KR102553221B1 - 전도성이 향상된 면상발열체 - Google Patents

Abstract

본 기술은 장시간의 발열이 실행되어도 면상발열지와 동판 간의 부착력을 유지하여 전도성을 향상시키되 상기 면상발열지의 온도가 체류하지 않고 외부로 용이하게 방출될 수 있는 전도성이 향상된 면상발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인가된 전원에 의해 발열하는 면상발열지과, 상기 면상발열지 단부에 설치되어 외부전원을 인가하는 동판 및 상기 면상발열지와 상기 동판 사이에 형성되는 전도층을 포함하는 면상발열체에 있어서, 상기 동판은 상기 면상발열지 표면을 관통하여 상기 면상발열지 이면을 가압 고정하는 접착수단이 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

전도성이 향상된 면상발열체{Heating plate with improved conductivity}

본 기술은 장시간의 발열이 실행되어도 면상발열지와 동판 간의 부착력을 유지하여 전도성을 향상시키되 상기 면상발열지의 온도가 체류하지 않고 외부로 용이하게 방출될 수 있는 전도성이 향상된 면상발열체에 관한 것이다.

일반적으로 면상 발열체는 전기 통전에 의해 발생하는 방사열을 이용하고 있어 온도조절이 용이하고 공기가 오염되지 않아 위생적이며, 소음이 없기 때문에 히팅 매트나 히팅 패드, 침대 매트리스, 보온 이불이나 담요, 아파트나 일반주택 등의 주거용 난방장치 등에 폭넓게 이용되고 있다.

또한, 사무실이나 상점 등 상업용 건물의 난방장치, 작업장이나 창고, 막사 등의 산업용 난방장치와 각종 산업용 가열장치, 비닐 하우스와 농산물 건조시스템과 같은 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이거나 결빙을 방지할 수 있는 각종 동결방지장치를 비롯하여 레저용, 방한용, 가전제품, 거울이나 유리의 김서림 방지장치, 건강보조용, 축산용 등에도 이용되고 있다.

이와 같은 종래의 면상 발열체는 발열원으로 니크롬, 동니켈 합금과 같은 금속 발열선을 주로 사용하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 면상 발열체는 니크롬 등의 금속 발열선이 하나의 전선으로 연결되어 있어 어느 한 부분이라도 끊어지면 전체 발열선에 전기가 통하지 않아 사용하지 못하는 문제점이 있었다.

더욱이 상기한 종래의 면상 발열체는 발열 온도가 높지 않기 때문에, 넓은 면적은 난방하기 위해서는 보다 많은 면상 발열체가 필요하며, 그에 따라 전기 사용량이 증가하여 비용을 많이 지출해야 하는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 출원인에 의해 개시된 종래기술로 도 1에 도시한 바와 같이, 국내등록특허 제10-0996301호(공고일:2010.11.23.)인 '면상 발열체, 면상 발열판 및 열풍기'가 개시되어 있다.

여기서, 면상 발명체에 대한 구성을 살펴보면, 탄소섬유사로 형성되어 전기 공급시 발열하는 면상 발열지와, 상기 면상 발열지의 단부에 구비되어 면상 발열지에 전기를 공급하는 금속판 및 상기 금속판과 면상 발열지 사이에 형성되는 전도층을 포함하며, 상기 전도층은 은분이 30%~90%, 규산이 5%~50% 및 시너(thinner)가 3%~20%를 포함하는 구성으로 개시되어 있으며, 이러한 상기 면상 발명체를 통해 탄소섬유사를 이용하여 면상 발열체를 제작함으로써 적은 전기로도 고온의 열원을 얻을 수 있으며, 그에 따라 전기료를 크게 절감할 수 있어 상품성을 크게 증대시킬 수 있고, 소비자의 구매욕구를 충족시킬 수 있는 정점을 갖게 되었다.

그러나, 이러한 종래의 면상 발열체는 상술한 장점을 만족하나 일정시간동안 고온의 발열에 의한 사용으로 인하여 면상 발열지와 금속판 간의 접착력을 좌우하는 전도층의 성능이 저하되는 현상이 발생함에 따라 발열성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

국내등록특허 제10-0996301호(공고일:2010.11.23.) 국내등록특허 제10-0491225호(공고일:2005.05.25.) 국내등록특허 제10-0553357호(공고일:2006.02.20.)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 발열에 의한 장시간의 면상 발명체를 사용함에도 면상 발열지와 금속판 간의 부착력이 저하되지 않아 전기의 인가를 원활하게 이행할 수 있는 전도성이 향상된 면상 발열체를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 면상 발열지의 발열 이후에 고온의 온도가 체류하지 않도록 외부로 방출하여 면상 발열체의 내구성이 저하되는 것을 방지시키고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 전도성이 향상된 면상 발열체는 인가된 전원에 의해 발열하는 면상발열지(100)과, 상기 면상발열지(100) 단부에 설치되어 외부전원을 인가하는 동판(200) 및 상기 면상발열지(100)와 상기 동판(200) 사이에 형성되는 전도층(300)을 포함하는 면상발열체에 있어서, 상기 동판(200)은 상기 면상발열지(100) 표면을 관통하여 상기 면상발열지(100) 이면을 가압 고정하는 접착수단(210)이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접착수단(210)은 외주면에 방사상으로 다수의 돌기부(221)가 형성되어 상기 동판(200)을 길이방향으로 이동하면서 펀칭과 동시에 상기 면상발열지(100)를 관통하는 돌출부(211)를 형성시키는 회전가능한 펀칭롤러(220) 및 상기 면상발열지(100)를 관통한 상기 돌출부(211)를 절곡시켜 상기 면상발열지(100) 이면이 가압되도록 회전과 동시에 이동하는 가압롤러(230)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접착수단(210)은 상기 동판(200)의 폭 길이 내에서 길이방향으로 적어도 하나 이상의 직선 또는 지그재그 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 면상발열체는 상기 면상발열지(100)의 열배출을 위한 수지부재(400)를 더 포함하되, 상기 수지부재(400)는 상기 면상발열체 하부와 상부에 구비되어 압착코팅에 의해 서로 접착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수지부재(400)는 상기 면상발열체 하부에 구비되는 하부수지판(410) 및 상기 면상발열체 상부에 구비되는 상부수지판(420)을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수지부재(400)는 에폭시와 용제를 융합하여 젤(Gel)과 같은 형태의 에폭시 수지(Epoxy resin)를 획득하되 획득한 에폭시 수지와 유리섬유를 함침 후, 건조시켜 에폭시 프리프랙(Epoxy Prepreg)을 획득하며, 획득한 에폭시 프리프랙을 설정된 온도, 압력 및 시간에 의한 가공에 의해 성형되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 접착수단을 통해 동판과 면상발열지 간의 부착성을 향상시켜 장시간의 발열에도 전도성이 저하되지 않도록 하는 효과를 기대하게 된다.

또한, 종래와는 차별적으로 수지부재를 통해 면상발열지의 발열 이후에 면상발열판 등에 체류될 수 있는 고온의 온도가 외부로 방출됨에 따라 상기 면상발열지의 내구성 역시, 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 1은 종래의 면상발열체를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전도성이 향상된 면상발열체를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 도 2에 대한 단면도.
도 4는 도 2에 대한 면상발열지와 동판의 접착을 나타낸 평면도.
도 5는 도 4의 'A'부분 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 전도성이 향상된 면상발열체에 구비된 접착수단의 형성에 대한 개념도.
도 7은 도 6에 의해 형성된 접착수단의 공정을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전도성이 향상된 면상발열체(이하, 간략하게 '면상발열체'라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 2 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 면상발열체(1)는 크게 면상발열지(100), 동판(200), 전도층(300) 및 수지부재(400)를 포함한다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 면상발열지(100)는 후에 설명하는 동판(200)을 통해 필요전원을 인가받아 발열하기 위한 구성이다.

이를 위해, 면상발열지(100)는 도 3을 더 참조하면 탄소섬유사를 씨줄과 날줄로 서로 교차한 상태에서 그물망 형상으로 직조하며, 탄소섬유사로 직조된 면상발열지(100)의 발열 온도는 100℃~400℃이고, 더욱 정확하게는 150℃이다.

하여, 면상발열지(100)는 발열의 과정에서 원적외선을 방출하게 되며 이러한 방출된 원적외선을 통해 탈취의 기능을 포함할 수 있게 된다.

그리고, 상기 동판(200)은 도시되지 않은 본 발명인 면상발열체(1)에 구비된 배터리(미도시) 등을 통해 면상발열지(100) 발열에 필요한 필요전원를 공급하기 위한 것으로, 가늘고 긴 구리판으로 이루어지며, 접착수단(210)을 통해 상기 면상발열지(100) 표면 양측 단부에 길이방향을 따라 각각 구비된다.

여기서, 접착수단(210)은 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 동판(200)과 면상발열지(100) 간의 전도성을 향상시키기 위한 수단으로 돌출부(211), 펀칭롤러(220) 및 가압롤러(230)를 포함할 수 있다.

돌출부(211)는 동판(200) 상면을 가압할 수 있도록 길이방향으로 회전하는 펀칭롤러(220)에 의해 형성되며, 이를 위해 상기 펀칭롤러(220) 외주면에는 방사상으로 다수의 돌기부(221)가 돌출 형성된다.

이때, 돌기부(221)는 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 갖도록 돌출 형성되어 동판(200)을 펀칭하는 과정에서 돌출부(211) 단부가 상기 동판(200)과 분리되지 않게 면상발열지(100)를 관통하여 하방으로 길이를 갖도록 돌출된 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

가압롤러(230)는 펀칭롤러(220)에 의해 면상발열지(100)를 관통하여 하방으로 돌출된 돌기부(221)를 절곡시켜 절곡된 상기 돌출부(211)가 상기 면상발열지(100) 이면을 가압할 수 있도록 한다.

즉, 도시한 바와 같이 면상발열지(100) 표면과 전도층(300)을 갖도록 부착된 동판(200)의 길이방향으로 펀칭롤러(220)가 회전과 동시에 이동하게 되면 상기 펀칭롤러(220) 외주면에 방사상으로 돌출 형성된 돌기부(221)가 상기 동판(200)과 함께 면상발열지(100)를 관통하면서 상기 동판(200)에서 분리되지 않은 돌출부(211)가 하방으로 돌출된 형상을 갖도록 성형하게 한다(도 6 참조).

이 상태에서 작업자는 다음 공정으로 면상발열지(100) 하부에서 회전가능한 가압롤러(230)를 동판(200)의 길이방향으로 이동시키면 상기 면상발열지(100) 하부로 돌출된 다수의 돌출부(211)가 절곡과 동시에 상기 면상발열지(100) 이면을 가압하여 상기 동판(200)과 상기 면상발열지(100) 간의 부착력을 향상시키게 되고, 이를 통해 전도성 또한 향상될 수 있도록 하는 것이다.

그리고, 상기 전도층(300)은 상술한 돌출부(211)의 절곡을 통해 면상발열지(100) 이면을 가압하는 동판(200)과 상기 면상발열지(100) 간의 접착성과 전도성을 증대시키기 위한 구성이다.

이를 위해, 전도층(300)은 동판(200) 하면과 대향되는 면상발열지(100) 표면 단부에 도포되어 상기 동판(200)과 상기 면상발열지(100) 간의 접착성이 돌출부(211)와 함께 극대화될 수 있도록 한다.

여기서, 전도층(300)은 은분이 30%~90%, 규산이 5%~50% 및 시너(thinner)가 3%~20%를 혼합하여 이루어지며, 더욱 바람직하게는 은분이 70%, 규산이 20% 및 시너가 10%를 혼합한다.

즉, 상기 은분은 동판(200)과 면상발열지(100) 사이의 전도성을 높이며, 상기 규산은 고열에도 안정적인 접착력을 유지시키고, 상기 시너는 은분과 규산의 점성을 높인다.

하여, 혼합된 전도층(300)을 통해 동판(200)과 면상발열지(100)의 전도성을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서의 접착수단(210)은 우선적으로 펀칭롤러(220)에 의해 돌출부(211)를 형성한 이후에 가압롤러(230)를 통해 상기 돌출부(211)를 가압 후, 절곡된 형상을 통해 면상발열지(100) 이면과 부착될 수 있도록 기재되어 잇으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 필요에 따라 상기 펀칭롤러(220)와 상기 가압롤러(230)가 인터벌을 갖도록 동시에 이동하여 상기 돌출부(211)를 형성함과 동시에 절곡될 수 있도록 가압하는 공정도 가능하다는 점에 유의한다.

나아가, 접착수단(210)에 의해 형성되는 돌출부(211)는 도시한 바와 같이, 동판(200)의 폭 길이 내에서 길이방향으로 적어도 하나 이상의 직선 또는 지그재그 형상으로 형성시켜 면상발열지(100)와의 부착성이 더욱 극대화될 수 있도록 한다(도 5 참조).

그리고, 상기 수지부재(400)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 인가된 전원에 의해 발열이 이루어진 면상발열지(100)를 외부환경으로부터 보호함과 동시에 발열 이후의 상기 면상발열지(100)에 체류하는 고온의 온도가 원활하게 방출되어 내구성을 향상시키기 위한 구성이다.

이를 위해, 수지부재(400)는 동판(200)이 접착된 상태에서 투시가 가능한 투명상태를 유지할 수 있도록 판의 형상으로 성형되어 면상발열지(100) 상부에 펼쳐지는 상부수지판(420)과 상기 면상발열지(100) 하부에 펼쳐지는 하부수지판(410)의 구성이 압착코팅의 방식으로 프레스 등에 의해 접착된다.

여기서, 수지부재(400)의 압착은 50t 압력의 프레스를 이용하여 약 150 내지 170℃ 분위기에서 최소 6시간 이상 압착하여 상부수지판(420)과 하부수지판(410)을 압착코팅되며, 바람직한 상기 수지부재(400)의 압착코팅은 상기 상부수지판(420) 1개에 하부수지판(410)은 둘 이상이 압착코팅 함에 따라 제품에 대한 신뢰성(안정성)이 향상될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에서의 상기 수지부재(400) 성형은 에폭시와 용제를 융합하여 젤(Gel)과 같은 형태의 용에폭시 수지(Epoxy resin)를 획득하되 획득한 에폭시 수지와 유리섬유를 함침 후, 건조시켜 에폭시 프리프랙(Epoxy Prepreg)을 획득하며, 획득한 에폭시 프리프랙을 설정된 온도, 압력 및 시간에 의한 가공에 의해 성형될 수 있도록 한다.

나아가 본 발명에서의 수지부재(400)를 포함하는 면상발열지(100)는 본 출원인에 의해 공지된 종래기술(국내등록특허 제10- )에 기재된 면상발열판(미도시)의 구성을 더 포함할 수 있으나, 이는 본 발명의 요지를 흐르지 않도록 상세한 설명에서 제외하도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 면상발열체(1)는 종래와는 차별적으로 접착수단(210)을 통해 동판(200)과 면상발열지(100) 간의 부착성을 향상시켜 장시간의 발열에도 전도성이 저하되지 않도록 하는 효과를 기대하게 된다.

또한, 종래와는 차별적으로 수지부재(400)를 통해 면상발열지(100)의 발열 이후에 면상발열판 등에 체류될 수 있는 고온의 온도가 외부로 방출됨에 따라 상기 면상발열지(100)의 내구성 역시, 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1: 본 발명에 따른 전도성이 향상된 면상발열체
100: 면상발열지
200: 동판
210: 접착수단 211: 돌출부
220: 펀칭롤러 221: 돌기부
230: 가압롤러
300: 전도층
400: 수지부재
410: 하부수지판 420: 상부수지판

Claims (6)

1. 인가된 전원에 의해 발열하는 면상발열지(100)과, 상기 면상발열지(100) 단부에 설치되어 외부전원을 인가하는 동판(200) 및 상기 면상발열지(100)와 상기 동판(200) 사이에 형성되는 전도층(300)을 포함하는 면상발열체에 있어서,
   상기 동판(200)과 상기 면상발열지(100) 간의 부착은 상기 면상발열지(100) 표면과 상기 전도층(300)을 갖도록 부착된 상기 동판(200)의 길이방향으로 펀칭롤러(220)가 회전과 동시에 이동하면서 상기 펀칭롤러(220) 외주면에 방사상으로 돌출 형성된 돌기부(221)가 상기 동판(200)과 함께 상기 면상발열지(100)를 관통하면서 상기 동판(200)에서 분리되지 않은 돌출부(211)가 하방으로 돌출된 형상을 갖도록 성형 후, 하방으로 돌출된 상기 돌출부(211)를 상기 면상발열지(100) 하부에서 회전과 동시에 이동하는 가압롤러(230)가 가압하여 상기 돌출부(211)가 절곡과 동시에 상기 면상발열지(100) 이면을 가압시켜 부착시킬 수 있는 접착수단(210)에 의해 구현되며,
   상기 면상발열체는 상기 면상발열지(100)의 열배출을 위한 수지부재(400)를 더 포함하되, 상기 수지부재(400)는 상기 면상발열체 하부와 상부에 구비되어 압착코팅에 의해 서로 접착되게 상기 면상발열체 하부에 구비되는 하부수지판(410) 및 상기 면상발열체 상부에 구비되는 상부수지판(420)을 포함하고,
   상기 수지부재(400)는 에폭시 수지와 유리섬유를 함침 후, 건조시켜 에폭시 프리프랙(Epoxy Prepreg)을 획득하며, 획득한 에폭시 프리프랙을 설정된 온도, 압력 및 시간에 의한 가공에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 전도성이 향상된 면상발열체.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 접착수단(210)은 상기 동판(200)의 폭 길이 내에서 길이방향으로 적어도 하나 이상의 직선 또는 지그재그 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전도성이 향상된 면상발열체.
   
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