KR101936724B1 - 카본섬유 열선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열선에 관한 것으로, 상기 열선은 카본섬유를 포함하는데, 다수의 전선 가닥으로 이루어지는 기본열선; 상기 기본열선과 함께 다수의 카본섬유(carbon fiber) 가닥으로 이루어지는 카본열선; 상기 기본열선 및 카본열선이 서로 밀착되도록 상기 기본열선 및 카본열선을 감싸는 섬유상의 결속부재; 및 상기 결속부재를 감싸는 피복재를 포함하고, 상기 전선 가닥은, 구리(Cu): 55~65중량%, 니켈(Ni): 15~20중량%, 아연(Zn): 15~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카본섬유 열선{HEATER INCLUDING CARBON FIBER}

본 발명은 기본열선과 카본섬유로 이루어진 카본열선을 포함하는 카본섬유 열선에 관한 것이다.

일반적으로, 탄소섬유는 그 원료에 따라 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계로 분류되며 그 중PAN계와 레이온계가 거의 대부분을 차지한다.

탄소 섬유를 이용한 히터는 금속 발열체를 이용한 히터와 비교해서 열용량이 작고 상승 및 하강 온도 특성이 우수하며, 비산화성 분위기 중에서는 고온 내구성도 우수하기 때문에 최근 가열 장치는 물론, 난방 장치, 건조 장치 등에도 점차 많이 보급되고 있는 추세에 있다.

종래, 상기 금속 발열체의 발열선으로는 니크롬, 동니켈 합금과 같은 금속 발열선이 주로 사용되고 있으나, 이와 같은 니크롬 등의 금속 발열선들은 전기가 한 선을 통해 흐르기 때문에 어느 한 부분이라도 끊어지면 전체 발열선에 전기가 통하지 않게 되므로 발열체로써의 기능을 상실하는 문제점이 있었다.

또한, 니크롬 등의 금속들은 원적외선의 방사율이 낮아 대상 물체의 가열이 대류에 의해 이루어지기 때문에 복사에 의한 가열에 비해 에너지 효율이 낮으며, 원적외선의 효과를 이용할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 현재 열선으로 사용되는 발열체는 선형으로 형성된 것으로서 얇은 면상의 전도성 발열체 위에 금속 전극을 양끝에 설치한 후 절연처리하여 면 전체에서 발열하게 되는 면상발열체를 많이 사용하며 그 외에도 구리선, 니크롬선 등이 사용되고 있다. 그런데 이러한 열선은 주로 교류를 사용하기 때문에 액체와 직접 접근하는 곳에는 사용하기 어려운 경우가 많다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 고온 내구성이 우수한 탄소섬유를 이용하여 빠른 시간에 균일한 가열이 가능하고 발열특성이 뛰어난 열선을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 전선 가닥으로 이루어지는 기본열선; 상기 기본열선과 함께 다수의 카본섬유(carbon fiber) 가닥으로 이루어지는 카본열선; 상기 기본열선 및 카본열선이 서로 밀착되도록 상기 기본열선 및 카본열선을 감싸는 섬유상의 결속부재; 및 상기 결속부재를 감싸는 피복재를 포함하고, 상기 전선 가닥은, 구리(Cu): 55~65중량%, 니켈(Ni): 15~20중량%, 아연(Zn): 15~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본섬유 열선이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 결속부재는 나선형으로 상기 기본열선 및 카본열선을 제1 방향을 따라 감싸는 제1 결속부재; 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 따라 상기 기본열선 및 카본열선을 감싸는 제2 결속부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 결속부재는 케블라(Kevlar)이고 상기 제2 결속부재는 폴리에틸렌(PE)일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 카본열선은 8,000~12,000개의 카본섬유가 다발을 이루는 형태일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 카본섬유 열선은 40~60℃의 열을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 기본열선은, 인(P): 0.6~0.7중량%, 망간(Mn): 0.3~0.5중량%, 칼슘(Ca): 0.25~0.35중량%, 규소(Si): 0.2~0.3중량%를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 탄소섬유 열선의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 탄소섬유를 이용함으로써 온도특성이 우수하고 내구성이 강하며, 빠른 시간에 균일한 가열이 가능하므로 열 효율이 높아 전력소모가 낮은 장점이 있다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 카본섬유 열선에 직류를 사용할 수 있으며, 직류를 사용하더라도 카본섬유를 포함하는 열선의 발열량이 다른 열선에 비하여 높다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 직류를 사용하기 때문에 누전 등에 의한 화재위험이 없으며 실처럼 직조되어 세탁을 하더라도 누전의 문제가 없다. 특히, 기존의 열선은 열선의 일부에 손상이 있는 경우 누전위험이 있었지만 본 발명에 따른 열선은 열선의 일부가 끊어진다고 하여도 완전히 절단되어 전기가 흐르지 않게 되는 경우가 아니면 출력이 낮아지게 될 뿐이므로 화재, 누전의 우려가 낮다는 장점이 있다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명과 같은 열선은 직류를 사용하면서도 평면으로 제직하여 높이를 줄였기 때문에 두께가 얇은 곳이나 물과 접촉될 가능성이 많은 곳에서도 사용이 가능하다. 예를 들면, 매트를 만들어 사용하는 경우에는 물빨래가 가능하게 되며 종래에 누전, 감전의 위험이 있어 열선을 사용하지 못했던 곳에 열선으로 사용이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 직류를 사용할 수 있기 때문에, 건전지를 사용하여 상기 열선에 전원을 공급할 수도 있으며, 전원을 공급하기 위하여 USB 포트와 같은 장치를 활용할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열선을 이용하여 조끼 또는 방석을 제작한 경우, 이를 휴대하면서 사용할 수 있는데, 직류를 사용할 수 있기 때문에 휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 전자장치에 연결하여 전원을 공급할 수도 있다.

발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명과 관련된 절단된 카본섬유 열선의 사진이다.
도 2는 본 발명과 관련된 면상발열체의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명과 관련된 전선 가닥의 원적외선 방사율 그래프이다.
도 4는 본 발명과 관련된 전선 가닥의 원적외선 방사에너지 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명과 관련된 카본섬유 열선을 이용하여 제작한 전열매트의 양면 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명과 관련된 절단된 카본섬유 열선(100)의 사진으로, 도 1a는 피복재(140)가 일부 벗겨진 상태의 카본섬유 열선(100)의 사진이고, 도 1b는 제1 결속부재(130a)가 일부 벗겨진 상태의 카본섬유 열선(100)의 사진이고, 도 1c는 제1 결속부재(130a) 및 제2 결속부재(130b)가 일부 벗겨진 상태의 카본섬유 열선(100)의 사진이며, 도 1d는 제1 및 제2 결속부재(130a, 130b)가 완전히 벗겨진 상태의 카본섬유 열선(100)의 사진이다.

도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본섬유 열선(100)은 기본열선(110)과 카본열선(120), 결속부재(130a,130b) 및 피복재(140)를 포함한다.

상기 피복재(140)는 내부가 비어 있는 중공 구조로서, 다양한 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 금속, 합성수지, 석영 등으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 휨 변형이 가능하도록 플레시블(flexible)한 소재인 테프론(Teflon)으로 이루어질 수 있다. 상기 피복재(140)는 양단이 밀폐된 구조를 이루어지거나, 양단이 개방된 구조로 이루어지고 개방된 양단에는 내부를 밀폐시킬 수 있는 캡이 결합될 수도 있다.

상기 피복재(140)의 내부에는 상기 기본열선(110)과 카본열선(120) 및 결속부재(130a,130b)가 구비된다. 이때, 상기 기본열선(110)은 전원이 인가되면 열을 발생시키며, 상기 기본열선(110)은 상기 피복재(140)의 길이방향을 따라 일 방향으로 길게 형성된다.

상기 기본열선(110)은 다수의 전선 가닥으로 이루어지고, 상기 카본열선(120)은 상기 기본열선(110)과 함께 다수의 카본섬유(carbon fiber) 가닥으로 이루어지며, 상기 결속부재(130a,130b)는 나선형으로 상기 기본열선(110) 및 카본열선(120)을 제1 방향으로 감싸는 제1 결속부재(130a)와 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 따라 상기 기본열선(110) 및 카본열선(120)을 감싸는 제2 결속부재(130b)를 포함한다. 즉, 상기 제1 및 제2 결속부재(130a,130b)는 상기 기본열선(110) 및 카본열선(120)이 서로 밀착되도록 상기 기본열선(110) 및 카본열선(120)을 감싸도록 형성되면서, 서로 반대 방향으로 형성된다. 상기 카본열선(120)은 다발 형태로 연사되어 단위길이당 일정한 전기적 특성과 길이방향으로의 신축성이 있으면서 고강도의 내구성과 안전성을 갖게 된다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기본열선(110) 및 카본열선(120)은 다수의 가닥으로 형성되며, 특히 카본열선(120)은 크게는 두 개의 가닥으로 이루어져 있으며, 각각의 가닥은 약 6,000개의 카본섬유로 이루어져 있다.

이때, 상기 전선 가닥은 구리(Cu): 55~65중량%, 니켈(Ni): 15~25중량%, 아연(Zn): 15~25중량%를 포함하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 기본열선(110)의 저항에 의해 발생된 열이 카본열선(120)에 전달됨으로써 카본열선(120)이 원적외선을 방사하면서 열을 발생시키게 된다. 이때, 상기 기본열선(110)에는 일반적인 니크롬선에 비하여 구리(Cu)의 함량이 많아 전기적인 저항은 보다 낮도록 하였다. 일반적으로 전열의 목적으로 사용되는 니크롬선은 70％의 니켈과 15％의 크롬(Cr) 그리고 철(Fe)과 망간(Mn)으로 구성된 합금이다. 니크롬선은 구리보다 저항이 훨씬 크고 고온에서도 안정하기 때문에 보통 전열선으로 사용된다. 즉, 전류가 흐를 때 발생하는 열(Q)은 전류(I)의 제곱과 저항(R) 및 시간(t)에 비례하기 때문에, 같은 전류가 흘러도 저항이 큰 니크롬선이 구리보다 더 많은 열을 내는 것이다. 이와 같은 이유로 순수한 구리선은 전열선으로 많이 사용되지 않았다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 바로 인접하여 배치되는 카본열선(120)에 열을 공급하도록 하기 위하여 기본열선(110)의 발열이 필요한데, 본 발명의 일 실시예에서는 발열이 40~60℃의 범위이면 충분하다. 만약, 구리의 함량이 55중량%보다 적은 경우에는 기본열선(110)의 저항이 커져서 과도한 열이 발생하게 되어 인체에 화상을 입힐 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에서는 구리의 함량을 55중량% 이하로 한정한다. 그리고, 구리의 함량을 65중량% 이하로 한정함으로써 기본열선(110)에 의해 사람의 체온보다 높은 온도의 열이 발생하도록 하였다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서는 구리의 함량을 55~65중량%로 조절함으로써 열선에 의한 발열이 40~60℃를 만족하도록 하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전선 가닥에서 아연(Zn) 함량은 15~25중량%이고, 니켈(Ni) 함량은 15~25중량%인데, 상기 Ni 함량이 증가할수록 연한 상아색(ivory)으로부터 은백색으로 변하게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 기본열선(110) 제조시 구리에 아연(Zn)을 첨가하는데, 아연을 첨가함으로써 구리에 비하여 주조성, 가공성 및 내식성이 향상되며, 순구리에 비하여 화학적 부식에 대한 저항이 커진다. 고온으로 가열해도 크게 산화되지 않는다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에서의 아연의 함량을 15중량% 이상을 첨가하며, 25중량%를 초과하는 경우에는 취성이 증가하므로 본 발명의 일 실시예에서는 아연의 함량을 25중량% 이하로 한정하였다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 기본열선(110)의 부식을 방지하기 위하여 니켈을 첨가하는데, 니켈을 첨가함으로써 가공성이 향상되고 산과 알칼리에 대한 내부식성이 향상된다. 또한, 니켈은 온도에 따른 전기 저항의 변화가 크지 않으며 내열성이 좋아 전열선으로 사용된다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 니켈의 함량을 15중량% 이상을 첨가하였으며, 기본열선(110)의 저항이 과도하게 커지지 도록 하기 위하여 25중량% 이하로 한정하였다.

본 발명의 일 실시예에서의 전선 가닥은 높은 강도를 가지며 냉간가공성도 좋으나 열간가공성이 다소 떨어진다. 냉간성형성이 좋기 때문에 냉간성형 작업용 및 도금하기 위하여 매끈한 표면이 요구되는 물품에 널리 사용되고 있다. 절삭성의 향상을 목적으로 이 합금에 때로는 Pb를 첨가하는데 연성은 다소 떨어질 수 있다.

상기 성분 외에도 본 발명의 일 실시예에서의 전선 가닥은 인(P): 0.6~0.7중량%, 망간(Mn): 0.3~0.5중량%, 칼슘(Ca): 0.25~0.35중량%, 규소(Si): 0.2~0.3중량%를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전선 가닥은 0.05~0.1mm의 크기를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서 카본열선(120)은 다수의 카본섬유가 다발을 이루는 형태이다. 가령, 8,000개 내지 12,000개의 카본섬유 가닥을 어레이(array)시켜 형성할 수 있다. 상기 카본섬유의 가닥 개수 및 기본열선(110)의 직경은 히터 용량에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 그리고, 열선은 다수의 카본섬유 가닥을 꼬아서 로프 형상으로 형성할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 기본열선(110)에 의해 발생되는 열량이 카본열선(120)에 의해 발생되는 열량보다 많기 때문에, 기본열선(110)과 카본열선(120)에 동시에 전기가 공급되더라도 기본열선(110) 보다 카본열선(120)에 흐르는 전류의 크기가 작기 때문에 카본열선(120)에 의한 발열량은 미미하다. 이때, 기본열선(110)에 의해 발생되는 열이 카본열선(120)에 전달됨으로써 카본열선(120)에서 원적외선이 방사되게 된다. 즉, 상기 기본열선(110)에 의해 열이 발생됨과 동시에 카본열선(120)에 의해 원적외선이 발생되게 된다. 이는 기본열선(110)이 카본열선(120)을 예열시키는 것과 유사하다. 이때, 상기 기본열선(110)을 제조시에 어닐링(annealing)을 실시함으로써 플렉시블(flexible)하게 되며 기본열선(110)을 이용한 전열기구, 일예로 전열패드의 경우에 빨래가 가능해진다.

본 발명의 일 실시예에서의 카본섬유 열선(100)은 여러 가닥의 기본열선(110)과 카본열선(120)을 하나의 실처럼 사용하여 직조하기 때문에 열선의 개수나 굵기를 조절하게 되면 전기저항을 쉽게 조절할 수 있게 되어 발열량을 조절할 수 있게 된다. 종래의 카본 열선은 단면의 크기를 조절하여 발열량을 조절하였지만 열선의 개수로 조절하는 것이 좀더 미세한 조정이 가능하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 기본열선(110) 및 카본열선(120)이 밀착되도록 결속시키는 결속부재(130a,130b)를 더 포함할 수 있는데, 결속부재(130a,130b)로는 케블라(Kevlar)와 같은 합성섬유를 사용할 수 있다. 상기 결속부재(130a,130b)는 상기 기본열선(110) 및 카본열선(120)을 나선형으로 제1 방향을 따라 감으면서 결속시키며, 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향을 따라 감으면서 결속시킬 수도 있다. 이와 같이, 서로 반대 방향으로 감으면서 기본열선(110) 및 카본열선(120)을 결속시킴으로써 유도전류를 상쇄시킬 수도 있으며, 케블라와 함게 폴리에틸렌(PE)을 각각 서로 반대 방향으로 감아 유도전류를 상쇄시킬 수도 있다. 즉, 상기 제1 결속부재(130a)는 케블라이고, 제2 결속부재(130b)는 폴리에틸렌일 수 있다. 이때, 상기 카본열선(120)은 기본열선(110)으로부터 발생되는 열을 균일하게 전달받을 수 있도록 기본열선(110)의 내부에 배치하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 직류를 사용하여 열선에 전기를 가함으로써 전자파의 발생을 억제할 수 있도록 하였다.

한편, 전기가 흐르는 곳에는 전기장과 자기장이 동시에 발생 되는데, 자기장은 W(출력)를 높일수록 가우스(GAUSS)유해 수치가 높아지는데, 동일한 수치의 출력을 공급해도 카본섬유 선상발열체 보다 금속 발열체에서 보다 많은 유해 전자파가 발생된다. 그리고, 금속 발열체는 전도열이 발생되므로 카본섬유 선상발열체에서 발생되는 원적외선 열 보다 건강에 유익하지 못하다는 문제가 있는데, 이를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 결속부재(130a,130b)을 서로 다른 방향으로 감아서 유도전류가 서로 상쇄되도록 하였다. 또는, 기본열선(110)과 카본열선(120)에 흐르는 전류의 방향을 반대로 함으로써 기본열선(110)과 카본열선(120)에서 발생되는 자기장이 서로 상쇄되도록 할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본섬유에서는 원적외선이 발생되는데, 일반적으로 원적외선은 4~1000㎛ 범위의 파장을 갖는 전자파를 말하며, 이러한 원적외선은 가시광선에 비하여 열작용이 우수하고 방사에너지가 직접적이면서 순간적으로 열 전달되기 때문에 가열이 신속하게 이루어는 것은 물론, 에너지 절약 효과가 크다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 열선은 건조가열, 온열치료, 건강용품, 건축내장재 등에 널리 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 열선은 원적외선을 방사하기 때문에 면상발열체로 제조됨으로써, 일예로 방석과 같은 발열기구로 제조될 수도 있다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열체인 발열기구(150)의 분해사시도인데, 도 2을 참조하면, 상면부재(160)과 하면부재(170)로써 각각 절연부재를 사용할 수 있으며, 일예로 옷감과 같은 천을 사용할 수 있다. 상기 하면부재(170) 상에 앞서 설명한 카본섬유 열선(100)을 배치하고, 그 위에 상면부재(160)을 위치시킴으로써 면상발열체를 제작할 수 있다. 이에 의해 제작된 것이 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 발열기구(150)이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열선을 이용하여 제조한 발열기구(150)인데, 이와 같이 제조한 카본열선(120) 및 기본열선(110) 구조의 면상발열체에 전기단자(190)를 연결하고 전기를 통전시 5∼20 ㎛ 파장 범위의 원적외선 방사율이 88% 이상인 매우 우수한 원적외선 방사특성을 나타내었다.

이때의 기본열선(110)의 성분은 구리(Cu): 60.75중량%, 니켈(Ni): 18.75중량%, 아연(Zn): 18.40중량%, 인(P): 0.66중량%, 망간(Mn): 0.38중량%, 크롬(Cr): 0.087중량%, 규소(Si): 0.28중량%, 철(Fe): 0.22중량%, 칼슘(Ca): 0.30중량%를 포함하며, 이외에도 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 황(S), 염소(Cl), 칼륨(K)을 미량으로 함유한다.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 카본섬유 열선(100)은 전원과 연결되며 적어도 일 단부에서 전원케이블(185)과 연결될 수 있다. 이를 위해 피복재(140)의 단부에는 카본섬유 열선(100)을 전원과 전기적으로 연결시킬 수 있는 접속단자(190)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 카본섬유 열선(100)은 통상적인 컨트롤러(180)를 통해 전원과 연결 또는 차단될 수 있다. 상기 컨트롤러(180)는 일종의 전원스위치일 수 있으며, 사용자가 원하는 온도에 맞도록 조절할 수 있다.

상기 피복재(140)는 기본열선(110)의 외측에 형성되어 카본섬유 가닥들을 결속시킴과 동시에 기본열선(110)을 절연시키는 역할을 한다. 상기 열선은 다수의 카본섬유 가닥을 어레이시키거나 꼬아 제작하므로 휨 변형 및 유연성이 풍부하고, 여러 가지의 구조, 형상으로 가공하기가 쉽다

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열선은 탄소섬유를 이용함으로써 온도특성이 우수하고 내구성이 강하며, 빠른 시간에 균일한 가열이 가능하므로 열 효율이 높이 전력소모가 낮다.

도 3는 본 발명과 관련된 전선 가닥의 원적외선 방사율 그래프이고, 도 4는 본 발명과 관련된 전선 가닥의 원적외선 방사에너지 그래프이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열선을 50℃에서 시험한 결과이며, FT-IR 분광기(spectrometer)를 이용한 흑체(black body)에 대비한 측정결과이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본섬유를 함유하는 열선의 원적외선 방사율은 5∼20 ㎛의 범위에서 0.886의 수치를 나타냈으며, 410W/m²·㎛,50 ℃를 나타내었다.

또한, 상기 카본열선(120)은 가는 실선 형태이기 때문에 저항이 낮아 적은 전압과 전류로도 충분한 발열이 가능하고 발열된 열은 축적되어 더욱 따뜻함을 느낄 수가 있다. 또한 발열부위가 집열이 안 되고 온도가 퍼짐으로 편차가 적으며, 섬유특성을 갖고 있어 이물감이 없는 이점을 갖는다

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (6)

1. 다수의 전선 가닥으로 이루어지는 기본열선;
   상기 기본열선과 함께 다수의 카본섬유(carbon fiber) 가닥으로 이루어지는 카본열선;
   상기 기본열선 및 카본열선이 서로 밀착되도록 상기 기본열선 및 카본열선을 감싸는 섬유상의 결속부재; 및
   상기 결속부재를 감싸는 피복재를 포함하고,
   상기 전선 가닥은,
   구리(Cu): 55~65중량%, 니켈(Ni): 15~20중량%, 아연(Zn): 15~20중량%, 인(P): 0.6~0.7중량%, 망간(Mn): 0.3~0.5중량%, 칼슘(Ca): 0.25~0.35중량%, 규소(Si): 0.2~0.3중량%를 포함하고, 나머지는 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본섬유 열선.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결속부재는 나선형으로 상기 기본열선 및 카본열선을 제1 방향을 따라 감싸는 제1 결속부재; 및
   상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 따라 상기 기본열선 및 카본열선을 감싸는 제2 결속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본섬유 열선.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 결속부재는 케블라(Kevlar)이고, 상기 제2 결속부재는 폴리에틸렌(PE)인 것을 특징으로 하는 카본섬유 열선.
4. 제1항에 있어서,
   상기 카본열선은 8,000~12,000개의 카본섬유가 다발을 이루는 형태인 것을 특징으로 하는 카본섬유 열선.
5. 제1항에 있어서,
   상기 카본섬유 열선은 40~60℃의 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 카본섬유 열선.
6. 삭제

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