KR20240015937A - 방수기능을 가진 탄소섬유히터 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온열보료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방수기능을 가진 탄소섬유히터 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온열보료에 관한 것으로써, 이를 실현하기 위한 본 발명은 부직포와, 상기 부직포 상에 일정한 간격을 두고 복수의 라인으로 직조되는 탄소섬유전극과, 상기 복수의 탄소섬유전극을 연결시켜주는 메인전극과, 상기 메인전극에 연결되는 전원선과, 상기 부직포상에 설치되는 적어도 하나의 바이메탈과, 상기 부직포상에 설치되는 적어도 하나의 온도센서 및 상기 탄소섬유전극과 메인전극과 전원선과 바이메탈과 온도센서를 포함하면서 상기 부직포의 표면에 감싸져 융착되되, 상기 부직포의 장변쪽과 단변쪽에서 연장되는 장변 고정부와 단변 고정부가 각각 구비된 열가소성 폴리우레탄 시트가 포함되어 구성된 것이 특징이다.

Description

방수기능을 가진 탄소섬유히터 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온열보료{Carbon fiber sheet with waterproof function, manufacturing method thereof, and Thermal bedding using the same}
본 발명은 방수기능을 가진 탄소섬유 시트에 관한 것으로 더욱 상세히는 탄소섬유시트가 효과적인 방수의 기능을 가지도록 제조되어 온열보료에 사용될 수 있도록 한 방수기능을 가진 탄소섬유시트 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온열보료에 관한 것이다.
일반적으로, 탄소(炭素, carbon)라 함은 주로 무기질 또는 유기질의 흑연구조를 가진 것으로, 형태로는 실로 만들어진 탄소섬유, 가루로 만들어진 파우더, 솜처럼 만들어진 탄소펠트 및 고형화시킨 탄소봉 등으로 대별할 수있다.
이러한 탄소는 탄성과 강도가 크기 때문에 흔히 철보다 강하고 알루미늄보다 가볍다.
한편, 전술한 바와 같은 탄소의 한 형태인 탄소섬유는 그 원료에 따라 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계 및 레이온계로 분류되며, 그 중 PAN계와 레이온계가 거의 대부분을 차지한다.
전술한 탄소섬유 중 PAN계 탄소섬유는 PAN을 비활성 기체하에서 1,000∼2,000℃ 이상의 온도에서 소성하여 만든다.
반면, 피치계의 경우 석탄에서 나오는 피치를 섬유화한 뒤 PAN계와 거의 같은 공정을 거쳐서 완성하지만 PAN계열과 비교해 그 값이 싸기 때문에 고온단열재나 보강재로 널리 사용하고 있다.
그리고 전술한 바와 같은 탄소섬유를 이용한 히터는 금속 발열체를 이용한 히터와 비교해서 열용량이 작고 상승 및 하강 온도 특성이 우수하며, 또한 비산화성 분위기 중에서는 고온 내구성도 우수하기 때문에 최근 가열장치는 물론, 난방장치나 건조장치 등에도 점차 많이 보급되고 있는 추세에 있다.
아울러, 탄소섬유를 전기 통전에 의해 방사열을 발생시키는 얇은 시트 내지 보드 형태의 발열체인 면상발열체로 구성하게 되면 온도조절이 용이하고 공기를 오염시키지 않으며 위생적이며 소음이 없기 때문에 온열 매트나 온열 패드, 침대 매트리스, 보온이불 또는 담요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
한편, 이러한 탄소섬유히터는 발열장치로 구성되어 온열보료에 사용될 수 있는데, 종래의 발열장치는 방수기능이 없거나, 방수처리가 되더라도 효과적이지 못해 온열보료의 내부로 수분이 유입될 경우, 발열장치 내의 합선 등으로 인해 고장 및 화재가 발생되는 원인이 되었다.
대한민국 공개특허 10-2016-0076226호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 향상된 방수기능을 가지는 탄소섬유시트로 발열장치를 구성하고, 이를 이용하여 온열보료를 제작함으로써, 소비자가 온열보료를 안전하면서 편리하게 사용할 수 있는 한 방수기능을 가진 탄소섬유히터 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온열보료를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 위에서 언급한 기술적 과제로 제한될 필요는 없으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수기능을 가진 탄소섬유히터는,
난연성분을 가지는 폴리에스터 소재의 부직포와,
상기 부직포 상에 일정한 간격을 두고 복수의 줄로 직조되는 탄소섬유전극과,
상기 복수의 탄소섬유전극을 연결시켜주는 메인전극과,
상기 메인전극에 연결되는 전원선과,
상기 부직포상에 설치되는 적어도 하나의 바이메탈과,
상기 부직포상에 설치되는 적어도 하나의 온도센서 및
상기 탄소섬유전극과 메인전극과 전원선과 바이메탈과 온도센서를 포함하면서 상기 부직포의 표면에 감싸져 융착되되, 상기 부직포의 장변쪽과 단변쪽에 일정한 길이로 연장되는 장변 고정부와 단변 고정부가 각각 구성된 열가소성 폴리우레탄 시트가 포함되어 구성된다.
더 바람직하게 상기 메인전극에 연결된 전원선의 단부와 상기 바이메탈과 연결된 바이메탈 전선의 단부와 상기 온도센서와 연결된 온도센서 전선의 단부는 연장되어 연결 커넥터에 함께 연결되어 구성될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수기능을 가진 탄소섬유히터의 제조방법은,
부직포 상에 길이방향과 평행하면서 폭방향을 따라 일정한 간격을 유지하도록 다수의 탄소섬유전극이 직조되는 단계와,
상기 부직포 상에서 상기 탄소섬유전극이 서로 연결되도록 메인전극이 형성되는 단계와,
상기 부직포 상에 적어도 하나의 바이메탈 설치되는 단계와,
상기 부직포 상에 적어도 하나의 온도센서가 설치되는 단계와,
상기 메인전극에 연결되는 전원선과 상기 바이메탈에 연결되는 바이메탈 전선과 상기 온도센서에 연결되는 온도센서 전선이 하나로 묶여 상기 부직포에서 벗어나도록 연장된 상태에서 연결 커넥터에 연결되는 단계 및
상기 탄소섬유전극과 상기 메인전극과 상기 바이메탈과 상기 온도센서와 상기 전원선 및 전선의 일부가 포함되면서 상기 부직포의 내외면이 열가소성 폴리우레탄 시트로 감싸져 융착되되, 상기 열가소성 폴리우레탄 시트는 상기 부직포의 장변쪽과 단변쪽에 일정한 길이로 연장되도록 장변 고정부와 단변 고정부가 각각 형성되는 단계가 포함되어 구성된다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방수기능을 가진 탄소섬유히터의 제조방법은,
부직포 상에 길이방향과 평행하면서 폭방향을 따라 일정한 간격을 유지하도록 다수의 탄소섬유전극이 직조되는 단계와,
상기 부직포 상에서 상기 탄소섬유전극이 서로 연결되도록 메인전극이 형성되는 단계와,
상기 탄소섬유전극과 상기 메인전극이 포함되면서 상기 부직포의 내외면이 열가소성 폴리우레탄 시트로 감싸져 융착되되, 상기 열가소성 폴리우레탄 시트는 상기 부직포의 장변쪽과 단변쪽에 일정한 길이로 연장되도록 장변 고정부와 단변 고정부가 각각 형성되는 단계와,
상기 부직포에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트의 한쪽을 절개하여 상기 부직포 상의 메인전극에 전원선을 연결시키고, 상기 전원선의 연결에 따라 상기 열가소성 폴리우레탄 시트의 절개된 부위는 절연테이프로 마감시키는 단계와,
상기 부직포에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트의 다른 한쪽을 절개하여 상기 부직포 상에 바이메탈을 설치하고, 상기 바이메탈의 설치에 따라 상기 열가소성 폴리우레탄 시트의 절개된 부위는 절연테이프로 마감시키는 단계와,
상기 부직포에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트의 또 다른 한쪽을 절개하여 상기 부직포 상에 온도센서를 설치하고, 상기 온도센서의 설치에 따라 상기 열가소성 폴리우레탄 시트의 절개된 부위는 절연테이프로 마감시키는 단계 및
상기 메인전극에 연결되는 전원선과 상기 바이메탈에 연결되는 바이메탈 전선과 상기 온도센서에 연결되는 온도센서 전선이 하나로 묶여 상기 부직포에서 벗어나도록 연장된 상태에서 연결 커넥터에 연결되는 단계가 포함되어 구성된다.
그리고 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수기능을 가진 탄소섬유히터를 이용한 온열보료는,
직사각형의 보료 프레임 상에 지지판과 견면과 은박시트와 발열장치와 황토시트와 부직포와 겉감이 순차적으로 적층되어 구성되는 온열보료에 있어서,
상기 발열장치는 난연성분을 가지는 폴리에스터 소재의 부직포와,
상기 부직포 상에 일정한 간격을 두고 복수의 줄로 직조되는 탄소섬유전극과,
상기 복수의 탄소섬유전극을 한쪽에서 연결시켜주는 메인전극과,
상기 메인전극에 연결되는 전원선과,
상기 부직포상에 설치되는 적어도 하나의 바이메탈과,
상기 부직포상에 설치되는 적어도 하나의 온도센서 및
상기 탄소섬유전극과 메인전극과 전원선과 바이메탈과 온도센서를 포함하면서 상기 부직포의 표면에 감싸져 융착되되, 상기 부직포의 장변쪽과 단변쪽에서 일정한 길이로 연장되어 장변 고정부와 단변 고정부가 각각 구성되는 열가소성 폴리우레탄 시트가 포함되어 구성된다.
더 바람직하게 상기 상기 열가소성 폴리우레탄 시트의 장변 확장부는 상기 보료 프레임의 장변쪽 측면부에 고정되고, 상기 열가소성 폴리우레탄 시트의 확장부는 상기 보료 프레임의 단변쪽 측면부에 고정될 수 있다.
더 바람직하게 상기 보료 프레임에는 습도센서와 상기 발열장치에 전원을 공급하여 구동시키는 보조배터리와 상기 습도센서의 감지된 값을 판단하여 상기 보조배터리의 구동을 제어하는 제어부가 구비되어 상기 습도센서의 감지 값이 설정된 값에 도달하면 상기 제어부는 상기 보조배터리를 작동시켜 상기 발열장치를 구동시키며, 상기 발열장치의 구동에 의해 상기 습도센서의 감지 값이 설정된 값보다 내려가면 상기 제어부는 상기 보조배터리의 작동을 중지시키도록 구성될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 방수기능을 가진 탄소섬유히터 및 그 제조방법 및 이를 이용한 온열보료는 다음과 같은 효과를 가진다.
즉, 탄소섬유히터가 효과적인 방수기능을 가지도록 탄소섬유히터의 표면에 열가소성 폴리우레탄 시트를 융착시켜 구성하고, 이러한 탄소섬유히터로 구성되는 발열장치를 온열보료에 설치함에 있어서, 열가소성 폴리우레탄 시트의 테두리에 확장부를 형성함에 따라 이러한 확장부를 통해 발열장치가 온열보료 내에 견고하면서 효과적으로 고정될 수 있어 온열보료의 제품 완성도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
한편, 이와 같이 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악한 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.
도 1의 (a),(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소섬유히터와 열가소성 폴리우레탄 시트로 구성되는 발열장치를 나타낸 요부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 발열장치가 포함된 온열보료의 구성을 나타낸 요부 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 발열장치가 포함된 온열보료의 구성을 나타낸 요부 결합 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소섬유히터의 제조방법을 나타낸 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 탄소섬유히터의 제조방법을 나타낸 블럭도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.
이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 내용을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 하며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 판단되어야 한다.
우선, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수기능을 가진 탄소섬유히터는, 부직포와 이러한 부직포 상에 직조되는 복수의 탄소섬유전극과 복수의 탄소섬유전극을 서로 연결시켜주는 메인전극과, 메인전극에 연결되는 전원선과 부직포 상에 설치되는 바이메탈 및 온도센서와, 탄소섬유전극과 메인전극과 전원선과 바이메탈과 온도센서를 포함하면서 부직포의 표면에 설치되는 열가소성 폴리우레탄 시트로 구성될 수 있으며, 이하 예시된 도면을 참조하여 각 구성을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 부직포(141)는 난연성분을 가지며, 재생섬유나 양모 등의 천연섬유 또는 폴리에스터 소재로 구성될 수 있다.
그리고 이러한 부직포(141)에 탄소섬유전극(142)이 직조되며, 탄소섬유전극(142)을 이루는 탄소섬유는 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 저항발열 메커니즘으로 아크릴을 가열하여 얻은 PAN 계열의 탄소함유율이 90% 이상인 직경 5~15㎛의 섬유로 강철 대비 1/5로 가볍고, 강도는 10배 정도이며, 이러한 탄소섬유를 구성하는 탄소원자들은 섬유의 길이방향을 따라 육각고리 결정의 형태로 붙어 있어 이러한 분자배열구조로 인해 강한 물리적 속성을 가진다.
아울러, 탄소섬유의 한 가닥 실은 3,000가닥의 탄소섬유를 집합시켜 제조될 수 있으며, 탄소섬유의 밀도는 철보다 훨씬 낮기 때문에 높은 인장강도, 가벼운 무게, 낮은 열팽창률 때문에 여러 분야에 사용되는 특징이 있다.
부직포(141) 상에 회로배열식으로 구성되는 탄소섬유전극(142)은 부직포(141) 상에 고르게 분포되도록 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어 도 1의 (a),(b)에 예시한 바와 같이 부직포(141)의 길이방향과 수평하면서 일정한 간격으로 다수개의 직선형태로 구성될 수 있고, 직선형태는 지그재그 형태나 웨이브 형태로 구성될 수도 있다.
그리고 부직포(141)의 폭방향으로는 다수개의 탄소섬유전극(142)을 직교하여 연결하는 메인전극(143)이 구비될 수 있다.
또한, 이러한 메인전극(143)에는 전원선이 연결되며, 전원선으로 전원이 공급되면 메인전극(142)을 통해 각각의 탄소섬유전극(142)이 가열된다.
아울러, 부직포(141) 상에는 바람직하게는 서로 이격된 한 쌍의 온도 조절을 위한 바이메탈 및 온도감지를 위한 온도센서가 각각 구비될 수 있으며, 이러한 바이메탈과 연결된 바이메탈 전선과 온도센서와 연결된 온도센서 전선은 메인전극(143)과 연결된 전원선과 함께 묶여 부직포(141)의 한쪽으로 벗어난 상태에서 연결 커넥터를 통해 함께 연결되어 구성될 수 있다.
그리고 이러한 연결 커넥터는 온열보료에 설치되는 온도조절기에 직접 또는 온도조절기에 구비되는 연결 커넥터에 연결되어 구성될 수 있다.
한편, 이러한 부직포(141)의 표면에는 탄소섬유전극(142)과 메인전극(143)과 바이메탈과 온도센서 및 메인전극(143)에 연결된 전원선과 바이메탈과 온도센서에 연결된 전선의 일부를 포함하면서 열가소성 폴리우레탄 시트(144)가 감싸지도록 융착되어 구성될 수 있으며, 이러한 열가소성 폴리우레탄 시트(144)는 탄소섬유전극(142)과 메인전극(143)과 바이메탈과 온도센서로 수분이 유입되는 것을 방지해준다.
물론, 부직포(141)의 표면에 열가소성 폴리우레탄 시트(144)를 융착시킴에 있어서, 부직포(141)의 표면에 탄소섬유전극(142)과 메인전극(143)만 있는 상태에서 열가소성 폴리우레탄 시트(144)가 감싸지도록 융착시킨 다음 전원선과 바이메탈과 온도센서가 설치될 부위를 고려하여 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 일부를 절개한 후, 전원선과 바이메탈과 온도센서를 설치하고, 이때 절개된 부위는 절연테이프와 같은 마감수단을 통해 마감하여 구성할 수도 있다.
아울러, 열가소성 폴리우레탄 시트(144)는 그 사방 테두리가 부직포(141)의 사방 테두리보다 크게 구성될 수 있다.
즉, 열가소성 폴리우레탄 시트(144)에서 부직포(141)의 장변쪽과 단변쪽에 해당하는 부위를 일정한 길이로 연장시켜 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)로 각각 구성할 수 있으며, 이러한 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)는 탄소섬유히터가 발열장치로 구성된 상태에서 도 2 및 도 3과 같이 보료 프레임(100)에 설치될 때, 보료 프레임(100)의 장변쪽 측면부(104)와 단변쪽 측면부(106)에 덮여지도록 한 다음 타카핀 등을 이용하여 장변쪽 측면부(104)와 단변쪽 측면부(106)에 견고하게 고정시킬 수 있는 것이다.
아울러, 발열장치쪽으로 수분이 유입되더라도 수분이 자연스럽게 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)쪽으로 이동되어 보료 프레임(100)의 장변쪽 측면부(104)와 단변쪽 측면부(106)쪽으로 배출될 수 있다.
한편, 이와 같이 구성되는 방수기능을 가진 탄소섬유히터의 제조방법은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
먼저, 도 4에 예시된 바와 같이 부직포(141) 상에 길이방향과 평행하면서 폭방향을 따라 일정한 간격을 유지하도록 다수의 탄소섬유전극(142)이 직조되는 단계(S1)가 수행될 수 있다.
그리고 탄소섬유전극(142)과 직교하게 되는 부직포(141) 상의 폭방향으로 다수의 탄소섬유전극(142)이 서로 연결되도록 메인전극(143)이 형성되는 단계(S2)가 수행될 수 있다.
그리고 부직포(141) 상에 적어도 하나의 바이메탈이 설치되는 단계(S3)가 수행될 수 있으며, 바이메탈은 부직포(141) 상에 노출되지 않도록 절연테이프로 마감될 수 있다.
바이메탈은 탄소섬유전극(142)의 설정된 온도 이상으로 상승할 경우 이를 제어하는 수단으로 바이메탈 전선을 통해 온도조절기와 연결되며, 온도의 상승을 정확하게 판단할 수 있도록 부직포(141) 상에서 이격된 양쪽 지점에 한 쌍으로 이루어 설치됨이 바람직하다.
그리고 부직포(141) 상에 적어도 하나의 온도센서가 설치되는 단계(S4)가 수행될 수 있으며, 온도센서 또한 부직포(141) 상에 노출되지 않도록 절연테이프로 마감될 수 있다.
온도센서는 탄소섬유전극(142)의 온도를 확인하기 위한 수단으로 온도센서 전선을 통해 온도조절기와 연결되며, 온도 측정의 정확성을 위해 부직포(141) 상에서 이격된 양쪽 지점에 한 쌍으로 이루어 설치됨이 바람직하다.
그리고 메인전극(143)에 연결되는 전원선과 바이메탈에 연결되는 바이메탈 전선과 온도센서에 연결되는 온도센서 전선은 하나로 묶여 부직포(141)에서 벗어나도록 연장된 상태에서 연결 커넥터에 연결되는 단계(S5)가 수행될 수 있다.
이러한 연결 커넥터를 통해 온열보료에 설치되는 온도조절기에 신속하면서 간편하게 연결시킬 수 있다.
그리고 탄소섬유전극(142)과 메인전극(143)과 바이메탈과 온도센서와 전원선과 바이메탈 전선 및 온도센서 전선의 일부가 포함되도록 하여 부직포(141)의 내외면이 열가소성 폴리우레탄 시트(144)로 감싸져 융착되되, 열가소성 폴리우레탄 시트(144)는 부직포(141)의 장변 및 단변쪽에서 일정한 길이로 연장되어 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 각각 형성되는 단계(S6)가 수행될 수 있다.
여기서, 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 연결되는 모서리는 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 아래쪽으로 용이하게 접어질 수 있도록 절개되어 구성됨이 바람직하다.
또한, 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)는 하나의 몸체로 구성될 수도 있지만 서로 이격된 다수개의 몸체로 구성될 수도 있다.
한편, 탄소섬유히터의 제조방법은 다른 실시 예로 다음과 같은 방법으로 제조될 수도 있다.
먼저, 도 5에 예시한 바와 같이 부직포(141) 상에 길이방향과 평행하면서 폭방향을 따라 일정한 간격을 유지하도록 다수의 탄소섬유전극(142)이 직조되는 단계(S10)가 수행될 수 있다.
그리고 탄소섬유전극(142)과 직교하게 되는 부직포(141) 상의 폭방향으로 다수의 탄소섬유전극(142)이 서로 연결되도록 메인전극(143)이 형성되는 단계(S20)가 수행될 수 있다.
그리고 탄소섬유전극(142)과 메인전극(143)이 포함되도록 하여 부직포(141)의 내외면이 열가소성 폴리우레탄 시트(144)로 감싸져 융착되되, 열가소성 폴리우레탄 시트(144)는 부직포(141)의 장변 및 단변쪽에서 일정한 길이로 연장되어 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 형성되는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
여기서, 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 연결되는 모서리는 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 아래쪽으로 용이하게 접어질 수 있도록 절개되어 구성됨이 바람직하다.
또한, 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)는 하나의 몸체로 구성될 수도 있지만 서로 이격된 다수개의 몸체로 구성될 수도 있다.
그리고 부직포(141)에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 한쪽이 절개되면서 부직포(141) 상의 메인전극(143)에 전원선이 연결되고, 전원선의 연결을 위해 열가소성 폴리우레탄 시트(144)에서 절개된 부위는 절연테이프로 마감되는 단계(S40)가 수행될 수 있다.
또한, 부직포(141)에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 다른 한쪽이 절개되면서 부직포(141) 상에 바이메탈 전선이 연결된 바이메탈이 설치되고, 바이메탈의 설치에 따라 열가소성 폴리우레탄 시트(144)에서 절개된 부위는 절연테이프로 마감되는 단계(S50)가 수행될 수 있다.
그리고 부직포(141)에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 또 다른 한쪽이 절개되면서 부직포(141) 상에 온도센서 전선이 온도센서가 설치되고, 온도센서의 설치에 따라 열가소성 폴리우레탄 시트(144)에서 절개된 부위는 절연테이프로 마감되는 단계(S60)가 수행될 수 있다.
그리고 메인전극(143)에 연결된 전원선과 바이메탈에 연결된 바이메탈 전선과 온도센서에 연결된 온도센서 전선은 하나로 묶여 부직포(141)에서 벗어나도록 연장된 상태에서 연결 커넥터에 연결되는 단계(S70)가 수행될 수 있다.
여기서, 전원선과 바이메탈에 연결된 바이메탈 전선과 온도센서에 연결된 온도센서 전선은 하나로 묶여 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 가장자리를 따라 절연테이프 등을 통해 부분적으로 고정되면서 부직포(141)에서 벗어나는 것이 바람직하다.
아울러, 이와 같이 구성되는 탄소섬유히터는 발열장치(140)로 구성되어 온열보료에 사용될 수 있으며, 도 2에 예시된 바와 같이 온열보료는 보료 프레임(100) 상부로 지지판(111)과 견면(120)과 은박시트(130)와 발열장치(140)와 황토시트(150)와 기재(160)와 겉감(170)이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다.
여기서, 보료 프레임(100)은 대략 직사각형의 목재로 구성될 수 있으며, 직사각형의 바닥부(102) 양쪽 장변 및 양쪽 단변 끝에 측면부(104)(106)가 각각 세워지는 형태로 구성되며, 바닥부(102)의 내면에는 일정한 간격을 유지하는 다수개의 지지대(108)가 설치되되, 상하의 길이가 측면부(104)(106)의 상하 길이보다 짧은 길이로 구성되면서 서로 단차를 이루도록 구성될 수 있다.
그리고 지지판(111)은 대략 1.2t의 두께에 MDF 같은 재질로 구성될 수 있으며, 보료 프레임(100)의 지지대(108) 상에 평평한 상태로 안착되어 설치되되, 보료 프레임(100)의 단변쪽 일부 영역에는 온도조절기가 설치됨에 따라 온도조절기가 설치되는 영역을 제외한 나머지 영역에 상응하도록 구성되어 안착되고, 온도조절기가 설치되는 영역에는 보료 프레임(100)의 측면부(104)(106)와 단차가 없는 직사각형의 마감판이 설치되며, 이러한 마감판에는 온도조절기가 설치될 수 있도록 소정 크기의 구멍이 형성된다.
또한, 견면(120)은 쿠션 기능을 가지는 솜으로 지지판(111)과 상응한 형상으로 구성되어 전술한 지지판(111) 상에 설치되며, 이러한 견면(120)은 한겹 내지 다수개 겹으로 구성될 수도 있다.
그리고 은박시트(130) 또한 지지판(111)과 상응한 형상으로 구성되어 전술한 견면(120) 상에 설치되며, 은박시트(130)는 예를 들어 부직포 상에 알루미늄이나 구리를 증착시켜 구성할 수도 있다.
이러한 은박시트(130)는 이후 은박시트(130)의 상면에 설치되는 발열장치(140)의 열을 위쪽으로 반사시키는 역할을 하게 된다.
그리고 발열장치(140) 또한 지지판(111)과 상응한 형상으로 구성되어 전술한 은박시트(130) 상에 설치되며, 이러한 발열장치(140)는 온도조절기와 연결되면서 온도조절기를 통해 발열장치(140)의 전원 공급과 차단 및 온도의 조절이 이루어질 수 있다.
발열장치(140)는 예를 들어 면상발열체가 사용될 수 있으며, 면상발열체의 경우, 전기 통전에 의해 방사열을 발생시키는 얇은 시트 내지 보드 형태의 발열체로 온도조절이 용이하고 공기를 오염시키지 않으며 위생적이며 소음이 없기 때문에 온열보료에 많이 사용되고 있다.
그러나 이러한 면상발열체의 발열원인 니크롬 발열선이나 알루미늄 등의 금속 박판을 에칭한 발열선 등은 전기가 한 선을 통해 흐르기 때문에 어느 한 부분이라도 끊어지면 전체 발열선에 전기가 통하지 않게 되어 발열체로서의 기능을 상실하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 발열선 부위만 발열되는 부분 발열 방식이므로, 온도 분포가 불균일하게 형성되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 발열장치(140)를 방수기능을 가지는 탄소섬유히터로 구성한 것이며, 탄소섬유히터는 전술한 바와 같이 부직포(141)와 이러한 부직포(141) 상에 직조되는 복수의 탄소섬유전극(142)과 복수의 탄소섬유전극(142)을 서로 연결시켜주는 메인전극(143)과, 메인전극(143)에 연결되는 전원선과 부직포(141) 상에 설치되는 바이메탈 및 온도센서와, 탄소섬유전극과 메인전극과 전원선과 바이메탈과 온도센서를 포함하면서 부직포(141)의 표면에 설치되는 열가소성 폴리우레탄 시트(144)로 구성될 수 있다.
여기서, 부직포(141)의 표면에 융착되는 열가소성 폴리우레탄 시트(144)는 부직포(141)의 양쪽 장변쪽에서 일정한 길이만큼 더욱 연장되는 장변 고정부(144a)가 형성될 수 있으며, 이러한 장변 고정부(144a)는 발열장치(140)가 보료 프레임(100)에 설치될 때, 보료 프레임(100)의 장변쪽 측변부(104) 바깥면에 접면되는 상태가 되며, 이러한 상태에서 타카핀 등에 의해 장변 고정부(144a)가 장변쪽 측면부(104)에 고정됨으로써, 발열장치(140)가 보료 프레임(100)에 견고하게 고정될 수 있다.
따라서, 온열보료에 물기가 스며들어 발열장치(140)까지 물기가 유입되더라도 탄소섬유히터를 감싸고 있는 열가소성 폴리우레탄 시트(144)에 의해 물기가 발열장치(140)의 내부로 유입될 수는 없으며, 열가소성 폴리우레탄 시트(144) 상에 머무르게 되는 물기는 온열보료의 중심부에 앉거나 눕게 되는 사용자의 무게에 따라 자연스럽게 바깥쪽으로 이동되다가 장변 고정부(144a)를 타고 보료 프레임(100)의 외부로 배출될 수 있는 것이다.
또한, 부직포(141)의 표면에 융착되는 열가소성 폴리우레탄 시트(144)는 부직포(141)의 한쪽 또는 양쪽 단변쪽에서 일정한 길이만큼 더욱 연장시켜 단변 고정부(144b)가 형성될 수 있으며, 이러한 단변 고정부(144b) 또한 발열장치(140)가 보료 프레임(100)에 설치될 때, 보료 프레임(100)의 단변쪽 측변부(106) 바깥면에 접면되는 상태가 되며, 이러한 상태에서 타카핀 등에 의해 단변 고정부(144b)가 단변쪽 측면부(106)에 고정됨으로써, 발열장치(140)가 보료 프레임(100)에 견고하게 고정될 수 있고, 열가소성 폴리우레탄 시트(144) 상의 물기 또한 단변 고정부(144b)를 거쳐 단변쪽 측면부(106)를 통해 보료 프레임(100)의 외부로 배출될 수 있는 것이다.
그리고 황토시트(150) 또한 지지판(111)과 상응한 형상으로 구성되어 전술한 발열장치(140) 상에 설치되며, 황토시트(150)는 예를 들어 베이스기재에 황토를 함침시켜 구성됨에 따라 원적외선을 방출시킬 수 있다.
그리고 기재(160) 또한 지지판(111)과 상응한 형상으로 구성되어 전술한 황토시트(150) 상에 설치될 수 있다.
그리고 이러한 기재(160) 상에는 지지판(111)보다 넓은 크기의 겉감(170)이 설치되며, 이러한 겉감(170)의 사방 테두리 일부는 아래쪽으로 접어지면서 보료 프레임(100)의 장변쪽 측면부(104) 및 단변쪽 측면부(106)에 타카핀과 같은 고정수단을 통해 고정될 수 있다.
겉감(170)은 예를 들어 스웨이드와 같은 부드러운 원단이 사용될 수 있으며, 필요에 따라서는 방수의 기능을 가지는 원단이 사용될 수도 있다.
이와 같이 지지판(111) 상에 놓이게 되는 견면(120)과 은박시트(130)와 발열장치(140)와 황토시트(150)와 부직포(160)와 겉감(170)의 두께는 대략 10cm 내외로 구성됨이 바람직하다.
한편, 이와 같이 구성되는 온열보료는 창고 등에 보관되는 과정에서 주변 습도로 인하여 내부에 습기가 발생될 수 있으며, 이러한 습기로 인해 온열보료의 내부에 곰팡이가 발생될 수 있어 보관에 어려움이 많았다.
따라서, 이러한 보관의 어려움을 해결하기 위하여 보료 프레임(100)의 내부에 습도센서와 발열장치(140)에 연결되는 보조배터리와 습도센서의 신호를 받아 보조배터리를 구동시키는 제어부를 설치하여 습도의 변화에 따른 습기의 발생을 미연에 방지하도록 구성할 수도 있다.
즉, 습도가 설정된 값 이상이 되면 습도센서가 이를 감지하여 제어부로 신호를 보내고, 제어부는 보조배터리를 구동시켜 보조배터리와 연결된 발열장치(140)가 저온으로 발열되게 함으로써, 습도로 인해 온열보료 내부의 습기 발생을 방지할 수 있다.
그리고 습도가 설정된 값 미만이 되면 습도센서의 신호를 받은 제어부는 보조배터리의 구동을 중지시켜 발열장치(140)의 발열을 중지시킴으로써, 불필요한 보조배터리의 전력 낭비를 방지할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 포장되어 보관된 온열보료가 보관된 장소의 습도에 따라 내부의 발열장치(140)를 자동으로 구동 및 정지시켜 습도에 따른 온열보료의 습기 발생을 미연에 방지함으로써, 온열보료의 보관 효율성을 향상시킬 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관한 설명을 하였으나, 기재된 내용의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 기재된 내용의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해질 필요는 없으며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 보료 프레임 102 : 바닥부
104, 106 : 측면부 108 : 지지대
111 : 지지판 112 : 마감판
120 : 견면 130 : 은박시트
140 : 발열장치 141 : 부직포
142 : 탄소섬유전극 143 : 메인전극
144 : 열가소성 폴리우레탄 시트 144a : 장변 고정부
144b : 단변 고정부 150 : 황토시트
160 : 기재 170 : 겉감

Claims (7)

  1. 부직포(141);
    상기 부직포(141) 상에 일정한 간격을 두고 복수의 라인으로 직조되는 탄소섬유전극(142);
    상기 복수의 탄소섬유전극(142)을 연결시켜주는 메인전극(143);
    상기 메인전극(143)에 연결되는 전원선;
    상기 부직포(141)상에 설치되는 적어도 하나의 바이메탈;
    상기 부직포(141)상에 설치되는 적어도 하나의 온도센서; 및
    상기 탄소섬유전극(142)과 메인전극(143)과 전원선과 바이메탈과 온도센서를 포함하면서 상기 부직포(141)의 표면에 감싸져 융착되되, 상기 부직포(141)의 장변쪽과 단변쪽으로부터 연장되는 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 각각 구비된 열가소성 폴리우레탄 시트(144);
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 방수기능을 가진 탄소섬유히터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인전극(143)에 연결된 전원선과 상기 바이메탈과 연결된 바이메탈 전선과 상기 온도센서와 연결된 온도센서 전선은 연장되어 연결 커넥터에 함께 연결된 것을 특징으로 하는 방수기능을 가진 탄소섬유히터.
  3. 부직포(141) 상에 길이방향과 평행하면서 폭방향을 따라 일정한 간격을 유지하도록 다수의 탄소섬유전극(142)이 직조되는 단계(S1);
    상기 부직포(141) 상에서 상기 탄소섬유전극(142)이 서로 연결되도록 메인전극(143)이 형성되는 단계(S2);
    상기 부직포(141) 상에 적어도 하나의 바이메탈 설치되는 단계(S3);
    상기 부직포(141) 상에 적어도 하나의 온도센서가 설치되는 단계(S4);
    상기 메인전극(143)에 연결되는 전원선과 상기 바이메탈에 연결되는 바이메탈 전선과 상기 온도센서에 연결되는 온도센서 전선이 하나로 묶여 상기 부직포(141)에서 벗어나도록 연장된 상태에서 연결 커넥터에 연결되는 단계(S5); 및
    상기 탄소섬유전극(142)과 상기 메인전극(143)과 상기 바이메탈과 상기 온도센서와 상기 전원선 및 전선의 일부가 포함되면서 상기 부직포(141)의 내외면이 열가소성 폴리우레탄 시트(144)로 감싸져 융착되되, 상기 열가소성 폴리우레탄 시트(144)는 상기 부직포(141)의 장변쪽과 단변쪽에서 일정한 길이로 연장되도록 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 각각 형성되는 단계(S6);
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 방수기능을 가진 탄소섬유히터의 제조방법.
  4. 부직포(141) 상에 길이방향과 평행하면서 폭방향을 따라 일정한 간격을 유지하도록 다수의 탄소섬유전극(142)이 직조되는 단계(S10);
    상기 부직포(141) 상에서 상기 탄소섬유전극(142)이 서로 연결되도록 메인전극(143)이 형성되는 단계(S20);
    상기 탄소섬유전극(142)과 상기 메인전극(143)이 포함되면서 상기 부직포(141)의 내외면이 열가소성 폴리우레탄 시트(144)로 감싸져 융착되되, 상기 열가소성 폴리우레탄 시트(143)는 상기 부직포(141)의 장변쪽과 단변쪽에서 일정한 길이로 연장되도록 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 각각 형성되는 단계(S30);
    상기 부직포(141)에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 한쪽을 절개하여 상기 부직포(141) 상의 메인전극에 전원선을 연결시키고, 상기 전원선의 연결을 위해 상기 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 절개된 부위는 절연테이프로 마감되는 단계(S40);
    상기 부직포(141)에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 다른 한쪽을 절개하여 상기 부직포(141) 상에 바이메탈을 설치하고, 상기 바이메탈의 설치를 위해 상기 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 절개된 부위는 절연테이프로 마감되는 단계(S50);
    상기 부직포(141)에 융착된 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 또 다른 한쪽을 절개하여 상기 부직포(141) 상에 온도센서를 설치하고, 상기 온도센서의 설치를 위해 상기 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 절개된 부위는 절연테이프로 마감되는 단계(S60); 및
    상기 메인전극(143)에 연결되는 전원선과 상기 바이메탈에 연결되는 바이메탈 전선과 상기 온도센서에 연결되는 온도센서 전선이 하나로 묶여 상기 부직포(141)에서 벗어나도록 연장된 후 연결 커넥터로 함께 연결되는 단계(S70);
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 방수기능을 가진 탄소섬유히터의 제조방법.
  5. 직사각형의 보료 프레임(100) 상에 지지판(111)과 견면(120)과 은박시트(130)와 발열장치(140)와 황토시트(150)와 부직포(160)와 겉감(170)이 순차적으로 적층되어 구성되는 온열보료에 있어서,
    상기 발열장치(140)는,
    부직포(141);
    상기 부직포(141) 상에 일정한 간격을 두고 복수의 라인으로 직조되는 탄소섬유전극(142);
    상기 복수의 탄소섬유전극(142)을 한쪽에서 연결시켜주는 메인전극(143);
    상기 메인전극(143)에 연결되는 전원선;
    상기 부직포(141)상에 설치되는 적어도 하나의 바이메탈;
    상기 부직포(141)상에 설치되는 적어도 하나의 온도센서; 및
    상기 탄소섬유전극(142)과 메인전극(143)과 전원선과 바이메탈과 온도센서를 포함하면서 상기 부직포(141)의 표면에 감싸져 융착되되, 상기 부직포(141)의 장변쪽과 단변쪽으로부터 연장되는 장변 고정부(144a)와 단변 고정부(144b)가 각각 구비된 열가소성 폴리우레탄 시트(144);
    가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 방수기능을 가진 탄소섬유히터를 이용한 온열보료.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 상기 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 장변 고정부(144a)는 상기 보료 프레임(100)의 장변쪽 측면부(104)에 고정되고,
    상기 열가소성 폴리우레탄 시트(144)의 단변 고정부(142b)는 상기 보료 프레임(100)의 단변쪽 측면부(106)에 고정되는 것을 특징으로 하는 방수기능을 가진 탄소섬유히터를 이용한 온열보료.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 보료 프레임(100)에는 습도센서와 상기 발열장치(140)에 전원을 공급하여 구동시키는 보조배터리와 상기 습도센서의 감지된 값을 판단하여 상기 보조배터리의 구동을 제어하는 제어부가 구비되어 상기 습도센서의 감지 값이 설정된 값에 도달하면 상기 제어부는 상기 보조배터리를 작동시켜 상기 발열장치를 구동시키며, 상기 발열장치의 구동에 의해 상기 습도센서의 감지 값이 설정된 값보다 내려가면 상기 제어부는 상기 보조배터리의 작동을 중지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방수기능을 가진 탄소섬유히터를 이용한 온열보료.
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