KR101552674B1 - 바닥 난방장치 - Google Patents

Abstract

폐섬유로 제조된 폐섬유 압착판을 기초 바닥재로 이용하여 하측으로의 열전달은 최소화하고 상측으로의 열전달은 최대화함으로써 난방효율을 개선할 수 있는 바닥 난방장치 및 그 제조방법이 개시된다.
상기 바닥 난방장치는 폐섬유를 압착하여 미리 설정된 두께로 형성된 폐섬유 압착판; 상기 폐섬유 압착판의 상부에 설치되는 발열부재; 및 상기 발열부재의 상부를 덮는 덮개판;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 바닥 난방장치의 제조방법은 폐섬유를 압착하여 미리 설정된 두께로 형성된 폐섬유 압착판을 준비하는 공정; 상기 폐섬유 압착판의 상부에 발열부재를 설치하는 공정; 및 상기 발열부재의 상부에 덮개판을 덮는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

바닥 난방장치 {HEATING DEVICE FOR FLOOR}

본 발명은 실내 또는 실외의 바닥을 난방하기 위한 난방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐섬유로 제조된 폐섬유 압착판을 기초 바닥재로 이용하여 하측으로의 열전달은 최소화하고 상측으로의 열전달은 최대화함으로써 난방효율을 개선할 수 있는 바닥 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 바닥 난방장치로서는 온수 파이프를 바닥에 설치하고, 그 위에 얇은 모르타르층으로 덮는 온돌 구조가 많이 사용되고 있으며, 열선 등의 전기적 발열부재를 이용한 전기 매트도 많이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 온돌구조 또는 전기 매트의 경우 온수파이프나 열선의 상측 뿐만 아니라 하측으로까지 열전달이 이루어지므로 열효율이 저하된다는 문제점이 있다.

특히, 온돌구조의 경우, 바닥에 모래를 깔고 그 위에 구리나 수지로 이루어지는 온수파이프를 설치한 다음 얇은 모르타르층으로 덮게 되므로 모래를 통해 온수 파이프 하측으로의 열전달이 많이 발생하게 된다. 더욱이, 온돌 상부에서의 충격으로 인하여 온수파이프에 균열이 발생하고 이로 인해 누수가 발생할 수 있다는 문제가 있다.

한편, 전기 통전에 의한 발열장치에 사용되는 면상 발열체는 온도조절이 용이하고 화석연료에 비해 공기가 오염되지 않아 위생적이며 소음이 없기 때문에 보온 매트나 보온 패드, 침대 매트리스, 보온 이불이나 담요 등 주거용, 상업용 건축물의 바닥용 난방장치 등에 폭넓게 이용되고 있다.

이러한 면상 발열체의 발열원으로는 종래에는 니크롬선 등의 발열선이 사용되고 있으나, 니크롬선 등을 이용한 면상 발열체에서는 전기가 하나의 선을 통해 흐르기 때문에 발열선의 어느 한 부분이라도 끊어지면 전기가 통하지 않게 되어 면상 발열체가 작동을 하지 않게 되는 사용상의 문제점이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 카본 섬유(fiber)를 다발로 형성한 발열체가 이용되고 있다. 그러나, 카본 섬유는 외기에 노출되는 경우 카본이 산화하여 휘발되므로 사용기한이 길어질수록 발열효율이 저하된다는 문제점이 있다. 다만, 카본 섬유를 사용하는 발열체의 경우에도 카본 섬유를 흐르는 전기가 외부로 누설되지 않도록 카본 섬유를 절연성의 직물이나 수지 등으로 덮거나 코팅을 하여 사용한다.

그러나, 전기 매트 등에서 카본 섬유를 덮는 절연재료로 통상적으로 사용되는 수지{예를 들어, 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리우레탄(PU), 열가소성 폴리우레탄(TPU)}가 카본 섬유를 덮고 있는 경우에도 수지 자체에 공기 투과성이 있어서 장시간 사용할 경우 수지의 공극으로 공기가 유출입됨으로써 카본이 휘발되며, 이로 인해 시간이 지날수록 발열효율이 저하된다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 상기와 같은 전기 통전에 의한 발열장치는 하부로의 열전달을 제한하기 어렵기 때문에 발열효율이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 발열부재 하부로의 열전달을 최소화하여 발열효율을 높일 수 있는 바닥 난방장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 일 측면으로서 발열부재 상부로의 열전달을 최대화하여 발열효율을 높일 수 있는 바닥 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 발열부재가 온수 파이프로 이루어지는 경우에도 온수 파이프에 충격이 직접적으로 전달되지 않아 온수 파이프의 파손을 막을 수 있는 바닥 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일 측면으로서, 발열부재로서 다양한 열선이나 열선 패드 등의 면상 발열체를 사용하는 경우에도 면상 발열체의 손상을 막을 수 있는 바닥 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 카본 섬유를 포함하는 발열체를 사용하면서도 발열체의 수명과 발열효율을 늘릴 수 있는 바닥 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 폐섬유를 압착하여 미리 설정된 두께로 형성된 폐섬유 압착판; 상기 폐섬유 압착판의 상부에 설치되는 발열부재; 및 상기 발열부재의 상부를 덮는 덮개판;을 포함하고, 상기 폐섬유 압착판은 복수의 보온덮개 또는 폐섬유 패드를 적층한 후 압착하여 형성되고, 상기 폐섬유 압착판은 상기 발열부재가 설치되는 안착홈을 구비하고, 상기 발열부재가 설치된 상기 안착홈의 나머지 부분은 분말부재가 채워진다.

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한편, 상기 발열부재는 온수가 통과하는 온수 파이프 또는 전기에 의해 발열되는 열선이나 열선 패드로 구성될 수 있다.

이때, 상기 열선 패드는 카본 섬유를 포함하며 다수의 열 또는 행을 포함하는 형상 또는 지그재그 형상을 이루면서 배치되는 발열체, 및 상기 발열체가 외부와 절연되도록 상기 발열체를 불소수지에 의해 덮는 절연부를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 불소수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE)로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 덮개판은 상기 폐섬유 압착판보다 얇고 열전도성이 높은 재질을 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 덮개판은 금속분말이 함유된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드를 압착하여 형성된 열전도성 판상부재, 또는 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 금속분말 또는 금속은 마그네슘을 포함하여 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 덮개판은, 모르타르, 시멘트, 석회, 황토, 점토를 경화시켜 만든 경화층과, 종이 또는 비닐 재질의 장판 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 경화층과 장판은, 금속분말이 함유된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드를 압착하여 형성된 열전도성 판상부재, 또는 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재를 덮도록 구성될 수 있다.

다른 측면으로서, 본 발명은 폐섬유를 압착하여 미리 설정된 두께로 형성된 폐섬유 압착판을 준비하는 공정; 상기 폐섬유 압착판의 상부에 발열부재를 설치하는 공정; 및 상기 발열부재의 상부에 덮개판을 덮는 공정;을 포함하는 바닥 난방 장치의 제조방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 발열부재를 설치하기 이전에, 상기 폐섬유 압착판에 상기 발열부재가 설치되는 안착홈을 형성하는 공정;을 추가로 포함하며, 상기 발열부재를 설치하는 공정은 상기 발열부재와 안착홈 사이의 공간을 메우도록 분말부재를 채우도록 구성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 덮개판은 금속분말이 함유된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드를 압착하여 형성되는 열전도성 판상부재로 이루어지며, 상기 덮개판을 덮는 공정은 상기 열전도성 판상부재를 상기 폐섬유 압착판과 압착하도록 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 덮개판은 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재로 이루어지며, 상기 덮개판을 덮는 공정은 상기 열전도성 판상부재를 상기 폐섬유 압착판의 상부에 부착하도록 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥 난방장치를 도시한 것으로서, (a)는 분리된 상태의 단면도, (b)는 접합된 상태의 단면도.
도 2는 본 발명에 사용되는 폐섬유 압착판의 제조공정을 도시한 개략도.
도 3(a)와 도 3(b)는 본 발명에 의한 바닥 난방장치에 구비되는 열선 패드의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥 난방장치의 제조공정을 순차적으로 도시한 공정도.
도 5(a) 내지 도 5(d)는 본 발명의 다른 실시예에 의한 바닥 난방장치의 제조공정을 순차적으로 도시한 공정도.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 바닥 난방장치가 설치된 상태를 도시한 단면도.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 복수 개의 바닥 난방장치가 설치된 상태의 여러가지 실시예를 도시한 단면도.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 대응되는 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥 난방장치(100)는, 폐섬유를 압착하여 미리 설정된 두께로 형성된 폐섬유 압착판(110)과, 상기 폐섬유 압착판(110)의 상부에 설치되는 발열부재(120)와, 상기 발열부재(120)의 상부를 덮는 덮개판(130)을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 압착판(110), 발열부재(120), 덮개판(130)은 쉽게 분리되지 않도록 서로 접합되어 일체된 상태를 이루는 것이 바람직하다.

먼저, 상기 폐섬유 압착판(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 보온덮개(111) 또는 여러가지 폐섬유가 혼합되어 패드 형상으로 이루어진 폐섬유 패드를 적층한 후 고온으로 압착하여 형성될 수 있다.

이러한 폐섬유 압착판(110)은 형성하기 위해서는, 먼저 공사장이나 온실에서 많이 사용되는 보온 덮개(111)를 고온으로 압착시 서로 결합될 수 있는 상태로 준비할 필요가 있다. 즉, 보온 덮개(111)의 일측 또는 양측 표면을 타면[打綿]하여 다량의 섬유조직(솜, 올)이 외측으로 노출된 상태로 준비하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 타면된 보온 덮개(111)를 다수개 적층한 후 고온으로 압착하면 강성이 매우 우수한 판재가 얻어진다.

예를 들어, 10장의 보온 덮개(111)를 적층한 후 고온으로 압착하면 5mm 정도의 두께를 갖는 폐섬유 압착판(110)이 형성되며, 이러한 폐섬유 압착판(110)은 그 조직이 매우 치밀하여 해머로 내려쳐도 깨지지 않을 정도의 매우 우수한 강성을 가지며, 못이나 나사못 작업, 홈 가공, 드릴링, 커팅 등과 같은 여러가지 절삭가공이 가능하여 가공성도 극히 우수하다.

특히, 보온 덮개(111)로 형성된 폐섬유 압착판(110)은 그 조직이 매우 치밀하여 높은 단열성을 갖는다는 이점이 있으며, 후술하는 바와 같이 발열부재(120)를 설치할 수 있는 안착홈(112)의 가공이 용이할 뿐만 아니라 못, 나사못, 스태플러 등을 박을 수 있으므로 인접하는 폐섬유 압착판(110)의 고정에도 유리하다는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 특징을 갖는 폐섬유 압착판(110)을 바닥 난방장치(100)에 사용하는 것을 특징으로 한다.

위에서는 폐섬유 압착판(110)을 보온 덮개(111)로 형성하는 경우를 예로 들었지만, 여러가지 폐섬유를 작은 크기로 절단하여 혼합한 후 가압 성형하여 일정한 크기의 패드로 형성된 폐섬유 패드의 경우에도 전술한 보온 덮개(111)와 동일한 효과를 기대할 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 바닥 난방장치에 사용 가능한 발열부재(120)의 일 실시예에 대해 살펴본다.

상기 발열부재(120)는 온수가 통과하는 온수 파이프 또는 전기에 의해 발열되는 열선이나 열선 패드로 이루어질 수 있으며, 도 3의 경우에는 발열부재(120)가 면상 발열체인 열선 패드(120')로 이루어진 경우를 도시하고 있다.

도 3(a) 및 도 3(b)에 일 실시예로 도시된 열선패드(120')는 카본 섬유를 포함하는 발열체(121)가 다수의 열 또는 행을 포함하는 형상 또는 지그재그 형상을 이루면서 배치되도록 구성될 수 있다.

상기 발열체(121)는 직물 원사의 표면에 카본을 코팅하거나 발포하여 제작된 카본 섬유를 포함한다. 이때, 상기 발열체(121)는 복수의 직물 원사의 꼬임 조합으로 만들어진 후 그 표면에 카본을 코팅하거나 발포하여 제작되거나, 표면에 카본이 코팅되거나 발포된 복수의 직물원사를 꼬임 조합으로 만들어 제작될 수 있다(도 3(a)의 우측 확대도 참조). 이와 같이, 발열체(121)는 복수의 직물 원사의 꼬임 조합으로 만들어짐으로써, 그 내구성의 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 하나의 원사에서 단선이 일어나더라도 다른 원사가 통전을 유지할 수 있으므로 종래의 니크롬선 등보다 안정적이다.

한편, 상기 발열체(121)는 전술한 바와 같이 직물 원사를 이용하여 형성되는 경우에 한정되지 않고, 선형을 갖는 직물 또는 섬유에 카본을 코팅 또는 발포하여 제작될 수도 있다.

이와 같이, 카본 섬유를 포함하는 발열체(121)는 통전이 이루어지도록 양(+) 전하 및 음(-) 전하가 도통되는 전선(126)과 연결된다.

그리고, 상기 발열체(121)의 배치 구조와 관련하여 상기 발열체(121)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 다수의 행을 포함하는 지그재그 형상을 이룰 수 있으며, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 다수의 열을 포함하는 지그재그 형상을 이룰 수 있으나, 이러한 형상에 한정되지 않고 일정 면적에 다양한 형태로 배치될 수 있다.

또한, 상기 열선패드(120')는 외부 전원과 커넥터 등을 통하여 연결되는 전선(126)과 발열체(121)를 연결하는 접속기구(125)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 접속기구(125)는 전선(126)과 접속되는 제1 접속부(125b)와, 상기 발열체(121)와 접속되는 제2 접속부(125a)와, 상기 제1 및 제2 접속부(125b, 125a) 사이에 구비되는 전기차단기구(125c)를 구비할 수 있다. 이러한 제1 접속부(125b) 및 제2 접속부(125a)는 죔쇠와 같은 물림 기구가 사용될 수 있으나 커넥터 등과 같은 공지의 기구도 사용 가능하다.

그리고, 상기 전기차단기구(125c)는 발열체(121)에 과도한 전류가 흐르거나 설정온도 이상으로 발열되는 등 이상이 발생할 시 전원 공급을 차단할 수 있도록 퓨즈 또는 바이메탈로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 전선(126)의 끝단은 후술하는 절연부(124)에 의해 덮히지 않고 절연부(124) 외측으로 노출되도록 함으로써 외부 전원과의 연결이 용이하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 절연부(124)는 열선패드(120')가 외부와 절연되도록 열선패드(120')를 불소수지에 의해 덮도록 구성될 수 있다. 이때, 절연부(124)는 열선패드(120')를 덮기 위하여 불소수지를 열선패드(120')에 표면에 코팅, 디핑(dipping), 스프레잉하거나 불소수지를 포함하는 시트를 열선패드(120')의 표면에 코팅하는 등 공지의 공정에 의해 형성될 수 있다.

다만, 불소수지를 포함하는 시트를 열선패드(120')를 덮도록 배치한 다음에 이 시트를 가압 압착하여 절연부(124)를 형성하는 경우에는 불소수지 시트에 포함되어 있을 수 있는 공극이 거의 제거되므로 발열체(121)의 산화(휘발)를 방지할 수 있다는 점에서, 불소수지를 포함하는 시트를 가압 및 압착하여 상기 절연부(124)를 형성하는 것이 보다 바람직하다.

그리고, 상기 절연부(124)를 구성하는 불소수지 중 대표적인 것으로서 뒤퐁사에서 개발한 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE)가 있으며, 이는 상표명 테플론(Teflon)으로 널리 알려져 있다.

테플론은 공기 투과성이 낮고 전기 절연성, 내열성, 비유성(非濡性, non-wetting), 비점착성(non-sticking) 등이 우수하다. 따라서, 카본 섬유를 포함하는 발열체(121)를 테플론(불소수지)에 의해 절연하는 경우 카본의 산화(휘발)가 극히 적어 발열체(카본 섬유)(121)의 수명이 증대할 뿐만 아니라, 전기 절연성, 비유성, 비점착성으로 인해 액체와 접촉하여도 안정적인 절연성능의 확보가 가능하다는 이점이 있다. 특히, 테플론(불소수지)은 융점 327℃의 결정성 폴리머로 연속사용온도가 260℃이고 저온(-268℃)에서 고온까지 안정적으로 사용할 수 있는 극히 우수한 내열성을 갖고 있기 때문에 발열체(카본 섬유)(121)의 온도가 높은 경우에도 안정적으로 절연 성능을 유지할 수 있게 된다.

이외에도 상용화된 불소수지로서는 FEP(Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer), PVDF(Polyvinyliden Fluoride), PFA(Perfluoroalkoxy) 등이 있으며, 대체로 테플론과 유사한 특성을 가지므로 테플론 대신에 사용될 수도 있다.

한편, 도 3(a)의 우측 확대도에서는 발열체(121)와 절연부(124)가 공간을 둔 상태로 코팅된 상태로 도시되어 있으나, 이는 일 예에 불과하며 발열체(121)와 절연부(124) 사이에 공간이 거의 없도록 불소수지를 스프레잉, 디핑, 코팅하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 절연부(124)는 상기 열선패드(120')가 외부와 절연되도록 상기 열선패드(120') 전체를 불소수지에 의해 덮도록 구성될 수 있다. 그러나, 절연부(124)는 발열체(121)의 형상에 대응하는 형상으로, 즉 복수의 행 또는 열을 갖는 발열체(121)의 각각의 행 또는 열이 서로 분리된 형태(선형의 형상)의 절연부(124)로 덮히도록 구성될 수도 있다.

한편, 도 3(a) 및 도 3(b)에서는 전기차단기구(125)가 형성된 부분이 발열체(121)에서 돌출된 형상으로 도시되어 있지만, 상기 열선패드(120')는 전기차단기구(125)를 포함하여 전체적으로 사각 또는 원형 형상을 갖도록 구성될 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥 난방장치(100)에 구비되는 덮개판(130)은 발열부재(120)의 상부(상면)을 덮는 것으로서, 상기 폐섬유 압착판(110)보다 얇고 열전도성이 높은 재질을 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 덮개판(130)은 일 예로서, 도 2에 도시된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드에 열전도성이 우수한 금속분말을 포함시킨 후 압착하여 형성된 열전도성 판상부재(131)로 이루어질 수 있다. 이때, 전술한 폐섬유 압착판(110)은 조직이 치밀하여 열전도성이 낮기 때문에, 보온 덮개 등을 통하여 열전도성 판상부재(131)을 형성하기 위하여 열전도성이 높은 금속 분말을 보온 덮개 또는 폐섬유 패드 표면에 도포하거나, 보온 덮개 또는 폐섬유 패드의 제조시 첨가할 수 있다.

이와는 달리, 덮개판(130)을 열전도성이 높은 금속(합금 포함), 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재(131)로 구성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 열전도성 판상부재(131)는 마그네슘이 포함된 마그네슘 판재로 구성될 수 있다. 다만, 덮개판(130)이 충격에 의해 쉽게 깨지지 않도록 상기 덮개판(130)은 보온 덮개 또는 폐섬유 패드, 금속 판재 등으로 구성된 열전도성 판상부재(131)로 이루어지는 것이 보다 바람직할 것이다.

한편, 상기한 금속분말 또는 금속은 마그네슘을 포함하여 구성된 것이 바람직하다. 즉, 마그네슘을 함유하는 경우에는 마그네슘의 특성상 열전도성이 뛰어나 짧은 시간에 덮개판(130)에 고르게 열이 분포됨으로써 난방효율을 향상시킬 수 있으며, 고강도의 보호층 역할을 하여 발열부재(120)를 안전하게 보호할 수 있게 된다.

다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 바닥 난방장치(100a)에 대해 살펴본다.

도 1에 도시된 실시예와 비교할 때, 도 4에 도시된 바닥 난방장치(100a)는 폐섬유 압착판(110)에 안착홈(112)이 형성되고, 상기 안착홈(112)에 발열부재(120)가 안착되며, 발열부재(120)로서 온수파이프형 발열 구조(120a)가 적용된다는 점에서 차이가 있다.

즉, 도 4(d)에 도시된 바닥 난방장치(100a)는 온수파이프(121a)를 폐섬유 압착판(110)에 형성된 안착홈(112)에 설치함으로써 덮개판(130) 상부에서 충격이 가해지더라도 온수 파이프(121a)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 발열부재{온수파이프(121a)}가 설치된 안착홈(112)의 나머지 부분에는 분말부재(122a)가 채워지도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 온수파이프(121a)를 안착홈(112)에 설치하는 경우에는 온수파이프(121a)를 충격으로부터 보호할 수 있지만, 온수파이프(121a)로부터의 열이 덮개판(130)에 충분히 전해지지 않을 수 있다. 따라서, 안착홈(112)의 나머지 공간을 열전도성이 있는 분말부재(122a)로 채움으로써 발열부재{온수파이프(121a)}에서 발생한 열이 안정적으로 덮개판(130)에 전달될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

이때, 상기 분말부재(122a)로서는 값이 싸고 구하기 쉬우며 입도가 작은 모래, 황토, 점토와 같이 토사 종류가 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 바닥 난방장치(100b)에 대해 살펴본다.

도 5에 도시된 바닥 난방장치(100b)는 발열부재(120)로서, 열선형 발열구조(120b)가 적용된다는 점을 제외하고는 도 4에 도시된 바닥 난방장치(100a)와 동일하다. 불필요한 중복을 피하기 위하여 차이점이 있는 구성에 대해서만 살펴본다.

도 5에 도시된 열선형 발열구조(120b)는 열선(121b)과 분말부재(122b)가 안착홈(122)에 설치된다.

상기 열선(121b)는 종래의 니크롬선이 사용될 수도 있으며, 카본 섬유를 포함하는 발열체가 사용될 수 있다. 이때, 카본 섬유를 포함하는 발열체가 사용되는 경우에는 카본의 휘발을 막기 위하여 선형의 카본 섬유의 외관을 불소수지로 이루어지는 절연부재(도 3의 124 참조)로 덮도록 구성될 수 있다.

다음으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 바닥 난방장치(100a)에 대해 살펴본다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바닥 난방장치(100a)는 온수 파이프형 발열구조(120a)가 안착홈(112)에 설치되는 구조를 도시하고 있으며, 다만 넓은 면적의 바닥에 설치하기 위하여 복수의 바닥 난방장치(100a)가 서로 연결된 상태를 이루는 것을 도시하고 있다.

도 6(a)에 도시된 바닥 난방장치(100a)는 도 4(d)에 도시된 복수 개의 바닥 난방장치(100a)가 서로 연결된 상태를 도시하고 있다. 즉, 도 6(a)에서 덮개판(130)은 금속분말이 함유된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드를 압착하여 형성된 열전도성 판상부재(131), 또는 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재(131)로 이루어진 것을 도시하고 있다.

또한, 도 6(b)에 도시된 바닥 난방장치(100a)는 도 6(a)와는 달리 바닥판(130)이 모르타르, 시멘트, 석회, 황토, 점토를 경화시켜 만든 경화층(132)으로 이루어진 경우를 도시하고 있다. 즉, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 안착홈(112)에 온수파이프형 발열구조(120a)가 설치된 복수의 폐섬유 압착판(110)을 상호 연결하고, 그 위에 모르타르 등을 통하여 경화층(132)을 형성하는 구조를 도시하고 있다. 이는 통상의 온돌 구조와 유사하되 안착홈(112)에 발열부재(120)가 설치된다는 차이점이 있다.

그리고, 도 7에 도시된 바닥 난방장치(100a)는 도 6(a)에 도시된 열전도성 판상부재(131)의 상부(상면)에 종이 또는 비닐 재질의 장판(133)이 전체적으로 덮힌 구조를 도시하고 있다. 즉, 도 7에 도시된 바닥 난방장치(100a)의 경우 바닥판(130)이 열전도성 판상부재(131)와 장판(133)으로 이루어진 경우를 도시한다.

또한, 도 8에 도시된 바닥 난방장치(100a)는 도 6(a)에 도시된 열전도성 판상부재(131)의 상부(상면)에 모르타르 등을 통하여 경화층(132)을 형성하고, 그 위에 종이 또는 비닐 재질의 장판(133)이 전체적으로 덮힌 구조를 도시하고 있다. 즉, 도 8에 도시된 바닥 난방장치(100a)의 경우 바닥판(130)이 열전도성 판상부재(131), 경화층(132) 및 장판(133)으로 이루어진 경우를 도시하고 있다.

다음으로 도 9 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 바닥 난방장치(100c)에 대해 살펴본다.

도 9 및 도 10에 도시된 바닥 난방장치(100c)는 도 1에 도시된 바닥 난방장치(100)와 유사하되, 바닥판(130)으로서 열전도성 판상부재(131)를 사용하지 않고 열선패드(120')의 상면에 직접 장판(133)을 설치하거나(도 9), 바닥판(130)으로서 열전도성 판상부재(131)를 사용하지 않고 열선패드(120')의 상부(상면)에 경화층(132) 및 장판(133)을 설치한 구성을 도시하고 있다.

한편, 도 4 내지 도 10에서는 다양한 구조의 바닥 난방장치(100, 100a, 100b, 100c)를 도시하고 있지만, 도시된 실시예 뿐만 아니라, 안착홈(112)의 구비여부, 발열부재(120)의 종류, 덮개판(130)의 종류를 서로 달리함으로써 다양한 변경이 가능할 것이다.

또한, 전술한 바닥 난방장치(100, 100a, 100b, 100c)는 서로 일체로 형성하기 위하여 압착에 의한 결합, 접착제의 의한 결합, 경화(모르타르 등의 도포후 경화) 등에 의한 결합을 통하여 폐섬유 압착판(110) 및 덮개판(130)은 서로 결합된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 금속분말을 포함하는 보온 덮개나 폐섬유 패드 등으로 형성된 열전도성 판상부재(131)를 덮개판(130)으로 하는 경우 폐섬유 압착판(110)과 접합하기 위해서는 열전도성 판상부재의 하면과 폐섬유 압착판(110)의 상면에 타면 공정을 수행한 후 보온 덮개 등으로 형성된 열전도성 판상부재(131)와 폐섬유 압착판(110)을 고온으로 압착하여 일체화할 수 있다. 또한, 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재(131)를 사용하는 경우 또는 장판(133)을 사용하는 경우에는 접착을 통하여 덮개판(130)과 폐섬유 압착판(110)을 접합할 수 있다.

다음으로, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 의한 바닥 난방장치의 제조방법에 대해 살펴본다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 보온 덮개(110) 또는 폐섬유 패드 등을 압착하여 미리 설정된 두께로 형성된 폐섬유 압착판(110)을 준비하게 된다.

그리고, 도 4(b), 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 폐섬유 압착판(110)의 상면에 발열부재{120, 도 4의 경우에는 온수파이프형 발열구조(120a), 도 5의 경우에는 열선형 발열구조(120b)}를 설치하게 된다.

이러한 발열부재(120)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 열선패드(120')로 이루어질 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 온수파이프형 발열구조(120a)로 이루어질 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 열선형 발열구조(120b)로 이루어질 수도 있다.

한편, 덮개판(130)에 가해지는 충격에 의해 발열부재(120)가 파손되는 것을 방지하기 위하여, 상기 발열부재(120)는 폐섬유 압착판(110)에 형성된 안착홈(112)에 설치될 수 있다. 이를 위하여, 도 4(b) 및 도 5(b)의 공정 이전에 도 4(a) 및 도 5(a)와 같이 폐섬유 압착판(110)에 안착홈(112)을 형성하는 공정을 거치는 것이 바람직하다. 이러한 안착홈(112)은 온수파이프형 발열구조(120a) 또는 열선형 발열구조(120b)의 형상에 따라 다양하게 변경가능하며, 일 예로서 지그재그 형상이나 사형(蛇形)으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 안착홈(112)에 발열부재(120)를 설치하는 경우에는, 발열부재(120)와 덮개판(130) 사이의 열전도성을 높이기 위하여, 발열부재(120)와 안착홈(112) 사이의 공간을 분말부재(122a, 122b)를 메우도록 구성될 수 있다. 이러한 분말부재(122a, 122b)는 전술한 바와 같이, 입도가 작은 모래, 황토, 점토와 같이 토사 종류가 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 발열부재(120)의 설치가 끝나면 도 4(c) 및 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 상기 발열부재(120)의 상부(상면)에 덮개판(130)을 덮는 공정을 수행하게 된다.

이러한 덮개판(130)을 덮는 공정은, 덮개판(130)이 금속분말이 함유된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드를 압착하여 형성된 열전도성 판상부재(131)로 이루어지는 경우에 이러한 열전도성 판상부재(131)를 폐섬유 압착판(110)과 고온으로 압착하도록 구성될 수 있다.

이를 위하여 폐섬유 압착판(110)의 상면과 열전도성 판상부재(131)의 하면은 타면 공정을 미리 수행하여 고온으로 압착될 때 서로 접합될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 상기 덮개판(130)으로 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재(131)을 사용하거나, 장판(133)을 사용하는 경우에는 접착을 통하여 덮개판(130)과 폐섬유 압착판(110)을 접합할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

100, 100a, 100b, 100c... 바닥 난방장치
110... 폐섬유 압착판 111... 보온 덮개
112... 안착홈 120... 발열부재
120'... 열선 패드 120a... 온수파이프형 발열구조
120b... 열선형 발열구조 121'... 발열체
121a... 온수 파이프 121b... 열선
122a, 122b... 분말부재 124... 절연부
125... 접속기구 130... 덮개판
131... 열전도성 판상부재 132... 경화층
133... 장판

Claims (16)

1. 폐섬유를 압착하여 미리 설정된 두께로 형성된 폐섬유 압착판; 상기 폐섬유 압착판의 상부에 설치되는 발열부재; 및 상기 발열부재의 상부를 덮는 덮개판;을 포함하고,
   상기 폐섬유 압착판은 복수의 보온덮개 또는 폐섬유 패드를 적층한 후 압착하여 형성되고,
   상기 폐섬유 압착판은 상기 발열부재가 설치되는 안착홈을 구비하고,
   상기 발열부재가 설치된 상기 안착홈의 나머지 부분은 분말부재가 채워지는 바닥 난방장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 발열부재는 온수가 통과하는 온수 파이프 또는 전기에 의해 발열되는 열선이나 열선 패드로 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 열선 패드는 카본 섬유를 포함하며 다수의 열 또는 행을 포함하는 형상 또는 지그재그 형상을 이루면서 배치되는 발열체, 및 상기 발열체가 외부와 절연되도록 상기 발열체를 불소수지에 의해 덮는 절연부를 구비하는 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 불소수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 덮개판은 상기 폐섬유 압착판보다 얇고 열전도성이 높은 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 덮개판은 금속분말이 함유된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드를 압착하여 형성된 열전도성 판상부재, 또는 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재인 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 금속분말 또는 금속은 마그네슘을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 덮개판은, 모르타르, 시멘트, 석회, 황토, 점토를 경화시켜 만든 경화층과, 종이 또는 비닐 재질의 장판 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 경화층과 장판은, 금속분말이 함유된 보온 덮개 또는 폐섬유 패드를 압착하여 형성되거나, 금속, 석고, 광석, 세라믹 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 열전도성 판상부재를 덮도록 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥 난방장치.
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