KR200380064Y1 - 대면상 발열패널 구조 - Google Patents

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KR200380064Y1 KR20-2004-0036702U KR20040036702U KR200380064Y1 KR 200380064 Y1 KR200380064 Y1 KR 200380064Y1 KR 20040036702 U KR20040036702 U KR 20040036702U KR 200380064 Y1 KR200380064 Y1 KR 200380064Y1
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Abstract

본 고안은 온열 침구류, 매트리스 또는 의료용 매트리스 등과 같이 전기에너지를 이용한 열원을 필요로 하는 기구에 장착되는 발열패널구조에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 발열체의 발열면적이 넓어 설치가 용이하고 열이 균일하게 발산되어 온열감과 열효율이 높으며 또한 전극과 발열체의 부착력이 증대된 대면상 발열패널구조에 관한 것이다.
상기와 같은 본 고안의 대면상 발열패널구조는, 전극을 통하여 전원이 공급되면 전극에 전기적으로 연결된 발열체를 통하여 열을 발생시키는 발열패널에 있어서, 일정간격 이격되고 길이방향으로 연장되며 다수의 구멍(26)이 길이방향을 따라서 형성되어 있는 한 쌍의 테이프형 전극(24,24a)과, 상기 테이프형 전극(24,24a)의 사이에 위치하며 전원을 공급받아 열을 발생시키는 대면상 발열체(28), 상기 테이프형 전극(24,24a)과 대면상 발열체(28)의 상부 및 하부에 각각 밀착 결합되어 테이프형 전극(24,24a)과 대면상 발열체(28)를 외부와 밀봉, 차단하며 전기적 절연체인 상부 및 하부 시이트(22,22a)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

대면상 발열패널 구조{Large plane surface type heating panel structure}
본 고안은 온열 침구류, 매트리스 또는 의료용 매트리스 등과 같이 전기에너지를 이용한 열원을 필요로 하는 기구에 장착되는 발열패널구조에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 발열체의 발열면적이 넓어 설치가 용이하고 열이 균일하게 발산되어 온열감과 열효율이 높으며 또한 전극과 발열체의 부착력이 증대된 대면상 발열패널구조에 관한 것이다.
전기 에너지를 이용한 난방기구중 온열 기구가 사용되고 있다. 온열 기구는 이불이나 요 등의 침구류나 침대용 또는 단독으로 사용되는 매트리스(의료용 포함) 내부에 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 발열체를 내장하고 전압의 크기를 조정하여 발열량을 조정하는 것으로서 온돌방 문화에 친숙한 일반대중에게 애용되고 있다.
종래 온열 침구류나 매트리스 등에 사용된 열변환 방식은 발열효과가 우수한 전열선을 사용하는 것이었다. 즉 전열선을 일정한 간격으로 배치한 후에 온도조절기를 통하여 전원을 인가하면, 전열선에서 열이 발생되고 발생된 열은 상부(사용자와 대면하는 부분)로 이동하여 난방 또는 발열을 하는 방식이다.
그러나 전열선을 이용한 종래 온열난방 방식은 열의 분포가 전열선 주변에서는 매우 높고 전열선 사이에서는 낮아지는 등의 편차가 심하게 발생되어 사용자의 주요 불만 사항이 되었다. 또한 심한 경우에는 고온에 의하여 화상을 입는 경우도 발생되었다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 탄소(carbon)를 절연체 시이트에 일정간격으로 설치한 발열패널이 개발되었다. 도 1은 종래 사용되는 발열패널(10)의 구조를 나타내는 평면도이고 도 2는 도 1의 A-A선 절단면도이다.
도시된 바와 같이, 전극(14)이 일정한 간격으로 상하 설치되고, 전극(14) 사이에 발열체(16)가 일정한 간격으로 이격되어 다수 설치되어 있다. 상기 전극(14)은 테이프 형태로서 절연용 상부 시이트 (12)의 길이방향으로 연장되어 있으며 전기 전도도가 우수한 동판으로 제작된다.
한편, 전극(14) 사이에 설치되는 발열체(16)는 탄소를 원료로 한 것으로서 통상 시이트에 일정한 면적(스트립 타입)을 갖도록 프린팅되어서 부착된다. 전극(14)에 전원을 공급하면, 전극(14)에 연결된 발열체(16)가 발열을 시작한다.
상기와 같이 전극(14)과 발열체(16)가 위치된 후에, 상부 및 하부 시이트 (12,18)를 압착하여 밀봉처리함으로서 제품의 제조가 완료된다. 이 때 각 발열체(16)의 사이에는 카본이 인쇄되지 않는 공간이 형성되며, 이 공간부를 따라서 절단함으로서 필요한 크기의 발열패널을 얻을 수 있다. 상부 및 하부 시이트(12,18)는 합성수지필름이 주로 사용되고 있다.
그러나 상기와 같은 선상 발열패널(10)도 역시 발산되는 열의 분포가 균일하지 않은 문제점이 발생된다. 도면을 다시 참고하면, 발열체(16)의 폭은 종래 전선에 비하여 증가된 것이지만 1cm 이상으로 폭을 증대시키지 못하게 된다. 따라서 전열선을 이용한 발열패널에 비하여 열분포 상태가 어느 정도 개선되지만 역시 온도편차가 발생된다. 또한 전극(14) 사이에 설치되는 발열체(16)의 길이도 충분할 정도로 길게 하지 못하는 문제점이 있다.
이것은 발열체(16)로 사용되는 탄소의 특성에 기인한 것으로서 탄소의 두께를 일정한 폭 이상 확장시킬 수 없어서 발생된다.
이러한 문제점으로 인하여 종래 제조되는 발열패널(10)의 상하 폭이 매우 제한되며, 침구류나 매트리스에 설치할 때 작업공수가 증대되고 이로 인하여 작업효율이 매우 저하되는 등의 문제가 발생된다. 이에 비하여 발열패널(10)의 수평길이는 매우 길게 제조할 수 있다.
또한 발열패널(10)에 설치된 전극(14)은 상부 및 하부 시이트(12,18) 사이에 비교적 단단하게 부착되어 있지만, 온열 침구류나 매트리스 등은 자주 접혀지거나 하중을 받기 때문에 이러한 영향을 받아서 시이트로부터 분리되는 경우가 자주 발생된다. 이렇게 전극(14)이 분리되거나 절단되거나 발열체(16)와의 접속상태가 불량해지므로 고장발생의 원인이 되고 또한 소비자들의 불만발생 사항이 되는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 종래 사용되는 탄소를 이용한 발열체보다 특성이 매우 우수한 발열체를 이용한 발열패널구조를 제공하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 발열체의 발열면적이 넓어 설치가 용이하고 열이 균일하게 발산되어 온열감과 열효율이 높으며 또한 전극과 발열체의 부착력이 증대된 대면상 발열패널구조를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 대면상 발열패널구조는, 전극을 통하여 전원이 공급되면 전극에 전기적으로 연결된 발열체를 통하여 열을 발생시키는 발열패널에 있어서, 일정간격 이격되고 길이방향으로 연장되며 다수의 구멍이 길이방향을 따라서 형성되어 있는 한 쌍의 테이프형 전극과, 상기 테이프형 전극의 사이에 위치하며 전원을 공급받아 열을 발생시키는 대면상 발열체, 상기 테이프형 전극과 대면상 발열체의 상부 및 하부에 각각 밀착 결합되어 테이프형 전극과 대면상 발열체를 외부와 밀봉, 차단하며 전기적 절연체인 상부 및 하부 시이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 고안에 의한 대면상 발열패널(20)의 구조를 나타내는 평면도이다. 상부 및 하부에 각각 길이방향으로 연장된 테이프형 전극(24,24a)이 위치하고 그 사이에 대면상 발열체(28)가 위치하고 있다. 도면에서는 대면상 발열체(28)가 4 개만이 표시되고 대면상 발열패널(20)의 양단부가 절단된 것으로 표시되어 있지만, 대면상 발열패널(20)의 길이는 제조시에 필요에 따라서 충분한 정도로 증가시킬 수 있음은 명백하다.
도 4는 도 3의 대면상 발열패널(20)의 일부분을 확대도시한 것이다.
대면상 발열패널(20)의 상부 및 하부에는 길이 방향으로 테이프형 전극(24,24a)이 각각 부착되어 있다. 상기 테이프형 전극(24,24a)은 도 1에 표시된 종래 전극(14)과 본질적으로 동일한 것으로서 동판을 이용하는 것이 바람직하다.
그러나 본 고안에 의한 테이프형 전극(24,24a)에는 길이방향으로 다수의 구멍(26)이 일정간격으로 형성되어 있는 것에 특징이 있다. 이러한 구멍(26)에 의하여 상부 및 하부 시이트(22,22a)와 테이프형 전극(24,24a)과의 부착력이 증대되어서 잘 떨어지지 않는 장점을 가진다. 도면에서 하부 시이트(22a)는 잘 표시되어 있지 않으나 상부시이트(22)의 이면에 위치한 것으로 이해하여야 한다.
도 5는 테이프형 전극(24,24a)의 구멍(26)과 대면상 발열체(28)의 결합상태를 도시한 부분 단면도이다. 도시된 바와 같이, 구멍(26)의 내부에 대면상 발열체(28)의 표면이 삽입되어 고정된다. 또한 도면에는 표시되지 않았지만, 상부 시이트(22) 및 하부 시이트(22a)도 표면 일부분이 구멍(26)의 안으로 삽입, 고정된다.
따라서 구멍(26)에는 대면상 발열체(28)와 상부 및 하부 시이트(22,22a)의 표면 일부가 모두 삽입, 고정되므로 전체적으로 발열패널(20)의 부착력이 매우 증대되는 효과가 있다. 비록 도면에서는 일정 굵기를 가진 것으로 표시되었지만, 구멍(26)안에 모두 삽입되는 것은 테이프형 전극(24,24a), 대면상 발열체(28) 및 상, 하부 시이트(22,22a)의 두께가 매우 얇기 때문에 가능하다.
상기 상부 및 하부 시이트(22,22a)는 폴리에칠렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르(PET), 멜라민 수지와 같은 합성수지필름을 사용할 수 있다.
또한 테이프형 전극(24,24a) 사이에는 대면상 발열체(28)가 설치된다. 상기 대면상 발열체(28)는 테이프형 전극(24,24a)으로부터 전원을 공급받아서 열을 발생시키는 것으로서 도 1의 발열체(16)와 유사한 기능을 수행한다.
그러나 본 고안에 의한 대면상 발열체(28)는 발열체(16) 보다 크기가 매우 큰 특징을 갖는다. 다시 말하여 본 고안에 의한 하나의 대면상 발열체(28)는 길이가 40~50cm, 폭이 70~80cm의 크기를 갖는다. 이것은 폭 약 1cm, 길이 약 30cm인 종래 발열체(16)보다 매우 큰 것을 알 수 있다.
한편 본 고안에 의한 대면상 발열체(28)의 사이에는 빈 공간이 형성되어 있으며, 절단선(L)을 따라서 필요한 만큼 절단하여 사용할 수 있다.
대면상 발열체(28)는 종래 사용되는 탄소가 아니라 본 출원인에 의하여 특허출원 제2003-69250호로 기출원되어 있으며 하기와 같다.
대면상 발열체(28)는 비금속이면서 전기 전도성이 양호하고 고열에서도 산화되지 않는 흑연39%중량, 에폭시페인트10%중량, 경화제20%중량, 그리고 신나31%중량으로 이루어진 전열도료를 합성수지필름(시이트)에 스프레이 분무하여 0.5~1mm 두께로 도포하고, 시이트를 건조기로 이송시켜 도포된 전열도료를 12시간 동안 건조시켜서 제조된 것이다.
상기와 같이 제조된 대면상 발열체(28)는 종래 탄소보다 매우 우수한 특성을 가지므로 상기와 같이 크기를 증대시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 고안에 의한 대면상 발열패널(20)과 종래 발열패널(10)과의 온도 분포를 나타내는 시험그라프(산업기술시험원 에너지설비팀)이다. 도면에서 수직축은 온도(??), 수평축은 시간(t : sec)을 나타낸다.
도 7을 참고하면, 종래 발열체(16)를 이용하는 경우에는 시간이 경과함에 따라서 최고 온도 및 최저 온도의 간격이 벌어짐을 알 수 있다. 예를 들어 1800초 경과 후에 약 45??, 최소온도는 약 22??로서 23??의 편차를 갖는다.
그러나 도 6을 참고하면 본 고안에 사용된 대면상 발열체(28)의 경우에는 시간이 경과해도 최고 온도 및 최저 온도의 간격이 일정하며, 1800초 경과 후에 최고온도는 약 40??, 최소온도는 약 33??로서 약 7??의 편차를 갖는다.
이와 같은 본 고안에 의하면, 발열체의 발열면적이 넓어 설치가 용이하고 열이 균일하게 발산되어 온열감과 열효율이 높으며 또한 결합력이 증대되어 파손이 어려운 효과가 있다.
도 1은 종래 사용되는 발열패널의 구조를 나타내는 평면도,
도 2는 도 1의 A-A선 절단면도,
도 3은 본 고안에 의한 대면상 발열패널의 구조를 나타내는 평면도,
도 4는 본 고안의 대면상 발열패널의 일부 확대도,
도 5는 본 고안의 대면상 발열패널의 부분 절단면도,
도 6은 본 고안의 대면상 발열패널의 온도분포를 나타내는 그래프,
도 7은 종래 발열패널의 온도분포를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 발열패널 12: 상부 시이트
14: 전극 16: 발열체
18: 하부 시이트 20: 대면상 발열패널
22,22a: 상부, 하부 시이트 24,24a: 테이프형 전극
26: 구멍 28: 대면상 발열체

Claims (3)

  1. 전극을 통하여 전원이 공급되면 전극에 전기적으로 연결된 발열체를 통하여 열을 발생시키는 발열패널에 있어서,
    일정간격 이격되고 길이방향으로 연장되며 다수의 구멍(26)이 길이방향을 따라서 형성되어 있는 한 쌍의 테이프형 전극(24,24a)과, 상기 테이프형 전극(24,24a)의 사이에 위치하며 전원을 공급받아 열을 발생시키는 대면상 발열체(28), 상기 테이프형 전극(24,24a)과 대면상 발열체(28)의 상부 및 하부에 각각 밀착 결합되어 테이프형 전극(24,24a)과 대면상 발열체(28)를 외부와 밀봉, 차단하며 전기적 절연체인 상부 및 하부 시이트(22,22a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면상 발열패널 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대면상 발열체(28)가 비금속이면서 전기 전도성이 양호하고 고열에서도 산화되지 않는 흑연39%중량, 에폭시페인트10%중량, 경화제20%중량, 그리고 신나31%중량으로 이루어진 전열도료를 합성수지필름(시이트)에 스프레이 분무하여 0.5~1mm 두께로 도포하고, 시이트를 건조기로 이송시켜 도포된 전열도료를 12시간 동안 건조시켜서 제조되는 것을 특징으로 하는 대면상 발열패널 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 시이트(22,22a)가 리에칠렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르(PET), 멜라민 수지와 같은 합성수지필름인 것을 특징으로 하는 대면상 발열패널 구조.
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