KR102347136B1 - 필름 복사 히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필름 복사 히터에 관한 것으로, 가벼우면서 에너지 효율이 높으며 발열 과정에서 발생될 수 있는 제품의 변형이나 손상을 억제하기 위한 것이다. 초경량의 고효율 필름 복사 히터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 필름 복사 히터는 발열체 필름, 스페이서 및 반사판을 포함한다. 발열체 필름은 전원을 인가받아 발열하여 복사열과 원적외선을 방출하는 탄소재를 기반으로 하는 복수의 면상 발열체를 구비한다. 스페이서는 발열체 필름의 후면에 적층되며, 복수의 공기 단열창을 구비한다. 그리고 반사판은 발열체 필름이 적층된 스페이서의 전면에 반대되는 후면에 적층되며, 발열체 필름에서 스페이서 쪽으로 방출되는 복사열과 원적외선을 발열체 필름 쪽으로 반사한다.
Description
본 발명은 히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복사열을 방출하는 필름 복사 히터에 관한 것이다.
일반적인 복사 히터는 원적외선 복사를 위한 원적외선 방사 세라믹 분말이 코팅된 금속판, 열선 혹은 시즈 히터(Sheath heater) 등과 같은 발열원, 그리고 발열원 후방에 글라스울과 같은 단열재로 구성된다. 이러한 복사 히터는 열출력에 비례해서 발열원의 무게가 급격하게 증가하여 무겁고, 예컨대 건축용 1kW급 매립형 복사 판넬의 경우 약 6kg에 육박한다. 복사 히터는 발열원과 금속판이 별도로 구비되기 때문에, 발열원에서 금속판으로 열이 전달되는 과정에서 열손실이 발생하고, 이로 인해 빠른 온열감을 제공하기 어려운 문제점이 있다.
한편 사무실, 가정집 등의 일반 건축물의 경우, 공기를 가열하여 송풍하는 대류형 히터가 사용되고 있다. 대류형 히터의 경우, 전력효율이 낮고, 소음, 먼지, 건조함을 유발한다.
따라서 본 발명의 목적은 경량화 및 두께를 줄일 수 있는 필름 복사 히터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 복사열과 원적외선을 함께 방출하는 필름 복사 히터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 저전력으로 높은 복사열을 방출하는 필름 복사 히터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 승온 속도가 빠른 필름 복사 히터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발생하는 열에 의한 제품의 변형이나 손상을 억제할 수 있는 필름 복사 히터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원을 인가받아 발열하여 복사열과 원적외선을 방출하는 탄소재를 기반으로 하는 복수의 면상 발열체를 구비하는 발열체 필름; 상기 발열체 필름의 후면에 적층되며, 복수의 공기 단열창을 구비하는 스페이서; 및 상기 발열체 필름이 적층된 상기 스페이서의 전면에 반대되는 후면에 적층되며, 상기 발열체 필름에서 상기 스페이서 쪽으로 방출되는 복사열과 원적외선을 상기 발열체 필름 쪽으로 반사하는 반사판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터를 제공한다.
상기 발열체 필름은 상기 복수의 면상 발열체가 평면 상에 배열된다.
상기 스페이서는 격자 형태로 형성된 상기 복수의 공기 단열창을 구비한다.
상기 스페이서는, 내부 공간을 형성하는 테두리 프레임; 및 상기 테두리 프레임에 연결되어 상기 내부 공간을 격자 형태로 분할하여 상기 복수의 공기 단열창을 형성하는 내부 프레임;을 포함한다.
상기 공기 단열창의 면적은 상기 면상 발열체의 면적보다는 크다.
상기 복수의 면상 발열체는 각각 상기 공기 단열창 안쪽에 배치된다.
상기 발열체 필름에는 상기 복수의 공기 단열창에 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍이 형성되어 있다.
상기 적어도 하나의 공기 입출 구멍은 상기 복수의 면상 발열체에 이격되게 형성된다.
상기 반사판에는 상기 복수의 공기 단열창에 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍이 형성되어 있다.
상기 탄소재는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 및 활성탄소 중에 적어도 하나를 포함한다.
본 발명은 또한, 전원을 인가받아 발열하여 복사열과 원적외선을 방출하는 탄소재를 기반으로 하는 복수의 면상 발열체를 구비하는 발열체 필름; 상기 발열체 필름의 후면에 적층되며, 복수의 공기 단열창을 구비하는 스페이서; 및 상기 발열체 필름이 적층된 스페이서의 전면에 반대되는 후면에 적층되며, 상기 발열체 필름에서 스페이서 쪽으로 방출되는 복사열과 원적외선을 상기 발열체 필름 쪽으로 반사하는 반사판;을 포함하고, 상기 발열체 필름 및 상기 반사판 중에 적어도 하나에 상기 복수의 공기 단열창에 각각 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터를 제공한다.
그리고 상기 발열체 필름은, 후면에 상기 스페이서가 적층되는 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 전면에 형성된 전극 배선 패턴; 상기 전극 배선 패턴에 연결되게 상기 베이스 필름의 전면에 형성되며, 상기 전극 배선 패턴으로 전원을 인가받아 발열하는 상기 복수의 면상 발열체; 및 상기 복수의 면상 발열체가 형성된 상기 베이스 필름의 전면을 덮는 덮개층;을 포함한다.
상기 발열체 필름에 상기 공기 입출 구멍이 형성되는 경우, 상기 공기 입출 구멍은 상기 전극 배선 패턴 및 상기 복수의 면상 발열체에서 이격된 상기 베이스 필름과 상기 덮개층을 관통하여 형성된다.
본 발명에 따른 필름 복사 히터는 발열체 필름과 반사판 사이에 복수의 공기 단열창을 구비하는 스페이서가 개재되어 적층된 구조를 갖기 때문에, 제품의 경량화 및 두께를 줄일 수 있다.
발열체 필름의 후면에 스페이서를 매개로 반사판이 설치된 구조를 갖기 때문에, 발열체 필름의 후면으로 손실되는 복사열과 원적외선을 반사판으로 반사하여 발열체 필름의 전면으로 방출하도록 함으로써, 복사열과 원적외선의 손실을 줄이면서 발열체 필름의 전면을 통한 복사열과 원적외선을 방출 효율을 높일 수 있다.
발열체 필름은 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 또는 활성탄소를 포함하는 면상 발열체를 구비하고, 면상 발열체가 흑체(block body)이기 때문에, 면상 발열체에서 복사열과 원적외선을 함께 방출한다. 이로 인해 본 발명에 따른 필름 복사 히터는 기존의 복사 히터와 비교할 때 열전달 과정을 생략할 수 있기 때문에, 에너지 효율이 높고, 동일 열출력의 경우 빠른 온열감을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 필름 복사 히터는 흑체 복사로 인해 추가적인 에너지 효율을 향상을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 필름 복사 히터는 저전력으로 구동이 가능한 면상 발열체를 구비하는 발열체 필름을 포함하기 때문에, 저전력으로 높은 복사열을 방출할 수 있다. 면상 발열체는 열선 히터에 비해서 발열 면적이 넓기 때문에, 열전달 과정에서 발생할 수 있는 열손실을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 필름 복사 히터는 플라스틱 소재의 필름을 기반으로 하기 때문에, 제품 자체의 열용량이 낮아 승온 속도가 빠르다.
본 발명에 따른 필름 복사 히터는 열선 히터에 비해서 허용전류가 낮기 때문에, 낮은 전류량으로 높은 발열온도를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 필름 복사 히터는 스페이서가 발열체 필름과 반사판을 서로 이격시키면서 스페이서에 형성된 복수의 공기 단열창이 단열층의 역할을 겸하기 때문에, 별도의 단열층을 필요로 하지 않는다. 스페이서는 복수의 공기 단열창을 구비하기 때문에, 제조되는 필름 복사 히터의 무게를 줄일 수 있다.
스페이서의 공기 단열창들에 각각 연결되게 발열체 필름 또는 반사판 쪽으로 공기 입출 구멍을 형성하여 발열체 필름의 발열에 따라서 공기 단열창에서 가열된 공기를 공기 입출 구멍을 통하여 배출시킴으로써, 공기 단열창에 있는 공기가 발열체 필름의 발열에 따라서 팽창하여 필름 복사 히터의 변형이나 손상을 주는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 필름 복사 히터는 직류 또는 교류 구동형으로 제조가 가능하고, 직류 구동형으로 제조할 경우 원천적으로 전자기파의 발생을 차단할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 필름 복사 히터는 자동차의 내부, 책상 아래, 벽면 등 다양한 환경에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3의 도 2의 3-3선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 필름 복사 히터의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 평면도이다.
도 6은 도 5의 6-6선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터의 제1 실험예를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다.
도 9는 도 7의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
도 10은 도 7의 필름 복사 히터의 수열부의 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 11은 비교예에 따른 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다.
도 12는 도 11의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예의 제2 실험예에 따른 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다.
도 14는 도 13의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3의 도 2의 3-3선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 필름 복사 히터의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 평면도이다.
도 6은 도 5의 6-6선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터의 제1 실험예를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다.
도 9는 도 7의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
도 10은 도 7의 필름 복사 히터의 수열부의 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 11은 비교예에 따른 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다.
도 12는 도 11의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예의 제2 실험예에 따른 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다.
도 14는 도 13의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 평면도이다. 그리고 도 3의 도 2의 3-3선 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 발열체 필름(10)과, 발열체 필름(10)의 후면에 순차적으로 적층된 스페이서(60) 및 반사판(70)을 포함한다. 발열체 필름(10)은 전원을 인가받아 발열하여 복사열과 원적외선을 방출하는 탄소재를 기반으로 하는 복수의 면상 발열체(40)를 구비한다. 스페이서(60)는 발열체 필름(10)의 후면에 적층되며, 복수의 공기 단열창(63)을 구비한다. 그리고 반사판(70)은 발열체 필름(10)이 적층된 스페이서(60)의 전면에 반대되는 후면에 적층되며, 발열체 필름(10)에서 스페이서(60) 쪽으로 방출되는 복사열과 원적외선을 발열체 필름(10) 쪽으로 반사한다.
그 외 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 발열체 필름(10)의 전면에 적층되는 보호 필름(80)을 더 포함할 수 있다. 보호 필름(80)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
이와 같은 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 발열체 필름(10)의 전면을 통하여 방출되는 복사열과 원적외선을 이용하는 히터이다.
한편 발열체 필름(10)에서 발생되는 복사열과 원적외선은 발열체 필름(10)의 전면 뿐만 아니라 후면으로 방출된다. 발열체 필름(10)의 후면으로 방출되는 복사열 및 원적외선은 필름 복사 히터(100)에 있어서, 손실되는 요소이다. 따라서 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 발열체 필름(10)의 후면에 적층된 스페이서(60)와 반사판(70)을 구비하고, 스페이서(60)와 반사판(70)은 단열재로서 발열체 필름(10)의 후면으로 복사열과 원적외선이 손실되는 것을 억제한다. 아울러 반사판(70)은 발열체 필름(10)의 후면으로 손실되는 복사열과 원적외선을 발열체 필름(10) 쪽으로 반사하여 발열체 필름(10)의 전면으로 방출하도록 함으로써, 복사열과 원적외선의 손실을 줄이면서 발열체 필름(10)의 전면을 통한 복사열과 원적외선을 방출 효율을 높일 수 있다.
그리고 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 발열체 필름(10)에 복수의 공기 단열창(63)에 각각 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍(11)이 형성되어 있다. 공기 입출 구멍(11)은 발열체 필름(10)의 발열에 따라서 공기 단열창(63)에서 가열된 공기를 공기 단열창(63) 밖으로 배출시킨다. 이와 같이 공기 입출 구멍(11)을 통하여 공기가 공기 단열창(63)으로 입출되도록 함으로써, 공기 단열창(63)에 있는 공기가 발열체 필름(10)의 발열로 의해서 팽창하여 필름 복사 히터(100)의 변형이나 손상을 주는 것을 억제할 수 있다.
이와 같은 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
발열체 필름(10)은 베이스 필름(20), 전극 배선 패턴(30), 복수의 면상 발열체(40) 및 덮개층(50)을 포함한다. 베이스 필름(20)은 전극 배선 패턴(30), 복수의 면상 발열체(40) 및 덮개층(50)을 형성할 수 있는 기저층이다. 전극 배선 패턴(30)은 베이스 필름(20)의 전면(23)에 형성되며, 금속 소재로 형성될 수 있다. 복수의 면상 발열체(40)는 전극 배선 패턴(30)에 연결되게 베이스 필름(20) 전면(23)에 형성되며, 전극 배선 패턴(30)으로 전원을 인가받아 발열한다. 그리고 덮개층(50)은 복수의 면상 발열체(40)가 형성된 베이스 필름(20)의 전면(23)을 덮는다.
베이스 필름(20)은 후면(21)과, 후면(21)에 반대되는 전면(23)을 갖는다. 베이스 필름(20)은 후면(21)이 스페이서(60)의 전면에 접합된다. 베이스 필름(20)의 전면(23)에 전극 배선 패턴(30), 복수의 면상 발열체(40) 및 덮개층(50)이 형성된다. 이러한 베이스 필름(20)으로는 플라스틱 필름이 사용될 수 있다. 플라스틱 필름의 소재로는 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리이미드(polyimide), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile; PAU), 실리콘, 폴리카보네이트(PC), 테프론, 액정고분자(liquid crystal polymer; LCP), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone; PEEK), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)가 사용될 수 있으며, 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다.
베이스 필름(20)은 필름 복사 히터(100)가 사용되는 응용 분야나 발열 온도에 따라서 적절히 선택될 수 있다.
플라스틱 소재를 기반으로 베이스 필름(20)은 원적외선 방사율이 흑체(black body) 대비 0.88 내외의 값을 갖기 때문에, 원적외선의 방사판으로 사용이 가능하며, 별도의 처리가 필요하지 않다.
전극 배선 패턴(30)은 베이스 필름(20)의 전면(23)에 형성되며, 외부에서 인가되는 전원을 면상 발열체(40)로 공급한다. 전극 배선 패턴(30)은 전압 강하(voltage drop)를 최소화할 수 있도록 금속 소재로 형성될 수 있다. 전극 배선 패턴(30)을 형성하는 금속 소재로는 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다.
전극 배선 패턴(30)은 금속박을 이용한 에칭 방법 또는 금속 페이스트를 이용한 인쇄 방법으로 형성할 수 있다. 즉 전극 배선 패턴(30)은 베이스 필름(20)의 전면(23)에 금속박을 적층한 후 에칭 방법으로 패터닝하여 형성할 수 있다. 또는 전극 배선 패턴(30)은 금속 페이스트를 베이스 필름(20)의 전면(23)에 인쇄하여 형성할 수 있다.
이러한 전극 배선 패턴(30)은 한 쌍의 전극 단자(33)와 한 쌍의 전극 패드(35)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 전극 단자(33)를 연결하도록 면상 발열체(40)가 형성되며, 덮개층(50)에 의해 합지된다. 그리고 한 쌍의 전극 패드(35)는 한 쌍의 전극 단자(33)와 각각 연결되며, 덮개층(50) 밖으로 돌출되어 전원을 인가받는다.
면상 발열체(40)는 전극 배선 패턴(30)의 한 쌍의 전극 단자(33)를 연결하도록 형성된다. 면상 발열체(40)는 발열체 조성물을 한 쌍의 전극 단자(33)를 연결하도록 인쇄한 후, 건조 및 경화하여 형성할 수 있다. 발열체 조성물의 인쇄 방법으로는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄), 콤마 코팅(내지 롤투롤 콤마 코팅), 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄, 스프레이 등이 사용될 수 있다. 건조 및 경화는 100℃ 내지 300℃에서 수행될 수 있다.
면상 발열체(40)는 베이스 필름(20)의 전면에 수평 방향으로 배열되게 형성된다. 즉 면상 발열체(40)는 n행m렬(n, m은 2 이상의 자연수)로 베이스 필름(20)의 전면(23)에 형성될 수 있다. 예컨대 제1 실시예에서는 면상 발열체(40)가 2행3렬로 형성된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이때 전극 배선 패턴(30)은 베이스 필름(20)의 전면(23)에 형성되는 복수의 면상 발열체(40)를 직렬 또는 병렬로 연결하도록 형성된다.
이러한 면상 발열체(40)를 형성하는 발열체 조성물은 탄소재를 기반으로 하며, 바인더를 더 포함할 수 있다. 탄소재로는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 및 활성탄소 중에 적어도 하나를 포함한다. 이러한 탄소재는 흑체이기 때문에, 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 흑체 복사로 인해 추가적인 에너지 효율을 향상을 얻을 수 있다. 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 흑체 복사로 인해 원적외선도 방사하기 때문에, 사용자에게 유익한 원적외선을 제공할 수 있다.
이러한 발열체 필름(10)은 저전력으로 구동이 가능한 면상 발열체(40)를 포함하기 때문에, 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 저전력으로 높은 복사열을 방출할 수 있다. 면상 발열체(40)는 열선 히터에 비해서 발열 면적이 넓기 때문에, 열전달 과정에서 발생할 수 있는 열손실을 줄일 수 있다.
그리고 덮개층(50)은 복수의 면상 발열체(40)가 형성된 베이스 필름(20)의 전면(23)을 덮도록 형성된다. 덮개층(50)은 베이스 필름(20)의 전면(23)에 형성된 전극 배선 패턴(30)과 복수의 면상 발열체(40)를 외부 환경으로부터 보호하는 기능과, 복수의 면상 발열체(40)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 기능을 함께 수행한다. 이러한 덮개층(50)의 소재로는 우레탄 필름, 실리콘 필름, 이미드계 필름, PET 필름 등의 필름 및 이와 관련된 수지가 사용될 수 있다. 예컨대 덮개층(50)으로 필름을 사용할 경우, 덮개층(50)은 핫 프레싱(hot pressing) 또는 라미네이팅(laminating) 방법으로 베이스 필름(20)에 접합될 수 있다. 덮개층(50)으로 액상 수지를 사용할 경우, 덮개층(50)은 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 콤마 코팅 등의 인쇄 및 코팅 방법 등을 사용하여 베이스 필름(20)에 접합될 수 있다.
발열체 필름(10)은 직류 또는 교류 구동형으로 제조가 가능하고, 직류 구동형으로 제조할 경우 원천적으로 전자기파의 발생을 차단할 수 있다.
보호 필름(80)은 발열체 필름(10)의 덮개층(50) 위에 적층된다. 보호 필름(80)의 소재로는 절연성이 있는 플라스틱 소재의 필름이 사용될 수 있다. 보호 필름(80)은 필름 복사 히터(100)를 장식하는 장식용 필름일 수 있다.
스페이서(60)는 발열체 필름(10)과 반사판(70) 사이에 개재된다. 스페이서(60)는 발열체 필름(10)과 반사판(70)에 접착제를 이용하여 부착될 수 있다. 접착제로는 아크릴계, 에폭시계, 폴리이미드계 또는 우레탄계의 접착제가 사용될 수 있다.
스페이서(60)는 격자 형태로 형성된 복수의 공기 단열창(63)을 구비한다. 이러한 스페이서(60)는 테두리 프레임(65)과 내부 프레임(67)을 포함할 수 있다. 테두리 프레임(65)은 내부 공간(61)을 형성한다. 내부 프레임(67)은 테두리 프레임(65)에 연결되어 내부 공간(61)을 격자 형태로 분할하여 복수의 공기 단열창(63)을 형성한다.
공기 단열창(63)의 면적은 면상 발열체(40)의 면적보다는 크게 형성된다. 복수의 면상 발열체(40)는 각각 공기 단열창(63) 안쪽에 배치될 수 있다. 즉 내부 프레임(67) 위에 면상 발열체(40)가 위치할 경우, 내부 프레임(67)을 통하여 면상 발열체(40)에서 발생된 열이 손실될 수 있기 때문이다. 공기 단열창(63) 위에 면상 발열체(40)가 위치함으로써, 면상 발열체(40) 아래에는 공기 단열창(63)의 공기층이 위치하기 때문에, 공기 단열창(63)의 공기층에 의한 단열효과를 극대화할 수 있다.
스페이서(60)는 발열체 필름(10)과 반사판(70)을 서로 이격시키면서 스페이서(60)에 형성된 복수의 공기 단열창(63)이 단열층의 역할을 겸하기 때문에, 별도의 단열층을 필요로 하지 않는다. 스페이서(60)는 복수의 공기 단열창(63)을 구비하기 때문에, 제조되는 필름 복사 히터(100)의 무게를 줄일 수 있다.
스페이서(60)는 사용 온도에 따라 발열체 필름(10)의 베이스 필름(20)과 동일한 재질의 필름 사용을 사용할 수 있다. 스페이서(60)는 55㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 50㎛ 미만의 스페이서는 발열체 필름과 스페이서, 또는 스페이서와 반사판 간의 라미네이션, 핫프레싱 등의 합지 공정 중에 열과 압력에 의해 변형되어 실제 두께 보다 낮아져 충분한 공기 단열층과 반사 공간을 형성하지 못하는 문제가 발생될 수 있다. 바람직하게는 스페이서(60)는 75㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다.
한편 스페이서(60)의 두께가 두꺼워지면, 필름 복사 히터(100)의 두께 또한 증가하기 때문에, 스페이서(60)의 두께는 필름 복사 히터(100)가 사용되는 응용 분야나 발열 온도에 따라서 적절히 결정될 수 있다.
발열체 필름(10)에는 복수의 공기 단열창(63)에 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍(11)이 형성되어 있다. 적어도 하나의 공기 입출 구멍(11)은 복수의 면상 발열체(40) 및 전극 배선 패턴(30)에 대해서 이격되게 형성된다.
이와 같이 공기 입출 구멍(11)을 형성하는 이유는 발열체 필름(10)의 발열에 따라서 공기 단열창(63)에서 가열된 공기를 외부로 배출시키기 위해서이다. 예컨대 공기 단열창이 발열체 필름과 반사판에 의해 밀폐된 공간으로 형성될 경우, 공기 단열창에 있는 공기는 발열체 필름의 발열로 인해서 팽창하여 필름 복사 히터의 부풀음, 박리 등의 변형이나 손상을 줄 수 있다. 따라서 공기 단열창(63)과 외부를 연결하는 공기 입출 구멍(11)을 형성함으로써, 공기 단열창(63)에 있는 공기의 팽창에 따른 필름 복사 히터(100)의 변형이나 손상을 억제할 수 있다.
그리고 반사판(70)은 스페이서(60)의 후면에 부착된다. 반사판(70)으로는 알루미늄, 스테인리스 스틸, 아연강판 등과 같은 금속판이 사용될 수 있다. 반사판(70)으로는 원적외선의 반사율을 고려할 때 두께가 얇은 알루미늄 소재의 금속판을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 발열체 필름(10)과 반사판(70) 사이에 복수의 공기 단열창(63)을 구비하는 스페이서(60)가 개재되어 적층된 구조를 갖기 때문에, 제품의 경량화 및 두께를 줄일 수 있다.
제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 플라스틱 소재의 필름을 기반으로 하기 때문에, 제품 자체의 열용량이 낮아 승온 속도가 빠르다.
제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 열선 히터에 비해서 허용전류가 낮기 때문에, 낮은 전류량으로 높은 발열온도를 발생시킬 수 있다.
이와 같은 제1 실시예에 필름 복사 히터(100)는 다음과 같이 제조할 수 있다.
먼저 발열체 필름(10)을 제조한다. 즉 베이스 필름(20)의 전면(23)에 전극 배선 패턴(30)을 형성한다. 다음으로 전극 배선 패턴(30)에 연결되게 복수의 면상 발열체(40)를 형성한다. 전극 배선 패턴(30)과 복수의 면상 발열체(40)를 덮도록 베이스 필름(10)의 전면(23)에 덮개층(50)을 형성한다. 그리고 덮개층(50) 위에 보호 필름(80)을 적층한다.
다음으로 보호 필름(80)이 적층된 발열체 필름(10)에 공기 입출 구멍(11)을 형성한다. 즉 스페이서(60)의 공기 단열창(63)에 대응되는 위치를 타공하여 보호 필름(80) 및 발열체 필름(10)에 공기 입출 구멍(11)을 형성하되, 전극 배선 패턴(30)과 면상 발열체(40)에서 이격된 영역에 형성한다.
다음으로 스페이서(60)를 제조한다. 스페이서(60)로 제조할 원판을 준비한다. 원판은 플라스틱 원판, 플라스틱 원판의 양면에 형성된 접착층, 및 양면의 접착층을 덮는 이형 필름(release film)을 포함할 수 있다. 이러한 원판을 타발하여 복수의 공기 단열창(63)을 갖는 스페이서(60)를 제조한다.
다음으로 반사판(70)을 제조한다. 반사판(70)으로 제조할 금속판을 준비한다. 이러한 금속판을 타발하여 반사판(70)을 제조할 수 있다.
이때 발열체 필름(10)의 제조 공정, 스페이서(60)의 제조 공정 및 반사판(70)의 제조 공정 순으로 진행되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 발열체 필름(10)의 제조 공정, 스페이서(60)의 제조 공정 및 반사판(70)의 제조 공정은 순서에 무관하게 진행될 수 있다. 또는 발열체 필름(10)의 제조 공정, 스페이서(60)의 제조 공정 및 반사판(70)의 제조 공정을 병렬적으로 진행할 수도 있다.
그리고 발열체 필름(10), 이형 필름이 제거된 스페이서(60) 및 금속판(70)을 순차적으로 적층한 이후에 라미네이션 또는 핫프레임 공정으로 통하여 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)를 제조한다.
[제2 실시예]
한편 제1 실시예에서는 공기 입출 구멍(11)이 보호 필름(80) 및 발열체 필름(10)에 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 반사판(70)에 공기 입출 구멍(71)이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 필름 복사 히터(200)의 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 평면도이다. 그리고 도 6은 도 5의 6-6선 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 필름 복사 히터(200)는 발열체 필름(10)과, 발열체 필름(20)의 후면에 순차적으로 적층된 스페이서(60) 및 반사판(70)을 포함한다는 점에서 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터(도 1의 100)와 동일한 구조를 갖는다. 하지만 제2 실시예에 따른 필름 복사 히터(200)는 공기 입출 구멍(71)이 반사판(70)에 형성된다는 점에서 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터와 비교하여 차이가 있다.
따라서 제2 실시예에 따른 필름 복사 히터(100)는 반사판(70)을 중심으로 설명하도록 하겠다.
반사판(70)은 복수의 공기 단열창(63)에 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍(71)이 형성되어 있다. 제2 실시예에서는 공기 단열창(63)에 각각 연결되게 5개의 공기 입출 구멍(71)이 형성된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 제2 실시예에 필름 복사 히터(200)는 다음과 같이 제조할 수 있다.
먼저 발열체 필름(10)을 제조한다. 즉 베이스 필름(20)의 전면(23)에 전극 배선 패턴(30)을 형성한다. 다음으로 전극 배선 패턴(30)에 연결되게 복수의 면상 발열체(40)를 형성한다. 전극 배선 패턴(30)과 복수의 면상 발열체(40)를 덮도록 베이스 필름(10)의 전면(23)에 덮개층(50)을 형성한다. 그리고 덮개층(50) 위에 보호 필름(80)을 적층한다.
다음으로 스페이서(60)를 제조한다. 스페이서(60)로 제조할 원판을 준비한다. 원판은 플라스틱 원판, 플라스틱 원판의 양면에 형성된 접착층, 및 양면의 접착층을 덮는 이형 필름을 포함할 수 있다. 이러한 원판을 타발하여 복수의 공기 단열창(63)을 갖는 스페이서(60)를 제조한다.
다음으로 반사판(70)을 제조한다. 반사판(70)으로 제조할 금속판을 준비한다. 이러한 금속판을 타발하여 반사판(70)을 제조할 수 있다.
다음으로 반사판(70)에 공기 입출 구멍(71)을 형성한다. 즉 스페이서(60)의 공기 단열창(63)에 대응되는 위치를 타공하여 반사판(70)에 공기 입출 구멍(71)을 형성한다.
여기서 공기 입출 구멍(71)이 형성된 반사판(70)을 제조할 때, 금속판을 타발하여 반사판(70)을 제조한 후에 타공하여 공기 입출 구멍(71)을 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 금속판을 타공하여 공기 입출 구멍(71)을 형성한 이후에 타발하여 반사판(70)을 제조할 수 있다. 또는 금속판에 대한 타발과 타공을 함께 수행하여 공기 입출 구멍(71)이 형성된 반사판(70)을 제조할 수 있다.
이때 발열체 필름(10)의 제조 공정, 스페이서(60)의 제조 공정 및 반사판(70)의 제조 공정 순으로 진행되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 발열체 필름(10)의 제조 공정, 스페이서(60)의 제조 공정 및 반사판(70)의 제조 공정은 순서에 무관하게 진행될 수 있다. 또는 발열체 필름(10)의 제조 공정, 스페이서(60)의 제조 공정 및 반사판(70)의 제조 공정을 병렬적으로 진행할 수도 있다.
그리고 발열체 필름(10), 이형 필름이 제거된 스페이서(60) 및 금속판(70)을 순차적으로 적층한 이후에 라미네이션 또는 핫프레싱 공정으로 통하여 제2 실시예에 따른 필름 복사 히터(200)를 제조한다.
한편 제1 실시예에서는 스페이서(60)를 중심으로 상부에 적층된 발열체 필름(10) 및 보호 필름(80)에 공기 입출 구멍(11)이 형성된 예를 개시하였고, 제2 실시예에서는 스페이서(60)를 중심으로 하부에 적층된 반사판(70)에 공기 입출 구멍(71)이 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 스페이서(70)를 중심으로 상하로 적층된 발열체 필름(10) 및 보호 필름(80)과, 반사판(70)에 각각 공기 입출 구멍(11,71)이 형성될 수 있다.
[실험예 및 비교예]
이와 같은 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터의 특성을 확인하기 위해서 아래와 같은 실험을 수행하였다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 필름 복사 히터의 제1 실험예를 보여주는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터는 스페이서(60)에 의해 형성되는 복수의 공기 단열창(63)에 각각 하나의 공기 입출 구멍(11)이 형성되어 있다. 반사판으로는 알루미늄 박을 사용하였다.
도 8은 도 7의 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다. 도 9는 도 7의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다. 여기서 도 8은 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터의 DC 24V 구동 시의 열화상 이미지이다. 도 9는 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터의 DC 24V 구동 시의 발열 거동을 보여준다. Ar1 내지 Ar4는 면상 발열체를 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터는 200초 이내에 빠르게 포화온도까지 도달하는 것을 확인할 수 있다.
제1 실험예에 따른 필름 복사 히터의 DC 24V 구동 시의 열출력 및 열밀도 값은 표 1과 같다.
| 측정시간 [s] | DC 구동 전압 [V] | 기전류 [A] | 열출력 [W] | 열밀도 (W/cm2) |
| 1800 | 24 | 3.579 | 85.907 | 0.111 |
그리고 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터는 공기 입출 구멍이 형성되어 있기 때문에, DC 24V를 인가하여 실험하는 동안 발열체 필름 및 반사판의 부피 팽창은 관찰되지 않았다.
도 10은 도 7의 필름 복사 히터의 수열부의 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터의 DC 24V 구동 시의 수열부의 온도 변화를 측정한 결과이다.
일반적으로 복사 히터는 원적외선에 의해서 인체, 외벽 등의 수열부(피가열부)를 가열하는 복사 히터이다. 따라서 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터의 온열 효과를 평가하기 위해서, 히터 자체의 발열 거동은 물론 수열부의 온열 효과를 함께 평가하였다.
온열 효과를 평가하기 위해서, 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터를 블랙박스 한 측면에 부착한다. 필름 복사 히터에 대해서 수열거리 20cm 만큼 떨어진 위치에 수열부(1cm 두께의 실리콘 패드)를 설치한다. 그리고 온도 센서를 수열부 앞면(Front)과 뒷면(Back)에 설치하여 온도 변화를 측정하였다. 수열부 또한 제1 실험예에 따른 필름 복사 히터와 마찬가지로 200초 이내에 포화온도에 도달함을 확인할 수 있었다.
다음으로 발열체 필름의 후면에 스페이서 및 반사판을 적층함으로 인한 발열 특성을 확인하기 위해서, 비교예 및 제2 실험예에 따른 필름 복사 히터를 제조한다.
비교예에 따른 필름 복사 히터로는 발열체 필름만을 사용하였다. 제2 실험예에 따른 필름 복사 히터는 발열체 필름, 스페이서 및 반사판을 포함한다. 필름 복사 히터의 DC 12V 구동 시의 열화상 이미지와 발열거동을 측정하였다.
도 11은 비교예에 따른 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다. 도 12는 도 11의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예의 제2 실험예에 따른 필름 복사 히터의 열화상 이미지이다. 도 14는 도 13의 필름 복사 히터의 발열거동을 보여주는 그래프이다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 열화상 이미지 및 발열 거동을 비교한 결과, 동일한 DC 12V를 인가했음에도 불구하고, 스페이서와 반사판이 적층된 제2 실험예에 따른 필름 복사 히터의 발열 온도가 약 15℃ 이상 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이것은 발열체 필름과 반사판 사이의 스페이서로 인한 공기 단열과 반사판으로 인해서 원적외선이 후면으로 손실되지 않고 전면으로 다시 반사되어 높은 온도를 나타낸 것으로 판단된다.
그리고 제2 실험예에 따른 필름 복사 히터는 공기 입출 구멍이 형성되어 있기 때문에, DC 12V를 인가하여 실험하는 동안 발열체 필름 및 반사판의 부피 팽창은 관찰되지 않았다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 발열체 필름
11, 71 : 공기 입출 구멍
20 : 베이스 필름
21 : 후면
23 : 전면
30 : 전극 배선 패턴
33 : 전극 단자
35 : 전극 패드
40 : 면상 발열체
50 : 덮개층
60 : 스페이서
61 : 내부 공간
63 : 공기 단열창
65 : 테두리 프레임
67 : 내부 프레임
70 : 반사판
80 : 보호 필름
100, 200 : 필름 복사 히터
11, 71 : 공기 입출 구멍
20 : 베이스 필름
21 : 후면
23 : 전면
30 : 전극 배선 패턴
33 : 전극 단자
35 : 전극 패드
40 : 면상 발열체
50 : 덮개층
60 : 스페이서
61 : 내부 공간
63 : 공기 단열창
65 : 테두리 프레임
67 : 내부 프레임
70 : 반사판
80 : 보호 필름
100, 200 : 필름 복사 히터
Claims (12)
- 전원을 인가받아 발열하여 복사열과 원적외선을 방출하는 탄소재를 기반으로 하는 복수의 면상 발열체를 구비하는 발열체 필름;
상기 발열체 필름의 후면에 적층되며, 복수의 공기 단열창을 구비하는 스페이서; 및
상기 발열체 필름이 적층된 상기 스페이서의 전면에 반대되는 후면에 적층되며, 상기 발열체 필름에서 상기 스페이서 쪽으로 방출되는 복사열과 원적외선을 상기 발열체 필름 쪽으로 반사하는 반사판;을 포함하고,
상기 발열체 필름은,
후면에 상기 스페이서가 적층되는 베이스 필름;
상기 베이스 필름의 전면에 형성된 전극 배선 패턴;
상기 전극 배선 패턴에 연결되게 상기 베이스 필름의 전면에 형성되며, 상기 전극 배선 패턴으로 전원을 인가받아 발열하는 상기 복수의 면상 발열체; 및
상기 복수의 면상 발열체가 형성된 상기 베이스 필름의 전면을 덮는 덮개층;을 포함하며,
상기 발열체 필름 및 상기 반사판 중에 적어도 하나에 상기 복수의 공기 단열창에 각각 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍이 형성되어 있고,
상기 발열체 필름에 상기 공기 입출 구멍이 형성되는 경우, 상기 공기 입출 구멍은 상기 전극 배선 패턴 및 상기 복수의 면상 발열체에서 이격된 상기 베이스 필름과 상기 덮개층을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 제1항에 있어서,
상기 발열체 필름은 상기 복수의 면상 발열체가 평면 상에 배열된 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 제2항에 있어서,
상기 스페이서는 격자 형태로 형성된 상기 복수의 공기 단열창을 구비하는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 제3항에 있어서, 상기 스페이서는,
내부 공간을 형성하는 테두리 프레임; 및
상기 테두리 프레임에 연결되어 상기 내부 공간을 격자 형태로 분할하여 상기 복수의 공기 단열창을 형성하는 내부 프레임;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 제3항에 있어서,
상기 공기 단열창의 면적은 상기 면상 발열체의 면적보다는 큰 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 제5항에 있어서,
상기 복수의 면상 발열체는 각각 상기 공기 단열창 안쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 적어도 하나의 공기 입출 구멍은 상기 복수의 면상 발열체에 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 제1항에 있어서,
상기 발열체 필름 및 상기 반사판에는 상기 복수의 공기 단열창에 각각 연결되는 적어도 하나의 공기 입출 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 제1항에 있어서,
상기 탄소재는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트 및 활성탄소 중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 복사 히터. - 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020190027366A KR102347136B1 (ko) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | 필름 복사 히터 |
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| KR1020190027366A KR102347136B1 (ko) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | 필름 복사 히터 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020190027366A KR102347136B1 (ko) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | 필름 복사 히터 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172294A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気採暖具 |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2005172294A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気採暖具 |
| JP2009009835A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Japan Pionics Co Ltd | 面状発熱体 |
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