KR20080003826U - 면상 발열체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 카본부의 길이방향 양단부에 카본연결 라인을 형성하여 카본부와 실버부 간에 접촉성을 향상시켜 접속을 안정화하고, 실버부에 다수의 타공을 형성하여 절연필름 간에 밀착성을 강화함으로써 동박 부스바의 박리 현상을 줄이는 면상 발열체에 관한 것으로, 이를 위하여 절연필름 상면에 다수의 카본부가 형성되고, 상기 카본부의 길이방향 양단부에 전류가 인가되는 동박 부스바가 형성되고, 카본부와 동박 부스바 사이에 도전성이 우수한 실버부가 형성되어 절연필름으로 밀봉되는 면상 발열체에 있어서,

상기 카본부는 소정의 폭과 소정의 길이로 이루어져 소정 간격을 두고 다수로 형성되고, 상기 카본부의 길이방향 양단부에 카본연결 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체를 제공한다.

발열체, 카본, 실버, 구리, 절연필름, 타공, 동박 부스바, 절취선

Description

면상 발열체{Face type heating element}

도 1은 본 고안에 따른 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 나타내는 분리 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 위에서 바라본 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 아래에서 바라본 단면도,

도 4는 도 3의 A-A를 취하여 도시한 확대 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 도시한 저면 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 절연필름 11 : 절취선

20 : 카본부 21 : 카본연결 라인

30 : 실버부 31 : 타공

40 : 동박 부스바

본 고안은 면상 발열체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카본부의 길이방향 양단부에 카본연결 라인을 형성하여 카본부와 실버부 간에 접촉성을 향상시켜 접속을 안정화하고, 실버부에 다수의 타공을 형성하여 절연필름 간에 밀착성을 강화함으로써 동박 부스바의 박리 현상을 줄이는 면상 발열체에 관한 것이다.

세계적으로 산업경제의 지속적인 발전 성장과 에너지 자원의 고갈에 따라 환경을 고려한 에너지 절약산업에 많은 투자가 이루어지고 있다. 이에 따라 무공해 청정 에너지에 대한 관심이 커지면서 면상 발열체에 대한 연구가 부각되고 있다.

통상, 각종 건물의 실내를 난방하는 방법으로는, 건물에 구비된 중앙집중식 난방설비에 의하여 각 실내를 난방하거나, 전기 히터 등 개별적인 난방장치에 의하여 실내를 난방하는 방법이 있다.

이 중에서 중앙집중식 난방설비는, 소규모의 건물에는 적용할 수 없고, 또한 업무시간동안만 가동되는 가동시간의 제한이 있다. 따라서, 중앙집중식 난방설비의 가동시간이 지나면, 전기 히터와 같은 난방장치를 별도로 구비하여 실내를 난방하게 되므로 이중부담을 안게 된다.

또한, 건물의 실내마다 개별적인 난방장치에 의하여 난방을 행할 경우, 난방장치를 다수 구비해야 할 뿐만 아니라, 전력소비량이 증가되는 문제점이 있다.

일반적으로 면상 발열체는 통상의 열선 방식에 비해 면적으로 발열하므로 발 열률이 우수하고 전력 소모율이 작아 사용하고 있는 전기 발열체보다 20∼40%의 전력소비를 감소할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 유해 전자파의 발생이 거의 없고, 평활성과 내구성이 높은 편이라 상당히 유용하게 사용된다.

통상, 적정 발열 온도는 45∼70℃이고, 조립식 건축물의 내/외장재와, 사무실, 욕실, 화장실 등에서 사용되는 칸막이, 천장이나 벽면용 패널, 액자, 벽지, 거울 등 다양한 용도로 활용될 수 있고, 난방 효과와 함께 음이온, 항균, 항습 등의 효과를 도모할 수 있어 경제적이고 친환경적이다.

또한, 차량의 유리창 등에 설치하여 성애 방지용으로 사용되거나, 난방용으로 매트리스에 설치되는 등, 다양한 분야에 적용되어 사용되고 있다.

그리고 면상 발열체가 발열시, 인체에 유익한 원적외선이 방사되어 인체 내의 분자운동을 촉진시키고, 모세혈관을 팽창시켜 혈액순환을 촉진할 뿐만 아니라, 악취를 중화시키고 분해하여 살균작용을 하는 효능도 있다.

종래의 면상 발열체는, 절연체인 절연필름 상면에 발열을 위한 카본 페이스트(carbon paste)가 인쇄 건조되어 다수의 카본부가 형성되고, 카본부의 길이방향 양단부 위에 각각 열전도를 향상시키기 위해 도전성의 실버 페이스트(silver paste)가 일정한 폭으로 적층 인쇄되어 실버부가 구성된다.

다음, 상기 실버부 위의 가장자리에 구리 박판이 길이방향으로 부착되어 전류를 인가하기 위한 동박 부스바(bus bar)가 형성되고, 그 위에 절연필름이 덮여 코팅 밀봉된다.

이렇게 구성된 면상 발열체의 동박 부스바에 전원을 연결하여 전류가 통전되 면, 실버부에 전류가 흘러 카본부는 통전되는 전류에 대한 저항열이 발열되면서 원적외선이 발산된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 면상 발열체는 카본부의 발열로 난방효과와 함께 인체에 유익한 원적외선을 방사하지만, 다음과 같은 문제점들이 있다.

매끄러운 절연필름 상면에 일정한 간격으로 형성된 카본부가 올통볼통하여 실버부와의 접촉이 완전하지 않고, 이로 인해 카본부와 실버부 간에 접속이 불안정하게 된다.

그리고, 카본부의 폭이 넓어서 아크 발생량이 많기 때문에, 아크 방전시 발생되는 열에너지로 인해 화재가 발생할 위험이 있다.

그래서 동일한 면적의 절연필름에 카본부의 폭을 좁히고 그 수를 늘려 구성하면 화재 발생의 위험은 줄어들지만, 아크 발생으로 절연필름이 녹아 일부 카본부가 단락되면 카본부 간에 좁은 간격으로 인해 인접된 카본부까지 연쇄 단락될 우려가 있다.

또한, 종래의 면상 발열체를 사용하다 보면, 동박 부스바와 실버부의 부착력이 부족하여 박리 현상이 발생되고, 이로 인하여 습한 공기가 박리된 부분으로 침투하여 카본부에 영향을 미쳐 카본부의 발열 기능이 저하되거나 상실되는 문제가 발생된다.

본 고안은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 실버부에 그물형상 으로 다수의 타공을 형성하고, 카본부의 길이방향 양단부에 카본연결 라인을 형성하여, 실버부와 동박 부스바의 박리 현상을 줄이고 카본부와 실버부 간에 접촉성을 향상시킬 수 있는 면상 발열체를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 카본부의 폭과 카본부 간에 간격을 적정하게 구성하여, 통전시 과열로 인한 화재 발생과 카본부의 연쇄 단락을 방지하도록 하는 목적도 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 절연필름 상면에 다수의 카본부가 형성되고, 상기 카본부의 길이방향 양단부에 전류가 인가되는 동박 부스바가 형성되고, 카본부와 동박 부스바 사이에 도전성이 우수한 실버부가 형성되어 절연필름으로 밀봉되는 면상 발열체에 있어서,

상기 카본부는 소정의 폭과 소정의 길이로 이루어져 소정 간격을 두고 다수로 형성되고, 상기 카본부의 길이방향 양단부에 카본연결 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체를 제공한다.

그리고, 상기 실버부에 다수의 타공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 카본연결 라인은 절연필름에 일정한 간격으로 형성된 절취선의 위치에 따라 분할되어, 다수의 카본연결 라인으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 절취선의 위아래에 구성되는 카본부는 그 간격을 다른 카본부 간에 간격보다 넓게 형성하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 동박 부스바는 실버부의 길이방향 중앙에 위치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 면상 발열체는, 카본부와 실버부 간에 접속이 안정적으로 이루어지고, 실버부에 형성된 타공을 통해 절연필름 간에 부착력이 강화되어 동박 부스바의 박리 현상을 줄이는 효과가 있어 면상 발열체로 인한 안전사고를 예방하게 된다.

본 고안의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 고안의 목적, 특징 및 이점을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.

본 고안은 카본부의 길이방향 양단부에 카본연결 라인을 형성하여 상기 카본부와 실버부의 안정적인 접속을 꾀하고, 실버부에 타공을 형성하여 위아래 절연필름 간에 밀착력을 강화함으로써 동박 부스바와 실버부가 박리되는 현상을 줄일 수 있도록 구성하는데 주안점이 있다.

또한, 카본부의 폭과 카본부 간에 간격을 적정하게 형성하여, 카본부의 과열로 인한 화재발생 및 연쇄단락을 방지하도록 구성하는데도 주안점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 의한 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여는 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

첨부한 도 1은 본 고안에 따른 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 나타내는 분리 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 위에서 바라본 단면도이며, 도 3은 아래에서 바라본 단면도이다.

또한, 첨부한 도 4는 도 3의 A-A를 취하여 도시한 확대 단면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 면상 발열체의 바람직한 일실시 예를 도시한 저면 사시도이다.

본 고안의 면상 발열체는 절연필름(10) 상면에 고저항체인 액상의 카본 페이스트, 전도성이 높은 실버 페이스트, 전극 역할을 하는 구리 박판을 차례로 적층한 후 그 위에 절연필름(10)을 덮어 코팅 제조된다.

더욱 상세하게 설명하면, 본 고안의 면상 발열체는 절연성이 우수한 절연필름(10) 상면에 전열성이 높은 카본 페이스트를 적당한 간격을 두고 인쇄 건조하여 카본부(20)와 카본연결 라인(21)을 형성하고, 이 카본부(20)의 길이방향 양단에 각각 열전도를 향상시키기 위하여 도전성의 실버 페이스트를 인쇄 건조하여 타공(31)이 형성된 실버부(30)를 형성한 후, 이 실버부(30)에 구리 박판을 길이방향으로 부착하여 동박 부스바(40)를 구성한 다음, 절연필름(10)을 덮어 밀봉 처리된다.

이를 위하여 먼저, 평평하고 투명한 절연필름(10) 상면에 전기저항에 의해 발열되어 원적외선을 방사할 수 있는 카본 페이스트를 인쇄하여 건조시킨다. 이는 적정한 간격을 두고 일정한 폭과 길이로 인쇄되어 다수의 카본부(20)로 형성된다.

상기 카본 페이스트는 매우 얇은 두께로 인쇄되기 때문에, 전기저항에 따른 온도변화는 카본부(20)의 폭과 길이에 좌우된다고 볼 수 있다. 따라서, 상기 카본부(20)의 폭과 길이는 카본부(20)가 적정한 발열 온도를 유지할 수 있도록 구성하 는 것이 바람직하다.

적정한 발열 온도를 유지하기 위해 카본부(20)의 폭이 넓어지면 아크 발생량이 증가되어 화재 발생의 위험이 있다.

그래서 동일한 발열량을 유지하도록 동일 면적의 절연필름(10) 상면에 폭을 좁게 형성하고 다수의 카본부(20)를 구성하면, 아크 방전시 발생되는 열에 의해 절연필름(10)이 녹아 일부 카본부(20)가 단락되는 경우, 카본부(20) 간에 간격이 좁기 때문에 인접된 카본부까지 연쇄적으로 단락될 수 있다.

따라서 화재발생을 예방하고, 절연필름(10)이 녹아 다른 카본부에 영향이 미치는 것을 방지할 수 있도록 적정한 폭과 간격으로 카본부(20)를 구성한다.

이는, 어느 하나의 카본부(20)가 단락되더라도 기존보다 발열 가능한 카본부의 잔여 수가 많기 때문에 적정 발열량을 유지하여 제 기능을 발휘하는 것이 가능하다.

이를 위하여 본 고안의 일실시 예에서는 하나의 단위 면상 발열체를 기준으로 할 때, 100㎜의 절연필름(10)마다 카본부(20)의 폭을 8㎜, 길이 443㎜로 7줄을 구성하고, 상기 카본부(20) 간에 간격을 4㎜로 형성한다.

이렇게 구성되는 하나의 단위 면상 발열체는 다수의 단위 면상 발열체로 연장 구성되어 제작되며, 이는 필요에 따라 절단하여 사용 가능하다.

다음, 카본부(20)의 길이방향 양단부에 전류의 흐름이 일정하고 도전성이 좋은 실버 페이스트를 인쇄하여 실버부(30)를 형성한다. 이는 실버부(30) 위에 부착될 구리 박판과 카본부(20)의 접속효과를 향상시키는 역할을 한다.

이때, 상기 카본부(20)가 평평한 절연필름(10) 위에 올통볼통하게 마련되어 있어서 실버부(30)와의 접촉이 불량하여 접속이 안정적으로 이루어지지 않는다.

이를 해결하기 위하여, 카본부(20)의 길이방향 양단부에 적정한 폭으로 카본연결 라인(21)을 형성하여 각 카본부의 단부를 일체로 연결함으로써 실버부(30)와의 안정적인 접속을 이룬다.

즉, 상기 실버부(30)가 카본연결 라인(21)에서 카본부(20)의 일부까지 덮도록 구성되고, 카본부와 일체로 연결된 카본연결 라인이 실버부와 완전하게 접촉됨으로써, 카본부(20)와 실버부(30)의 접속이 안정적으로 이루어진다. 이때, 더욱 안정적인 접속을 위해 상기 카본연결 라인(21)이 실버부의 폭 중앙에 위치되도록 실버부(30)를 구성한다.

그러면, 각 카본부(20)가 카본연결 라인(21)에 의해 일체로 연결되어 있기 때문에 각 카본부(20)와 실버부(30) 간에 접속 불량 문제를 완전히 해결할 수 있다.

본 실시 예에서 카본 페이스트와 실버 페이스트는 대량 인쇄에 적합한 그라비어(gravure) 방식을 사용하여 인쇄된다.

한편, 상기 실버부(30) 위에 길이방향으로 구리 박판이 부착되어 동박 부스바(40)가 구성되고 전극으로 이용된다.

상기 동박 부스바(40)는 실버부(30)의 중앙에 마련되어, 실버부(30)로부터 구리 박판이 벗어날 우려를 배제하고 실버부(30)와의 안정적인 접속을 기도한다.

전원을 공급하여 동박 부스바(40)에 전류가 통전되면 전자파가 발생하게 되 는데, 이는 카본연결 라인(21)이 차단한다.

상기 동박 부스바(40)와 실버부(30)는 박리 현상이 일어나기 쉬운 취약부로서, 이를 줄이기 위하여 실버 페이스트를 인쇄할 시, 도 1에 도시된 바와 같이 타공(31)이 구성되어 실버부(30)가 형성된다.

상기 타공(31)은 실버부(30)의 폭방향과 길이방향을 따라 다수 개가 구성되어 그물형상의 실버부(30)가 형성되며, 이 타공(31)은 일정한 간격을 두고 적정한 크기로 구성된다.

이 타공(31)을 통해 실버부(30)의 상면에 부착된 구리 박판이 카본부(20) 아래 절연필름(10)과 일부 밀착되어 부착력이 강화됨으로써 박리 현상이 줄게 된다. 이에 따라, 습기 침투 등이 방지되어 접속불량, 단락 등의 문제도 해결할 수 있다.

상기 실버부의 타공(31)은 정사각형으로 구성되었으나, 그 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 원형이나 육각형 등으로 형성될 수 있고, 이 외에 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자의 사상 내에서 변형 가능할 것이다.

한편, 본 고안에서는 면상 발열체를 필요한 길이로 절단하여 사용하기 편리하도록 일정한 간격으로 절취선(11)이 구비된다. 이때, 절취선(11)을 따라 절단되는 부분에 카본연결 라인(21)은 일정한 간격을 두고 분할 형성된다.

또한, 상기 절취선(11)에 인접한 카본부(20)의 박리 현상을 방지하고, 안전하고 편리하게 절취할 수 있도록, 절취선(11)의 위아래에 위치되는 카본부(20)는 그 간격을, 다른 카본부 간에 간격보다 넓고 여유있게 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 밀봉 처리되는 절연필름(10)은 절연체로서, 카본부(20), 실버부(30), 동박 부스바(40)의 상호 누전차단 및 방수를 위한 것으로, 통상의 라미네이팅 방식에 의해 처리된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 면상 발열체의 작동 및 작동효과를 설명한다.

본 고안의 동박 부스바(40)에 전선을 연결하여 전원을 공급하면 동박 부스바(40)에 전류가 흐르게 되고, 그 전류는 실버부(30)를 통해 카본부(20)로 전달되어 카본부(20)는 발열된다. 이때, 상기 카본부(20)는 통전되는 전류에 의해 저항열이 발열되는데, 도전성이 우수한 실버부(30)에 일정한 전류가 흐르게 되면, 열전도도가 좋은 카본부(20)는 실버부(30)와 접속되는 양단부에서 전체로 균일한 발열이 이루어지게 된다.

또한, 상기 실버부(30)에 형성된 타공(31)은 카본부(20)와 동박 부스바(40) 간에 접속효과를 더욱 향상시키고, 상하 절연필름(10) 간에 밀착력을 강화하여 박리 현상을 줄임으로써 습기 침투를 방지하며, 이로 인해 면상 발열체의 파손이 감소된다.

그리고, 카본부(20)의 폭이 넓지 않아 동박 부스바(40)의 표면이 곧게 펴져서 외관이 좋아진다.

이상에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실용신안등록청구범위 내에서 청구하는 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예 들을 모두 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 면상 발열체에 의하면, 통전에 의한 카본부의 발열로 난방효과와 함께 인체에 유익한 원적외선이 방사되는 효과 외에도 다음과 같은 장점이 있게 된다.

1. 카본부의 길이방향 양단부에 형성되는 카본연결 라인으로 인해 카본부와 실버부 간에 접속이 안정적으로 이루어진다.

2. 실버부에 형성되는 타공으로 인해 위아래 절연필름 간에 부착력이 강화되어 동박 부스바의 박리 현상이 줄고, 이로 인해 습기 침투가 방지되어 면상 발열체의 파손이 감소된다.

3. 카본부를 적정한 폭과 간격으로 구성하여, 연쇄단락 및 화재발생을 방지한다.

4. 동박 부스바가 실버부의 중앙에 위치되어, 실버부를 벗어나지 않고 안정적인 접속을 이룬다.

5. 가볍고 유연하며, 금속 발열체를 에칭하는 것보다 제작이 용이하고 비용이 적게 든다.

Claims (5)

1. 절연필름 상면에 다수의 카본부가 형성되고, 상기 카본부의 길이방향 양단부에 전류가 인가되는 동박 부스바가 형성되고, 카본부와 동박 부스바 사이에 도전성이 우수한 실버부가 형성되어 절연필름으로 밀봉되는 면상 발열체에 있어서,

   상기 카본부는 소정의 폭과 소정의 길이로 이루어져 소정 간격을 두고 다수로 형성되고, 상기 카본부의 길이방향 양단부에 카본연결 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 실버부에 다수의 타공이 형성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 카본연결 라인은 절연필름에 일정한 간격으로 형성된 절취선의 위치에 따라 분할되어, 다수의 카본연결 라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 절취선의 위아래에 구성되는 카본부는 그 간격을 다른 카본부 간에 간격보다 넓게 형성하는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.
5. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서,

   상기 동박 부스바는 실버부의 길이방향 중앙에 위치되는 것을 특징으로 하는 면상 발열체.

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