KR102116632B1 - 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 탄소섬유 면상발열체에 있어서, 탄소섬유 면상발열체에 있어서, 사용목적에 따라 임의의 형태로 형성되되 상측면 또는 하측면에는 도전성(11)을 가지도록 구성되며 신축성 또는 비신축성으로 구성되는 도전성원단(10); 일면이 도전성(27)을 가지도록 구성되고, 신축성 또는 비신축성으로 구성되며, 상기 도전성원단(10)의 도전성(11)이 있는 면의 양측에 구성되어 전력수단과 연결되는 도전체(20); 로 구성되어, 간단한 구조로 이루어짐에 따라 제작이 편리하고, 도전성을 갖는 원단으로 제조되어, 어느 한 부분이 단락된다고 하더라도 사용에 전혀 지장이 없을 뿐만 아니라, 신축성 또는 비신축성으로 선택적인 제작을 통해 사용하려는 위치에 대응할 수 있고, 부착 또는 구성하려는 매트 등에 박음질 등으로 손쉽게 결합이 가능하며, 사용하려는 목적에 따라서 다양한 형태로 손쉽게 제작이 가능하고, 도전체가 면상발열체의 내부에 포함되지 않고 외측에 선택적으로 탈, 부착 또는 결합할 수 있는 구조로 구성됨으로써 부분적인 교체를 통한 경제적 효율성이 높으며, 누구나 손쉽게 교체할 수 있어 사용상의 편리성을 부여할 수 있는 유용한 발명이다.

Description

발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체{A surface heating element composed of a positive electrode conductor on a conductive fabric that implements a heating function}

본 발명은 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 일측면에 도전성을 갖는 탄소원단의 양측에 도전체를 부착, 박음질, 결합 중 어느 하나로 방식으로 구성하여, 간편 제작이 가능하고, 사용상에 있어서도 필요에 따라 다양한 크기 및 형태로 제작 및 신축성 또는 비신축성을 갖도록 하는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체에 관한 기술이다.

통상적으로 면상발열체는 다양한 분야 적용되어 사용되고 있다. 먼저, 차량 및 사용자들의 엉덩이 부분이 직접적으로 닿는 매트 또는 매트릭스에 부착 구성되어 온열기능을 수행하고 있고, 병원, 침대 등에 치료의 목적 또는 기타 목적으로 매트릭스에 부착 구성되어서 온열기능을 수행하고 있으며, 겨울철 및 수중속에서 체온 유지를 위하여 다양한 발열조끼들을 입기 마련인데 그 발열조끼 내부에도 발열체를 구성하여 사용하고 있다.

한편, 통상적으로 면상발열체의 구조층을 보면, 상, 하부원단이 상하부에 배치 구성되고, 그 사이에 탄소사, 점착제, 도전체가 구성되어 상기 상, 하부원단에 양측끝단을 접은 후, 접착제 등의 접착수단을 이용하여 매트, 매트릭스, 의류(발열조끼 등)등에 부착 구성하여 사용하였다.

그러나 이러한 종래의 방법으로 제조된 면상발열체는 비교적 그 높이(두께)가 두꺼워 사용 시 배김 현상 등 사용상의 불편한 점이 수반될 뿐만 아니라, 하나의 탄소사가 끊어질 경우 발열량이 줄어들어 A/S를 하거나 새로 구매해야 하는 등 불편함이 따랐다.

이에 근래에는 상기한 문제점들로 인해 도전성을 갖는 원단을 발열체의 주 구성품으로 하여 제조되는 면상발열체를 대체적으로 사용하고 있다. 이러한 면상발열체는 도전성을 갖는 원단이 직조, 편직, 등 다양한 형태로 제작되기 때문에 그 용도에 맞춰 다양하게 제작할 수가 있는 장점이 있다.

우선 종래의 기술들을 살펴보면,

등록번호 제20-0435898호(실) 도전성 탄화섬유(탄소섬유, 흑연섬유, 중온탄화섬유, 활성탄소섬유 등)를 10 내지 90%와 비전도성 섬유 10 내지 90%의 비율로 혼방하여 만든 혼방 방적사(絲)(즉, 도전사)를 중심으로 양 쪽에 일반 섬유사(絲)를 이용하여 금속사(絲)고정하고, 금속사(絲)와 도전사(絲)를 병렬직조하여 중심부는 상기 도전사(絲)로 직조하는하면서 도전사(絲)와 일반 섬유사(絲)를 교

대로 직조하는 직조섬유; 상기 병렬직조하면서 도전사(絲)와 일반 섬유사(絲)를 교대로 직조하고, 일반 섬유사(絲)가 도전사(絲)의 형태를 유지하기 위하여 1차 보호코팅 후 코팅된 직조 섬유의 상하에 PVC계, TPE계 또는 TPU계 Sheet를 적층하여 열융착으로 1 내지 10㎏/㎡의 압력을 가하고, 상온에서 탄소 내지 200℃까지의 온도를 상승시켜 열 압착한 후 급냉으로 절연코팅한 면상발열체; 상기 제조된 면상발열체의 일측에 일반 전선과 연결하도록 전극 부분에 펀칭홈을 내는 전극처리하여 제조된 것을 특징으로 하는 도전사를 이용한 면상발열체에 관한 기술이다.

등록번호 제10-1269195호(특) PET 섬유재질의 심선과, 상기 심선의 표면에 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 심선보다 용융점이 낮은 재질로 이루어진 본딩선, 및 상기 심선의 표면에 권취된 본딩선의 위로 일정 간격을 두고 나선형태로 권취되며, 상기 본딩선의 나선형태와 역방향과 정방향의 순으로 교번되게 순차 권취되어 본딩선과 교차되는 하나 이상의 도전선을 포함하여 구성되며, 가열에 의해 본딩선이 용융되어, 본딩선과 도전선이 교차되는 부분에서 도전선이 심선의 표면에 점 융착된 것을 특징으로 하는 도전사에 관한 기술이다.

등록번호 제10-1541651호(특) 직조된 면상발열체 원단에 의한 면상발열체는, 카본사로 구성된 발열부에 위사로 공급된 구리도전사에 전기를 공급할 수 있게 구리도전사를 경사로 공급하여 직조된 전극부의 양쪽 비도전부에 위사로 공급된 구리도전사를 선택적으로 절단되어 구성된 것을 특징으로 하는 면상발열체에 관한 기술이다.

그러나, 상기한 종래의 기술들은 탄소섬유원단을 이용한 면상발열체는 전기적 신호를 공급하기 위한 접속수단으로 사용되는 도전이 가능한 도전체 등이 면상발열체의 내부에 포함되게 구성되어 있어, 한번 제작한 면상발열체의 형상 변경이 불가능한 구조임에 따라, 사용 용도에 맞춰 즉각적으로 대응할 수 없는 기술들이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로서, 면상발열체를 사용하려는 용도에 맞춰 선택적으로 그 현상을 자유롭게 구성 및 신축성 또는 비신축성으로 구성할 수가 있음과 아울러, 부분적인 교체를 통해 경제적 효율성을 높일 수 있도록 함은 물론, 누구나 손쉽게 교체 가능한 간단한 구조를 제공함으로써, 사용 상 편리성을 부여할 수 있으며, 편직 또는 직조로 이루어져 매트 등에 구성할 시 위치제약 없이 손쉽게 박음질 처리 할 수 있는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.

이에 본 발명은, 사용목적에 따라 임의의 형태로 형성되되 상측면 또는 하측면에는 도전성(11)을 가지도록 구성되며 도전성원단(10); 일면이 도전성(27)을 가지도록 구성되고, 상기 도전성원단(10)의 도전성(11)이 있는 면의 양측에 구성되어 전력수단과 연결되는 도전체(20); 로 구성되는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체에 있어서, 상기 도전성원단(10)은 편직제작 또는 니트 직조, 나일론, 스판텍스 중 어느 하나의 재질의 신축성 또는 비신축성을 가지도록 구성되고, 상기 도전체(20)는 내측면에 도전성(27)을 갖는 점착제(21)가 구성되어 상기 도전성원단(10)의 일측면에 부착 구성되고, 외측면은 도전성(27)을 가지도록 구성되며, 상기 도전성원단(10)의 양측에는 도전성(11)을 가지며 양측면에 슬라이드홀(31)이 형성되는 연결수단(30)이 구성되고, 상기 도전체(20)의 일측에는 상기 슬라이드홀(31)에 결합되는 슬라이드부(23)가 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 도전성원단(10)는 상, 하측면에 각각 도전성(11)을 갖도록 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

삭제

상기 도전성원단(10)의 일측면 또는 양측면에는 전도성액체를 도금 형태로 코팅된 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 도전체(20)는 도전성원단(10)에 박음질(40)되어 고정되는 것을 기술적 특징으로 한다.

삭제

삭제

본 발명에 따른 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체에 의하면, 간단한 구조로 이루어짐에 따라 제작이 편리하고, 도전성을 갖는 원단으로 제조되어, 어느 한 부분이 단락된다고 하더라도 사용에 전혀 지장이 없을 뿐만 아니라, 신축성 또는 비신축성으로 선택적인 제작을 통해 사용하려는 위치에 대응할 수 있고, 부착 또는 구성하려는 매트 등에 박음질 등으로 손쉽게 결합이 가능하며, 사용하려는 목적에 따라서 다양한 형태로 손쉽게 제작이 가능하고, 도전체가 면상발열체의 내부에 포함되지 않고 외측에 선택적으로 탈, 부착 또는 결합할 수 있는 구조로 구성됨으로써 부분적인 교체를 통한 경제적 효율성이 높으며, 누구나 손쉽게 교체할 수 있어 사용상의 편리성을 부여할 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 정면도, 측단면도, 확대도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 분해도, 단면도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면

본 발명은 일측면에 도전성을 갖는 탄소원단의 양측에 도전체를 부착, 박음질, 결합 중 어느 하나로 방식으로 구성하여, 간편 제작이 가능하고, 사용상에 있어서도 필요에 따라 다양한 크기 및 형태로 제작 및 신축성 또는 비신축성을 갖도록 하는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체를 제공한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 통상적으로 면상발열체의 경우 전력수단으로부터 전력을 공급받기 위하여 도전체로 각각의 배선 등으로 연결되어 발열할 수 있도록 구성되고, 상기 배선 등은 별도로 도시하지 않았다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 탄소섬유 면상발열체는, 도 1에 도시된 바와 같이 탄소섬유 면상발열체에 있어서, 사용목적에 따라 임의의 형태로 형성되되 상측면 또는 하측면에는 도전성(11)을 가지도록 구성되는 도전성원단(10); 일면이 도전성(27)을 가지도록 구성되어 상기 도전성원단(10)의 도전성(11)이 있는 면의 양측에 구성되어 전력수단과 연결되는 도전체(20); 로 구성된다.

상기 도전성원단(10)은 통상적으로 저항이 높도록 구성되는데, 도전성원단(10)을 제작 방법으로는 편직, 니트 직조 등의 방식으로 매우 촘촘하게 형성된다.

이러한 도전성원단(10)의 장점은 종래에 일정간격으로 형성되되 대체적으로 넓은 간격으로 이격되게 배치되는 탄소사들의 단락 등이 발생할 경우, 최적의 발열효율을 가지지 못하는 문제점을 극복할 수가 있게 된다.

다시 말해, 상기 도전성원단(10)은 매우 촘촘하게 형성되어 있어 어느 한 부분이 단락된다고 하더라도 발열효율성이 사용자들이 느끼지 못할 정도임으로써, 최조 제작된 탄소섬유원단과 어느 한 부분이 단락된 원단과 그 차이가 아주 미미하다.

이러한, 본 발명의 도전성원단(10)은 상측 또는 하측에 도전성(11)을 가지도록 구성될 수가 있다. 상기 도전성(11)의 경우 실질적으로 상기 도전체(20)와 연결된 전력수단으로부터 전기적 신호를 받아 발열할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 도전성원단(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 도전성원단(10)는 상, 하측면에 각각 도전성(11)을 갖도록 구성될 수가 있으며, 이러한 선택은 제작 및 기타 상황에 따라서 다양하게 가변시켜 구성할 수가 있다.

즉, 본 발명의 도전성원단(10)은 상면 또는 하면에 어느 한쪽에는 도전성(11)을 가지도록 구성되어야 한다.

다시 말해, 도전성원단(10)의 상면 또는 하면에 도전성(11)을 가지도록 구성하거나 상면과 하면에 각각 도전성(11)을 가지도록 구성할 수가 있으며, 필요에 따라서 상면 또는 하면에 도전성(11)을 가지도록 구성하고 도전성(11)을 가지지 않은 상면 또는 하면에 절연성(13)을 가지도록 구성할 수가 있으며, 본 발명에서는 상기한 예시 모두 도시하였다.

한편, 상기 도전성원단(10)의 구성되는 전도성(11)은 전도성액체를 도금 형태로 코팅되어 구성되고, 상기 코팅의 방법으로는 통상의 코팅방법과 유사하게 전도성액체를 분사형태로 도전성원단(10)의 일면에 도포하여 구성된다.

상기 도전체(20)는 도 1 또는 2에 도시된 바와 같이 상기 도전성원단(10)의 양측에 각각 구성된다.

상기 도전체(20)의 경우 종래에는 면상발열체를 구성할 시, 면상발열체의 내부에 포함되게 편직 또는 직조되게 구성되어 하나의 형태로 면상발열체가 구성되었지만, 본 발명에서는 도전성원단(10)의 외부 양측에 선택적으로 구성할 수가 있게 되어, 제작이 간편한 장점을 갖고 있다.

즉, 본 발명의 일 예로써, 도전성원단(10)의 상측면 또는 하측면에 도전성(11)을 가지도록 구성된 상태에서 일측면에 도전성(27)을 가지도록 구성하고 그 도전성(27)을 가진 부분이 상기 탄소섬유원단(11)의 도전성(11)을 가지진 부분과 접촉되도록 하여, 전기적 신호를 전달할 수 있게 구성된다.

또한, 도전체(20)는 내측면 또는 외측과 더불어 전체적으로 도전성(27)을 가지도록 구성할 수가 있으며, 내측면에는 도전성(27)을 가지도록 구성하고 외측에는 절연성(25)을 가지도록 구성할 수가 있다.

여기서, 상기 도전체(20)의 내측면에는 상기 도전성원단(10)과 접착력을 높이기 위하여 별도의 점착제(21)가 구성되는데, 상기 점착제(21)는 도전성을 가지도록 구성된다.

즉, 본 발명의 도전체(20)는 상기 도전성원단(10)과 접촉되는 일면(내측면)은 도전성(27)을 가지는 것이 바람직하고, 그 외측에는 도전성(27) 또는 절연성(25)으로 선택적으로 구성할 수가 있고, 상기 도전체(20)의 내측에 점착제(21)를 구성할 시, 상기 점착제(21)도 도전성을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도전체(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 도전성원단(10)의 상부 양측에만 구성할 수도 있고, 접촉력 또는 부착력 등 고정력을 높일 수 있도록 상기 도전성원단(10)의 양측에 구성되되 양단부를 감싸는 형태로 구성할 수가 있다.

상기 도전체(20)가 도전성원단(10)의 양측에 별도로 구성됨에 따라서 최초 상기 도전성원단(10)의 형태를 자유롭게 구현할 수가 있게 된다.

예를 들면, 도전성원단(10)을 대량생산한 후, 고객들의 요청 또는 사용하려는 목적에 따라 상기 도전성원단(10)의 형태 및 크기를 결정한 후 양측에 도전체(20)를 연결 구성시킴으로써 제작의 편리성을 가질 수가 있다.

이는, 앞서 설명한 종래의 면상발열체는 최초 제작 시에 도전체가 면상발열체의 내부에 포함되어 하나의 모듈화된 형태로 구성되게 되어, 한번 제작된 면상발열체는 특정위치에서만 사용이 가능하고, 그 크기만 달리지고 제작 시에 편직 또는 직조에 의해 도전체가 구성됨으로써, 제작이 불편하였던 것을, 완벽하게 극복할 수가 있다.

다시 말해, 도전성원단(10)을 구성할 시, 상측면 또는 하측면에 도전성(11)을 가지도록 구성하고 상기 도전성원단(10)의 양측에 도전체(20)만 부착 구성하게 되면 손쉽게 제작이 가능한 효과가 있고, 상기 도전성원단(10)은 제작하려는 그 형상에 맞춰서 다양한 형상(원형, 사다리꼴, 다각형 등)으로 제작이 가능하게 된다.

상기한 본 발명의 면상발열체는 통상적으로 침대, 매트, 차량용 매트, 발열조끼 등 다양한 분야에 적용하여 사용할 수 있는데, 이때, 상기 도전성원단(10)과 도전체(20)는 신축성 또는 비신축성으로 구성될 수가 있다.

상기 도전성원단(10)의 신축성은 편직제작 또는 니트 직조, 나일론, 스판덱스 중 어느 하나로 구성되어, 신축이 필요한 옷의 경우 무릎등과 같은 부위에 배치될 시, 착용자들의 불편함을 해소해줄 수가 있게 되고, 그에 맞는 별도의 면상발열체를 구비할 필요가 전혀 없어 경제적 효율성을 높일 수가 있다.

즉, 신축성은 도전성원단(10)일 경우 신체활동이 많거나 무게하중 등의 압력이 가해지는 옷, 매트 등의 분야에 적용 시 그 효과를 극대화시킬 수가 있다.

또한, 도전성원단(10)은 필요에 따라서 비신축성으로 구성할 수가 있으며 그 비신축성은 PE 또는 PP로 구성된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 도전성원단(10)의 양측에는 도전성(11)을 가지며 양측면에 슬라이드홀(31)이 형성되는 연결수단(30)이 구성되고, 상기 도전체(20)의 일측에는 상기 슬라이드홀(31)에 결합되는 슬라이드부(23)가 형성되어, 손쉽게 상기 도전체(20)와 연결수단(30)을 교체할 수 있게 되어 도전성원단(10) 또는 도전체(20) 또는 연결수단(30)이 훼손 또는 파손 등 사용이 어려운 경우 그 구성품만을 교체할 수 있게 되어 경제적 효율성을 높일 수가 있다.

또한, 상기한 슬라이드방식과는 별개로 도전체(20)를 고정할 시 점착제(21)를 구성하거나 구성하지 않을 경우 박음질(40)을 통해 도전성원단(10)과 고정할 수가 있다.

종래에는 박음질을 할 시, 탄소사들의 단락 등의 문제로 탄소사가 배치되지 않을 곳으로 박음질을 하여야 함으로써, 박음질의 위치에 많은 제약이 따랐고, 구김등의 문제로부터 자유로울 수가 없었으나, 본 발명의 도전성원단(10)을 적용하게 됨으로서, 편리하게 박음질(40)을 하여 도전체(20)와의 결합 및 기타 적용하려는 매트, 옷 등에 손쉽게 결합할 수가 있다.

본 발명에 따른 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체에 의하면, 간단한 구조로 이루어짐에 따라 제작이 편리하고, 도전성을 갖는 원단으로 제조되어, 어느 한 부분이 단락된다고 하더라도 사용에 전혀 지장이 없을 뿐만 아니라, 신축성 또는 비신축성으로 선택적인 제작을 통해 사용하려는 위치에 대응할 수 있고, 부착 또는 구성하려는 매트 등에 박음질 등으로 손쉽게 결합이 가능하며, 사용하려는 목적에 따라서 다양한 형태로 손쉽게 제작이 가능하고, 도전체가 면상발열체의 내부에 포함되지 않고 외측에 선택적으로 탈, 부착 또는 결합할 수 있는 구조로 구성됨으로써 부분적인 교체를 통한 경제적 효율성이 높으며, 누구나 손쉽게 교체할 수 있어 사용상의 편리성을 부여할 수 있는 유용한 발명이다.

10 : 도전성원단 11 : 도전성 13 : 절연성
20 : 도전체 21 : 점착제 23 : 슬라이드부
25 : 절연성 27 : 도전성
30 : 연결수단 31 : 슬라이드홀
40 : 박음질

Claims (7)

1. 사용목적에 따라 임의의 형태로 형성되되 상측면 또는 하측면에는 도전성(11)을 가지도록 구성되며 도전성원단(10); 일면이 도전성(27)을 가지도록 구성되고, 상기 도전성원단(10)의 도전성(11)이 있는 면의 양측에 구성되어 전력수단과 연결되는 도전체(20); 로 구성되는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체에 있어서,
   상기 도전성원단(10)은 편직제작 또는 니트 직조, 나일론, 스판텍스 중 어느 하나의 재질의 신축성 또는 비신축성을 가지도록 구성되고,
   상기 도전체(20)는 내측면에 도전성(27)을 갖는 점착제(21)가 구성되어 상기 도전성원단(10)의 일측면에 부착 구성되고, 외측면은 도전성(27)을 가지도록 구성되며,
   상기 도전성원단(10)의 양측에는 도전성(11)을 가지며 양측면에 슬라이드홀(31)이 형성되는 연결수단(30)이 구성되고, 상기 도전체(20)의 일측에는 상기 슬라이드홀(31)에 결합되는 슬라이드부(23)가 형성되는 것을 특징으로 하는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도전성원단(10)는 상, 하측면에 각각 도전성(11)을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 도전성원단(10)의 일측면 또는 양측면에는 전도성액체를 도금 형태로 코팅된 것을 특징으로 하는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 도전체(20)는 도전성원단(10)에 박음질(40)되어 고정되는 것을 특징으로 하는 발열기능을 구현하는 도전성원단에 양극 도전체로 구성된 면상발열체.
   
   

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