KR102599688B1 - 탄소 열선을 적용한 발열매트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매트부, 매트부에 배치되며, 설치경로를 따라 연장된 발열선, 매트부에 배치되며, 발열선에 연결된 커넥터, 및 커넥터에 결합되어, 발열선에 전기를 공급하는 전기공급부를 포함하며, 발열선은, 탄소섬유발열체, 및 탄소섬유발열체의 단부에 배치된 커넥터연결부를 포함하여, 전자파 유해성을 줄이고, 에너지 효율적인 히팅이 가능하다.

Description

탄소 열선을 적용한 발열매트{THE HEATING MAT WITH CARBON HEATING WIRE}
본 발명은 탄소 열선을 적용한 발열매트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지 효율 증대 및 전자파 유행성을 줄이며, 제조가 용이한 탄소 열선을 적용한 발열매트에 관한 것이다.
일반적으로, 전기장판, 전기담요, 찜질팩과 같은 전열기의 열원으로 사용되는 발열선은 최초에 저항값이 높아 자체에서 발열하는 동선 등과 같은 금속선으로 사용되었으나, 사용중 접히게 되면 쉽게 손상되거나 파단 되고 장기간 사용시 산화로 저항치가 불안정해지고 자장의 크기가 증가되어 인체에 유해한 전자파를 다량으로 발생하는 문제점을 갖고 있다.
종래 기술에 따른 탄소 열선을 적용한 매트의 경우, 매트 상에 한 쌍의 전극을 두고, 한 쌍의 전극의 사이에 탄소섬유를 배치한다. 이러한, 종래 기술의 경우, 양극과 음극을 구성하는 전극의 배치, 및 양극과 음극에 접속되게 탄소섬유를 복수 개로 배치하는 등, 구조가 복잡하고, 제조도 까다로운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시 예는, 탄소섬유를 케이블 형태로 제조하여 에너지 효율적인 발열매트를 용이하게 제조할 수 있는 탄소 열선을 적용한 발열매트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 열선을 적용한 발열매트는, 매트부, 매트부에 배치되며, 설치경로를 따라 연장된 발열선, 매트부에 배치되며, 발열선에 연결된 커넥터, 및 커넥터에 결합되어, 발열선에 전기를 공급하는 전기공급부를 포함하며, 발열선은, 탄소섬유발열체, 및 탄소섬유발열체의 단부에 배치된 커넥터연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 탄소섬유발열체는 복수의 탄소섬유를 포함하며, 복수의 탄소섬유는 설치경로를 따라 서로 꼬여진 것을 특징으로 한다.
또한, 탄소섬유발열체는 발열부와 연결부를 포함하며, 커넥터연결부는 금속도전체를 포함하고, 연결부를 구성하는 복수의 탄소섬유는 금속도전체의 길이를 따라 서로 꼬여진 것을 특징으로 한다.
또한, 발열선은 탄소섬유발열체와 금속도전체를 감싸는 피복층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전자파 위험을 줄이고 빠르게 원하는 온도까지 승온시키며, 에너지 효율이 우수하다.
또한, 탄소섬유발열체와 커넥터연결부를 동시에 피복한 열선 형태로 발열매트 제조가 용이하다.
또한, 탄소섬유발열체의 직경이 작아도 커넥터 연결부와 충분한 접속과 안정적인 결합이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 열선을 적용한 발열매트를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 발열선의 일 실시 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 발열선의 커넥터연결부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 발열선의 일 실시 예에 따른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 발열선의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 발열선의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피복층을 개략적으로 도시한 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서 보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 열선을 적용한 발열매트(1)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 열선을 적용한 발열매트(1)를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 발열선(20)의 일 실시 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 열선을 적용한 발열매트(1)는 매트부(10), 발열선(20), 커넥터(30) 및 전기공급부(40)를 포함한다. 매트부(10)는 원형, 사각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 매트부(10)는 복수의 층을 포함할 수 있다. 발열선(20)은 매트부(10)에 배치된다. 발열선(20)은 매트부(10)의 평면상 설치경로를 따라 연장된다. 커넥터(30)는 매트부(10)에 배치되며, 발열선에 연결된다. 전기공급부(40)는 커넥터(30)에 결합된다. 발열선(20)은 커넥터(30)를 통해 전기공급부(40)에 전기적으로 접속될 수 있다. 전기공급부(40)는 발열선(20)에 전기를 공급할 수 있다. 전기공급부(40)는 전원케이블(400)과 온도조절기(410)를 포함할 수 있다. 전원케이블(400)은 커넥터(30)를 통해 발연선(20)에 접속될 수 있다. 커넥터(30)는 커넥터하우징(300)을 포함한다. 커넥터하우징(300)은 내열성 재료로, 커넥터연결부(210) 등의 발열을 안정적으로 차단할 수 있다.
발열선(20)은 탄소섬유발열체(200) 및 커넥터연결부(210)를 포함한다. 탄소섬유발열체(20)는 복수의 탄소섬유(201)를 포함한다. 탄소섬유(201)는 단면상 소정의 직경을 가지며, 평면상 소정 길이로 연장된다. 복수의 탄소섬유(201)는 설치경로를 따라 서로 꼬여진다. 즉, 탄소섬유발열체(200)는 복수의 탄소섬유(201)를 소정 길이로 엮은(꼬은) 형상을 가질 수 있다.
탄소섬유발열체(200)의 제조를 살펴보면, 복수의 탄소섬유(201)는 복수의 드럼으로부터 풀려질 수 있다. 복수의 드럼으로부터 풀려지는 복수의 탄소섬유(201)의 각각은 서로 엮어진다. 즉, 복수의 탄소섬유(201)는 서로 엮어져 단일의 탄소섬유발열체(200)로 제조된다. 탄소섬유발열체(200)는 드럼에 감겨질 수 있다. 구체적으로, 복수의 탄소섬유(201) 중 어느 하나가 나머지 탄소섬유(201)들 사이로 엮일 수 있다(교차할 수 있다). 또한, 복수의 탄소섬유(201) 중 다른 하나가 나머지 탄소섬유(201)들 사이로 엮일 수 있다(교차할 수 있다). 또한, 복수의 탄소섬유(201) 중 또 다른 하나가 나머지 탄소섬유(201)들 사이로 엮일 수 있다(교차할 수 있다).
탄소섬유(201)는 강철보다 4배 가볍고, 강도는 10배이상 높다. 또한, 탄소섬유(201)는 경령화 가능하고, 높은 인장강도와 낮은 열팽창율을 가진다. 또한, 탄소섬유(201)는 90% 이상의 원적외선을 방출하며, 에너지전환율이 높아 에너지 효율이 우수하다. 또한, 탄소섬유(201)는 전자파를 거의 발생하지 않는다. 복수의 탄소섬유(201)의 개수는 필요 열량 등을 고려하여 결정될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 발열선(20)의 커넥터연결부(210)를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 발열선(20)의 일 실시 예에 따른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 커넥터연결부(210)는 탄소섬유발열체(200)의 단부에 배치된다. 커넥터연결부(210)는 금속도전체(211)를 포함한다. 금속도전체(211)는 탄소섬유발열체(200)의 단부에 결합될 수 있다. 일 실시 예로, 탄소섬유발열체(200)는 발열부(2010)와 연결부(2020)를 포함한다. 발열부(2010)는 전기공급부(40)에서 공급되는 전원에 의해 발열된다. 발열부(2010)는 서로 꼬아진 복수의 탄소섬유(201)를 포함하며, 이에 의해 종래 금속 열선에 비해 소정 온도로 상승하는 시간이 매우 짧다. 즉, 원하는 온도로 신속하게 도달될 수 있다.
연결부(2020)는 발열부(2010)의 단부에 배치될 수 있다. 연결부(2020)는 발열부(2010)의 양 단부에 배치될 수 있다. 발열부(2010)의 양 단부에 배치된 연결부(2020)의 각각은 커넥터(30)에 연결될 수 있다. 한 쌍의 연결부(2020)는 전류의 유출입 포트 역할을 할 수 있다.
연결부(2020)를 구성하는 복수의 탄소섬유(201)의 각각은 발열부(2010)를 구성하는 복수의 (201) 각각에 대응되어 연결된다. 연결부(2020)를 구성하는 복수의 탄소섬유(201)는 금속도전체(211)의 길이를 따라 서로 꼬여질 수 있다. 이에 의해, 탄소섬유발열체(200)가 미세한 직경을 가지는 몇 가닥의 탄소섬유(201)를 포함하더라도, 금속도전체(211)가 몇 가닥의 탄소섬유(201)에 안정적으로 결합될 수 있다. 금속도전체(211)의 적어도 일부는 연결부(2020)에 의해 감싸지고, 금속도전체(211)의 나머지는 탄소섬유발열체(200)로부터 돌출된다. 돌출된 금속도전체(211)는 전기공급부(30)에 연결될 수 있다. 한편, 연결부(2020)의 적어도 일부는 커넥터(300)로부터 발열선(20)의 설치경로를 따라 소정 길이로 연장될 수 있다. 즉, 연결부(2020)는 충분한 길이로 배치될 수 있고, 이에 의해 금속도전체(211)와 탄소섬유발열체(200)의 안정적인 결합을 확보할 수 있다. 한편, 단면상 발열부(2010)의 두께는 연결부(2020)의 두께 보다 작을 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 발열선(20)의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 발열선(20)은 접착층(230)을 더 포함할 수 있다. 접착층(230)은 금속도전체(211)와 탄소섬유발열체(200)의 사이에 배치된다. 발열선(20)은 복수의 탄소섬유 드럼(미도시)으로부터 탄소섬유(211)와 금속도전체 드럼(미도시)으로부터 금속도전체(211)가 풀려지면서 결합된다. 여기서, 접착층(230)이 탄소섬유(211)와 접착되어 함께 풀려질 수 있다. 따라서, 금속도전체(211)와 탄소섬유(211)가 결합되어, 인장력에도 안정적으로 함께 풀려질 수 있다. 접착층(230)은 전도성 접착층일 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 발열선(20)의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 발열선(20)은 고정링(240)을 더 포함할 수 있다. 고정링(240)은 연결부(2020)의 외주면에 배치된다. 고정링(240)은 연결부(2020)를 구성하는 탄소섬유(201)와 금속도전체(211)를 함께 압착하여 고정할 수 있다. 발열선(20)은 복수의 탄소섬유 드럼(미도시)으로부터 탄소섬유(211)와 금속도전체 드럼(미도시)으로부터 금속도전체(211)가 풀려지면서 결합된다. 여기서, 고정링(240)이 탄소섬유(211)와 금속도전체(211)를 함께 고정되어 드럼(미도시)으로부터 풀려질 수 있다. 따라서, 금속도전체(211)와 탄소섬유(211)가 결합되어, 인장력에도 안정적으로 함께 풀려질 수 있다.
일 실시 예로, 고정링(240)은 제1고정링(241)과 제2고정링(242)을 포함할 수 있다. 제1고정링(241)은 연결부(2020)의 상측에 결합되고, 제2고정링(242)은 연결부(2020)의 하측에 결합될 수 있다. 고정링(240)은 고정핀(243)을 더 포함할 수 있다. 고정핀(243)은 고정링(240)의 내주면으로부터 돌출될 수 있다. 고정링(240)이 연결부(2020)에 결합 시, 고정핀(243)이 연결부(2020)를 관통하여 금속도전체(211)에 접촉될 수 있다. 다른 실시 예로, 고정핀(243)은 금속도전체(211)의 외주면에 찍혀 결합될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피복층(220)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 피복층(220)은 탄소섬유발열체(200)와 금속도전체(211)를 감싸 피복할 수 있다. 피복층(220)은 탄소섬유발열체(200)와 금속도전체(211)를 동시에 피복할 수 있도록 일체로 형성될 수 있다. 일 실시 예로, 피복층(220)은 제1피복층(221)과 제2피복층(222)을 포함할 수 있다. 제1피복층(221)은 탄소섬유발열체(200)와 금속도전체(211)를 감싸 피복한다. 제2피복층(222)은 제1피복층(221)을 감싸 피복한다. 제1피복층(221)은 유리섬유 편조체일 수 있다. 또한, 제2피복층(222)은 테프론 또는 실리콘 재질일 수 있다. 유리섬유 편조체는 섭씨 약 500도의 내열 강도를 가진다. 또한, 테프론은 섭씨 약 260도의 내열 강도를 가지고, 실리콘은 섭씨 약 200도의 내열 강도를 가진다. 따라서, 유리섬유 편조체로 탄소섬유발열체(200)의 내열 강도를 높이고, 테프론 또는 실리콘으로 편조체인 유리섬유의 풀림을 방지할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
1 : 탄소 열선을 적용한 발열매트
10 : 매트부
20 : 발열선
200 : 탄소섬유발열체
210 : 커넥터연결부
220 : 피복층
230 : 접착층
240 : 고정링
30 : 커넥터
300 : 커넥터하우징
40 : 전기공급부

Claims (4)

  1. 매트부;
    매트부에 배치되며, 설치경로를 따라 연장된 발열선;
    매트부에 배치되며, 발열선에 연결된 커넥터; 및
    커넥터에 결합되어, 발열선에 전기를 공급하는 전기공급부를 포함하며,
    발열선은,
    탄소섬유발열체; 및
    탄소섬유발열체의 단부에 배치된 커넥터연결부를 포함하며,
    탄소섬유발열체는 복수의 탄소섬유를 포함하며,
    복수의 탄소섬유는 설치경로를 따라 서로 꼬여지고,
    탄소섬유발열체는 발열부와 연결부를 포함하며,
    커넥터연결부는 금속도전체를 포함하고,
    연결부를 구성하는 복수의 탄소섬유는 금속도전체의 길이를 따라 서로 꼬여져, 금속도전체의 외면을 감싸며,
    연결부를 구성하는 복수의 탄소섬유와 금속도전체의 사이에 배치된 접착층을 더 포함하는 탄소 열선을 적용한 발열매트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    발열선은 탄소섬유발열체와 금속도전체를 감싸는 피복층을 포함하는 탄소 열선을 적용한 발열매트.
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Citations (3)

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KR20110022229A (ko) * 2009-08-27 2011-03-07 주식회사 네오엔 탄소발열체를 이용한 탄소발열축과 그 탄소발열축이 내설된 탄소보일러
KR20130001675U (ko) * 2011-09-02 2013-03-12 채수량 전선 결선 장치
KR102133666B1 (ko) * 2019-01-28 2020-07-13 오국택 탄소섬유 발열선을 이용한 자동점멸식 전기매트

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