KR102257155B1 - 열효율을 향상시킨 카본온돌판 및 카본온돌판이 형성된 온열기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열효율을 향상시킨 카본온돌판 및 카본온돌판을 구비한 온열기구에 관한 것으로서, 온열기구의 바닥면에 배치되는 열전달수단으로 탄소분말층과 동판층으로 구성된 형성된 카본온돌판을 사용하여 열원으로부터 신속하게 열을 전달받을 수 있어서 단시간에 온열기능을 발휘하며 이와 동시에 카본온돌판 자체가 가진 열저장능력이 뛰어나서 오랜시간 열을 방출할 수 있어 온열기구의 열효율이 향상된다.

Description

열효율을 향상시킨 카본온돌판 및 카본온돌판이 형성된 온열기구{ondol panel and ondol heating device having improved heat efficiency}

본 발명은 열효율을 향상시킨 카본온돌판 및 카본온돌판이 형성된 온열기구에 관한 것으로서, 카본온돌판의 신규한 구조를 채택하여 열흡수 및 열저장 능력을 향상시킴으로써 결과적으로 카본온돌판 온열기구의 열효율을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 각종 건축물 시설에 적용되는 난방구조는 바닥에 형성된 온돌배관이나 전열체가 인가된 전원에 의해 발열된 다음, 열전도층 및 바닥재로 열이 전달된 후, 실내 공기를 복사시켜 난방하는 형태로 되어 있다.

종래의 난방구조에서는 열선형태의 발열체를 직접 이용하거나, 면상발열체는 선상발열체 형태의 필름을 주로 이용하였다.

이 중에서, 열선형태의 발열체를 이용하는 경우에는 상기 발열체가 설치되어 있는 주변에서만 국부적인 가열 집중 현상이 발생하여 난방효율의 저하 및 불필요한 에너지 낭비가 초래될 수 있는 문제점이 존재하였다.

아울러, 열이 집중되는 위치에서는 과열에 따른 스파크 발생으로 인하여 화재 등의 예기치 못한 위험이 따랐으며, 이러한 종래의 난방구조를 장기 사용 시에는 부분적으로 누적된 습기로 인하여 곰팡이를 비롯한 각종 인체에 유해한 세균들이 번식될 수 있는 문제점을 내포하고 있었다.

한편, 면상발열체 또는 선상발열체와 같은 필름형 발열체를 이용하는 경우에는 작은 충격에도 단선될 수 있어 오랜 사용이 불가능하였으며, 주기적으로 교체해 주어야 하는 불편함이 따랐다.

이와 같은 전기온돌판넬은 주거시설이나 상업시설의 바닥에 인접배치한 다음 열선을 서로 연결시켜 시공되는데, 주거나 상업시설의 바닥을 난방시공함에 있어 간편 용이하면서도 저렴하기 때문에 그 활용폭이 매우 넓다.

또한 종래 전기온돌판넬은 단순히 발포수지로 채워 넣은 것 밖에 없으므로 축열성이 떨어져 전기가 인가되지 않으면 빨리 식기 때문에 재사용시 발열을 위한 소비전력이 많이 소비되는 단점이 있을 뿐만 아니라, 전열선 히터를 발열원으로 사용하기 때문에 인체에 유해한 전자파가 발생되는 등의 단점이 있고, 인체에 유익한 원적외선이나 음이온 등의 방출효과는 얻을 수 없었다.

뿐만 아니라, 종래 전기온돌판넬은 상면이 단순한 철판이라 도전율이 떨어져 열전도 효과가 뛰어나지 않기 때문에 그 만큼 열손실이 커 비효율적이라는 단점도 여전히 남아 있는 상태이다.

도 1은 종래의 열판유닛(100)으로서 종래의 열판유닛(100)은 오직 탄소재질로만 이루어진 것으로서 모양이 정사각형의 구조로 형성되어 있다. 이러한 종래의 열판유닛(100)은 배치시에 약간의 틈새가 생기면 정렬을 맞추기가 어렵고 열을 머금고 있는 능력이 떨어지는 단점이 있다.

[특허문헌 1] 국내 특허공보 제10-0925358호(2009.10.30)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열효율을 향상시킨 카본온돌판 및 이를 구비한 온열기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은 온열기구의 바닥면에 설치되는 카본온돌판에 관한 것으로서, 상기 온열기구의 상기 바닥면과 접촉하는 제1탄소분말층과, 상기 제1탄소분말층의 위쪽에 배치되는 동판층 및 상기 동판층의 위쪽에 배치되는 제2탄소분말층을 포함하여 구성되는 카본온돌판에 의해 달성된다.

또한 상기 카본온돌판은 둘레를 따라 상호 마주보는 측부에 복수개의 돌출부들과 복수개의 함몰부들이 형성되어 2개 이상의 상기 카본온돌판들이 서로 결합이 가능한 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적은 또한 내측으로 히터가 형성되어 상면이 가열되는 본체부와, 상기 본체부의 상기 상면에 배치되며 제1탄소분말층, 동판층 및 제2탄소분말층을 갖는 카본온돌판과, 상기 본체부를 바닥에 대하여 지지하는 다리 및 상기 본체부의 둘레에 형성되는 난간부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카본온돌판이 형성된 온열기구에 의해서도 달성된다.

또한 온열기구에서 상기 본체부의 상면은 석재로 이루어진 둘레부를 포함하며 상기 카본온돌판들은 상기 둘레부의 내측으로 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열효율을 향상시킨 카본온돌판 온열기구는 온열기구의 바닥면에 배치되는 열전달수단으로 탄소층과 동판층이 모두 형성된 카본온돌판을 사용하기 때문에 신속하게 열을 전달받아 단시간에 발열기능을 수행하며 이와 동시에 열저장능력이 뛰어나 오랜시간 열을 방출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 온열기구에 사용된 열판유닛(100)을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카본온돌판 온열기구에 사용되는 카본온돌판을 도시한 사시도
도 3은 도 2의 카본온돌판의 분해사시도이고,
도 4는 도 2의 카본온돌판을 복수개를 밀착하여 체결한 상태를 도시한 도면이고,
도 5는 도 2의 카본온돌판이 휘어지는 전후 상태를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본온돌판이 장착된 온열기구를 도시한 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카본온돌판을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 카본온돌판의 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 카본온돌판을 복수개를 밀착되게 체결한 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 카본온돌판이 휘어지기 이전과 이후의 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본온돌판이 장착된 온열기구를 도시한 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카본온돌판(1)은 제1탄소분말층(10)과 동판층(20) 및 제2탄소분말층(30)으로 구성된다. 카본온돌판(1)에는 인접한 카본온돌판(1)과의 결합을 위한 다수개의 돌출부(3)들과 함몰부(5)들이 형성되어 있고 카본온돌판(1)의 상면에는 지압효과를 위한 다수개의 지압돌기(32)들이 형성된다.

제1탄소분말층(10)은 온열기구(50)의 본체부(51)의 가열되는 상면에 배치되는 것으로서 탄소분말을 바인더와 함께 혼합하여 가열압착함으로써 형성된다.

제2탄소분말층(30)은 제1탄소분말층(10)과 동일한 재질과 제조방법으로 만들어지며 단지 배치되는 위치가 가장 위쪽으로 상이한 것이다. 제2탄소분말층(30)의 상면에는 사용자가 앉거나 누웠을 때에 지압효과를 부여하기 위하여 다수개의 지압돌기(32)들이 돌출되게 형성된다.

탄소분말층(10, 30)을 구성하는 탄소분말은 카본블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 등에서 선택하여 필요에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 바인더는 고무계 바인더, 비닐계 바인더, 열가소성합성수지 바인더 등을 사용할 수 있으며, 이들을 병용하는 것도 좋다. 이 중에서도, 고무계 바인더는 점착력이 높고, 동판층(20)이 사용 시에 굴곡이 생긴 경우에도, 추종하여 박리가 생기는 것을 최소화 시키기 때문에 바람직하다. 탄소분말과 바인더를 혼합하여 가열압착 성형을 위한 원재료를 만드는 것은 다양한 공지의 기술을 사용할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.

탄소분말층(10, 30)을 구성하는 탄소분말은 건강에 좋은 원적외선이 방출되고, 복사열을 방출하여 온열기능을 수행하므로 난방용 장판, 난방용 매트, 난방용 벽걸이 용품, 전열 시트, 발열선, 등산 또는 건강 의류, 침구 등의 소재로서 활용될 수 있어서 종래의 전열수단을 대체할 수 있는 신소재로서 특히 관심이 고조되고 있다.

동판층(20)은 동(구리)의 재질로 형성된 판형태이며 제1탄소분말층(10) 및 제2탄소분말층(30)의 사이에 배치된다.

동판층(20)은 전자파를 차단하는 기능이 있어서 온열기구(50)의 작동에서 발생하는 전자파를 차단하여 전자파가 인체에 도달하는 것을 방지한다.

또한 동판층(20)은 열전도도가 좋아 주변의 열원에서 열을 신속히 전달받을 수 있으며, 그 자체에 일정량의 열을 저장할 수 있다. 따라서 동판층(20)은 열원으로부터 열을 신속히 전달받아 금방 온도가 올라가서 신속한 온열기능을 발휘하게 하며 히터를 중지하는 등의 열원의 작동을 중지한 이후에도 동판층(20) 자체에 저장된 열을 이용하여 일정 시간 동안에는 온열기능을 발휘하게 된다.

카본온돌판(1)의 제1탄소분말층(10)과 제2탄소분말층(30) 및 동판층(20)의 결합은 다양한 방법으로 형성이 가능하다.

한 예로서 탄소분말과 바인더를 혼합한 젤형태의 원재료를 금형(미도시)내에 적재한 후 원재료의 내측으로 동판층(20)을 인서트시킨 후 가열압착의 방식으로 탄소온돌판(1)을 제조할 수 있다.

다른 예로는 탄소분말과 바인더를 혼합한 젤형태의 원재료를 프레스금형의 내부에 배치한 후 가열압착을 수행하여 탄소분말층을 제조한 후, 제조된 2개의 탄소분말층들의 사이에 접착제를 이용하여 동판층(20)을 부착함으로써 탄소온돌판(1)을 제조할 수도 있다. 이외에도 탄소분말층과 동판층(20)이 결합되어 일체로 형성된 탄소온돌판(1)은 공지된 다양한 방법을 사용하여 제조될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카본온돌판(1)은 대략 사각의 판구조이며 4개의 가장자리 중 대향하는 가장가리에 상호간의 결합을 위한 돌출부(3)들과 함몰부(5)들이 형성된다.

구체적으로 도 4를 기준으로 카본온돌판(1)의 좌측 가장가리와 아래측 가장자리에는 복수개의 함몰부(5)들이 형성되고 우측 가장가리와 위쪽 가장자리에는 복수개의 돌출부(3)들이 형성된다. 따라서 인접하는 카본온돌판(1)들은 돌출부(3)들과 함몰부(5)들의 결합에 의해 서로간에 어긋남이 없이 완벽하게 정렬될 상태로 배치될 수 있다. 즉 인접한 카본온돌판(1)들은 각각의 돌출부(3)들과 함몰부(5)들이 서로 삽입되어 결합되기 때문에 서로간에 어긋남이 발생되지 않고 수직방향으로 정렬될 상태가 자연스럽게 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카본온돌판(1)은 탄소분말을 함침하고 있는 바인더의 유연한 특성과 동판층(20)의 일정 수준의 휘어짐이 가능한 특성 때문에 카본온돌판(1)에 외력이 가해진다고 하더라도 약간의 휘어짐이 발생할뿐이고 깨어지거나 파손이 되지 않는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본온돌판(1)이 장착된 온열기구(50)를 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카본온돌판(1)을 장착한 온열기구(50)는 소파의 형태이며 본체부(51), 카본온돌판(1), 다리(52) 및 난간부(53)로 구성된다.

본체부(51)는 평평한 형태로 상면이 가열되는 가열면을 가지며 가열면을 가열하기 위해 히터(미도시)가 내장되어 있다.

본체부(51)는 다리(52)에 의해 지면에 대하여 지지되고 있으며, 본체부(51)의 둘레의 3면에는 난간부(53)가 형성되어 있고, 본체부(51)의 1개면은 개방되어 사람이 드나들 수 있게 되어 있다.

본체부(51) 상면의 가장자리 둘레는 온열기구(50)의 고급스러움을 부여하기 위해 석재로 이루어진 둘레부(55)를 형성하였고, 카본온돌판(1)은 둘레부(55)의 내측에 단차를 두고 형성하였다. 최외측에 위치하는 카본온돌판(1)들은 바깥쪽 가장자리 부분을 일직선으로 절단하여 카본온돌판(1)들의 가장자리 경계선이 직선으로 형성되게 하였다.

도 6에서는 본체부(51)의 상면에 둘레부(55)를 형성하고 둘레부(55)의 안쪽으로만 카본온돌판(1)들을 배치한 형태를 도시하였지만, 이외에도 다양한 형태로 온열기구(50)가 형성될 수 있음은 물론이다. 예를 들면 본체부(51)의 상면의 전체를 카본온돌판(1)들로 배치하는 것도 가능할 것이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1 카본온돌판
3 돌출부
5 함몰부
10 제1탄소분말층
20 동판층
30 제2탄소분말층
32 지압돌기
50 온열기구

Claims (4)

1. 온열기구의 바닥면에 설치되는 카본온돌판에 관한 것으로서,
   상기 온열기구의 상기 바닥면과 접촉하는 제1탄소분말층;
   상기 제1탄소분말층의 위쪽에 배치되는 동판층; 및
   상기 동판층의 위쪽에 배치되며 상면에 지압돌기가 형성된 제2탄소분말층;을 포함하며,
   상기 카본온돌판은 둘레를 따라 상호 마주보는 측부에 복수개의 돌출부들과 복수개의 함몰부들이 형성되어 2개 이상의 상기 카본온돌판들이 서로 결합이 가능하고,
   상기 카본온돌판은 탄소분말과 고무계 바인더를 혼합한 젤형태의 원재료를 금형내에 적재한 후 상기 원재료의 내측으로 상기 동판층을 인서트시킨 후 가열압착의 방식으로 제조되는 것을 특징으로 하는 카본온돌판.
   
2. 삭제
3. 내측으로 히터가 형성되어 상면이 가열되는 본체부;
   상기 본체부의 상기 상면에 배치되며 제1항의 구성을 갖는 카본온돌판;
   상기 본체부를 바닥에 대하여 지지하는 다리; 및
   상기 본체부의 둘레에 형성되는 난간부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카본온돌판이 형성된 온열기구.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 본체부의 상면은 석재로 이루어진 둘레부를 포함하며 상기 카본온돌판들은 상기 둘레부의 내측으로 배치되는 것을 특징으로 하는 카본온돌판이 형성된 온열기구.

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