KR102560984B1 - 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 길이에 비해 폭이 좁은 탄소섬유 면상 발열체를 유연성과 내구성을 가진 띠 형태의 탄소섬유 면상 발열체로 제작 시 배수의 흐름을 방해하지 않도록 한 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 장방형의 탄소섬유시트(110)를 준비하는 단계; 상기 탄소섬유시트(110)의 길이가 짧은 폭 방향의 양측 가장자리에 서로 대칭을 이루는 한쌍의 전극(120)을 부착하는 단계; 상기 한쌍의 전극(120)이 부착된 탄소섬유시트(110)의 상하면에 유연성이 구비된 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)를 차례로 위치시키는 단계; 상기 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)를 상기 탄소섬유시트(110)에 밀착시킨 후 가열압착하여 탄소섬유 발열체(100)를 준비하는 단계; 상기 탄소섬유 발열체(100)의 전면에 제2절연시트(160)를 코팅하는 단계; 상기 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)에 수직하게 상기 탄소섬유시트(110)의 내측면으로 복수개의 배수공(170)을 형성하는 단계; 상기 배수공(170)이 형성된 상기 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)를 가열하여 상기 탄소섬유시트(110)의 상하면의 상기 실리콘재(130)를 녹여 상기 배수공(170)에 의해 노출된 상기 탄소섬유시트(110)의 노출면에 물에 의해 상기 탄소섬유시트(110)가 흡습 또는 침수되지 않는 실리콘 보호층(130a)이 형성되어 는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 탄소섬유 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 길이에 비해 폭이 좁은 탄소섬유 면상 발열체를 유연성과 내구성을 가진 띠 형태의 탄소섬유 면상 발열체로 제작 시 배수의 흐름을 방해하지 않도록 한 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 비닐하우스를 바탕으로 하는 시설원예 농가는 재배하는 식물을 효과적으로 생산하기 위한 필수조건의 하나로, 추운 겨울에도 식물의 생육에 적합한 온도를 유지되도록 온수보일러나 온풍기 등의 보온·난방장치를 설치하여 가동하였다.
근래에는 석유를 연료로 하는 난방장치의 운전비용을 절감하기 위한 방법으로 전선 케이블이 삽입된 파이프를 지중에 배선하여 원하는 온도로 발열되게 함으로써, 식물의 뿌리 부위에 대하여 온열을 전도되게 하거나 노면의 결빙을 방지하기 위한 목적으로 지중난방 개념의 기술이 널리 이용되고 있다.
종래에 지중난방 기술의 일 예로 제안된 바 있는 공개특허 제10-2011-0134604호의 탄소사를 발열체로 사용한 난방용 저온 발열장치는, 소정길이의 파이프 내부에 다수의 탄소사로 이루어진 탄소 발열체를 배선하고, 이 탄소발열체의 양단에 연결편을 이용하여 급전용 전선을 연결하며, 파이프의 양측 개구단을 수지 또는 비철금속으로 이루어지면서 전선 인출용 인출구가 형성된 마감캡을 끼워 결합하여 구성된 것이다.
상기 발열장치는 니크롬선으로 된 발열체에 비해 발열 응답속도가 빠르고, 탄소사에서 발생되는 원적외선과 복사열을 이용하여 피조물을 가열함에 따라 열효율이 향상되면서 탄소 발열체의 산화를 억제하여 반영구적으로 사용할 수 있도록 한 장점이 있었으나, 탄소사로 이루어진 탄소 발열체를 직경이 큰 파이프에 배선하였으므로 지중에 배선하는 작업이 번거로웠으며, 상기 발열체가 삽입된 파이프는 외부에서 가해지는 압력이나 충격에 취약하여 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.
한편, 사각 띠 형태 또는 사각 판 형태로 형성되는 하부 폴리에스틸 필름과; 상기 하부 폴리에스틸 필름의 상면에 니켈인듐 산화 화합물이 첨가된 도료를 일정 간격을 가지며 길이 또는 폭방향으로 도포하여 형성되는 면상발열부와; 상기 하부 폴리에스틸 필름과 동일한 형태로 이루어져 상기 면상 발열부가 도포된 상기 하부 폴리에스틸 필름의 상면에 적층하는 상부 폴리에스틸 필름; 및 상기 면상 발열부의 양단에 압착 접합되어 전원을 공급하는 전극으로 구성됨으로써, 도로와 보도 및 지붕 등의 융설과 난방효과를 얻을 수 있도록 한 선상·면상발열체 및 선상·면상발열체를 구비하는 융설·온상매트가 특허출원 제10-2010-0046357호에 의해 공지되어 있다.
그러나 상기 종래의 선상·면상발열체에 구비된 면상발열부는 폴리에스틸 필름에 전기전도성 도료를 도포하여 씰링되어 있으므로, 휨이나 하중이 반복될 때 도료에 균열이 유발되면서 전도성능이 저하 및 상실되는 문제점이 있었고, 특히 길이가 긴 띠 형태(길이:100m)는 물론 매트 형태(길이:10m)로 할 경우에는 그 양단에 각각 전극을 접합하는 공정과 배선작업이 번거로운 문제점이 있었다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 7은 종래 기술에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체 및 그의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
종래 기술에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체 및 그의 제조 방법을 설명하기 위한 도면은 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이 우선, 도 1에서와 같이 탄소섬유시트(11)를 준비한다. 이러한 탄소섬유시트(11)는 종이의 원료인 펄프에 전기적 저항에 의해 발열되는 탄소섬유를 함침되게 한 것으로 장방형 형태로 구성하고 있다.
이어 도 2에 나타낸 바와 같이 탄소섬유시트(11)의 길이가 짧은 폭 방향의 양측 가장자리에 서로 대칭을 이루는 한쌍의 전극(12)을 부착한다.
그 다음 도 3에 나타낸 바와 같이 한쌍의 전극(12)이 부착된 탄소섬유시트(11)의 상하면에 유연성이 구비된 합성수지재의 제1절연시트(13)를 위치시킨 후 도 4에 나타낸 바와 같이 제1절연시트(13)를 탄소섬유시트(11)에 밀착시킨 후 가열압착하여 탄소섬유 발열체(10)를 완성한다.
그리고 도 5는 탄소섬유시트(11)와 한쌍의 전극(12) 및 제1절연시트(13)가 접합된 탄소섬유 발열체(10)의 사시도로써 한쌍의 전극(12)에 대하여 전원을 인가하기 위한 별도의 한쌍의 통공(15)이 형성된 것을 보여주고 있다.
한편 도 6은 도 4에서의 탄소섬유체(10)에 대한 A-A'의 사시도로, 도 4의 탄소섬유 발열체(10)의 전면에 단열필름(14)이 코팅된 상태에서의 단면을 보여주고 있다. 이러한 단열필름(14) 코팅에 따라 통공을 통해 전원을 인가하는 도선(도시되지 않음) 역시 보호된다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체는 도 7에서와 같이 작물의 성장을 위하여 물을 주는 경우에 탄소섬유 발열체(10)가 아래 방향의 중앙부분으로 휘어져 있음을 알 수 있다. 이는 탄소섬유 발열체(10)가 작물을 성장시키기 위한 토양에 눌릴 수도 있기 때문일 수도 있는데, 이와 같은 경우 작물에 공급되는 물(15)이 토양의 하부로 배출되지 못하는 문제가 발생될 수 있었다. 그러한 경우 작물의 종류에 따라 물이 적절히 배수되어야 하는 작물에 탄소섬유 발열체(10)의 양측에서 중앙부분으로 모여 있는 물(15)이 배수되지 않음에 따른 문제를 발생시킬 수 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 길이에 비해 폭이 좁은 탄소섬유 면상 발열체를 유연성과 내구성을 가진 띠 형태의 탄소섬유 면상 발열체로 제작 시 배수의 흐름을 방해하지 않도록 한 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 장방형의 탄소섬유시트(110)를 준비하는 단계; 상기 탄소섬유시트(110)의 길이가 짧은 폭 방향의 양측 가장자리에 서로 대칭을 이루는 한쌍의 전극(120)을 부착하는 단계; 상기 한쌍의 전극(120)이 부착된 탄소섬유시트(110)의 상하면에 유연성이 구비된 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)를 차례로 위치시키는 단계; 상기 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)를 상기 탄소섬유시트(110)에 밀착시킨 후 가열압착하여 탄소섬유 발열체(100)를 준비하는 단계; 상기 탄소섬유 발열체(100)의 전면에 제2절연시트(160)를 코팅하는 단계; 상기 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)에 수직하게 상기 탄소섬유시트(110)의 내측면으로 복수개의 배수공(170)을 형성하는 단계; 상기 배수공(170)이 형성된 상기 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)를 가열하여 상기 탄소섬유시트(110)의 상하면의 상기 실리콘재(130)를 녹여 상기 배수공(170)에 의해 노출된 상기 탄소섬유시트(110)의 노출면에 물에 의해 상기 탄소섬유시트(110)가 흡습 또는 침수되지 않는 실리콘 보호층(130a)이 형성되어 는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법을 제공한다.
여기서, 한쌍의 전극(120)은 전기전도도가 우수한 금속박판으로 형성하여 그 전체두께가 0.05 ~ 0.09 mm로 할 수 있고, 상기 탄소섬유시트(110)의 상하면에 접합되는 상기 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)의 두께는 각각 0.1 ~ 0.15 mm로 함으로써, 상기 탄소섬유시트(110)와, 전극(120), 실리콘재(130) 및 제1절연시트(140)의 전체적인 두께는 0.30~0.36mm로써 박판으로 구현한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 길이에 비해 폭이 좁은 탄소섬유 면상 발열판을 절연상태를 유지되게 코팅하여 유연성과 내구성을 가진 띠 형태의 탄소섬유 면상 발열체로 제작함에 따라 탄소섬유 면상발열체를 작물의 뿌리에 인접한 지중에 간편하게 설치하고 배수의 흐름을 방해하지 않도록 하여 예를 들면 비닐하우스의 지중온도를 일정하게 조절하여 작물의 성장을 촉진 시키며 혹한기에도 난방비용을 절감하면서 작물의 재배가 효율적으로 이루어지는 효과를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 7은 종래 기술에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체 및 그의 제조 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8 내지 도 14는 본 발명에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법의 실시예를 설명하기 위한 도면이고,
도 15는 본 발명에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 실시예를 나타낸 사시도면이다.
도 8 내지 도 14는 본 발명에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법의 실시예를 설명하기 위한 도면이고,
도 15는 본 발명에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 실시예를 나타낸 사시도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체의 제조 방법은 도 8 내지 도 15에 나타낸 바와 같은데, 도 8에서와 같이 탄소섬유시트(110)를 준비한다. 이러한 탄소섬유시트(110)는 종이의 원료인 펄프에 전기적 저항에 의해 발열되는 탄소섬유를 함침되게 한 것으로 장방형 형태로 구성될 수 있다.
이어 도 9에 나타낸 바와 같이 탄소섬유시트(110)의 길이가 짧은 폭 방향의 양측 가장자리에 서로 대칭을 이루는 한쌍의 전극(120)을 부착한다.
그 다음 도 10에 나타낸 바와 같이 한쌍의 전극(120)이 부착된 탄소섬유시트(110)의 상하면에 유연성이 구비된 실리콘재(130)와 합성수지재의 제1절연시트(140)를 차례로 위치시킨 후 도 11에 나타낸 바와 같이 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)를 탄소섬유시트(110)에 밀착시킨 후 가열압착하여 탄소섬유 발열체(100)를 완성한다.
참고로, 탄소섬유시트(110)의 양측 끝단에 각각 부착되는 한쌍의 전극(120)은 전기전도도가 우수한 금속박판으로 형성하여 그 전체두께가 0.05 ~ 0.09 mm로 할 수 있고, 탄소섬유시트(110)의 상하면에 접합되는 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)의 두께는 각각 0.1 ~ 0.15 mm로 함으로써, 탄소섬유시트(110)와, 전극(120), 실리콘재(130) 및 제1절연시트(140)의 전체적인 두께는 0.30~0.36mm로써 박판으로 구현하도록 하였다. 물론 이러한 두께는 하나의 실시예로 특별히 그 두께를 한정할 필요는 없이 다양하게 구현할 수 있다.
그리고 도 11에는 탄소섬유시트(110)와 한쌍의 전극(120), 실리콘재(130) 및 제1절연시트(140)가 접합된 탄소섬유 발열체(100)의 사시도로써 한쌍의 전극(120)에 대하여 전원을 인가하기 위한 별도의 한쌍의 전극통공(150)이 한쌍의 전극(120)의 상층부에 형성된 것을 보여주고 있다.
한편 도 12는 도 11에서의 탄소섬유 발열체(100)에 대한 b-b'의 사시도로, 도 11의 탄소섬유 발열체(100)의 전면에 제2절연시트(160)가 코팅된 것을 나타내고 있다. 이러한 제2절연시트(160)의 코팅에 따라 통공을 통해 전원을 인가하는 도선(도시되지 않음) 역시 보호될 수 있도록 하였다.
이어 본 발명에서는 도 13에서와 같이 배수를 위한 배수공(170)이 탄소섬유 발열체(100)와 합성수지재의 제2절연시트(160)에 수직하게 복수개 형성된다. 이러한 배수공(170)은 탄소섬유 발열체(100)의 전면을 제2절연시트(160)가 감싸도록 코팅한 후 이루진다.
그 다음 도 14에서와 같이 배수공(170) 형성 후 실리콘재(130)가 녹아서 탄소섬유시트(110)의 노출면을 감싸도록 열을 가하여 탄소섬유시트(110)의 노출면에 실리콘 보호층(130a)이 형성되어 배수 시에도 탄소섬유시트(110)는 물에 의해 흡습되거나 침수되지 않도록 하였다. 이때, 실리콘재(130)가 녹아서 탄소섬유시트(110)의 노출면을 감싸도록 열을 가하여 탄소섬유시트(110)의 노출면에 형성되는 실리콘 보호층(130a)의 가열 온도는 실리콘재(130)의 종류와 합성수지재로 구성되는 제1, 제2절연시트(140)(160)의 종류에 따라 현장경험(field test)에 따라 수행될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 지중난방을 위한 탄소섬유 발열체(100)의 배수공(170)이 포함된 사시도는 도 15에서와 같은 실시예를 통해 나타낼 수 있으며, 제절연시트(160)의 전면에 단열필름(180)이 형성된 것을 보여주고 있다. 이러한 단열필름(180)에도 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)에 형성된 배수공(170)과 동일한 위치에 배수홀(190)이 형성되는데, 이러한 단열필름(180)의 배수홀(190)은 별도의 단열필름(180)을 형성한 경우 별도로 펀칭작업 등에 의해 형성할 수 있다.
또한 복수개의 탄소섬유 발열체를 원하는 만큼의 길이로 연결하여 이용될 수 있음을 예시돌 보여주고 있다.
따라서 이러한 본 발명에 의하면 종래에서 발생되던 문제인 작물에 공급되는 물이 토양의 하부로 배출되지 못하는 문제가 해결되어 작물에 따라 물이 배수되어야 하는 작물에 대하여 작물이 고사하거나 생육에 문제가 발생될 수 있던 문제를 해결할 수 있다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 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 한다.
100 : 탄소섬유 발열체 110 : 탄소섬유시트(110)
120 : 전극 130 : 실리콘재(130)
130a : 실리콘 보호층 140 : 제1절연시트
150 : 전극 통공 160 : 제2절연시트
170 : 배수공 180 : 단열필름
190 : 배수홀
120 : 전극 130 : 실리콘재(130)
130a : 실리콘 보호층 140 : 제1절연시트
150 : 전극 통공 160 : 제2절연시트
170 : 배수공 180 : 단열필름
190 : 배수홀
Claims (2)
- 장방형의 탄소섬유시트(110)를 준비하는 단계;
상기 탄소섬유시트(110)의 길이가 짧은 폭 방향의 양측 가장자리에 서로 대칭을 이루는 한쌍의 전극(120)을 부착하는 단계;
상기 한쌍의 전극(120)이 부착된 탄소섬유시트(110)의 상하면에 유연성이 구비된 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)를 차례로 위치시키는 단계;
상기 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)를 상기 탄소섬유시트(110)에 밀착시킨 후 가열압착하여 탄소섬유 발열체(100)를 준비하는 단계;
상기 탄소섬유 발열체(100)의 전면에 제2절연시트(160)를 코팅하는 단계;
상기 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)에 수직하게 상기 탄소섬유시트(110)의 내측면으로 복수개의 배수공(170)을 형성하는 단계; 및
상기 배수공(170)이 형성된 상기 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)를 가열하여 상기 탄소섬유시트(110)의 상하면의 상기 실리콘재(130)를 녹여 상기 배수공(170)에 의해 노출된 상기 탄소섬유시트(110)의 노출면에 물에 의해 상기 탄소섬유시트(110)가 흡습 또는 침수되지 않는 실리콘 보호층(130a)이 형성되는 단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 한쌍의 전극(120)은 전기전도도가 우수한 금속박판으로 두께가 0.05 ~ 0.09 mm이고, 상기 탄소섬유시트(110)의 상하면에 접합되는 상기 실리콘재(130)와 제1절연시트(140)의 두께는 각각 0.1 ~ 0.15 mm로 함으로써, 상기 탄소섬유시트(110)와, 전극(120), 실리콘재(130) 및 제1절연시트(140)의 전체 두께는 0.30~0.36mm의 박판으로 구현되고,
상기 실리콘 보호층(130a)은 상기 탄소섬유 발열체(100)와 제2절연시트(160)에 수직하게 상기 탄소섬유시트(110)의 내측면으로 복수개의 배수공(170) 형성 후 상기 실리콘재(130)가 녹아서 상기 탄소섬유시트(110)의 노출면을 감싸도록 열을 가하여 상기 탄소섬유시트(110)의 노출면에 형성되는 것임을 특징으로 하는 탄소섬유 발열체의 제조 방법.
- 삭제
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6029078A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-14 | Mitsubishi Electric Corp | 無線通信装置 |
| KR100883169B1 (ko) * | 2008-05-15 | 2009-02-10 | (주)담스코 | 면상발열체 |
| KR20100046357A (ko) | 2008-10-27 | 2010-05-07 | 김재근 | 중앙집중식 절삭유 자동보충시스템 |
| KR20110134604A (ko) | 2010-06-09 | 2011-12-15 | 주식회사 네오엔 | 탄소사를 발열체로 사용한 난방용 저온 발열장치 |
| KR20170022083A (ko) * | 2015-08-19 | 2017-03-02 | 김태영 | 지중난방용 발열체와 그 제조방법 |
-
2022
- 2022-03-28 KR KR1020220037863A patent/KR102560984B1/ko active IP Right Grant
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