KR101817741B1 - 세탁기용 면상발열체 - Google Patents

Abstract

세탁기용 면상발열체가 개시된다. 본 발명의 구동모터 및 상기 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 드럼의 외주면에 구성되어 외부에서 인가되는 전원부에 의하여 발열하는 세탁기용 면상발열체는, 상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되는 제1패턴을 도전성잉크로 인쇄한 제1기판과 일면에 상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되고, 상기 제1기판의 제1패턴과 동일한 형상의 제2패턴을 도전성잉크로 인쇄한 제2 기판, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 패턴이 상하로 겹치도록 접착하는 점착층을 포함하는 면상발열체를 포함하여 구성함으로써, 세탁기 드럼을 면상발열체로 가열하여 40~50℃로 세탁물의 온도를 유지하게 하여 살균 및 세탁 오염물질을 제거할 수 있는 효과가 있고, 역 전류 패터닝 기술을 적용하여 기판의 양면에 전류가 역방향으로 흐르게 하기 때문에 전자기파를 효과적으로 차폐할 수 있다.

Description

세탁기용 면상발열체{PLANE HEATER FOR WASHING MACHINE}

본 발명은 면상발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세탁기 드럼을 면상발열체로 가열하여 40~50℃ 세탁물의 온도를 높여 살균 및 세탁 오염물질 제거효과를 갖게 함과 동시에 건조기능을 수행할 수 있는 세탁기용 면상발열체에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 주로 전동기를 통한 기계적인 작동에 의해 의류 등을 세탁하기 위한 것으로, 그 구조와 세탁방식에 따라 교반식, 드럼식 및 펄셰이터 방식으로 구분되고, 이들 모두는 직접 세탁 작용을 하는 세탁부와, 상기 세탁부의 작용을 위한 동력을 공급하는 구동부 및 외형을 형성하는 케이스 등으로 구성되며, 건조 기능이 구비된 세탁기의 경우에는 건조장치를 추가로 포함하여 구성된다.

이러한 드럼세탁기는 드럼형상으로 마련된 드럼의 회전으로 생긴 낙차를 이용하여 세탁물을 세탁하는 세탁기로서, 세탁용량의 극대화와 세탁후 세탁물이 꼬이는 현상을 줄일 수 있는 이점이 갖는 세탁기이다.

이러한 드럼세탁기의 구성은 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 전면으로 투입구(1)를 갖는 본체(10) 내부에 터브(2)가 지지되어 있고, 상기 터브(2)의 외측 하부에는 구동모터(3)가 설치되어 있으며, 상기 터브(2)의 내부에는 구동모터(3)의 구동력에 의해 회전하여 세탁과 탈수행정을 수행하는 드럼(5)이 설치된다. 상기 드럼(5)에는 다수의 작은 구멍이 전면에 천공되어 물이 드럼(5)과 터브(2)를 유동하도록 하며, 탈수시 세탁물에서 원심분리된 물이 터브(2)로 이탈되도록 한다.

상기 본체(10)의 전면에는 투입구(1)를 개폐시키기 위한 도어(6)가 설치되어 있으며, 상기 본체(10)내의 상부에는 드럼(5) 내부의 공기를 순환시키면서 순환 공기중의 습기를 제거함으로써 세탁물이 건조되도록 하는 건조장치가 구비된다.

상기 건조장치에 대해서 살펴보면, 상기 건조장치는 본체(10) 내부에 지지된 터브(2)의 후방에 일단이 연결된 응축부(7), 상기 응축부(7)에 일단이 연결되고 타단은 터브의 전방에 연결된 건조덕트부(8), 상기 건조덕트부 내부에 설치되어 드럼 내부의 공기를 응축부와 건조덕트부를 통하여 순환시키기 위한 송풍팬(9), 상기 송풍팬을 구동시키기 위한 모터(11), 상기 건조덕트부 내부에 설치되어 공기를 가열시키기 위한 건조히터(12) 및 상기 응축부를 따라 순환되는 공기중의 습기가 응축되도록 응축부 내부로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급관(13)을 포함한다.

상기와 같은 구성을 갖는 건조장치를 이용하여 진행되는 건조행정을 살펴보면, 세탁 및 탈수행정이 완료되면, 드럼을 회전시킴과 동시에 모터(11)를 구동시켜 송풍팬을 회전시켜, 드럼 내부의 공기가 응축부와 건조덕트부를 통하여 드럼 내부로 순환되도록 한다. 그리고, 건조덕트부 내에 설치된 건조히터가 동작하여 공기를 가열시키고, 냉각수 공급관을 통해서 응축부 내부로 냉각수를 공급하여 드럼 내부로 공급되는 공기는 고온 저습한 상태로 되어 드럼 내부로 공급되는 순환을 반복함으로써 드럼 내부의 세탁물을 건조시킨다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 드럼세탁기의 건조장치는 많은 구성부품으로 이루어지므로 복잡하고, 드럼세탁기 상부에 설치되기 때문에 많은 공간을 차지하게 된다.

또한, 건조장치를 제작하기 위한 부품 소모와 공정의 추가로 인하여 드럼세탁기의 생산비용이 높아지게 되는 문제점이 발생한다.

그리고 드럼세탁기의 발열체는 소모 전력이 높아 사용상에 문제가 있다.

KR 공개특허공보 제10-2005-0089338호(2005.09.08)

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 드럼세탁기 뿐만아니라 일반 세탁기의 드럼에 면상발열체를 구성하여 가열하게 하여 살균 및 세탁 오염 물질을 제거할 수 있는 세탁기용 면상발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 적은 부품과 간단한 공정으로 제작된 면상발열체를 이용하여 건조 기능을 수행할 수 있는 세탁기용 면상발열체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 국부 발열이 아니고 면상 발열을 할 수 있는 세탁기용 면상발열체를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 역전류 패터닝 기술을 적용하여 자기파를 억제할 수 있는 세탁기용 면상발열체를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 R2R 그라비아 인쇄방법을 이용하여 필름형태의 면상발열체로 제조할 수 있는 세탁기용 면상발열체를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 소정 온도 이상 가열 시 퓨즈 기능을 수행할 수 있는 세탁기용 면상발열체를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구동모터 및 상기 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 드럼의 외주면에 구성되어 외부에서 인가되는 전원부에 의하여 발열하는 세탁기용 면상발열체는, 상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되는 제1패턴을 도전성잉크로 인쇄한 제1기판과 일면에 상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되고, 상기 제1기판의 제1패턴과 동일한 형상의 제2패턴을 도전성잉크로 인쇄한 제2 기판, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 패턴이 상하로 겹치도록 접착하는 점착층을 포함하는 면상발열체를 포함하여 구성함으로써 달성될 수 있다.

또한, 상기 제1패턴 및 상기 제2패턴은 롤루롤 그라비아 인쇄장치에 의하여 인쇄되게 하고, 상기 롤투롤 그라비아 인쇄장치는 롤 상태의 기판을 공급하는 피딩롤러와, 상기 피딩롤러에서 공급된 기판의 일면에 음각의 패턴을 인쇄하는 제판롤러, 및 상기 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 잉크주입기를 포함하여 인쇄될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 구동모터 및 상기 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 드럼의 외주면에 구성되어 외부에서 인가되는 전원부에 의하여 발열하는 세탁기용 면상발열체는, 제1기판의 일면에 상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되는 제1패턴을 도전성잉크로 인쇄하고, 상기 제1기판의 타면에 상기 제1패턴과 동일한 형상의 제2패턴을 도전성잉크로 인쇄한 면상발열체를 포함하여 구성함으로써 달성될 수 있다.

상기 제1패턴과 제2패턴은 롤루롤 그라비아 인쇄장치에 의하여 인쇄되도록 하고, 상기 롤루롤 그라비아 인쇄장치는, 롤 상태의 기판을 공급하는 피딩롤러와, 상기 피딩롤러에서 공급된 기판의 일면에 음각의 패턴을 인쇄하는 제1 제판롤러와, 상기 제1 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 제1 잉크주입기와, 상기 제1 잉크주입기에서 인출된 기판을 뒤집어 공급받아 상기 기판의 타면에 음각의 패턴을 인쇄하는 제2 제판롤러, 및 상기 제2 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 제2 잉크주입기를 포함하여 인쇄할 수 있다.

또한, 상기 제1패턴의 일단에 전기적으로 연결된 "+"전극과 타단에 전기적으로 연결된 "-"전극으로 구성된 제1 전극과, 상기 제2패턴의 일단에 전기적으로 연결된 "+"전극과 타단에 전기적으로 연결된 "-"전극으로 구성된 제2 전극을 포함하되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 기판을 중심으로 동일한 위치에 형성한다.

이러한 면상발열체는 상기 제1패턴의 일단이 제1 전극의 "+"단자에 연결되고, 타단은 세탁기의 드럼 형상의 외주면을 따라 연결되어 제1 전극의 "-"단자에 연결되고, 상기 제2패턴의 일단이 제2 전극의 "+"단자에 연결되고, 타단은 세탁기의 드럼 형상의 외주면을 따라 연결되어 제2 전극의 "-"단자에 연결하되, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 형상 중 어느 일 부분이 2개 이상의 패턴을 수용할 수 있는 공간을 형성한 경우에는 상기 패턴을 단락없이 교호적으로 반복되게 구성할 수 있다.

그리고 상기 패턴은 기판의 열변형시 단선되게 형성되게 구성함으로써 달성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 세탁기용 면상발열체에 의하면, 찬물전용 세제가 아닌 경우에도 세제의 용해성이 높아져 세제 절감 효과 및 세탁물의 온도상승으로 살균 및 세탁력 상승 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 세탁기용 면상발열체에 의하면, 종래의 열선 대비 저전력으로 구동가능하고 시간이 지남에 따라 전력소모량이 감소하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 세탁기용 면상발열체에 의하면, 전기를 전원으로 사용하는 필름 타입의 면상발열체이기 때문에 기존 드럼이 설치된 협소한 공간에도 설치가 가능하고 면발열이므로 골고루 에너지를 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 세탁기용 면상발열체에 의하면, 넓은 공간을 면상 발열시키기 때문에 발열 시간을 단축시킬 수가 있으며, 단위 면적 당 저전력으로 구동가능하다.

또한, 본 발명의 세탁기용 면상발열체에 의하면, 역 전류 패터닝 기술을 적용하여 기판의 양면에 전류가 역방향으로 흐르게 하기 때문에 전자기파를 효과적으로 차폐할 수 있다.

또한, 본 발명의 세탁기용 면상발열체에 의하면, R2R 그라비아 인쇄방법을 이용하여 인쇄되기 때문에 제조 공정이 단순하여 인쇄품질관리 항목 감소 및 공정상의 불량 원인을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 세탁기용 면상발열체에 의하면, 소정 온도 이상 가열 시 기판의 열팽창으로 인하여 패턴을 단선시켜 퓨즈 기능을 수행할 수 있기 때문에 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 드럼 세탁기의 발열체를 설명하기 위한 참고도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기용 면상발열체를 제어하기 위한 주요 구성도,
도 3은 드럼에 면상발열체를 장착한 일례를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 면상발열체의 단면도,
도 5는 면상발열체의 평면도,
도 6은 면상발열체의 다른 평면도,
도 7은 면상발열체에서 역전류를 형성하는 패턴을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 면상발열체의 단면도,
도 9는 본 발명의 세탁기용 면상발열체의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 10은 본 발명의 면상발열체를 제조하기 위한 롤투롤 그라비아 인쇄장치를 도시한 도면,
그리고,
도 11은 본 발명의 면상발열체를 제조하기 위한 롤투롤 그라비아 인쇄장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

명세서 전체에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 한정하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 세탁기용 면상발열체를 제어하기 위한 주요 구성도이고, 도 3은 드럼에 면상발열체를 장착한 일례를 도시한 도면이다.

도면을 참고하면, 본 발명의 세탁기는 드럼(220)의 내주면 또는 외주면에 면상발열체(100)를 구성하거나, 또는 드럼(220) 내에 면상발열체(100)를 개재시켜 발열하도록 구성한다.

즉, 드럼(220)의 내외주면 또는 드럼 내에 개재된 면상발열체(100)가 드럼(220)의 온도를 40~50℃로 가열되게 하여 드럼내의 수온을 상승시키거나 또는 세탁물이 건조되도록 가열하는 것이다.

따라서, 드럼 내의 수온을 가열하면 찬물전용 세제가 아닌 경우에도 세제의 용해성이 높아져 세제 절감 효과 및 세탁물의 온도상승으로 살균 및 세탁력을 상승 시킬수가 있는 것이다.

또한, 이러한 면상발열체(100)의 온도를 제어하기 위한 조작패널(210)을 세탁기의 일측에 구비하는 형태로 구성된다.

본 발명의 면상발열체(100)는 기존의 두껍고 무거운 스텐 발열체 대신 필름형상의 면상발열체를 사용하기 때문에 드럼(220)의 내외주면에 부착하여 사용하거나 또는 드럼(220) 내부에 개재시켜 사용할 수 있는 것이다.

도 3을 참고하면 드럼(220)의 외주면에 부착된 면상발열체(100)가 개시되어 있다.

도면 (a)는 드럼의 외주면을 따라 면상발열체(100)를 3개 구성하고 이를 소정 간격으로 배치하여 구성한 것이고, 도면 (b)는 하나의 면상발열체로 드럼을 감싸는 형상으로 구성한 것을 예를 들었다.

도면 (a)와 같이 면상발열체(100)를 여러 개 구성한 경우에는 발열온도에 따라 면상발열체를 동시에 또는 필요한 갯수를 선택하여 발열되게 할 수 있다.

통상 드럼(220)은 세탁과 탈수행정을 수행하며, 드럼(220)에는 다수의 작은 구멍이 전면에 천공된 배출홀(221)이 형성되고, 배출홀(221)을 통하여 세탁수가 드럼(220)과 터브(미도시)를 유동하도록 하며, 탈수시 세탁물에서 원심분리된 물이 상기 터브로 이탈되도록 한다.

따라서, 본 발명의 면상발열체(100)에도 배출홀(221)에 대응되는 위치에 관통홀(150,151)을 형성하여, 세탁수가 배출홀(221)과 관통홀(150,151)을 아무런 저항없이 통과하도록 구성한다.

상술한 면상발열체를 구동하기 위해서는 드럼의 온도를 조절하기 위한 온도조절키와 전원 키 등이 구비된 키입력부(215)와, 키입력부(215)의 온도 조절에 따라 면상발열체(100)를 제어하기 위한 제어부(211)를 포함하여 구성한다.

제어부(211)는 드럼(220)의 일측에 구비된 센서(213)로부터 온도를 감지하여 키입력부(215)에서 설정된 온도를 유지할 수 있도록 구동부(212)를 구동하여 면상발열체(100)의 발열과 중단을 제어한다.

또한, 제어부(211)는 키입력부(215)에서 소정 온도가 설정되면, 구동부(212)를 통하여 면상발열체(100)를 가열하고, 센서(213)를 통하여 온도를 감지하고, 감지된 온도에 따라 면상발열체(100)를 가열하거나 전원을 차단하고, 바이메탈(214)을 구성한 경우에는 설정된 온도에 다다르면 바이메탈(214)이 동작하여 구동부(212) 즉 면상발열체(100)에 인가되는 전원을 차단하게 할 수 있다.

바람직하게는 온도의 설정량에 따라 하나 이상의 면상발열체를 각각 또는 동시에 구동할 수 있음은 물론이다.

또한, 면상발열체(100)가 일정 온도를 유지하도록 구성하면 센서(213)나 바이메탈(214)을 사용하지 않고서도 자동으로 면상발열체(100)의 온도를 조절할 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 면상발열체를 건조용으로 사용하고자 할 경우에는 면상발열체(100)에 의하여 가열된 드럼(220) 내부의 공기를 세탁기 외부로 배기시키기 위한 배기관(미도시)을 설치할 수 있으며, 상기 배기관내에는 드럼(220) 내부의 공기를 강제로 배기시키기 위하여 배기펌프(미도시)가 설치될 수 있다.

또한, 건조기능을 수행하고자 할 경우에는 키입력부(215)에 건조 키를 구비하고, 건조키가 입력되면 제어부(211)는 면상발열체(100)를 가열함과 동시에 배기펌프를 동작시켜 드럼(220) 내부의 공기가 강제로 배기되도록 하여 건조 기능이 원활하게 이루어지도록 한다.

또한, 제어부(211)는 건조 기능은 세탁 및 탈수가 완료된 후에, 자동으로 건조행정을 수행하게 할 수도 있다.

이때에는 자동으로 제어부(211)가 세탁 및 탈수 공정이 완료되고 나면, 면상발열체(100)에 전원을 공급시켜, 면상발열체가 소정 온도로 고르게 발열하도록 하여, 면상발열체에서 방사되는 열에너지를 이용하여 세탁물을 건조시키도록 하는 것이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 면상발열체에 대하여 설명한다.

도 4의 드럼에 설치된 면상발열체의 단면도를 참고하면, 본 발명의 면상발열체(100)는 제1기판(110)에 전도성 잉크로 실버 발열선인 제1패턴(140)을 인쇄하고, 다른 제2기판(111)에 전도성 잉크로 인쇄되는 실버 발열선인 제2패턴(141)을 인쇄한 다음, 이를 점착층(112)으로 접착하고, 각 패턴에 전원을 공급하는 전원단자(120,121)를 형성함으로써 구성할 수 있다.

각 패턴(140,141)의 상부면에 각각 카본층(130,131)을 적층하거나 전자기파차폐층을 적층하여 보호층으로 사용할 수 있다.

또한, 드럼의 배출홀(221)에 대응되는 위치에 제1기판(110), 제1카본층(130)에 각각 관통홀(150, 130a)을 형성하고, 제2기판(111), 제2카본층(131)에도 각각 관통홀(151, 131a)을 형성한다.

따라서, 제1패턴(140) 및 제2패턴(141)은 관통홀(150,151) 사이사이에 형성되어, 배출홀(150,151)과 관통홀(150,151)을 통하여 세탁수가 유동되도록 구성하여야 한다.

또한, 본 발명은 실버발열선을 서로 다른 기판에 동일하게 형성하고, 흐르는 전류가 역전류로 흐르게 하여 자기파를 상쇄할 수 있도록 별도의 구성 없이 패턴의 형상으로 자기파를 차폐하는 효과를 얻을 수 있도록 하는 것을 하나의 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 인쇄 전자기술과 역전류 인쇄 패터닝 기술을 적용하여 자기파를 효과적으로 차단함을 목적을 두고 있기 때문에, 다른 기판에도 동일한 패턴을 형성한 다음, 이를 합지하였을 경우 흐르는 전류의 방향만 반대로 하여 자기파가 상쇄되도록 한다.

따라서, 기판을 합지하였을 때 패턴이 서로 일치되게 형성하여야 하므로 전극도 동일한 위치에 형성하고 패턴도 동일하게 형성하되, 전극에 연결되는 패턴만 변경하여 사용하는 것이다.

또한, 설명의 편의를 위하여 패턴을 서로 다른 기판에 인쇄하고 합지하는 것으로 설명하나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 기판의 양면에 패턴을 인쇄할 수 있음을 밝혀둔다.

즉 도 7의 본 발명의 다른 실시예에 의한 면상발열체의 단면도를 참고하면, 제1기판(110)의 일면에 전도성 잉크로 실버 발열선인 제1패턴(140)을 인쇄하고, 제1기판(110)의 타면에 전도성 잉크로 인쇄되는 실버 발열선인 제2패턴(141)을 인쇄한 다음, 상부 및 하부 패턴(140,141)의 상부면에 각각 적층되는 카본층(130,131), 각 실버발열선에 전원을 공급하는 제1 및 제2전극(120,121)이 형성되게 할 수도 있는 것이다.

이때도 드럼의 배출홀(221)에 대응되는 위치에 제1기판(110), 제1카본층(130)에 각각 관통홀(150, 130a)가 형성되고, 제2기판(111), 제2카본층(131)에 각각 관통홀(151, 131a)을 형성하고, 제1패턴(140) 및 제2패턴(141)은 관통홀(150,151) 사이사이에 형성되어, 배출홀(150,151)과 관통홀(150,151)을 통하여 세탁수가 유동되도록 구성하여야 한다.

먼저 도 4의 본 발명의 일실시예에 의한 면상발열체의 평면도를 참고하면, 먼저 제1기판(110)은 세탁기의 드럼에 구비되어 면상 가열되어 드럼 내의 온도를 40℃~50℃로 유지할 수 있도록 사용되는 것으로, 세탁기의 드럼의 외형과 유사한 면 형상으로 절단한다.

도면에서는 정사각형으로 절단되어 있으나, 이는 드럼의 생김새에 따라 달라질수 있음은 물론이다.

제1기판(110)의 일면에 제1전극(120)의 "+전극(120a)"과 "-전극(120b)"을 순차적으로 배치하고, 본 발명의 제1패턴(140)은 "+"전극(120a)이 형성된 면에서 반대면으로 패턴을 연결하고, 소정거리 상부로 이격되어 이를 다시 전극방향으로 연결하는 방법으로 이를 반복하여 "-"전극(120b)의 일단에 연결하여 패턴을 완성한다.

보다 구체적으로, "+" 전극(120a)에 연결된 제1패턴(140)이 -도면을 중심으로- 기판(110)의 외주면을 따라 우방향에서 좌방향으로 연결되어 일정한 간격을 유지하도록 이격되어 -예를 들어 도면의 하측에서 상측 방향으로- 다시 좌방향에서 우방향으로 연결되고, 다시 도면의 상측방향으로 일정한 간격을 유지하도록 연결하고, 우방향에서 좌방향으로 연결되는 것을 교호적(交互的)으로 반복하여 "-" 전극(120b)으로 연결하여 전류를 흐르게 하는 것이다.

결국 본 발명에서의 제1패턴(140)은 제1전극(120)의 "+전극(120a)"과 "-전극(120b)"를 순차적으로 배치하고, 반복적으로 구간을 형성하는 폐회로를 구성하는 것이다.

즉, 본 발명에서의 제1패턴(140)은 제1전극(120)의 "+전극(120a)"과 "-전극(120b)"을 순차적으로 배치하고, 기판의 형상을 따라 패턴을 형성하되, 패턴간 일정한 간격을 갖도록 형성하여 전류가 흐를 때 면발열이 되도록 폐회로를 구성하는 것이다.

도면에서는 "+전극(120a)"과 "-전극(120b)"을 연결하는 패턴이 단락없이 하나의 패턴으로 구성된 것으로 예시되어 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 신속한 가열이나 높은 보온 온도가 필요할 경우에는 "+"전극과 연결된 패턴을 기판의 형상내에서 교호적으로 반복하여 단락없이 "-"전극에 연결하는 단일 패턴으로 형성하는 것보다 2개 이상의 패턴이 "+"전극과 "-"전극에 각각 연결되게 하여 신속하게 발열온도를 높이도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 인쇄 전자기술과 역전류 인쇄 패터닝 기술을 적용하여 자기파를 효과적으로 차단하는 것을 하나의 특징으로 하기 때문에, 다른 기판에도 동일한 패턴을 형성한 다음, 이를 합지하였을 경우 패턴이 일치되게 겹쳐지게 하고 전류의 방향만 반대로 하여 자기파가 상쇄되도록 한다.

따라서, 기판을 합지하였을 때 패턴이 서로 일치되게 형성하여야 하므로 패턴은 동일하게 형성하여야 하며, 전극도 동일한 위치에 형성하여야 제조상 편리하다.

면상발열체는 필름으로 구성되는 기판에 인쇄기술을 이용하여 패턴을 형성하므로 전극을 형성하는 것이 전체 면상발열체의 두께를 결정하는 중요한 요소가 되기 때문에 가능한 전극의 수를 줄여야 한다.

구체적으로, 도 6의 다른 면상발열체의 평면도를 참고하면,

제2 기판(111)의 일면에 제2전극(121)으로 "+전극(121a)"과 "-전극(121b)"을 순차적으로 배치하되, 제1기판(110)의 제1전극(120)의 "+전극(120a)"과 "-전극(120b)"의 대응되는 위치에 형성한다,

이를 위하여 전극은 동일한 위치에 형성하되, 패턴을 일치시키기 위하여 각 전극단자에 연결되는 패턴은 서로 반대 방향으로 연결한다.

도면을 참고하면, +전극(121a)과 연결된 제2패턴은 제2기판(111)의 가장자리에서 연결되어 상방향으로 연결되고, -전극(121b)과 연결되는 패턴은 +전극(121a)과 패턴 사이로 -전극에 연결된다.

이러한 전극의 매칭은 합지할 경우 간단한 투홀 리베팅을 사용하여 단자를 손쉽게 연결할 수 있도록 하기 위한 것이므로, 굳이 전극의 위치를 한정할 이유는 없다.

따라서, 패턴과 동일하게 위치시키고 나면, 전극의 위치는 필요에 따라 다른 위치에 형성할 수도 있다.

또한, 제2패턴(111)은 "-"전극(121b)이 형성된 면에서 반대면으로 패턴을 연결하고, 소정거리 이격되어 이를 다시 전극방향으로 연결하는 방법으로 이를 반복하여 +전극(120a)의 일단에 연결하여 패턴을 완성한다.

즉, "-"전극(121b)에 연결된 제2패턴이 -도면을 중심으로- 우방향에서 좌방향으로 연결되어 일정한 간격을 유지하도록 이격되어 -예를 들어 도면의 하측에서 상측 방향으로- 다시 좌방향에서 우방향으로 연결되고, 다시 도면의 상측방향으로 일정한 간격을 유지하도록 연결하고, 우방향에서 좌방향으로 연결되는 것을 교호적(交互的)으로 반복하여 폐회로를 구성하고, "+" 전극(121a)으로 연결하여 전류를 흐르게 하는 것이다.

도 5와 도 6의 평면도를 참고하면, 우측의 전극의 위치는 동일하되 패턴의 연결부위를 변경하였기 때문에 전류의 방향이 기판을 중심으로 상하 역방향으로 흐르게 된다.

따라서, 패턴만 동일하게 위치시키고 나면, 전극의 위치는 필요에 따라 다른 위치에 형성할 수도 있다.

도 7의 본 발명의 일실시예에 의한 역전류를 형성하는 패턴을 설명하기 위한 도면은, 합지하였을 경우의 전류 흐름도를 설명하는 도면이다.

도면을 참고하면, 제1기판(110)과 다른 제2기판(111)을 합지하면 점착층(112)을 기준으로 미러(mirror)처럼 패턴이 겹치게 된다.

따라서, 겹쳐진 패턴에 역전류 인쇄 패터닝 기술을 적용하기 위하여 각각의 패턴에 흐르는 전류 방향을 반대로 흐르게 하면, 전자기파가 상쇄되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 인쇄 전자기술과 역전류 인쇄 패터닝 기술을 적용하여 자기파를 효과적으로 차단하기 위하여 서로 다른 기판에 동일한 패턴을 인쇄하고 이를 합지하여 자기파를 효과적으로 차단하도록 한다.

그리고, 본 발명은 서로 다른 기판을 합지하여 사용하는 것이나, 각 기판에는 상술한 바와 같이 전극을 형성하여 역전류 패터닝 기술을 이용하여야 하므로, 각 기판의 전극은 투홀 리베팅을 사용하여 단자를 연결하여 필름의 특성을 보안하고, 전극부를 통한 전원 인가시 안정성을 확보할 수 있도록 한다.

전극의 위치는 동일하되 전극에 연결되는 패턴 부위만 변경하여 동일한 패턴에 전류의 방향만 반대로 흐르게 하는 것이다(도 7참고).

이러한 전극의 매칭은 합지할 경우 간단한 투홀 리베팅을 사용하여 단자를 손쉽게 연결할 수 있도록 하기 위한 것이므로, 굳이 전극의 위치를 한정할 이유는 없다.

즉, 본 발명은 기판의 양면 또는 서로 다른 기판에 형성된 전극이 상하로 동일한 위치에 동일한 극성의 전극이기 때문에 상하의 전극을 연결하기 위하여 투홀리베팅이나 기타 직접적인 전극 연결 방식을 사용하여 간단하게 전극을 연결할 수 있는 것을 하나의 특징으로 한다.

본 발명에서는 드럼의 외주면에 면상발열체를 위치시키는 것이 바람직하므로, 구조 상 드럼의 외주면 형상과 같이 직사각형으로 형성되어야 하므로, 전극을 기판의 대략 한쪽 모서리에 위치시켰다.

이하, 세탁기용 면상발열체의 제조 공정에 대하여 설명한다.

먼저 제1 면상발열체의 각 기판(110,111)은 PET(polyethylene terephthalate)나 PI(polyimide) 필름을 사용하며 인쇄 공정 시 사용하게 된다.

여기서 PET는 열가소성이고 PI는 열경화성이나, 본 발명에서는 필요한 경우 선택하여 사용할 수 있도록 하기 위하여 PET나 PI를 사용할 수 있도록 한다.

즉, PET는 열가소성이기 때문에 낮은 온도에 적용할 수 있고, PI는 고온에서 적용할 수 있기 때문이다. 그리하여 각각 원하는 경우에 따라서 PET로 할지 PI로 할지 기판으로 정하고 그 기판에 코팅을 하고 사용하면 되는 것이다.

또한 본 발명에서는 기판으로 PVB, EVA 또는 TPU(Thermoplastic polyurethane)를 사용할 수도 있음은 물론이다.

본 발명에서는 각 기판(110,111)에 전도성 잉크로 인쇄되는 발열선(140,141)에 전극을 통하여 전압이 가해지면 전류가 발열체를 통해 면상에 골고루 발열되도록 동작된다.

바람직하게는 각 원하는 고온을 발열할 수 있도록 각각 잉크의 양과 제조법을 다르게 하여 각 상황에 맞게 개발하여야 한다.

이러한 전도성 잉크로는 실버 페이스트, 카본 페이스트, 탄소나노튜브, 은나노 잉크 등을 사용할 수 있다.

실버발열선을 사용하는 경우에는 은 나노 젤을 생성하고 이후 은 나노젤이 포함된 도전성 실버 잉크로 발열선을 제1기판(110)에 인쇄하도록 한다.

필요한 경우 카본층(130,131) 상부에 전도성원단을 적층하여 발열선(140,141)의 손상을 방지하기 위한 절연 층을 형성하는 역할과 전자파 차폐효과를 갖으며, 플렉시블한 재질로 구성된다.

통상의 발열보호필름은 방열 기능을 주된 목적으로 하지만 본 발명의 전도성 원단의 경우 전자파 차폐 기능을 보완적으로 사용하는 것을 목적으로 한다.

즉, 전도성원단은 본 발명의 역전류 인쇄 패터닝 기술에 의하여 전자기파가 상세되지만 보완적으로 전자파를 차폐할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 전도성원단의 상부에는 보다 효과적으로 자기장을 차폐하기 위하여 퍼멀로이층(미도시)을 더 적층할 수 있다.

퍼멀로이(permalloy)는 니켈 약 80%, 철 20%의 합금으로, 투자율(透磁率)이 매우 높고, 자기 히스테리시스(磁氣 hysteresis)의 손실이 작은 우수한 자성재료로 가공성이 쉬워 복잡 다양한 형상으로 가공이 용이하다

또한, 퍼멀로이 (Pemalloy)로 벽체를 만들면 외부의 자기는 벽으로 흡수되어 내부로 들어갈 수 없다. 반대로 자계 발생지점을 permalloy 벽체로 막으면 자계는 외부로 나갈 수 없게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 전자파 실드 발열필름은 열건조를 통하여 완성이 되는 데 열 건조 온도는 100~200℃, 건조 시간은 1~60min 정도가 적당하다.

또한, 본 발명은 기판의 열팽창에 의하여 패턴 즉 발열선이 개방(open)되도록 하여 일정 온도에서 기판과 발열선이 휴즈(fuse) 기능을 수행하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.

즉, 소정 온도에서 가열된 기판이 팽창하면 발열선이 단선되게 구성하여 화재 등을 예방할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위하여, 필름 종류 즉 기판의 종류에 따라 온도별 필름의 변형 온도가 다르므로 여러 온도에서 단선되는 시점의 조절이 필요하다.

따라서, 본 발명의 기판으로 사용되는 필름의 플라스틱 수지 열변형온도(HDT;Heat Deflection Temperature )를 참고하여 일정 부하에서의 임의 변형 정도를 확인하여야 한다.

열변형온도는 시험하고자 하는 시편을 측정기 홀더에 고정시키고 규정하중을 가하여 실리콘 오일에 침적한 후 이 오일을 일정한 속도로 가열시키는 과정에서 시편의 변형이 발생되어 0.254mm의 변형이 시작되는 온도를 의미한다.

표 1은 플라스틱 수지의 열변형 온도를 예시한 것이다.(출처;UV경화의 열변형/저자 UV SMT)

수지명	열변형온도(℃)
PE	40 ~ 85
PP	100~110
PS	60~95
ACRYLIC RESIN	70~90
A.B.S RESIN	70~105
PA	130~180
PVC	70~80
ABS	75~87
PET	140~240
PC	100~130
PI	270~280
PMMA(아크릴)	90~110

이를 참고하면 기판의 재질에 따라 열변형이 일어나는 온도를 알 수 있으므로, 사용 목적에 따라 재료를 적절히 선택하면, 과열 시 기판에 열변형이 발생하게 하여 발열선인 패턴이 단선되게 하면 퓨즈로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다.

이때는 기판의 열변형 방향이 패턴의 방향과 일치되게 하여야 쉽게 단선되게 할 수 있음은 물론이다.

도 9는 본 발명의 면상발열체의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 면상발열체는 제1기판의 일면에 발열판을 형성하는 단계(S100)와 제2 기판의 일면에 발열판을 형성하는 단계(S200)로 이루어진다.

먼저 제1기판의 일면에 발열판을 형성하는 단계(S100)는 제1기판(110)을 준비하는 단계(S110)와, 준비된 제1기판의 일면에 전도성 잉크로서 실버발열선인 제1패턴(140)을 인쇄하는 전도성 잉크 인쇄단계(S120)와, 전극을 형성하는 단계(S130), 전도성 잉크 인쇄단계(S130) 이후 제1패턴(140)의 상측으로 발열보호필름인 전도성 원단을 적층하는 단계(S140)와, 건조단계(S150)를 포함할 수 있다.

또한, 전도성 잉크 인쇄단계(S120)를 수행하기 전에, 인쇄에 사용되는 도전성 잉크를 제조하는 단계를 거칠 수 있다.

예를 들어 전도성 실버 잉크를 제조하기 위해 먼저 은 나노 젤을 생성하고 이후 은나노젤이 포함된 도전성 실버 잉크를 제조한다.

먼저, 은나노 젤은 증류수 10ml에 AgNO₃ 0.3g을 녹여 은 이온 수용액을 제조한다.

즉, 나노 입자 크기를 갖는 은(Ag)을 질산염(No₃)과 혼합됨에 따라서 은 산화물(AgNO₃) 0.3g을 증류수 10ml에 녹여서 은이온 수용액으로 제조한다.

본 발명에서는 은 산화물을 증류수에 녹여 은 이온 수용액을 제조하는 것으로 설명하였으나, 또 나노 입자 크기를 갖는 은(Ag)과 아세트산(CH₃COO)의 은 산화물(CH₃COOAg) 수용액을 증류수에 녹여서 은이온 수용액으로 제조할 수도 있다.

다음은 제조된 은이온 수용액에 고분자 피롤리돈, 고분자 우레탄, 또는 고분자 아마이드기로부터 선택되는 하나 이상인 고분자 바인더를 첨가하고 균일하게 분산되도록 분산제가 첨가되어 교반되도록 하고, 분산된 용액에 10% 하이드라진(N₂H₄) 수용액 0.5g을 천천히 첨가하고 추가적으로 3시간 교반하여 어두운 녹색을 띄는 용액을 제조한다.

이후, 아세톤 20ml를 첨가하여 1분 교반 후, 원심분리기를 이용하여 6000rpm에서 30분간 분리하여 수득한 은 침전물에 0.1g의 디에탄올 2,2아조비스(Diethanol 2,2-azobis)를 첨가하여 은 나노젤 0.2g을 제조한다.

상술한 바와 같이 은나노 젤을 제조하고 나면, 다음으로 은 나노 젤이 포함된 도전성 실버 잉크를 제조하는 데, 도전성 페이스트는 실온에서 용매에 분산되어 에폭시와 은입자와 경화제가 첨가 및 교반되어 최종적으로 은나노 젤이 포함된 전도성 잉크가 제조되는 것이다.

먼저 본 발명의 면상발열체는 롤투롤 그라비아 인쇄방식, 로터리 스크린, 그라비아 옵셋 등을 이용할 수 있으나, 본 발명에서는 롤투롤 그라비아 인쇄방식을 이용하는 것으로 설명한다.

먼저 PET 또는 PI로 구성되는 제1기판(110)을 준비한다(S110).

단계 S110에서의 기판준비단계에서는 상술한 바와 같이 제1기판(110) 상에 관통홀(150)이 형성되도록 프레스와 같은 별도의 공정을 수행할 수 있다.

단계 S110에서 준비된 제1기판상에 먼저 전도성 잉크를 이용하여 실버발열선인 제1패턴(140)을 제1기판(110)에 형성한다(S120).

도 10은 본 발명의 면상발열체를 제조하기 위한 롤투롤 그라비아 인쇄장치를 도시한 도면으로, 본 발명의 면상발열체 제조장치는 양각 몰드가 설치된 제판롤러(11)와, 제1기판(필름, WEB)(110)을 가이드하는 하나 이상의 가이드롤러(17a,17b), 기판을 피딩하는 피딩롤러(15)와 일면에 패턴이 인쇄된 제1기판(110)을 권치하는 권취롤러(16)를 포함한다.

먼저 양각의 인쇄몰드를 제작한 후에 이를 제판롤러(11)에 결합한다.

인쇄몰드는 기판의 표면에 감광제를 코팅하고, UV(ultraviolet) 노광과 현상 및 금속화, 전주도금과 표면에 잔존하는 잉크를 제거하는 세정단계를 거쳐 양각 패턴을 형성하여 완성된다.

보다 구체적으로 인쇄몰드를 제작하기 위해서는 준비된 기판에 Photo-lithography 공정을 통한 패턴 형성을 위해 기판의 표면에 감광제를 코팅하고, 감광성 도막층을 형성한다.

이때, 포토레지스트 코팅은 스핀코팅, 슬릿엔스핀 코팅, 슬릿 코팅, 또는 카필러리 코팅 중 어느 하나의 방법을 사용하여 코팅할 수 있다.

또한, 감광제 코팅단계는 코팅두께를 통해 패턴의 깊이를 결정하는 중요한 공정 단계이다.

기판에 감광제가 코팅되면, UV(ultraviolet) 노광단계와 현상 및 금속화, 전주도금을 거쳐 세정단계를 거쳐 양각 패턴을 형성하는 것이다.

패턴 형성은 UV 빛을 마스크를 통해 코팅 부분에 노출 함으로서 패턴을 형성하고 형성된 패턴을 현상공정에서 미경화된 부분을 녹여서 패턴을 형성하는 것이다.

여기서, 포토레지스트의 조사(노광)는 포토레지스트의 감도에 따라 적당하게 조사하면 되므로 적절한 강도 및 파장대를 선택하여 조사한다. 일예로서 200 ~ 300nm 범위의 파장을 사용할 수 있으며 1 ~ 100mW/cm²의 강도 하에 2 ~ 15초 동안 노출시킬 수 있다.

포토마스크에 의해 선택적으로 조사된 포토레지스트를 현상액으로 현상하는 경우 용해도 차이에 의해 녹게 되어 패턴이 형성된다. 이때 사용되는 현상액은 염기계로서 KOH, NaOH, 또는 TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) 등이 사용될 수 있다.

이러한 과정으로 형성된 패턴에 전도성 물질을 이용하여 표면을 도전성으로 건식 코팅한다. 코팅은 습식 및 건식의 모든 공정을 사용할 수 있다. 보다 정밀한 패턴을 형성하기 위해서는 건식코팅이 유리하다. 코팅된 표면에 전주도금을 이용하여 도금을 수행하게 된다. 도금이 완료되면 도금물과 피도금물을 분리하여 제판롤러 또는 시트를 제조하게 되며 필요하면 반복적으로 전주도금을 이용할 수 있다.

상술한 과정으로 완성된 인쇄몰드는 이후 롤투롤 공정에서 제판롤러에 부착되어 사용되거나 또는 음각 필름 및 투명전도성 필름 제조공정에 의하여 음각필름을 제조하고, 투명 전도성 필름으로 제조된다.

상술한 공정으로 인쇄 몰드가 준비되면, 이후 UV성형에 의한 음각 필름 제조 단계를 거치게 되는 것이다..

이러한 UV성형에 의한 음각 필름 제조 단계는 인쇄몰드에 패턴된 표면 형상을 칫수 변화없이 필름에 전사하는 임프린팅 장치를 이용하게 된다.

이를 설명하면, 먼저 피딩롤러(15)에 권취된 제1기판(110)이 하나 이상의 가이드롤러(17a,17b)를 통하여 제판롤러(11)로 공급되기 전에, 제1기판(110)과 제판롤러(11)사이에 레진주입기(12)를 통하여 UV 경화형 레진을 주입하고, 제판롤러(11)를 통하여 패턴을 임프린팅하고, UV조사기(41a)에 노출시켜 노광하여 투명 기판상에 음각 패턴이 형성된 음각필름을 형성하는 것이다.

형성된 음각 필름에 잉크주입기(13)를 통하여 도전성 잉크를 도포하고, 이후 도전성 잉크가 음각에 도포된 필름을 필요에 따라 블레이더를 통하여 잔여 잉크를 제거한다.

단계 S130은 전극형성단계로 인쇄된 제1패턴(140)에 전극(120)을 형성하되, 상술한 바와 같이 "+전극(120b)"과 "-전극(120a)"을 설치하는 단계이나, 이는 선택적으로 잉크 인쇄단계(S120) 이후에 추가할 수도 있으나, 두 기판에 모두 발열판을 형성한 이후에 전극을 형성할 수도 있다.

전극형성단계(S130) 이후 제1패턴(140)의 상측으로 발열선을 보호할 수 있는 전도성원단을 라미네이팅하여 적층하는 단계(S140)와, 건조하는 단계(S150)를 거쳐 기판의 일면에 발열판을 완성한다.

단계 S150에서의 건조하는 단계는 열 건조 온도는 100~200℃, 건조 시간은 1~60min 정도가 적당하다.

또한, 단계 S150도 두 기판에 모두 발열판을 형성한 다음, 건조단계를 거칠수도 있음은 물론이다.

단계 S110 내지 단계 S150에서 기판의 일면에 발열판을 형성하고 나면, 다른 제2기판(111)의 일면에 동일한 패턴의 발열판을 형성하는 단계를 거치게 된다(S200).

즉, 단계 S100의 제1기판(110)에 발열판이 완성되면, 다시 다른 제2기판(111)을 투입하여 단계 S110 내지 S150을 반복하는 단계 S210 내지 S250을 거쳐 다른 기판의 일면에 발열판을 완성하는 단계로 이루어진다.

제2기판(111) 준비단계에서도 상술한 바와 같이 제2기판(111) 상에 관통홀(150)이 형성되도록 프레스와 같은 별도의 공정을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 설명에서는 서로 다른 기판에 패턴을 형성하여 이를 합지하는 방법으로 면상발열체를 제조하는 것으로 설명되었으나, 이미 언급한 바와 같이 하나의 기판을 이용하여 기판의 양면에 패턴을 형성하게 할 수도 있다.

이 경우에는 도 10의 롤투롤 그라비아 인쇄장치에서, 권취롤러(16)에 연결되는 공정으로 기판을 뒤집어 공급하는 웹턴바(Web Turn Bar)를 설치하여 기판을 뒤집어 다른 제판롤러로 공급되게 하면 하나의 프로세스로 양면 패턴을 완성할 수도 있다.

즉, 기판의 양면에 패턴을 형성하는 경우에는 도 8의 공정에서 패턴이 완성되어 권취롤러(16)에 와인딩된 기판을 다시 도 9와 동일한 롤투롤 그라비아 인쇄장치로 공급하여 양면 패턴을 완성할 수도 있고, 또한, 웹턴바를 이용하여 연속으로 양면 패턴을 완성할 수도 있다.

도 10의 본 발명의 면상발열체를 제조하기 위한 롤투롤 그라비아 인쇄장치의 다른 실시예를 도시한 도면을 참고하면, 기판의 일면에 발열선을 인쇄하고 이를 웹턴바(20)로 공급하여 기판의 타면에도 연속공정으로 발열선을 인쇄하도록 구성하는 것이다.

웹턴바(20)는 제1기판(110)의 일면에 인쇄된 패턴을 뒤집어 기판의 타면에 패턴을 인쇄할 수 있도록 하기 위하여 기판을 뒤집어 공급하는 것이다.

즉, 웹턴바(20)에서 공급되는 제1기판(110)의 타면에 패턴을 인쇄하기 위하여 뒤집어진 제1기판(110)이 하나 이상의 가이드롤러(17d)를 통하여 또 다른 양각 몰드가 설치된 제판롤러(11a)로 공급되고, 양면에 패턴이 인쇄된 기판을 권취하는 권취롤러(16)를 포함한다.

이하, 상술한 기판의 일면에 패턴을 형성하는 도 16의 방법과 동일하게 웹턴바(150)에서 역방향으로 투입되는 기판의 표면에 감광제를 코팅하고, 이를 UV노광시켜 패턴을 형성하는 UV성형에 의한 전도성 잉크 인쇄단계를 수행하여 기판의 양면에 패턴을 완성하는 것이다.

구체적으로 양각의 인쇄몰드를 제작한 후에 이를 제판롤러(11a)에 결합하고, 제공되는 제1기판(110)과 제판롤러(11a) 사이에 레진주입기(12a)를 통하여 UV경화레진을 주입 후 UV조사기(41b)를 통하여 UV를 조사하여 표면에 음각의 패턴이 형성된 투명 면상발열체를 제조하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 세탁기용 면상발열체는 잉크의 종류 및 인쇄공정 제어에 따라 전기 전도도가 변할 수 있으므로, 본 발명에서는 도전성 잉크로 Ag나노잉크, Carbon 잉크, 구리잉크, 금잉크, 알루미늄 페이스트(Aluminium Paste)나 도전성 실버잉크가 사용될 수 있으며, 알루미늄 입자는 그 크기가 크면 클수록 비저항이 작아지기 때문에, 비저항 측면에서는 알루미늄 입자의 반지름이 큰 것을 사용할 수 있다. 그러나, 알루미늄 입자의 크기가 크면, 큰 알루미늄 입자를 이용하여 형성한 표면이 다공질화(porous)되기 때문에 알루미늄 페이스트는 평균 반지름이 5 ㎛ 이하인 알루미늄 입자를 포함함이 바람직할 수 있다.

한편, 알루미늄 입자의 반지름이 큰 것을 사용할 수 있다. 그러나, 알루미늄 입자의 크기가 크면, 큰 알루미늄 입자를 이용하여 형성한 표면이 다공질화(porous)되기 때문에 알루미늄 페이스트는 평균 반지름이 5 ㎛ 이하인 알루미늄 입자를 포함함이 바람직할 수 있다.

특히, 알루미늄 페이스트는 AL 미립자가 수평적으로 여러 층을 형성하고 있기 때문에 수분침투성에 견고한 장벽을 이루고 있어 수증기 수분에 대해 높은 저항성을 갖고 있기 때문에 발열체로 사용하는 데 유리하고, 패턴은 필요에 따라 다양한 무늬의 패턴이 형성될 수 있다.

즉, 음각 인쇄를 통해 미세 선폭의 유지가 가능하고 대면적 균일한 미세 패턴(1㎛~5㎛)의 인쇄가 가능하기 때문에 육안으로 식별이 되지 않고 투명도를 유지할 수 있다.

본 단계에서, 전극형성단계(S130, S230)와 건조단계(S150,S250)는 선택적으로 각 단계별로 적용할 수도 있으나, 각각의 기판에 발열판을 모두 형성한 다음에 전극 또는 건조단계를 거칠 수 있다.

단계 S100 및 단계 S200에서 각각의 기판에 발열판이 형성되면, 두개의 기판을 합지하여 본 발명의 일실시예에 의한 면상발열체를 완성한다(S300).

단계 S300에서는 두개의 기판(110,111)을 점착제(112)로 접착시키되, 상술한 바와 같이 각 기판의 패턴이 서로 일치되도록 합지한다.

이후, 합지된 기판의 전극에 간단한 투홀 리베팅을 사용하여 상하 기판의 전극단자를 연결하여 본 발명의 면상발열체를 완성한다(S400).

더불어 본 발명의 면상발열체는 역전류 인쇄 패터닝 기술을 이용하기 때문에 전극에는 AC전원을 사용하는 것이 바람직하다.

역전류를 이용함으로써, 자기파를 효과적으로 차단하고, 카본, 실버, 알루미늄 등 접지선이 연결 가능한 전도성 잉크를 적용하여 전기파를 차폐할 수 있는 것이다.

이하, 상술한 방법으로 제작하게 된 발열필름의 전류 방향별 자계측정을 비교한 테스트 결과를 설명한다.

표 2는 제조예1로 제작된 발열필름을 측정한 결과이다.

규격	400 x 600
인쇄방법	스크린/단면
샘플정보	폭/4.5mm, 간격/3mm, 1line
인가전압	220V
제조방법	샘플 2개 사용, 전극의 위치 동일 전류방향 동일
측정위치	적극부분 측정	중앙부분 측정
측정값	측정불가	10.67mG

제조예 1의 경우 전극부분에서 자계를 측정한 경우 수치가 높아 측정이 불가하였으며, 중앙부분의 자계 측정 시 10.67mG의 수치를 확인하였으며 이를 감소시키기 위하여 제조예2를 제작하여 측정하였다.

표 3은 제조예2로 제작된 발열필름을 측정한 결과이다.

규격	400 x 600
인쇄방법	스크린/단면
샘플정보	폭/4.5mm, 간격/3mm, 1line
인가전압	220V
제조방법	샘플 2개 사용 전극방향 반대 전류방향 반대
측정위치	가장자리 측정	중앙부분 측정
측정값	0.59mG	0.48mG

제조예 2의 경우 전극부분 및 중앙에서 자계 측정시 각각 0.59mG와 0.478mG의 현저히 감소한 수치를 확인하였으며, 이보다 더 감소시키기 위하여 제조예3을 제작하여 측정하였다.

표 4은 제조예3으로 제작된 발열필름을 측정한 결과이다.

규격	400 x 600
인쇄방법	스크린/단면
샘플정보	폭/4.5mm, 간격/3mm, 1line
인가전압	110V
제조방법	샘플 2개 사용 전극방향 동일 전류방향 교차
측정위치	전극부분 측정	중앙부분 측정
측정값	5.37mG	0.049mG

제조예 3의 측정 결과를 보면 전극부분을 제외한 중앙부분에서의 자계수치가 0.049mG로서 거의 차단됨을 확인할 수 있다.

즉, 본원 발명의 자기파 실드 발열필름과 같이, 각각의 기판의 일면에 패턴을 형성하되 하나의 기판의 패턴과 다른 기판의 패턴이 서로 동일하게 인쇄하여 패턴이 겹치게 함으로써, 전자기파가 현저히 낮아질 수 있는 것이다.

이하, 상술한 본 발명의 세탁기용 면상발열체의 작동에 대하여 설명한다.

먼저 세탁 시 면상발열체를 이용하여 세탁수의 온도를 올리고자 할 경우에는 키입력부(215)에서 온도를 설정하면, 제어부(211)는 구동부(212)를 구동하여 면상발열체(100)를 가열한다.

이때, 설정온도는 40~50℃가 바람직하기 때문에 굳이 키입력을 하지 않고 자동으로 온도가 설정되게 하거나, 그렇지 않은 경우는 전원만 인가하면 면상발열체의 잉크나 패턴형상으로 40~50℃로 발열되게 할 수 있다.

제어부(210)는 설정온도가 예를 들면 40~50℃로 설정되어 있는 데 센서(213)를 통한 온도가 과열된 것으로 판단되면 구동부(212)에 인가되는 전원을 차단하여 면상발열체(100)에 전원이 인가되지 않게 한다.

또한, 바이메탈(214)을 구성한 경우에는 바이메탈(214)이 50℃이상의 온도에서는 자동으로 전원을 차단하게 구성할 수도 있고, 온도가 40℃ 이하로 하강할 때는 다시 전원이 인가되도록 동작되게 할 수 있다.

다음은 건조 기능을 이용하고자 할 경우에 키입력부(215)에 구비된 건조 기능 키를 입력하면, 제어부(211)는 구동부(212)를 구동하여 면상발열체(100)를 가열함과 동시에 상기 배기펌프를 구동하여 가열된 드럼(220) 내부의 공기를 세탁기 외부로 배기시키도록 동작한다.

이후 동작은 상술한 바와 같이 세탁수의 온도를 올리고자 할 경우와 동일한 과정을 통하여 수행될 수 있다.

또한, 건조 기능은 세탁 및 탈수가 완료된 후에, 자동으로 건조행정을 수행하게 할 수도 있다.

이때에는 자동으로 제어부(211)가 세탁 및 탈수 공정이 완료되고 나면, 면상발열체(100)에 전원을 공급시켜, 면상발열체가 소정 온도로 고르게 발열하도록 하여, 면상발열체에서 방사되는 열에너지를 이용하여 세탁물을 건조시키도록 하는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

12 : 레진주입기 13 : 잉크주입기
15 : 피딩롤러 16 : 권취롤러
17a,17b :가이드롤러 41a : UV조사기
100 : 면상발열체
110,111 : 기판 120,121 : 전극단자
120a,121a : +전극 120b,121b : -전극
130,131 : 카본층 140 : 제1패턴
150,151 : 관통홀
141 : 제2패턴 200 : 세탁기
220 : 드럼 221 : 배출홀
210 : 조작패널 211 : 제어부
212 : 구동부 213 : 센서
214 : 바이메탈
215 : 키입력부

Claims (10)

1. 구동모터 및 상기 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 드럼의 외주면에 구성되어 외부에서 인가되는 전원부에 의하여 발열하는 세탁기용 면상발열체에 있어서,
   상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되는 제1패턴을 도전성잉크로 인쇄한 제1기판;
   일면에 상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되고, 상기 제1 기판의 제1패턴과 동일한 형상의 제2패턴을 도전성잉크로 인쇄한 제2 기판;
   그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 패턴이 상하로 겹치도록 접착하는 점착층;
   상기 제1 패턴의 일단에 전기적으로 연결된 하나의 “+”전극과 타단에 전기적으로 연결된 하나의 “-”전극으로 구성된 제1 전극; 및
   상기 제2 패턴의 일단에 전기적으로 연결된 하나의 “+”전극과 타단에 전기적으로 연결된 하나의 “-”전극으로 구성된 제2 전극;을 포함하고,
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 각 기판을 중심으로 동일한 위치에 형성되되,
   상기 제1 전극의 “+”전극과 상기 제2 전극의 “+”전극은 서로 마주보도록 상하방향으로 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제1 전극의 “-”전극과 상기 제2 전극의 “-”전극은 상하로 마주보도록 상하방향으로 대응되는 위치에 형성되며,
   상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 각각의 기판 상에서 동일하게 형성되되,
   상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 상하방향으로 서로 마주보도록 대칭되게 형성되고,
   상기 제1 패턴의 일단은 상기 제1 전극의 “+”전극에 연결되고, 타단은 상기 제1 전극의 “-”전극에 연결되며,
   상기 제1 패턴의 타단에 상하로 대응되는 상기 제2 패턴의 일단은 상기 제2 전극의 “+”전극에 연결되고, 상기 제1 패턴의 일단에 대응되는 상기 제2 패턴의 타단은 상기 제2 전극의 “-”전극에 연결하여,
   상기 제1 기판의 상기 제1 전극의 “+”전극과 “-”전극에 상기 제1 패턴을 연결하는 방향과, 상기 제2 기판의 상기 제2 전극의 “+”전극과 “-”전극에 상기 제2 패턴을 연결하는 방향이 서로 반대가 되어, 상기 제1 패턴에서 전류가 흐르는 방향과 상기 제2 패턴에서 전류가 흐르는 방향은 서로 반대인 세탁기용 면상발열체.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1패턴 및 상기 제2패턴은 롤투롤 그라비아 인쇄장치에 의하여 인쇄되게 하고,
   상기 롤투롤 그라비아 인쇄장치는
   롤 상태의 기판을 공급하는 피딩롤러;
   상기 피딩롤러에서 공급된 기판의 일면에 음각의 패턴을 인쇄하는 제판롤러; 및
   상기 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 잉크주입기;를 포함하는 세탁기용 면상발열체.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1기판과 상기 제2기판에는 드럼에 천공된 배수홀의 대응되는 위치에 관통홀이 형성된 세탁기용 면상발열체.
   
6. 구동모터 및 상기 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 드럼의 외주면에 구성되어 외부에서 인가되는 전원부에 의하여 발열하는 세탁기용 면상발열체에 있어서,
   제1기판의 일면에 상기 전원부에서 공급된 전원에 의하여 발열되는 제1패턴을 도전성잉크로 인쇄하고, 상기 제1기판의 타면에 상기 제1패턴과 동일한 형상의 제2패턴을 도전성잉크로 인쇄하며,
   상기 제1 패턴의 일단에 전기적으로 연결된 하나의 “+”전극과 타단에 전기적으로 연결된 하나의 “-”전극으로 구성된 제1 전극; 및
   상기 제2 패턴의 일단에 전기적으로 연결된 하나의 “+”전극과 타단에 전기적으로 연결된 하나의 “-”전극으로 구성된 제2 전극;을 포함하고,
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 제1기판의 일면 및 타면 상에서 동일한 위치에 형성되되,
   상기 제1 전극의 “+”전극과 상기 제2 전극의 “+”전극은 서로 마주보도록 상하방향으로 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제1 전극의 “-”전극과 상기 제2 전극의 “-”전극은 상하로 마주보도록 상하방향으로 대응되는 위치에 형성되며,
   상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 상기 제1 기판의 일면 및 타면 상에서 동일하게 형성되되, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 상하방향으로 서로 마주보도록 대칭되게 형성되고,
   상기 제1 패턴의 일단은 상기 제1 전극의 “+”전극에 연결되고, 타단은 상기 제1 전극의 “-”전극에 연결되며,
   상기 제1 패턴의 타단에 상하로 대응되는 상기 제2 패턴의 일단은 상기 제2 전극의 “+”전극에 연결되고, 상기 제1 패턴의 일단에 대응되는 상기 제2 패턴의 타단은 상기 제2 전극의 “-”전극에 연결하여,
   상기 제1 전극의 “+”전극과 “-”전극에 상기 제1 패턴을 연결하는 방향과, 상기 제2 전극의 “+”전극과 “-”전극에 상기 제2 패턴을 연결하는 방향이 서로 반대가 되어, 상기 제1 패턴에서 전류가 흐르는 방향과 상기 제2 패턴에서 전류가 흐르는 방향은 서로 반대인 세탁기용 면상발열체.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1패턴과 제2패턴은 롤투롤 그라비아 인쇄장치에 의하여 인쇄되도록 하고,
   상기 롤투롤 그라비아 인쇄장치는,
   롤 상태의 기판을 공급하는 피딩롤러;
   상기 피딩롤러에서 공급된 기판의 일면에 음각의 패턴을 인쇄하는 제1 제판롤러;
   상기 제1 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 제1 잉크주입기;
   상기 제1 잉크주입기에서 인출된 기판을 뒤집어 공급받아 상기 기판의 타면에 음각의 패턴을 인쇄하는 제2 제판롤러;및
   상기 제2 제판롤러에서 인출된 음각 패턴에 도전성 잉크를 도포하는 제2 잉크주입기; 를 포함하는 세탁기용 면상발열체.
   
10. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 패턴은
    상기 기판의 열변형시 단선되게 형성되는 세탁기용 면상발열체.
    
    
    

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