KR101335598B1 - 복합구조 시트열선 - Google Patents

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KR101335598B1 KR1020130044419A KR20130044419A KR101335598B1 KR 101335598 B1 KR101335598 B1 KR 101335598B1 KR 1020130044419 A KR1020130044419 A KR 1020130044419A KR 20130044419 A KR20130044419 A KR 20130044419A KR 101335598 B1 KR101335598 B1 KR 101335598B1
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한승수
오균
유성룡
남윤철
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주식회사 경신전선
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Abstract

본 발명은 절연용 바니쉬(vanish)에 의해 하나의 묶음으로 일괄적 코팅 처리된 복수 개의 심선(insulated conductor, 心線)을 각각 포함하고, 내측에 공간부가 형성되도록 폐곡선 상에 배열된 복수 개의 심선 그룹; 및 상기 배열된 복수 개의 심선 그룹 외측을 감싸는 시스(sheath); 를 포함하는 복합구조에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 심선 역할을 수행하는 심선 그룹의 장력 및 내구성 등을 향상시키고 열선 표면에서의 열발산 분포가 균일하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 외력, 휘어짐 및 꼬임 등의 작용에 대하여도 심선 그룹의 배열구조 원형이 안정적으로 유지될 수 있는 복합구조 시트열선을 제공할 수 있다.

Description

복합구조 시트열선 {SEAT HEATING WIRE HAVING COMPOSITE STRUCTURE}
본 발명은 시트열선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 심선 역할을 수행하는 심선 그룹의 장력 및 내구성 등을 향상시키고 열선 표면에서의 열발산 분포가 균일하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 외력, 휘어짐 및 꼬임 등의 작용에 대하여도 심선 그룹의 배열구조 원형이 안정적으로 유지될 수 있는 복합 구조 시트열선에 관한 것이다.
본 발명은 시트 열선에 관한 것이다.
도 1은 기존의 시트열선 내지 열선 케이블을 나타내는 도면이다.
기존의 시트열선 내지 열선 케이블은 도 1에 도시된 바와 같이, 절연 피복(102)된 복수 개의 도체심선(101)이 원 형태로 배열되고, 그 외측은 테프론 시스(103)에 의해 감싸지고, 인장멤버(104)가 삽입된 내측으로 테프론 시스(103)가 일정 부분 침투되는 구조이다.
그러나, 기존의 시트열선 내지 열선 케이블은, 상술한 바와 같이 굵은 한 가닥의 심선이 배열되어 열선을 형성함으로써, 케이블에 강한 외력이 가해지거나 또는 압력 내지 휘어짐 등에 의해 도체심선이 파손되거나 단선되는 경우가 빈번하게 발생하는 문제가 있다.
또한, 테프론 시스(103)가 배열된 도체심선 내측으로 침투되는 구조로서, 연선 케이블의 휘어짐 또는 꼬임에 따라 배열된 도체심선의 원형이 변형되어 열선을 통한 열발산 분포가 불균일하게 이루어지게 되고, 도체심선 등의 파손 내지 단선 등의 문제가 빈번하게 발생되는 문제가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 제1065115호에 개시되어 있는 바와 같으나, 상술한 문제점에 대한 해결책은 제시되고 있지 못하는 실정이다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 복수 개의 얇은 심선으로 구성된 심선 그룹 복수 개가 내측에 공간부가 형성되도록 배열되고, 그 배열구조의 원형이 안정적으로 유지될 수 있는 복합구조를 제공함으로써, 심선 역할을 수행하는 심선 그룹의 장력 및 내구성 등을 향상시키고 열선 표면에서의 열발산 분포가 균일하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 외력, 휘어짐 및 꼬임 등의 작용에 대하여도 심선 그룹의 배열구조 원형이 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 복합구조 시트열선을 제공하기 위함이다.
또한, 복수 개의 심선을 하나의 묶음으로 한 심선 그룹으로 구성함으로써, 심선 그룹을 이루는 복수 개의 심선 중 일부가 단선 등으로 파손되더라도 나머지 단선되지 않은 심선들로 전류가 분산되도록 하여 단선으로 인한 과부하의 발생을 최소화하여 화재발생 등의 위험을 최소화할 수 있도록 하는 복합구조 시트열선을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 절연용 바니쉬(vanish)에 의해 하나의 묶음으로 일괄적 코팅 처리된 복수 개의 심선(insulated conductor, 心線)을 각각 포함하고, 내측에 공간부가 형성되도록 폐곡선 상에 배열된 복수 개의 심선 그룹; 상기 배열된 복수 개의 심선 그룹 외측을 감싸는 시스(sheath); 를 포함하고, 상기 공간부에는 상기 복수 개의 심선 그룹의 배열구조가 고정되도록 지지하고 벡트란(vectran) 섬유의 합사 또는 연사로 이루어진 개재물이 충진되며, 상기 복수 개의 심선 그룹은 인접한 두 심선 그룹이 서로 접하도록 밀착 배열됨으로써, 상기 공간부에 충진된 개재물과 상기 복수 개의 심선 그룹을 피복하는 시스가 서로 격리되고, 상기 복수 개의 심선 그룹은 3개 내지 12개로 이루어지고, 그룹 헬릭스를 형성하도록 일정 턴(turn) 수로 꼬인 것을 특징으로 하며, 상기 개재물(240)의 표면에는 실리콘 코팅층을 더 형성된 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 심선은 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 은(Ag) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나 이상을 포함하는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연용 바니쉬는 우레탄 바니쉬인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시스는 나일론(Nylon), 열가소성 탄성체(TPE, Thermo Plastic Elastomer) 및 MFA(copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoromethylvinylether) 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 심선 역할을 수행하는 심선 그룹의 장력 및 내구성 등을 향상시키고 열선 표면에서의 열발산 분포가 균일하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 외력, 휘어짐 및 꼬임 등의 작용에 대하여도 심선 그룹의 배열구조 원형이 안정적으로 유지될 수 있는 복합구조 시트열선을 제공할 수 있다.
또한, 복수 개의 심선을 하나의 묶음으로 한 심선 그룹으로 구성함으로써, 심선 그룹을 이루는 복수 개의 심선 중 일부가 단선 등으로 파손되더라도 나머지 단선되지 않은 심선들로 전류가 분산되도록 하여 단선으로 인한 과부하의 발생을 최소화하여 화재발생 등의 위험을 최소화할 수 있는 복합구조 시트열선을 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 열선 케이블의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 복합구조 시트열선의 구성을 나타내기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2의 공간부에 개재물이 충진된 구성을 나타내기 위한 단면도이다.
도 4는 심선 그룹의 단면도이다.
도 5는 기존의 시트열선과 본 발명에 따른 복합구조 시트열선의 발열특성 비교 실험 데이터이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 복합구조 시트열선을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 복합구조 시트열선의 구성을 나타내기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2의 공간부에 개재물이 충진된 구성을 나타내기 위한 단면도이며, 도 4는 심선 그룹의 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합구조 시트열선은 절연용 바니쉬(vanish, 212)에 의해 하나의 묶음으로 일괄적 코팅 처리된 복수 개의 심선(insulated conductor, 心線, 211)을 각각 포함하고, 내측에 공간부(230)가 형성되도록 폐곡선(O) 상에 배열된 복수 개의 심선 그룹(210), 및 상기 배열된 복수 개의 심선 그룹(210) 외측을 감싸는 시스(sheath, 220)를 포함한다.
즉, 본 발명에 따른 복합구조 시트열선은 복수 개의 심선 그룹(210)과 시스(220)를 포함한다.
즉, 상기 복수 개의 심선 그룹(210) 각각은, 복수 가닥의 심선들이 절연용 바니쉬(212)에 의해 일괄적으로 코팅 처리되어 이루어진다.
상기 심선 그룹(210)은 전체로서 한 가닥의 심선의 기능을 수행하도록 하기 위해 복수 개의 심선(211)이 하나의 묶음으로 합쳐진 것이다.
즉, 상기 심선 그룹(210)은 복수 개의 심선들, 예컨대 4개의 심선들을 절연용 바니쉬(vanish, 212)에 의해 하나의 묶음으로 일괄적으로 코팅 처리함으로써, 한 가닥의 심선과 같은 기능을 수행하도록 한다.
즉, 기존 열선 케이블에 사용되는 기존의 심선보다 직경이 더 작은 심선들의 집합으로 이루어진 심선 그룹(210)을 형성하도록 함으로써, 전체적으로 하나의 단일 심선의 구조보다 심선 그룹(210)의 내구성 및 강도를 증가시켜 강한 압력이나 휘어짐 또는 꺽임 등의 작용에도 심선 그룹(210)의 훼손 또는 단선을 최소화할 수 있다.
이는 굵은 하나의 선보다 얇은 선들의 집합이 장력, 강도 및 내구성면에서 더 강한 원리와 같다.
또한, 굵은 한 가닥의 심선에 의한 경우보다 얇은 심선들의 집합에 의한 심선 그룹(210)을 형성한 경우가 표피(表皮)효과에 의해 전력효율이 우수한 효과도 발휘된다.
본 발명에 따른 복합구조 시트열선은 상기 심선 그룹(210)을 복수 개 포함하며, 상기 복수 개의 심선 그룹(210)이 내측에 공간부(230)가 형성되도록 원 형태의 폐곡선(O) 상에 배열되는 구조이다.
이때, 본 발명에 따른 복합구조 시트열선은 상기 배열된 복수 개의 심선 그룹(210)의 외측을 감싸는 시스(sheath, 220)를 포함한다.
이때, 상기 심선 그룹(210)을 형성하는 복수 개의 심선(211) 각각은 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 은(Ag) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나 이상을 포함하는 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이는, 마그네슘(Mg) 또는/및 아연(Zn), 또는/및 은(Ag) 또는/및 주석(Sn)으로 이루어진 합금의 경우가 니켈(Ni) 합금보다 더 우수한 전기 및 열 전도성을 나타내고, 외력으로부터 변형되지 않는 내구성이 더 우수하기 때문이다.
또한, 상기 절연용 바니쉬(212)는 인장강도가 우수한 우레탄 바니쉬로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시스(220)는 내구성이 매우 우수한 나일론(Nylon), 열가소성 탄성체(TPE, Thermo Plastic Elastomer), MFA(copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoromethylvinylether) 중 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상기 복수 개의 심선 그룹(210)은 내측으로 공간부(230)가 형성되도록 폐곡선(O) 상에 배열되고, 상기 공간부(230)에는 상기 복수 개의 심선 그룹(210)의 배열구조가 고정되도록 지지하는 개재물(240)이 충진된다.
이때, 상기 복수 개의 심선 그룹(210)은 용도에 따라 3개 내지 12개의 심선 그룹으로 이루어지고, 바람직하게는 6개의 심선 그룹으로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 복수 개의 심선 그룹(210)이 폐곡선(O)을 따라 내측에 공간부(230)가 형성되도록 배열되고, 상기 공간부(230)에는 상기 배열된 복수 개의 심선 그룹(210)의 배열구조의 원형(原型)을 유지하도록 지지하는 개재물(240)이 포함된다.
이때 상기 복수 개의 각 심선 그룹에 포함되는 심선(211)의 수는 용도에 따라 적절하게 구성하여 장력 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 용도에 따라 요구되는 장력 내지 내구성에 따라 2개 이상이 포함되도록 한다.
이때, 상기 복수 개의 심선 그룹(210)은 인접한 두 심선 그룹이 서로 접하도록 밀착 배열됨으로써, 상기 공간부(230)에 충진된 개재물(240)과 상기 복수 개의 심선 그룹(210)을 피복하는 시스(220)가 서로 격리되도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 시스(220)가 상기 공간부(230) 내부로 침투되지 못하도록 함으로써, 상기 배열된 복수 개의 심선 그룹(210)의 내측은 상기 개재물(240)에 의해서만 충진되고, 외측은 상기 시스(220)에 의해 감싸지도록 한다.
이는 열선의 기능을 수행하는 복수 개의 심선 그룹(210)을 균일하게 안정적으로 배열시켜 표면의 열발산 분포가 균일하게 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 공간부(230) 일부에 상기 시스(220)가 침투되는 경우, 시트열선(200)이 꼬이거나 강한 외력을 받는 경우, 공간부(230)에 침투되는 시스(220)의 양이 꼬이는 방향 또는 외력이 가해지는 방향에 따라 변하고, 상기 시스(220)가 공간부(230)에서 상기 복수 개의 심선 그룹(210)에 고르게 작용하도록 대칭적으로 침투되기 어려워 시트 열선(200) 내에서 복수 개의 심선 그룹(210)의 배열에 변형이 생기게 된다.
이러한 시트열선(200) 내에서의 심선 그룹의 변형은 심선 그룹(210)의 외력에 대한 저항성 내지 내구성을 약화시키는 원인이 되고, 결과적으로 시트열선(200)의 단선 등 고장의 원인이 된다.
즉, 본 발명에 따른 복합구조 시트열선은 3개 내지 12개로 이루어진 복수 개의 심선 그룹(210)(바람직하게는 6개의 심선 그룹)(210))이 상기 폐곡선(O) 상에서 서로 접하도록 배열되고, 배열된 복수 개의 심선 그룹(210)의 내측 공간인 공간부(230)에는 상기 개재물(240)만이 충진되도록 하고, 외측에는 상기 시스(220)만에 의해 피복되도록 함으로써, 상기 배열된 심선 그룹(210)이 외력으로부터 공간부(230)에 균일하게 충진된 개재물(240)에 의해 지지되도록 한다.
이때, 상기 개재물(240)은 보다 안정적인 원형 유지를 위해 벡트란(vectran)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 심선 그룹(210)은 6개의 심선 그룹(210)이 상기 폐곡선(O) 상에서 균일하게 배열되는 경우, 가장 안정적인 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 개재물(240)은 벡트란 섬유를 사용하며 합사 또는 연사를 사용할 수 있다.
특히, 상기 개재물(240)의 표면에는 실리콘 코팅층을 더 형성시키는 것이 바람직하다.
상기 복수 개의 심선 그룹(210)은, 헬릭스(group helix)를 형성하도록 일정 턴(turn) 수로 꼬이도록 형성된 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상기 공간부(230)에 충진된 개재물(240)에 의해 상기 복수 개의 심선 그룹, 바람직하게 6개의 심선 그룹이 그 배열구가 균일하게 유지된 상태로 그룹 헬릭스를 형성하도록 하고, 그룹 헬릭스를 형성한 6개의 심선 그룹은 꼬이지 않은 경우보다 더 높은 열발산 효율을 제공할 수 있게 된다.
아래 표 1은 기존의 시트열선과 본 발명에 따른 복합구조 시트열선의 내구성을 비교 실험한 결과 데이터로서, 기존의 시트열선과 본 발명에 따른 복합구조 시트열선이 각각 몇 번의 굴곡 횟수만에 단선 되는지를 비교 실험한 결과 데이터이다.
기존 시트열선 본 발명에 따른 복합구조 시트열선
시스(나일론) 시스(TPE)
시트열선의 외경 1.00mm 1.00mm 1.00mm
굴곡횟수 실험 1 37,770 94,176 74,878
굴곡횟수 실험 2 37,362 107,085 115,372
굴곡횟수 실험 3 33,350 110,356 111,248
평균 36,161 103,872 110,499
상기 표 1의 비교 실험예에서 나타난 바와 같이, 첫 번째 실험인 굴곡횟수 실험 1에서, 기존의 시트열선은 37,700 번의 굴곡 횟수만에 단선된 반면, 본원발명에 따른 복합구조 시트열선은 시스가 나일론으로 이루어진 경우에는 94,476 번의 굴곡 횟수만에 단선되었고 시스가 TPE로 이루어진 경우에는 74,878 번의 굴곡 횟수만에 단선되었음을 알 수 있다.
즉, 본원발명에 따른 복합구조 시트열선이 기존의 시트 열선에 비하여 굴곡실험에서 더 우수한 내구성을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 5는 기존의 시트열선과 본 발명에 따른 복합구조 시트열선의 발열특성 비교 실험 데이터이다.
도 5에 도시된 비교 실험은, 1미터(m) 길이의 기존 시트열선과 같은 길이의 본 발명에 따른 복합구조 시트열선 각각에 대해 6암페어[A]의 전류를 인가한 것을 조건으로 하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기존의 시트열선의 경우, 단선되지 않은 완제품의 심선은 섭씨 82.8도로 발열되고, 50% 단선된 경우에는 섭씨 231.3도로 발열되었음을 알 수 있다. 이때, 50% 단선의 의미는 시트열선에 포함된 심선들 중 절반인 50%의 심선들이 단선된 경우를 의미한다.
이에 반해, 본 발명의 복합구조 시트열선의 경우는, 심선 그룹을 코팅하는 바니쉬는 섭씨 86.7도로 발열되고, 50% 단선된 경우에는 섭씨 116.5도로 발열되었음을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 복합구조 시트열선이 기존의 시트열선에 비해, 단선시 발열로 인한 화재 위험도가 월등하게 낮게 나타남을 알 수 있다.
이는, 본 발명에 따른 복합구조 시트열선의 경우는, 복수 개의 얇은 심선을 하나의 묶음으로 한 심선 그룹으로 구성함으로써, 그 중 일부가 단선되더라도 나머지 단선되지 않은 심선들로 전류가 분산되도록 하여 단선으로 인한 과부하의 발생을 최소화하기 때문이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 복합구조 시트열선 210: 심선 그룹
211: 심선 212: 바니쉬
220: 시스 230: 공간부
240: 개재물

Claims (8)

  1. 절연용 바니쉬(vanish)에 의해 하나의 묶음으로 일괄적 코팅 처리된 복수 개의 심선(insulated conductor, 心線)을 각각 포함하고, 내측에 공간부가 형성되도록 폐곡선 상에 배열된 복수 개의 심선 그룹;
    상기 배열된 복수 개의 심선 그룹 외측을 감싸는 시스(sheath); 를 포함하고,
    상기 공간부에는 상기 복수 개의 심선 그룹의 배열구조가 고정되도록 지지하고 벡트란(vectran) 섬유의 합사 또는 연사로 이루어진 개재물이 충진되며,
    상기 복수 개의 심선 그룹은 인접한 두 심선 그룹이 서로 접하도록 밀착 배열됨으로써, 상기 공간부에 충진된 개재물과 상기 복수 개의 심선 그룹을 피복하는 시스가 서로 격리되고,
    상기 복수 개의 심선 그룹은 3개 내지 12개로 이루어지고, 그룹 헬릭스를 형성하도록 일정 턴(turn) 수로 꼬인 것을 특징으로 하며,
    상기 개재물(240)의 표면에는 실리콘 코팅층을 더 형성된 것을 특징으로 하는 복합구조 시트열선.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 심선은 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 은(Ag) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나 이상을 포함하는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합구조 시트열선.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연용 바니쉬는 우레탄 바니쉬인 것을 특징으로 하는 복합구조 시트열선.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스는 나일론(Nylon), 열가소성 탄성체(TPE, Thermo Plastic Elastomer) 및 MFA(copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoromethylvinylether) 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합구조 시트열선.
KR1020130044419A 2013-04-22 2013-04-22 복합구조 시트열선 KR101335598B1 (ko)

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