KR101009135B1 - 관상 발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리사, 원사, 일직선상의 금속성선에 도전성 고분자 물질과 섬유형성 폴리머를 혼합한 후 이를 심봉 외주면에 1차 코팅하고 다시 광물질, 금속나노입자, 금속수하물입자 및 음이온 발산물질을 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 수지와 혼합한 물질을 다시 2차 코팅 한 것을 특징으로 한다. 2차 코팅의 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 재질은 일정온도에 이르면 고체에서 액체로 변하는 성질을 갖는 물질로 만들어져서 발열선에 전원을 인가하면 발열이 시작되는데 이때 발열선이 일정온도에 오르게 되면 2차 코팅한 물질의 내면에 있던 고체물질이 액체로 분자가 분열을 시작하여 변화함으로써 발열체에서 발산된 열을 축적하고 이를 신속히 균일하게 물질 전체적으로 열을 전도함으로써 발열체 표면에서 인체에 좋은 원적외선을 다량 발산하게 해 준다. 이렇게 발열선의 표면 온도가 일정해지게 되므로 최대의 열효율을 얻을 수 있으며 기존의 열선에 비해 액체분자들의 온도가 상승 할수록 급격히 변화하므로 국부적인 열에 안전하게 대체될 수 있게 되며 기존 열선의 배김현상도 내부의 심재가 어느 일정부분의 쿠션을 받아들여 충격을 흡수함으로서 없어지는 등 안전한 발열체를 제공한다.

관상 발열체, 전이물질, 파라핀, 쏠트, 왁스, 코팅, 도포

Description

관상 발열체{A tube type heating element}

본 발명은 관(tube)형상의 심봉부재를 내면에 포함하고 있는 발열체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수 개의 카본섬유사 및 섬유 수용성 폴리머를 혼합 한 일직선상의 금속성 도체 외주면에 도전성 물질을 1차 코팅하고 그 외주면에 다시 광물질, 금속나노입자, 금속수하물입자 및 음이온 발산물질을 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 수지와 함께 혼합 한 후 2차 코팅을 함으로써 발열선이 일정온도에 오르게 되면 2차 코팅 내면이 고체에서 액체로 변화함으로써 발열선에서 발생된 열을 축적하고 이를 물질 전체적으로 고루 분포시킴으로써 발열체 표면에서 인체에 좋은 원적외석을 다량 발산하게 하는 등 전기적으로 안전성이 뛰어난 관상 발열체에 관한 것이다.

일반적인 온돌매트 및 전열보일러에 적용되어 전기를 인가받아 발열하도록 된 발열체는 전기저항에 따른 저항열의 발열을 이용하여 난방 또는 가열을 하도록 되어 있다. 이러한 종래기술로 특허문헌1을 살펴보면 상기와 같은 발열체는 도 1에서 도시된 바와 같이 도체 (10)에 실리콘고무, 가교폴리에틸렌 또는 테프론과 같은 내열수지로 압출한 절연층(20)과 합금선으로 구성된 열선(30)을 권선한 후, 그 양쪽에 고 분자 수지로 절연된 감지선 (30)을 배치하여 온도를 감지하게 하고, 그 외주연을 폴리염화비닐과 같은 가소성 수지로 압출하여 절연피복층(50)을 형성한 것으로, 도체 외부에 실리콘 및 폴리계열로 절연 피복층을 형성하였으며, 특허문헌2에서도 도면2에서 도시된 바와 같이 전기침구용 발열선(21)은 폴리에스터로 이루어진 시일(23)에 코일(25)이 권취되고, 상기 코일(25) 상에 나일론으로 이루어진 내열전열재(27)가 피복되며, 상기 코일(25)의 발열에 의한 온도를 감지하기 위한 감지선(29)이 상기 내열전열재(27)에 권취되고, 상기 감지선(29) 상에 PVC로 이루어진 보호용 외피(31)가 피복된다. 위와 같이 심선 외주면에 나이론, 실리콘 등의 절연 피복층은 열선에서 발생된 열이 절연 피복층 어느 한 부분에 국부적으로 집중되어 그 부분이 과열됨으로써 단선 및 단락으로 인해 화재의 위험이 있고 또한, 열선 외주면에 1,2차의 절연 피복층을 코팅함으로 인해 절연효과가 크지 않아 발열선의 안전성에 다소 문제가 될 소지가 있다.

특허문헌 1 : 국내등록실용 제 20-0414017(등록일자, 2006.04.07)

특허문헌 2 : 국내공개특허 제 10-2002-0078347(공개일자, 2002.10.18)

그러나 상기와 같은 종래의 발열체는 열선에서 발생되는 순간적인 과열을 절연체인 실리콘이나 나이론 등에서 어느 한 부분에 집중적으로 열이 전달됨에 따라 국부적인 열로 인해 절연체가 열을 전체적으로 균일하게 분포시키지 못하고 이를 한 곳에 집중되게 되어 과열로 인한 절연체가 손상되어 열선의 단선 및 합선 등으로 화재가 발생할 확률이 높고 열의 흡수 및 축적 등이 용이하지 않아 수축과 단락 현상이 많고, 발열선의 과열로 내부공기 팽창으로 인하여 발열선이 깨짐현상이 나타나고 발열선이 내부의 변화가 없으므로 열선의 배김 현상이 있어서 사용상 많은 불편한 문제점들이 있었다.

상기와 같이 국부적인 과열이 발생할 경우 기존에는 각종 테스터기 및 온도 감지 센서를 이용하여 검수하여 조치를 취해야하는 등의 발열체 외에 새로운 조치를 취하기 위한 각종 자재가 별도로 필요하는 등 비용부담을 별도로 한다는 점에서 경제적으로 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 수개의 카본 섬유사 및 일직선상의 금속성 도체에 도전성 고분자 물질 용액과 섬유 수용성 폴리머를 혼합하여 1차 코팅한 후 다시 광물질, 금속나노입자와 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 수지와 함께 혼합한 후 다시 2차 코팅을 함으로써 열선에서 발생된 열을 순간적으로 열전도시키고 축적하여 균일하게 열을 다시 발산하게 하여 국부적인 과도열이 발생하여도 열의 전도를 원활하게 함으로써 전 면적 에 걸쳐 고른 열의 분포를 가지고 발산할 수 있고 또한, 2차 코팅한 절연 피복층에 다시 폴리머 등으로 3차 코팅하고 외주면에 열선을 감고 전자파 및 항균향취를 위한 은 및 숯 도포층등의 기능성층을 추가로 포함으로써 절연효과를 극대화 하는 관상 발열체를 제공하는 것에 발명의 특징이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관상 발열체는 2차 절연물질 재료로 광물질, 금속나노입자, 금속수하물입자 및 음이온 발산 물질을 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 수지와 함께 코팅하고, 이를 다시 폴리계열의 물질로 피복을 하고 이 외주면에 열선을 감고서 다시 그 외주면에 은 및 숯 도포층 외피로 이루어져 있는 것을 과제해결 수단으로 하고 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 관상 발열체는 내부 절열물질에 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 수지를 첨부시킴으로 인해 발열선에서 발열되는 순간적인 과열을 어느 한 부분에 집중되지 않게 하고 이를 균일하게 신속하게 열전도 시켜 국부적인 과열이 발생하지 않게 되어 이로 인해 단선 및 단락으로 인한 화재의 위험성도 없고, 금속성의 심봉 외주면에 1,2,3,4차 절연층을 연속적으로 피복함으로써 발열선의 발열에 따른 절연효과를 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의한 관상 발열체를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 관상 발열체를 보인 도면으로서, 본 실시예의 관상 발열체는 폴리사, 원사, 일직선상의 금속선에 도전성 고분자 물질과 섬유형성 폴리머를 혼합한 후 1차 코팅 처리한 후 다시 광물질, 금속나노입자, 금속수하물입자 및 음이온 발산물질을 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 수지와 함께 혼합 한 후 이를 다시 2차 코팅을 한다. 이렇게 2차 코팅한 재질은 일정 온도에 이르면 액체에서 고체로 변하는 성질을 갖는 물질로 만들어졌다. 그리고, 2차 코팅층의 외주면에 3차로 실리콘 수지, 폴리에스테르, 폴리에틸렌레프탈레이트 등으로 압출 처리한 후 외주면에 나선형으로 발열선을 권선함으로써 전원을 발열선에 인가하면 발열선에서 발열이 시작되는데 이때 발열선이 일정온도에 오르게 되면 2차 코팅의 내면에 있던 절연물질이 고체에서 액체로 분자가 분열을 시작하여 2차 코팅 내면이 고체에서 액체로 변화한 것을 특징으로 한다. 이렇게 물질이 전이되면 발열선에서 발산되는 열이 축적되고, 이러한 열이 신속히 전도됨으로 인해 발열선의 열 표면에 고루 인체에 좋은 원적외선을 다량 발산하게 된다.

즉, 광물질, 금속나노입자, 금속수하물 입자 및 음이온 발산물질 등이 원적외선 발산을 극대화 시켜 발열선의 표면온도가 일정하게 되므로 최대의 열효율을 얻을 수 있으며 기존의 열선에 비해 액체 분자들의 온도가 상승할수록 급격히 변화 하므로 국부적인 열에 안전하게 대체할 수 있게 되며, 기존 열선의 배김 현상도 고체에서 액체로 변화됨으로 발열선의 눌림 현상에서 내부의 심재가 어느 일정부분의 쿠션을 받아들여 충격을 소화하므로서 없어지게 된다. 또한, 발열선의 단락에 안전하고 발열선의 수축과 꺾임 현상이 없을 뿐만 아니라 침대 및 쇼파 등 쿠션이 많은 곳. 즉, 발열선이 늘어남과 줄어듬이 많은 곳에서도 1,2차 심봉이 3차 발열선의 안전성을 지켜줌으로서 최대한 열선의 단선을 막을 수 있고, 열선의 팽창시에도 어느 정도 심봉의 수축이 가능하므로 발열선의 깨짐 현상도 막을 수 있는 중요한 기술과제가 해결될 것이다. 설사 2차의 외피가 파손되고 3차의 발열선에 2차의 액체가 흡수되는 순간에도 2차가 전기적인 인가가 없기에 쇼트의 위험이 없게 된다.

3차 절연물질에 발열선을 권선하고 난 후에 그 외주면에 발열선의 열을 용이하게 외부로 방출할 수 있도록 은 또는 숯이 함유된 혼합물을 추가로 도포함으로써 전자파 및 항균향취 기능을 갖게 함으로써 일반적으로 세탁할 수 없는 제품의 경우 전기 매트내의 세균의 발생 억제와 악취나 냄새를 제거할 수 있는 기능을 갖게된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 관상 발열체는 심봉의 외주면에 1차 코팅을 하고 그 외주면에 광물질 금속나노입자, 금속수하물 입자 및 음이온 발산물질을 파라핀, 왁스, 쏠트 수지와 함께 혼합한 물질을 2차 코팅층으로 함으로써 발열선에 발산된 열을 내부에서 흡수하여 신속히 균일하게 전체적으로 열을 전도함으로써 발열선 전체에 걸쳐 다량의 원적외선을 균일하게 발산할 수 있게 해준다. 또한, 기존보다 절연물질을 더 많이 여러 차례 도포해 줌으로써 발열선을 보다 더 안전성 있게 발열할 수 있게 해 주는 기술적 구성을 특징으로 하는 것으로, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.

도 1은 종래의 발열체를 보인 사시 예시도

도 2는 종래의 발열체를 보인 사시 예시도

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 관상 발열체를 보인 사시 예시도,

[도면 중 중요한 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 합사 2 : 1차 코팅

3 : 2차 코팅 4 : 3차 코팅

5 : 열선 6 : 4차 코팅층

10 : 도체 20 : 절열체

21 : 발열선 23 : 시일

25 :　코일 27 : 내열전열재

29, 40 : 감지선 30 : 열선

31 : PVC 외피 50 : 절연피복층

60 : 온도감지형 발열히터

Claims (3)

1. 관상 튜브의 심봉부재와;

   상기 심봉부재의 외주면에 도전성 고분자 물질과 섬유형성 폴리머를 혼합한 물질을 1차 코팅한 제1 절연층과;

   상기 제1 절연층의 외주면에 광물질, 금속나노입자, 금속수하물입자, 음이온 발산물질을 파라핀, 왁스, 쏠트 등의 수지와 혼합한 혼합물을 다시 2차 코팅한 제2 절연층과;

   상기 제2 절연층의 외주면에 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 압출처리한 제3 절연층과:

   상기 제3 절연층의 외주면에 나선형으로 권취된 발열선과; 상기 발열선의 외주면에 적층 마련되며 열전도률이 높아 외부로 상기 발열선에서 발생된 열을 용이하게 방출할 수 있도록 제4 기능성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 관상 발열체
2. 제1항에 있어서,

   상기 제4 기능성 층은 발열선에서 발생된 열과 함께 방출되어 인체에 유해한 작용을 하는 전자파 및 항균향취를 없앨 수 있도록 은 및/또는 숯이 함유된 도포층인 것을 특징으로 하는 관상 발열체
3. 제1항에 있어서,

   상기 심봉부재는 폴리사, 원사, 일직선상의 금속성선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 관상 발열체

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