KR200248433Y1

KR200248433Y1 - Surface type heater using paper having electric conductibility

Info

Publication number: KR200248433Y1
Application number: KR2020010017406U
Authority: KR
Inventors: 신영준
Original assignee: 신영준
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2001-10-31

Abstract

본 고안은 미세한 탄소섬유를 함침되게 하여 통전성을 갖춘 종이를 제조하되 이에 극성이 다른 전극을 각각 형성하여 통전되게 하여 설계치의 온도 대역내에서 원하는 온도로 발열되게 함으로써 각종 기구 및 제품에 적용할 때 안전한 상태에서 장기간 동안 사용이 가능하고 슬림화와 발열효율을 향상시킬 수 있게한 전기전도성 종이를 이용한 면상 발열체에 관한 것으로,The present invention impregnates fine carbon fibers to produce a paper having electrical conductivity, but forms electrodes with different polarities so that they can be energized to generate heat at a desired temperature within the temperature range of the design value. The present invention relates to a planar heating element using an electrically conductive paper that can be used for a long time in a state and improves slimming and heating efficiency.

즉, 크기가 일정하고 미세한 탄소섬유로 된 전기전도지에 전원의 양극이 각각 접속되는 전극을 분리되게 배열 고정하고, 상기 전극이 구비된 전기전도지의 상하 양측에는 점착성 물질이 도포된 연질 또는 경질로 된 절연필름을 각각 위치되게 하며, 상기 전기전도지를 중앙으로 상하양측에 절연필름을 적층되게 한 상태에서 압형기를 이용하여 일정 시간동안 고온으로 압착하여 소재의 접촉면 끼리 상호 융착에 의해 긴밀하게 접착되게 하였고, 상기 절연필름에 의해 피복된 양극의 전극에는 절연피복의 일부를 제거하여 110V 또는 220V의 전원을 공급하게 전선을 접속함으로써, 각 전극에 전기가 공급될 때 전기전도지의 면상에서 균일한 온도로 발열이 이루어지도록 한 것이다.That is, the electrodes are connected to each other and the electrodes of the power supply are separated and fixed to the electrically conductive paper made of fine carbon fiber having a constant size, and the upper and lower sides of the electrically conductive paper provided with the electrodes are made of soft or hard coated with adhesive material. The insulating films were positioned, and the electrical conductive paper was pressed at a high temperature for a predetermined time by using a pressing machine while the insulating films were stacked on the upper and lower sides, and the contact surfaces of the materials were closely bonded by mutual fusion. By connecting a wire to the electrode of the anode covered by the insulating film to supply a power of 110V or 220V by removing a portion of the insulating coating, when the electricity is supplied to each electrode, the heat generated at a uniform temperature on the surface of the electrical conductive paper It is to be done.

Description

Surface type heater using paper having electric conductibility

본 고안은 전기전도성 종이를 이용한 면상 발열체, 보다 상세하게는 미세한 탄소섬유를 균일하게 함침되게 하여 통전성을 갖춘 종이를 제조하되 이에 극성이 다른 전극을 각각 형성하여 통전되게 하여 설계치의 온도 대역내에서 원하는 온도로 발열되게 함으로써 열원이 필요한 각종 기구 및 제품에 적용할 때 안전한 상태에서 장기간 동안 사용이 가능하고 제조비용을 절감할 수 있은은 물론 발열효율을 향상시킬 수 있게한 전기전도성 종이를 이용한 면상 발열체에 관한 것이다.The present invention is a planar heating element using an electrically conductive paper, more specifically, finely impregnated with fine carbon fibers to produce a paper having electrical conductivity, but to form a different electrode with different polarity, so that the desired current within the temperature range of the design value When it is heated to temperature, it is possible to use for a long time in a safe state when applied to various equipment and products requiring heat source, and it is possible to reduce the manufacturing cost and to improve the heat generation efficiency. It is about.

일반적으로, 종이 원료인 펄프에 일정 길이의 미세한 탄소섬유를 함침하고 이에 소량의 결합재와 충전제를 가하여 균일하게 혼합한 후 이를 압착, 건조시킴에 따라 종이의 특성을 유지하면서도 전기가 전도되는 기능을 가진 종이 제조방법이 국내 특허출원 1999-21845호로 이미 공개된 바 있다.Generally, pulp, which is a raw material of paper, is impregnated with fine carbon fibers of a certain length, and a small amount of binder and filler are added to the mixture, and then uniformly mixed. Paper manufacturing method has already been disclosed in the domestic patent application 1999-21845.

즉, 상기 종래의 전기전도성 종이는 전기를 흐르게 함으로써 발생되는 저항값을 사람이 감지하지 못하는 정도의 미세한 통전성을 부여하되 저항측정기에 의해 저항값을 측정할 수 있도록 한 것으로, 그 사용처는 변조의 위험성이 있는 종이류(지폐, 수표, 상품권 등등)를 제조할 때 종이 자체에 특정한 전기저항값을 가지도록 하여 그 특정한 전기저항값을 인식 함으로써, 필요에 따라 위조 또는 변조여부를 판독할 수 있도록 하는 용도로 사용되었다.That is, the conventional electroconductive paper is designed to provide a minute electrical conductivity that the human can not sense the resistance value generated by flowing electricity, but to measure the resistance value by the resistance meter, the use of which is the risk of tampering Papers (paper, checks, gift certificates, etc.) that have a specific electrical resistance value on the paper itself to recognize the specific electrical resistance value, so as to be able to read the counterfeit or tampering, if necessary Was used.

따라서, 상기 종래의 기술은 종이에 통전성만을 단순히 부여한 것으로 전기를 에너지원으로 하는 발열기능이 없었으므로, 실용성이 저하되어 그 사용범위가 극히 한정적인 문제점이 있었다.Therefore, the above-described conventional technique merely provides electricity to the paper, and has no heat generation function using electricity as an energy source. Therefore, the practicality is lowered, and the range of use thereof is extremely limited.

본 고안은 위와 같은 종래의 전기전도성 종이의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 보온이나 난방에 필요안 범위의 온도대역(최대 80℃ 내외)에서 발열할 수 있는 전기전도성 종이를 이용한 면상 발열체를 제공하는 것이다.The present invention has been devised in view of the problems of the conventional electrically conductive paper as described above, and its purpose is to produce a planar heating element using an electrically conductive paper capable of generating heat in a temperature range (up to about 80 ° C) within a range required for insulation or heating. To provide.

본 고안의 다른 목적은 발열체의 두께를 슬림화함과 아울러 구조를 간단하게 하면서 열전환효율을 향상시킬 수 있는 전기전도성 종이를 이용한 면상 발열체를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a planar heating element using an electrically conductive paper which can improve the heat conversion efficiency while simplifying the thickness of the heating element and simplifying the structure.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 크기가 일정하고 미세한 탄소섬유로 된 전기전도지에 전원의 양극이 각각 접속되는 전극을 분리되게 배열 고정하고, 상기 전극이 구비된 전기전도지의 상하 양측에는 점착성 물질이 도포된 연질 또는 경질로 된 절연필름을 각각 위치되게 하며, 상기 전기전도지를 중앙으로 상하양측에 절연필름을 적층되게 한 상태에서 압형기를 이용하여 일정 시간동안 고온으로 압착하여 소재의 접촉면 끼리 상호 융착에 의해 긴밀하게 접착되게 하였고, 상기 절연필름에 의해 피복된 양극의 전극에는 절연피복의 일부를 제거하여 110V 또는 220V의 전원을 공급하게 전선을 접속함으로써, 각 전극에 전기가 공급될 때 전기전도지의 면상에서 균일한 온도로 발열이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the electrode of the power source is connected to each other and fixed to the electric conductive paper of constant size and fine carbon fiber separated, and the adhesive material on the upper and lower sides of the electrical conductive paper provided with the electrode The coated soft or hard insulating films are placed on each other, and the contact surfaces of the materials are mutually fused by pressing at a high temperature for a predetermined time using a squeezer while the insulating films are stacked on the upper and lower sides of the electrical conductive paper. The electrode of the positive electrode coated by the insulating film is connected to the electric wire to supply power of 110V or 220V by removing part of the insulating coating. It is characterized in that the heat is made to be a uniform temperature on the plane.

도 1은 본 고안의 전기전도성 종이를 이용한 1장의 면상 발열체를 나타낸 평면구성도,1 is a plan view showing a planar heating element of one sheet using an electrically conductive paper of the present invention,

도 2 및 도 3은 본 고안의 면상 발열체를 다수장 조합할 때 병렬연결과 직렬연결 상태를 나타낸 평면구성도,2 and 3 is a plan view showing a parallel connection and a series connection state when combining a plurality of planar heating elements of the present invention,

도 4a 및 4b는 본 고안의 면상 발열체의 제조과정과 그 제조완료 상태를 나타낸 단면구성도이다.4a and 4b is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the planar heating element and the completed state of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 전기전도지 20 : 절연필름10: electrical paper 20: insulating film

30 : 종이필름 P : 전극30: paper film P: electrode

이하, 본 고안의 전기전도성 종이를 이용한 면상 발열체를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the planar heating element using the electrically conductive paper of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 고안의 전기전도성 종이를 이용한 1장의 면상 발열체를 나타낸 평면구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 고안의 면상 발열체를 다수장 조합할 때 병렬연결과 직렬연결 상태를 나타낸 평면구성도이며, 도 4a 및 4b는 본 고안의 면상 발열체의 제조과정과 그 제조완료 상태를 나타낸 단면구성도이다.1 is a planar configuration diagram showing one planar heating element using an electrically conductive paper of the present invention, Figures 2 and 3 is a planar configuration diagram showing a parallel connection and a series connection state when combining a plurality of planar heating elements of the present invention 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the planar heating element and a completed state of the present invention.

전기의 통전에 의해 발열이 되는 미세한 탄소섬유가 포함된 전기전도지(10)에 전원의 양극(+)(-)이 각각 접속되는 전극(P)을 분리되게 배열 고정하고, 상기 전극(P)이 구비된 전기전도지(10)의 상하 양측에는 점착성 물질이 도포된 연질 또는 경질로 된 절연필름(20)을 각각 위치되게 한다.The electrode P, which is connected to the positive electrode (+) and the negative electrode of the power supply, is fixed to the electric conduction paper 10 including the fine carbon fiber that generates heat by electricity. The upper and lower sides of the provided electric conductive paper 10 are positioned so that the insulating film 20 made of a soft or hard coated with an adhesive material, respectively.

상기 두개의 전극(P)은 유연성을 가진 박판의 동판으로 되고 그 크기와 배열 위치는 전기전도지(10)의 면적을 고려하여 설정된 일반적인 설계치를 기준으로 하며, 절연필름(20)에 도포된 점착성 물질은 고열에 의해 점착력을 제공할 수 있도록 도포 후 반 응고상태로 건조한다.The two electrodes (P) are made of a flexible copper plate and its size and arrangement position are based on a general design value set in consideration of the area of the electroconductive battery 10, and the adhesive material applied to the insulating film 20. The silver is dried to a semi-solidified state after application so as to provide adhesion by high heat.

절연필름(20)의 소재는 전기전도지(10)에서 발생되는 온도대역에 따라 40℃내외의 경우에는 염화고무수지 또는 폴리비닐 공중합성수지로 하고, 60℃내외에는 에폭시수지 또는 페놀수지로 하며, 80℃내외에는 아크릴수지 등 발열온도에 상응하여 내구성을 제공할 수 있는 수지계의 적어도 어느 한 종류 또는 2종 이상 혼합한 수지를 사용하는 것이 바람직하다.The material of the insulating film 20 is a rubber or chlorinated polyvinyl chloride resin in the case of 40 ℃ or less depending on the temperature band generated in the electrical conductive paper 10, and the epoxy resin or phenol resin in about 60 ℃. It is preferable to use at least one type of resin or a mixture of two or more kinds of resins capable of providing durability in accordance with the exothermic temperature such as acrylic resin.

전기전도지(10)를 중앙으로 그 상하양측면으로 접합될 절연필름(20)은 전극(P)에 전류가 유기될 때 감전이나 누전을 차단하는 작용을 하며, 상기 전기전도지의 상하부위에 절연필름(20)을 각각 적층되게 한 상태에서 고압으로 압착하는 압형기(도시하지 않음)를 이용하여 고열을 가하면서 일정 시간동안 압착하여 각 소재의 접촉면 끼리 상호 융착에 의해 긴밀하게 접착되게 한다.The insulating film 20 to be bonded to the upper and lower sides of the electrolytic cell 10 in the center serves to block an electric shock or an electric leakage when current is induced in the electrode P, and the insulating film 20 is disposed on the upper and lower parts of the electrolytic cell. ) Are laminated to each other for a certain period of time by applying a high temperature using a pressing machine (not shown), which is pressed at a high pressure, so that the contact surfaces of each material are closely bonded by mutual fusion.

상기 압형과정에서 절연필름(20)에 열을 가하는 온도는 130~150℃가 바람직 하며, 가열시간은 약 2~3시간 정도가 적합하다.The temperature for applying heat to the insulating film 20 in the pressing process is preferably 130 ~ 150 ℃, the heating time is suitable about 2 to 3 hours.

또한 압형과정에서 고열에 의한 절연필름(20)의 변형을 방지하면서 전기전도지(10)를 보호하기 위해 절연필름의 상하면에 종이필름(30)을 부착하되 압형이 종료되고 냉각이 끝난 상태에서 상기 종이필름을 제거한다.In addition, the paper film 30 is attached to the upper and lower surfaces of the insulating film to protect the electrical conducting paper 10 while preventing deformation of the insulating film 20 due to high heat during the pressing process, but the mold is finished and the paper is finished cooling. Remove the film.

상기 절연필름(20)에 의해 피복된 각각의 전극(P)에는 그 절연피복의 일부를 제거한 후 교류 또는 직류전원의 (+)(-)양극을 각각 접속하여 12V나 24V 또는 110V나 220V의 전원을 공급하게 됨으로써, 전기전도지(10)의 전부분에서 균일한 온도로 발열이 이루어진다.Each of the electrodes P covered by the insulating film 20 is removed with a part of the insulating coating, and then a positive or negative electrode of an AC or DC power source is connected, respectively, to supply 12V or 24V or 110V or 220V. By supplying the, heat is generated at a uniform temperature in all parts of the electric conductive paper 10.

따라서 상기와 같은 본 고안의 전기전도지(10)로 된 발열체에는 초기 설정된 대역의 온도범위에서 온도를 자유로이 조절할 수 있도록 온도조절장치(도시하지 않음)의 장착이 가능하며, 동시에 전기전도지(10)에 설정된 최대치의 온도를 초과하는 과열이 발생되지 않는다.Therefore, the heating element made of the electric conduction paper 10 of the present invention as described above can be equipped with a temperature control device (not shown) to freely control the temperature in the temperature range of the initial set band, and at the same time the electric conduction paper 10 There is no overheating above the set maximum temperature.

본 고안에 의한 발열체는 그 최대온도 설정치가 40℃ 내외인 경우에는 아파트 방바닥 또는 각종 시트의 난방 보온재로 적합하고, 최대온도 설정치가 60℃ 내외인 경우에는 음식물 보온기구 및 김서림 방지히터 등이 적합하며,최대온도 설정치가 80℃ 내외인 경우에는 난방기기 급탕기기 등으로 사용하는 것이 적합하여 상기 여러 온도대역을 설정한 상태에서는 그 온도의 최대치를 초과하는 과열이 전혀 발생되지 않으므로 화재나 안전사고의 위험을 미연에 방지할 수 있다.The heating element according to the present invention is suitable for heating insulation of apartment floor or various sheets when the maximum temperature setting value is around 40 ℃, and food insulation device and antifogging heater are suitable when the maximum temperature setting value is around 60 ℃. When the maximum temperature is around 80 ℃, it is suitable to use it as a heating equipment and hot water supply equipment.Therefore, there is no danger of fire or safety accident because no overheating exceeding the maximum value of the temperature is generated when the above several temperature ranges are set. Can be prevented in advance.

상기 방법으로 절연필름(20)이 코팅된 전기전도지(10)는 발열체로 사용하기 위한 제품 또는 기구에 따라 1장으로 된 것은 물론, 여러장을 병렬(도 2참조) 또는 직렬(도 3참조)로 연결하는 것도 가능하다.The electrically conductive paper 10 coated with the insulating film 20 in the above method is not only one sheet according to a product or apparatus for use as a heating element, but also several sheets in parallel (see FIG. 2) or in series (see FIG. 3). It is also possible to connect.

병렬식으로 연결할 때 그 입력전원을 220V로 하면, 도 2에 나타난 바와 같이6개의 발열체에는 각각 220V의 전원이 인가되고, 도 3에서와 같이 직렬식으로 연결된 경우에 그 입력전원을 220V로 할 때에는 각 발열체에는 입력전원을 3으로 나눈 약 73V의 전원이 인가된다.If the input power is set to 220V when connected in parallel, as shown in FIG. 2, 220V power is applied to each of six heating elements, and when the input power is set to 220V when connected in series as shown in FIG. Each heating element is supplied with a power of approximately 73V divided by three.

본 고안의 전기전도지로 된 발열체에 220V의 전압을 인가했을 때 그 발열체의 면적과 최대온도 설정치에 따른 소비전력을 비교한 실시예는 다음과 같다.When a voltage of 220V is applied to the heating element of the electric conduction paper of the present invention, an embodiment comparing the power consumption according to the area of the heating element and the maximum temperature setting value is as follows.

발열체의 규격이 400×400×1.0mm 이고 최대온도 설정치가 40℃ 내외일 때 그 소비전력은 60W였고, 발열체의 규격이 330×235×1.0mm 이고 최대온도 설정치가 80℃ 내외일 때 그 소비전력은 58W였으며, 발열체의 규격이 1020×620×1.0mm 이고 최대온도 설정치가 40℃ 내외일 때 그 소비전력은 150W였다.When the size of heating element is 400 × 400 × 1.0mm and the maximum temperature setting value is around 40 ℃, the power consumption is 60W, and when the size of the heating element is 330 × 235 × 1.0mm and the maximum temperature setting value is around 80 ℃ Was 58W, and the power consumption was 150W when the size of the heating element was 1020 × 620 × 1.0mm and the maximum temperature setting was around 40 ℃.

상기 실시예로부터 적은 전력으로 고효율의 발열 에너지를 얻을 수 있음을 알 수 있었으며, 그 발열체를 최대한 슬림화시킴으로써 여러 산업분야에 간편하게 적용할 수 있는 것이다.From the above embodiment, it can be seen that high efficiency heat energy can be obtained with little power, and the heating element can be simply applied to various industrial fields by slimming the heating element as much as possible.

또한 종래의 금속으로 된 발열체를 사용할 때 발생되는 경직성을 해소하고 종이의 특성을 그대로 간직함으로써, 단선이나 부식 및 산화현상을 근본적으로 방지하고 열효율을 향상시킬 수 있다.In addition, by eliminating the rigidity generated when using a conventional heating element made of metal and retaining the characteristics of the paper, it is possible to fundamentally prevent disconnection, corrosion and oxidation, and improve thermal efficiency.

이와 같은 본 고안의 전기전도성 종이를 이용한 면상 발열체는 간단한 방법으로 제조가 가능하고 내구성과 발열효율을 향상시켜 제조 및 사용원가를 절감할 수 있는 경제적인 효과가 있으며, 발열체의 슬림화로 인하여 여러 산업분야에 적용이 가능함은 물론 인체와 환경에 무해한 발열체의 제조가 가능하여 사용의 편의성과 안전성을 높일 수 있는 등의 장점도 있다.The planar heating element using the electrically conductive paper of the present invention can be manufactured by a simple method, and has an economic effect to reduce manufacturing and use costs by improving durability and heating efficiency, and due to slimming of the heating element, various industrial fields Not only can it be applied to, but it is also possible to manufacture a heating element that is harmless to humans and the environment, and can also increase the convenience and safety of use.

Claims

When the electricity is energized, the electrode P having a positive polarity (+) (-) of the power source is connected to and fixed to the electric conduction paper 10 having carbon fibers that generate heat within a range of a set temperature band. Positioning the insulating film 20 made of a soft or hard coated adhesive material on the upper and lower sides of the electric conductive paper 10 provided with electrodes P, respectively, and the insulating film 20 on the upper and lower portions of the electric conductive paper, respectively. In a state of being laminated, the film was pressed and coated for a predetermined time while applying a high temperature using a pressing machine, and each electrode P coated by the insulating film 20 was removed so that a portion of the insulating coating could be energized. A planar heating element using an electrically conductive paper, characterized in that the positive (+) (-) anode of the AC or DC power source is connected respectively.