KR200489559Y1 - 야외에서 사용할 수 있는 휴대용 전열매트 장치 - Google Patents

Abstract

배터리에 의하여 전력을 공급받는 휴대용 전열매트 장치에 있어서, 상기 전열매트의 발열부는 상기 배터리의 일 전원이 공급되는 공통발열단자(HC1)에 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 직렬로 연결되고, 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)와 상기 배터리의 또 다른 전원이 공급되는 제2발열단자(H2) 사이에 고출력 발열선(L1)이 연결된 제1 발열회로와, 저출력 발열선(L2)에 제1 다이오드(D1)와 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 직렬로 연결된 제2 발열회로가 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다

Description

야외에서 사용할 수 있는 휴대용 전열매트 장치{portable electric heating mat device that can be used outdoor}

본 고안은 야외에서 온열 방석으로 사용할 수 있는 휴대용 전열매트 장치에 관한 기술이다.

전열매트는 열선을 이용하여 매트의 온도를 일정 온도로 유지하기 위하여 전기 저항이 큰 전선으로 전류를 흘려 보내면 열이 발생하게 되는데, 이를 장판이나 방석 및 소파용 매트 등에 적용한 것이다.

전열매트를 가정용 교류전원 220V를 사용하지 않고 휴대용으로 사용하기 위해서는 범용성 및 경제성을 고려하여 충전용 휴대용 배터리를 전원으로 사용할 수 있도록 하여야 한다.

현재 가장 범용적으로 사용되는 충전용 휴대용 배터리는 모바일용 보조 배터리이다.

모바일용 보조 배터리의 경우 5V, 5000 ~ 20,000mAH가 공급되고 있고 1 ~ 2개의 USB 출력단자가 구비되어 있다.

휴대용 전열매트를 모바일용 충전 보조배터리의 USB 포트나 컴퓨터의 USB 포트에서 출력되는 5V를 전원으로 이용한 온열방석은 교류전원에 비하여 직류를 사용함으로써 전자파가 발생하지 않으며 교류 220V에 비하여 직류 5V의 낮은 전압을 사용하게 되어 감전의 위험이 없어 안전하다고 할 수가 있다.

전열매트의 발열량은 소비전력에 비례하게 되는데 가정용 전기방석의 경우 크기는 가로 45cm, 세로 45cm이며 소비전력은 15W~ 20W 정도가 일반적인 규격이다.

휴대용 전열매트가 온열방석으로서 기능을 하기 위해서는 15W 이상이 출력되어야만 사용자가 느끼는 난방효과가 발생된다.

가정용 전기방석으로 사용되는 전열매트는 220V 전원을 사용하기에 공급되는 전력이 무한하고 사용시간에 제한이 없으나 배터리를 사용하는 전기방석은 사용하는 배터리의 용량이 한계가 있기 때문에 소비전력, 사용시간을 고려하지 않을 수가 없다

컴퓨터의 USB단자와 모바일용 충전 보조배터리를 겸용으로 사용하는 제품의 경우에는 컴퓨터의 USB포트의 출력전압은 5V이며 출력전류는 1~2A로 제한되어있다.

모바일용 충전 보조배터리에는 1개의 출력포트만 있는 제품과 2개의 출력포트가 구비된 제품이 있으며 1개의 출력포트에 2A이상의 전류가 흐르게 되면 배터리내부의 안전장치에 의하여 출력이 정지되는 구조로 되어있다.

그렇기 때문에 전열매트의 소비전력을 크게 높이면, 배터리의 출력이 정지가 되어 사용이 불가능해진다.

또한, 전열매트에 모바일용 충전 보조배터리를 전원으로 공급하는 경우에 실내에서는 어느 정도 사용할 수 있으나, 동절기에 경기장이나 야외 시장 좌판 등에서는 외부와의 온도변화가 심하여 일정한 온도유지가 어렵기 때문에 사용이 곤란하게 된다.

전열매트에는 온도가 일정 온도이상 상승하는 것을 방지하기 위하여 주로 바이메탈 온도 스위치를 사용하게 되는데, 바이메탈 온도 스위치는 내부 온도가 상승하여 설정온도 이상이 되면, off 동작이 되고, 다시 복귀온도 이하로 떨어질 때, on으로 동작이 된다.

일반적으로 전열매트에 주로 사용되는 바이메탈 온도스위치의 경우 off로 변형되는 동작 설정온도와 열이 식으면서 원래의 형태로 변형되는 복귀온도는 25~ 30℃의 온도 차이를 가지게 된다.

또한, 전열매트에서 발열선 부근과 사용자가 사용하는 전열매트의 표면의 온도는 외부 온도에 따라 약 15℃에서 30℃의 편차를 두고 상승을 하게 된다.

도 1은 종래의 15W 소비전력으로 제조된 전기방석에서 온도의 과승을 방지하기 위하여 바이메탈 온도스위치에 의하여 제어 시 실내(20 ℃)에서 발열선과 표면의 온도변화를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 15W 소비전력으로 제조된 전기방석에서 전원이 공급되면, 15W의 전력이 소비되어 발열선과 표면의 온도가 상승을 하게 된다.

발열선의 온도가 상승되어 바이메탈에서 설정된 동작 온도까지 도달하면 전원이 차단되며 전원이 차단되면 방석의 온도는 점차 식게 되면서, 바이메탈 온도스위치의 주변온도가 내려가서 바이메탈 온도스위치의 복귀온도까지 내려가게 된다.

바이메탈 온도스위치의 복귀온도까지 내려가면 바이메탈이 원래의 형태로 변형되어 다시 바이메탈 온도스위치가 on 동작이 되어 15W 발열선에는 전원공급이 이루어지게 되는 과정을 반복하게 된다.

따라서, 15W 발열선을 바이메탈 온도 스위치와 직렬로 연결한 경우에는 전원공급 - 바이메탈 동작 -전원 끊김 - 바이메탈 복귀 - 전원공급 - 바이메탈 동작 - 전원 끊김의 순으로 반복이 되면서 발열선과 표면온도는 일정하지 않고 상승과 하강을 반복하면서 표면온도는 13℃도 이상의 편차가 발생하게 된다.

도 1은 비교적 전기방석의 표면과 온도 변화가 적은 실내(20℃)에서 실험을 한 것이나, 이를 동절기 야외에서 적용을 하면, 상기 표면온도의 편차는 더 벌어져서 야외에서 사용되는 휴대용 전기방석의 경우 표면온도가 일정하게 유지되도록 제어하기가 곤란하게 되는 단점이 있다.

소비전력을 10W로 줄이게 되면, 상기 편차를 일부 줄일 수 있으나, 발열선과 표면의 온도가 약 15℃에서 25℃의 편차를 두고 상승을 하게 되는 점에 따라 전기방석의 표면 온도는 천천히 상승을 하게 되어서, 사용자가 느끼는 온도까지 상승하는데 상당한 시간이 소요되며, 또한, 동절기에는 외부 온도의 영향에 의해 더 높은 발열온도가 요구되므로, 소비전력 10W이하의 전기방석에서는 적정 난방온도에 이르지 못할 수 있다.

따라서, 바이메탈 온도 스위치를 이용한 휴대용 전기방석과 같은 전열매트의 경우, 외부 온도 차이가 큰 야외에서는 온도 가열 시 바이메탈 온도 스위치가 설정온도에서 off 동작 후 복귀온도까지 떨어진 상태에서, 다시 전열매트의 표면의 온도를 사용자가 만족한 난방 효과를 느낄 수 있는 온열의 범위까지 올리는 데, 상당한 시간이 소요되기 때문에, 온도의 상승과 하강이 반복되어 일정한 온열 온도의 범위에서 전열매트의 온도를 유지하기가 곤란하게 된다.

한편 전열매트에 다수의 온도센서를 부착하고, 온도제어용 제어회로를 장착하여 센싱된 온도에 따라 전기공급량을 세말하게 제어하게 되면, 위와 같은 문제점들은 해결될 수는 있으나, 이는 저렴한 전열매트의 가격에 비하여 상당한 비용이 추가되어 비경제적이어서 동절기 야외에서 사용할 수 있는 휴대용 전기방석이 실용화되지 못하고 있다.

또한, 온도센서를 부착하고, 온도제어용 회로장치를 장착하여 센싱된 온도에 따라 전기공급량을 세말하게 제어하는 방식은 동작 전원부와 마이컴, 출력 소자 등 제어전력을 소비하는 부품이 필요하게 되어 비용도 높아질 뿐 아니라, 온도제어용 회로장치에서 동작전원장치에 의한 전력소비가 발생하게 되므로 배터리의 소비전력이 소모될 수 있다.

그리고 모바일용 충전 보조배터리가 아닌 온도매트용 대용량 배터리를 전원으로 사용을 하는 경우에는 출력전압 및 전류를 크게 할 수도 있지만 이 또한 상당한 비용이 추가되어 휴대용 전기방석에 범용 모바일용 충전 보조배터리를 사용하는 것에 비하여 제조비용이 증가 하게 된다.

발열매트에 면상발열시트를 사용한 휴대용 전열매트가 개발된 바 있다.

이러한, 면상발열시트는 탄소 재질로 만들어진다. 이에 따라 전원리드선과 접속 시에 상기 면상발열시트의 일측 라인을 구리도선으로 압착 접속을 하고 상기 구리도선에 전원용 리드선을 접속하게 되는 데, 탄소소재인 면상발열시트와 구리도선과는 납땜접속이 곤란하여 통상적인 압착에 의한 압착접속 방법을 이용하여 접속을 하게 된다.

따라서 고정용으로는 사용할 때는 무리가 없이 사용될 수 있으나, 휴대용으로 사용하여 접어서 이동이 빈번하다 보면 상기 압착접속부분이 분리되어 접속불량이 발생될 수 있어서 야외에서 사용할 수 있는 휴대용 전기방석의 발열체로는 적합하지 못한 것으로 분석된다.

또한, 면상발열시트는 일반적인 발열선에 비하여 고가이므로 야외용 방석의 발열체로 사용하기에는 발열선으로 배치하는 발열방식에 비하여 비 경제적이다.

대한민국등록특허 10-1501764에는 온열방석의 온도를 올리기 위해서 온열방석에 USB전원 플러그를 3개를 설치하여 필요에 따라서 플러그를 추가로 연결하여 소비전력을 제어하는 방법이 소개된 바 있다.

위 방법은 면상발열체로 발열을 하는 것이며, 가정이나 사무실에서 사용 시에 컴퓨터의 전원을 이용하는 편리하게 사용할 수 있다.

그러나 온도제어를 위해서는 수동으로 접속플러그를 수시로 접속하거나, 분리하여 하므로 야외에서 사용하기에는 불편할 수 있으며, 자동으로 온도제어가 곤란할 수 있다.

대한민국공개특허공보 KR2010-0120885호(바이메탈스위치가 구비된 전열매트용 발열제어회로장치) 대한민국등록특허공보 KR 1501764호(온열매트)

본 고안은 야외에서 사용시 급속가열이 가능하고, 전열매트의 표면온도를 일정한 난방온도 범위로 유지가 가능하며, 사용 중 온도 편차를 줄일 수 있는 휴대용 전열매트 장치를 제공하는 것이다.

또한, 최소한의 부품으로 급속가열 및 일정 범위에서 온도 유지가 가능하며, 바이메탈 온도 스위치에 의해 일정 온도 이상의 과승을 방지하면서, 바이메탈 온도스위치의 동작에 의한 온도편차를 줄일 수 있는 경제적인 휴대용 전열매트 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 온도 제어로 인한 소모전력을 줄일 수 있고 전열매트의 표면온도를 안전하게 일정한 온도 범위로 온도가 제어될 수 있으며, 동절기에 야외에서도 사용이 가능한 경제적인 휴대용 전열매트를 제공하는 것이다.

본 고안의 일측면에 따르면, 배터리에 의하여 전력을 공급받는 휴대용 전열매트 장치에 있어서, 상기 전열매트 장치는, 부직포 또는 은박 단열재의 단열층으로 형성되는 베이스층; 상기 베이스층 위에 발열부가 포함되어 형성되는 발열부층; 및 상기 발열부층 위에 다공성의 스펀지 재질로 형성되는 상부층; 을 포함하는 전열매트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열매트의 발열부는 상기 배터리의 일 전원이 공급되는 공통발열단자(HC1)에 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 직렬로 연결되고, 상기 배터리의 또 다른 전원이 공급되는 제2발열단자(H2) 사이에 고출력 발열선(L1)이 연결된 제1 발열회로와, 저출력 발열선(L2)에 제1 다이오드(D1)와 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 직렬로 연결된 제2 발열회로가 병렬로 연결된 것을 포함하며, 상기 제1 다이오드(D1)는 상기 저출력 발열선(L2)에서 상기 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)로 향하는 방향이 순방향이 되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배터리는 모바일용 충전 보조 배터리인 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는, 난방을 위하여 휴대용 전열매트 장치를 가동시키면, 초기에 급속으로 온도를 올려서 짧은 시간에 설정온도에 도달되며, 설정온도에 도달된 후에는 자동으로 출력을 줄여서 온도를 유지하는 기능이 수행되어 실내는 물론 실외에서도 휴대용으로 적정 난방이 가능하도록 할 수 있다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 고출력 발열선(L1) 외부에 저출력 발열선(L2)이 감겨진 구조의 발열 케이블로 배선되어 전열매트 내의 배선이 간편하고 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 급속하게 전열매트의 내부 온도가 상승하며, 일정 온도로 상승한 후에는 자동으로 소비전력이 줄어들어 온도가 유지가 되므로 겨울철 야외에서도 난방효과를 유지할 수 있어서 만족하게 사용이 편리하다

또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 동작전원부가 필요 없는 최소한의 수동소자로 만으로 구성이 되어 온도 과승을 방지하고 온도를 적정수준으로 제어할 수 있으면서, 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있고 경제적으로 제조될 수 있다.

도 1은 종래의 15W 소비전력으로 제조된 전기방석에서 바이메탈 온도스위치에 의하여 제어 시 실내(20℃)에서 발열선과 표면의 온도변화를 도시한 것이다.
도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치의 외관 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 전열매트(10)의 피복층 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치의 회로도를 도시한 것이다.
도 5는 본 고안의 일 실시 예에 따른 발열케이블(50)의 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치에서 사용자가 온도제어 스위치(SW1)을 고온 위치에 위치한 상태에서 전열매트(10) 위에 앉아 있을 경우의 발열선 주변온도 상태를 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

이하 본 고안의 구현에 따른 야외에서 사용 가능한 휴대용 전열매트에 대하여 상세하게 설명한다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는, 실내는 물론 실외에서도 적정 난방이 가능하도록 하기 위하여 휴대용 전열매트 장치를 가동시키면, 초기에 급속으로 온도를 올려서 짧은 시간에 설정온도에 도달되며, 설정온도에 도달된 후에는 자동으로 출력을 줄여서 온도를 유지하는 기능이 수행된다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 전압출력용 USB포트가 2개이며, 정격전압 5V인 범용 모바일 충전용 보조배터리를 전력공급 전원으로 이용한 것이다.

범용 모바일용 충전 보조배터리의 경우, 하나의 USB포트의 정격 출력전류는 2A까지 사용되므로 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 USB포트의 정격 출력전류가 2A인 것을 사용한다.

하나의 USB포트의 전압은 5V, 전류는 2A이므로 2개의 포트를 사용한다면 출력전류는 4A가 되고 5V× 4A=20W가 되는 셈이다

결국 하나의 모바일 충전용 보조배터리로 소비전력 20W까지 온열방석용 전열매트를 제작할 수가 있는 것이므로 범용 모바일 충전용 보조배터리는 휴대용 전열매트로서의 소비전력을 감당할 수 있는 전력공급원이 될 수 있다.

본 고안의 바람직한 휴대용 전열매트 장치의 예에서는 범용 모바일 충전용 보조배터리를 전력공급 전원으로 한 것을 일 실시 예로 들었으나, 본 고안의 휴대용 전열매트 장치(1)의 또 다른 실시 예에서는 일반 배터리, 충전용 배터리 또는 교류를 직류로 변환하여 공급하는 아답터(adapter)로 변경하여 전력공급 전원으로 사용될 수 있다.

또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 저온과 고온의 온도설정에 따라 온도제어가 가능할 수 있다. 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치에서, 고온으로 온도를 설정한 경우에는, 초기에 발열선의 소비전력이 높아져서 급속하게 발열선의 온도를 상승시킨 후 표면온도가 제1바이메탈 온도스위치에서 설정된 제1차 온도에 도달하면, 제1바이메탈이 동작되어 소비전력이 줄면서 휴대용 전열매트의 표면온도를 유지하게 할 수 있다.

도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치의 외관 구조를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치(1)는 일측에 제1 접속구(19)가 장착되며 내부에 상기 제1접속구(19)와 연결되는 발열부(15-1)가 내장된 전열매트(10), 일측에 상기 제1 접속구(19)와 내부 단자들이 접속되는 제2접속구(29)가 장착된 리드선과 연결되고, 타측에 2개의 USB 플러그가 병렬로 장착된 리드선(22)과 연결되며 내부에 상기 제2접속구(29) 및 상기 리드선(22)이 연결되며 온도범위를 제어하는 스위칭 제어부(25) 회로가 내장된 온도 조절기(20)를 포함한다.

또한, 본 고안의 또 다른 실시 예에서 상기 온도조절기(20)는 전열매트(10)의 일측에 장착되는 구조로 제조될 수 있다.

도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 전열매트(10)의 피복층 구조를 도시한 것이다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 전열매트(10)는 부직포, 은박 단열재 등 단열재로 형성되는 베이스층(14), 상기 베이스층(14) 위에는 발열부가 포함되어 형성되는 발열부층(15)이 형성되고, 상기 발열부층(15) 위에는 난연성 합성수지 또는 실리콘으로 제조된 다공성의 스펀지 재질로 형성되는 상부층(16)을 포함한다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트의 베이스층(14)은 바닥으로 전도되는 열손실을 줄이기 위해서 단열재로 형성되며, 상부층(16)은 다공성의 스펀지 재질로 4 ~ 6mm 높이 층을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 전열매트(10)는 사용자가 위치하는 상부층(16)이 4 ~ 6mm의 스펀지로 구성된 특징에 의하여, 사용자가 사용하지 않을 경우에는 스펀지의 공기층에 의하여 단열이 되어, 외부 표면으로 열이 손실이 되는 열전도를 줄일 수 있다.

본 고안의 바람직한 실시 예에서는 상기 상부측(16)을 5(±5%)mm 두께의 스펀지로 형성된다.

전열매트(10)에 사용자가 깔고 앉게 되면, 전열매트(10) 상부층(16)의 재료인 스펀지의 공기층이 눌려져서 밀도가 높아지게 되므로 사용자에게 빨리 열전도가 이루어지게 된다. 그리고 사용자가 앉아 있지 않을 경우 스펀지는 공기를 많이 품고 있는 구조이므로 단열재의 역할을 하게 된다.

사용자가 앉아 있지 않을 경우 발열선에서 발생되는 열 에너지는 스펀지에 의하여 단열이 되어 전열매트(10) 내부의 온도는 급속하게 상승을 하게 되고, 사용자가 전열매트(10)를 깔고 앉게 되면, 스펀지가 사용자 신체의 압력에 의하여 눌려지면서 공기층이 없어지고 밀도가 높아져서 사용자에 대한 열전도가 좋게 된다.

또한, 사용자가 사용하지 않으면 전열매트(10) 표면에서는 스펀지의 공기층에 의한 단열효과가 발생이 되고, 앉아서 사용을 하는 동안만 공기층이 없어지는 것에 의하여 열전도가 좋게 되어 사용자의 사용유무에 따라서 열에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 4는 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치의 회로도를 도시한 것이다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치(1)는 전열매트(10) 내에 내장되는 발열부(15-1)와 온도 조절기(20)에 내장된 스위칭 제어부(25)가 상기 제1 접속구(19)와 제2접속구(29)에 의해 접속되어 연결되거나 또는 분리되며, 물리적으로 탈, 부착이 가능하도록 형성된다.

도 4를 참조하면, 발열부(15-1)는 상기 배터리의 일 전원이 공급되는 공통발열단자(HC1)에 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 직렬로 연결되고, 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)와 상기 배터리의 또 다른 전원이 공급되는 제2발열단자(H2) 사이에 고출력 발열선(L1)이 연결된 제1 발열회로와, 저출력 발열선(L2)에 제1 다이오드(D1)와 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 직렬로 연결된 제2 발열회로가 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 저출력 발열선(L2)과 제1다이오드(D1)와의 접속점에 제1발열단자(H1)가 분기된다.

스위칭 제어부(25)는 온도제어 스위치(SW1)를 포함하며, 사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치로 선택 시에는 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)와 연결된 고출력 발열선(L1) 회로와 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)와 연결되고, 상기 저출력 발열선(L2)에 제1 다이오드(D1)와 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 직렬로 연결된 회로에 모두 5V의 전원이 인가되도록 회로를 연결시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 스위칭 제어부(25)는 사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 저온 위치를 선택 시에는 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)와 연결된 저출력 발열선(L2)에 5V의 전원이 인가되도록 회로를 연결시키는 것을 특징으로 한다.

제1 다이오드(D1)는 상기 저출력 발열선(L2)에서 상기 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)로 향하는 방향이 순방향이 되도록 연결된다.

상기 제1 다이오드(D1)는 사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 저온 위치를 선택 시, 고출력 발열선(L1) 회로에 전류가 흐르지 못하게 하는 기능을 수행하며, 또한, 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 동작 여부와 관계없이 저출력 발열선(L2)이 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)와 연결되어 저온 발열을 수행하게 하는 역할을 수행한다.

따라서 본 고안의 일 실시 예에서는 상기 저출력 발열선(L2)에 제1 다이오드(D1)와 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 직렬로 연결된 회로에 의하여 간단한 회로 구성에 의하여 자동으로 온도 유지를 제어할 수 있는 역할을 수행하게 되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 상술한 발열부(15-1)의 특징적인 회로 구성에 의해, 고온 위치를 선택 시에 처음에는 고출력 발열선(L1)과 저출력 발열선(L2)이 모두 발열되는 급속 가열 단계가 수행되며, 일단 적정 온도까지 발열이 되면, 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 동작을 하여 고출력 발열선(L1)만 발열이 되는 온도유지 단계; 가 수행되는 것을 특징으로 한다.

도 4를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치에서 각 소자들의 구체적인 연결 구성은 다음과 같다.

발열부(15-1)는 공통발열단자(HC1)에 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)의 일측 리드선이 접속되고, 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)의 타측 리드선은 고출력 발열선(L1)의 일측 리드선과 저출력 발열선의 일측 리드선과 각각 접속되며, 상기 고출력 발열선의 타측 리드선은 제2발열단자(H2)에 접속되며, 상기 저출력 발열선(L2)의 타측 리드선은 제1발열단자(H1)에 접속된다.

한편, 상기 저출력 발열선(L2)의 타측 리드선은 제1 다이오드(D1)의 애노드와 접속되며, 상기 제1 다이오드(D1)의 캐소드는 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 일측 리드선과 접속되고, 상기 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 타측 리드선은 상기 고출력 발열선(L1)의 타측 리드선과 접속된다.

상기 공통발열단자(HC1), 제2발열단자(H2) 및 제1발열단자(H1)는 제1 접속구 내에 장착된다.

또한, 스위칭 제어부(25)는 전류퓨즈(F1)의 일측이 +단자(T₁)에 접속되며, 전류퓨즈(F1)의 타측이 상기 발열부(15-1)의 공통발열단자(HC1)와 상호 접속되는 제2접속구(29)의 제1 접속단자에 접속되고, 전류퓨즈(F1)의 타측은 제1엘이디 다이오드(LED1)의 애노드와 접속되고 상기 제1엘이디 다이오드(LED1)의 캐소드는 제1 전류제한 저항(R1)의 일측과 접속되고, 상기 제1전류제한 저항(R1)의 타측은 상기 발열부(10)의 제2발열단자(H2)와 상호 접속되는 접속구의 제3 접속단자에 접속되며, 또한, 상기 제1엘이디 다이오드(LED1)의 캐소드는 제2 전류제한 저항(R2)의 일측과 접속되고, 상기 제2 전류제한 저항(R2)의 타측은 상기 발열부(10)의 제1발열단자(H1)와 상호 접속되는 제2접속구(29)의 제2 접속단자에 접속된다.

또한, 상기 제2 전류제한 저항(R2)의 타측은 온도제어 스위치(SW1)의 일측단의 제7, 8단자에 접속되고, 상기 온도제어 스위치(SW1)의 타측단의 제1단자는 - 단자(T2)에 접속되고, 상기 온도제어 스위치의 타측단의 제4 단자는 상기 제3 접속단자에 접속된다.

상기 온도제어 스위치(SW1)의 일측단은 5, 6, 7, 8번 단자가 형성되고, 타측단은 1, 2, 3, 4번 단자가 형성되는데, 7, 8번이 접속선으로 직결되도록 연결되며, 1, 2, 3, 6번은 접속선으로 연결된다.

온도제어 스위치(SW1)의 동작이 꺼짐 위치에서는 일측단의 7번과 8번이 접점으로 연결이 되고, 타측단의 1번과 2번이 접점으로 연결이 된다. 또한, 저온 위치에서는 일측단의 6번과 7번이 접점으로 연결이 되고, 타측단의 2번과 3번이 접점으로 연결이 된다. 또한, 고온 위치에서는 일측단의 5번과 6번이 접점으로 연결이 되고, 타측단의 3번과 4번이 접점으로 연결이 된다.

또한, 상기 스위칭 제어부(25)의 +단자(T₁)와 -단자(T2)는 2개의 USB 플러그가 병렬로 접속된 리드선(22)이 연결된다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 전열매트(10) 내에서 고출력 발열선(L1)과 저출력 발열선(L2)은 인접하게 배열되어 같이 배선된다.

바람직한 실시 예에서는 고출력 발열선(L1) 외부에 저출력 발열선(L2)이 감겨진 구조의 발열 케이블을 발열부층(15)을 배선함으로써, 배선이 간결해지고 작업 공정을 단축할 수 있다.

도 5는 본 고안의 일 실시 예에 따른 발열케이블(50)의 구조를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 발열케이블(50)은 중심에 중심을 지지하는 PE지지사(51)가 형성되며, 상기 PE지지사(51) 외부면에 고출력 발열선(L1)을 나선형으로 권선하고 그 위에 제1 절연체로 1차 피복한 후, 그 외면에 다시 저출력 발열선(L2)을 나선형으로 권선한 후, 제2 절연체로 피복한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 고출력 발열선(L1) 외면에 권선되는 저출력 발열선(L1)의 구조는 동일한 굵기의 발열선을 사용하여도 발열선의 길이가 길게 되어, 저온용 발열선으로 사용되는 저출력 발열선의 저항값을 고출력 발열선에 비해 크게 할 수 있으며, 두 발열선을 배선하는 것에 비하여 배선공정이 줄일 수 있어서 제조비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 고안의 일 실시 예에서는 온도가 어느 정도 상승하면 전류를 제한할 수 있도록 하기 위하여, 상기 고출력 발열선(L1) 및 저출력 발열선(L2)은 온도가 상승하면 저항이 커지는 PTC 발열재질을 사용한다.

본 고안의 일 실시 예에서는 상기 고출력 발열선(L1) 및 저출력 발열선(L2)의 재료로 구리선 재질로 사용한 것을 특징으로 한다.

구리의 온도계수는 0.004로써, 온도가 상승하는 것에 따라 저항이 증가되는 PTC특성을 가지고 있어서, 본 고안의 일 실시 예에서는 고출력 발열선(L1) 및 저출력 발열선(L2)을 모두 구리재질의 전선으로 제조되는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 발열선에 사용되는 발열체는 니켈, 크롬의 합금선을 사용하게 되나, 합금선의 경우는 온도계수가 작아서 온도에 따른 저항의 변화가 적으며 또한, 휴대용 온열방석 용도에 사용하기에는 가격이 비싸서 비경제적이다.

본 고안의 일 실시 예에서는 발열케이블(50)의 길이는 1.5(±5%)m로 형성되며, 고출력 발열선(L1)은 2(±10%)Ω, 저출력 발열선(L2)은 5(±10%)Ω의 저항특성이 있도록 제작된다.

모바일 충전용 보조배터리의 정격전압 출력이 5V이므로 고출력 발열선(L1)은 2.5A의 전류가 흐르게 되고, 저출력 발열선(L2)은 1A의 전류가 흐르게 된다. 이에 따라 고출력 발열선(L1)의 소비전력은 12.5W가 되도록 구성되고 저출력 발열선(L2)의 소비전력은 5W가 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치(1)는 온도과승 방지장치로 제1 및 제2 바이메탈 온도스위치(BT1, BT2)가 상기 전열매트(10) 내부 발열부(15-1)에 온도과승 방지장치로 장착된다.

본 고안의 일 실시 예에 따르면 제2 바이메탈 온도 스위치(BT1)의 off 동작온도는 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 off 동작온도보다 8 ~ 12℃ 높게 설정된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 바람직한 실시 예에서는 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)에 비하여 10(±5%)℃ 높게 설정되며, 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 off 동작온도는 50(±5)℃에 동작하도록 설정되고, 제2 바이메탈 온도스위치(BT1)의 off 동작온도는 60(±5)℃에 동작하도록 설정된다.

도 4를 참조하면, 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)는 전열매트(10) 내에서 제1발열단자(H1)와 제2발열단자(H2) 사이에 다이오드(D1)를 통하여 접속되며, 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)는 상기 고출력 발열선(L1)의 일측 리드선과 저출력 발열선(L2)의 일측 리드선의 접속점과 상기 공통발열단자(HC1) 사이에 직렬로 연결된다.

따라서, 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 off 동작을 하면, 고출력 발열선(L1) 및 저출력 발열선(L2)의 전력 공급이 차단이 된다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 다음과 같이 동작을 한다.

먼저, 온도조절기(20)의 일측에 연결된 3단자의 제2접속구(29)를 전열매트(10)의 제1접속구(19)에 삽입하여 접속을 한다. 다음은 모바일용 충전 보조배터리(90)의 2개의 USB 출력포트에 온도조절기(20)의 타측 리드선(22)에 장착된 2개의 USB 전원플러그를 접속하여 연결한다.

온도제어 스위치를 꺼짐 위치에서 저온 위치로 선택 시에는 다음과 같이 저온 발열동작이 수행된다.

모바일용 충전 보조배터리로부터 출력되는 5V의 전압에 의한 전류는 +5V - 전류퓨즈(F1) - HC1 - 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)- 저출력 발열선(L2) - H1 - 온도제어 스위치 7 - 6번 - -5V 전원의 순으로 전류가 흐르면서 저출력 발열선(L2)이 발열이 된다. 본 고안의 일 실시 예에서 저출력 발열선의 저항은 5Ω이므로 1A가 흐르게 되며 이때 소비전력은 5W가 되어 저출력 발열선(L2)으로 저온 발열이 수행된다.

온도제어 스위치를 고온 위치로 선택 시에는 다음과 같이 고온 발열동작이 수행된다.

+5V - 전류퓨즈(F1) - HC1 - 제2 바이메탈 온도스위치(BT2) - 저출력 발열선(L2) - H1 - 다이오드(D1) - 제1 바이메탈 온도스위치(BT1) - H2 - 온도제어 스위치 4번 - 3번- -5V 순으로 전류가 흘러 저출력 발열선(L2)이 발열이 되고, 또한, 제2 바이메탈 온도스위치(BT2) - 고출력 발열선(L1)- H2 - 온도제어 스위치 4번 - 3번 - - 5V 순으로 전류가 흘러 고출력 발열선(L1)도 동시에 발열이 된다.

그러므로 사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 저온 위치에 위치시키면, 저출력 발열선(L2)에 1A의 전류가 흘러서 5W의 소비전력이 발생하게 되며, 온도제어 스위치를 고온 위치에 위치시키면, 상기 저출력 발열선(L2)에는 1A의 전류가 흐르고 고출력 발열선(L1)에는 2.5A의 전류가 흐르게 되어 12.5W의 소비전력이 발생을 하게 된다. 따라서, 합계 17.5W의 소비전력이 발열케이블(50)에서 발생되어 급속하게 전열매트(10)의 온도가 상승을 하게 된다.

실제 사용 시에는 제1 다이오드(D1)를 통과할 때 발생되는 전압강하 때문에 저출력 발열선(L2)에 흐르는 전류는 1A보다 약간 적은 전류가 흐르게 된다. 일반 정류용 다이오드의 경우 전류의 크기에 따라 전압강하가 커지게 되는데 이것은 불필요한 전압 손실이 되므로 본 고안에서는 불필요한 전압 강하는 줄이기 위해 상기 다이오드(D1)을 전압 강하가 상대적으로 적은 쇼트키 다이오드를 사용한다.

사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치시키면, 상기와 같이 저출력 발열선(L2)에 약 1A, 고출력 발열선(L1)에 2.5A가 흘러서 17.5W의 소비전력에 의해 발열선의 온도는 급속하게 상승을 하게 된다. 발열선의 온도가 급속으로 상승을 하여 발열케이블(50)의 주변온도가 50℃에 이르면 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 off 동작이 된다. 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 off 동작이 되면, 저출력 발열선(L2)에는 전류가 흐르지 않고, 고출력 발열선(L1)에만 전류가 흐르게 되는데, 앞서 설명한 바와 같이 고출력 발열선(12)에 2.5A의 전류가 흐르게 되며, 소비전력은 12.5W가 된다. 이는 처음 17.5W보다 소비전력이 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)에 의해 자동으로 줄어들어 발열선의 온도는 천천히 상승을 하거나 유지를 하게 된다

본 고안의 일 실시 예에 따르면, 소비전력은 12.5W 상태에서는 전열매트(10) 위에 사용자가 앉은 상태로 위치한 경우에는 발열선의 온도가 사람으로 열전도가 되어 발열선의 온도는 더 이상 상승하지 않고 전열매트의 내부온도는 50 ℃부근(전열 매트의 표면온도는 35~40℃로 유지됨)에서 유지 상태로 이어지게 된다.

사용자에 선택에 따라 계속해서 전열매트의 내부온도를 50℃ 부근의 고온으로 사용을 할 수도 있고, 또는 온도제어 스위치(SW1)를 저온 위치로 선택을 하여 더 저온 상태로 사용을 할 수 있다.

만약 전열매트(10) 위에 사용자가 사용하지 않을 경우, 즉 사용자가 위치하지 않을 경우에는 상부층(16) 스펀지의 단열 역할에 의해 전열매트의 상부층 표면으로 열전도가 좋게 되지 않아 온도가 조금씩 상승을 하게 된다. 소비전력은 12.5W 상태에서 온도가 천천히 상승을 하는 경우, 발열선의 온도와 표면의 온도는 10℃~15℃의 편차가 있게 되고, 표면에서는 외부 온도와 교류되어 되어 통상 전열매트(10)의 표면온도는 50℃를 넘지 않는다. 표면온도가 50℃를 넘게 되면, 내부에 발열케이블(50)의 주변온도는 60℃가 넘게 되며, 이 경우 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 off 동작이 되어 고출력 발열선(L1)의 전원도 차단이 된다.

[실시 예]

1. 사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 전열매트(10)를 사용하지 않을 경우;

사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 전열매트(10)를 사용하지 않을 경우를 살펴보면 다음과 같다.

온도제어 스위치를 고온 위치에 위치하게 되면, 제1발열선(L1)과 저출력 발열선(L2)에 약 3.5A의 전류가 흘러 발열선의 온도가 급속하게 상승을 하게 된다. 약 10분 뒤에는 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 off 동작이 되면, 저출력 발열선(L2)에는 전류가 흐르지 않고 고출력 발열선(L1)에만 2.5A의 전류가 흐르게 된다 초기에는 발열케이블(50)의 주변의 온도상승 속도가 빠르지만 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)가 off 동작을 한 후에는, 저출력 발열선(L2)에는 전류가 흐르지 않게 됨에 따라 발열케이블(50)의 주변의 온도상승 속도가 느리게 상승된다. 앞서 설명한 바와 같이 사용자가 없으면 스펀지의 공기층에 의한 단열효과에 의해 발열선의 온도는 계속 축열이 되므로 발열케이블(50)의 주변은 온도가 상승을 하게 된다. 발열케이블(50)의 주변온도가 계속 상승을 하여 다시 약 10분 뒤에는 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)보다 10℃ 높게 동작온도가 설정된 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 off 동작이 되면서 고출력 발열선(L2)에 흐르는 전류가 차단이 된다.

모바일용 충전 보조배터리의 경우, 전류가 흐르지 않게 되면, 배터리의 불필요한 방전을 막기 위하여 모바일용 충전 보조배터리의 안전장치가 동작을 하여 전원을 재투입하기 전까지는 배터리의 전원은 OFF상태가 되도록 설정된다.

따라서 고출력 발열선(L1) 및 저출력 발열선(L2)에 전류가 흐르지 않으면, 모바일용 충전 보조배터리의 안전장치가 동작을 하여 배터리의 불필요한 소모를 방지하게 된다

2. 사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 전열매트(10)에 사용자가 앉은 상태의 경우:

온도제어 스위치를 고온 위치에 위치하면, 고출력 발열선(L1)과 저출력 발열선(L2)에 약 3.5A의 전류가 흘러 발열선의 온도가 급속하게 상승을 하게 된다. 온도가 상승하면 구리재질로 형성된 발열선의 저항이 증가를 하여 초기에는 3.5A의 전류가 흐르다가 온도가 상승하여 저항이 증가하면, 3A 이하로 전류가 감소를 하게 된다.

전류의 감소율은 재질 및 발열체의 굵기와 길이를 조절하여 결정을 할 수 있다.

한편, 사용자가 전열매트(10) 위에 앉은 상태가 되면, 고출력 발열선(L1)의 열에너지가 신체로 열전도가 되면서 고출력 발열선(L1)의 온도가 내려가게 되고 고출력 발열선(L1)의 온도가 내려가면 다시 저항이 작아져서 전류는 다시 증가하게 된다

이것은 사용자가 사용을 하지 않으면 전류가 감소하여 소비전력이 줄어들지만 사용을 하면 전류가 증가하여 소비전력이 증가하므로 전열 매트 위에 사람이 없을 때보다 발열선의 온도가 더 빠르게 상승을 하게 되므로 자동으로 급속가열장치의 역할이 될 수 있다.

도 6은 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치에서 사용자가 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 전열매트(10) 위에 앉아 있을 경우의 발열선 주변온도 상태를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 전열매트(10)에 사용자가 앉은 상태의 경우에는 고출력 발열선(L1)과 저출력 발열선(L2)에 모두 전류가 흘러서 발열케이블(50)에는 3.5A의 전류에 의해 빠르게 온도가 상승을 한다. 약 10분 뒤에는 발열케이블(50)의 주변 온도가 50℃을 넘게 되면 제1 바이메탈 온도스위치가 off동작(도 6의 BT1 off 지점)을 하게 되고, 이후에는 고출력 발열선에만 2.5A의 전류가 흐르게 되면서 발열선의 온도는 더 이상 상승하지 않고 50도~55도 범위에서 온도를 일정하게 유지하게 된다.

즉, 본 고안의 일 실시 예에 따르면, 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 급속 가열 시에는 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)는 off 동작을 하게 되나, 전열매트(10)에 사용자가 앉은 상태에서 고출력 발열선(L1)에만 2.5A가 흐르는 경우에는 전열매트 온도가 60℃를 넘지 않게 되어 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)는 off 동작을 하지 않게 된다.

도 6에서 P지점은 사용자가 전열매트(10)에 앉아 있다가 자리를 벗어난 경우를 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 사용자가 전열매트(10)를 사용하다가 자리를 벗어나서 전열매트(10)를 사용하지 않으면 도 6의 P 이후의 발열선 주변온도와 같이 온도가 상승하여 발열케이블(50)의 주변 온도가 60℃을 넘게 되면서 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 off 동작을 하게 된다. 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)와 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 모두 동작을 하게 되면, 모바일 충전용 보조배터리에서는 전원을 차단하는 동작이 수행된다.

즉, 사용자가 전열매트(10)를 앉아서 사용하는 동안에는 정상동작을 하지만 온도제어 스위치(SW1)가 켜진 상태에서 사용하지 않는 경우에는 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)가 동작을 하게 되어 보조 배터리의 소모를 막을 수 있다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트에 대하여 테스트 결과, 외부온도 영하 10℃ 온도에서 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 사용자가 앉은 상태의 경우에는 3분 이내에 전열매트의 표면온도가 35℃에 도달하였으며, 외부온도 20℃ 온도에서 사용시에는 2분 이내에 전열매트의 표면온도가 35℃에 도달하였다.

종래의 일반적인 전열매트의 발열선에서 발생출력이 10W 이하인 경우에는 주변온도 영하 10℃ 온도에서 사용하기에는 사용자가 느끼는 온도상승 속도가 너무 느려서 사용이 부적합한 것으로 실험되었다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 고출력 발열선(L1) 외부에 저출력 발열선(L2)이 감겨진 구조의 발열 케이블로 배선되어 전열매트 내의 배선이 간편하고 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 온도제어 스위치(SW1)를 고온 위치에 위치한 상태에서 급속하게 전열매트의 내부 온도가 상승하며, 일정 온도로 상승한 후에는 자동으로 소비전력이 줄어들어 온도가 유지가 되므로 겨울철 야외에서도 난방효과를 유지할 수 있어서 만족하게 사용이 편리하다

또한, 본 고안의 일 실시 예에 따른 휴대용 전열매트 장치는 동작전원부가 필요 없는 최소한의 수동소자로 만으로 구성이 되어 온도 과승을 방지하고 온도를 적정수준으로 제어할 수 있으면서, 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있고 경제적으로 제조될 수 있다.

1: 휴대용 전열매트 장치
10: 전열매트
14: 베이스층
15: 발열부층
15-1: 발열부
16: 상부층(16)
19, 29: 제1 접속구, 제2접속구
20: 온도 조절기
22: 2개의 USB 플러그가 병렬로 장착된 리드선
50: 발열케이블
51: PE지지사
52: 제1 절연체
53: 제2 절연체
BT1: 제1 바이메탈 온도 스위치
BT2: 제2 바이메탈 온도 스위치
H1: 제1발열단자(
H2: 제2발열단자
HC1: 공통발열단자
L1: 고출력 발열선
L2: 저출력 발열선
SW1: 온도제어 스위치
T_1, T₂: DC전원단자

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 배터리에 의하여 전력을 공급받는 휴대용 전열매트 장치에 있어서,
   상기 전열매트 장치는 전열매트를 포함하며,
   상기 전열매트는,
   부직포 또는 은박 단열재의 단열층으로 형성되는 베이스층;
   상기 베이스층 위에 발열부가 포함되어 형성되는 발열부층; 및
   상기 발열부층 위에 다공성의 스펀지 재질로 형성되는 상부층; 을 포함하되,
   상기 전열매트는 상기 발열부와 연결되며 일측에 장착되는 제1접속구를 더 포함하며,
   상기 전열매트 장치는, 일측에 상기 제1 접속구와 내부 단자들이 접속되는 제2접속구가 장착된 리드선과 연결되고, 타측에 2개의 USB 플러그가 병렬로 장착된 리드선과 연결되며 내부에 온도 범위를 제어하는 스위칭 제어부 회로가 내장된 온도 조절기를 포함하며,
   상기 발열부는 공통발열단자(HC1)에 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)의 일측 리드선이 접속되고, 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)의 타측 리드선은 고출력 발열선(L1)의 일측 리드선과 저출력 발열선의 일측 리드선과 각각 접속되며, 상기 고출력 발열선(L1)의 타측 리드선은 제2발열단자(H2)에 접속되며, 상기 저출력 발열선(L2)의 타측 리드선은 제1발열단자(H1)에 접속되는 것을 특징으로 하며,
   또한, 상기 저출력 발열선(L2)의 타측 리드선은 제1 다이오드(D1)의 애노드와 접속되며, 상기 제1 다이오드(D1)의 캐소드는 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 일측 리드선과 접속되고, 상기 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 타측 리드선은 상기 고출력 발열선(L1)의 타측 리드선과 접속되며,
   상기 저출력 발열선(L2)과 제2다이오드(D1)와의 접속점에 제1발열단자(H1)가 분기되고,
   상기 공통발열단자(HC1), 제2발열단자(H2) 및 제1발열단자(H1)는 상기 제1 접속구 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
7. 제6항에 있어서,
   상기 스위칭 제어부는 전류퓨즈(F1)의 일측이 +단자(T1)에 접속되며, 전류퓨즈(F1)의 타측이 상기 발열부의 공통발열단자(HC1)와 상호 접속되는 제2접속구의 제1 접속단자에 접속되고, 상기 전류퓨즈(F1)의 타측은 제1엘이디 다이오드(LED1)의 애노드와 접속되고 상기 제1엘이디 다이오드(LED1)의 캐소드는 제1 전류제한 저항(R1)의 일측과 접속되고, 상기 제1전류제한 저항(R1)의 타측은 상기 발열부의 제2발열단자(H2)와 상호 접속되는 접속구의 제3 접속단자에 접속되며,
   또한, 상기 제1엘이디 다이오드(LED1)의 캐소드는 제2 전류제한 저항(R2)의 일측과 접속되고, 상기 제2 전류제한 저항(R2)의 타측은 상기 발열부의 제1발열단자(H1)와 상호 접속되는 제2접속구의 제2 접속단자에 접속되고,
   상기 스위칭 제어부는 온도 제어 스위치(SW1)를 더 포함하며, 상기 온도제어 스위치(SW1)의 일측단은 5, 6, 7, 8번 단자가 형성되고, 타측단은 1, 2, 3, 4번 단자가 형성되는데, 상기 7, 8번이 접속선으로 직결되도록 연결되며, 상기 1, 2, 3, 6번은 접속선으로 연결되는 것을 특징으로 하며,
   상기 제2 전류제한 저항(R2)의 타측은 상기 온도제어 스위치(SW1)의 일측단의 제7, 8번 단자에 접속되고, 상기 온도제어 스위치(SW1)의 타측단의 제1단자는 - 단자(T2)에 접속되고, 상기 온도제어 스위치의 타측단의 제4단자는 상기 제3 접속단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 제2 바이메탈 온도 스위치(BT2)의 off 동작온도는 상기 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 off 동작온도보다 8 ~ 12℃ 높게 설정된 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 제1 바이메탈 온도스위치(BT1)의 off 동작온도는 50(±5)℃에 동작하도록 설정되고, 상기 제2 바이메탈 온도스위치(BT2)의 off 동작온도는 60(±5)℃에 동작하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 발열부는 상기 고출력 발열선(L1) 외부에 상기 저출력 발열선(L2)이 감겨진 구조의 발열 케이블로 배선된 것을 특징으로 하며,
    상기 발열케이블은 중심부에 중심을 지지하는 PE지지사가 형성되며, 상기 PE지지사 외부면에 상기 고출력 발열선을 나선형으로 권선하고, 그 위에 제1 절연체로 1차 피복한 후, 그 외면에 상기 저출력 발열선(L2)을 나선형으로 권선한 후, 제2 절연체로 피복한 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 고출력 발열선(L1) 및 상기 저출력 발열선(L2)은 구리 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
12. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 배터리는 모바일용 충전 보조 배터리인 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
13. 제10항에 있어서,
    상기 발열케이블의 길이는 1.5(±5%)m로 형성되며, 상기 고출력 발열선(L1)은 2(±10%)Ω, 상기 저출력 발열선(L2)은 5(±10%)Ω의 저항특성을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 전열매트.
14. 제6항에 있어서
    상기 온도조절기는 휴대용 전열매트 일측에 장착된 것을 특징으로 하는 휴대용 전열 매트.

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