KR20210092956A - 열전소자를 구비한 자전거 안장 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자를 이용하여 안장을 선택적으로 냉각 또는 가열할 수 있는 열전소자를 구비한 자전거 안장을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 열전소자에 의하여 안장을 선택적으로 가열 또는 냉각하는 열전소자를 구비한 자전거 안장에 있어서, 안장 커버; 상기 안장 커버 내부에 부착되며, 자전거 차체에 고정되는 고정부; 상기 안장 커버 하면에 부착되어 상기 안장 커버를 냉각 또는 가열시키는 열전달부; 상기 안장 커버 내부에 부착되어 상기 열전달부에 전기를 공급하는 배터리; 및 상기 배터리와 상기 연전달부의 전기적 연결을 조절하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열전소자를 구비한 자전거 안장{Bicycle saddle including thermoelectrc element}

본 발명은 열전소자를 구비한 자전거 안장에 관한 것으로 더욱 상세하게는 연전소자에 의하여 안장이 냉각 또는 가열되는 열전소자를 이용한 자전거 안장에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 사람이 타고 앉아 두 다리의 힘으로 바퀴를 돌려서 가게 되는 탈것으로, 안장에 올라앉아 두 손으로 핸들을 잡고 두 발로 페달을 교대로 밟아 체인으로 바퀴를 돌리게 되어 있는 구조이며, 바퀴는 흔히 두 개로 구성되어 있다. 특히 가격이 저렴하고, 주행이나 주차시에 공간상의 제약이 적고 활동성이 우수하여 자동차 보유율의 증가에도 불구하고 운송수단으로서 여전히 폭넓게 애용되고 있다.

또한, 자전거는 화석연료 사용에 따른 공해 문제가 전혀 없고 근육강화와 심폐근육 강화 등 건강에도 매우 좋아서 최근에는 현대인들에게 자동차 사용에 의한 공해문제를 해결함과 동시에 건강을 유지할 수 있는 매력적이면서도 유일한 대안으로 인식될 만큼 사랑받고 있고 그 보유율이 크게 증가하고 있는 실정이다.

한편, 일반적인 자전거는 기본적으로 조향장치와 구동장치와 제동장치로써 구성되며, 바퀴가 두 개 이상이고 페달을 밟아 굴러가는 구조로 되어 있다.

여기서, 자전거의 핸들과 앞바퀴는 조향장치의 역할을 하며, 자전거의 뒷바퀴와 페달과 크랭크 기구와 체인은 구동장치의 역할을 하며, 탑승자가 폐달을 밟게 되면 그 힘이 크랭크를 통해 회전력으로 전환되고, 이후 체인에 의해 뒷바퀴에 전달되어 뒷바퀴가 구동된다.

그러나, 자전거가 전세계인들로부터 폭넓게 사랑받고 있음에도 불구하고 탑승자가 대기 중에 노출되는 관계로, 하절기나 동절기와 같이 외기의 온도가 높거나 낮은 경우에는 탑승자의 신체적 불편함이 최고조에 달하였다.

특히, 탑승자의 신체 무게 중 대부분을 지지하게 되는 안장과의 접촉부위가 가장 불편함을 느끼게 된다.

상기와 같은 문제를 개선하기 위하여 발열체를 구비한 안정을 구성을 실용신안 제286694호가 제안하였다. 상기 발명의 구체적인 구성은, 자전거 바퀴의 회전력을 동력으로 하여 발전하는 발전기와, 자전거 손잡이의 둘레를 감싸면서 설치되고 상기 발전기에서 발전된 전기를 인가받아 열에너지로 변환하여 발열하는 발열보온커버와, 상기 발전기와 상기 발열보온커버를 연결하여 상기 발전기에서 발전된 전기를 상기 발열보온커버에 전달하는 전선을 포함하는 것으로, 특히 자전거 운행시에 낮은 기온으로 인해 탑승자의 양손이 경직되면서 발생되는 핸들 조작불량에 의한 안전사고를 적극적으로 예방하면서, 자전거에 접촉되는 탑승자의 신체부위를 따뜻하게 보온하여 안전한 운행 및 편안한 탑승이 가능하게 되는 효과를 제공하는 장점이 있다.

상기 발명은 별도의 발전기를 통하여 안장이 발열되는 장점은 있으나, 발전기가 타이어에 접촉하여 소음이 발생하고, 발열 특성만을 가져 고온의 여름철에는 활용할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 열전소자를 이용하여 안장을 선택적으로 냉각 또는 가열할 수 있는 열전소자를 구비한 자전거 안장을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 열전소자에 의하여 안장을 선택적으로 가열 또는 냉각하는 열전소자를 구비한 자전거 안장에 있어서, 안장 커버; 상기 안장 커버 내부에 부착되며, 자전거 차체에 고정되는 고정부; 상기 안장 커버 하면에 부착되어 상기 안장 커버를 냉각 또는 가열시키는 열전달부; 상기 안장 커버 내부에 부착되어 상기 열전달부에 전기를 공급하는 배터리; 및 상기 배터리와 상기 연전달부의 전기적 연결을 조절하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 열전달부는 내부에 공간이 형성되는 베이스, 상기 베이스 전면부에 일면이 접촉하여 고정되는 열전소자 및 상기 베이스 내부 공간에 충진되는 충진액체를 포함하고, 상기 배터리는 상기 스위치부를 매개로 상기 상기 열전소자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 열전소자의 타면에는 방열핀이 부착되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 베이스의 전면부는 금속판을 포함하고, 상기 연전소자는 상기 금속판에 일면에 접촉되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 베이스의 상면은 탄성막으로 구성되고, 상기 탄성막이 상기 안장 커버이 하면과 접촉하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스위치부는 냉각, 오프 및 가열의 3가지 상태를 가지고, 냉각과 가열 상태에서는 배터리의 전원 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 상기 방열핀은 상기 베이스의 전면에서 베이스의 하면까지 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열전소자를 구비한 자전거 안장은 베이스와 상기 베이스 상단에 결합하고, 내부에 액체가 충진된 충진부와 상기 베이스에 일면이 결합하는 열전소자와 상기 열정소자의 타면에 부착되는 방열부와 상기 열전소자에 전원을 공급하는 배터리와 상기 배터리와 상기 배터리와 연전소자의 연결여부와 극성을 조절하는 스위치부를 포함하여 구성되어, 여름철에는 냉기를 안장 커버에 공급하고, 겨울철에는 열기를 안장 커버에 공급하여 편안한 자전거 탑승을 지원하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열전소자를 구비한 자전거 안장의 조립도이며,
도 2는 도 1에 도시된 열전달부의 구성도이며,
도 3은 도 2에 도시된 베이스의 단면도이며,
도 4는 도 3에 방열핀이 부착된 단면도이며,
도 5는 도 1에 도시된 배터리와 스위치부의 배치되이며,
도 6은 도 1의 스위치부의 내부 결선도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 열전소자를 구비한 자전거 안장(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 안장 커버(1), 상기 안장 커버(1)에 결합하며, 자전거 차체에 고정되는 고정부(2), 상기 안장 커버(1) 하면에 부착되어 상기 안장 커버(1)를 냉각 또는 가열하는 열전달부(10), 상기 열전달부(10)에 전기를 공급하는 배터리(80) 및 상기 배터리(80)와 상기 연절단부(10)를 선택적으로 전기 연결시키는 스위치부(90)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 안장 커버(1)는 안장(100)의 외면을 형성하는 것으로, 내부에는 적절한 공간이 형성되는 형상으로 구현된다.

재료적인 측면에서 외면은 적절한 탄성을 가지는 합성수지 또는 가죽으로 구성될 수 있고, 내부는 사용자의 하중을 지지할 수 있는 합성수지 등과 같은 재질로 구성될 수 있으나, 필요한 경우, 냉각 또는 가열이 신속하게 진행될 수 있는 금속 재질로 구성할 수도 있다.

상기 안장 커버(1)의 하면에는 고정부(2)가 결합한다. 상기 고정부(2)는 금속봉을 가공한 형태로 구성되며, 필요한 경우 탄성이 발현될 수 있는 나선 형상부도 추가로 포함할 수 있다.

상기 고정부(2)는 자전거 차체에 결합하고, 사용자가 상기 안장 커버(1)에 탑승하여 자전거를 이용하는 경우 상기 고정부(2)가 적절히 변형하여 지면의 충격을 감소시킨다.

상기 안장 커버(1)와 상기 고정부(2)는 필요한 경우, 상기 실시예와 다른 다양한 형태의 형상으로 구현될 수 있다.

한편, 상기 열전달부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공급되는 전기에 의하여 발열 또는 냉각하는 기능을 수행하는 것으로, 베이스(20), 상기 베이스(20) 상단에 덮혀지는 탄성막(29), 상기 베이스(20) 내부에 충진되는 충진액체(28), 상기 베이스(20) 전면에 형성되는 전면부(21)에 일면이 부착되는 열전소자(30) 및 상기 열전소자(30)의 타면에 부착되는 방열핀(40)을 포함하여 구성된다.

상기 베이스(20)는 상단에 개방된 사각 박스 형상이며, 자전거 전면 방향으로 배치되는 전면부(21)를 포함하되, 상기 전면부(21)는 일정한 경사로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 베이스(20)는 금속으로 구성될 수 있으나, 하면 및 측면으로 열의 발산을 줄이기 위하여 합성수지로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 전면부(21)의 일부분에는 금속판(22)으로 구성하여 상기 금속판(22)을 통하여 열기 및 냉기가 전달되도록 구성할 수 있다.

상기 베이스(20)의 상단에는 탄성막(29)이 덮혀지고, 상기 탄성막(29)과 베이스(20)에 의하여 형성되는 내부 공간에는 충진액체(28)가 충진된다.

탄성막(29)은 합성수지 재질로 유연하고 밀봉성이 있으며, 적어도 일반적인 사용자가 적절히 가압하더라도 견딜 수 있는 강도로 구성된다.

그리고 충진액체(28)는 열저장 특성이 있는 액체로 구성되며, 일반적인 물을 이용하는 경우, 빙점을 낮추기 위하여 부동액을 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 베이스(20)는 상기 탄성막(29)이 상기 인장 커버(1) 내면에 접촉하도록 상기 인장 커버(1) 하단에 고정된다.

또한 필요한 경우 상기 베이스(20)는 상기 탄성막(29)을 생략하고, 전체가 단일 재질로 구성하고, 내부 공간에 충진액체(28)를 충진하는 형태로 구성될 수도 있다. 상기 구성은 안장 커버(1)와 접촉성을 다소 낮아지나, 베이스(20) 제조와 유지보수 측면에서는 유리한 장점이 있다.

한편, 상기 베이스(20) 전면부(21)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 열전소자(30)의 일면이 부착된다. 통상의 열전소자(30)는 외부에서 전기가 공급되는 경우, 극성에 따라 일면은 냉각되고, 일면을 가열되는 특성이 있으며, 사각형 형상으로 구성되고, 전기 공급을 위한 2개의 전선을 포함하여 구성된다.

상기 열전소자(30)의 일면은 특히 상기 금속판(22)에 부착하여 열전소자(30)의 일면의 온도에 의하여 상기 금속판(22)이 냉각 또는 가열되고, 이후 상기 충진액체(28)가 냉각 또는 가열되어 최종적으로 안장 커버(1)가 가열 또는 냉각된다.

상기와 같이 충진액체(28)를 통하여 열을 전달하는 구성은 열전소자(30)가 국부적인 과냉 또는 과열되는 경우에도 충진액체(28)가 이를 흡수하므로, 안전성 측면에서 매우 유리한 장점이 있다.

한편, 상기 연전소자(30)의 타면에는 도 4에 도시된 바와 같은, 방열핀(40)이 부착된다. 상기 방열핀(40)은 상기 베이스(20) 전면부(21)에서 출발하여 베이스(20) 하면까지 배치되도록 구성하여 상기 열전소자(30)의 타면에서 생성되는 열 또는 냉기를 외부 공기로 배출하는 역할을 하고, 또한 자전거가 주행 시에는 전면부(21)에서부터 공기가 흘러 하면으로 나가는 형태이므로, 방열즉이 측면에서 매우 우수한 효과를 제공하는 장점이 있다.

특히 여름철에 냉기를 안장 커버(1)에 제공하는 경우, 열전소자(30)의 일면은 냉각되고, 상기 방열핀(40)이 부착된 열전소자(30)의 타면은 효율적으로 열을 자전거 후면으로 배출하여 열기가 사용자에가 도달하지 않는 장점이 있다.

또한 상기 전면부(21)는 경사 형태로 구성되어 냉각된 열전소자(30)의 일면에서 결로에 의하여 생성되는 수분을 하방향으로 배출하는 효과가 있으며, 또한, 상기 수분이 하면의 방열핀(40)에 접촉하는 경우, 추가적으로 냉각효과를 제공하는 장점이 있다.

한편, 상기 배터리(80)는 도 5에 도시된 바와 같이, 별도의 고정구에 의하여 안장 커버(1) 내면에서 상기 열전달부(10)의 후면에 같은 높이로 배치하면 방열 특성 및 기타 비 등에 의한 수분 피해를 예방할 수 있다.

또한 상기 배터리(80)의 전원은 스위치부(90)에 의하여 상기 열전소자(30)와 연결된다. 특히 상기 스위치부(90)는 상기 배터리(80) 전원을 상기 연전소자(30)에 극성을 달리하여 연결할 수 있는 구성으로, '오프', '냉각' 및 '가열' 3가지 동작이 가능한 것을 적용한다. 즉, 순방향으로 배터리(80) 전원을 상기 연전소자(30)에 연결하는 경우, 상기 열전소자(30)의 일면이 냉각되며, 반대방향의 극성으로 연결하는 경우 상기 연전소자(30)의 일면은 가열되므로, 상기 스위치부(90)의 3가지 동작으로 선택적으로 연전소자(30)를 동작시킬 수 있으며, 상기 스위치부(90)는 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리(80) 후면에 조작이 가능한 위치에 배치시킨다.

상기 스위치부(90)는 6단자의 토글 스위치로 구현하는 경우에는 도 6과 같이 배터리(80)와 열전소자(30)를 연결하면 된다.

또한 상기 배터리(80)는 2차전지로 교체 가능하게 설치한다.

또한 상기 배터리(80)는 별도의 방수 특성을 갖는 박스 내부에 배치될 수 있고, 이때 상기 스위칭부(90)는 상기 박스 외면에 방수가 유지되는 형태로 설치될 수 있으며, 배터리(80)와 열전소자(30) 사이의 전원 연결 역시 방수 가능하게 구성할 수 있다. 몰론 상기 박스는 별도의 개폐구를 포함하고, 상기 개폐구를 통하여 교체 가능하도록 구성할 수 있다.

또한 상기 열전소자(30)는 양면에 온도 차이가 있는 경우 기전력이 발생하므로, 상기 스위치부(90)가 '오프' 상태인 경우, 상기 자전거 안장(100)은 상기 연전소자(30)에서 생선된 기전력으로 상기 배터리(80)를 충전할 수 있는 별도의 충전장치를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 열전소자를 구비한 자전거 안장를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1: 안정 커버 2: 고정부
10: 연전달부 20: 베이스
21: 저면부 22: 금속판
28: 충진액체 29: 탄성막
30: 열전소자 40: 방열핀
80: 배터리 90: 스위치부
100: 자전거 안장

Claims (7)

1. 열전소자에 의하여 안장을 선택적으로 가열 또는 냉각하는 열전소자를 구비한 자전거 안장에 있어서,
   안장 커버;
   상기 안장 커버 내부에 부착되며, 자전거 차체에 고정되는 고정부;
   상기 안장 커버 하면에 부착되어 상기 안장 커버를 냉각 또는 가열시키는 열전달부;
   상기 안장 커버 내부에 부착되어 상기 열전달부에 전기를 공급하는 배터리; 및
   상기 배터리와 상기 연전달부의 전기적 연결을 조절하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 구비한 자전거 안장.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달부는 내부에 공간이 형성되는 베이스, 상기 베이스 전면부에 일면이 접촉하여 고정되는 열전소자 및 상기 베이스 내부 공간에 충진되는 충진액체를 포함하고, 상기 배터리는 상기 스위치부를 매개로 상기 상기 열전소자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 구비한 자전거 안장.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 열전소자의 타면에는 방열핀이 부착되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 구비한 자전거 안장.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 베이스의 전면부는 금속판을 포함하고, 상기 연전소자는 상기 금속판에 일면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 구비한 자전거 안장.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 베이스의 상면은 탄성막으로 구성되고, 상기 탄성막이 상기 안장 커버이 하면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 구비한 자전거 안장.
   
6. 청구항 2에 있어서, 상기 스위치부는 냉각, 오프 및 가열의 3가지 상태를 가지고, 냉각과 가열 상태에서는 배터리의 전원 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 열전소자를 구비한 자전거 안장.
   
7. 청구항 3에 있어서, 상기 상기 방열핀은 상기 베이스의 전면에서 베이스의 하면까지 배치되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 구비한 자전거 안장.
   

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