KR20020013079A - 정온도계수저항을 이용한 4층 구조의 김서림 방지 욕실거울 히터 - Google Patents

Abstract

여기에 정온도계수저항을 이용한 욕실 거울 히터 장치가 개시된다. 본 발명의 히터 장치는 V+ 전극 판과 V- 전극 판이 상호 교대적으로 지그재그 형태로 구성되고, 각 전극판에 구성되는 다수의 전극 가지들이 깍지끼듯 맞물려 구성된다. 각 전극 가지 사이에는 정온도계수 저항이 바 형태로 다수 형성된다. 바 형태로 구성되는 다수의 정온도계수 저항은 히팅 영역의 전반에 고르게 분포되며, 또한 불연속적인 바 형태로 각기 존재하게 됨으로 히팅 영역 전반에 걸쳐 균일한 발열 효과를 얻을 수 있다. 또한 히터 장치의 전원 공급은 V+ 전극 판의 끝단과 이와 대치되는 반대편 하나의 V- 전극 판의 끝단으로 각각 V+ 전원과 V- 전원을 공급한다. 이렇게 함으로서 열 효율 및 히팅 영역 전반에 대한 발열 분포를 더욱 균일하게 얻을 수 있다.

Description

정온도계수저항을 이용한 4층 구조의 김서림 방지 욕실 거울 히터{BATHROOM MIRROR HEATER OF FOUR LAYER STRUCTURE USING POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT RESISTER PREVENTING BATHROOM MIRROR STEAMED UP}

본 발명은 히터 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 정온도계수(positive temperature coefficient) 특성을 갖는 저항(positive temperature coefficient resister; PTCR)을 이용한 히터 장치에 관한 것으로 욕실용 거울과 같은 넓은 면적을 히팅하기에 적합한 정온도계수 히터 장치에 관한 것이다.

정온도계수 저항은 자기 온도 조절 기능을 갖는다. 정온도계수 저항을 발열체로 사용하는 정온도계수 히터는 수십 년 동안 여러 분야에서 널리 사용되어 왔다. 예를 들어, 욕실에 장착되는 거울의 뒷면에 부착하여 거울 표면의 습기를 제거하기 위한 용도로 사용되고 있으며, 자동차의 백 미러 뒷면에 부착하여 백 미러 표면의 습기를 제거하기 위한 용도로도 사용되고 있다. 이와 같은 용도 외에도 수도관의 외부 표면에 부착하여 수도관이 동파되는 것을 방지하는 용도로 사용되기도 하는 등 정온도계수 히터의 응용분야는 다양하다.

정온도계수 히터는 온도가 증가함에 따라 저항값이 증가하는 특성을 갖는다. 그러므로 온도 증가와 더불어 저항값이 증가하게 되므로 전류량이 감소하게 되고, 이에 따라 온도가 지속적으로 증가되는 것이 방지된다. 정온도계수 히터는 자기 온도 조절 기능을 갖는다는 점에서 부온도계수(negative temperature coefficient) 특성을 갖는 히터보다 상대적으로 안전하다.

이러한 이점을 갖는 정온도계수 히터는 상술한 바와 같은 여러 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 종래의 정온도계수 히터는 욕실용 거울의 후면에 장착되는 경우와 같이 히팅 면적이 대형인 경우 히팅 영역의 표면 온도가 균일하게 분포되지 못하는 문제점을 갖는다. 히터는 기층 평판(substrate planer) 상에 구성된 V+ 전극 판과 V- 전극 판 그리고 이들 사이에 연결되는 발열 저항들의 구조적인 특성에 의해 저항값이 달라 발열 온도가 달라진다. 그럼으로 히터의 표면 온도가 균일하게 분포되지 않는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 욕실용 거울과 같이 대형의 히팅 면적에 대하여 균일하게 발열할 수 있는 정온도계수 히터 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 욕실 거울 히터 장치에 사용된 정온도계수 저항의 온도 및 저항, 전류의 변화 특성을 보여주는 그래프;

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 욕실 거울 히터 장치의 V+ 전극 판과 V- 전극 판의 구조를 보여주는 도면;

도 4는 도 2의 'A' 영역을 확대하여 보여주는 사시도;

도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 V- 전극 판과 브릿지 바의 연결 구조를 보여주는 단면도;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 욕실 거울 히터 장치의 V+, V- 전극 판 상에 카본 페이스트 바가 장착된 것을 보여주는 사시도;

도 7은 도 6의 히터 장치의 단면 구조를 보여주는 위한 부분 단면 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 기층 평판 20: V+ 전극 판

30, 32, 34: V- 전극 판 40, 42, 44, 46: 접속단자

50, 52: 브릿지 바 60: 정온도계수 저항

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 정온도계수 저항을 이용한 욕실 거울 히터 장치에 있어서: 전기적으로 절연된 기층 평판; 상기 기층 평판에 지그재그 형태로 구성되는 도전성의 제1 전원 전극 판; 상기 제1 전원 전극 판의 사이로 맞물려 다수로 구성되는 도전성의 제2 전원 전극 판, 상기 제2 전원 전극 판은 상기 기층 평판의 후면에 구성되는 도전성의 브릿지 바에 의해 전기적으로 직렬 접속되며, 상기 제1 및 제2 전원 전극 판은 각기 바 형태의 전극 가지들을 다수 구성하되 상기 제1 및 제2 전원 전극 판의 전극 가지들은 깍지끼듯 상호 맞물려 구성되고; 상기 제1 및 제2 전원 전극 판의 전극 가지들 사이에서 각각의 맞물리는 전극 가지 쌍들을 상호 전기적으로 연결하도록 해당 전극 가지와 평행한 바 형태로 구성되는 다수의 정온도계수 저항 및; 상기 정온도계수 저항들 간에 구성되어 전기적으로 절연하는 절연체를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 전극 가지는 대략 1mm 정도의 선폭과 대략 60mm 정도의 길이 그리고 각 전극 가지들 간의 간격은 대략 2mm 정도로 구성하는 것이 바람직하다.

이 실시예에 있어서, 상기 정온도계수 히터 장치의 전원 공급은 제1 전원 전극 판의 일 끝단과 이와 대치되는 반대편 하나의 제2 전원 전극 판의 끝단으로 각각 전원이 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 신규한 욕실 거울 히터 장치는 정온도계수 저항을 사용하여 발열체 저항을 구성하고, 이에 따라 자기 온도 조절 기능을 갖는다. 기층 평판에 상에 구성되는 V+ 전극 판과 V- 전극 판과 그 사이에 연결되는 정온도계수 저항들이 각기 구조적으로 전기적 저항 성분이 균일하게 분포되도록 되어 있어 히터의 표면 온도가 균일하게 분포된다.

도 1에 본 발명의 욕실 거울 히터 장치에 사용된 정온도계수 저항의 온도 및 저항, 전류의 변화 특성을 보여주는 그래프가 도시되어 있다. 도면을 참조하여, 본 발명의 욕실 거울 히터 장치는 온도가 증가함에 따라 저항값이 증가하는 특성을 갖는다. 그러므로 온도 증가와 더불어 저항값이 증가하게 되므로 전류량이 감소하게 되고, 그럼으로 히터 장치의 온도가 지속적으로 증가되는 것이 방지된다. 이와 같은 자기 온도 조절 범위는 정온도계수 저항의 제조 방법에 따라 다르게 할 수 있다.

도 2 및 도 3에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 욕실 거울 히터 장치의 V+ 전극 판과 V- 전극 판의 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도면을 참조하여, 본 발명의 히터 장치는 전기적으로 절연된 기층 평판(substrate planer)(10)을 구비하고, 기층 평판(10)의 전면에는 지그재그(zig zag)로 V+ 전극 판(20)이 구성되고, 지그재그로 구성된 V+ 전극 판(20)에 맞물려 V- 전극 판(30, 32, 34)이 다수 구성된다. 상기 V+ 전극 판(20)과 V- 전극 판(30, 32, 34)의 선폭은 대략 10cm 내지 100cm의 길이로 구성된다.

이러한 V+ 전극 판(20)과 V- 전극 판(30, 32, 34)의 구조적 특징을 보여주기 위한 사시도가 첨부도면 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 도 2의 'A' 영역을 확대하여 보여주는 사시도이다. V+ 전극 판(20)과 V- 전극 판(30, 32, 34)은 각기 바 형태의 전극 가지(electrode branch)(12, 36)를 다수 가지며, V+ 전극 판(20)과 V- 전극 판(30, 32, 34)의 전극 가지들(12, 36)은 상호 깍지끼듯 맞물려 있다. 전극 가지(12, 36)의 폭은 대략 1mm 정도하고 길이는 대략 60mm 정도로 구성하는 것이 바람직하고, 전극 가지(12, 36)들 간의 간격은 대략 2mm 정도로 구성하는 바람직하다.

기층 평판(10)의 후면으로 기층 평판(10)의 전면에 장착된 다수의 V- 전극 판(30, 32, 34)을 전기적으로 직렬 접속하기 위한 도전성의 브릿지 바(bridgebar)(50, 52)가 다수 구성된다. 기층 평판(10)은 폴리에틸렌 텔레프탈레이드(PET), 나이론(Nylon), PVC 등으로 구성될 수 있다. V+ 전극 판(20), V- 전극 판(30, 32, 34) 그리고 브릿지 바(50, 52)는 기층 평판(10) 상에 도전성 물질인 실버 페인트(silver paint)를 실크스크린 방식에 의해 인쇄하여 구성할 수 있다.

도 5에 도 2 및 도 3에 도시된 V- 전극 판(30, 32, 34)과 브릿지 바(50, 52)의 연결 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 도면을 참조하여, 다수의 V- 전극 판(30, 32, 34)과 다수의 브릿지 바(50, 52)는 각기 끝단이 다수의 접속단자(40, 42, 44, 46)에 의해 전기적으로 접속된다. 접속단자(40, 42, 44, 46)는 기층 평판(10)을 관통하여 V- 전극 판(30, 32, 34)과 브릿지 바(50, 52)를 전기적으로 접속시킨다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 욕실 거울 히터 장치의 V+, V- 전극 판 상에 카본 페이스트 바가 장착된 것을 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6의 히터 장치의 단면 구조를 보여주는 위한 부분 단면 사시도이다. 상술한바와 같이 V+ 전극 판(20)과 V- 전극 판(30, 32, 34)이 구성된 후, V+ 전극 판(20)과 V- 전극 판(30, 32, 34)의 각각의 전극 가지(12, 36) 사이에는 정온도계수 저항(60)이 바 형태로 구성된다. 정온도계수 저항(60)은 80~90%의 EVA 수지와 10~20%의 카본 블랙(carbon black)을 용재에 넣어 혼합한 카본 페이스트(carbon paste)를 실크스크린 방식에 의해 프린트되어 구성된다.

이상과 같이, 본 발명의 히터 장치는 V+ 전극 판(20)과 V- 전극 판(30, 32,34)이 상호 교대적으로 지그재그 형태로 구성되고, 각기 다수의 전극 가지(12, 36)가 깍지끼듯 맞물려 구성된다. 그리고 각 전극 가지(12, 36)들 사이에서 각각의 맞물리는 전극 가지 쌍들을 상호 전기적으로 연결하도록 해당 전극 가지와 평행한 바 형태로 다수의 정온도계수 저항(60)이 형성된다. 그리고 도면에 도시되지는 안았으나 상기 정온도계수 저항(60)들간에 전기적으로 절연하는 절연체가 구성된다. 그리고 최종적으로 양면 테이프 또는 접착제를 이용하여 욕실용 거울의 후면에 장착한다.

바 형태로 구성되는 다수의 정온도계수 저항(60)이 히팅 영역의 전반에 걸처 고르게 분포되며, 또한 불연속적인 바 형태로 각기 존재하게 됨으로 탄소페이스트 표면을 타고 흐르는 전류를 차단할 수 있어 히팅 영역 전반에 걸쳐 균일한 발열 효과를 얻을 수 있으며 탄소 페이스트의 도포량을 종래와 비교하여 감소할 수 있다. 또한 히터 장치의 전원 공급은 V+ 전극 판(20)의 끝단과 이와 대치되는 반대편 하나의 V- 전극 판(34)의 끝단으로 각각 V+ 전원과 V- 전원이 공급된다. 공급 전원은 대략 12V 정도의 전원을 사용할 수 있다. 이렇게 함으로서 열 효율 및 히팅 영역 전반에 대한 발열 분포를 더욱 균일하게 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 욕실 거울 히터 장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 욕실용 거울과 같은 대형의 히팅 영역에 대하여도 히팅 영역 전반에 대한 균일한 발열을 얻을 수 있다. 그리고 지그재그 형태로 구성되는 V+ 전극 판과 V- 전극 판 그리고 각각의 다수의 전극 가지들의 기본 구조를 반복하여 확장 구성하여 보다 큰 영역에 대하여도 균일한 발명을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 정온도계수 저항을 이용한 욕실 거울 히터 장치에 있어서:

   전기적으로 절연된 기층 평판;

   상기 기층 평판에 지그재그 형태로 구성되는 도전성의 제1 전원 전극 판;

   상기 제1 전원 전극 판의 사이로 맞물려 다수로 구성되는 도전성의 제2 전원 전극 판, 상기 제2 전원 전극 판은 상기 기층 평판의 후면에 구성되는 도전성의 브릿지 바에 의해 전기적으로 직렬 접속되며, 상기 제1 및 제2 전원 전극 판은 각기 바 형태의 전극 가지들을 다수 구성하되 상기 제1 및 제2 전원 전극 판의 전극 가지들은 깍지끼듯 상호 맞물려 구성되고;

   상기 제1 및 제2 전원 전극 판의 전극 가지들 사이에서 각각의 맞물리는 전극 가지 쌍들을 상호 전기적으로 연결하도록 해당 전극 가지와 평행한 바 형태로 구성되는 다수의 정온도계수 저항 및;

   상기 정온도계수 저항들 간에 구성되어 전기적으로 절연하는 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 욕실 거울 히터 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전극 가지는 대략 1mm 정도의 선폭과 대략 60mm 정도의 길이 그리고 각 전극 가지들 간의 간격은 대략 2mm 정도로 구성하는 것을 특징으로 하는 욕실 거울 히터 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 정온도계수 히터 장치의 전원 공급은 제1 전원 전극 판의 일 끝단과 이와 대치되는 반대편 하나의 제2 전원 전극 판의 끝단으로 각각 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 욕실 거울 히터 장치.