KR100641693B1 - 면상발열체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 면상발열체에 관련한 것으로서, 특히 섬유사가 씨줄 및 날줄로서 직조된 직물형 발열부를 구비한 면상발열체에 있어서, 상기 직물형 발열부의 일측에 전원인가를 위한 한 쌍의 도전부가 평직으로 소정치 간격지게 직조되고, 상기 한 쌍의 도전부는 다수의 전극사가 다수 열로 직조되어 날줄방향으로 마련되어, 소정 간격으로 다열 직조되는 발열사가 씨줄로서 교차되어 섞어 짜여져 상기 한 쌍의 도전부와 통전 가능하게 직조되되, 상기 발열사는 상기 한 쌍의 도전부의 타측의 평면 직물에 일정 간격으로 지그재그 형상으로 섬유사에 섞어 짜여져 직조되고, 상기 발열사의 일단부는 상기 한 쌍의 도전부 중 한쪽의 도전부에 섞어 짜여져 직조되고, 상기 발열사의 타단부는 상기 한쪽의 도전부와의 전기적인 비연결관계를 달성하도록 상기 한 쪽의 도전부의 너비 이상의 비직조되도록 점핑된 점핑부를 구비하여서, 일측단 배열형의 도전부와 카본사의 지그재그 형상화의 연계 구성에 따라, 전기적으로 자기장의 감쇠효과를 부가적으로 누림으로써, 전자파를 상쇠시켜, 사용자의 건강 유지를 극력 도모할 수 있도록 하였다.

Description

면상발열체 및 그 제조방법{Heating fabric and manufacturing method thereof}

도 1은 종래의 면상발열체를 나타내는 평면도.

도 2는 도1의 A부를 확대한 확대도.

도 3은 본 발명에 의한 면상발열체의 발열사를 나타내는 확대사시도.

도 4는 본 발명에 따른 면상발열체의 일 실시예를 나타내는 평면도.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 면상발열체의 도전부와 발열사단부의 접속 및 비접속 상태를 상세히 나타내기 위한 도 4의 C부, D부 및 E부를 확대하여 나타낸 구조도, 및

도 8은 본 발명에 따른 면상발열체의 도전부와 발열사단부의 접속 및 비접속 상태를 보다 상세히 나타내기 위한 도 7의 G부를 확대하여 나타낸 구조도, 및

도 9는 도 7의 선 F-F에 따른 발열사 및 섬유사의 조직 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,20,40 : 면상발열체 21 : 씨줄

22 : 날줄 23 : 발열사

25 : 전원선 27 : 전극사

28 : 압착단자

30 : 발열사단부 32 : 도전부

33 : 발열부 34 : 접속부

35 : 섬유사 41 : 보강압착단자

101 : 점핑부 103 : 절연재

110 : 제2 점핑연결부

본 발명은 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 카본사와 섬유사로 씨줄과 날줄로 하여 직조로 짠 면상발열체의 전원 공급을 위하여 면상발열체의 양단에 주석도금선을 씨줄로 하고 섬유사를 날줄로 하여 면상발열체의 전원공급을 위한 도전부를 일측에 형성한 면상발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 면상발열체는 소정의 패턴으로 카본 등의 일정 저항을 갖고 있는 도전성물질을 절연체에 도포하여 형성하고 이에 전류를 인가하여 발열시키는 방법과 카본선이나 니크롬선 등의 저항선을 섬유사로 직조된 직물의 씨줄이나 날줄로 배치하고 이에 전류를 인가하여 발열시키는 직물 발열판 방식이 있다.

상기 직물발열판 도 1에 나타난 바와 같이 소정의 섬유사(천연섬유사 또는 합성섬유사)가 일정한 간격으로 씨줄(21)과 날줄(22)로 촘촘하게 직조되고 탄소섬유사 등의 발열사(30)을 날줄(22)에 소정간격으로 배치하고 금속사(27)을 날줄로 직물발열판의 양측에 날줄(22)로 직조한 후 그 끝단에 전원선(25)과 직렬로 연결하 여 전원을 공급한다. 면상발열체에 주로 사용되는 탄소섬유사와 니크롬선 등은 납과의 융착이 이루어지지 않아 양면에서 압착하는 형식의 압착단자(18)를 이용하여 금속사(27)로 이루어진 도전부(32)의 단부에 양면 압착형 단자(28)를 매개로 하여 전원선(25)과 연결하게 된다.

상기와 같은 양면형 단자압착에 의한 연결은 금속사가 직조되어 이루어진 도전부와의 용이한 통전 접속이 이루어지며 압착에 따른 단선 등이 발생하게 됨으로써, 단자 압착을 하더라도 완전한 압착이 이루지지 않아 접촉부에서 접촉저항이 증가하게 되고, 압착단자에서 발열사가 분리되며 단자압착시 단자 가장자리부의 압착으로 단선되는 등으로 제품의 기능 마비 및 제품불량요인으로 작용하게 되고 하자발생에 따른 제품의 신뢰성 상실과 사후관리의 수요가 발생되는 등의 문제점이 야기된다.

또한, 전원선(15)과 발열사(13)를 병렬로 연결하기 위하여 병렬로 접속되는 접속점간을 내열전선 등으로 연결요전선(14)으로 연결하게 됨으로 면상발열체를 이용한 전기장판, 전기매트 등의 채난용 전기 제품 생산시 생산성을 저하시킴과 동시에, 이웃하는 전열선 그룹과 그룹 사이에서의 전류 흐름방향이 동일하여 전자기파를 증폭시키는 원인으로 작용하고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 씨줄과 날줄로 직조하되 씨줄 또는 날줄의 일부는 발열사로 직조하며 발열사는 직조물의 양단부에서 소정의 공간 안쪽까지만 직조하고 전원을 공급하기 위한 발열사 양 단부는 직조물 의 씨줄 또는 날줄의 과 같은 길이로 하며, 또한 직조 시 상기 직조물의 양 단부의 일정폭(발열사과는 이격)은 직조물의 두가닥 이상 다수의 씨줄 또는 날줄 중 하나를 전기 전도성이 우수한 주석도금동선, 은선, 알루미늄선 등의 양호한 전극사금속선으로 하여 직조하여 구성한 면상발열체를 구성하고 직조물의 일단부에 외부로 인출되는 전원선을 일체적으로 연결시킬 수 있는 구성으로 이루어질 수 있도록 함에 있다.

상기한 직조물의 일측에 전극사로 된 금속선이 일정폭으로 직조되고 이 직조부에 발열사의 일단부가 함께 일방향에서 직조되어 발열사간은 병렬로 연결됨으로서 발열사와 전원선 또는 발열사간의 단자처리에 따른 단선, 접촉불량, 및 전자기파의 증폭현상 등이 억제되며 제품제조 시 작업공정이 단순화되어 생산성이 향상되며 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 면상발열체인 직물과 발열사와 전원공급선이 함께직조된 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다

먼저, 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 면상발열체의 제 1실시예는 소정의 섬유사(35)로 이루어진 씨줄(22)과 날줄(21)로 직조되어 직물형 발열부(33)로 형성되고 이때 사용되는 섬유사는 대략 20수 4합의 천연섬유사나 폴리에스테르 필라멘트 또는 글래스얀 등이 이용된다.

또, 본원에 따른 면상발열체(20)는 발열사(23)와 섬유사(35)가 직조되되, 발열사(23)가 날줄(21)로서 채용될 경우에는 섬유사(35)가 날줄(21)로서 10 - 15 mm 직조된 후 발열사(23)가 날줄(21)로 직조된 지그재그 형태로 직제되어 이루어진다.

또한, 상기 직물형 발열부(33)의 일측에는 전원인가를 위한 한 쌍의 도전부(32)가 평직으로 소정치 간격지게 직조되어 있다.

또, 상기 한 쌍의 도전부(32)는 다수의 전극사(27)가 다수 열로 직조되어 날줄방향으로 마련되어, 소정 간격으로 다열 직조되는 발열사(23)가 씨줄로서 교차되어 섞어 짜여져 상기 한 쌍의 도전부(32)와 통전 가능하게 직조되어 있다.

또한, 상기 발열사(23)는 상기 한 쌍의 도전부(32)의 타측의 평면 직물에 일정 간격으로 지그재그 형상으로 섬유사(35)에 섞어 짜여져 직조되어 있다.

또, 상기 발열사(23)의 일단부(23a)는 상기 한 쌍의 도전부(32) 중 한쪽의 도전부(32)에 섞어 짜여져 직조되어 있다.

또한, 상기 발열사(23)의 타단부(23b)는 상기 한쪽의 도전부(32)와의 전기적인 비연결관계를 달성하도록 상기 한 쪽의 도전부(32)의 너비 이상의 비직조되도록 점핑된 점핑부(101)를 구비하고 있다.

또, 상기 발열사(23)는 에멀젼 형태의 아크릴 수지가 초음파 함침된 카본사를 채용하는 것이 바람직하지만, 아크릴계 수지가 피복된 니크롬선이나 텅스텐 또는, 내열 실리콘 피복 카본사와 같은 저항에 전류가 흐르면 열이 발생하는 전열선을 채용하더라도 이웃하는 도선의 전류흐름이 상호 교호됨으로써 전자기장의 상쇄를 도모할 수 있기 때문에, 어떠한 도선을 채용하더라도 좋으며, 상기 발열사(23)의 양단부(23a, 23b)의 대향측의 지그재그 형상부를 이루도록 일정거리로 유턴하는 유턴부위(105)는, 점핑되어 비직조된 제2 점핑연결부(110)로서 연결 구성되어 있 다.

또한, 상기 발열사(23)는 전기 저항치가 높은 복수의 함성섬유사(71)로 발열사(23)의 외면을 양방으로 교차 권선하여 마련된다.

또, 상기 직물형 발열부(33)의 양면은 전기절연 수지필름이 열압착되어 있다.

또한, 상기 전극사는 날줄로서, 2-3줄의 전극사쌍(32a)이 2-3줄의 섬유사쌍(33a)을 사이에 두고 반복적으로 반복적으로 3-5회 교호배열 직조된 전극사군을 이루어 하나의 도전부로 구성되어 있다.

환언하자면, 상기 직물형 발열부(33)의 일측에 전원인가를 위한 한 쌍의 도전부(32)를 씨줄(22)로 다열 직조하여 마련하고, 상기 한쪽의 도전부(32)에는 전극사(27)과 발열사단부(30)가 직조된 접속부(34)가 도전부(32)와 직물형 발열부(33)를 전기적으로 접속하도록 발열사단부(30)가 직조되고, 상기 다른 한쪽의 도전부(32)에는 전극사(27)과 발열사단부(30)가 비직조된 점핑부(101)가 상기 한쪽의 도전부(32)와 직물형 발열부(33)를 전기적으로 비접속하도록 발열사단부(30)이 비직조된 후 직조되어 구성되어 있다.

또한, 상기 비직조된 점핑부(101)에는 조각난 평면상 비닐, 테프론 테이프와 같은 절연물질로 이루어진 띠형 절연재(103)가 착접되어 있다.

또, 상기 발열사단부(30)의 대향측에, 상기 발열사(23)와 이웃하는 발열사 사이에도 섬유사(35)와 점핑되어 비직조된 제2 점핑연결부(110)가 마련되어 있다.

여기에서, 상기 발열부(33)는 발열사(23)와 섬유사(35)를 날줄(21)로 하여 직조하여 발열부(33)를 형성하며, 발열부(33)에 연이은 점핑부(101)는 섬유사로만 직조하며, 상기 한 쌍의 도전부(32)를 형성하기 위하여 동선, 주석도금동선. 은선, 알루미늄선등의 전극사(27)을 씨줄(22)로 직조하여 도전부(32)를 형성한다.

또한, 도전부(32)를 연이은 직물의 단부(36)는 상기 발열사(23)를 제외하고는 직물형 발열부(33)의 경우와 같이, 섬유사로만 직조되며 직조물의 풀림방지를 위하여 관용적인 직조 단말처리방법에 따른 직조를 한다.

이때, 발열사(22)의 단부(30)는 공간부(29)와 도전부(32) 직조 시 날줄로 직조되어 도전부(32)와 발열부(33)를 전기적으로 접속한다. 직조 시 사용되는 발열사인 전극사의 직경은 제품의 특성과 설계요건에 따라 선택할 수 있으나 직조의 편의성 등을 고려하면 0.08mm정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 발열사(23)를 작업의 편의성과 인장강도 등의 기계적 성능을 향상시키기 위하여 발열사(23) 외면을 폴리에스터사, 면사 등으로 된 실(71)을 이용하여 균일하게 권선하여 사용한다. 이때, 사용되는 권선용 실의 굵기는 전극사의 직경에 따라 다르게 사용할 수 있으나 전극사보다 가는 것이 적합하며, 도전부(32)와 접속되는 발열사 단부(30)는 실을 권선하지 않는다.

상기와 같이 직조된 면상발열체에 전원을 공급하기 위하여 도전부(32)와의 접속은 도 4에 도시된 바와 같은 길이방향 절결구가 형성된 원통형태의 압착단자(28)를 사용하며 이 압착단자(28)는 직물 발열판의 도전부(32)의 양측 섬유사로 제직된 부위를 절취 관통시킨 후, 이와 같이 도전부(32)의 일단이 삽입된 압착단자(28) 사이에 전원선(25)을 삽입 고정하고 전원선(25)과 압착단자(28)를 단자압착기 등의 공구를 이용하여 압착함으로서 면상발열체에 전원을 공급하는 전원과 연결된다. 또한, 면상발열체의 발열사와 도전부(32)는 직조에 의하여 연결됨으로서 전원선으로부터 공급된 전기가 도전부를 통하여 발열사에 공급됨으로서 발열사는 발열을 하게 된다. 발열사(23)와 도전부의 전기적 접속을 공고하게 하기 위하여 발열사(23)와 도전부(30)와의 연결부위는 도4에 나타난 바와 같이 공지의 길이방향으로 절결구를 갖는 관형 보강압착단자(41)를 상기 상하 도전부(23)별로 상호 반대방향에 채용하여 압착함으로서 전기적인 절연 접속을 보다 더 공고하게 한다. 물론, 동일방향으로 채용하여 압착하여도 좋다.

한편, 상기 발열사와 관련한 제조방법에서, 제1 공정으로서, 상기 발열사는 카본사가 권회된 카본로빙사를 초음파 발생 가능한 아크릴수지 에멀전 함침조를 통과시킨 후 건조시켜 마련된다. 이때, 카본 로빙사는 양방향으로 교차 권회되는 전기 저항치가 높은 복수의 함성섬유사(71)에 의해 외면이 감싸여진 보강 발열사(23)로 마련되는 것이다.

여기에서, 상기 발열사는 적어도 100가닥 이상의 카본사가 묶음된 카본사 다발에 액상 마감제인 아크릴계 수지를 코팅하는 게 적당한 바, 상기 아크릴계 액상수지를 저장하는 상부 개방된 함침조 내의 아크릴이 효과적으로 캐비테이션되는 5-50KHz의 주파수로 함이 바람직하다. 특히 40KHz에서 빈틈이나 기포가 없는 카본사 다발이 제조되는 것으로 판명되었다.

물론, 상기 발열사(23)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전기 저항치가 높은 복수의 함성섬유사(71)로 발열사(23)의 외면을 양방으로 교차 권선하여 마련되는 데, 이와 같은 제법에 의해, 일반적인 카본사가 합성섬유사에 비해 신장, 압축 변형, 굴곡 변형과 같은 인장강도가 2K 코드 다발에서 합성섬유사(71)가 이중 꼬임되어 카본사를 외감한 상태에서 50kgf 이상으로 증대되는 것으로 판명되었다.

다음에, 제2공정으로서, 상기한 발열사(23)가 간헐적으로 직조된 직물형 발열부(33)를 마련하도록 북직기를 가동하여 상기한 점핑부(101)와 제2 점핑연결부(110)를 마련하는 공정을 수행한다.

다음에, 제3공정으로서, 이와 같이 마련된 직물형 발열부(33)의 양면에, 황토와 아크릴수지를 함침한 함침조를 구비한 코팅기를 통해, 황토층을 도포한 후, 건조기로 건조시킨다.

다음에, 제4공정으로서, 상기 직물형 발열부(33)의 양면에 전기절연 수지필름을 열압착하여 굴곡강도가 보강된 면상발열체를 마련함으로써, 이와 같은 면상발열체를 전기장판, 전기매트 등의 채난용 전기제품의 발열체로 사용하기 위하여 본 분야에서 관용적으로 활용되는 합성수지제를 이용한 열압착코팅 등을 하는 것은 당업자가 체난용 전기제품의 특성에 따라 부가하여 사용할 수 있음을 부언하며, 종언으로서, 도전부와 카본사의 지그재그 형상화의 일측단 구성에 따라, 전기적으로 자기장의 감쇠효과를 부가적으로 누림으로써, 전자파를 상쇠시켜, 사용자의 건강 유지를 극력 도모할 수 있도록 하였다.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 면상발열체는 복수의 발열사를 연결하고 전원을 공급하기 위하여 직조된 도전부를 형성함으로서 발열사과의 접속이 용이 하고 접속에 따른 단선 등의 고장을 배제할 수 있어 제품의 신뢰성을 확보하고 발열사와 전원선과의 접속을 위한 공정의 단순화와 사후관리 비용의 절감등으로 면상발열체를 이용한 난방기구 제조원가를 절감하고 제품의 품질을 향상시킨다.

Claims (10)

1. 섬유사가 씨줄 및 날줄로서 직조된 직물형 발열부를 구비한 면상발열체에 있어서,

   상기 직물형 발열부의 일측에 전원인가를 위해 평직으로 다수의 전극사가 다수 열을 지어 날줄방향으로 소정치 간격지게 직조된 한 쌍의 도전부와,

   상기 도전부에 소정 간격으로 씨줄로서 교차되어 섞어 짜여져 상기 한 쌍의 도전부와 통전 가능하게 다열 직조되되, 상기 한 쌍의 도전부의 타측의 평면 직물에 일정 간격으로 지그재그 형상으로 섬유사에 섞어 짜여져 직조되는 발열사와,

   상기 한 쌍의 도전부 중 한쪽의 도전부에는 상기 발열사의 일단부에 섞어 짜여져 직조되어 상기 도전부에 연결된 전원선과 연결되고, 상기 한 쌍의 도전부 중 다른 한쪽의 도전부에는 상기 발열사의 타단부가 전기적으로 연결관계로 되고, 상기 한쪽의 도전부와는 전기적인 비연결관계를 달성하도록 상기 다른 한쪽의 상기 한 쪽의 도전부의 너비 이상의 비직조되도록 상기 발열사가 점핑되는 점핑부를 구비한 것을 특징으로 하는 면상발열체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발열사는 에멀젼 형태의 아크릴 수지가 초음파 함침된 카본사 인 것을 특징으로 하는 면상발열체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 발열사의 양단부의 대향측의 지그재그 형상부를 이루도록 일정거리로 유턴하는 유턴부위는, 점핑되어 비직조된 제2 점핑연결부로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
4. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,

   상기 발열사는 전기 저항치가 높은 복수의 함성섬유사로 발열사의 외면을 양방으로 교차 권회하여 마련된 것을 특징으로 하는 면상발열체.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 직물형 발열부의 양면은 전기절연 수지필름이 열압착된 것을 특징으로 하는 면상발열체.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극사는 날줄로서, 2-3줄의 전극사쌍이 2-3줄의 섬유사쌍을 사이에 두고 반복적으로 반복적으로 3-5회 교호배열 직조된 전극사군을 이루어 하나의 도전부로 구성되는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
7. 섬유사를 씨줄 및 날줄로서 직물형 발열부를 직조하여 면상발열체를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 직물형 발열부 제직 시, 상기 직물형 발열부의 일측에 전원인가를 위한 한 쌍의 도전부를 평직으로 소정치 간격지게 직조하되, 상기 한 쌍의 도전부를 다수의 전극사가 다수 열로 직조되도록 날줄방향으로 제직하고, 소정 간격으로 다열 직조되는 발열사를 씨줄로서 교차하여 섞어 짜여지도록 상기 한 쌍의 도전부와 통전 가능하게 직조하고,

   상기 발열사를 상기 한 쌍의 도전부의 타측의 평면 직물에 일정 간격으로 지그재그 형상으로 섬유사에 섞어 짜여지게 직조하되,

   상기 발열사의 일단부를 상기 한 쌍의 도전부 중 한쪽의 도전부에 섞어 짜여지도록 직조하며,

   상기 발열사의 타단부를 상기 한쪽의 도전부와의 전기적인 비연결관계를 달성하도록 상기 한 쪽의 도전부의 너비 이상의 점핑되는 점핑부를 비직조한 후 재차 직조하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 발열사를 카본사가 권회된 카본로빙사를 초음파 발생 가능한 아크릴수지 에멀전 함침조를 통과시킨 후 건조시켜 마련하되, 카본 로빙사가 양방향으로 교차 권회되는 전기 저항치가 높은 복수의 함성섬유사에 의해 외면이 감싸여진 보강 발열사로서 제공하는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 제1공정에 따른 발열사가 간헐적으로 직조된 직물형 발열부를 마련하도록 북직기를 가동하여 상기한 점핑부와 제2 점핑연결부를 마련하는 공정을 추가로 포함하는 면상발열체 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기한 직물형 발열부의 양면에, 황토와 아크릴수지를 함침한 함침조를 구비한 코팅기를 통해, 황토층을 도포한 후, 건조기로 건조시킨 후, 상기 직물형 발열부의 양면에 전기절연 수지필름을 열압착하여 굴곡강도가 보강된 면상발열체 제조방법.

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