KR101667142B1 - 면상 발열체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 면상 발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체는 면상으로 형성되는 기저원단과; 상기 기저원단의 적어도 일면에 형성되는 도전패턴으로서, 전원공급시 열을 발생시키는 발열부와, 상기 발열부로 전원을 전달하는 전원선을 구비하며, 상기 발열부와 상기 전원선이 한 가닥의 도전사에 의해 연속하여 패턴 형성되는 상기 도전패턴과; 상기 도전패턴을 커버하도록 상기 기저원단 상에 형성되며, 상기 전원선과 배터리부 간의 전기접속 부위가 노출되도록 형성되는 절연보호층과; 상기 전원선과 전기접속되어 상기 발열부로 전원을 공급하는 상기 배터리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

면상 발열체 및 그 제조방법{PLATE HEATER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 면상 발열체에 관한 것으로, 특히 면상 발열체의 무게를 경박 단소화하고 이를 채용하는 제품의 착용감을 개선하기 위한 면상 발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 알려진 발열 섬유의 경우 전통적으로 전기 충전 가능한 전원부와 공급된 전원으로부터 열선 및 전도성 섬유의 전기적 특성을 이용하는 발열체로 구성되어 이들 구성체가 섬유제품 내부의 저장(수납) 공간에 장착되어 있는 형태이거나, 면상 발열체를 이용하여 별도의 도선을 연결하는 방식이 대부분이었다.
그러나, 섬유제품 내부의 저장(수납) 공간에 발열체를 장착하여 의복용으로 사용하는 경우에는 유연성이 현저히 떨어지는 문제점이 발생하여 면상 발열체를 개발하여 패치 부착형이나 밴드형으로 응용시켜 의복용으로도 적용을 하고 있다.
한편, 최근에는 탄소 섬유사를 이용한 선상발열원단이 개발되었고, 이러한 선상 발열체 원단은 저항 발열과정에 전자파와 전력 소모가 현저하게 줄어 그 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 이 경우에도 탄소 섬유사로 이루어진 경사와 위사를 평직 형태로 단순 직조하고 도전체로 여전히 동선을 사용한 것으로, 이러한 형태의 면상 발열체는 패치 부착형이나 밴드형으로 의복에 적용하는 경우에 유연성이 떨어질 뿐 아니라, 발열부로 전원을 공급하기 위한 도선부 및 연결부위가 별도로 형성되어야 하므로 의복용으로 사용하는 경우에는 도선부와 발열부간의 연결부위의 내구성이 낮아 단선이 되는 경우가 많고, 착용시 섬유부분, 발열부 및 도선부간의 이질감이 커 착용감이 좋지 못한 문제점을 여전히 안고 있다.
미국등록특허 6,727,467호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술에서의 한계와 단점에 의해 발생하는 다양한 문제점을 실질적으로 보완할 수 있는 면상 발열체 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은 도선부와 발열부간의 연결부위의 단선 및 이질감을 최소화할 수 있는 면상 발열체 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체는 면상으로 형성되는 기저원단과; 상기 기저원단의 적어도 일면에 형성되는 도전패턴으로서, 전원공급시 열을 발생시키는 발열부와, 상기 발열부로 전원을 전달하는 전원선을 구비하며, 상기 발열부와 상기 전원선이 한 가닥의 도전사에 의해 연속하여 패턴 형성되는 상기 도전패턴과; 상기 도전패턴을 커버하도록 상기 기저원단 상에 형성되며, 상기 전원선과 배터리부 간의 전기접속 부위가 노출되도록 형성되는 절연보호층과; 상기 전원선과 전기접속되어 상기 발열부로 전원을 공급하는 상기 배터리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체에서, 상기 발열부와 전원선은 박음선 또는 자수형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체에서, 상기 전원선은 상기 도전선이 복수 회 왕복으로 박음 처리되어 일정 면적을 갖는 직사각형 형태로 형성되며, 도전선이 단절되지 않고 연속적으로 이어지도록 지그재그 형태로 박음 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체에서, 노출된 상기 전원선과 상기 배터리부 간의 전기접속 부위에 형성되어 상기 전원선과 상기 배터리부를 전기접속시키는 스냅을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체에서, 상기 도전패턴은 상기 기저원단의 전면 및 배면에 각각 형성되며, 상기 절연보호층은 상기 기저원단의 전면 및 배면에 각각 형성된 상기 도전패턴을 커버하도록 상기 기저원단의 전면 및 배면에 각각 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체에서, 상기 절연보호층은 심 테이프로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체 제조방법은 기저원단의 적어도 일면에, 전원공급시 열을 발생시키는 발열부와 상기 발열부로 전원을 전달하는 전원선을 구비하는 도전패턴을 형성하되, 상기 발열부와 상기 전원선이 한 가닥의 도전사에 의해 연속되도록 하는 과정과; 상기 도전패턴을 커버하도록 상기 기저원단 상에 절연보호층을 형성하되, 상기 전원선과 배터리부 간의 전기접속 부위가 노출되도록 하는 과정과; 노출된 상기 전원선과 상기 배터리부 간의 전기접속 부위에 스냅을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체 제조방법에서, 상기 도전패턴을 형성하는 과정은 전원선의 일측 단부에서 출발하여 박음선 또는 자수형태로 발열부(120H)의 외측 또는 내측 테두리를 패턴 형성한 다음 전원선(120E) 부분에서 도전사가 겹치도록 직선으로 수차례 반복하여 왕복 박음선 패턴을 형성한 다음 그 위를 지그재그 형태(또는 물결무늬)로 박음질하여 일정 면적의 제1 전원선 패턴을 형성하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에 연속하여 상기 제1 전원선 패턴으로부터 박음질하여 발열부의 내측 또는 외측 테두리 패턴을 형성한 다음 전원선 부분에서 도전사가 겹치도록 직선으로 수차례 왕복 박음선 패턴을 형성한 다음 그 위를 지그재그 형태로 박음질하여 일정 면적의 제2 전원선 패턴을 형성하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체 제조방법에서, 상기 절연보호층은 심 테이프 또는 라미네이팅 공법으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 면상 발열체 및 그 제조방법에 의하면, 한 가닥의 도전사를 이용하여 발열패턴과 전원선 패턴을 연속패턴으로 구현하고, 전원선을 통해 직접 배터리와 연결되도록 함으로써 종래의 문제점이었던 연결부위의 내구성 저하로 인한 단선을 예방하고, 착용시 발열부와 전원부 사이의 이질감 없이 매끄러운 착용감을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 면상 발열체 및 그 제조방법에 의하면, 전원선 형성시 도전사를 이용하여 박음선 형태로 서로 겹쳐지도록 함으로써 전원선의 단면적을 높여 저항을 감소시키고 이에 따라 전원전달 효율을 높여 배터리의 전력소모를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 경량의 배터리를 사용하여 고효율성의 면상 발열체를 구현할 수 있어 이를 채용하는 의복이나 방석 등 제품의 무게를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'방향에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전패턴의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전패턴의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 따라 구현된 면상 발열체의 실물사진이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체의 구성을 나타낸 도면으로, 도 1은 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'방향 단면도이고, 도 3은 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 면상 발열체(100)는 면상으로 형성되는 기저원단(110)과, 상기 기저원단(110) 상에 형성되는 도전패턴(120)과, 상기 도전패턴(120)을 커버하도록 상기 기저원단(110) 상에 배치되는 절연보호층(130)과, 상기 도전패턴(120)에 전원을 공급하는 배터리부(140)를 포함한다.
상기 기저원단(110)은 도전패턴이 형성되는 바탕(base)이 되는 원단으로, 합성섬유, 재생섬유, 천연섬유 등 그 소재나 제조방법에 제한 없이 적용될 수 있다.
상기 도전패턴(120)은 도전사(101)를 이용하여 상기 기저원단(110)의 상면 및 하면에 박음선 또는 자수 형태로 패턴 형성되며, 배터리부(140)로부터 전원을 공급받아 도전패턴(120) 주위에 열을 발생시킨다.
상기 도전패턴(120)은 발열부(120H)와 전원선(120E)으로 이루어진다. 발열부(120H)는 기 설정된 형상의 도전패턴이 박음선 또는 자수 형태로 형성되어 전원 공급시 열을 발생시켜 주위를 따뜻하게 하고, 전원선(120E)은 발열부(120H)의 양쪽 단부로부터 길게 연장되어 배터리부(140)와 직접 연결됨으로써 배터리로부터 공급되는 전원을 발열부(120H)로 전달한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전패턴의 구성을 나타낸 도면으로, 도 4는 평면도이고, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도전패턴(120)은 한 가닥의 도전사(101)를 이용하여 발열부(120H)와 전원선(120E)을 연속패턴으로 구현한 것이다. 구체적으로, 전원선(120E)의 일측 단부, 즉 출발점(S)에서 출발하여 박음선 또는 자수형태로 발열부(120H)의 외측 테두리(121)를 패턴 형성한 다음 전원선(120E) 부분에서 도전사가 겹치도록 직선으로 수차례 반복하여 왕복 박음선 패턴을 형성한 다음 그 위를 지그재그 형태(또는 물결무늬)로 박음질하여 일정 면적의 제1 전원선 패턴(122)을 형성한다. 계속해서, 제1 전원선 패턴(122)으로부터 박음질하여 발열부(120H)의 내측 테두리(123) 패턴을 형성한 다음 전원선(120E) 부분에서 도전사가 겹치도록 직선으로 수차례 왕복 박음선 패턴을 형성한 다음 그 위를 지그재그 형태로 박음질하여 일정 면적의 제2 전원선 패턴(124)을 형성한다.
즉, 발열부(120H)와 전원선(120E)은 물리적으로 서로 분리되거나 별도의 연결구성을 통해 연결되어 있지 않고 한 가닥의 도전사로 이루어진 연속패턴이다. 여기서, '한 가닥'은 한 겹만을 의미하는 것은 아니며, 예를 들어 여러 겹의 도전사가 한 다발을 이루거나 꼬여서 한 줄을 형성하는 경우도 포함될 수 있다.
한편, 발열부 및 전원선은 다양한 형태로 패턴 형성될 수 있으며, 발열부 패턴 형성시 내측 테두리를 먼저 형성한 후에 외측 테두리를 형성할 수 있음은 물론이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전패턴의 구성을 설명하기 위한 도면으로, 도 6은 전원선 부분을 나타낸 도면이고, 도 7은 실물사진이다.
도 6을 참조하면, 본 실시에서는 전원선 패턴 형성시 전원선 부분에서 도전사가 겹치도록 직선으로 수차례 반복하여 왕복 박음선 패턴을 형성한 다음 그 위를 지그재그 형태로 왕복 박음질하여 일정 면적의 전원선 패턴을 형성한다.
이와 같이 형성된 전원선은 도 7에 도시된 바와 같이, 도전사가 여려 겹으로 겹쳐져 일정 면적을 형성하게 되어 전원선의 면적이 도전사 한 가닥의 단면적보다 넓어지게 되며, 따라서 전원선의 저항값이 낮아져 배터리에서 공급되는 전원을 발열부로 효율적으로 전달할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 도전사(101)는 도전성 합연사로서, 예를 들면 은(Ag) 인발사를 적용하여 가운데 폴리에스테르 심사를 넣고, 그 주변을 30미크론 은사 6~8가닥을 넣어 합연한 후 폴리에스테르 실로 커버링한 합연사가 될 수 있다.
상기 절연보호층(130)은 상기 도전패턴(120)을 외부 환경과 차단하여 쇼트나 감전 등의 전기적 문제점을 방지하기 위한 것으로, 기저원단(110)의 상면 및 하면에 형성된 도전패턴(120) 전체를 커버하도록 기저원단(110)의 상면 및 하면에 각각 형성된다.
상기 절연보호층(130)은 절연성 물질, 예를 들면, 아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 실리콘계 수지, PVC계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 절연성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 절연보호층(130)은 내마모성 재료의 원단으로 형성되며 표면이 방수 및 발수 처리되는 것이 바람직하다.
상기 절연보호층(130)은 심 테이프 또는 라미네이팅 공법으로 형성될 수 있다.
상기 배터리부(140)는 도전패턴(120)에 전원을 공급하기 위한 것으로, 도선부(120E)의 단부에서 도전패턴(120)과 전기접속된다. 여기서, 배터리부(140)와 도전패턴(120)과의 전기접속은 스냅(snap, 똑딱단추)을 통해 이루어질 수 있으며, 이를 위해 도전패턴(120)의 전원선 단부에는 수스냅(145M)이 형성되고, 배터리부(140)에는 도전패턴(120)의 전원선 단부에 형성된 수스냅(145M)과 쌍을 이루는 암스냅(145F)이 구비될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 한 가닥의 도전사를 이용하여 발열패턴과 전원선 패턴을 연속패턴으로 구현하고, 전원선을 통해 직접 배터리와 연결되도록 함으로써 종래의 문제점이었던 연결부위의 내구성 저하로 인한 단선을 예방하고, 착용시 발열부와 전원부 사이의 이질감 없이 매끄러운 착용감을 제공할 수 있다.
또한, 전원선 형성시 도전사를 이용하여 박음선 형태로 서로 겹쳐지도록 함으로써 전원선의 단면적을 높여 저항을 감소시키고 이에 따라 전원전달 효율을 높여 배터리의 전력소모를 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 면상 발열체 101 : 도전사
110 : 기저원단
120 : 도전패턴
120H : 발열부 120E : 전원선
122, 124 : 전원선 패턴
130 : 절연보호층
140 : 배터리부 145M : 수스냅
145F : 암스냅

Claims (10)

  1. 면상으로 형성되는 기저원단과;
    상기 기저원단의 적어도 일면에 형성되는 도전패턴으로서, 전원공급시 열을 발생시키는 발열부와, 상기 발열부로 전원을 전달하는 전원선을 구비하며, 상기 발열부와 상기 전원선이 한 가닥의 도전사에 의해 연속하여 패턴 형성되는 상기 도전패턴과;
    상기 도전패턴을 커버하도록 상기 기저원단 상에 형성되며, 상기 전원선과 배터리부 간의 전기접속 부위가 노출되도록 형성되는 절연보호층과;
    상기 전원선과 전기접속되어 상기 발열부로 전원을 공급하는 상기 배터리부를 포함하며,
    상기 발열부와 상기 전원선은 박음선 또는 자수형태로 형성되고,
    상기 전원선은 상기 도전사가 복수 회 왕복으로 박음 처리되어 일정 면적을 갖는 직사각형 형태로 형성되며, 도전사가 단절되지 않고 연속적으로 이어지도록 지그재그 형태로 박음 처리되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    노출된 상기 전원선과 상기 배터리부 간의 전기접속 부위에 형성되어 상기 전원선과 상기 배터리부를 전기접속시키는 스냅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 도전패턴은 상기 기저원단의 전면 및 배면에 각각 형성되며,
    상기 절연보호층은 상기 기저원단의 전면 및 배면에 각각 형성된 상기 도전패턴을 커버하도록 상기 기저원단의 전면 및 배면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 절연보호층은
    심 테이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 도전사는
    은(Ag) 합연사인 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
  8. 기저원단의 적어도 일면에, 전원공급시 열을 발생시키는 발열부와 상기 발열부로 전원을 전달하는 전원선을 구비하는 도전패턴을 형성하되, 상기 발열부와 상기 전원선이 한 가닥의 도전사에 의해 연속되도록 하는 과정과;
    상기 도전패턴을 커버하도록 상기 기저원단 상에 절연보호층을 형성하되, 상기 전원선과 배터리부 간의 전기접속 부위가 노출되도록 하는 과정과;
    노출된 상기 전원선과 상기 배터리부 간의 전기접속 부위에 스냅을 형성하는 과정을 더 포함하되,
    상기 발열부와 상기 전원선은 박음선 또는 자수형태로 형성되고,
    상기 전원선은 상기 도전사가 복수 회 왕복으로 박음 처리되어 일정 면적을 갖는 직사각형 형태로 형성되며, 도전사가 단절되지 않고 연속적으로 이어지도록 지그재그 형태로 박음 처리되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 도전패턴을 형성하는 과정은
    전원선의 일측 단부에서 출발하여 박음선 또는 자수형태로 발열부(120H)의 외측 또는 내측 테두리를 패턴 형성한 다음 전원선(120E) 부분에서 도전사가 겹치도록 직선으로 수차례 반복하여 왕복 박음선 패턴을 형성한 다음 그 위를 지그재그 형태(또는 물결무늬)로 박음질하여 일정 면적의 제1 전원선 패턴을 형성하는 제1 단계와;
    상기 제1 단계에 연속하여 상기 제1 전원선 패턴으로부터 박음질하여 발열부의 내측 또는 외측 테두리 패턴을 형성한 다음 전원선 부분에서 도전사가 겹치도록 직선으로 수차례 왕복 박음선 패턴을 형성한 다음 그 위를 지그재그 형태로 박음질하여 일정 면적의 제2 전원선 패턴을 형성하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상 발열체 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 절연보호층은
    심 테이프 또는 라미네이팅 공법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체 제조방법.
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