KR102362414B1 - 금속 직조 면상발열체, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 블라인드 히터 - Google Patents
금속 직조 면상발열체, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 블라인드 히터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실시예에 따르면, 선상으로 제작되는 금속 발열 섬유가 경사 및 위사로서 직조되는 금속 발열 섬유층을 포함하고, 상기 금속 발열 섬유층의 전면 및 배면에는 절연 섬유층 또는 절연 필름층이 적층되는, 금속 직조 면상발열체 및 이를 포함하는 블라인드 히터가 제공된다.
Description
본 발명은 금속 직조 면상발열체, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 블라인드 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 단선 및 전도성 물질의 박리에 의한 고장이나 화재의 위험이 없으며, 원하는 형태로 제작이 가능하고, 열효율이 높은 면상발열체, 이의 제조 방법 및 블라인드 히터에 관한 것이다.
건물 등의 창문에는 실외로부터의 차가운 공기 유입을 차단하거나 태양빛을 차단하기 위한 목적으로 커튼이나 블라인드(버티컬, 롤스크린) 등을 설치하고 있다.
하지만 이러한 커튼이나 블라인드에 있어 커튼은 실외의 차가운 공기 유입을 차단하는 소기의 목적은 달성할 수 있으나 블라인드는 공기 유입을 차단하지 못하고 태양빛만을 차단할 뿐 실내의 공기 온도를 상승시켜 난방을 할 수 있는 기능은 포함하고 있지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허 제10-2011-0097119호(“태양광 발전을 활용한 롤블라인드 난방시스템”)에서는 태양광 발전을 활용하고 롤블라인드 표면에 전도성 물질을 코팅하여 난방기능을 제공하고 있다. 한국등록특허 제10-2081582호(“발열 블라인드”)에서는 탄소사나 탄소분말을 재직된 면상체에 코팅하여 발열기능을 제공하고 있다. 한국공개특허 제10-2013-0124036호(“발열 블라인드 시스템 및 그의 제어방법”)에서는 버티컬 블라인드에 탄소섬유 발열지를 구비하여 난방 기능을 제공하고 있다. 한국등록특허 제10-0709588호(“판상발열전기전도체”)에서는 유연성섬유사가종방향 및 횡방향의 그물 상으로 직조 구성된 것을 압출시켜 내구성을 강화시킨 판상발열판에 도전성페이스트를 스크린 인쇄함으로써 전극부를 형성하여 발열기능을 제공한다. 한국공개특허 제10-2016-0008866호(“면상 발열체가 구비된 창문형 블라인드”)에서는 PE(polyethylene)로 코팅된 원단 표면에 카본(carbon)을 코팅한 블라인드의 기술에 대해 개시하고 있다.
상기 선행문헌들에서 제시하는 발열체는 카본 등의 도전성 페이스트를 유연한 면사에 코팅하거나 PE 원단에 스크린 인쇄하여 면상발열체를 구성하게 하고 있다.
그러나, 상기의 문헌들에서 개시하고 있는 면상발열체는 탄소를 주성분으로 하는 카본면상발열체를 적용하고 있으며,이러한 카본면상발열체는 액상 카본을 코팅하는 방식이나 카본을 면사에 코팅하여 천의 형태로 제작되는데, 이러한 면상발열체는 발열효과는 뛰어나지만 사용기간이 길어지면 카본의 박리현상이 발생할 수 있고, 이에 따라 발열이 원활하게 일어나지 못하게 되며, 내구성이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있다. 또한, 박리로 인해 저항값이 변해 과열현상으로 인한 화재가 발생할 수도 있다.
특히, 롤스크린 블라인드와 같이 두루마리 형태로 감거나 펴는 동작이 빈번하게 일어나는 방식의 제품에서는 모재와 모재의 표면에 코팅 또는 인쇄한 카본의 박리가 급격하게 발생되는 단점이 있다.
또한, 상기에서 서술하는 면상발열체는 제조 공정이 복잡하여 제조비용이 증가하는 문제점도 있다.
또한, 선상의 발열체 형태를 취하고 있기 때문에 전기가 인가되면 발열선에 열이 집중적으로 발생되며, 그 주위 발열선이 없는 공간에는 간접 발열 효과만을 주기 때문에 균일한 발열 효과를 제공할 수 없다.
이와 같은 종래의 기술들은 금속선 자체를 직조할 수 없기 때문에 일반섬유와 금속섬유를 함께 꼬아 직조용 실을 제작하거나, 전도성이 없는 폴리머 실의 표면에 금속을 코팅한 후 이를 직조하여 면상발열체를 제조한다. 하지만, 이러한 방법으로 면상 발열체를 직조할 경우 면상 발열체가 유연하지 못할 뿐만 아니라 제조 공정이 복잡 하고 제조비용이 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은, 효과적인 실내 난방의 역할을 수행하고 햇빛의 실내 유입을 차단함과 동시에 블라인드 전체 면적에서 균일한 발열효과를 제공할 수 있는 실내 난방 기능을 가진 금속 직조 유연 면상발열체를 적용한 블라인드 히터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 선상의 금속발열사(絲)를 경사 및 위사로 직조하여 제조됨으로써, 그 공정이 간단하고 제조비용이 절감된 면상발열체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유연성이 높고 내충격성이 우수하며 기계적 내구성 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 섬유 형태의 면상발열체를 제공하고, 이를 통해 제작되는 블라인드 히터에 있어서 전체 면적에 대한 균일한 발열로 복사열 효과를 기대할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선상으로 제작되는 금속 발열 섬유가 경사 및 위사로서 직조되는 금속 발열 섬유층을 포함하고, 상기 금속 발열 섬유층의 전면 및 배면에는 절연 섬유층 또는 절연 필름층이 적층되는, 금속 직조 면상발열체가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 실내측 원단과 실외측 원단이 접합되는 형태로 형성되는 원단; 및 상기 실내측 원단에 있어서 안쪽면에 부착되며, 선상으로 제작되는 금속 발열 섬유가 경사 및 위사로서 직조되는 금속 발열 섬유층을 포함하는, 일 이상의 면상발열체를 포함하는, 블라인드 히터가 제공된다.
상기 블라인드 히터는, 상기 실외측 원단과 상기 면상발열체 사이에 배치되며, 일면에 알루미늄 분말이 코팅된 열흐름 제어 원단을 더 포함할 수 있다.
상기 일 이상의 면상발열체 각각에 포함되는 금속 발열 섬유층의 일단에는 심용접 방식으로 접합되는 동 전극이 형성되고, 상기 일 이상의 면상발열체 각각에 포함되는 금속 발열 섬유층들은 상기 동 전극을 통해 상호 직렬 연결되며, 직렬 연결된 상기 금속 발열 섬유층들 중 처음과 마지막에 연결된 금속 발열 섬유층에 접합된 동 전극에는 리벳 방식으로 체결된 전선이 형성될 수 있다.
상기 일 이상의 면상발열체의 조밀도는, 상기 블라인드 히터의 하단으로부터 상단으로 갈수록 낮아질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속 직조 유연 면상발열체를 이용하여 블라인드 히터를 제작할 수 있기 때문에, 창문형, 벽걸이형, 액자형, 족자형, 커튼형 등 다양한 형태의 블라인드 히터를 제작할 수 있고, 창문에 설치하여 창문을 통해 외부로부터 유입되는 냉기를 차단할 수 있어 난방비를 절감할 수 있으며, 태양광처럼 복사열을 이용하여 난방을 하기 때문에 유해가스 배출이 없고 냄새가 없으며, 실내 공기를 태우지 않아 인체 친화형 블라인드 히터를 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선상의 금속 발열사(絲)를 경사 및 위사로 직조하여 면상발열체를 제조하므로 제작 공정이 간단하고 제조비용이 절감되는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 면상발열체가 천의 형태로 이루어지기 때문에, 유연성이 높고 금속 특유의 기계적 내구성 및 전기적 특성을 기대할 수 있음으로써 건물 등의 난방을 위한 에너지 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 카본 등의 전도성 물질을 코팅하지 않고도 면상발열체를 제조할 수 있기 때문에, 오랜 사용으로도 박리 등이 일어나지 않게 되고, 일부 금속 섬유가 단락 되더라도 전기의 통전에 전혀 문제가 없게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 면상발열체에 전기 공급을 위한 동(Be-Cu) 전극을 접합하는 방식에 있어 심(Seam)용접 방식을 적용하여 면상발열체와 동 전극의 접촉면에 있어 불완전한 접촉을 없애고 접촉면이 고루 용접될 수 있게 된다. 또한, 이렇게 접합될 경우 상기 면상발열체 전체 면적에 일정한 전류를 공급할 수 있어 균일 전계분포를 확보할 수 있고 균일한 발열이 되기 때문에 상기 면상발열체가 구비된 블라인드 히터의 성능을 향상할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 납땜 방식이 아닌 기계적 결합 강도가 우수한 리벳(Rivet) 방식을 도입하여 전선을 체결함으로써 반영구적 결속을 가능하게 하고, 형태가 변화(구겨지거나 인장)되어도 전선이 단락되지 않게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 면상발열체를 이용하여 제조되는 블라인드 히터에 있어서는, 알루미늄 분말이 코팅된 열흐름제어원단이 구비되기 때문에, 발열이 필요한 실내측으로 열의 흐름이 유도되고, 발열이 필요하지 않은 실외측으로는 단열 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면상발열체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 전극을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 의한 방식으로 금속 발열 섬유층에 동 전극이 접합된 실제 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 접합된 동 전극에 전선을 접합시키는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블라인드 히터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 블라인드 히터에서 면상발열체의 주요 부재를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열체에 있어서의 금속 발열 섬유층의 배열을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 절연층이 형성되는 방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면상발열체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 전극을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 의한 방식으로 금속 발열 섬유층에 동 전극이 접합된 실제 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 접합된 동 전극에 전선을 접합시키는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블라인드 히터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 블라인드 히터에서 면상발열체의 주요 부재를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열체에 있어서의 금속 발열 섬유층의 배열을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 절연층이 형성되는 방식을 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 면상발열체(100)는, 금속 발열 섬유층(110) 및 상기 금속 발열 섬유층(110)의 전면과 배면에 적층되는 절연 섬유층(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
금속 발열 섬유층(110)은, 발열을 일으키는 금속으로서 얇은 선상으로 제작된 금속발열섬유(111)가 경사 및 위사로서 직조됨으로써 형성된다. 이렇게 직조됨으로써, 금속 발열 섬유층(110)을 구부리더라도 그 힘에 의해 금속 발열섬유(111)가 절단되거나 손상되지 않게 된다.
얇은 선상으로 이루어지는 금속 발열 섬유(111)는 한 가닥의 발열섬유로 이루어질 수도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 금속발열선을 연선(撚線)한 형태로 형성될 수도 있다.
금속발열섬유(111)는 백금(Pt), 철(Fe), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 몰리브덴 (Mo), 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 류테늄(Ru), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 아연(Zn), 텅스텐(W), 코발트(Co) 중 선택되는 하나로 이루어질 수 있으나, 이들 중 적어도 둘 이상을 포함한 합금으로 이루어질 수도 있다. 또한, 이에 제한되지는 않으며, 선상으로 제작 가능한 모든 금속이 금속 발열 섬유(111)의 재질로서 적용될 수 있다.
한편, 금속발열 섬유(111)만을 이용하여 금속 발열 섬유층(110)을 직조할 경우, 금속 발열 섬유(111) 간의 마찰력이 거의 없어 직조된 섬유가 형태를 유지하지 못하고 풀리는 현상이 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위해, 직조 기술인 레노방식을 채택하여, 직조되는 금속 발열 섬유층(110)의 가장자리는 금속 발열 섬유(111)와 마찰계수가 다른 섬유사를 이용하여 마감할 수 있다. 이를 통해, 금속 발열 섬유층(110)을 구성하는 금속 발열 섬유(111)의 직조 형태 유지도 가능해지게 된다.
절연섬유층(120)은 금속발열섬유층(110)의 전면과 배면에 배치되어 금속발열섬유층(110)으로부터 외부로 누설되는 전기를 절연시키는 역할을 한다. 절연섬유층(120)은 절연재질로 이루어지는 절연섬유(121)를 경사 및 위사로 하여 직조됨으로써 형성될 수 있다.
절연섬유(121)는 세라믹계 섬유인 것이 바람직하며, 상세하게는, 유리 섬유, 내열 폴리머 섬유, 산화티타늄 섬유, 산화알루미늄 섬유, 산화지르코늄섬유, 탄화규소 섬유, 티타늄산칼륨 섬유 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 그러나, 이 이외에도 절연성을 갖는 나노 섬유 또는 천연 섬유가 상기 절연 섬유(121)가 될 수 있다.
금속발열섬유층(110)과 절연섬유층(120)을 결합시키는 방법으로는 금속발열섬유층(110)과 절연섬유층(120) 사이에 접착제를 도포하여 결합시키는 방법, 금속발열섬유층(110)과 절연섬유층(120)을 재봉 기계(Sewing machine)를 통해 재봉하여 결합시키는 방법 등이 활용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면상발열체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 면상발열체(100)는 금속 발열 섬유층(110)의 전면과 배면에 절연 필름층(130)이 적층될 수도 있다.
금속 발열 섬유층(110)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 동일하다.
절연필름층(130)은 금속발열섬유층(110)의 상부 및 하부에 배치되어 금속발열섬유층(110)으로부터 외부로 누설되는 전기를 절연시키는 역할을 한다. 절연필름층(130)은 절연재질로 이루어진 필름의 형대로 이루어지거나 일면에 실리콘계 접착제가 도포된 테이프 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 실리콘계 접착제가 도포된 면이 금속 발열 섬유층(110)과 맞닿아 접착되게 된다.
절연필름층(130)은 플라스틱 계열의 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들면, PI(Polyimide), PET(polyethyleneterephthalate), EVA(Ethylenevinylacetate) 계열 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 제한되지는 않으며, 절연성 및 내열성을 갖는 재질을 통해 절연 필름층(130)에 대한 제조가 가능하다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 전극을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 의한 방식으로 금속 발열 섬유층에 동 전극이 접합된 실제 상태를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 금속 발열 섬유층(110)의 일측 가장자리 영역 일면에 동(Be-Cu) 전극(200)을 적층시킨 후, 이를 심용접기(300)와 상대용접판(미도시됨) 사이에 배치시키고, 심용접기(300)를 용접하고자 하는 방향으로 이동시키면 용접롤러가 회전하면서 금속발열섬유층(110)과 동 전극이 용접되는 심용접방식으로 금속 발열 섬유층(110)에 동 전극(200)이 접합될 수 있다.
심용접방식은, 용접롤러와 상대용접판 사이에 피용접물을 삽입시킨 채로 용접 롤러를 이동시키면 용접롤러가 회전하면서 피용접물 전체 면에 있어서 연속적이고 일정한 형태의 용접이 이루어지도록 하는 용접 방식이다.
이러한 심용접방식으로 용접할 경우 선상의 형태를 가지는 다공성의 금속발열섬유층(110)과 판의 형태를 가지는 동 전극(200)의 접촉부가 전체 면적에 걸쳐 균일하게 접합될 수 있고, 판 형태의 동 전극(200)과 선 형태의 금속발열섬유층(110) 간의 완전한 접합이 가능해진다. 따라서, 이에 의해 제조되는 면상발열체 전체 면적에 일정한 전류의 공급이 가능해지게 되고, 균일 전계분포가 확보되며, 균일한 발열이 가능해지게 된다. 또한, 이러한 면상발열체를 구비하는 블라인드 히터의 성능을 획기적으로 향상할 수 있게 된다.
한편, 용접성을 향상시키기 위해 심용접기(300)의 용접롤러와 상대용접판의 재질은 베릴륨동 또는 무산소동 등으로 제작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 접합된 동 전극에 전선을 접합시키는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 먼저, 도 4를 참조하여 설명한 금속 발열 섬유층에 접합된 동 전극(200)의 일단측에 홀을 형성시킨다. 그 후, 전선 연결용 압착터미널(400)을 동 전극(200)의 일단측에 부착시키되, 전선 연결용 압착터미널(400)에 형성된 홀과 상기 동 전극(200)에 형성된 홀을 일치시킨 후, 해당 홀 사이로 리벳(500)을 삽입한 후 리벳팅기를 이용하여 금형에 안착시키고 리벳팅헤머를 작동시켜 리벳을 압착하게 되면 리벳(500)의 상부와 하부가 압착되어 반영구적인 기계적 결합이 가능하게 지게 된다.
도 5의 (c)는 동 전극(200)과 전선 연결용압착터미널(400)의 접합예를 나타낸다.
리벳(500)의 재질은 성형성, 전기적 특성, 기계적 강도 등의 측면을 고려할 경우, 알루미늄, 베릴륨동, 무산소동 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
전극과 전선 간 접합을 위해 기존에는 납땜 방식을 많이 활용하였는데, 이러한 방식으로 제조되는 금속 발열 섬유층을 통해 블라인드 히터를 제작하는 경우,두루마리 형태로 감거나 햇빛을 차단하기 위해 펼치는 경우 등 지속적인 형태 변화를 가할 때 피로 누적에 의한 단선이 발생할 가능성이 높아진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 설명한 리벳 방식으로 전극에 전선을 접합시키기 때문에, 지속적인 형태 변화에도 안정적인 전기적 접합이 유지될 수 있게 된다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 금속 발열 섬유층(110)에는 동 전극(200)이 접합되며, 상기 동 전극(200)에는 전선이 연결되는데, 이렇게 동 전극(200) 및 전선이 결합된 금속 발열 섬유층(110)의 전면 및 배면에는 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 절연 섬유층(120) 또는 절연 필름층(130)이 형성되어, 면상발열체를 이룬다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블라인드 히터의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 블라인드 히터는 헤더박스(1000)내에 수용되거나, 헤더박스(1000)에 결합되는 권취부(1100), 권취부(1100)의 회전을 제어하기 위한 권취부재(1200), 권취부(1100)와 연결되어 권취부(1100)에 두루마리 형태로 말리거나, 그로부터 연장되는 원단(1300), 원단(1300)에 있어서 권취부(1100)와 연결된 측의 반대측 가장자리에 형성되는 지지봉(1400)을 포함한다.
헤더박스(1000)는 블라인드 히터를 창문 등에 고정시키기 위한 것이고, 권취부(1100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열체(100)가 포함된 원단(1300)을 지지하고 이를 두루마리 형태로 권취한다. 권취부(1100)와 연동되는 체인 등의 권취부재(1200)는 사용자의 조작에 의해 권취부(1100)를 회전시키고, 이에 따라, 권취부(1100)에 연결되어 있는 블라인드 히터가 두루마리 형태로 권취 또는 권출된다.
또한, 지지봉(1400)은 상기 원단(1300)의 형태를 유지해준다.
일 실시예에 따르면, 원단(1300)에는 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 면상발열체(100)가 구비된다. 상기 원단(1300)은 단열성이 우수한 단열원단으로 이루어질 수 있다.
면상발열체(100)는 전력 공급에 의해 열을 발생시키는 구성요소이다. 원단(1300)에 면상발열체(100)를 배열하는 방법은 발열 효과를 최대로 발휘할 수 있는 배열로 하되 원단(1300)에 미리 열경화성 접착제 도포를 실시하여 면상발열체(100)가 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
면상발열체(100)는 원단(1300) 전체 면에 걸쳐 배치할 수도 있으나, 원단(1300)의 상부, 즉, 권취부(1100)에 인접한 영역에는 배치시키지 않고, 원단(1300)의 하단으로부터 일정 높이까지만 배치할 수도 있다.
또한, 원단(1300)의 하단으로부터 상단으로 갈수록 면상발열체(100)의 조밀도를 낮게 배치할 수도 있다.
이는 열의 이동과 관련되며, 공기는 온도가 높으면 밀도가 낮아져 상승하는 성질을 가지고 있다. 즉, 공기의 흐름은 고온에서 저온으로 이동하는 성질이 있다. 이를 대류 현상이라고 하는데 주택의 바닥 난방이 대표적인 복사열 및 대류 현상을 이용한 난방 방식이다. 블라인드와 같은 구조는 건물의 벽면에 위치한 창문에 설치하는 구조로 대류 현상을 최대한 이용하기는 힘들다. 이를 해결하기 위해 블라인드 히터의 상부, 중앙, 하부 등 대류 현상을 최대한 활용할 수 있는 배치 구조로 설계하여 밀도가 낮아져 상승하는 공기가 원활한 순환을 할 수 있도록 배치한다. 즉, 면상발열체(100)를 블라인드 히터 전체 면에 설치하는 것이 난방에 있어 가장 효율적인 방법이지만 상기 면상발열체(100)의 제조비용이 상승하기 때문에 면상발열체(100)의 배치를 하부에 집중 시키고 중앙과 상부에는 일정한 간격을 두고 배치시켜 효율을 최대화하고 제조비용도 절감할 수 있다.
면상발열체(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 원단(1300)의 하단으로부터 상단 방향으로 연장되는 바 형태로 형성될 수 있으며, 하나의 원단(1300)에 복수개의 면상발열체(100)가 배치될 수 있다.
각각의 면상발열체(100)는 상호 동 전극(200)에 의해 직렬 연결된다.
위의 설명에서의 면상발열체(100) 조밀도는 단일 면적 당 면상발열체(100)가 존재하는 면적으로 표현할 수 있으며, 원단(1300)의 하단에서 상단으로 갈수록 상기 조밀도는 낮아질 수 있다.
예를 들면, 면상발열체(100) 간의 간격을 원단(1300)의 하단으로 갈수록 더 좁게 형성할 수도 있고, 각각의 면상발열체(100)의 면적을 원단(1300)의 하단으로 갈수록 더 넓게 형성할 수도 있다. 또한, 면상발열체(100)에 있어서 금속 발열 섬유층(110, 도 1 및 도 3 참조)의 직조 밀도를 원단(1300)의 하단으로 갈수록 더 높게 할 수도 있다.
원단(1300)은 실내측 원단 및 실외측 원단이 상호 접합된 형태로 이루어질 수 있다. 면상발열체(100)는 상기 실내측 원단의 양면에 있어서, 실외측 원단을 바라보고 있는 면(안쪽면)에 부착될 수 있다. 원단(1300)의 실외측 원단 양면에 있어서 실내측 원단을 바라보고 있는 면(안쪽면)에는 열흐름제어원단(1310)이 부착될 수 있다.
열흐름제어원단(1310)은 바람직하게는 폴리에스테르 재질의 원단으로 형성되며, 열흐름제어원단(1310)의 양면 중 일면에는 알루미늄 분말이 코팅된다. 상기 알루미늄 분말은 면상발열체(100)에서 발생하는 열을 실내측으로만 전달될 수 있도록 하며, 실외측으로는 열이 전달되지 않도록 함으로써 열의 흐름을 제어한다. 이를 위해, 상기 알루미늄 분말은 열흐름제어원단(1310)의 양면 중 면상발열체(100)를 바라보고 있는 면(안쪽면)에 코팅된다.
한편, 원단(1300)에는 면상발열체(100)의 온도를 제어하는 써모스탯(1320)과 바이메탈(1330)이 형성된다. 써모스탯(1320)은 면상발열체(100)의 온도가 미리 정해진 온도 범위의 상단에 도달할 경우 면상발열체(100)로 공급되는 전력을 차단하여 상기 면상발열체(100)의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지한다. 또한, 미리 정해진 온도 범위의 하단에 도달할 경우 다시 면상발열체(100)에 전력이 공급되도록 제어한다. 바이메탈(1330)은 써모스탯(1320)의 일시적 또는 영구적 장애로 인해 정상 작동이 불가능할 경우 면상발열체(100)로 공급되는 전력을 영구적으로 차단하여 발열 기능을 정지시키는 역할을 한다.
이러한 써모스탯(1320)과 바이메탈(1330)은 면상발열체(100)에 직접적으로 부착될 수도 있으나, 원단(1300)에 있어서 열흐름제어원단(1310)과 실외측 원단 사이에 배치될 수도 있다. 또한, 면상발열체(100)와 실외측 원단 또는 실내측 원단 사이에 배치될 수도 있다.
실외측 원단, 열흐름 제어 원단(1310), 면상발열체(100), 실내측 원단은 차례대로 적층된 상태로 열융착기를 통해 융착되어, 원단(1300)을 형성하게 된다.
한편, 지지봉(1400)에는 면상발열체(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 단자(1410), 사용자의 블라인드 히터 제어를 위한 사용자 조작부(1420), 현재 블라인드 히터의 동작 상태를 나타내는 표시창(1430)이 구비된다.
사용자 조작부(1420)에는 면상발열체(100)의 온도 증감, 운전 선택, 전원 on/off 등을 조작할 수 있는 버튼 등이 포함될 수 있다.
표시창(1430)에는 블라인드 히터의 온도, 구체적으로는, 면상발열체(100)의 온도, 면상발열체(100)의 작동 여부 및 오작동 여부 등이 표시될 수 있다.
상기 사용자 조작부(1420) 또는 표시창(1430)은 별도의 리모콘에 구비될 수도 있고, 이 경우, 리모콘과 데이터 통신을 할 수 있도록 하는 통신부가 지지봉(1400)에 구비될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 블라인드 히터에서 면상발열체의 주요 부재를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 도 6을 참조하여 설명한 블라인드 히터 내에서 면상발열체(100)는 일 이상으로 구비될 수 있으며, 각각은 동 전극(200)에 의해 상호 연결될 수 있다.
한편, 면상발열체(100)의 보호를 위한 보호필름(140)이 더 포함될 수 있으며, 이러한 보호필름(140)은 일 이상의 면상발열체(100) 전면과 배면에 각각 형성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 보호필름(140)에 의해 감싸진 면상발열체(100)과 실외측 원단 사이에는 열흐름 제어 원단(1300)이 배치된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열체에 있어서의 금속 발열섬유층의 배열을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 면상발열체에 포함되는 금속 발열 섬유층(110)은 일 이상으로 구비되어 블라인드 히터에 포함될 수 있다.
각각의 금속 발열 섬유층(110)은 바 형태의 직사각형 모양으로 형성될 수 있으며, 복수의 금속 발열 섬유층(110)은 상호 직렬 연결될 수 있다.
구체적으로, 블라인드 히터 내에서 복수의 금속 발열 섬유층(110) 각각 블라인드 하단으로부터 상단 방향으로 연장되도록 배치될 때, 제1 금속 발열 섬유층(110a)의 상단은 제2 금속 발열 섬유층(110b)의 상단과 연결되며, 제2 금속 발열 섬유층(110b)의 하단은 제3 금속 발열 섬유층(110c)의 하단과 연결되고, 제3 금속 발열 섬유층(110c)의 상단은 제4 금속 발열 섬유층(110d)의 상단과 연결될 수 있다. 상기 연결은 동 전극(200)에 의해 이루어질 수 있으며, 각 금속 발열 섬유층(110)과 동 전극(200) 간의 접합 방식은 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다.
또한, 상호 직렬 연결된 복수의 금속 발열 섬유층(110)에 있어서, 처음과 마지막에 연결된 금속 발열 섬유층(110)의 일단(도 8에서 제1 금속 발열 섬유층(110a)과 제4 금속 발열 섬유층(110d)의 하단)에 접합된 동 전극(200)에는 리벳(500)이 연결된다.
동 전극(200)과 리벳(500) 간의 접합 방식은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같다. 리벳(500) 연결에 의해 상호 직렬 연결된 복수의 금속 발열 섬유층(110)에 전력이 공급될 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 발열 섬유층에 절연층이 형성되는 방식을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 복수의 금속 발열 섬유층(110) 중 적어도 일부의 금속 발열 섬유층(110)에 있어서 전면과 배면에 절연 섬유층(120) 또는 절연 필름층(130)이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 금속 직조 유연 면상발열체를 이용하여 블라인드 히터를 제작할 수 있기 때문에, 창문형, 벽걸이형, 액자형, 족자형, 커튼형 등 다양한 형태의 블라인드 히터를 제작할 수 있고, 창문에 설치하여 창문을 통해 외부로부터 유입되는 냉기를 차단할 수 있어 난방비를 절감할 수 있으며, 태양광처럼 복사열을 이용하여 난방을 하기 때문에 유해가스 배출이 없고 냄새가 없으며, 실내 공기를 태우지 않아 인체 친화형 블라인드 히터를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 선상의 금속 발열사(絲)를 경사 및 위사로 직조하여 면상발열체를 제조하므로 제작 공정이 간단하고 제조비용이 절감되는 효과를 제공할 수 있다. 또한,면상발열체가 천의 형태로 이루어지기 때문에, 유연성이 높고 금속 특유의 기계적 내구성 및 전기적 특성을 기대할 수 있음으로써 건물 등의 난방을 위한 에너지 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 제공한다.
그리고, 카본 등의 전도성 물질을 코팅하지 않고도 면상발열체를 제조할 수 있기 때문에, 오랜 사용으로도 박리 등이 일어나지 않게 되고, 일부 금속 섬유가 단락 되더라도 전기의 통전에 전혀 문제가 없게 된다.
또한, 면상발열체에 전기 공급을 위한 동(Be-Cu) 전극을 접합하는 방식에 있어 심(Seam)용접 방식을 적용하여 면상발열체와 동 전극의 접촉면에 있어 불완전한 접촉을 없애고 접촉면이 고루 용접될 수 있게 된다.
또한, 이렇게 접합될 경우 상기 면상발열체 전체 면적에 일정한 전류를 공급할 수 있어 균일 전계분포를 확보할 수 있고 균일한 발열이 되기 때문에 상기 면상발열체가 구비된 블라인드 히터의 성능을 향상할 수 있게 된다.
그리고, 기존의 납땜 방식이 아닌 기계적 결합 강도가 우수한 리벳(Rivet) 방식을 도입하여 전선을 체결함으로써 반영구적 결속을 가능하게 하고, 형태가 변화(구겨지거나 인장)되어도 전선이 단락되지 않게 된다.
또한, 상기 면상발열체를 이용하여 제조되는 블라인드 히터에 있어서는, 알루미늄 분말이 코팅된 열흐름제어원단이 구비되기 때문에, 발열이 필요한 실내측으로 열의 흐름이 유도되고, 발열이 필요하지 않은 실외측으로는 단열 효과가 달성된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 면상발열체
110: 금속 발열 섬유층
111: 금속 발열 섬유
120: 절연 섬유층
121: 절연 섬유
130: 절연 필름층
140: 보호 필름
200: 동 전극
300: 심용접기
400: 전선 연결용 압착터미널
500: 리벳
1000: 헤더박스
1100: 권취부
1200: 권취부재
1300: 원단
1310: 열흐름제어원단
1320: 써모스탯
1330: 바이메탈
1400: 지지봉
1410: 전원 단자
1420: 사용자 조작부
1430: 표시창
110: 금속 발열 섬유층
111: 금속 발열 섬유
120: 절연 섬유층
121: 절연 섬유
130: 절연 필름층
140: 보호 필름
200: 동 전극
300: 심용접기
400: 전선 연결용 압착터미널
500: 리벳
1000: 헤더박스
1100: 권취부
1200: 권취부재
1300: 원단
1310: 열흐름제어원단
1320: 써모스탯
1330: 바이메탈
1400: 지지봉
1410: 전원 단자
1420: 사용자 조작부
1430: 표시창
Claims (5)
- 삭제
- 실내측 원단과 실외측 원단이 접합되는 형태로 형성되는 원단; 및
상기 실내측 원단에 있어서 안쪽면에 부착되는 복수개의 금속 발열 섬유층을 포함하고,
상기 복수개의 금속 발열 섬유층 각각은, 복수의 금속발열선을 연선한 형태로 형성되는 금속 발열 섬유로 이루어지는 경사 및 위사가 직조되어 형성되며,
상기 금속 발열 섬유는 발열을 일으키는 금속 재질로 이루어지고,
상기 복수개의 금속 발열 섬유층은 상호 직렬 연결되고,
상기 금속 발열 섬유층의 가장자리는 상기 금속 발열 섬유와 마찰계수가 다른 섬유사를 이용하여 마감되며,
상기 복수개의 금속 발열 섬유층 각각은 바 형태의 직사각형 모양으로 형성되고,
어느 하나의 금속 발열 섬유층은 상단이 일측에 인접한 금속 발열 섬유층의 상단과 연결되고, 하단이 타측에 인접한 금속 발열 섬유층의 하단과 연결되며,
상기 복수개의 금속 발열 섬유층 각각의 일단에는 심용접 방식으로 접합되는 동 전극이 형성되고,
상기 복수개의 금속 발열 섬유층은 상호 상기 동 전극을 통해 상호 직렬 연결되며,
직렬 연결된 상기 복수개의 금속 발열 섬유층 중 처음과 마지막에 연결된 금속 발열 섬유층의 하단에 접합된 동 전극에는 리벳 방식으로 체결된 전선이 형성되고,
상기 심용접은 베릴륨동 또는 무산소동으로 이루어진 용접롤러와 상대용접판에 의해 이루어지는, 블라인드 히터. - 제2항에 있어서,
상기 실외측 원단과 상기 복수개의 금속 발열 섬유층 사이에 배치되며, 일면에 알루미늄 분말이 코팅된 열흐름제어원단을 더 포함하는, 블라인드 히터. - 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 복수개의 금속 발열 섬유층 간 간격은, 상기 블라인드 히터의 하단으로부터 상단으로 갈수록 넓어지는, 블라인드 히터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210018989A KR102362414B1 (ko) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 금속 직조 면상발열체, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 블라인드 히터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210018989A KR102362414B1 (ko) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 금속 직조 면상발열체, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 블라인드 히터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102362414B1 true KR102362414B1 (ko) | 2022-02-14 |
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ID=80254208
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| KR1020210018989A KR102362414B1 (ko) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 금속 직조 면상발열체, 이의 제조 방법 및 이를 구비한 블라인드 히터 |
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| KR (1) | KR102362414B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102646406B1 (ko) * | 2023-11-06 | 2024-03-08 | 방남석 | 단열 및 열발산 기능을 갖는 창유리용 걸이식 투명 히팅장치 |
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-
2021
- 2021-02-10 KR KR1020210018989A patent/KR102362414B1/ko active IP Right Grant
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