KR102644701B1 - 면상발열체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 등간격으로 배치된 카본사가 위사로 공급되어 직조된 발열부, 다수개의 주석동선이 경사로 공급되어 상기 카본사와 평직 직조의 교차점에서 연결되는 한 쌍의 전극부들을 포함하고, 상기 한 쌍의 전극부들에는 서로 반대 방향으로 전기가 공급되는 제1전극부 및 제2전극부가 구비되며, 상기 제1전극부 및 제2전극부는 서로 인접하는 카본사와 교대로 연결되는 것을 특징으로 하는 면상발열체에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 면상발열체의 자기장 상쇄 및 전기장 차폐 기능이 향상될 수 있다. 또한, 제조공정이 간소화 되고, 생산원가가 절감된다. 그뿐만 아니라 사용에 의한 면상발열체의 전기장 차폐시트 박리현상이 방지된다.

Description

면상발열체 및 이의 제조방법{Planar heating element and manufacturing method of thereof}
본 발명은 면상발열체 및 이의 제조방법 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 반대 방향으로 전기가 공급되는 제1전극부, 제2전극부 및 전기장 차폐시트를 통해 자기장 상쇄와 전기장 차폐기능이 향상된 면상발열체 및 이의 면상발열체의 제조방법에 관한 것이다.
면상발열체는 발열사를 포함하도록 직조하여 만든 직물로써, 전기의 통전에 의해 자체적인 발열이 이루어지도록 한 발열체이다. 통상의 면상발열체는 온도 조절이 용이하고 소음이 없기 때문에, 전기장판이나 온열매트(mat)와 같은 난방 용품에 폭넓게 이용되고 있다.
그러나 종래의 면상발열체는 전류가 흐르는 전극 부위에서 미세한 전기장 및 자기장이 발생되어 전자파에 민감한 유아나 노인 등에게 영향을 주어 사용에 제한이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 면상발열체를 두 겹으로 겹쳐 자기장이 상쇄되는 제품을 생산하기도 하였으나, 이 경우 전기장판이나 온열매트의 무게와 두께가 기존의 2배로 늘어나 사용과 보관에 어려움이 있었다.
뿐만 아니라, 제품화 단계에서 공업용 접착제나 재봉을 통해 면상발열체에 전기장 차폐체가 부착되는데, 열 변형 또는 사용 환경에 따라 접착불량으로 인하여 박리현상이 발생하여 제품 신뢰도가 하락하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0641693호 대한민국 공개특허 제10-2010-0087907호
본 발명의 목적은 서로 반대 방향으로 전류가 공급되는 한 쌍의 전극부들을 구비하여 면상발열체로부터 방출되는 자기장을 상쇄하는 기능이 향상된 면상발열체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 카본잉크 패턴(carbon ink pattern)이 인쇄된 전기장 차폐시트를 구비하여 면상발열체로부터 방출되는 전기장을 차폐하는 기능이 향상된 면상발열체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 면상발열체에 열가소성 폴리우레탄(TPU:Thermoplastic Polyurethane)을 코팅(coating)함과 동시에 전기장 차폐시트를 합포하여 면상발열체 제조 공정을 줄이고, 전기장 차폐시트 박리현상을 방지할 수 있는 면상발열체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 면상발열체는, 일반사가 위사 및 경사로 공급되어 직조되며, 등간격으로 배치된 카본사가 위사로 공급되어 직조된 발열부, 상기 발열부 일측에 경사로 공급되어 직조되는 다수개의 주석동선이 상기 카본사와 평직 직조의 교차점에서 연결되는 한 쌍의 전극부들을 포함하고, 상기 한 쌍의 전극부들에는 일 방향으로 전류가 공급되는 제1전극부 및 상기 제1전극부와 반대 방향으로 전류가 공급되는 제2전극부가 구비되며, 상기 제1전극부 및 제2전극부는 서로 인접하는 카본사들과 교대로 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발열부 일측에 한 쌍의 전극부가 배치되는 구성이 위사 방향으로 반복되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 발열부는 열가소성 폴리우레탄 코팅에 의해 적어도 일면이 전기장 차폐시트와 합포되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 면상발열체의 제조방법은 면상발열체 원단을 제조하는 단계, 상기 면상발열체 원단에 열가소성 폴리우레탄을 코팅하는 단계, 및 상기 열가소성 폴리우레탄이 코팅된 상기 면상발열체 원단에 전기장 차폐시트를 합포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 면상발열체 원단은 일반사가 위사 및 경사로 공급되어 직조되며, 등간격으로 배치된 카본사가 위사로 공급되어 직조된 발열부, 상기 발열부 일측에 경사로 공급되어 직조되는 다수개의 주석동선이 상기 카본사와 평직 직조의 교차점에서 연결되는 한 쌍의 전극부들을 포함하고, 상기 한 쌍의 전극부들에는 일 방향으로 전류가 공급되는 제1전극부 및 상기 제1전극부와 반대 방향으로 전류가 공급되는 제2전극부가 구비되며, 상기 제1전극부 및 제2전극부는 서로 인접하는 카본사들과 교대로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 면상발열체 원단에 상기 열가소성 폴리우레탄을 코팅하는 단계 및 상기 열가소성 폴리우레탄이 코팅된 면상발열체 원단에 전기장 차폐시트를 합포하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 면상발열체에는 서로 반대 방향으로 전기가 공급되는 제1전극부 및 제2전극부가 구비된다.
따라서, 제1전극부 및 제2전극부에서 서로 반대 방향으로 흐르는 전류에 의해 자기장이 서로 반대 방향으로 형성되어 면상발열체에서 발생하는 자기장이 상쇄된다.
본 발명에 의한 면상발열체에는 카본잉크 패턴이 인쇄된 전기장 차폐시트가 구비된다.
따라서, 전극부에 흐르는 전류에 의한 전기장이 전기장 차폐시트에 인쇄된 카본잉크 패턴을 따라 흘러나가 면상발열체에서 발생하는 전기장이 차폐된다.
본 발명에 의한 면상발열체 제조방법에 의하면 열가소성 폴리우레탄을 코팅함과 동시에 전기장 차폐시트가 합포된다.
따라서, 공업용 접착제나 재봉으로 전기장 차폐시트를 부착하는 번거로운 작업이 필요하지 않아 제조공정이 간소화 된다. 또한, 사용에 의한 전기장 차폐시트의 박리현상이 방지된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 면상발열체의 직조 방식을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 면상발열체 단면도.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일실시예에 의한 전기장 차폐시트 예시도.
도 4은 본 발명의 일실시예에 의한 면상발열체 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4을 참조하여 설명하도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 면상발열체(1)는 면상발열체 원단(100), 열가소성 폴리우레탄(200) 코팅 및 전기장 차폐시트(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면상발열체(1)의 직조 방식을 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 면상발열체 원단(100)은 발열부(10), 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)를 포함한다.
먼저, 발열부(10)는 경사(經絲, 12a)로 일반사(12)가 공급되고, 위사(緯絲, 12b)로 일반사(12) 및 일반사(12) 사이에 등간격으로 배치된 카본사(11)가 공급되어 직조된다.
여기서, 상기 카본사(11)는 저항체로, 통전에 의해 자체적인 발열이 이루어지도록 한 발열사이다. 즉, 상기 카본사(11)는 통전 시 전기에너지를 열에너지로 변환시키므로 상기 카본사(11)에서 열이 발생하며, 열 전도에 의해 상기 카본사(11) 주위의 온도가 상승한다. 이때, 상기 카본사(11)의 저항값은 상기 카본사(11)의 탄소 함량에 따라 달라진다.
상기 카본사(11)에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르는 한 쌍의 전극부들(20)로부터 전기가 공급된다.
여기서, 상기 한 쌍의 전극부들(20)는 상기 발열부(10)의 일측에 한 쌍씩 위치하며 다수개의 주석동선(23)이 경사로 공급되어 직조된다. 상기 전극부(20)는 일 방향으로 전류가 공급되는 제1전극부(21) 및 제1전극부(21)와 인접하게 위치하며 상기 제1전극부(21)와 반대 방향으로 전류가 공급되는 제2전극부(22)를 포함한다.
상기 주석동선은(23)은 상기 카본사(11)와 평직 직조의 교차점(24)에서 연결되며, 상기 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)는 서로 인접하는 카본사들(11)과 교대로 연결된다. 반면, 상기 교차점(24) 이외의 부분은 상기 주석동선(23)과 상기 카본사(11)가 만나지 않도록 일반사(12)로 조밀하게 직조된다.
한편, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면상발열체(1)를 경사 방향으로 자른 단면을 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 면상발열체(1)는 열가소성 폴리우레탄(200) 코팅 및 전기장 차폐시트(300)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 열가소성 폴리우레탄(200)은 상기 면상발열체 원단(100)의 양면 및 내부에 코팅되어 전선의 피복과 같은 역할을 하며, 상기 면상발열체 원단(100)의 직조 구조 사이의 빈틈을 메워 상기 교차점(24) 이외의 부분에서 상기 주석동선(23)과 카본사(11)가 만나지 못하도록 완전히 분리시킨다.
또한, 점성을 가지는 용융 상태의 상기 열가소성 폴리우레탄(200) 코팅에 의해 상기 면상발열체 원단(100)에 전기장 차폐시트(300)가 합포된다.
여기에서, 상기 전기장 차폐시트(300)는 폴리염화비닐(PVC:Poly Vinyl Chloride) 시트일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전기장 차폐시트(300)의 일면에는 카본잉크 패턴(301)이 인쇄되어 있어 상기 전기장 차폐시트(300)는 도전성을 가진다. 상기 전기장 차폐시트(300)에 인쇄된 상기 카본잉크 패턴(301)은 서로 연결되어 있으며, 문양은 어떤 형태이든 가능하다. 예를 들어, 상기 카본잉크 패턴(301)은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 서로 연결된 격자문양 또는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 서로 연결된 벌집문양으로 인쇄될 수 있다.
하기에서는 전술된 면상발열체(1)의 제조방법에 대하여 첨부된 도 4의 순서도를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 면상발열체 원단(100)의 제조방법은 상기에서 설명한 면상발열체(1)의 직조 방식과 동일하므로 이하에서는 그에 대한 설명은 생략한다.
먼저, 상기에서 설명한 직조 방식에 따라 상기 면상발열체 원단(100)을 제조(S1)한다.
이 때, 상기 주석동선(23)의 수는 전기용량에 따라 달라질 수 있다(도 1의 23 참조). 구체적으로, 상기 면상발열체(1)를 사용하는 제품의 전기 용량이 큰 경우 주석동선(23)의 수는 많아지고, 전기 용량이 작은 경우 주석동선(23)의 수는 적어진다.
한편, 상기 면상발열체 원단(100)은 상기 면상발열체(1)를 사용하는 제품의 크기 또는 목적에 따라 상기 발열부(10)의 일측에 한 쌍의 상기 전극부(20)가 배치되는 상기와 같은 구성이 위사 방향으로 반복되어 나타날 수 있다.
다음으로, 상기 면상발열체 원단(100)의 양면 및 내부에 열가소성 폴리우레탄(200)이 코팅(S2)된다.
여기서, 상기 면상발열체 원단(100)의 피복 역할을 하는 상기 열가소성 폴리우레탄(200)은 200 ℃ 이상의 온도에서 용융된 상태로 상기 면상발열체 원단(100)의 양면에 코팅되어 직조 구조 사이의 빈틈을 메운다.
이후, 용융 상태의 상기 열가소성 폴리우레탄(200)이 코팅된 상기 면상발열체 원단(100)에 전기장 차폐시트(300)가 합포(S3)된다.
이때 상기 면상발열체 원단(100)의 열가소성 폴리우레탄(200) 코팅과 상기 전기장 차폐시트(300) 합포는 동시에 수행될 수 있다. 즉, 상기 면상발열체 원단(100)이 상기 열가소성 폴리우레탄(200)으로 코팅됨과 동시에 상기 전기장 차폐시트(300)가 용융 상태의 상기 열가소성 폴리우레탄(200)의 점성에 의해 상기 면상발열체 원단(100)에 합포된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 면상발열체(1)의 작용을 설명한다.
먼저, 면상발열체(1)에 전원(미도시)이 연결되어 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)의 주석동선(23)에 전류가 공급된다. 이때, 상기 제1전극부(21)와 제2전극부(22)에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐르므로 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향도 서로 반대이다. 따라서, 상기 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)에서 발생하는 자기장이 서로 상쇄된다.
이어서, 상기 제1전극부(21) 및 제2전극부(22)의 주석동선(23)이 평직 직조 교차점(24)에서 연결된 상기 카본사(11)에 전류를 공급한다. 그리고 상기 카본사(11)에 전류가 공급되면 저항에 의해 전기에너지가 열에너지로 변환되어 상기 카본사(11)에서 열이 발생하며, 열전도에 의해 상기 카본사(11) 주변의 온도가 상승한다.
이때 발생하는 전기장은 상기 면상발열체 원단(100)과 합포된 상기 전기장 차폐시트(300)에 인쇄된 카본잉크 패턴(301)을 따라 상기 면상발열체(1)의 외부로 흘러나가게 되어 상기 면상발열체(1)에서 발생하는 전기장이 차폐된다.
여기서, 상기 전기장 차폐시트(300)는 용융 상태의 상기 열가소성 폴리우레탄(200)이 코팅됨과 동시에 상기 면상발열체 원단(100)에 일체로 합포되기 때문에 공업용 접착제로 부착하거나 재봉으로 마감하는 번거로운 작업이 필요하지 않다. 따라서, 제조공정이 간소화 되고, 생상원가가 절감된다. 또한, 사용에 의한 상기 면상발열체(1)의 전기장 차폐시트(300) 박리현상이 방지된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 면상발열체 10 : 발열부
11 : 카본사 12 : 일반사
12a : 경사(일반사) 12b : 위사(일반사)
20 : 전극부 21 : 제1전극부
22 : 제2전극부 23 : 주석동선
24 : 교차점 100 : 면상발열체 원단
200 : 열가소성 폴리우레탄 300 : 전기장 차폐시트
301 : 카본잉크 패턴

Claims (5)

  1. 일반사가 위사 및 경사로 공급되어 직조되며, 위사 사이에 등간격으로 배치된 카본사가 공급되어 직조된 발열부;
    상기 발열부 일측에 경사로 공급되어 직조되는 다수개의 주석동선이 상기 카본사와 평직 직조의 교차점에서 연결되는 한 쌍의 전극부들;을 포함하고,
    상기 한 쌍의 전극부들에는 일 방향으로 전류가 공급되는 제1전극부 및 상기 제1전극부와 반대 방향으로 전류가 공급되는 제2전극부가 구비되며, 상기 제1전극부 및 제2전극부는 서로 인접하는 카본사들과 교대로 연결되고,
    상기 발열부는 열가소성 폴리우레탄 코팅에 의해 일면에 서로 연결된 카본잉크 패턴이 인쇄된 전기장 차폐시트와 합포되는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열부의 일측에 상기 한 쌍의 전극부들이 배치되는 구성이 위사 방향으로 반복되는 것을 특징으로 하는 면상발열체.
  3. 삭제
  4. 면상발열체 원단을 제조하는 S1 단계;
    상기 면상발열체 원단에 열가소성 폴리우레탄을 코팅하는 S2 단계; 및
    상기 열가소성 폴리우레탄이 코팅된 상기 면상발열체 원단에 전기장 차폐시트를 합포하는 S3 단계;를 포함하고,
    상기 S3 단계는 상기 전기장 차폐시트가 용융 상태의 상기 열가소성 폴리우레탄의 점성에 의해 상기 면상발열체 원단에 합포되는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 면상발열체 원단은 일반사가 위사 및 경사로 공급되어 직조되며, 위사 사이에 등간격으로 배치되도록 카본사가 공급되어 직조된 발열부;
    상기 발열부 일측에 직조되며, 경사로 공급된 다수개의 주석동선이 상기 카본사와 평직 직조의 교차점에서 연결되는 한 쌍의 전극부들;을 포함하고,
    상기 한 쌍의 전극부들에는 일 방향으로 전류가 공급되는 제1전극부 및 상기 제1전극부와 반대 방향으로 전류가 공급되는 제2전극부가 구비되며, 상기 제1전극부 및 제2전극부는 서로 인접하는 카본사들과 교대로 연결되는 것을 특징으로 하는 면상발열체 제조방법.
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