KR102107433B1 - 열전소자를 이용한 온도조절 베개 및 베개의 온도조절 방법 - Google Patents

열전소자를 이용한 온도조절 베개 및 베개의 온도조절 방법 Download PDF

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이종민
김정훈
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박천규
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 열전소자를 이용한 온도조절 베개는 본체; 내측을 관통하는 통공이 형성된 관형상이고, 본체 내부에 배치되어 통공에 유체가 수용되는 순환부; 순환부와 연결되며, 본체 외부로부터 유체를 주입받는 주입부; 순환부 내측으로 동력을 전달하여 유체의 순환을 유도하는 동력부; 본체 외측의 온도를 측정하여 목표온도를 산출하는 제어부; 및 순환부 내측의 유체를 전달받고, 전력을 공급받아 순환부로부터 전달받은 유체의 온도를 목표온도로 조절하여 순환부로 전달하는 열전소자부;를 포함할 수 있다.

Description

열전소자를 이용한 온도조절 베개 및 베개의 온도조절 방법{THERMOSTATIC PILLOWS AND METHOD USING PELTIER MODULE}
본 발명은 열전소자를 이용한 온도조절 베개 및 베개의 온도조절 방법에 관한 것으로, 상세하게는 계절 및 기온에 따라 온도조절이 되어 향상된 수면 환경을 조성하는 열전소자를 이용한 온도조절 베개 및 베개의 온도조절 방법에 관한 것이다.
인간이 잠을 자는 행위는 피로를 해소할 수 있는 중요한 수단이다. 특히, 수면시에 숙면의 중요성이 부각되는데, 숙면을 위하여 다양한 형태와 재료를 사용한 베개가 제공되고 있다.
이와 같은 다양한 종류의 베개들은 숙면에 도움을 주기는 하지만, 사용자의 특성에 맞추어 사용자의 수면환경을 개선시키지 못하는 문제가 있다.
예를 들면, 사용자의 체온이 상승하고 이로 인해 땀을 흘리게 되는 경우에, 체온을 하강시켜서 흐르는 땀의 양을 제어하지 못하면, 습한 환경에서 사용자가 수면을 취하게 된다.
다른 예로, 사용자의 체형에 따라 베개와 접촉하는 면적이 상이하며 이에 따라 상이한 영역이 가열하여 수면 환경을 향상시켜야 하나, 종래의 선행기술에서는 사용자의 체온을 측정하여 온도를 변경하거나, 사용자의 체형을 고려하여 온도조절 영역을 설정함으로써, 쾌적한 수면환경을 제공하지 못하는 문제점이 있다.
한국등록실용신안 제20-0194428호
본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 사용자 정보에 맞추어 온도가 변화는 영역이 설정될 수 있는 열전소자를 이용한 온도조절 베개를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 사용자의 체온 또는 베개 주변의 온도를 측정하여 목표온도를 설정하는 베개의 온도조절 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 열전소자를 이용한 온도조절 베개는 본체; 내측을 관통하는 통공이 형성된 관형상이고, 상기 본체 내부에 배치되어 상기 통공에 유체가 수용되는 순환부; 상기 순환부와 연결되며, 상기 본체 외부로부터 상기 유체를 주입받는 주입부; 상기 순환부 내측으로 동력을 전달하여 상기 유체의 순환을 유도하는 동력부; 상기 본체 외측의 온도를 측정하여 목표온도를 산출하는 제어부; 및 상기 순환부 내측의 유체를 전달받고, 전력을 공급받아 상기 순환부로부터 전달받은 유체의 온도를 상기 목표온도로 조절하여 상기 순환부로 전달하는 열전소자부;를 포함한다.
또한, 상기 열전소자부는, 상기 순환부로부터 유체가 주입되는 워터블럭; 상기 열전소자부에서 발생하는 열을 흡수하는 방열판; 및 상기 방열판의 열기를 배출하는 냉각팬;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열전소자를 이용한 온도조절 베개는 상기 순환부의 배치형태를 변경하기 위한 조절부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 외부로부터 사용자의 정보를 입력받은 경우, 상기 순환부를 상기 사용자의 정보에 따라 사용자의 갈색지방(brown fat)이 분포된 영역으로 이동시키는 명령을 상기 조절부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 본체에 접촉한 사용자의 체온을 측정하여 목표온도를 산출하고, 상기 열전소자부는, 상기 사용자의 체온에 따라 산출된 목표온도를 기초로 상기 유체의 온도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 본체의 주변온도를 측정하여 목표온도를 산출하고, 상기 열전소자부는, 상기 주변온도에 따라 산출된 목표온도를 기초로 상기 유체의 온도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 주입부는, 상기 유체를 저장하는 저장공간을 포함하고, 상기 저장공간은, 내부에 센서가 포함되어, 상기 저장공간 내측에 저장된 상기 유체의 양을 측정할 수 있다.
또한, 상기 동력부는, 상기 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양 미만인 경우, 상기 저장공간과 연결된 순환부로부터 상기 유체를 공급받기 위한 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 상기 동력부는, 상기 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양을 초과하는 경우, 상기 저장공간과 연결된 순환부로 상기 유체를 배출하기 위한 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 상기 동력부는, 상기 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양에 대응하는 경우, 상기 저장공간과 상기 순환부 간 유체의 흐름을 차단하기 위해 회전을 정지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법은 외부 통신장치로부터 상기 베개를 사용하는 사용자의 정보를 입력받는 단계; 입력된 상기 사용자의 정보를 기초로 상기 조절부에서 온도를 유지하기 위한 유체가 저장된 상기 순환부의 위치를 변경시키는 단계; 상기 제어부에서 상기 베개 외측의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 기초로 목표온도를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 목표온도에 맞추어 상기 열전소자부에서 상기 유체의 온도를 변경하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 외부 통신장치로부터 상기 베개를 사용하는 사용자의 정보를 입력받는 단계는, 상기 사용자의 체형에 대한 정보를 입력받아 상기 사용자의 갈색지방이 분포된 영역을 산출할 수 있다.
또한, 상기 입력된 상기 사용자의 정보를 기초로 상기 조절부에서 온도를 유지하기 위한 유체가 저장된 상기 순환부의 위치를 변경시키는 단계는, 상기 사용자의 갈색지방이 분포된 영역과 인접하도록 상기 순환부가 배치된 밀도 또는 상기 사용자와 상기 순환부 간 이격된 거리를 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부에서 상기 베개 외측의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 기초로 목표온도를 산출하는 단계는, 기설정된 조건을 기준으로 상기 베개를 사용중인 사용자의 체온 및 상기 순환부 내측에 저장된 유체의 온도를 측정하여 목표온도를 재산출할 수 있다.
본 발명에 따른 열전소자를 이용한 온도조절 베개는 입력된 사용자 정보를 기초로 사용자의 갈색지방이 분포된 영역을 산출하고, 갈색지방이 분포된 영역과 인접한 부분을 용이하게 가열하도록 순환부의 배치형태를 변형시켜 단시간 내에 사용자의 체온의 변화를 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법은 수면중인 사용자의 체온과 베개 주변의 온도를 반복적으로 측정하여, 목표온도를 재산출 함으로써 수면중인 사용자의 수면환경을 지속적으로 갱신하여 쾌적한 수면 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 온도조절 베개 의 개략도이다.
도 2는 도 1의 열전소자를 이용한 온도조절 베개 중 열전소자부의 확대도이다.
도 3은 도 1의 열전소자를 이용한 온도조절 베개의 순환부의 배치형태가 변형된 예시를 나타낸다.
도 4는 도 1의 열전소자를 이용한 온도조절 베개의 순환부의 배치높이가 변형된 예시를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법의 흐름도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 열전소자를 이용한 온도조절 베개는 입력된 사용자 정보를 기초로 사용자의 갈색지방이 분포된 영역을 산출하고, 갈색지방이 분포된 영역과 인접한 부분을 용이하게 가열하도록 순환부의 배치형태를 변형시켜 단시간 내에 사용자의 체온의 변화를 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 온도조절 베개 의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 온도조절 베개(1)는 본체(11), 순환부(12), 주입부(13), 동력부(14), 제어부(15) 및 열전소자부(16)를 포함하고, 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
본체(11)는 온도조절 베개(1)의 각 구성요소를 저장하고, 사용자가 직접 접촉하는 부분일 수 있다. 또한, 본체(11)의 내부는 사용자에게 쾌적한 환경을 제공하기 위해 메모리폼, 엠보싱과 같은 소재로 충진될 수 있다. 본체(11)는 표면에 복수의 통공이 형성되어 공기가 순환될 수 있는 메시(mesh) 소재일 수 있다.
순환부(12)는 내측을 관통하는 통공이 형성된 관형상일 수 있다. 순환부(12)는 본체(11) 내부에 배치되어 통공에 유체가 수용될 수 있다. 순환부(12)는 주입부(13)로부터 유체를 공급받을 수 있다. 순환부(12)는 내부에 저장된 유체를 열전소자부(16)로 전달할 수 있다. 순환부(12)는 유체의 온도에 따라 온도가 유지될 수 있다. 순환부(12)는 사용자 정보에 따라 상이한 형태로 배치될 수 있다.
주입부(13)는 순환부(12)와 연결될 수 있다. 주입부(13)는 본체(11) 외부로부터 유체를 주입받을 수 있다. 주입부(13)는 유체가 주입되기 위한 주입공을 포함할 수 있다. 또한, 주입부(13)는 주입되는 유체를 저장하기 위한 저장공간을 포함할 수 있다. 주입부(13)는 동력부(14)로부터 전달되는 동력을 통해 순환부(12)와 유체를 상호 유통시킬 수 있다.
한편, 주입부(13)의 저장공간에는 내부에 센서가 포함될 수 있다. 저장공간은 센서를 통해 내측에 저장된 유체의 양을 측정할 수 있다. 본 발명에 따른 온도조절 베개(1)는 유체에서 구동하는 동력부(14)를 포함하기 때문에 저장공간에 저장된 유체의 양이 동력부(14)의 구동조건에 영향을 끼칠 수 있다. 또한, 열전소자부(16)를 통해 온도가 변경된 유체를 순환시켜 사용자에게 쾌적한 환경을 조성하므로, 동력부(14)의 회전속도, 회전방향, 제어하는 유량 등의 구동조건이 온도조절 베개(1)의 사용효율 및 사용자의 만족도에 영향을 끼칠 수 있다. 동력부(14)의 구동 및 열전소자부(16)에 의한 온도조절을 통해 저장공간과 순환부(12) 내측에 저장된 유체의 양이 감소하거나, 저장된 유체를 교체하고자 하는 경우 주입공을 통해 외부로부터 유체를 배출 또는 주입함으로써 저장된 유체의 건전성을 유지할 수 있다.
동력부(14)는 순환부(12) 내측으로 동력을 전달하여 유체의 순환을 유도할 수 있다. 동력부(14)는 펌프, 모터와 같은 형태일 수 있으나 이에 제한되지 않고 순환부(12) 내측의 유체를 순환시킬 있는 모든 형태로 제공될 수 있다. 동력부(14)는 외부로부터 전력을 공급받거나, 본체(11) 내측에 배치된 전원장치로부터 전력을 공급받을 수 있다.
동력부(14)는 저장공간 내부에 저장된 유량에 따라 상이한 구동을 수행하여 저장공간과 순환부(12)에 저장된 유량을 조절할 수 있다.
일 예로, 동력부(14)는 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양 미만인 경우, 저장공간과 연결된 순환부(12)로부터 유체를 공급받기 위한 방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 순환부(12)에 저장된 상태로 외측으로 열에너지를 저장하는 유체는 동력부(14)의 회전을 통해 저장공간으로 유입될 수 있다. 동력부(14)는 사용자가 온도조절 베개(1)를 사용한 시간, 사용자의 체형 등을 고려하여 유체가 유입되는 속도를 다양하게 조절할 수 있다.
상세하게, 사용자에게 유체에서 발생하는 열에너지를 장시간 전달하기 위해 동력부(14)는 느린 회전속도로 구동하여 유체가 저장공간으로 유입되는 속도를 늦출 수 있으며, 반대로 사용자에게 유체에서 발생하는 열에너지의 전달을 최소화하기 위해 빠른 회전속도로 구동하여 유체가 저장공간으로 유입되는 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 동력부(14)가 복수의 모터를 포함하는 경우 가동되는 모터의 수를 조절하여 유입되는 유량을 조절할 수 있다. 동력부(14)는 기설정된 양에 대응하는 유량이 저장공간에 저장되는 경우 회전을 정지할 수 있다.
다른 예로, 동력부(14)는 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양을 초과하는 경우, 저장공간과 연결된 순환부(12)로 유체를 배출하기 위한 방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 순환부(12)에 저장된 상태로 외측으로 열에너지를 저장하는 유체는 동력부(14)의 회전을 통해 저장공간에서 유출되는 유체에 의해 온도가 변형될 수 있다. 동력부(14)는 사용자가 온도조절 베개(1)를 사용한 시간, 사용자의 체형 등을 고려하여 유체가 유출되는 속도를 다양하게 조절할 수 있다.
상세하게, 사용자에게 순환부(12)에 저장된 유체의 온도를 전달하기 위해 동력부(14)는 느린 회전속도로 구동하여 유체가 순환부(12)로 유출되는 속도를 늦출 수 있으며, 반대로 사용자에게 순환부(12)에 저장된 유체의 온도에 의해 전달되는 열에너지를 최소화하기 위해 빠른 회전속도로 구동하여 유체의 온도를 변경할 수 있다. 또한, 동력부(14)가 복수의 모터를 포함하는 경우 가동되는 모터의 수를 조절하여 유출되는 유량을 조절할 수 있다. 동력부(14)는 기설정된 양에 대응하는 유량이 저장공간에 저장되는 경우 회전을 정지할 수 있다.
또 다른 예로, 동력부(14)는 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양에 대응하는 경우, 저장공간과 순환부(12) 간 유체의 흐름을 차단하기 위해 회전을 정지할 수 있다. 이 경우, 동력부(14)는 순환부(12)와 저장공간을 물리적으로 격리하기 위해 모터의 동작을 멈추고 추가적인 차폐막 등을 설치할 수 있으나, 유체의 흐름을 차단하는 방법은 이에 제한되지 않는다.
제어부(15)는 본체(11) 외측의 온도를 측정할 수 있다. 제어부(15) 본체(11)에 접촉한 사용자의 체온을 측정할 수 있다. 제어부(15)는 본체(11) 외측의 온도 또는 사용자의 체온을 기초로 목표온도를 산출할 수 있다. 목표온도는 사용자에게 쾌적한 수면환경을 제공하기에 적절한 온도로, 베개를 사용하는 사용자 마다 상이할 수 있으며 사용자 정보 및 온도조건에 따라 상이하게 적용될 수 있다.
제어부(15)는 외부로부터 사용자의 정보를 입력받은 경우, 순환부(12)를 사용자의 정보에 따라 사용자의 갈색지방이 분포된 영역으로 이동시키는 명령을 생성할 수 있다. 제어부(15)는 생성된 이동명령을 조절부로 전달할 수 있다.
제어부(15)는 본체(11)에 접촉한 사용자의 체온을 측정할 수 있다. 제어부(15)는 측정된 사용자의 체온에 따라 목표온도를 산출할 수 있다. 제어부(15)는 산출된 목표온도를 열전소자부(16)로 전달할 수 있다.
제어부(15)는 본체(11)의 주변온도를 측정하여 목표온도를 산출할 수 있다. 제어부(15)는 산출된 목표온도를 열전소자부(16)로 전달할 수 있다.
한편, 제어부(15)는 누적된 사용자의 수면패턴을 분석하여 사용자에게 최적의 수면상태를 제공하기 위한 목표온도를 산출할 수 있다. 상세하게, 주변온도 또는 사용자의 체온에 따라 사용자가 본체(11)로부터 이탈한 시간, 빈도 등을 측정할 수 있으며, 이를 통해 사용자가 본체(11)로부터 이탈하지 않고 오랫동안 사용한 최적의 온도를 산출할 수 있다.
열전소자부(16)는 순환부(12) 내측의 유체를 전달받을 수 있다. 열전소자부(16)는 전력을 공급받아 제어부(15)에서 산출된 온도에 따라 전달받은 유체의 온도를 조절할 수 있다. 열전소자부(16)는 온도가 조절된 유체를 순환부(12)로 전달할 수 있다. 열전소자부(16)의 상세 구성요소는 하기의 도 2를 통해 상술하도록 한다.
열전소자부(16)는 사용자의 체온에 따라 산출된 목표온도를 기초로 순환부(12)로부터 전달되는 유체의 온도를 조절할 수 있다. 일 예로, 본체(11)에 접촉한 사용자의 체온이 낮은 경우, 제어부(15)를 통해 사용자의 체온보다 높은 온도의 목표온도가 설정될 수 있으며, 열전소자부(16)는 순환부(12)로부터 전달되는 유체의 온도를 상승시킬 수 있다.
다른 예로, 본체(11)에 접촉한 사용자의 체온이 높아 과도하게 땀이 발생하는 경우, 제어부(15)를 통해 사용자의 체온보다 낮은 온도의 목표온도가 설정될 수 있으며, 열전소자부(16)는 순환부(12)로부터 전달되는 유체의 온도를 하강시킬 수 있다.
열전소자부(16)는 주변온도에 따라 산출된 목표온도를 기초로 순환부(12)로부터 전달되는 유체의 온도를 조절할 수 있다. 일 예로, 본체(11)에 접촉한 사용자의 체온보다 주변온도가 10도 이상 낮은 경우, 제어부(15)를 통해 현재 주변온도 보다 높은 온도의 목표온도가 설정될 수 있으며, 열전소자부(16)는 순환부(12)로부터 전달되는 유체의 온도를 상승시킬 수 있다.
다른 예로, 본체(11)에 접촉한 사용자의 체온보다 주변온도가 10도 이상 높은 경우, 제어부(15)를 통해 현재 주변온도 보다 낮은 온도의 목표온도가 설정될 수 있으며, 열전소자부(16)는 순환부(12)로부터 전달되는 유체의 온도를 하강시킬 수 있다.
이처럼, 제어부(15)는 사용자의 체온 또는 본체(11) 주변온도를 기초로 목표온도를 산출할 수 있으며, 열전소자부(16)는 제어부를 통해 산출된 목표온도로 유체의 온도를 변경시켜 사용자의 수면환경을 조절할 수 있다.
조절부는 순환부(12)의 배치형태를 변경할 수 있다. 상세하게, 조절부는 순환부(12)가 배치된 밀도를 변경할 수 있다. 또한, 조절부는 순환부(12)가 배치된 높이를 변경할 수 있다. 이처럼 조절부는 제어부(15)의 명령에 따라 순환부(12)의 배치형태를 유동적으로 변경할 수 있다. 조절부를 통해 배치형태가 변경되는 순환부(12)의 형태는 도 3 및 도 4를 통해 상술하도록 한다.
도 2는 도 1의 열전소자를 이용한 온도조절 베개 중 열전소자부를 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 열전소자부(16)는 워터블럭(161), 냉각팬(163) 및 방열판(162)을 포함할 수 있다.
워터블럭(161)은 순환부(12)로부터 유체가 주입될 수 있다. 워터블럭(161)은 순환부(12)에서 전달되는 유체를 냉각시킬 수 있다. 워터블럭(161)을 통해 주입된 유체는 열전소자부(16)에서 온도가 조절될 수 있다.
일 예로, 제어부(15)를 통해 유체를 가열하기 위한 명령이 전달되는 경우 워터블럭(161) 내측이 가열되어 유체의 온도를 상승시킬 수 있다. 다른 예로, 제어부(15)를 통해 유체를 냉각하기 위한 명령이 전달되는 경우 워터블럭(161) 내측이 냉각되어 유체의 온도를 하강시킬 수 있다.
방열판(162)은 열전소자부(16) 에서 발생하는 열을 흡수할 수 있다. 방열판(162)은 열전소자부(16)의 과열을 방지할 수 있다. 방열판(162)은 열전소자부(16)가 가열되어 유체의 온도를 변경시키는 경우, 소자가 과열되어 손상되는 것을 방지하기 위해 열전소자부(16)의 열기를 흡수할 수 있다.
냉각팬(163)은 방열판(162)의 열기를 배출할 수 있다. 냉각팬(163)은 방열판(162)의 효율을 향상시키기 위해 구비될 수 있다. 냉각팬(163)은 방열판(162) 내부에서 순환하는 열기를 외부로 배출할 수 있다.
한편, 열전소자부(16)는 유체의 냉각 및 가열효율을 향상시키기 위해 워터블럭(161), 방열판(162) 또는 냉각팬(163)을 복수개 포함할 수 있으며, 설계상의 변형에 따라 각각의 구성요소는 직렬 또는 병렬의 형태로 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1의 열전소자를 이용한 온도조절 베개의 순환부의 배치형태가 변형된 예시를 나타낸다.
제어부(15)는 사용자의 정보를 입력받아 갈색지방의 위치를 경추와 인접한 부분으로 산출할 수 있고 이를 조절부로 전달할 수 있다. 이러한 경우에 도 3과 같이 순환부(12)는 높이방향으로 중복되어 배치되고, 배치된 직경의 크기가 감소될 수 있다. 특히, 사용자가 어리거나 체형이 왜소하여 본체(11)로 가해지는 압력이 작은 경우에 순환부(12)를 본체(11)의 표면과 가까운 곳으로 이동시킴으로써 사용자에게 온도를 용이하게 전달할 수 있다.
제어부(15)는 사용자의 정보를 입력받아 갈색지방의 위치가 승모근의 넓은 영역에 분포한 것으로 산출하거나, 사용자의 수면패턴이 일정하지 않아 본체(11)와 사용자가 접촉하는 면적이 넓게 산출되는 경우에 도 4와 같이 순환부(12)는 배치된 직경의 크기가 증가하고 단일 층을 따라 넓이방향으로 펼쳐져 배치될 수 있으며, 넓은 영역으로 온도를 고루 전달할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법에 대하여 설명한다. 하기의 설명에서 열전소자를 이용한 온도조절 베개의 구성 및 특성과 관련되어 중복된 부분은 생략하며, 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법에 관련한 서술을 추가적으로 기재하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법은 정보 입력 단계(S1), 순환부 위치 변경 단계(S3), 목표온도 산출 단계(S5) 및 유체 온도 변경 단계(S7)를 포함한다.
정보 입력 단계(S1)는 외부 통신장치로부터 베개를 사용하는 사용자의 정보를 입력받을 수 있다. 정보 입력 단계(S1)에서 입력받는 사용자의 정보는 사용자의 키, 체형, 나이 등을 포함할 수 있고, 사용자를 촬영한 X-ray, CT, MRI 등의 촬영사진을 입력받을 수 있다. 이처럼, 정보 입력 단계(S1)는 사용자의 체형에 대한 정보를 입력받아 사용자의 갈색지방이 분포된 영역을 산출할 수 있다.
순환부 위치 변경 단계(S3)는 입력된 사용자의 정보를 기초로 조절부에서 온도를 유지하기 위한 유체가 저장된 순환부의 위치를 변경시킬 수 있다. 순환부 위치 변경 단계(S3)는 사용자의 갈색지방이 분포된 영역과 인접하도록 순환부가 배치된 밀도 또는 사용자와 상기 순환부 간 이격된 거리를 변경시킬 수 있다.
목표온도 산출 단계(S5)는 제어부에서 베개 외측의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 기초로 목표온도를 산출할 수 있다. 목표온도 산출 단계(S5)는 기설정된 조건을 기준으로 베개를 사용중인 사용자의 체온 및 순환부 내측에 저장된 유체의 온도를 측정하여 목표온도를 재산출할 수 있다.
일 예로, 목표온도 산출 단계(S5)는 1시간 단위로 사용자의 체온을 측정하고 이를 통해 쾌적한 수면환경을 조성하기 위한 목표온도를 재산출할 수 있다. 다른 예로, 목표온도 산출 단계(S5)는 사용자가 본체에 접촉한 횟수가 일정한 횟수를 초과하는 경우 사용자의 체온을 측정하여 목표온도를 재산출할 수 있다. 이처럼, 목표온도 산출 단계(S5)는 기설정된 조건에 따라 사용자의 체온을 반복적으로 측정할 수 있으며, 사용자 체온 또는 외부 온도의 변화가 생기는 경우 목표온도를 재산출 하여 사용자의 수면환경을 쾌적하게 유지할 수 있다.
유체 온도 변경 단계(S7)는 산출된 목표온도에 맞추어 열전소자부에서 유체의 온도를 변경할 수 있다. 즉, 유체 온도 변경 단계(S7)에서는 목표온도 산출 단계(S5)에서 제어부를 통해 본체 외부의 온도를 측정하여 목표온도를 산출한 결과를 바탕으로, 본체 내부에서 저장되는 유체의 온도를 변경하고 산출된 목표온도에 맞게 유체의 온도가 조절되었는지 확인할 수 있다. 해당 단계에서 유체의 온도가 적절하지 않다고 판단하는 경우, 본체 외측의 온도와 유체의 온도를 기초로 목표온도 산출 단계(S5)가 재수행 될 수 있으며, 이를 통해 목표온도가 재산출 될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법은 수면중인 사용자의 체온과 베개 주변의 온도 및 본체 내부에 저장된 유체의 온도를 반복적으로 측정하여, 목표온도를 재산출 함으로써 수면중인 사용자의 수면환경을 지속적으로 갱신하여 쾌적한 수면 환경을 제공할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1: 온도조절 베개
11: 본체
12: 순환부
13: 주입부
14: 동력부
15: 제어부
16: 열전소자부
161: 워터블럭
162: 방열판
163: 냉각팬
9: 갈색지방

Claims (14)

  1. 본체;
    내측을 관통하는 통공이 형성된 관형상이고, 상기 본체 내부에 배치되어 상기 통공에 유체가 수용되는 순환부;
    상기 순환부와 연결되며, 상기 본체 외부로부터 상기 유체를 주입받는 주입부;
    상기 순환부 내측으로 동력을 전달하여 상기 유체의 순환을 유도하는 동력부;
    상기 본체 외측의 온도를 측정하여 목표온도를 산출하는 제어부; 및
    상기 순환부 내측의 유체를 전달받고, 전력을 공급받아 상기 순환부로부터 전달받은 유체의 온도를 상기 목표온도로 조절하여 상기 순환부로 전달하는 열전소자부;를 포함하며,
    상기 순환부의 배치형태를 변경하기 위한 조절부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    외부로부터 사용자의 정보를 입력받은 경우, 상기 순환부를 상기 사용자의 정보에 따라 사용자의 갈색지방(brown fat)이 분포된 영역으로 이동시키는 명령을 상기 조절부로 전달하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전소자부는,
    상기 순환부로부터 유체가 주입되는 워터블럭;
    상기 열전소자부에서 발생하는 열을 흡수하는 방열판; 및
    상기 방열판의 열기를 배출하는 냉각팬;을 포함하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체에 접촉한 사용자의 체온을 측정하여 목표온도를 산출하고,
    상기 열전소자부는,
    상기 사용자의 체온에 따라 산출된 목표온도를 기초로 상기 유체의 온도를 조절하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 본체의 주변온도를 측정하여 목표온도를 산출하고,
    상기 열전소자부는,
    상기 주변온도에 따라 산출된 목표온도를 기초로 상기 유체의 온도를 조절하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입부는,
    상기 유체를 저장하는 저장공간을 포함하고,
    상기 저장공간은,
    내부에 센서가 포함되어, 상기 저장공간 내측에 저장된 상기 유체의 양을 측정하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 동력부는,
    상기 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양 미만인 경우, 상기 저장공간과 연결된 순환부로부터 상기 유체를 공급받기 위한 방향으로 회전하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 동력부는,
    상기 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양을 초과하는 경우, 상기 저장공간과 연결된 순환부로 상기 유체를 배출하기 위한 방향으로 회전하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 동력부는,
    상기 저장공간 내부에 저장된 유량이 기설정된 양에 대응하는 경우, 상기 저장공간과 상기 순환부 간 유체의 흐름을 차단하기 위해 회전을 정지하는, 열전소자를 이용한 온도조절 베개.
  11. 제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 베개의 온도조절 방법에 있어서,
    외부 통신장치로부터 상기 베개를 사용하는 사용자의 정보를 입력받는 단계;
    입력된 상기 사용자의 정보를 기초로 조절부에서 온도를 유지하기 위한 유체가 저장된 상기 순환부의 위치를 변경시키는 단계;
    상기 제어부에서 상기 베개 외측의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 기초로 목표온도를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 목표온도에 맞추어 상기 열전소자부에서 상기 유체의 온도를 변경하는 단계;를 포함하는, 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 통신장치로부터 상기 베개를 사용하는 사용자의 정보를 입력받는 단계는,
    상기 사용자의 체형에 대한 정보를 입력받아 상기 사용자의 갈색지방이 분포된 영역을 산출하는, 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 입력된 상기 사용자의 정보를 기초로 상기 조절부에서 온도를 유지하기 위한 유체가 저장된 상기 순환부의 위치를 변경시키는 단계는,
    상기 사용자의 갈색지방이 분포된 영역과 인접하도록 상기 순환부가 배치된 밀도 또는 상기 사용자와 상기 순환부 간 이격된 거리를 변경시키는, 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부에서 상기 베개 외측의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 기초로 목표온도를 산출하는 단계는,
    기설정된 조건을 기준으로 상기 베개를 사용중인 사용자의 체온 및 상기 순환부 내측에 저장된 유체의 온도를 측정하여 목표온도를 재산출하는, 열전소자를 이용한 베개의 온도조절 방법.
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