KR100621168B1

KR100621168B1 - 면상발열체 및 이를 이용한 롤 스크린형 홈 사우나장치

Info

Publication number: KR100621168B1
Application number: KR1020040055745A
Authority: KR
Inventors: 송재일
Original assignee: 송재일; (주)코슨
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-09-19
Also published as: US20080292293A1; KR20060006636A; WO2006009358A1

Abstract

본 발명은 면상발열체 및 이를 이용한 롤 스크린형 홈 사우나 장치에 관한 것으로서, 외부 AC전원으로부터 전기를 공급받아 원적외선 열을 방출하는 레욘계 탄소섬유사; 항균/항곰팡이 기능을 수행하는 금속사; 및 충분한 조도를 확보할 수 있도록 하는 투명 합성수지 필름을 포함하되, 상기 레욘계 탄소섬유사, 알루미늄사 및 투명 합성수지 필름은 소정의 폭으로 서로 인접하게 배열되어 폴리 에스터 원사와 함께 혼합 직조되며, 직조된 일면에 방수, 절연, 방염, 그리고 원적외선, 음이온이 다량 함유된 광석 파우다 및 원적외선 방사제가 혼합 코팅되며, 직조된 다른 일면에 방수, 절연, 방염, 그리고 원적외선 단열성 신물질이 혼합 코팅되며; 상기 레욘계 탄소섬유사는 그 상측이 전원공급 극선별로 연결되며, 하측은 서로 공통접속부를 통해 연결되는 직병렬 구조로 이루어지는 면상발열체 및 이를 이용하는 사우나 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 높은 발열 효율을 가질 뿐만 아니라, 음이온, 항균/항공팡이 기능도 제공하며, 유연한 면과 충분한 조도도 확보할 수 있도록 하는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 인체에 유해한 전자기파의 2-3mG 미량발생으로 극소화할 수 있으며, 감전의 위험을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 슬립 링를 이용하여 권취 또는 전개되는 면상발열체에 발열용 전원을 공급함에 전원공급선이 꼬이거나 절단될 염려가 없다는 장점이 있다.

면상발열체, 롤 스크린, 사우나 장치, 레욘계 탄소섬유사, 알루미늄사, 방사 코팅층, 열차단 코팅층

Description

면상발열체 및 이를 이용한 롤 스크린형 홈 사우나장치{SURFACE TYPE HEATING ELEMENT AND HOME SAUNA APPARATUS OF ROLL SCREEN TYPE USING THEREOF}

도 1은 종래기술에 따른 면상발열체 및 이를 이용한 사우나 장치를 도시한 도면.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치를 도시한 도면.

도 2b 내지 2c는 본 발명에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치를 욕조 측면 내지 샤워 부스에 설치한 구성을 도시한 도면.

도 3a 내지 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 면상발열체의 요부 상세도.

도 3c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 요부 형상으로 코팅 피복되는 면상발열체의 요부 상세도.

도 4a 내지 4b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레욘계 탄소섬유사의 전기 결선도.

도 5a는 본 발명에 따른 기구함체의 상세도.

도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬립링의 사시도.

도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치에 메쉬망을 추가한 구성을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100 : 사우나 부스 102 : 면상발열체

104 : 도전성 피막층 110 : 벽체부

200 : 면상발열체 202 : 기구함체

300 : 레욘계 탄소섬유사 302 : 투명 PET필름사

304 : 알루미늄사 306 :방사 코팅층

308 : 열차단 코팅층 500 : 모터

502 : 감속기어 504 : 리미트 조정기

506 : 샤프트롤러 구동부 508 : 샤프트롤러

510 : 덮개 프레임 512 : 슬립링

520 : 브러쉬 홀더 522 : 브러쉬

524 : 탄성부 526 : 금속링

528 :슬립링 커넥터 530 : 메쉬망

본 발명은 면상발열체 및 이를 이용한 롤 스크린형 홈 사우나 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소섬유사, 항균/항곰팡이 알루미늄사, 투명 PET필름사 및 폴리에스터등으로 일정 간격으로 혼합 직조되어 감전의 위험을 배제하면서 발열효율을 극대화할 수 있는 면상발열체 및 이를 수동 또는 자동으로 권취 또는 전개할 수 있는 롤 스크린형 홈 사우나 장치에 관한 것이다.

최근, 만족할만한 삶으로 해석되는 "웰빙(well being)"이라는 신조어가 등장할 정도로 사람들의 건강에 대한 관심이 높아지고 있다. 건강에 대한 관심은 다양한 방법으로 표출될 수 있는데, 입는 것에서부터 먹는 것 하나까지 건강에 도움이 되는 것들을 선호하는 것이 현재의 추세이다.

현재, 건강을 위해 사람들이 많이 이용하는 것 중에 비보편화된 것 중의 하나가 가정에서 상시 즐길 수 있는 것이 사우나이다. 사우나는 체내의 노폐물을 땀으로 배출하는 것으로서, 사우나를 통해 신체 내에 생성되어 축적된 수소(水素)를 발한(發汗)을 통해 땀의 일부로서 배출하여 체내의 독성을 제거한다.

이와 같은 사우나는 대중 찜질방에서 이용할 수도 있으나, 근래에는 가정에서 사우나를 행할 수 있도록 하는 간이식 사우나 장치가 다수 등장하고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 면상발열체 및 이를 이용한 사우나 장치를 도시한 도면으로서, 등록실용신안 제255910호에 개시된 간이식 사우나 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 간이식 사우나 장치는 벽체부(110)와 도어부(112)를 구비하는 사우나 부스(100) 및 면상발열체(102)로 구성된다.

사우나 부스(100)의 벽체부(110) 내부에는 발열을 위한 면상발열체(102)가 둘러싸여 설치되는데, 종래기술에 따른 면상발열체(102)는 포지(106)와 같은 면에 카본과 같은 도전성 물질 분말 또는 원적외선을 발산하는 무기산 분말등을 도포하여 도전성 피막층(104)을 형성하고, 도전성 피막층(104)의 양면에 절연필름(108)을 피복하여 제조되었다.

이와 같은 종래의 사우나 장치에 있어서, 면상발열체(102)에 전극을 연결하여 전기를 통하게 하면, 도전성 피막층의 전기 저항열로 인해 열이 발생하면서 사우나 부스 내부에 있는 사용자가 사우나를 즐길 수 있게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 사우나 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 사각 형상의 부스형으로 되어 있어 상당히 큰 부피를 점유하기 때문에 공간이 한정된 기존 욕실 내에 설치하는 것이 실질적으로 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래의 사우나 장치에 사용되는 면상발열체는 카본과 같은 도전성 물질을 도포하여 제조되었는데, 이처럼 도전성 물질이 분말형태로 도포되는 경우에는 불균형 도포로 인하여 높은 전기 저항열을 얻을 수 없었을 뿐만 아니라, 도포되는 분말의 농도가 전체적으로 상이할 수밖에 없어 균일한 열을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 사우나 장치는 감전 방지를 위해, 벽체부에 면상발열체와 사우나 부스 내부 표면을 격리시키는 차폐 수단을 별도로 제공하였는데, 이처럼 별도의 차폐수단을 벽체부 전면에 걸쳐 설치하는 경우, 사우나 장치의 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 사우나 장치는 사우나 부스 내부에 빛이 들어올 수 있도록 도 어부(112)의 소정 영역에 작은 크기의 창문만을 제공했기 때문에 도어부(112)를 닫은 경우, 충분한 조도가 확보되지 않아 별도의 조명등을 추가하여 사우나를 이용할 수밖에 없는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 높은 발열 효율을 나타내며, 면 전체적으로 균일한 열을 방사할 수 있는 면상발열체를 제안하고자 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 감전의 위험을 현저히 감소시킬 수 있는 회로구성을 가지는 면상발열체를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 있는 방향으로만 원적외선 방사량을 극대화할 수 있으며, 음이온 방사, 항균 및 탈취기능도 함께 제공하는 면상발열체를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사우나 장치의 부피를 극소화하며, 면상발열체가 전개 또는 권취되는 동안 면상발열체에 연결된 전원공급선의 꼬임이 없이 안정적으로 전기를 공급할 수 있는 사우나 장치를 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 외부 AC 전원으로부터 전기를 공급받아 저항열을 방출하는 레욘계 탄소섬 유사; 항균/항곰팡이 기능을 수행하는 알루미늄사; 및 충분한 조도를 확보할 수 있도록 하는 투명 합성수지 필름을 포함하되, 상기 레욘계 탄소섬유사, 알루미늄사 및 투명 합성수지 필름은 소정의 폭으로 서로 인접하게 배열되어 폴리 에스터 원사와 함께 혼합 직조되며, 직조된 일면에 방수, 절연, 방염, 그리고 원적외선, 음이온이 다량 함유된 광석 파우다 및 원적외선 방사제가 혼합 코팅되며, 직조된 다른 일면에 방수, 절연, 방염, 그리고 원적외선 단열성 신물질이 혼합 코팅되며, 상기 레욘계 탄소섬유사는 그 상측이 전원공급 극선별 연결되며, 하측이 서로 공통접속부를 통해 연결되는 직병렬 구조로 이루어지는 면상발열체가 제공된다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 욕실 내 욕조 위 천장에 매립식 또는 부착식으로 설치될 수 있으며, 전원 공급에 의해 발열하는 면상발열체를 내장하는 롤 스크린형 홈 사우나 장치로서, 외부 AC전원으로부터 전기를 공급받아 저항열을 방출하는 레욘계 탄소섬유사, 항균/항곰팡이 기능을 수행하는 금속사, 및 충분한 조도를 확보할 수 있도록 하는 투명 합성수지 필름을 포함하되, 상기 레욘계 탄소섬유사, 알루미늄사 및 투명 합성수지 필름은 소정의 폭으로 서로 인접하게 배열되어 폴리 에스터 원사와 함께 혼합 직조되며, 상기 레욘계 탄소섬유사는 그 상측이 전원공급 극선별 연결되며, 하측이 서로 공통접속부를 통해 연결되는 직병렬 구조로 이루어지는 면상발열체; 외부 컨트롤러의 제어신호에 따라 회전하는 모터; 상기 면상발열체를 권취 또는 전개하며, 상기 일체화된 면상발열체의 축이 연결되는 샤프트 롤러; 상기 모터의 회전을 상기 샤프트 롤러에 전달하는 샤프트롤러 구동부; 상기 샤프트롤러 구동부의 회전위치를 검출하여 상기 면상발열체가 원 하는 위치에 전개되도록 하는 리미트 조정기; 및 상기 샤프트롤러와 접촉하는 금속 링, 상기 금속 링과 미끄럼 접촉하는 카본 브러쉬, 상기 카본 브러쉬에 탄성력을 제공하는 탄성부 및 외부 전원공급선이 연결되는 슬립링 커넥터를 포함하는 슬립링을 포함하되, 상기 면상발열체가 전개완료 즉시 상기 슬립링의 슬립링 커넥터에 인가되는 전원이 상기 금속링, 상기 카본 브러쉬, 및 상기샤프트 롤러를 거쳐 상기 면상발열체에 공급되는 롤 스크린형 홈 사우나 장치가 제공된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 면상발열체 및 이를 이용한 롤 스크린형 홈 사우나 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치를 도시한 도면이고, 도 2b 내지 2c는 본 발명에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치를 욕조 측면 내지 샤워 부스에 설치한 구성을 도시한 도면이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치는 면상발열체(200), 기구함체(202) 및 컨트롤러(204)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 면상발열체(200)는 비사용 시, 기구함체(202) 내부에 권취되어 있으며, 사용 시 아래로 콘트롤러 신호에 의거 자동으로 전개된다.

아래로 전개된 면상발열체(200)에 전원이 공급되면, 면상발열체(200)에 배설된 레욘계 탄소섬유사의 저항열에 의해 원적외선 및 음이온이 방사된다.

면상발열체(200)의 직조방법, 회로구성 및 전원공급 방법에 대해서는 하기에서 상세하게 설명할 것이다.

기구함체(202)는 모터 및 샤프트 롤러를 내부에 포함하고 있는데, 모터는 컨 트롤러(204)의 제어신호에 따라 순방향, 역방향으로 구동되며, 사프트롤러는 모터의 구동에 의하여 면상발열체(200)를 권취하여 수납하거나, 하향으로 전개한다.

기구함체(202)의 내부 구성에 대해서도 하기에서 상세하게 설명할 것이다.

컨트롤러(204)는 기구함체(202) 내부의 모터를 구동시키거나 면상발열체(200)에 전원을 공급하는 것으로서, 키패드부(206) 및 디스플레이부(208)를 포함할 수 있다.

키패드부(206)는 사용자가 면상발열체(200)의 권취 또는 전개 동작을 선택할 수 있도록 하며, 면상발열체(200)의 온도 및 작동 시간 등을 조절할 수 있도록 한다.

도면에 도시되지 않았으나 본 발명에 따른 컨트롤러(204)에는 온도센서가 연결될 수 있는데, 온도센서는 면상발열체(200)의 온도 또는 외부 기온을 검출하여 컨트롤러(204)로 전송할 수 있다.

또한 도면에 도시되지 않았으나 본 발명에 따른 컨트롤러(204)에는 정온센서가 연결될 수 있는데, 정온센서는 면상발열체(200)의 온도 또는 외부 기온을 검출하여 컨트롤러(204)로 전송하여 어떠한 고장으로 면상발열체(200)의 설정 온도이상 과열 시 공급전원을 차단할 수 있다.

이처럼, 센서에서 검출된 신호가 입력되면, 디스플레이부(208)는 면상발열체(200)의 온도, 외부 기온을 표시할 수 있다.

본 발명에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치는 도 2b 내지 2c에 도시된 바와 같이, 욕조(220) 측면 또는 샤워 부스(230) 측면에 설치될 수 있는데, 기구함체 (202)는 천장에 매립식 또는 부착식으로 설치될 수 있다.

비사용 시에 면상발열체(200)는 기구함체(202) 내에 권취된 상태로 있다가 사용자가 키패드부(206)를 조작하면, 하향 전개되며, 전개 완료시 전원을 자동 공급받아 열을 방사한다.

이처럼, 본 발명에 따른 사우나 장치는 종래기술에 따른 간이식 사우나 장치와는 달리 욕실 내에서 큰 부피를 차지하지 않으며, 면상발열체(200)가 사용 시에만 전개되기 때문에 욕실 내에서의 활동 공간을 전혀 제한하지 않는다는 장점이 있다.

도 3a 내지 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 면상발열체의 요부 상세도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 면상발열체(200)는 레욘계 탄소섬유사(300), 투명 PET필름사(302), 항균/항곰팡이제가 코팅된 알루미늄사(304), 방수, 절연, 방염, 그리고 원적외선, 음이온이 다량 함유된 광석 파우다 및 원적외선 방사제가 혼합된 코팅층(306) 및 방수, 절연, 방염, 그리고 열차단제가 혼합된 코팅층(308)을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 레욘계(Rayon계) 탄소섬유사(300)는 탄소 함유량이 95퍼센트인 PAN계 탄소섬유사를 추가적으로 약 500℃에서 900℃로 소성 가공처리하여 탄소 함유량이 99.9퍼센트가 되도록 한 것으로서, 발열온도가 3000℃인 경우에도 물성이 변화하지 않는다.

본 발명에 따른 레욘계 탄소섬유사(300)는 하나의 지름이 약 200nm인 탄소섬 유가 3300가닥(저항 490±20Ω/m), 6600가닥(저항 250±20Ω/m), 2200가닥(저항 620±30Ω/m) 및 13200가닥(저항 130±15Ω/m)으로 묶여진 것 중 적어도 하나 또는 조합를 포함하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

종래의 레욘계 탄소섬유사는 탄소함유량이 95퍼센트인 Pitch계 탄소섬유 및 또는 PAN(폴리아크로니트릴)계를 사용하였는데, 본 발명과 같은 레욘계 탄소섬유사를 사용하는 경우, 우수한 원적외선 방사량을 확보할 수 있게 된다.

특히, PAN계 탄소섬유 또는 탄소 파우다를 도포하여 면상발열체를 제조하는 경우, 탄소섬유와 동판(전극부)과의 부접합으로 인해 접속부위에서 저항으로 인한 열이 발생하기 때문에 면상발열체를 장시간 사용할 수 없었으나, 본 발명에 따른 레욘계 탄소섬유사(300)는 전극부와의 양호한 접속으로 접속부위의 저항열을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 면상발열체(200)를 제조하기 위해, 레욘계 탄소섬유사(300)를 위치시키고, 이에 인접하여 폭 1.0 내지 2.0mm의 투명 PET필름사(302)를 1 내지 5줄, 이에 인접하여 폭 1.0 내지 2.0mm의 항균/항곰팡이제로 코팅된 알루미늄사(304)를 1 내지 2줄, 다시 폭 1.0 내지 2.0mm의 투명 PET필름사(302)를 1 내지 5줄을 직조한 후에 이에 인접하여 다시 레욘계 탄소섬유사(300)를 위치시킨다.

이후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 가로축을 따라 0.15mm이하의 내열성 폴리에스터 원사를 0.5 내지 1.5mm 간격 주기로 혼사 직조함으로써, 레욘계 탄소섬유사(300), 투명 PET필름사(302) 및 알루미늄사(304)가 서로 고정된 상태를 유지할 수 있게 된다.

본 발명에서는 투명 PET필름사(302)을 사용한다고 하였으나, 반드시 PET 성분만을 한정하는 것은 아니며, 투명성을 갖는 다른 합성수지제 필름이 사용될 수도 있을 것이다. 아울러, 알루미늄사(304)를 사용한다고 하였으나, 항균 기능을 갖는 조성물을 함유하는 다른 금속사가 사용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

또한, 상기한 레욘계 탄소섬유사(300), 투명 PET필름사(302), 알루미늄사(304) 및 폴리에스터 원사의 폭 및 단위표면적당 배치되는 개수는 일예에 불과하며, 다양한 폭 및 다양한 개수가 적용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

한편, 투명 PET필름사(302)는 충분한 조도를 확보할 수 있도록 하는 것으로서, 투명 PET필름사(302)가 레욘계 탄소섬유사(300)와 알루미늄사(304) 사이에 교대로 배치됨으로써, 외부 빛이 통과할 수 있으며, 이에 따라 면상발열체(200)를 전개하더라도 욕조(220)나 샤워 부스(230) 내부가 최소한의 조도를 확보할 수 있게 된다.

알루미늄사(304)는 항균 및 탈취 기능을 제공하는 것으로서, 알루미늄 자체가 항균 및 탈취 작용을 할 뿐만 아니라, 천연항균 소재인 키틴(Chitin)을 첨가하거나, 그밖에 항균 기능을 하는 조성물을 혼합하여 제조되기 때문에 강력한 항균/항곰팡이 효과를 제공할 수 있다.

또한, 알루미늄사(304)는 전자기파 차단 및 단열 기능도 함께 수행하기 때문에 면상발열체(200)를 사우나용으로 이용하는 경우, 사우나 효율을 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 따르면, 레욘계 탄소섬유사(300), 투명 PET필름사(302) 및 알루미늄사(304)가 혼합 직조된 면상발열체(200)의 일면에 방수, 절연, 방염, 그리고 원적외선, 음이온이 다량 함유된 광석 파우다 및 원적외선 방사제가 혼합된 방사 코팅층(306)이 되며, 타면에 방수, 절연, 방염, 그리고 열차단제가 혼합된 열차단 코팅층(308)이 더 포함될 수 있다.

사우나 이용 시, 모든 파장의 빛이 아니라 원적외선이 주로 이용되는데, 방사 코팅층(306)은 레욘계 탄소섬유사(300)에서 방출되는 여러 파장의 빛 중에서 원적외선인 5 내지 20㎛ 파장이 주로 방사되도록 한다.

방사 코팅층(306)은 면상발열체(200)의 전체 표면에 제공될 수도 있으나, 본 발명이 사우나용으로 이용된다는 점에서 사우나를 이용하는 사용자가 위치한 방향의 면상발열체(200) 표면에만 방사 코팅층(306)을 제공하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 면상발열체(200)의 다른 한면, 즉, 사용자의 반대면에는 열차단 코팅층(308)이 제공된다.

열차단 코팅층(308)에 혼합되는 열차단제는 나노미터 크기의 금속 산화물을 유기 매트릭스 속에 분산시켜 UV경화형 또는 열경화성 유기바인더와 용매, 유기 폴리머로 구성한 조성물로서, 가시광선 영역의 빛에 대해서는 높은 투과율을 보이며, 적외선 영역의 빛에 대해서는 우수한 차단효과를 보인다.

따라서, 본 발명에 따르면, 사용자 방향으로는 공기 정화 기능를 위한 음 이온 방사 및 원적외선 방사효율을 극대화하는 방사코팅층(306)을 피복하고, 그 반대 면에는 원적외선을 차단하는 열차단 코팅층(308)을 피복하기 때문에 사용자 방향으로만 원적외선이 집중적으로 방사되도록 할 수 있다.

아울러, 열차단 코팅층(308)은 가시광선에 대해서는 높은 투과율을 보이므로 면상발열체(200)를 전개하더라도 욕실 내부에 최소한의 조도를 확보할 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이, 방사 코팅층(306) 및 열차단 코팅층(308)에는 면상발열체(200) 내의 레욘계 탄소섬유사(300)에 흐르는 전류가 외부로 누출되는 것을 차단하기 위해, 절연제가 코팅될 수 있으며, 물의 침투를 방지하는 방수제 또는 발수제 및 과열로 인한 화재 발생을 미연에 방지하는 방염제가 더 포함될 수 있다.

또한, 면상발열체(200)에는 전자기파를 차폐하는 알루미늄사(304)와 함께 강력한 항균/항 곰팡이 기능을 제공할 수 있는 코팅 층이 더 제공될 수 있다.

절연제 및 방수/발수제는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리 에스테르, 폴리스티렌, 폴리 프로필렌, 폴리 아미드, 폴리 카보네이트, 폴리 에스터 및 폴리 셀룰로오스와 같은 합성수지제의 어느 하나 또는 이들의 조합으로 혼합 제조될 수 있다.

방염제는 주석산 나트륨, 텅스텐산 나트륨, 이산화망간 등으로 이루어질 수도 있으나, 화재 발생 시 유해 가스의 발생이 적은 붕산계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 절연제, 방수제 및 방염제의 성분은 일예에 불과하며, 이에 한정됨이 없이 다양한 성분으로 제조된 것들이 사용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

도 3c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 요부 형상으로 코팅 피복되는 면상발열체의 요부 상세도이다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 코팅층이 레욘계 탄소섬유사(300)와 투명 PET필름사(302), 알루미늄사(304)에 대하여 두께를 달리하여 형성될 수 있다.

즉, 면상발열체(200)의 발열 시, 전기가 흐르는 탄소섬유사(300) 측은 골(凹)(320)이 되고, 그 외에 투명 PET필름사(302) 및 알루미늄사(304) 측은 마루(凸)(322)가 되도록 요철 형상으로 코팅층이 피복될 수 있으며, 이에 따라 사용자의 몸이 탄소섬유사(300)에 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도면에는 양면에 모두 요철 형상으로 피복되는 것으로 도시하였으나, 사용자를 향하는 방향인 방사 코팅층(306)이 코팅 피복되는 방향으로만 요철 형상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

도 4a 내지 4b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레욘계 탄소섬유사의 전기 결선도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 기구함체(202)의 내부에 회로기판(404)이 설치되고, 회로기판(404)의 양 단에 전극 단자(400, 402)가 연결될 수 있다.

회로기판(404) 내에는 +전극 단자(400)와 연결되는 전선과 -전극 단자(402)와 연결되는 전선이 분리되어 설치될 수 있으며, 레욘계 탄소섬유사(300)의 각각은 이들 전선에 교대로 연결되는데, +전극 단자(400)로는 금속 페이스트, 도전성 테이프 또는 금속 클립(406)으로 연결될 수도 있다.

레욘계 탄소섬유사(300)의 연결방법은 직병렬 구조이며, 본 발명에 따르면, 레욘계 탄소섬유사(300)는 회로기판(404) 측에서 각 전선에 엇갈리면서 교대로 연결되고, 반대편, 즉, 면상발열체(200)의 하향 측에서는 공통접속부를 통해 연결된다.

레욘계 탄소섬유사(300)의 결선도는 도 4b와 같이 나타낼 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 레욘계 탄소섬유사(300)는 직병렬 구조로 이루어지며, 회로기판(404) 측의 레욘계 탄소섬유사(300)의 일부는 +전극 단자(400)로 연결되고, 나머지는 -전극 단자(402)로 연결되며, 회로기판(404)에서 먼 쪽에 배치되는 레욘계 탄소섬유사(300)는 서로 공통접속부(408)를 통해 연결된다.

한편, 본 발명의 따르면, 둘 이상의 면상발열체가 중첩되어 연결될 수 있는데, 면상발열체를 둘 이상 제공하거나, 1/2분할 직조한 후, 단자처리를 위하여 해당 길이지점에 위사를 도전성 금속사를 배치하고, 경사인 레욘계 탄소 섬유사끼리 중첩되지 않게 2매를 합본하되 상단은 +전극 단자(400)와 -전극 단자(402)끼리 별개로 선처리하고 하단은 중첩된 합사 공통 접속부(408)로 후가공 처리한 면상발열체가 제공될 수 있다.

전술한 바와 같이, 종래기술에 따른 면상발열체는 탄소가루를 도포하는 방식으로 제조되었는데, 이러한 경우, 균일한 저항열을 얻을 수 없었다.

한편, 니크롬선과 같은 저항선을 직렬로 연결하여 제조하는 경우, 저항선의 어느 한 부분이 끊어지면, 저항선 전체에 전기가 통하지 않게 될 뿐만 아니라, 직렬연결의 특성상 저항선에 상당한 크기의 전류가 흐르게 되어 감전의 위험이 높았으며, 전류가 단일 방향으로만 흐르기 때문에 강한 전자기파가 발생하는 문제점이 있었다.

그러나, 상기한 바와 같이 레욘계 탄소섬유사(300)를 연결하면, 전체적으로 균일한 저항열을 얻을 수 있고, 레욘계 탄소섬유사(300)의 어느 한 부분이 끊어지더라도 다른 폐회로를 통해 전류가 흐를 수 있다.

또한, 직병렬 구조에서 레욘계 탄소섬유사(300)의 회로기판(404)에서 멀리 떨어진 쪽을 공통접속부(408)를 통해 연결하기 때문에 전류가 공통접속부(408)에서 다방향으로 분기되어 흐를 수 있어 전자기파를 상쇄시킬 수 있게 된다.

도 5a는 본 발명에 따른 기구함체의 요부 상세도이며, 도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬립링의 사시도이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 기구함체는 모터(500), 감속기어(502), 리미트 조정기(504), 샤프트롤러 구동부(506), 샤프트롤러(508), 덮개 프레임(510) 및 슬립링(512)을 포함할 수 있다.

사용자가 사우나를 이용하고자 전술한 컨트롤러(204)를 조작하면, 제어신호에 의해 모터(500)가 구동된다.

모터(500)에는 감속기어(502) 및 리미트 조정기(504)가 인접하여 배치되는데, 감속기어(502)는 모터(500)와 샤프트롤러 구동부(506) 사이에 설치되어 모터(500)의 회전을 샤프트롤러 구동부(506)에 전달한다.

리미트 조정기(504)는 샤프트롤러 구동부(506)의 회전정도를 감지하여 면상발열체(200)의 권취 또는 전개 시 급격한 하강이나 상승을 방지하며, 면상발열체(200)가 특정 위치에서 정확하게 정지할 수 있도록 한다.

샤프트롤러 구동부(506)는 모터(500)로부터 회전운동을 전달받아 리미트 조정기(504)의 제어에 의해 샤프트롤러(508)를 회전시킴으로써, 면상발열체(200)가 사용자가 원하는 위치에 전개될 수 있도록 한다.

그러나, 면상발열체(200)를 롤 스크린형으로 구성하여 권취 또는 전개하는 경우, 레욘계 탄소섬유사(300)의 일단에 전원공급선을 직접 연결하면 면상발열체(200)의 권취 또는 전개 시에 전원공급선이 꼬여 결국 끊어질 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치는 기구함체(202)의 일측단에 도 5b에 도시된 슬립링(512)을 제공하고, 전원공급선을 슬립링 커넥터(528)에 연결한다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 슬립링(512)은 브러쉬 홀더(520), 카본 브러쉬(522), 탄성부(524) 및 금속링(526)을 포함할 수 있으며, 금속링(526)은 샤프트롤러(508)에 탄성부(524)의 힘에 의하여 접촉하고 있다.

도면에 도시되지 않았으나, 샤프트롤러(508)의 일측단에는 소정의 홈이 형성되고, 여기에 레욘계 탄소섬유사(300)의 전극선이 금속링(526) 일측단에 연결된다.

브러쉬(522)는 스프링과 같은 탄성부(524)에 의해 브러쉬 홀더(520)와 연결되어 있으므로, 금속링(526)과 탄성력에 의해 미끄럼 접촉할 수 있다.

따라서, 전원공급원에 의한 전원이 브러쉬 홀더(520)의 일측면에 구비된 슬립링 커넥터(528)를 통해 인가되면, 이러한 전원이 양 측면의 카본 브러쉬(522) 및 금속링(526)을 거쳐 샤프트롤러(508)에 연결된 레욘계 탄소섬유사(300)에 공급될 수 있기 때문에 전원공급선의 꼬임 염려 없이 안정적으로 면상발열체(200)에 전기 를 공급할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 카본 브러쉬(522)는 높은 강도, 마찰 및 열에 대한 강한 저항성 및 방수성을 가지도록 하기위해, 60 내지 75 퍼센트의 카본과 40 내지 25 퍼센트의 구리(이에 한정되지 않음)를 합금으로 제조되며, 금속링(526)은 99 내지 99.9 퍼센트의 구리와 0.5 내지 1 퍼센트의 크롬(이에 한정되지 않음)을 혼합하여 제조된다.

도 5c는 본 발명에 따른 롤 스크린형 홈 사우나 장치에 메쉬망을 추가한 구성을 도시한 도면이다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사우나 장치는 면상발열체(200) 이외에 메쉬망(530)을 더 포함할 수도 있다.

메쉬망(530)은 통상의 그물체로 이루어지며, 샤프트롤러(508)에 면상발열체(200)와 함께 권취된 상태로 설치된다. 사우나 이용 시, 샤프트롤러(508)의 회전에 의해 면상발열체(200)가 전개되면, 메쉬망(530)도 함께 일체형으로 전개된다.

메쉬망(530)에 의해, 면상발열체(200)와 메쉬망(530) 사이에 공간이 형성되며, 면상발열체(200)의 발열 시, 상기 공간 내에 대류열이 발생할 수 있다.

따라서, 메쉬망(530)을 추가하는 경우, 사우나 이용 시, 면상발열체(200) 발열면에 의한 사용자의 피부접촉에 의한 느낌을 완화할 수 있기 때문에 쾌적한 사우나 이용률을 높일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 메쉬망(530)이 전기가 도통하는 면상발열체(200)로부터 사용자를 격리시키는 기능도 수행하기 때문에 감전의 위험을 제거할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 전동식이 아니라 수동식으로 구성되는 롤 스크린형 사우나 장치가 제공될 수 있다. 즉, 상기와 같은 기구함체 내에 모터, 감속기어 등과 같은 전동식 구성요소가 아니라, 샤프트롤러와 연결되는 스프링을 제공하고, 스프링의 권취 또는 풀림에 의해 면상발열체가 전개 또는 수거될 수 있도록 할 수 있다.

이러한 수동식 롤 스크린형 사우나 장치에 있어서도 마찬가지로 면상발열체에 안정적으로 전원을 공급하기 위해, 본 발명에 따른 슬립링을 사용할 수 있을 것이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 면상발열체는 탄소 함유량이 99.9퍼센트인 레욘계 탄소섬유를 이용하며, 이것을 알루미늄사 및 투명 PET필름사와 혼합 직조하기 때문에 높은 발열효율을 가질 뿐만 아니라, 항균 기능도 제공하며, 충분한 조도도 확보할 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 면상발열체의 한면에는 원적외선 및 음이온이 방사되는 파우다 및 원적외선만을 선택적으로 방사를 포함하는 방상 코팅층을 피복하 고, 다른 한면에는 가시광선을 투과시키고, 원적외선 방사는 차단하는 열차단제를 포함하는 열차단 코팅층을 피복하기 때문에 사우나 효율을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 레욘계 탄소섬유사의 직병렬 구조에서 레욘계 탄소섬유사의 하단을 공통접속부를 통해 연결하기 때문에 인체에 유해한 전자기파를 2-3mG 미량발생으로 극소화할 수 있으며, 감전의 위험을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 사우나 장치가 천장에 매입식 또는 부착식으로 설치되기 때문에 욕실 내에서 큰 부피를 차지하지 않는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 권취 또는 전개되는 면상발열체에 슬립링를 이용하여 전원을 공급하기 때문에 전원공급선이 꼬이거나 절단된 염려가 없다는 장점이 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 사용자가 있는 방향으로 전개되는 메쉬망이 면상발열체와 소정의 공간을 형성하고, 소정의 공간 내에 대류열이 생성되도록 하기 때문에 사우나 효율을 높일 수 있으며 또한, 메쉬망(530)이 전기가 도통하는 면상발열체로부터 사용자를 격리시키는 기능도 수행하기 때문에 감전의 위험을 제거할 수 있는 장점이 있다.

Claims

외부 전원으로부터 전기를 공급받아 저항열을 방출하는 레욘계 탄소섬유사;

단열 및 항균 기능을 수행하는 금속사; 및

충분한 조도를 확보할 수 있도록 하는 투명 합성수지 필름을 포함하되,

상기 레욘계 탄소섬유사, 금속사 및 투명 합성수지 필름은 소정의 폭으로 서로 인접하게 배열되어 폴리 에스터 원사와 함께 혼합 직조되며, 상기 레욘계 탄소섬유사는 그 상측이 전원공급선에 연결되며, 하측이 서로 공통접속부를 통해 연결되는 직병렬 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
제1항에 있어서,

상기 레욘계 탄소섬유사는 탄소 함유량이 95퍼센트인 PAN계 탄소섬유사를 추가적으로 소정의 온도에서 소성 가공하여 탄소 함유량이 99.9퍼센트로 되는 레욘계 탄소섬유를 포함하며, 소정의 지름을 가지는 상기 탄소섬유가 2200가닥, 3300가닥, 6600가닥 및 13200가닥으로 묶여진 것 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
제1항에 있어서,

상기 금속사는 항균 기능을 함유하는 조성물이 코팅된 알루미늄사이며,

상기 투명 합성수지 필름은 투명 PET필름사 또는 불소가 함유된 투명 필름사인 것을 특징으로 하는 면상발열체.
제1항에 있어서,

원적외선을 선택 방사하도록 하는 방사제가 코팅 피복되는 제1 표면; 및

상기 제1 표면에 대향하며, 가시광선을 투과시키고 적외선을 차단하는 열차단제가 코팅 피복되는 제2 표면을 더 포함하되,

상기 열차단제는 나노미터 크기의 금속산화물을 유기 매트릭스 속에 분산시킨 유기용매 또는 유기폴리머 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
제1항에 있어서,

방수, 절연 및 방염 기능을 제공하는 조성물, 은 및 음 이온 함유 조성물로 피복되는 혼합 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
제4항에 있어서,

상기 제1 표면은 레욘계 탄소섬유사의 경사진행부문이 요철(凹)(골)형태로, 투명 합성수지 필름 및 알루미늄사의 경사진행부문이 요철(凸)(마루)형태를 이루도록 코팅 두께를 달리하여 처리되는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
천장에 매립식 또는 부착식으로 설치되며, 전원 공급에 의해 발열하는 면상발열체를 내장하는 롤 스크린형 홈 사우나 장치로서,

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 면상발열체;

외부 컨트롤러의 제어신호에 따라 회전하는 모터;

상기 면상발열체를 권취 또는 전개하며, 상기 면상발열체의 단자가 연결되는 샤프트롤러;

상기 모터의 회전을 상기 샤프트롤러에 전달하는 샤프트롤러 구동부;

상기 샤프트롤러 구동부의 회전정도를 검출하여 상기 면상발열체가 원하는 위치에 전개되도록 하는 리미트 조정기; 및

상기 샤프트롤러와 접촉하는 금속링, 상기 금속링과 미끄럼 접촉하는 브러쉬, 상기 브러쉬에 탄성력을 제공하는 탄성부 및 외부 전원공급선이 연결되는 슬립링 커넥터로 이루어지는 슬립링을 포함하되,

상기 면상발열체가 전개되는 경우, 상기 슬립링 커넥터에 인가되는 전원이 상기 브러쉬, 상기 금속링 및 상기 샤프트롤러를 거쳐 상기 면상발열체에 공급되는 것을 특징으로 하는 롤 스크린형 홈 사우나 장치.
제7항에 있어서,

상기 면상발열체는 적어도 둘 이상으로 이루어지며, 단자처리를 위하여 경사인 레욘계 탄소 섬유사끼리 중첩되지 않게 2매를 합본하되, 상기 둘 이상 면상발열체 내의 탄소섬유사 각각은 상측이 서로 절연된 상태로 +전극 단자와 -전극 단자에 별개로 연결되고, 하측이 중첩된 공통접속부에 연결되는 것을 특징으로 하는 롤 스크린형 홈 사우나 장치.
제7항에 있어서,

상기 면상발열체와 함께 상기 샤프트롤러에 권취되며, 상기 면상발열체의 전개 시, 상기 면상발열체에 인접하여 전개되는 메쉬망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 스크린형 홈 사우나 장치.