KR200269295Y1 - 발열용 흑연 도료를 이용한 면상발열체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발열용 흑연 도료를 이용한 면상발열체에 관한 것이다. 이에 대한 구성은 주성분인 흑연분말을 무기질 세라믹 바인더에 혼합하여 발열하려고 하는 물체의 표면에 도막하여 전도성 발열 도막을 형성하여 면상발열체를 조성하는 것을 특징으로 하는 발열용 흑연 도료를 이용한 면상발열체에 관한 기술이다.

바인더에 혼합하여 조성한 흑연 도료를 콘크리트, 목재, 플라스틱 등의 절연성 재료에 피복하여 면상발열체를 형성하고, 발열하려고 하는 면에 적어도 한 쌍 이상의 전극을 설치한 다음, 발열층의 표면에 또 다른 절연재 층을 형성하여 전원의 누전 또는 감전을 예방한다. 설치된 전극에 전원을 연결하고 인체에 전혀 무해한 저압의 직류를 흘려 보내면 발열층에서 발열되어 소정의 열량을 확보하여 온도를 높일 수 있으며, 흑연 도막에서는 일반 저항 발열체보다 많은 원적외선을 발산하므로 인체에 아주 유익하다.

바닥을 난방할 경우에는 바닥의 최종 마감재를 설치하기 전에, 본 고안에서 제공하는 발열용 흑연 도료를 바닥에 발라서 면상발열체를 조성하고, 발열하려고 하는 면의 종방향이나 횡방향에 적어도 한 쌍 이상의 전극이 형성되도록 하며, 도막이 양생된 후에 소정의 재질로 이루어진 바닥재를 설치하면 바닥재의 하부에 흑연분말을 주성분으로 하는 발열층이 형성되게 되며, 설치된 전극에 전원을 연결하고 인체에 전혀 무해한 저압의 직류를 흘려 보내면 발열체에서 발열되어 바닥의 온도를 소정의 온도까지 높여준다.

벽체에서 발열하려고 하는 경우에는 벽의 표면을 장식하기 위하여 사용하는 최종 마감재를 바르기 전에 본 고안에서 제공하는 발열용 흑연 도료를 벽체에 발라서 면상발열체를 조성하고, 발열하려고 하는 면의 종방향이나 횡방향에 적어도 한 쌍 이상의 전극이 형성되도록 하고 양생된 후에 소정의 재질로 이루어진 벽지, 타일 또는 마감재를 바르면 마감재의 이면에 흑연분말을 주성분으로 하는 발열체가 형성되며 설치된 전극에 전원을 연결하고 인체에 전혀 무해한 저압의 직류를 흘려 보내면 발열층에서 발열되어 시설의 내부온도를 필요한 온도까지 높일 수 있다.

Description

발열용 흑연 도료를 이용한 면상발열체{Facial Heating Body using Graphite Heating Paint}

본 고안은 흑연 분말을 무기질 바인더와 혼합하여 제작되는 발열용 흑연 도료를 이용하여 발열하려고 하는 물체의 표면에 도막을 형성하여 면상발열체로 제작하는 것에 관한 것으로서, 흑연을 기본 재료로 한 흑연 도료를 발열하려고 하는 물체의 표면에 도포하여 피막을 형성하면 면상발열체를 제작할 수 있다.

종래에 사용되어 오던 면상발열체는 통상 기성제품으로 제작하며 전기저항을 보유하고 있어서 전기를 통하면 발열을 하는 금속 또는 비금속계 발열체를 판형으로 제작하거나 섬유로 제작하여 천으로 짜서 전기를 통하여 발열하는 방법을 사용하고 있다.

금속발열체는 고온에서 변형이 적고, 가공성이 좋으며 내산화성이 좋으며 전원을 통하면 전기저항으로 인해 발열한다. 이들 금속 발열체들은 통상적으로 고압의 교류 전원을 사용하므로 전압이 높아서 안전상 위험할 뿐만 아니라 발열체에 흐르는 고압 전류가 인체에 유해한 전자장을 발생시켜 장시간 사용할 경우에 건강에 해롭다. 판형으로 제작되는 발열체는 현장에서 설치하는 경우에 접착제 또는 물리적인 고정창치를 이용하여 설치해야 하고 설치할 물체의 표면 형상이 제작한 판형 발열체와 일치하지 않는 경우에는 현장에서 보정해야 하는 등 설치에 어렵다. 섬유로 제작한 면상발열체도 또한 접착제 또는 고정장치로 발열이 필요한 표면에 부착해야 한다.

비금속 발열체로서 흑연(탄소) 발열체에 직접 통전하여 발열하는 저항 발열체로서, 그리고 고주파유도에 의한 발열을 이용하는 다양한 고온용 발열체로서 이용되고 있다. 저항 발열체의 경우 사용조건이나 전기조건에 맞추어 형상을 파이프 모양이나 막대모양, 판 모양의 단순한 것으로부터 복잡한 것까지 사용되고 있다.

흑연(탄소) 발열체의 특징으로서는 열과 전기를 잘 전달하고 열팽창이 작고 내열충격성이 우수하며, 고온에서의 강도가 높고 화학적으로 안정하고 내약품성이 있을 뿐만 아니라 가공성이 좋다. 그러나 흑연(탄소) 제품은 어느 온도(대기 중에서 탄소는 350℃, 흑연은 450℃ 정도) 이상에서는 산화되기 시작하며 기계적 강도도 금속보다 낮은 단점이 있다. 흑연은 30볼트 이하의 저압에서도 발열하며 발열체의 온도가 변하더라도 저항값의 변화가 없어서 전압만 조정하면 소정의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

흑연 발열체는 직류 전원으로 발열할 수 있으므로 저압의 직류에 의해 발생하는 자장은 지구 자기장과 유사하여 인체나 동식물에 전혀 무해할 뿐만 아니라 동식물의 생장을 촉진하는 기능이 있다.

흑연은 이러한 장점이 있음에도 불구하고 고형화하기 아주 어려운 재료이므로 고압 또는 고온으로 고형화하여야 하지만 이렇게 고형화하려면 고가의 장비를 확보해야 하므로 제작비가 많이 소요되어 비경제적이므로 원자로 제어봉, 특수목적의 고온 발열로 등에서만 적용되고 있다.

흑연을 미세한 섬유로 뽑아서 고형화할 수 있으나 저압에서는 원활하게 발열되지 않을 뿐만 아니라 흑연섬유는 복잡한 제조공정을 거쳐 고가의 장비로 용융분사 등의 방법으로 제작되고 있다. 흑연섬유를 면상발열체로 하기 위해서는 천으로 직조해야 하고 이것을 발열하려고 하는 물체의 표면에 접착제로 부착해야 한다.

본 고안에서는 흑연을 이용한 면상발열체를 조성하는 과정에서 고압이나 고열을 이용하지 않고 바인더를 이용하여 흑연분말을 액상 도료로 만들어 발열하려고 하는 물체의 표면에 도포하여 면상발열체를 조성함으로서 흑연을 이용한 면상발열체의 제작비를 대폭 절감하여 흑연 발열체를 경제적으로 제작할 수 있도록 한다.

본 고안에서 사용하는 바인더는 유기질을 함유하지 않아서 장시간 사용하여도 물성이 변하지 않고 고온에서도 산화되지 않는 통상의 무기질 바인더를 이용하여 면상발열체의 내구수명을 확보하도록 한다.

본 고안에서 제공되는 흑연분말 도료를 이용한 면상발열체는 저압의 직류전원에서도 인체에 필요한 열량을 발열하므로 비교적 저압이며 인체에 무해한 15-30볼트의 직류전류를 전원으로 사용하며, 전원을 발열체에 부착된 전극에 전원을 연결하면 흑연 발열체에 전류를 흐르게 되고 전기가 흑연 발열체에 전달되면 발열체에서는 저항이 생겨 발열되어 이를 발열체로 활용할 수 있게 한다.

흑연 발열체는 전압에 따라 일정한 온도로 발열하므로 발열체의 온도는 전압으로 조절할 수 있도록 하며, 전극 사이에 있는 발열체의 저항은 최고 온도에서 저항치 변화가 없어 항온을 유지할 수 있으며, 극간 거리를 넓히면 저항이 늘어나서 온도가 낮아지는 도체이므로 최고 온도의 항온이 유지됨과 동시에 온도를 발열체의 저항으로 제어할 수 있도록 한다.

도료의 조성에 사용되는 무기질 바인더는 방수기능을 가지게 하여 외기 또는 지반에 접촉하는 벽체 또는 바닥의 안쪽에 발열용 도료를 도포하면 외부의 습기가 시설물의 내부로 유입되지 않도록 한다.

흑연은 온도가 올라가면 원적외선을 다량 방사하므로 시설의 내부온도를 골고루 올려주고 사용하는 사람이나 동식물에 아주 유익하게 한다.

도 1은 본 고안의 발열용 흑연 도료를 이용한 면상발열체의 일 실시 예로서 바닥에 면상발열체를 설치한 것을 보이는 사시도이다.

도 2는 본 고안의 발열용 흑연 도료를 이용한 면상발열체의 일 실시 예로서 벽체에 면상발열체를 설치한 것을 보이는 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 상세한 구성 및 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 고안에서 제공하는 흑연 도료를 이용한 면상발열체(200)를 시설물의 바닥면(500)에 조성하여 제작한 면상발열구조(210)를 개략적으로 도시한 사시도이다. 면상발열체(200)에는 적어도 한 쌍 이상의 전극(250)을 설치하여 면상발열구조(210)를 제작한다. 전극에 전원(400)을 연결하면 면상발열체(200)에 전기가 흘러 발열하게 되며, 온도는 전압으로 조절한다. 면상발열체(200)의 표면에는 절연막(230)을 형성하며 흑연을 이용한 면상발열체(200)는 저압의 직류 전기를 사용하므로 바닥에 까는 합성수지 장판 또는 목재 등의 바닥재만 포설하면 충분히 절연된다.

도 2는 본 고안에서 제공하는 흑연 도료를 이용한 면상발열체(200)를 시설물의 벽체(600)에 조성하여 제작한 면상발열구조(210)를 개략적으로 도시한 사시도이다. 면상발열체(200)에는 적어도 한 쌍 이상의 전극(250)을 설치하여 면상발열구조(210)를 제작한다. 전극에 전원(400)을 연결하면 면상발열체(200)에 전기가 흘러 발열하게 되며, 온도는 전압으로 조절한다. 면상발열체(200)의 표면에는 절연막(230)을 형성하며 흑연을 이용한 면상발열체(200)는 저압의 직류 전기를 사용하므로 벽체에 바르는 도료, 도배지 또는 타일 등의 마감재만 포설하면 충분히 절연된다.

이상에서는 본 고안에 따른 실시 예를 기준으로 본 고안의 구성과 특징을 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 아니하며, 본 고안의 기술적 사상에 따라 자유로운 변형이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에서 제공하는 흑연 도료를 이용하여 조성한 면상발열체를 사용하면 발열체를 제작하는 과정에서 흑연을 섬유나 고형화하는 공정을 생략할 수 있어서 면상발열체를 경제적으로 용이하게 제작할 수 있다.

무기질 바인더와 흑연분말을 혼합하여 도료로 만들에 발열하려고 하는 물체의 표면에 도포하므로 흑연을 이용한 면상발열체를 용이하게 설치할 수 있다.

본 고안에서 제공하는 흑연 발열체는 인체에 무해한 30볼트 이하의 저전압에서도 발열되므로 감전, 누전 등의 위험이 없고, 최고 온도에 도달하면 항온이 유지되므로 과열 위험이 없는 안전한 발열체를 인간과 동식물에 제공한다.

통상적인 금속성 발열기구에서 사용되는 교류 전원에서 발생하는 자장이 인체에 유해한 반면, 본 고안에서 제공하는 흑연 발열체는 저압의 직류 전원을 사용하므로 사용과정에서 발생하는 자장은 지구의 자장과 거의 동일하게 인체 또는 동식물에 작용하므로 안락하고 쾌적한 환경을 제공한다.

본 고안에서 제공하는 흑연 발열체는 전압에 따라 일정한 온도로 발열하고 발열체의 온도는 전압으로 조절할 수 있으며, 전극 사이에 있는 발열체의 저항은 최고 온도에서 저항치 변화가 없어 항온을 유지할 수 있으므로 과열의 위험이 없어서 사람이나 동식물에 사용하기에 유익한 난방 에너지가 되도록 한다.

Claims (1)

1. 통상의 흑연 분말과 무기질 세라믹 바인더를 혼합하여 조성된 액상 도료를 발열하려고 하는 물체의 표면에 도포하여 면상발열체를 조성하고 발열하는 표면에 적어도 한 쌍 이상의 전극을 설치하여 면상발열체를 구성하는 것을 특징으로 하는 발열용 흑연 도료를 이용한 면상발열체