KR200367202Y1 - 온열식 전기침구 - Google Patents

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KR200367202Y1 KR20-2004-0023972U KR20040023972U KR200367202Y1 KR 200367202 Y1 KR200367202 Y1 KR 200367202Y1 KR 20040023972 U KR20040023972 U KR 20040023972U KR 200367202 Y1 KR200367202 Y1 KR 200367202Y1
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Abstract

본 고안은 온열식 전기침구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소 콜로이드액으로 코팅된 발열선으로 형성되는 카본히터가 구비된 온열식 전기침구에 관한 것이다. 본 고안에 따른 온열식 전기침구(100)는 침구재(140)와, 소정간격으로 이격되는 한쌍의 동사 전극(111, 112)과, 상기 양 전극(111, 112) 사이에 연결되며 섬유사(115)에 탄소 콜로이드 용액이 1회에 0.5㎛ 내지 5㎛의 두께로 코팅되어 형성되는 복수의 발열선(113)과, 발열선(113)과 서로 그물망을 이루면서 연결되는 보조선(114)을 포함하는 카본발열체(110)가 상기 침구재(140)에 내장되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

온열식 전기침구{Electric bedding with heater}
본 고안은 온열식 전기침구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유사에 탄소 콜로이드액으로 코팅된 발열선으로 형성되는 온열식 전기침구에 관한 것이다.
침구류에 발열체를 내장시켜, 전기를 인가할 경우 발열체가 발열되어 필요한 온도의 침구를 얻는 전기침구는 오래 전부터 사용되어 왔다. 그러나 일반적인 니크롬선을 이용하는 경우 이로부터 발생하는 전자파가 인체에 유해함이 밝혀진 이후, 전자파를 발생시키지 않으면서도 적온을 얻을 수 있는 전기침구에 대한 연구가 활발히 진행되어, 여러 방식으로 성과를 얻어왔다.
대표적인 예가, 대한민국 특허청 실용신안공보에 공개되고 등록된 등록번호 제 20-0268501 호의 전기침구용 발열선으로서, 이에는 열선에서 발생되는 전계 및 자계가 서로 상쇄될 수 있는 전기침구용 발열선을 개시하고 있다.
도 1에는 상기 전기침구용 발열선의 일실시예가 도시되어 있다. 이에 따르면, 전기침구용 발열선은 온도감지선(11)에 제 1 절연체(22)가 감싸지고 상기 제 1 절연체(22)에 제 1 열선(33)이 어느 한 방향으로 권선되고, 상기 제 1 열선(33)에 제 2 절연체(44)가 피복되고, 상기 제 2 절연체(44)에 제 2 열선(55)이 제 1 열선(33)의 권선방향과 동일방향으로 권선되고, 상기 제 2열선(55)에 외피(66)가피복된다. 상기 제 1 열선(33)의 일단과 제 2 열선(55)의 일단이 서로 연결되므로써, 제 1 열선(33)의 타단이 플러그(도시하지않음)의 플러스극(+극)에 연결될 때 제 2 열선(55)의 타단이 플러그의 마이너스극(-극)에 연결되어 있다.
또한 이것에 의해, 전류의 흐름이 동일선상에서 서로 반대가 되기때문에 제 1 열선(33)과 제 2 열선(55) 주위에 형성되는 자계 및 전계의 방향이 서로 반대가 되어 제 1 및 제 2 열선의 전계 및 자계가 서로 상쇄되어 전자파의 방출이 감소되는 효과가 기대되다고 기재되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 열선으로서는 전자파를 어느 정도 차단할 수 있겠지만, 완전히 차단할 수 없음은 물론, 상기와 같은 복잡하게 열선을 구성해야하므로 제조단가가 상승하는 문제점이 있었다.
이에, 전자파를 차단하기 위한 새로운 방법으로 도 2와 같은 탄소섬유사를 이용한 침구가 제시되었다. 이는 대한민국 특허청 실용신안 공보에 개시된 공개번호 제 1999-0034899 호의 고안으로서, 이에 따르면 전기요, 전기담요, 전기장판, 전기이불등과 같은 통상의 전기침구(71)내에, 탄소섬유사 외표면을 실리콘으로 코팅 또는 피복하여서 된 히팅선(76)을 설치고정시키는 것으로 구성되는 것으로 기재되어 있다. 미 설명부호 4는 온도조절기, 5는 플러그이다. 또한, 이와 같이 구성된 고안은 전기침구(71)내에 설치사용하는 히팅선(76)을, 열전도율이 매우 뛰어나고 전자파나 수맥파의 차단효과가 매우 뛰어난 탄소섬유사를 이용하여 제조하되, 유연성이 뛰어나게 하기 위해 탄소섬유사 외표면에 실리콘으로 피복 또는 코팅하여 사용함으로써, 일반 침구류처럼 절첩이 매우 자유롭게 이루어질 수 있게 되고 전력소비율이 낮으면서도, 열효율이 종래 동선이나 니크롬선보다 매우 뛰어나고 안전하게 되어 에너지절감효과가 뛰어나게 되는 효과를 가진다고 기재되어 있다.
그러나, 상기와 같은 탄소섬유사를 이용한 침구의 실제 사용시에는 유연성이 부족하여 히팅선이 끊김은 물론, 히팅선의 두께가 두꺼워 사용자가 돌출된 부분에 지속적인 자극을 받게 되는 불편함이 있는 동시에, 종래와 같이 굵은 히팅선이 지그재그로 왕복되면서 설치되기 때문에 설치된 부분에서만 국부적으로 가열이 일어나는 문제점이 있었다.
이처럼, 전기침구의 제조에 있어서, 히팅선의 재료는 오랜기간동안 계속하여 연구되어 왔으나, 실제 사용하기 편리하고, 건강에도 유리한 제품은 소비자들의 수요욕구에도 불구하고 생산되지 못하고 있었다.
본 고안은 상기한 전기침구에서의 장기간 미해결 과제 및 새로운 카본히터의 적용상의 곤란성을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 전자파를 방출하지 않고, 유연성이 뛰어나며, 단락 우려가 없는 카본발열체를 내장한 온열식 침구를 제공하는 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 전기침구용 발열선의 일실시예를 보이는 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 전기침구의 일실시예를 보이는 투시평면도.
도 3a는 본 고안에 채용된 카본히터의 일실시예를 보이는 구성도.
도 3b는 본 고안에 사용되는 발열선의 단면도.
도 3c는 본 고안에 사용되는 보조선의 단면도.
도 3d는 도 3a의 A부분 확대투시도.
도 4는 본 고안에 따른 온열식 전기침구의 일실시예를 보이는 투시평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11. 온도감지선 22. 제 1 절연체
33. 제 1 열선 44. 제 2 절연체
55. 제 2 열선 66. 외피
71. 전기침구 72. 탄소섬유사
73. 실리콘 76. 히팅선
101. 카본히터 110. 카본발열체
111,112 전극 113. 발열선
114. 보조선 118. 절연재
119. 동사 120. 제어기
130. 전원연결부 140. 침구재
본 고안에 따른 온열식 전기침구는 침구재(140)와, 소정간격으로 이격되는 한쌍의 동사(119) 전극(111, 112)과, 상기 양 전극(111, 112) 사이에 연결되며 광물질섬유사(115)의 외면에 탄소 콜로이드 용액이 1회에 0.5㎛ 내지 5㎛의 두께로 코팅되어 형성되는 복수의 발열선(113), 그리고 상기 전극을 절연시키는절연재(18)을 포함하여 구성되어 상기 침구재에 내장되는 카본발열체(110), 및
상기 카본발열체(110)의 상기 전극(111, 112)에 인가되는 전력을 제어함으로써 발열량을 제어할 수 있는 제어기(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 카본발열체에는 상기 복수의 발열선와 서로 그물망을 이루면서 연결되어 보강 및 지지하는 보조선이 더 구비되며, 상기 카본발열체의 두께는 0.5mm 내지 5mm 인 것이 바람직하다.
또한, 발열선 및 보조선은 실리콘, 폴리아크릴, 또는 폴리우레탄등으로 100㎛ 내지 1000㎛의 두께로 더 코팅되는 것이 바람직하다.
또한, 섬유사는 셀룰로스계 섬유사, 단백질계 섬유사, 광물질계 섬유사, 유기질섬유사, 반합성섬유사, 합성섬유사, 무기질섬유사 또는 바잘트섬유사인 것을 특징으로 하는 발열의류.
이하에서는 도면을 참조하면서, 실시예를 통해 본 고안을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 고안에 따른 전기침구에 내장되는 카본발열체의 형상의 변경, 전원공급 및 제어기의 위치의 변경, 제공되는 침구류의 변경등은 본 명세서에 의해 당업자에게 자명하므로 본 고안의 범주에서 벗어나지 않으므로, 실시예이외의 변형이 다양하게 이루어 질 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 카본히터의 일실시예를 보이는 구성도이고, 도 3b는 본 고안에 사용되는 발열선의 단면도이며, 도 3c는 본 고안에 사용되는 보조선의 단면도이다. 또한, 도 3d는 도 3a의 A 부분 확대투시도이다.
이에 따르면, 카본히터(101)는 카본발열체(110)와, 제어기(120)와, 전원연결부(130)로 구성된다. 카본발열체(110)는 소정간격으로 이격되는 동사(119) 전극(111, 112)과, 양 전극(111, 112) 사이에 연결되며 섬유사(115)에 탄소 콜로이드 용액이 1회에 0.5㎛내지 5㎛의 두께로 코팅되어 형성되는 복수의 발열선(113)을 포함하여 구성된다.
전극(111, 112)은 주석으로 도금된 동사(119; 銅絲)가 다수로 배치되어 구성되어, 발열선(113) 및 전선(131)과 연결되며, 전선(131)으로 연결되는 부위의 절연을 위하여 절연재(118)로 절연된다. 이때 사용되는 절연재(118)로는 방수기능을 갖는 실리콘테이프등이 사용될 수 있다. 인가되는 전기로는 AC 또는 DC가 모두 가능하다.
발열선(113)은 섬유사(115)를 내심으로 하여, 그 외면에 카본용액으로 코팅되어 구비된다. 이 때, 사용되는 섬유사(115)는 천연섬유사(셀룰로스계 섬유사, 단백질계 섬유사, 광물질계 섬유사) 및 인조섬유사(유기질섬유사, 반합성섬유사, 합성섬유사, 무기질섬유사)에 제한을 받지 않고 사용될 수 있다(특히, 유리섬유사, 바잘트섬유사, 폴리에스테르가 사용된다).
카본발열체(110)에는 발열선(113)과 서로 그물망을 이루면서 연결되고 발열선(113)을 보조하는 보조선(114)이 더 구비된다. 보조선(114)은 탄소코팅이 되지 않은 섬유사(115)를 내심으로 하여 구비된다. 섬유사(115)는 천연섬유사(셀룰로스계 섬유사, 단백질계 섬유사, 광물질계 섬유사) 및 인조섬유사(유기질섬유사, 반합성섬유사, 합성섬유사, 무기질섬유사)에 제한을 받지 않고 사용될 수 있다(특히,유리섬유사, 바잘트섬유사, 폴리에스테르가 사용된다). 그 외면은 다시 실리콘, 폴리아크릴 또는 폴리우레탄으로 100㎛ 내지 1000㎛의 두께로 코팅되어 있다. 실리콘, 폴리아크릴, 폴리우레탄등으로 코팅됨으로써 상기 발열선(113)은 보다 유연하게 절첩되어, 단락의 우려가 없어지게 되고, 또한 너무 얇으면 유연성이 약해지고, 너무 두꺼우면 발열효과가 저하되기 때문이다.
이때, 보조선(114)은 발열선(113)을 보강, 지지하는 역할을 하는데, 본 실시예에서는 가로로 발열선(113)이 세로로 보조선(114)이 형성되어 있지만, 발열선(113)을 보조하는 어떠한 형식으로도 연결가능하다. 예컨데, 발열선(113)사이마다 보조선(114)이 위치하는 것을 포함하는 그물망을 구성할 수 있다.
제어기(120)는 전선(131)으로 카본발열체(110)에 연결되어 발열되는 발열량을 제어할 수 있는 통상의 발열 제어기(120)의 기술을 사용하여 구성되며, 전원연결부(130)는 카본발열체(110)에 전기을 공급할 수 있도록 전원에 연결되도록 구성된다. 따라서, 전원연결부(130)에 전원을 인가하고, 제어기(120)로 필요한 발열이 될 수 있도록 제어기(120)를 조작하면 카본발열체(110)에서는 발열이 이루어진다
이어서, 상기 한 구성의 카본발열체(110)에서 가장 핵심적인 구성요소인 발열선의 제조방법의 일실시예를 설명한다. 먼저 1단계로 유리섬유사를 400℃이하로 가열된 탄소 콜로이드 용액에 통과시킨 다음, 2단계로 건조실로 이송하여 100℃ 이하로 1차건조시고 300℃에서 열처리하여 1차코팅을 완료시킨다. 다음에는 다시 탄소 콜로이드 탱크에 통과시켜 상기와 동일한 공정으로 2차코팅시키는 3단계로 발열선이 제조된다.
상기 실시예에서는 탄소 코팅층(116)을 2층으로 형성하였지만, 코팅층(116)은 사용자가 원하는 규격과 전기저항값이 달성되도록 1층 이상 여러층으로 조절될 수 있으며, 코팅을 1회실시할 때 두께는 0.5㎛ 내지 5㎛이 되도록 한다.
상기한 구성의 본 카본발열체는 얇은 코팅 두께로 전기가 통과하여 열방사효율이 좋고, 정온발열로 과열의 우려가 없고, 고효율 열교환으로 공기를 데워준다. 더우기, 저가의 섬유사 표면에 탄소 콜로이드 용액만을 코팅하므로 종래의 카본히터에 비해 현저히 제조원가를 절감할 수 있다.
도 4는 본 고안에 따른 온열식 전기침구의 일실시예를 보이는 투시평면도이다. 이에 따르면 전기침구(100)는, 그물모양의 카본발열체(110)와, 상기 카본발열체(110)를 내장하고 있는 침구재(140), 상기 발열체에서 발열되는 발열량을 제어할 수 있는 제어기(120), 및 상기 발열체에 전기를 공급할 수 있도록 전원에 연결되는 전원연결부(130)를 포함하여 구성되어 있다.
본 고안의 전기침구에는 통상의 전기침구 모두가 포함될 수 있다. 즉, 전기장판, 전기요, 전기담요, 전기이불, 전기매트, 전기방석등이 이에 해당한다. 이때, 전기장판, 전기요, 전기매트, 전기방석일 경우에는 열기가 상부로만 전달되는 것이 유리하므로, 탄소발열체의 하부에 단열층을 더 형성하는 것이 바람직하다. 단열층은 복사열을 차단하는 은박발포재 및 전도열을 차단하는 스티로폼등으로 구성될 수 있다.
이때, 침구재(140), 제어기(120) 및 전원연결부(130)는 통상의 기술 및 공지된 기술을 이용하여 구성될 수 있다.
이하에서는 본 고안에 따른 전기침구의 기능 및 작용을 설명한다. 전원연결부를 전원에 연결하고, 스위치를 켜면, 발열히터에 전기가 인가되면서 각 발열선(113)에서 발열이 일어난다. 각 발열선의 발열량은 제어기(120)로 제어되므로 사용자는 인체에 적합한 온도로 전기침구를 작동시킬 수 있다. 이때, 각 발열선(113)는 탄소의 코팅량 조절로 전기저항값을 조절하여 인체에 화상을 입힐 수 있는 온도 이상으로는 발열되지 않도록 형성되어 있으므로, 사용시 안전성이 증대된다.
본 고안에 따른 전기침구의 효과는 다음과 같다.
첫째, 매우 굵기가 가는 다수의 발열선을 사용할 뿐만아니라, 그 외면을 다시 실리콘등으로 코팅하여 유연성이 매우 커지므로, 단락되는 일이 없으며, 전기침구 사용시의 가장 불편한 점인 경직감이 없어 일반 이불과 같은 느낌을 주게된다.
둘째, 카본발열체에서 원적외선이 방사되어 인체 세포활성화에 도움을 주며, 전기매트에 매우 간단히 내장될 수 있으며, 장기간 사용에도 피부에 자국을 남기지 않는다.
셋째, 전기침구가 경량화되고, 유지비가 현저히 줄어들며, 정온발열로 과열우려가 없다. 표 1은 전기이불, 담요에 적용될 때의 전기 사용량 및 요금을 정리한 표이고 표 2는 전기매트에 적용될 때의 전기 사용량 및 요금을 정리한 표이다.
온도조절기 전기소모량 (W/m2) 발열재 표면을 95% 이상을 밀폐시 내부온도(℃) 발열재 위를 89% 밀폐시 내부온도(℃) 발열재 표면을 100% 오픈시 표면온도(℃) 월간 전기사용요금 (W/m2)
1단 20 21 20 20 322
2단 40 26 23 21 645
3단 70 35 28 25 1,128
4단 100 40 34 28 1,612
5단 120 46 36 29 1,935
온도조절기 전기소모량 (W/m2) 발열재 표면을95% 이상을 밀폐시 내부온도(℃) 발열재 위를 89% 밀폐시내부온도(℃) 발열재 표면을 100% 오픈시 표면온도(℃) 월간 전기사용요금 (￦/m2)
1단 30 24 21 20 1,290
2단 70 35 28 25 1,612
3단 120 46 36 29 1,935
4단 160 53 42 31 2,580
5단 180 58 45 32 2,950
비록 고안이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관해 설명되어졌으나, 고안의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 고안의 진정한 범위내에 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (5)

  1. 침구재(140)와;
    소정간격으로 이격되는 한쌍의 동사(119) 전극(111, 112)과, 상기 양 전극(111, 112) 사이에 연결되며 광물질섬유사(115)의 외면에 탄소 콜로이드 용액이 1회에 0.5㎛ 내지 5㎛의 두께로 코팅되어 형성되는 복수의 발열선(113), 그리고 상기 전극을 절연시키는 절연재(18)을 포함하여 구성되어 상기 침구재에 내장되는 카본발열체(110); 및
    상기 카본발열체(110)의 상기 전극(111, 112)에 인가되는 전력을 제어함으로써 발열량을 제어할 수 있는 제어기(120);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 온열식 전기침구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 카본발열체(110)에는 상기 복수의 발열선(113)과 상호 그물망을 이루도록 연결되고 광물질섬유사(115)로 이루어지는 보조선(114)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 온열식 전기침구.
  3. 청구항 2에 있어서, 발열선(113) 및 보조선(114)의 외면은 실리콘, 폴리아크릴, 폴리우레탄으로 구성되는 군에서 선택되는 하나에 의해 100㎛ 내지 1000㎛의 두께로 더 코팅되는 것을 특징으로 하는 온열식 전기침구.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카본발열체(110)의 두께는 0.5mm 내지 5mm 인 것을 특징으로 하는 온열식 전기침구.
  5. 청구항 4에 있어서,
    섬유사(115)는 셀룰로스계 섬유사, 단백질계 섬유사, 광물질계 섬유사, 유기질섬유사, 반합성섬유사, 합성섬유사, 무기질섬유사 또는 바잘트섬유사로 구성되는 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 온열식 전기침구.
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