KR20140035850A - 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구, 그의 제조 방법 및 가열 시스템 - Google Patents

전기 담요/카펫을 위한 가열 기구, 그의 제조 방법 및 가열 시스템 Download PDF

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KR20140035850A
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Abstract

전기 담요/카펫을 위한 가열 기구는: 가열 요소; 가열 요소와 일체로 조합되고 가열 요소를 감싸는 접착 테이프 물질; 평행한 일렬 방식으로 가열 요소 및 접착 테이프 물질 각각의 두 반대편 단부들에 연결되는 금속 도체; 및 금속 도체 및 전력 소스 터미널을 연결하는 리드; 를 포함하며, 인접하는 가열 요소들 사이에 공간이 형성된다. 본 발명은 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구의 제조 방법을 제공하며, (a) 가열 요소를 사용하는 단계; (b) 접착 테이프 물질이 가열 요소와 일체로 조합되어 그 안에서 가열 요소를 감싸도록 유발하는 단계; (c) 금속 도체가 평행한 일렬 방식으로 가열 요소 및 접착 테이프 각각의 두 반대편 단부들에 연결되도록 유발하는 단계; 및 (d) 리드가 금속 도체 및 전력 소스 터미널에 연결되도록 유발하는 단계;를 포함한다.

Description

전기 담요/카펫을 위한 가열 기구, 그의 제조 방법 및 가열 시스템 {HEATING APPARATUS, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND HEATING SYSTEM FOR ELECTRIC BLANKET/CARPET}
본 발명은 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구, 그의 제조 방법 및 가열 시스템에 관한 것으로, 특히 가열 요소(예를 들어, 전기 가열 필라멘트, 탄소 섬유 직물, 탄소 섬유 필라멘트 등)를 구비한 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구, 그의 제조 방법 및 가열 시스템에 관한 것이다.
유연성, 가벼운 무게 및 두께로 특징되는 플렉시블 시트 히터들(flexible sheet heaters)은 사용자의 따뜻함을 유지하도록 의류, 무릎 패드, 허리 지지대, 장갑, 안창, 귀마개 또는 허리 쿠션 등에 널리 사용된다.
종래의 플렉시블 시트 히터의 구조는: 금속 시트에 화학적 에칭 또는 스탬핑(stamping)을 수행하여 형성된 금속 루프(loop); 금속 루프가 그 사이에서 샌드위치되는 두 개의 플렉시블 열-저항 절연 시트들(heat-resistant insulating sheets); 및 열을 생성하기 위해 금속 루프를 통해 흐르는 전류를 공급하기 위하여, 금속 루프의 두 단부들에 연결되고 두 절연 시트들을 넘어 연장하는 두 개의 전력 소스 리드들(leads);을 주로 포함한다. 다른 종래의 플렉시블 시트 히터는: 제1 플렉시블 열-저항 절연 시트; 프린팅(printing) 기술을 통해 제1 절연 시트에 프린트된 탄소 루프; 및 그들 사이에 배치된 탄소 루프를 갖는 제1 플렉시블 열-저항 시트 위에 배치된 제2 플렉시블 열-저항 절연 시트;를 포함한다. 유사하게, 히터는 탄소 루프의 두 단부들에 각각 연결되고 두 절연 시트들을 넘어 연장하는 두 개의 전력 소스 리드들을 포함한다. 앞서 언급한 두 가지의 종래의 플렉시블 시트 히터들은 가볍고 얇으며 살짝 구부러질 수 있으나, 이들은 접힐 수(folded) 없어 사용 범위에 많은 제약이 있다. 이들이 전기 담요와 침대 이불과 같은 넓은 영역을 갖는 제품을 만드는 데에 사용되면, 이 제품들은 유연성(flexibility)의 부족으로 뻣뻣(stiff)할 것이다.
대만 특허 I308465호는 가열 소스(heat source)로서 전기 전도성 섬유를 이용한 플렉시블 시트 히터의 제조 방법을 개시한 것으로, 전기 전도성 섬유 및 지지 부재를 준비하는 단계, 상기 지지 부재는 PET 필름으로 형성되고 PET 필름의 한쪽면에 아크릴 접착제가 부착되며; 압축 공정을 통해 전기 전도성 섬유의 한쪽면에 아크릴 접착제를 접착하여 PET 필름과 전기 전도성 섬유를 결합하는 단계; 미리 결정된 루프 패턴을 갖는 가열 요소를 형성하기 위해 전기 전도성 섬유를 스탬프(stamping)하는 단계; 가열 요소의 두 단부들 각각에 전도성 접착제를 바르고 각각의 전력 소스 리드에 이를 부착한 후, 열가소성 물질로 만들어진 플렉시블 보호 시트를 PET 필름이 부착된 면과 반대면인 가열 요소의 한쪽면에 접착하는 단계; PET 필름을 제거한 후 플렉시블 히터를 완성하기 위하여, 보호 시트를 구비한 면과 반대면인 가열 요소의 다른쪽 면에 열가소성 물질로 만들어진 플렉시블 보호 시트를 접착하는 단계;를 포함한다. 그러나, 히터는 분리된 몰드가 전기 전도성 섬유에 미리 결정된 루프 패턴을 스탬프하도록 만들어져야 하는 결함을 가진다. 이는 더 복잡한 제조 공정과 많은 비용을 초래한다. 또한, 이 방법으로 만들어진 플렉시블 시트 히터들은 의류, 무릎 패드, 허리 지지대, 장갑, 안창, 귀마개, 또는 허리 쿠션과 같은 작은 크기의 제품들에만 사용될 수 있고, 전기 담요/카펫 또는 침대 이불과 같은 큰 영역을 갖는 제품들에는 사용될 수 없다. 따라서, 가열 소스로서 전기 전도성 섬유를 이용한 플렉시블 시트 히터들의 제조 방법은 단점이 있고 향상될 필요가 있다.
본 발명의 목적은 전기 담요/카펫을 위한 가열기구, 그 제조 방법, 및 가열 시스템을 제공하는 것으로, 가열 요소로서 전기 가열 필라멘트, 탄소 섬유 필라멘트 또는 탄소 섬유 직물; 가열 요소를 감싸는 자가-접착 열-저항 테이프; 및 가열 기구를 형성하기 위해 평행한 일렬 방식으로 가열 요소 및 접착 테이프 물질 각각의 두 반대편 단부들에 연결된 금속 도체를 포함하며, 가열 기구는 그 안에 형성된 복수의 공간들에 따른 전도성 설계(평행한 일렬 방식)로 우수한 휨과 유연성을 가지고, 전기 담요와 같은 넓은 영역을 갖는 제품들에 사용할 수 있다.
앞서 언급한 목적을 달성하는 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구는: 가열 요소; 가열 요소와 일체로 조합되고 가열 요소를 감싸는 접착 테이프 물질; 평행한 일렬 방식으로 가열 요소 및 접착 테이프 물질 각각의 두 반대편 단부들에 연결되는 금속 도체; 및 금속 도체 및 전력 소스 터미널(terminal)을 연결하는 리드(lead)를 포함하며, 공간은 인접하는 가열 요소들 사이에서 형성된다.
바람직하게, 금속 도체는 접착 테이프 물질에 의해 감싸진다(wrapped).
바람직하게, 금속 도체는 구리 재료이다.
바람직하게, 접착 테이프 물질은 열-저항 PET 또는 PI이다.
바람직하게, 접착 테이프 물질은 물질의 접착성을 통해 합쳐지는 자가-접착 물질이다.
전기 담요/카펫을 위한 가열 기구의 제조 방법은: (a) 가열 요소를 이용하는 단계; (b) 접착 테이프 물질이 일체로 조합되어 그 안에서 가열 요소를 감싸도록 유발하는 단계; (c) 금속 도체가 평행한 일렬 방식으로 가열 요소 및 접착 테이프 물질 각각의 두 반대편 단부들에 연결되도록 유발하는 단계; 및 (d) 리드가 금속 도체 및 전력 소스 터미널을 연결하도록 유발하는 단계;를 포함한다.
전기 담요/카펫을 위한 가열 시스템은: 가열 기구; 가열 기구와 전기적으로 연결된 컨트롤러; 컨트롤러와 전기적으로 연결된 계전기(relay); 및 계전기에 전력을 공급하는 전력 소스;를 포함한다.
바람직하게, 계전기는 교류(AC) 3000 볼트(V)의 고립 전압(isolation voltage)을 갖는 압력-저항 계전기이다.
바람직하게, 컨트롤러는 온도 컨트롤러이다.
본 명세서에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명에 따른 가열 기구의 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 계략적인 도면이다.
도 2b는 도 2a의 C-C 선을 따르는 단면도이다.
도 3a는 제2 실시예에 따른 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 계략적인 도면이다.
도 3b는 도 3a의 D-D 선을 따르는 단면도이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 단면도이다.
도 5는 제4 실시예에 따른 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 단면도이다.
도 6은 금속 도체들, 가열 요소들, 및 접착 테이프 물질의 결합에 의한 가열 기구의 형태를 보여주는 계략적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 가열 시스템을 보여주는 블록도이다.
본 발명은 바람직한 실시예와 첨부된 도면들을 통해 충분히 설명될 것이며, 당업자는 여기에 설명된 발명을 변형하여 동일한 효과를 얻을 수 있는 것으로 이해될 것이고, 아래에 상세한 설명은 당업자에게 일반적인 표현으로 설명되었으며 본 발명의 범위를 제한할 의도가 아니다.
도 1은 다음의 단계들을 포함하는 본 발명의 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구의 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.
단계 1에서: 가열 요소(heating element)(1)가 사용된다. 도 2a는 가열 요소와 접착 테이프 물질(adhesive tape material)의 결합을 보여주는 개략적인 도면이다. 이 실시예에서, 본 발명은 전기 가열 필라멘트, 탄소 섬유 직물, 또는 탄소 섬유 필라멘트와 같은 접근 가능한 재료(accessible material)인 플렉시블 가열 요소(1)를 사용하며, 가열 요소(1)는 전류가 가열 요소를 통과할 때 열을 발생시킨다.
단계 2에서, 접착 테이프 물질(2)은 가열 요소(1)와 일체로 조합되고 가열 요소(1)를 감싸도록 유발된다. 도 2a를 참조하면, 접착 테이프 물질(2)은 PET 또는 PI일 수 있고 열-저항성(heat-resistant)이 있다. 접착 테이프 물질(2)은 그 접착력을 통해 일체로 조합되는 자가-접착 물질(self-adhesive material)이다. 가열 요소(1)를 접착 테이프 물질(2)로 감싸는 네 가지의 실시예들이 있으며, 아래에 설명될 것이다.
제1 실시예는 도 2a 및 2b에 도시되어 있다. 도 2a는 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 개략적인 도면이며, 도 2b는 도 2a의 C-C 선을 따르는 단면도이다. 접착 테이프 물질(2)은 그 안에 가열 요소(1)를 감싸며, 그 자체와 접착하는 접착 테이프 물질(2)의 최내부 제1층이 있는 연결부(4)는 가열 요소(1)의 윗면에 위치하고, 그 자체와 접착하는 접착 테이프 물질(2)의 중간 제2층이 있는 연결부(4')는 가열 요소(1)의 아랫면에 위치하며, 그 자체와 접착하는 접착 테이프 물질(2)의 최외부 제3층이 있는 연결부(4'')는 가열 요소(1)의 윗면에 위치한다. 그 자체와 접착하는 접착 테이프 물질(2)이 있는 연결부들(4, 4', 4'')은 번갈은 방식(alternating manner)으로 가열 요소(1)의 왼쪽 면 또는 오른쪽 면에 배열될 수 있다는 것이 중요하다. 또한, 가열 요소(1)는 접착 테이프 물질(2)의 적어도 세 개의 층들에 의해 감싸진다.
제2 실시예는 도 3a 및 3b에 도시되어 있다. 도 3a는 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 개략적인 도면이고; 도 3b는 도 3a의 D-D 선을 따르는 단면도이다. 접착 테이프 물질(2)은 그 안에서 가열 요소(1)를 감싸며, 접착 테이프 물질(2)의 최내부 제1층은 가열 요소(1)를 삽입된 ㄷ자 형태로 감싸고, 접착 테이프 물질(2)의 중간 제2층은 접착 테이프 물질(2)의 제1층을 ㄷ자 형태로 감싸며, 접착 테이프 물질(2)의 최외부 제3층은 접착 테이프 물질(2)의 중간 제2층을 삽입된 ㄷ자 형태로 감싼다. 가열 요소(1)가 접착 테이프 물질(2)의 적어도 세 개의 층들에 의해 감싸지는 것이 중요하다.
제3 실시예는 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 단면도이다. 접착 테이프 물질(2)은 그 안에서 가열 요소(1)를 감싸며, 접착 테이프 물질(2)이 그 자체와 접착하는 연결부들(4, 4', 4'')은 번갈아가는 방식으로 가열 요소(1)의 왼쪽 면 또는 오른쪽 면에 배열된다. 이는 제1 실시예의 변형이다. 가열 요소(1)가 접착 테이프 물질(2)의 적어도 세 개의 층들에 의해 감싸지는 것이 중요하다.
제4 실시예는 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 가열 요소와 접착 테이프 물질의 결합을 보여주는 단면도이다. 접착 테이프 물질(2)은 그 안에서 가열 요소(1)를 감싸며, 접착 테이프 물질(2)의 최내부 제1층은 U자 형태 및 삽입된 U자 형태로 가열 요소(1)를 감싸 두 개의 연결부들(4)의 형태가 되고, 접착 테이프 물질(2)의 중간 제2층은 접착 테이프 물질(2)의 제1층을 감싸 연결부(4')의 형태가 되며, 접착 테이프 물질(2)의 최외부 제3층은 접착 테이프 물질(2)의 중간 제2층을 감싸 연결부(4'')의 형태가 된다. 접착 테이프 물질(2)의 연결부들(4, 4', 4'')은 번갈아가는 방식으로 가열 요소(1)의 윗면, 아랫면, 왼쪽 면, 및 오른쪽 면에 위치된다. 이는 제1 실시예의 또 다른 변형이다. 가열 요소(1)가 접착 테이프 물질(2)의 적어도 세 개의 층들에 의해 감싸지는 것이 중요하다.
다른 실시예들의 변화는 필요에 따라 고려될 수 있으며, 이 실시예들은 제1 내지 제4 실시예들의 어떠한 조합이 될 수 있다.
단계 3에서, 금속 도체(metal conductor)(5) 및 금속 도체(6)는 가열 요소(1)와 접착 테이프 물질(2) 각각의 두 반대편 단부들에 각각 연결된다. 도 6은 금속 도체들, 가열 요소 및 접착 테이프 물질의 결합에 의한 가열 기구의 형태를 보여주는 개략적인 도면이다. 복수의 가열 요소들(1) 및 접착 테이프 물질(2)은 평행하게 배열되고, 복수의 금속 도체들(5, 6)은 평행한 일렬 방식(series-parallel manner)으로 가열 요소(1)와 접착 테이프 물질(2) 각각의 두 반대편 단부들(즉, 왼쪽 단부 및 오른쪽 단부)에 각각 연결되어 본 발명의 가열 기구(7)를 형성하며, 복수의 금속 도체들(5, 6)은 가열 요소들(1)과 연결된다.
단계 4에서, 리드(lead)(13)는 금속 도체들(5, 6) 및 양극 전력 소스 터미널(anode power source terminal)(14)과 음극 전력 소스 터미널(cathod power source terminal)(15)을 연결하도록 유도된다. 금속 도체들(6)은 리드(13)를 통해 양극 전력 소스 터미널(14)과 연결되며, 금속 도체들(5)은 리드(13)를 통해 음극 전력 소스 터미널(15)과 연결된다. 가열 기구(7)는 양극 전력 소스 터미널(14)과 음극 전력 소스 터미널(15)에 전류를 공급함에 의해 열을 생성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 가열 기구(7)는 복수의 가열 요소들(1)을 포함한다. 이 실시예에서, 가열 요소(1)는 서로에 대하여 평행하게 배열되어 공간(space)(12)이 인접하는 가열 요소들 사이에 형성되고, 접착 테이프 물질(2)은 가열 요소(1)와 일체로 조합되어 이를 감싸고, 복수의 금속 도체들(5, 6)은 전력 소스 터미널로 제공하기 위하여 가열 요소(1)와 접착 테이프 물질(2) 각각의 두 반대편 단부들에 각각 배열되는 것이 최적이다. 금속 도체들(5, 6)은 구리 재료이며 선택적으로 전기의 부족을 막기 위해 접착 테이프 물질(2)에 감싸일 수 있는 것이 중요하다. 전류가 금속 도체들(5, 6)로 향할 때, 전류는 가열 요소(1)를 통해 흐를 것이고 가열 요소(1)가 열을 생성하도록 유발한다. 본 발명의 가열 기구(7)가 도 6의 구성을 채용하고 직물 제품(20)(예를 들어, 넓은 영역을 갖는 전기 담요/카펫)에 감싸질 때, 무게는 현저하게 감소될 수 있고 유연성(softness)은 복수의 공간들(12)에 의해 평행한 일렬 방식의 금속 도체들(5, 6)의 배열이 전도성 설계에서 유연성을 증가될 수 있으며, 따라서 전기 담요/카펫은 여전히 가볍고 부드럽다.
도 7은 본 발명의 가열 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 6과 함께 참조하면, 본 발명의 가열 시스템(10)은: 금속 도체들(5, 6), 가열 요소(1) 및 접착 테이프 물질(2)의 결합에 의해 형성된 가열 기구(heating apparatus)(7); 가열 기구(7)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(controller)(9); 컨트롤러(9)에 전기적으로 연결된 계전기(relay)(8); 및 계전기(8)에 전력을 공급하는 전력 소스(power source)(11)를 포함한다. 바람직하게, 계전기(8)는 적어도 교류 2500V의 고립 전압(isolation voltage)을 갖는 압력-저항(pressure-resistant)이다. 바람직하게, 계전기(8)는 교류 3000V의 고립 전압을 갖는다. 컨트롤러(9)는 본 발명의 가열 기구(7)에 의해 생성된 열의 온도를 조절하기 위해 사용될 수 있는 온도 컨트롤러이다.
본 발명을 위한 안전한 설명은 다음과 같다:
1. 가열 요소가 접착 테이프 물질의 오직 하나의 층에 감싸졌을 때, 접착 테이프 물질의 층의 두께는 적어도 1mm 이상이 요구되며; 가열 요소가 접착 테이프 물질의 세 개의 층 이상에 감싸졌을 때, 접착 테이프 물질의 층의 두께는 제한이 없다.
2. 교류 110V의 전력 소스에서, 접착 테이프 물질의 연면 거리(creepage distance; CR)는 적어도 6mm 이상이 요구된다. 교류 220V 전력 소스에서, 접착 테이프 물질의 연면 거리는 적어도 8mm 이상이 요구된다.
본 발명의 가열 기구는 다음의 이점을 갖는다:
1. 평행한 일렬 방식으로 가열 요소와 접착 테이프 물질 각각의 두 반대편 단부들에 배열된 금속 도체들은 전체 출력 전력을 조절하도록 사용될 수 있어서, 도전성 설계의 유연성이 물질의 특성에 의해 제한되지 않고 증가된다.
2. 가벼운 중량, 두께 및 유연성으로 특징되는 본 발명은 사용자에게 따뜻함을 제공하기 위하여, 전기 담요/카펫과 같은 넓은 영역을 갖는 (넓은 크기의) 제품들에 광범위하게 사용될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 통해 설명되었으나, 본 발명은 여기에 제한되지 않으며 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 목적 및 범위를 벗어나지 않는 한 당업자에 의해 다양한 변화 및 변형들이 만들어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (9)

  1. 가열 요소;
    가열 요소와 일체로 조합되고 가열 요소를 감싸는 접착 테이프 물질;
    가열 요소 및 접착 테이프 물질 각각의 두 반대편 단부들에 평행한 일렬 방식으로 연결되는 금속 도체; 및
    금속 도체 및 전력 소스 터미널을 연결하는 리드; 를 포함하며,
    인접하는 가열 요소들 사이에 공간이 형성되는 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    금속 도체는 접착 테이프 물질로 감싸지는 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    금속 도체는 구리 금속인 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    접착 테이프 물질은 열-저항 PET 또는 PI인 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    접착 테이프 물질은 그 접착력을 통해서 일체로 조합되는 자가-접착 물질인 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구.
  6. (a) 가열 요소를 사용하는 단계;
    (b) 접착 테이프 물질이 가열 요소와 일체로 조합되어 그 안에서 가열 요소를 감싸게 하는 단계;
    (c) 금속 도체가 평행한 일렬 방식으로 가열 요소 및 접착 테이프 각각의 두 반대편 단부들에 연결되게 하는 단계; 및
    (d) 리드를 금속 도체 및 전력 소스 터미널에 연결시키는 단계;를 포함하는 전기 담요/카펫을 위한 가열 기구의 제조 방법.
  7. 제 1 항의 가열 기구;
    가열 기구에 전기적으로 연결되는 컨트롤러;
    컨트롤러에 전기적으로 연결되는 계전기(relay); 및
    계전기에 전력을 공급하는 전력 소스;를 포함하는 전기 담요/카펫을 위한 가열 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    계전기는 압력-저항 계전기이고 교류 3000V의 고립 전압을 갖는 전기 담요/카펫을 위한 가열 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    컨트롤러는 온도 컨트롤러인 전기 담요/카펫을 위한 가열 시스템.
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