KR200300683Y1 - 카본섬유 발열선 - Google Patents

Abstract

본 고안은 카본섬유를 사용하는 발열선에서 카본섬유사의 집합체를 단단히 결속하여 전류가 흐르면 발생하는 공진소음(또는 진동)을 단속하기 위한 것이다. 이러한 본 고안에 따른 카본섬유 발열선은, 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선과, 상기 도전선을 길이 방향으로 권선(捲線)하는 결속수단과, 상기 결속수단에 의해 권선된 도전선에 피복되는 외피층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카본섬유 발열선{CARBON FIBER HEATING WIRE}

본 고안은 발열선에 관한 것으로, 특히 도전선에 전류가 흐르면서 발생하는 공진소음(또는 진동)을 단속하기 위한 발열선에 관한 것이다.

일반적으로, 상기 발열선은 전기장판, 전기담요, 전기요, 전기방석, 전기 찜질팩 등의 전열보온기의 열원으로 사용된다.

최초에 사용된 발열선은 전기를 통과시키되 그 저항값이 높아 자체에서 발열을 하는 도전선으로 니켈선 또는 구리선 등을 사용하였다. 이러한 소재들은 자체 저항에 의한 발열을 이루는 것이 그 고유의 기능이나 소정의 발열시간이 경과하거나 무리한 과부하가 걸릴 경우 과열에 의해 도전선 자체에 물성변화가 발생하게 되어 더욱 높은 과열이 발생하거나 또는 전열효율이 급격히 저하되어 필요이상의 전력소비를 야기했다. 특히 금속성의 도전선을 장시간 사용할 경우 금속선이 산화되어 저항치가 불안정해지고, 또한 자장의 크기가 극대화됨에 따라 인체에 유해한 파(또는 전자파)를 발생시키는 문제가 있었다.

이러한 문제들로 인하여, 근래에는 발열선의 도전선으로 카본섬유를 많이 사용하고 있다. 도 1은 종래기술에 따른 카본섬유를 이용한 발열선의 구성을 보여준다.

도시된 바와 같이, 상기 발열선은 미세한 굵기의 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선(1)과, 상기 도전선(1)의 외주면이 감싸지도록 형성된 절연층(2)과, 상기 절연층(2)의 외주면이 감싸지도록 형성된 실리콘 외피층(3)으로 구성된다.

일반적으로, 상기 발열선에 전원이 인가되면, 상기 발열선의 도전선(1)에 전류가 흐르면서 특정 주파수가 발생하고, 상기 주파수의 공진에 의해 진동이 발생하게 되는데. 상기 도 1과 같은 종래의 발열선은 절연층(2) 및 외피층(3)이 카본섬유사의 집합체를 단단히 결속하지 못하기 때문에 이러한 진동이 그대로 외부로 전달되는 문제점을 갖는다. 이 경우, 사용자는 '윙'하는 공진소음(또는 진동)을 청각혹은 촉각으로 느끼게 되는데 이것은 사용자에게 불쾌감으로 작용할수 있다.

따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 카본섬유사의 집합체를 단단히 결속하여 전류가 흐르면서 발생하는 공진소음(또는 진동)을 단속하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 카본섬유 발열선은, 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선과, 상기 도전선을 길이 방향으로 권선(捲線)하는 결속수단과, 상기 결속수단에 의해 권선된 도전선에 피복되는 외피층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 결속수단은 유리섬유사의 집합체임을 특징으로 하는 한다.

바람직하기로, 상기 유리섬유사 집합체의 직경은 0.3mm∼1mm인 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 유리섬유사 집합체는 상기 도전선의 길이 방향으로 나선구조를 갖도록 권선됨을 특징으로 하는 한다.

바람직하기로, 상기 권선된 유리섬유사 집합체는 5mm∼20mm의 피치를 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 도전선은 1m당 저항값이 60Ω이하가 되도록 하기 위하여 카본섬유사의 집합체를 적어도 하나 이상 합사하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 외피층은 실리콘임을 특징으로 하는 한다.

바람직하기로, 상기 도전선과 외피층 사이에 소정의 절연층을 더 포함함을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 카본섬유를 이용한 발열선의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 카본섬유를 이용한 발열선의 구성을 보여주는 도면.

도 3은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 카본섬유를 이용한 발열선의 구성을 보여주는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10,100 : 도전선 20,200 : 결속선

30,300 : 외피층 400 : 절연층

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 설명되는 본 고안은 미세한 굵기의 섬유사(예 : 카본섬유사)의 집합체를 도전선으로 사용하는 발열선에서 상기 섬유사의 집합체를 소정 섬유(예 : 유리섬유)로 단단히 결속하여 전류가 흐르면서 발생하는 공진소음을 억제하기 위한 것이다. 이하 도전선(또는 도체)을 '카본섬유사'로 설명하고, 결속선을 '유리섬유사'로 설명하지만 균등한 다른 것들을 사용할수 있음은 당업계에서 자명한 사실이다.

도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 카본섬유 발열선의 구성을 보여준다.

도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 발열선은 미세한 굵기의 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선(10)과, 상기 도전선(10)을 길이 방향으로 권선(捲線)하는 결속선(20)과, 상기 결속선(20)에 의해 권선된 도전선에 피복되는 외피층(30)을 포함하여 구성된다.

상세히 살펴보면, 상기 도전선(10)은 소정 카본섬유사의 집합체를 적어도 하나 이상 합사하여 1m당 저항값이 약 60Ω이 되도록 한다. 현재 유통되고 있는 카본사는 3000가닥(130Ω±5%), 6000가닥(70±5%), 12000가닥(34±5%)이 있다. 예를들어, 카본사 6000가닥을 사용할 경우 상기 카본사 집합체(6000가닥) 하나만 사용해도 되지만, 카본사 3000가닥을 사용할 경우 60Ω을 만족시키기 위해 상기 카본사 집합체(3000가닥)를 두 개 합사하여 사용하게 된다.

한편, 상기 결속선(20)은 미세한 가닥의 유리섬유사의 집합체를 사용한다. 바람직하게, 상기 유리섬유사의 집합체의 직경은 0.3mm∼1mm로 하고, 권선시 피치(l)는 5mm∼20mm로 한다. 여기서, 최적의 피치(l)는 10mm이다. 이러한 수치들은 실험에 의해 결정된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 유리섬유사의 집합체는 상기 도전선(10)의 길이 방향으로 나선구조를 갖도록 권선된다. 그러나 이에 국한되지 않고, 상기 도전선(10)을 권선하는 다양한 방법을 사용할수 있다. 예를 들어, 유리섬유 집합체를 일정 간격으로 도전선(10)의 길이 방향과 수직되도록 각각 권선시킬수 있다. 이중 이상의 나선구조, 또는 엇갈린 이중 이상의 나선구조를 가질 수 있는 것이다. 예컨대, 상기 유리섬유 집합체는 카본섬유 집합체가 도전될 때, 진동을 방지할 수 있는 그 어떤 구조로도 권선될수 있는 것이다.

마지막으로, 상기 외피층(30)은 내열성이 우수한 실리콘을 사용한다. 즉, 상기 결속선(20)에 의해 권선된 도전선(10)은, 공개특허공보 제1995-5500호(1995.3.20 공개), 제2000-58641호(2000.5.1 공개) 및 전선제조업체에서 통상적으로 활용되는 합성수지절연전선, 비닐절연전선의 제조방법 같은 본 분야의 공지의 방법을 사용하여 실리콘 고무로 코팅된다. 즉, 상기 유리섬유사에 의해 권선된 카본섬유사의 집합체를 전선용 압출기에 거치하고 이 압출기에 실리콘고무를 투입한후 200-250℃의 압출온도로 압출하여 피복된 발열선을 제조한다.

여기서, 상기 실리콘 고무는 기 출원된 특허 출원번호 제2002-40181호에 기재된 바와 같이, 원적외선 및 음이온을 방사하는 실리콘 고무를 사용할 수 있다.

도 3은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 카본섬유 발열선의 구성을 보여준다.

도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따른 발열선은 미세한 굵기의 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선(100)과, 상기 도전선(100)을 길이 방향으로 권선하는 결속선(200)과, 상기 결속선(200)에 의해 권선된 도전선(100)에 피복되는 절연층(400)과, 상기 절연층(400)에 피복되는 외피층(300)을 포함하여 구성된다. 즉, 본 고안의 다른 실시 예는, 상기 도 2의 구성에서 도전선과 외피층 사이에 절연층(400)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 절연층(400)은 에나멜, 니켈, 테프론, 캡톤 절연지 등과 같은 절연체를 사용한다. 한편, 상기 도전선(100), 상기 결속선(200) 및 상기 외피층(300)은 상기 도 2에서 설명한 바와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 카본섬유사의 집합체를 유리섬유사의 집합체로 단단히 결속함으로써 카본섬유사의 집합체로 전류가 흐를 때 발생하는 공진소음을 효과적으로 단속할수 있다.

Claims (8)

1. 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선;

   상기 도전선을 길이 방향으로 권선(捲線)하는 결속수단;

   상기 결속수단에 의해 권선된 도전선에 피복되는 외피층을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.
2. 제1항에 있어서,

   상기 결속수단은 유리섬유사의 집합체임을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.
3. 제2항에 있어서,

   상기 유리섬유사 집합체의 직경은 0.3mm∼1mm인 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유리섬유사 집합체는 상기 도전선의 길이 방향으로 나선구조를 갖도록 권선됨을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.
5. 제4항에 있어서,

   상기 권선된 유리섬유사 집합체는 5mm∼20mm의 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.
6. 제1항에 있어서,

   상기 도전선은 1m당 저항값이 약 60Ω이 되도록 하기 위하여 카본섬유사의 집합체를 적어도 하나 이상 합사하는 것을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.
7. 제1항에 있어서,

   상기 외피층은 실리콘임을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.
8. 제1항에 있어서,

   상기 도전선과 외피층 사이에 소정의 절연층을 더 포함함을 특징으로 하는 카본섬유 발열선.