KR100980109B1 - 인체 감응형 다용도 발열패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의자나 매트 등의 표면에 올려 사용하거나 하부에 깔아 사용할 수 있게 한 인체 감응형 다용도 발열패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류전원 또는 직류전원의 선택적 연결이 가능한 컨트롤러에 의해 제어 작동되는 발열체 전체를 다양한 표피재에 내장하여 구성하되, 상기의 발열체와 컨트롤러는 인체의 하중에 의해 작동하는 별도의 감응수단을 통해 서로 연결되도록 구성하여 된 단독형 발열패드를 형성함으로써,

적용 가능한 대상물에 대한 제한이 전혀 발생하지 아니하므로 매우 효율적인 것이고, 실내 및 실외와 이동수단에서도 효과적인 사용이 가능한 것이며, 전력 절감 효과가 뛰어나 소비전력의 감소는 물론 충전식 전원부에 대한 사용시간이 크게 연장되는 것이며, 사람이 발열패드 상에 앉거나 누운 상태에서만 발열이 이루어지도록 하므로 일차적인 전력 절감이 이루어지는 것이고, 인체와 접촉된 부분에서의 국부 발열에 의해 이차 전력 절감이 이루어지는 것이며, 분할 발열체에 대해 순차 점멸 형태로 전원을 공급함에 따라 또 한 번의 전력절감이 이루어지므로 소비 전력에 대한 획기적인 절감이 이루어지는 것이다.

발열체, 발열패드, 컨트롤러, 표피재, 감응수단

Description

인체 감응형 다용도 발열패드 {Human sensitive multipurpose heating pad}

본 발명은 의자나 매트 등의 표면에 올려 사용하거나 하부에 깔아 사용할 수 있게 한 인체 감응형 다용도 발열패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직류 또는 교류전원의 선택 결합이 가능한 컨트롤러를 갖는 발열체를 다양한 표피재의 내부에 구성하고 상기의 컨트롤러와 발열체는 인체의 하중에 의해 반응하는 감응수단을 통해 서로 연결되게 한 단일체 형태의 발열패드를 구성함에 따라, 필요에 따라 다양한 크기로 제작된 발열패드를 각종 대상물의 상측에 올려 사용하거나 하부에 깔아 사용할 수도 있으며, 대상물에 직접 고정하여 사용할 수 있어 매우 효율적인 것이고, 인체의 하중에 의해 작동하는 감응수단은 실제 사용중에만 발열작용을 수행할 수 있도록 하면서도 분할된 발열체에 대한 순차 발열방식을 통해 소모전력을 최소화하여 전력 절감 효과가 매우 뛰어난 것이다.

근자에 들어 다양한 면상 발열체 또는 유연성 발열체 등이 개발되고 있어 상기의 발열체를 이용한 다양한 발열제품이 출시되고 있는 추세이다.

상기의 발열제품은 동절기 또는 기온이 낮은 환경에서 작업을 하거나 학습 또는 레저 및 일상 생활을 하는 경우 전원이 인가된 발열체에 의한 온열작용으로 인해 사용자의 체온을 효과적으로 보호할 수 있는 것이다.

이와 같은 발열제품의 대표적인 예는, 발열 조끼와 발열 시트 및 발열 방석 그리고 발열매트가 있는 것인데, 상기와 같은 다양한 발열제품은 별도의 발열체를 조끼 또는 시트와 방석같은 대상물의 내부에 삽입 고정하여 완성되는 것이다. 이에 따라 상기의 발열체는 외부로부터 은폐되어 있어 보통의 조끼와 시트 또는 방석과 매트의 형상을 갖고 있으나 별도의 전원 공급이 이루어지면 내장된 발열체가 가열되면서 따듯한 온열작용을 수행하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 발열체는 그 발열체가 고정 사용되기 위한 직접적인 대상물을 반드시 요구하는 것으로, 상기의 발열체는 그 자체를 제품으로 사용할 수 없어 반드시 상기와 같은 조끼나 시트 또는 방석이나 매트의 내측에 삽입 고정하는 형태로만 사용되는 문제점을 갖는 것이다.

이에 따라, 상기와 같이 발열체가 내장된 각종 발열제품들은 동절기가 아닌 계절에는 사용이 불필요하게 되므로 고가의 발열제품에 대한 경제성이 크게 떨어지는 것이고, 기존에 보유하고 있던 보통의 일반 제품과 상기의 발열제품을 각기 구매하여야 하므로 경제적인 부담이 가중되는 폐단을 갖고 있는 것이다. 즉, 상기와 같은 발열체가 내장된 각종 발열제품의 경우 통상적으로 동계용으로 구매하게 되는 것인데 하절기나 혹서기와 같이 발열제품이 불필요한 경우에는 상기의 발열제품을 사용할 필요가 없어지는 동시에 하계용으로 새로운 제품을 구매하여야 할 것이므로 이중의 경제적인 손실이 발생하게 되는 것이다.

더욱이 유모차나 휠체어 및 텐트 또는 침낭과 같이 이동성이 동반되면서 전원의 공급이 용이하지 못한 제품의 경우에는 상기의 발열체를 내장하는 것이 거의 불가능하다 여겨지고 있는 것이고, 굳이 상기와 같은 이동성 제품에 발열체를 내장하였다 하더라도 충전식 전원공급부의 전력 소모량이 매우 커 사용시간이 극히 짧은 문제점을 갖고 있는 것이다.

또한, 상기와 같은 발열제품은 사람이 사용하지 않을 경우에도 지속적으로 작동되는 문제점을 갖고 있어 지나치게 높은 전력 소모량을 갖고 있는 것인데, 사람이 다양한 발열제품 위에서 휴식을 취하거나 수면을 취하고자 하는 경우 내장된 발열체에 대한 전원인가를 통해 발열 작동이 이루어지게 하는 것으로서, 다양한 이유 또는 원인에 의해 상기의 발열제품으로부터 사람이 벗어나더라도 상기의 발열체에는 지속적으로 전원이 공급되어 발열하고 있는 상태이므로 상기와 같은 발열제품을 사용하지 않는 동안에도 계속하여 전력 소모가 일어나는 문제점을 갖고 있는 것이다.

예컨데, 사람이 발열방석이나 매트 등으로부터 벗어나는 경우 전원 공급 스위치를 OFF시키고 다시 발열제품으로 복귀하는 순간 전원 공급 스위치를 ON상태로 전환하면 효과적인 전력 절감이 이루어질 것이나 대부분의 사용자는 이를 귀찮게 여길 것이 분명하고 또한 이와 같이 사용하는데에는 번거롭고 불편함이 있어 외출이나 장시간의 사용이 아닌 경우에는 지속적인 발열이 이루어지도록 하는 것이 보편적인 사용 형태라 할 수 있을 것이다.

이에 따라, 사람이 사용하지 않는 동안에도 지속적으로 발열이 이루어지는 동시에 전력 소모가 발생하므로 이는 결국 불필요한 전력의 낭비로 이어지므로 극히 비경제적인 것이라 할 수 있을 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 교류전원 또는 직류전원의 선택적 연결이 가능한 컨트롤러에 의해 제어 작동되는 발열체 전체를 다양한 표피재에 내장하여 구성하되, 상기의 발열체와 컨트롤러는 인체의 하중에 의해 작동하는 별도의 감응수단을 통해 서로 연결되도록 구성하여 된 단독형 발열패드를 형성함으로써,

상기 발열패드의 크기만을 달리하여 이를 다양한 대상물에 올려 사용하거나 하부에 깔아 사용할 수 있게 하면서도 필요에 따라서는 대상물에 직접 고정하여 사용할 수 있게 하면서도, 발열패드로부터 사람이 벗어나는 미사용 상태에서는 자동으로 전원의 공급이 차단되게 하여 전력 절감 효과가 뛰어나므로 종래의 발열제품이 갖고 있던 제반의 문제점을 합리적으로 극복한 인체 감응형 다용도 발열패드를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 컨트롤러가 연결 형성된 발열체를 구비하여 상기 발열체는 컨트롤러에 의한 전원의 제어 단속으로 발열 작동되게 하고, 상기 발열체는 발열체의 외부 전체에 형성되는 별도의 표피재 내에 삽입하여 구성하되, 상기 발열체와 표피재의 사이에는 상기의 발열체와 컨트롤러를 전기적으로 연결하는 감응수단을 형성하여 상기 발열체와 컨트롤러 및 표피재와 감응수단이 일체화된 상태의 발열패드를 구성함으로써,

컨트롤러에 전원이 인가된 상태에서 발열패드에 작용하는 인체의 하중으로 인해 상기 감응수단이 작동하면 상기의 전원이 발열체로 인가되게 하고, 상기의 발열체는 컨트롤러에 의해 설정된 온도와 시간으로 작동되게 하며, 상기 발열체에 의한 열기는 표피재를 통해 표면으로 전도되게 구성하여 이루어지는 것이다.

본 발명은, 온열이 필요한 다양한 대상물에 올려 사용하거나 하부에 깔아 사용할 수도 있고 대상물에 직접 부착 사용할 수도 있어 크기의 조정만으로도 대상물에 대한 제한이 전혀 발생하지 아니하므로 매우 효율적인 것이고, 필요에 따라 교류전원 또는 직류전원이나 충전식 전원으로의 선택 사용이 가능하므로 실내 및 실외와 이동수단에서도 효과적인 사용이 가능한 것이며, 내부 발열체를 분할 형성하여 이들을 순차 점멸시키는 경우에는 잠열을 이용한 발열작용으로 인해 전력 절감 효과가 뛰어나 소모전력을 감소시킬 수 있어 소비전력의 감소는 물론 충전식 전원부에 대한 사용시간이 크게 연장되므로 매우 경제적인 것이다.

또한, 인체의 하중에 의해 반응하는 감응수단을 통해 발열체의 전원을 단속 하므로 사람이 발열패드 상에 앉거나 누운 상태에서만 발열이 이루어지도록 하므로 일차적인 전력 절감이 이루어지는 것이고, 분할 형성된 발열체의 경우 인체와 접촉된 부분의 발열체에만 전원이 공급되므로 국부 발열에 의해 이차 전력 절감이 이루어지는 것이며, 분할 형태의 발열체인 경우 이들 분할 발열체에 대해 순차 점멸 형태로 전원을 공급함에 따라 또 한 번의 전력절감이 이루어지므로 소비 전력에 대한 획기적인 절감이 이루어지는 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 발열패드의 전체도이다.

도시와 같이 본 발명의 발열패드(40)는, 컨트롤러(20)가 연결된 발열체(10)의 외부에 표피재(30)가 형성되어 이루어진 것으로서, 상기의 발열체(10)는 표피재(30)에 의해 은폐되어 있어 실제 외관상 보여지는 것은 표피재(30)와 컨트롤러(20)이다. 또한, 상기의 발열체(10)와 컨트롤러(20)는 별도의 감응수단(50)을 통해 전기적인 연결 상태인 것으로서 상기의 감응수단(50)은 발열체(10)와 표피 재(30)의 사이에 내장되어 있으므로 상기의 감응수단(50) 역시 외부로는 노출되지 않게 되는 것이다.

이와 같은 발열패드(40)는 상기의 표피재(30)에 의해 내부의 발열체(10)가 보호되므로 표피재(30)의 종류에 따라 방수성이나 내구성 및 절연성, 내화학성이 향상되는 것이고, 상기 컨트롤러(20)로부터 발열체(10)에 전원이 인가되면 발열체(10)가 가열되는 것이고 상기 표피재(30)를 통해 열전도가 이루어지면서 발열패드(40) 전체에 대한 온열 작용이 일어나게 되는 것이다. 특히, 상기의 감응수단(50)은 인체의 하중에 의해서만 작동하여 컨트롤러(20)로부터 발열체(10)로 전원을 공급하는 스위치의 역할을 하는 것인데, 상기의 컨트롤러(20)를 전원 ON시킨 상태에서 발열패드(40)에 인체의 하중을 가하게 되면 상기의 하중에 의해 감응수단(50)이 작동하면서 전원 ON상태인 컨트롤러(20)로부터 자동으로 발열체(10)에 전원을 공급하게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 발열패드(40)는 다양한 크기로의 제작이 가능하여 사용 용도의 제한을 받지 않을 것이고, 상기 표피재(30)를 통해 내부의 발열체(10)가 보호된 상태이므로 상기와 같은 발열패드(40)를 보통의 제품처럼 단독으로도 사용할 수 있는 것이다.

이에 따라 상기의 발열패드(40)를 사용 용도에 알맞도록 적당한 크기로 제작하여 이를 유모차의 시트부분이나 자동차 또는 선박이나 기차 및 항공기 등의 좌석에 올려 사용할 수도 있을 것이고, 휠체어나 카시트 또는 유아용 캐리어에 올려 사용할 수도 있을 것이다.

또한, 상기의 발열패드(40)를 더욱 크게 제작하여 이를 침대커버나 소파커버 또는 카페트나 다양한 매트 및 담요와 장판, 이불 및 침낭이나 텐트 등의 바닥면에 올려 사용하거나 저면에 깔아 사용할 수도 있어 온열 작용이 필요한 거의 모든 제품에 적용할 수 있는 것이다.

특히, 상기와 같이 발열패드(40)를 별도의 제품 상,하측에 올리거나 깔아 사용하는 것이 아니라 상기의 제품 내측에 직접 삽입시켜 고정된 상태로의 사용도 가능한 것이고, 조끼 등의 의복인 경우에는 별도의 주머니를 형성하여 삽입 사용하거나 아예 의복 내,외측에 재봉이나 별도의 고정수단을 통해 고정 사용할 수도 있을 것이다.

이러한 본 발명의 발열패드(40)는 전기한 바와 같은 다양한 제품에 적용할 수 있는 것으로서, 상기와 같은 다양한 제품에 적용된 발열패드(40)에 인체의 하중이 가해지는 경우 감응수단(50)이 스위칭되면서 자동으로 내부 발열체(10)에 전원이 인가되면서 자동 발열 작용을 수행하게 되는 것이고, 상기와 같은 다양한 제품 혹은 발열패드(40)로부터 사용자가 벗어나게 되면 감응수단(50)을 작동시키던 하중이 상실되므로 이와 동시에 발열체(10)로 제공되는 전원을 차단하게 되므로 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기의 감응수단(50)은 인체의 하중으로 인해 전원이 오프 상태에서 온 상태로 전환되게 하는 형태의 다양한 푸쉬 스위치나 센서 등을 이용하면 되는 것인데, 바람직하게는 멤브레인 스위치 또는 텍트 스위치가 이상적일 것이고, 소형의 압력 센서 등을 이용할 수도 있을 것이다. 여기서, 상기의 감응수단(50)은 인체 가 아닌 책이나 이불 또는 담요 등에 의해서는 반응하지 않도록 하고 오직 인체의 체중에 의해서는 정확하게 작동될 수 있도록 설계되어야 함은 당연한 것이다.

이와 같은 본 발명의 발열패드(40)에 내장되는 발열체(10)는 공지된 다양한 면상 발열체 또는 유연성 발열체를 적용할 수 있을 것이나 바람직하게는 도전성 메쉬 또는 신축성 발열선이나 도전성 합연사로 된 유연성 발열체를 사용하는 것이 이상적인 것으로서, 상기의 발열 소재로 된 발열체(10)는 신축성과 유연성이 우수하여 사람이 앉거나 누워 사용하는 다양한 제품에 보다 안전한 사용이 가능한 것이다. 즉, 상기의 발열체(10)는 격자형태의 심재의 표면에 전도층과 절연층을 순차적으로 형성하여 된 유연성 발열메쉬에 의해 만들어지거나, 신축성 선재의 표면에 도전선 코일선과 절연층이 순차적으로 형성된 신축성 발열선에 의해 만들어지거나, 유리섬유가 합연된 심사의 표면에 도전층과 절연층을 순차적으로 형성하여 된 도전성 합연사를 위사와 경사 형태로 직조하여 된 것을 사용하여 제작할 수도 있을 것이다. 이와 같은 다양한 종류의 발열체(10)는 이미 공지된 것들로서 다양한 분야에서 이미 적용되고 있으므로 구체적인 구조와 기능 및 작용에 대해서는 생략하기로 한다.

다만, 본 발명에서는 상기의 발열체(10)를 이용하여 대형의 발열패드(40)를 제작하고자 하는 경우 상기의 발열체(10)는 대형화에 따라 전원의 공급이 원활하게 이루어지지 않아 전체적으로 고른 발열이 이루어지지 않는 문제점을 갖게 될 것이므로 이와 같은 문제점을 극복하고자 본 발명에서는 상기의 발열체(10)에 대하여 양측 끝단으로 나란하게 배치되는 메인전원선(11)(11')을 형성하고, 이들 메인전원 선(11)(11')의 사이에는 균등 간격으로 나란하게 배치되는 별도의 보조전원선(12)(12')을 형성하여 상기 메인전원선(11)(11')과 보조전원선(12)(12')을 통해 발열체(10)가 전체적으로 고른 전압 분포 및 발열온도를 유지할 수 있도록 한 것이다.

즉, 상기의 전원선은 발열체(10)의 양끝단부에 서로 나란하게 배치되는 메인전원선(11)(11')과 이들 메인전원선(11)(11')의 사이 내측에 일정 간격으로 배치되는 보조전원선(12)(12')으로 이루어져 있는 것으로서, 상기의 메인전원선(11)(11')과 보조전원선(12)(12')은 발열체(10)의 도전부와 전기적인 연결 상태를 유지하므로 이들 메인전원선(11)(11')과 보조전원선(12)(12')에 전원을 인가시키면 상기의 발열체(10)는 통전 상태가 됨과 동시에 발열체(10) 자체가 저항체의 역할을 수행하여 저항에 의한 발열 작용을 수행하게 되는 것이다.

특히, 상기의 보조전원선(12)(12')은 발열체(10)의 넓이나 길이에 따라 다양한 개체수로 적용할 수 있는 것인데, 발열체(10)가 넓거나 길이가 긴 경우에는 보조전원선(12)(12')의 개체수를 비례적으로 증가시켜 전원선 간의 사이 간격이 지나치게 멀어지지 않도록 하여야 할 것이다.

따라서, 상기와 같은 보조전원선(12)(12')의 개체수를 가감하여 발열체(10)를 제작할 수 있어 발열체의 길이가 아무리 길어지거나 넓이가 커지더라도 실제 전원이 공급되는 곳의 저항값은 실질적으로 일정하게 유지되어 전압강하가 전혀 일어나지 않을 뿐만 아니라 전류 분포가 균일해지므로 국부 가열이나 국부 저온 현상을 예방할 수 있는 것이다.

또한, 상기의 메인전원선(11)(11')과 보조전원선(12)(12')은 교번 순차적으로 서로 다른 극성의 전원이 인가되도록 연결하여야 하는 것으로서, 인가되는 전원이 교류인 경우에는 해당이 없을 것이나 직류인 경우에는 서로 이웃하는 전원선의 극성이 동일하면 상호간의 통전이 이루어지지 아니할 것이므로 서로 이웃하는 전원선 간에는 서로 다른 극성의 전원이 인가될 수 있도록 이들 메인전원선(11)(11')과 보조전원선(12)(12') 들을 양극 또는 음극의 전원부에 각기 구분 접속하면 인가되는 전원으로부터 상기의 발열체(10)는 고르고 안정적인 발열이 이루어지게 되는 것이다. 또한, 특정 전압에 맞추어 발열체를 만들고자 하는 경우에는 사용하고자 하는 전압에 맞추어 발열체(10)의 격자 크기를 조절하여 이에 설치되는 보조전원선(12)(12')의 설치 간격을 조절하면 되는 것이다.

이와 같은 구성으로 된 발열체(10)를 감싸거나 표면에 형성되는 표피재(30)는 그 표피재(30)의 재질에 따라 본 발명의 발열패드(40)에 대한 부가적인 작용이 향상되는 것인데, 예컨데 방수재질의 표피재(30)는 발열패드(40)에 대한 방수성을 향상시킬 것이고 신축성 섬유지로 된 표피재(30)는 발열패드(40)에 대한 신축성을 향상시킬 것이므로 상기의 표피재(30)는 어느 하나의 특정 소재로 제한되는 것이 아니라 발열 조건하에서 변형이 없는 소재라면 어떠한 것이든 적용 가능한 것이다.

즉, 도 3의 도시와 같이 상기의 발열체(10) 상,하측에 네오프렌 시트(31)(31')를 접합하여 이들 네오프렌 시트(31)(31')의 사이에 발열체(10)가 내장되게 하고자 하는 경우에는, 하측의 네오프렌 시트(31) 상에 외부로부터 전원이 연결될 수 있는 상태의 발열체(10)를 올려놓고 상기 발열체(10)의 상부면에 상측의 네오프렌 시트(31')를 순차적으로 올려놓은 후, 고온의 가압 프레스 장치에 의해 상기 네오프렌 시트(31)(31')를 가압하게 되면 이들 네오프렌 시트(31)(31')의 접촉 부분이 서로 열용융되면서 분할의 네오프렌 시트(31)(31')가 서로 접합되는 동시에 이들 네오프렌 시트(31)(31')의 사이에 위치한 발열체(10)가 매립 은폐되어 일체화된 상태의 발열패드(40)가 완성되는 것이다. 또한 상기의 네오프렌 시트(31)(31') 대신 신축성이 뛰어난 스판덱스(spandex)로 표피재(30)를 형성하는 경우에는 상기의 발열패드(40)는 더욱 뛰어난 신축성을 갖게 되므로 인체의 움직임이나 발열패드(40)에 가해지는 다양한 압력 및 하중으로부터 무리 없이 연속적이고 안전한 사용이 이루어질 수 있는 것이다.

이때에도 전기한 바와 마찬가지로 하측의 네오프렌 시트(31)와 발열체(10)의 사이에 감응수단(50)이 위치하게 될 것이므로, 상기와 같은 네오프렌 시트(31)(31')에 의한 표피재(30)를 갖는 발열패드(40)에 인체의 하중이 가해지는 경우 상기의 감응수단(50)을 통해 컨트롤러(20)의 전원이 발열체(10)에 제공되므로 별도의 조작 없이 자동으로 발열이 이루어지게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 발열패드(40)를 구성하기 위한 표피재(30)를 폴리우레탄 시트(37)(37')로 형성한 것인데, 상기의 발열체(10)의 표면에 무독의 수용성 점착제로 된 접착층(36)을 형성한 상태에서 상,하로 구분된 폴리우레탄 시트(37)(37')를 서로 맞대어 접착 고정하거나 단일의 시트 형태로 된 폴리우레탄 시트가 상기의 발열체(10)를 감싸는 형태로 접착 고정되게 함으로써, 상기의 폴리우레탄 시트(37)(37')가 갖는 고도의 탄성력과 함께 방수성이 부여된 상태의 발열패드(40)를 완성할 수 있게 된다. 이때에도 전기한 바와 마찬가지로 하측의 폴리우레탄 시트(37)와 발열체(10)의 사이에 감응수단(50)이 위치하게 될 것이므로, 상기와 같은 폴리우레탄 시트(37)(37')에 의한 표피재(30)를 갖는 발열패드(40)에 인체의 하중이 가해지는 경우 상기의 감응수단(50)을 통해 컨트롤러(20)의 전원이 발열체(10)에 제공되므로 별도의 조작 없이 자동으로 발열이 이루어지게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 발열패드(4)를 구성하기 위한 표피재(30)를 단열시트(33)와 열축적전달시트(34)에 의해 형성하여 된 것으로서, 상기의 단열시트(33)는 발열체(10)의 열기를 일측방향으로 차단하는 역할을 수행하는 것이고 상기의 열축적전달시트(34)는 발열체(10)의 열기를 흡수하여 표면 발열이 이루어지도록 하는 것이다. 또한, 상기의 감응수단(50)은 발열체(10)와 단열시트(33)의 사이에 위치하여 상측의 열축적전달시트(34)로부터 가해지는 인체의 하중을 통해 상기의 감응수단(50)이 작동하도록 구성하면 될 것이다.

즉, 상기의 열축적전달시트(34)는 테크노 써머(Techno thermo)로 된 원단의 상부에 면직물지를 덧붙여 만들어지는 것으로, 상기의 테크노 써머(Techno thermo)는 광에너지 흡수 발열기능 원사와 W단면 원사를 조합하여 제작함으로써 더욱 높은 보온성을 실현시킨 신소재이고 빛에너지가 활발하지 않은 흐린 날씨에서도 일반적인 원단보다는 보온성이 뛰어나며 종래의 축열기능 원사에 비교하여 열전도성이 낮은 소재이므로 열기가 외부로 누출되는 현상이 방지되는 효과가 있는 원단인 것이다. 이에 따라 상기의 열축적전달시트(34)는 발열체(10)에 의한 열기가 누출되는 것을 차단하므로 방열에 의한 열손실을 최소화하는 것이고 면직물지는 부드러운 촉 감을 제공하므로 더욱 안락한 느낌을 갖게 되는 것이다.

또한, 상기의 단열시트(33)는 화이버글라스 실리카패드(fiber glass silica pad)에 의해 이루어지는 것으로서, 화이버글라스 실리카패드(fiber glass silica pad)는 통상적으로 우주복 소재라고도 하는 것인데 수천 ℃에서도 견디고 한쪽 방향으로 열전도를 완전히 차단하는 기능을 갖는 소재로 널리 알려져 있는 것인데, 상기의 단열시트(33)는 발열체(10)에서의 열기가 불필요한 방향으로 향하는 것을 차단함과 동시에 상기의 열기가 인체를 향하는 방향으로만 온전하게 전달될 수 있게 하므로 불필요한 열기의 방출을 차단하여 더욱 고효율의 발열 특성을 연출할 수 있도록 하는 것이다. 이와 같이 만들어진 발열패드(40)는 열축적전달시트(34)와 단열체(33)의 사이에 위치하는 발열체(10)의 발열작용이 고르고 효과적으로 확산 및 전도될 수 있어 매우 효과적인 것이다.

도 6은 상기와 같이 다양한 소재로 된 표피재(30)를 상,하 중첩형태로 접합하는 과정에서의 상기 표피재(30)에 대한 상호간의 접합성을 향상시키기 위한 수단으로서, 상하의 네오프렌 시트(31)(31') 또는 단열시트(33) 및 열축적전달시트(34)를 접착 고정하고자 하는 경우 이들 시트가 더욱 효과적으로 접합되게 하고자 이들 분할된 시트의 사이에 별도의 접착필름(32)을 삽입하여 가압에 의한 접착필름(32)의 용융상태로 인해 상호 간의 견고한 수밀 접합이 이루어지게 하는 것이다.

즉, 상기와 같은 표피재(30)의 사이에 비닐지와 같은 별도의 접착필름(32)을 삽입하여 이들을 동시에 가열 압착하는 경우에는 상기 비닐지로 된 접착필름(32)의 경우 융점이 매우 낮은 특성을 갖고 있어 상기 비닐지 보다 높은 융점을 갖는 다양 한 재질의 표피재(30)를 사용할 수 있는 장점을 갖게 된다. 예컨데, 상기의 표피재(30)를 부직포 또는 직물지 등으로 사용하는 경우에는 이들 부직포나 직물지로 된 표피재(30)에 의해 발열패드(40)에 대한 부드러운 촉감은 물론 유연성에는 지장을 주지 않으면서도 내구성을 향상시키는 역할을 갖게 될 것이다.

도 7은 본 발명의 발열패드(40)를 구성하기 위한 표피재(30)를 네오프렌 시트(31)(31')와 단열시트(33) 및 열축적전달시트(34)에 의해 형성하여 된 것으로서, 전기한 발열체(10)의 상,하측에는 열축적전달시트(34)와 발열시트(33)를 각기 밀착 형성하고 이들 열축적전달시트(34)와 발열시트(33)의 외표면에는 네오프렌 시트(31)(31') 또는 필요한 경우 폴리우레탄 시트(37)(37')를 중첩하여 이들이 동시에 가열 압착에 의해 중첩 합지된 형태로 발열패드(40)가 완성되는 것이다.

이와 같은 발열패드(40)는 열축적 작용에 의한 잠열 효과와 단열시트(33)에 의한 열기의 손실을 방지할 수 있는 것이고, 네오프렌 시트(31)(31')에 의해서는 신축성이나 내구성 및 내화학성이나 절연성 및 방수성 등을 향상시킬 수 있어 더욱 복합적인 효과를 얻을 수 있을 것이다. 이때, 전기한 감응수단(50)은 상기의 발열체(10)와 단열시트(33)의 사이에 위치하도록 제작할 수 있을 것이고, 도 8의 도시와 같이 단열시트(33)와 하측의 네오프렌 시트(31) 또는 폴리우레탄 시트(37)의 사이에 위치하도록 제작할 수도 있는 것으로서, 상기의 감응수단(50)은 다양한 재질 및 구조로 된 표피재(30)에 있어 상기 발열체(10)와 표피재(30)의 사이에만 위치하면 기능상의 문제점을 발생하지 않을 것이다.

또한, 상기와 같이 다양한 종류의 발열체(10)와 다양한 재질 및 구조를 갖는 표피재(30)의 사이에 위치하는 감응수단(50)의 경우, 발열체(10)로부터 방출되는 고온의 열기를 직접 받게 되는 경우 열에 취약한 전자부품으로 된 감응수단(50)은 상기의 열기에 의해 쉬게 고장나거나 오작동이 발생할 수 있을 것이므로 이때에는 상기의 발열체(10) 저면에 별도의 단열재(13)를 형성한 상태에서 상기의 감응수단(50)이 단열재(13)와 표피재(30) 사이에 위치하도록 구성하면 될 것이다. 따라서, 상기와 같은 구조로 된 발열패드(40)는 내장된 발열체(10)가 고온으로 발열하더라도 화이버글라스 실리카패드 등으로 된 상기의 단열재(13)에 의해 고온의 열기가 감응수단(50)에 직접 영향을 주는 것을 방지할 수 있는 것이고, 상기의 단열재(13)가 형성되지 않는 발열체(10)의 타측 부분인 인체를 향하는 방향으로는 온전하게 발열체(10)의 열기 전체가 전도될 것이므로 열기의 손실을 방지하는 동시에 발열 효과를 가일층 향상시키는 역할도 겸하게 되는 것이다.

도 9는 본 발명의 발열패드(40)를 구성하기 위한 표피재(30)를 발열체(10)의 외면 전체에 대하여 발포 성형되는 우레탄 폼(35)에 의한 것으로서, 메쉬 또는 격자 형태로 된 발열체(10)의 간극 및 상부와 하부 전체에 걸쳐 발포 성형되는 우레탄 폼(35)은 상기 발열체(10)와 표피재(30) 간의 빈 공간이나 틈새를 전혀 발생시키지 아니하므로 더욱 우수한 수밀 및 방수성을 갖게 될 것이고, 우레탄 폼(35) 역시 유연성 및 신축성이 우수하여 상기 발열패드(40) 자체의 유연성과 신축성을 부여하는데 이상적인 형태가 될 것이다. 더욱이 상기의 우레탄 폼(35)은 절연 효과 역시 우수하여 더욱 합리적인 사용이 가능한 것이고, 발열체(10)의 하측에 위치하는 감응수단(50)은 역시 상기의 발열체(10)에 인가되는 컨트롤러(20)의 전원을 이 체의 하중에 따라 자동으로 단속하는 스위치의 역할을 수행하게 되는 것이다.

이와 같이 다양한 재질 및 소재로 된 표피재(30) 및 인체의 하중에 의해 전원의 단속을 제어하는 감응수단(50)에 의한 본 발명의 발열패드(40)는 전기한 바와 같이 표피재(30)의 내부에 단일의 개체로 된 발열체(10)를 내장하여 제작할 수도 있을 것이나 보다 바람직하게는 상기의 발열체(10)를 균등 크기 또는 비균등의 크기로 다수 분할하여 이를 표피재(30) 내부에 내장하되, 이들 각각의 분할발열체(10')(10") 하측에는 상응하는 개별의 감응수단(50)을 각기 연결 배치하여 제작하는 것이 전력 절감 측면에서 더욱 효과적인 것이다.

즉, 도 10의 도시와 같이 상기 표피재(30) 내측에 매립되는 발열체(10)를 평면상 종횡방향으로 다수 분할하여 이를 배치 형성하되, 이들 분할발열체(10')(10")에는 상응하는 개별의 감응수단(50)이 각기 위치하고, 각각의 감응수단(50)은 분할발열체(10')(10")와 컨트롤러(20)의 전기적인 연결 상태를 단속하는 스위치의 역할을 수행하는 것이므로, 상기의 컨트롤러(20)에 대하여 감응수단(50) 모두를 독립적으로 개별 연결하거나 전기적인 병렬 연결이 이루어지도록 함에 따라 상기의 분할발열체(10')(10")는 전체의 감응수단(50) 중 하나의 감응수단(50)이라도 작동을 하게 되면 발열체(10) 전체가 동시에 발열하게 되거나 작동하는 감응수단(50)에 해당하는 부분의 분할발열체(10')(10")만이 선택적으로 발열할 수 있도록 한 것이다.

이에 상기와 같이 모든 분할발열체(10')(10")를 컨트롤러(20)로부터 직렬 또는 병렬 연결한 상태에서 상기 분할발열체(10')(10")와 대응하는 각각의 감응수단(50)을 상기의 컨트롤러(20)에 개별적으로 연결하는 경우 본 발명의 발열패 드(40)에 인체의 하중이 가해져 전체의 감응수단(50) 중 하나의 감응수단(50)이라도 작동을 하게 되면 이들 모든 분할발열체(10')(10")에 대한 전원의 동시 인가가 되어 상기 발열패드(40) 전체적으로 균등의 발열이 이루어지는 것이고, 상기의 분할발열체(10')(10")를 도 11의 도시와 같이 감응수단(50)을 통해 전기적인 병렬 연결 상태가 되도록 컨트롤러(20)와 연결하는 경우에는 각각의 분할발열체(10')(10")에 대한 전원의 인가와 차단이 가능한 부분 발열이 이루어지는 것이다.

또한, 상기와 같이 전체 감응수단(50) 중 하나의 감응수단(50)이라도 작동을 하면 전체의 분할발열체(10')(10")로 전원이 인가되게 하는 연결 방법에 있어, 상기와 같은 분할발열체(10')(10")로 인가되는 전원이 전체의 분할발열체(10')(10")에 모두 동시 인가되게 하는 것이 아니라 컨트롤러(20)의 제어를 통해 각각의 분할발열체(10')(10")에 대한 개별적인 전원의 인가와 차단이 이루어질 수 있도록 하여, 이들 각각의 분할발열체(10')(10")에 대한 순차 발열이 이루어지도록 제어할 수 있는 것인데, 상기의 분할발열체(10')(10")들을 차례 차례 순차적으로 발열 및 전원 단속시키는 경우 전체의 분할발열체(10')(10")를 모두 발열 작동시키는 것이 비하여 최대 70%의 전력 절감이 이루어질 수 있는 것이다.

즉, 감응수단(50)이 작동되어 통전이 가능한 상태에서 발열패드(40)에 대한 발열 초기에는 분할발열체(10')(10") 전체에 대한 동시 발열이 이루어지도록 한 후, 온도가 상승하면 일시에 전원의 단락과 동시에 하나의 분할발열체(10')(10") 또는 가상으로 구획된 일부의 분할발열체(10')(10")에 대해서만 전원을 인가하고 이어 지정된 시간 동안 발열이 이루어진 이후 해당의 분할발열체(10')(10")는 전원 을 차단하고 이웃하는 또 다른 분할발열체(10')(10")에 대하여 전원을 인가하는 형태로 순차적인 점멸 발열이 이루어지도록 하는 것이다.

이와 같은 간헐 순차 점멸에 의한 발열이 이루어지게 하는 경우 전체 발열에 비하여 현저한 전력 감소 효과를 얻을 수 있는 것이고, 상기의 분할발열체(10')(10")의 열기는 다양한 재질의 표피재(30)를 재질적 특성으로 인해 상기의 발열패드(40)는 일정한 수준의 열기를 지속적으로 유지 및 방출할 것이므로 전력 절감 효과가 매우 크다 할 수 있을 것이다.

이상과 같이 단일 개체 또는 분할 개체로 된 발열체(10)에 전원을 공급하기 위한 컨트롤러(20)는 도 12의 도시와 같이, 교류전원이나 직류전원을 연결할 수 있는 잭 콘넥터를 갖는 전원공급부(21)가 내장되어 있고 상기 전원공급부(21)와 연결된 중앙처리부(24)에는 시간설정부(22)와 온도설정부(23)가 각기 연결 형성되어 있어 이들 시간설정부(22)와 온도설정부(23)에 의해 발열체(30)의 발열 온도 및 발열 시간에 대한 자유로운 조절이 가능한 것이다. 또한, 상기와 같이 설정된 시간이나 온도 및 충전상태 등은 별도의 표시부(25)를 통해 확인할 수 있는 것이다.

특히, 상기 전원공급부(21)를 통해서는 일반 가정용 교류전원을 사용하거나 별도의 어댑터나 충전지 등을 이용한 직류전원을 사용할 수도 있는 것으로서, 직류전원을 이용하고자 하는 경우에는 슈퍼콘덴서가 보다 적합할 것이고, 상기 충전지를 컨트롤러(20)에 내장하여 별도의 AC어댑터 등을 이용한 충전 사용 또는 직접 사용이 가능할 것이다. 더욱이 상기의 전원공급부(21)에 충전지를 내장하여 제작하는 경우 충전상태의 전원을 이용하여 본 발명의 발열패드(40)에 대한 발열이 이루어질 수 있도록 할 수 있어 상기 발열시트(40)를 이동시키거나 야외 또는 가정용 교류전원의 공급이 원활하지 못한 장소에서도 불편함 없이 사용할 수 있을 것이다.

즉, 상기의 컨트롤러(20)에 결합되는 전원공급부(21)는 사용자의 필요에 따라 교류전원이나 직류전원 또는 자체의 충전부를 통해 상기의 발열패드(40) 내 발열체(10)에 대한 전원이 공급되도록 할 수 있는 것인데, 가정용 전원을 직접 사용하고자 하는 경우에는 도 13의 도시와 같이 상기 컨트롤러(20)의 전원공급부(21)에 연결되는 별도의 AC코드(26)와 다운트랜스(26')를 구비하여 통상적인 AC 220V의 가정용 전원을 상기의 AC코드(26)를 통해 다운트랜스(26')를 거쳐 AC 24V의 비교적 저전압인 상태로 전원공급부(21)로 제공되게 하는 것이고, 상기와 같은 저전압의 전원을 제공받는 전원공급부(21)를 컨트롤러(20)의 제어를 통해 상기의 발열체(10)에 전원을 공급하는 것이다.

또한, 상기의 AC코드(26)와 다운트랜스(26')를 사용하지 아니하고 도 14의 도시와 같이 트랜스회로와 정류회로가 내장된 별도의 AC어댑터(27)를 사용함에 따라 가정용 전원이 DC 24V의 저전압 상태로 전원공급부(21)로 직접 공급되어 사용될 수 있도록 할 수 있는 것이고, 도 15의 도시와 같이 상기 전원공급부(21) 내에 충전부(28)를 형성하고 상기 충전부(28)와 연결되는 별도의 충전기(28')를 구비함에 따라 상기 충전기(28')를 통해 충전부(28)에 대한 축전이 이루어지도록 하면 상기의 컨트롤러(20)와 함께 발열패드(40)의 이동 사용이 가능하게 된다. 따라서, 유모차나 휠체어 및 텐트나 침낭과 같이 이동이 필요하거나 야외에서 사용되는 다양한 제품에도 효과적인 활용이 가능하게 될 것이다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 발열패드의 전체도

도 2는 본 발명에 따른 발열패드의 내부 발열체에 대한 전원 공급선도

도 3은 본 발명에 따른 발열패드의 단면도

도 4는 본 발명에 따른 발열패드의 표피재에 대한 다른 실시예를 보인 확대 단면도

도 5는 본 발명에 따른 발열패드의 표피재에 대한 또 다른 실시예를 보인 확대 단면도

도 6은 본 발명에 따른 발열패드의 표피재에 대한 또 다른 실시예를 보인 확대 단면도

도 7은 본 발명에 따른 발열패드의 표피재에 대한 또 다른 실시예를 보인 확대 단면도

도 8은 본 발명에 따른 발열패드의 표피재에 대한 또 다른 실시예를 보인 확대 단면도

도 9는 본 발명에 따른 발열패드의 표피재에 대한 또 다른 실시예를 보인 확대 단면도

도 10은 본 발명에 따른 발열패드의 발열체에 대한 다른 실시예도

도 11은 도 10의 발열체에 대한 전원 연결선도

도 12는 본 발명에 따른 발열패드의 컨트롤러를 보인 블럭 구성도

도 13은 본 발명에 따른 발열패드의 전원공급부에 대한 실시예도

도 14는 본 발명에 따른 발열패드의 전원공급부에 대한 다른 실시예도

도 15는 본 발명에 따른 발열패드의 전원공급부에 대한 또 다른 실시예도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 발열체 11,11' : 메인전원선

12,12' : 보조전원선

20 : 컨트롤러 21 : 전원공급부

22 : 시간조절부 23 : 온도조절부

24 : 중앙처리부 25 : 표시부

26 : AC코드 27 : AC어댑터

28 : 충전부

30 : 표피재 31,31' : 네오프렌 시트

32 : 접착필름 33 : 단열시트

34 : 열축적전달시트 35 : 우레탄 폼

36 : 접착층 37,37' : 폴리우레탄 시트

40 : 발열패드

50 : 감응수단

Claims (22)

1. 컨트롤러(20)가 연결 형성된 발열체(10)를 구비하여 상기 발열체(10)는 컨트롤러(20)에 의한 전원의 제어 단속으로 발열 작동되게 하고, 상기 발열체(10)는 발열체(10)의 외부 전체에 형성되는 별도의 표피재(30) 내에 삽입하여 보호하며, 상기 발열체(10)와 표피재(30) 사이에 상기의 발열체(10)와 컨트롤러(20)를 전기적으로 연결하기 위한 감응수단(50)을 배치 구성한 인체 감응형 다용도 발열패드(40)에 있어서,

   상기 컨트롤러(20)에 전원이 인가된 상태에서 발열패드(40)에 작용하는 인체의 하중으로 인해 상기 감응수단(50)이 작동하면서 상기의 전원이 발열체(10)로 인가되게 하고, 상기의 발열체(10)는 컨트롤러(20)에 의해 설정된 온도와 시간으로 작동되게 하며, 상기 발열체(10)에 의한 열기는 표피재(30)를 통해 표면으로 전도되게 구성하고, 상기 표피재(30) 내측에 위치하는 발열체(10)는 평면상 종횡방향으로 이격 구분되게 배치하여 된 분할발열체(10')(10")의 조합으로 이루어지고, 이들 각각의 분할발열체(10')(10")에는 상응하는 감응수단(50)을 각기 형성하여 됨을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분할발열체(10')(10")는 하나의 감응수단(50)이 작동하면 전체의 분할발열체(10')(10")가 동시에 컨트롤러(20)로부터 전원이 인가되도록 연결하여 구성함을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 분할발열체(10')(10")는 컨트롤러(20)로부터 개별적으로 순차적인 전원의 단속이 이루어지도록 하여 전체의 분할발열체(10')(10")가 순차적인 점멸에 의한 발열싸이클을 갖고 반복하여 작동되도록 구성하여 됨을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 분할발열체(10')(10")는 인체의 하중에 의해 작동되는 감응수단(50)과 상응하는 위치의 분할발열체(10')(10") 만이 컨트롤러(20)로부터 전원이 인가되어 부분적인 발열 작용이 이루어지도록 연결 구성함을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 컨트롤러(20)는 외부로부터 전원을 제공받는 전원공급부(21)와, 발열체(10)의 발열 시간을 조절하는 시간조절부(22)와, 발열체의 발열 온도를 조절하는 온도조절부(23)와, 상기 시간조절부(22) 및 온도조절부(23)에 의해 설정된 시간과 온도에 따라 전원공급부(21)로부터 발열체(10)로 전원이 자동으로 제어 공급되게 하는 중앙처리부(24)와, 설정된 온도 및 발열 온도와 설정된 시간이 출력되게 하는 표시부(25)로 이루어짐을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 전원공급부(21)는 가정용 전원에 접속되게 한 AC코드(26)와 상기 가정용 전원을 변압하는 다운트랜스(26')를 통해 AC 24V 이하의 전원이 인가되도록 구성함을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 전원공급부(21)는 트랜스회로와 정류회로를 갖는 AC어댑터(27)를 통해 가정용 전원이 DC 24V 이하의 상태로 인가되도록 구성함을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 전원공급부(21)에는 내장된 충전부(28)를 형성하고, 상기 충전부(28)는 트랜스회로와 정류회로 및 충전회로를 갖는 충전기(28')가 연결되게 하여, 상기 충전기(28')를 통해 충전부(28)에 대한 충전이 완료된 상태에서의 전원공급부(21)는 발열체(10)에 대한 이동 상태에서의 전원공급이 이루어지도록 구성하여 됨을 특징으로 하는 인체 감응형 다용도 발열패드.
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