WO2021010579A1 - 금속섬유 면상 발열체 - Google Patents

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WO2021010579A1
WO2021010579A1 PCT/KR2020/005523 KR2020005523W WO2021010579A1 WO 2021010579 A1 WO2021010579 A1 WO 2021010579A1 KR 2020005523 W KR2020005523 W KR 2020005523W WO 2021010579 A1 WO2021010579 A1 WO 2021010579A1
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metal
heating element
yarn
metal fiber
fiber bundle
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PCT/KR2020/005523
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English (en)
French (fr)
Inventor
이동윤
차승일
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한국전기연구원
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material

Definitions

  • the present invention relates to a metal fiber planar heating element, and more particularly, a metal fiber bundle and a metal yarn are woven using weft and warp, respectively, but the metal yarn is a metal fiber planar heating element formed by mixing a heating metal yarn and a conductive metal yarn.
  • the metal yarn is a metal fiber planar heating element formed by mixing a heating metal yarn and a conductive metal yarn.
  • Heating elements that convert energy from electricity or gas into thermal energy are generally classified into linear heating elements made of metal or ceramic wires, bulk heating elements such as graphite, and planar heating elements coated with a heating element in a film form on a flat electrode.
  • the planar heating element has a structure in which a metal, ceramic, or carbon-based heating layer is coated on a flat metal electrode, and the upper and lower portions of the heating layer are sealed with an insulator.
  • a linear heating element made of a metal or ceramic wire such as a nichrome wire has a wide gap between the heating wires, so the temperature distribution difference for each zone is severe, and there is a problem that the temperature of the heating element must be excessively increased to reach a target temperature.
  • Planar heating elements to solve these problems are used for bedding such as heating mats and pads because they use radiant heat generated by electric current, so that temperature control is easy, and air is not polluted, so it is hygienic and there is no noise.
  • Residential heating devices such as floor heating of general houses, industrial heating devices such as offices and workplaces, various industrial heating devices such as printing drying and painting drying, agricultural facilities such as vinyl houses and livestock houses, agricultural products drying systems, and snow on roads and parking lots. It is widely used for anti-freezing devices for melting, leisure, cold protection, home appliances, and shoe drying.
  • planar heating elements are made of a polymer film or a carbon-based heating element and a silver nano heating element, but the limit temperature of the polymer film is about 200°C, and the carbon-based heating element and the silver nano heating element cause oxidation at 150°C or higher. There was a problem that it was difficult to use at high temperatures.
  • the heating element is coated on a polymer film such as a carbon-based or silver nano-based, there is a problem in that the bending is repeated or the resistance is partially changed when the bending is repeated or severely bent.
  • the metal fiber heating element which is a technology to solve the problems of the conventional planar heating element
  • the same fiber is used for both the warp and weft
  • the current flows freely in the entire direction, so it is not easy to control the direction of the current and the electric field is uneven. Since there is a problem in which the temperature distribution varies according to the problem, the development of a new technology is urgently required.
  • An object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a metal fiber planar heating element capable of controlling the direction of current in a metal fiber planar heating element and uniform electric field distribution on the planar heating element.
  • the metal fiber planar heating element is made of two or more metal fibers, and a bundle of metal fibers that are sequentially arranged in parallel to each other; and is made of a single metal fiber.
  • Metal yarn disposed in a direction perpendicular to the metal fiber bundle; but weaving using a weft yarn, wherein the metal yarn is disposed in a ratio of n:1 (2 ⁇ n ⁇ 50), the heating metal yarn and the conductive metal yarn, It is assumed that the exothermic metal yarn and the conductive metal yarn have higher electrical conductivity of the metal used for the conductive metal yarn than the electrical conductivity of the metal used for the exothermic metal yarn.
  • the metal yarn has a ratio of 5:1 to the heat generating metal yarn and the conductive metal yarn.
  • the metal fiber bundle has a flat shape.
  • the direction of current can be kept constant by inducing the flow of current in the longitudinal direction of the metal fiber bundle.
  • some of the metal yarns arranged in a direction perpendicular to the metal fiber bundle are composed of metal yarns having high electrical conductivity so that the electric field distribution is uniform, so that the temperature distribution can be uniformly controlled.
  • planar heating element using metal fibers there is an effect that can be used even at a high temperature of about 500°C.
  • FIG. 1 is a view showing a metal fiber planar heating element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an actual implementation of a planar heating element by using a metal fiber bundle formed of four metal fibers as a weft and a single metal fiber as a warp.
  • Figure 3 is a schematic diagram of each cross-section in order to compare the contact surface in the case of a single metal fiber and a metal fiber bundle weft.
  • Figure 4 is a view showing the actual implementation of a planar heating element with a 2:1 ratio of heating metal yarns and conductive metal yarns.
  • 5 is a graph showing the temperature distribution when only the exothermic metal yarn is used and when the exothermic metal yarn and the conductive metal yarn are used in a ratio of 5:1.
  • FIG. 6 is a temperature distribution diagram of the conventional plain weave heating element and the planar heating element of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a view showing a metal fiber planar heating element according to an embodiment of the present invention.
  • the metal fiber planar heating element 100 is fabricated by using a metal fiber bundle 10 and a metal yarn 20 as weft and warp yarns, respectively.
  • a metal fiber bundle 10 as a weft yarn, a metal yarn 20 as a warp, or a metal fiber bundle 10 as a warp yarn, and a metal yarn 20 as a weft yarn.
  • the description will be made by taking as an example a metal fiber planar heating element 100 that is woven using the bundle 10 as a ramp and the metal yarn 20 as a weft.
  • the metal fiber bundle 10 is formed by bundling two or more metal fibers having a diameter of 2 to 100 ⁇ m made of a single metal or alloy.
  • Stainless steel and nichrome can be mainly used for metals used in metal fibers, but in addition to platinum, iron, nickel, aluminum, copper, titanium, molybdenum, gold, silver, palladium, ruthenium, magnesium, chromium, zinc, tungsten, and cobalt It may be composed of only or may be an alloy containing at least two or more of them.
  • the metal fiber bundle 10 may lower electrical resistance by forming two or more metal fibers together.
  • the electrical resistance value (R) is Can be obtained by, and here Is the specific resistance, L is the length of the conductor, and A is the cross-sectional area of the conductor.
  • the metal fiber bundle 10 can obtain an effect of increasing the cross-sectional area by forming two or more metal fibers together.
  • the cross-sectional area of the metal fiber bundle 10 increases and the resistance value decreases, the direction in which the current flows becomes the longitudinal direction of the metal fiber bundle 10. In this way, it is possible to induce a direction in which current flows in the metal fiber planar heating element 100.
  • a metal fiber bundle 10 formed by bundling four strands of metal fibers into a bundle may be used as a weft yarn and a single metal fiber may be used as a warp to form a woven planar heating element.
  • the metal fiber bundle 10 is composed of 4 strands of metal fibers, the cross-sectional area is increased by 4 and the electrical resistance is reduced to 1/4. Therefore, the current can be controlled to flow mainly in the horizontal direction, which is the longitudinal direction of the metal fiber bundle 10, rather than the vertical direction perpendicular to the metal fiber bundle 10.
  • the metal fiber bundle 10 can be any type as long as it is a bundle of two or more strands of metal fibers, but is preferably provided flat in a flat shape. Due to this shape, the heating effect of the planar heating element can be increased.
  • FIG. 3 is a schematic view of each cross section in order to compare the contact surfaces of the single metal fiber and the metal fiber bundle 10 in the case of the weft yarn.
  • a planar heating element made of a single fiber metal as shown in FIG. 3(a)
  • contact failure is likely to occur due to separation of the weft and warp.
  • the planar heating element 100 made of the metal fiber bundle 10 as shown in FIG. 3(b)
  • the contact area with the warp is wide, so that the possibility of contact failure is low.
  • the method of forming the metal fiber bundle 10 when manufacturing the metal fiber planar heating element 100 is not a general weaving method in which one fiber strand is put in one weft length of a loom, but 2 to 12 strands of metal in one weft length of a loom. It is preferable to use a method of weaving by putting fibers.
  • the heat generating metal thread 21 and the conductive metal thread 22 are disposed at a predetermined ratio. It is preferable that the ratio of the exothermic metal thread 21 and the conductive metal thread 22 is in the range of 2:1 to 50:1. As a result of experimenting with various ratios, the ratio of 5:1 is most preferable.
  • the metal used for the exothermic metal thread 21 may be mainly stainless steel and nichrome, but in addition to platinum, iron, nickel, aluminum, copper, titanium, molybdenum, gold, silver, palladium, ruthenium, magnesium, chromium, It may consist only of zinc, tungsten, and cobalt, or may be an alloy containing at least two or more of them. Among them, it is most preferable that it is the same material as the metal used in the metal fiber bundle (10).
  • the metal used for the conductive metal yarn 22 can be used as long as it has a higher electrical conductivity than the metal used for the exothermic metal yarn 21, but mainly copper, nickel, silver, platinum, aluminum, and iron are mainly used. I can.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a planar heating element 100 having a 2:1 ratio of heating metal yarns and conductive metal yarns.
  • the exothermic metal thread 21 is made of stainless steel
  • the conductive metal thread 22 is made of copper. If the conductive metal yarns 22 are inserted between the heating metal yarns 21 at a certain ratio, the electric field distribution is made uniform, thereby making the temperature distribution uniform and increasing the heating efficiency.
  • FIG. 5 is a graph showing a temperature distribution when only the exothermic metal thread 21 is used and when the exothermic metal thread 21 and the conductive metal thread 22 are used in a ratio of 5:1. As shown in FIG. 5, it can be seen that the heating efficiency is increased in the case of using the conductive metal thread 22 together, rather than the case in which only the exothermic metal thread 21 is used, since the temperature distribution is uniform and the overall temperature is increased. .
  • FIG. 6 is a temperature distribution diagram of the conventional plain weave heating element and the planar heating element of FIG. 1. Referring to FIG. 6, it can be seen that in the conventional plain weave heating element, the temperature difference between the high temperature and the low temperature is 1.8°C, whereas in the planar heating element 100 of FIG. 1, the temperature difference between the high temperature and the low temperature is 0.9°C. Through this, it can be seen that when the electric field distribution becomes uniform by mixing the exothermic metal thread 21 and the conductive metal thread 22 and using it in an inclined manner, the temperature distribution is also uniform and the heating efficiency is also increased.
  • the metal fiber planar heating element 100 uses the metal fiber bundle 10 and the metal yarn 20 as weft and warp, so that the current flows in the length direction of the metal fiber bundle 10 whose resistance decreases.
  • the conductive metal thread 22 By maintaining a constant and by inserting the conductive metal thread 22 at a certain ratio between the exothermic metal thread 21, there is an effect of forming a uniform electric field distribution, making the temperature distribution uniform, and increasing the heating efficiency.

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

금속섬유 면상 발열체가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 금속섬유 면상 발열체는 금속섬유다발과 금속사를 각각 위사 및 경사로 사용하여 직조하되, 금속사는 발열성 금속사와 전도성 금속사를 혼합하여 구성된다. 본 발명에 의하면, 전류의 방향을 일정하게 유지할 수 있고, 전계분포가 균일하도록 함으로써 온도분포를 균일하게 제어할 수 있으며, 500℃ 이상의 고온에서도 사용이 가능하다.

Description

금속섬유 면상 발열체
본 발명은 금속섬유 면상 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속섬유다발과 금속사를 각각 위사 및 경사로 사용하여 직조하되, 금속사는 발열성 금속사와 전도성 금속사를 혼합하여 구성되는 금속섬유 면상 발열체에 관한 것이다.
전기 또는 가스로부터의 에너지를 열에너지로 변환시키는 발열체는 일반적으로 금속 또는 세라믹 선으로 만들어진 선상 발열체, 흑연과 같은 벌크 발열체 및 평면 전극 위에 막상으로 발열체가 코팅된 면상 발열체로 구분된다. 이 중 면상 발열체는 평면상의 금속전극 위에 금속, 세라믹 또는 탄소계 발열층이 코팅되어 있고, 상기 발열층의 상부 및 하부를 절연체로 실링하는 구조로 되어있다.
니크롬선과 같은 금속 또는 세라믹 선으로 만들어진 선상 발열체는 발열선간의 간격이 넓어 구역별 온도분포차가 심하고, 목표로 하는 온도에 도달하기 위하여 발열체의 온도를 과도하게 높여야 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 면상발열체는 전기 통전에 의해 발생하는 복사열을 이용하고 있어 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 않아 위생적이며 소음이 없기 때문에 히팅 매트나 패드 등의 침구류에 이용되며, 아파트나 일반주택의 바닥 난방 등의 주거용 난방장치, 사무실이나 작업장 등의 산업용 난방장치와 프린팅건조 및 도장 건조 등 각종 산업용 가열장치, 비닐하우스와 축사, 농산물 건조시스템과 같은 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이는 동결방지장치, 레저용, 방한용, 가전제품, 신발건조 등에도 폭넓게 이용되고 있다.
이러한 면상 발열체는 고분자 필름을 이용하거나 탄소계 발열체와 은나노 발열체를 이용하여 면상 발열체를 제작하였으나, 고분자 필름의 한계 온도가 200℃ 정도이고, 탄소계 발열체와 은나노 발열체는 150℃ 이상에서 산화를 일으키기 때문에 고온에서 사용되기 힘든 문제점이 있었다. 또한, 탄소계, 은나노계와 같은 폴리머필름 위에 발열체를 코팅하는 경우 굽힘이 반복되거나 심하게 굽혀지는 경우 박리되거나 부분적인 저항이 변하는 문제점이 있었다.
이러한 종래의 면상발열체의 문제점을 해결하기 위한 기술인 금속섬유 발열체의 경우에도 경사와 위사 모두에 동일한 섬유를 사용하여 제작하므로 전류가 전체의 방향으로 자유로이 흐르므로 전류의 방향제어가 용이하지 않고, 전계 불균일에 따른 온도분포의 편차가 큰 문제점이 있으므로 이에 대한 새로운 기술 개발이 절실히 요구되고 있는 시점이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속섬유 면상 발열체에 있어서 전류의 방향을 제어할 수 있고, 면상 발열체 상의 전계분포가 균일하도록 하는 금속섬유 면상 발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속섬유 면상 발열체는 두가닥 이상의 금속섬유로 이루어지고, 서로 평행하게 순차적으로 배열되는 금속섬유다발;을 경사로 하고, 단일 금속섬유로 이루어지고, 상기 금속섬유다발과 직교 방향으로 배치되는 금속사;를 위사로 사용하여 직조하되, 상기 금속사는, 발열성 금속사와 전도성 금속사가 n:1(2≤n≤50)의 비율로 배치되고, 상기 발열성 금속사와 상기 전도성 금속사는, 상기 발열성 금속사에 사용된 금속의 전기전도도보다 상기 전도성 금속사에 사용된 금속의 전기전도도가 큰 것으로 한다.
바람직하게는, 금속사는, 발열성 금속사와 전도성 금속사가 5:1의 비율로 된다.
바람직하게는, 금속섬유다발은, 납작한 형상으로 된다.
본 발명에 의하면, 금속섬유다발의 길이방향으로 전류의 흐름을 유도함으로써 전류의 방향을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 금속섬유다발과 직교 방향으로 배치되는 금속사 중 일부를 전기전도도가 높은 금속사로 구성하여 전계분포가 균일하도록 함으로써 온도분포를 균일하게 제어할 수 있다.
추가적으로, 금속섬유를 이용한 면상 발열체로서 500℃ 정도의 고온에서도 사용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속섬유 면상 발열체를 나타내는 도면.
도 2는 4가닥의 금속섬유로 형성된 금속섬유다발을 위사로, 단일 금속섬유를 경사로 사용하여 면상 발열체를 실제로 구현한 모습을 나타내는 도면.
도 3은 위사가 단일금속섬유와 금속섬유다발인 경우의 접촉면을 비교하기 위해 각 단면을 도식화 한 도면.
도 4는 발열성 금속사와 전도성 금속사가 2:1 비율인 면상 발열체를 실제로 구현한 모습을 나타내는 도면.
도 5는 발열성 금속사만 사용한 경우와 발열성 금속사와 전도성 금속사를 5:1의 비율로 사용했을때의 온도분포를 나타내는 그래프.
도 6은 종래의 평직 발열체와 도 1의 면상 발열체의 온도분포도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속섬유 면상 발열체를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 금속섬유 면상 발열체(100)는 금속섬유다발(10)과 금속사(20)를 각각 위사 및 경사로 사용하여 직조하여 제작된다.
금속섬유다발(10)을 위사로, 금속사(20)를 경사로 사용하거나 또는 금속섬유다발(10)을 경사로, 금속사(20)를 위사로 사용하는 것 모두 가능하나, 본 실시예에서는 금속섬유다발(10)을 경사로, 금속사(20)를 위사로 사용하여 직조하는 금속섬유 면상 발열체(100)를 예로 들어 설명하기로 한다.
금속섬유다발(10)은 단일금속 또는 합금으로 된 직경 2~100㎛의 금속섬유를 두 가닥 이상으로 묶어 형성된다.
금속섬유에 사용되는 금속은 스테인레스강과 니크롬이 주로 사용될 수 있으나, 그 외에도 백금, 철, 니켈, 알루미늄, 구리, 티타늄, 몰리브덴, 금, 은, 팔라듐, 류테늄, 마그네슘, 크롬, 아연, 텅스텐, 코발트로만 이루어지거나 이들 중 적어도 둘 이상을 포함한 합금으로 될 수도 있다.
금속섬유다발(10)은 금속섬유를 두 가닥 이상 묶어 형성함으로써 전기 저항을 낮출 수 있다. 전기 저항값(R)은
Figure PCTKR2020005523-appb-img-000001
으로 구할 수 있고, 여기서
Figure PCTKR2020005523-appb-img-000002
는 비저항, L은 도선의 길이, A는 도선의 단면적이다. 금속섬유다발(10)은 금속섬유를 두 가닥 이상 묶어 형성함으로써 단면적을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다. 금속섬유다발(10)의 단면적이 증가하여 저항값이 낮아지면, 전류가 흐르는 방향은 금속섬유다발(10)의 길이방향으로 된다. 이러한 방식으로 금속섬유 면상 발열체(100)에서 전류가 흐르는 방향을 유도할 수 있게 되는 것이다.
예를 들어, 도 2와 같이 4가닥의 금속섬유를 다발로 묶어 형성된 금속섬유다발(10)을 위사로, 단일 금속섬유를 경사로 사용하여 직조한 면상 발열체를 형성할 수 있다. 이 경우에 금속섬유다발(10)을 4가닥의 금속섬유로 구성하였으므로 단면적은 4배가 되고, 전기저항은 1/4로 줄어들게 된다. 따라서 전류는 금속섬유다발(10)에 수직인 세로 방향보다 금속섬유다발(10)의 길이방향인 가로 방향으로 주로 흐를수있도록 제어할 수 있는 것이다.
한편, 금속섬유다발(10)은 2가닥 이상의 금속섬유를 묶은 형태라면 모두 가능하지만, 납작한 형상으로 평평하게 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 형상으로 인해 면상 발열체의 발열 효과를 증가시킬 수 있다.
도 3은 위사가 단일금속섬유와 금속섬유다발(10)인 경우의 접촉면을 비교하기 위해 각 단면을 도식화 한 도면이다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이 단일섬유금속으로 제작된 면상 발열체의 경우 굽힘이 반복되거나 변형이 생기면 위사와 경사의 분리에 의한 접촉불량이 발생하기 쉽다. 반면, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 금속섬유다발(10)로 제작된 면상 발열체(100)의 경우 위사가 묶음으로 되어있으므로 경사와의 접촉면적이 넓어 접촉불량이 발생할 가능성이 낮다.
금속섬유 면상 발열체(100) 제조 시 금속섬유다발(10)을 형성하는 방법은, 직조기의 한 위사 종강 안에 하나의 섬유가닥을 넣는 일반적인 직조 방법이 아닌 직조기의 한 위사 종강 안에 2 내지 12가닥의 금속섬유를 넣어 직조하는 방법으로 되는 것이 바람직하다.
다음으로, 금속사(20)는 발열성 금속사(21)와 전도성 금속사(22)가 일정 비율로 배치된다. 발열성 금속사(21)와 전도성 금속사(22)의 비율은 2:1 ~ 50:1 의 범위 내에서 되는 것이 바람직하다. 다양한 비율로 실험을 진행해 본 결과, 특히 5:1의 비율이 가장 바람직하다.
발열성 금속사(21)에 사용되는 금속은 스테인레스강과 니크롬이 주로 사용될 수 있으나, 그 외에도 백금, 철, 니켈, 알루미늄, 구리, 티타늄, 몰리브덴, 금, 은, 팔라듐, 류테늄, 마그네슘, 크롬, 아연, 텅스텐, 코발트로만 이루어지거나 이들 중 적어도 둘 이상을 포함한 합금으로 될 수도 있다. 그 중에서도 금속섬유다발(10)에 사용된 금속과 동일한 소재인 것이 가장 바람직하다.
반면, 전도성 금속사(22)에 사용되는 금속은 발열성 금속사(21)에 사용된 금속보다 전기전도도가 높은 금속이라면 모두 사용 가능하지만, 주로 구리, 니켈, 은, 백금, 알루미늄, 철이 주로 사용될 수 있다.
도 4는 발열성 금속사와 전도성 금속사가 2:1 비율인 면상 발열체(100)를 실제로 구현한 모습을 나타내는 도면이다. 여기서 발열성 금속사(21)는 스테인레스강을, 전도성 금속사(22)는 구리를 사용했다. 이렇게 발열성 금속사(21) 사이에 일정 비율로 전도성 금속사(22)를 삽입하면 전계분포를 균일하게 함으로써 온도분포를 균일하게 하고, 발열 효율을 증가시킬 수 있다.
도 5는 발열성 금속사(21)만 사용한 경우와 발열성 금속사(21)와 전도성 금속사(22)를 5:1의 비율로 사용했을때의 온도분포를 나타내는 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 발열성 금속사(21)만 사용하는 경우보다 전도성 금속사(22)를 함께 사용하는 경우가 온도분포가 균일하고 전체적인 온도도 상승하였으므로 발열 효율이 증가되었다고 볼 수 있다.
도 6은 종래의 평직 발열체와 도 1의 면상 발열체의 온도분포도이다. 도 6을 참조하면, 종래의 평직 발열체에서는 높은 온도와 낮은 온도의 온도차가 1.8℃ 인 반면 도 1의 면상 발열체(100)에서는 높은 온도와 낮은 온도의 온도차가 0.9℃ 인 것을 알 수 있다. 이를 통해 발열성 금속사(21)와 전도성 금속사(22)를 혼합하여 경사로 사용함으로써 전계분포가 균일해지면 온도분포 역시 균일해지고, 발열 효율 역시 증가됨을 알 수 있다.
정리하자면, 금속섬유 면상 발열체(100)는 금속섬유다발(10)과 금속사(20)를 위사 및 경사로 사용함으로써 저항이 작아지는 금속섬유다발(10)의 길이 방향으로 전류가 흐르도록 전류의 방향을 일정하게 유지하고, 발열성 금속사(21) 사이에 일정 비율로 전도성 금속사(22)를 삽입함으로써 균일한 전계분포를 형성하여 온도분포를 균일하게 하고, 발열 효율을 증가시키는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.
본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 두가닥 이상의 금속섬유로 이루어지고, 서로 평행하게 순차적으로 배열되는 금속섬유다발;을 경사로 하고,
    단일 금속섬유로 이루어지고, 상기 금속섬유다발과 직교 방향으로 배치되는 금속사;를 위사로 사용하여 직조하되,
    상기 금속사는,
    발열성 금속사와 전도성 금속사가 n:1(2≤n≤50)의 비율로 배치되고,
    상기 발열성 금속사와 상기 전도성 금속사는,
    상기 발열성 금속사에 사용된 금속의 전기전도도보다 상기 전도성 금속사에 사용된 금속의 전기전도도가 큰 것을 특징으로 하는 금속섬유 면상 발열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속사는,
    상기 발열성 금속사와 상기 전도성 금속사가 5:1의 비율로 되는 것을 특징으로 하는 금속섬유 면상 발열체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속섬유다발은,
    납작한 형상으로 되는 것을 특징으로 하는 금속섬유 면상 발열체.
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