KR20080008609A - 면상 발열체 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 표면이 매끄러우면서 천연 면섬유와 비슷한 성질은 갖고 있는 섬유소로 명주실 비슷하게 만든 실인 인견사에 도전성 코팅 처리하여 이루어진 도전성 발열사를 직조된 직물의 경사나 위사로 편직하고, 도전성 발열사와 양단에서 교차되게 연결 접속시킨 도전선에 전원을 인가하여 도전성 발열사에서 자체적으로 발열하게 하여 전기의 과부하시에 바로 끊어지는 단성이 있어 화재 발생을 미연에 방지하며, 표면이 매끄러워 도전성 코팅 처리시에 전기적 안정성을 유지하여 발열이 전체적으로 고르게 하는 면상 발열체의 제공을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 이 발명은, 비도전성 인견사의 표면에 도전성 코팅액으로 코팅 처리한 도전성 발열사와 비도전성 면사를 경사와 위사로 편직할 때, 양단에서 상기 비도전성 면사 대신에 도전선을 상기 도전성 발열사와 연결 접속되도록 편직하여 형성된 발열포지판의 양 표면을 폴리우레탄으로 코팅하여 이루어지고, 상기 도전선의 양단에 전원을 인가하여 상기 도전성 발열사에서 발열되면서 상기 발열포지판 전체가 가온되게 하는 것을 특징으로 하는 면상 발열체를 제공한다.

발열체, 인견사, 천연면, 표면, 단성

Description

면상 발열체{Plane heater}

도 1은 종래 면사에 도전성 코팅 처리시킨 발열사로 제조된 면상 발열체와 이 발열체의 일부분을 확대하여 도시한 것이고,

도 2는 도 1의 면상 발열체의 가-가선 단면을 도시한 것이고,

도 3a 및 도 3b는 도 1의 면상 발열체에 사용되는 발열사의 단면을 도시한 것이고,

도 4a 및 도 4b는 이 발명의 실시 예에 따른 면상 발열체에 사용되는 발열사의 단면을 도시한 것이고,

도 5는 도 4a의 발열사의 제조 공정을 간략하게 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1' : 비도전성 면사

2 : 발열층

3 : 도전성 발열사

4 : 동선

5 : 발열 포지판

6 : 폴리우레탄

10 : 이 발명의 실시 예에 따른 면상 발열체에 사용되는 발열사

20 : 코팅 발열층

30 : 인견사

이 발명은 면상 발열체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도전성 발열사를 직조된 직물의 경사나 위사로 편직하고, 도전성 발열사와 양단에서 교차되게 연결 접속시킨 도전선에 전원을 인가하여 도전성 발열사에서 자체적으로 발열하게 하는 면상 발열체에 관한 것이다.

일반적으로 면상 발열체는, 일정한 발열 면적을 제공하여 인체의 보온이나 치료 등의 목적으로 사용되어진다.

이러한 면상 발열체는, 전기 저항 값을 갖는 금속과 같은 도전성 물질을 절연체에 소정 패턴으로 도포하여 형성하고 여기에 전원을 인가하여 발열시킨다.

상기 금속 도포형 면상 발열체는 발열원으로 사용되어지는 니크롬, 동니켈 합금 및 알루미늄 등의 금속 박판을 에칭하여 만든 하나의 발열선에 전기가 흐르게 한다.

그러나, 니크롬 등의 발열선으로 만든 면상발열체에서는 전기가 하나의 선을 통해 연속적으로 흐르기 때문에 발열선의 어느 한 부분이 단선될 경우 전기가 통전되지 못해 면상발열체를 사용할 수 없는 단점이 있다.

또한, 니크롬 등의 발열선을 이용하는 종래의 면상발열체에서는 발열선이 단락될 경우 해당 부분에서 전기 저항이 크게 감소하여 심하게 발열되기 때문에 화재의 위험성이 존재한다.

이로부터, 발열선의 단락을 방지하기 위해 발열선의 표면 또는 발열선들의 사이를 충분한 두께의 전기부도체를 두어 완전 절연을 하고 있으나, 이처럼 완전 절연을 행할 경우에는 열전도 특성이 떨어지기 때문에 면상발열체의 발열효율이 저하되는 단점이 있다.

더욱이, 니크롬 등의 발열선을 이용한 면상발열체는 발열선의 해당 부분만이 발열되는 구조를 가지고 있기 때문에 면상발열체의 온도 분포가 불균일하게 나타나는 문제점도 있다.

이러한 금속 도포형의 종래 면상 발열체에서 발생하는 여러 가지 문제점을 해결하기 위해, 니크롬 등의 금속 도포형 발열선 대신에 탄소 섬유사와 같은 도전성 발열사를 직조된 직물의 경사나 위사로 편직하고, 도전성 발열사와 양단에서 교차되게 연결 접속시킨 도전선에 전원을 인가하여 도전성 발열사에서 자체적으로 발열하게 하는 면상 발열체가 제안되었다.

상기 도전성 발열사를 사용하는 직조형 면상 발열체는, 공기를 오염시키지 않아 위생적일 뿐만 아니라 그 온도 조절이 용이하고 소음이 없다는 장점 때문에 도전선을 통해 공급되는 전원에 의해 발생되어지는 발열량에 따라, 건축물의 바닥 재나 벽재, 도로, 비닐하우스의 보온과 같은 농업용, 동절기 돼지축사와 같은 축사용, 차량용이나 가정용 시트, 의료용 복대, 온열치료기, 이불이나 담요, 매트와 같은 침구 등 다양한 용도로 사용된다.

그리고, 상기 도전성 발열사를 포함한 직물 형태의 발열부와 도전선의 양 면에는 단선 또는 단락을 방지하고 비록 단선 또는 단락이 발생한 경우에도 안전한 상태에서 작동하도록 외부와의 절연 상태를 유지하기 위해 절연체가 도포된다.

구체적으로, 자체 내에서 발열되는 발열사로서 포지를 편직하여 포지 전체가 발열되게 함으로써 종래와 같이 전선을 사용하지 않고 가온되는 발열판이 실용신안등록 제100534호(고안의 명칭 : 발열판)로 제안되어 있다.

상기 발열판은, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 자체 내에서 발열되는 도전성 발열사(3)와 비도전성 면사(1)를 경사와 위사로 편직하여 포지를 편직하고, 상기 포지 전체가 발열되는 발열포지판(5)을 구성한다.

상기 도전성 발열사(3)는, 비도전성 면사(1)의 외면에 통상의 카본, 금속 분말 및 우레탄 수지를 혼합한 발열층(2)으로 코팅하여 구성하고, 발열포지판(5)의 양단에 도전성 발열사(3)와 연결되는 동선(4)을 일체로 직조하여 표면에 폴리우레탄(6)으로 코팅한다.

이와 같이 된 종래 발열판은, 도전성 발열사(3)가 비도전성 면사(1)의 외면에 발열 물질인 카본과 전도체인 금속분말을 부도체인 우레탄 수지와 일체로 혼합한 발열층(2)을 코팅하여 이루어지는 것이므로, 양단의 동선(4)에 +, - 두 전극을 연결하면 전도체인 발열사(3)를 매개로 두 전극이 접속되어 전기가 통하게 됨에 따 라 금속분말의 전도로서 카본이 발열되어 자체적으로 도전성 발열사(3)가 발열하여 발열포지판(5) 전체가 가온되어지며 또한 표면에 피복된 폴리우레탄(6)이 전기를 통하지 않도록 절연하여 감전을 방지한다. 그리고, 전기의 과부하시에 바로 끊어지는 단성이 있어 안정성이 높게 된다.

그러나, 상기의 도전성 발열사(3)로서 천연 면을 사용하는 경우에는, 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 면의 표면이 매끄럽지 못하여 도전성 코팅액으로 코팅시 불균일하게 도포된다.

즉, 상기 발열판에서는, 도전성 발열사로 사용되는 예를 들면 면 또는 마 등의 천연섬유로 이루어지는 비도전성 면사의 표면이 전체적으로 매끄럽지 못하여 도전성 코팅 층의 두께를 전체적으로 균일하게 확보할 수 없으며, 이로 인하여 도전성 코팅 층과 면사와의 접착 강도가 국부적으로 상이하게 형성된다.

이로부터, 발열층(2)의 도전성 코팅액이 많이 분포된 부분에는 발열량이 많아지지만, 발열층(2)의 코팅액이 적게 분포되어 있는 부분에는 발열량이 상대적으로 적어지는 등 발열 저항체로 작용되는 도전성 발열사의 전반적인 전기 저항값을 일정하게 유지하기 곤란한 전기적 불안정성이 발생하여 발열이 전체적으로 고르지 못한 문제점이 있게 된다. 또한, 불일정한 전기 저항값으로 인하여 발열부의 물성 변화를 초래하여 국부적으로 고열이 발생될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도전성 발열사로서 면 또는 마 등의 천연섬유 대신에 표면이 매끄러운 나일론 또는 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등의 합성섬유를 발열판에 적용할 수 있다.

그러나, 상기의 합성섬유는 가해지는 전기의 과부하시 바로 끊어지는 단성이 없어 과열에 의한 화재 위험 등에 노출된다.

이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표면이 매끄러우면서 천연 면섬유와 비슷한 성질은 갖고 있는 섬유소로 명주실 비슷하게 만든 실인 인견사(人絹絲)에 도전성 코팅 처리하여 이루어진 도전성 발열사를 직조된 직물의 경사나 위사로 편직하고, 도전성 발열사와 양단에서 교차되게 연결 접속시킨 도전선에 전원을 인가하여 도전성 발열사에서 자체적으로 발열하게 하여 전기의 과부하시에 바로 끊어지는 단성이 있어 화재 발생을 미연에 방지하며, 표면이 매끄러워 도전성 코팅 처리시에 전기적 안정성을 유지하여 발열이 전체적으로 고르게 하는 면상 발열체의 제공을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 이 발명은, 비도전성 인견사의 표면에 도전성 코팅액으로 코팅 처리한 도전성 발열사와 비도전성 면사를 경사와 위사로 편직할 때, 양단에서 상기 비도전성 면사 대신에 도전선을 상기 도전성 발열사와 연결 접속되도록 편직하여 형성된 발열포지판의 양 표면을 폴리우레탄으로 코팅하여 이루어지고, 상기 도전선의 양단에 전원을 인가하여 상기 도전성 발열사에서 발열되면서 상기 발열포지판 전체가 가온되어지게 하는 것을 특징으로 하는 면상 발열체를 제공한다.

이하에서는, 이 발명의 면상 발열체에 대한 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 이 발명의 실시 예에 따른 면상 발열체에 사용되는 발열사의 단면을 도시한 것이고, 도 5는 도 4a의 발열사의 제조 공정을 간략하게 도시한 것이다.

이 발명의 실시 예에 따른 면상 발열체는, 상기에서 설명되어진 실용신안등록 제100534호(고안의 명칭 : 발열판)와 동일하고, 다만 발열사에 차이가 있게 되는바, 이하에서는 동일한 부분의 설명은 생략하고 차이가 있는 상기 발열사를 중심으로 설명한다.

도 4a 및 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 이 발명의 실시 예에 따른 면상 발열체에 사용되는 발열사(10)는, 표면이 매끄러우면서 천연 면섬유와 비슷한 성질은 갖고 있는 섬유소로 명주실 비슷하게 만든 실인 인견사(30)와, 상기 인견사(30)의 표면에 도전성 수지, 도전성 카본 등을 혼합한 통상의 도전성 코팅액으로 코팅시켜 형성된 코팅 발열층(20)으로 이루어진다.

상기 발열사(10)는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 공정으로 제조되어질 수 있다.

구체적으로, 인견사(30)를 도전성 코팅액에 담가 표면을 코팅 처리하여 상기 인견사(30)에 코팅 발열층(20)이 형성된 발열사(10)를 제조한다.

다음으로, 상기 발열사(10)는 세라믹 노즐을 통해 사이징 작업을 거친 후 건 조기에서 일정 시간 건조시켜 코팅 작업을 완료한다.

상기 공정을 거친 발열사(10)는, 도전성으로서 비도전성 면사를 경사와 위사로 편직하여 발열포지판을 형성한다.

이 경우, 상기 발열포지판의 양단에서는 상기 비도전성 면사 대신에 도전선으로, 예를 들면 동선을 상기 발열사(10)와 점 접촉에 의해 연결 접속되도록 편직한다.

상기에서 편직 형성된 발열포지판의 양 표면에 폴리우레탄으로 코팅하여 면상 발열체를 형성시킨다.

이 발명의 면상 발열체에서는, 상기 도전선의 양단에 전원을 인가하여 상기 발열사(10)에서 자체적으로 발열되면서 상기 발열포지판 전체가 가온되어지게 한다.

이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 이 발명의 면상 발열체에 의하면, 표면이 매끄러우면서 천연 면섬유와 비슷한 성질은 갖고 있는 인견사에 도전성 코팅 처리하여 이루어진 도전성 발열사를 직조된 직물의 경사나 위사로 편직하고, 도전성 발열사와 양단에서 교차되게 연결 접속시킨 도전선에 전원을 인가하여 도전성 발열사에서 자체적으로 발열하게 함으로써, 전기의 과부하시에 바로 끊어지는 단성이 있어 화재 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 표면이 매끄러워 도전성 코팅 처리시에 전기적 안정성을 유지하여 발열을 전체적으로 고르게 할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 비도전성 인견사의 표면에 도전성 코팅액으로 코팅 처리한 도전성 발열사와 비도전성 면사를 경사와 위사로 편직할 때, 양단에서 상기 비도전성 면사 대신에 도전선을 상기 도전성 발열사와 연결 접속되도록 편직하여 형성된 발열포지판의 양 표면을 폴리우레탄으로 코팅하여 이루어지고,

   상기 도전선의 양단에 전원을 인가하여 상기 도전성 발열사에서 발열되면서 상기 발열포지판 전체가 가온되어지게 하는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.

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