프링 구조체를 형성하고 상기 스프링 구조체에 장착되는 부직포층 및 상기 부직포층에 장착되는 쿠션재로 이루어진 내장재층, 상기 스프링 구조체와 내장재층을 감싸는 커버층으로 구성되어 있다.
최근에 사용되는 침대 매트리스는 쿠션 기능을 향상시키기 위하여 그 내부에쿠션부재를 설치하여 중간 부재들의 두께가 두꺼워지는 경향으로 설계되고 있으며, 이에 따라 층간 부재의 통기성이 중요시되고 있다.
그러나 커버층과 달리 내장재층인 부직포층이나 쿠션재는 통기성이 불량한 소재로 이루어져 있어 내, 외부의 공기 유동이 원활하지 못하기 때문에 사용자가 매트리스에 앉거나 눕게 되는 경우, 체중에 의해 압축되는 부분의 공기가 신속하게 외부로 배출되지 않는 문제점이 있다. 또한 기온이 높은 하절기에는 오히려 매트리스가 주는 쿠션감으로 인해 사용자들의 신체부위가 매트리스 몸체에 더욱 밀착되게 하여 통풍성의 결여로 많은 땀을 발생시킨다.
또한, 침대 매트리스는 쿠션 기능을 가지고 있으므로, 취침시에 안락함과 편안함을 줄 수 있지만, 별도의 난방장치가 마련되어 있지 않아 동절기에는 매우 추운 단점을 갖고 있다.
이에 따라, 대부분의 사용자는 매트리스 상면에 전기장판과 같은 온열 작용을 수행할 수 있는 전열기를 덧씌워 사용하거나, 최근에는 매트리스 자체에 온열기능을 부여하는 발열체가 내장된 침대가 개발되고 있다.
등록특허 제10-0841985호에는 도 1에 도시된 바와 같이, 매트리스 내부의 일측에 가열장치를 설치하되, 매트리스의 중간부에는 수평으로 격판을 설치하여 더운 공기가 원형으로 순환할 수 있도록 한 침대용 매트리스 가열장치가 개시되어 있다.
하지만, 등록특허 제10-0841985호는 매트리스 전체를 해체해야 하므로 현실적으로 적용이 불가능할 뿐만 아니라, 매트리스 상하방향으로 공기 유동이 불가하여 통풍성이 결여됨에 따라 쾌적한 수면환경을 제공할 수 없는 단점이 있다. 또한 온열기능을 수행할 수는 있지만, 통기성 결여로 오히려 땀의 발생을 야기시키는 등 더운 환경에서는 전혀 사용할 수 없는 한계점을 가지고 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 매트리스 내장재에 통기층을 포함함으로써, 통풍성이 확보되어 쾌적한 수면환경을 제공하는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공함에 목적이 있다.
본 고안의 다른 목적은 매트리스 내장재에 통기층을 포함함으로써, 매트리스의 히트파이프로부터 발생하는 온열이 매트리스를 신속히 투과하여 사용자에게 신속하고 골고루 전달할 수 있는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공함에 목적이 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 매트리스의 내장재에 기능성 입자를 삽입함으로써 원적외선 및 음이온을 방출되도록 하여 피로회복 및 혈액 순환을 촉진시킬 수 있는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공함에 목적이 있다.
상기 기술적 문제를 해결하기 위하여, 본 고안은 매트리스, 상기 매트리스 외면에 설치되는 매트리스 적층부, 매트리스의 내부에 장착되는 히트파이프 및 외부전원과 연결되며 전선에 의해 상기 히트파이프와 연결되는 온도 조절기로 구성되되, 상기 히트파이프는 내부에 작동유체가 충진된 중공의 관 형상의 파이프와 상기 파이프의 일단을 감싸고 있는 흡열부와 상기 파이프의 외주면에 길이방향으로 장착되는 방열판, 상기 파이프 내부에 삽입 배치되며, 상기 흡열부와 접하는 파이프 내벽에는 골무형상으로 밀착고정되고, 방열판와 접하는 파이프의 내부에는 길이방향으로 유동가능하게 배치되는 윅(wick)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공한다.
바람직하게는, 상기 매트리스 적층부는 매트리스의 상부면와 하부면에 접하여 설치되는 표면층, 매트리스 상부면의 표면층 외면에 접하여 설치되는 통기층, 상기 통기층의 외면에 접하여 설치되되 매트리스 표면 전체를 감싸는 형태로 설치되는 내피, 및 내피 표면 전체를 감싸는 형태의 외피로 구성되는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공한다.
더 바람직하게는, 상기 통기층은 상면, 상기 상면에 하방으로 공간부가 형성되도록 이격, 배치되는 하면, 상면 및 하면이 서로 연결되도록 공간부에 연결되는 연결사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공한다.
더 바람직하게는, 상기 통기층의 상면과 하면은 다수의 통공이 가로방향 및 세로 방향으로 소정의 피치를 가지며 형성되고, 상기 통공은 육각형 형태를 이룬 벌집 모양의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공한다.
더 바람직하게는, 상기 통공의 직경은 6 ~ 10 mm 인 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공한다.
더 바람직하게는 상기 통기층의 공간부에는 기능성 입자가 삽입 형성되고, 상기 기능성 입자는 세라믹, 토르마린, 숯 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스를 제공한다.
본 고안에 따른 온열 매트리스는 내장재에 통기층을 포함함으로써, 통풍성이 확보되어 쾌적한 수면환경을 제공할 뿐만 아니라, 히트파이프로부터 발생하는 온열이 매트리스를 신속히 투과하여 사용자에게 신속하고 골고루 전달되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 고안에 따른 온열 매트리스는 내장재에 기능성 입자를 삽입함으로써 원적외선 및 음이온을 방출되도록 하여 피로회복 및 혈액 순환을 촉진시켜 인체에 유익한 효과가 있다.
도 1은 종래 침대용 매트리스 가열장치를 나타내는 도면,
도 2은 본 고안에 적용되는 매트리스의 사시도,
도 3는 도 2의 A-A'선을 취하여 본 온열 매트리스의 단면도,
도 4은 통기층의 분해 사시도,
도 5는 통기층의 사시도,
도 6은 통기층의 확대 사시도,
도 7은 히트파이프의 사시도,
도 8는 히프파이프의 측단면도,
도 9는 도 8의 B-B'선을 취하여 본 흡열부의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 구체적으로 설명한다.
본 고안에 따른 통기층을 구비한 온열 매트리스는 매트리스(10), 매트리스 적층부(20), 히트파이프(30), 온도조절기(40)로 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 매트리스(10)는 일반 침대의 매트리스 내부 구조와 동일한 것으로, 상틀, 하틀로 구성되고, 상기 상틀, 하틀에는 다수개의 완충 스프링(11)이 고정되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 매트리스 적층부(20)는 매트리스 외면에 표면층(21), 통기층(22), 내피(23), 외피(24)가 내측에서 외측을 향하여 순차적으로 배치되어 구성된다.
상기 표면층(21)은 매트리스(10)의 상부면와 하부면에 접하여 설치되는 것으로, 상기 매트리스(10)에 고정된 완충 스프링(11)의 표면을 가려주기 위하여 형성된다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 통기층(22)은 상면(221), 상기 상면에 하방으로 공간부(224)가 형성되도록 이격, 배치되는 하면(222), 상면(221) 및 하면(222)이 서로 연결되도록 공간부(224)에 연결되는 연결사(223)로 이루어진다.
상기 통기층(22)은 상면(221) 및 하면(222)이 통풍성을 갖는 직물지이면서 내부에 공간부(224)가 형성되어 뛰어난 통기성을 확보함과 동시에 매트리스(10) 내부의 히트 파이프(30)에 의해 발생하는 하부로부터의 온열이 매트리스(10) 상부로 용이하게 투과하여 사용자에게 신속하게 골고루 전달되도록 있도록 한다.
상기 상면(221)과 하면(222)은 다수의 통공(225)이 가로방향 및 세로 방향으로 소정의 피치를 가지며 형성되는 것으로, 섬유사에 의해 직조되어 형성된다. 상기 섬유사로는 탄성력을 갖는 폴리에스테르(polyester) 또는 슈퍼파인 파이버(superfine fiber) 등을 적용할 수 있다.
상기 통공(225) 하나의 단위는 원형, 사각형 등의 형상으로 구현가능하나, 육각형 형태를 이룬 벌집 모양의 형상을 이루는 것이 바람직하다.
상기 통공(225)의 직경은 6 ~ 10 mm 가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 통공(225)의 직경이 6 mm 미만이면 매트리스(10)로부터의 온열 투과기능 및 통풍기능이 너무 약하여 본 고안의 목적을 달성하기 어렵고, 상기 통공(225)의 직경이 10 mm 초과되면 사용자가 매트리스에 누웠을 때 기능성 입자(226)로 인하여 압박부분이 집중되어 체압의 분산 효율이 떨어져 매트리스(10) 고유의 효과를 누릴 수 없다.
상기 통기층(22)의 공간부(224)에는 기능성 입자(226)가 삽입 형성된다. 즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기능성 입자(226)는 상면(221)과 연결사(223)에 의해 하면(222)이 서로 연결되어 형성된 공간부(224)에 연속 또는 불연속적으로 삽입 형성된다.
상기 기능성 입자(226)는 원적외선 및 음이온을 방사하여 사용자의 신체 세포를 활성화시킴은 물론 피로회복효과, 유해물질 차단효과 및 항균 등의 기능을 발휘하도록 하기 위한 것으로, 세라믹 등의 원적외선 방사물질, 금속나노입자 등의 전자파 차폐물질, 토르마린 등의 음이온 발생물질, 숯 등의 항균 물질 중에서 적어도 하나 이상을 포함한다.
상기 기능성 입자(226)의 직경은 통공(225)의 직경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이는 통공(225)을 통해 공간부(224)로 삽입되는 기능성 입자(226)가 쉽게 빠지지 않도록 하기 위함이다.
나아가, 매트리스(10)의 상부면과 함께 매트리스의 측면부도 적어도 일부가 상기 통기층(22)의 직물지로 이루어지게 함으로써, 뛰어난 통풍작용을 수행할 수도 있다.
상기 내피(23)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 통기층(22)의 외면에 접하여 설치되되, 매트리스(10) 표면 전체를 감싸는 형태로 구성된다. 이는 금속소재로 만들어지는 매트리스 틀(10) 및 완충 스프링(11)의 금속 부식과 산화를 줄여주는 한편, 내부 구성요소들이 이탈되는 것을 방지하는 역할을 하기 위한 것으로, 통풍성이 양호하여 공기 유동이 자유로운 소재인 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 외피(24)는 상기 내피 표면 전체를 감싸는 형태로 형성된다. 상기 외피는 천 재질로 형성되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외피의 외면 중 일측면에는 매트리스의 측면과 대응되는 영역에 열고 닫을 수 있도록 지퍼와 같은 착탈 수단(241)을 설치하는 것이 바람직하다.
도 7 및 도 8은 본 고안의 실시예에 따른 온열 매트리스의 히트파이프(30)를 나타내는 측면도 및 측단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 히트파이프(30)는 상기 매트리스(10)의 내부에 장착된다. 즉, 매트리스(10) 내부의 완충 스프링(11)사이에 삽입되고, 다수개의 체결구(12)를 통해 고정 결합된다.
상기 체결구(12)는 여러 가지 구조를 가진 고정수단을 사용할 수 있으나, 철사나 클립을 사용하는 것이 바람직하다.
도 2는 매트리스(10) 내부에 3개의 히트파이프가 고정된 상태를 도시하고 있으나, 매트리스의 크기에 따라 히트파이프의 갯수를 임의로 정할 수 있다.
상기 히트파이프(30)는 본 고안 출원인의 등록특허 제10-0501868호를 사용하며, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 파이프(31), 윅(wick)(32), 흡열부(33), 방열판(34)으로 구성된다.
상기 파이프(31)는 중공의 관 형상으로 형성되며, 일단과 타단이 폐쇄되어 있고, 일단에 흡열부(33)), 외주면은 방열판(34)과 접촉된다.
상기 윅(32)은 파이프(31) 내부에 삽입 배치되고, 다공질의 모세관 구조를 가지며, 모세관 구조의 다공질 내부는 작동 유체가 충진된다.
상기 윅(32)은 작동 유체 순환을 위한 모세관력을 발생시키기 위한 것으로, 다공질 섬유로 형성하되, 상기 다공질 섬유는 금속망 외주면을 감싸고 있는 형태(미도시)로서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 흡열부(33)와 접하는 파이프(31)의 내벽에는 골무형상으로 밀착고정시키고, 방열판(34)과 접하는 파이프(31) 내부에는 길이방향으로 원기둥 형태의 윅을 유동 가능하게 배치하여 중력에 의해 항상 상기 파이프(31) 하부에 배치되도록 한다.
상기 흡열부(33)와 접하는 파이프(31)의 내벽에 위치하는 윅(32)은 흡열부(33)길이 만큼의 골무형으로 파이프 내벽에 밀착 형성시킴으로써, 흡열부(33)와 접면하는 전체면적이 확장되어 작동유체가 보다 빠르게 흡열부(33)의 열을 흡수하여 상기 히트파이프 흡열부(33)의 흡열 효율을 보다 높이는 역할을 한다.
종래에는 상기 막대 형상의 윅을 사용하였기 때문에, 작동유체의 흡열 효율이 높지 못했다.
도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 상기 흡열부(33)는 상기 파이프(31)의 일단에 장착된다.
상기 흡열부(33)는 히트파이프(30)에 열을 공급하는 역할을 하는 것으로서, 상기 흡열부(33)에서 흡열한 작동유체는 윅(32)의 말단까지 유동하며 방열한다. 즉, 흡열부(33)에서 발생된 열이 윅(32) 전체를 통해 발열됨으로써 히트파이프(30)의 열효율을 증대시킬 수 있다.
상기 흡열부(33)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 흡열관(331), 장착홈(332), 히터(333), 단열재(334)로 구성된다.
상기 흡열관(331)은 도 9에 도시된 바와 같이, 히터(333), 파이프(31)를 수용하기 위하여 내부에 수용공간을 갖는 함체로서, 상기 파이프(31)의 일단을 감싸고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 흡열관(331) 내부에는 파이프(31)의 일단이 삽입 장착되는 상기 파이프(31)직경과 같은 크기의 장착홈(332)이 형성되되, 상기 장착홈(332)하면에는 히터(333)가 접촉되도록 고정 장착된다.
상기 장착홈(332), 히터(333)가 배치되고 남은 흡열관(331) 내부 공간은 삽입된 파이프(31) 및 히터(333)를 감싸는 형태로 단열재(334)에 의해 채운다. 이는 상기 히터(333)에서 발생된 열이 히트 파이프(30)로 잘 전달되고 외부로 방출되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 파이프(31)에 접촉되도록 부착된 히터(333)에 외부전원을 공급하면, 히터(333)가 발열되어 그 열이 상측의 파이프(31)로 전달된다.
상기 히터(333)는 전기코일이나 세라믹 히터와 같은 통상의 가열수단이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터가 사용될 수 있다.
상기 흡열부(33)의 히터(333)는 전선을 통해 온도조절기(40)와 연결된다.
상기 파이프(31)의 외주면은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 길이방향을 따라 상하방향으로 다수개의 방열판(34)이 일렬 배치된다. 상기 방열판(34)은 상기 파이프(31)로부터 발생된 열의 발열면적을 넓혀 단시간 내에 많은 양의 열을 외부로 신속하게 방출되도록 하기 위한 것이다.
상기 히트파이프(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 전선을 통해 직렬로 연결된다.
본 고안에 따른 매트리스의 온도조절기(40)는 전선을 통해 외부전원(미도시)과 연결된다. 이는 전기에 의하여 상기 흡열부(33)의 발열 온도를 조절하는 역할을 하기 위한 것으로서, 과열방지장치와 누전방지장치, 과전류 보호장치, 온도센서 등이 장착될 수 있다.
본 고안에 따른 통기층을 구비한 온열 매트리스는 히트파이프(30)를 발열하게 되면, 히트파이프에 의해 발열된 열이 매트리스(10)내부를 가열하여 매트리스 적층부(20) 통기층(22)의 통공(225)을 통해 매트리스를 신속히 투과하여 사용자에게 신속하고 골고루 전달되므로, 침대를 사용하는 사용자는 쾌적한 난방을 기할 수 있다.
본 고안의 실시예와 도면은 본 고안의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 고안은 다양한 실시예로 변형하여 실시할 수 있다.
10: 매트리스 11: 완충 스프링
20: 매트리스 적층부 21: 표면층
22: 통기층 23: 내피
24: 외피 30: 히트파이프
31: 파이프 32: 윅
33: 흡열부 34: 방열판
40: 온도 조절기

Claims (9)

  1. 매트리스;
    상기 매트리스 외면에 설치되는 매트리스 적층부;
    매트리스의 내부에 장착되는 히트파이프; 및
    외부전원과 연결되며 전선에 의해 상기 히트파이프와 연결되는 온도 조절기
    로 구성되되, 상기 히트파이프는 내부에 작동유체가 충진된 중공의 관 형상의 파이프와 상기 파이프의 일단을 감싸고 있는 흡열부와 상기 파이프의 외주면에 길이방향으로 장착되는 방열판, 상기 파이프 내부에 삽입 배치되며, 상기 흡열부와 접하는 파이프 내벽에는 골무형상으로 밀착고정되고, 방열판와 접하는 파이프의 내부에는 길이방향으로 유동가능하게 배치되는 윅(wick)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 매트리스 적층부는 매트리스의 상부면와 하부면에 접하여 설치되는 표면층;
    매트리스 상부면의 표면층 외면에 접하여 설치되는 통기층;
    상기 통기층의 외면에 접하여 설치되되 매트리스 표면 전체를 감싸는 형태로 설치되는 내피; 및
    내피 표면 전체를 감싸는 형태의 외피;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 통기층은 상면, 상기 상면에 하방으로 공간부가 형성되도록 이격, 배치되는 하면, 상면 및 하면이 서로 연결되도록 공간부에 연결되는 연결사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 통기층의 상면과 하면은 다수의 통공이 가로방향 및 세로 방향으로 소정의 피치를 가지며 형성되고, 상기 통공은 육각형 형태를 이룬 벌집 모양의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 통공의 직경은 6 ~ 10 mm 인 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 통기층의 공간부에는 기능성 입자가 삽입 형성되고, 상기 기능성 입자는 세라믹, 토르마린, 숯 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  7. 제 3 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 통기층은 섬유사에 의해 직조되는 것으로, 상기 섬유사는 탄성력을 갖는 폴리에스테르(polyester) 또는 슈퍼파인 파이버(superfine fiber)인 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 매트리스의 내부에는 완충 스프링이 배치되어 있고, 상기 히트파이프는 상기 완충 스프링 사이에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흡열부는 상기 파이프 일단을 감싸고 있는 흡열관, 상기 파이프가 삽입 장착되는 장착홈, 상기 장착홈 하면에 접촉고정되는 히터, 상기 흡열관 내부 공간을 채우는 단열재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기층을 구비한 온열 매트리스.
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