KR20040089521A

KR20040089521A - 전도체 장전형 수지기 재료로 제조된 저렴한 가열장치

Info

Publication number: KR20040089521A
Application number: KR1020040024399A
Authority: KR
Inventors: 토마스 아이센브레이
Original assignee: 인테그럴 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2004-10-21
Also published as: CA2464923A1; EP1467598A2; CN1543264A; JP2004319493A

Abstract

가열 장치는 전도체 장전형 수지기 재료로 형성된다. 전도체 장전형 수지기 재료는 미크론 전도성 분말(들), 전도성 섬유(들) 또는 베이스 수지 호스트(base resin host)의 전도성 분말 및 전도성 섬유들의 조합물을 포함한다. 베이스 수지 호스트의 중량에 대한 전도성 분말(들), 전도성 섬유(들) 또는 전도성 분말 및 전도성 섬유들의 중량비는 약 0.2와 0.4의 사이에 있다. 미크론 전도성 분말들은 금속 도금될 수 있는 탄소, 그래파이트 등의 비금속 또는 금속 도금될 수 있는 스테인레스 강, 니켈, 구리, 은 등 또는 비금속 도금의 조합물 또는 금속 분말의 조합물로 형성된다. 미크론 전도체 섬유들은 양호하게는, 니켈 도금 탄소 섬유, 스테인레스 강 섬유, 구리 섬유, 은 섬유 등이다. 전도체 장전형 수지기 가열 장치는 사출 성형, 압출 성형 또는 압출 등과 같은 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 가열 장치를 형성하기 위하여 사용된 전도체 장전형 수지기 재료는 원하는 형태로 용이하게 절단될 수 있는 얇은 가요성 직조 섬유의 형태일 수 있다.

Description

전도체 장전형 수지기 재료로 제조된 저렴한 가열장치{Low cost heating devices manufactured from conductive loaded resin-based materials}

본원은 2003년 4월 10일자 출원된 미국 임시특허출원 제 60/461,877호 및 2003년 6월 16일자 출원된 미국 임시특허출원 제 60/478,774호를 우선권으로 주장하며, 상기 임시특허출원은 본원에서 참고로 합체되어 있다.

본원은 참고로 합체되어 있는 2002년 12월 4일자 출원된 미국 특허출원 제10/309,429호인 INT01-002CIP의 부분연속출원이며, 이는 2002년 2월 14일자 출원된 서류번호 INT01-002의 부분연속 출원이며, 이는 2001년 9월 7일자 출원된 미국 임시특허출원 제 60/317,808호, 2001년 2월 16일자 출원된 제60/269,414호, 및 2001년 2월 15일자 출원된 제60/317,807호를 우선권으로 주장한다.

(1)기술분야

본 발명은 가열장치에 관한 것으로서, 특히 성형시 베이스 수지가 균질화된 미크론 전도성 분말, 미크론 전도성 섬유들 또는 이들의 조합을 구비하는 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된 가열장치에 관한 것이다. 이 제조방법은 EMF 또는 전자 스펙트럼(들)내에서 사용할 수 있는 전도성 부품 또는 재료를 만들어낸다.

(2) 종래 기술의 설명

보통의 부엌용 공구에서부터 공학적 적용을 위한 복잡한 온도제어장치에 이르기까지 저항식 가열 엘리먼트들이 광범위하게 적용되고 있다. 가장 많은 가열 엘리먼트들은, 필요한 가열을 하기 위해 필요한 저항을 제공하도록 설계된, 니켈-알루미늄(니크롬:nichrome) 또는 텅스텐과 같은 고저항성 금속 와이어이다. 가열 엘이먼트의 저항은 와이어의 저항도, 그 단면적 및 길이에 의해 결정된다. 가열 엘리먼트에 의해 발생된 열은 가열 엘리먼트를 통과하는 전류에 의해 결정된다. 통상적으로, 가열 엘리먼트는 전기 절연체 및 열 도체로서 작용하는 재료의 외부층을 추가로 구비한다.

저항식 가열 엘리먼트에서 발생된 열은 전도, 대류 및/또는 복사에 의해 피가열체로 전달된다. 전도성 열전달은 가열 엘리먼트와 피가열체 사이의 직접 접촉에 의존한다. 예를 들어, 전기 종류에서 금속 팬으로의 열전달은 실질적으로 전도에 의한 것이다. 대류성 열전달은 열을 전달하는 유체 흐름에 의존한다. 예를 들어, 끓는 물의 팬속에서 요리하는 달걀은 금속 팬에서 물을 통해 달걀로 열을 전달하는 대류성 흐름에 의존한다. 팬 바닥에서의 물은 과열되어 물의 밀도를 잃어버리게 하여 물을 상승시킨다. 이와 같이 상승하는 과열된 물은 물속에 떠있는 달걀에 열 에너지를 전달한다. 그 반대로, 팬의 상단에서의 물은 더 차가워지며 더 밀도가 높아지고, 따라서 팬 바닥을 향해 내려간다. 이에 의해 대류성 흐름이 물이 담긴 팬에서 달성된다. 복사 열전달은 가열 엘리먼트로부터 물체로 열을 전달하기 위해 전기자기적 에너지(빛과 같은)에 의존한다. 예를 들어, 전기 오븐내에서 요리되는 케이크는 타오르는 가열 엘리먼트로부터의 복사열에 의해 부분적으로 가열될 것이다. 태양 에너지가 지구에 도달하는 방법이 복사열에 의한 것이다. 실제적인 적용에서, 상기 열전달의 3가지 수단은 상호작용하며 주로 동시에 발생된다.

여러가지 가열 시스템 및 응용분야에 사용되는 저항식 가열 엘리먼트들은 예를 들어 연소식 가열원에 비해 장점을 가진다. 전기식 가열 엘리먼트들은 유독한 또는 질식성 연기를 발생하지 않는다. 전기식 가열 엘리먼트들은 전기 신호들 및 추가로 디지털 회로에 의해 정밀하게 제어될 수 있다. 전기식 가열 엘리먼트들은 여러 가지 형상으로 형성될 수 있다. 이웃하는 물체에 최소의 열을 조사하여 크게 집속된 열을 발생시킬 수 있다. 산소가 없어도 가열을 실행할 수 있다. 유체 즉 연소성 유체라도 적절하게 설계된 저항식 가열 엘리먼트에 의해 가열될 수 있다.

그러나, 종래 기술에 사용되는 저항식 가열 엘리먼트들은 단점들을 가진다. 금속기 엘리먼트들 및 특히 니크롬 및 텅스텐은 부서지기 쉽고, 따라서 가요성 가열 엘리먼트를 필요로 하는 적용분야에서는 적합하지 않다. 또한, 많은 생성물 분야에 고유한 큰 열 사이클들 및 상기 재료들의 취약성(brittleness)은 열적 피로의 원인이 된다. 구리기 엘리먼트와 같은 다른 금속 엘리먼트들은 더 큰 가요성을 초래한다. 그러나, 응용분야가 저항 엘리먼트의 위치를 변화시키거나 자세를 구부릴 것을 요구하면, 저항 엘리먼트는 금속 피로로 인하여 마모되는 경향이 있다. 금속기 저항식 가열 엘리먼트들은 통상적으로 금속 와이어로서 형성된다. 상기 엘리먼트들은 고가이며, 매우 높은 온도 가공을 필요로 하고, 형상이 제한된다. 또한, 통상적으로 전술한 바와 같은 피로로 인하여 파손될 때 전체 엘리먼트의 동작이 정지되어 교체되어야 한다.

여러 가지 종래 기술은 전기 전도성 플라스틱에 관한 것이다. 멕케이비니(McKaveney)의 미국 특허 제4,197,218호는 전도 전도성 물품들을 공개하고 있다. 이 물품들은 합금철, 실리콘 합금 또는 혼합물이 미세하게 분포된 전기 전도성 분산물(dispersion)을 포함하는 비전도성 매트릭스로 형성된다. 막스(Marks) 등의 미국 특허 제5,771,027호는 안테나의 다층 적층 구조의 한 층을 형성하는 수지 보강 직물의 워프(warp)로 짜여진 전기 도체들로 구성된 그리드를 갖는 복합 안테나를 설명하고 있다.솔버그 쥬니어(Solberg, Jr.) 등의 미국 특허 제6,249,261호는 전기 전도성인 폴리머 복합 재료로서 제조된 방향성 안테나(direction-finding antenna)를 설명하고 있다. 상기 폴리머 복합 재료들은 종래의 금속 재료들을 대체한다. 파울거(Foulger)의 미국 특허 제6,277,303호는 전도성 폴리머 복합 재료들을 공개한다. 상기 전도성 폴리머 복합 재료는 반결정성폴리머를 갖는 마이너 페이즈 재료(minor phase material)를 포함한다. 복합 재료는 마이너 페이즈 재료내에서 연속 전도성 네트워크를 발생시키는데 필요로 하는 양과 같거나 이보다 많게 되도록 충분한 양으로 마이너 페이즈 재료내에 분산된 전도성 충전재 재료를 추가로 포함한다. 또한 복합 재료는 메이저 페이즈 재료(major phase material)를 합체하고 있다. 메이저 페이즈 재료는 마이너 페이즈 재료와 혼합될 때 혼화성(miscibility)을 촉진하는 정전기적 상호작용(electrostatic interaciton)과 결합하지 않는 폴리머이다. 메이저 페이즈 재료는 이 메이저 페이즈 재료내에서 연속 전도성 네트워크를 발생시키는데 필요로 하는 양과 동일하거나 그 보다 많게 되도록 충분한 양으로 내부에 분산된 마이너 페이즈 재료를 가진다. 다음에 상기 복합체는 독특한 동일 연속성 위상(co-continuous phase)을 갖는 반도체성 3원 복합체를 형성한다.

스타즈(Starz) 등의 미국 특허 제6,558,746호는 하나 이상의 전기 전도성 안료 및 유기 바인더를 함유하는 전기 전도성 코팅 제조용 코팅 구성물을 설명하고 있다. 상기 코팅 구성물은 선택적으로, 첨가제 및 보조 작용제를 포함한다. 이렇게 얻어진 코팅은 특히 접착력이 좋고 기계적 영향 및 솔벤트에 대해 저항성이 있으며, 적절한 전도율(시트 저항성) 값을 나타낸다. 우시지마(Ushijima)의 미국 특허 제6,602,446호는 전자기 유도시에 열을 발생하기에 적합한 가열 엘리먼트와 결합된 전기 전도성 충전재로 제조된 전기 전도성 페이스트를 제공한다. 다음에 상기 페이스트는 수지와 혼합된다. 덧붙여, 벨기에 코트리즈크(Kortrijk) 소재의 엔비 베케르트(Nv Bekaert)는 금속 얀, 편직된 금속 직물, 초핑된(chopped) 금속 섬유 및 펠렛, 그리고 소결된 다공 메디어를 제작한다. 섬유들은 1㎛ 내지 20㎛의 직경으로 판매되며, 섬유 부재내에 초핑되거나 또는 연속 얀이 될 수 있다. 2003년 1월 25일에 www.bekaert.com에서 발견된 제품 설명서에 나타난 금속들은 스테인레스강, 단열 합금, 니켈 및 니켈 합금, 티타늄, 알루미늄, 및 구리이다. Science, Technology, Engineering and Math Education의 저널 2000년 1월 내지 4월, 1권 1판에서 스테나티(Sbenaty)의 논문 "I Want My Pizza Hot!"에서, 디자인 연습은 통합된 구리 버스 와이어들 사이에 연결된 가요성 전도성 폴리머 재료로 구성되는 재료를 사용하여 피자와 같은 식품의 가정 배달용 가열 엘리먼트를 공개하고 있다.

1998년 전자 제조시의 접착제 결합 및 코팅 기술에 관한 제3차 국제 컨퍼런스의 회의록에서 멕클루스키(McCluskey) 등의 논문 "Nanocomposite Materials Offer Higher Conductivity and Flexibility"의 페이지 282 내지 286에서는 전도성 은 플레이크의 나노입자 충전재로 제조된 전도성 폴리머의 기계적 및 전기적 특성을 설명하고 있다. 나노입자 충전재를 사용하면 재료가 상당히 작은 입자로 채워져도 종래 충전식 폴리머(filled polymer)에 의해 나타나는 전도성와 동일한 수준을 얻을 수 있게 한다. 전도성 폴리머는 고유의 전도성 폴리머의 가요성 및 저밀도에 충전식 폴리머의 높은 전도성 및 안정도를 결합시킨다. 검사받은 나노입자 금속 충전재들은 200nm와 20㎛ 사이의 치수를 가지며, 비전도성 폴리머 매트릭스와 혼합될 때 10 내지 100 Ohm-cm 의 저항을 가진다. 또한, 멕클루스키 등은, 은이 충전된 실리콘의 전도성의 개시(onset)는 3㎛ 내지 20㎛ 입자 크기를 갖는 실리콘에 대해 은의 중량당 65 내지 75% 비율에서 시작된다는 것을 설명하고 있다. 200nm 입자는 실리콘에 대한 은의 중량당 35 내지 40% 비율에서 전도성이 개시된다.

본 발명의 주 목적은 효과적인 가열장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가열장치를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된 가열장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 수지기 재료에서의 전도성 재료의 도핑에 기초하여 가열장치의 특성을 선택할 수 있는 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된 가열장치를 제공하는 것이다.

더나아가, 본 발명의 다른 목적은 선택된 수지기 재료의 특성에 기초하여 가열장치의 특성을 선택할 수 있는 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된 가열장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 여러 가지 형태의 재료를 합체하는 전도체 장전형 수지기 재료로부터 가열장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

여전히, 본 발명의 다른 목적은 전도체 장전형 수지기 재료의 가열 엘리먼트를 갖는 가열장치의 종류를 제공하는 것이다.

이 설명의 재료 부분을 형성하는 첨부 도면이 아래와 같이 도시된다.

도 1a 및 1b는 전도체 장전형 수지기 재료를 구비하는 가열장치들을 도시하는 본 발명의 제1 양호한 실시예의 도면.

도 2는 전도체 재료가 분말을 구성하는 전도체 장전형 수지기 재료의 제1 양호한 실시예의 도면.

도 3은 전도체 재료가 미크론 전도성 섬유들을 구성하는 전도체 장전형 수지기 재료의 제2 양호한 실시예의 도면.

도 4는 전도체 재료가 전도성 분말 및 미크론 전도성 섬유들을 구성하는 전도체 장전형 수지기 재료의 제3 양호한 실시예의 도면.

도 5a 및 5b는 전도성 직물형 재료가 전도체 장전형 수지기 재료로서 형성되는 제4 양호한 실시예의 도면.

도 6a 및 6b는 전도체 장전형 수지기 재료의 회로 도체들을 주형하는데 사용될 수 있는 사출성형장치 및 압출성형장치의 개략도.

도 7은 나선형 가열패드의 형태로 된 전도체 장전형 수지기 재료를 도시하는 본 발명의 제2 양호한 실시예의 도면.

도 8a 및 8b는 전도체 장전형 수지기의 가열된 좌석장치를 도시하는 본 발명의 제3 양호한 실시예의 도면.

도 9는 전도체 장전형 수지기의 가열된 윈도장치를 도시하는 제4 양호한 실시예의 도면.

도 10은 전도체 장전형 수지기의 피가열 미러장치를 도시하는 제5 양호한 실시예의 도면.

도 11은 전도체 장전형 수지기의 방사 플로어 가열장치를 도시하는 제6 양호한 실시예의 도면.

도 12는 전도체 장전형 수지기의 가열 테이프장치를 도시하는 본 발명의 제7 양호한 실시예의 도면.

도 13은 전도체 장전형 수지기의 카트리지 가열 장치를 도시하는 본 발명의 제8 양호한 실시예의 도면.

도 14는 전도체 장전형 수지기의 침지식 가열 장치를 도시하는 본 발명의 제9 양호한 실시예의 도면.

도 15는 전도체 장전형 수지기의 핀형 스트립(finned strip) 가열 장치를 도시하는 본 발명의 제10 양호한 실시예의 도면.

도 16은 전자장치를 위한 열적 보상을 제공하기 위해 전도체 장전형 수지기의 가요성 가열장치를 도시하는 본 발명의 제11 양호한 실시예의 도면.

도 17은 전도체 장전형 수지기의 스트랩형 또는 밴드형 가열장치를 도시하는 본 발명의 제12 양호한 실시예의 도면.

도 18은 전도체 장전형 수지기의 인서트성형된 가열 튜브 장치를 도시하는 본 발명의 제13 양호한 실시예의 도면.

도 19는 전도체 장전형 수지기의 가열 튜브 장치를 도시하는 본 발명의 제14 양호한 실시예의 도면.

도 20 내지 22는 온수 가열 장치 및 피가열 타월걸이(heated towel rack)에 적용될 때 전도체 장전형 수지기의 튜브형 가열장치를 도시하는 본 발명의 제15 양호한 실시예의 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

12: 가열 엘리먼트 16: 수지기 재료

18: 전기 절연체 112: 상부 절연층

27: 금속층

본 발명의 상기 목적들에 따라, 가열장치가 달성된다. 이 가열장치는 베이스 수지 호스트에 전도성 재료들을 포함하는 전도체 장전형 수지기 재료를 구비하는가열 엘리먼트를 구비한다. 제1단자는 가열 엘리먼트의 제1 단부에 접속된다. 제2 단자는 가열 엘리먼트의 제2 단부에 접속된다.

또한, 본 발명의 목적들에 따라, 가열장치가 달성된다. 이 가열장치는 베이스 수지 호스트에 전도성 재료들을 포함한 전도체 장전형 수지기 재료를 구비하는 가열 엘리먼트를 구비한다. 상기 전도성 재료들은 전도성 분말 및 전도성 섬유의 조합을 구비한다. 전지 절연층은 가열 엘리먼트를 둘러싼다. 제1단자는 가열 엘리먼트의 제1 단부에 접속된다. 제2 단자는 가열 엘리먼트의 제2 단부에 접속된다.

또한, 본 발명의 목적들에 따라, 가열 엘리먼트 장치를 형성하는 방법이 달성된다. 상기 방법은 수지기 호스트에 전도성 재료들을 포함하는 전도체 장전형 수지기 재료를 제공하는 단계를 구비한다. 전도체 장전형 수지기 재료는 가열 엘리먼트 장치내에 성형된다.

본 발명은 성형시에 베이스 수지에 균질화된 미크론 전도성 분말, 미크론 전도성 섬유들 또는 이들의 조합을 구비하는 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된 가열장치에 관한 것이다.

본 발명의 전도체 장전형 수지기 재료는 절연체가 아닌 도체로 어떤 베이스 수지를 만드는, 전도성 재료로 장전된 베이스 수지들이다. 상기 수지들은 성형 부품에 구조적 완전성을 제공한다. 미크론 전도성 분말, 미크론 전도성 섬유들 또는 이들의 조합은 성형 공정중에 수지내에 균질하게 포함되어 전기 연속성을 제공한다.

전도체 장전형 수지기 재료는 거의 모든 형상 또는 크기를 제공하도록 성형,압출 등으로 형성될 수 있다. 또한, 성형된 전도체 장전형 수지기 재료는, 필요한 형상 및 크기를 제공하기 위해, 사출성형되거나 압출된 시트 또는 각재으로부터 절삭, 스탬핑, 또는 진공 형성되거나, 오버몰딩, 적층, 밀링 등으로 형성될 수 있다. 전도체 장전형 수지기 재료를 사용하여 제조된 가열장치들의 열 또는 전기 전도성 특성은 전도체 장전형 수지기 재료의 구성물에 의존하며, 로딩 또는 도핑 변수들을 조정할 수 있어서 재료의 필요한 구조적, 전기적 또는 기타 물리적 특성을 달성하는데 도움이 된다. 가열장치들을 제작하는데 사용되는 선택된 재료들은 사출성형, 오버몰딩, 서모셋(thermo-set), 프로트루젼(protrusion), 압출 등과 같은 성형기술 및/또는 방법들을 사용하여 함께 균질하게 포함된다. 2D, 3D, 4D, 및 5D 디자인들과 관련된 특성과 성형 및 전기적 특성들은 실제 부품들의 성형 공정 중에 달성될 수 있는 물리적 및 전기적 장점들과, 성형 부품(들) 또는 형성된 재료(들)내에서의 전도성 네트워크와 관련된 폴리머 물리학(polymer physics)을 포함한다.

가열장치의 제조에서 전도체 장전형 수지기 재료를 사용하면 미소한 오차들을 용이하게 보유하면서 이 재료들을 필요한 형상 및 크기들로 형성하는데 사용되는 재료들의 원가와, 디자인 및 제조 공정들의 원가를 크게 낮출 수 있다. 가열장치들은 사출성형, 오버몰딩 또는 압출 등과 같은 종래 성형방법들을 사용하여 무한한 형상 및 크기들로 제조될 수 있다. 전도체 장전형 수지기 재료들은 성형시에, 통상적이지만 절대적이지 않게, 약 5 내지 25 ohms/square 사이에서 저항의 바람직한 사용 범위를 생성하지만, 다른 저항들은 도핑 파라미터들 및/또는 수지 선택물(들)을 변화시킴으로써 달성될 수 있다.

전도체 장전형 수지기 재료들은 미크론 전도성 분말, 미크론 전도성 섬유들 또는 이들의 어떤 조합을 구비하며, 이들은 성형공정중에 베이스 수지내에서 함께 균질하게 포함되어 저렴하고, 전기 전도성이며 미소한 오차로 제작된 부품 또는 회로를 용이하게 생산할 수 있게 한다. 미크론 전도성 분말은 탄소, 그래파이트, 아민 등이 될 수 있고, 및/또는 니켈, 구리, 은 또는 도금(Plated) 종류와 같은 금속 분말이 될 수 있다. 탄소나 그래파이트와 같은 다른 형태의 분말을 사용하면 추가로 저레벨의 전자 교환을 발생시킬 수 있으며, 미크론 전도성 섬유들과 조합하여 사용될 때 섬유(들)의 미크론 전도성 네트워크 내에서 미크론 충전재 엘리먼트를 생성하여 더 나은 전기 전도성을 발생할 뿐만 아니라 성형장비를 위한 윤활제로서도 작용하게 한다. 미크론 전도성 섬유들은 니켈 도금된 탄소섬유, 스테인레스강 섬유, 구리섬유, 은섬유 등이나 이들의 조합이 될 수 있다. 구조적 재료(structural material)는 어떠한 폴리머 수지와 같은 재료이다. 구조적 재료는 여기서는 예를 들어 설명하지만 절대적이지 않게, 미국 메사추세츠 피츠필드 소재의 GE PLASTICS에서 생산되는 폴리머 수지들, 미국 메사추세츠 피츠필드 소재의 GE PLASTICS에서 생산되는 다른 플리스틱 제품의 종류, 다른 제조업자에서 생산되는 다른 플라스틱 제품의 종류, 미국 뉴욕 워터포드 소재의 GE SKLICONES에서 생산되는 실리콘들, 또는 다른 제조업체에서 생상되는 다른 가요성 수지기 고무 컴파운드들이 될 수 있다.

미크론 전도성 분말, 미크론 전도성 섬유들 또는 이들의 조합이 장전된 수지기 구조적 재료는 사출성형, 오버몰딩 또는 압출과 같은 종래 성형방법들을 사용하여 성형되어 필요한 형상 및 크기들로 생산될 수 있다. 성형된 전도체 장전형 수지기 재료들은 또한 스탬핑, 절삭 또는 밀링에 의해 필요한 형태로 형성되어 가열장치의 필요한 형상의 형태인자(form factor)(들)를 만들어낼 수 있다. 장전된 베이스 수지들내의 미크론 전도체와 관련된 도핑 구성물 및 방향성은 가열장치들의 전기적 및 구조적 특성들에 영향을 미칠 수 있으며, 몰드 디자인, 게이팅(gating) 및/또는 프로트루젼 디자인(들)에 의해, 및/또는 성형 공정 자체에 의해 정밀하게 제어될 수 있다. 덧붙여, 수지 베이스는 매우 높은 용융점 또는 비열 전도성(specific thermal conductivity)와 같은 필요한 열적 특성들을 얻도록 선택될 수 있다.

또한, 수지기 샌드위치 적층은 랜덤 또는 연속 웹형 미크론 스테인레스강 섬유들 또는 기타 전도성 섬유들로 제조되어 옷감형 재료(cloth-like material)를 형성할 수 있었다. 상기 웹형 전도성 섬유는 테플론, 폴리에스터 또는 어떤 수지기 가요성 또는 고체 재료(들)로 적층될 수 있으며, 이들은 섬유 함량(들), 방위(들) 및 형상(들)로 구체적으로 설계될 때 매우 높은 전도성 가요성 직물형 재료를 생성할 것이다. 그러한 직물형 재료는 또한 사람의 의복 뿐만 아니라 고무(들) 또는 플라스틱(들)과 같은 다른 수지 재료에 매입될 수 있는 가열장치를 형성하는데 사용될 수 있다. 적층 또는 직물형 재료의 부분으로서 웹형 도체로서 전도성 섬유들을 사용할 때, 상기 섬유들은 약 3과 12 미크론 사이, 통상 약 8과 12 미크론 또는 약 10 미크론 정도의 직경을 가질 수 있으며, 길이(들)는 심(seam)이 없거나 오버래핑될 수 있다.

본 발명의 전도체 장전형 수지기 재료는 내식성 및/또는 금속 전해 저항성이 있는 미크론 전도성 섬유 및/또는 미크론 전도성 분말 및 베이스 수지를 선택함으로써 내식성 및/또는 금속 전해 저항성을 가지도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 내식성/전해 저항성 베이스 수지가 스테인레스강 섬유 및 탄소섬유/분말과 혼합되면, 그때 내식성 및/또는 금속전해 저항성을 갖는 전도체 장전형 수지기 재료가 달성된다. 본 발명의 다른 추가의 중요한 특징은, 본 발명의 전도체 장전형 수지기 재료가 내연제(flame retardant)로 제조될 수 있다는 것이다. 내연제(FR) 베이스 수지 재료의 선택은 만들어진 제품이 내연성을 발휘하도록 허용한다. 이것은 특히 본원에서 설명하는 바와 같은 가열 엘리먼트 적용에서 중요하다.

본 발명에서 설명하는 미크론 전도성 섬유 및/또는 미크론 전도성 분말 및 베이스 수지의 균질성 혼합은 또한 도핑으로서 설명될 수 있다. 즉, 상기 균질성 혼합은 통상적인 비전도성 베이스 수지재료를 전도성 재료로 변환한다. 이 공정은 도핑공정과 유사하며, 즉 도핑공정에서는 실리콘과 같은 반도체 재료가 반도체 장치에서 공지된 바와 같은 도너/억셉터 이온의 주입을 통해 전도체 재료로 변환될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 용어 도핑을, 통상적인 비전도성 베이스 수지재료를 미크론 전도성 섬유 및/또는 미크론 전도성 분말과 베이스 수지와의 균질성 혼합을 통해 전도성 재료로 변환하는 것을 의미하는 것으로 사용하고 있다.

본 발명의 추가의 중요한 특징으로서, 성형된 전도체 장전형 수지기 재료는 우수한 열전도 특성을 발휘한다. 따라서, 성형된 전도체 장전형 수지기 재료로부터 제조된 가열장치들은 열전달 능력을 적용분야에 추가하는데 제공될 수 있다.

이제 도 1a 및 1b에서, 본 발명의 제1 양호한 실시예가 도시되어 있다. 본 발명의 여러 가지 중요한 특징들이 도시되고 아래에 설명되어 있다. 이제 도 1a를 참고하면, 본 발명에 의한 전도체 장전형 수지기 재료의 저항식 가열 엘리먼트(12)가 도시되어 있다. 상기 가열 엘리먼트(12)는 전원 V_heat(14)에 접속되어 있는 전도체 장전형 수지기 재료의 고체 스트립을 구비한다. 전도체 장전형 수지기 재료는 전기 전도성이다. 벌크 저항 또는 재료는 베이스 수지에서 전도성 재료의 상대량 또는 종류를 조절함으로써 용이하게 조절될 수 있다. 가열 엘리먼트(12)의 저항은 전도체 장전형 수지기 재료의 벌크 저항과 이 엘리먼트의 선형거리의 곱을 엘리먼트의 단면적으로 나눈 것이다. 베이스 수지재료는 기계적 강도, 가요성, 외모, 내식성/전해 저항성, 내연제 특성들, 화학적 특성들, 공정 특성들, 투과성/불투과성, 원가 등과 같은 많은 인자에 기초하여 선택되고, 또 적용분야의 열적 필요에 따라 선택된다. 예를 들어, 성형된 수지기 재료의 유리 천이온도 또는 최대 작동 온도는 주어진 가열 엘리먼트 적용을 위한 재료를 선택할 때 고려되어야 한다. 1000℃ 이상에서 작동할 수 있는 재료와 같은 고온 베이스 수지 재료들은 본 발명에 의한 전도체 장전형 수지기 재료의 고온 저항 엘리먼트를 달성하는데 사용될 수 있다.

이 실예에서, 가열 엘리먼트(12)는 U형이므로, 전류 I_heat가 전원 V_heat(14)로부터 상단 레그/단자를 통해 흐르며 하단 레그/단자를 통해 복귀한다. 전류 I_heat가 전송될 때, I²R에 따라 가열 엘리먼트(12)에 열이 발생된다. 전도체 장전형 수지기재료의 우수한 열전도성 때문에, I²R 열에너지 엘리먼트의 외부면으로 전도된다. 다음에 상기 열에너지는 가열 엘리먼트(12)가 배치되어 있는 적용분야 및 환경 조건에 따라 전도, 대류 또는 복사에 의해 가열 엘리먼트(12)로부터 멀리 전달될 수 있다. 예를 들어, 직류(DC)가 가열 엘리먼트(12)에 적용된다. 하지만, 가열 엘리먼트(12)가 주택용 또는 산업용으로 설치되어 있는 것과 같이 공익설비의 공급라인에서 전력을 공급받는 경우에서는 교류(AC)가 용이하게 적용될 수 있다.

도 1a의 단면도는 베이스 수지에 전도성 섬유들 및/또는 분말의 네트워크를 갖는 격자구조(16)를 도시한다. 전도성 섬유들 및/또는 분말의 상기 네트워크(16)는 또한 엘리먼트(12)의 표면에 나타나지만 예증을 용이하게 하기 위해 평면도로 도시되어 있지 않다. 도 1a에 도시된 본 발명의 가열 엘리먼트(12)는 외부 절연체를 갖지 않는다. 즉, 상기 가열 엘리먼트(12)의 표면상의 물체 또는 유체는 전도성 재료와 직접 접촉하였고, 전기 회로의 일부가 될 수 있었다. 대부분의 경우 이것은 필요로 하는 것이 아니다. 따라서, 전기 절연체(18, 20)가 전도체 장전형 수지기 재료(16)에 제2 단면부(17)로서 형성될 수 있다. 전기 절연체(18, 20)는 큰 열전도성을 갖거나 또는 작은 열전도성을 갖는 재료를 구비할 수 있다. 복사열의 방출되는 경우, 전기 절연체(18, 20)는 특정한 파장에서 전자기 에너지의 많은 전송을 위해 선택된 재료를 구비할 수 있다. 대안으로서, 가열 엘리먼트(12)가 워밍패드(warming pad)로서 적용되면, 그때 가열 엘리먼트(12)에 의해 발생된 열이 패드에 안치된 물체로 전도되도록 열 전도성인 재료의 상단측 전기 절연체(20)를형성하는데 가열 엘리먼트가 사용된다. 이 경우, 하단측 전기 절연체(18)는 가열 엘리먼트(12)로부터 나온 열이 아래 방향으로 손실되지 않도록 전기 및 열적으로 절연되는 재료를 구비하여야 한다. 대안으로서, 상단측 및 하단측 전기 절연체(20, 18)는 동일한 재료로 구성될 수 있다.

전기 절연체(18, 20)의 재료는 고온 수지기 재료들, 금속 산화물, 폴리카보네이트 재료, 세라믹, 및 운모를 포함하지만 이를 제한하지 않는다. 전기 절연체(18, 20)는 침적, 분무, 코팅, 도금, 오버몰딩, 압출, 접착제 적용 등과 같은 방법에 의해 도포될 수 있다. 제2 단면부(17)에서, 전기 절연체(18, 20)는 가열 엘리먼트(12)의 각 레그의 수평면만을 덮는다. 대안으로서, 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(16)의 전체 표면적은 제3 단면부(19)에 도시된 바와 같이 전기절연층(22)에 의해 덮일 수 있다. 상기 층은 가열 엘리먼트(12)의 각각의 레그 사이의 갭(13)에서 다리처럼 걸려 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 상기 전기절연층(22)이 갭(13)에서 다리처럼 걸려 있다면, 그때 전기절연층(22)은 가열 엘리먼트(12)의 기계적 강도 및 열 표면적을 증가시킬 수 있다.

다른 선택적 특징으로서, 금속층(24)이 제4 및 제5 단면부(21, 23)에 도시된 바와 같이 전도체 장전형 수지기 재료의 표면에 걸쳐 형성될 수 있다. 제4 단면부(21)에서, 금속층(24)은 전도체 장전형 수지기 재료(16)에 직접 형성된다. 제5 단면부(23)에서, 전기절연층(25)이 먼저 전도체 장전형 수지기 재료 위에 형성되고, 다음에 금속층(27)이 형성된다. 가열 엘리먼트(12)에 금속층(24 또는 27)이 첨가되면 만들어진 복합 구조체의 전기적, 열적 가시적 및 표면 특성들이 변한다.금속층(24)이 전도체 장전형 수지기 재료(16)상에 직접 형성되면, 상기 금속층(24)은 도금 또는 코팅에 의해 형성될 수 있다. 형성방법이 금속 도금이면, 전도체 장전형 수지기 재료(24)의 수지기 구조적 재료는 금속 도금될 수 있는 것이다. 금속층들에 도금될 수 있는 폴리머 수지들이 매우 많다. 예를 들어, GE 플라스틱, SUPEC, VALOX, ULTEM, CYCOLAC, UGIKRAL, STYRON, CYCOLOY 는 금속 도금될 수 있는 몇가지 수지기 재료들이다. 금속층(24)은 예를 들어 전기도금 또는 물리적 증기증착에 의해 형성될 수 있다. 유사하게, 수지기 재료가 제5 단면부(23)의 전기절연체(25)에 사용되면, 그때 상기 수지기 재료(25)는 상술한 바와 같이 금속 도금될 수 있는 재료가 바람직하다. 도시되지 않은 추가의 대안 실시예는 전도체 장전형 수지기 재료(16) 또는 전기절연층(18, 20, 22, 25)내에 도체 및/또는 다른 구조체를 매입하거나, 및/또는 전도체 장전형 수지기 엘리먼트(12) 내부에 전기절연층(들)을 매입하는 다수의 절연층들을 포함한다.

이제 도 7을 참고하면, 본 발명의 제2 양호한 실시예(100)가 도시되어 있다. 저항식 가열 엘리먼트(100)는 본 발명에 의한 전도체 장전형 수지기 재료로 형성된다. 엘리먼트(100)는 외부단자(105) 및 내부단자(106)를 갖는 나선형으로 형성된다. 이러한 구조는 특히 전도, 대류, 또는 복사열에 의해 열전달을 위한 큰 평평한 표면적을 형성하는데 유용하다. 단면으로 도시된 바와 같이, 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(104)는 전기 절연체(108, 112)에 양호하게 수용되어 있다. 예를 들어, 전도체 장전형 수지기 재료의 나선형 패턴은 전기 절연 기판(108) 상으로 오버몰드될 수 있다. 그때 전기 절연층(112)의 박막은 분무, 딥핑(dipping) 등에 의해서 나선형 패턴(104)에 대해서 형성된다. 상부 절연층(112)은 엘리먼트(110)로부터 표면(112)과 접촉하는 어떤 대상물로 열을 전도하면서 전기 쇼크를 방지하는 비전도성 작업면을 제공한다.

나선형 엘리먼트(100)는 매우 빠른 가열을 나타내고 전기 쿡 탑(electric cook top)과 전기 핫 플레이트(electric hot plate)와 같은 적용에 특히 유용한다. 나선형 엘리먼트(110)는 전도체 장전형 수지기 재료(104)에서 가요성 베이스 수지와 가요성의 수지기 절연체(108,112)를 선택함으로써 가요성 재료로 형성될 수 있다. 이 경우에, 나선형 엘리먼트(100)는 굽혀지고 그에 따라서 비평면형 표면에 대한 직접적인 접촉 적용에 특히 유용하다. 나선형 엘리먼트(100)는 비수평 적용이 가능하도록, 접착 또는 다른 기계식 유지수단에 의해서 대상물에 적용될 수 있다. 예를 들어, 나선형 엘리먼트(100)는 컴퓨터 디스플레이 또는 항공 전자 공학 적용(avionic application)의 극저온에서 작동하는 다른 전자 장치에 적용될 수 있다. 나선형 엘리먼트(100)는 차량 적용에서 성애 또는 서린 김을 제거하기 위하여 또는 화장실/샤워 적용에서 증기를 방지하지 위하여 미러의 후면에 적용될 수 있다. 나선형 패턴의 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(100)는 본 발명의 범주 내에서 많은 방식으로 변형될 수 있다. 사각형 패턴에 대해서 도시되었지만, 둥근, 타원형, 복잡한 주변부, 3차원 주변부 등을 포함하는 어떤 형상도 사용될 수 있다.

도 8a에 있어서, 본 발명의 제 3의 양호한 실시예가 도시된다. 본 경우에, 피가열 시트(120)가 도시된다. 본 발명에 따른 저항식 가열 엘리먼트(124,130)가의자 또는 시트 조립체(120)에 끼워진다. 하부 가열 장치(124)는 시트 조립체의 하부 섹션(121)에 끼워진다. 후방 가열 장치(130)는 시트 조립체(120)의 후방 섹션(123)에 끼워진다. 다른 방안으로, 단지 하부 가열 장치(124) 또는 후방 가열 장치(130)가 사용되거나 또는 하부 섹션(121) 및 후방 섹션(123)의 양자를 통해서 연장되는 단일 가열 엘리먼트가 구성될 수 있다. 가열 엘리먼트(124,130)는 본 발명에 따른 전도성 수지기 재료를 포함한다. 엘리먼트(124,130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 나선형 패턴일 수 있거나 또는 도 8a에 도시된 바와 같이, 다른 패턴을 사용할 수 있다. 다른 방안으로, 라인 패턴 또는 레그(leg) 패턴이 없는 균일 패드가 도 8b에 도시된 바와 같이, 사용될 수 있다. 가열 엘리먼트(124,130)는 상술한 바와 같이 전기적으로 절연된다.

가열 엘리먼트들을 전도체 장전형 수지기 재료로 구성함으로써, 다수의 전류 경로가 재료의 분말 및/또는 미크론 전도성 섬유의 네트워크에 존재한다. 따라서, 가열 엘리먼트(124,130)는 기계 및 전기 피로의 관점에서 매우 신뢰성이 높다. 비교에 의해서, 통상적인 가열 시트 적용은 니크롬 와이어의 연속 루프를 사용한다. 하부 시트 및 시트 백(seat back)이 일정하게 굽혀지면, 니크롬 엘리먼트의 기계 피로를 유발하여 결과적으로 파괴된다. 종래 기술의 시스템들은 단일 와이어에 기초하기 때문에, 상기 파괴는 개방 회로 및 가열의 비작동으로 귀착된다. 본 발명의 가열 엘리먼트(124,130)는 본질적으로 신뢰성을 개선하기 위하여 다중 전류 경로를 제공한다. 엘리먼트는 그 일부에 크랙이 형성되어도 계속해서 작동한다. 또한, 베이스 수지의 가요성은 점유자 운동(occupant movement)으로 인하여 굽힘 에너지를 흡수함으로써 신뢰성을 개선한다.

각 가열 엘리먼트(124,130)는 한쌍의 와이어(126, 128) 또는 (132,134)에 의해서 전력 공급부에 접속된다. 온도 감지 및 제어 장치와 도시생략된 회로들은 시트 착석자를 위해서 안락한 가열을 제공한다. 이러한 유형의 시트 가열 장치는 추운 겨울에 온기를 제공하거나 또는 장시간의 운전에서 불량한 혈액 순환을 경감시키기 위하여 차량 적용에서 특히 유용하다. 또한, 히트 시트들은 비행기 여행, 사무실 환경, 레크레이션용 차량, 병실 침대 및 가정용 가구에 유용할 수 있다.

도 8b에 있어서, 시트 가열 엘리먼트의 다른 실시예(139)가 도시된다. 본 경우에, 시트/백 가열 엘리먼트(139)는 상부 섹션(140) 및 하부 섹션(141)으로 분할된다. 상부 및 하부 섹션들(140,141)은 본 발명에 따른 전도체 장전형 수지기 재료를 포함한다. 중간 절연층(142)은 전기 접속(145,146)이 가열 엘리먼트(139)의 단일 단부에서 이루어지도록, 상부 섹션(140)을 하부 섹션(141)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 상부 및 하부 섹션(140,141)들은 전도성 스테이플, 전도성 와이어 또는 전도성 나사(143)에 의해서 대향 단부에 전기적으로 접속된다.

도 9에 있어서, 본 발명의 제 4 양호한 실시예가 도시된다. 가열 윈도(150)가 도시된다. 피가열 미러의 경우에 있어서, 윈도는 안개, 증기 또는 서리를 방지하도록 가열된다. 미러와는 달리, 그러나 윈도 가열 방법은 윈도를 통해서 빛이 투과되는 것을 방해하지 않도록 구성되어야 한다. 종래에는 윈도에 접착된 투명막에 매우 미세한 금속 와이어의 그리드 또는 운영 루프와 같은 가열된 윈도 사용 방법을 제공하거나 또는 인듐 주석 산화물(ITO)의 투명한 전도성 막을 윈도에 인가하려고 시도하였다. 본 발명에서, 전도체 장전형 수지기 재료(156)는 투명 패널(152)과 처음 접촉하거나 또는 본 경우에 있어서, 두 윈도 페인(152,154) 사이에서 적층된다. 전도체 장전형 수지기 재료(156)의 베이스 수지는 투명한 재료를 포함한다. 미크론 전도성 섬유 및/또는 분말들은 투명하지 않다. 그러나, 미크론 전도성 섬유들 및/또는 주위 깊은 선택의 도핑 밀도와 연관된 수지기에서 균일하게 혼합된 분말들의 크기는 전도체 장전형 수지기 재료(156)를 통해서 방해받지 않는 관찰을 충분히 허용할 수 있다. 패널 엘리먼트(156)는 대향 단부(158,160)에 전기 접속되고 차량 배터리 소스 또는 AC 소스에 접속될 수 있다. 상기 가열 엘리먼트(156)는 각 제조를 위해서 얇은 시트들로 압출될 수 있다. 상기 윈도 가열 장치(156)는 정보 디스플레이, 군용 차량, 해군 선실 장비, 중장비 상의 제어 패널 및 농업 설비, 잠망경(periscope), 오프-쇼어 드릴링 플랫폼(off-shore drilling platforms)을 포함하는 적용범위에 대해서 유용하다.

도 10에 있어서, 본 발명의 제 5 양호한 실시예(170)가 도시된다. 피가열 미러(170)가 도시된다. 피가열 미러(170)는 반사 패널(172)의 후면과 접촉하는 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(174)를 갖는 미러 조립체(170)를 포함한다. 횡단면으로 도시된 바와 같이, 미러 패널(172)과 가열 엘리먼트(174)는 미러 하우징(176) 안으로 성형된다. 가열 엘리먼트는 정확한 크기 및 필요 형태로 용이하게 사출 성형될 수 있다. 와이어(178,180)는 가열 엘리먼트(174)를 도시 생략된 전력 공급부에 접속시킨다. 절연 플라스틱 성형 및 미러 패널(유리)를 선택함으로써, 가열 엘리먼트(174)는 절연층을 필요로 하지 않을 수 있다. 통상적으로 자동차에서 볼 수 있는 후방 조망 미러(170)가 도시된다. 그러나, 본 발명은 외부 차량 미러에 대해서 유용하다. 또한, 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트는 성애 또는 증기 서림을 방지하기 위하여 욕실/샤워 미러의 후면에 적용될 수 있다.

도 11에 있어서, 본 발명의 제 6 양호한 실시예가 도시된다. 본 실시예에서, 본 발명에 따른 복사 플로어 가열 장치(radiant floor heater;200)가 형성된다. 복사 플로어 가열 시스템은 많은 가정에서 확인된 통상적인 송풍 가열 시스템에 대한 독특한 장점들을 제공한다. 플로어에 온기를 제공함으로써, 실내 특히 타일 바닥 욕조의 인지된 온도가 증가한다. 또한, 실내의 균일한 가열이 이루어진다. 결국, 시스템은 실내/집을 가열하기 위하여 공기 이동(대기 순환)에 의존하지 않으므로, 공기 오염 및 여과의 문제점이 해소되었다. 통상적인 복사 플로어 가열 시스템은 가열 엘리먼트들에 대해서 금속 와이어 루프를 사용한다. 본 발명에 따른 가열 엘리먼트(208)의 양호한 실시예는 전도체 장전형 수지기 재료를 포함한다. 연속적인 루프 구조(200)를 갖는 가열 엘리먼트(208)는, 예를 들어, 전도체 장전형 수지기 재료의 얇은 시트를 압출하고 루프 패턴을 시트로 스탬핑(stamping)함으로써 형성될 수 있다.

가열 엘리먼트의 전도성 재료(208)는 전기 절연 재료(222)에 의해서 둘러싸인다. 가열 엘리먼트(200)는 콘크리트 슬라브 플로어 또는 나무 플로어를 덮는 콘크리트계 수준 측량 재료와 같이, 플로어 표면(204) 상에 놓여진다. 선택적인 메쉬(206)는 기계 안정 장치와 타일링 머드(tiling mud;210)에 대한 보강 장치를 제공하기 위해서 가열 엘리먼트(200)에 부착될 수 있다. 타일링 머드 또는모타르(mortar)는 타일(212)의 배치를 위한 기반을 생성하기 위하여 가열 엘리먼트(200) 및 선택 메쉬에 대해서 유동한다. 본 발명의 플로어 가열 엘리먼트(200)는 욕실 및 지하실에 특히 유용한다.

도 12에 있어서, 본 발명의 제 7 양호한 실시예가 도시된다. 본 실시예에서, 가열 테이프(230)가 본 발명에 따른 전도체 장전형 수지기 재료로 형성된다. 가열 테이프(230)는 냉동을 방지하기 위하여 유체 파이프(236)의 국부 가열을 제공하기 위하여 사용된다. 통상적인 적용은 주택의 배관용 좁은 공간(crawl space) 또는 차고에 있는 냉수 배관(236)이다. 통상적인 가열 테이프들은 고무에 끼워진 금속 와이어로 형성된다. 본 발명에 따른 가열 테이프(230)의 양호한 실시예는 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(232,234) 및 말단 스트랩(termination strap;238)을 포함한다. 말단 스트랩(238)은 전력 와이어에 대향하는 테이프(230)의 단부에서 가열 엘리먼트(232,234)를 전기 접속한다. 가열 엘리먼트(232,234)는 외부 절연체(239)에 의해서 다르게 전기적으로 절연된다. 가열 엘리먼트(232,234)는 가요성의 베이스 수지로 형성된다. 절연체(239)는 가요성 수지로 형성된다. 예시적인 제조 공정은 압출 공정에 의해서 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(232,234)를 먼저 형성하고 그 다음 가열 엘리먼트(232,234)에 대해서 절연층(239)을 압출한다.

도 13에서는, 본 발명의 제 8 양호한 실시예가 도시된다. 카트리지 가열 장치(250)는 본 발명의 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트를 사용하여 형성된다. 카트리지 가열 장치는 근접 열 제어를 필요로 하는 제한된 작업 영역을 국부적으로가열하기 위하여 당기술에서 사용된다. 압축기 크랭크실(crankcase) 가열, 복사기, 다이(die), 식품 가공, 플라스틱 몰드, 왁스 포트(wax pot) 등과 같은 많은 상업적 및 산업적인 적용은 카트리지 가열을 사용한다. 통상적인 카트리지 가열들은 가열 엘리먼트로써 절연 니크롬 와이어를 사용하고 밀봉된 금속 케이스에서 감져진 엘리먼트를 패키지(package)한다. 본 발명에 따른 카트리지 가열 장치(250)의 양호한 실시예는 절연층 코어(260)와 절연층 외부(262)를 갖는 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(252a,252b)로 도시된다. 예시적인 카트리지에서, 가열 엘리먼트(252)는 코어 절연체(260) 주위에서 사출 성형될 수 있다. 금속 와이어(256,258)들은 카트리지를 도시생략된 전력 소스에 접속한다. 가열 엘리먼트는 상부 엘리먼트 레그(252a) 및 하부 엘리먼트 레그(252b)가 와이어 커넥터(256,258)에 대향하는 단부에서 결합되도록 U형태이다. 도시생략된 금속층은 필요하다면 열 특성을 변경하기 위하여 카트리지(250)의 외부 상으로 선택적으로 도금될 수 있다.

도 14에서, 본 발명의 제 9 양호한 실시예가 도시된다. 침지식 가열 장치(immersion heating device;270)가 도시된다. 침지식 가열 장치는 액체를 가열하기 위해서 사용된다. 침지식 가열 장치는 탱크에 담겨진 액체를 정밀하게 가열 제어하기 위하여 통상적으로 탱크에 배치된다. 통상적인 침지식 가열 장치는 금속 튜브의 내부를 기밀식으로 밀봉한 절연 니크롬 가열 와이어를 사용함으로써 형성된다. 본 발명에 따른 침지식 가열 장치(270)의 양호한 실시예는 전기 절연성의 액체 불투과성 수지기 차폐물(278)로 밀봉된 전도체 장전형 수지기 저항 엘리먼트(276)로 도시된다. 본 실시예에서, 전력 단자들은 파이프 나사결합된 단자 단부(271)에서 접속된다. 하나의 와이어는 저항 엘리먼트(276)의 단자 단부(271)에 접속되고, 다른 와이어는 저항 엘리먼트(276)를 통해서 루트가 정해진 절연 도체(272,274)에 접속된다. 나사형 단자(271)에 대향하는 단부에서, 절연 수지기 재료(280)로 피복된 금속 단부캡(282)은 가열 회로를 완성하기 위하여 중심 도체(272)를 전도체 장전형 수지기 재료(276)에 접속시키는데 사용된다. 이 기술을 사용함으로써, 횡단면으로 도시된 저항식 가열 엘리먼트 섹션은 몰딩을 임의의 길이로 압출하고 그후에 침지식 가열 장치(270)의 특정 크기를 형성하도록 절단됨으로써 형성될 수 있다.

도 15에 있어서, 본 발명의 제 10 양호한 실시예가 도시된다. 핀형 스트립 가열 장치(300)가 도시된다. 핀형 스트립 가열 장치들은 공기 오븐 및 로드 뱅크(load bank)의 공기를 가열하기 위해서 사용된다. 통상적인 핀형 스트립 가열은 금속 하우징의 내부를 기밀식으로 밀봉한 절연 니크롬 가열 와이어를 사용함으로써 형성되고 열을 공기로 전달하기 위하여 금속 핀들을 추가로 사용한다. 본 발명에 따른 핀형 스트립 가열 장치(300)의 양호한 실시예는 전기 절연층(310)으로 밀봉된 전도체 장전형 수지기 저항 엘리먼트(304)로 도시된다. 저항 엘리먼트(304)는 하나의 끼워진 단자(314)에서 다른 끼워진 단자(316)로 연장되는 전도체 장전형 수지기 재료의 단순한 스트립이다. 외부 케이스(308)는 내부 저항 엘리먼트(304)로부터 전기적으로 절연된다. 그러나, 엘리먼트(304)에서 발생한 열은 핀(318)의 블록의 큰 표면 영역에 의해서 공기로 전달되는 외부 케이스(308)로용이하게 전달된다. 각 핀(320)은 갭(322)에 의해서 분리된다. 다른 핀들은 케이스(308)의 플로어측 상에 형성될 수 있다. 외부 케이스(308)는 스탬핑된 금속을 포함할 수 있다. 그러나, 선택적인 형태로써, 외부 케이스(308)는 본 발명에 따른 전도체 장전형 수지기 재료를 포함할 수 있다. 상기 재료는 우수한 열전도성을 나타낸다. 핀형 스트립 가열 장치(300)를 형성하는 양호한 방법은 절연층(310)을 사출성형된 저항 엘리먼트(304) 상으로 오버몰드하는 것이다. 그 다음, 외부 케이스(308)는 절연체 저항 엘리먼트 서브 조립체(304,310) 상으로 오버몰드된다.

도 16에 있어서, 본 발명의 제 11의 양호한 실시예가 도시된다. 가요성의 가열 장치(330)가 도시된다. 여러 형태 및 크기들의 대상물을 국부적으로 가열하기 위하여 많은 적용상황에서 사용될 수 있다. 가요성의 가열 장치들은, 예를 들어, 항공 분야와 같은 극저온 환경의 전자 부품들에서 적당한 작동 온도를 유지하기 위하여 사용될 수 있다. 통상적으로 가요성의 가열 장치들은 절연체에 동봉된 에지형 금속 포일을 포함한다. 본 발명에 따른 가요성의 가열 장치(330)의 양호한 실시예는 엇갈린 루프 안으로 형성된 전도체 장전형 수지기 저항 엘리먼트(332)로 도시된다. 와이어(336,338)는 전력을 제공하기 위하여 가열 엘리먼트(332)의 단자에 끼워진다. 저항식 가열 엘리먼트(332)는 전기 절연층(334)으로 동봉된다. 양호하게는, 전기 절연층(334)은 수지기 재료를 포함하며, 더욱 양호하게는, 저항 엘리먼트(332)의 베이스 수지와 동일한 재료를 포함한다. 가요성의 가열 장치(330)는 가열된 대상물과 접촉하며, 이 경우에는 집적 회로 장치(342,340)와 접촉한다. 가열 장치(330)와 대상물(342) 사이에 연속적인 접촉을 보장하기 위하여, 접착제가사용될 수 있다. 가요성의 가열 장치(330)는, 예를 들어, 균일하게 혼합된 전도체 장전형 수지기 재료의 저항 엘리먼트(332)를 사출성형하고 그다음 오버몰딩 또는 그 위의 절연층(334)을 코팅함으로써 형성될 수 있다.

도 17에 있어서, 본 발명의 제 12 양호한 실시예가 도시된다. 스트랩 또는 밴드 가열 장치(350)가 도시된다. 밴드 가열 장치(350)는 아이스 형성을 방지하거나 또는 많은 적용상황에서 유체(360) 점도를 제어하기 위하여 유체(360) 유지 파이프(354)를 국부적으로 가열하기 위하여 사용된다. 통상적인 밴드 가열은 파이프 주위에서 고정된 금속 링에 끼워진 절연 니크롬 와이어를 포함한다. 본 발명에 따른 밴드 가열 장치(350)의 양호한 실시예는 전기 절연 재료(353,362)의 밴드에 끼워진 전도체 장전형 수지기 저항 엘리먼트(352)로 도시된다. 단자 와이어(356,358)는 전력을 공급하기 위하여 그 원주의 각 단부에서 저항식 가열 엘리먼트(352) 안으로 끼워진다. 밴드 가열 장치(350)는, 예를 들어, 균일하게 혼합된 전도체 장전형 수지기 재료를 사출성형함으로써 형성될 수 있다. 단일층을 포함할 수 있는 절연층(353,362)은 그때 딥핑 또는 코팅에 의해서 형성된다. 다른 양호한 실시예로써, 밴드는 전도체 장전형 수지기 재료에 대한 가요성의 베이스 수지와 절연층(353,362)에 대한 가요성의 수지기 재료를 선택함으로써, "스냅-온(snap-on)" 고정을 허용하도록 충분히 가요성이 있게 제조될 수 있다.

도 18에 있어서, 본 발명의 제 13 양호한 실시예가 도시된다. 인서트 몰딩의 가열 튜브 장치(insert-molded heating tube device;370)가 도시된다. 가열 튜브 장치들은 많은 적용상황들에서 유체(378)의 점도를 제어하거나 또는 아이스 형성을 방지하기 위하여 튜브 또는 배관 내에서 이송되는 액체를 가열하기 위해서 사용된다. 본 발명에 따른 인서트 몰딩의 가열 튜브 장치(370)의 양호한 실시예는 전기 절연 재료의 하우징에 끼워진 전도체 장전형 수지기 저항식 가열 엘리먼트(374)로 도시된다. 인서트 몰딩의 가열 튜브 장치(370)는 전도체 장전형 수지기 저항식 가열 엘리먼트(374)를 먼저 사출성형하고 수지기 재료로 하우징(372)을 오버몰딩함으로써 양호하게 형성된다. 전기 단자(376)는 엘리먼트에 전력을 공급하기 위하여 저항 엘리먼트(374)에 끼워진다.

도 19에 있어서, 본 발명의 제 14 양호한 실시예가 도시된다. 가열 튜브 장치(400)가 도시된다. 튜브 가열 장치는 많은 적용상황에서 유체(414) 점도를 제거하거나 또는 아이스 형성을 방지하기 위하여, 튜브 또는 배관 내에서 이송되는 액체들을 가열하기 위해서 사용된다. 통상적인 튜브 가열들은 고무 튜브에 끼워진 금속 와이어의 가열 엘리먼트를 포함한다. 튜브 가열 장치(400)의 양호한 실시예는 유체(414)를 이송할 수 있는, 예를 들어, 고무(401)의 이송 튜브를 포함한다. 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(402)는 이송 튜브(401)를 둘러싼다. 전기 절연층(409)은 전기 절연을 제공하기 위하여 가열 엘리먼트(402)를 둘러싼다.

가장 단순한 형태에서, 가열 엘리먼트는 전도체 장전형 수지기 재료를 노출시키고 그 다음 기계적으로 체결 또는 핀 설치함으로써 그 길이의 각 단부에서 간단하게 접촉할 수 있다. 전류는 도시생략된 전력 공급부에 의해서 가열 튜브(400)의 길이를 통해서 흐른다. 회로의 완성을 용이하게 하기 위하여, 절연 와이어(416)는 전도체 장전형 수지기 재료(402)로 끼워질 수 있다. 이 절연 와이어(416)는 도시된 바와 같이, 클램핑/스플라이싱 메카니즘(clamping/splicing mechanism;410,412)을 사용하여 회로 완성을 용이하게 한다. 본 실시예에서, 클램핑/스플라이싱 메카니즘(410,412)은 와이어(416) 절연부를 통해서 절단되고 저항 엘리먼트(402) 안으로 끼워져셔 와이어(416)와 저항 엘리먼트(402)를 일 단부에서 접속시키는 금속 스플라이서(splicer;412)를 포함한다. 대향 단부에서, 클램핑/스플라이싱 메카니즘(410,412)은 단지 저항 엘리먼트(402)와 접촉하기 위해서만 사용된다. 양호하게는, 전도체 장전형 수지기 재료(402) 및 절연층(409)의 베이스 수지는 각각 가요성 재료를 포함한다. 다른 방안으로, 이송 호스(transport hose;401)는 전도체 장전형 수지기 재료(402)의 베이스 수지와 동일한 재료를 포함할 수 있다. 본 실시예의 가열 튜브 장치(400)는, 예를 들어, 이송 튜브(401)가 압출되고 그 다음 이송 튜브(401) 및 절연 와이어(416)가 저항 엘리먼트(402) 압출기를 통해서 당겨지는 상호 압출(co-extrusion)에 의해서 형성될 수 있다.

도 20 내지 도 22에 있어서, 본 발명의 제 15 양호한 실시예가 도시된다. 튜브형 가열장치가 도시된다. 튜브형 가열 장치는 온수 가열, 레스토랑 난방 트레이, 오븐 등과 같은 적용에서 유체 및 다른 재료들을 가열하기 위하여 사용된다. 통상적인 튜브형 가열들은 금속 튜브로 밀봉된 절연 금속 와이어 가열엘리먼트를 포함한다. 도 20에 있어서, 본 발명에 따른 튜브형 가열 장치(450)의 양호한 실시예가 도시된다. 튜브형 가열 장치(450)는 전기 절연층(454)에 의해서 둘러싸인 전도체 장전형 수지기 코어(452)를 포함한다. 튜브(450)는, 예를 들어, 플로어 또는 온수 가열 장치에서 사용되는 루프 형태로 형성된다. 접촉 단자(456)는 튜브(450)에서 저항 엘리먼트(452)의 각 단부에 전기 접촉을 제공한다. 튜브형 가열 장치는, 예를 들어, 가요성의 전도체 장전형 수지기 엘리먼트(452)를 압출하고, 압출된 엘리먼트를 절단 및 세이핑하며, 그후에 절연층(454)으로 코팅함으로써 형성될 수 있다. 다른 방식으로, 튜브형 가열 엘리먼트(452)는 사출성형에 의해서 형성될 수 있다. 도 21에 있어서, 온수 가열 장치(460)는 전도체 장전형 수지기 재료의 상부 및 하부 튜브형 가열 엘리먼트(464,468)로 도시된다.

특히, 도 22에 있어서, 본 발명에 따른 튜브형 가열 장치는 가열된 타월 걸이(480)에 적용된다. 타월 로드(483)는 전도체 장전형 수지기 가열 엘리먼트(482)로 형성된다. 가열 엘리먼트(482)는 전기 절연층(484)에 의해서 다시 둘러싸인다. 또한, 외부 금속층(486)은 금속 특성을 달성하기 위하여, 절연층(484) 상으로 도금 또는 코팅될 수 있다. 각 가열 로드(483)는 보유 설치부(488)에서 유지된다. 로드(483)는 온도를 제어하기 위하여 와이어(487)에 의해서 로드(483)를 통과하는 전류를 조절하는 제어 유닛(489)에 접속된다. 튜브형 가열 로드(483)는, 예를 들어, 압출에 의해서 형성될 수 있다.

본원에 기재된 전도체 장전형 수지기 재료는 통상적으로 전도체 미립자들의 미크론 분말 및/또는 베이스 수지 호스트 내에서 균질화된 미크론 섬유(들)과의 조합물을 포함한다. 도 2는 베이스 수지 호스트(30)에서 전도체 미립자(34)의 분말을 가지는 전도체 장전형 수지기 재료(32)의 보기의 횡단면을 도시한다. 이 보기에서, 분말의 전도체 미립자(34)의 직경(D)은 약 3과 12㎛ 사이에 있다.

도 3은 베이스 수지 호스트(30)에서 전도체 섬유(38)를 가지는 전도체 장전형 수지기 재료(36)의 보기의 횡단면을 도시한다. 전도체 섬유(38)는 약 3과 12㎛ 사이, 통상적으로는 10㎛ 또는 8과 12㎛ 사이의 직경과 약 2와 14mm 사이의 길이를 가진다. 상기 전도체 입자(34) 또는 전도체 섬유(38)에 대해서 사용된 전도체들은 스테인레스 강, 니켈, 구리, 은 또는 다른 적당한 금속 또는 전도성 섬유들 또는 그 조합물일 수 있다. 상기 전도체 입자들 및/또는 섬유들은 베이스 수지로 균질화된다. 상기 기술한 바와 같이, 전도체 장전형 수지기 재료들은 평방당 약 5와 25Ω 사이의 저항을 가지며, 다른 저항은 도핑 변수, 및/또는 수지 선택을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 저항성을 실현하기 위하여, 베이스 수지 호스트(30)의 중량에 대한 전도체 재료, 본 보기의 전도체 미립자(34) 또는 전도체 섬유(38)의 중량 비율은 약 0.2와 0.4 사이에 있고 양호하게는 약 0.3이다. 0.3의 베이스 수지 중량비에 대한 섬유 중량을 갖는 4 내지 6mm의 길이와 직경에서 8 내지 11㎛의 스테인레스 강 섬유는 매우 높은 전도성 변수와 EMP 스펙트럼 내의 효율을 나타낸다. 도 4에 있어서, 전도성 재료가 성형 공정 동안 수지 염기(30) 내에서 함께 균질화된 미크론 전도성 섬유(38)와 전도성 분말 모두의 조합물을 포함하는 본 발명의 다른 양호한 실시예가 도시된다.

도 5a와 도 5b에 있어서, 전도체 장전형 수지기 재료의 양호한 조성이 도시된다. 전도체 장전형 수지기 재료는 전도성 직물로 직조 또는 편물되는 섬유 또는 직물로 형성될 수 있다. 전도체 장전형 수지기 재료는 도시된 바와 같이 직조될 수 있는 스트랜드(strand)로 형성될 수 있다. 도 5a는 섬유들이 섬유 또는 직물들의 2차원 직조물(weave;46,50)로 함께 직조되는 전도성 편물(42)을 도시한다. 도5b는 섬유들이 직조 구성으로 형성된 전도성 편물(42')을 도시한다. 편물 구성에서, 전도성 섬유의 하나 이상의 연속 스트랜드는 랜덤 방식으로 포개진다. 결과적인 전도성 편물(도 5a참조) 또는 직물(42)(도 5b참조)은 매우 얇고, 두껍고, 단단하고, 가요성이 있거나 또는 고체 형태로 제조될 수 있다.

유사하게는, 전도성이지만 의복형의 재료는 직조 또는 편물 미크론 스테인레스 강 섬유들 또는 다른 미크론 전도성 섬유들을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 직조된 또는 편물의 전도성 의복들은 폴리에스테르(들), 테플론(들), 케브러(들)(Kevlar) 또는 다른 원하는 수지기 재료들과 같은 재료의 하나 이상의 층으로 샌드위치 적층될 수 있다. 상기 전도성 편물은 그때 원하는 형태 및 크기들로 절단될 수 있다.

전도체 장전형 수지기 재료로 형성된 가열 장치는 사출 성형, 압출 또는 화학 유도 성형 또는 형성방법을 포함하는 다수의 방식으로 성형 또는 형성될 수 있다. 도 6a는 몰드(50)의 하부(54) 및 상부(58)를 도시하는 사출 성형의 간략화된 개략도를 도시한다. 전도체 장전형 수지기 재료는 개방부(60)를 통해서 몰드 캐비티(64) 안으로 사출되고 그 다음 열 반응에 의해서 균질화된 전도성 재료가 경화된다. 몰드의 상부(58) 및 하부(54)는 그때 분리 또는 분할되고 가열 장치들이 제거된다.

도 6b는 압출을 이용하여 가열 장치를 형성하기 위한 압출기(70)의 간략화된 개략도를 도시한다. 전도체 장전형 수지기 재료는 압출 유닛(74)의 호퍼(hopper;80)에 배치된다. 피스톤, 스크류, 프레스 또는 다른 수단(79)은 그때열용융 경화물 또는 화학 유도 경화된 전도체 장전형 수지기 재료를 원하는 형태로 성형하는 압출 개방부(82)를 통해서 열융용된 또는 화학 유도 경화의 전도체 장전형 수지기 재료를 가압하기 위해서 사용된다. 전도체 장전형 수지기 재료는 그때 화학 반응 또는 열 반응에 의해서 단단한 상태 또는 가요성의 상태로 충분히 경화되고 사용할 준비가 된다.

본 발명의 장점은 다음과 같이 요약될 수 있다. 효과적인 가열 장치가 달성된다. 가열 장치를 형성하는 방법들이 달성된다. 가열 장치는 전도체 장전형 수지기로 성형된다. 가열 장치들은 가열 장치 특성들이 수지기 재료의 전도성 재료들로 도핑되는 것에 기초하여 선택될 수 있는 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된다. 가열 장치들은 가열 장치 특성들이 선택된 수지기 재료의 재료의 특성에 기초하여 선택될 수 있는 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된다. 전도체 장전형 수지기 재료로 가열 장치를 제조하는 방법들은 여러 형태의 재료로 통합된다. 전도체 장전형 수지기 재료의 가열 엘리먼트들을 갖는 가열 장치들의 범위가 실현된다.

양호한 실시예에 기재된 바와 같이, 본 발명의 새로운 방법들 및 장치들은 종래 기술과는 다르게 제조가능하면서 효과적이다.

본 발명은 특히 그 양호한 실시예를 참고하여 도시되고 기술되었지만, 당기술에 숙련된 기술자는 본 발명의 정신 및 범주 내에서 형태 및 세부 사항이 변화될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

본 발명은 선택된 수지기 재료의 특성에 기초하여 가열장치의 특성을 선택할 수 있는 전도체 장전형 수지기 재료로 성형된 가열장치를 제공할 수 있다.

Claims

베이스 수지 호스트의 전도성 재료를 함유하는 전도체 장전형 수지기 재료를 포함하는 가열 엘리먼트;

상기 가열 엘리먼트의 제 1 단부에 접속된 제 1 단자; 및

상기 가열 엘리먼트의 제 2 단부에 접속된 제 2 단자를 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수지 호스트에 대한 상기 전도성 재료의 중량비는 약 0.2와 약 0.4 사이에 있는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 금속 분말을 함유하는 가열 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 금속 분말은 니켈, 구리 또는 은인 가열 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 금속 분말은 금속 도금된 비전도성 재료인 가열 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 금속 도금은 니켈, 구리 또는 은인 가열 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 금속 분말은 약 3㎛와 약 12㎛ 사이의 직경을 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 비금속 분말인 가열 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 비금속 분말은 탄소, 그래파이트 또는 아민계 재료인 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 금속 분말 및 비금속 분말의 조합을 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 미크론 전도성 섬유를 포함하는 가열 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 미크론 전도성 섬유는 니켈 도금형 탄소 섬유, 스테인레스 강 섬유, 구리 섬유, 은 섬유 또는 그 조합체인 가열 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 미크론 전도성 섬유는 약 3㎛와 약 12㎛ 사이의 직경과 약 2mm와 약 14mm 사이의 길이를 구비하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 전도성 분말 및 전도성 섬유의 조합을 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트를 둘러싸는 전기 절연층을 추가로 포함하는 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 높은 열 전도성인 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 수지기 재료인 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 금속 산화물인 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 세라믹인 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 절연층인 폴리카보네이트 재료인 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 운모(mica)계 재료인 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트 및 상기 전기 절연층은 가요성인 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 전기 절연층에 끼워진 와이어를 추가로 포함하는 가열 장치.
제 15 항에 있어서, 상기 베이스 수지 및 상기 전기 절연층은 내연성 재료를 함유하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트를 덮는 금속층을 추가로 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트는 평면형 패드를 포함하는 가열 장치.
제 26 항에 있어서, 상기 평면형 패드는 나선형 패턴인 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 시트 장치에 끼워지는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 투명 패널에 적층되는 가열 장치.
제 29 항에 있어서, 상기 베이스 수지는 투명한 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 미러에 부착되는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 플로링 시스템에 끼워지는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 카트리지인 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 복수의 전도성 핀을 추가로 포함하는 가열 장치.
제 34 항에 있어서, 상기 전도성 핀은 전도체 장전형 수지기 재료를 함유하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 파이프 주위에 결합되는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 유체를 이송할 수 있는 중공 파이프 또는 튜브인 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 원형 로드인 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트에 끼워진 와이어를 추가로 포함하는 가열 장치.
베이스 수지 호스트의 전도성 재료를 함유하는 전도체 장전형 수지기 재료를 포함하는 가열 엘리먼트;

상기 가열 엘리먼트를 둘러싸는 전기 절연층;

상기 가열 엘리먼트의 제 1 단부에 접속된 제 1 단자; 및

상기 가열 엘리먼트의 제 2 단부에 접속된 제 2 단자를 포함하고,

상기 전도성 재료는 전도성 분말과 전도성 섬유의 조합물을 포함하는 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 수지 호스트에 대한 상기 전도성 재료의 중량비는 약 0.2와 약 0.4 사이에 있는 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 전도성 분말은 비금속 분말을 함유하는 가열 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 비금속 분말은 탄소, 그래파이트 또는 아민계 재료인 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 금속 분말을 포함하는 가열 장치.
제 44 항에 있어서, 상기 금속 분말은 니켈, 구리 또는 은인 가열 장치.
제 44 항에 있어서, 상기 금속 분말은 금속 도금된 비전도성 재료인 가열 장치.
제 46 항에 있어서, 상기 금속 도금은 니켈, 구리 또는 은인 가열 장치.
제 44 항에 있어서, 상기 금속 분말은 약 3㎛와 약 12㎛ 사이의 직경을 포함하는 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 미크론 전도성 섬유는 니켈 도금 탄소 섬유, 스테인레스 강 섬유, 구리 섬유, 은 섬유 또는 그들의 조합물인 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 미크론 전도성 섬유는 약 3㎛와 약 12㎛ 사이의 직경과 약 2mm와 약 14mm 사이의 길이를 구비하는 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 수지기 재료인 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 금속 산화물인 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 세라믹인 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 전기 절연층인 폴리카보네이트 재료인 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 전기 절연층은 운모(mica)계 재료인 가열 장치.
제 40 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트 및 상기 전기 절연층은 가요성인 가열 장치.
가열 엘리먼트 장치를 형성하기 위한 방법에 있어서,

수지기 호스트의 전도성 재료를 함유하는 전도체 장전형 수지기 재료를 제공하는 단계;

상기 전도체 장전형 수지기 재료를 가열 엘리먼트 장치 안으로 몰딩하는 단계를 포함하는 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 수지 호스트에 대한 상기 전도성 재료의 중량비는 약 0.2와 약 0.4 사이에 있는 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 전도성 분말을 포함하는 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 미크론 전도성 섬유를 포함하는 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 전도성 재료는 전도성 분말 및 전도성 섬유의 조합물을 함유하는 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 몰딩 단계는 상기 전도체 장전형 수지기 재료를 몰드 안으로 사출하는 단계;

상기 전도체 장전형 수지기 재료를 경화시키는 단계 및;

상기 몰드로부터 상기 가열 엘리먼트 장치를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
제 62 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트 장치에 대해서 전기 절연층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제 63 항에 있어서, 전기 절연층을 형성하는 상기 단계는 오버-몰딩(over-molding)을 포함하는 방법.
제 63 항에 있어서, 전기 절연층을 형성하는 상기 단계는 딥핑(dipping), 분무 또는 코팅을 포함하는 방법.
제 62 항에 있어서, 상기 전도체 장전형 수지기 재료를 몰드 안으로 사출하는 상기 단계 이전에 전기 절연층을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 가열 엘리먼트 장치는 상기 전기 절연층 상으로 오버 몰딩되는 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 전도체 장전형 수지기 재료를 챔버 안으로 적재하는 단계;

상기 전도체 장전형 수지기 재료를 세이핑 출구를 통해서 상기 챔버로부터 압출하는 단계 및;

상기 전도체 장전형 수지기 재료를 상기 가열 엘리먼트 장치를 형성하도록 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
제 67 항에 있어서, 상기 성형된 전도체 장전형 수지기 재료를 스탬핑(stamping) 또는 밀링(milling)하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제 67 항에 있어서, 상기 가열 엘리먼트 장치 위에 전기 절연층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제 69 항에 있어서, 전기 절연층을 형성하는 상기 단계는 압출 공정을 포함하는 방법.
제 69 항에 있어서, 전기 절연층을 형성하는 상기 단계는 딥핑, 분무 또는 코팅을 포함하는 방법.