KR102066069B1 - 정연식 다층 복합열선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정연식 다층 복합열선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중앙에 연장된 중앙심선부(10)와, 상기 중앙심선부(10)의 외주연에 인접되도록 다수개의 심선군(C)이 연장된 외주연심선부(20)와, 상기 중앙심선부(10)과 외주연심선부(20)가 외부와 절연되도록 상기 외주연심선부(20)의 외주연을 감싸는 절연쉬스(30)로 이루어짐으로써, 집적도가 높아지며, 외력에 의한 손상이 최소화 되고, 내구성이 향상된 정연식 다층 복합열선에 관한 것이다.

Description

정연식 다층 복합열선{Order type multi-layer Composite Thermic rays}

본 발명은 정연식 다층 복합열선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중앙심선의 외주연에 외접되어 평행하게 배치된 외부심선으로 이루어진 심선군이 중앙심선부의 외주연에 평행하게 연장됨으로써, 외력에 의한 외형 손상이 최소화 되고, 균일한 밀집도로 저항이 일정하여, 내구성과 신뢰도가 향상된 정연식 다층 복합열선에 관한 것이다.

일반적으로 열선은 가전, 전기기구의 배선(예 : 밥솥, 밥통, 보일러, 전기, 전자 등), 조명기구, 자동차 시트 등에서 전기를 이용하여 고온가열하기 위해 주로 사용된다.

특히, 자동차의 시트에 내장된 열선 케이블은 복수의 도체심선이 개별적으로 절연소재에 의해 코팅된 열선 가닥들이 다발 형태로 집합된 후 피복소재로 감싸여진 구조를 갖고, 방염처리된 부직포 등으로 이루어진 장착면 상에 지그재그로 배열됨으로써 면상 발열체를 형성하게 된다.

그리고, 상기 열선 케이블은 탑승자의 하중과 차체 진동에 의한 기계적, 화학적, 열적 스트레스 등으로부터 손상되는 것을 방지하기 위해 인장강도, 내굴곡성 등의 기계적 특성이 우수해야 한다.

이와 관련된 종래기술로 한국등록특허 제10-1394415호(2014.05.07.)에는 내굴곡성이 우수한 열선 케이블이 개시되었다.

상기 종래기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 합금으로 된 복수개의 도선을 서로 꼬아서 형성한 다수의 열선을 인장력을 높이는 중심선을 기준 하여 그 주변을 감싸도록 꼬아서 외부를 절연소재로 피복하여 구성하는 열선 케이블로서, 도금부재(14)로 도금한 도체심선(12)에 동일한 도금부재(14)로 도금한 개별 도금 열선(10)을, 도체심선(12)을 중심으로 6가닥을 꼬아서 개별 도금 열선(10) 6가닥과 도체심선(12)이 연선다발 뭉치를 구성하는 제1 열선집합부재(20)를 구성하고, 상기 제1 열선집합부재(20) 6가닥들을 다시 내굴곡성을 높이는 제2 중심축(34)을 중심으로 꼬아 감싸진 제2 열선복합부(30)를 구성하여, 상기 제2 열선복합부(30)를 구성하는 제1 열선집합부재(20) 가닥들 사이의 틈에 충진되되도록 제2 열선복합부(30)를 불소수지 시스(40)로 피복하여 열선케이블을 구성하되,

상기 제1 열선집합부재(20)는 상기 개별 도금 열선(10)의 직경이 0.06mm 이하의 가는 굵기로 형성된 상태에서 집합 본수를 증대시켜 하중이 분산되도록 꼬아 지고, 상기 제1 열선집합부재(20) 가닥들이 상기 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)을 중심으로 외부에 로프방식으로 2차로 꼬아 감싸져 파단되지 않도록 이중으로 하중이 분산되게 보강 지지 되도록 한 것과; 상기 제1 열선집합부재(20)는, 상기 개별 도금 열선(10) 가닥들 가운데 하나 이상이 내굴곡성을 높이는 제1 열선집합부재(20)의 제1 중심축(C)으로 중심에 배치되도록 꼬아지는 것과; 상기 개별 도금 열선(10)의 도체 심선(12)은 인장강도 범위가 600 내지 1,400 N/㎟ 이고, 전기적 도전율 범위가 15 내지 90%인 구리 합금으로 형성되어 인장력과 내굴곡성을 가진 것과; 상기 개별 도금 열선(10)의 도금부재(14)는 150℃ 이상의 고내열성 주석 또는 은 가운데 어느 하나로 이루어진 것과; 상기 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)은 인장력 보강사인 아라미드 섬유로 이루어진 것과; 상기 불소수지시스(40)는 FEP 또는 PFA로 형성되는 것을 특징으로 한다.

다만, 상기한 종래기술은 제2 열선복합부(30)의 제2 중심축(34)을 형성하는 개재물이 구부림이나 사용자의 하중에 의해 구조적인 변형이 발생되고, 이러한 구조적 변형은 저항값이 유지되지 못하게 되며, 단선과 화재발생의 원인이 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 다수개의 도체열선이 평행하게 배치된 심선군이 복층을 이루도록 중앙심선부의 외주연에 외접하여 평행하게 배치되고, 인장강도와 난연성이 보강되도록 SUS소재의 보강재와 플라스틱난연제가 보강된 정연식 다층 복합열선을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정연식 다층 복합열선은 다수개의 열선도체로 이루어진 심선군이 서로 인접되며 형성된 복합열선으로서, 중앙에 연장된 중앙심선부와, 상기 중앙심선부의 외주연에 외접되는 다수개의 심선군이 서로 평행하게 연장된 외주연심선부와, 상기 중앙심선부과 외주연심선부가 외부와 절연되도록 상기 외주연심선부의 외주연을 감싸는 절연쉬스로 이루어지고,

상기 심선군은 중앙에 연장된 축심선과, 상기 축심선의 외주연에 외접하며 서로 인접한 다수개의 외부심선으로 이루어지며, 상기 축심선과 외부심선는 각각 은, 구리, 니켈, 철 등의 합금으로 이루어진 중앙도체와, 상기 중앙도체의 외주연을 감싸는 바니쉬로 이루어지고, 상기 바니쉬는 우레탄, 테프론, 나일론 중 어느 하나의 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 중앙심선부는 상기 심선군 또는 SUS소재의 중앙보강재 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 절연쉬스는 난연성과 인장강도가 높아지도록 나일론, 테프론, 피크폴리머 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 외주연심선부의 외주연에는 상기 중앙심선부를 중심으로 상기 심선군이 복층을 이루도록 연장된 최외곽심선부가 구비되며, 상기 축심선과 외부심선의 사이에는 SUS재질의 심선보강재가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 외부심선 중 적어도 한 쌍은 인장강도가 보강되도록 케블라 소재의 보강재로 이루어지며, 상기 보강재는 상기 중앙도체를 기준으로 서로 대칭되도록 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 중앙심선부와 외주연심선부의 사이 공간에는 충격을 완화시키며 난연성을 강화시키는 다공성 플라스틱난연제로 이루어진 보조충진재로 충진된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 정연식 다층 복합열선은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 복합열선이 중앙심선부를 기준으로 외주연에 외접한 외주연심선부가 구비되고, 상기 외주연심선부는 축심선의 외주연에 외부심선이 평행하게 배열된 심선군으로 이루어짐으로써, 단위 면적당 밀집도가 향상되고 내구성이 향상되며,

둘째, 상기 축심선과 외부심선은 열선도체와 외주연을 감싸는 바니쉬로 이루어지고, 상기 바니쉬는 우레탄, 테프론, 나일론 중 어느 하나의 소재로 이루어짐으로써, 상기 심선군이 외부의 충격에 의한 파손 또는 단선이 방지되고, 열전도가 향상되며,

셋째, 축심선의 외주연에 인접한 외부심선 중 적어도 한 쌍은 상기 열선도체의 인장강도가 보강되도록 케블라 소재의 보강재로 구비됨으로써, 외력에 의한 파손이 방지되고, 인장강도가 강화되고,

넷째, 중앙심선부와 외주연심선부의 사이 공간에 정수슬러지를 이용한 플라스틱난연제로 이루어진 보조충진재가 구비됨으로써, 과열에 의한 화재발생시 상기 플라스틱난연제는 수산기(OH-)를 배출하여 화재가 확산되는 것을 방지하는 난연성과 연기억제 기능을 수행하며, 열선도체의 표면에서 열의 활동을 현격히 저하시키는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 내굴곡성이 우수한 열선 케이블의 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 정연식 다층 복합열선의 사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 정연식 다층 복합열선의 평면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정연식 다층 복합열선의 평면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 정연식 다층 복합열선은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와같이, 다수개의 열선도체로 이루어진 심선군(C)이 서로 인접되며 형성된 복합열선으로서, 중앙에 연장된 중앙심선부(10)와, 상기 중앙심선부(10)의 외주연에 외접되는 다수개의 심선군(C)이 서로 평행하게 연장된 외주연심선부(20)와, 상기 중앙심선부(10)과 외주연심선부(20)가 외부와 절연되도록 상기 외주연심선부(20)의 외주연을 감싸는 절연쉬스(30)로 이루어진다.

여기서, 상기 심선군(C)은 중앙에 연장된 축심선(40)과, 상기 축심선(40)의 외주연에 외접하며 서로 인접한 다수개의 외부심선(45)으로 이루어짐으로써, 단선 구조보다 열선도체의 밀집도가 향상되고 인장강도가 강해지게 된다.

그리고, 상기 축심선(40)과 외부심선(45)는 각각 은, 구리, 니켈, 철 등의 합금으로 이루어진 중앙도체(41)와, 상기 중앙도체(41)의 외주연을 감싸는 바니쉬(42)로 이루어진다. 상기 중앙도체(41)는 도체에 열이 생성되도록 저항으로 작용되는 니켈 또는 주석 등의 불순물을 미량(3% 이내) 함유시키게 된다. 상기 바니쉬(42)는 우레탄, 테프론, 나일론 중 어느 하나의 소재로 이루어진다.

한편, 상기 중앙심선부(10)는 상기 심선군(C) 또는 SUS소재의 중앙보강재(A) 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 SUS소재는 철에 크롬이 함유되어 내식성이 강화되고, 외주연에 절연재를 추가하여 인장강도가 보강되도록 극세사의 다발로 이루어진다.

그리고, 상기 절연쉬스(30)는 난연성과 인장강도가 높아지도록 나일론, 테프론, 피크폴리머 중 어느 하나로 이루어짐으로써, 누전을 방지하며 상기 외주연심선부(20)의 훼손을 방지하게 된다.

또한, 상기 외주연심선부(20)의 외주연에는 상기 중앙심선부(10)를 중심으로 상기 심선군(C)이 복층을 이루도록 연장된 최외곽심선부(25)가 구비된다. 상기 최외곽심선부(25)는 복합열선의 정해진 직경에 따라 2층 이상 적층될 수 있고, 상기 축심선(40)과 외부심선(45)의 사이에는 SUS재질의 심선보강재(47)가 구비됨으로써, 내굴곡성과 인장강도가 강화되어 내구성이 향상되게 된다.

그리고, 상기 외부심선(45) 중 적어도 한 쌍은 인장강도가 보강되도록 케블라 소재의 보강재(46)로 이루어지며, 상기 보강재(46)는 상기 중앙도체(41)를 기준으로 서로 대칭되도록 구비된다. 상기 케블라는 미국 듀폰이 개발한 파라계 방향족 폴리아마이드 섬유이며, 사용자의 몸무게가 시트에 잦은 구부러짐과 가열로 인한 복합열선의 끊어짐을 방지하게 된다.

한편, 상기 중앙심선부(10)와 외주연심선부(20)의 사이 공간에는 충격을 완화시키며 난연성을 강화시키는 다공성 플라스틱난연제로 이루어진 보조충진재(15)로 충진된다. 여기서, 상기 플라스틱난연제는 산화알루미늄이 포함된 정수슬러지를 탈수 후 소성시킨 다공성광물질과, 알칼리용액이 반응하여 결정성광물인 난연성광물질에 수산화난연제가 혼합되어 생성되게 된다. 여기서, 상기 알칼리용액은 상기 정수슬러지에 함유된 산화알루미늄(Al₂O₃)과 반응하여 PH9 ~ PH11 범위의 수산화알루미늄(Al(OH)₃)을 생성하게 되며, 상기 수산화알루미늄은 연소시 수산기(OH^-)를 배출하여 화재가 확산되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 정연식 다층 복합열선의 작용을 살펴보면 아래와 같다.

본 발명의 정연식 다층 복합열선은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 열선도체의 군집인 심선군(C)은 축심선(40)의 외주연에 인접한 다수개의 외부심선(45)으로 이루어지며, 복합열선은 중앙심선부(10)와, 상기 중앙심선부(10)의 외주연에 외접한 다수개의 상기 심선군(C)이 구비된 외부심선부(20)와, 상기 외부심선부(20)를 감싸는 절연쉬스(30)로 구비된다. 이때, 상기 중앙심선부(10)는 상기 심선군(C) 또는 SUS소재의 중앙보강재(A) 중 어느 하나로 구비되게 되며, 특히 상기 중앙보강재(A)인 SUS소재는 내식성과 인장강도를 더욱 향상시키는 효과가 있게 된다.

한편, 상기 외부심선부(20)는 상기 중앙심선부(10)를 중심으로 상기 심선군(C)이 복층을 이루도록 연장되며, 그 외곽에 최외곽심선부(25)가 복층구비됨으로써, 밀집도와 물리적 내구성이 더욱 향상되게 된다.

그리고, 상기 심선군(C)을 구성하는 축심선(40)과 외부심선(45)의 사이에는 SUS재질의 심선보강재(47)가 구비됨으로써, 상기 심선보강재(47)은 상기 축심선(40)과 외부심선(45)으로만 이루어진 경우보다 인장강도가 향상되게 된다.

또한, 외부 충격으로부터 상기 축심선(40)과 외부심선(45)을 보호토록 외주연에는 우레탄, 테프론, 나일론으로 이루어진 바니쉬(42, 42')가 구비됨으로써, 발열시간과 내구성이 증가되게 된다.

본원 발명은 상기 중앙도체(41)를 기준으로 서로 대칭된 케블라 소재의 보강재(46)가 구비됨으로써, 인장강도가 개선되어 내구성이 개선되게 된다.

한편, 다른 실시예로써, 본원 발명의 상기 중앙심선부(10)와 외주연심선부(20)의 사이 공간에 다공성 플라스틱난연제로 이루어진 보조충진재(15)로 충진된 경우, 과열로 인한 화재 발생을 방지할 수 있게 된다. 앞서 설명한 바와같이, 상기 보조충진재(15)의 소재인 상기 플라스틱난연제는 수산화알루미늄을 포함하고 있어, 난연성과 연기억제 기능을 수행하며, 열선도체의 표면에서 열의 활동을 현격히 저하시키게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 중앙심선부 15 : 보조충진재
20 : 외주연심선부 25 : 최외곽심선부
30 : 절연쉬스
40 : 축심선 41 : 중앙도체
42 : 바니쉬 45 : 외부심선
46 : 보강재 47 : 심선보강재
A : 중앙보강재 C : 심선군

Claims (5)

1. 다수개의 열선도체로 이루어진 심선군(C)이 서로 인접되며 형성된 복합열선에 있어서,
   중앙에 연장된 중앙심선부(10)와, 상기 중앙심선부(10)의 외주연에 외접되는 다수개의 심선군(C)이 서로 평행하게 연장된 외주연심선부(20)와, 상기 중앙심선부(10)과 외주연심선부(20)가 외부와 절연되도록 상기 외주연심선부(20)의 외주연을 감싸는 절연쉬스(30)로 이루어지고,
   상기 심선군(C)은 중앙에 연장된 축심선(40)과, 상기 축심선(40)의 외주연에 외접하며 서로 인접한 다수개의 외부심선(45)으로 이루어지며, 상기 축심선(40)과 외부심선(45)는 각각 은, 구리, 니켈, 철 등의 합금으로 이루어진 중앙도체(41)와, 상기 중앙도체(41)의 외주연을 감싸는 바니쉬(42)로 이루어지고, 상기 바니쉬(42)는 우레탄, 테프론, 나일론 중 어느 하나의 소재로 이루어지며,
   상기 중앙심선부(10)는 상기 심선군(C) 또는 SUS소재의 중앙보강재(A) 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 절연쉬스(30)는 난연성과 인장강도가 높아지도록 나일론, 테프론, 피크폴리머 중 어느 하나로 이루어지고,
   상기 외주연심선부(20)의 외주연에는 상기 중앙심선부(10)를 중심으로 상기 심선군(C)이 복층을 이루도록 연장된 최외곽심선부(25)가 구비되며, 상기 축심선(40)과 외부심선(45)의 사이에는 SUS재질의 심선보강재(47)가 구비되며,
   상기 외부심선(45) 중 적어도 한 쌍은 인장강도가 보강되도록 케블라 소재의 보강재(46)로 이루어지며, 상기 보강재(46)는 상기 중앙도체(41)를 기준으로 서로 대칭되도록 구비되고,
   상기 중앙심선부(10)와 외주연심선부(20)의 사이 공간에는 충격을 완화시키며 난연성을 강화시키는 다공성 플라스틱난연제로 이루어진 보조충진재(15)로 충진되며,
   상기 플라스틱난연제는 산화알루미늄이 포함된 정수슬러지를 탈수 후 소성시킨 다공성광물질과, 알칼리용액이 반응하여 생성된 결정성광물인 난연성광물질에 수산화난연제가 혼합되어 생성된 것을 특징으로 하는 정연식 다층 복합열선.
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