KR200175703Y1

KR200175703Y1 - 반도체 섬유를 발열체로 이용한 전기매트의 면상 발열체

Info

Publication number: KR200175703Y1
Application number: KR2019990016718U
Authority: KR
Inventors: 이명일
Original assignee: 이명일
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2000-03-15

Abstract

본 고안은 전류가 인가되어 전이될 때 전공자의 전압강하시 발생되는 발열을 이용한 면상 발열체에 관한 것으로서, 카본섬유에 반도체 소자를 피복시킨 반도체 섬유를 형성한 후 이러한 반도체 섬유를 소정의 간격으로 배열하고, 상기 반도체 섬유와는 수직방향으로 금속박판을 구비하여 일측의 전원선으로부터 전력을 통전하였을 때 전원의 입력으로부더 자유전자가 반도체 섬유에 형성된 전공자(電空子)＜charge carrier＞를 채우게 되고 전공자에 채워진 자유전자가 도체인 금속박판으로 자유전자가 탈피하려는 에너지의 변환에 따른 준위차에 의하여 발열되도록하므로서 금속 박판과 반도체 섬유가 접하는 부분에 발열이 발생되도록 하고 이러한 발열은 금속박판을 통하여 열전도되도록 하므로 면상 발열체의 전반적으로 고루게 발열되도록 하고 국부적으로 과열현상이 발생되는 것을 방지하도록 하며, 발열체의 소비전력의 효율을 높이도록 하는 반도체 섬유를 발열체로 이용한 면상 발열체를 제공하고자 하는 것이다.

Description

반도체 섬유를 발열체로 이용한 전기매트의 면상 발열체{HEATING ELEMENT MAKE USE OF SEMICONDUCTOR}

본 고안은 전류가 인가되어 전이될 때 전공자의 전압 강하시 발생되는 발열을 이용한 면상 발열체에 관한 것으로서, 특히 전류가 반도체 섬유와 금속박판을 적절히 조합하여 금속박판과 반도체 섬유가 접하는 접촉부위에서 자유전자가 반도체 섬유의 전공부에서 탈피하려는 전자-홀(electron-hole)전이를 통하여 발생되는 열을 이용한 반도체섬유를 발열체로 이용한 전기매트의 면상 발열체에 관한 것이다.

일반적으로 전기매트에 사용되는 면상 발열체는 발열체가 가지는 고유한 저항의 특성을 이용하여 발열체에 전기를 통전시켜 전하의 충돌을 활용하는 방법으로 이러한 발열체는 탄소와 결정구조가 비슷한 카본 섬유나 카본 분말을 이용한 것으로서, 전원선인 동선이 양측에 구비되고 양측의 전원선 사이에 카본 섬유이나 카본 분말을 구비하여 전원선에 전류를 인가하면 카본 섬유나 카본 분말에서 발생되는 저항치에 의하여 발열하도록 한 것으로 카본 섬유나 카본 분말이 면상발열체의 전반적으로 고르게 분포되어 있어 발열체의 전반적으로 따뜻한 장점을 가지고 적은 전력소모를 가지는 장점이 있으나, 카본 섬유에서 전류의 저항에 의하여 열이 발생될 때 저항값이 일정하지 않게 되어 국부적으로 과열현상이 발생되며, 저항에 의한 발열시 카본이 소진되므로서 수명이 짧은 단점을 가지게 되는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 전기매트에서 사용된 면상발열체에서 발생된 문제점을 해소하기 위하여 안출한 고안으로서, 카본 섬유에 반도체 소자를 피복시킨 반도체 섬유를 형성한 후 이러한 반도체 섬유를 소정의 간격으로 배열하고, 상기 반도체 섬유와는 수직방향으로 금속 박판을 구비하여 일측의 전원선으로부터 전력을 통전하였을 때 전원의 입력으로부터 자유전자가 반도체 섬유에 형성된 전공자(電空子)＜ charge carrier >를 채우게 되고 전공자에 채워진 자유전자가 도체인금속박판으로 자유전자가 탈피하려는 에너지 변환에 따른 준위차에 의하여 발열되도록하므로서 금속 박판과 반도체 섬유가 접하는 부분에 발열이 발생되도록 하고 이러한 발열은 금속 박판을 통하여 열전도되도록 하므로 면상 발열체의 전반적으로 고르게 발열되도록 하고 국부적으로 과열현상이 발생되는 것을 방지하도록 하며, 발열체의 소비전력의 효율을 높이도록 하는 반도체 섬유를 발열체로 이요한 전기매트의 면상 발열체를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 고안의 구성상태를 나타낸 사시도.

도 2는 본 고안에 의한 자유전자의 탈피를 설명한 개략도.

도 3은 고안에 의한 다른 상태의 실시예를 도시한 부분확대 단면도.

도 4는 또 다른 상태를 도시한 평면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

(1) 금속 박판 (2) 반도체 섬유 (3) 입, 출력단

(4) 코팅부 (5) 전공자

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 도 1은 본 고안의 구성상태를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 고안에 의한 자유전자의 탈피를 설명한 개략도이며, 도 3은 고안에 의한 다른 상태의 실시예를 도시한 부분확대 단면도이고, 도 4는 또 다른 상태를 도시한 평면도이다.

따라서, 본 고안의 구성을 첨부된 도면 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

다수의 금속 박판(1)을 일정한 간격으로 배열하고, 카본 섬유와 결정구조가 유사한 카본 섬유를 반도체화하여 표면에 다수의 전공자(5)를 가지는 반도체 섬유(2)를 상기 금속 박판(1)이 놓여진 길이방향과 수직으로 일정한 간격을 가지도록 구비하며, 상기 일정한 간격을 가지면서 배열된 양단의 금속 박판(1)에 교류전원의 입, 출력단(3)을 형성하며, 상기의 금속 박판(1)과 반도체 섬유(2)의 배열이 변화되지 않도록 라미레이팅 등의 수단으로 코팅한 코팅부(4)로 구성된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

알루미늄 등의 금속을 얇은 박판의 형태로 길게 금속 박판(1)을 형성한 후 이러한 금속 박판(1)을 일정한 간격을 가지도록 다수개 길이방향으로 배열하고, 상기 금속 박판(1)의 상부에 탄소와 그 결정구조가 비슷한 카본섬유를 반도체화하여 표면에 다수의 전공자(5)를 가지는 섬유질인 반도체 섬유(2)를 금속 박판(1)이 놓여진 길이방향과 수직된 방향으로 일정한 간격을 가지도록 다수개 구비하고, 양단에 위치한 금속 박판(1)의 일측 단에는 교류전원이 인가되는 입, 출력단(3)을 형성한 후 금속 박판(1)과 반도체 섬유(2)의 배열이 변화되지 않도록 라미레이팅 등의 수단으로 코팅부(4)를 형성하여 전기매트의 발열장치를 구성한다.

이후, 발열장치를 발열시키고자 양단의 금속 박판(1)에 형성된 입, 출력단(3)에 교류전원을 인가시키면 입력단과 직접적인 연결을 가지는 양단의 금속 박판(1)에는 전기를 가지게 되고 양단의 금속 박판(1)의 자유전자는 첨부된 도면 도 2에 도시된 바와 같이 반도체 섬유(2)의 표면에 형성된 전공자(5)에 채워지게 되고, 이와 같이 자유전자(e)가 전공자(5)를 다 메워지게 되면 전하의 이동이 자유로워져 반도체 섬유(2)를 통해서 전기가 흐르게 되고, 이때에 반도체 섬유(2)는 섬유질에 반도체적인 성질에 의하여 입, 출력단(3)이 형성되지 않은 금속 박판(1)에는 전하의 이동이 이루어지지 않게 되는 것이다.

따라서, 기존의 콘덴서 방전과는 상이하게 입, 출력단(3)이 연결되어지지 않은 금속 박판(1)부분으로 이동하는 자유전자로 인하여 발열현상이 발생되는 것으로서, 이때는 전하의 이동은 반도체 섬유(2)를 따라서 이동하게 되고 전원이 연결되지 않은 금속 박판(1)부분은 자유전자가 도체로 이동하려는 힘과 반도체 섬유(2)의 전공자(5)에서 탈피되는 힘에 차이가 에너지로 바뀌는 현상이 일어남에 따라 발열되는 것으로서, 반도체 섬유(2)가 금속 박판(1)에 접촉된 면에서는 많은 양의 자유전자의 방출이 이루어지게 되고 이러한 열은 금속 박판(1)을 통해서 전도가 되므로서 금속 박판(1) 전체가 발열되는 현상이 발생되는 것이다.

이때, 자유전자가 도체로 이동하려는 힘과 반도체 섬유(2)의 전공자(5)에서 탈피되는 힘에 차이가 에너지로 바뀌는 현상이 일어지만 전하의 이동이 전원이 연결되지 않은 금속 박판(1)으로 일어나지 않게 되어 전원이 연결되지 않은 금속 박판(1)의 전압은 0 V가 되는 것이다.

그리고, 본 고안의 다른 실시예로서는 첨부된 도면 도 3에 도시된 바와 같이 금속 박판(1)에 반도체 섬유(2)를 배열한 상태에서 반도체 섬유(2)가 위치한 면이 서로 마주보도록 두 겹으로 형성하고 상판(6)과 하판(7)의 전기를 서로 다른 방향으로 흐르게 하면 상기 상판(6)과 하판(7)에 전기의 흐르는 양에 따른 전자파가 발생되는 것이고, 이때에 전자파 중에서 자기파는 상판(6)과 하판(7)의 방향이 같고 전기의 흐름이 반대이므로 서로 상쇄되며 상쇄반응시 발생되는 열이 금속 박판(1)에 흡수되어 발열수단의 하나로 작용되는 것이다.

또한, 본 고안의 또 다른 실시예로서는 첨부된 도면 도 4에 도시된 바와 같이 금속 박판(1)을 사용하지 않고 동선이나 면 섬유질을 사용할 수 있는 것으로서, 반도체 섬유(2)를 소정의 간격을 배열한 후 반도체 섬유(2)의 사이공간에 면 섬유질(8)을 구비하고 반도체 섬유(2)와는 직각의 방향으로 면 섬유질(8)과 동선(9)을 서로 교호하도록 구비하되 상기 면 섬유질(8)과 반도체 섬유(2) 및 동선(9)을 직조하여서 형성하면 상기와 같은 동일한 효과를 가지게 되는 것이다.

이와 같이 본 고안에 의한 면상 발열체는 발열체를 탄소와 결정구조가 유사한 탄소 섬유를 반도체화 한 것으로 사용하고 전원이 흐르면 반도체 섬유와 금속박판이 접하는 부분에 자유전자가 도체로 이동하려는 힘과 반도체 섬유의 전공자에서 탈피하려는 힘에 차이로 인하여 발생되는 열을 이용하여 발열하고 이를 금속 박판에 열 전도되어 전반적으로 고르게 발열이 됨으로써 발열이 국부적으로 과열되는 현상을 방지할 수 있고, 면상 발열체의 수명을 장기화하며, 에너지 효율을 극대화하여 열효율을 높일 수 있는 장점을 가지는 고안이다.

Claims

다수의 금속 박판(1)을 일정한 간격으로 배열하고, 카본 섬유와 결정구조가 유사한 카본섬유를 반도체화하여 표면에 다수의 전공자(5)를 가지는 반도체 섬유(2)를 상기 금속 박판(1)이 놓여진 길이방향과 수직으로 일정한 간격을 가지도록 구비하며, 상기 일정한 간격을 가지면서 배열된 양단의 금속 박판(1)에 교류전원의 입, 출력단(3)을 형성하며, 상기의 금속 박판(1)과 반도체 섬유(2)의 배열이 변화되지 않도록 라미레이팅 등의 수단으로 코팅한 코팅부(4)로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 섬유를 발열체로 이용한 전기매트의 면상 발열체.
금속 박판(1)에 반도체 섬유(2)를 배열한 상태에서 반도체 섬유(2)가 위치한 면이 서로 마주보도록 두 겹으로 형성하고 상판(6)과 하판(7)의 전기를 서로 다른 방향으로 흐르게 한 것을 특징으로 하는 반도체 섬유를 발열체로 이용한 전기매트의 면상 발열체.
제 2 항에 있어서,

반도체 섬유(2)를 소정의 간격을 배열한 후 반도체 섬유(2)의 사이공간에 면섬유질(8)을 구비하고 반도체 섬유(2)와는 직각의 방향으로 면 섬유질(8)과 동선(9)을 서로 교호하도록 구비하되 상기 면 섬유질(8)과 반도체 섬유(2) 및 동선(9)을 직조하여서 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 섬유를 발열체로 이용한 전기매트의 면상 발열체.