KR102229180B1 - 면상발열체를 이용한 피복부재 - Google Patents

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KR102229180B1
KR102229180B1 KR1020200003810A KR20200003810A KR102229180B1 KR 102229180 B1 KR102229180 B1 KR 102229180B1 KR 1020200003810 A KR1020200003810 A KR 1020200003810A KR 20200003810 A KR20200003810 A KR 20200003810A KR 102229180 B1 KR102229180 B1 KR 102229180B1
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이용희
김민재
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주식회사 창민테크론
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Abstract

본 발명은 면상발열체를 이용한 의류에 관한 것으로, 그 구성은, 망상의 와이어부로 형성되어 상기 와이어부에 전류가 공급되면 발열되는 면상발열체가 내장되는 피복부재에 있어서, 상기 면상발열체는, 전원이 공급되면 발열되고, 규칙적인 크기로 형성되는 망상구조의 제 1와이어부와, 전원이 공급되면 발열되고, 상기 제 1와이어부의 망상 크기보다 상대적으로 큰 망상 크기로 형성되는 제 2와이어부와, 상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부에 외부의 전원이 공급되도록 연결하는 연결부와, 상기 연결부의 상하면에 마련되는 금속박판의 상하면에 마련되는 결합부와, 상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부 상하면에 마련되는 절연부 및 상기 제 1와이어부와 상기 제 2와이어부를 코팅하는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 재질로 구성되며, 상기 코팅층에는 금속분말 또는 세라믹분말이 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

면상발열체를 이용한 피복부재{Covering member using planar heater}
본 발명은 면상발열체를 이용한 피복부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 균일한 발열이 가능하고, 세탁성과 내구성이 우수한 면상발열체를 이용한 피복부재에 관한 것이다.
면상발열체는 열선과는 달리 면 상태에서 열을 내는 발열체로 카본블랙, 그라프트 폴리머 등 도전성 수지를 발열 소재로 사용하고 내열성의 절연재료로 성형하여 사용되고 있다.
면상발열체는 전기 저항을 갖는 발열체를 매개로 하여 전기에너지를 열에너지로 변환시켜주는 기능을 갖는 시트 형상으로 형상이 얇고 치수와 발열량의 설계를 자유롭게 할 수 있기 때문에 가정용 전열기기, 산업용 기기를 시작해 전 산업 분야에 새로운 히터로 다양하게 사용되고 있다.
또한 최근 발열을 요하는 시장이 급성장함에 따라, 주거, 상업, 농업, 레저, 헬스케어, 차량용 등에서 기능과 공간적인 측면에서의 면상발열체의 요구가 증가되고 있다.
그러나 의류나 신발에 적용할 경우, 곡면 또는 불규칙한 형상에도 적용해야하며, 세탁하는 경우 발열선이 끊어지는 문제점이 있었다.
등록특허 제10-1568673호
상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가혹한 세탁 조건인 산업의류 세탁조건(Industrial Wash-ISO-15797)에서도 저항의 변화없이 안정적인 발열이 가능한 면상발열체를 이용한 피복부재를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 망상의 와이어부로 형성되어 상기 와이어부에 전류가 공급되면 발열되는 면상발열체가 내장되는 피복부재에 있어서, 상기 면상발열체는, 전원이 공급되면 발열되고, 규칙적인 크기로 형성되는 망상구조의 제 1와이어부와, 전원이 공급되면 발열되고, 상기 제 1와이어부의 망상 크기보다 상대적으로 큰 망상 크기로 형성되는 제 2와이어부와, 상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부에 외부의 전원이 공급되도록 연결하는 연결부와, 상기 연결부의 상하면에 마련되는 금속박판의 상하면에 마련되는 결합부와, 상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부 상하면에 마련되는 절연부 및 상기 제 1와이어부와 상기 제 2와이어부를 코팅하는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 재질로 구성되며, 상기 코팅층에는 금속분말 또는 세라믹분말이 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 금속분말과 세라믹분말은 50 내지 500nm 크기이며, 상기 코팅층은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 100 중량부에 대하여 금속분말 또는 세라믹분말 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 절연부는 에폭시 또는 PE 또는 PVC 또는 EVA 재질의 필름을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부의 온도를 감지하는 온도 감지기, 상기 연결부에 인가되는 전원을 조절하여 상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부의 온도를 조절하는 온도 컨트롤러를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 온도 컨트롤러는 상기 각각의 면상 발열체와 독립적으로 연결되어 개별적으로 온도 조절을 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 면상발열체를 이용한 피복부재에서는 다음과 같은 효과가 있다.
화학적인 반응 뿐만아니라 세탁에도 저항의 변화없이 안정적인 발열이 가능한 효과가 있다.
또한 국부적인 손상이나 구김 등의 물리적 변화에도 이상 발열에 의한 화재의 위험없이 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
내구성, 내식성이 향상되었으며, 전기파 및 전자기파를 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 면상발열체를 이용한 피복부재의 일실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 면상발열체를 이용한 피복부재의 다른 일실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 면상발열체를 이용한 피복부재의 구성을 보인 정면도.
이하 본 발명에 의한 면상발열체를 이용한 피복부재의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명인 면상발열체를 이용한 피복부재는 도 1에 도시된 바와 같이, 망상의 와이어부로 형성되어 상기 와이어부에 전류가 공급되면 발열되는 면상발열체(200)가 내장되는 피복부재(100)를 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명의 면상발열체를 이용한 피복부재(100)는 면상발열체(200)가 마련된다. 상기 면상발열체(200)는 와이어를 경사와 위사로 공급, 직조하여 망상(메쉬)구조로 구성된다.
여기서, 상기 피복부재는 신발, 장갑, 의류 등에 한정되지 않고, 사람의 몸을 가리거나 보호할 수 있는 어떠한 소재도 가능하다.
상기 면상발열체(200)는 본 발명의 면상발열체를 이용한 피복부재(100)의 발열이 가능하도록 한다.
상기 면상발열체(200)는 피복시트에 발열이 가능하도록 하기 위하여, 여러가지 방법으로 구성될 수 있으며, 예를 들면 도 1의 제 1면상발열체(300) 또는 도 2의 제 2면상발열체(400)와 같이 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1면상발열체(300)는 망상구조의 제 1와이어부(310)와, 상기 제 1와이어부(310)의 망상 크기보다 상대적으로 큰 망상 크기로 형성되는 제 2와이어부(320)와, 상기 제 1와이어부(310) 및 제 2와이어부(320)에 외부의 전원이 공급되도록 연결하는 연결부(330)와, 상기 연결부(330)의 상하면에 마련되는 금속박판(341)의 상하면에 마련되는 결합부(340)와, 상기 제 1와이어부(310) 및 제 2와이어부(320) 상하면에 마련되는 절연부(350) 및 상기 제 1와이어부(310)와 상기 제 2와이어부(320)를 코팅하는 코팅층(360)을 포함하여 구성된다.
상기 제 1와이어부(310)는 와이어를 경사와 위사로 공급, 직조하여 메쉬 형상으로 구성되며, 전원을 공급받아 면상발열체의 발열이 수행되도록 하는 역할을 한다.
상기 제 1와이어부(310)를 구성하는 와이어는 금속열선으로 사용되는 소재 또는 전기전도성 열선을 합성수지로 코팅 또는 압출한 열선 소재 등이 사용되어질 수 있다.
상기 제 1와이어부(310) 소재의 일례로는 경량화, 내식성, 유연성, 내구성이 높은 스테인리스강(Stainless steel, STS)이 사용되어질 수 있다.
상기 제 1와이어부(310)는 메쉬(망상)구조 밀도를 조절하여, 면상 전체의 전류 분산 조절이 가능하다.
상기 제 1와이어부(310)는 발열량 및 열화 방지 등을 고려하여 0.1 내지 1mm의 지름으로 구성되는 와이어를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제 1와이어부(310)를 코팅하는 코팅층(360)을 더 포함할 수 있으며, 상기 코팅층(360)은 세탁성, 내구성, 내식성 및 절연효과를 위해 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 재질을 사용할 수 있다.
균일한 발열 효과를 위해, 상기 코팅층(360)에 금속분말 또는 세라믹분말을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속분말 및 세라믹분말은 50 내지 500nm크기 인 것이 바람직하다. 상기 금속분말의 재질로는 텅스텐 또는 알루미늄 등을 사용할 수 있으며, 상기 세라믹분말의 재질로는 탄화규소 등을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 금속분말 및 세라믹분말이 50nm 미만의 크기인 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 500nm 초과의 크기인 경우 발열을 제어하기 어렵고, 균일한 발열 효과를 보기 어려운 문제점이 있다.
상기 코팅층(360)은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 100 중량부에 대하여 금속분말 또는 세라믹 분말 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속분말 또는 세라믹 분말이 0.5 중량부 미만으로 첨가되는 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 10 중량부 초과하여 첨가되는 경우 내구성 및 내식성이 떨어지는 문제점이 있다.
다음으로, 상기 제 1면상발열체(300)에는 제 2와이어부(320)가 마련된다.
상기 제 2와이어부(320)는 상기 제 1와이어부(310)의 일부와 연결되며, 상기 제 1와이어부(310)에 비해 상대적으로 큰 메쉬(망상)구조를 갖도록 형성된다.
상기 제 2와이어부(320)는 상기 제 1와이어부(310)의 일부 와이어를 상기 제 2와이어부(320)의 와이어로 대체하여 직조하거나, 상기 제 1와이어부(310)에 제 2와이어부(320)를 별도로 부착되는 등 다양하게 설계 가능하다.
제 2와이어부(320)는 상기 제 1와이어부(310)의 와이어에 비해 전기저항이 낮게 구성된다. 이는 상기 제 2와이어부(320)를 통하여 빠르게 흐른 전류를 제 1와이어부(310)에 전달하여 전체적으로 균일한 발열이 일어나도록 하기 위함이다.
상기 전기저항의 조절은 상기 제 2와이어부(320)를 구성하는 와이어의 소재를 전기저항이 낮은 소재로 실시하거나, 소재는 동일시 하되 와이어의 두께(굵기)를 달리하여 조절할 수 있다.
상기 와이어의 소재를 달리하여 전기저항을 조절할 경우 상기 제 2와이어부(320)는 도전성 와이어를 이용하여 전류가 전체적으로 빠르게 흐르도록 한다.
예를 들어 제 2와이어부(320)는 상기 제 1와이어부(310)를 스테인리스강 와이어로 구성할 경우, 보다 전기저항이 낮은 소재인 구리, 니켈 등의 도전성 와이어로 구성될 수 있으며 이는 다양하게 설계 변형이 가능하다.
상기 제 1와이어부(310)를 구성하는 스테인리스강에 비하여, 상기 제 2와이어부(320)를 전기저항이 낮은 구리, 니켈 등의 도전성 와이어를 사용하여 구성함으로써 전류의 흐름을 보다 빠르게 하여 전체적으로 균일한 발열이 가능하도록 한다.
상기 제 2와이어부(320)는 전류의 흐름을 보다 빠르게 하여 전체적으로 균일한 발열이 가능하도록 하는 동시에, 발열 소재를 사용할 경우 발열체로서의 역할 또한 수행할 수 있다.
또 다른 방법으로, 상기 제 2와이어부(320)를 구성하는 와이어의 두께를 상기 제 1와이어부(310)를 구성하는 와이어의 두께(굵기)보다 두껍게(넓게)하여 구성함으로써 전류의 흐름을 보다 빠르게 하여 전체적으로 균일한 발열이 가능하도록 한다.
상기 제 1와이어부(310)를 코팅하는 코팅층(360)을 더 포함할 수 있으며, 상기 코팅층(360)은 세탁성, 내구성, 내식성 및 절연효과를 위해 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 재질을 사용할 수 있다.
균일한 발열 효과를 위해, 상기 코팅층(360)에 금속분말 또는 세라믹분말을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속분말 및 세라믹분말은 50 내지 500nm크기 인 것이 바람직하다. 상기 금속분말의 재질로는 텅스텐 또는 알루미늄 등을 사용할 수 있으며, 상기 세라믹분말의 재질로는 탄화규소 등을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 금속분말 및 세라믹분말이 50nm 미만의 크기인 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 500nm 초과의 크기인 경우 발열을 제어하기 어렵고, 균일한 발열 효과를 보기 어려운 문제점이 있다.
상기 코팅층(360)은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 100 중량부에 대하여 금속분말 또는 세라믹 분말 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속분말 또는 세라믹 분말이 0.5 중량부 미만으로 첨가되는 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 10 중량부 초과하여 첨가되는 경우 내구성 및 내식성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 제 1와이어부(310) 및 제 2와이어부(320)에 외부의 전원이 공급되도록 연결부(330)가 마련된다. 상기 연결부(330)는 상기 제 1와이어부(310) 또는 제 2와이어부(320) 일측에 마련되어, 전원을 공급하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
상기 연결부(330)의 상하면에 결합부(340)가 마련된다. 상기 결합부(340)에는 금속박판(341)을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속박판(341)은 상기 연결부(330)와 상기 결합부(340) 사이에 마련된다. 상기 금속박판(341)은 물리적인 가압이나 용접을 통해 제 1와이어부(310)와 제 2와이어부(320)에 전극을 형성시킨다. 상기 금속박판(341) 소재의 일례로는 동박판 등이 사용되어질 수 있다.
상기 제 1와이어부(310) 및 제 2와이어부(320) 상부와 하부에는 절연부(350)가 마련된다. 상기 절연부(350)는 에폭시 또는 PE 또는 PVC 또는 EVA 재질의 필름을 사용할 수 있다.
상기 절연부(350)는 세탁성을 향상시키고 내구성, 내식성을 향상시키며 절연효과가 있고, 전기파와 전자기파를 감소하거나 차단하는 효과가 있다.
그리고 상기 면상발열체(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 도전성 페이스트를 포함하는 제 2면상발열체(400)로도 구성될 수 있다. 상기 도전성 페이스트를 이용한 제 2면상발열체(400)는 망상구조의 제 1와이어부(410)와, 상기 제 1와이어부(410) kd에 일정한 패턴을 형성하는 패턴부(420)와, 상기 제 1와이어부(410) 및 패턴부(420)에 외부의 전원이 공급되도록 연결하는 연결부(430)와, 상기 연결부(430)의 상하면에 마련되는 금속박판(431)의 상하면에 마련되는 결합부(440)와, 상기 제 1와이어부(410) 및 상기 패턴부(420) 상하면에 마련되는 절연부(450) 및 상기 제 1와이어부(410)와 상기 패턴부(420)를 코팅하는 코팅층(460)을 포함하여 구성된다.
상기 제 1와이어부(410)는 와이어를 경사와 위사로 공급, 직조하여 메쉬 형상으로 구성되며, 전원을 공급받아 면상발열체의 발열이 수행되도록 하는 역할을 한다.
상기 제 1와이어부(410)를 구성하는 와이어는 금속열선으로 사용되는 소재 또는 전기전도성 열선을 합성수지로 코팅 또는 압출한 열선 소재 등이 사용되어질 수 있다.
상기 제 1와이어부(410) 소재의 일례로는 경량화, 내식성, 유연성, 내구성이 높은 스테인리스강(Stainless steel, STS)이 사용되어질 수 있다.
상기 제 1와이어부(410)는 메쉬(망상)구조 밀도를 조절하여, 면상 전체의 전류 분산 조절이 가능하다.
상기 제 1와이어부(410)를 코팅하는 코팅층(460)을 더 포함할 수 있으며, 상기 코팅층(460)은 세탁성, 내구성, 내식성 및 절연효과를 위해 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 재질을 사용할 수 있다.
균일한 발열 효과를 위해, 상기 코팅층(460)에 금속분말 또는 세라믹분말을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속분말 및 세라믹분말은 50 내지 500nm크기 인 것이 바람직하다. 상기 금속분말의 재질로는 텅스텐 또는 알루미늄 등을 사용할 수 있으며, 상기 세라믹분말의 재질로는 탄화규소 등을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 금속분말 및 세라믹분말이 50nm 미만의 크기인 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 500nm 초과의 크기인 경우 발열을 제어하기 어렵고, 균일한 발열 효과를 보기 어려운 문제점이 있다.
상기 코팅층(460)은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 100 중량부에 대하여 금속분말 또는 세라믹 분말 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속분말 또는 세라믹 분말이 0.5 중량부 미만으로 첨가되는 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 10 중량부 초과하여 첨가되는 경우 내구성 및 내식성이 떨어지는 문제점이 있다.
다음으로, 상기 제 2면상발열체(400)에는 패턴부(420)가 마련된다.
상기 패턴부(420)는 상기 제 1와이어부(410) 상의 일부에 일정한 패턴을 가지며 형성된다.
상기 패턴부(420)는 상기 제 1와이어부(410) 상에 도전성 페이스트를 도포, 함침하거나 인쇄하는 등 다양하게 설계가능하다.
상기 패턴부(420)는 상기 제 1와이어부(410)에 비해 전기저항이 낮게 구성된다. 이는 상기 패턴부(420)를 통하여 빠르게 흐른 전류를 제 1와이어부(410)에 전달하여 전체적으로 균일한 발열이 일어나도록 하기 위함이다.
상기 전기저항의 조절은 상기 패턴부(420)를 구성하는 도전성 페이스트를 상기 제 1와이어부(410)에 비하여 전기저항이 낮은 소재를 포함하는 도전성 페이스트로 하여 조절할 수 있다.
즉, 상기 패턴부(420)는 상기 제 1와이어부(410)와 소재를 달리하여 전기저항 계수가 낮은 도전성 페이스트로 상기 제 1와이어부(410) 상에 패턴을 형성함으로써 전류가 전체적으로 신속하게 흐르도록 한다.
예를 들어 상기 패턴부(420)는 상기 제 1와이어부(310)를 스테인리스강 와이어로 구성할 경우, 보다 전기저항이 낮은 소재인 구리, 니켈 등을 포함하는 도전성 페이스트로 구성될 수 있으며 이는 다양하게 설계 변형이 가능하다.
상기 제 1와이어부(310)를 구성하는 스테인리스강에 비하여, 상기 패턴부(420)를 전기저항이 낮은 구리, 니켈 등의 도전성 페이스트로 패턴을 형성하여 전류의 흐름을 보다 빠르게 하여 전체적으로 균일한 발열이 가능하도록 한다.
상기 패턴부(420)는 전류의 흐름을 보다 빠르게 하여 전체적으로 균일한 발열이 가능하도록 하는 동시에, 발열 소재를 사용할 경우 발열체로서의 역할 또한 수행할 수 있다.
상기 패턴부(420)의 패턴은 상술한 기능을 위해 계단형, 십자형 등 어떠한 패턴 형성으로든 다양하게 설계변경 가능하다.
상기 제 패턴부(420)를 코팅하는 코팅층(460)을 더 포함할 수 있으며, 상기 코팅층(460)은 세탁성, 내구성, 내식성 및 절연효과를 위해 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 재질을 사용할 수 있다.
균일한 발열 효과를 위해, 상기 코팅층(460)에 금속분말 또는 세라믹분말을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속분말 및 세라믹분말은 50 내지 500nm크기 인 것이 바람직하다. 상기 금속분말의 재질로는 텅스텐 또는 알루미늄 등을 사용할 수 있으며, 상기 세라믹분말의 재질로는 탄화규소 등을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 금속분말 및 세라믹분말이 50nm 미만의 크기인 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 500nm 초과의 크기인 경우 발열을 제어하기 어렵고, 균일한 발열 효과를 보기 어려운 문제점이 있다.
상기 코팅층(460)은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 100 중량부에 대하여 금속분말 또는 세라믹 분말 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속분말 또는 세라믹 분말이 0.5 중량부 미만으로 첨가되는 경우 발열 효과를 보기 어려우며, 10 중량부 초과하여 첨가되는 경우 내구성 및 내식성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 제 1와이어부(410) 및 상기 패턴부(420)에 외부의 전원이 공급되도록 연결부(430)가 마련된다. 상기 연결부(430)는 상기 제 1와이어부(410) 또는 상기 패턴부(420) 일측에 마련되어, 전원을 공급하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
상기 연결부(430)의 상하면에 결합부(440)가 마련된다. 상기 결합부(440)에는 금속박판(441)을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속박판(441)은 상기 연결부(430)와 상기 결합부(440) 사이에 마련된다. 상기 금속박판(441)은 물리적인 가압이나 용접을 통해 제 1와이어부(410)와 상기 패턴부(420)에 전극을 형성시킨다. 상기 금속박판(441) 소재의 일례로는 동박판 등이 사용되어질 수 있다.
상기 제 1와이어부(410) 및 상기 패턴부(420) 상부와 하부에는 절연부(450)가 마련된다. 상기 절연부(450)는 에폭시 또는 PE 또는 PVC 또는 EVA 재질의 필름을 사용할 수 있다.
상기 절연부(450)는 세탁성을 향상시키고 내구성, 내식성을 향상시키며 절연효과가 있고, 전기파와 전자기파를 감소하거나 차단하는 효과가 있다.
상기 면상발열체에는 상기 제 1와이어부(310, 410)) 및 제 2와이어부(320) 및 상기 패턴부(420)의 온도를 감지하는 온도 감지기와 상기 연결부(330, 430)에 인가되는 전원을 조절하여 상기 제 1와이어부(310, 410) 및 제 2와이어부(320) 및 상기 패턴부(420)의 온도를 조절하는 온도 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 감지기는 과전류에 의한 이상발열을 감지할 수 있으며, 상기 온도 컨트롤러는 상기 각각의 면상 발열체와 독립적으로 연결되어 개별적으로 온도 조절을 할 수 있도록 구성된다.
이하, 본 발명에 의한 면상발열체를 이용한 의류의 작용에 대해 설명한다.
먼저 도 1의 제 1면상발열체(300)를 이용한 피복부재(100)는 사용자가 착용하여 전원을 공급하면, 상기 제 1면상발열체(300)의 와이어를 통해 전류가 흐른다.
상기 전류는 연결부(330)의 일측에서 금속박판(341)을 통하여, 전기 저항이 낮은 제 2와이어부(320)로 전달되고, 상기 제 2와이어부(320)의 와이어 일측에 전달된 전류는 상기 제 2와이어부(320) 전체로 전달된다. 상기 제 2와이어부(320)가 발열 가능한 소재로 구성될 경우, 전류의 흐름과 동시에 발열된다.
상기 제 2와이어부(320) 전체로 전달된 전류는 상기 제 2와이어부(320)와 연결된 상기 제 1와이어부(310) 일측을 통해 상기 제 1와이어부(310) 전체로 전달된다. 상기 제 1와이어부(310)는 전류가 전달될 시 전류의 흐름과 동시에 발열되어 면상발열체(200)로서의 역할을 수행하게 된다.
여기서, 상기 코팅층(360)과 절연부(350)을 통해 2중 코팅을 실시하여 세탁 시에도 내구성이 우수하여 상기 제 1와이어부(310)와 제 2와이어부(320)를 보호할 수 있으며, 국부적인 손상이나 구김등의 물리적 변화에서도 안정성을 확보하였으며, 상기 코팅층(360)의 금속분말이나 세라믹분말을 추가하여 발열 효과를 증대시킬 수 있다.
다음으로 도 2의 제 2면상발열체(400)를 이용한 피복부재(100)는 사용자가 착용하여 전원을 공급하면, 상기 제 2면상발열체(400)의 와이어를 통해 전류가 흐른다.
상기 전류는 연결부(430)의 일측에서 금속박판(441)을 통하여, 전기 저항이 낮은 패턴부(420)로 전달되고, 상기 패턴부(420) 일측에 전달된 전류는 상기 패턴부(420) 전체로 전달된다. 상기 패턴부(420)가 발열 가능한 소재로 구성될 경우, 전류의 흐름과 동시에 발열된다.
상기 패턴부(420) 전체로 전달된 전류는 상기 패턴부(420)와 연결된 상기 제 1와이어부(410) 일측을 통해 상기 제 1와이어부(110) 전체로 전달된다. 상기 제 1와이어부(410)는 전류가 전달될 시 전류의 흐름과 동시에 발열되어 면상발열체(200)로서의 역할을 수행하게 된다.
여기서, 상기 코팅층(460)과 절연부(450)을 통해 2중 코팅을 실시하여 세탁 시에도 내구성이 우수하여 상기 제 1와이어부(410)와 상기 패턴부(420)를 보호할 수 있으며, 국부적인 손상이나 구김등의 물리적 변화에서도 안정성을 확보하였으며, 상기 코팅층(460)의 금속분말이나 세라믹분말을 추가하여 발열 효과를 증대시킬 수 있다.
하기에는 본 발명에 의한 면상발열체를 이용한 피복부재에 대한 실험 내용을 상세히 설명한다.
(1) 평균 온도 측정 - 1
면상발열체를 이용한 피복부재의 열효율을 알아보기 위하여 서로 동일한 10개의 지점에 온도를 측정하여 평균값을 계산하였다.
[비교예 1]
비교예 1은 제 1와이어부와 제 2와이어부를 사용하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다.
[실시예 1]
실시예 1은 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 0.5 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 500nm크기이다.
[실시예 2]
실시예２는 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 5 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 500nm크기이다.
[실시예 3]
실시예 3은 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 10 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 500nm크기이다.
[실시예 4]
실시예 4는 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 15 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 500nm크기이다.
구분 평균온도
비교예 1 45.2℃
실시예 1 53.8℃
실시예 2 58.1℃
실시예 3 60.0℃
실시예 4 60.3℃
상술한 표 1에서와 같이, 실시예1 내지 실시예 4의 경우 코팅층에 텅스텐을 추가하여 면상발열체를 이용한 피복부재의 평균온도가 증가된 것을 확인할 수 있으나, 특히 코팅층에서 텅스텐이 15 중량부 이상으로 첨가되는 경우 평균 온도 증가폭이 차이가 없다.
(2) 박리 실험
면상발열체를 이용한 피복부재의 박리성 여부를 확인하기 위해, 굴신테스트를 하였다. 굴신테스트는 편심축과 감속기를 이용하여 1분에 30회 구부렸다 펼 수 있도록 설계된 장비를 이용하여 시편을 고정한 상태에서 총 10,000회에 걸쳐 굴신테스트를 하였다.
구분 박리 발생 여부
비교예 1 해당사항 없음
실시예 1 발생하지 않음
실시예 2 발생하지 않음
실시예 3 발생하지 않음
실시예 4 발생
상술한 표에 따르면, 코팅층에서 텅스텐이 15 중량부 이상으로 첨가되는 경우 텅스텐의 양이 과도하여 박리가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
(3) 평균 온도 측정 - 2
면상발열체를 이용한 피복부재의 열효율을 알아보기 위하여 서로 동일한 10개의 지점에 온도를 측정하였다.
[비교예 2]
비교예 2는 제 1와이어부와 제 2와이어부를 사용하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다.
[실시예 5]
실시예 5는 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 10 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 10nm크기이다.
[실시예 6]
실시예 6은 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 10 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 50nm크기이다.
[실시예 7]
실시예 7은 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 10 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 100nm크기이다.
[실시예 8]
실시예 8은 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 10 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 500nm크기이다.
[실시예 9]
실시예 9는 제 1와이어부와 제 2와이어부 표면에 코팅층을 코팅하며, 상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 10 중량부를 포함하여 면상발열체를 이용한 피복부재를 제조하였다. 여기서 텅스텐은 600nm크기이다.
구분 지점 1 지점 2 지점 3 지점 4 지점 5 지점 6 지점 7 지점 8 지점 9 지점 10
비교예 2 40.1℃ 43.5 38.1℃ 52.3℃ 51.0℃ 45.6℃ 44.8℃ 39.8℃ 41.5℃ 55.1℃
실시예 5 60.0℃ 60.5℃ 60.2℃ 60.3℃ 59.7℃ 59.6℃ 60.1℃ 59.6℃ 60.5℃ 59.5℃
실시예 6 59.9℃ 60.0℃ 60.3℃ 60.5℃ 60.2℃ 59.7℃ 59.8℃ 60.1℃ 60.0℃ 59.5℃
실시예7 60.1℃ 60.2℃ 60.0℃ 60.0℃ 59.8℃ 60.1℃ 60.4℃ 59.6℃ 60.3℃ 59.5℃
실시예 8 60.2℃ 59.6℃ 59.7℃ 60.3℃ 59.8℃ 60.0℃ 59.9℃ 60.1℃ 60.1℃ 60.3℃
실시예 9 56.2℃ 61.3℃ 63.0℃ 60.2℃ 57.5℃ 62.1℃ 58.8℃ 61.2℃ 59.0℃ 60.7℃
상술한 표 3에서와 같이, 텅스텐 크기가 작아질 수록 실시예 5 내지 실시예 8에서와 같이 균일한 발열 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 텅스텐의 크기가 500nm 초과인 경우, 균일한 발열 효과를 볼 수 없는 문제점이 있었다.
실시예5 내지 실시예 8은 유사한 발열 온도를 나타낸다. 그러나 텅스텐을 작은 크기로 제조하는데 있어서, 비용이 과도하게 발생하여, 실시예 8과 같은 크기로 코팅층을 제조하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 피복부재 200 : 면상발열체
300 : 제 1면상발열체 310 : 제 1와이어부
320 : 제 2와이어부 330 : 연결부
340 : 결합부 341 : 금속박판
350 : 절연부 360 : 코팅층
400 : 제 1면상발열체 410 : 제 1와이어부
420 : 패턴부 430 : 연결부
440 : 결합부 441 : 금속박판
450 : 절연부 460 : 코팅층

Claims (5)

  1. 망상의 와이어부로 형성되어 상기 와이어부에 전류가 공급되면 발열되는 면상발열체가 내장되는 피복부재에 있어서,
    상기 면상발열체는,
    전원이 공급되면 발열되고, 규칙적인 크기로 형성되는 망상구조의 제 1와이어부;
    전원이 공급되면 발열되고, 상기 제 1와이어부의 망상 크기보다 상대적으로 큰 망상 크기로 형성되는 제 2와이어부;
    상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부에 외부의 전원이 공급되도록 연결하는 연결부;
    상기 연결부의 상하면에 마련되는 금속박판의 상하면에 마련되는 결합부;　
    상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부 상하면에 마련되는 절연부; 및
    상기 제 1와이어부와 상기 제 2와이어부를 코팅하는 코팅층;을 포함하고,
    상기 코팅층은 실리콘 또는 에폭시 또는 우레탄 재질로 구성되며, 상기 코팅층에는 금속분말 또는 세라믹분말 또는 텅스텐이 포함되며,
    상기 금속분말과 세라믹분말과 텅스텐은 50 내지 500nm 크기이며,
    상기 코팅층은 에폭시 100 중량부에 대하여 텅스텐 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 이용한 피복부재.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 절연부는 에폭시 또는 PE 또는 PVC 또는 EVA 재질의 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 이용한 피복부재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부의 온도를 감지하는 온도 감지기;
    상기 연결부에 인가되는 전원을 조절하여 상기 제 1와이어부 및 제 2와이어부의 온도를 조절하는 온도 컨트롤러;를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 이용한 피복부재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 온도 컨트롤러는 상기 면상발열체와 독립적으로 연결되어 개별적으로 온도 조절을 할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 면상발열체를 이용한 피복부재.
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