KR102198665B1 - 탄소사 발열직물 직조장치 - Google Patents

탄소사 발열직물 직조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 탄소사 발열직물 직조장치는 다수의 베이직 실 쌍들이 씨실 방향으로 일정하게 배치되어 날실 방향으로 공급되는 베이직 실 공급수단과, 다수의 베이직 실 쌍들 각각을 서로 꼬아주는 종광수단과, 종광수단을 통하여 꼬아진 다수의 베이직 실 쌍들 각각의 베이직 실 사이로 탄소 코팅 실을 씨실 방향으로 공급하는 탄소 코팅 실 공급수단과, 탄소 코팅실들 사이에 적어도 한 올 이상 배치되도록 종광수단을 통하여 꼬아진 다수의 베이직 실 쌍들 각각의 베이직 실 사이로 스페이스 실을 씨실 방향으로 공급하는 스페이스 실 공급수단과, 베이직 실, 탄소 코팅 실 및 스페이스 실에 의해 직조된 발열직물을 권취하는 직물 권취롤러를 구비한다.

Description

탄소사 발열직물 직조장치{Apparatus for weaving carbon fiber heating fabric}
본 발명은 탄소사 발열직물 직조장치에 관한 것으로서, 탄소 코팅사들 사이의 간격을 일정하게 유지시켜서 단위면적당 온도분포특성을 향상시킬 수 있는 탄소사 발열직물 직조장치에 관한 것이다.
탄소사 발열직물은 베이스 실로 탄소 코팅 실을 엮어서 직조한 면상 발열직물로 탄소 코팅 실에 흐르는 전류의 저항열에 의해 열을 발생하는 것이다.
따라서 단위 면적당 직조된 탄소 코팅 실의 균일한 간격유지가 매우 중요하다. 도 1에 도시한 바와 같이 날줄(12)과 탄소 코팅사인 씨줄(14)을 일반적인 평직으로 직조한 경우 탄소 코팅 실(14)이 날줄 방향으로 쉽게 밀리게 되면 국부적으로 밀하고 소한 영역이 발생되게 된다. 탄소 코팅 실들(14)이 일측으로 밀려서 간격 유지가 아니되면 단위 면적당 탄소 코팅 실(14)의 밀집도가 불균일하게 배치되므로 밀한 영역에서는 열이 많이 발생되고, 소한 영역에서는 열이 적게 발생되게 된다. 그러므로 면상 발열체의 발열분포가 불균일하여 발열특성이 저하되게 된다.
특히 탄소 코팅 실의 밀집도가 심한 영역에서는 다른 영역에 비해 열이 집중되므로 심할 경우 국부적으로 타서 검게 변하거나 화재 발생의 원인이 될 수 있다.
등록특허 10-2045915 공개특허 10-2011-0009791 공개특허 10-2009-0132083 공개실용신안 20-2013-0005578
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 탄소 코팅 실의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 탄소사 발열직물 직조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단위면적당 탄소 코팅 실의 분포가 서로 다른 영역들을 포함하여 온도분포가 다른 영역을 가진 탄소사 발열직물 직조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 열효율 특성이 개선시켜서 에너지 소모량을 줄일 수 있는 탄소사 발열직물 직조장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소사 발열직물 직조장치는 다수의 베이직 실 쌍들이 씨실 방향으로 일정하게 배치되어 날실 방향으로 공급되는 베이직 실 공급수단과, 다수의 베이직 실 쌍들 각각을 서로 꼬아주는 종광수단과, 종광수단을 통하여 꼬아진 다수의 베이직 실 쌍들 각각의 베이직 실 사이로 탄소 코팅실을 씨실 방향으로 공급하는 탄소 코팅 실 공급수단과, 탄소 코팅실들 사이에 적어도 한 올 이상 배치되도록 종광수단을 통하여 꼬아진 다수의 베이직 실 쌍들 각각의 베이직 실 사이로 스페이스 실을 씨실 방향으로 공급하는 스페이스 실 공급수단과, 베이직 실, 탄소 코팅 실 및 스페이스 실에 의해 직조된 발열직물을 권취하는 직물 권취롤러를 구비한다.
본 발명에서 종광수단은 베이직 실 쌍이 탄소 코팅 실 또는 스페이스 실을 중심으로 꼬아지게 엮어주는 브이종광으로 구성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 종광수단은 씨실 방향으로 일정 간격으로 배치된 다수의 브이종광세트들로 구성되고, 다수의 브이종광세트들 각각은 날줄 이송방향으로 전방 종광세트와 후방 종광세트를 포함한다. 전방 종광세트는 상단에 통공이 형성된 제1 중앙 종광과, 제1 중앙 종광을 중심으로 대칭되게 배치된 제1 좌우측 리프팅 종광들을 포함한다. 후방 종광세트는 제1 중앙 종광과 반대로 배치되어 하단에 통공이 형성된 제2 중앙 종광과, 제2 중앙 종광을 중심으로 대칭되게 배치된 제2 좌우측 리프팅 종광들을 포함한다.
본 발명에서 탄소 코팅 실 공급수단은 하나의 직물 내의 제1영역에서의 배치 간격과 제2영역에서의 배치간격이 서로 다르게 공급하는 것이 바람직하다. 따라서 제1영역의 탄소 코팅 실들 사이의 스페이스 실들의 수와 제2영역의 탄소 코팅 실들 사이의 스페이스 실들의 수가 서로 달라서 제1영역과 제2영역의 단위면적당 발열량이 서로 다르게 직조할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 탄소사 발열직물의 직조장치는 한 쌍의 베이직 실들로 탄소 코팅 실을 나선상으로 꼬아서 엮게 되므로 직물 내의 탄소 코팅 실이 밀리지 않고 일정한 간격을 유지할 수 있으므로 발열 특성 및 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 장치는 한 직물 내에서 단위면적당 탄소 코팅 실의 배치 밀도를 서로 다르게 직조할 수 있으므로 서로 다른 발열특성을 활용하여 설치환경에 따른 에너지 효율성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급된 효과로 제한되는 것은 아니며, 상기에서 언급되지 않은 다른 효과들은 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 탄소사 발열직물의 직조상태를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 탄소사 발열직물 직조장치의 바람직한 일실시예의 개략도.
도 3은 본 발명에 의한 탄소사 발열직물 직조장치에서 직조된 발열직물의 바람직한 일실시예의 사진.
도 4는 본 발명에 의한 탄소사 발열직물 직조장치에서 직조된 발열직물의 바람직한 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 종광수단(120)을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 의한 종광수단(120)의 바람직한 일 실시예의 사진.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 의한 종광수단의 동작을 설명하기 위한 도면들.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시(說示)된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "수단"은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 의한 탄소사 발열직물의 직조장치에 관한 구체적인 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 탄소사 발열직물 직조장치의 바람직한 일실시예의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 탄소사 발열직물 직조장치(100)는 베이직 실 공급수단(110), 종광수단(120), 탄소 코팅 실 공급수단(130), 스페이스 실 공급수단(140), 직물 권취롤러(150)를 포함한다.
직물(200)은 날 실(경사 또는 세로줄)인 베이직 실(210)과 씨 실(위사 또는 가로줄)인 탄소 코팅 실(220) 및 스페이스 실(230)로 직조된다.
베이직 실 공급수단(110)은 날 실을 구성하는 다수의 베이직 실 쌍들을 씨 실 방향으로 일정 간격을 두고 배치시켜서 날 실 방향으로 공급한다. 베이직 실 공급수단(110)은 베이직 실(210)들의 좌우 양측에 직조된 탄소 코팅 실(220)에 전류를 공급하기 위한 전선 실(240)이 배치되어 공급될 수 있다. 전선 실(240)은 동선이나 알루미늄선과 같은 전기 전도성이 좋은 금속 선이 사용될 수 있다.
종광수단(120)은 씨 실이 날 실들 사이에 공급될 수 있도록 날 실들을 상하로 일정 간격으로 벌어지게 잡아주는 동작을 교호로 반복하는 것이다. 본 발명에서 종광수단(120)은 도 3에 도시한 바와 같이 베이직 실(210) 쌍(212, 214)이 탄소 코팅 실(220) 또는 스페이스 실(230)을 중심으로 꼬아지게 엮어주는 브이종광으로 구성된다. 상세한 설명은 후술한다.
탄소 코팅 실 공급수단(130)은 도면에서 굵은 실선으로 표시된 탄소 코팅 실(220)을 종광수단(120)에 의해 벌어진 날 실들 사이로 공급한다.
마찬가지로 스페이스 실 공급수단(140)은 도면에서 가는 실선으로 표시된 스페이스 실(230)을 종광수단(120)에 의해 벌어진 베이직 실(210)들 사이로 공급한다.
본 발명에서 탄소 코팅 실 공급수단(130)은 도 4에 도시한 바와 같이 하나의 직물(200) 내의 제1영역(A)에서의 배치 간격과 제2영역(B)에서의 배치간격이 서로 다르게 공급하는 것이 바람직하다. 따라서 제1영역(A)에서는 탄소 코팅 실(220)들 사이에 스페이스 실(230)이 한 올씩 교호로 배치되어 직조되지만 제2영역(B)에서는 씨 실이 탄소 코팅 실(220)들로만 직조되어 있다. 따라서 제1영역(A) 보다 제2영역(B)의 단위면적당 발열량이 증가되므로 제2영역(B)의 발열 온도가 제1영역(A)의 발열 온도보다 더 높게 나타나게 된다. 그러므로 하나의 직물(200) 내에서 온도가 서로 다른 영역들이 존재하게 직조될 수 있다. 이와 같은 직조구조는 탄소사 발열직물의 설치 환경에 따라 적합한 온도 설계를 가능케 할 수 있으므로 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
직물 권취롤러(150)는 직조된 탄소사 발열직물(200)을 권취한다.
도 5는 본 발명에 의한 종광수단(120)을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 의한 종광수단(120)의 바람직한 일 실시예의 사진이고, 도 7 내지 도 12는 본 발명에 의한 종광수단의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
종광수단(120)은 씨 실 방향으로 일정 간격으로 배치된 다수의 브이종광세트(122)들로 구성되고, 다수의 브이종광세트(122)들 각각은 직물(200)을 기준으로 할 때 전방 종광세트(124)와 후방 종광세트(126)를 포함한다. 전방 종광세트(214)는 하단에 통공(312)이 형성된 제1 중앙 종광(310)과, 제1 중앙 종광(310)을 중심으로 대칭되게 역 Y자 형상으로 배치된 제1 좌우측 리프팅 종광들(320, 330)을 포함한다. 후방 종광세트(216)는 제1 중앙 종광(310)과 상하 반대로 배치되어 상단에 통공(342)이 형성된 제2 중앙 종광(340)과, 제2 중앙정공(340)을 중심으로 대칭되게 Y자 형상으로 배치된 제2 좌우측 리프팅 종광들(350, 360)을 포함한다.
중앙 종광들(310, 340) 각각은 통공(312, 342)을 형성하는 첨두부를 각각 지지하는 좌우 수직부들(314, 316)를 포함한다. 좌우 수직부들(314, 316)의 종단이 대응하는 종광틀에 결합되어 상하 방향으로 이동가능하게 설치된다.
좌우측 종광들(320, 330, 350, 360) 각각은 제1수직부(321), 제1절곡부(322), 사선부(323), 제2절곡부(324) 및 제2수직부(325)로 구성된다. 제1수직부(321)와 제2수직부(325)는 중앙의 사선부(323)를 사이에 두고 평행한 한 쌍의 평행선들 상에 각각 위치하게 된다. 제1 및 제2수직부들(321, 325) 각각의 종단이 대응하는 종광틀에 결합되어 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 좌우측 종광들(320, 330, 350, 360) 각각은 각자 독립적으로 상하 이동이 가능하게 설치된다.
그러므로 제1좌우측 리프팅 종광들(320, 330)의 제2수직부들이 마주보는 시작 위치에 제1 중앙 종광(310)의 통공(312)이 위치하게 되고, 제1수직부들의 외곽에 제1 중앙 종광(310)의 좌우 수직부들이 각각 위치하게 된다. 따라서 통공(312, 342)에 끼워져 상하로 이송되는 베이직 실(212, 214)이 이송된 다음에 이송된 위치로 리프팅되게 좌우 종광들의 사선부가 가이드하게 된다.
본 발명에서 날 실의 이송방향에 따라 배치된 전후 위치로 전방과 후방의 명칭을 사용한 것이다. 이들 종광들(310, 320, 330, 340, 350, 360)은 직기용 판형 종광으로 경강선재, 강제강판, 냉간 압연 스테인리스 강판 및 강대, 열간 압연 스테인리스 강판 및 강대와 동등 이상의 것으로 제작될 수 있다. 재질에서 경강 선재 및 강제 강판 재료를 사용한 것은 니켈 및 니켈-크롬 도금, 전기 아연 도금과 동등 이상의 표면 처리되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 종광수단의 통경작업 및 동작을 설명하고자 한다.
하나의 베이직 실(212)이 제2 중앙 종광(340)의 후면에서 전면으로 통공(342)에 끼워지고, 제2좌우측 리프팅 종광들(350, 360) 사이를 관통하여 전면으로 인출된 다음에 제1우측 리프팅 종광(330)의 후면에서 제1좌우측 리프팅 종광들(320, 330)들 사이로 인출되어 바디를 거쳐서 직물권취롤러(150)에 권취된다.
다른 하나의 베이직 실(214)이 제2우측 리프팅 종광(360)의 전면에서 제2좌우측 리프팅 종광들(350, 360)들 사이의 후면으로 인출되고, 이어서 제1우측 리프팅 종광(330)의 전면에서 제1좌우측 리프팅 종광들(320, 330)들 사이의 후면으로 인출되고 연속해서 제1 중앙 종광(310)의 전면에서 후면으로 통공(312)에 끼워진 다음에 바디를 거쳐서 직물권취롤러(150)에 권취된다.
그러므로 한 쌍의 베이직 실(212, 214)은 통경 작업에 의해 전후방 종광세트들에 의해 2회의 상하 평행 교차가 이루어진 상태로 도 7에 도시한 바와 같이 유지된다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제2 중앙 종광(340) 및 좌측 리프팅 종광(350)이 상방으로 이동되면서 제1 중앙 종광(310)과 우측 리프팅 종광(330)이 화살표 방향으로 이동되면 베이직 실(214)는 상방으로 이동하고, 베이직 실(212)이 하방으로 이동되어 베이직 실(214)과 교차되면서 전방 종광세트(124)의 전방에 교차점 이후 공간에 한 쌍의 베이직 실들(212, 214)의 사이가 상하로 벌어진 개구부가 형성된다. 이 개구부에 탄소 코팅 실(220)이 벌어진 개구를 통하여 씨 실 방향으로 공급된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 전후방 종광들이 원위치로 복귀하면 탄소 코팅 실(220)를 중심으로 베이직 실들(212, 214)이 꼬아져서 탄소 코팅 실(220)을 엮게 된다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제2 중앙 종광(340) 및 우측 리프팅 종광(360)이 상방으로 이동되면서 제1 중앙 종광(310)과 좌측 리프팅 종광(320)이 화살표 방향으로 이동되면 베이직 실(214)은 상방으로 이동하고, 베이직 실(212)은 하방으로 이동되어 베이직 실(214)과 교차되면서 전방 종광세트(124)의 전방에 교차점 이후 공간에 한 쌍의 베이직 실들(212, 214)의 사이가 상하로 벌어진 개구부가 형성된다. 이 개구부에 탄소 코팅 실(220)이 벌어진 개구를 통하여 씨 실 방향으로 공급된다.
이와 같이, 도 7 내지 도 10의 동작 싸이클이 반복되면서 한 쌍의 베이직 실들이(212, 214)이 탄소 코팅 실(220) 및 스페이스 실(230)을 꼬아 엮게 된다.
그러므로 본 발명의 탄소사 발열직물(200)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 탄소 코팅 실(220)이 베이직 실(212, 214)에 의해 일정 간격으로 유지되므로 밀리지 않게 된다. 따라서 균일한 발열특성을 유지할 수 있어서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 직조장치를 통하여 제조된 직물(200)은 제1영역과 제2영역의 단위 면적당 탄소 코팅 실(220)의 줄 간격에 따라 단위 면적당 합성 저항치가 다르게 된다.
규격 1000*1200 1000*1200 1000*1200
탄소코팅 실 줄수 70줄 60줄 50줄
스페이스 실 줄수 280~350줄 300~360줄 300~350줄
합성저항[Ω] 300 350 420
전류[A] 0,733 0.629 0.524
소비전력[W] 161 138 115
발열온도 [℃] 60 50 45
상기 <표1>에 나타난 바와 같이 단위 면적당 탄소 코팅 실(220)의 줄 수가 달라지면 소모되는 소비전력과 발열 온도가 서로 다름을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
100 : 탄소사 발열직물 직조장치
110 : 베이직 실 공급수단
120 : 종광수단
122 : 브이종광세트
124 : 전방 종광세트
126 : 후방 종광세트
130 : 탄소 코팅 실 공급수단
140 : 스페이스 실 공급수단
150 : 직물권취롤러
200 : 직물
210 ; 베이직 실
220 : 탄소 코팅 실
230 : 스페이스 실
240 : 전선 실
310 : 제1중앙종광
320 : 제1좌측 리프팅 종광
330 : 제1우측 리프팅 종광
340 : 제2중앙종광
350 : 제2좌측 리프팅 종광
360 : 제2우측 리프팅 종광

Claims (3)

  1. 탄소사 발열직물 직조장치에 있어서, 상기 탄소사 발열직물 직조장치는
    다수의 베이직 실(210) 쌍들이 씨줄 방향으로 일정하게 배치되어 날실 방향으로 공급되는 베이직 실 공급수단(110)과, 상기 다수의 베이직 실(210) 쌍들 각각을 서로 꼬아주는 종광수단(120)과, 상기 종광수단(120)을 통하여 꼬아진 상기 다수의 베이직 실(210) 쌍들 각각의 베이직 실(210) 사이로 탄소 코팅 실(220)을 씨실 방향으로 공급하는 탄소 코팅실 공급수단(130)과, 상기 탄소 코팅 실(220)들 사이에 적어도 한 올 이상 배치되도록 상기 종광수단(120)을 통하여 꼬여진 상기 다수의 베이직 실(210) 쌍들 각각의 베이직 실(210) 사이로 스페이스 실(230)을 씨실 방향으로 공급하는 스페이스 실 공급수단(230)과, 상기 베이직 실(210), 탄소 코팅 실(220) 및 스페이스 실(230)에 의해 직조된 발열직물(200)을 권취하는 직물 권취롤러(150)를 구비하고,
    상기 종광수단(120)은 베이직 실(210) 쌍이 탄소 코팅 실(220) 또는 스페이스 실(230)을 중심으로 꼬여지게 엮어주는 브이종광으로 구성되고, 상기 종광수단(120)은 씨실 방향으로 일정 간격으로 배치된 다수의 브이종광세트(122)들로 구성되고, 상기 다수의 브이종광세트(122)들 각각은 날실 이송방향으로 전방 종광세트(124)와 후방 종광세트(126)를 포함하고, 상기 전방 종광세트(124)는 첨두에 통공이 형성된 제1 중앙 종광(310)과 상기 제1 중앙 종광(310)을 중심으로 대칭되게 배치된 제1 좌우측 리프팅 종광들(320, 330)을 포함하고, 상기 후방 종광세트(126)는 상기 제1 중앙 종광(310)과 역방향으로 배치되어 첨두에 통공이 형성된 제2 중앙 종광(340)과 상기 제2 중앙 종광(340)을 중심으로 대칭되게 배치된 제2 좌우측 리프팅 종광들(350, 360)을 포함하고,
    상기 탄소 코팅 실 공급수단(130)은
    하나의 직물(200) 내의 제1영역(A)에서의 탄소 코팅 실(220)의 줄수와 제2영역(B)에서의 탄소 코팅 실의 줄 수가 서로 다르게 공급하는 탄소사 발열직물 직조장치.
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