KR101192958B1 - 직물 구조 임피던스 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 위입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치바늘(5)을 사용하여 위입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 취출하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 직전까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속반복으로 제직되는 직물 구조 임피던스 소자에 있어서,
상기 직물의 날실은 익조직으로 형성되고, 씨실은 중심 실(21) 상에 피복용 실(22)을 커버링한 것을 특징으로 한다.

Description

직물 구조 임피던스 소자{electrical impedance element having fabric structure}

본 발명은 직기를 이용한 그물 모양의 임피던스 소자에 관한 것으로, 섬유 실과 전기 도체 선을 날실로 하고, 이를 연결하는 전기 저항 선을 씨실로 하여 그물 모양의 직물을 구성하고, 상기 직물의 양측에 전기 도체 선이 배열되는 것을 특징으로 한다.

일반적인 면상발열체는 전기 통전에 의해 발생하는 방사열을 이용하고 있어 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 않아 위생적이며 소음이 없기 때문에 히팅 매트나 히팅 패드, 침대 매트리스, 보온 이불이나 담요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치 등에 폭넓게 이용되고 있다.

또한, 사무실이나 상점 등 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 창고, 막사 등의 산업용 난방장치와 각종 산업용 가열장치, 비닐 하우스와 농산물 건조시스템과 같은 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이거나 결빙을 방지할 수 있는 각종 동결방지장치를 비롯하여 레저용, 방한용, 가전제품, 거울이나 유리의 김서림 방지장치, 건강보조용, 축산용 등에도 이용되고 있다.

상기 면상발열체의 발열원으로 니크롬, 동니켈 합금과 같은 금속 저항선이 주로 사용되고 있으나, 이와 같은 니크롬 등의 금속 저항선들은 전기가 한 선을 통해 전체 부하 전류가 흐르기 때문에 금속 저항선과 도체 간의 접속 부위에 접촉저항에 의한 과열 문제가 있었다.

또한, 직조 발열체로서, 일반 섬유 실인 날실과 씨실의 평면 교차 배열에 의한 직조로 직물이 형성되고, 상기 날실 또는 씨실 중에 일정한 간격으로 전기 저항선으로 대체하고, 상기 직물의 양단에 전기 저항선 방향과 직교 방향으로 도체 전극선을 배열한 직조 발열체가 사용되고 있지만, 상기 전기 저항선과 도체 전극선 간의 교차 부위가 접촉저항에 의한 과열이 발생하는 문제점이 있었다.

기존 면상 발열체의 저항선의 배치가 직렬방식으로 구성되고 있어서, 부하 전류가 한 가닥의 저항선에 집중되고, 저항선에 응력을 받으면 고온이 되기 쉽기 때문에 화재나 화상의 위험성이 높다는 문제점이 있다. 따라서, 본 고안의 목적은 전기저항선의 구조를 병렬 방식으로 부하 전류를 분산하고자함이다.

본 발명은 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 위입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 위입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 취출하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 직전까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속반복으로 제직되는 직물 구조 임피던스 소자에 있어서,

상기 직물의 날실은 익조직으로 형성되고, 씨실은 중심 실(21) 상에 피복용 실(22)을 커버링한 씨실인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 평면상 발열체의 균일한 온도 분포로 온화한 열적 감각과 발열부의 저온으로 인한 안전성과 전력소비 절감을 추구할 수 있고, 그물망 모양의 전기 저항체를 정전기 방지 및 전자파 흡수체로도 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자파 유도 전류를 이용하면 전자파에 의해 인체에 미치는 영향을 줄일 수 있고, 공간에 유해한 전자파를 이용한 재생 에너지를 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 직물 구조 임피던스 소자의 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 직물 구조 임피던스의 커버링 씨실의 사시도.

본 발명은 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 위입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 위입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 취출하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 직전까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속반복으로 제직되는 직물 구조 임피던스 소자에 있어서,

상기 직물의 날실은 익조직으로 형성되고, 씨실은 중심 실(21) 상에 피복용 실(22)을 커버링한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 직물 구조 임피던스 소자의 상태도와 직물 구조 임피던스의 커버링 씨실의 사시도로서, 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 위입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 위입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 취출하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 직전까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속반복으로 제직되는 직물 구조 임피던스 소자에 있어서,

상기 직물의 날실은 익조직으로 형성되고, 씨실은 중심 실(21) 상에 피복용 실(22)을 커버링한 씨실인 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 씨실을 전자파 흡수 물질인 것을 특징으로 한다.

상기 전자파 흡수 물질은 도전성, 유전성, 자성 물질로 분류하고, 상기 3가지 물질 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상인 것과, 형태는 섬유상이거나 선상 모양 또는, 피막된 형상인 것을 특징으로 한다.

도전성 전자파 흡수 물질은 저항선, 저항 피막 등으로 구성되며, 이것에 전류가 흐를 때 발생하는 저항열을 이용하여 전자파를 흡수한다. 상기 저항선은 금속선인 니크롬선, 철크롬선, 스테인리스선과 전도성 섬유인 탄소섬유 등이 바람직하다.

유전성 전자파 흡수 물질은 카본 고무, 카본 함유 발포우레탄, 카본 함유 발포 스티로폼 등이 바람직하다. 유전성 물질은 유전 분극에 의한 유전 손실이 일어난다.

자성 전자파 흡수 물질은 자성 분극에 의한 자성 손실을 이용한 것이다. 강자성 물질은 전자스핀 사이의 교환력에 의한 자발 자화와 같은 방향의 스핀들의 모임인 자구(magnetic domain)으로 대표된다. 교류자계 인가시 나타나는 자기적 손실로 열이 발생한다. 상기 강자성 물질은 철, 코발트, 니켈 중에서 어느 하나인 것 또는 어느 하나 이상인 합금이나 산화물인 것을 특징으로 한다.

상기 직물의 씨실은 연속적으로 연결된 하나의 씨실의 시작점(2a)과 씨실의 끝점(2b)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 직물의 양측에 날실을 전기 도체 선(3)으로 대체 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기 전기 도체 선은 전기 저항 선인 씨실에 전원 인가용 전극 선의 역할을 한다.

상기 전기 도체 선의 재질은 동선, 알루미늄선, 스테인리스선 등이 바람직하다.

상기 전기 도체 선의 구조는 편조 선이나 집합 선이 바람직하다.

상기 집합 선은 직물의 익조직으로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 직물 조직은 익조직(레노직)이 바람직하다. 익조직은 날실이 서로 평행하지 않고, 2본의 날실이 서로 꼬여져 8자형을 만들면서 씨실을 삽입한다. 그러므로서, 그물망 모양의 익직물이 형성된다.

상기 커버링한 씨실의 중심 실은 일반 섬유 실로서, 재질은 한정하지는 않지만, 특히 아라미드섬유, 불소섬유, 플론섬유, 초고장력 PVA와 같은 슈퍼섬유 또는 유리섬유, 나일론, 폴리에스테르섬유 등이 바람직하다. 특히, 유리섬유는 연사된 실을 여러 가닥으로 합사되어진 실이 바람직하다. 실에 꼬임이 있어야 내굴곡성이 좋아지기 때문이다.

상기 커버링한 씨실의 피복용 실은 전기 저항선으로서, 니크롬선, 철크롬선, 동니켈선, 탄소섬유 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 전기 저항 선을 중심 실에 나선형으로 권선하는 것은 상기 직물의 양단에 배열된 전기 도체 선간에 전기 저항 선의 권선 수를 조절하여 전기 저항을 맞추기 위함이다.

상기 전기 저항 선과 전기 도체 선과 직교 교착하는 접촉저항을 낮추기 위해서, 상기 직물을 다음 수지의 바니시로 처리한 직물 구조를 갖는 전기적 임피던스 소자인 것을 특징으로 한다.

상기 바니시 종류는 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에스테르, 역청질, 올레오레진, 페놀, 알키드 등이 바람직하다.

또는, 상기 커버링한 씨실의 중심 실은 강자성체인 철, 코발트, 니켈 3원소 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상인 합금 선이고, 상기 커버링한 씨실의 피복용 실은 구리 또는 알루미늄 선을 절연성 에나멜로 표면을 입힌 에나멜 선인 것을 특징으로 한다.

상기 에나멜 선을 권선(winding wire)으로 한 것을 특징으로 한다.

상기 권선은 중심 실에 감는 피복 절연 전선으로서, 도체는 도전율이 높은 구리나 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 자성 손실 인자인 강자성체는 자석에 달라붙는 성질을 갖는 물질을 말하며, 철?코발트?니켈 및 그 합금이 대표적이다. 강자성체에서는 개개의 원자가 자석과 같은 역할을 하는데, 이들 원자들은 외부의 자기장이 걸려 있지 않은 상황에서는 불규칙하게 정렬해 있기 때문에 전체적으로 자석과 같은 효과는 없다. 그러나 외부에서 자석을 갖다 대면 그 원자들이 외부 자기장의 방향으로 배열하려 하기 때문에 자석에 달라붙게 된다.

이러한 자성체에 강한 자기장을 가하면 이러한 자기구역들이 정렬하여 강한 자화도를 갖게 된다.

일반적으로 강자성체 내부에 자화의 방향이 서로 다르게 나누어진 영역을 말하며 자구(磁區)라고도 한다. 일반적으로 결정성 물질은 결정 격자에 자기적 성질을 띠는 전자가 존재하는데 강자성체는 이러한 자기전하가 서로 상호작용을 일으켜 같은 방향으로 정렬하는 성질을 갖는다. 자연상태에서 이러한 자기 정렬성은 무질서도를 유지하려는 열역학적 경향과 함께 작용하여 전체적으로는 무질서한 분포를 갖지만 부분적으로는 정렬된 상태를 갖도록 한다. 이때 부분적으로 정렬된 영역들을 자기구역이라고 하며 자기구역 간의 경계를 자벽(磁壁, magnetic domain wall)이라고 한다.

자기구역은 자기장을 크게 하면 각 자기구역 내의 자화가 자기장 방향으로 회전, 정렬하여 자화가 최대치에 이르게 된다.

철손은 시간적으로 변화하는 자기화력 때문에 열이 발생하여 생기는 철심의 전력손실로 히스테리시스손과 와전류손으로 구성된다.

저주파 영역에서는 자벽이동에 의한 히스테리시스손이 지배적이지만 고주파 영역에서는 와전류손이 지배적이다.

자성체의 자기손실은 히스테리시스손실, 와전류손실, 잔류손실로 구분된다. 히스테리시스손은 자화, 탈자화되는 과정에서 자벽(domain wall)이 개재물이나 결함과의 상호작용에 의해 비가역적 변화를 함으로써 발생되는 손실이다. 이 손실을 증가시키기 위해서는 자기이방성, 자기응력을 최대화시켜야 하며 각종 결함이나 응력을 포함하는 것이 중요하다. 잔류손실은 주파수에 따른 자기완화와 자기공명에 의한 손실을 말한다. 즉 주파수가 높아질수록 자벽의 이동과 자화의 회전이 원활하지 못함에 따라 일어나는 손실이다.

와전류손실은 자성체에 교류자장이 인가될 때 반대방향의 유기전압에 의해 발생하는 와전류에 의한 손실이다. 와전류손실은 주파수의 제곱에 비례하고 전기저항에 반비례하기 때문에 고유의 전기저항을 낮게 하여 와전류 손실을 극대화시킨다.

본 발명에 따른 직물 구조 임피던스 소자의 실시 예로서 면상 발열체에 응용할 수 있다.

기존 면상발열체는 전기 저항체에 전원을 직접적으로 인가함으로써 저항열이 발생하나 전기적인 연결부위에서 접촉저항에 의한 아크가 발생하는 문제점이 있으나, 본 발명은 전기적인 접촉이 없이도 교류 자기장에 의한 상호 유도작용으로 강자성체 물질이 발열함으로써 안전한 전기 발열체를 공급할 수 있다.

그러므로 본 발명에 따른 직물 구조 임피던스 소자는 씨실의 시작점(2a)과 씨실의 끝점(2b) 간에 중심 실을 자성체 폐회로로 접속하고, 권선에 고주파 전원을 인가하면 강자성체 코어로 채원진 솔레노이드 권선에 의한 철손으로 열이 발생하므로, 무접점 방식에 의한 안전한 전기 발열체를 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 공간 전자파에 의해 교류 전류가 유도되도록 상기 강자성체인 중심 실을 연결하여 자성체 폐회로를 구성하고, 씨실의 시작점(2a)과 끝점(2b) 간의 권선에 발생한 유도 교류 전류를 정류하는 정류회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 자성체 폐회로는 자장을 구성하는 자속선을 강자성체인 중심 실에 폐곡선으로 구성하기 위함이다. 외부 자기장을 흡수한 강자성체인 중심 실이 자로를 형성하여 자속선을 모으므로써 공간 전자파를 흡수하는 것을 특징으로 한다.

상기 공간 전자파가 강자성체인 중심 실에 집속되고, 패러데이의 전자유도법칙에 따라 집속된 교번 자기장에 의한 권선에 유도 전류가 발생한다.

즉, 외부 자기장이 강자성체 물질에 가해졌을 때 물질내의 자기모멘트가 상호작용에 의하여 서로 평행하게 배열하면서 가해진 자기장을 강하게 흡수하여 일어나는 현상이다.

또는, 상기 피복용 실인 권선의 길이로 조절함으로써 특정 주파수를 선택적으로 흡수할 수 있는 기능을 갖는다.

즉, 안테나의 크기는 통상 사용하려는 주파수의 파장 길에 대하여 반파장을 선택한 길이이기 때문이다.

상기 제직된 직물의 씨실은 왕복되는 2올의 씨실 간에 서로 접하지 않고 떨어져 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제직된 직물의 씨실 간에 서로 접하지 않으므로써, 전기 저항이 일정하게 유지된다.

또한, 상기 래치 바늘은 위입 측에서도 작동하는 래치 바늘을 사용하여 위입 측에서도 제공하는 캐치 실로 상기 씨실을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.

즉, 직조의 양단에서 위입된 씨실이 제직기의 양측 편에 배열된 래치 바늘의 캐치 실과 루프화한다.

상기 직물의 양단의 변부를 캐치 실로 루프화 시킴으로써 직물 구조를 갖는전기적 임피던스 소자를 견고하게 할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 직물 구조를 갖는 임피던스 소자는 공간에 유해한 전자파를 이용한 재생 에너지를 확보할 수 있는 효과도 있다.

1: 날실
2: 씨실
3: 전기 도체 선
4: 캐리어
5: 래치 바늘
6: 캐치 실
2a: 씨실의 시작점
2b: 씨실의 끝점
21: 중심 실
22: 피복용 실

Claims (7)

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2. 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 위입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 위입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 취출하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 직전까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 직물 구조 임피던스 소자에 있어서,
   상기 씨실은 중심 실(21) 상에 피복용 실(22)을 커버링한 씨실이고, 상기 직물의 양측에 날실을 전기 도체 선(3)으로 대체 배열하고, 상기 커버링한 씨실의 피복용 실은 전기 저항 선인 니크롬선, 철크롬선, 동니켈선, 탄소섬유 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 직물 구조 임피던스 소자.
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