KR20150093558A - 화재방지용 발열선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재방지용 발열선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 발열선의 이상과열이나 국부과열이 발생될 경우 자체적으로 저항값이 증가되어 과열을 방지할 수 있도록 함으로써 화재의 발생이나 화상과 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 화재방지용 발열선에 관한 것이다.
본 발명에 따른 화재방지용 발열선은 화재방지용 발열선에 있어서, 복수의 도전사를 구비하되 상기 도전사는 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사; 및 상기 메인 도전사와 동반되어 배치되는 보조 도전사를 포함하고, 상기 보조 도전사는 상기 메인 도전사가 특정 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통관계가 차단되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 발열선의 이상과열이나 국부과열이 발생 될 경우 전원의 도통관계가 차단되는 보조 도전사 또는 보조 도전부가 더 구비되어 자체적으로 저항값이 증가됨에 따라 과열을 원천적으로 방지할 수 있으므로 화재의 발생이나 화상과 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있어서 전기적 안전성이 현저히 향상되는 효과가 있다.

Description

화재방지용 발열선{HEATING LINE WITH FIRE PROTECTION FUNCTION}

본 발명은 화재방지용 발열선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 발열선의 이상과열이나 국부과열이 발생될 경우 자체적으로 저항값이 증가되어 과열을 방지할 수 있도록 함으로써 화재의 발생이나 화상과 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 화재방지용 발열선에 관한 것이다.

일반적으로, 전기장판, 전기담요, 찜질팩과 같은 전열기의 열원으로 사용되는 발열선은 최초에 저항값이 높아 자체에서 발열하는 구리선 등과 같은 금속선으로 사용되었다.

그러나 이와 같이 금속선으로 된 발열선은 발열시간이 일정 시간 경과되거나 과부하가 걸릴 경우 과열에 의해 물성이 변화되고 이에 따라 전열효율이 급격하게 저하되거나 화재의 위험이 있었고, 또한 장시간 사용에 따른 산화로 저항치가 불안정해지고 자장의 크기가 증가되어 인체에 유해한 전자파가 발생되는 문제점이 있었다.

그리고, 근래에는 카본섬유 발열선이 사용되고 있다. 이 카본섬유 발열선은 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선과, 이 도전선의 외주면에 덧씌워지는 절연층으로 구성된다.

이러한 카본섬유 발연선은 전원이 인가되면 도전선에 전류가 흐르면서 특정 주파수가 발생되는데 이와 같은 주파수의 공진에 의해 발열현상이 발생되고 아울러 이 주파수의 공진에 따른 공진소음으로 전열기 사용시에 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0300683호에는 도1에 도시된 바와 같은 카본섬유 발열선이 개시되어 있다.

상기한 등록실용신안 제20-0300683호는 미세한 굵기의 카본섬유사의 집합체로 이루어진 도전선(10)과, 상기 도전선(10)을 길이 방향으로 권선(倦線)하는 결속선(20)과, 상기 결속선(20)에 의해 권선된 도전선에 피복되는 외피층(30)을 포함하여 구성된 것으로, 별도의 결속선(20)을 이용하여 카본섬유사의 집합체를 묶어주므로 공진소음을 차단할 수 있었다.

하지만, 도전선(10)을 일정 간격마다 별도의 결속선(20)으로 묶어주어야 하므로 작업공정이 매우 어려워 생산성이 저하될 뿐만 아니라 다량의 결속선이 요구되므로 생산단가가 증가되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기한 종래 발열선은 직기에 위사 또는 경사로 공급되어 면상체로 직조되어 온열매트로 제조된다. 이러한 온열매트는 전원공급장치가 구비되어 특정 전압과 전류값을 갖는 전원이 공급되면 면상체에 배치되는 전원공급라인을 통해 발열선이 전원을 공급받아 발열 되도록 되어 있다.

하지만, 종래 발열선은 사용중 충격, 압력, 및 마찰력 등이 작용될 경우 카본섬유사 간의 마찰 등으로 미세한 스파크가 생기면서 화재가 발생되는 문제점이 있다.

그리고, 카본섬유사와 외에 동선과 같은 다양한 발열선을 적용한 온열매트는 사용중에 접혀져 포개어지게 되면 서로 포개어진 면상체에 배치된 양쪽 발열선으로부터 발산되는 복사열로 인해 국부 가열이 발생되어 급격하게 온도가 상승되고 근접된 천 등이 발화가 시작됨에 따라 화재가 발생되는 문제점이 있었다.

한편, 종래 온열매트는 과열에 따른 화재나 화상과 같은 안전사고를 방지하기 위해 발열선의 가열온도를 감지하는 바이메탈이나 온도센서 등과 같은 온도감지장치가 설치되어 과열시 제어부의 제어하에 전원을 차단하도록 되어 있다.

하지만, 온도감지장치는 면상체에 배치된 발열선과 발열선 사이의 이격된 부분에 설치되어 있으므로 발열선의 직접적인 가열온도를 감지할 수 없을 뿐만 아니라 넓은 온열매트 전체면적에 대해 1개나 2개 정도만 설치되는 것이므로 발열선의 국부과열을 전혀 감지할 수 있으므로 매년 온열매트의 화재로 인한 심각한 안전사고가 반복적으로 발생되고, 뚜렷한 대응방안 또한 없는 실정에 있다.

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 발열선의 이상과열이나 국부과열이 발생될 경우 자체적으로 저항값이 증가되어 과열을 방지할 수 있도록 함으로써 화재의 발생이나 화상과 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 화재방지용 발열선을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 화재방지용 발열선은 화재방지용 발열선에 있어서, 복수의 도전사를 구비하되 상기 도전사는 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사; 및 상기 메인 도전사와 동반되어 배치되는 보조 도전사를 포함하고, 상기 보조 도전사는 상기 메인 도전사가 특정 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통관계가 차단되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서,상기 보조 도전사는 선형 구조로 형성된 보조도전사몸체와 상기 보조도전사몸체에 포함되는 도전성물질을 포함하고, 상기 메인 도전사의 특정 부위가 설정된 온도 이상으로 가열되면 상기 보조도전사몸체는 선형 구조가 단절 또는 변형되는 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.

그리고, 상기 보조도전사몸체는 열의 인가시에 용융되는 열용융물질로 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 화재방지용 발열선은 화재방지용 발열선에 있어서, 전원의 공급시에 발열되는 메인 도전사; 및 상기 메인 도전사와 동반되어 배치되고 전원의 공급시에 발열되는 보조 도전부를 포함하고, 상기 보조 도전부는 상기 메인 도전사의 길이방향을 따라 배치되고, 상기 메인 도전사가 특정 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통관계가 차단되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보조 도전부는 열의 인가시에 용융되는 열용융물질에 도전성물질이 포함되어 구성되고, 상기 메인 도전사가 특정 온도 이상으로 가열되면 연결 구조가 단절 또는 변형되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 보조 도전부는 열용융물질로 형성된 도전부몸체에 상기 도전성물질이 포함되도록 구성되고, 상기 메인 도전사는 적어도 한 가닥 이상이 배치되고 외표면에 절연층이 형성될 수 있다.

또한, 상기 보조 도전부는 상기 메인 도전사에 적층되는 형태로 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 화재방지용 발열선은 화재방지용 발열선에 있어서 복수의 도전사를 구비하되, 상기 도전사는 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사; 및 상기 메인 도전사와 동반되어 배치되는 보조 도전사를 포함하고, 상기 보조 도전사는 도전성물질을 포함하여 선형으로 형성되고, 상기 메인 도전사가 설정된 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통관계가 차단되도록 구성되고, 상기 보조 도전사와 동반, 배치되어 상기 메인 도전사의 가열온도가 특정 온도를 넘게 되면 길이가 늘어나거나 줄어들면서 상기 보조 도전사를 파단 또는 변형되도록 외력을 인가하는 신축선재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 화재방지용 발열선은 화재방지용 발열선에 있어서, 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사; 상기 메인 도전사와 동반, 배치되어 상기 메인 도전사의 가열온도가 특정 온도를 넘게 되면 길이가 늘어나거나 줄어드는 신축선재; 및 상기 신축선재의 외면에 적층되고 도전성물질을 포함하는 보조 도전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 열용융물질은 열경화성 폴리머, 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머와 열가소성 폴리머를 혼합한 것 중에서 어느 하나가 선택되어 적용될 수 있다.

상기 열용융물질은 상기 메인 도전사의 설정된 가열온도보다 낮은 융점을 갖는 것이 선택되고, 상기 도전성물질은 도전성금속 입자, 금속산화물 입자, 탄소 입자 중에서 어느 하나가 선택되어 구성될 수 있다.

상기 메인 도전사는 다수의 카본 필라멘트의 집합체로 이루어진 카본사, 도전성 금속으로 형성된 금속사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 함유된 섬유사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 코팅된 섬유사 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 메인 도전사는 절연층이 형성되되, 상기 절연층은 융점이 120 내지 280℃ 범위인 절연물질로 형성된 에나멜피막층으로 구성될 수 있다.

상기 메인 도전사와 상기 보조 도전사의 합성저항값, 또는 상기 메인 도전사와 상기 보조 도전부의 합성 저항값보다 저항값이 낮은 도전성 선사로 구성되고, 외면에 절연층이 형성된 센서선이 더 구비될 수 있다.

상기 메인 도전사 외부에 감싸는 형태로 형성되는 외피층을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 메인 도전사가 엮여지거나 권취되도록 중심에 배치되는 중심사를 더 구비하고, 상기 외피층은 복수 가닥의 섬유사가 엮여지거나 권취되어 형성될 수 있다.

한편, 상기 도전성물질은 도전성 잉크 조성물로 구성되고, 상기 도전성 잉크 조성물은 도전성금속 입자, 금속산화물 입자, 탄소 입자, 중에서 선택되는 어느 하나와, 용매, 분산제 및 첨가제가 혼합되어 형성될 수 있다.

상기 신축선재는 비도전성 금속합금에 의해 선형으로 형성된 형상기억합금사, 도전성 금속합금에 의해 형성되고 외면에 절연층이 형성된 형상기억합금사, 형상기억수지에 의해 선형으로 형성된 형상기억수지사 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.

상기 메인 도전사 및 상기 보조 도전사 중에서 적어도 하나 이상은 외표면에 절연층이 형성될 수 있다.

한편, 상기 보조 도전사 또는 상기 보조 도전부는 융점이 서로 다른 열용융물질에 의해 복수 구조로 배치, 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 화재방지용 발열선에 의하면, 발열선의 이상과열이나 국부과열이 발생 될 경우 전원의 도통관계가 차단되는 보조 도전사 또는 보조 도전부가 더 구비되어 자체적으로 저항값이 증가됨에 따라 과열을 원천적으로 방지할 수 있으므로 화재의 발생이나 화상과 같은 안전사고를 미연에 방지할 수 있어서 전기적 안전성이 현저히 향상되는 효과가 있다.

도1은 종래 발열선을 설명하기 위한 도면,
도2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 배치된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도,
도2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 다른 형태를 나타낸 요부확대 사시도,
도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제1 변형예를 나타낸 요부확대 사시도,
도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제2 변형예를 나타낸 요부확대 사시도,
도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제3 변형예를 나타낸 요부확대 사시도,
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재방지용 발열선을 나타낸 요부확대 사시도,
도5a 및 도5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제1 변형예를 나타낸 요부확대 사시도,
도5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제2 변형예를 나타낸 요부확대 사시도,
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 화재방지용 발열선을 나타낸 요부확대 사시도,
도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 화재방지용 발열선을 나타낸 요부확대 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2a 내지 도7에 의거하여 상세히 설명하고, 도2a 내지 도7에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 배치된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도로서, 확대부는 화재방지용 발열선을 확대 도시하되, 구성의 이해를 돕기 위해 각 구성요소의 절단 위치를 서로 달리하여 도시한 것이다. 도2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 다른 형태를 나타낸 요부확대 사시도이다.

도2a 및 도2b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선(1)은 온열매트나 전기장판 등의 소재로 사용되는 면상체(m)에 배열되는 것으로, 복수의 도전사를 하나의 묶음으로 형성하여 구성하되, 전원의 공급시에 발열되는 복수가닥의 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되는 보조 도전사(12)를 포함하여 구성된다.

상기 메인 도전사(11)는 다수의 카본 필라멘트의 집합체로 이루어진 카본사, 도전성 금속으로 형성된 금속사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 함유된 섬유사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 코팅된 섬유사 중에서 어느 하나가 선택되어 적용될 수 있는 것으로, 본 실시예에서는 도2a의 확대부에 도시된 바와 같이 도전성 금속으로 형성된 다수 가닥으로 도전사(11a)로 구성되고, 이 도전사의 외면에 코팅, 형성되고 후술되는 에나멜피막층과 같이 절연물질로 형성된 절연층(11b)이 형성된 것을 적용한다.

도전사(11a)는 동, 은, 스테인레스 등으로 형성되고 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 절연피복된 도전성 금속사를 적용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 20 내지 100 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 절연피복된 동선을 적용하여 구성하였다. 상기한 직경 범위의 동선이나 스테인레스선을 선택한 이유는 섬유기반 도전선로 구성한 상태에서의 전체 직경이 1000마이크로미터(㎛) 이하가 되어야 직기에 원활하게 공급할 수 있기 때문이다.

그리고, 상기 메인 도전사(11) 및 보조 도전사(12)는 그 외표면이 서로 전기적으로 연결되지 않도록 메인 도전사(11) 또는 보조 도전사(12) 중 어느 한 곳 이상에는 외표면에 절연층(11b)이 형성되어 있다.

상기 절연층(11b)은 융점이 120 내지 280℃ 범위인 절연물질로 형성된 에나멜피막층으로 구성되어 있다. 예컨대, 절연물질은 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐 부티랄, 폴리에스테르이미드, 폴리이미드 수지 중에서 선택되는 바니시(varnish)를 사용한 에나멜 수지(바니시에 안료 등을 배합한 것임)로 형성한다. 상기한 방식으로 형성한 절연피막층을 통상 에나멜피막층이라고 칭한다.

여기서, 절연층(11b)의 융점이 120℃ 보다 커야 하는 이유는 화재방지용 발열선(1)을 면상체(m)에 배치하여 온열매트와 같은 전열제품으로 구성한 상태에서 사용자의 조작에 따른 전원의 공급으로 발열선(1)이 가열되더라도 용융되지 않아야 하는데, 한국 전기 안전기준은 발열선(1)의 최고 가열온도를 105℃로 규정하고 있으므로 발열선이 최고 가열온도로 가열되더라도 용융되거나 손상되지 않아 절연이 파괴되지 않도록 하기 위해서이다.

한편, 보조 도전사(12)는 메인 도전사(11)가 설정된 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통 관계가 차단되도록 구성되는 것이 중요하다.

이를 위해, 보조 도전사(12)는 선형 구조로 형성된 보조도전사몸체(12a)와 이 보조도전사몸체(12a)에 포함되는 도전성물질(12b)을 포함하여 구성되되, 메인 도전사(11)가 설정된 온도 이상으로 과열되면 보조도전사몸체(12a)는 선형 구조가 단절, 이탈 또는 변형되는 소재로 형성되어 있다. 이하에서 보조도전사몸체는 열의 인가시 용융되는 열용융물질을 적용하였으나 열의 인가시 단절, 이탈 또는 변형되어 전기적인 연결관계가 차단되는 소재라면 제한 없이 적용할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 보조 도전사(12)의 보조도전사몸체(12a)는 대표적으로 열의 인가시에 용융되는 열용융물질로 구성할 수 있다.

여기서, 열용융물질은 열경화성 폴리머, 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머와 열가소성 폴리머를 혼합한 것 중에서 어느 하나가 선택되어 적용된다.

상기 열경화성 폴리머는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리술폰, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 요소 수지 및 멜라민 수지로 이루어지는 것 중에서 선택하여 적용한다. 그리고, 상기 열가소성 폴리머는 폴리아미드, 폴리에스테르, 액정 폴리머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페닐렌술피드 및 폴리스티렌 중에서 선택, 적용한다.

이때, 열경화성 폴리머 및 열가소성 폴리머는 메인 도전사(11)의 설정된 가열온도보다 낮은 융점을 갖도록 선택되는 것이 중요하다. 본 실시예에서는 보조도전사몸체(12a)를 100℃ 내외의 온도에서 용융될 수 있도록 조성된 열경화성 폴리머 및 열가소성 폴리머로 조정한 것을 적용한다. 그 이유는 한국 전기 안전기준은 발열선(1)의 최고 가열온도를 105℃로 규정하고 있으므로 발열선이 이러한 위험 온도까지 가열되기 전에 보조도전사몸체의 선형 구조가 단절 또는 변형되면서 도통 관계가 차단되도록 하기 위해서이다. 이와 같이 보조도전사몸체(12a)가 용용되어 제거되면 도전성물질(12b)의 연결고리가 해제되면서 보조 도전사(12)로 흐르는 전원이 차단된다. 이러한 메인 도전사(11)의 가열 및 보조 도전사(12)의 용융을 통해 이루어지는 가열방지 작용을 이하의 작용 설명을 통해 구체적으로 살펴보기로 한다.

이를 위해, 본 실시예에서는 상기한 열가소성 폴리머 및 열경화성 폴리머를 이용하여 합성수지사를 제조하되, 융점이 100℃ 내외인 폴리아미드 모노 필라멘트사, 폴리아미드 멀티 필라멘트사, 폴리올레핀 모노필라멘트사가 대표적으로 적용될 수 있다.

그 외에도, 보조 도전사(12)의 보조도전사몸체는 열용융물질로서 고열용해 접착제에서 뽑아낸 원사로서 열처리 과정에서 녹으면서 접착효과를 발휘하는 다수 가닥의 저융점(low melting point) 필라멘트사 형태이며, 융점이 100℃ 내외이고 분단사(seperation yarn)로도 호칭되는 것을 사용할 수 있다.

한편, 보조 도전사(12)에 포함되는 도전성물질(12b)은 도2a의 확대부에 도시된 바와 같이 보조 도전사(12)의 제조시에 보조도전사몸체(12a)의 외면에 코팅 등의 방법으로 적층하는 형태로 구성한 것이나, 보조도전사몸체(12a)의 내부에 포함되는 형태로 구성할 수 있다.

그리고, 도전성물질(12b)은 도전성금속 입자, 금속산화물 입자, 탄소 입자 중에서 어느 하나를 적용할 수 있지만, 대표적으로 탄소입자를 적용할 수 있다.

탄소입자는 카본 블랙, 흑연, 그래핀, 기상 성장 탄소 섬유(이하, "CF"로 약기함), 및 탄소 섬유 등의 흑연 구조를 갖는 탄소질 재료를 의미하는 것으로 이들 중에서 소량의 도전성 충진재의 배합으로도 높은 도전성을 달성할 수 있도록 카본 블랙이나 중공 탄소 섬유을 적용한다.

한편, 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선(1)에 적용할 수 있는 보조 도전사(12)에 대한 구체적인 실시예를 설명하면, 보조 도전사(12)는 도2a에 도시된 바와 같이 상기한 열용융물질로 보조도전사몸체(12a)를 먼저 성형한 후에 이 보조도전사몸체의 외주면에 도전성물질(12b)을 도포하여 구성하거나, 도2b에 도시된 바와 같이 보조도전사몸체(12a)의 내부에 전기적으로 연결되게 다수의 도전성물질(12b)이 포함되도록 구성할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 도2b에 도시된 바와 같이 보조도전사몸체(12a)의 내부에 도전성물질(12b)이 포함되도록 구성된 형태의 보조 도전사(12)의 일 예로는 폴리프로필렌 수지(SunAllomer Ltd. 제품의 Sun-Allomer PWB02N(MFI: 70))(90질량％) 및 기상 성장 탄소 섬유(10질량％)를 200℃에서 5분 동안 400rpm으로 라보플라스트 밀(Laboplast mill) R100(Toyo Seiki Seisakusho,Ltd.제품)에 의해 용융 혼련(혼련 에너지: 200mJ/m³) 하고, 이 혼련된 생성물을 써멀몰딩장치인 인발기에 투입하여 성형하여 구성한다.

도2a에 도시된 바와 같이 열용융물질로 성형한 보조도전사몸체(12a)를 도전성물질(12b)을 도포하여 구성하는 형태의 보조 도전사(12)는 섬유회사에서 개발되어 판매되고 있는 융점이 100℃ 정도인 폴리아미드 모노 필라멘트사를 보조도전사몸체(12a)로 준비하고, 이 폴리아미드 모노 필라멘트사의 외주면에 도전성물질(12b)로서 도전성 잉크 조성물을 도포되고 열처리하여 적층한 형태로 구성할 수 있다.

여기서, 도전성 잉크 조성물은 현재 상용화되어 있는 통상의 도전성 잉크 조성물을 선택하여 사용할 수 있다. 예컨대, 도전성 잉크 조성물은 도전성금속 입자, 금속산화물 입자, 탄소 입자 중에서 선택되는 어느 하나와, 용매, 분산제 및 첨가제가 혼합되어 구성된 것을 적용할 수 있다.

여기서, 도전성금속 입자는 Au, Ag, Cu, Ni, Pd 및 Pt를 포함하는 모든 금속 나노입자 뿐만 아니라, 상기 금속들의 합금 나노입자와 같은 형태로 나노입자로 합성이 가능한 모든 범위의 금속 나노입자를 포함 군으로부터 선택할 수 있다.

용매로는 물(water), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 아세톤(acetone), 이소프로필 알코올(isopropanol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 헥실렌글리콜(hexylene glycol),글리세린(glycerine), 에틸하이드록시프로판다이올(dthylhydroxy-propanediol), 2-피롤리돈(2-pyrrolidone)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 화합물을 이용할 수 있다.

첨가제는 저온 열처리 시 낮은 비저항을 얻는 4-비닐피리딘(4-vinylpyridine), 2-비닐피리딘(2-vinylpiridine)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물을 혼합한 폴리머 계열의 물질를 넣어 접착력을 증가시킴으로써 도전성 잉크 조성물이 보조도전사몸체(12a)에 보다 견고하게 부착되도록 한다.

구체적인 도전성 잉크 조성물의 일 예를 설명하면, 잉크 조성물 100 중량부를 기준으로 용매로서 에탄올 40 ～ 60 중량부, 분산제 0.1 ～ 5 중량부, 접착제 5 내지 10 중량부로 완전 용해시킨 다음 은 나노입자는 25 ～ 50 중량부로 혼합한 것을 적용한다.

그 외에도, 도2a에 도시된 바와 같이 열용융물질로 성형한 보조도전사몸체를 도전성물질을 도포하여 구성하는 형태의 보조 도전사는 섬유회사에서 개발되어 판매되고 있는 융점이 100℃ 정도인 폴리아미드 모노 필라멘트사를 준비하고, 상기한 도전성물질을 도포하되, 입자 형태인 도전성물질이 도포되지 않으므로 기상 성장 탄소섬유를 폴리프로필렌 수지에 용융, 혼련한 후 도포하여 형성할 수 있다. 이때 기상 성장 탄소섬유와 폴리프로필렌 수지의 용융, 혼련 방식은 전술(도2b에 도시된 보조 도전사의 설명부분 참조)한 것과 유사하게 시행하되, 보조도전사몸체(12a)의 외주면에 도전성물질을 도포하는 것이므로 저항값이 낮아져 충분한 도전성을 확보할 수 있도록 도전성물질인 기상 성장 탄소섬유의 투입량을 20질량％ 정도로 증가시켜 용융, 혼련한 것을 적용한다.

이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 작용을 설명한다.

전술한 바와 같은 화재방지용 발열선(1)을 도2a에 도시된 바와 같이 면상체(m)에 배치한 것을 이용하여 온열매트로 구성하되, 면상체(m)의 외부로 노출되는 (+)단자와 (-)단자에 전원공급장치(p)와 연결된 전원공급라인(c)을 접속한다. 예컨대 전원공급장치(p)는 220V 상용전원을 공급받아 DC 24V, 5A(이하 공급전원이라 함)로 변환하여 화재방지용 발열선(1)으로 제공하는 전원공급부, 전원공급부의 온/오프 동작을 위한 버튼, 화재방지용 발열선의 가열온도를 설정하는 버튼 등으로 이루어진 입력부(p2), 및 입력부로부터 입력된 신호와 면상체에 배치된 온도센서(미도시) 등의 감지부로부터 인가되는 신호에 따라 전원공급부(미도시)의 구동을 제어하는 제어부(미도시) 등이 케이스(p1)에 내장된 통상의 구조로 형성된다.

그리고, 화재방지용 발열선(1)은 메인 도전사(11)와 보조 도전사(12)가 하나의 묶음으로 형성된 단일 선재로 구성하되 (+)단자와 (-)단자 형성부에서 메인 도전사(11)와 보조 도전사(12)는 전기적으로 하나로 연결되어 전원공급라인(c)과 접속되는 구조로 형성되어 있다. 이때, 화재방지용 발열선(1)은 합성저항이 8Ω내외가 되도록 23미터를 면상체에 배치하고, 공급전력 80와트(w)에서 최대 가열온도가 50℃가 넘게 되면 제어부 제어하에 전원공급이 차단 되도록 구성한다. 그리고 화재방지용 발열선(1)의 메인 도전사(11)와 보조 도전사(12)는 하나의 묶음으로 형성되어 있지만 세부적으로 살펴보면 전기적으로는 병렬구조로 접속되는 것으로 이때, 각 메인 도전사(11)는 50㎛ 직경을 갖는 미세 동선에 에나멜피막층으로 형성된 6㎛ 두께의 절연층(11b)이 형성된 것을 적용하고, 이러한 메인 도전사(11) 18가닥과 보조 도전사(12)를 하나의 묶음으로 형성한 것이다. 이러한 화재방지용 발열선(1)을 면상체(m)의 길이 방향으로 다수 가닥 배치된 후 복수의 납땜 개소(w)에 의해 서로 연결되도록 하여 온열매트를 구성한다.

이러한 상태에서 사용자가 입력부(p2)를 조작하여 제어부의 제어하에 전원공급부로부터 화재방지용 발열선(1)이 50℃로 가열되게 전원을 공급하게 되면, 화재방지용 발열선(1)은 전기 저항에 의해 발열 되면서 온열작용을 수행하게 된다. 이러한 상태로 온열매트를 사용하는 과정에서 특정 부위가 포개어져 복사열 등으로 인해 메인 도전사가 100℃ 정도로 과열되면, 열용융물질로 형성된 보조도전사몸체(12a)가 용융됨과 동시에 쪼그라들면서 제거되게 된다. 이와 같이 보조도전사몸체(12a)가 용융되면 보조도전사몸체에 배치된 도전성물질(12a) 또한 이탈되면서 전기적 연결관계가 끊어지게 되고 보조 도전사(12)에는 전원의 통전이 차단되게 된다.

이와 같이 보조 도전사(12)가 끊어지게 되면 화재방지용 발열선의 병렬 합성 저항 값은 끊어지지 않고 잔류하는 18가닥의 메인 도전사(11)의 저항값에 해당 되므로 병렬 합성저항 값은 보조 도전사(12)의 단절전 상태와 비교할 때 커지게 되므로 정해진 공급전원에서 전류값이 낮아지는 결과를 가져오므로 고온으로 가열될 수 없게 되고 가열온도가 50℃ 보다 낮아지는 결과가 초래된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 화재방지용 발열선은 복사열 등으로 국부과열이 발생될 경우 보조 도전사(12)의 도통 관계가 차단되면서 더 이상의 과열을 방지할 수 있으므로 온열효과는 떨어지지만 과열에 따른 화재의 발생이나 화상과 같은 안전사고는 미연에 방지할 수 있다.

도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제1 변형예를 나타낸 요부확대 사시도이다.

도3a를 참조하면, 화재방지용 발열선(1)은 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되는 보조 도전사(12)를 포함하여 구성되되, 메인 도전사(11)는 절연 피복된 도전성을 갖는 선사로 형성된 도전사(11a)와, 도전사의 외면에 형성되는 외피층(13)을 구비한다. 이때, 외피층(13)은 충분한 가요성과 부드러운 촉감을 구현할 수 있도록 섬유사로 구성된 복수 가닥의 외피사(13a)가 엮어지거나 감김되는 구조로 형성되어 있다. 그리고, 화재방지용 발열선(1)은 내부 중심에 도전사(11a)가 권취될 수 있도록 중심사(14)가 더 구비되어 있다.

특히, 화재방지용 발열선(1)은 직기에 의한 직조가 가능하도록 1000 마이크로미터(㎛) 이하의 직경이 되도록 구성한 것을 적용한다. 그리고, 화재방지용 발열선(1)은 직기에 의한 직조시 장력이 걸린 상태로 공급되거나 직조과정에서 인장력이 작용되더라도 파단되지 않도록 이하 구체적으로 설명되는 바와 같이 중심사(14) 또는 외피사(13a)는 메인 도전사(11)에 비해 인장 강도가 큰 선사로 구성되어 있다.

상기 중심사(14) 및 외피사(13a)는 수많은 필라멘트사의 결합체인 다양한 무기 섬유사 및 유기 섬유사로 구성될 수 있지만 도전사(11a)에 비해 인장강도가 큰 것을 적용하되 화재방지용 발열선(1)이 열기를 발산하는 선재라는 점을 고려하여 절연 특성이 뛰어나고 내열특성을 갖는 선사로서 섬도(굵기)가 5 내지 2000 데니어(denier) 범위인 것을 적용한다. 본 실시예에서는 도전사(12a)가 20 내지 100 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 동선이 적용되므로 고장력 섬유사, 세라믹 섬유사, 유리섬유사 중에서 어느 하나가 선택되어 적용될 수 있다. 그리고, 고장력 섬유사가 선택, 적용될 경우에는 내열 특성이 뛰어나고 인장강도가 큰 것으로 알려진 아라미드계 섬유사가 선택, 적용될 수 있다. 여기서, 고장력 섬유사는 인장강도 20g/d(denier) 이상이고, 열화온도가 250℃ 이상인 공지된 케브라사(상품명)나 아라미드사(상품명) 정도의 인장강도를 갖는 섬유사를 의미한다.

도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제2 변형예를 나타낸 요부확대 사시도이다.

도3b를 참조하면, 화재방지용 발열선(1)은 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사(11), 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되는 보조 도전사(12), 중심에 배치되는 중심사(14) 및 외부에 배치되는 외피층(13)을 구비하되, 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되는 센서선(15)이 더 구비되어 있다.

센서선(15)은 저항값이 낮아서 도전성과 열전도성이 우수한 은(Au)을 소재로 형성한 센서용 선사(15a)의 외면에 절연층(15b)이 형성된 것을 적용할 수 있는 것으로, 이러한 센서선(15)은 전원공급장치(p)의 제어부와 전기적으로 연결할 경우 화재방지용 발열선(1)의 이상 과열시 그 열기에 의해 온도변화에 따른 저항 변화를 제어부에 인가함으로써 이상 과열시에 전원공급장치에 내장된 전원공급부의 전원 오프(off) 동작을 수행하도록 구성할 수 있다.

그리고, 센서선(15)은 경우에 따라서 메인 도전사(11)와 보조 도전사(12)로 전원을 공급하는 전원공급라인으로도 변형하여 구성할 수 있도록 메인 도전사(11)와 보조 도전사(11)의 합성저항 값보다 저항값이 낮게 구성된 도전성 선사로 구성할 수 있다.

도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제3 변형예를 나타낸 요부확대 사시도이다.

도3c를 참조하면, 화재방지용 발열선(1)은 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되는 보조 도전사(12)를 포함하여 구성되고, 상기 보조 도전사(12)는 복수 구조로 배치되어 있다. 이때, 각 보조 도전사(12)를 구성하는 열용융물질의 융점이 서로 다른 점에 특징이 있다.

예컨대, 보조 도전사(12)는 도전성물질(12b)을 포함하고 열용융물질로 형성된 선형의 보조도전사몸체(12a)로 이루어지되, 메인 도전사(11)와 함께 권취되고 제1 단계 과열(100℃ 정도 가열)시 용융되는 열용융물질로 형성된 제1 보조 도전사(12')와, 메인 도전사(11)들의 중심에 배치되고 제2 단계 과열(150℃ 정도 가열시)시 용융되는 열용융물질로 형성된 제2 보조 도전사(12")로 구성되어 있다. 이때, 제1 보조 도전사(12')는 메인 도전사(11)가 100℃로 가열됨에 따라 용융 제거되더라도 메인 도전사(11)와 제2 보조 도전사(12")만으로도 30 내지 40℃ 정도의 온도범위로 가열되는 저항값을 갖도록 조성한 것을 적용한다. 그리고, 제2 보조 도전사(12")는 메인 도전사(11)가 150℃로 가열됨에 따라 용융 제거될 경우 잔류하는 메인 도전사만으로는 저항값이 지나치게 높아져서 공급전원으로는 30℃ 이하의 온도범위로 가열되는 저항값을 갖도록 조성한 것을 적용한다.

상기한 바와 같은 제3 변형예에 따른 화재방지용 발열선(1)을 온열매트의 소재로 적용할 경우 복사열 등으로 인해 메인 도전사(11)가 100℃ 정도로 과열되면 먼저 제1 보조 도전사(12')가 1차적으로 용융, 제거되면서 메인 도전사(11) 및 제2 보조 도전사(12")에 의해 30 내지 40℃ 정도인 낮은 온도의 발열작용만이 수행되도록 함으로서 온열매트의 기능이 유지되면서 안전성을 확보할 수 있다. 이러한 상태에서 메인 도전사(11)가 150℃ 정도로 고온 과열되면 제2 보조 도전사(12")가 2차적으로 용융, 제거되면서 메인 도전사(11)에만 전원이 공급됨에 따라 저항값이 지나치게 높아지게 되므로 가열온도는 30℃ 이하로 낮아져 화재발생의 우려가 없는 안전모드로 전환된다.

이하, 본 발명에 따른 제2 실시예 내지 제4 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예와 그 변형예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 제2 실시예 내지 제4 실시예에서는 제1 실시예와 그 변형예 등에 나타난 구성요소 중 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재방지용 발열선을 나타낸 요부확대 사시도이다.

도4를 참조하면, 화재방지용 발열선(1)은 전원의 공급시에 발열되는 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되고 전원의 공급시에 발열되는 보조 도전부(16)를 포함하여 구성된 것이다.

메인 도전사(11)는 적어도 한 가닥 이상이 배치되는 것으로, 세부 구성은 전술한 제1 실시예에 기재된 내용과 동일, 유사하게 구성되는 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.

상기 보조 도전부(16)는 메인 도전사(11)의 길이방향을 따라 배치되고, 메인 도전사(11)가 설정된 온도 이상으로 과열될 경우 전원의 도통 관계가 차단되도록 구성된 점에 주요한 특징이 있다.

그리고, 보조 도전부(16)는 열의 인가시에 용융되는 열용융물질로 형성된 도전부몸체(16a)에 도전성물질(16b)이 포함되어 구성된 것으로 메인 도전사(11)가 설정된 온도 이상으로 가열되면 도전부몸체(16a)의 연결 구조가 단절 또는 변형되도록 되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 보조 도전부(16)는 도전성금속 입자, 금속산화물 입자, 탄소 입자 중에 선택되는 도전성물질(16b)을 열경화성 폴리머, 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머와 열가소성 폴리머를 혼합한 것 중에서 선택되는 열용융물질을 혼합하여 메인 도전사(11)에 도포하고 열처리하여 형성한다.

그리고, 화재방지용 발열선(1)은 메인 도전사(11)의 외면에 도포방식으로 보조 도전부(16)를 형성하는 방법 외에도 다수 가닥으로 형성된 메인 도전사(11) 사이사이에 도전성물질을 포함하는 폴리머가 침투되도록 하여 구성할 수도 있다.

또한, 보조 도전부(16)는 도면으로 도시하지는 않았으나 도전성물질(16b)을 열용융물질에 혼합하여 형성하는 방법 외에도 열용융물질로 도전부몸체(16a)를 형성한 후 도전성물질을 코팅하는 방법 등으로 적층하여 구성할 수 있음은 물론이다.

도5a 및 도5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제1 변형예를 나타낸 요부확대 사시도이다.

도5a 및 도5b를 참조하면, 화재방지용 발열선(1)은 전원의 공급시에 발열되는 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되고 전원의 공급시에 발열되는 보조 도전부(16)를 포함하되, 보조 도전부(16)의 외면에 형성되는 외피층(13)을 더 구비한다. 이때, 외피층(13)은 도5a에 도시된 바와 같이 절연성을 갖는 수지를 도포하여 형성하거나, 도5b에 도시된 바와 같이 충분한 가요성과 부드러운 촉감을 구현할 수 있도록 복수 가닥의 외피사(13a)가 엮어지거나 감김되는 구조로 형성할 수 있는 것으로 세부 구성에 대한 설명은 전술한 제1 실시예에 상세하게 기재되어 있으므로 생략한다.

한편, 메인 도전사(11)는 외표면에 절연층(11b)이 형성되어 있다. 절연층(11b)은 제1 실시예에 기재된 바와 같은 에나멜피막층으로 구성될 수 있는 것으로, 금속사일 경우 도5a에 도시된 바와 같이 메인 도전사(11)의 매 가닥마다 에나멜피막층을 형성한 것을 적용하고, 다수의 카본 필라멘트의 집합체로 이루어진 메인 도전사(11)일 경우에는 도5b에 도시된 바와 같이 전체 가닥의 외부에 에나멜피막층을 형성하는 방식으로 구성한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 작용은 메인 도전사(11)가 국부 과열될 경우 전술한 제1 실시예의 작용 설명부분에 기재된 작용과 유사한 방식으로 보조 도전부(16)가 용융, 이탈되어 도통 관계가 차단되면서 더 이상의 과열을 방지할 수 있으므로 온열효과는 떨어지지만 과열에 따른 화재의 발생이나 화상과 같은 안전사고는 미연에 방지할 수 있다. 즉, 메인 도전사(11)의 이상 과열시에 보조 도전부(16)를 구성하는 열용융성물질이 용융되어 제거되므로 보조 도전부(16)에 포함된 도전성물질의 전기적 연결관계가 끊어지게 되면서 보조 도전부(16)에는 전원의 통전이 차단되게 되고 제1 실시예의 작용 설명부분에 기재된 바와 마찬가지로 화재방지용 발열선(1)의 가열온도가 낮아져 과열에 따른 안전사고를 방지할 수 있다.

도5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재방지용 발열선의 제2 변형예를 나타낸 요부확대 사시도이다.

도5c를 참조하면, 화재방지용 발열선(1)은 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되고 전원의 공급시에 발열되는 보조 도전부(16)를 포함하되, 보조 도전부(16)는 복수 구조로 배치되어 있다. 이때, 각 보조 도전부(16)를 구성하는 열용융물질의 융점이 서로 다른 점에 특징이 있다.

예컨대, 보조 도전부(16)는 도전성물질을 포함하고 열용융물질로 형성된 선형의 도전부몸체(16a)로 이루어지되, 메인 도전사(11)의 외면에 적층되고 제1 단계 과열 온도(본 실시예에서는 100℃)에서 용융되는 열용융물질로 형성된 제1 보조 도전부(16')와, 이 제1 보조 도전부(16')의 외부에 적층되고 제1 보조 도전부를 형성하는 열용융물질보다 융점이 높은 제2 단계 과열 온도(본 실시예에서는 150℃)에서 용융되는 열용융물질로 형성된 제2 보조 도전부(16")로 구성되어 있다. 이때, 제1 보조 도전부(16')는 메인 도전사(11)가 100℃로 가열됨에 따라 용융 제거되더라도 메인 도전사(11)와 제2 보조 도전부(16")만으로도 30 내지 40℃ 정도의 온도범위로 가열되는 저항값을 갖도록 조성한 것을 적용한다. 그리고, 제2 보조 도전부(16")는 메인 도전사(11)가 150℃로 가열됨에 따라 용융 제거될 경우 잔류하는 메인 도전사만으로는 저항값이 지나치게 높아져서 공급전원으로는 30℃ 이하의 온도범위로 가열되는 저항값을 갖도록 조성한 것을 적용한다.

상기한 바와 같은 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 화재방지용 발열선(1)을 온열매트의 소재로 적용할 경우 복사열 등으로 인해 메인 도전사(11)가 100℃ 정도로 가열되면 먼저 제1 보조 도전부(16')가 1차적으로 용융, 제거되면서 메인 도전사(11) 및 제2 보조 도전부(16")에 의해 30 내지 40℃ 정도인 낮은 온도의 발열작용만이 수행되도록 함으로서 온열매트의 기능이 유지되면서 안전성을 확보할 수 있다. 이러한 상태에서 메인 도전사(11)가 150℃ 정도로 고온 가열되면 제2 보조 도전부(16")가 2차적으로 용융, 제거되면서 메인 도전사(11)에만 전원이 공급됨에 따라 저항값이 지나치게 높아지게 되므로 가열온도는 30℃ 이하로 낮아져 화재발생의 우려가 없는 안전모드로 전환된다.

도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 화재방지용 발열선을 나타낸 요부확대 사시도이다.

도6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 화재방지용 발열선(1)은 전원의 공급시에 발열되는 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되고 도전성물질을 포함하여 선형으로 형성된 보조 도전사(12)를 포함하고, 보조 도전사(12)는 메인 도전사(11)가 설정된 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통 관계가 차단되도록 구성되되, 보조 도전사(12)와 동반되어 배치되어 메인 도전사(11)의 가열온도가 특정 온도를 넘게 되면 길이가 늘어나면서 보조 도전사(12)를 파단 또는 변형시키는 신축선재(18)가 더 구비되어 있다.

그리고, 메인 도전사(11) 및 보조 도전사(12) 중에서 적어도 하나 이상은 외표면에 절연층이 형성된 것으로 그 세부 구성은 전술한 제1 실시예에 기재된 내용과 동일, 유사하므로 차이점이 있는 부분만을 구체적인 설명한다.

보조 도전사(12)는 팽창력 또는 수축력의 인가시에 파단될 수 있도록 선형의 보조도전사몸체(12a)로 형성되되 그 내부에 도전성물질(12b)이 포함되거나 보조 도전사몸체의 외면에 도전성물질이 도포되는 형태로 형성된다. 이때, 보조 도전사(12)는 신축선재(18)의 변형력에 의해 쉽게 파단 될 수 있도록 펄프 등과 같이 인장강도가 낮은 소재로 하여 제작한 섬유사를 적용할 수 있다.

한편, 신축선재(18)는 메인 도전사(11)가 특정 온도 이상으로 가열되면 길이가 늘어나거나 줄어들 수 있는 소재에 의해 선형으로 형성된 것이라면 특별한 제한 없이 적용될 수 있지만 대표적으로 비도전성 금속합금에 의해 선형으로 형성된 형상기억합금사, 도전성 금속합금에 의해 형성되고 외면에 절연층이 형성된 형상기억합금사, 형상기억수지에 의해 선형으로 형성된 형상기억수지사 중에서 어느 하나가 선택되어 적용될 수 있다.

예컨대, 신축선재(18)는 도6의 확대부에 도시된 바와 같이 100℃ 정도의 온도에서 10％ 정도 수축되도록 조성된 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금을 이용하여 선형의 코어(18a)를 형성하고, 이 코어(18a)가 도전성을 띄는 금속이므로 그 외면에 에나멜피막층(18b)을 형성한다.

그리고, 신축선재(18)는 결속재, 접착제 등에 의해 보조 도전사(12)와 서로 결속되어 신축선재(18)의 변형력이 보조 도전사(12)에 직접 전달되어 보조 도전사(12)가 파단 되도록 되어 있다.

전술한 바와 같은 신축선재(18)가 메인 도전사(11)와 동반, 배치된 상태에서 국부과열로 100℃ 정도로 가열되어 신축선재(18)에 열기에 전달되면 저온 상태에서 늘어나 있던 신축선재가 수축 또는 팽창되면서 길이가 줄어들게 된다. 이와 같이 신축선재(18)가 수축되면 그 외면에 일체로 코팅되어 있는 보조 도전사(12)에 수축 부하가 작용되므로 크랙이 발생, 이격되면서 전기적 연결관계가 끊어지게 되고 이로 인해 보조 도전사(12)에는 전원의 통전이 차단되게 되면서 제1 실시예의 작용 설명부분에 기재된 바와 마찬가지로 메인 도전사(11)의 가열온도가 낮아지게 된다. 이로 인해 화재방지용 발열선의 이상과열을 차단할 수 있고, 가열에 따른 화재를 미연에 방지할 수 있다.

그리고, 형상기억수지사는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0384091호로 개시되어 있고 폴리알리파틱에스테르-폴리아미드 블록공중합체를 주성분으로 하는 형상기억수지 조성물을 이용하여 선형으로 형성한 것을 적용할 수 있다.

도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 화재방지용 발열선을 나타낸 요부확대 사시도이다.

도7을 참조하면, 제4 실시예에 따른 화재방지용 발열선(1)은 전원의 공급시에 발열되는 메인 도전사(11)와, 이 메인 도전사(11)와 동반되어 배치되고 도전성물질을 포함하여 길이 방향으로 형성된 보조 도전부(16)를 포함하되, 메인 도전사(11)와 동반, 배치되어 메인 도전사(11)의 가열온도가 특정 온도를 넘게 되면 길이가 늘어나거나 줄어드는 신축선재(18)가 더 구비되고, 이 신축선재(18)의 외면에 도전성물질을 포함하는 보조 도전부(16)가 형성되어 있다.

그리고, 메인 도전사(11)는 외표면에 절연층이 형성되어 있고, 보조 도전부(16)는 신축선재(18)의 외표면에 도전성물질이 코팅되어 형성되는 것으로, 메인 도전사(11)의 세부 구성은 전술한 제1 실시예에 기재된 내용과 동일, 유사하고, 보조 도전부(16)의 세부 구성은 전술한 제2 실시예에 기재된 내용과 동일, 유사하므로 구체적인 설명을 생략한다.

신축선재(18)는 메인 도전사(11)가 특정 온도(본 실시예에서는 100℃ 정도의 온도)로 가열되면 길이가 늘어나거나 줄어들수 있는 소재로 형성된 선재라면 특별한 제한 없이 적용될 수 있지만 형상기억합금사, 형상기억수지사 등이 선택되어 적용될 수 있다.

예컨대, 신축선재(18)는 제3 실시예에서 구체적으로 설명된 바와 같이 100℃ 정도의 온도에서 10％ 정도 수축되도록 조성된 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금을 이용하여 선형의 코어(18a)를 형성하고, 이 코어(18a)의 외면에 에나멜피막층(18b)을 형성한 것을 적용한다. 이와 같이 형성된 신축선재(18)의 에나멜피막층(18b)의 외면에 보조 도전부(16)로서 제1 실시예에서 설명된 도전성 잉크 조성물을 도포하여 구성한다.

전술한 바와 같은 신축선재(18)가 메인 도전사(11)와 동반, 배치된 상태에서 100℃ 정도로 국부과열되면 저온 상태에서 늘어나 있던 신축선재(18)가 수축되면서 길이가 줄어들게 된다. 이와 같이 신축선재(18)가 수축되면 그 외면에 일체로 코팅되어 있는 보조 도전부(16)에 수축부하가 작용되므로 크랙이 발생, 이격되면서 전기적 연결관계가 끊어지게 되고 이로 인해 보조 도전부(16)에는 전원의 통전이 차단되게 되면서 제1 실시예의 작용 설명부분에 기재된 내용과 유사한 작용으로 메인 도전사(11)의 가열온도가 낮아지게 된다. 이로 인해 화재방지용 발열선(1)의 이상과열을 차단할 수 있고, 이상과열에 따른 화재를 미연에 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 화재방지용 발열선을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

1:화재방지용 발열선 11:메인 도전사
11a:도전사 11b:절연층
12:보조 도전사 12':제1 보조 도전사
12":제2 보조 도전사 12a:보조도전사몸체
12b,16b:도전성물질 13:외피층
13a:외피사 14:중심사
15:센서선 16:보조 도전부
16a:도전부몸체 18:신축선재
18a:코어 18b:에나멜피막층
c:전원공급라인 m:면상체
p:전원공급장치

Claims (20)

1. 화재방지용 발열선에 있어서,
   복수의 도전사를 구비하되,
   상기 도전사는 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사; 및
   상기 메인 도전사와 동반되어 배치되는 보조 도전사를 포함하고,
   상기 보조 도전사는 상기 메인 도전사가 특정 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통관계가 차단되도록 구성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조 도전사는 선형 구조로 형성된 보조도전사몸체와 상기 보조도전사몸체에 포함되는 도전성물질을 포함하고, 상기 메인 도전사의 특정 부위가 설정된 온도 이상으로 가열되면 상기 보조도전사몸체는 선형 구조가 단절 또는 변형되는 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
3. 제2항에 있어서,
   상기 보조도전사몸체는 열의 인가시에 용융되는 열용융물질로 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
4. 화재방지용 발열선에 있어서,
   전원의 공급시에 발열되는 메인 도전사; 및
   상기 메인 도전사와 동반되어 배치되고 전원의 공급시에 발열되는 보조 도전부를 포함하고,
   상기 보조 도전부는,
   상기 메인 도전사의 길이방향을 따라 배치되고, 상기 메인 도전사가 특정 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통관계가 차단되도록 구성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보조 도전부는 열의 인가시에 용융되는 열용융물질에 도전성물질이 포함되어 구성되고, 상기 메인 도전사가 특정 온도 이상으로 가열되면 연결 구조가 단절 또는 변형되도록 구성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
6. 제5항에 있어서,
   상기 보조 도전부는 열용융물질로 형성된 도전부몸체에 상기 도전성물질이 포함되도록 구성되고,
   상기 메인 도전사는 적어도 한 가닥 이상이 배치되고 외표면에 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
7. 제5항에 있어서,
   상기 보조 도전부는 상기 메인 도전사에 적층되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
8. 화재방지용 발열선에 있어서,
   복수의 도전사를 구비하되,
   상기 도전사는 전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사; 및
   상기 메인 도전사와 동반되어 배치되는 보조 도전사를 포함하고,
   상기 보조 도전사는 도전성물질을 포함하여 선형으로 형성되고, 상기 메인 도전사가 설정된 온도 이상으로 가열될 경우 전원의 도통관계가 차단되도록 구성되고,
   상기 보조 도전사와 동반, 배치되어 상기 메인 도전사의 가열온도가 특정 온도를 넘게 되면 길이가 늘어나거나 줄어들면서 상기 보조 도전사를 파단 또는 변형되도록 외력을 인가하는 신축선재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
9. 화재방지용 발열선에 있어서,
   전원의 공급시에 발열되는 복수 가닥의 메인 도전사;
   상기 메인 도전사와 동반, 배치되어 상기 메인 도전사의 가열온도가 특정 온도를 넘게 되면 길이가 늘어나거나 줄어드는 신축선재; 및
   상기 신축선재의 외면에 적층되고 도전성물질을 포함하는 보조 도전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
10. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 열용융물질은 열경화성 폴리머, 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머와 열가소성 폴리머를 혼합한 것 중에서 어느 하나가 선택되어 적용되는 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
11. 제10항에 있어서,
    상기 열용융물질은 상기 메인 도전사의 설정된 가열온도보다 낮은 융점을 갖는 것이 선택되고,
    상기 도전성물질은 도전성금속 입자, 금속산화물 입자, 탄소 입자 중에서 어느 하나가 선택되어 구성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
12. 제1항, 제4항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 도전사는 다수의 카본 필라멘트의 집합체로 이루어진 카본사, 도전성 금속으로 형성된 금속사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 함유된 섬유사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 코팅된 섬유사 중에서 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
13. 제12항에 있어서,
    상기 메인 도전사는 절연층이 형성되되, 상기 절연층은 융점이 120 내지 280℃ 범위인 절연물질로 형성된 에나멜피막층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
14. 제1항, 제4항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 도전사와 상기 보조 도전사의 합성저항값, 또는 상기 메인 도전사와 상기 보조 도전부의 합성 저항값보다 저항값이 낮은 도전성 선사로 구성되고, 외면에 절연층이 형성된 센서선이 더 구비된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
15. 제1항, 제4항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 도전사 외부에 감싸는 형태로 형성되는 외피층을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
16. 제15항에 있어서,
    상기 메인 도전사가 엮여지거나 권취되도록 중심에 배치되는 중심사를 더 구비하고,
    상기 외피층은 복수 가닥의 섬유사가 엮여지거나 권취되어 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
17. 제2항, 제5항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성물질은 도전성 잉크 조성물로 구성되고,
    상기 도전성 잉크 조성물은 도전성금속 입자, 금속산화물 입자, 탄소 입자, 중에서 선택되는 어느 하나와, 용매, 분산제 및 첨가제가 혼합되어 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
18. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 신축선재는 비도전성 금속합금에 의해 선형으로 형성된 형상기억합금사, 도전성 금속합금에 의해 형성되고 외면에 절연층이 형성된 형상기억합금사, 형상기억수지에 의해 선형으로 형성된 형상기억수지사 중에서 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
19. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 메인 도전사 및 상기 보조 도전사 중에서 적어도 하나 이상은 외표면에 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.
20. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 보조 도전사 또는 상기 보조 도전부는 융점이 서로 다른 열용융물질에 의해 복수 구조로 배치, 구성된 것을 특징으로 하는 화재방지용 발열선.

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