KR20020086158A - Electric heating plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카본섬유를 이용한 발열체에 있어서, 전기를 공급하는 카본섬유를 합사한 섬유로 구성하고, 합사한 카본섬유를 동일 길이로 절단하여 양측의 전원 인가판에 병렬로 접속한 제 1 의 발열판과,The present invention relates to a heating element using carbon fibers, comprising: a first heating plate composed of a fiber made of carbon fibers for supplying electricity, the carbon fiber being cut into equal lengths, and connected in parallel to power supply plates on both sides; ,
상기 제 1의 발열판의 일측 전원 인가판을 공통 노드로 하고 다른 전원 인가판에 합사한 카본 섬유를 동일 길이로 절단하여 병렬로 배열한 제 2 의 발열판과,A second heating plate in which one side power supply plate of the first heating plate is a common node, and carbon fibers plied together with the other power supply plate are cut to the same length and arranged in parallel;
상기 제 1 및 제 2 발열판을 절연하는 절연판과,An insulating plate for insulating the first and second heating plates;
제 1 및 제 2 발열판을 커버하는 절연성 커버체로 구성하고,It consists of an insulating cover body which covers a 1st and 2nd heating plate,
상기 공통노드를 제외한 전원 인가판을 통하여 전원을 인가하여 카본섬유에서 발열토록 하는 전기 발열판을 제공한다.Provides an electric heating plate to generate heat from the carbon fiber by applying power through the power supply plate except the common node.
Description
본 발명은 전기 발열판에 관한 것으로, 전기를 공급하는 카본섬유를 병렬로 구성하여 전후 일조로 구비하고, 전후 일조의 일측은 공통 노드를 이루고, 다른 측은 상호 다른 전극을 제공토록 하며 병렬을 이루는 전 후 섬유는 상호 동일 간격을 이루어 발열성을 극대화 시킨 전기 발열판에 관한 것이다.The present invention relates to an electric heating plate, comprising a carbon fiber for supplying electricity in parallel to the front and rear sunshine, one side of the front and rear sunshine to form a common node, the other side to provide different electrodes before and after parallel Fibers are related to the electric heating plate to maximize the heat generation by forming the same distance from each other.
통상적으로 사용하는 발열체 즉, 전기를 통과시키되 그 저항값이 높아 도체 자체에서 발열을 하게되는 전열체로는 니켈선 또는 구리선등이 사용되며, 발명체의 용도로는 전기매트등 전기에너지를 열에너지로 변환 사용하는 곳에 사용되고 있다. 그러나 이들은 발열 사용시간이 경과하거나 무리한 부하가 걸릴 경우 과열에 의해 전열체 자체의 물성 변화가 일어나 더욱 높은 과열이 발생되거나 또는 전열 효율이 급격히 저하되어 필요 이상의 전력 소비의 요인이 되고 있는 실정이며 특히 금속성의 발열체를 장시간 사용할 경우 금속선이 산화되어 저항치가 불안정해 진다.Commonly used heating elements, that is, electric wires that pass electricity, but the resistance value is high, the heating element that generates heat in the conductor itself, such as nickel wire or copper wire is used, the use of the invention converts electrical energy such as electric mat into thermal energy It is used where to use. However, when the heat generation time has elapsed or the excessive load is applied, the physical properties of the heating element itself are changed due to overheating, which results in higher overheating or rapid deterioration in heat transfer efficiency, which is a cause of excessive power consumption. If you use the heating element for a long time, the metal wire is oxidized and the resistance becomes unstable.
또한 카본 분말가루를 액상 상태로 필름이나 천에 정밀 코팅한 후 양단에 양전극과 음전극을 형성한 면상 발열체가 개발되었으나 자체 온도가 70도 이상 또는 표면온도가 51도 이상으로 올리기가 어려워 온돌문화에 오랜 관습을 가지고 있는 우리의 난방습관에는 잘 맞지 않으며, 필름이나 천의 표면에 도포된 카본의 두께가 일정하지 않아 각 요소 간에 전기저항 값이 일정치 않고 물성변화가 나는 문제점이 있었다.In addition, a planar heating element was developed in which the carbon powder was precisely coated on a film or cloth in a liquid state, and formed a positive electrode and a negative electrode at both ends, but it was difficult to raise its temperature above 70 degrees or surface temperature above 51 degrees. It does not fit well with our customary heating habits, and the thickness of carbon applied to the surface of film or cloth is not constant, so the electric resistance value between each element is not constant and there is a problem of property change.
이를 해소하고자 국내 특허 공고 제 96-7905호로 알려진 바와 같이, 미세한 가닥의 카본 섬유를 합사한 카본섬유군 주연에 절연체를 피복하고 피복층 외부에 실리콘 고무 코팅층을 형성한 발열선체에 있어서, 상기 미세 가닥의 카본 섬유를합사한 카본 섬유군이 1미터당 60옴 이하의 저항 값을 갖도록 하며 상기 저항값을 갖는 카본 섬유군을 하나 이상의 군으로 합사한 발열체가 개발되었다. 이는 도 1 과 같이 미세한 굵기의 카본 섬유를 수열 조합하여서 된 도전부(1)를 구성하고, 이 도전부(1)의 주연에 절연체로 피복층(2)을 구성하고, 그 외부에 주로 내열성이 우수한 실리콘 등의 재료로 코팅층(3)을 구성하였으며, 이는 도 2 와 같은 전기매트(10)에 적용된다.In order to solve this problem, as disclosed in Korean Patent Publication No. 96-7905, in a heating hull in which an insulator is coated on the periphery of a group of carbon fibers in which fine fibers of carbon are spliced, and a silicone rubber coating layer is formed outside the coating layer, A heating element has been developed in which a carbon fiber group incorporating carbon fibers has a resistance value of 60 ohms or less per meter and a carbon fiber group having the resistance value is spliced into one or more groups. This constitutes a conductive portion 1 formed by hydrothermally combining fine-thick carbon fibers as shown in FIG. 1, and forms a coating layer 2 as an insulator on the periphery of the conductive portion 1, and mainly has excellent heat resistance to the outside. The coating layer 3 was made of a material such as silicon, which is applied to the electric mat 10 as shown in FIG.
그러나 이러한 기술은 고열의 발열을 이루어 온돌 효과를 제공하기는 하나 카본 섬유군을 합하여 절연체를 피복하는 구성이므로 장시간 사용 시 합사한 카본 섬유군이 부분 단절되면 아크가 발생하고 전류의 흐름에 의한 전자파의 발생 우려가 있는 것이었다.However, this technology generates high heat and provides an ondol effect, but it combines carbon fiber groups to cover the insulator. Therefore, if the carbon fiber group is partially disconnected during long time use, an arc is generated and the electromagnetic wave There was a possibility of occurrence.
본 발명은 이를 해소코자하는 것으로, 본 발명의 목적은 카본 섬유군의 일부가 단절되어도 아크발생이 없으며, 전자파 발생을 없게 한 전기 발열판을 제공하려는 것이다. 이를 위하여 본 발명은 단위카본섬유를 합사한 합사카본섬유를 일정길이로 절단하여 대향한 전원 인가판에 병렬로 접속한 제 1 의 발열판과, 제 1 의 발열판의 일 전원 인가판을 공통 노드로 하여 다른 전원 인가판에 역시 병렬로 합사카본섬유를 일정 길이로 접속한 제 2 의 발열판을 이루고 전원은 공통노드가 아닌 전원 인가판에서 전원의 양단을 공급받도록 구성한다.The present invention is intended to solve this problem, an object of the present invention is to provide an electric heating plate without the generation of arc even if a portion of the carbon fiber group is disconnected. To this end, according to the present invention, the first heating plate and the one power supply plate of the first heating plate, which are cut in a certain length and are connected in parallel to the opposite power supply plates, are made of a common node. A second heating plate is also formed in parallel with other power supply plates in parallel to connect the haptic carbon fibers to a predetermined length.
도 1 은 종래의 발열용 카본선의 일부절결 사시도,1 is a partially cutaway perspective view of a conventional heating carbon wire,
도 2 는 도 1을 이용한 매트의 사시도,Figure 2 is a perspective view of the mat using Figure 1,
도 3 은 본 발명을 이루는 카본 합사의 일 예를 나타낸 사시도,Figure 3 is a perspective view showing an example of the carbon braided yarn forming the present invention,
도 4 는 본 발명의 일부 절결 사시도,4 is a partially cutaway perspective view of the present invention;
도 5 는 본 발명의 자기 제거 원리를 도 4 의 A-A 선 상태로 설명하는 자계도이다.FIG. 5 is a magnetic field diagram illustrating the magnetic removal principle of the present invention in the A-A line state of FIG. 4. FIG.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
11;단위 카본섬유 12;단위 합사카본섬유11; Unit Carbon Fiber 12; Unit Plywood Carbon Fiber
13, 13-1;합사한 카본섬유 20;제 1 의 발열판13, 13-1; carbon fiber 20 flocked; first heating plate
21;전원 인가판 22, 32;전원 인가판21; power supply plates 22, 32; power supply plates
30;제 2 의 발열판 40;절연판30; second heating plate 40; insulating plate
50;절연성 커버체50; insulating cover
즉, 본 발명은 카본섬유를 이용한 발열체에 있어서, 전기를 공급하는 카본섬유를 합사한 섬유로 구성하고, 합사한 카본섬유를 동일 길이로 절단하여 양측의 전원 인가판에 병렬로 접속한 제 1 의 발열판과,That is, according to the present invention, in the heating element using the carbon fiber, the carbon fiber for supplying electricity is composed of fibers that have been spliced, and the spliced carbon fibers are cut to the same length and connected in parallel to the power supply plates on both sides. Heating plate,
상기 제 1의 발열판의 일측 전원 인가판을 공통 노드로 하고 다른 전원 인가판에 합사한 카본 섬유를 동일 길이로 절단하여 병렬로 배열한 제 2 의 발열판과,A second heating plate in which one side power supply plate of the first heating plate is a common node, and carbon fibers plied together with the other power supply plate are cut to the same length and arranged in parallel;
상기 제 1 및 제 2 발열판을 절연하는 절연판과,An insulating plate for insulating the first and second heating plates;
제 1 및 제 2 발열판을 커버하는 절연성 커버체로 구성하고,It consists of an insulating cover body which covers a 1st and 2nd heating plate,
상기 공통노드를 제외한 전원 인가판을 통하여 전원을 인가하여 카본섬유에서 발열토록 하는 전기 발열판을 제공하려는 것이다.It is to provide an electric heating plate to heat the carbon fiber by applying power through a power supply plate except the common node.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3 은 본 발명에 사용되는 카본섬유의 사시도로, 단위 카본섬유(11)를 일차 합사한 단위 합사 카본섬유(12)가 합사한 카본섬유(13)를 이루도록 구성한다.3 is a perspective view of the carbon fiber used in the present invention, wherein the unit-plyed carbon fiber 12 obtained by primary plying the unit carbon fiber 11 is configured to form the plywood carbon fiber 13.
도 4 는 본 발명을 이루는 전기 발열판의 요부 구성도로,4 is a main configuration diagram of the electric heating plate of the present invention,
전기를 공급하는 단위 카본섬유를 합사한 카본섬유(13)로 구성하고, 합사한 카본섬유(13)를 동일 길이로 절단하여 양측의 전원 인가판(21,22)에 병렬로 일정 간격을 두고 접속한 제 1 의 발열판(20)과,Unit carbon fibers for supplying electricity are composed of carbon fibers 13 that are braided, and the carbon fibers 13 that are braided are cut to the same length and connected to power supply plates 21 and 22 on both sides in parallel at a predetermined interval. One first heating plate 20,
상기 제 1의 발열판(20)의 일측 전원 인가판(21)을 공통 동박으로 하고 다른 전원 인가판(32)에 합사한 카본 섬유(13-1)를 동일 길이로 절단하여 병렬로 배열한 제 2 의 발열판(30)과,A second one in which the one side power supply plate 21 of the first heat generating plate 20 is made of a common copper foil and the carbon fibers 13-1 spun together with the other power supply plate 32 are cut to the same length and arranged in parallel. Heating plate 30,
상기 제 1 및 제 2 발열판(20,30)을 절연하는 절연판(40)과,An insulating plate 40 that insulates the first and second heating plates 20 and 30;
제 1 및 제 2 발열판(20,30)을 커버하는 절연성 커버체(50)로 구성하고,It consists of the insulating cover body 50 which covers the 1st and 2nd heat generating plates 20 and 30,
상기 공통 동박을 이루는 일측 전원 인가판(21)을 제외한 한 쌍의 전원 인가판(22,32)을 통하여 전원을 인가하여 합사한 카본섬유(13, 13-1)에서 발열토록 구성한다.It is configured to generate heat from the carbon fibers 13 and 13-1 plyed by applying power through a pair of power applying plates 22 and 32 except for one side power applying plate 21 forming the common copper foil.
이와 같이 구성한 본 발명은 전원 인가판(22,32)을 통하여 전원을 인가하면, 교류이므로 일 순간을 나타내면 도 4 와 같은 전류의 흐름을 가진다. 즉, 전원 인가판(22)에서 전원 인가판(21)으로 전원이 병렬 카본섬유(13)를 통하여 제 1 의 발열판(20)으로 이동하고, 전원 인가판(21)은 공통 노드를 이루는 제 2 의 발열판(30)과 접속하여 다른 전원 인가판(32)으로 복귀하는 전류의 흐름을 이룬다. 즉, 전원 인가판(22), 카본섬유(13), 전원 인가판(21), 카본섬유(13-1) 및 전원 인가판(32)을 통한 전류의 루프를 통하여 동시에 균등 발열하게 된다. 발열을 위한 저항의 계산은 통상의 기술이므로 본 발명에서는 이를 생략한다. 다만 본 발명은 카본 섬유(13,13-1)를 합사한 도 3 의 구성을 사용하였기로 단위 카본 섬유(11)가 일부 절단되어도 다른 카본 섬유(11)가 합사 상태를 이루도록 하였기에 긴밀히 접속하여 전류의 흐름이 지속되어 스파크 발생이 없게 된다. 아울러 본 발명은 전원 인가판(22,32)을 일정 길이마다 카본섬유(13,13-1)로 병렬 접속하였기에 동일 전위를 유지하여 발열성이 좋고 전자파의 발생도 없게 된다. 이는 도 5 와 같이 나타낼 수 있다. 도 5 는 도 4 의 A-A 선 상태를 확대한 도면으로, 공통 동박을 이루는 전원 인가판(21)의 일 측을 이루는 합사한 카본섬유(13)에 의한 제 1 의 발열판(20)와, 다른 측을 이루는 합사한 카본섬유(13-1)로 이루어지는 제 2 의 발열판(30)(사실은 양 발열판(20,30)을 펼친 상태가 하나의 발열판을 이루는 것이나 전후면을 구분하기 위하여 편의상 구분한다)을 통과하는 합사한 카본섬유(13, 13-1)에 의하여 전류가 통과할 때 프래밍의 오른나사법칙에 의한 자계가 발생한다.The present invention configured as described above has a flow of current as shown in FIG. 4 when the power is applied through the power supply plates 22 and 32, and thus indicates one moment. That is, the power is transferred from the power applying plate 22 to the power applying plate 21 to the first heating plate 20 through the parallel carbon fiber 13, and the power applying plate 21 forms a common node. It is connected to the heating plate 30 of the to form a current flow to return to the other power supply plate (32). That is, evenly heat is generated at the same time through the loop of the current through the power applying plate 22, the carbon fiber 13, the power applying plate 21, the carbon fiber 13-1 and the power applying plate 32. Calculation of the resistance for the heat generation is a conventional technique, so it is omitted in the present invention. However, the present invention uses the configuration of FIG. 3 in which carbon fibers 13 and 13-1 are spliced, so that even if the unit carbon fiber 11 is partially cut, other carbon fibers 11 are spliced to form a spliced state. The flow continues and there is no spark. In addition, in the present invention, since the power supply plates 22 and 32 are connected in parallel with carbon fibers 13 and 13-1 at predetermined lengths, the same potential is maintained to generate heat and prevent generation of electromagnetic waves. This may be represented as shown in FIG. 5. FIG. 5 is an enlarged view of the AA line of FIG. 4, wherein the first heating plate 20 is made of the braided carbon fiber 13 forming one side of the power applying plate 21 forming a common copper foil, and the other side. The second heating plate 30 made of a fused carbon fiber 13-1 (in fact, the state in which both the heating plate 20, 30 unfolded to form one heating plate or to distinguish the front and rear for convenience) When electric current passes through the spliced carbon fibers 13 and 13-1, magnetic fields are generated by the right-hand rule of framing.
구체적으로 제 1 의 발열판(20)을 이루는 카본섬유(13)에 의한 상하의 자계(b1, b2) 는 상호 상쇄되므로 자계가 없어지고, 또한 제 2 의 발열판(20)을 이루는 카본섬유(13-1)에 의한 상하의 자계(a1, a2)역시 상호 상쇄되어 자계가 없어지게 된다. 아울러 양측은 상호 자계(c1, c2)에 의하여 상쇄되므로 자계의 영향을 제거할 수 있는 전기 발열판을 이룬다.Specifically, the upper and lower magnetic fields b1 and b2 by the carbon fibers 13 constituting the first heat generating plate 20 cancel each other, so that the magnetic field disappears, and the carbon fibers 13-1 forming the second heat generating plate 20. The upper and lower magnetic fields a1 and a2 caused by) are also mutually canceled and the magnetic field disappears. In addition, since both sides are offset by mutual magnetic fields (c1, c2) to form an electric heating plate that can remove the influence of the magnetic field.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and drawings, and various permutations, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have
이상과 같이 본 발명은 카본섬유를 이용한 발열체를 구성할 때 단위 카본섬유를 합사한 합사 카본섬유를 사용하므로 사용에 의하여 단위 카본섬유가 절단된다 하여도 합사에 의하여 상호 긴밀히 접촉되므로 아크발생의 우려가 없고,As described above, since the present invention uses a braided carbon fiber in which unit carbon fibers are plyed together when constructing a heating element using carbon fiber, even if the unit carbon fibers are cut by use, they are in intimate contact with each other. No,
합사 카본섬유를 병렬로 구성하므로 양단의 전위차가 없어 일정한 발열 효과를 제공하고, 전후의 카본 섬유가 일정 간격을 유지하므로 상호 자계가 상쇄되어 전자파의 발생을 원천적으로 막아준다.Since the plywood carbon fiber is configured in parallel, there is no potential difference between both ends to provide a constant heating effect, and since the front and rear carbon fibers maintain a constant interval, mutual magnetic fields are canceled to prevent the generation of electromagnetic waves.
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Patent event date: 20031104 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20030531 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |