KR200233478Y1 - 원적외선 방사 탄소섬유 면상 발열체를 이용한 전열 다다미 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원적외선 방사 탄소섬유 발열체를 이용한 전열다다미에 관한 것으로, 특히 짚을 이용한 다다미에 탄소섬유 면상발열체를 적층시켜 전열다다미를 얻을 수 있도록 한 것이다.

본 고안은 특히 탄소섬유가 펄프부에 배치 성형되어져 있는 면상발열지(6)와, 상기 탄소섬유 면상발열지(6)의 종방향이나 횡방향에 형성되어져 있는 적어도 한 쌍 이상의 전극(7)과, 상기 탄소섬유 면상발열지(6)의 상하면 표층에 적어도 한층 이상 적층되어져 있는 고분자 절연부재(7)로 이루어져 있는 원적외선 방사 탄소섬유 발열체(2)를 다다미의 상층부 돗자리부재(3)와 짚으로 엮은 다다미 바닥부재(4) 사이에 위치시키거나, 다다미 바닥부재(4)의 아래에 배치하는 등 다다미와 결합시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열다다미를 제공하는데 있다.

이러한 본 고안에 의하면 다다미에 슬림형 면상발열체가 결합되어져서 다다미 바닥으로부터 난방이 가능하며 다다미 내의 습기 제거가 가능한 전열다다미를 제공할 수 있다.

Description

원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체를 이용한 전열다다미{Electric heating dadami using plate heating sheet}

본 고안은 난방 다다미에 관한 것으로, 특히 짚 등의 자연소재를 이용한 다다미에 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체를 결합한 전열다다미에 관한 것이다.

다다미는 일본식 가옥에서 전통적으로 사용되는 방바닥의 바닥깔개로서 습기와 냉기 조절 특성이 좋기 때문에 습기가 많은 여름철에는 시원하고 겨울철에는 보온성이 유지되어 방바닥이 아주 차가워지는 것을 막아주는 훌륭한 바닥깔개로서 이용되고 있다. 이러한 전통적 다다미는 자연소재의 볏짚을 엮어 바닥재로 하고 상층부에 돗자리를 씌운 뒤 모서리 등 테두리를 무늬가 있는 천인 해리 등의 마감재로 재봉한 형태로 이루어져 있다.

이러한 다다미는 보온성이 우수하나 추운 겨울철에는 다다미를 바닥재로 사용하더라도 난방기구의 사용이 없이는 실내가 너무 춥기 때문에, 겨울철에는 실내 난방을 위해 고다쯔, 에어콘, 석유난로, 가스난로, 전기난로 등과 같은 난방기구가 사용되고 있는 실정에 있다.

그러나, 고다쯔, 에어콘, 석유난로, 가스난로, 전기난로 등을 사용하여 실내 난방을 하면 따뜻한 공기는 실내의 상층부에 모여 있기 때문에 얼굴 부근이 따뜻하면 실내 바닥은 따뜻하지 않으며, 바닥을 따뜻하게 하면 얼굴 부근은 너무 뜨겁게 되는 등 실내의 온도차이가 크게 발생하기 때문에 쾌적한 난방을 이루기 어려운 단점이 있었다.

이와 같은 고다쯔, 에어콘, 석유난로, 가스난로, 전기난로 등의 난방장치 사용에 따른 쾌적한 난방을 이루기 어려운 단점은 따뜻한 공기는 위로 이동한다는 성질을 이용하여 다다미 밑에 전열장치를 설치하여 바닥으로부터 난방을 함으로써 실내 온도차이를 최소화 시켜 해결할 수 있다.

전기 통전에 의한 발생열을 이용하는 전열장치는 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 않아 위생적이며 소음이 없는 장점이 있다. 그러나, 니크롬이나 동니켈 합금 등의 발열선을 사용하고 있는 기존의 전열장치에서는 전기가 한 선을 통해 흐르기 때문에 어느 한 부분이라도 끊어지면 전체 전열장치에 전기가 통하지 않아 난방이 되지 않는 사용상의 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 니크롬이나 동니켈 합금 등의 발열선을 이용하는 기존의 전열장치에서는 발열선이 단락되는 경우에는 그 부분에서 전기저항이 크게 감소하여 심하게 발열되기 때문에 다다미가 타거나 눌게 되므로 화재의 위험성이 큰 것이었으며, 발열선의 단락을 방지하기 위해서는 발열선의 표면을 충분한 두께의 전기부도체로 완전히 절연을 시켜야 하나, 전기부도체는 열 부도체이므로 열전도 특성이 나쁘기 때문에 전열장치의 발열효율이 크게 저하된다.

이외에도 니크롬이나 동니켈 합금 등의 발열선을 이용한 전열장치에서는 발열선 부위만의 부분발열이기 때문에 이와 같은 전열장치를 상기의 다다미 밑에 설치시 발열선 위의 실내 바닥은 따뜻하나 다른 바닥 부분은 가열이 되지 않아 바닥의 온도분포가 불균일한 문제점이 발생할 수 있다.

한편으로는 니크롬이나 동니켈 합금 등의 발열선을 이용한 종래의 전열장치들은 두께가 두껍기 때문에, 비교적 두터운 형태로 이루어져 있는 다다미 밑에 이와 같은 종래의 전열장치들을 결합하여 운용하는데 따른 부피나 무게 등의 제한을 받게 되는 것이었다.

그러므로, 종래에는 다다미를 전열장치와 함께 활용하는 수단이 없었기 때문에 일본국의 가옥 구조에 적용하고 있는 다다미에 적합한 전열다다미를 제공하고 있지 못하고 있는 실정이다.

본 고안의 목적은 원적외선 방사 면상발열체를 짚 등의 소재로 이루어지는 다다미에 결합하여 전열 특성을 갖는 전열다다미를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안에 의한 원적외선 방사 면상발열체를 이용한 전열다다미의 한

실시예도

도 2는 도 1에 나타낸 전열다다미의 한 실시예의 요부단면도

도 3은 도 1과 도 2의 면상발열체를 발췌하여 나타낸 참고도

도 4는 본 고안의 면상발열체를 나타낸 한 실시예의 요부 단면도

도 5는 본 고안에 의한 원적외선 방사 탄소섬유 발열지의 평면도

도 6은 본 고안에 의한 단열부를 구성한 원적외선 방사 면상발열체를 예시하

는 요부 단면도

도 7은 본 고안에 의한 한 개의 금속 층을 포함하여 구성된 면상발열체 단열

부를 예시하는 요부 단면도

도 8은 본 고안에 의한 두 개의 금속 층을 포함하여 구성된 면상발열체 단열

부를 예시하는 요부 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1. 전열다다미 2. 탄소섬유 면상발열체

3. 다다미 상층부 돗자리부재 4. 다다미 바닥부재

5. 테두리마감부재 6. 탄소섬유 발열지

7. 전극부재 8. 고분자 절연부재

9. 탄소섬유 10. 펄프부재

11. 단열부 12. 금속 층

13. 고분자 부재 14. 종이부재

15. 유리섬유직물부재

본 고안은 특히 상기예의 목적을 구현할 수 있도록 탄소섬유가 펄프부재에 배치 성형되어져 있는 탄소섬유 발열지와, 상기 탄소섬유 발열지의 종방향이나 횡방향에 형성되어져 있는 적어도 한 쌍 이상의 전극부재와, 상기 탄소섬유 면상발열지의 상하면 표층에 적어도 한층 이상 적층되어져 있는 고분자 절연부재로 이루어져 있는 원적외선 방사 탄소섬유 발열체를 다다미에 결합한 전열다다미에 특징이 있다.

이하에서 이를 첨부된 도면과 함께 좀더 구체적으로 설명하여 봄으로서 본 고안의 보다 상세한 특징들이 이해될 수 있을 것이다.

도 1과 도 2는 본 고안에 의한 원적외선 방사 면상발열체를 적용한 전열다다미(1)를 나타내었다.

여기서는 도 3 예의 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)가 다다미 내에 상층부 돗자리부재(3)와 볏짚으로 엮어진 다다미 바닥부재(4) 사이에 설치되어져 있고, 테두리마감부재(5)로 테두리가 봉합 처리되어져 있다.

도 1과 도 2의 예에서는 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)가 다다미 내의 상층부 돗자리부재(3)와 볏집으로 엮어진 다다미 바닥부재(4) 사이에 배치되어 있으나, 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)를 볏짚으로 엮은 다다미 바닥부재(4)의 아래에 배치하는 구조도 가능하다.

상기 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체는 도 3 및 도 4와 같이 나타내었다.

상기 원적외선 방사 면상발열체는 탄소섬유가 균일하게 배열된 발열지(6)의 종방향이나 횡방향으로 적어도 한 쌍 이상의 전극부재(7)를 형성하고 고분자 절연부재(8)가 발열지(6)의 상/하 표층에 라미네이팅 되어져 있다.

상기 원적외선 방사 면상발열체는 탄소섬유 발열지(6)의 윗면과 밑면에 각기 한 층의 고분자 절연부재(8)가 구비되어져 있으나, 용도에 따라서는 서로 다른 재질의 고분자 필름들을 두 개 이상 적층하여 라미네이팅할 수도 있다.

상기 면상발열체의 고분자 절연부재(8)는 에폭시, 우레탄, 폴리에스터, 아크릴, ABS, 셀루로우즈, 불화탄소, 폴리에칠렌, 폴리프로필렌, 폴리스타일렌, 고무, 폴리염화비닐 (PVC), 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 에폭시 수지함침 유리직물 등을 사용할 수 있다.

또, 상기 면상발열체의 탄소섬유 발열지(6)는 도 5와 같이 이루어져 있다.

상기 탄소섬유 면상발열지(6)는 직경 5∼50 μm, 길이 0.5∼20 mm로 직경에 비해 길이가 훨씬 긴 탄소섬유(9)가 발열지의 펄프부재(10) 내에 발열지의 종방향으로 어느 정도의 배향성을 갖고 균일 분산되어 있어 발열체의 전체 면에서 균일 발열이 가능하여, 니크롬이나 동니켈 합금 등의 발열선을 이용한 전열장치의 문제점인 불균일한 온도분포를 해결할 수 있다. 또한 상기 탄소섬유 면상발열지(6)의 두께가 0.1 mm 정도로 매우 얇기 때문에 이를 이용한 면상발열체(2)는 두께가 얇은 슬림형으로 제작이 가능하여 다다미에 결합하여 운용시 종래의 니크롬이나 동합금 발열선을 이용한 전열장치를 다다미와 결합하여 운용하는데 따른 부피나 무게 등의 제한을 해결할 수 있다.

상기 탄소섬유 발열지(1)는 이것을 분산시키기 위한 발열시트 기재로 고분자 대신 제지로 되어 있고, 이는 주로 펄프로 구성된 제지들이 불화탄소 고분자, 폴리에틸렌, PVC, 폴리에스터, 폴리프로필렌 등의 고분자와는 달리 연화되지 않기 때문에 면상발열체의 사용가능한 온도가 더 높아질 수 있고, 고분자에 비해 열팽창계수가 훨씬 작기 때문에 발열시 면상발열체의 크기 변화가 거의 없으며, 얇은 두께에서도 기계적 강도가 더 우수하기 때문이다.

또, 발열시트의 전도성 필러는 탄소섬유로 되어 있고, 탄소섬유는 분산시 입자 형상의 카본블랙 분말에 비해 서로간의 접촉이 훨씬 용이하게 발생하기 때문에 분산시키는 탄소섬유의 함량을 훨씬 넓은 범위에서 변화시킬 수 있어 다양한 발열특성을 갖는 발열시트의 제조가 가능하다.

상기 탄소섬유 발열지(6)를 이용한 면상발열체(2)는 짚으로 엮은 다다미의 바닥부재(4)가 훌륭한 단열재의 역할을 하므로 별도의 단열부가 없이도 면상발열체(2)를 다다미에 설치하여 사용하는 것이 가능하다.

또한, 면상발열체(2)의 한쪽 면에 도 6과 같이 알루미늄 등의 금속 층을 포함한 단열부(11)를 부착하여 면상발열체에서 다다미의 하층부로 방출되는 원적외선을 반대방향으로 반사시킴으로써 보다 효과적인 단열을 이룰 수 있다.

상기 원적외선 방사 면상발열체의 단열부(11)는 도 7에 나타낸 예시에서와 같이 적어도 한 층 이상의 금속 층(12)이 고분자 부재(13), 종이(14), 유리섬유 직물(15)과 함께 적층된 구조로 되어 있으며, 도 8과 같이 금속 층(12)이 앞 면과 뒷 면에 두 층으로 이루어진 구조도 가능하다. 도 7 및 도 8에 나타낸 예시에서는 상기 원적외선 방사 면상발열체의 단열부가 금속 층(12), 고분자 부재(13), 종이(14)와 유리섬유 직물(15)로 구성되어 있으나, 이와 같은 구조 외에도 적어도 한 층 이상의 금속 층을 포함하고 있어 단열부에서 원적외선의 반사가 가능한 구조이면 어떤 것이라도 본 고안에서 적용이 가능하다.

상기 원적외선 방사 면상발열체의 단열부에 사용되는 금속 층(12)의 용도는 면상발열체(2)에서 방출되는 원적외선을 효과적으로 반사시키기 위한 것으로, 금속 층(12)의 재질로는 알루미늄을 비롯하여 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금, 니켈 및 니켈 합금, 은, 금, 백금 등과 같이 원적외선 반사특성이 우수한 금속들을 사용할 수 있다. 상기 금속 층(12)의 형태로는 포일, 박판, 시트를 비롯하여 진공 증착이나 스퍼터링 등과 같이 어떠한 박막공정을 사용하여 제조한 박막도 가능하다.

상기 원적외선 방사 면상발열체의 단열부에서 금속 층(12)의 표면에 PET 등과 같은 고분자 부재(12)를 라미네이팅을 함으로써 면상발열체의 사용시 금속 층(12)의 표면이 산화되어 원적외선 반사특성이 저하되는 것을 방지할 수 있으나, 경우에 따라서는 금속 층(12)의 표면을 고분자 부재로 라미네이팅 하지 않을 수도 있다.

상기 고분자 부재(13)로는 PET를 비롯하여 폴리에스터, 아크릴, ABS, 셀루로우즈, 불화탄소, 폴리에칠렌, 폴리프로필렌, 폴리스타일렌, 고무, 폴리염화비닐 (PVC), 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 에폭시, 에폭시 수지 함침 유리직물, 우레탄 등을 사용할 수 있다.

상기 원적외선 방사 면상발열체의 단열부에서 종이부재(14)와 유리섬유직물부재(15)는 알루미늄 포일 등과 같은 금속 층(12)이 구겨지지 않고 편평한 형태를 유지하기 위한 것으로, 종이부재(14)의 재질로는 크래프트 지를 비롯하여 금속 층 (12)이 구겨지는 것을 방지할 수 있는 두께의 어떠한 종이도 사용이 가능하다. 상기 면상발열체의 단열부에는 종이부재(14)와 유리섬유직물부재(15)를 함께 사용할 수도 있으며, 종이부재(14)만을 사용하거나 유리섬유직물부재(15) 대신에 부직포 등의 천을 종이부재(14)와 함께 사용할 수도 있다. 또한 상기 면상발열체의 단열부에서는 종이부재(14) 대신에 에폭시, FRP, 고무 등과 같은 고분자를 사용할 수도 있다.

이러한 구성의 본 고안은 도 1과 도 2의 예시와 같이 원적외선 방사 면상발열체(2)가 다다미의 상층부 돗자리부재(3)와 짚으로 엮은 다다미 바닥부재(4) 사이에 배치되어 있거나 또는 다다미 바닥부재(4) 아래에 슬림형으로 배치되어 다다미 바닥으로부터 난방을 함으로써, 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 않아 위생적이며 소음이 없으며 쾌적한 난방을 이룰 수 있다.

또한, 상기 면상발열체(2)의 전체 면에서 균일 발열이 가능하여, 니크롬이나 동니켈 합금 등의 발열선을 이용한 전열장치의 문제점인 불균일한 온도분포를 해결할 수 있으며, 두께가 얇은 슬림형으로 제작이 가능하여 다다미에 결합시 종래의 니크롬이나 동합금 발열선을 이용한 전열장치와는 달리 슬림형 전열다다미의 성취가 가능하다.

이외에도 일반 다다미는 장마가 끝난 다음에 습기를 제거하기 위하여 햇볕에 말려야 하는 등 관리가 번거로우며 다다미 내의 습기에 의해 비위생적이 될 수 있었으나, 상기의 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체의 다다미 내에 설치한 절연다다미에서는 햇볕에 말리지 않고도 전기 통전에 의한 가열로 다다미 내의 습기를 제거할 수 있어 관리가 용이할 뿐만 아니라 위생적인 장점이 있다.

이러한 본 고안은 원적외선 방사 면상발열체를 이용한 전열다다미를 구성함으로써 다다미가 전열특성을 가질 수 있는 효과가 있어, 다다미를 설치한 실내의 쾌적한 난방이 가능할 뿐 아니라, 전기 통전에 의한 가열로 다다미 내의 습기를 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 다다미에 있어서, 탄소섬유(9)가 펄프부재(10)에 배치 성형되어져 있는 면상발열지(6)를 이용한 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)가 다다미 부재들과 함께 적층되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전열다다미
2. 제 1 항에 있어서, 탄소섬유(9)가 펄프부재(10)에 배치 성형되어져 있는 면상발열지(6)와, 상기 탄소섬유 면상발열지(6)의 종방향이나 횡방향에 형성되어져 있는 적어도 한 쌍 이상의 전극(7)과; 상기 탄소섬유 면상발열지(6)의 상하면 표층에 적어도 한층 이상 적층되어져 있는 고분자 절연부재(8)로 이루어져 있는 원적외선 방사 탄소섬유 발열체(2)를 다다미의 상층부 돗자리부재(3)와 짚으로 엮은 다다미 바닥부재(4) 사이에 위치시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열다다미
3. 제 1 항에 있어서, 상기의 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)를 볏짚으로 엮은 다다미 바닥부재(4)의 아래에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열다다미.
4. 제 1 항에 있어서, 상기의 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)의 한 면에 적어도 한 층 이상의 금속 층(12)을 포함한 단열부(11)가 부착된 원적외선 방사 면상발열체를 다다미 부재들과 함께 적층하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전열다다미
5. 제 1 항에 있어서, 상기의 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)의 한 면에 적어도 한 층 이상의 금속 층(12)을 포함한 단열부(11)가 부착된 원적외선 방사 면상발열체를 다다미의 상층부 돗자리부재(3)와 짚으로 엮은 다다미 바닥부재(4) 사이에 위치시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열다다미
6. 제 1 항에 있어서, 상기의 상기의 원적외선 방사 탄소섬유 면상발열체(2)의 한 면에 적어도 한 층 이상의 금속 층(12)을 포함한 단열부(11)가 부착된 원적외선 방사 면상발열체를 볏짚으로 엮은 다다미 바닥부재(4)의 아래에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열다다미.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 원적외선 방사 면상발열체의 단열부(11)가 원적외선 반사특성이 우수한 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금, 은, 금, 백금 등과 같은 금속 층(12)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 면상발열체
8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 원적외선 방사 면상발열체의 단열부(11)에 사용되는 금속 층(12)이 포일, 박판, 시트, 박막의 형태로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 면상발열체