KR102619592B1 - 면상발열 기기 및 이의 적용 방법 - Google Patents
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Abstract
면상발열 기기 및 이의 적용 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기는, 사각형의 탄소섬유 시트와 상기 탄소섬유 시트의 평행한 두 변에 위치하는 한 쌍의 금속 전극을 포함하는 탄소섬유 면상발열시트; 및 상기 한 쌍의 금속 전극에 연결되어 상기 탄소섬유 면상발열시트에 직류 5V의 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
Description
본 발명은 면상발열 기기 및 이의 적용 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적외선 방사율이 우수한 탄소섬유 시트를 이용한 면상발열체를 적용한 면상발열 기기 및 이의 적용 방법에 관한 것이다.
휴대용 난방기구에 들어가는 발열체들은 지금까지 구리와이어, 탄소섬유 와이어 등이 사용되어왔다. 이와 같은 발열선은 열확산을 위해 1~5mm 두께의 열확산층을 수반하여야 해서 두껍게 만들어져야 했으며, 인체 쪽이 아닌 공기 중으로 열손실도 커서 난방 효율도 떨어졌다. 이에, 난방기구에 면상발열체를 적용하려는 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
기존의 가장 일반적인 면상 발열체의 경우, 카본블랙 분말을 반죽(paste) 형태로 절연필름 상에 도포하는 방식이며, 일정 저항을 갖고 있는 도전성 물질을 소정 패턴으로 절연체에 도포하고 발열패턴을 만들기도 한다. 이와 같은 면상 발열체의 경우 카본간의 접점이 과다하게 많이 발생하여 저항이 커져서 낮은 전압으로 발열시킬 수가 없다. 고전압 발열은 과열 위험성을 높이고 화재 위험 및 감전 위험을 높이는 방식이어서, 이와 같은 문제를 줄이기 위해 저전압으로 발열시키기 위한 다양한 소재 개발이 진행되고 있다.
최근 개발된 방법으로 탄소나노튜브를 섬유와 같이 섞어서 직조하여 면상 발열체를 만드는 경우도 있다. 하지만 제작 시간이 길고, 가격이 비싸서 범용적으로는 사용되지 못하고 있다. 보다 경제적이고 발열특성이 우수한 소재와 구조의 개발이 필요하다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저저항 탄소섬유 시트를 제작하는 방법과 이를 사용한 탄소섬유 면상발열체 및 이와 같은 면상발열체를 적용한 저전압 발열 면상발열 기기 및 이의 적용 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기는, 사각형의 탄소섬유 시트와 상기 탄소섬유 시트의 평행한 두 변에 위치하는 한 쌍의 금속 전극을 포함하는 탄소섬유 면상발열시트; 및 상기 한 쌍의 금속 전극에 연결되어 상기 탄소섬유 면상발열시트에 직류 5V의 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다..
또한, 상기 탄소섬유 시트는 평균 길이 10mm 이하로 잘린 단탄소섬유를 사용하여 만들어진 부직포 형태이고, 부직포 두께는 100um 이하이고, 공극률 50% 이상일 수 있다.
또한, 상기 탄소섬유 시트는 전기적 특성이 면저항 10 Ω/square 이하일 수 있다.
또한, 상기 탄소섬유 시트는 비전도성 폴리머 바인더 함량이 3wt% 이하일 수 있다.
그리고, 상기 탄소섬유 면상발열시트의 양면에 절연을 위한 부도체 필름 또는 천을 부착하여 탄소섬유 면상발열체를 제작하여 사용할 수있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기의 적용 방법은, 상술한 면상발열 기기를 적용하는 방법에 있어서, 발열조끼, 발열방석, 발열허리밴드, 발열복대, 발열장갑, 발열깔창, 발열담요, 발열의자, 발열풋워머, 발열데스크히터 중 적어도 하나에 상기 면상발열 기기를 적용한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 저전압의 탄소섬유 시트의 제작이 가능하고, 적외선 방사율이 우수한 탄소섬유 면상발열체를 구성할 수 있으며, 이를 이용하여 5V의 저전압에서 충분히 발열되는 면상발열 기기를 제작할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따라 제작되는 면상발열 기기는 얇고 가벼워서 휴대가 간편하며, 저전압으로 발열이 가능하여 높은 발열량을 갖는 휴대용 난방 기구들을 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 면상발열체의 사진을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 탄소섬유 면상발열체의 열화상 이미지를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열조끼를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열방석을 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열허리밴드를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열복대를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열장갑의 개념을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열깔창의 개념을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열의자의 개념을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열풋워머를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열데스크히터를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 탄소섬유 면상발열체의 열화상 이미지를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열조끼를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열방석을 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열허리밴드를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열복대를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열장갑의 개념을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열깔창의 개념을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열의자의 개념을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열풋워머를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열데스크히터를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
기존의 탄소섬유 시트는 바인더 함량이 5% 이상으로 만들어지며 10g/m2의 면적당 무게를 갖도록 만들어지면서 전기전도성은 20 Ω/□ (Ω/square) 이상으로 만들어졌다. 높은 바인더 함량은 탄소섬유 강도를 올려서 제작을 용이하게 하고 보강재로써 기능을 올려주기는 할 수 있지만, 부도체인 바인더가 탄소섬유 간 접점에 끼며 전기전도성은 크게 떨어지는 단점이 있다. 탄소섬유 부직포의 전기적 특성을 중요하게 사용하지 않던 응용방법에서는 관계 없지만 본 기술 범위인 발열체와 같은 경우는 전기전도성이 중요하여 복합체 조성에 의한 전기전도성 조절은 매우 중요하다.
우리는 새로운 기술을 개발하여 바인더 함량을 3% 이하로 떨어뜨렸다. 초기 실험에 3% 이하 바인더 함량에서 탄소섬유 시트는 탄소섬유가 결합력이 1MPa/cm2으로 약하여 쉽게 찢어지는 특성을 보였다. 전기전도성도 큰 차이를 보이지 않았다. 이에 낮은 바인더 함량에서도 적절한 탄소섬유 부직포 시트의 강도를 유지할 수 있으면서도 저항을 더 낮출 수 있는 방법을 개발하였다. Wet-laid 방식으로 만들어지는 탄소섬유 부직포의 건조를 가열 롤러로 압착하며 건조시킴으로써 결과물의 강도를 높이고 저항을 낮출 수 있었다. 그 원리는 탄소섬유 건조 시 탄소섬유가 거리를 더 가깝게 하고, 서로 접점이 분리되는 탄소섬유의 수를 줄일 수 있어서 압축 건조가 낮은 바인더 함량에서도 낮은 저항을 만들어 낼 수 있던 것이다.
새로운 방법으로 얻어지는 탄소섬유 시트는 평균 길이 10mm 이하로 잘린 단탄소섬유를 사용하여 만들어진 부직포 형태이고, 부직포 두께는 100um 이하이고, 공극률 50% 이상이면서 전기적 특성이 면저항 10 Ω/□ 이하인 것을 특징으로 한다. 이는 기존 탄소섬유 부직포들이 보여주던 특성보다 우월한 것으로 특히, 부직포 두께 대비 면저항이 낮은 특징을 가지고 있다.
강도면에서도 3% 바인더 함량에서 탄소섬유 시트 두께가 얇아져 단위면적당 인장강도는 증가하여 인장강도가 5MPa/cm2으로 쉽게 찢어지지 않도록 바뀌었다.
공정상에서 가열롤러를 통과하는 탄소섬유 시트의 온도는 150도에서 200도 사이가 되는 것이 좋으며, 이는 건조 중 바인더의 재용융에 의해 건조용 가열롤러와 탄소섬유 시트가 붙는 현상을 막을 수 있다. 하지만 가열롤러의 온도는 탄소섬유 온도를 150도에서 200도 사이로 유지시키기 위해 150도에서 230도 사이로 유지시키는 것이 좋다. 이송 속도가 빨라짐에 따라 탄소섬유 시트의 온도가 가열롤러 온도에 도달하지 못하고 배출될 수 도 있기 때문이다.
발열체의 제작은 탄소섬유 시트를 사각으로 절단하여 준비하고, 탄소섬유 시트의 평행한 두 변에 끝단에 한 쌍의 금속 전극을 부착시킨다. 금속 전극은 전기전도성이 탄소섬유 보다 우수한 알루미늄이나 구리 호일을 폭 5 ~ 10mm로 자른 리본 형태를 사용하는 것이 좋다. 전극과 탄소섬유 시트의 부착은 전도성 폴리머를 사용하거나 듬성듬성 뿌려지듯 도포된 부도체 폴리머를 사용할 수도 있다.
이와 유사하게 폴리머 접착제에 의해 서로 결합하는 한 쌍의 탄소섬유 시트와, 상기 한 쌍의 탄소섬유 시트 사이에 위치하는 한 쌍의 금속 전극을 포함하는 탄소섬유 면상발열체, 및 상기 한 쌍의 금속 전극에 연결되어 상기 탄소섬유 면상발열체에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하도록 만들 수 있다. 이때, 폴리머 접착제는 전도성 폴리머 접착제일 수 있으며, 한 쌍의 탄소섬유 시트 사이와, 금속 전극과 탄소섬유 시트 사이에 도포될 수 있다. 상기 폴리머 접착제에 의해 상기 한 쌍의 금속 전극이 상기 한 쌍의 탄소섬유 시트 사이에 결합하게 된다.
여기에서, 탄소섬유 시트는 열을 발산하는 발열체가 되며, 금속 전극은 열을 발산하는 탄소섬유 시트에 전류를 전달한다. 즉, 탄소섬유 시트가 발열부가 되고, 금속 전극이 전극부가 된다. 이때, 탄소섬유 시트는 종래의 탄소섬유 시트의 두께를 반으로 줄인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
금속 전극이 탄소섬유 시트에 끼워진 형태가 됨으로써, 금속 전극을 탄소섬유 시트의 양면에 사용하지 않게 되어 금속 전극의 개수를 종래에 비해 반으로 줄일 수 있다. 또한, 전극부인 금속 전극과 발열부인 탄소섬유 시트 간 접촉 면적은 2배가 됨으로써, 접촉부의 발열 문제도 해결되고, 저전압으로 발열이 가능하다. 또한, 전극의 개수를 줄임에 따라 두께를 줄일 수 있다.
그리고, 전원 공급부는 저전압으로 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부로 DC 5V 정도의 리튬이온전지 등을 사용할 수 있다. 즉, 저전압으로 발열이 가능하여 직류 5V 리튬이온전지로 높은 발열량을 갖는 휴대용 난방기구들을 제작할 수 있다.
또한, 탄소섬유와 전극, 탄소섬유간 접합은 전도성 폴리머 접착제를 탄소섬유 시트 사이와, 금속 전극과 탄소섬유 시트 사이에 고르게 도포하여 면 전체에 접착층을 형성할 수도 있으나, 금속 전극이 탄소섬유 시트 사이에 끼워져 고정되는 형태가 되므로, 전도성 폴리머 접착제를 듬성듬성 도포할 수도 있다. 이에, 전도성 폴리머 접착제를 듬성듬성 도포함으로써, 고가인 전도성 폴리머 접착제의 사용량을 줄여 비용을 절감할 수 있다. 전도성 폴리머 접착제는 공지된 여러 전도성 폴리머 접착제가 사용될 수 있다.
또한, 전도성 접착제 외에 비전도성 접착제도 사용될 수 있다. 이러한 비전도성 폴리머 접착제는 스프레이, 롤링 등의 방식으로 탄소섬유 시트, 금속 전극에 부착될 수 있다. 즉, 비전도성 폴리머 접착제는 층을 형성하지는 않으며, 수십 μm의 액적이 탄소섬유 사이, 금속 전극의 표면에 달라 붙어 탄소섬유 시트 간, 탄소섬유 시트와 금속 전극 간에 부착력을 만들어 준다. 이때, 비전도성 폴리머 접착제에 의해 일정한 층이나 필름을 형성하지는 않으며, 액적 상태로 미약하게 뿌려지기 때문에 그 사용량이 적다. 예를 들어, 비전도성 폴리머 접착제는 용매에 용해된 상태, 또는 알콜이나 물에 분산된 상태로 탄소섬유 시트, 금속 전극에 스프레이 방식 등으로 분사될 수 있다. 폴리머 바인더의 경우, 아크릴레이트수지, 에폭시수지, 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리아마이드, 폴리이미드 및 폴리에테르 중에서 선택된 1종 또는 스티렌부타디엔고무(styrene butadien rubber:SBR), 부타디엔고무(butadiene rubber:BR), 니트릴고무(acrylonitrile-butadiene rubber:NBR), 폴리클로로프렌고무(polychloroprene rubber:CR), 에틸렌프로필렌고무(ethylene propylene rubber:EPR), 우레탄고무(urethane rubber), 아크릴고무(acrylic rubber), 클로로솔폰화 폴리에틸렌고무(CSM), 실리콘고무 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
여기에서, 탄소섬유는 PAN계(폴리아크릴로니트릴계), 피치계, 레이온계뿐만 아니라, 섬유상을 가진 고탄소함유 소재를 사용할 수 있다. 금속 전극은 한 쌍의 탄소섬유 시트의 사이 양 측부에 각각 부착될 수 있다. 이때, 금속 전극을 탄소섬유 시트의 일면 양 끝단에 맞추어 위치시킬 수도 있으나, 금속 전극을 탄소섬유 시트 사이에 완전히 들어오도록 하여 금속 전극의 움직임을 방지할 수 있다. 금속 전극으로는 구리나 알루미늄 호일이 적합하며 두께 3~100μm 정도, 폭 3~10mm 정도의 구리 리본 등을 사용할 수 있다. 전선이 부착된 탄소섬유 시트 양면에는 절연을 위한 부도체 필름을 부착시켜 주는 것이 좋다. 절연을 위한 부도체 필름은 부직, 직조 등의 천 형태로 만든 것과 필름 형태가 쓰일 수 있다. 천 형태는 메쉬형 천, 부직포, 스폰지형 등의 기공률이 높으며, 기공률과 경제성을 고려하여 부직포 형태의 천을 사용할 수 있다. 천 형태의 절연 시트는 폴리머나 천연섬유 재질의 직조 또는 부직, 그물상 구조 등으로 이루어질 수 있으며, 셀룰로오스, 폴리아미드, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리페놀 포름알데히드(PF), 폴리비닐 알코올(PVOH), 폴리비닐클로라이드(PVC), 방향족 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PU) 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다공성 절연층은 PET, PP, PE 등의 부도체 폴리머 또는 셀룰로오스를 포함하여 부직, 직조 등의 천 형태로 만든 것일 수 있다.
필름 형태는 기공이 없는 완전한 폴리머 필름을 사용하는 것을 말한다. 경제성과 내구성을 고려하여 폴리아미드, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 폴리페놀 포름알데히드(PF), 폴리비닐 알코올(PVOH), 폴리비닐클로라이드(PVC), 방향족 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PU) 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 두께는 50um에서 200um 이내가 적정하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 면상발열체의 사진을 도시한 도면이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 탄소섬유 면상발열체의 열화상 이미지를 도시한 도면이다.
아래의 실시예 1에 따른 함침 방식으로 탄소섬유 면상발열시트를 제작하였다. 그런 후에, 열화상 이미지를 획득하였다.
위와 같은 소재와 구조로 제작된 탄소섬유 면상발열 시트의 양면에 절연을 위한 부도체 필름 또는 천을 부착하여 보다 안전한 형태의 탄소섬유 면상발열체를 제작한다. 이와 같은 과정을 거친 탄소섬유 면상발열체는 발열조끼, 발열방석, 발열허리밴드, 발열복대, 발열장갑, 발열깔창, 발열담요, 발열의자, 발열풋워머, 발열데스크히터 등에 적용 가능하다.
이와 같은 탄소섬유 면상발열체 적용 면상발열 기기는 5V의 저전압 구동으로 과열 위험과 화재 위험을 낮추고, 휴대용 리튬이온전지를 이용한 휴대형으로의 제작이 가능하여 편의성을 크게 높일 수 있다.
<실시예 1>
6 mm 길이의 탄소섬유 촙을 분산시켜 두께 50μm의 탄소섬유 부직포를 제작하였다. 가로 세로 각각 100mm 크기로 잘라내서 탄소섬유 부직포의 양 끝에 폭 5mm, 두께 36μm의 구리 리본을 밀착시켰다. 접착은 비전도성 고무계 바인더를 톨루엔 용재에 녹여 스프레이 하고 밀착시키는 방식을 사용하였다. 5%고무 함량과 95% 톨루엔 포함 유기용재에 녹여 좋은 결과를 얻었다. 면상발열시트의 제작은 하단부터 순서대로 탄소섬유 부직포, 구리 리본, 탄소섬유 부직포를 놓고 고무계 접착제를 사용하여 부착하였다. 순서는 2장의 탄소섬유 부직포 각각의 한 면에 접착제를 스프레이 하고, 구리 리본을 사이에 두고 부착하였다. 접착제의 사용량은 약 5 ml 수준이었다. 110℃ 의 오븐에서 3분간 건조하여 탄소섬유 부직에 구리 리본을 영구 고정시켰다.
탄소섬유 발열시트 양면에 부도체인 PET 부직포 50um를 같은 접착 방식으로 부착하여 탄소섬유 면상발열체를 완성하으며, 이를 도 1에 도시하였다.
양단 전극에 5V를 인가하여 발생되는 열을 열화상 이미지로 촬영하였으며, 이는 도 2에 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기는 여러 기술에 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 발열조끼, 발열방석, 발열허리밴드, 발열복대, 발열장갑, 발열깔창, 발열담요, 발열의자, 발열풋워머, 발열데스크히터 중 적어도 하나에 면상발열 기기를 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기는 발열조끼, 발열방석, 발열허리밴드, 발열복대, 발열장갑, 발열깔창, 발열담요, 발열의자, 발열풋워머, 발열데스크히터의 발열 모듈로 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열조끼를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열조끼에 장착할 수 있다. 일반적으로, 발열조끼의 내부에 면상발열 기기를 장착할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열방석을 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열방석에 장착할 수 있다. 일반적으로, 발열방석의 내부에 면상발열 기기를 적용할 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열허리밴드를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열허리밴드에 장착할 수 있다. 일반적으로, 발열허리밴드의 내부에 면상발열 기기를 설치할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열복대를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열복대에 장착할 수 있다. 일반적으로, 발열복대의 내부에 면상발열 기기를 적용할 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열장갑의 개념을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열장갑에 장착할 수 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 손의 편안한 움직임을 위해, 손등 부분에 탄소섬유 시트를 위치시키고, 손목 부분에 건전지 등의 전원 공급부를 위치시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열깔창의 개념을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기(50)를 발열깔창에 장착할 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 발바닥 부분에 탄소섬유 시트를 위치시키고, 발등이나 발목 부분에 건전지 등의 전원 공급부를 위치시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열의자의 개념을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열의자에 장착할 수 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 앉는 부분에 탄소섬유 시트를 위치시키고, 의자 하부나 등받침 부분 등에 건전지 등의 전원 공급부를 위치시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열풋워머를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열풋워머에 장착할 수 있다. 일반적으로, 발바닥이 닿는 부분에 면상발열 기기(50)를 적용할 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기가 적용될 수 있는 발열데스크히터를 촬영한 사진을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상발열 기기를 발열데스크히터에 장착할 수 있다. 일반적으로, 데스크의 하부나 상부에 면상발열 기기를 부착할 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (6)
- 비전도성 폴리머 접착제에 의해 서로 결합하는 한 쌍의 탄소섬유 시트와, 상기 한 쌍의 시트 사이에 위치하고 상기 비전도성 폴리머 접착제에 의해 상기 한 쌍의 탄소섬유 시트 사이에 접착되는 한 쌍의 금속 전극을 포함하는 탄소섬유 면상발열시트; 및
상기 한 쌍의 금속 전극에 연결되어 상기 탄소섬유 면상발열시트에 직류 5V의 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하고,
상기 비전도성 폴리머 접착제는 층이나 필름을 형성하지 않고 수십 μm의 액적 상태로,
상기 한 쌍의 탄소섬유 시트 사이에 뿌려져 상기 한 쌍의 탄소 섬유 시트를 접착시키고, 상기 한 쌍의 금속 전극의 각각의 표면에 달라붙어 상기 한 쌍의 탄소섬유 시트 각각에 상기 금속 전극을 접착시키는, 면상발열 기기. - 제 1항에 있어서,
상기 탄소섬유 시트는 평균 길이 10mm 이하로 잘린 단탄소섬유를 사용하여 만들어진 부직포 형태이고, 부직포 두께는 100um 이하이고, 공극률 50% 이상인, 면상발열 기기. - 제 1항에 있어서,
상기 탄소섬유 시트는 전기적 특성이 면저항 10 Ω/□ 이하인, 면상발열 기기. - 제 3항에 있어서,
상기 탄소섬유 시트는 비전도성 폴리머 바인더 함량이 3wt% 이하인, 면상발열 기기. - 제 1항에 있어서,
상기 탄소섬유 면상발열시트의 양면에 절연을 위한 부도체 필름 또는 천을 부착하여 탄소섬유 면상발열체를 제작하여 사용하는, 면상발열 기기. - 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 면상발열 기기를 적용하는 방법에 있어서,
발열조끼, 발열방석, 발열허리밴드, 발열복대, 발열장갑, 발열깔창, 발열담요, 발열의자, 발열풋워머, 발열데스크히터 중 적어도 하나에 상기 면상발열 기기를 적용하는, 면상발열 기기의 적용 방법.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |