KR20050007887A - 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조에 관한 것으로, 특히 활성탄섬유 다공성 발열체와 전극의 접촉 면적을 넓혀 우수한 발열효율을 가지는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조에 관한 것이다. 본 발명은 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 전극(10)이 연결되고, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 상하에 접착 수지층(30)이 형성되며, 상기 접착 수지층(30)의 상하에 기재시트(40)가 압착 형성된 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조에 있어서, 상기 전극(10)이 망구조인 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 제공한다. 이에 따라, 본 발명은 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와 전극(10)의 접촉 면적이 넓어 우수한 발열효율을 갖는다.

Description

활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조 {Electrode connecting structure of porous heating material made by carbon fiber activated}

본 발명은 활성탄섬유 다공성 발열체에 전원을 공급하기 위한 전극연결구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 활성탄섬유 다공성 발열체의 상하에 접착 수지층 및 기재시트를 압착 형성시킴과 동시에 특히 전극을 망구조로 하여 활성탄섬유 다공성 발열체에 연결함으로서 활성탄섬유 다공성 발열체의 끊어짐을 방지하면서 전극의 접속 불량을 방지할 수 있고 전극의 접촉 면적이 넓어 우수한 전기 전도율을 가지는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조에 관한 것이다.

일반적으로 가정용이나 산업용으로 사용하는 전기장판, 전기요, 전기난로 등의 전열기구는 그 열원으로서 금속이 사용되고 많이 사용되고 있다.

예를 들어, 램프형 난로는 그 열원으로서 금속의 필라멘트가 사용되는 데, 글래스 튜브나 수정 튜브 속에 저압의 불활성 가스나 할로겐 가스를 넣은 상태로 튜브를 봉입하고 이와 동시에 내부에 필라멘트를 설치하여 외부에서 전원을 인가하면 필라멘트를 통해 전류가 흐르면서 그 저항에 의해 열과 빛을 내도록 하는 구조를 가지고 있으며, 필라멘트에서 발생하는 열과 빛을 가열용으로 사용하도록 한 것이다.

이러한 램프형 난로는 전기를 사용하는 복사방식으로 열을 전달하므로 비교적 좁은 공간에서 집중적으로 열을 전달할 수 있는데, 이는 열의발생 및 열의전달에서 청정도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 조절이 간편하여 높은 청정도가 요구되는 장소에서 열원으로 많이 사용되고 있다.

통상적으로 상기 필라멘트는 텅스텐합금 등과 같이 열에 강한 금속을 사용한다. 그러나 상기한 램프형 난로에 열원으로 사용하는 필라멘트는 끊어지기 쉽고 전력소모가 많아 비경제적이라고 하는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근에는 필라멘트형 난로 대용으로서 전력소모가 적은 장점을 가지고 있는 활성탄섬유 발열체가 사용되고 있다. 이러한 활성탄섬유 발열체 중에서도 특히 열효율이 우수하도록 단위 체적당 표면적을 크게 한 활성탄섬유 다공성 발열체가 주로 사용되고 있다.

표면적이 1000㎡/g ∼ 1600㎡/g 이고, 공경이 10 ~ 40Å인 활성탄섬유 다공성 발열체는 수많은 구멍들로부터 열이 방출되어 열효율이 매우 높고, 5 ∼ 20㎛ 파장영역 범위에서 이상혹체 대비 84 ∼ 87% 원적외선 방사특성을 갖는 것이어서,가정용이나 기타 산업용 열원으로서 사용할 수 있는 장점이 있다.

그러나 이러한 활성탄섬유 다공성 발열체는 다공성이고 솜털과 같은 섬유임에 따라 그 자체가 부서지기 쉽고, 전원을 공급할 경우 전원접속부가 부서지기 쉬워 일반적인 리드선과 같은 전원선의 전극구조로는 전원을 활성탄섬유 다공성 발열체에 공급하는 것이 곤란하였다.

특히 활성탄섬유 다공성 발열체는 주로 전기장판이나 전기요에 많이 적용되고 있는데, 활성탄섬유 다공성 발열체가 전기요에 적용된 예를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 일반적인 전기요의 단면도를 보인 것이다.

도 1에 보인 바와 같이 전기요는 일반적으로 활성탄섬유 다공성 발열체(a) 사이에 수지층(a')을 채운상태에서 그 상부로 메탈릭 섬유층(b)과, 원적외선 발생소재(c), 쿠션재(d), 부직포층(e), 망사층(f), 외피(g)를 순차 적층하고, 그 아래로는 쿠션재(h)와 외피(i)를 순차 적층하여 구성되고 있다.

이때, 활성탄섬유 다공성 발열체(a)에는 전원이 공급되도록 일측 또는 양측에 전극이 연결되어야 하는데, 종래에는 발열체(a)에 전극을 연결함에 있어 도 2a에 도시한 바와 같이 발열체(a)의 선단과 전극(12)의 선단이 접촉한 상태에서 활성탄섬유 다공성 발열체(a) 사이에 수지층(a')을 형성하고, 그 아래에 형성시킨 쿠션재(h)와 상부에 형성시킨 메탈릭 섬유층(b)의 누름 가압에 의해 발열체(a)와 전극의 선단이 접촉된 상태로 고정되게 하였다. 또는 도 2b에 도시한 바와 같이 발열체(a)의 위에 전극(12)을 적층하여 상하의 메탈릭 섬유층(b)과 쿠션재(h)의 누름 가압에 의해 고정되도록 하였다.

상기한 바와 같은 발열체(a)와 전극(12)의 전극연결구조가 전기장판에서 사용될 경우에는 전기장판은 대부분 펴진 상태로 있기 때문에 전극의 접촉불량이 일어나지 않을 수 있으나, 전기요의 경우에는 접고 펴는 것이 반복되기 때문에 상기한 전극연결구조는 발열체(a)에 전극(12)이 단순히 상하의 메탈릭 섬유층(b)과 쿠션재(h)의 누름 가압에 의해 고정되어 있기 때문에 장기간 사용시 발열체(a)와 전극(12)의 접속부위가 끊어지는 불량이 발생하는 경우가 빈번하게 일어나는 문제점이 있었다. 또한, 활성탄섬유 다공성 발열체(a)는 솜털과 같이 섬유입자 간의 인장력이 약하여 상기와 같이 접고 펴짐이 반복될 경우에는 쉽게 끊어지는 문제점이 있었다.

아울러, 상기와 같은 전원접속불량 및 활성탄섬유 다공성 발열체(a) 자체의 끊어짐은 열효율이 낮고 감전의 위험성뿐만 아니라 화재의 위험도 뒤따르게 된다.

이러한, 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 대한민국 특허출원 제10-2003-0034295호(2003년 5월 29일 출원)에 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 제시하였다.

이를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 양측에 전극(10)을 연결을 하고, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 상하에 접착 수지층(30)을 형성한 다음 상기 접착 수지층(30)의 상하에 기재시트(40)를 압착 형성한 것이다. 즉, 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 접착 수지층(30)에 의해 기재시트(40)와 접착되도록 함으로써 활성탄섬유 입자를 기재시트(40)와 일체화시켜 활성탄섬유 다공성 발열체(20) 자체의 끊어짐을 방지하고, 전극(10)과 활성탄섬유다공성 발열체(20)는 상호 연결된 상태에서 감싸지도록 상하부에서 기재시트(40)에 의해 압착됨으로써 접속부에서 발생하는 전원연결의 불량을 없도록 한 것이다.

도 3에서 미설명 부호 15는 전원을 공급하는 접속 단자 또는 와이어이다.

그러나, 도 2a 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기와 같은 종래 기술의 전극(12)은 얇은 판 형상을 갖고 있기 때문에 그 중량에 비해 활성탄섬유 다공성 발열체(a)와의 접촉 표면적이 작아 전기 전도율이 양호하지는 못하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 활성탄섬유 다공성 발열체의 상하부에 접착 수지층과 기재시트를 형성함으로써 활성탄섬유 다공성 발열체의 끊어짐을 방지하고 전극과의 접속부에서 발생하는 전원연결의 불량을 없도록 하되, 상기 전극을 망구조로 하여 활성탄섬유 다공성 발열체에 연결함으로써 접촉 면적을 증가시켜 우수한 전기 전도율을 가지는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 활성탄섬유 다공성 발열체가 적용된 일반적인 전기요의 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 전기요의 발열체와 전극의 연결구조를 일례로 나타낸 단면도이다.

도 3은 종래의 다른 기술에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 보인 사시 구성도이다.

도 4는 상기 도 3의 A-A'선 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 구조를 보인 사시 구성도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 구조를 보인 사시 구성도이다.

도 7은 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 보인 사시 구성도로서, 상기 도 5에 따른 전극이 연결된 모습이다.

도 8은 상기 도 7의 B-B'선 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 보인 사시 구성도로서, 상기 도 6에 따른 전극이 연결된 모습이다.

도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조의 다른 구조를 보인 단면도로서, 상기 도 5에 따른 전극이 연결된 모습이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전극 20 : 활성탄섬유 다공성 발열체

25 : 절개홈 30 : 접착 수지층

40 : 기재시트 42 : 기재시트 말단부

a' : 수지층 b : 메탈릭 섬유층

c : 원적외선 발생소재 d, h : 쿠션재

e : 부직포층 f : 망사층

g, i : 외피

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 활성탄섬유 다공성 발열체에 전극이 연결되고, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체의 상하에 접착 수지층이 형성되며, 상기 접착 수지층의 상하에 기재시트가 압착 형성된 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조에 있어서, 상기 전극이 망구조인 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 제공한다.

즉, 본 발명은 활성탄섬유 다공성 발열체를 접착 수지층에 의해 기재시트에 접착되도록 함으로써 활성탄섬유 입자를 기재시트와 일체화시켜 활성탄섬유 다공성 발열체의 끊어짐을 방지하고, 전극과 활성탄섬유 다공성 발열체를 상호 연결한 상태에서 감싸지도록 상하부에서 기재시트로 압착시킴으로써 접속부에서 발생하는 전원연결의 불량을 없도록 하되, 상기 전극을 중량 대비 표면적이 넓은 망구조로 함으로써 활성탄섬유 다공성 발열체와 전극의 접촉 면적을 증가시켜 우수한 전기 전도율을 갖게 하여 발열효율을 높게 한 것임에 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 구조를 보인 사시 구성도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 구조를 보인 사시 구성도이다. 도 7은 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 보인 사시 구성도로서, 상기 도 5에 따른 전극이 연결된 모습이고, 도 8은 상기 도 7의 B-B'선 단면도이다. 도 9는 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조를 보인 사시 구성도로서, 상기 도 6에 따른 전극이 연결된 모습이다. 그리고, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조의 다른 구조를 보인 단면도로서, 상기 도 5에 따른 전극이 연결된 모습이다.

본 발명에서 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 연결되는 전극(10)은 망구조이다. 구체적으로 상기 전극(10)은 도 5에 보인 같은 망구조이거나 또는 도 6에 보인 바와 같은 망구조이다.

본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조는 상기 도 5 및 도 6에 보인 전극(10)이 연결된다. 도 7 및 도 8은 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 도 5에 보인 바와 같은 망구조의 전극(10)이 연결된 모습이고, 도 9는 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 도 6에 보인 바와 같은 망구조의 전극(10)이 연결된 모습이다.

도 7 내지 도 9를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조는 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 양측 상하부에 전극(10)이 적층 연결되고, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 상하부에는 접착 수지층(30)이 형성된다. 그리고 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 적층된 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 위에 형성된 접착 수지층(30)이 감싸지도록 기재시트(40)가 압착 형성된다. 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와 기재시트(40)는 그 사이에 개재된 접착 수지층(30)에 의해 결합된다. 이때, 전극(10)은 상기 도 5 및 도 6에 보인 망구조이다.

상기 접착 수지층(30)은 다공성 활성탄섬유 입자 상호간을 결합시키면서 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와 기재시트(40)를 접착시키는 것으로서, 이는 접착성 수지가 기재시트(10)에 도포되어 형성되거나 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 도포 또는 함침되어 형성될 수 있다. 접착 수지층(30)을 형성하는 접착성 수지는 접착력을 가지는 합성수지이면 가능하며, 바람직하게는 접착력이 우수한 에폭시수지, 아크릴수지 및 변성 우레탄수지 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 수지를 사용한다.

상기 기재시트(40)는 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 감싸서 접속이 끊어지거나 불량 접속이 발생되지 않게 하는 것으로서, 부직포, 직포 또는 플라스틱 필름이 사용될 수 있다. 바람직하게는 전극(10)의 배선 또는 단락을 확인할 수 있도록 투명 또는 반투명의 플라스틱 필름을 사용한다. 이때, 기재시트(40)의 양측 말단부(42)는 열압착되어 결합될 수 있으며(도 8), 또는 도 10 및 도 11에 보인 바와 같이 상하부 기재시트(40)의 말단부(42) 사이에 상기 접착 수지층(30)이 연장 형성되어 압착 결합될 수 있다.

상기 전극(10)은 도 5 및 도 6에 보인 바와 같은 망구조로서 동, 알루미늄, 주석, 아연, 니켈 중에서 선택된 어느 하나 또는 적어도 둘 이상을 합금한 것이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 우수한 전도성과 유연성 및 강도를 갖도록 동 95.5중량%, 알루미늄 2.0중량%, 주석 0.5중량%, 아연 0.5중량%, 니켈 1.0중량% 및 카본 0.5중량%로 이루어진 합금으로 된 것을 사용한다.

또한, 본 발명에 따라서는 상기 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 봉재(sewing)하여 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 연결을 더욱 견고하게 할 수 있다.

도 7에서 미설명 부호 15는 전극(10)에 전원을 인가하는 접속 단자 또는 와이어이다.

따라서, 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 이루는 다공성 활성탄섬유 입자는 접착 수지층(30)에 의해 입자 상호간이 결합되면서 기재시트(40)에 접착된다. 이에 따라, 접고 펴짐을 반복하여도 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 끊어짐이 방지된다.

또한, 전극(10)은 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 적층 연결된 상태에서 상부에서 압착된 기재시트(40)에 의해 감싸지게 되어 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와 일체화되어 접고 펴짐을 반복하여도 접속이 끊어지거나 불량 접속이 발생되지 않으며, 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)가 봉재(sewing)되는 경우 연결이 더욱 견고하여 접속 불량을 더욱 방지할 수 있다.

특히, 상기 전극(10)은 망구조를 가짐에 따라 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와의 접촉 면적이 증가되어 우수한 전기 전도율을 가짐에 따라 발열효율이 높다.

또한, 본 발명은 도 10에 보인 바와 같이 상기 전극(10)을 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 연결함에 있어 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 양측에 전극(10)이 삽입될 수 있는 절개홈(25)을 형성하여 이 절개홈(25)에 전극(10)을 삽입하여 연결할 수 있다. 이와 같이 절개홈(25)에 전극(10)이 삽입되는 경우 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와의 접촉 면적이 더욱 넓어져 발열효율을 더욱 높일 수 있어 바람직하다.

위와 같은 본 발명에 있어서, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(20)는 시트상의 발열체(20)가 1장 또는 2장이 적층되어 구성될 수 있다.

즉, 본 발명은 도 11에 보인 바와 같이 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 2장으로 적층하여 구성하고 그 사이에 전극(10)을 개재하여 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 연결할 수 있다.

또는 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 길이방향(도 10에서 가로방향)으로 완전 절개하여 그 사이에 전극(10)을 개재하여 전극(10)과 활성탄섬유 다공성 발열체(20)를 연결할 수 있다. 이와 같은 도 11에 따른 구조는 더욱더 우수한 열효율을 갖는다.

위와 같은 본 발명의 전극연결구조는 바람직하게는 전기장판이나 전기요에 적용된다. 일례로, 전기요에 적용되는 경우를 도 1을 참조하여 설명하면 본 발명의 전극연결구조체 위에, 즉 상부의 기재시트(40) 위에 메탈릭 섬유층(b), 원적외선 발생소재(c), 쿠션재(d), 부직포층(e), 망사층(f) 및 외피(g)를 순차적으로 적층하고, 하부의 기재시트(40) 아래로는 쿠션재(h)와 외피(i)를 순차 적층하여 전기요를 구성할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조는 접착 수지층(30)이 형성되고 기재시트(40)가 압착 형성됨에 따라 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 끊어짐이 방지되고 전극(10)과의 접속부에서 발생하는 전원연결의 불량이 없어 합선, 단락 등에 의한 화재 등의 위험성이나 감전의 위험성이 없는 효과를 가짐과 동시에 상기 전극(10)이 망구조를 가짐에 따라 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와의 접촉 면적이 증가되어 우수한 발열효율을 갖는다. 즉, 본 발명은 전극(10)이 중량 대비 표면적이 넓은 망구조가 되어 활성탄섬유 다공성 발열체(20)와의 접촉 면적을 넓어 우수한 전기 전도율을 가짐에 따라 발열효율이 높다.

또한, 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 형성된 절개홈(25)에 전극(10)이 삽입되거나 2장의 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 사이에 개재된 경우 더욱 접촉 면적이 넓어 더욱 우수한 발열효율을 갖는다.

Claims (4)

1. 활성탄섬유 다공성 발열체(20)에 전극(10)이 연결되고, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 상하에 접착 수지층(30)이 형성되며, 상기 접착 수지층(30)의 상하에 기재시트(40)가 압착 형성된 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조에 있어서,

   상기 전극(10)이 망구조인 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전극(10)이 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 양측 상하부에 적층 연결된 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(20)의 양측에 전극(10)이 삽입될 수 있는 절개홈(25)이 형성되고, 이 절개홈(25)에 전극(10)이 삽입되어 연결된 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조.
4. 제 1항에 있어서, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(20)가 2장으로 적층 구성되거나 길이방향으로 완전 절개되고, 그 사이에 전극(10)이 개재되어 연결된 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체의 전극연결구조.