KR101382900B1 - 지중가온 발열체 - Google Patents
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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 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되는 직물이 형성되는 지중가온 발열체에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지로 피막이 구성되고, 상기 피막된 전도체를 폴리에스터 섬유 또는 유리 섬유로 피복이 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 불소 수지로 피복이 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지로 피막이 구성되고, 상기 피막된 전도체를 폴리에스터 섬유 또는 유리 섬유로 피복이 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 불소 수지로 피복이 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발며은 온상에 있어서 땅을 가열하여 작물이 빨리 자랄 수 있도록 하기 위해 발열체를 망 구조로 직물화시킨 지중가온 발열체에 관한 것이다.
지중가온(地中加溫)은 식물 근권부의 토양온도를 상승시키는 가온방법이다. 전열과 온수를 이용하는 방식이 있다. 전열방식은 전기온상선을 매설한 것으로 설비가 염가이므로 소규모의 육묘시설에서 주로 사용한다. 온수방식을 이용한 지중가온은 바닥에 매설한 파이프에 40~50℃의 온수를 순환시키는 것으로 운영비가 싸기 때문에 설비의 이용기간이 긴 고정식의 육묘상이나 재배상에 적합하다.
그러나, 전기 온상선이나 온수 파이프는 선상으로 발열하기 때문에 선상 부근에서는 과열이 발생하여 식물에 악영향이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 불소 수지는 표면에너지가 아주 작기 때문에 발열체의 표면에 피복하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 온상에 있어서 땅을 가열하여 작물이 빨리 자랄 수 있게 하고, 면 전체를 균일하게 발열할 수 있도록 발열체를 평면화시킨 직물 구조로 균일 분산시켜 과열 문제를 해결하고자 함이다.
또한, 불소 수지를 발열체에 견고히 밀착시켜, 토양에서의 안전한 발열 기능을 제공하고자 함이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 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 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 지중가온 발열체에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지로 피막이 구성되고, 상기 피막된 전도체를 폴리에스터 섬유 또는 유리 섬유로 피복이 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 불소 수지로 피복이 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하로 망 구조 직물인 것을 특징으로 한다.
발열체를 직물 구조로 평면화시켜 온도분포를 균일하게 하고, 대 면적을 발열시킬 수 있는 효과도 있다. 그리고, 망 구조의 발열체로 토양에서의 통기성을 부여할 수 있어 작물에 수분과 양분을 공급할 수 있다.
불소 수지의 피복은 산·알칼리에 강하고, 화학 비료에도 안심하게 사용되고, 습한 토양에서 장기간 사용할 수 있다.
또한, 피복된 섬유 상에 불소 수지가 피복되어 있어, 섬유의 집속된 사이 공간에서의 결합력으로 보강효과와 섬유 표면의 요철로 불소 수지의 접착력을 향상시킬 수 있다.
전기적인 직렬 구조이면서 평면화시킨 발열체로서 전기적으로 안전한 용품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지중가온 발열체의 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 섬유로 피복된 전도체의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 지중가온 발열체의 씨실 배열 상태도.
도 2는 본 발명에 따른 섬유로 피복된 전도체의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 지중가온 발열체의 씨실 배열 상태도.
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 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 지중가온 발열체에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지 등으로 피막이 구성되고, 상기 피막된 전도체를 폴리에스터 섬유 또는 유리 섬유 등으로 피복이 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 불소 수지로 피복이 구성되고, 각 씨실은 이중으로 겹쳐진 구조이고, 각 씨실은 직물의 양단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하로 망 구조 직물인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에서 제시하는 지중가온 발열체를 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 제직기는 씨실이 바늘 구멍을 통입하고 있기 때문에 각 씨실은 평행한 이중 구조의 씨실이고, 각 씨실은 서로 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하로 망 구조 직물인 것을 특징으로 한다. 즉, 니들 직기(Needle Loom)로서, 바늘의 삽입 방식으로 씨실이 바늘의 구멍을 통입하여 제직되고 있다.
그러나 씨실이 바늘 구멍을 통입하고 있는 까닭에 금속선인 전도체와 같은 탄성 계수와 마찰 계수가 큰 씨실은 제직하는데 제한되고 있어, 바늘 구멍 안에서 두 개의 베어링을 씨실 기준으로 서로 마주보게 착설하여 씨실의 원활한 공급으로 직물이 직조되는 것을 특징으로 한다.
상기 직물의 날실은 익조직으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
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.
또는, 상기 래치 바늘은 삽입 측에서도 작동하는 래치 바늘을 사용하여 삽입 측에서도 제공하는 캐치 실로 상기 씨실을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
즉, 직조의 양단에서 삽입된 씨실이 제직기의 양측 편에 배열된 래치 바늘의 캐치 실과 루프화한다.
상기 직물의 양단의 변부를 캐치 실로 루프화 시킴으로써 직물 구조를 갖는지중가온 발열체를 견고하게 할 수 있다.
상기 씨실은 씨실의 시작점(2a)과 끝점(2b)이 연속한 하나의 실로 직조되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 전기적인 직렬 부하 방식으로 평면화시킨 직물 구조 발열체인 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 지중가온 발열체의 상태도로서, 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 위입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되는 직물이고, 상기 직물의 씨실 배열은 씨실의 시작점(2a)과 끝점(2b)이 연속한 하나인 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 섬유로 피복된 전도체의 단면도이고, 상기 씨실은 피복용 섬유(22)가 전도체(21)를 에워싼 것을 특징으로 한다. 상기 피복용 섬유는 부도체 섬유로서, 부도체는 전기적으로 절연 물질이다.
도 3은 본 발명에 따른 지중가온 발열체의 씨실 배열 상태도로서, 발열 기능은 직물의 씨실(2) 상에서 발생하며, 발열 상태는 씨실의 배열 형태로 발열하고, 씨실의 배열 형태는 각 씨실이 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양단에서 서로 작은 고리와 큰 고리를 형성하며 서로 연결되며 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 작은 고리는 직물의 일 단에서 이중 씨실을 서로 연결하여 전기적으로 직렬 구조인 하나의 연속한 선의 형태를 이어주고, 또한, 직물의 타 단에서는 큰 고리로 각 씨실 간의 간격을 유지하고, 큰 고리가 다음 씨실이 형성되게 하나의 씨실로 이어나가서 그물망 모양의 직물이 구성되고, 상기한 평행한 이중 씨실과 작은 고리, 큰 고리 및 날실과의 상호 연결과 교차 결합으로 직물 조직이 완성되어 평면화된 지중가온 발열체가 완성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전도체는 씨실이 직렬 구조이면서 평면화 형태로 발열하기 위해서는 낮은 저항율이 필요하므로, 금속 재질인 은, 구리, 알루미늄, 철, 스테인리스강 등이 바람직하다.
상기 씨실 상에서 열이 발생되게 하는 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 부도체 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 불소 수지의 피복으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지는 전기적인 절연성과 내용제성이 양호한 것을 특징으로 한다.
상기한 불소 수지는 내화학성과 내열성이 양호 한 것으로서, 종류는 특히 한정하지는 않지만, 예를 들면, PTFE(polytetrafluoroethylene)는 소재 특성이 우수하여 냉매, 윤활, 수밀 및 기밀에 특히 우수하다. 모든 불소화합물 중에서 가장 높은 내열온도를 가지고 있으며 거의 모든 화학약품에 침식되지 않는다. 뛰어난 절연성과 전기적 특징을 가지고 있으며 모든 고체 중에서 가장 낮은 마찰계수를 지니고 있어 불소 수지 중에서 가장 바람직 하다.
PTFE는 우수한 화학적 성질을 가진 고분자 소재이다. 마찰계수는 0.05~0.2정도로 모든 고체 물질중 가장 낮으며, 결정 용융점은 327℃로 대부분의 고분자 물질 중에 가장 높은 수준이며 연속사용온도는 260℃, 저온에서는 -268℃로 사용온도의 범위가 매우 넓다. 유기 재료 중 내약품성은 최고 수준으로 3불화염소, 불소가스, 용융알칼리금속을 제외한 모든 화학 용제에 용해되지 않는다. 내후성이 우수해 옥외에서 장시간 사용해도 산화, 표면오염, 변색 등이 발생해 성능이 떨어지는 일은 일어나지 않는다. 효소와 미생물의 공격에도 불활성을 갖는다.
상기 불소 수지는 불소계 수지를 포함하며, 불소계 수지는 불소를 포함한 분자로 이루어진 합성 고분자 수지를 일컫는 말로 PTFE, PFA, FEP, ETFE, PVDF 등이 있다. 그 중 PTFE는 에틸렌기(C2H4)에서 수소원자 4개를 모두 불소원자로 바꾼 화합물을 길게 연결해 놓아 PolyTetrafluoroethylene, 즉 PTFE라 부른다.
불소 수지는 뛰어난 전기 절연성과 난연성을 가지고 있다.
그러나, 강도가 낮아 마모율이 높으며 치수안정성이 낮고 성형성이 나빠 사출 및 압출이 쉽지 않다는 단점을 가지고 있다.
또한, 불소 수지는 표면에너지가 아주 작기 때문에 발열체의 표면에 피복하기 어렵고 잘 미끄러지는 성질을 띤다.
그래서, 부도체 섬유 상에 불소 수지를 피복함으로서, 표면이 매우 단단해져 마모특성이 저하되고, 고분자 사이에서 매우 강한 결합력을 유지하여 고분자의 구조적 기계적 특성 마모 특성을 향상시킨다. 즉, 섬유 집속의 사이 공간에 상기 고분자가 침투하여 섬유와 고분자 간의 강한 결합력으로 불소 수지의 보강 효과와 섬유 표면의 요철로 불소 수지의 접착력을 향상시킬 수 있다.
PTFE의 분자구조는 가지가 없는 선형타입으로서 탄소 원자고리에 불소가 감싸면서 결합되어 있는데 탄소간(436kJ/mol), 그리고 불소-탄소간(485kJ/mol) 결합은 유기 컴파운드 중에서 가장 강력한 결합력을 보이는 편이다.
약 19℃에서 결정구조는 변하기 시작하여 이 온도 이상에서 소재는 변형이 쉽고 용제와 혼합되었을 때 튜브, 선재, 판재 등 여러 다른 압출프로파일을 성형하기에 좋은 상태가 된다.
따라서, 불소 수지의 피복은 산·알칼리에 강하고, 화학 비료에도 안심하게 사용되고, 습한 토양에서 장기간 사용할 수 있다.
상기 피막된 전도체 상에 상기 섬유를 피복하는 방법은 나선형으로 권선하는 것을 특징으로 한다.
즉, 피막된 전도체의 외주연을 나선형으로 감싸는 것으로서, 피복된 섬유 상에는 섬유 집속 사이 공간과 섬유 표면의 요철 현상으로 불소 수지의 물리적인 고리 연결로 접착력과 결합력을 향상시킬 수 있다.
상기 부도체 섬유는 폴리에스터 섬유, 유리 섬유 등으로서, 폴리에스터 섬유는 마찰에 강하고 구겨지지 않으며 변형되지 않고, 합성섬유 중에서 가장 열에 강하다. 유리 섬유는 항장력이 매우 크고, 신장율이 거의 없고, 불연성이고, 전기절연성이 우수하다.
또한, 발열체를 직물 구조로 평면화시켜 온도분포를 균일하게 하고, 대 면적을 발열시킬 수 있는 효과도 있다. 그리고, 망 구조의 발열체로 토양에서의 통기성을 부여할 수 있어 작물에 수분과 양분을 공급할 수 있다.
기존의 면상 발열체와 필름 발열체는 전면 발열로 열 효율이 좋으나, 발열체 특성상 두개의 전극 간에 복수의 발열체 소자를 병렬 접속 구조로 되어 있어 접속 점의 접촉 저항이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 한개의 연속된 선으로 접속 점이 없이 안전한 발열 기능을 발휘할 수 있고, 연속한 하나의 씨실을 발열 선으로 하여 평면화시킨 직물 구조로서 기존의 선상 발열체 보다 열 효율을 향상시킬 수 있다.
<실시 예>
(1) 직경 0.4mm 구리선을 폴리에스터 에나멜로 피막한 후, 150데니어 폴리에스터 섬유로 피복한 후, 불소 수지로 피복하였다.
(2) 씨실은 상기 (1)에서 제조한 씨실을 사용하고, 날실은 폴리에스터 500데니어(섬도) 2가닥을 한 올로 직조하고, 직물 폭은 30센티미터로 제직하고, 직물 밀도는 1인치당 3칸으로 제직함.
(3) 상기 (1)에서 (2)까지 공정으로 제조된 지중가온 발열체의 소비 전력은 7미터당 640와트(정격전압 220V) 정도로 나왔다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시 예의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
1: 날실
2: 씨실
4: 캐리어
5: 래치 바늘
6: 캐치 실
2a: 씨실의 시작점
2b: 씨실의 끝점
21: 전도체
22: 피복용 섬유
2: 씨실
4: 캐리어
5: 래치 바늘
6: 캐치 실
2a: 씨실의 시작점
2b: 씨실의 끝점
21: 전도체
22: 피복용 섬유
Claims (3)
- 제직기 종광의 개구 운동에 의해 날실(1)을 상하 그룹으로 개구시키고, 개구된 날실 속을 북침 운동에 의해 캐리어(4)가 씨실(2)을 삽입하고, 씨실 출구 측에서 작동하는 래치 바늘(5)을 사용하여 삽입 측의 반대 쪽에 있는 씨실 출구 측으로부터 제공되는 캐치 실(6)로 상기 씨실(2)을 둘러싸서 캐리어(4)를 배출하고, 바디가 개구 내에 삽입된 씨실을 직단까지 밀어 넣어주는 바디침 운동의 연속 반복으로 제직되어 직물이 형성되는 지중가온 발열체에 있어서,
상기 씨실의 구조는 전도체의 외주연에 폴리에스테르이미드 수지 또는 폴리에스터 수지의 피막으로 구성되고, 상기 피막된 전도체를 부도체 섬유의 피복으로 구성되고, 상기 피복된 섬유 상에 불소 수지의 피복으로 구성되고, 각 씨실은 평행한 이중 구조이고, 각 씨실은 직물의 양 단에서 서로 연결 고리를 형성하여 연속한 하나의 직렬 부하 형태로 망 구조인 직물 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 지중가온 발열체. - 제 1항에 있어서, 상기 전도체는 은, 구리, 알루미늄, 철, 스테인리스강 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 지중가온 발열체.
- 제 1항에 있어서, 상기 섬유의 피복은 나선형으로 권선된 것을 특징으로 하는 지중가온 발열체.
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