KR100473079B1 - 판형 발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 발열체에 관한 것으로,

서로 대응결합하는 알루미늄재의 전, 후면 발열판과; 상기 전, 후면 발열판의 외측에 도포경화시킨 세라믹재의 절연층과; 상기 절연층의 어느 일측면에 가압접착되며 대향하는 한쌍으로 구성되는 구리재의 전극과; 상기 전극 사이에 통전 가능하게 도포 경화시킨 도전성 페이스트재의 저항체로 구성되어,

제작이 용이하여 저가로 대량생산할 수 있고, 사용시 발열면의 온도 균일화에 의해 열효율을 극대화 시킬 수 있으며, 고장발생의 최소화에 의해 작동신뢰성과 제품선호도 향상을 구현함과 동시에 다양한 열기기에 폭 넓게 전용할 수 있게 된 판형 발열체를 제공함에 그 목적이 있다.

Description

판형 발열체{A board type heater}

본 발명은 판형 발열체에 관한 것으로, 특히 알루미늄재의 전, 후면 발열판 외측에 세라믹재의 절연층을 형성 시키고, 상기 절연층의 사이에는 구리재의 전극과 도전성 페이스트재의 저항체를 적층시켜 줌으로써, 제작의 용이함을 도모하고 전체면적의 발열균일화를 구현하며, 열기기산업 전반에 폭넓게 사용할 수 있도록 한 것이다.

종래에도 각 종 열기기에는 다양한 기구적 구성, 형태의 발열체들이 사용되고 있으나, 이들은 통상 그 부피가 과대하여 특정제품의 열기기 이외에는 사용이 불가능하고, 비교적 고가이며, 잦은 고장을 유발하여 유지관리에 과대한 경비가 소요된다는 등의 여러가지 문제점들이 지적되고 있다.

특히, 근래에는 제품의 경량, 슬림화가 요구되므로 액자형 히터 또는 발열매트등에는 매우 얇은 두께의 소위 면상 발열체가 주로 사용되는데, 종래의 면상 발열체는 가요성 발열선을 지그재그형으로 배열고정 시킨 구성의 것들이 주류를 이루며, 발열선의 발열효율향상과 작동신뢰성 확보에 집중적인 기술투자가 이루어 지고 있음은 주지와 같다.

따라서, 제작공정이 복잡하여 고가이고, 사용중 발열선의 잦은 단락으로 인해 작동신뢰성이 저하된다는 면상 발열체의 근본적인 문제점은 해소되지 않고 있으며, 이외에도 다양한 열기기에 전용할 수 없다는 점도 문제점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여, 제작이 용이하여 저가로 대량생산할 수 있고, 사용시 발열면의 온도 균일화에 의해 열효율을 극대화 시킬 수 있으며, 고장발생의 최소화에 의해 작동신뢰성과 제품선호도 향상을 구현함과 동시에 다양한 열기기에 폭 넓게 전용할 수 있게 된 판형 발열체를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 효과적으로 달성하기 위하여 본 발명 에서는 서로 대응결합하는 알루미늄재의 전, 후면 발열판과; 상기 전, 후면 발열판의 외측에 도포경화시킨 세라믹재의 절연층과; 상기 절연층의 어느 일측면에 가압접착되며 대향하는 한쌍으로 구성되는 구리재의 전극과; 상기 전극 사이에 통전 가능하게 도포 경화시킨 도전성 페이스트재의 저항체로 판형 발열체를 구성하였다.

이하에서 상기 본 발명의 바람직한 구성예를 첨부도면에 의해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 판형 발열체(H)의 부분절결 사시도로서, 도 2에서는 그 부분확대 평단면도를 나타내었다.

본 발명 판형 발열체(H)는, 서로 대응결합하는 알루미늄재의 전, 후면 발열판(1a, 1b)과;

상기 전,후면 발열판(1a, 1b)의 외측을 양극산화피막처리(Al₂O₃)한 후 그 표면에 도포경화시킨 세라믹재의 절연층(2a, 2b)과;

상기 절연층(2a, 2b)의 어느 일측에, 일측면 또는 양측면에 서로 대향하도록 가압접착되는 구리재의 전극(3a, 3b)과;

상기 절연층(2a, 2b)의 사이에서 전극(3a, 3b)을 통전시키도록 도포 경화시킨 도전성 페이스트재의 저항체(4)로 구성된다.이때 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 의해 절연층(2a, 2b)에 구성시킨 전극(3a, 3b)은 끝단부를 부식시켜 요철부(3c)가 형성되도록 하여 저항체(4)와의 접촉면을 최대로 넓혀, 인가된 전류의 초기 유입시에 발생하는 저항체(4)와 전극(3a, 3b)의 접촉부 손상을 방지한다.

상기 전, 후면 발열판(1a, 1b)은 알루미늄재로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이외에도 금속, 비철금속, 석재등이 광범위하게 사용될수 있음은 물론이며, 여기서는 알루미늄으로 구성된 경우를 예로서 설명한다.

우선, 적정규격으로 절단된 알루미늄판재를 드로우잉(Drwing) 가공하여 후술하는 절연층(2a, 2b)과 저항체(4)의 도포경화시 누설이 방지되도록하고, 그 표면을 양극산화 피막처리하여 일정이상의 절연내력, 예를 들면 내전압 1,800V이상, 절연저항 100㏁을 확보시킨 후, 표면의 미세먼지를 제거하여 전, 후면 발열판(1a, 1b)을 구성한다.

상기 전, 후면 발열판(1a, 1b)의 내면에 구성되는 절연층(2a, 2b)은 세라믹 절연성 접착제를 50μ 정도를 전, 후면 발열판(1a, 1b)의 내면에 도포시키고 공지의 열가압프레스등을 이용하여 응고시켜 구성하게 된다.

상기 전극(3a, 3b)은 동박판(Copper foil)이 사용되며, 전, 후면 발열판(1a, 1b)과 접촉되지 않도록 어느 일측의 절연층(2a, 2b)에 구성되는데, 이를 위해 소정규격으로 절단된 두개의 동박판을 절연층(2a, 2b)의 일측 또는 양측에 대향하도록 위치시키고 온도와 압력을 점차로 증대시키며 적정 시간동안 열가압프레싱 한 후 단계적 으로 냉각시켜 동박판을 절연층(2a, 2b)상에 접착시키게 되며, 이후 기포와 휨, 흠집등이 없이 평탄하게 접착된 동박판의 표면을 적정형태로 부식처리 하여 전극(3a, 3b)을 완성하게 된다.

도 3과 도 4는 본 발명에 의해 절연층(2a, 2b)에 구성시킨 전극(3a, 3b)의 구성예를 나타낸 것으로, 전극(3a, 3b)의 끝단에는 부식에 의해 요철부(3c)가 형성되며, 전,후면 발열판(1a, 1b)의 외부로 연장되는 전선(5)끝단의 접속단자(6)를 상기 전극(3a, 3b)에 고정시키게 되는데, 이때 연결방법은 볼팅, 리벳팅, 용접등이 다양하게 강구될 수 있다.

상기 저항체(4)는 카본성분의 도전성 페이스트를 전극(3a, 3b)에 도포 경화시켜 구성하게되는데, 도 3에서와 같이 전극(3a, 3b)을 양측에 대향되도록 구성한 경우, 전극(3a, 3b)끝단의 요철부(3c)가 포함되도록 도포시키게 되고, 도 4에서와 같이 전극(3a, 3b)을 어느 일측에 구성한 경우에는 전체 도포면적의 대략 주앙부위에 절개부(4a)가 형성되도록 도포시키게 되며, 도포된 도전성 페이스트는 약 70℃의 온도로 5시간 정도 가열하여 도전성 페이스트내의 기(Gas)가 완전히 제거되도록 함으로써 구성한다.

이후 전,후면 발열판(1a, 1b)의 접촉면에 절연성접착제를 도포한 후 열가압 프레싱에 의 해 상기 전, 후면 발열판(1a, 1b)을 접착시킴으로써 완성된 판형 발열체(H)를 얻게 된다.

여기에서, 상세히 도시하지 않았으나 전선(5)과 전,후면 발열판(1a, 1b)의 접촉부위에는 실리콘몰팅(7)등을 이용한 방습구조를 갖추어야 함은 물론이며, 전,후면 발열판(1a, 1b)의 외면에는 원적외선 방사도료를 코팅시키는 등의 후공정을 추가함이 바람직 하다.

이와같은 구성의 본 발명 판형 발열체(H)는 전선(5)에 전원을 인가한 경우 양 전극(3a, 3b)사이에 구성된 저항체(4)에서 발열하고, 이 열이 전, 후면 발열판(1a, 1b)에 전도되어 열을 외부로 방출시키게 되는데, 이때 열은 저항체(4)의 전체면적에서 균일하게 발생되므로 열효율은 극대화된다.

한편 전극(3a, 3b)의 끝단부위에 형성된 요철부(3c)는 저항체(4)와의 접촉면을 최대로 넓히게 되므로, 인가된 전류의 초기 유입시에 발생하는 저항체(4)와 전극(3a, 3b)의 접촉부 손상우려는 적극적으로 배제된다.

또한 도 4에서와 같이 구성된 경우 저항체(4)의 중앙에 절결부(4a)가 형성되어 있으므로 전류는 저항체(4)의 전체면에 걸쳐 원활한 흐름을 나타내게 되며, 전후면 발열판(1a, 1b)의 표면에 원적외선 방사층을 더 구성할 경우, 원적외선 방사율을 최대화 할 수 있음은 물론이다.

이상의 효과에서와 같이 본 발명 판형 발열체(H)는 액자형히터, 타일형 히터, 슬림형 온풍기, 열가전제품, 산업용 건조기, 열교환기, 온돌판넬, 도장설비등 산업전반에 폭 넓게 사용할 수 있고, 그 구성이 단순하면서도 작동신뢰성을 확보할 수 있으므로 원가절감과 제품선호도 및 신뢰도 향상을 구현할 수 있으며, 발열면의 온도 균일화에 의해 열효율극대화를 도모할 수 있는 등의 광범위한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 판형 발열체의 부분 절결 사시도.

도 2는 본 발명 판형 발열체의 부분 확대 평단면도.

도 3은 본 발명 판형 발열체를 구성하는 전극과 저항체의 정면구성도.

도 4는 본 발명 판형 발열체를 구성하는 전극과 저항체의 다른 구성 정면도.

※도면의 주요부분에 대한 설명

1a, 1b : 전,후면 발열판 2a, 2b : 절연층

3a, 3b : 전극 4 : 저항체

4a : 절개부 H :판형 발열체

Claims (3)

1. 열을 발산하는 전,후면 발열판(1a, 1b)과;

   상기 절연층(2a, 2b)의 어느 일측면의, 일측 또는 양측에 서로 대향하도록 가압접착되는 구리재의 전극(3a, 3b)과;

   상기 절연층(2a, 2b)의 사이에서 전극(3a, 3b)을 통전시켜 열을 발생시키도록 도포 경화시킨 도전성 페이스트재의 저항체(4)로 형성된 것에 있어서,

   상기 발열판(1a, 1b)을 알루미늄판으로 형성하여 그 표면을 산화피막처리(Al₂O₃)한 후 외측에 세라믹재의 절연층(2a, 2b)을 형성하고, 상기 전극(3a, 3b)은 전류의 유입시에 발생하는 접촉부 손상을 방지하도록 요철부(3c)를 형성한 것을 특징으로 하는 판형 발열체.
2. (삭제)
3. (삭제)