KR102260338B1 - 바닥용 면상 발열체 - Google Patents

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KR102260338B1
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고인선
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넥스트원 주식회사
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Abstract

본 발명은 바닥용 면상 발열체에 관한 것으로, 바닥에 매설되고, 내부 상단에 완충부재가 길이 방향으로 연장된 매립 프레임; 상기 매립 프레임의 내측에 결합되고, 강화유리로 형성된 제1 패널층; 상기 제1 패널층과 동일한 형상으로 적층 결합되는 제2 패널층; 상기 제1 패널층 및 제2 패널층 사이에 코팅되어 전류 인가 시 발열되는 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층; 및 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층 일측면 양측에 결합되어 전류를 공급하며, 일측면에 바이메탈이 결합된 전극층;을 포함한다. 이러한 구성으로, 제1 패널층 및 제2 패널층 사이에 경사가 형성되도록 하여 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층이 일측에서 타측으로 갈수록 기울기를 가지도록 배치됨으로써, 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층의 발열 시 열기가 벽면이 가까운 부분부터 외부로 노출되도록 하여 실내 온도를 보다 신속하고 균일하게 상승시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

바닥용 면상 발열체{PLANAR HEATING ELEMENT FOR FLOOR}
본 발명은 바닥용 면상 발열체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방을 위해 바닥에 매설되어 발열을 통해 실내 및 바닥 온도를 상승시키기 위한 바닥용 면상 발열체에 관한 것이다.
일반적으로 실내난방을 위해서는 보일러로부터 배관되는 온수라인이 바닥에 매립되는 타입으로 설치되어 온수의 순환으로서 바닥난방을 구현하고 있으며, 현재까지도 이러한 난방은 주거지역 등에서 보편적으로 사용되어 오고 있다.
최근에는 비교적 저렴한 전기(태양열 또는 심야 전기)를 이용하여 전열선을 내장하여 실내공간(바람직하게는 거실)에서도 바닥은 물론, 벽면으로부터 난방이 이루어질 수 있도록 벽면으로부터 시공되는 단열재와 외장마감재 사이에 면상발열체를 설치하여 필요로 하는 만큼의 실내난방을 하여 보일러 가동에 의한 난방 소비전력 및 연료에너지의 사용을 절감하고 있다.
상기와 같은 난방은 실내 주요 난방이기 보다는 보조난방으로서 가정이나 사무실 등의 실내 바닥이나 벽면의 찬기운을 따스한 온기가 돌 수 있도록 보조해 주는 난방으로서 보일러를 이용한 주 바닥난방으로서 실내온도를 올리는것 보다 효율적으로 선진국형 난방시설에서 많이 사용되고 있다.
상기와 같은 곳에 사용되는 면상발열체는 말 그대로 필름형태로 얇게 제작되는 것으로서, 벽면으로부터의 적합하게 채택시공할 수 있기 때문에 별도의 실내난방시설은 물론, 광범위하게 사용된다.
상기 면상발열체는 필름 내부에 전열선의 지그재그 형식이거나, 일자형태로 배열되고, 양측에 전극이 마련된 타입으로서 벽면으로부터 시공되는 단열재와 마감외장재 사이에 설치된다.
위와 같은 면상발열체의 전열선에 가해짐에 있어, 열을 발산하여 단열재를 통해서는 외부 벽면으로부터 열이 전달되는 것을 방지하고, 실내측 외장마감재(목재로 된 외장재)에 온기를 전달하여 한기(寒氣)를 없애 줄 수 있도록 하고 있다.
또한, 면상발열체를 구성하고 있는 전열선은 필름상에서 일정간격을 두고 배열되어 있기 때문에 열의 분포가 전열선 주변에서만, 매우 높고 전열선 사이에서는 낮아지는 등의 편차가 심하게 발생되어 사용자의 주요 불만 사항이 되었다.
또한, 기존의 면상발열체는 층간 소음을 흡수하지 못해 층간소음이 발생되는 문제점이 있다.
대한민국특허청 등록번호 제10-1809690호 대한민국특허청 등록번호 제20-0287050호 대한민국특허청 등록번호 제10-1895008호 대한민국특허청 등록번호 제10-1726376호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 바닥의 온도를 균일하게 제공하는 것은 물론, 층간 소음이 발생되지 않도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바닥용 면상 발열체는, 바닥에 매설되고, 내부 상단에 완충부재가 길이 방향으로 연장된 매립 프레임; 상기 매립 프레임의 내측에 결합되고, 강화유리로 형성된 제1 패널층; 상기 제1 패널층과 동일한 형상으로 적층 결합되는 제2 패널층; 상기 제1 패널층 및 제2 패널층 사이에 코팅되어 전류 인가 시 발열되는 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층; 및 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층 일측면 양측에 결합되어 전류를 공급하며, 일측면에 바이메탈이 결합된 전극층;을 포함한다.
또한, 상기 완충부재는 길이 방향을 따라 등간격으로 절개부가 형성되어, 길이 방향으로 전달되는 충격 및 진동을 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절개부에는 상기 완충부재가 절개된 부분만큼 채워지도록 패킹부재가 결합되어, 상기 절개부에 의해 공명이 발생되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 패널층 및 제2 패널층의 서로 마주보는 각 측면에는 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층이 일측에서 타측으로 갈수록 경사지도록 서로 평행하는 제1 경사면 및 제2 경사면이 형성되고, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층은 상기 제1 경사면 및 제2 경사면에 의해 동일한 기울기로 배치되어, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층에서 발생되는 열기가 외부에 일측에서부터 타측으로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충부재는 길이 방향을 따라 등간격으로 절개부가 형성되어, 길이 방향으로 전달되는 충격 및 진동을 차단하며, 상기 절개부에는 상기 완충부재가 절개된 부분만큼 채워지도록 패킹부재가 결합되어, 상기 절개부에 의해 공명이 발생되는 것을 방지하고, 상기 제1 패널층 및 제2 패널층의 서로 마주보는 각 측면에는 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층이 일측에서 타측으로 갈수록 경사지도록 서로 평행하는 제1 경사면 및 제2 경사면이 형성되고, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층은 상기 제1 경사면 및 제2 경사면에 의해 동일한 기울기로 배치되어, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층에서 발생되는 열기가 외부에 일측에서부터 타측으로 전달되도록 하며, 상기 매립 프레임의 양측 내벽에는 상기 제1 패널층 및 제2 패널층이 고정되는 고정부재가 형성되고, 상기 고정부재는 상기 제1 패널층 및 제2 패널층이 일체로 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성되며, 상기 고정홈의 내벽에는 상기 제1 패널층 및 제2 패널층을 고정 및 지지하는 고무패킹이 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 바닥용 면상 발열체에 따르면, 제1 패널층 및 제2 패널층 사이에 경사가 형성되도록 하여 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층이 일측에서 타측으로 갈수록 기울기를 가지도록 배치됨으로써, 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층의 발열 시 열기가 벽면이 가까운 부분부터 외부로 노출되도록 하여 실내 온도를 보다 신속하고 균일하게 상승시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 매립 프레임의 내부에 완충부재를 형성함으로써, 난방은 물론, 층간 소음을 흡수할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바닥용 면상 발열체의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 2에 도시된 A의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 매립 프레임의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 4의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 패널층 및 제2 패널층의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 6의 정단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순환팬을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지지부재를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 바닥용 면상 발열체를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바닥용 면상 발열체의 측면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 2에 도시된 A의 확대도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 매립 프레임의 정면도, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 4의 측단면도, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 패널층 및 제2 패널층의 평면도, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 6의 정단면도, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순환팬을 나타낸 도면, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지지부재를 나타낸 도면이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 바닥용 면상 발열체는 바닥 난방을 효율적으로 할 수 있는 특징이 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 바닥용 면상 발열체(100)는, 매립 프레임(110), 제1 패널층(120), 제2 패널층(130), 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층(140) 및 전극층(150)을 포함한다.
상기 매립 프레임(110)은 바닥(10)의 매립되는 것으로, 바닥(10)의 길이 방향으로 매립된다.
또한, 상기 매립 프레임(110)은 복수로 매립될 수 있으며, 예컨대, 자동차의 양 바퀴와 대응되는 위치에 매립되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 매립 프레임(110) 사이에는 금속으로 형성된 메쉬 프레임이 구비될 수 있다.
상기 매립 프레임(110)의 내부에는 공간부(111)가 형성되고, 상기 공간부(111)의 양측 내벽에는 고정부재(112)가 형성된다.
상기 고정부재(112)는 서로 마주보는 측면에 고정홈(113)이 형성되고, 상기 고정홈(113)의 내벽에는 고무패킹(114)이 결합된다.
또한, 상기 공간부(111)의 상단 양측에는 완충부재(115)가 형성된다.
상기 완충부재(115)는 양측 뿐만 아니라 상단에 등간격으로 다수 형성될 수도 있다.
상기 완충부재(115)는 상기 매립 프레임(110)의 길이 방향을 따라 형성되며, 바닥(10)에서 전달되는 충격 및 진동을 완충시킨다.
여기서, 상기 완충부재(115)는 길이 방향으로 등간격으로 절개된 절개부(116)가 형성된다.
상기 완충부재(115)의 절개부(116)는 절개된 부분만큼 채워지도록 패킹부재(117)가 결합된다.
이에 따라, 상기 절개부(116)를 통해 상기 완충부재(115)의 길이 방향으로 전달되는 진동을 차단함과 동시에 상기 절개부(116)에 의해 발생되는 공명을 상기 패킹부재(117)를 통해 차단할 수 있다.
또한, 상기 매립 프레임(110)의 상단에는 바닥(10)에서 차량의 주행에 따라 전달되는 하중을 지지 및 분사시키기 위한 지지부재(118)가 형성될 수 있다.
상기 지지부재(118)는 상기 바닥(10)의 길이 방향을 따라 복수로 형성된다.
여기서, 상기 지지부재(118)의 각 하단에는 하방으로 갈수록 양측으로 벌어지는 형상의 만곡편(119)이 형성된다.
이때, 상기 만곡편(119)은 90도 내지 130도의 회전각을 가진다.
상기 제1 패널층(120)은 상기 매립 프레임(110)의 내측에 구비되는 것으로, 강화유리로 형성되며, 상기 매립 프레임(110)의 길이 방향을 따라 연장되고, 양측이 상기 고정부재(112)에 의해 고정된다.
상기 제2 패널층(130)은 상기 제1 패널층(120)과 동일하게 강화유리로 형성되고, 상기 제1 패널층(120)에 적층 결합된다.
상기 제2 패널층(130) 또한 상기 제1 패널층(120)과 동일하게 상기 고정부재(112)에 고정된다.
나아가, 상기 제2 패널층(130)의 하면에는 반사판(132)이 적층되고, 상기 반사판(132)의 하면에는 단열판(133)이 적층된다.
상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층(140)은 전류 인가 시 발열되는 것으로, 상기 제1 패널층(120) 및 제2 패널층(130) 사이에 코팅된다.
여기서, 상기 제1 패널층(120)과 제2 패널층(130)은 서로 일정거리 이격 적층되어 내부 공간이 형성된다.
상기 전극층(150)은 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층(140)에 전류를 공급하는 것으로, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층(140)의 일측면 양측에 결합된다.
여기서, 상기 전극층(150)은 온도 과다 상승 시 이를 조절하기 위해 일측면에 바이메탈(미도시)이 결합된다.
이때, 상기 전극층(150)은 전류 인가 및 온도 조절을 위한 전력원인 온도조절기(미도시)가 구비된다.
한편, 상기 제1 패널층(120) 및 제2 패널층(130)의 서로 마주보는 측면에는 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층(140)이 기울기를 가지도록 제1 경사면(121) 및 제2 경사면(131)이 형성된다.
상기 제1 경사면(121) 및 제2 경사면(131)은 일측에서부터 타측으로 갈수록 하방지게 형성된다.
여기서, 상기 제1 경사면(121) 및 제2 경사면(131)은 대략 2도 내지 5바닥(10) 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1 패널층(120)의 하면 및 제2 패널층(130)의 상면은 상기 매립 프레임(110) 및 바닥(10)와 평행하게 형성되고, 서로 마주보는 측면만 기울기를 가진다.
이에 따라, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층(140)에서 발생되는 열기가 상기 제2 패널층(130)을 따라 전달 시 상기 제2 패널층(130)의 두께에 의해 일측부터 바닥(10) 표면에 노출되어, 바닥(10)를 일측에서부터 타측으로 열기를 공급하여 눈을 녹일 수 있다.
나아가, 상기 제1 패널층(120) 및 제2 패널층(130) 사이에는 순환팬(160)이 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 패널층(120) 및 제2 패널층(130)의 서로 마주보는 측면 테두리에는 서로 이격되도록 일정두께의 UV액이 도포되고 LED에 의해 경화된다.
여기서, 상기 UV액은 일측이 개방되고, 개방된 부분에 상기 순환팬(160)이 구비된다.
이에 따라, 상기 순환팬(160)의 구동에 의해 상기 내부 공간의 공기를 순환시켜 내부 온도를 보다 신속하고 상승시키고 정확하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 순환팬(160)은 상기 UV액의 개방된 부분에 직접 연결되지 않고 제1 파이프(170) 및 제2 파이프(180)에 의해 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 순환팬(160)의 양측으로 상기 제1 파이프(170) 및 제2 파이프(180)가 연결된다.
상기 제1 파이프(170) 및 제2 파이프(180)의 각 일단부는 일측으로 갈수록 점차 넓어지는 테이퍼 형상을 가지며 상기 순환팬(160)에 연결된다.
상기 제1 파이프(170) 및 제2 파이프(180)의 각 타단부는 상기 내부 공간의 일측 및 타측에 연결된다.
이에 따라, 상기 순환팬(160)의 크기와 상관없이 결합이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제1 파이프(170)의 타단부는 상기 제1 패널층(120) 및 제2 패널층(130)의 내부 공간의 일측에 삽입되고, 상기 내부 공간의 일측으로 연장되어 단부가 상방으로 밴딩된 제1 연장편(171)이 형성된다.
상기 제2 파이프(180)의 타단부는 상기 제1 패널층(120) 및 제2 패널층(130)의 내부 공간의 타측에 삽입되고, 상기 내부 공간의 타측으로 연장되어 단부가 상방으로 밴딩된 제2 연장편(181)이 형성된다.
이에 따라, 상기 내부 공간의 열기를 상방으로 순환시켜 균일한 온도를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
나아가, 상기 UV액의 개방된 부분에는 상기 제1 파이프(170) 및 제2 파이프(180)에 밀착되도록 내주면에 볼록편(191)이 형성된 탄성 재질의 밀폐부재(190)가 결합된다.
상기 밀폐부재(190)의 외주면에는 상기 UV액과 함께 경화 시 견고한 고정력을 제공하기 위한 파형편(192)이 형성된다.
이에 따라, 상기 UV액의 개방된 부분을 기밀하게 밀폐시킬 수 있다.
본 발명에 의한 바닥용 면상 발열체에 따르면, 제1 패널층 및 제2 패널층 사이에 경사가 형성되도록 하여 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층이 일측에서 타측으로 갈수록 기울기를 가지도록 배치됨으로써, 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층의 발열 시 열기가 벽면이 가까운 부분부터 외부로 노출되도록 하여 실내 온도를 보다 신속하고 균일하게 상승시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 매립 프레임의 내부에 완충부재를 형성함으로써, 난방은 물론, 층간 소음을 흡수할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 발열체 110: 매립 프레임
111: 공간부 112: 고정부재
113: 고정홈 114: 고무패킹
115: 완충부재 116: 절개부
117: 패킹부재 118: 지지부재
119: 만곡편 120: 제1 패널층
121: 제1 경사면 130: 제2 패널층
131: 제2 경사면 132: 반사판
133: 단열판 140: 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층
150: 전극층 160: 순환팬
170: 제1 파이프 171: 제1 연장편
180: 제2 파이프 181: 제2 연장편
190: 밀폐부재 191: 볼록편
192: 파형편

Claims (5)

  1. 바닥에 매설되고, 내부 상단에 완충부재가 길이 방향으로 연장된 매립 프레임;
    상기 매립 프레임의 내측에 결합되고, 강화유리로 형성된 제1 패널층;
    상기 제1 패널층과 동일한 형상으로 적층 결합되는 제2 패널층;
    상기 제1 패널층 및 제2 패널층 사이에 코팅되어 전류 인가 시 발열되는 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층; 및
    상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층 일측면 양측에 결합되어 전류를 공급하며, 일측면에 바이메탈이 결합된 전극층;을 포함하고,
    상기 완충부재는 길이 방향을 따라 등간격으로 절개부가 형성되어, 길이 방향으로 전달되는 충격 및 진동을 차단하는 것을 특징으로 하는 바닥용 면상 발열체.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 절개부에는 상기 완충부재가 절개된 부분만큼 채워지도록 패킹부재가 결합되어, 상기 절개부에 의해 공명이 발생되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 바닥용 면상 발열체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 패널층 및 제2 패널층의 서로 마주보는 각 측면에는 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층이 일측에서 타측으로 갈수록 경사지도록 서로 평행하는 제1 경사면 및 제2 경사면이 형성되고,
    상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층은 상기 제1 경사면 및 제2 경사면에 의해 동일한 기울기로 배치되어, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층에서 발생되는 열기가 외부에 일측에서부터 타측으로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 바닥용 면상 발열체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 절개부에는 상기 완충부재가 절개된 부분만큼 채워지도록 패킹부재가 결합되어, 상기 절개부에 의해 공명이 발생되는 것을 방지하고,
    상기 제1 패널층 및 제2 패널층의 서로 마주보는 각 측면에는 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층이 일측에서 타측으로 갈수록 경사지도록 서로 평행하는 제1 경사면 및 제2 경사면이 형성되고,
    상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층은 상기 제1 경사면 및 제2 경사면에 의해 동일한 기울기로 배치되어, 상기 카본나노튜브 및 그래핀 혼합 발열층에서 발생되는 열기가 외부에 일측에서부터 타측으로 전달되도록 하며,
    상기 매립 프레임의 양측 내벽에는 상기 제1 패널층 및 제2 패널층이 고정되는 고정부재가 형성되고,
    상기 고정부재는 상기 제1 패널층 및 제2 패널층이 일체로 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성되며,
    상기 고정홈의 내벽에는 상기 제1 패널층 및 제2 패널층을 고정 및 지지하는 고무패킹이 구비되는 것을 특징으로 하는 바닥용 면상 발열체.
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