KR20020071199A - 매트용 카본 폴리머 히터 - Google Patents

Abstract

이 발명은 이 발명에 의하면 정온도특성이 양호한 카본폴리머를 매트용 히터에 도입한 발명으로서, 절연체 피복(5)내에 배열하는 선형 발열체 카본폴리머(3)와, 카본폴리머(3)의 양측에 접속시켜 카본폴리머(3)에 구동 전류를 공급하기 위한 전극(2,4)을 구성하고, 상기 일측 전극(2)은 중심 절연체(1)의 외주에 1차 권선의 형태로 배열하여 선형 카본폴리머(3)의 내면에 접속하고, 동시에 타측 전극(4)은 카본폴리머(3)의 외주에 2차 권선의 형태로 배열 접속하여 카본 폴리머(3)에 구동전류를 공급함과 동시에 두 전극(2,4)에서 누설되는 전자파를 감쇄하도록 구성한 매트용 카본 폴리머히터 이다. 이 발명에 의하면 인장력과 유연성이 양호하고 동시에 온도과승 방지용 스위치의 설치를 생략할 수 있는 카본 폴리머 히터를 제공하며, 카본폴리머에 전류를 공급하기 위한 전극을 1,2차 권선으로 대응시킴으로써 전자파를 감쇄하도록 동작하는 것이다.

Description

매트용 카본 폴리머 히터 { Carbon polymer Heater for mat }

이 발명은 전기장판, 전기방석, 침낭 등의 매트용으로 사용하기위한 매트용 카본 폴리머 히터를 제공하려는 것이다.

종래 매트용 발열체의 하나인 무자계열선은 코일형 내외층 에나멜 동선사이에 절연체를 개재하고 내외층 도선의 외단을 연결함으로써 동선에서 발열함과 동시에 발열체에 흐르는 전류의 방향이 반대가 되게 하여 전자파를 상쇄하도록 구성한것이었으나, 이와 같은 발열체는 온도과승방지용으로 바이메탈 스위치 등의 온도감응 스위치(temperature Protector)를 사용하고 온도 제어용으로 반도체소자 온도센서 등을 사용하는 것으로서 최종 제품의 생산성을 저하시키고, 온도감응 스위치의 과승온도 검출영역이 협소하고 동시에 온도센서도 매트의 국부 온도를 검출하는것으로서 온도검출 기능이 미흡하며, 온도과승방지 부품 및 온도제어 부품의 사용으로 매트의 생산비용을 높이는 문제점을 가지는 것이었다.

종래 전기장판에 사용하는 발열체는 동선을 압연하여 1차권선은 히터용으로 2차권선은 센서로서 사용하고 있으나 1,2차 권선의 절연이 좋지않아 심각한 품질상의 문제점이 제기되는 것이었다.

또 다른 매트용 발열체로서 면상 발열체는 정 온도저항 특성은 매우 뛰어난 것이나 발열체의 지나친 유연성으로 인하여 단선 불량이 많이 발생하는 것이었다.

이 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 정온도특성이 양호한 카본 폴리머를 매트용 히터에 도입한 발명으로서, 인장력과 유연성이 양호하고 동시에 온도과승 방지용 스위치의 설치를 생략할 수 있는 카본 폴리머 히터를 제공함에 목적이 있다.

이 발명의 다른 목적은 무자계 열선에서와 같이 전자파를 감쇄하도록 동작하는 카본 폴리머 히터를 제공함에 목적이 있다.

도1은 이 발명 히터 실시예의 일부 절개 사시도

도2는 이 발명 히터 실시에의 확대단면도

도3은 이 발명 히터에서 카본폴리머 구동 회로도

도4는 두가지 정온도특성소자의 동작 상태 그래프

도5는 특정온도 안정 동작을 나타내는 그래프

도6은 이 발명 카본폴리머의 온도대 저항특성 그래프

<도면 주요 부호의 설명>

1: 중심 절연체 2,4: 전극 3: 카본폴리머 5: 절연체 피복

이 발명을 첨부 도면에 따라서 설명하면 다음과 같다.

이 발명은 도1, 도2에 인용된 바와 같이 절연체 피복(5)내에 배열하는 선형 발열체 카본폴리머(3)와, 카본폴리머(3)의 양측에 접속시켜 카본폴리머(3)에 구동 전류를 공급하기 위한 전극(2,4)을 구성하고, 상기 일측 전극(2)은 중심 절연체(1)의 외주에 1차 권선의 형태로 배열하여 선형 카본폴리머(3)의 내면에 접속하고, 동시에 타측 전극(4)은 카본폴리머(3)의 외주에 2차 권선의 형태로 배열 접속하여 카본 폴리머(3)에 구동전류를 공급함과 동시에 두 전극(2,4)에서 누설되는 전자파를 감쇄하도록 구성한 매트용 카본 폴리머히터이다.

도3은 상기 절연체 피복(5)내에 선형 발열체로서 배열하는 카본폴리머(3)가 전극(2,4)을 통하여 전류에 접속된 상태를 보여 주고 있으며, 도1,도2는 전극(2,4)의 1차권선과 2차권선을 카본폴리머(3)를 사이에 두고 대응시킴으로써 누설 전자파를 감쇄할 수 있는 구성을 보여준다.

도4 그래프에 두가지 정온도특성소자의 동작을 나타내었다.

그 하나는 온도와 저항값의 변동이 정비례하고 많은 온도 변화에 적은 저항값이 변동한다. 이와 같은 저항 소자는 도5와 같이 특정온도 안정을 목표로 하는 매트용 히터로서 안정한 온도유지를 기대할 수 없으므로 좋지 않다.

도4에서 다른 하나의 소자는 일정한 온도에 이르면 저항값이 급격히 상승하여 온도의 변동이 거의 없는 온도 안정이 이루어진다. 이와 같은 저항소자는 매트류에 적용되고 구동타임이 제어되어 도5와 같이 일정시간동안 일정한 온도의 보온상태를 유지할 수 있다. 이 저항체는 매트류의 발열체로서 좋은 특성을 가지는 것이다.

도6에 이 발명에서 채용된 저항체로서 카본폴리머(3)의 온도대 저항특성을 인용하였다.

도6에서 폴리머에 함유되는 카본의 함유율 (중량비) P가 30%, 40%, 60%로 높아질수록 100kΩ이상으로 저항값이 급격히 증가하는 온도대가 45℃, 60℃, 75℃로서 높아지고 있어 도4의 좋은 정온도특성을 가지는 저항체와 일치한다.

이 발명 실시예 1,2,3을 표 1에 정리하였다.

표 1 :

구조	항목	규격	비고
연사	재료	실시예 1	실시예 2	실시예 3
		GLASS 연사
	직경	0.6mm ±10%
1차권선	재료	Cu
	순도	99.9%
	직경	0.5mm	두께0.15mm로압연
	고유저항	10Ω/18m	15Ω/26m	16.5Ω/30m	표2 그래프참조
	권선	S권선/피치5mm
카본폴리머	재료	카본, 폴리머
	외경	1.8mm ±0.1mm
	두께	0.45mm
2차권선	재료	Cu
	순도	99.9%
	직경	0.5mm	두께0.15mm로압연
	고유저항	15Ω/18m	20Ω/26m	22.5Ω/30m
	권선	N권선/피치5mm
절연피복	재료	내열 PVC
	두께	0.7mm
	직경	3.2mm

표1을 인용하여 이 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

카본 폴리머 히터의 내부 구성을 보이는 도1 사시도의 중심절연체(1)는 유연성과 절연선을 동시에 구비하는 외경 0.6mm의 그라스 연사이다.

1차 권선의 형태로 조성된 일측 전극(2)은 두께 0.15mm로 압연한 선경 0.5mm, 순도 99.9%, 전류저항 15Ω/26m정도인 동선으로서 피치 5mm, 권선방향 'S'권선이 되게 조성하였다.

1차 권선 상부의 선형 카본폴리머(3)는 폴리머에 중량비 15~80%로 카본을 균질하게 혼가하여 중심절연체(1)의 둘레에 두께0.45mm의 선형, 달리 표현하면 중심절연체(1)의 주변에 관형으로 성형한 것이다. 카본 폴리머(3)는 저온에서 카본 입자끼리 연결된 상태가 되어 낮은 저항 값는다. 카본폴리머(3)에 전류를 공급하면수지(폴리머)내에 카본에 의한 저항체 회로가 조성되어 발열되고, 발열에 의하여 폴리머 수지의 온도가 상승하면 수지가 팽창되고, 폴리머수지가 일정한 팽창상태에 이르면 많은 카본 입자들의 사이에 간격이 생겨 저항값을 급격히 증가시킴으로써 폴리머 수지에 흐르는 전류가 거의 제로에 가깝게되어 온도상승을 억제한다.

2차권선의 형태로 카본폴리머(3)의 상부에 배열된 전극(4)은 두께 0.15mm로 압연한 선경 0.5mm, 순도 99.9%, 전류저항 20Ω/26m정도인 동선으로서 피치 5mm, 권선방향 'N'권선이 되게 조성하였다. 상기 2차권선 상부에 조성한 절연체 피복(5)은 내열 PVC(또는 실리콘수지)로서 피복두께를 0.7mm로 하였다. 위와 같이 얻어진 발열체의 직경은 3.2mm 이었다.

상기 1,2차 권선의 저항값을 낮추기 위하여 동선의 길이를 짧게 하고 동선의 직경을 크게 할 수 있으나 권선에서 방출되는 열도 매트의 가온에 유효하게 이용되고 있는점과 매트용 히터로서의 실용성을 유지하기 위하여 동선의 길이를 각각 18m, 26m, 30m로, 동선의 굵기를 0.5mm로, 동선의 압연두께를 0.15mm로 함으로써 히터의 직경을 3.2mm 정도로 적정화하고 동시에 1,2차 권선의 조성에 의하여 방출 전자파를 감쇄할 수 있게 하였다.

상기 전극으로 설치되는 1,2차 권선의 재료와 직경과 피치와 길이는 전극으로서의 저항 값 내에서 임의로 선택할 수 있다.

상기와 같이 이 발명은 정온도특성이 양호한 카본폴리머를 매트용 히터에 도입한 발명으로서, 인장력과 유연성이 양호하고 동시에 온도과승 방지용 스위치의설치를 생략할 수 있는 카본 폴리머 히터를 제공하며, 카본폴리머에 전류를 공급하기위한 전극을 1,2차 권선으로 대응시켜 전자파를 감쇄하도록 동작하는 카본 폴리머 히터를 제공하는 것이다.

Claims (2)

1차권선과 2차권선을 대응시켜 전자파를 감쇄하도록 하는것에 있어서, 절연체 피복(5)내에 배열하는 선형 발열체 카본폴리머(3)와, 카본폴리머(3)의 양측에 접속시켜 카본폴리머(3)에 구동 전류를 공급하기 위한 전극(2,4)을 구성하고, 상기 일측 전극(2)은 중심 절연체(1)의 외주에 1차 권선의 형태로 배열하여 선형 카본폴리머(3)의 내면에 접속 하고, 동시에 타측 전극(4)은 카본폴리머(3)의 외주에 2차 권선의 형태로 배열 접속하여 카본 폴리머(3)에 구동전류를 공급함과 동시에 두 전극(2,4)에서 누설되는 전자파를 감쇄하도록 구성한 매트용 카본 폴리머히터.

제1항에 있어서, 중심절연체(1)는 유연성과 절연선을 동시에 구비하는 외경 0.6mm의 그라스 연사로하고, 1차 권선의 형태의 일측 전극(2)은 두께 0.15mm로 압연한 전류저항 15Ω이하의 도선으로 하고, 선형 카본폴리머(3)는 폴리머에 중량비 15~80%로 카본을 균질하게 혼가하여 중심절연체(1)의 상부에 두께0.45mm의 선형으로 성형하고, 2차권선의 형태의 전극(4)은 두께 0.15mm로 압연한 전류저항 20Ω이하의 도선으로 하고, 절연체 피복(5)은 내열 PVC로서 구성한 매트용 카본 폴리머히터.