KR100689044B1 - 섬유보강 카본 발열체 및 그 발열체가 내장된 매트리스 - Google Patents

섬유보강 카본 발열체 및 그 발열체가 내장된 매트리스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유보강 카본 발열체 및 매트리스 내부에 상기의 섬유보강 카본 발열체를 내장시킨 것으로서, 상기 발열체는, 유연성섬유사를 종방향 및 횡방향의 그물 상 형태로 직조하되, 강성합성수지사를 종방향 또는 횡방향에서 선택된 일 방향의 유연성섬유사와 교번으로 직조함과 동시에 양측 장변 및 중앙에 각각 여러 가닥의 동선을 함께 직조하여서 된 그물 상의 직조물을 액상 카본에 함침하여 건조시키고, 상기 양측 장변부 동선에 각각 양(+)단자를, 중앙부 동선에 음(-)단자를 연결하며, 상기 카본이 피복된 직조물의 상/하단에 유연성을 갖는 겔(GEL) 상 합성수지 압착 또는 함침시켜서 피복한 것이며, 이와 같은 발열체는 강성합성수지사에 의해 그물 상 원상태가 유지되면서도 유연성을 가지고, 발열체가 접히거나 꺾이더라도 유연성섬유사의 단선이 없어서 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 양측 장변의 양(+)단자에 선택적으로 전기를 부여함으로서 부분적인 발열이 가능하게 된다.
유연성 섬유사, 강성 합성수지사, 전극부, 카본피복층

Description

섬유보강 카본 발열체 및 그 발열체가 내장된 매트리스{FIBER REINFORCED HEATING UNIT AND MATTRESS WITH THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발열체의 전체 평면도.
도 2는 도 1의 A-A부 단면도.
도 3은 도 1의 B-B부 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발열체가 매트리스에 내장된 상태를 일부 절개하여 보인 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발열체가 내장된 매트리스의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 제1발열부 11 : 유연성섬유사
12 : 강성합성수지사 20 : 제2발열부
30, 40, 50 : 전극부 31, 51 : 양(+)단자
41 : 음(-)단자 60 : 겔(GEL)상 합성수지 피복층
70 : 제어기 90 : 카본 피복층
100 : 발열체
본 발명은, 전기적 저항에 의하여 발열하도록 전도성 카본이 피복된 그물상 발열체를 침대에 내장시키되, 발열체의 제조가 용이하고 섬유사의 단선 방지 등의 내구성이 우수하며 사용자의 선택에 의하여 부분적 발열이 가능하게 한 발열체가 내장된 매트리스에 관한 것이다.
종래, 매트리스나 매트 등에 내장된 발열체에서 카본을 소재로 하여 구성된 발열체는 다수 창안되어 소개되었으며, 그 예로 대한민국 특허신안등록 제 0231389호인 '건강매트', 특허신안등록 제 0278864호인 '침대용 카본직조온열 매트리스', 특허신안등록 제 258731호인 '침대용 전기매트리스'를 들 수 있다.
상기 발명들은, 매트의 구성에는 다소 차이점이 있으나 모두 매트에 대하여 카본사, 즉 카본으로 제조된 실을 소정 간격으로 배열시키거나 직조하여서 전기를 공급함으로서 발열되게 한 것으로서 공통점을 갖는다.
그러나, 카본사는 카본을 주재로 하여 실을 제조하는 것으로 제조단가가 매우 높은 단점이 있으며, 카본사를 배열하거나 직조하여서 된 발열체가 접히거나 꺾일 경우 카본사가 쉽게 단선되어 발열이 되지 않는 문제점 등의 내구성에 대단히 취약하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 카본사를 사용하는 대신, 면사를 카본과 접착제가 혼합된 카본 혼합제에 함침, 건조시켜서 카본이 코팅된 면사에 전기 를 인가하여 저항선 역할을 하게 하고, 이를 PVC코팅하여서 매트에 적용시킨 기술이 대한민국 등록특허신안공보 등록 제 0195313호인 '면상발열체를 이용한 온열매트'로 소개된 바 있다.
그러나, 카본이 피복된 면사 직물지를 PVC 코팅하고자 할 경우 직물지를 원상태(대략 직사각형의 그물 상 형태) 그대로 유지하기가 어려운 문제점이 있었다.
즉, 직물지를 코팅하기 위해서는 직물지의 일부분에 섬유사가 집중되거나 접히지 않도록 고르게 펼쳐야 하지만, 면사는 많은 유연성을 가지고 있으므로, 이를 고르게 펴는 작업이 복잡하여 많은 시간이 소요되고, 또한 자칫 고르게 펴지지 않은 상태에서 PVC 코팅이 될 경우 발열이 되지 않는 부분이 발생하거나, 또는 면사가 겹쳐지거나 조밀하게 집중된 부분에서 고열이 발생하는 문제점이 있으므로, 매트 전체에 대해 균일한 온도 분포가 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 카본이 피복된 직조물을 그물 상 원상태로 유지하기가 용이하게 함으로서 코팅 작업을 용이하게 할 수 있고 매트리스 전체에 대해 균일한 온도분포를 나타낼 수 있게 하며, 발열체 전체면에 대하여 임의 선택적으로 부분 가열이 가능하게 할 뿐만 아니라, 합성수지재에 의한 외부 코팅 또는 압착 후에도 유연성을 갖게 함으로서 매트리스 쿠션성 저하에 영향을 미치지 않게 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 카본 발열체를 매트리스에 적용함에 있어서, 사 용자에 의해 선택적인 부분 발열, 즉 매트리스의 면적에 대하여 구획을 나누고 그 구획에 대해 부분적으로만 발열이 가능하게 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유연성섬유사를 종방향 및 횡방향의 그물 상 형태로 직조하되, 직조물이 원상태를 그대로 유지시키기 용이하도록 강성합성수지사를 종방향 또는 횡방향에서 선택된 일 방향의 유연성섬유사와 교번으로 직조한 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 직조물의 양측 장변 및 중앙에 각각 여러 가닥의 동선을 함께 직조하고, 상기 양측 장변부 동선에 각각 양(+)단자를, 중앙부 동선에 음(-)단자를 연결하여 상기 양(+)전극에 선택적으로 전원을 인가하도록 하는 제어기를 포함한다.
또한, 본 발명은 카본이 피복된 직조물을 유연성을 가지는 겔 상의 합성수지에 압착시키거나 함침시켜 합성수지를 피복시킨 것을 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발열체의 전체 평면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 발열체(100)에 대한 구성을 개략적으로 살펴보면, 상기 발열체(100)는 유연성섬유사를 종방향 및 횡방향의 그물 망 형태로 도시된 바와 같이 매트리스 전 면적에 내장시키기 적당한 크기로 직조된 것이고, 길이 방향의 가장자리(이하, '장변'이라 한다)에 여러 가닥의 동선을 직조한 전극부(30)(50) 한 쌍과 길이방향의 중앙에도 유연성섬유사와 함께 동선을 직조한 전극부(40)가 형성된 것이다.
바람직한 실시로서, 상기 한 쌍의 장변 전극부(30)(50)는 각각 양(+)단자(31)(51)가 연결되었고, 중앙에 위치한 전극부(40)는 음(-)단자(41)가 연결되어 있으며, 상기 양(+)단자(31)(51)와 음(-)단자(41)는 제어기(70)에 전기적으로 연결되어 있다.
이와 같이 구성된 발열체(100)는 장변 일측 전극부(30)와 중앙 전극부(40) 사이에 제1발열부(10)가 형성되고, 장변 타측 전극부(50)와 중앙 전극부(40) 사이에 제2발열부(20)가 형성되며, 상기 발열체(100) 전체면에 유연성을 갖는 겔(GEL) 상의 피복층(60)이 형성되었다.
상기 발열체(100)는 전도성 카본을 소재로 하여 전기적으로 발열되는 것으로서, 후술하는 도 2 및 도 3을 통해 카본의 구성과 직조에 관하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1의 A-A부 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B부 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 전극부(30)와 제1발열부(10) 일부의 횡방향 단면 구성을 살펴보면, 제1발열부(10)의 유연성섬유사(11)는 유연성을 가지며, 종방향 및 횡방향의 격자 형태로 상호 직조되어 있으며, 횡방향 유연성섬유사는 전극부(30)에서 여러 가닥의 동선(32)과 함께 비교적 조밀하게 직조되어 있으며, 이러한 직조 방법으로 도시되지 않은 기타 전극부(40)(50)를 구성할 수 있고, 이때 직조는 통상의 직조수단을 따르면 무방하다.
도 1 및 도 3을 참조하여 제2발열부(20)의 종방향 단면 구성을 살펴보면, 상기 유연성섬유사(11)가 종방향 및 횡방향으로 상호 그물 망 형태로 직조되어 있으며, 다만 도 3에 도시된 바와 같이 횡방향 유연성섬유사(11)와 강성합성수지사(12)는 상호 교번하여 직조되어 있다.
즉, 종방향 유연성섬유사에 대하여 직교한 방향으로 유연성섬유사, 강성합성수지사, 유연성섬유사, 강성합성수지사와 같은 순서대로 교번 직조된 것이다.
상기 강성합성수지사(12)는 유연성섬유사에 비해 강성을 가지며, 따라서 강성합성수지사(12)에 의해 유연성섬유사의 직조 간격유지와 상호 엉키는 현상을 방지함으로서 직조물의 최초 직조 형태를 그대로 유지하게 하는 것으로서, 종래 직조 형태와 같이 유연성섬유사로만 직조된 직조물에 비해 상대적으로 원형 상태로 복귀시키는 것이 용이하도록 한 것이다.
이러한 작용을 갖는 강성합성수지사는 발열체의 횡방향 길이에 대하여 전체적으로 구성되고, 또는 제조자의 선택에 의해 종방향으로 직조될 수도 있다.
이후, 상기 직조물을 액상 전도성 카본에 전체를 함침시켜 건조하면 유연성섬유사(11), 강성합성수지사(12) 및 동선(32) 전체에 카본이 코팅된 카본 피복층(90)이 형성된다.
또한, 카본 피복층(90)이 형성된 직조물을 다시 유연성을 갖는 겔상의 합성수지, 예를 들면, 겔(GEL)상 우레탄 수지, 겔 상 PVC, 겔 상 PE, 겔 상 PET 등을 열에 의해 압착 건조시키거나 또는 직조물을 상기 다양한 겔 상의 합성수지에 함침 시키면 직조물 전체에 대해 도시된 바와 같이 유연성 합성수지 피복층이 형성되는 것이다.
이때, 합성수지 피복층(60)을 형성하기 위한 제조 과정에서 상기 강성합성수지사(12)는 직조물을 원형 상태로, 유지시키기 때문에 코팅이나 압착 작업을 위한 펼침 작업이 용이하고, 또한 유연성섬유사의 직조로 발생된 메쉬 크기가 일정하게 유지되므로 발열시 발열 전체 면적에 대해 고른 온도분포를 유지할 수 있게 되고, 유연성을 갖는 합성수지 피복층(60)이 굽혀지거나 꺽여지더라도 내부의 직조 발열체는 단선되지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발열체가 매트리스에 내장된 상태를 일부 절개하여 보인 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 앞에서 언급된 바와 같이 본 발명의 발열체(100)는 장변에 양(+)단자(31)(51)가 연결된 전극부(30)(50)로 구성되고, 중앙 전극부(40)는 음(-)단자(41)가 연결되어 있으며, 이들 단자로의 전원 입력은 제어기(70)에서 제어하도록 구성되어 있다.
따라서, 음(-)단자(41)에 지속적으로 전원이 입력된 상태에서 어느 일측, 예를 들면 양(+)단자(31)로만 전원을 인가하면, 제1발열부(10)에서만 발열이 발생하게 되고, 제2발열부(20)에서는 발열이 되지 않게 되며, 이와 반대로 양(+)단자(51)로만 전원을 인가하면, 제2발열부(20)에서만 발열이 되므로, 이와 같은 방식으로 사용자의 제어기(70) 제어에 따라 선택적으로 부분 발열이 가능하게 된다.
또한, 상기 발열체(100)를 침대에 내장할 경우, 매트리스 커버(82)와 발열체 사이에 섬유포(81)를 내장시키고, 섬유포(81)에는 인체에 이로운 원적외선을 발휘하는 물질, 예를 들면 옥, 황토, 세라믹, 숯을 분말화하여 첨가하거나 또는 혈액 순환을 돕는 자기력을 방출하는 자석을 수개소에 장착할 수 있고, 혹은 발열체에서 발생하는 유해전자파를 차단하기 위하여 그물 망 형태로 동선을 장착할 수 있으며, 또는 선택적으로 음이온을 발생시키는 토르말린 분말이나 은 분말을 첨가할 수 있다.
은, 황토, 숯 분말의 경우는 세균이나 진드기 등의 서식을 방지하는 것으로 알려져 있으며, 전기석이라고 불리는 토르마린은 자체 내에서 미세전류를 방출하고, 가열에 의해 더욱 그 양이 증가하는 것을 알려져 있으며, 따라서 발열체(100)에서 발열하는 열에 의해 상기 선택되거나 혼용되어진 물질들이 더욱 활발하게 작용한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발열체가 내장된 매트리스의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 매트리스 커버(82)의 하부로 섬유포(81), 카본 발열체(100), 라텍스 패드(83), 스프링(84) 및 메모리 폼 패드(85)가 차례로 적층된 것을 나타낸 것으로서, 도시된 순서에 한정되는 것은 아니며, 상기 나열된 구성요소는 필요에 따라 선택되거나 적층 순서를 달리 할 수 있다.
미설명된 라텍스(LATEX) 패드(83)는 고무나무에서 추출한 유액을 원료로 하여 만든 쿠션 소재로서, 인장력과 복원력이 우수하고 다공성 재질이어서 통기성이 좋은 소재로 알려져 있다.
*또한, 메모리폼(MEMORY FOAM) 패드(85)는 저탄성, 고밀도 소재로 충격을 흡수력이 뛰어나므로, 이와 같은 소재를 매트리스 하단에 설치할 경우, 매트리스 상에서 발생하는 진동이나 충격 등이 매트리스 하부로 전달하는 것을 막을 수 있게 된다.
이상의 설명은, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시된 도 1 내지 도 5에 기초하여 설명되었지만, 도시된 예만으로 한정되는 것은 아니며, 상기 설명된 본원발명이 갖는 많은 기능들의 조합 및 선택적 부가 등의 변경은 물론, 이하에서 기재되는 본원발명의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술사상을 이탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있음을 이해해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발열체에 따르면, 유연성섬유사로 직조된 직조물의 어느 일방향에 강성합성수지사가 유연성섬유사와 함께 교번하여 직조되었기 때문에 유연성섬유사의 직조 최초의 간격을 그대로 유지할 수 있으면서도 엉킴을 방지하여 겔 상 합성수지 코팅(압착 또는 함침) 작업이 매우 용이함은 물론, 전체 면적에 대해 균일한 온도분포를 이룰 수 있게 되고, 겔 상 합성수지 피복에 의해서 발열체가 유연성을 가지므로, 이를 침대의 매트리스에 내장시켜도 스프링의 쿠션성을 저감시키지 않고 쿠션성을 그대로 유지시킬 수 있게 된다.
또한, 발열체 장변에 한 쌍의 양(+) 전극부를 마련하고 중앙 전극부를 음(-)극으로 구성함으로서, 사용자의 선택에 따라 양(+) 전극부에 전원을 인가하게 되면 부분적인 발열이 가능하므로 2인 취침자의 취향에 따라 발열 여부를 선택할 수 있을 뿐만 아니라 1인 취침시에 불필요한 전력소모를 방지할 수 있게 된다.
또한, 섬유포에 첨가된 옥 분말, 황토 분말, 세라믹 분말, 숯 분말 등이 첨가될 경우 발열체의 발열로 인하여 원적외선 또는 음이온이 다량 방사하게 되고, 자석의 경우 자기욕으로 혈액순환을 촉진하며, 또한 동선을 설치할 경우 발열체로부터 발생하는 유해전자파를 차단하는 효과가 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (8)

  1. 전기적 특성에 의해 발열되는 발열체에 있어서,
    상기 발열체는 유연성섬유사가 종방향 및 횡방향의 그물 상으로 직조 구성되고, 그 표면에 액상 카본의 함침 또는 분사에 의해 카본 피복층을 형성하되, 상기 종방향 및 횡방향 중에서 선택된 어느 일방향의 유연성섬유사가 강성합성수지사와 차례로 교번하여 직조된 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열체의 양변에 여러 가닥의 동선을 함께 직조한 한 쌍의 전극부가 구성되고, 상기 전극부에 각각 양(+)단자 및 음(-)단자가 연결되어 전원이 인가되게 한 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체.
  3. 전기적 특성에 의해 발열되는 발열체에 있어서,
    상기 발열체는 유연성섬유사가 종방향 및 횡방향의 그물 상으로 직조 구성되고, 그 표면에 액상 카본의 함침 또는 분사에 의해 카본 피복층을 형성하되, 상기 발열체의 양측 장변 및 중앙에 여러 가닥의 동선을 함께 직조하여 전극부를 구성하고, 상기 한 쌍의 장변 전극부에 각각 양(+)단자가, 상기 중앙 전극부에는 음(-)단자가 연결되며, 상기 한 쌍의 양(+)단자에 선택적으로 전원을 인가하게 된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체.
  4. 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열체의 표면에 겔(GEL)상 합성수지 피복층이 형성된 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 겔(GEL)상 합성수지는 우레탄, PVC, PE, PET 중에서 선택되어지고, 상기 겔 상 합성수지의 피복은 압착ㆍ건조 공정 및 함침ㆍ건조 공정 중에서 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체.
  6. 매트리스 커버 내부에 옥 분말, 은 분말, 황토 분말, 세라믹 분말, 숯 분말, 자석 및 그물 망 형태의 동선 중에서 적어도 하나 이상을 구비한 섬유포; 및
    상기 섬유포와 연접하는 청구항 1 또는 청구항 2에 의한 섬유보강 카본 발열체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체가 내장된 매트리스.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 섬유보강 카본 발열체 하부의 스프링 상/하부에 각각 라텍스 패드 또는 메모리 폼 패드가 선택되거나 혼용 설치된 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체가 내장된 매트리스.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 섬유보강 카본 발열체 하부에 라텍스 패드 또는 메모리 폼 패드가 선택되거나 혼용하여 적층된 것을 특징으로 하는 섬유보강 카본 발열체가 내장된 매트리스.
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