KR20210088829A - 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트 - Google Patents

면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트에 관한 것으로, 몸체와, 상기 몸체의 내부에 설치되는 면상발열체 및 상기 면상발열체로부터 발생된 열을 전달할 수 있도록 상기 몸체의 내부에 설치되는 냉매;를 포함하되, 상기 면상발열체는 직류전원에 의해 작동함으로써 전자파가 발생하지 않고, 부피와 무게를 최소화할 수 있을 뿐 아니라 생산성이 우수한 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트를 제공한다.

Description

면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트{Integrated hybrid cool and hot mat using planar heater and refrigerant}
본 발명은 냉온매트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 면상발열체와 냉매를 이용하여 온열 및 냉열 기능을 동시에 구현할 수 있도록 한 일체형 하이브리드 냉온매트에 관한 것이다.
일반적으로 매트는 겨울철에 사용 가능하도록 난방 기능을 갖는 온수매트나 전기매트와, 여름철에 사용 가능하도록 냉방 기능을 갖는 쿨매트로 구분된다. 그러나 이러한 매트들은 난방 또는 냉방 기능 중 어느 한 기능만 가지고 있기 때문에 사계절 계속적으로 사용하기 어렵고 계절에 맞는 기능을 갖는 매트를 각각 구매하여 사용해야 한다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 난방 기능과 냉방 기능을 동시에 갖는 일체형 매트가 개발되고 있다.
예를 들면, 공개특허 제10-2018-0080017호(이하, '종래기술 1'이라 함)는 냉열 또는 온열을 발생, 제공하는 열전소자부와 열교환부, 그리고 폐열을 외부로 배출시키는 방열부를 포함하는 냉온 매트장치를 제공한다.
그러나 종래기술 1은 열전소자부, 열교환부, 방열부 등 구성이 많아 부피와 무게가 커질 수 밖에 없고, 이로 인해 보관 및 휴대가 어려운 문제점이 있다. 또한, 물과 같은 냉매를 따로 주입하거나 교체가 필요하기 때문에 사용이 번거롭고 불편한 문제점이 있다.
한편, 등록특허 10-1725845호(이하, '종래기술 2'라 함)는 에어부의 상부에 면상발열체층과 젤충전부가 차례대로 형성된 에어매트에 관한 것으로, 열교환부와 같은 냉온변환장치를 제거하여 단순화시킨 일체형 매트를 제공한다.
그러나 종래기술 2는 면상발열체와 젤충전부 사이에 인쇄필름 및 전자파 차폐층이 적층됨으로써 열손실이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 면상발열체와 냉매를 일체형으로 구성하면서 부피와 무게를 최소화하고, 사용이 간편하며, 전자파의 발생이 없을 뿐 아니라 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 일체형 하이브리드 냉온매트를 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 몸체; 상기 몸체의 내부에 설치되는 면상발열체; 및 상기 면상발열체로부터 발생된 열을 전달할 수 있도록 상기 몸체의 내부에 설치되는 냉매;를 포함하되, 상기 면상발열체는 직류전원에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트를 제공한다.
이 경우, 상기 몸체는 제1몸체부재와 제2몸체부재를 포함하고, 상기 제1몸체부재와 상기 제2몸체부재는 합지, 융착, 바인더 접착 중에서 선택되는 어느 하나에 의해 서로 접합될 수 있다.
이 경우, 상기 몸체는 PVC, PE, PET, PI, PP, PS, PU, ABS 수지, AS 수지, PMMA, PVA, PEN, EPDM, EVA, 실리콘 및 PVDC 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 몸체의 외측에 원단이 합포될 수 있다.
이 경우, 상기 원단은 면, 폴리에스테르, 레이온, 쉬폰, 나일론, 코듀로이, 기모, 분또, 텐셀, 아크릴, 울, 캐시미어, 앙고라, 린넨, 쭈리, 트위드, 스웨이드 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 면상발열체는 적어도 2개 이상으로 구성되고, 각 면상발열체는 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 몸체는 적어도 2개 이상의 공간으로 구획되고, 구획된 공간에 상기 면상발열체와 상기 냉매가 각각 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 구획된 공간은 원형, 다각형, 직선, 곡선, 또는 이들 중 어느 하나 이상이 혼합된 형태를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 면상발열체는 탄소 기반 발열체, 주석산화물 증착 발열체, 금속 발열체 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 탄소 기반 발열체는 카본나노튜브, 그라파이트, 그패핀, 카본블랙 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 주석산화물 증착 발열체는 표면에 전도성 금속과 주석산화물로 이루어진 화합물이 증착되어 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 금속 발열체는 플레이크, 원형, 와이어, 막대 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 형상을 갖는 전도성 금속으로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 냉매는 물, 겔, 실리콘, 오일, 수지 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 냉온매트는 상기 냉매를 순환시키기 위한 순환장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 몸체의 내부에 면상발열체와 냉매가 일체로 설치됨으로써 열전도율이 높고, 사계절용으로 사용할 수 있으며, 냉매가 갖는 열용량에 의해 냉난방 온도를 장시간 유지할 수 있다.
또한, 면상발열체의 전원으로 직류전원을 사용함으로써 전자파가 발생하지 않아 전자파 차폐수단이 불필요하기 때문에 매트의 두께와 무게를 최소화할 수 있고, 제작이 용이하며, 공정비용도 절감할 수 있을 뿐 아니라 발열 상태를 안정적으로 유지하여 화재 위험성을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트의 사시도,
도 2는 도 1의 A-A 단면도,
도 3은 도 1의 B-B 단면도.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트(100)(이하, '냉온매트(100)'이라 함)는 몸체(110)와, 면상발열체(120) 및 냉매(130)를 포함한다.
몸체(110)는 냉온매트(100)의 외관을 이루는 것으로 여기서는 사각형 형상을 예로 들어 설명하나 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
이러한 몸체(110)는 하부에 배치되는 제1몸체부재(111)와, 제1몸체부재(111)의 상부에 배치되는 제2몸체부재(112)의 테두리를 접합하여 이루어질 수 있다. 제1몸체부재(111)와 제2몸체부재(112)의 접합은 합지, 융착, 바인더 접착 중에서 선택되는 어느 하나의 방식을 적용할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다.
몸체(110)의 소재로는 PVC, PE, PET, PI, PP, PS, PU, ABS 수지, AS 수지, PMMA, PVA, PEN, EPDM, EVA, 실리콘 및 PVDC 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
몸체(110)의 외측에는 원단, 예컨대, 면, 폴리에스테르, 레이온, 쉬폰, 나일론, 코듀로이, 기모, 분또, 텐셀, 아크릴, 울, 캐시미어, 앙고라, 린넨, 쭈리, 트위드, 스웨이드 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소재가 합포될 수 있다. 이처럼 원단은 몸체(110)의 외측에 합포되는 것이나, 도면에서는 설명의 편의를 위해 별도로 도시하지 않았다.
면상발열체(120)는 전원 인가시 발열이 이루어지는 것으로 몸체(110)의 내부에 설치된다. 면상발열체(120)로는 통상의 면상발열체를 이용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서 면상발열체(120)는 직류전원(DC: Direct Current)을 이용하여 작동된다. 즉, 직류전원은 전류의 크기와 방향이 일정하기 때문에 전자파가 발생하지 않고, 이로 인해 전자파를 차단하기 위한 차폐수단이 구비될 필요가 없어 냉온매트(100)의 부피와 무게를 최소화할 수 있다.
면상발열체(120)는 요구되는 발열량이나 발열면적을 고려하여 적어도 2개 이상으로 구성될 수 있으며, 이 경우 각 면상발열체는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된다.
이처럼 면상발열체(120)가 복수개로 구성될 경우에는 몸체(110)의 내부 공간을 복수개의 공간으로 구획하고, 구획된 공간에 각각의 면상발열체와 후술하는 냉매(130)가 설치될 수 있다. 여기서는 몸체(110)가 4개의 공간으로 구획되고, 각 공간에 2개의 면상발열체(120)와 냉매(130)가 설치된 형태를 예로 들어 설명한다.
몸체(110)의 공간 구획은 몸체(110)에서 구획할 공간과 그 인접한 공간 사이의 제1몸체부재(111)와 제2몸체부재(112)를 합지, 융착, 바인더 접착 등에 의해 접합하는 방식으로 이루어질 수 있다.
몸체(110)의 구획된 공간은 원형이나 다각형 형상을 가질 수 있고, 직선형 또는 곡선형으로 길게 연장되는 것도 가능하며, 또는 이러한 여러 형상이 혼합된 형태를 가질수도 있다.
또한, 공간과 인접한 공간은 면상발열체(120)의 연결이나 냉매의 순환을 위해 필요한 경우 서로 연결될 수 있다.
본 발명에서 면상발열체(120)로는 탄소 기반 발열체, 주석산화물 증착 발열체, 금속 발열체 등을 사용할 수 있다.
탄소 기반 발열체는 카본나노튜브, 그라파이트, 그래핀, 카본블랙 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소재로 이루어지고, 주석산화물 증착 발열체는 표면에 전도성 금속과 주석산화물로 이루어진 화합물이 증착되어 형성되며, 금속 발열체는 플레이크, 원형, 와이어, 막대와 같은 형상을 갖는 전도성 금속으로 이루어진다.
냉매(130)는 면상발열체(120)로부터 발생된 열을 외부로 전달하기 위한 것으로 몸체(110)의 내부에 설치된다. 면상발열체(120)가 복수개로 구성될 경우 냉매(130)가 몸체(110) 내에 구획된 각각의 공간에 면상발열체(120)와 함께 설치될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
냉매(130)로는 물, 겔, 실리콘, 오일, 수지를 사용하거나, 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 이 경우, 냉매의 순환이 필요한 경우에는 펌프와 같은 별도의 순환장치가 추가적으로 구성될 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 냉온매트 110 : 몸체
111 : 제1몸체부재 112 : 제2몸체부재
120 : 면상발열체 130 : 냉매

Claims (14)

  1. 몸체;
    상기 몸체의 내부에 설치되는 면상발열체; 및
    상기 면상발열체로부터 발생된 열을 전달할 수 있도록 상기 몸체의 내부에 설치되는 냉매;
    를 포함하되, 상기 면상발열체는 직류전원에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 제1몸체부재와 제2몸체부재를 포함하고, 상기 제1몸체부재와 상기 제2몸체부재는 합지, 융착, 바인더 접착 중에서 선택되는 어느 하나에 의해 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 PVC, PE, PET, PI, PP, PS, PU, ABS 수지, AS 수지, PMMA, PVA, PEN, EPDM, EVA, 실리콘 및 PVDC 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체의 외측에 원단이 합포되는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원단은 면, 폴리에스테르, 레이온, 쉬폰, 나일론, 코듀로이, 기모, 분또, 텐셀, 아크릴, 울, 캐시미어, 앙고라, 린넨, 쭈리, 트위드, 스웨이드 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 면상발열체는 적어도 2개 이상으로 구성되고, 각 면상발열체는 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 몸체는 적어도 2개 이상의 공간으로 구획되고, 구획된 공간에 상기 면상발열체와 상기 냉매가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구획된 공간은 원형, 다각형, 직선, 곡선, 또는 이들 중 어느 하나 이상이 혼합된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 면상발열체는 탄소 기반 발열체, 주석산화물 증착 발열체, 금속 발열체 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄소 기반 발열체는 카본나노튜브, 그라파이트, 그패핀, 카본블랙 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 주석산화물 증착 발열체는 표면에 전도성 금속과 주석산화물로 이루어진 화합물이 증착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 발열체는 플레이크, 원형, 와이어, 막대 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 형상을 갖는 전도성 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매는 물, 겔, 실리콘, 오일, 수지 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉매를 순환시키기 위한 순환장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체와 냉매를 이용한 일체형 하이브리드 냉온매트.
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KR20240025231A (ko) 2022-08-18 2024-02-27 배무환 사계절 이용이 가능한 냉온매트

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