KR102062490B1 - 복사히터 및 이의 제조방법 - Google Patents

복사히터 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102062490B1
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류명재
장상현
김형준
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주식회사 테라온
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Abstract

본 발명은 복사히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 열 전도에 의한 열손실이 최소화되거나 회피될 수 있어 저전압 및 저전력으로 신속한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 예방할 수 있고, 원적외선 복사가 가능하여 인체에 유익하고 소음, 먼지 및 가시광에 의한 눈부심이 없으며, 별도의 단열층 등이 필요 없어 초경량 및 초박형으로 제조가 가능하고, 제조비용이 절감될 수 있는 새로운 구조의 복사히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

복사히터 및 이의 제조방법{Radiant heater and method for preparing the same}
본 발명은 복사히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 열 전도에 의한 열손실이 최소화되거나 회피될 수 있어 저전압 및 저전력으로 신속한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 예방할 수 있고, 원적외선 복사가 가능하여 인체에 유익하고 소음, 먼지 및 가시광에 의한 눈부심이 없으며, 별도의 단열층 등이 필요 없어 초경량 및 초박형으로 제조가 가능하고, 제조비용이 절감될 수 있는 새로운 구조의 복사히터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
복사히터는 열원으로부터의 복사열을 이용한 난방장치를 의미하고, 건축, 농업, 의료, 미용, 자동차 등의 다양한 분야에서 사용될 수 있고, 특히 겨울철 자동차 운전자의 운전 편의성 증대를 위해 운전자로부터 가장 근접 거리에 위치한 곳, 예를 들어 운전자의 무릎 위의 위치에 적용될 수 있다.
종래 복사히터는 열선히터 또는 시즈히터(sheath heater), 탄소섬유 제직형 복사히터, 할로겐 램프 복사히터, 필름형 복사히터 등이 있는데, 열선히터 또는 시즈히터는 전력소모가 크며 발열면적이 작아 열전달 과정에서 열손실이 크고 전자기파가 발생하며 원적외선 방출을 위해 별도의 세라믹 증착 또는 코팅이 필요하고 단열을 위한 글라스울 등의 단열층이 요구되어 부피 및 하중이 증가하는 문제가 있다.
또한, 탄소섬유 제직형 복사히터는 탄소섬유의 높은 열용량으로 인해 신속한 온열감을 제공할 수 없고 제조비용이 높은 문제가 있으며, 할로겐 램프 복사히터는 다른 복사히터에 비해서 신속한 온열감을 제공할 수 있는 장점이 있지만, 할로겐 램프로부터 조사되는 광은 100 내지 3,000 nm의 파장을 가지기 때문에 과량의 가시광과 자외선으로 인해 눈부심이 심각하고, 전력소모 및 부피가 큰 문제가 있다.
도 1은 종래 필름형 복사히터의 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 필름형 복사히터는 베이스 기판(23), 상기 베이스 기판(23)의 상부면에 형성된 전극 배선 패턴(21), 상기 전극 배선 패턴(21)에 연결된 발열체(22) 등을 포함하는 발열부(20), 상기 발열부(20)를 외부로부터 보호하는 커버(10), 상기 발열부(20)의 베이스 기판(23) 하부면에 밀착된 단열재(30) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버(10)는 상기 발열부(20)로부터의 복사광의 통로인 복수개의 홀을 갖는 상부 커버(11) 및 상기 발열부(20) 및 상기 단열재(30)가 실장되는 하부 커버(12)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전극 배선 패턴(21)에 인가된 전압에 의해 상기 발열체(22)에 전류가 흐를 때 상기 발열체(22)는 보유한 고유저항에 의해 온도가 상승하여 복사에 의해 상기 베이스 기판(23)의 상부면에 대향하는 피사체에 열을 전달하게 되고, 상기 발열체(22)의 발열시 열에너지의 일부가 상기 베이스 기판(23)으로 전달되고 상기 베이스 기판(23)의 하부면을 통해 외부로 손실되는 것을 방지하기 위해 상기 베이스 기판(23)의 하부면에는 단열재(30)가 적층되는 구조를 갖는다.
이러한 구조를 갖는 종래 필름형 복사히터는 발열부(20)와 상부 커버(11)가 물리적으로 접촉하는 구조로 이루어져 있어, 상기 발열부(20)와 상기 상부 커버(11) 사이의 전도에 의한 열전달로 열손실이 발생하기 때문에, 피사체에 대한 상기 발열부(20)의 복사에 의한 충분하고 신속한 온열감을 제공하는 것이 어려웠다.
또한, 상기 종래 필름형 복사히터의 커버(10)는 통상 비열이 낮아 열 전도도가 높은 금속소재로 이루어져 있어 상기 발열부(20)와 상기 커버(10) 사이의 전도에 의한 열손실이 특히 심각하고, 이러한 전도에 의해 상기 커버(10)의 온도가 올라감에 따라 사용자가 상기 커버(10)의 외부로 노출된 부분과 접촉함으로써 화상을 입는 등의 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 상기 종래 필름형 복사히터는 커버(10), 단열재(30) 등에 의해 무게와 부피가 증가하게 되고, 상기 단열재(30)가 구비되는 경우에도 상기 발열부(20)의 발열시 열에너지의 일부가 상기 베이스 기판(23)을 통해 상기 단열재(30)에 흡수되어 열손실이 발생하기 때문에 상기 발열부(20)의 신속한 온도상승에 따른 신속한 온열감을 제공하는 것이 어려운 문제가 있다.
따라서, 열 전도에 의한 열손실이 최소화되거나 회피될 수 있어 저전압 및 저전력으로 신속한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 예방할 수 있고, 원적외선 복사가 가능하여 인체에 유익하고 소음, 먼지 및 가시광에 의한 눈부심이 없으며, 별도의 단열층 등이 필요 없어 초경량 및 초박형으로 제조가 가능하고, 제조비용이 절감될 수 있는 새로운 구조의 복사히터 및 이의 제조방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 열 전도에 의한 열손실이 최소화되거나 회피될 수 있어 저전압 및 저전력으로 신속한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 예방할 수 있는 새로운 구조의 복사히터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 원적외선 복사가 가능하여 인체에 유익하고 소음, 먼지 및 가시광에 의한 눈부심이 없는 복사히터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 별도의 단열층이 필요 없어 초경량 및 초박형으로 제조가 가능한 복사히터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
복사에 의해 피사체에 열 에너지를 전달함으로써 온열감을 제공하는 발열부; 및 상기 발열부의 상부 및 하부에 구비되어 외부로부터 상기 발열부를 보호하는 외장재를 포함하고, 상기 외장재는 상기 발열부의 상부를 커버하고 상기 발열부로부터의 복사광이 피사체에 전달되는 통로의 기능을 수행하는 복수개의 홀이 메쉬형태로 구비된 상부 외장재 및 상기 발열부가 실장되는 공간을 보유하는 하부 외장재를 포함하고, 상기 상부 외장재는 전체적으로 상기 발열부와 1 mm 이상 이격되고, 상기 상부 외장재는 비열이 0.2 J/g·K 이상인 플라스틱 또는 실리콘 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
여기서, 상기 상부 외장재는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 플라스틱(Acrylonitrile Butadien Styrene Plastic; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 나일론 6(nylon 6), 나일론 66(nylon 66), 폴리에틸렌(poly ethylene; PE), 폴리프로필렌(poly propylene; PP), 폴리비닐클로라이드 (polyvinyl chloride; PVC) 및 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 또는 실리콘 소재를 포함하고, 글라스 파이버, 미네랄 파이버 및 카본 파이버로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 무기 입자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
또한, 상기 발열부는 복사에 의해 피사체에 열을 전달하는 발열층, 상기 발열층의 하부에 구비되는 스페이서층, 및 상기 스페이서층 하부에 구비되는 반사층을 포함하고, 상기 스페이서층은 상기 발열층과 상기 반사층 사이의 간격을 유지시켜 상기 발열층과 상기 반사층 사이에 하나 이상의 빈 공간을 형성하고, 상기 반사층은 상기 발열층의 발열시 상기 발열층으로부터의 복사광을 상기 발열층 방향으로 반사시키고, 상기 발열부나 상기 스페이서층 또는 상기 반사층은 상기 하나 이상의 빈 공간 각각에 연결된 하나 이상의 통기홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
여기서, 상기 발열층은 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 상부면 또는 하부면의 일면에 형성된 전극 및 상기 전극에 연결된 하나 이상의 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
또한, 상기 전극 및 상기 하나 이상의 발열체는 상기 베이스 기판의 하부면에 형성되고, 상기 스페이서층은 이의 내부에 하나 이상의 빈 공간을 형성하는 프레임을 포함하고, 상기 하나 이상의 발열체 각각은 상기 프레임에 의해 형성되는 하나 이상의 빈 공간 각각에 배치되는 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
그리고, 상기 하부 외장재는 상기 빈 공간에 충진된 공기로서 상기 발열부의 발열에 의해 온도가 상승한 공기가 상기 복사히터 외부로 배출될 수 있도록 하는 통기홀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
한편, 상기 하부 외장재는 상기 발열부의 상기 반사층 하부에 형성되는 빈 공간 및 상기 빈 공간과 연결되는 통기홀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
여기서, 상기 반사층 하부에 형성되는 빈 공간은 단열재로 충진된 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
또한, 상기 스페이서층의 두께는 50 μm 이상인 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
그리고, 상기 반사층에 포함되는 반사판은 두께가 0.01 내지 0.5 mm인 박형 알루미늄 금속판을 포함하고, 상기 통기홀은 직경이 1 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 복사히터를 제공한다.
한편, 아래 단계 a) 내지 e)를 포함하는 상기 복사히터를 제조하는 방법을 제공한다.
a) 발열부를 구성하는 발열층의 베이스 기판 상부면 또는 하부면의 일면에 전극부 및 발열체를 순차적으로 형성하는 단계,
b) 스페이서층을 형성하는 프레임 내부에 하나 이상의 빈 공간을 형성하기 위해 타발하는 단계,
d) 발열층이나 스페이서층 또는 반사판에서 상기 하나 이상의 빈 공간 각각과 연결되는 하나 이상의 통기홀을 타공하는 단계,
d) 발열층, 스페이서층 및 반사층을 합지하는 단계, 및
e) 상기 발열부에 상부 외장재 및 하부 외장재를 장착하는 단계.
본 발명에 따른 복사히터는 외장재의 새로운 소재 및 구조를 채택함으로써 열 전도에 의한 열손실이 최소화되거나 회피될 수 있어 저전압 및 저전력으로 신속한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 예방할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 복사히터는 발열부의 베이스 기판으로서 원적외선 방사율이 흑체 대비 0.88 내외인 플라스틱 필름을 적용함으로써 원적외선 복사가 가능하여 인체에 유익하고 소음, 먼지 및 가시광에 의한 눈부심이 없는 우수한 효과를 나타낸다.
그리고, 본 발명에 따른 복사히터는 새로운 구조를 채택함으로써 별도의 단열층 등이 필요 없어 초경량 및 초박형으로 제조가 가능하고 제조비용이 절감될 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 종래 필름형 복사히터의 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 복사히터의 층별 적층구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 복사히터의 A-A' 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 복사히터의 층별 적층구조를 개략적으로 도시한 것이고, 도 3은 도 2에 도시된 복사히터의 A-A' 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복사히터는 복사에 의해 피사체에 열 에너지를 전달함으로써 온열감을 제공하는 발열부(100) 및 상기 발열부(100)의 상부 및 하부에 구비되어 외부로부터 상기 발열부(100)를 보호하는 외장재(200)를 포함할 수 있고, 상기 발열부(100)에 전원을 공급하는 전원부(미도시) 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 외장재(200)는 상기 발열부(100)의 상부를 커버하고 상기 발열부(100)로부터의 복사광이 피사체에 전달되는 통로의 기능을 수행하는 복수개의 홀(211)이 메쉬형태로 구비된 상부 외장재(210) 및 상기 발열부(100)가 실장되는 공간을 보유하는 하부 외장재(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수개의 홀(211)은 상기 발열부(100)로부터의 복사광이 피사체에 전달되는 통로의 기능뿐만 아니라 상기 외장재(200)와 상기 발열부(100) 사이 또는 상기 발열부(100) 내부에서 가열된 공기가 외부로 배출되도록 하는 통기홀의 기능도 동시에 수행할 수 있고, 각각의 홀(211)의 형상은 특별히 제한되지 않으며 예를 들어 사각형, 마름모형, 원형, 세모형 등일 수 있고, 바람직하게는 사용자, 특히 유아의 손가락이 통과할 수 없는 크기로 이루어져 있어 사용자의 화상을 방지할 수 있다.
특히, 상기 상부 외장재(210)는 전체적으로 상기 발열부(100)와 소정의 거리, 바람직하게는 1 mm 이상, 예를 들어, 1 내지 20 mm 만큼 이격되게 구비됨으로써 상기 상부 외장재(210)로의 열 전도에 의한 열손실을 최소화하거나 회피할 수 있게 구비될 수 있고, 상기 하부 외장재(220)는 이의 내부에 상기 발열부(100)가 실장될 때 상기 발열부(100)의 테두리를 적어도 부분적으로 지지하여 상기 발열부(100)와의 접촉면을 최소화함으로써 상기 하부 외장재(210)로의 열 전도에 의한 열손실을 최소화하거나 회피할 수 있게 구비될 수 있다.
여기서, 상기 상부 외장재(210)와 상기 발열부(100) 사이의 이격된 거리가 1 mm 미만인 경우 열손실 저감 효과가 크게 저하될 수 있는 반면, 20 mm 초과인 경우 불필요하게 제조비용이 증가하는 동시에 본 발명이 목적으로 하는 초경량 및 초박형 복사히터로 제조하기 어려운 문제가 있다.
상기 외장재(200), 특히 상기 상부 외장재(210)는 종래 필름형 복사히터의 커버 소재로 적용된 금속에 비해 비중이 낮아 경량이고 성형이 용이하며 단가가 낮고 전기절연성이 우수할 뿐만 아니라, 비열이 높아, 바람직하게는, 비열이 0.2 J/g·K 이상, 예를 들어, 비열이 0.2 내지 0.5 J/g·K으로 금속에 비해 높아 상기 발열부(100)와의 열 전도에 의한 열손실이 저감되고 접촉시 화상 위험이 낮은 플라스틱 소재, 예를 들어, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 플라스틱(Acrylonitrile Butadien Styrene Plastic; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 나일론 6(nylon 6), 나일론 66(nylon 66), 폴리에틸렌(poly ethylene; PE), 폴리프로필렌(poly propylene; PP), 폴리비닐클로라이드 (polyvinyl chloride; PVC), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide; PPS) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 또는 실리콘 소재로 이루어질 수 있고, 글라스 파이버(glass fiber), 미네랄 파이버(mineral fiber), 카본 파이버(carbon fiber) 등의 무기 입자를 추가로 포함할 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 복사히터는 상기 발열부(100)와 상기 외장재(200) 사이의 열 전도에 의한 열손실이 최소화되거나 회피될 수 있어 저전압 및 저전력으로 신속한 온열감을 제공할 수 있는 동시에 사용자의 화상을 예방할 수 있는 우수한 효과를 구현할 수 있다.
한편, 상기 발열부(100)는 복사에 의해 피사체에 열을 전달하는 발열층(110), 상기 발열층(110)의 하부에 구비되어 상기 발열층(110)과 반사층(130) 사이의 간격을 유지시켜 상기 발열층(110)가 상기 반사층(130) 사이에 하나 이상의 빈 공간을 형성하는 스페이서층(120), 상기 스페이서층(120)의 하부에 구비되어 상기 발열층(110)의 발열시 상기 발열층으로부터의 복사광을 상기 발열층 방향으로 반사시키는 반사층(130)을 포함할 수 있고, 상기 발열층(110)은 베이스 기판(111), 상기 베이스 기판(111)의 상부면 또는 하부면의 일면, 바람직하게는 하부면에 형성된 전극(112) 및 상기 전극(112)에 연결된 발열체(113)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전극(112) 및 상기 발열체(113)가 상기 베이스 기판(111)의 상부면이 아닌 하부면에 배치되는 경우 상기 전극(112) 및 상기 발열체(113)는 상기 스페이서층(120) 내부에 배치되어 외부로 노출되지 않기 때문에 외부로부터 보호될 수 있는 동시에 상기 베이스 기판(111)에서 상기 전극(112) 및 상기 발열체(113)가 구비되지 않고 상기 상부 외장재(210)와 대향하여 외부로 노출되는 상부면에는 디자인 패턴, 상표 등이 인쇄될 수 있다.
구체적으로, 상기 전극(112)은 서로 전기적으로 분리된 양전극과 음전극을 포함하고, 상기 양전극과 음전극은 상기 발열체(113)의 양 말단에 각각 연결되며, 상기 전극(112)을 통해 상기 발열체(113)에 전원이 인가되면 상기 발열체(113)는 보유한 고유저항에 의해 온도가 상승하게 됨으로써 전도에 의해 상기 발열체(113)와 물리적으로 접촉하는 상기 베이스 기판(111)에 열에너지를 전달하여 상기 베이스 기판(111)의 온도를 상승시키며, 온도가 상승한 상기 베이스 기판(111)은 피사체에 대향하는 이의 상부면 또는 하부면의 일면으로부터 상기 상부 외장재(210)의 홀을 통해 피사체로 복사광을 조사하여 온열감을 제공하게 된다.
여기서, 상기 베이스 기판(111)은 상기 복사히터가 사용되는 응용분야나 사용온도에 따라 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyelene terepthalate; PET), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile; PAN), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 실리콘, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 테프론(tefron), 액정고분자(liquid crystal polymer; LCP), 폴리에테르에테르케톤(poly ether ether ketone; PEEK), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 소재로 이루어진 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
이러한 플라스틱 필름은 일반적으로 원적외선 방사율이 흑체 대비 0.80 이상, 예를 들어 0.88 내외의 값을 보이기 때문에 인체에 유익한 원적외선을 복사광으로 피사체에 조사하여 온열감을 제공할 수 있고, 또한 가시광을 조사하지 않기 때문에 가시광에 의한 눈부심을 방지할 수 있으며, 나아가 열용량이 낮아 상기 발열체(113)가 상기 베이스 기판(111)의 하부면에 형성되는 경우에도 이의 상부면으로부터의 발열량 손실이 거의 없는 장점이 있다.
상기 플라스틱 필름을 포함하는 상기 베이스 기판(111)은 두께가 25 ㎛ 초과 75 ㎛ 미만일 수 있고, 바람직하게는 45 내지 55 ㎛일 수 있다. 상기 베이스 기판(111)의 두께가 25 ㎛ 이하인 경우 취급이 어려운 반면, 75 ㎛ 이상인 경우 불필요하게 제조비용이 증가하는 동시에 열용량이 증가하여 발열량 손실이 증가하는 문제가 있다.
상기 전극부(112)는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 스테인레스 스틸(SUS), 니켈(Ni), 이들의 합금 등의 금속 소재로 이루어지고 전기적으로 분리된 양전극과 음전극이 패턴화된 전극 배선 패턴을 포함할 수 있고, 상기 전극 배선 패턴은 복수개의 발열체(113) 각각을 직렬 또는 병렬로 연결하여 이들 모두에 전원을 인가할 수 있는 형태로 형성될 수 있다.
상기 전극 배선 패턴은 상기 베이스 기판(111)의 일면에 금속박을 적층한 후 포토리소그라피에 의한 에칭 방법으로 패터닝하거나, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 롤투롤 그라비아 인쇄, 콤마 코팅, 롤투롤 콤마 코팅, 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등의 인쇄 기법에 의해 상기 베이스 기판(111)의 일면에 금속 페이스트를 인쇄 후 100 내지 180℃에서 건조 및 경화함으로써 형성할 수 있다.
상기 발열체(113)는 하나 이상의 면상 발열체 형태로 형성될 수 있고, 상기 베이스 기판의 일면에서 상기 전극부(112)를 통해 서로 직렬 또는 병렬로 연결되도록 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 발열체 조성물을 인쇄한 후 건조시켜 형성할 수 있다.
한편, 상기 발열체 조성물은 상기 혼합 바인더와 상기 전도성 입자 이외에 유기용매와 분산제를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 발열체 조성물은 이의 총 중량을 기준으로 혼합 바인더 5 내지 30 중량%, 전도성 입자 0.7 내지 60 중량%, 유기 용매 29 내지 80 중량%, 및 분산제 0.5 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.
상기 혼합 바인더는 300℃ 가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 혼합 바인더는 에폭시(epoxy) 수지, 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지 중 적어도 2종을 포함하고, 바람직하게는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함하거나 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 혼합 바인더는, 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계 수지 100 내지 500 중량부를 포함할 수 있다. 페놀계 수지가 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하인 경우 내열성이 저하되고, 500 중량부를 초과하는 경우 발열체(113)의 유연성이 저하되어 취성이 강해질 수 있다.
이와 같이 혼합 바인더의 내열성을 높임으로써, 발열체(113)를 300℃ 가량의 고온으로 발열시키는 경우에도, 발열체(113)의 저항 변화나 파손을 억제할 수 있다.
한편, 상기 페놀계 수지는 페놀 및 페놀 유도체를 포함하는 페놀계 화합물을 의미한다. 예를 들어, 페놀 유도체는 p-크레졸(p-Cresol), o-구아야콜(o-Guaiacol), 크레오졸(Creosol), 카테콜(Catechol), 3-메톡시-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), 호모카테콜(Homocatechol), 비닐구아야콜(Vinylguaiacol), 시링콜(Syringol), 이소-유제놀(Iso-eugenol), 메톡시 유제놀(Methoxyeugenol), o-크레졸(o-Cresol), 3-메틸-1,2-벤젠디올 (3-methyl-1,2-Benzenediol), (z)-2-메톡시-4-(1-프로페닐)-페놀((z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,6-디에톡시-4-(2-프로페닐)-페놀(2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)-Phenol), 3,4-디메톡시-페놀(3,4-dimethoxy-Phenol), 4-에틸-1,3-벤젠디올(4-ethyl-1,3-Benzenediol), 레졸 페놀(Resole phenol), 4-메틸-1,2-벤젠디올(4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-벤젠트리올(1,2,4-Benzenetriol), 2-메톡시-6-메틸페놀(2-Methoxy-6-methylphenol), 2-메톡시-4-비닐페놀(2-Methoxy-4-vinylphenol) 또는 4-에틸-2-메톡시-페놀(4-ethyl-2-methoxy-Phenol) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전도성 입자는 전도성을 갖고 흑체 복사를 가능하게 하며 상기 발열체(113)의 내열성도 향상시킬 수 있는 탄소 입자를 포함하고, 추가로 금속 분말을 포함할 수 있다. 상기 탄소 입자로는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소 등, 바람직하게는 탄소나노튜브와 그라파이트를 포함할 수 있고, 상기 탄소 입자로서 탄소나노튜브는 종횡비가 크기 때문에 소량으로 충분한 전기적 네트워크 형성을 가능하게 할 뿐만 아니라 발열체 조성물의 유리전이온도 및 내열도를 증대시키는 효과가 있고, 그라파이트는 탄소나노튜브만으로 도달할 수 없는 저저항을 달성할 수 있도록 한다.
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있고, 예를 들어 직경 1 내지 20 nm인 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 그라파이트 입자는 직경이 1 내지 50 ㎛일 수 있고, 두께가 1 내지 25㎛일 수 있다.
또한, 상기 금속 분말로는 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등의 분말이 사용될 수 있다. 은(Ag) 분말의 경우 플레이크, 구형, 다각형 판상, 막대(rod) 등의 형태를 가질 수 있다. 상기 구리(Cu) 분말로는 은이 코팅된 구리(Ag coated Cu) 분말, 니켈이 코팅된 구리(Ni coated Cu) 분말 등이 사용될 수 있다. 그리고 니켈(Ni) 분말로는 은이 코팅된 니켈(Ag coated Ni) 분말이 사용될 수 있다.
상기 전도성 입자가 탄소 입자와 금속 분말을 모두 포함하는 경우 상기 발열체 조성물로부터 형성되는 발열체(113)는 금속 분말이 주된 전기적 네트워크를 형성하고, 금속 분말 사이의 공간에 탄소 입자가 채워져 3차원 랜덤 네트워크 구조를 형성하게 된다.
여기서, 상기 전도성 입자는 상기 발열체 조성물의 총 중량을 기준으로 탄소나노튜브 0.1 내지 5 중량% 및 그라파이트 0.1 내지 20 중량% 또는 금속 분말 10 내지 60 중량%를 포함할 수 있고, 이로써 상기 발열체(113)의 고유저항은 1.1×10-3 내지 9×10-2 Ω㎝로 조절됨으로써 상기 발열체(113)의 에너지 효율 및 발열 속도가 향상될 수 있다.
상기 유기용매는 전도성 입자 및 혼합 바인더를 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbotol acetate), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.
한편, 분산을 위한 공정은 통상적으로 사용되는 다양한 방법들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 초음파처리(Ultra-sonication), 롤밀(Roll mill), 비드밀(Bead mill) 또는 볼밀(Ball mill) 과정을 통해 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 분산제는 전도성 입자의 분산을 보다 원활히 하기 위한 것으로, BYK류와 같이 당업계에서 이용되는 통상의 분산제, Triton X-100과 같은 양쪽성 계면활성제, SDS 등과 같은 이온성 계면활성제를 이용할 수 있다.
또한, 상기 발열체 조성물은 이의 총 중량을 기준으로 기타 첨가제로서 실란 커플링제 0.1 내지 5 중량%를 추가로 포함할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 상기 발열체 조성물의 배합시에 수지들 사이의 접착력을 증진시키는 접착증진제 기능을 수행한다. 상기 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머켑토 함유 실란을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란으로서 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란이 있고, 아민기가 함유된 것으로 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등이 있으며, 머켑토 함유 실란으로서 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
상기 스페이서층(120)은 상기 발열층(110)과 상기 반사층(130) 사이에 위치하여 이들 사이의 간격을 유지시킴으로써 상기 간격에 의한 하나 이상의 빈 공간을 통해 공기 단열 및 반사 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있고, 바람직하게는 상기 빈 공간은 분할된 복수개의 빈 공간으로 이루어질 수 있으며, 상기 발열체(113)가 상기 베이스 기판(111)의 하부면에 형성되는 경우 각각의 발열체(113)가 상기 복수개의 빈 공간 각각에 배치됨으로써 상기 스페이서층(120)의 프레임이 상기 발열체(113)와 간섭하지 않고 상기 베이스 기판(111)과 접촉할 수 있다.
즉, 상기 복사히터가 발열면적을 크게 하여 열전달 과정에서 열손실을 최소화하거나 회피하기 위해 대면적화되는 경우에도, 상기 빈 공간이 분할된 복수개의 빈 공간으로 이루어짐으로써, 상기 발열층(110)과 상기 반사층(130) 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있으므로, 상기 복사히터의 면적이 증가함에 따라 상기 분할된 빈 공간의 갯수도 함께 증가시키는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 스페이서층(120)은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 플라스틱(Acrylonitrile Butadien Styrene Plastic; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 나일론 6(nylon 6), 나일론 66(nylon 66), 폴리에틸렌(poly ethylene; PE), 폴리프로필렌(poly propylene; PP), 폴리비닐클로라이드 (polyvinyl chloride; PVC), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 실리콘, 폴리우레탄, 불소계 필름 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 또는 실리콘 소재로 형성될 수 있는 프레임, 상기 프레임부와 상기 발열층(110)을 접착시키는 상부 접착제, 상기 프레임과 상기 반사층(130)을 접착시키는 하부 접착제 등을 포함할 수 있으며, 상기 상부 접착제 및 상기 하부 접착제는 상기 프레임의 상부 및 하부 표면에 접착제를 도포함으로써 형성할 수 있다.
여기서, 상기 프레임이 상기 발열층(110)의 베이스 기판(111)에 인쇄되는 경우 상기 상부 접착제는 생략 가능하고, 상기 발열층(110), 상기 스페이서층(120) 및 상기 반사층(130)이 라미네이션, 핫프레싱 등에 의해 순차적으로 적층 및 결합되는 경우 상기 상부 접착제 및 상기 하부 접착제는 생략 가능하다.
이로써, 상기 스페이서층(120)은 상기 발열체(113)의 발열시 전도에 의해 열에너지가 상기 프레임에 전달되어 손실되는 것을 방지하는 동시에 상기 발열체(113)가 배치된 각각의 빈 공간에 충진된 공기에 의한 단열을 통해 열손실이 발생하는 것을 추가로 억제하고, 상기 스페이서층(120)을 통해 상기 발열층(110)으로부터 상기 반사층(130)을 향해 조사된 복사광이 상기 반사층(130)에 반사되어 다시 상기 발열층(110)으로 조사될 수 있는 반사 공간을 제공함으로써, 상기 발열층(110), 특히 상기 베이스 기판(111)과 상기 발열체(113)의 승온을 가속화하여, 결과적으로 피사체에 신속한 온열감을 제공할 수 있다.
상기 스페이서층(120)의 두께는 50 ㎛ 이상, 바람직하게는 100 ㎛ 이상, 예를 들어, 100 내지 200 ㎛일 수 있다. 상기 스페이서층(120)의 두께가 50 ㎛ 미만인 경우 상기 프레임 내부의 빈 공간이 충분한 공기 단열 및 반사 공간을 제공하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 특히 상기 발열층(110), 상기 스페이서층(120) 및 상기 반사층(130)을 서로 결합시키기 위한 라미네이션, 핫프레싱 등의 합지 공정에서 고온 및 고압에 의해 상기 프레임부가 변형되어 상기 스페이서층(120)의 두께가 감소하는 경우 상기 문제가 더욱 심각해질 수 있다.
상기 반사층(130)은 상기 발열층(110)의 하부, 즉 베이스 기판(111)의 하부면으로부터의 복사광을 다시 상기 발열층(110)을 향해 반사시켜 상기 발열층(110), 특히 상기 베이스 기판(111) 및 상기 발열체(113)의 승온을 가속화시킴으로써, 결과적으로 피사체에 대한 신속한 온열감을 제공할 수 있도록 하는 기능을 수행하고, 또한 상기 반사층(130)은 상기 발열층(110)과 물리적으로 접촉하지 않기 때문에 이들 사이의 물리적 접촉에 의한 전도를 통해 열에너지 일부를 흡수하여 열손실이 발생하는 문제를 유발하지 않는다.
또한, 반사층(130)과 하부 외장재(220) 사이의 가열된 공기의 통기를 가능하도록 나눠진 구역 마다 하나 이상의 통기홀을 형성할 수 있다. 반사층(130)은 발열층(110)으로부터 발생한 원적외선의 후방으로의 손실을 방지하고, 반사층(130)과 하부 외장재(220) 사이의 공기 단열 층을 형성함으로써 전방으로의 원적외선 방사 및 가열 공기의 손실을 최소화함으로써 빠른 온열감과 에너지 효율을 극대화하는데 기여할 수 있다.
상기 반사층(130)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 금(Au), 이들의 합금, 스테인레스 스틸(SUS), 아연강판 등의 금속 또는 합금 소재나 이산화티탄(TiO2) 등의 백색 안료가 첨가된 광반사 플라스틱 소재로 이루어진 반사판을 포함할 수 있다.
한편, 상기 스페이서층(120)은 이의 내부의 하나 이상의 빈 공간에 각각 연결되는 하나 이상의 통기홀(121)을 포함하거나, 상기 통기홀(121)은 상기 발열층(110), 특히 상기 베이스 기판(111) 또는 상기 반사층(130)에 구비되어 상기 빈 공간에 각각 연결되는 하나 이상의 통기홀(미도시)로 대체될 수 있으며, 상기 반사층(130)에 상기 하나 이상의 통기홀이 구비되는 경우 상기 반사층(130)과 상기 하부 외장재(220) 사이의 빈 공간에 연결되는 통기홀이 상기 하부 외장재(220)에 추가로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 통기홀(121) 또는 상기 반사층(130)에 구비된 통기홀(미도시)은 상기 발열체(113)의 발열시 상기 발열체(113)가 배치되는 상기 스페이서층(120) 내부의 각각의 빈 공간에 충진된 공기가 팽창함으로써 상기 발열층(110), 상기 스페이서층(120) 또는 상기 반사층(130)의 부풀음과 층간 접착력 저하가 유발되는 문제를 방지할 수 있다.
상기 스페이서층(120) 내부의 하나 이상의 빈 공간에서 가열되어 팽창한 공기가 상기 통기홀(121)을 통해 배출되는 경우 상기 가열되어 팽창한 공기는 상기 상부 외장재(210)의 홀(211)을 통해 복사히터 외부로 배출될 수 있지만 상기 공기의 더욱 신속한 배출을 위해 상기 하부 외장재(220)에 추가의 통기홀(221)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 반사층(130)과 상기 하부 외장재(220) 사이의 전도에 의한 열손실을 방지하기 위해 상기 반사층(130)의 테두리가 적어도 부분적으로 상기 하부 외장재(220)에 의해 지지되고 상기 반사층(130)과 상기 하부 외장재(220) 사이에 추가의 빈 공간(222)이 형성됨으로써 상기 빈 공간(222)에 충진된 공기가 단열 기능을 수행함으로써 상기 열손실을 추가적으로 방지할 수 있다.
이러한 경우, 상기 빈 공간(222) 내부에서 가열되어 팽창된 공기가 외부로 배출될 수 있도록 상기 하부 외장재(220)에는 상기 빈 공간(222)과 연결되는 하나 이상의 통기홀(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 한편, 상기 빈 공간(222)은 공기가 아닌 별도의 단열재로 충진될 수도 있다.
상기 반사층(130)에 포함되는 상기 반사판은 원적외선의 반사율 및 상기 통기홀 공정 측면에서 박형 알루미늄 금속판을 포함하는 것이 유리하고, 예를 들어, 상기 반사판의 두께는 0.01 내지 0.5 mm일 수 있으며, 상기 통기홀(121) 또는 상기 발열층(110) 또는 상기 반사층(130)에 구비되는 통기홀(미도시)의 직경은 1 내지 20 mm일 수 있다.
여기서, 상기 반사판의 두께가 0.5 mm를 초과하는 경우 상기 통기홀의 형성을 위한 타공이 어려울 수 있고, 상기 통기홀의 직경이 20 mm를 초과하는 경우 상기 반사판의 강도가 저하되는 등의 이유로 상기 스페이서층(120)과 상기 반사층(130)의 결합을 위한 라미네이션, 핫프레싱 등의 합지 공정 중에 고온 및 고압에 의해 상기 반사판이 변형되고, 결과적으로 상기 발열층(110)과 상기 반사판 사이의 간격이 불균일하게 되어 상기 발열층(110)과 상기 반사층(130)이 국부적으로 달라붙는 문제가 발생할 수 있고, 상기 스페이서층(120)의 상부 접착제 또는 하부 접착제를 형성하는 접착제가 번지는 경우 상기 문제는 더욱 심각할 수 있다.
본 발명에 따른 복사히터는 상기 반사층(130)에 의해 종래 필름형 복사히터에 구비되는 별도의 단열체가 필요하지 않기 때문에 초경량 및 초박형으로 제조될 수 있는 동시에, 상기 단열체가 발열층(110)과 물리적으로 접촉하여 전도에 의해 열에너지 일부를 흡수함으로써 열손실이 발생하는 문제도 해결할 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 복사히터는 원적외선 복사가 가능하여 인체에 유익하고 소음, 먼지 및 가시광에 의한 눈부심이 없으며, 초경량 및 초박형으로 제조가 가능하고 제조비용이 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 복사히터는 예를 들어 아래 단계 a) 내지 e)를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
a) 발열부(100)를 구성하는 발열층(110)의 베이스 기판(111) 상부면 또는 하부면의 일면에 전극부(112) 및 발열체(113)를 순차적으로 형성하는 단계,
b) 스페이서층(120)을 형성하는 프레임 내부에 하나 이상의 빈 공간을 형성하기 위해 타발하는 단계,
c) 발열층(110)이나 스페이서층(120) 또는 반사판(130)에서 상기 하나 이상의 빈 공간 각각과 연결되는 하나 이상의 통기홀을 타공하는 단계,
d) 발열층(110), 스페이서층(120) 및 반사층(130)을 합지하는 단계, 및
e) 상기 발열부(100)에 상부 외장재(210) 및 하부 외장재(220)를 장착하는 단계.
여기서, 상기 d) 단계에서, 발열층(110), 스페이서층(120) 및 반사층(130)은 라미네이션 또는 핫프레싱 공정을 통해 합지되거나, 상기 d) 및 e) 단계에서, 발열층(110), 스페이서층(120), 반사층(130), 상부 외장재(210) 및 하부 외장재(220)는 볼트와 너트, 클립형 구조, 블록형 구조 등의 다양한 방식으로 서로 결합될 수 있다.
[실시예]
1. 복사히터의 외장재 구조 및 소재에 따른 온도 비교평가
아래 표 1은 본 발명에 따른 복사히터(실시예 1), 상부 외장재가 메쉬형태의 플라스틱 구조물이며 발열부와 직접적으로 맞닿은 형태의 복사히터(비교예 1) 및 상부 외장재가 메쉬형태의 구조물이며 발열부와 떨어져 있지만 열용량이 높은 금속 소재로 이루어진 복사히터(비교예 2) 간 온도 특성을 비교한 결과로서, 구체적으로 각각의 복사히터로부터 20cm 이격된 수열부의 특정 시간 후의 온도를 측정한 결과이다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2
20cm 거리의
수열부 온도		 45℃ 37℃ 42℃
측정시간 1분 이내 10분 5분
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 상부 외장재가 메쉬형태의 구조물이며 발열부와 직접적으로 맞닿은 형태의 복사히터(비교예 1)의 경우, 상부 외장재가 발열부와 맞닿아 있어 발열부의 발열시 열전도에 의해 일부 열 에너지가 크게 손실되어 수열부의 온도가 낮게 측정되었다. 나아가 이러한 온도에 도달하는 시간도 지연되었으며 신속하고 충분한 온열감을 제공하지 못하는 것으로 확인되었다.
또한, 상부 외장재가 메쉬형태의 구조물이며 발열부와 떨어져 있지만 열용량이 높은 금속 소재로 이루어진 복사히터(비교예 2)의 경우, 상부 외장재가 열용량이 높은 바 열전도에 의한 열손실이 발생하여 수열부의 온도가 상대적으로 낮게 측정되었고, 이러한 온도에 도달하는 시간도 지연되었으며 신속한 온열감을 제공하지 못하는 것으로 확인되었다.
반면, 본 발명에 따른 복사히터(실시예 1)의 경우, 가장 짧은 시간에 수열부의 온도가 가장 높게 측정되었으며 발열부의 발열시 상부 외장재로의 열전도에 의한 열손실이 최소화되거나 회피될 수 있어 피사체로 신속하고 충분한 온열감을 제공할 수 있는 것으로 확인되었다.
2. 복사히터의 발열부 구조에 따른 온도 비교평가
아래 표 2는 발열층, 스페이서층 및 반사층이 순차로 구비된 본 발명에 따른 복사히터(실시예 1)와 스페이서층 및 반사층이 구비되는 않고 발열층만 구비된 필름형 복사히터(비교예 1)에 DC 19V를 인가하여 4.65A의 전기적 특성을 가지고 3분 후 온도를 적외선 열화상 카메라로 측정한 결과를 나타낸 것이다.
실시예 1 비교예 1
온도 122.4℃ 106.2℃
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 복사히터(실시예 1)의 발열 거동시 온도가 약 120℃ 이상으로 측정된 반면, 스페이서층과 반사층이 구비되지 않은 복사히터(비교예 1)의 경우 온도가 약 105℃로 측정되어, 본 발명에 따른 복사히터(실시예 1)는 스페이서층과 반사층이 구비됨으로써 공기 단열층 및 반사판의 효과로 열손실을 최소화하여 충분한 온열감을 제공하는 것으로 확인되었다.
3. 스페이서층의 단열효과 평가
도 4는 본 발명에 따른 복사히터에 전압 인가시 시간의 흐름에 따른 발열부 및 반사판의 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이고, 상기 발열부와 상기 반사판 사이에 구비된 스페이서의 두께는 100 μm로 구성되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발열부와 반사판의 온도 차이는 약 15℃ 차이가 발생한 것으로 확인되었고, 발열부와 반사판 사이에 스페이서에 의한 공기층이 형성되어 공기 단열 기능을 수행하는 바 단열효과가 우수한 것으로 확인되었다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 발열부
200 : 외장재

Claims (11)

  1. 복사에 의해 피사체에 열 에너지를 전달함으로써 온열감을 제공하는 발열부; 및
    상기 발열부의 상부 및 하부에 구비되어 외부로부터 상기 발열부를 보호하는 외장재를 포함하고,
    상기 외장재는 상기 발열부의 상부를 커버하고 상기 발열부로부터의 복사광이 피사체에 전달되는 통로의 기능을 수행하는 복수개의 홀이 메쉬형태로 구비된 상부 외장재 및 상기 발열부가 실장되는 공간을 보유하는 하부 외장재를 포함하고,
    상기 상부 외장재는 전체적으로 상기 발열부와 1 mm 이상 이격되고,
    상기 상부 외장재는 비열이 0.2 J/g·K 이상인 플라스틱 또는 실리콘 소재로 이루어지고,
    상기 발열부는 복사에 의해 피사체에 열을 전달하는 발열층, 상기 발열층의 하부에 구비되는 스페이서층, 및 상기 스페이서층 하부에 구비되는 반사층을 포함하고, 상기 스페이서층은 상기 발열층과 상기 반사층 사이의 간격을 유지시켜 상기 발열층과 상기 반사층 사이에 하나 이상의 빈 공간을 형성하고, 상기 반사층은 상기 발열층의 발열시 상기 발열층으로부터의 복사광을 상기 발열층 방향으로 반사시키고, 상기 발열부나 상기 스페이서층 또는 상기 반사층은 상기 하나 이상의 빈 공간 각각에 연결된 하나 이상의 통기홀을 포함하며,
    상기 발열층은 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 하부면에 형성된 전극 및 상기 전극에 연결된 하나 이상의 발열체를 포함하고,
    상기 스페이서층은 이의 내부에 하나 이상의 빈 공간을 형성하는 프레임을 포함하고, 상기 하나 이상의 발열체 각각은 상기 프레임에 의해 형성되는 하나 이상의 빈 공간 각각에 배치되는 것을 특징으로 하는, 복사히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 외장재는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 플라스틱(Acrylonitrile Butadien Styrene Plastic; ABS), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 나일론 6(nylon 6), 나일론 66(nylon 66), 폴리에틸렌(poly ethylene; PE), 폴리프로필렌(poly propylene; PP), 폴리비닐클로라이드 (polyvinyl chloride; PVC) 및 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS) 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 플라스틱 또는 실리콘 소재를 포함할 수 있으며, 글라스 파이버, 미네랄 파이버 및 카본 파이버로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 무기 입자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 외장재는 상기 빈 공간에 충진된 공기로서 상기 발열부의 발열에 의해 온도가 상승한 공기가 상기 복사히터 외부로 배출될 수 있도록 하는 통기홀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하부 외장재는 상기 발열부의 상기 반사층 하부에 형성되는 빈 공간 및 상기 빈 공간과 연결되는 통기홀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 복사히터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사층 하부에 형성되는 빈 공간은 단열재로 충진된 것을 특징으로 하는, 복사히터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서층의 두께는 50 μm 이상인 것을 특징으로 하는, 복사히터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반사층에 포함되는 반사판은 두께가 0.01 내지 0.5 mm인 박형 알루미늄 금속판을 포함하고,
    상기 통기홀은 직경이 1 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 복사히터.
  11. 아래 단계 a) 내지 e)를 포함하는 제1항의 복사히터를 제조하는 방법.
    a) 발열부를 구성하는 발열층의 베이스 기판 상부면 또는 하부면의 일면에 전극부 및 발열체를 순차적으로 형성하는 단계,
    b) 스페이서층을 형성하는 프레임 내부에 하나 이상의 빈 공간을 형성하기 위해 타발하는 단계,
    c) 발열층이나 스페이서층 또는 반사판에서 상기 하나 이상의 빈 공간 각각과 연결되는 하나 이상의 통기홀을 타공하는 단계,
    d) 발열층, 스페이서층 및 반사층을 합지하는 단계, 및
    e) 상기 발열부에 상부 외장재 및 하부 외장재를 장착하는 단계.
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