KR100666407B1 - 침구류용 무자계 발열선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항열을 발생하는 발열도체와 전자파를 차폐하기 위한 차폐도체가 동축상에 배선된 침구류용 무자계 발열선에 관한 것으로, 특히, 차폐도체가 발열도체 바깥쪽으로 배선되어 접지되고 그 위에 전도성 재질의 도전피복이 피복되어, 주위의 정전기를 제거할 수 있게 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 침구류용 무자계 발열선은 에나멜층 코팅으로 발열도체의 내열성과 절연성 등이 크게 개선됨에 따라 이들의 절연을 위해 피복되는 절연체의 두께가 얇아져 그 굵기가 매우 가늘고 굴신성이 좋다. 따라서, 침구류에 적용할 경우 인체에 배기지 않고, 전기요, 모포, 장판 등과 같은 얇은 침구류에 적용이 가능하다. 특히, 최외곽 절연체에 권선되어 접지된 차폐도체와 그 위에 피복된 도전피복으로 침구류 원단의 정전기를 접지로 유도하여 방전시킬 수 있으므로 전열 침구 사용시 정전기로 인한 불쾌감도 해소할 수 있다.

무자계, 침구, 발열, 발열선, 히터, 코일, 정전기, 에나멜, 접지

Description

침구류용 무자계 발열선{NON-MAGNETIC FIELD HEATING WIRE IN BEDDING}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선의 구성도.

도 2는 도 1의 침구류용 무자계 발열선의 횡단면도.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선에 적용할 수 있는 발열도체들의 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선으로 구성된 전열 침구의 회로도.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 다른 침구류용 무자계 발열선의 구성도.

도 7은 도 6의 침구류용 무자계 발열선의 횡단면도.

도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 침구류용 무자계 발열선의 구성도.

도 9는 도 8의 침구류용 무자계 발열선의 횡단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 발열선 10 : 심실

11 : 제1발열도체 12 : 내부절연체

13 : 제2발열도체 14 : 외부절연체

15 : 차폐도체 16 : 도전피복

E : 전원 G : 접지

본 발명은 전기적 저항열을 발생하는 발열도체와 상기 발열 도체에서 발생되는 전자파를 차폐하기 위한 차폐도체가 동축 상에 배선된 침구류용 무자계 발열선에 관한 것으로, 특히, 차폐도체가 발열도체 바깥쪽으로 배선되어 접지되고 그 위에 전도성 재질의 도전피복이 피복되어, 주위의 정전기를 제거할 수 있게 구성된 침구류용 무자계 발열선에 관한 것이다.

전기장판이나 전기요 또는 찜질매트 등과 같은 침구에 발열체로 사용되는 종래 무자계 발열선들은, 대체로, 폴리에스터 실(thread)이나 글라스 울로 이루어진 심실, 상기 심실에 나선형으로 권취되는 히터 코일, 상기 심실 외주면의 상기 히터 코일 위에 절연을 위하여 피폭되는 내부절연체, 상기 내부절연체의 외주면에서 도선이나 그물 형태로 배선되어 접지되는 실드(shield), 그리고, 상기 실드 위에 피복되는 외부 절연체 등으로 이루어져 있다. 위 구성에서 상기 히터 코일과 실드는 각 끝단이 접속되어 전기적으로 직렬로 연결되며, 이들의 각 선단부는 전원의 (+)(-) 단자에 각각 연결되는 전원입력단자가 된다.

이와 같은 구성으로 이루어짐에 따라 종래 침구류용 무자계 발열선은 히터 코일과 실드에 전원이 인가되는 경우 히터 코일에서 발생되는 저항열에 의해 발열을 하게 되는데, 특히, 발열시 히터 코일에서 발생되는 전자파를 상기 실드가 차폐시킴으로써 외부에 유해한 전자파 방출없이 발열할 수 있다.

그러나, 위와 같은 종래 침구류용 무자계 발열선을 발열수단으로 채용한 침구류는 전자파 방출량이 적은 반면, 침구류 원단의 정전기로 인해 불쾌감을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 내부절연체의 두께로 인해 굵기가 매우 굵고 굴신성(屈伸性)이 취약하다는 단점이 있었다. 즉, 위 종래 침구류용 무자계 발열선은 발열시 히터 코일의 고열로 인해 내부절연체가 연화(軟化)되어 절연성 급격히 떨어지므로 히터 코일과 실드의 단락을 막기 위해서는 내부절연체의 두께가 두꺼워질 수밖에 없었기 때문에 굵기가 적어도 6 mm 이상으로 매우 굵어 전기 매트 등에 적용할 경우 표피 위로 불거져 사용자의 몸에 배기는 문제점이 있었으며, 전기요, 모포, 장판 등과 같이 얇은 침구류에는 굵기와 굴신성의 문제로 인해 적용하기가 거의 불가능하였다.

뿐만 아니라, 종래 침구류용 무자계 발열선은 절연체가 테프론수지, 유리섬유 등의 고가(高價) 소재로 이루어져 있기 때문에 제조원가가 높다는 문제점도 있었다.

한편, 위 종래 침구류용 무자계 발열선의 문제점 중 제조원가의 문제점은 내부절연체의 소재로 합성수지제를 사용하면 해소가 가능하지만 이 경우 내부 절열체의 두께가 테프론수지, 유리섬유 보다 더 두껍게 해야 하기 때문에 굵기로 인한 문 제점은 오히려 더 심화되었다.

또한, 침구류 원단 내측에 동박 등을 입히거나 덧대어 원단에서 발생되는 정전기를 제거할 수 있는 침구류가 개발되기도 하였는데, 이러한 침구류는 정전기를 없앨 수는 있지만 발열선의 굵기와 더불어 동박으로 인해 굴신성이 더욱 나빠져 극도의 굴신성을 요하는 얇은 침구류로는 제작이 불가능하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 침구류용 무자계 발열선의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 발열도체와 차폐도체간의 단락 우려가 거의 없고 굵기가 가늘어 굴신성이 좋으며, 특히, 침구류 원단에 유도되는 정전기를 제거하여 침구류의 사용감을 개선할 수 있는 침구류용 무자계 발열선을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 저항열을 발생하는 발열도체와 전기장 또는 자기장을 차폐하기 위한 차폐도체가 동축상에 배선된 침구류용 무자계 발열선에 있어서, 상기 차폐도체는 상기 발열도체의 바깥쪽에 배선되어 상기 발열도체에 대하여 절연된 상태로 접지되고, 상기 차폐도체 바깥쪽에는 주위로부터 전하를 흡수하여 상기 차폐도체로 유도할 수 있는 전도성 재질의 도전피복이 피복되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에서, 발열도체의 외주면에는 절연을 높이기 위하여 고온 경화성 폴리아미드 재질의 에나멜층이 코팅된다.

그리고, 상기 발열도체는 동축 상에 서로에 대하여 절연된 상태로 배선되어 그 끝단이 직렬 연결됨으로써 각 선단에 인가되는 전원에 의해 저항열을 발생하도록 이루어진 제1, 제2발열도체로 구성될 수 있는데, 특히, 상기 제1발열도체는 발열선의 종심을 따라 배선되고, 상기 제2발열도체는 상기 제1발열도체에 피복된 내부절연체의 외주면에 나선형으로 권선될 수 있다. 이 때, 차폐도체는 상기 내부절연체에 피복된 외부절연체의 외주면에 권선된다.

또한, 상기 제1발열도체는 발열선의 종심축을 이루는 부도체인 심실 둘레에 권선되고 상기 제2발열도체는 상기 제1발열도체의 전열을 위해 상기 심실에 피복된 내부절연체의 외주면에 권선될 수 있다.

아울러, 상기 제1, 제2발열도체는 발열선의 종심축을 이루는 부도체인 심실의 둘레에 간격을 두고 이중 나선형으로 감겨질 수도 있다.

이상과 같은 구성들로 이루어진 본 발명에 따른 침구류용 무자계 발열선은 상기 발열도체와 차폐도체에 전원이 인가되는 경우 상기 발열도체에서 발생되는 저항열에 의해 발열을 하게 되는데, 차폐도체가 상기 발열도체에서 발생되는 전자파를 차폐하여 유해 전자파 방출없이 발열할 수 있으며, 이 때, 침구류의 원단의 정전기를 원단과 접촉하는 전도성 재질의 도전피복과 접지된 차폐도체를 통해 방전시킴으로써 원단의 생기를 정전기도 제거할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 침구류용 무자계 발열선은 발열도체에 고온 절연 성이 뛰어난 고온 경화성 폴리아미드 재질의 에나멜층이 코팅됨에 따라 발열도체 절연용 내부절연체의 피복 두께가 종래 침구류용 무자계 발열선의 절연체 두께의 1/2 이하로 줄어 굵기가 약 3 mm 이하로 종래 침구류용 무자계 발열선의 절반 이하에 불과할 정도로 가늘다. 따라서, 침구류에 적용할 경우 표피 위로 불거져 사용자의 몸에 배겼던 종래 침구류용 무자계 발열선의 문제점을 해소할 수 있으며, 굴신률이 높아 전기요, 모포, 장판 등과 같이 얇은 침구류에도 적용할 수 있다. 뿐만 아니라, 절연성 개선을 위해 절연체에 함유시켜야 했던 예컨대 테프론수지, 유리섬유 등 생산성을 저하시키는 고가(高價)의 절연소재가 필요치 않으므로 생산성이 높고 제조원가도 낮다.

이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 따른 침구류용 무자계 발열선의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선의 구성도이고, 도 2는 그 단면도이다. 도 3과 도 4는 이 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선용 발열도체들의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선이 적용된 전열 침구류의 회로도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선(10)은, 발열선(1)의 종심에 배선되는 제1발열도체(11)와, 상기 제1발열도체(11)의 외주면에 절연을 위해 피복되는 내부절연체(12), 상기 내부절연체의 외주면에 나선형으로 권선되는 제2발열도체(13), 상기 제2발열도체(16)의 절연을 위하여 상기 내부절연체(13)에 피복되는 외부절연체(14), 상기 외부절연체(17)에 나선형으로 권선된 선형(線形)의 차폐도체(15), 그리고, 상기 외부절연체(17)의 외주면에 피복되는 전도성 재질의 도전피복(16) 등으로 구성되어 있다.

위 구성에 있어서, 상기 제1, 제2발열도체(11)(13)는 끝단(11b)(13b)이 접속되어 서로 전기적으로 직렬로 연결되고 각 선단(11a)(13a)은 발열선(1)의 전원입력단자로 구성되어, 전원이 인가될 때 저항열을 발생하는 도 3과 4에 도시된 바와 같은 원형 또는 타원형 단면의 저항도체로서, 적어도 어느 하나의 발열도체(11)(13)의 외주면에는 절연성을 높이기 위하여 내열성, 내구성 및 절연성이 뛰어난 고온 경화성 소재인 폴리아미드(Polyamid) 재질의 에나멜층(110)(130)이 코팅된다. 에나멜층(110)(130)에 의해 절연성이 크게 개선된 상기 발열도체(11)(13)들은 미국전기전자통신학회(IEEE)에서 규정하는 권선절연 표준등급 중 H등급(180℃ 이상에서 절연성능 보장) 이상의 절연성능을 보유하게 되며, 이에, 충분한 절연율이 확보됨에 따라 발열도체(11)(13)들간의 절연을 위해 피복되는 내부절연체(12)의 두께가 대폭 줄어 발열선(1)의 굵기가 종래 발열선의 절반 이하로 줄게 된다. 이와 같은 발열도체(11)(13)들은 그 선단(11a)(13a)에 전원이 인가되는 경우 저항열을 발생하게 되는데, 발열과정에서 각 발열도체(11)(13) 주위에 는 각 발열도체(11)(13)에 반대방향 전류가 흐름에 따라 반대방향의 자기장이 생겨 서로 상쇄되어 버리기 때문에 자기(磁氣)의 방출없이 발열할 수 있다.

차폐도체(15)는 도 1 및 도 5에 나타난 바와 같이 발열도체(11)(13)들 주위를 둘러싸면서 별도의 접지회로를 통해 접지되고, 동시에, 그 바깥쪽에 피복된 전도성 합성수지제 도전피복(16)을 매개로 침구 원단(B)에 대해서 도전(導電) 상태를 유지한다. 이에 차폐도체(15)는 제1, 제2발열도체(11)(13) 주위의 전하(C)를 흡수하여 접지로 방전시킴으로써 전기장을 차폐함과 아울러, 침구류 원단(B)의 전하(C) 즉 정전기를 도전피복(16)을 통해 흡수하여 접지(G)로 유도 방전시킴으로써 원단(B)의 전위를 접지 전위(0)로 유지시킬 수 있다.

이와 같은 구성에 따라 이 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선은 전원이 인가되는 경우 제1, 제2발열도체(11)(13)의 저항열로 발열을 하게 되는데, 제1, 제2발열도체(11)(13)에서 생기는 자기장과 전기장을 제1발열도체(11)를 나선형으로 둘러싸는 제2발열도체(13)와 차폐도체(15)로써 각각 차폐 또는 상쇄시킬 수 있으므로 유해 전자파 방출없이 발열을 할 수 있다.

이와 같은 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선은 2 가닥의 발열도체(11)(13)를 구비하여 단위길이당 발열량이 크다. 또한, 각 발열도체(11)(13)에 고온 절연성이 뛰어난 에나멜층(110)(130)이 코팅됨에 따라 내부절연체(12)의 피복 두께가 얇아져 굵기가 약 3 mm 이하로 가늘고 굴신성이 좋다. 따라서, 침구류에 적용할 경우 침구 원단(B) 위로 불거지지 않으므로 인체에 배기는 종래 침구류용 무자계 발열선의 문제점을 해소할 수 있으며, 전기요, 모포, 장판 등과 같이 얇은 침구류에도 적용할 수 있다. 또한, 내부절연체(12)에 절연성 향상을 위해 함유되었던 테프론수지, 유리섬유 등과 같은 생산성을 떨어뜨리는 고가(高價)의 절연소재가 필 요치 않으므로 생산성이 높고 제조원가도 낮다.

특히, 이 실시예 1에 따른 침구류용 무자계 발열선은 불쾌감을 초래하는 침구 원단(B)의 정전기를 접지된 도전피복(16)과 차폐도체(15)를 통해 방전시킬 수 있으므로 전열침구류의 사용감을 크게 개선할 수 있다.

[실시예 2]

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 침구류용 무자계 발열선의 구성도이고, 도 7은 그 횡단면도이다.

도시된 바와 같이, 이 실시예 2에 따른 침구류용 무자계 발열선(2)은, 폴리에스터 등의 부도체로 이루어진 심실(20), 심실(20)의 외주면에 나선형으로 권선된 선형(線形)의 제1발열도체(21), 상기 제1발열도체(21)의 절연을 위하여 상기 심실(20)의 외주면에 피복되는 내부절연체(22), 상기 내부절연체(22)의 외주면에 상기 제1발열도체(21)와 반대방향의 나선형으로 권선되어 그 끝단(23b)이 상기 제1발열도체(21)의 끝단(21b)에 직렬 연결되는 선형(線形)의 제2발열도체(23), 상기 제1발열도체(21)의 절연을 위하여 내부절연체(22) 위에 피복되는 외부절연체(24), 상기 외부절연체(24)의 외주에 나선형으로 권선되어 접지되는 차폐도체(25), 그리고, 상기 절연체(25) 위에 피복되는 도전피복(26) 등으로 이루어져 있다.

이와 같은 구성의 실시예 2에 따른 침구류용 무자계 발열선(2)은, 앞서 실시예 1의 무자계 발열선(1)과 비교할 때 발열선(2)의 종심에 심실(20)이 배치되고 그 심실(20)에 제1발열도체(21)가 나선형으로 권선된다는 점에서 차이가 있을 뿐 나머 지 에나멜층, 차폐도체, 도전피복 등의 구성은 모두 동일하다. 따라서, 도 5에 도시된 실시예 1의 발열선(1)과 동일한 회로 구성을 갖는다.

이와 같은 실시예 2에 따른 발열선(2)은 앞서 실시예 1의 발열선(1)과 마찬가지로 각 발열도체(21)(23)의 선단(21a)(22a)에 인가되는 전원에 의해 발열을 하게 되는데, 발열시 발열도체(21,23)들의 2 겹 나선 구조에 의해 자기장을 상쇄시킬 수 있고 더불어 위 발열도체(21,23)를 둘러싸는 차폐도체(25)로써 상기 발열도체(21,23) 주위에 전하를 흡수하여 접지를 통해 방전시킴으로써 전기장까지 차폐하여 무전자파 발열을 할 수 있다. 아울러, 차폐도체(25)가 전도성 합성수지제 도전피복(26)을 매개로 침구 원단(B)에 대해 도전상태를 유지함에 따라 전열 침구 사용시 불쾌감을 초래하는 침구 원단(B)의 정전기(C)를 도전피복(26)을 통해 접지(G)로 유도하여 방전시킬 수 있으므로 침구의 사용감을 개선할 수 있다.

또한, 각 발열도체(21)(23)에 고온 절연 소재인 에나멜층(210)(230) 코팅으로 굵기가 가늘고 굴신성이 좋아 침구 원단(B) 위로 불거져 인체에 배기는 종래 침구류용 무자계 발열선의 문제점을 해소할 수 있으며, 얇은 침구류에 적용이 가능하다. 또한, 내부절연체(22)에 절연성 향상을 위해 함유되었던 테프론수지, 유리섬유 등과 같은 생산성을 떨어뜨리는 고가(高價)의 절연소재가 필요치 않으므로 생산성이 높고 제조원가도 낮다.

[실시예 3]

도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 침구류용 무자계 발열선의 구조를 보인 구성도이고, 도 9는 그 횡단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 3에 따른 침구류용 무자계 발열선(3)은, 폴리에스터 등의 부도체로 이루어진 심실(30), 심실(30)의 외주면에 소정의 간격을 두고 2 중 나선형으로 권선되는 제1, 제2발열도체(31)(33), 상기 심실(30) 외주면에 상기 발열도체(31)(33)들을 절연시키기 위하여 피복되는 절연체(34), 상기 절연체(34)의 외주에 나선형으로 권선되는 차폐도체(35), 상기 절연체(34) 위에 피복되는 전도성 재질의 도전피복(36) 등으로 이루어져 있다.

즉, 이 실시예 3에 따른 발열선(3)은 위 실시예 2의 발열선(2)과 비교할 때, 발열도체(31)(33)들이 심실(30) 외주면에 2중 나선형으로 동시에 권선되고, 그에 따라 내부절연체(12)가 배제되어 있다는 점에서 차이가 있고, 또한, 위 실시예 2의 발열선의 경우 어느 한 쪽 발열도체에만 선택적으로 에나멜층(110)(130)이 코팅될 수 있는 반면, 이 실시예 4의 발열선의 경우에는 발열도체(11)(13)들이 근접 배치됨에 따라 이들간 절연성을 확보하기 위해서 양 발열도체(11)(13)에 반드시 에나멜층(110)(130) 코팅되어야 한다는 점에서 차이가 있다. 그 외 나머지 구성들을 대체로 동일하며, 따라서, 회로도 도 5에 도시된 실시예 1의 발열선의 회로와 동일하게 구성된다.

이와 같은 구성의 실시예 3에 따른 침구류용 무자계 발열선(3)은, 앞서 실시예의 발열선(1)(2)들과 비교할 때 발열도체(31)(33)들이 근접 배선되어 자기 감쇠율이 높고, 한 겹의 절연체가 배제되어 굵기가 더욱 가늘다. 그 외 예컨대 전기장 차폐, 정전기 제거 등의 다른 작용 및 효과는 앞의 실시예들과 차이가 거의 없으므 로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 침구류용 무자계 발열선은 인체에 해로운 전자파 방출없이 발열을 할 수 있는 바, 특히, 에나멜층 코팅으로 발열도체의 내열성과 절연성 등이 크게 개선됨에 따라 이들의 절연을 위해 피복되는 절연체의 두께가 종래 발열선 절연체의 절반 이하로 줄어들어, 그 굵기가 매우 가늘다. 따라서, 침구류에 적용할 경우 인체에 배기지 않으며, 굴신률이 높아 좋아 전기요, 모포, 장판 등과 같은 얇은 침구류에도 적용이 가능하다.

또한, 최외곽 절연체에 권선되어 접지된 차폐도체와 그 위에 피복된 도전피복으로 침구류 원단의 정전기를 접지로 유도하여 방전시킬 수 있으므로, 침구류용 무자계 발열선 사용시 정전기로 인한 유발되는 불쾌감을 해소할 수 있다.

아울러, 상기 발열도체의 절연에 테프론수지, 유리섬유 등과 같은 생산성을 떨어뜨리는 고가(高價)의 절연소재가 필요치 않으므로 생산성이 높고 제조원가가 저렴하다는 장점도 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 저항열을 발생하는 발열도체와 전기장 또는 자기장을 차폐하기 위한 차폐도체가 동축상에 배선된 침구류용 무자계 발열선에 있어서,

   상기 차폐도체는 상기 발열도체의 바깥쪽에 상기 발열도체에 대하여 절연된 상태로 배선되어 접지되고,

   상기 차폐도체의 바깥쪽에는 주위로부터 전하를 흡수하여 상기 차폐도체로 유도할 수 있는 전도성 재질의 도전피복이 피복되며,

   상기 발열도체의 외주면에는 고온 경화성 폴리아미드 재질의 절연용 에나멜층이 코팅된 것을 특징으로 하는 침구류용 무자계 발열선.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 발열도체는 동축 상에 서로에 대하여 절연된 상태로 배선되어 그 끝단이 직렬 연결됨으로써 각 선단에 인가되는 전원에 의해 저항열을 발생하도록 이루어진 제1, 제2발열도체로 구성된 것을 특징으로 하는 침구류용 무자계 발열선.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1발열도체는 발열선의 종심을 따라 배선되고,

   상기 제2발열도체는 상기 제1발열도체에 피복된 내부절연체의 외주면에 나선형으로 권선되며,

   상기 차폐도체는 상기 내부절연체에 피복된 외부절연체의 외주면에 권선되는 것을 특징으로 하는 침구류용 무자계 발열선.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 발열선의 종심축을 이루는 부도체인 심실을 더 포함하고,

   상기 제1발열도체는, 상기 심실의 둘레에 권선되고,

   상기 제2발열도체는, 상기 제1발열도체의 전열을 위해 상기 심실에 피복된 내부절연체의 외주면에 권선되며,

   상기 차폐도체는, 상기 내부절연체에 피복된 외부절연체의 외주면에 권선되는 것을 특징으로 하는 침구류용 무자계 발열선.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2발열도체는, 상기 발열선의 종심축을 이루는 부도체인 심실 둘레에 간격을 두고 이중 나선형으로 감겨지는 선형도체인 것을 특징으로 하는 침구류용 무자계 발열선.

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