KR20170070536A - 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기 - Google Patents

탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기는 소정 온도 범위의 발열을 위한 탄소섬유발열체, 탄소섬유발열체와 연결되고 소정 온도 범위 내에서 탄소섬유발열체가 발열하도록 제어하는 제어부 및 제어부로 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함할 수 있다. 또한, 탄소섬유발열체의 말단에는 체결을 위한 체결부가 포함되어 있을 수 있다.

Description

탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기{A PORTABLE WARMER FOR ANKLE USING OF CARBON FIBER HEATING ELEMENT}
본 발명은 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기에 관한 것이다.
의료기술의 발달과 웰빙 식습관 등으로 인하여 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 기대수명이 점차 늘어나고 있다. 이에 따라 노인들의 건강에 대한 여러가지 이슈가 중요시되고 있다. 예를 들어, 노인들은 혈액 순환이 원활하게 이루어지지 못하여 손과 발이 찬 이른바 수족냉증이 흔히 발생되곤 한다. 또한, 거동이 불편한 환자의 경우 앉아있는 시간이 상대적으로 많으므로 하체로부터 상체로 혈액이 공급되기 어렵다는 신체적 문제점이 종종 나타난다.
이러한 노인 또는 환자들을 위한 혈액순환 개선 장치로써 전열기기가 종래부터 많이 사용되어 왔지만, 이러한 전열기기는 전자파가 발생될 수 있다는 점, 감전 등으로 인하여 노인 또는 환자들의 신체에 대한 손상을 초래할 수 있다는 점, 과열에 따른 화재 위험성 증가 등의 측면에서 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예로써, 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기를 제공하고자 한다. 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기를 이용하여 노인, 거동이 불편한 환자 등의 하체 보온성을 높이고, 발열을 통하여 노인 등의 혈액 순환을 돕고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기는 소정 온도 범위의 발열을 위한 탄소섬유발열체, 탄소섬유발열체와 연결되고 소정 온도 범위 내에서 탄소섬유발열체가 발열하도록 제어하는 제어부 및 제어부로 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함할 수 있다. 또한, 탄소섬유발열체의 말단에는 체결을 위한 체결부가 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체는 면상 발열체이고, 소정 온도 범위는 35도 내지 45도의 범위일 수 있다.
또한, 제어부에는 전원부로부터 공급되는 전압을 조정하기 위한 전압조정부 및 소정 온도 범위 내에서 탄소섬유발열체가 발열하도록 탄소섬유발열체를 조작하기 위한 온도조절부가 포함될 수 있고, 온도조절부에는 탄소섬유발열체의 현재 온도를 감지하기 위한 감지부가 포함되고, 감지부를 통하여 탄소섬유발열체의 현재 온도가 소정 온도 범위를 초과할 때 온도조절부에서는 탄소섬유발열체로의 전류 공급을 차단하고, 소정 온도 범위 미만으로 하강할 때 탄소섬유발열체로의 전류 공급을 재개할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체는 탄소발열체와 탄성력을 갖는 소재를 이용하여 제조될 수 있다.
또한, 전원부에는 니켈-카드뮴 배터리, 리튬-망간 배터리, 알칼리-망간 배터리, 리튬-이온 배터리, 리튬-폴리머 배터리, 니켈-수소 배터리, 니켈-아연 배터리 및 태양광 충전지 중 적어도 하나가 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노인 또는 거동이 불편한 환자는 자신의 발목에 밴드 등의 형태의 휴대용 발목 보온기를 착용함으로써 일상생활에서도 움직임의 자유가 보장되고, 체온을 효과적으로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보온기에 탄소섬유발열체를 이용함으로써 원적외선, 음이온 방출, 항균, 탈취, 항온, 항습 등의 사용상의 편의성을 향유할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 정면 확대도 일부이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 저면도 일부이다.
도 2는 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 일 예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 휴대용 발목 보온기를 동작하는 방법을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 개략도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 정면 확대도 일부이며, 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 저면도 일부이다. 또한, 도 2는 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예로써 탄소섬유발열체와 배터리를 결합하여 사용자가 미리 설정한 온도로 유지 및 가열할 수 있는 보온성과 휴대성이 강화된 보온기가 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체(100)를 이용한 휴대용 발목 보온기(1000)는 소정 온도 범위의 발열을 위한 탄소섬유발열체(100), 탄소섬유발열체(100)와 연결되고 소정 온도 범위 내에서 탄소섬유발열체(100)가 발열하도록 제어하는 제어부(200) 및 제어부(200)로 전원을 공급하기 위한 전원부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 탄소섬유발열체(100)의 말단에는 체결을 위한 체결부(예컨대, 410 및 420)가 포함되어 있을 수 있다.
탄소섬유는 전기저항을 가는 탄소발열체를 매개로 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 소재로, 난방이 필요한 장소에서 형태에 구애됨이 없이 제작될 수 있다는 이점이 있다. 예를 들어, 탄소섬유는 장판, 커튼, 액자, 블라인더, 히터, 바닥시공, 보일러, 농사용건조기 등 다양한 형태로 제작되어 활용될 수 있다. 또한, 탄소섬유는 기존의 다른 발열 소재에 비하여 전기절약 효율이 높으며, 원적외선, 음이온의 방출, 항균, 탈취, 항온, 항습 효과가 뛰어나 인체에 직접 접촉되더라도 무해할 수 있다. 또한, 탄소 섬유는 모든 부분이 순간적으로 동시에 발열되거나 균일하게 발열될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 발목 보온기는 탄소발열체가 매개된 탄소섬유를 이용하여 인체 친화적으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체(100)는 면상 발열체이고, 소정 온도 범위는 20도 내지 50도의 범위일 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 온도 범위는 10도 내지 60도의 범위일 수 있다. 다만, 바람직하게는 전술한 바와 같이 35도 내지 45도의 범위에서 탄소섬유발열체(100)가 발열할 수 있다. 35도 내지 45도의 범위에서는 착용된 부위에 열적 손상이 발생되지 아니하고, 혈액순환 기능 유도 등의 효과가 극대화될 수 있다.
또한, 도 1a에서와 같이 탄소섬유발열체는 소정의 폭과 길이를 갖도록 제작될 수 있다. 예컨대, 폭은 5 내지 10 센티미터(cm)이거나 길이는 15 내지 30센티미터일 수 있지만, 폭과 길이 값이 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 탄소섬유발열체의 길이는 24.5 센티미터일 수 있고, 폭은 8 센티미터일 수 있다. 다시 말해서, 사용자의 사용 목적에 따라 다양한 폭과 길이로 제작될 수 있다. 사용 목적이라 함은, 보온기가 착용될 인체의 부위(예컨대, 발목, 허벅지 등)에서의 치료 또는 보온을 위한 사용 의도를 지칭할 수 있다.
또한, 제어부(200)에는 전원부(300)로부터 공급되는 전압을 조정하기 위한 전압조정부 및 소정 온도 범위 내에서 탄소섬유발열체(100)가 발열하도록 탄소섬유발열체(100)를 조작하기 위한 온도조절부가 포함될 수 있고, 온도조절부에는 탄소섬유발열체(100)의 현재 온도를 감지하기 위한 감지부가 포함되고, 감지부를 통하여 탄소섬유발열체(100)의 현재 온도가 소정 온도 범위를 초과할 때 온도조절부에서는 탄소섬유발열체(100)로의 전류 공급을 차단하고, 소정 온도 범위 미만으로 하강할 때 탄소섬유발열체(100)로의 전류 공급을 재개할 수 있다. 또한, 제어부(200)는 휴대용 발목 보온기가 장착된 노인 또는 환자의 신체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와 연결될 수 있다. 온도 센서는 신체와의 표면적이 최대가 되도록 제어부(200)로부터 외부로 돌출되어 있을 수 있다. 바람직하게는 도 1c에 도시된 방수원단(110)에 매립되어 있거나 방수원단(110)으로부터 신체 접촉 방향으로 돌출되어 위치할 수 있다.
또한, 제어부(200)에서는 냉각 또는 난방 기능의 설정, 온도 범위의 보정, 히스테리시스의 설정, 발열 시간의 지연 시작 시간 설정, 최고 온도 설정 및 최저 온도 설정 등을 수행할 수 있다.
도 1c를 참조하면 제어부(200)에는 적어도 하나 이상의 버튼부(210, 220, 230)가 포함될 수 있다. 제 1 버튼부(210)는 목표 온도 설정 개시 및 종료 기능을 수행하기 위한 버튼일 수 있고, 제 2 버튼부(220)는 온도 값을 상승(또는 증가)시키기 위한 기능의 버튼, 제 3 버튼부(230)는 온도 값을 하강(또는 감소)시키기 위한 기능의 버튼일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소섬유발열체(100)는 탄소섬유(130), 보온재(120) 및 방수원단(110)이 층을 이루어 구성될 수 있다. 도 1c에서와 같이, 탄소섬유(130)와 인접하여 보온재(120)가 배치될 수 있고, 탄소섬유(130)와 보온재(120)를 감싸도록 방수원단(110)이 배치됨으로써 탄소섬유발열체(100)가 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체(100)는 탄소발열체와 탄성력을 갖는 소재를 이용하여 제조될 수 있다. 탄성력을 갖는 소재는 예를 들면, 천연 고무, 합성 고무, 실리콘 등을 지칭할 수 있고 전술한 소정의 온도 범위 내에서 물성 또는 형상이 변화되지 않을 소재이고 탄성력이 유지되는 소재이면 본 발명에서 지칭하는 탄성력을 갖는 소재에 포함될 수 있다.
또한, 전원부(300)에는 니켈-카드뮴 배터리, 리튬-망간 배터리, 알칼리-망간 배터리, 리튬-이온 배터리, 리튬-폴리머 배터리, 니켈-수소 배터리, 니켈-아연 배터리 및 태양광 충전지 중 적어도 하나가 포함되어 있을 수 있다. 사용자는 전원부(300)로써 충전과 교체가 가능한 배터리를 사용할 수 있다. 예를 들어, 5V의 일반 배터리를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 발목 보온기(1000)에 전원을 공급할 수 있고, 제어부(200)에 포함된 전압조정부에서는 5V의 전압을 12V로 승압할 수 있다. 또한, 온도조절부에서는 전술한 바와 같이, 현재의 휴대용 발목 보온기(1000)의 온도 상태에 따라 탄소섬유발열체(100)의 온도를 조절할 수 있다.
종래의 전열기기인 족욕기나 찜질기에서는 구동을 위하여 많은 소비전력을 필요로 했다. 예를 들어서 족욕기는 약 800W의 전력을 필요로하고, 찜질기는 약 51W의 전력을 필요로 했다. 이에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 발목 보온기(1000)는 약 10W 내외의 전력으로도 구동이 가능하다는 점에서 에너지 효율성이 뛰어나다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체(100)의 말단에는 체결을 위한 체결부(예컨대, 410 및 420)가 포함되어 있을 수 있다. 체결부는 휴대용 발목 보온기(1000)를 인체에 착용 시, 고정을 위하여 사용될 수 있고 예를 들어, 벨크로, 버튼, 고리 등의 형태일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기의 일 예이이다. 도 3에서와 같이 휴대용 발목 보온기가 제작될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 휴대용 발목 보온기를 동작하는 방법을 나타낸 순서도이다.
사용자는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 발목 보온기의 제어부(200)를 통하여 목표 온도를 설정할 수 있다(S100). 목표 온도는 전술한 바와 같이, 35도 내지 45도의 범위일 수 있거나, 해당 범위의 값(예컨대, 37도)일 수 있다. 목표 온도가 설정되면, 휴대용 발목 보온기가 장착된 신체 부위에 대한 온도가 온도 센서를 통하여 측정될 수 있다(S200). 측정된 온도가 설정된 목표 온도보다 작으면 제어부(200)에서는 탄소섬유발열체(100)로 전원을 공급하여 발열 기능을 활성화 시킬 수 있다. 또한, 측정된 온도가 설정된 목표 온도와 동일하거나 더 크면 제어부(200)에서는 탄소섬유발열체(100)로의 전원 공급을 차단하여 현재의 온도를 유지하게 하거나 탄소섬유발열체(100)가 냉각되게 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 탄소섬유발열체
200: 제어부
300: 전원부
410, 420: 체결부
1000: 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기

Claims (5)

  1. 탄소섬유발열체를 이용한 휴대용 발목 보온기에 있어서,
    소정 온도 범위의 발열을 위한 탄소섬유발열체;
    상기 탄소섬유발열체와 연결되고 상기 소정 온도 범위 내에서 상기 탄소섬유발열체가 발열하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부로 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하고,
    상기 탄소섬유발열체의 말단에는 체결을 위한 체결부가 포함된 것을 특징으로 하는 휴대용 발목 보온기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소섬유발열체는 면상 발열체이고,
    상기 소정 온도 범위는 35도 내지 45도의 범위인 것을 특징으로 하는 휴대용 발목 보온기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전원부로부터 공급되는 전압을 조정하기 위한 전압조정부; 및
    상기 소정 온도 범위 내에서 상기 탄소섬유발열체가 발열하도록 상기 탄소섬유발열체를 조작하기 위한 온도조절부를 포함하고,
    상기 온도조절부에는 상기 탄소섬유발열체의 현재 온도를 감지하기 위한 감지부가 포함되고, 상기 감지부를 통하여 상기 탄소섬유발열체의 현재 온도가 상기 소정 온도 범위를 초과할 때 상기 온도조절부에서는 상기 탄소섬유발열체로의 전류 공급을 차단하고, 상기 소정 온도 범위 미만으로 하강할 때 상기 탄소섬유발열체로의 전류 공급을 재개하는 것을 특징으로 하는 휴대용 발목 보온기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄소섬유발열체는 탄소발열체와 탄성력을 갖는 소재를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 휴대용 발목 보온기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부에는 니켈-카드뮴 배터리, 리튬-망간 배터리, 알칼리-망간 배터리, 리튬-이온 배터리, 리튬-폴리머 배터리, 니켈-수소 배터리, 니켈-아연 배터리 및 태양광 충전지 중 적어도 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 휴대용 발목 보온기.
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