KR102302921B1 - 전도성 복합소재를 이용한 제빙기 - Google Patents

전도성 복합소재를 이용한 제빙기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기는, 트레이가 전도성 소재를 포함한 전도성 복합소재로 사출 성형되고, 상기 전도성 소재는, 탄소 부재들과 금속 분말들을 포함하고, 상기 탄소 부재들의 길이는 1 내지 100μm 이고, 상기 금속 분말들의 직경은 10nm 내지 100nm이고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 탄소 부재들의 함량은 10 내지 17w%이고, 상기 금속 분말들의 함량은 12 내지 22w%이고, 상기 비전도성 수지의 함량은 60 내지 72w%으로 포함하여 제조됨으로써, 상기 탄소 부재들에 의해 전기적 네트워크의 형성이 용이하고, 상기 탄소 부재들에 의해 발생된 전기저항 열이 상기 금속 분말들에 의해 상기 트레이의 표면으로 전달이 용이한 이점이 있다.

Description

전도성 복합소재를 이용한 제빙기{Ice maker using conductive composite material}
본 발명은 전도성 복합소재를 이용한 제빙기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 얼음을 생성하는 트레이가 최적의 비저항, 열전도도 및 비중을 가지도록 탄소 부재들, 금속 분말들 및 비전도성 수지가 최적의 비율로 혼합된 전도성 복합소재로 제조됨으로써, 전원 인가시 발열되어 얼음 분리가 용이한 전도성 복합소재를 이용한 제빙기에 관한 것이다.
일반적으로 제빙기(Ice maker)는, 가정이나 업소 등에서 인위적으로 다량의 얼음을 만들기 위한 장치이다.
종래의 제빙기는, 얼음이 생성되는 트레이가 플라스틱 소재 또는 알루미늄 재질로 형성되며, 상기 트레이의 재질에 따라 얼음을 분리하는 방식이 다르다.
상기 트레이가 플라스틱 재질로 형성된 경우, 상기 트레이에 뒤틀림을 주는 방식으로 상기 트레이로부터 얼음을 분리하는 방식을 사용한다. 다만, 내구성이 약한 단점이 있으며, 얼음의 대량 생산에 한계가 있다.
상기 트레이가 알루미늄 재질로 형성된 경우, 상기 트레이의 하부에 별도로 히터를 설치하고, 상기 히터로부터 가해지는 열에 의해 얼음을 살짝 녹여서 얼음을 분리하는 방식을 사용한다. 다만, 상기 트레이를 알루미늄 재질로 제조시, 표면 부식을 방지하기 위하여 애노다이징 기법을 사용하여 표면에 부식 방지용 피막을 형성해야 하므로 상기 트레이의 제조 공정이 복잡하고 별도의 발열체를 구비해야 하므로 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2006-060449호
본 발명의 목적은, 제작이 용이하고 제작 비용이 절감될 수 있는 전도성 복합소재를 이용한 제빙기를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기는, 얼음을 생성하는 제빙 공간을 형성하고, 적어도 일부분이 전도성 소재와 비전도성 수지를 포함한 전도성 복합소재로 사출 성형되고, 전원 인가시 상기 전도성 소재가 전기적 네트워크를 형성하며 전기저항에 의해 발열되어 제빙된 얼음의 분리가 가능한 트레이와; 상기 트레이의 양측에 각각 삽입되어, 상기 트레이에 전원을 공급하는 전원 단자를 포함하고, 상기 전도성 소재는, 상기 비전도성 수지 내에 분산되어 있되 상기 전기적 네트워크를 형성하는 탄소 부재들과, 상기 탄소 부재들 사이에 개재되어 상기 탄소 부재들에 의한 전기적 네트워크를 증가시킴과 아울러 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시켜 상기 탄소 부재들에 의하여 발생되는 전기저항 열을 상기 트레이의 표면으로 전달하는 금속 분말들을 포함하고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 비전도성 수지의 함량은 60 내지 72w% 이고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 탄소 부재들의 길이는 1 내지 100μm 이고, 상기 탄소 부재들의 함량은, 상기 전기적 네트워크를 형성시키기 위하여 10w% 이상이되, 17w% 이하이고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 금속 분말들의 직경은 10nm 내지 100nm이고, 상기 금속 분말들의 함량은, 상기 탄소 부재들 사이의 전기적 네트워크를 증가시키기고 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시키기 위하여 12w% 이상이고, 상기 전도성 복합소재의 비중을 감소시키기 위하여 22w% 이하이고, 상기 전도성 복합소재의 비중(ASTM D792에 따른 시험결과)은 0.8 내지 1.3 이고, 비저항은 2 내지 10Ωmm2/m이고, 열전도도(Thermal conductivity)는 156 내지 235kcal/mh℃이다.
상기 전도성 복합소재의 인장강도(ASTM D638에 따른 시험결과)는 180 내지 200kgf/cm2이다.
상기 탄소 부재들은, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 그래핀 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 금속 분말들은, 알루미늄 파우더를 포함한다.
상기 비전도성 수지는, PP, PE, ABS, PDMS 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 전도성 복합소재는 안정제와 점착제를 더 포함하고, 상기 안정제의 함량은 0.1 내지 0.6w%이고, 상기 점착제의 함량은 0.4 내지 2.1w%이다.
상기 전원 단자는, 알루미늄선, 구리합금선, 구리선, 전도성 복합소재 와이어 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기는, 얼음을 생성하는 제빙 공간을 형성하고, 적어도 일부분이 전도성 소재와 비전도성 수지를 포함한 전도성 복합소재로 사출 성형되고, 전원 인가시 상기 전도성 소재가 전기적 네트워크를 형성하며 전기 저항에 의해 발열되어 제빙된 얼음의 분리가 가능한 트레이와; 상기 트레이의 양단에 삽입되어, 상기 트레이에 전원을 공급하는 전원 단자를 포함하고, 상기 트레이는, 상기 전도성 복합소재로 이루어지고 상기 전원 단자가 삽입된 발열부와, 상기 비전도성 수지로 형성된 절연부를 포함하고, 상기 전도성 소재는, 상기 비전도성 수지 내에 분산되어 있되 상기 전기적 네트워크를 형성하는 탄소 부재들과, 상기 탄소 부재들 사이에 개재되어 상기 탄소 부재들에 의한 전기적 네트워크를 증가시킴과 아울러 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시켜 상기 탄소 부재들에 의하여 발생되는 전기저항 열을 상기 트레이의 표면으로 전달하는 금속 분말들을 포함하고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 비전도성 수지의 함량은 60 내지 72w% 이고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 탄소 부재들의 길이는 1 내지 100μm 이고, 상기 탄소 부재들의 함량은, 상기 전기적 네트워크를 형성시키기 위하여 10w% 이상이되, 17w% 이하이고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 금속 분말들의 직경은 10nm 내지 100nm이고, 상기 금속 분말들의 함량은, 상기 탄소 부재들 사이의 전기적 네트워크를 증가시키기고 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시키기 위하여 12w% 이상이고, 상기 전도성 복합소재의 비중을 감소시키기 위하여 22w% 이하이고, 상기 전도성 복합소재의 비중(ASTM D792에 따른 시험결과)은 0.8 내지 1.3 이고, 비저항은 2 내지 10Ωmm2/m이고, 열전도도(Thermal conductivity)는 156 내지 235kcal/mh℃이다.
본 발명에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기는, 트레이가 전도성 소재를 포함한 전도성 복합소재로 사출 성형되고, 상기 트레이의 사출 성형시 전원 단자가 인서트되어 제작됨으로써, 상기 전원 단자에 전원 인가시 상기 전도성 소재가 전기적 네트워크를 형성하며 발열되어, 얼음의 분리가 용이해질 수 있는 이점이 있다.
또한, 트레이에 별도의 히터를 부착하거나 설치할 필요가 없으므로, 구조가 간단하고 제작이 용이하며 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 전도성 소재는, 탄소 부재들과 금속 분말들을 포함하고, 상기 탄소 부재들의 길이는 1 내지 100μm 이고, 상기 금속 분말들의 직경은 10nm 내지 100nm이고, 상기 전도성 복합소재에서 상기 탄소 부재들의 함량은 10 내지 17w%이고, 상기 금속 분말들의 함량은 12 내지 22w%이고, 상기 비전도성 수지의 함량은 60 내지 72w%으로 포함하여 제조됨으로써, 상기 탄소 부재들에 의해 전기적 네트워크의 형성이 용이하고, 상기 탄소 부재들에 의해 발생된 전기저항 열이 상기 금속 분말들에 의해 상기 트레이의 표면으로 전달이 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제빙기의 종단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제빙기의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기의 횡단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기를 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제빙기의 종단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 제빙기의 횡단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기는, 급수된 물이 수용된 후 냉각장치(미도시)에 의해 냉각되어 얼음을 생성하는 제빙 공간을 형성하는 트레이(10)를 포함한다.
상기 트레이(10)는, 좌우방향으로 길이가 길게 형성되고, 복수개의 얼음들이 생성되도록 오목하게 형성된 복수의 제빙칸들(10a)이 구획되어 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 트레이(10)의 크기나 형상은 다양하게 적용 가능하다.
상기 트레이(10)는, 전도성 소재와 비전도성 수지가 혼합된 전도성 복합소재로 사출 성형되어 제작되어, 전원 인가시 상기 전도성 소재가 전기적 네트워크를 형성하며 발열한다.
상기 전도성 복합소재는, 상기 전도성 소재, 상기 비전도성 수지, 안정제(Stabilizer) 및 기타 점착제(Other additives)를 포함한다.
상기 전도성 소재는, 탄소 부재들과 금속 분말들을 포함한다.
상기 탄소 부재들은, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 그래핀 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 탄소부재들은, 상기 비전도성 수지 내에 분산되어 있되 전기적 네트워크를 형성한다. 상기 전도성 복합소재에서 상기 탄소 부재들의 길이는 1 내지 100μm 이고, 상기 탄소 부재들의 함량은, 상기 전기적 네트워크를 형성시키기 위하여 10w% 이상이되, 17w%이하이다. 본 실시예에서는, 탄소나노튜브(CNT)를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 금속 분말들은, 상기 탄소 부재들 사이에 개재되어 상기 탄소 부재들에 의한 전기적 네트워크를 증가시킴과 아울러 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시켜 상기 탄소 부재들에 의하여 발생되는 전기저항 열을 상기 트레이의 표면으로 전달한다. 상기 금속 분말들이 개재되지 않을 경우, 상기 탄소 부재들에 의해 발생된 전기저항 열은 열전도도가 매우 낮은 비전도성 수지로 인해 상기 트레이의 표면으로 전달되지 못하게 되어, 상기 전도성 복합소재의 열전도도는 상기 비전도성 수지의 열전도도와 유사한 수준까지 낮아지게 된다.
따라서, 상기 전도성 복합소재에서 상기 금속 파우더의 직경은 10nm 내지 100nm이고, 상기 금속 파우더의 함량은, 상기 탄소 부재들 사이의 전기적 네트워크를 증가시키기고 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시키기 위하여 12w% 이상이고, 상기 전도성 복합소재의 비중을 감소시키기 위하여 22w%이하이다. 본 실시예에서는, 상기 금속 분말들은 알루미늄 파우더를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.
하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 전도성 소재는 은나노 소재를 포함하는 것도 물론 가능하다.
상기 비전도성 수지는, PP, PE, ABS, PDMS 중 적어도 하나를 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 비전도성 수지는 PE(Polyethylene)를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 트레이(10)의 양단에는 전원 공급을 위한 전원 단자(20)가 구비된다.
상기 전원 단자(20)는, 상기 트레이(10)의 길이방향으로 길게 배치된다. 상기 전원 단자(20)는, 상기 트레이(10)의 전면에 배치된 제1단자(21)와, 상기 트레이(10)의 후면에 배치된 제2단자(22)를 포함한다. 상기 제1단자(21)와 상기 제2단자(22)는 각각 상기 트레이(10)의 길이방향인 좌우방향으로 길게 형성된 도선이다.
상기 제1단자(21)와 상기 제2단자(22)는 서로 반대면에 구비되고, 상기 트레이(10)의 길이방향으로 길게 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 상기 제1단자(21)와 상기 제2단자(22)의 길이나 삽입 위치는 다양하게 적용 가능하다.
상기 전원 단자(20)는, 상기 트레이(10)의 사출 성형시 인서트되어 상기 트레이(10)와 일체로 제작된다.
상기 전원 단자(20)는, 알루미늄선, 구리합금선, 구리선, 전도성 복합소재 와이어 중 적어도 하나를 사용한다. 상기 전도성 복합소재 와이어는 탄소 와이어를 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 전원 단자(20)는 구리선인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 전원을 공급할 수 있는 것이라면 다양하게 적용 가능하다.
상기 전원 단자(20)는, 상기 트레이(10)의 외부에 구비된 전원 공급 장치(미도시)에 연결되어 전원을 공급받을 수 있다.
또한, 상기 전원 단자(20)에 전원을 공급 또는 차단하고 온도를 제어하는 제어부(미도시)와, 상기 트레이(10)에서 녹은 얼음을 회전시켜 배출하기 위한 회전 배출기구(미도시)와, 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 회전 배출기구를 구동시키는 모터(미도시)를 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기의 제조 방법을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 상기 탄소나노튜브, 상기 알루미늄 파우더, PE, 상기 안정제 및 상기 점착제는 미리 설정된 비율로 혼합한다.
상기 탄소나노튜브의 함량은 상기 전도성 복합소재의 총 함량에 대하여 10 내지 17w% 범위 이내로 설정된다. 상기 탄소나노튜브의 함량은 상기 전도성 복합소재의 전기전도도, 즉 비저항에 영향을 주는 파라미터이다. 상기 탄소나노튜브의 함량이 10w% 미만이면 상기 탄소나노튜브의 전기적 네트워크가 잘 이루어지지 않게 되어 전기전도도가 저하된다. 상기 전기전도도가 너무 낮을 경우, 전기가 통하지 않게 되므로 전기저항 열이 발생되지 않는다. 한편, 상기 탄소나노튜브의 함량이 17w%를 초과하면 상기 전기전도도가 더 이상 증가되지 않기 때문에, 비용 절감을 위하여 17w% 이하로 사용한다. 즉, 본 발명에서는 전도성 복합소재가 적절한 범위의 전기 전도도를 가지도록 하기 위하여, 상기 탄소나노튜브의 함량은 10 내지 17w% 범위 이내가 바람직하다. 특히, 상기 탄소나노튜브의 함량은 12 내지 15w%로 혼합된 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 알루미늄 파우더의 함량은 상기 전도성 복합소재의 총 함량에 대하여 12 내지 22w% 범위 이내로 설정된다. 상기 알루미늄 파우더의 함량은 상기 전도성 복합소재의 전기전도도와 열전도도에 영향을 주는 파라미터이다. 상기 알루미늄 파우더의 함량이 12w% 미만이면, 상기 탄소나노튜브 사이에서 전기적 네트워크 역할을 하지 못할 뿐만 아니라, 상기 탄소 부재들에 의하여 발생된 전기저항 열을 사익 트레이의 표면으로 전달하는 열전도 역할을 충분히 하지 못한다. 한편, 상기 알루미늄 파우더의 함량이 22w%를 초과하면, 상기 전도성 복합소재의 비중이 증가되는 문제점이 있다. 따라서, 상기 알루미늄 파우더의 함량은 12 내지 22w% 범위 이내가 바람직하다. 특히, 상기 알루미늄 파우더의 함량은 15 내지 20w%로 혼합된 것이 더욱 바람직하다. 상기 알루미늄 파우더를 추가함으로써, 상기 탄소 부재들만을 사용하는 경우에 비해 비용은 절감되고, 전기 전도도와 열전도도는 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 PE의 함량은 60 내지 72w%, 상기 안정제의 함량은 0.1 내지 0.6w%, 상기 점착제의 함량은 0.4 내지 2.1w%으로 혼합된다.
상기와 같이 최적의 비율로 혼합한 전도성 복합소재를 미리 제작된 트레이 몰드에 투입한다.
이 때, 상기 제1단자(21)와 상기 제2단자(22)를 미리 설정된 위치에 인서트하고, 상기 트레이 몰드를 소정의 시간동안 가열하여 상기 전도성 복합소재를 경화시킨다.
경화가 완료되면, 상기 트레이 몰드로부터 상기 전도성 복합소재가 경화되어 형성된 상기 트레이(10)를 분리한다.
따라서, 한번의 사출 성형 공정으로 상기 전원 단자(20)가 구비된 상기 트레이(10)가 일체로 형성되므로, 제조 방법이 간단하고 제조 시간 및 비용이 절감될 수 있다.
상기와 같은 방법으로 제조된 상기 전도성 복합소재를 시험한 결과는 다음과 같다.
상기 전도성 복합소재의 비중(ASTM D792에 따른 시험결과)은 0.8 내지 1.3 이다. 상기 전도성 복합소재의 비저항은 2 내지 10Ωmm2/m이다. 상기 탄소나노튜브와 상기 알루미늄 파우더의 함량을 최적의 비율로 혼합하여 제조함으로써, 상기 전도성 복합소재가 최적의 비저항을 가지게 되어 적절한 전기 전도도와 열전도도를 가질 수 있다.
상기 전도성 복합소재의 열전도도(Thermal conductivity)는 156 내지 235kcal/mh℃이다. 상기 열전도도는 상기 알루미늄 파우더의 함량에 따라 달라질 수 있는 바, 본 실시예에서는 상기 알루미늄 파우더의 함량을 12 내지 22w% 범위로 설정함으로써 상기 전도성 복합소재가 상기 열전도도 범위에 들 수 있다. 따라서, 상기 알루미늄 파우더를 혼합함으로써 상기 전도성 복합소재의 열전도도가 증가하여, 상기 탄소 부재들에 의하여 발생된 전기저항 열을 상기 트레이의 표면으로 효과적으로 전달할 수 있으므로 제빙기의 제빙 효율이 향상될 수 있다.
상기 전도성 복합소재의 인장강도(Tensile Strength)(ASTM D638에 따른 시험결과)는 180 내지 200kgf/cm2이고, 인장연신율(Tensile Elongation)(ASTM D638에 따른 시험결과)은 22 내지 27w%이고, 굽힘 탄성율(Flexural Modulus)(ASTM D790에 따른 시험결과)은 1200 내지 1300kgf/cm2이고, 굽힘 강도(Flexural Strength)(ASTM D790에 따른 시험결과)은 200 내지 220kgf/cm2이다. 따라서, 상기 전도성 복합소재로 제조된 트레이가 충분한 인장 강도와 굽힘 강도 등을 가질 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 제빙기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
상기 트레이(10)에 물이 수용되면, 상기 냉각장치(미도시)에 의해 상기 물이 냉각되어 얼음이 생성된다. 상기 얼음이 생성되고 나면, 상기 전원 공급 장치(미도시)로부터 상기 전원 단자(20)에 전원이 공급된다.
상기 제1단자(21)와 상기 제2단자(22)에 각각 전원이 공급되어 전위차가 발생되면, 상기 트레이(10) 내부에서 전기 저항에 의해 열이 발생된다. 상기 트레이(10)가 발열되면, 얼음이 살짝 녹으면서 상기 트레이(10)로부터 얼음의 분리가 용이해진다.
상기와 같은 전도성 복합소재를 이용한 제빙기는, 전도성 복합소재를 이용하여 제조됨으로써, 얼음의 분리를 위한 별도의 히터 등을 부착하거나 설치할 필요가 없으므로 구조가 간단하고 제작이 용이하고 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 트레이(10)에는 온도 센서(미도시)가 구비되어, 상기 온도 센서(미도시)에서 측정된 온도가 설정 온도 이상이면, 상기 제어부(미도시)가 상기 전원 단자(20)에 전원 공급을 차단시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전도성 복합소재를 이용한 제빙기의 횡단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제빙기의 트레이(110)는, 비전도성 소재로 이루어진 절연부(111)와, 상기 전도성 복합재로 이루어진 발열부(112)를 포함하는 점이 상기 일 실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로 유사 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
본 실시예에서는, 상기 트레이(110)의 하부는 상기 발열부(112)로 이루어지고, 상기 트레이(110)의 상부는 상기 절연부(111)로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 절연부(111)와 상기 발열부(112)의 위치는 다양하게 변경 가능하다.
상기 절연부(111)는, 비전도성 수지만으로 이루어진다. 본 실시예에서는, 상기 비전도성 수지는 상기 발열부(112)에 포함된 비전도성 수지와 동일한 소재가 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 발열부(112)는, 상기 전도성 소재와 비전도성 수지를 혼합한 상기 전도성 복합소재로 형성된다. 상기 전도성 소재는 상기 일 실시예에 사용된 것과 동일하므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 트레이(110)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 전도성 소재와 상기 비전도성 수지를 미리 설정된 비율로 혼합한다.
상기 전도성 소재와 상기 비전도성 수지를 혼합한 전도성 복합소재를 미리 제작된 트레이 몰드에 투입한다. 이 때, 상기 트레이 몰드의 내부에서 미리 설정된 소정의 높이만큼만 상기 전도성 복합소재를 넣어서 전도성 복합소재층을 형성한다.
또한, 상기 제1단자(21)와 상기 제2단자(22)를 미리 설정된 위치에 인서트한다.
이후, 상기 트레이 몰드의 내부에서 상기 전도성 복합소재층 위에 상기 비전도성 수지를 넣어서 비전도성 수지층을 형성한다.
상기 트레이 몰드를 소정의 시간동안 가열하여, 상기 전도성 복합소재층과 상기 비전도성 수지층을 경화시킨다.
상기 경화가 완료되면, 상기 트레이 몰드로부터 상기 트레이(110)를 분리한다.
따라서, 한번의 사출 성형 공정으로 상기 전원 단자(20)가 구비된 상기 트레이(110)가 일체로 형성되므로, 제조 방법이 간단하고 제조 시간 및 비용이 절감될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 제빙기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
상기 트레이(110)에 물이 수용되면, 상기 냉각장치(미도시)에 의해 상기 물이 냉각되어 얼음이 생성된다.
상기 얼음이 생성되고 나면, 상기 전원 공급 장치(미도시)로부터 상기 전원 단자(20)에 전원이 공급된다.
상기 제1단자(21)와 상기 제2단자(22)에 각각 전원이 공급되어 전위차가 발생되면, 상기 트레이(110)의 내측 하부인 상기 발열부(112)에서만 전기 저항에 의해 열이 발생된다.
상기 발열부(112)가 발열되면, 상기 트레이(110)에 생성된 얼음의 하부가 살짝 녹으면서 상기 트레이(110)로부터 얼음의 분리가 용이해진다.
상기와 같은 전도성 복합소재를 이용한 제빙기는, 전도성 복합소재를 이용하여 제조됨으로써, 얼음의 분리를 위한 별도의 히터 등을 부착하거나 설치할 필요가 없으므로 구조가 간단하고 제작이 용이하고 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 트레이(110)에는 온도 센서(미도시)가 구비되어, 상기 온도 센서(미도시)에서 측정된 온도가 설정 온도 이상이면 상기 전원 단자(20)에 전원 공급이 차단될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10,110: 트레이 20: 전원 단자

Claims (8)

  1. 얼음을 생성하는 제빙 공간을 형성하고, 적어도 일부분이 전도성 소재와 비전도성 수지를 포함한 전도성 복합소재로 사출 성형되고, 전원 인가시 상기 전도성 소재가 전기적 네트워크를 형성하며 전기저항에 의해 발열되어 제빙된 얼음의 분리가 가능한 트레이와;
    상기 트레이의 양측에 각각 삽입되어, 상기 트레이에 전원을 공급하는 전원 단자를 포함하고,
    상기 전도성 소재는,
    상기 비전도성 수지 내에 분산되어 있되 상기 전기적 네트워크를 형성하는 탄소 부재들과,
    상기 탄소 부재들 사이에 개재되어 상기 탄소 부재들에 의한 전기적 네트워크를 증가시킴과 아울러 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시켜 상기 탄소 부재들에 의하여 발생되는 전기저항 열을 상기 트레이의 표면으로 전달하는 금속 분말들을 포함하고,
    상기 전도성 복합소재에서 상기 비전도성 수지의 함량은 60 내지 72w% 이고,
    상기 전도성 복합소재에서 상기 탄소 부재들의 길이는 1 내지 100μm 이고, 상기 탄소 부재들의 함량은, 상기 전기적 네트워크를 형성시키기 위하여 10 내지 17w% 이고,
    상기 전도성 복합소재에서 상기 금속 분말들의 직경은 10nm 내지 100nm이고, 상기 금속 분말들의 함량은, 상기 탄소 부재들 사이의 전기적 네트워크를 증가시키기고 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시키기 위하여 12w% 이상이고, 상기 전도성 복합소재의 비중을 감소시키기 위하여 22w% 이하이고,
    상기 전도성 복합소재의 비중(ASTM D792에 따른 시험결과)은 0.8 내지 1.3 이고, 비저항은 2 내지 10Ωmm2/m이고, 열전도도(Thermal conductivity)는 156 내지 235kcal/mh℃인 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 복합소재의 인장강도(ASTM D638에 따른 시험결과)는 180 내지 200kgf/cm2인 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소 부재들은, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 그래핀 중 적어도 하나를 포함하는 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 분말들은, 알루미늄 파우더를 포함하는 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 비전도성 수지는, PP, PE, ABS, PDMS 중 적어도 하나를 포함하는 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 복합소재는 안정제와 점착제를 더 포함하고,
    상기 안정제의 함량은 0.1 내지 0.6w%이고,
    상기 점착제의 함량은 0.4 내지 2.1w%인 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 단자는, 알루미늄선, 구리합금선, 구리선, 전도성 복합소재 와이어 중 적어도 하나를 포함하는 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
  8. 얼음을 생성하는 제빙 공간을 형성하고, 적어도 일부분이 전도성 소재와 비전도성 수지를 포함한 전도성 복합소재로 사출 성형되고, 전원 인가시 상기 전도성 소재가 전기적 네트워크를 형성하며 전기 저항에 의해 발열되어 제빙된 얼음의 분리가 가능한 트레이와;
    상기 트레이의 양단에 삽입되어, 상기 트레이에 전원을 공급하는 전원 단자를 포함하고,
    상기 트레이는, 상기 전도성 복합소재로 이루어지고 상기 전원 단자가 삽입된 발열부와, 상기 비전도성 수지로 형성된 절연부를 포함하고,
    상기 전도성 소재는,
    상기 비전도성 수지 내에 분산되어 있되 상기 전기적 네트워크를 형성하는 탄소 부재들과,
    상기 탄소 부재들 사이에 개재되어 상기 탄소 부재들에 의한 전기적 네트워크를 증가시킴과 아울러 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시켜 상기 탄소 부재들에 의하여 발생되는 전기저항 열을 상기 트레이의 표면으로 전달하는 금속 분말들을 포함하고,
    상기 전도성 복합소재에서 상기 비전도성 수지의 함량은 60 내지 72w% 이고,
    상기 전도성 복합소재에서 상기 탄소 부재들의 길이는 1 내지 100μm 이고, 상기 탄소 부재들의 함량은, 상기 전기적 네트워크를 형성시키기 위하여 10 내지 17w% 이고,
    상기 전도성 복합소재에서 상기 금속 분말들의 직경은 10nm 내지 100nm이고, 상기 금속 분말들의 함량은, 상기 탄소 부재들 사이의 전기적 네트워크를 증가시키기고 상기 전도성 복합소재의 열전도도를 증가시키기 위하여 12w% 이상이고, 상기 전도성 복합소재의 비중을 감소시키기 위하여 22w% 이하이고,
    상기 전도성 복합소재의 비중(ASTM D792에 따른 시험결과)은 0.8 내지 1.3 이고, 비저항은 2 내지 10Ωmm2/m이고, 열전도도(Thermal conductivity)는 156 내지 235kcal/mh℃인 전도성 복합소재를 이용한 제빙기.
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