KR19990013241A - 면상 발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직포를 구성하는 종섬유사 혹은 횡섬유사의 일부로서, 폭이 좁은 가요성(可撓性)을 갖는 도전성 전극대를 소정 간격을 두어 복수대 배설하여 당해 섬유사와 함께 직성(織成)하고, 이와 같이 하여 직성된 직포에 카본계 도전재를 도포 또는 함침 등에 의해 부착시키고, 이러한 카본계 도전재의 상하 양면을 전기 절연성 피복재로 피복하고, 당해 각 전극대의 단부에 전극단자를 부착하여 구성되는 전극선이 면상 발열소자의 면외에 돌출하지 않고, 가요성이 풍부하고, 비교적 저비용으로 온도제어가 용이한 면상 발열체를 제공하는 것이다.

Description

면상 발열체

본 발명은 전기 매트와 전기 모포 등의 가정용 전기기구나 바닥난방, 해설장치(눈녹이는 장치) 등의 여러 가지 발열장치에 사용되는 면상 발열체에 관한 것이다.

종래의 면상 발열체는 예를들면 특개평7-142154호 공보에 개시된 바와 같이 탄소섬유를 시트상으로 가공하여 전기를 통할 수 있게 구성한 발열체의 마주보는 양변 근방에 은(銀)페이스트 등에 의한 인쇄 전극을 설치하고, 이 인쇄 전극에서 전기를 통하는 전선을 도출하도록 하여, 그 표면 전체를 내수성 및 방수성의 필름으로 피복하도록 하고 있다.

그러나 종래의 면상 발열체에서는 면상 발열소자의 마주보는 양변 근방에 페이스트 등에 의한 인쇄전극을 설치하고 있기 때문에, 이 인쇄전극은 면상 발열 소자의 외부 표면에 있고, 면상 발열체가 이것을 부착한 외부의 부재와 마찰하여 방수성의 필름이 파단한 경우에는 인쇄전극도 비교적 단시간에 파단하게 된다.

또한, 인쇄전극을 설치한 부분은 평탄하게 하여 비교적 경질로 형성할 필요가 있기 때문에 형성된 면상 발열체는 적어도 당해 부분에 있어서 가요성이 저하 하고, 예를들면 난방용 모포 등에 사용하는 경우에는 상기의 가요성이 저하한 부분에 있어서 위화감이 발생한다.

게다가, 탄소섬유를 시트상으로 가공한 부분을 전기가 통할 수 있게 구성하여 이 부분을 발열 부분으로 하고 있기 때문에 가요성이 나쁘고, 비용이 높아질 뿐만 아니라, 카본 섬유의 온도상승은 전류값에 비례하지 않고, 전류값을 초과하면 급격하게 온도상승이 발생하기 때문에 온도 제어가 어렵게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 전극선이 면상 발열소자의 면외에 돌출하지 않고, 가요성이 풍부하고, 비교적 저비용으로 온도제어가 용이한 면상 발열체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 면상발열체를 일부 파단하여 나타낸 평면도,

도 2는 도 1의 A-A의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1. 면상발열체

2. 면상발열부

3. 전기절연성 필름(라미네이트 필름)

4. 전극용동선

4a. 전극용동선다발

5. 목면사

5a. 횡사

6. 직포

7. 카본계 도전성 도료

8. 전극단자

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 면상 발열체에서는 직포를 구성하는 종섬유사 혹은 횡섬유사의 일부로서, 폭이 좁은 가요성을 갖는 도전성 전극대를 소정 간격을 두어 복수대 설치하여 당해 섬유사와 함께 직성하고, 이와 같이 하여 직성된 직포에 카본계의 도전재를 도포 또는 함침 등에 의해 부착시키고, 이러한 카본계 도전재의 상하 양면을 전기 절연성 피복재로 피복하고, 당해 각 전극대의 단부에 전극단자를 부착하여 구성되는 것이다.

이와 같이 폭이 좁은 가요성을 갖는 도전성 전극대를 섬유사와 함께 직성하기 때문에 전극대가 발열부인 직포에서 외부에 돌출하지 않아 외부의 부재와 마찰하여 다른 부분보다 먼저 파단하는 일은 없다. 또한, 직성된 직포에 카본계 도전재를 부착시켜 이들을 전기를 통해 발열시키도록 하고 있기 때문에 카본 섬유를 이용한 종래의 예보다도 저렴한 가격으로 온도제어가 용이하게 된다.

또한, 본 발명의 면상 발열체에서는 미리 카본계의 도전재를 함침시킨 섬유사를 사용하여 직포를 형성하는데 있어서, 당해 직포를 구성하는 종섬유사 혹은 횡섬유사의 일부로서 폭이 좁은 도전성 전극대를 소정 간격을 두어 복수대 설치하여 당해 섬유와 함께 직성하고, 이러한 섬유사와 전극대를 직성하여 이루어진 직포의 상하 양면을 전기 절연성 피복재로 피복하고, 당해 각 전극대의 단부에 전극단자를 부착하여 구성된다.

이 면상 발열체에서는 섬유사로서 카본계의 도전재를 미리 함침시킨 것을 이용하기 때문에 가요성이 매우 우수한 면상 발열체가 될 수 있고, 상기의 경우와 같이 저렴한 가격으로 온도제어가 용이하게 된다.

바람직하게는 상기 도전성 전극대로서 상기 종섬유사 또는 횡섬유사와 동일한 정도의 직경을 갖는 도전선을 집합한 도전성 다발을 사용하고, 이들 도전성 다발과 교차하는 상기 횡섬유선 또는 종섬유선을 당해 도전선 다발에 대하여 편조(編組) 것이다.

이것에 의해 전극인 도전선 다발이 종섬유 또는 횡섬유사와 함께 편조하기 때문에 상기의 경우와 비교하여 가요성은 한층 더 향상한다.

또한, 상기 도전성 전극대의 폭이 3mm 내지 7mm으로, 상기 직포에 대하여 40mm 내지 80mm의 간격으로 설치된 경우에는 비교적 낮은 전류로 원하는 발열을 얻을 수 있게된다.

게다가 상기 섬유사가 목면사이고, 도전선 다발이 4 내지 8가닥의 동선으로 이루어진 경우에는 카본계 도전재의 함침이 용이하게 되고, 또한 각 도전선 다발을 구성하는 도선이 많기 때문에 도전선 다발의 일부가 어떠한 이유로 절단되었다 하더라도 다른 부분에 의해 발열을 얻을 수가 있기 때문에 전체적으로 기능이 손상되는 일은 없다.

이하 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 면상 발열체(1)를 일부 파단하고 일부 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 2는 도1 A-A선의 종단면도이다.

도 1의 면상 발열체(1)는 면상 발열부(2)가 그 외부 둘레를 도 2에 도시한 바와 같이 전기 절연성의 필름(3)으로 피복되어 있다.

면상 발열부(2)는 전극용 동선(4)을 목면사(5, 5a)와 함께 짠 직포(6)에 카본계 도전성 도료(7)를 부착시키고, 상기 전극선(4)에 전극단자(8)를 설치하는 것으로 구성되어 있다.

이 직포(6)를 직물구성 하는데 있어서는 먼저 종사를 등 간격으로 가지런히 맞추는데, 이때 전극용 동선(4)과 목면사(5)를 종선으로 사용한다. 전극용 동선(4)으로서는 목면사(5)와 실질적으로 동일한 굵기의 것을 복수가닥, 예를들면 5가닥, 통합하여 1 다발 (4a)로 하고, 이렇게 한 복수군의 동선 다발(4a)을 소정 간격 마다 목면사(5)의 사이에 배열한다. 도시한 예에서는 4개의 동선 다발(4a)을 채용하고, 인접하는 5가닥의 동선 다발(4a) 사이에 60가닥의 목면사(5)가 존재하도록 가지런히 맞춘다. 그리고 이와 같이 가지런히 맞춘 종사 사이에 종사로 사용한 목면사(5)와 동일한 굵기의 목면사를 횡사(5a)로 사용하고, 공지의 평직을 얻기 위하여 편조한다.

이어서, 상기와 같이 하여 얻은 직포(6)에 카본계 도전성 도료(7)를 부착시킨다. 이 카본계 도전성 도료로서는 예를들면 용해한 열가요성 수지중에 카본블랙을 10 내지 30중량% 함유한 것을 사용한다. 그리고, 카본계 도전성 도료를 직포에 부착시키는 방법으로서는 용해한 도전성 도료조 중에 상기 직포(6)를 통과시키는 것으로, 이것에 의해 직포(6)에 카본계 도전성 도료(7)가 함침되게 된다.

다음으로, 직포(6)에 부착한 카본계 도전성 도료(7)를 건조시켜 각 동선 다발(4a)의 단부에 전극단자(8)를 용접 등에 의해 고착한다. 그 후 이들을 내층은 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)로 하고 외층은 내한 내열성 염화비닐로 한 전기 절연성 라미네이트 필름(3)으로 피복한다.

마지막으로 4개의 전극단자(8) 내에 1개 간격으로 위치하는 2개의 전극단자(8)를 각각 리드선(9a,9b)으로 서로 접속하고, 각 리드선의 일방 단자에서 도출한 리드선을 콘센트(10)에 접속하고, 이 콘센트는 외부 전원에 접속되도록 이루어져 있다.

이 면상 발열체(1)의 콘센트(10)를 외부 전원(도시하지 않음)에 접속하면 전극용 동선 다발(4)에서 카본계 도전성 도료(7)를 매개로 이것에 인접하는 전극용 동선 다발(4)에 전류가 흐르고, 이 카본계 도전성 도료(7)가 발열한다.

이 면상 발열체(1)의 발열온도, 소정의 발열에 필요한 시간 및 그 발열에 필요한 소비전력등은 상기 카본계 도전성 도료(7)의 카본블랙 함유 비율 혹은 직포(6)에 대한 부착밀도(두께)또는 직포의 섬유간 밀도를 변화시키는 것에 의해 변하지만, 일례를 들면 본 발명의 면상 발열체에는 그 외장 치수가 230mm ×1000mm에서 소비전력은 66W이고, 외기온도(주위온도)에 대하여 30℃온도 상승하는데 필요한 시간은 약 6분으로 아주 단시간이다.

본 발명의 상기 실시형태는 바람직한 일 실시예이고, 상기 이외에도 하기와 같은 여러 가지의 변형이 가능하다.

먼저, 전극용 동선(4)에 대하여 상기 실시형태에서는 면사(5)와 실질적으로 동일한 굵기의 것을 5가닥 통합하여 1다발(4a)로한 예를 나타내었지만, 이 수는 5가닥에 한하지 않고 복수 가닥이라도 좋고, 바람직하게는 4 가닥 내지 8가닥이다. 이것에 의해, 그 내부의 1가닥이 어떠한 이유로 절단된다 하더라도 남아 있는 다른 동선이 전극으로서 기능을 할 수 있기 때문이다. 또한, 전극용 동선다발(4a) 대신에 이 한 다발의 전극용 동선과 거의 동일한 정도의 폭을 갖는 가요성이 풍부한 띠선(帶線)을 사용할 수 있다. 이 경우 이 띠선을 한 가닥의 종사로 횡사에 편조하게 되는 것이다. 역시, 전극용 동선으로 변화시켜 다른 도전성을 갖는 선재 또는 띠재로 변경할 수 있는것도 물론 가능하다. 또한, 상기 전극용 동선(4)으로서는 도시한 동선과 동일한 정도의 합계 단면을 갖는 가느다란 동선을 합쳐서 꼰 동선을 사용하여 얻는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 상기 실시형태에서 전극용 동선(4)을 종선으로 설치하여 직포를 형성하였지만, 이것과는 달리 이들을 횡선으로 설치하여 직포를 형성할 수 있는 것은 상세한 설명은 요하지 않는다.

전극용 동선 다발 또는 전극용 띠선으로 된 전극대의 폭은 바람직하게는 3 내지 7mm이고, 직포에 대하여 40mm 내지 80mm의 간격으로 설치하는 것이다. 이것에 의해 전극대를 흐르는 전류량을 크게할 수 있고, 또한 인접하는 전극사이에 끼워진 카본계 도전재의 폭을 비교적 좁게할 수 있기 때문에 발열에 필요한 시간을 단축하여 발열효율을 양호하게 할 수 있다.

또한, 상기 도시한 실시형태에서는 전극용 동선 다발(4a)을 면상 발열체에 4개 설치하고 있지만, 2개 이상이면 그 수는 특별히 제한되지 않는다. 결국, 인접하는 전극용 동선 다발(4a)이 다른 전극으로 되도록 선을 연결하는 것이다.

또한, 상기 실시형태에서는 직포(6)를 형성한 후 이 직포를 카본계의 도전재를 함유하는 용해한 수지 중에 통과하여 직포에 함침시켰지만 이 카본계의 도전재는 도포 등에 의해서도 직포에 부착시킬 수 있다.

또한, 바람직하게는 직포를 구성하는 목면사에 미리 카본계의 도전재를 함침시키는 것에 의해 부착시키고, 이와 같이 함침한 목면사를 이용하여 상기와 같은 직포를 직물 구성하는 것이다. 이와 같은 경우에는 상기와 같이 직포를 직물 구성한 후에 카본계의 도전재를 함침시키는 공정은 불필요하지만, 필요한 경우에는 함침시키는 공정을 보조적으로 부가할 수 있다. 또한, 이 목면사 대신에 다른 섬유사를 사용할 수 있는 것도 물론이다.

이상의 설명에 의해 명백한 바와 같이 본 발명의 면상 발열체는 도전성 전극대(도전선 다발, 도전띠선)가 섬유사와 함께 거칠게 짜여 직포를 형성하고 있기 때문에, 전극대가 발열부인 직포에서 외부로 돌출하지 않고 외부의 부재와 마찰하여 다른 부분보다 먼저 파단하는 경우는 없다. 게다가 그 전극대가 직포전체를 점하는 비율은 단지 일부이고 섬유사가 직포의 대부분을 점하기 때문에 본 발명의 면상 발열체는 섬유직포와 같이 가요성이 우수하고, 곡율반경이 작은 만곡부를 따라서 설치할 수 있다. 또한, 직물구성된 직포에 카본계의 도전재를 부착시켜 이들이 전기를 통하는 것에 의해 발열시키도록 하고 있기 때문에, 카본 섬유를 이용한 종래 보다도 저렴한 가격으로 온도 제어가 용이하게 된다. 그리고, 소정의 온도를 달성할 때 까지의 시간 및 소정의 발열온도는 카본계의 도전재의 부착량 및 /또는 직포의 직물구성 밀도에 의해 비교적 간단하게 제어할 수 있다.

또한, 미리 카본계의 도전재를 함침시킨 섬유사를 이용하여 직포를 형성하는 경우에는 보다 한층 가요성이 우수한 면상 발열체로 할 수 있고, 상기의 경우와 마찬가지로 저렴한 가격으로 온도 제어가 용이하게 된다.

또한, 상기 도전성 전극대로서 상기 종섬유사 또는 횡섬유사와 동일한 정도의 직경을 갖는 도전선 다발을 이용한 경우에는 전극인 도전선 다발이 종섬유사 또는 횡섬유사와 함께 거칠게 짜여지기 때문에 그 가요성은 통상의 섬유사로된 직포와 동일한 정도가 된다.

Claims (6)

1. 직포를 구성하는 종섬유사 혹은 횡섬유사의 일부로서, 폭이 좁은 가요성을 갖는 도전성 전극대를 소정 간격으로 복수대 배설하고 당해 섬유사와 함께 직성하고, 이와 같이 하여 직성된 직포에 카본계의 도전재를 부착시키고, 이들 카본계 도전재의 상하 양면을 전기 절연성 피복재로 피복하고, 당해 각 전극대의 단부에 전극단자를 부착한 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
2. 미리 카본계의 도전재를 함침시킨 섬유사를 이용하여 직포를 형성하는데 있어서, 당해 직포를 구성하는 종섬유사 혹은 횡섬유사의 일부로서 폭이 좁은 도전성 전극대를 소정의 간격을 두고 복수대 배설하여 당해 섬유사와 함께 직성하고, 이들 섬유사와 전극대를 직성하여 수득한 직포의 상하 양면을 전기 절연성 피복재로 피복하고, 당해 각 전극대의 단부에 전극단자를 부착한 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극대가 상기 종섬유사 또는 횡섬유사와 동일한 정도의 직경을 갖는 도전선을 집합한 도전선 다발로 이루어지고, 이러한 도전선 다발과 교차하는 상기 횡섬유선 또는 종섬유선이 당해 도전선 다발에 대하여 편조되어 있는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느한 항에 있어서, 상기 전극대의 폭이 3mm 내지 7mm이고, 상기 직포에 대하여 40mm 내지 80mm의 간격으로 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극대가 상기 직포에 대하여 4가닥 이상 배설고, 인접하는 전극대 끼리 다른 전극에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
6. 제 3항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유사가 목면사이고, 도전선 다발이 4 내지 8가닥의 동선인 것을 특징으로 하는 면상 발열체.