KR102012356B1 - 전기절연 코팅된 발열선과 도전대가 결합물에 의해 접합된 구조의 직조발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선행발명(특허 10-0790341호, 실용신안 제110067호)이 갖는 단점을 치유하기 위한 개량발명으로,
공지의 선행발명이 갖는 단점을 치유하기 위해, 나선(裸線)상태의 발열선을 전기절연(electric insulation)처리가 된 금속의 발열선(electric heating element)으로 치환하고, 나아가 발열선과 도전대가 직교(直交)되어 짜임을 갖게 되는 부분을 결합물로 접합시킴으로서 통전이 장기적으로도 확실하게 이루어지도록 하는 공법으로 구성된 직조의 발열체에 관한 것이다.

Description

전기절연 코팅된 발열선과 도전대가 결합물에 의해 접합된 구조의 직조발열체{The woven heater having a process of electrical insulated heating elements and electrical conducts are joined by the joining materials}

본 발명은 직기(織機)를 이용하여 금속의 발열선·도전선·방적사로 직조하여 완성하는 병렬구조의 직조발열체에 관한 것이다.

금속의 발열선으로 구성되는 직조의 발열체는 발열선과 도전선이 통전(通電) 되게 하기 위하여 나선(裸線)인 상태로 짜임(織造)을 갖게 되는데, 당연히 현행 전기매트류의 경우 KC시험규격[내습성(Moisture resistance) & 누설 전류와 절연내력(Leakage current and electric strength)]의 기준을 충족할 수 없는 단점이 있다.

현재까지의 대응공법으로는 2차 가공을 통해 pvc. pu 등의 합성수지 시트의 양면 덧댐(合布)으로 해결이 가능한데, 방수를 위한 별도의 가공공정에 소요되는 비용 상승(cost up)의 단점과 더불어 천 본래의 유연(flexible)함을 상실하게 되어 사용용도가 한정 되는 단점도 지니게 된다.

특히 이중의 도전대(도전선의 집합)로 구성된 직조의 발열체(특허번호 10-0790341호, 권리자는 본 발명 출원인)의 경우, 병렬로 나열되는 발열선의 저항치를 늘릴 목적으로[금속발열선이 갖는 고유저항(Ω/m)의 한계를 극복하기 위함], 일정수의 발열선과 직교(直交)된 내측도전대의 일정부분을 절단시킴으로서 절단되고 남은 일정수의 발열선이 외측도전대의 양측에 직렬로 연결되게 하고, 이러한 공법을 수차례 되풀이함으로서 병렬구조의 발열체를 완성하는 것이 요지다.

실시 예(實施 例)로서는, 발열체의 전체 크기에서 직렬의 연결과정을 거처 병렬로 나열되는 발열선의 개수가 많으면 많을수록 파단에 대비한 내구성이나 고른 온도 분포성에 있어 유리하기 때문에 통상 직렬로 연결되는 발열선들 사이의 간격은 10mm내외가 주종이 되며 그 폭(10mm) 사이에는 실의 굵기에 따라 7~12가닥의 방적사가 짜임(織造)이 되는 형상을 갖게 된다.

그리고 이상의 구조로 완성된 발열체에서 직렬연결을 위하여 내측 도전대의 일정부분을 절단(절단면 상호간의 절연을 위한 공간을 확보하기 위하여 주로 4mm 두께의 금형 칼날이 사용됨)하게 되는데, 절단되는 순간에 발열선과 직교 된 도전선의 응집력(cohesion)은 엄청 줄어들게 되고(통상 10mm간격에서 금형칼날의 폭인 4mm가 천공되고 나면 6mm가 남고 ÷2를 하면 한쪽에 3mm 정도의 여백만이 남게 됨), 나아가 사용에 따른 물리적 스트레스로 발열선과 도전대의 결착이 점점 더 느슨하게 됨으로서 발열선에 전원이 제대로 인가되지 않아 비 발열(非 發熱)이 되는 치명적인 단점도 있어 왔다.

특허번호 10-0790341호[도 2]

실용신안 제110067호[도 1]

본 발명은 상기 배경기술에서 언급된 단점을 치유하기 위한 개량발명으로,

첫 번째 과제로는 선행특허의 공법에서 사용되는 나선(裸線)상태의 발열선을 전기절연(electric insulation)처리가 된 금속의 발열선(electric heating element)으로 치환함으로서 천 본래의 유연한 질감을 확보하게 하는 동시에 별도의 방수를 위한 후처리공정을 생략하는데 있다.

두 번째 과제로는 선행실용신안(제110067호)의 공법에서 나선상태의 발열선을 전기절연처리 된 금속의 발열선으로 치환하고, 그리고 상기의 발열선과 도전대가 직교되는 부분을 결합물로 접합시킴으로서 통전이 확실하고 또한 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 것이다.

세 번째 과제로는 선행특허(10-0790341호)의 공법에서 나선상태의 발열선을 전기절연처리 된 금속의 발열선으로 치환하고, 아울러 직렬연결을 위하여 천공(piercing)이 된 부분에서의 응집력소실에 대처가 되도록 상기 발열선과 도전대가 직교되는 부분을 결합물로 접합시킴으로서 통전이 확실하고 또한 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 것이다.

* 용어의 정의 및 해설 *

본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어로서

1. 결합물이라 함은 열을 이용하여 두 개의 물질(발열선과 도전대)을 접합 가능하게 하는 용구로 정의하며, 인두기와 납(有鉛. 無鉛) 또는 레이저용접기 또는 초음파용착기가 포함된다.

2. 접합이라고 함은 본 발명에서 사용되는 발열선이 결합물에 의하여 도전대와 일체가 되는 것뿐만 아니라, 일체는 아니더라도 발열선과 도전대가 짜인후의 틈새(間

)가 결합물에 의하여 보다 치밀하게 메꾸어지고, 발열체 사용 중에도 메꾸어진 틈사이가 이완이 되지 아니하는 정도의 결속으로 정의 한다.

상기 첫 번째 과제의 해결 수단으로는, 나선(裸線)상태의 발열선을 전기적 절연이 되도록 통상적으로는 나선에 절연물질(Insulating varnish)을 도포하고 로(爐)에서 열처리하는 공정을 통해서 마련이 된다.

상기 두 번째 과제의 해결 수단으로는, 선행실용신안공법에서 나선(裸線)상태의 발열선을 전기적 절연이 되는 금속의 발열선으로 치환하고, 그리고 상기 발열선과 도전대가 직교(直交)되어 짜임을 갖게 되는 부분을 결합물로 결합시킴으로서 통전이 장기적으로도 확보가 되는 공법으로 이루어진다.

상기 세 번째 과제의 해결 수단으로는, 선행특허공법에서 나선(裸線)상태의 발열선을 전기적 절연이 되는 금속의 발열선으로 치환하고, 그리고 상기 발열선과 내측도전대가 직교(直交)되어 짜임을 갖게 되는 부분, 그리고 발열선과 외측도전대가 직교(直交)되어 짜임을 갖게 되는 부분을 결합물로 결합시킴으로서 통전이 장기적으로도 확보가 되는 공법으로 이루어진다.

이상의 해결수단으로 마련된 본 발명은 방수 및 절연을 위해 pvc. pu 등의 합성수지 시트의 덧댐이 필요 없어지므로 천 본래의 부드러운 질감 확보와 더불어 시간 및 금전적 비용절감(cost saving)의 효과를 갖게 되며, 도전대와 발열선의 연결이 완벽하게 이루어져 제품의 신뢰성을 한층 더 높이는 진보성도 갖게 된다.

도 1은 직조의 발열체에 대한 절개 예시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
11 : 발열선 30 : 도전대
도 2는 이중의 도전대로 구성된 직조의 발열체에 대한 절개 예시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
10 : 직조발열체 11 : 발열선
20 : 방적사
31 : 이중의 도전대
32 : 내측도전대 33 : 외측도전대

본 발명의 바람직한 실시 예들 중에서 그 하나를 첨부도면(도2)에 의거 기술하면 다음과 같다

1. 전기절연이 된 금속의 발열선(11)들이 병렬로 나열되고, 그 발열선 양단이 직기에 의하여 이중의 도전대(32, 33)와 직교되면서 짜임(織造)을 갖는다.

상기 전기절연이 된 금속의 발열선은 통상적으로는 나선상태의 금속발열선에 절연용 바니시(varnish)를 도포하고 용도에 맞는 구멍크기의 다이스(DIES)를 거쳐 로(OVEN)에서 열처리하는 공정으로 이루어진다. 이때 사용되는 바니시의 종류는 내열온도·건조방법·수지종류 등에 따라 여러 가지로 분류가 되는데, 본 발명에 이용되는 절연바니시는 결합물의 가열온도에 의하여 피복이 파괴되면서 발열선과 도전선의 접합이 용이하게 되고 동시에 통전(通電)이 확보될 수 있는 종류가 선택된다.

보다 구체적 예시로는, 지름 0.08mm~0.13mm의 니켈·크롬의 발열선에 절연을 목적으로 폴리우레탄 계열의 내열온도 135℃의 전선용 바니시를 사용하는데 7회 정도의 겹 코팅으로 약 50미크론 정도의 도막이 형성되어 절연 및 방수가 양호하게 확보가 되며, 다음 공정으로 3000데니어 굵기의 실리콘 코팅된 유리섬유 실(yarn)에 1.5mm 간격(pitch)을 두고 권선(winging)을 하여 병렬구조의 발열체에 사용할 발열선을 마련한다.

다른 하나의 예시로는, 실리콘 코팅된 유리섬유 실 또는 아라미드섬유 실에 나선상태의 금속발열선이 일정피치로 권선이 된 것을 바니시 등의 절연물질로 도막을 형성한 상태로도 사용된다.

2. 직렬연결을 위하여 천공(piercing)이 되는 부분(도 2의 32A, 32B, 32C, 32D)에서 천공의 결과로 응집력(cohesion)이 줄어듦과 더불어 사용에 따른 응집력감소로 인하여 통전이 단속(斷續)되거나 상실되는 것을 방지할 목적으로 발열선과 도전대가 직교되는 부분을 결합물을 이용하여 접합시킴으로서 통전이 확실시 되고 또한 장래에 걸쳐 통전이 지속적으로 유지될 수 있도록 하는 것이다.

부연설명하면, 직조를 통해서 도 2 형상의 발열체(10)가 마련이 되고, 다음 공정으로 도 2의 32A, 32B, 32C, 32D, 11x, 11y, 11v, 11w를 프레스를 이용하여 천공함으로서 3가닥의 발열선이 하나의 발열선으로 직렬연결이 되고 동시에 전원이 인가되는 외측도전대의 양측 단(33)에도 연결이 되는데, 이러한 공정을 되풀이함으로서 하나의 순수한 병렬구조의 발열체가 완성이 된다.

그리고 절단되고 남은 부분에서의 응집력(cohesion)강화와 통전(通電)을 목적으로 발열선과 도전대가 직교되는 부분을 결합물을 이용하여 접합시키며, 나아가 외측도전대(33)와 발열선이 직교되는 부분도 결합물을 이용하여 접합을 한다. 물론 접합되는 부분에서의 절연은 결합물에서 발생되는 열로 파괴가 되면서 통전이 이루어지게 된다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시 예들 중에서 다른 하나를 첨부도면(도 1)에 의거 기술하면 다음과 같다

상기 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]의 "1."에서 기술된 전기절연을 갖춘 금속의 발열선(11)들이 병렬로 나열되고, 그 발열선 양단이 직기에 의하여 도전대(30)와 직교되면서 짜임(織造)을 갖게 되는 병렬구조의 발열체로서, 상기의 발열선과 도전대가 직교되는 부분을 결합물을 이용하여 접합시킴으로서 통전이 보다 확실시 되는 병렬구조의 직조발열체가 구현이 된다.

물론, 상기의 내용 전반에 걸쳐 해당되는 내용으로, 발열선과 접합을 이룬 도전대는 방수테이프 등의 방수물질로 방수 및 절연처리가 된다.

본 발명은 방수 및 전기절연을 갖는 병렬구조의 발열체로서 병렬구조가 갖는 특 장점을 발판으로 전기매트 등 발열을 필요로 하는 산업 전 분야에 걸쳐 두루 사용될 수 있는 고품질의 발열체다.

Claims (1)

1. 발열체의 양단 각각에 이중(dual)의 도전대(31)를 갖는 직조발열체에서 3가닥이상의 발열선을 하나로 직렬연결하기 위하여 내측도전대(32)와 외측도전대(33) 사이에 접속된 일정수의 발열선과 그리고 내측도전대(32)의 일정부분을 절단하여 완성되는 직조의 발열체에 있어서,
   상기 직조발열체에서 직렬로 연결 되는 전기절연처리가 된 금속의 발열선(12)과 내측도전대가 직교(直交)로 짜인(織造) 부분과 그리고 상기 발열선(12)과 외측도전대가 직교(直交)로 짜인 부분을 인두기와 납을 이용한 결합물로 전기적으로 접합하는 것을 특징으로 하는 발열선과 도전대가 결합물에 의해 접합된 구조의 직조발열체.

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