KR100705462B1 - Phase heating element of carbon fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유연성을 높인 면상발열체에 관한 것으로, 양쪽의 전원선(22)에 연결되어 전원이 인가되는 최소 한쌍의 전극동선(12)과 이들 전극동선 사이의 합성섬유인 절연면사(14)들 사이에 탄소섬유로서 배치되는 발열도선(16)이 접었다 폈다하는 외부충격이 발생되더라도 구조적으로 유연성을 가지면서 안정되게 유격의 발생 없이 보호될 수 있어, 전체적인 저항의 변화를 억제시킬 수 있을 뿐만 아니라 특히 전극동선(12)의 유격 발생을 구조적으로 억제시켜 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 기술적 수단으로 합성섬유로서 면상발열체(10)의 발열면에 전체적으로 직조되는 절연면사(16)와, 상기 절연면사(16)의 최소 양측에 한쌍 이상으로 배치되어 전원 인가 및 온도를 조절하는 작동제어기(20)와 전원선(22)으로 연결되는 전극동선(12)과, 상기 전극동선(12) 사이에 직각방향으로 일정간격마다 상기 절연면사(14)에 배치되어 상기 전극동선(12)을 통해 인가되는 전원에 대해 반응하여 열원을 발생시키는 탄소섬유인 발열도선(16)을 기본적으로 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a planar heating element having high flexibility, and is connected between at least one pair of electrode copper wires 12 connected to both power lines 22 and to which power is applied, and the insulating cotton yarns 14 which are synthetic fibers between the electrode wires. Even if an external shock generated by folding and releasing the heating conductor 16 arranged as carbon fiber is formed, the structure can be flexibly and stably protected without the occurrence of play, so that not only the change in the overall resistance can be suppressed, but also the electrode The play of the copper wire 12 can be structurally suppressed to significantly improve durability. Insulating cotton yarn 16 which is woven in the heating surface of the planar heating element 10 as a synthetic fiber as a technical means, and an operation controller that is arranged in a pair or more at least on both sides of the insulating cotton yarn 16 to control power supply and temperature ( 20 and the electrode copper wire 12 connected to the power supply line 22 and the electrode copper wire 12 are disposed on the insulating cotton yarn 14 at regular intervals at right angles to be applied through the electrode copper wire 12. It is characterized in that it basically comprises a heating wire (16) which is carbon fiber to generate a heat source in response to the power source.
탄소섬유, 면상발열체, 전극동선, 발열도선, 절연면사, 작동조절기 Carbon fiber, planar heating element, electrode copper, heating wire, insulated cotton yarn, operation controller
Description
도 1은 본 발명의 유연성을 높인 면상발열체 구조도.1 is a planar heating element structure diagram of the flexibility of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 면상발열체의 일부분 확대도.Figure 2 is an enlarged view of a portion of the planar heating element according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 면상발열체의 전극동선 확대도.Figure 3 is an enlarged view of the electrode copper wire of the planar heating element according to the present invention.
도 4는 본 발명의 면상발열체가 제품화되기 전의 분리상태도.Figure 4 is an isolated state before the planar heating element of the present invention is commercialized.
도 5는 본 발명의 면상발열체가 바닥의 발열수단으로 시공되는 사용상태도.5 is a state of use of the planar heating element of the present invention is constructed as a heating means of the floor.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1O : 면상발열체 12 : 전극동선1O: planar heating element 12: electrode copper wire
14 : 절연면사 14a: 나일론액14:
14b: 나일론실 16 : 발열도선14b: nylon thread 16: heating wire
20 : 작동제어기 22 : 전원선20: operation controller 22: power line
24 : 전원플러그 30 : 단열재24: power plug 30: insulation
40 : 바닥재 50 : 마감재40: flooring 50: finish
본 발명은 발열도선의 전극동선의 유연성을 높혀 단락의 위험을 줄인 면상발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원선에 연결되어 전원이 인가되는 최소 한쌍의 전극동선과 이들 전극동선 사이의 합성섬유들 사이에 탄소섬유로서 배치되는 발열도선이 접었다 폈다하는 외부충격에 대해 구조적으로 안정되게 유격의 발생없이 보호될 수 있는 유연성을 갖는 면상발열체에 관한 것이다.The present invention relates to a planar heating element that increases the flexibility of the electrode copper wire of the heating wire to reduce the risk of short circuit, and more particularly, at least one pair of electrode copper wire connected to the power supply line to which power is applied, and synthetic fibers between the electrode copper wires. The present invention relates to a planar heating element having flexibility that can be protected structurally and stably without generation of an external shock when a heating conductor arranged as a carbon fiber is folded.
일반적으로 면상발열체는 얇은 면상의 전도성 발열체 위에 금속전극을 양 끝에 설치한 후 절연재로 절연 처리하여 면 전체를 발열하는 기술로 만들어진 신개념의 발열체를 말한다. 기존의 저항선 발열을 하는 일반히터와 달리 필름 전체의 면상에서 골른 열이 발산되어 열효율이 높아 절전효과가 있으며, 특히 탄소(카본블랙)를 이용한 제품이므로 전자파 발생이 거의 없다는 특징이 있다.In general, the planar heating element refers to a new concept of heating element made of a technology of heating the entire surface by installing a metal electrode at both ends on a thin planar conductive heating element and insulated with an insulating material. Unlike general heaters that generate resistance wires, heat is picked up on the entire surface of the film, resulting in high thermal efficiency and saving energy. In particular, since it uses carbon (carbon black), it rarely generates electromagnetic waves.
이와 같은 특징을 갖는 면상발열체는 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 않아 위생적이며 소음이 없기 때문에, 히팅매트나 히팅패드, 침대매트리스, 보온이불을 비롯하여 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치에 폭넓게 이용되고 있을 뿐만 아니라, 사무실이나 상점 등의 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 창고, 막사 등의 산업용 가열장치 등 다양한 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다.The planar heating element having such characteristics is easy to control the temperature, is not polluted by air, so it is hygienic and noiseless, so it is widely used in heating mats, heating pads, bed mattresses, thermal blankets, and residential heating devices such as apartments or general houses. In addition, it is widely used in various fields such as heating devices in commercial buildings such as offices and shops, and industrial heating devices in workshops, warehouses, and barracks.
한편, 면상발열체는 해당 목적의 제품으로 완성되기 위해 통상 니크롬이나 탄소섬유로 이루어진 발열체의 종방향이나 횡방향으로 적어도 한쌍의 전극부재가 형성되고, 발열체의 상하 표층에는 절연부재를 라미네이팅된 구조로 이루어진 발열부와 상기 발열부의 전극부재로 전기를 공급하여 발열을 일으키고 온도를 제어하는 제어부가 별도로 장착된 구성이 일반적이다.On the other hand, the planar heating element is formed of at least a pair of electrode members in the longitudinal direction or the transverse direction of the heating element usually made of nichrome or carbon fiber to complete the product of the purpose, the upper and lower surface layer of the heating element is made of a laminated structure In general, a configuration in which a heating unit and a control unit for generating heat and controlling temperature by supplying electricity to the electrode member of the heating unit is mounted separately.
종래의 면상발열체는 직물지에 발열도선을 접착하는 것에서부터 위사나 경사에 발열도선을 꼬아 직물로 편직하는 방법 등까지 다양하다. 그러나 이들의 방법은 위사나 경사에 발열도선을 꼬는 작업이 있어야 하며, 또한 이러한 방법에 의해 제작된 면상발열체는 유연성이 양호하지 못하고 발열도선의 단선으로 인한 위험성을 배재하지 못하여 왔다.Conventional planar heating elements vary from bonding heating wires to woven paper to knitting the heating wires on a weft or warp to knit fabrics. However, these methods have to twist the heating wire to the weft or inclination, and the planar heating element produced by this method is not good flexibility and has not excluded the risk due to the disconnection of the heating wire.
특히 카본블랙을 직포 원단에 도포하여 된 면상발열체가 있으나, 이는 각종 화공약품을 배합하여 직포 원단에 도포하고 건조시켜서 제조하였으므로 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라, 도포된 카본블랙의 두께가 일정치 못하고 카본 입자의 분포도 고르지 못하여 발열체의 전면이 균일한 온도로 열 발생이 제대로 되지 않은 문제점이 있었다.In particular, there is a planar heating element made by applying carbon black to a woven fabric, but it is manufactured by mixing various chemicals and applying it to a woven fabric and drying it, which not only makes the manufacturing process complicated but also makes the thickness of the coated carbon black uneven. There was also a problem that the distribution of particles is not even, the heat generation is not properly generated at a uniform temperature of the front surface of the heating element.
또한 면상발열체를 접었다 폈다하면 접혔던 부위의 카본블랙 조직이 파괴되기 쉽고, 외기온도의 변화와 자체 발열온도의 변화에 의하여 저항값이 변하게 되는 문제점이 있었다.In addition, when the planar heating element is folded and unfolded, the carbon black structure of the folded portion is easily destroyed, and there is a problem that the resistance value is changed by the change in the outside air temperature and the change in the self-heating temperature.
본 발명은 상기와 같은 종래의 면상발열체가 갖는 문제점을 구조적으로 해결하고자 발명된 것으로, 기본적으로 양쪽의 전원선과 연결되어 전원이 인가되는 최소 한쌍의 전극동선 및 이들 전극동선 사이의 합성섬유들 사이에 탄소섬유로서 배치되는 발열도선이 접었다 폈다하는 외부충격이 발생되더라도 구조적으로 유연성을 가지면서 안정되게 유격의 발생 없이 보호될 수 있어, 결과적으로 전체적인 저항의 변화를 억제시킬 수 있을 뿐만 아니라 특히 전극동선의 유격 발생을 구조적으로 억제시켜 전열체인 제품 자체의 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 유연성을 높인 면상발열체를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was invented to structurally solve the problems of the conventional planar heating element as described above, and is basically connected between both power lines and at least one pair of electrode copper wires to which power is applied, and the synthetic fibers between these electrode copper wires. Even if an external shock generated by folding and releasing the heating wire arranged as carbon fiber is structurally flexible, it can be stably protected without generating play, and as a result, it is possible not only to suppress the change of the overall resistance, but also to It is an object of the present invention to provide a planar heating element having a high flexibility to structurally suppress the occurrence of play to significantly improve the durability of the product itself.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유연성을 높인 면상발열체는 합성섬유로서 면상발열체의 발열면에 전체적으로 직조되는 절연면사와, 상기 절연면사의 최소 양측에 한쌍 또는 일정간격마다 복수쌍으로 배치되어 전원의 온/오프 및 온도를 조절하는 작동제어기와 전원선으로 연결되는 전극동선과, 상기 전극동선 사이에 직각방향으로 일정간격마다 상기 절연면사에 배치되어 상기 전극동선을 통해 인가되는 전원에 대해 반응하여 열원을 발생시키는 탄소섬유인 발열도선을 기본적으로 포함하여 이루어진다.The planar heating element having high flexibility of the present invention for achieving the above object is a synthetic fiber insulated cotton yarn woven entirely on the heat generating surface of the planar heating element, and a pair or a plurality of pairs at regular intervals at least on both sides of the insulating cotton yarn power supply An electrode copper wire connected to a power supply line and an operation controller for controlling on / off and temperature of the electrode, and disposed at the insulating cotton yarn at regular intervals in a right angle direction between the electrode copper wire and reacting with a power applied through the electrode copper wire. It basically includes a heating wire, which is carbon fiber that generates a heat source.
특히 전극동선은 외부충격에 대해 유격이 발생이 억제되어 저항의 변화가 없는 정온 발열이 가능하도록 표면에 카본블랙이 도포되며, 그 사이마다 절연면사와 동일한 나일론실이 함께 직조되어 열을 가해 용융되거나 또는 표면에 나일론액이 도포되는 것중 어느 하나가 적용된다.In particular, the electrode copper wire is coated with carbon black on the surface to prevent the play of the external shock and allow the constant temperature heating without a change in resistance, and the same nylon thread as the insulated cotton yarn is woven together to heat and melt Or any one of the nylon liquid is applied to the surface is applied.
또한 본 발명의 면상발열체는 전극동선 및 발열도선이 외부충격에 대해 유격의 발생이 억제되면서 외부와 절연될 수 있도록 양쪽 표면에 부직포 등의 절연재가 부착되는 구성관계를 기술적 특징으로 한다.In addition, the planar heating element of the present invention has a technical feature that the insulation structure such as non-woven fabric is attached to both surfaces so that the electrode copper wire and the heating conductor can be insulated from the outside while the occurrence of the play against the external shock is suppressed.
이하, 본 발명의 유연성을 갖는 면상발열체에 대한 구체적인 구성관계 및 작용효과를 첨부한 바람직한 실시예의 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부한 도면들은 본 발명의 구성관계가 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위한 바람직한 실시예들로서 본 발명의 구성관계를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 내에서 다양한 응용 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, with reference to the drawings of the preferred embodiment attached to the specific configuration relationship and the effect of the planar heating element having the flexibility of the present invention will be described in detail. The accompanying drawings are not limited to the configuration relationship of the present invention as preferred embodiments for easily understanding the configuration relationship of the present invention, various application embodiments may be applied within the technical spirit of the present invention to be.
도 1은 본 발명의 유연성을 높인 면상발열체(10)의 개략적인 구조를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 면상발열체(10)를 구성하는 발열도선(16)이 양쪽 전극동선(12) 사이에 직각방향으로 절연면사(14)에 배치된 구성관계의 일부분을 확대 도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a schematic structure of a
아울러 도 3은 본 발명에 따른 면상발열체(10)의 발열도선(16)으로 전원을 인가시키는 도체인 전극동선(12)의 구성관계를 확대 도시한 것으로, 특히 상기 전극동선(12)은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 필수 구성수단으로 외부충격에 대해 유격 발생이 억제되어 저항의 변화가 없는 정온 발열이 가능하도록 기본적으로 표면에 카본블랙이 도포되는 구성관계를 기본 실시예로 한다. 이는 도 1의 전체 구조도에서 보는 것처럼 양쪽 전원선(22)을 매개로 작동제어기(20)와 전기적으로 연결된 상기 전극동선(12)이 사용자의 접었다 폈다하는 등의 외부충격에 대해 구조적으로 안정되게 유격이 발생되지 않도록, 순수한 금속재질보다는 표면에 도체로서 인체에 유익한 원적외선의 방출과 함께 탈취성능도 우수한 카본블랙이 기본적으로 도포됨이 바람직하다.In addition, Figure 3 shows an enlarged configuration relationship of the
또한 본 발명의 면상발열체(10)는 통상 나일론계의 합성섬유로서 유연성이 우수한 부도체인 절연면사(14)가 면상발열체(10)의 발열면을 형성하게 되는 발열도선(16)이 배치될 수 있도록 전체적으로 직조된다. 물론 상기 절연면사(14)는 도 2의 상세구조에서 보는 것처럼 발열도선(16)을 기준으로 그 좌우 및 상하에 지그재그 격자상으로 직조되는 형태를 이루며, 이는 당연히 상기 발열도선(16)과 함께 절연면사(14)가 최소 양측에 한쌍 또는 그 이상으로 구성되는 전극동선(12)을 기준으로 면상발열체(10)의 발열면으로서 안정된 유연성의 형태를 이루기 위함이다.In addition, the
특히 발열도선(16)은 순수한 탄소섬유로 적용될 수 있으나, 본 발명에서 적용된 통상의 합성수지재질인 절연면사에 일정량의 카본블랙을 도포시킨 형태로서 적용됨이 경제적으로 바람직하다. 물론 본 발명의 면상발열체(10)에 적용되는 상기 발열도선(16)은 제품 구성전 사전에 별도의 코팅공정을 통해 표면에 카본블랙을 도포시키며, 이때 전극동선(12)에 대한 카본블랙의 도포작업도 함께 병행시킬 수 있다.In particular, the
한편, 본 발명의 면상발열체(10)는 전통적인 전기히팅매트와 달리 유연체 구조로서 필요에 따라 간단하게 접었다 폈다할 수 있는 조건이 제공되는바, 이때 특히 전극동선(12)이 다양한 외부충격에 유격이 발생될 수 있는 위험이 많으므로 구조적으로 유격의 발생이 억제될 수 있도록 표면에 카본블랙을 도포시키는 것 이외에 도 3의 확대도면에서 보는 것처럼, 그 사이마다 합성수지 재질의 절연면사(14)와 동일한 나일론실(14a)을 함께 직조시켜 열을 가해 용융시킴으로서 전극동선(12)이 전체적으로 부드럽게 일체 구조화되게 함으로서 당연히 외부충격에 의해 유격이 발생되는 것을 막을 수 있도록 한다. 물론 상기 전극동선(12)은 용융되어 일체구조 로서 코팅되는 나일론실(14a)에 의해 유격의 발생이 억제되면서 저항의 변화도 당연히 줄어들어 안정된 도체로서의 역할을 하게된다.On the other hand, the
또한 상기 전극동선(12)은 사이마다 나일론실(14a)을 직조시키는 번거로움 없이 통상의 분사수단을 이용하여 그 표면에 전체적으로 나일론액(14b)이 도포시켜 적용시킬 수도 있는 등 외부충격에 대한 유격의 억제구조로서 다양한 응용구조가 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, the
이와 같이 유연성을 갖는 면상발열체(10)를 구성하게 보는 본 발명은 도 1의 개략적 구조에서 보는 것처럼, 통상의 발열매트로서 적용되기 위해 양쪽 최소한 한쌍의 전극동선(12)에 대해 전원의 온/오프 및 온도를 조절하는 작동제어기(20)가 양쪽의 전원선(22)으로 연결되고, 상기 작동제어기(20)는 통상의 전원플러그(24)로서 연결되어 전원인가에 따라 상기 전극동선(12) 안쪽에 일정간격으로 배열 구성된 발열도선(16)이 발열 작동되면서 일정온도의 열원이 발생될 수 있다.The present invention, which makes the
한편, 본 발명은 면상발열체(10)는 기본적으로 외부충격에 대해 전극동선(12) 및 발열도선(16)이 유연체로서 작동되어 쉽게 단락되거나 또는 유격이 발생되는 현상이 구조적으로 억제될 수 있어 전열체인 제품 자체의 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 구성관계를 이루는바, 우선 도 4에서 보는 것처럼 면상발열체(10)의 이면(일면 또는 양쪽 표면)에 부직포나 또는 안쪽에 절연지가 코팅된 알루미늄시트와 같은 단열재(30)가 부착되어 기본적인 히트매트로서의 제품이 이루어질 수 있다.On the other hand, in the present invention, the
이와 같이 양쪽 외면에 다양한 단열재(30)가 부착된 본 발명의 면상발열 체(10)는 도 5의 사용상태도에서 보는 것처럼, 건물 등의 바닥에 먼저 바닥재(40)를 깔고 그 위에 단열재(30)가 부착된 본 발명의 면상발열체(10)를 설치한 다음, 상기 면상발열체(10) 위로 통상의 마감재(50)를 설치함으로서 간단하게 원적외선 및 탈취기능이 우수한 면상발열체(10)를 적용시킨 건물의 바닥구조를 형성할 수 있다.As described above, the
아울러 본 발명의 유연성을 갖는 면상발열체(10)는 건물 바닥이나 벽체뿐만 아니라 통상의 히팅매트로서 간단하게 사용할 수 있으며, 특히 전통적인 전기히팅매트들에서는 전혀 기대할 수 없는 휴대성 및 응용성을 제공할 수 있는데, 이는 원하는 크기로 면상발열체(10)를 절단하여 해당 장소에 사용하더라도 전기적으로 아무런 문제없이 카본블랙이 도포된 발열도선(16)을 통한 열원 방출이 가능하며, 특히 제품 자체가 전체적으로 카본성분으로 구성되어 있기에 상당한 원적외선의 방출 및 주변의 악취 및 세균까지도 억제시킬 수 있는 탈취 및 살균효과도 함께 제공될 수 있다. 나아가 전자파의 발생도 구조적으로 없앨 수 있어 한방요업이 요구되는 사람들에게 다양하게 적용시켜 편리하게 사용할 수 있다.In addition, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 유연성을 갖는 면상발열체에 의하면, 사용중이나 보관중에 접었다 폈다하는 외부충격이 빈번하게 발생되더라도 구조적으로 유연성을 가지면서 안정되게 유격의 발생 없이 보호될 수 있기에 전체적인 전기저항의 변화를 억제시킬 수 있을 뿐만 아니라, 특히 전극동선의 유격 발생을 구조 적으로 억제시킬 수 있어 전열체인 제품 자체의 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the planar heating element having the flexibility of the present invention, even if the external shock frequently generated and folded during use or storage is structurally flexible, it can be stably protected without the occurrence of play, so that the overall electrical resistance is reduced. Not only can the change be suppressed, but in particular, the play of the electrode wire can be structurally suppressed, and thus the durability of the product itself, which is a heating element, can be significantly improved.
이러한 작용효과를 제공될 수 있는 본 발명의 면상발열체는 전원 인가시 5분 이내에 복사열이 발생할 수 있어 다른 난방 발열체보다 괘속 발열할 수 있으며, 발열매트의 표면온도를 10-80℃ 까지의 광범위한 온도제어도 가능하고, 기존의 일반히터와는 달리 필름(매트) 전체에서 고른 열이 발산될 수 있기에 당연히 열효율이 높아져 절전효과가 있다. 특히 탄소를 이용한 제품이므로 원적외선 방사효과 및 전자파 차단효과는 물론 탈취효과가 매우 우수하다, 나아가 일반히터의 전기선과는 달리 부분적으로 손상이 되어도 전체적인 발열특성에는 전혀 지장이 없어서 반영구적으로 사용할 수 있는 등의 다양한 효과를 제공할 수 있다.The planar heating element of the present invention that can provide such an effect can generate radiant heat within 5 minutes when the power is applied, so it can generate heat more stably than other heating heating elements, and control the surface temperature of the heating mat up to 10-80 ° C. Unlike conventional heaters, even heat can be emitted evenly from the entire film (matte), so that thermal efficiency is naturally high, thereby saving power. Particularly, since it is a product made of carbon, far infrared radiation, electromagnetic wave blocking effect and deodorizing effect are very good. Moreover, unlike electric wire of general heater, it is possible to use semi-permanently because it does not interfere with the overall heating characteristics even if it is partially damaged. Various effects can be provided.
Claims (3)
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|---|---|---|---|
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101372260B1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-03-10 | 삼성유리공업 주식회사 | Mirror apparatus for radiating far-infrared rays |
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2006
- 2006-07-20 KR KR1020060068225A patent/KR100705462B1/en active IP Right Grant
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