KR102414590B1 - 발열체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는, 복수의 일 전극을 포함하고, 외부로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전극; 상기 제1 전극을 커버하도록 아래에 배치되고, 상기 제1 전력에 의한 제1 전류를 통전하는 제1 발열층; 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층 위에 코팅되어 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층을 외부로부터 절연하는 상지; 복수의 다른 전극을 포함하고, 외부로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전극; 상기 제2 전극을 커버하도록 위에 배치되고, 상기 제2 전력에 의한 제2 전류를 통전하는 제2 발열층; 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층 아래에 코팅되어 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층을 외부로부터 절연하는 하지; 및 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층 사이에 배치되어 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층을 절연하는 중간지를 포함하는 발열체를 제공한다.

Description

발열체 및 그 제조방법{HEATING ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 실시예는 전자파를 감소시키고 합선의 위험을 방지하는 면상형태의 발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고유가 시대를 맞이하여 나날이 증가하는 난방비에 기업, 영업장, 가정은 어려움을 겪고 있다. 에너지 절감은 선택이 아닌 필수 조건이 된지 오래되었다. 이에 따라 각종 발열체가 에너지 절감을 위하여 사용되고 있는데, 대표적으로 선상발열체와 면상발열체가 주로 사용되고 있다.
선상발열체는 열선 또는 보일러 배관처럼 선을 통한 발열방식을 이용한다. 선상발열체는 열선이 배치될 수 있는 공간에는 어디든 열을 전달할 수 있는 장점을 가지는 반면, 열선이 없는 부분에 열이 전도될 시간이 필요하고 열선이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역 사이에 온도 편차가 심하다는 단점을 가진다.
반면에 면상발열체는 전기 저항을 갖는 저항체가 도포된 면을 통한 발열방식을 이용한다. 면상발열체는 공간의 제약없이 설치될 수 있을 뿐만 아니라 열의 전도시간도 짧고 온도도 고르게 퍼진다. 또한 면상발열체가 포함하는 저항체는 탄소화합물로 구성되어, 열내구성과 전도성이 높고 열팽창계수가 낮으며 무게가 가볍다. 그래서 면상발열체의 사용은 더욱 증가하는 추세이다.
그러나 이러한 장점에도 불구하고 면상발열체는 몇 가지 단점을 가질 수 있다. 먼저 전자파가 발생할 수 있다. 면상발열체는 전기를 이용하는 특성상 전자파가 필연적으로 발생할 수밖에 없다. 전자파는 건강에 유해할 뿐만 아니라 소비자는 전자파가 발생하는 제품을 꺼린다. 다음으로 전기합선이 발생할 수 있다. 면상발열체의 저항체는 도선의 역할을 하고 면상발열체의 동박은 전기단자의 역할을 하는데, 여러 개의 저항체와 동박이 서로 적층되면 단락이 일어날 수 있다. 나아가 단락을 방지하기 위하여 저항체와 동박의 구조를 변경하는 것은 면상발열체의 제조를 제한하기도 한다.
이와 관련하여, 본 실시예는 전자파의 발생을 줄이면서도 합선의 위험을 낮추는 구조를 가지는 면상발열체와 그 제조방법을 제공하고자 한다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 일 목적은, 전자파를 감소시키기 위하여 상하로 배치된 전극의 구조를 가지는 발열체를 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은, 합선의 위험을 감소시키기 위하여 상하로 어긋나게 배치된 전극의 구조를 가지는 발열체를 제공하는 것이다.
본 실시예의 또 다른 목적은, 전극 및 발열층을 포함하는 발열필름을 다수로 결합하여 발열체를 제조하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 복수의 일 전극을 포함하고, 외부로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전극; 상기 제1 전극을 커버하도록 아래에 배치되고, 상기 제1 전력에 의한 제1 전류를 통전하는 제1 발열층; 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층 위에 코팅되어 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층을 외부로부터 절연하는 상지; 복수의 다른 전극을 포함하고, 외부로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전극; 상기 제2 전극을 커버하도록 위에 배치되고, 상기 제2 전력에 의한 제2 전류를 통전하는 제2 발열층; 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층 아래에 코팅되어 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층을 외부로부터 절연하는 하지; 및 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층 사이에 배치되어 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층을 절연하는 중간지를 포함하는 발열체를 제공한다.
상기 발열체에서, 상기 제1 전극, 상기 제1 발열층 및 상기 상지는 제1 발열필름을 구성하고, 상기 제2 전극, 상기 제2 발열층 및 상기 하지는 제2 발열필름를 구성하며, 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름은, 서로 독립적으로 제조되어, 상기 중간지를 통해 결합될 수 있다.
상기 발열체에서, 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름은, 상기 제1 발열층과 상기 제2 발열층이 대향하도록 결합될 수 있다.
상기 발열체에서, 상기 제1 전극의 복수의 일 전극과 상기 제2 전극의 복수의 다른 전극은, 나란하게 배치될 수 있다.
상기 발열체에서, 상기 제1 전극의 복수의 일 전극과 상기 제2 전극의 복수의 다른 전극은, 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 발열체에서, 상기 중간지의 두께는, 상기 제1 전극의 복수의 일 전극과 상기 제2 전극의 복수의 다른 전극이 나란하게 배치될 때보다 어긋나게 배치될 때 더 얇을 수 있다.
상기 제1 발열층에서 상기 제1 전력에 의해 통전되는 영역과 상기 제2 발열층에서 상기 제2 전력에 의해 통전되는 영역은 상하방향으로 중첩될 수 있다.
상기 발열체에서, 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층은, 일정 간격으로 서로 이격된 복수의 영역을 포함할 수 있다.
다른 실시예는, 외부로부터 제1 전력을 공급받고, 상기 제1 전력에 의한 제1 전류를 통전하는 제1 발열필름이 형성되는 단계; 외부로부터 제2 전력을 공급받고, 상기 제2 전력에 의한 제2 전류를 통전하는 제2 발열필름이 형성되는 단계; 및 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름을 절연하는 중간지를 사이에 배치하여 상기 중간지를 통해 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름이 결합되는 단계를 포함하는 발열체 제조방법을 제공한다.
상기 방법에서, 상기 제1 발열필름이 형성되는 단계는, 복수의 일 전극을 포함하고 상기 제1 전력을 공급받는 제1 전극을 커버하도록, 제1 발열층이 상기 제1 전극 아래에 배치되는 단계; 및 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층을 외부로부터 절연하도록, 상지가 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층 위에 코팅되는 단계를 포함하고, 상기 제2 발열필름이 형성되는 단계는, 복수의 다른 전극을 포함하고 상기 제2 전력을 공급받는 제2 전극을 커버하도록, 제2 발열층이 상기 제1 전극 위에 배치되는 단계; 및 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층을 외부로부터 절연하도록, 하지가 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층 아래에 코팅되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름이 결합되는 단계는, 상기 제1 발열층과 상기 제2 발열층이 대향하도록 결합될 수 있다.
또 다른 실시예는, 복수의 일 전극을 포함하고, 외부로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전극; 상기 제1 전극을 커버하도록 아래에 배치되고, 상기 제1 전력에 의한 제1 전류를 통전하는 제1 발열층; 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층 위에 코팅되어 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층을 외부로부터 절연하는 상지; 복수의 다른 전극을 포함하고, 외부로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전극; 상기 제2 전극을 커버하도록 위에 배치되고, 상기 제2 전력에 의한 제2 전류를 통전하는 제2 발열층; 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층 아래에 코팅되어 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층을 외부로부터 절연하는 하지; 및 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층 사이에 배치되어 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층을 절연하는 중간지를 포함하고, 상기 제1 전극은 양의 극성을 가지는 제1-1 전극과 음의 극성을 가지는 제1-2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 음의 극성을 가지는 제2-1 전극과 양의 극성을 가지는 제2-2 전극을 포함하고, 상기 제1-1 전극의 아래에 상기 제2-1 전극이 배치되고, 상기 제1-2 전극의 아래에 상기 제2-2 전극이 배치되되, 상기 제1-1 전극과 상기 제2-1 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되고, 상기 제1-2 전극과 상기 제2-2 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되는 발열체를 제공한다.
또 다른 실시예는, 외부로부터 제1 전력을 공급받고, 상기 제1 전력에 의한 제1 전류를 통전하는 제1 발열필름이 형성되는 단계; 외부로부터 제2 전력을 공급받고, 상기 제2 전력에 의한 제2 전류를 통전하는 제2 발열필름이 형성되는 단계; 및 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름을 절연하는 중간지를 사이에 배치하여 상기 중간지를 통해 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름이 결합되는 단계를 포함하고, 상기 제1 발열필름이 형성되는 단계는, 복수의 일 전극을 포함하고 상기 제1 전력을 공급받는 제1 전극을 커버하도록, 제1 발열층이 상기 제1 전극 아래에 배치되는 단계; 및 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층을 외부로부터 절연하도록, 상지가 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층 위에 코팅되는 단계를 포함하고, 상기 제2 발열필름이 형성되는 단계는, 복수의 다른 전극을 포함하고 상기 제2 전력을 공급받는 제2 전극을 커버하도록, 제2 발열층이 상기 제1 전극 위에 배치되는 단계; 및 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층을 외부로부터 절연하도록, 하지가 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층 아래에 코팅되는 단계를 포함하고, 상기 제1 전극은 양의 극성을 가지는 제1-1 전극과 음의 극성을 가지는 제1-2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 음의 극성을 가지는 제2-1 전극과 양의 극성을 가지는 제2-2 전극을 포함하고, 상기 제1-1 전극의 아래에 상기 제2-1 전극이 배치되고, 상기 제1-2 전극의 아래에 상기 제2-2 전극이 배치되되, 상기 제1-1 전극과 상기 제2-1 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되고, 상기 제1-2 전극과 상기 제2-2 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되는 발열체 제조방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 상하로 배치된 전극의 구조를 통해 전자파가 감소할 수 있다.
그리고 본 실시예에 의하면, 상하로 어긋나게 배치된 전극의 구조를 통해 합선의 위험이 감소할 수 있다.
그리고 본 실시예에 의하면, 독립적인 모듈의 발열필름을 결합함으로써 발열체를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 발열체의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 발열체 중 전극과 발열층의 전면을 보여주는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 중간지의 세부구성을 포함하는 발열체의 구성도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 중간지의 세부구성을 포함하는 확장형 발열체의 구성도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 발열체의 구성도이다.
도 6은 도 5에 따른 발열체의 구성을 포함하는 확장형 발열체의 구성도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 복수의 영역으로 구성되는 발열층의 전면을 보여주는 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 발열체의 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 발열체의 제조방법을 도식화한 개념도이다.
도 10은 종래의 발열체가 방출하는 전자파를 측정한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발열체가 방출하는 전자파를 측정한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 발열체의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 발열체(100)는 제1 전극(101), 제1 발열층(102), 제2 전극(104), 제2 발열층(105), 상지(110), 하지(120) 및 중간지(130)를 포함할 수 있다.
발열체(100)의 구조는 하지(120) 위에 제2 전극(104)과 합지(106)가 배치되고, 제2 전극(104)과 합지(106) 위에 제2 발열층(105)이 배치되고, 제2 발열층(105) 위에 중간지(130)가 배치되고, 중간지(130) 위에 제1 발열층(102)이 배치되고, 제1 발열층(102) 위에 제1 전극(101)과 합지(103)가 배치되며, 제1 전극(101)과 합지(103) 위에 상지(110)가 배치될 수 있다.
여기서 상지(110), 합지(103), 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102)이 결합된 하나의 독립적인 모듈은 제1 발열필름으로 명명될 수 있다. 그리고 하지(120), 합지(106), 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105)이 결합된 하나의 독립적인 모듈은 제2 발열필름으로 명명될 수 있다. 독립적인 모듈이라 함은 각 발열필름은 그 자체로 외부 전원으로부터 전력을 공급받으면 통전으로 인하여 발열할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 그래서 각 발열필름은 별개로 동작할 뿐만 아니라 별개로 제조될 수 있다.
발열체(100)는 그 구조와 같이 하지(120)부터 상지(110)까지 차례대로 적층되는 방식으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 독립적으로 제조된 제1 발열필름과 제2 발열필름이 서로 결합되는 방식으로 제조될 수 있다. 발열체(100)의 제조는 추후 상세히 설명한다.
제1 전극(101)은 복수의 일 전극을 포함하고, 상기 복수의 일 전극을 통해 외부의 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 그래서 제1 전극(101)은 양극과 음극이 형성되는 2이상의 전극을 포함할 수 있다. 상기 공급되는 전력은 전류를 야기하고, 이 전류는 제1 발열층(102)을 통해 흐를 수 있다.
제2 전극(104)은 복수의 다른 전극을 포함하고, 상기 복수의 다른 전극을 통해 외부의 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 그래서 제2 전극(104)은 양극과 음극이 형성되는 2이상의 전극을 포함할 수 있다. 상기 공급되는 전력은 전류를 야기하고, 이 전류는 제2 발열층(105)을 통해 흐를 수 있다.
여기서 제1 전극(101)으로 공급되는 전력과 제1 발열층(102)에 흐르는 전류를 제2 전극(104)으로 공급되는 전력과 제2 발열층(105)에 흐르는 전류와 구별하기 위하여, 전자를 제1 전력과 제1 전류로 명명하고 후자를 제2 전력과 제2 전류로 명명할 수 있다.
제1 전극(101) 및 제2 전극(104)은 종이처럼 얇은 도전성의 금속(동박)을 포함할 수 있다. 제1 전극(101) 또는 제2 전극(104)은 금속, 카본 분말, 카본사 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 구체적으로 제1 전극(101) 또는 제2 전극(104)은 금속, 카본 분말, 카본사 또는 이들의 혼합물을 바인더에 혼합한 후, 이를 플라스틱 필름, 천, 종이 등의 평면기재에 인쇄, 코팅 또는 함침하여 제조될 수 있다. 또한, 사용목적에 따라서는 얇은 금속박을 에칭함으로써 제조될 수 있다.
제1 전극(101) 또는 제2 전극(104)은 철, 구리, 납, 알루미늄, 니켈, 크롬 및 은 등의 박막이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 도전성, 가격 및 내구성 등을 고려하여 구리재질이 사용되는데, 구리재질은 20 내지 100㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 또한 제1 전극(101) 또는 제2 전극(104)은 압연동박 및 전해동박 모두의 형태로 사용될 수 있으나, 주로 인장강도가 높은 압연동박이 사용될 수 있다.
제1 발열층(102)은 판상 형상을 가지고 도전성 물질-예를 들어 탄소화합물-을 포함할 수 있다. 제1 발열층(102)은 제1 전극(101)을 커버하도록 제1 전극(101) 아래에 배치되고, 제1 전력에 의하여 야기되는 제1 전류를 통전시킬 수 있다.
제2 발열층(105)은 판상 형상을 가지고 도전성 물질-예를 들어 탄소화합물-을 포함할 수 있다. 제2 발열층(105)은 제2 전극(104)을 커버하도록 제2 전극(104) 위에 배치되고, 제2 전력에 의하여 야기되는 제2 전류를 통전시킬 수 있다.
상지(110)는 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102) 위에 코팅되어 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102)을 외부로부터 절연할 수 있다.
상지(110)를 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102) 위에 형성하기 위하여, 합지(103)가 이용될 수 있다. 제1 전극(101)이 제1 발열층(102) 위에 형성되면 그 위에 합지(103)가 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 전극(101)으로서의 동박이 탄소화합물의 제1 발열층(102) 테두리 부근에 라인형태로 부착될 수 있다. 합지(103)가 제1 전극(101)이 부착된 제1 발열층(102) 전면을 덮도록 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102) 위에 부착될 수 있다. 그래서 합지(103)는 접착성물질을 포함할 수 있다.
하지(120)는 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105) 아래에 코팅되어 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105)을 외부로부터 절연할 수 있다.
하지(120)를 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105) 아래에 형성하기 위하여, 합지(106)가 이용될 수 있다. 제2 전극(104)이 제2 발열층(105) 아래에 형성되면 그 아래에 합지(106)가 형성될 수 있다. 예를 들어 제2 전극(104)으로서의 동박이 탄소화합물의 제2 발열층(105) 테두리 부근에 라인형태로 부착될 수 있다. 합지(106)가 제2 전극(104)이 부착된 제2 발열층(105) 전면을 덮도록 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105) 아래에 부착될 수 있다. 그래서 합지(106)는 접착성물질을 포함할 수 있다.
중간지(130)는 제1 발열층(102) 및 제2 발열층(105) 사이에 배치되어 제1 발열층(102) 및 제2 발열층(105)을 서로에 대하여 절연할 수 있다.
상지(110)는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어 상지(110)는 제1 상지층(111), 제2 상지층(112) 및 제3 상지층(113)으로 구성될 수 있다. 제1 상지층(111)은 부직포를 포함할 수 있는데, 제1 상지층(111)은 발열체(100)의 전체 형태를 유지시키고 내구성을 향상시킬 수 있다. 제2 상지층(112)은 폴리에틸렌(PE; polyethylene)을 포함할 수 있는데, 제2 상지층(112)은 제1 발열층(102)에 흐르는 전류를 단전하여 전류의 누설을 차단할 수 있다. 제3 상지층(113)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate)를 포함할 수 있는데, 제3 상지층(113)은 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102)을 절연할 뿐만 아니라 난연과 방수의 기능을 수행할 수 있다.
하지(120) 역시 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어 하지(120)는 제1 하지층(121), 제2 하지층(122) 및 제3 하지층(123)으로 구성될 수 있다. 제1 하지층(121)은 부직포를 포함할 수 있는데, 제1 상지층(111)과 마찬가지로, 제1 하지층(121)은 발열체(100)의 전체 형태를 유지시키고 내구성을 향상시킬 수 있다. 제2 하지층(122)은 PE를 포함할 수 있는데, 제2 상지층(112)과 마찬가지로, 제2 하지층(122)은 제2 발열층(105)에 흐르는 전류를 단전하여 전류의 누설을 차단할 수 있다. 제3 하지층(123)은 PET를 포함할 수 있는데, 제3 상지층(113)과 마찬가지로, 제3 하지층(123)은 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105)을 절연할 뿐만 아니라 난연과 방수의 기능을 수행할 수 있다.
그리고 합지(103)는 PE를 포함할 수 있는데, 제1 발열층(102)에 흐르는 전류를 단전하여 전류의 누설을 차단할 수 있다. 합지(103)는 제2 상지층(112)과 함께 이중의 단전 기능을 수행할 수 있다. 또한 합지(106) 역시 PE를 포함할 수 있는데, 제2 발열층(105)에 흐르는 전류를 단전하여 전류의 누설을 차단할 수 있다. 합지(106)는 제2 하지층(122)과 함께 이중의 단전 기능을 수행할 수 있다.
발열체(100)는 제1 발열층(102) 및 제2 발열층(105)에 전류를 통전시켜서 열을 방사할 수 있다. 전력이 제1 전극(101)으로 공급되면 제1 발열층(102)에 전류가 흐르고, 제1 발열층(102)은 저항으로 작용하여 상면과 하면으로부터 열을 방출할 수 있다. 이러한 열은 적외선으로 발열체(100)의 외부로 방출될 수 있다. 또한 전력이 제2 전극(104)으로 공급되면 제2 발열층(105)에 전류가 흐르고, 제2 발열층(105)은 저항으로 작용하여 상면과 하면으로부터 열을 방출할 수 있다. 이러한 열 역시 적외선으로 발열체(100)의 외부로 방출될 수 있다.
발열체(100)에 전기가 도통하고 발열체(100)가 열을 방출하기 위해서는 제1 전극(101) 및 제2 전극(104)이 외부 전원의 단자와 연결될 필요가 있다. 제1 전극(101) 또는 제2 전극(104)의 일 전극은 외부 전원의 양의 단자와 연결되어 양극으로 작용하고, 제1 전극(101) 또는 제2 전극(104)의 다른 전극은 외부 전원의 음의 단자와 연결되어 음극으로 작용할 수 있다.
예를 들어 제1 전극(101)의 일 전극은 외부 전원의 양의 단자와 연결되고 다른 전극은 외부 전원의 음의 단자와 연결될 수 있다. 제1 전극(101)은 연결된 외부 전원의 단자의 극성에 따라 양극 또는 음극으로 작용할 수 있다. (+)는 양극을 (-)는 음극을 나타낼 수 있다. 그리고 제2 전극(104)의 일 전극은 외부 전원의 양의 단자와 연결되고 다른 전극은 외부 전원의 음의 단자와 연결될 수 있다. 제2 전극(104)은 연결된 외부 전원의 단자의 극성에 따라 양극 또는 음극으로 작용할 수 있다.
나아가 제1 전극(101) 및 제2 전극(104)의 극성이 서로 반대가 되도록 제1 전극(101) 및 제2 전극(104)은 외부 전원의 단자와 연결될 수 있다. 즉, 상하방향으로 동일한 위치에 있는 두 개의 전극은 서로 다른 극성을 가질 수 있다. 동일한 위치에 있는 제1 전극(101)의 복수의 전극과 제2 전극(104)의 복수의 전극은 상하방향으로 나란히 배치될 수 있다.
예를 들어 본 도면에서 제1 전극(101)의 복수의 전극과 제2 전극(104)의 복수의 전극은 점선을 따라 상하방향으로 나란히 배치될 수 있다. 제1 전극(101)의 좌측에 있는 전극이 양극이라면, 제2 전극(104)의 좌측에 있는 전극은 음극일 수 있다. 그러면 제1 전극(101)의 우측에 있는 전극은 음극이고, 제2 전극(104)의 우측에 있는 전극은 양극일 수 있다.
제1 전극(101) 및 제2 전극(104)의 극성이 상하방향으로 동일한 위치에서 서로 반대가 되면, 제1 발열층(102)에 흐르는 제1 전류와 제2 발열층(105)에 흐르는 제2 전류의 방향이 반대가 될 수 있다. 제1 전류와 제2 전류가 서로 다른 방향을 가지므로, 제1 전류에 의하여 생성되는 제1 자기장과 제2 전류에 의하여 생성되는 제2 자기장도 서로 다른 방향을 가질 수 있다. 즉, 제1 전류에 의한 전자파와 제2 전류에 의한 전자파가 서로 상쇄되고, 발열체(100)의 전체 전자파는 극도로 감소할 수 있다. 이와 같이 제1 전극(101)의 복수의 전극과 제2 전극(104)의 복수의 전극의 상하방향의 나란한 배치는 전자파 감소의 효과를 제공할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 발열체 중 전극과 발열층의 전면을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 발열체(100)에는 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102)과 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105)이 상하방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 본 도면에서는 상지(도 1의 110), 하지(도 1의 120), 중간지(도 1의 130) 및 합지(도 1의 103, 106)이 제외되고, 제1 전극(101) 및 제1 발열층(102)과 제2 전극(104) 및 제2 발열층(105)의 배치관계가 도시된다.
제1 발열층(102)은 판상형을 가질 수 있고 어느 일면에 동박과 같은 제1 전극(101)이 형성될 수 있다. 제1 전극(101)은 물리적 또는 화학적 방법으로 제1 발열층(102)에 부착되거나 결합될 수 있다. 제2 발열층(105) 역시 판상형을 가질 수 있고 어느 일면에 동박과 같은 제2 전극(104)이 형성될 수 있다. 제2 전극(104)은 물리적 또는 화학적 방법으로 제2 발열층(105)에 부착되거나 결합될 수 있다.
여기서 제2 전극(104)은 제2 발열층(105)의 양면 중에서 제1 발열층(102)에 대향하는 일면이 아닌 다른 일면에 부착되거나 결합될 수 있다. 그래서 제1 발열층(102)과 제2 발열층(105)은 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 즉, 전극이 제1 발열층(102)과 제2 발열층(105)이 서로 마주보는 일면에 전극이 형성되는 것이 아니라, 서로 마주보지 않는 다른 일면에 각각 형성될 수 있다.
제1 전극(101)에 외부 전원이 연결되면, 극성에 따라 제1 전류(I1)가 제1 발열층(102)에 흐를 수 있다. 예를 들어 제1 전극(101)의 좌측의 전극이 양극이고 우측의 전극이 음극이면, 제1 전류(I1)는 좌측에서 우측으로 흐를 수 있다. 제1 전류(I1)가 흐르는 동안, 제1 발열층(102)은 양면을 통해 열을 방출할 수 있다.
제2 전극(104)에 외부 전원이 연결되면, 극성에 따라 제2 전류(I2)가 제2 발열층(105)에 흐를 수 있다. 여기서 제2 전극(104)은 제1 전극(101)과 상하방향으로 반대의 극성을 가지도록 외부 전원과 연결될 수 있다. 예를 들어 제2 전극(104)의 좌측의 전극이 음극이고 우측의 전극이 양극이면, 제2 전류(I2)는 우측에서 좌측으로 흐를 수 있다. 제2 전류(I2)가 흐르는 동안, 제2 발열층(105)은 양면을 통해 열을 방출할 수 있다.
그리고 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)는 서로 다른 방향으로 흐르므로, 제1 전류(I1)에 의하여 생성되는 전자파와 제2 전류(I2)에 의하여 생성되는 전자파는 서로 상쇄되어 발열체(100)에서 나오는 전체 전자파는 감소할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 중간지의 세부구성을 포함하는 발열체의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 중간지(130)는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어 중간지(130)는 제1 중간지(131), 제2 중간지(132) 및 제3 중간지(133)로 구성될 수 있다. 제1 중간지(131)는 부직포를 포함하고, 제2 중간지(132) 및 제3 중간지(133)는 PE를 포함할 수 있다. 제1 내지 3 중간지(131 내지 133)는 제1 발열층(102) 및 제2 발열층(105)을 절연할 수 있다.
한편 제1 전극(101)과 제2 전극(104)의 합선을 방지하기 위하여 중간지(130)는 두꺼울 수 있다.
제1 전극(101)과 제2 전극(104)이 상하방향으로 나란히 배치되어 있을 뿐만 아니라 그 극성도 반대일 수 있다. 반대 극성의 전극들은 합선될 가능성이 있다. 예를 들어 제1 전극(101)의 좌측 단자와 제2 전극(104)의 좌측 단자는 양극과 음극일 수 있는데, 이 두 전극이 합선될 수 있다. 중간지(130)의 두께가 얇을수록 합선의 가능성은 높을 수 있다. 중간지(130)의 두께가 두꺼울수록 절연성이 커지므로, 합선의 가능성을 낮추려면 중간지는 두꺼울수록 바람직하다.
도 4는 다른 실시예에 따른 중간지의 세부구성을 포함하는 확장형 발열체의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 발열체(400)는 발열체(100)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 즉, 발열체(400)는 발열체(100)의 확장된 형태를 가질 수 있다. 발열체(100)는 50㎝~135㎝의 너비와 0.7㎜의 두께를 가질 수 있다.
발열체(400)는 2이상의 발열체(100)가 결합되어 제조될 수 있다. 이 경우 발열체(100) 각각의 층이 연결되어 하나의 층을 이루게 된다. 또는 발열체(400)는 하나의 층이 일체로 형성되되, 하나의 층은 2이상의 발열체(100)를 합한 정도의 면적을 가질 수 있다.
발열체(400)에서 제1 전극(101)과 제2 전극(104)은 상하방향으로 나란히 배치되므로 전극간 합선이 발생할 수 있다. 그래서 중간지(130)는 복수의 층-예를 들어 제1 내지 3 중간지(131~133)-을 포함할 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 발열체의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 중간지(130)는 단일의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어 중간지(130)는 제1 중간지(131)로만 구성될 수 있다. 1중간지(130)는 부직포 및/또는 PE를 포함하고, 제1 발열층(102) 및 제2 발열층(105)을 절연할 수 있다.
또는 발열체(500)의 중간지(130)는 도 3의 발열체의 중간지보다 얇게 형성될 수 있다. 그래서 중간지(130)는 단일의 층이 아니더라도 제1 내지 3 중간지 중 2개층만을 포함할 수 있다.
한편 또 다른 실시예에 따른 발열체(500)에서 제1 전극(101)과 제2 전극(104)의 합선의 가능성은 낮을 수 있다. 왜냐하면 제1 전극(101)과 제2 전극(104)은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되기 때문이다. 즉, 중간지(130)가 매우 얇아져서 서로 접촉된다 하더라도, 제1 전극(101)과 제2 전극(104)은 서로 어긋나게 배치되어 있어서 서로 접촉할 수 없다. 그래서 중간지(130)의 두께는 제1 전극(101)과 제2 전극(104)이 상하방향으로 나란히 배치되는 경우(도 3 참조)보다 얇아도 무방할 수 있다.
그리고 동시에 전자파 감소의 효과도 지속할 수 있다. 제1 전극(101)과 제2 전극(104)이 상하방향으로 반대의 극성을 가질 수 있다. 반대의 극성에 의하여 제1 전류 및 제2 전류의 방향이 서로 반대가 되어 전자파는 상쇄될 수 있다.
도 6은 도 5에 따른 발열체의 구성을 포함하는 확장형 발열체의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 발열체(600)는 발열체(500)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 즉, 발열체(600)는 발열체(500)의 확장된 형태를 가질 수 있다.
발열체(600)는 2이상의 발열체(500)가 결합되어 제조될 수 있다. 이 경우 발열체(500) 각각의 층이 연결되어 하나의 층을 이루게 된다. 또는 발열체(600)는 하나의 층이 일체로 형성되되, 하나의 층은 2이상의 발열체(500)를 합한 정도의 면적을 가질 수 있다.
다만 발열체(600)에서 제1 전극(101)과 제2 전극(104)은 상하방향으로 어긋나게 배치되므로 전극간 합선의 가능성은 현저히 낮을 수 있다. 그래서 중간지(130)는 단일의 층-예를 들어 제1 중간지(131)-을 포함할 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 복수의 영역으로 구성되는 발열층의 전면을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 발열체(700)의 제1 발열층(102)은 복수의 영역을 포함할 수 있다. 각 영역은 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극(101)은 각 영역마다 따로따로 부착되거나 결합될 수 있다. 각 영역이 일정 간격만큼 이격되어 배치되어 있어서, 영역 간의 접촉으로 인한 합선의 가능성이 낮아질 수 있다.
예를 들어 발열체(700)는 제1 영역(102-1), 제2 영역(102-2) 및 제3 영역(102-3)으로 구성된 제1 발열층(102)을 포함할 수 있다. 제1 내지 3 영역(102-1~102-3)의 어느 일면의 양쪽 가장자리에 제1 전극(101)이 각각 형성될 수 있다. 제1 내지 3 영역(102-1~102-3)에는 제1 전극(101) 사이로 전류가 발생하여 흐를 수 있다. 제1 내지 3 영역(102-1~102-3)의 양면을 통해 열이 방출될 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 발열체의 제조방법에 대한 흐름도이고, 도 9는 또 다른 실시예에 따른 발열체의 제조방법을 도식화한 개념도이다.
도 8 및 9를 참조하면, 제1 발열필름(910)과 제2 발열필름(920)이 독립적인 모듈로서 따로 제조된 뒤에 제1 발열필름(910)과 제2 발열필름(920)이 서로 결합되면, 발열체가 완성될 수 있다.
먼저 제1 발열필름(910)이 독자적으로 제조될 수 있다. 제1 전극이 준비될 수 있다(S802-1). 그리고 제1 발열층이 준비되면, 제1 발열층은 제1 전극의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다(S804-1). 여기서 제1 발열층이 제1 전극의 하부에 배치되고 제1 전극은 제1 발열층의 상면에 결합될 수 있다. 상지가 제1 전극이 형성된 제1 발열층의 상면에 코팅될 수 있다(S806-1). 합지(103)는 상지를 제1 전극과 제1 발열층에 결합시킬 수 있다.
한편 제2 발열필름(920)이 독자적으로 제조될 수 있다. 제2 전극이 준비될 수 있다(S802-2). 그리고 제2 발열층이 준비되면, 제2 발열층은 제2 전극의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다(S804-2). 여기서 제2 발열층이 제2 전극의 상부에 배치되고 제2 전극은 제2 발열층의 하면에 결합될 수 있다. 하지가 제2 전극이 형성된 제2 발열층의 하면에 코팅될 수 있다(S806-2). 합지(106)는 하지를 제2 전극과 제2 발열층에 결합시킬 수 있다.
제1 발열필름(910)과 제2 발열필름(920)이 서로 결합될 수 있다(S808). 제1 발열필름(910)과 제2 발열필름(920)은 제1 발열층과 제2 발열층이 서로 대향하도록 즉, 전극이 형성되지 않은 면이 마주보도록 결합될 수 있다. 제1 발열필름(910)과 제2 발열필름(920)은 접착성 물질을 포함하는 중간지를 사이에 두고 결합될 수 있다.
이와 같이, 제1 발열필름(910)과 제2 발열필름(920)이 독립적인 모듈로서 따로 제조된 뒤에 제1 발열필름(910)과 제2 발열필름(920)이 서로 결합되면, 제1 발열필름(910)의 제1 전류와 반대방향의 제2 발열필름(920)의 제2 전류가 생성되어 제1 전류에 의한 전자파를 상쇄시킬 수 있다. 또한 모듈을 일괄적으로 제조한 후, 복수의 모듈을 결합시키기만 하면 발열체가 완성되므로, 발열체 제조 과정이 단순해질 수 있다.
그리고 제1 발열층과 제2 발열층이 전극이 없는 면이 대향하도록 결합되면, 제1 전극과 제2 전극간의 거리가 더 멀어지게 되어 합선의 위험이 감소할 수 있다.
도 10은 종래의 발열체가 방출하는 전자파를 측정한 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발열체가 방출하는 전자파를 측정한 도면이다.
도 10을 참조하면, 종래의 발열체가 방출하는 전자파는 대략 120정도의 수치를 나타낼 수 있다. 반면 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발열체가 방출하는 전자파는 거의 0의 수치를 보일 수 있다. 제1 발열필름과 제2 발열필름의 전극이 상하방향으로 반대의 극성을 가지고 있어서, 제1 발열필름에 의한 전자파와 제2 발열필름에 의한 전자파가 서로 상쇄되어 발열체 외부로 나오는 전자파는 큰 폭으로 감소할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 일 전극을 포함하고, 외부로부터 제1 전력을 공급받는 제1 전극;
    상기 제1 전극을 커버하도록 아래에 배치되고, 상기 제1 전력에 의한 제1 전류를 통전하는 제1 발열층;
    상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층 위에 코팅되어 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층을 외부로부터 절연하는 상지;
    복수의 다른 전극을 포함하고, 외부로부터 제2 전력을 공급받는 제2 전극;
    상기 제2 전극을 커버하도록 위에 배치되고, 상기 제2 전력에 의한 제2 전류를 통전하는 제2 발열층;
    상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층 아래에 코팅되어 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층을 외부로부터 절연하는 하지; 및
    상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층 사이에 배치되어 상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층을 절연하는 중간지를 포함하고,
    상기 제1 전극은 양의 극성을 가지는 제1-1 전극과 음의 극성을 가지는 제1-2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은 음의 극성을 가지는 제2-1 전극과 양의 극성을 가지는 제2-2 전극을 포함하고,
    상기 제1-1 전극의 아래에 상기 제2-1 전극이 배치되고, 상기 제1-2 전극의 아래에 상기 제2-2 전극이 배치되되, 상기 제1-1 전극과 상기 제2-1 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되고, 상기 제1-2 전극과 상기 제2-2 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되며,
    상기 제1 발열층에서 상기 제1 전력에 의해 통전되는 영역과 상기 제2 발열층에서 상기 제2 전력에 의해 통전되는 영역은 상하방향으로 중첩되고,
    상기 상지는 부직포를 포함하는 제1 상지층, 폴리에틸렌을 포함하는 제2 상지층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제3 상지층으로 구성되고,
    상기 하지는 부직포를 포함하는 제1 하지층, 폴리에틸렌을 포함하는 제2 하지층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제3 하지층으로 구성되고,
    상기 중간지는 부직포를 포함하는 제1 중간지, 폴리에틸렌을 포함하는 제2 중간지 및 제3 중간지로 구성되고,
    상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층은, 일정 간격으로 서로 이격된 복수의 영역을 포함하는
    발열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제1 발열층 및 상기 상지는 제1 발열필름을 구성하고, 상기 제2 전극, 상기 제2 발열층 및 상기 하지는 제2 발열필름를 구성하며,
    상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름은, 서로 독립적으로 제조되어, 상기 중간지를 통해 결합되는 발열체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름은, 상기 제1 발열층과 상기 제2 발열층이 대향하도록 결합되는 발열체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중간지의 두께는, 상기 제1 전극의 복수의 일 전극과 상기 제2 전극의 복수의 다른 전극이 나란하게 배치될 때보다 어긋나게 배치될 때 더 얇은 발열체.
  7. 삭제
  8. 외부로부터 제1 전력을 공급받고, 상기 제1 전력에 의한 제1 전류를 통전하는 제1 발열필름이 형성되는 단계;
    외부로부터 제2 전력을 공급받고, 상기 제2 전력에 의한 제2 전류를 통전하는 제2 발열필름이 형성되는 단계; 및
    상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름을 절연하는 중간지를 사이에 배치하여 상기 중간지를 통해 상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름이 결합되는 단계를 포함하고,
    상기 제1 발열필름이 형성되는 단계는, 복수의 일 전극을 포함하고 상기 제1 전력을 공급받는 제1 전극을 커버하도록, 제1 발열층이 상기 제1 전극 아래에 배치되는 단계; 및 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층을 외부로부터 절연하도록, 상지가 상기 제1 전극 및 상기 제1 발열층 위에 코팅되는 단계를 포함하고,
    상기 제2 발열필름이 형성되는 단계는, 복수의 다른 전극을 포함하고 상기 제2 전력을 공급받는 제2 전극을 커버하도록, 제2 발열층이 상기 제1 전극 위에 배치되는 단계; 및 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층을 외부로부터 절연하도록, 하지가 상기 제2 전극 및 상기 제2 발열층 아래에 코팅되는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전극은 양의 극성을 가지는 제1-1 전극과 음의 극성을 가지는 제1-2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은 음의 극성을 가지는 제2-1 전극과 양의 극성을 가지는 제2-2 전극을 포함하고,
    상기 제1-1 전극의 아래에 상기 제2-1 전극이 배치되고, 상기 제1-2 전극의 아래에 상기 제2-2 전극이 배치되되, 상기 제1-1 전극과 상기 제2-1 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되고, 상기 제1-2 전극과 상기 제2-2 전극은 상하방향으로 서로 어긋나게 배치되며,
    상기 제1 발열층에서 상기 제1 전력에 의해 통전되는 영역과 상기 제2 발열층에서 상기 제2 전력에 의해 통전되는 영역은 상하방향으로 중첩되고,
    상기 상지는 부직포를 포함하는 제1 상지층, 폴리에틸렌을 포함하는 제2 상지층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제3 상지층으로 구성되고,
    상기 하지는 부직포를 포함하는 제1 하지층, 폴리에틸렌을 포함하는 제2 하지층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 제3 하지층으로 구성되고,
    상기 중간지는 부직포를 포함하는 제1 중간지, 폴리에틸렌을 포함하는 제2 중간지 및 제3 중간지로 구성되고,
    상기 제1 발열층 및 상기 제2 발열층은, 일정 간격으로 서로 이격된 복수의 영역을 포함하는
    발열체 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 발열필름 및 상기 제2 발열필름이 결합되는 단계는, 상기 제1 발열층과 상기 제2 발열층이 대향하도록 결합되는 발열체 제조방법.
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