KR20100030753A

KR20100030753A - 고온 면상발열체 및 이를 적용한 차량용 보온 온열기와 차량용 보온컵

Info

Publication number: KR20100030753A
Application number: KR1020080089622A
Authority: KR
Inventors: 강성목
Original assignee: 강성목
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-19

Abstract

본 발명은 판 형태에 운모로 제조된 운모판의 내부로 교류 전원 또는 직류 전원을 겸용으로 사용하는 열선이 배열되고, 이를 고온으로 가열되면 원적외선을 방출하는 원적외선 발열판 내부로 구비한 고온 면상발열체를 구성하며, 이렇게 구성된 고온 면상발열체는 차량에 휴대하여 사용 가능한 차량용 보온백에 적용하여, 찜질에 사용하거나, 차량용 보온컵에 적용하여 물을 끓이거나 음식물을 보온하도록 사용함으로써, 교류 및 직류 전원을 겸용으로 사용해 사용범위를 넓히고, 운모판이 얇은 두께를 가져 빠르게 고온으로 발열하면서, 원적외선 발열판에 의해 열이 골고루 전달되고, 원적외선 발열판이 고온으로 가열되면서 원적외선이 방사되어 신진대사 촉진, 경락순환, 수맥차단 등 신체에 유익한 효과를 가지며, 전자파 및 고주파의 발생을 줄이고, 저전력으로 발열해 다양하게 적용 가능한 효과를 가지며, 이를 차량용 보온백에 적용해, 높은 찜질효과를 가지거나, 차량용 보온컵에 적용해, 단시간에 물을 끓이거나 음식물을 보온할 수 있도록 한다.

면상발열체, 열선, 원적외선, 교류 전원, 직류 전원, 바이메탈, 엘이디

Description

고온 면상발열체 및 이를 적용한 차량용 보온백과 차량용 보온컵 { a plane heater and heat bag and cup using the same }

본 발명은 판 형태의 운모판 내부로 고온으로 발열하는 열선이 배열되고, 이를 원적외선 발열판 사이로 구비한 고온 면상발열체를 구성하고, 이를 차량용 보온백 및 차량용 보온컵에 각각 적용함으로써, 열효율이 뛰어나고, 안전하게 사용 가능한 고온 면상발열체 및 이를 적용한 차량용 보온백과 차량용 보온컵에 관한 것이다.

일반적으로, 전원이 인가되면 발열하는 면상발열체는 단순한 금속 판으로 열선을 감싼 간단한 구조에 사용이 용이하여, 다양한 장치에 폭넓게 이용되고 있는데, 종래의 면상발열체는 니크롬선 등과 같은 열선이 사용되어, 니크롬선의 단선으로 인한 고장이 잦고, 열선 부위만이 부분적으로 발열하기 때문에 온도분포가 불균일하며, 니크롬선 등의 금속들은 원적외선의 방사율이 낮기 때문에 이들을 이용한 면상발열체는 가열효율이 낮다는 문제점이 있다.

게다가, 이러한 면상발열체는 요통 및 근육통 등의 통증부위를 해소를 위해 주로 사용되는 보온백 또는, 단시간에 물을 끓이는 보온컵의 발열체로서 사용되는데, 면상발열체의 낮은 가열효율과 전자파 및 고주파 발생에 의해 보온백으로 사용 시에는 오히려 신체에 유해하고 불편하며, 보온컵으로 사용 시에는 가열효율이 낮아 물이 제대로 끓지 않는 문제점이 있지만, 차량에 비치하여 시거잭에 의해 전원을 공급해 사용하기 위해서는 협소한 차량 내부에 비치하기 적합하게 소형으로 형성되어야하기 때문에, 낮은 효율의 면상발열체가 적용된 차량용 보온백 또는 차량용 보온컵이 사용될 수밖에 없는 실정이었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 교류 전원뿐만 아니라 직류 전원도 사용하여 사용범위를 넓히고, 전자파 및 고주파의 발생을 줄이고, 저전력으로 발열하며, 일정온도를 유지하고, 고온으로 가열되면 원적외선을 방출하는 고온 면상발열체 및 이를 적용한 차량용 보온백과 차량용 보온컵을 구성함으로써, 소형에 고온으로 발열하고, 안정적이며, 신체에 유익한 것을 그 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 판 형태에 운모로 제조된 운모판의 내부로 교류 전원 또는 직류 전원을 겸용으로 사용하는 열선이 배열되고, 이를 고온으로 가열되면 원적외선을 방출하는 원적외선 발열판 내부로 구비한 고온 면상발열체를 구성하는데, 이때, 상기 열선은 카본 또는 크롬으로 제조되어, 작동을 표시하는 전원표시부 및 일정온도를 유지하는 바이메탈이 연결되어 구비된다.

그리고 상기와 같이 구성된 고온 면상발열체는 차량에 휴대하여 사용 가능한 차량용 보온백에 적용하여, 찜질에 사용하거나, 차량용 보온컵에 적용하여 물을 끓이거나 음식물을 보온하는데 사용한다.

이를 통해, 고온 면상발열체는 교류 및 직류 전원을 겸용으로 사용해 사용범위를 넓히고, 운모판이 얇은 두께를 가져 빠르게 고온으로 발열하면서, 원적외선 발열판에 의해 열이 골고루 전달되고, 원적외선 발열판이 고온으로 가열되면서 원적외선이 방사되어 신진대사 촉진, 경락순환, 수맥차단 등 신체에 유익한 효과를 가지며, 전자파 및 고주파의 발생을 줄이고, 저전력으로 발열하며, 이를 차량용 보온백에 적용함으로써, 높은 찜질효과를 가지거나, 차량용 보온컵에 적용함으로써, 단시간에 물을 끓이거나 음식물을 보온할 수 있는 등 다양하게 적용하여 고효율로 사용 가능한 효과를 가진다.

본 발명에 대해 대략 설명하면, 판 형태에 운모로 제조된 운모판의 내부로 교류 전원 또는 직류 전원을 겸용으로 사용하는 열선이 배열되고, 이를 고온으로 가열되면 원적외선을 방출하는 원적외선 발열판 내부로 구비한 고온 면상발열체를 구성하며, 이렇게 구성된 고온 면상발열체는 차량에 휴대하여 사용 가능한 차량용 보온백에 적용하여, 찜질에 사용하거나, 차량용 보온컵에 적용하여 물을 끓이거나 음식물을 보온하도록 사용함으로써, 교류 및 직류 전원을 겸용으로 사용해 사용범위를 넓히고, 운모판이 얇은 두께를 가져 빠르게 고온으로 발열하면서, 원적외선 발열판에 의해 열이 골고루 전달되고, 원적외선 발열판이 고온으로 가열되면서 원적외선이 방사되어 신진대사 촉진, 경락순환, 수맥차단 등 신체에 유익한 효과를 가지며, 전자파 및 고주파의 발생을 줄이고, 저전력으로 발열해 다양하게 적용 가능한 효과를 가지며, 이를 차량용 보온백에 적용해, 높은 찜질효과를 가지거나, 차량용 보온컵에 적용해, 단시간에 물을 끓이거나 음식물을 보온할 수 있도록 한다.

상기와 같은 특징을 가지는 본 발명인 고온 면상발열체 및 이를 적용한 차량용 보온백과 차량용 보온컵을 각 도면에 도시한 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명인 고온 면상발열체(10)를 살펴보면, 도1에 도시한 바와 같이 운모를 판상의 시트 형태로 제조한 운모판(11)이 한 쌍 형성되고, 상기 각 운모판(11) 사이로는 전원이 공급되면 발열하는 열선(12)이 전체면적에 걸쳐 지그재그로 배열되어 양끝단부가 외측으로 노출된다.

상기 운모판(11)의 재료인 운모는 독특한 전기적 특성이 있는데, 이는 낮은 전기전도율(Conductivity)과 높은 절연강도(백운모 1500-3000, 금운모 1000-1500volts/mill) 때문에 높은 전압에도 견디고, 낮은 전력손실(High Q Factor)과 높은 저항(백운모 1015-1016, 금운모 1012-1014 ohm/cm) 및 축전용량 안전성을 가지는 특성이 있으며, 높은 유전율(Dielectric constant; 백운모 6-8, 금운모 5-6)을 보유하므로 정전기 에너지를 순간적으로 저장할 수 있는 특성이 있다.

또한, 운모는 천연적인 구조적 안정성이 있기 때문에 고온에서의 안정성과 높은 단열강도(insular strength)를 가진 이상적인 부도체이며, 이러한 운모는 요곡성, 탄성, 높은 인장강도를 가지지만, 다소 부드럽고 손으로 자를 수 있으므로 다양한 형태로 가공되어 여러 산업에 이용되기 때문에, 본 발명인 고온 면상발열체(10)의 재료로 적합하다.

그리고 상기 열선(12)은, 카본열선 또는 크롬열선으로 제조되어 전원이 공급되면 고온으로 발열하도록 하며, 도3에 도시한 바와 같이 그 일측으로는 교류(AC) 전원 및 직류(DC) 전원을 겸용으로 사용 가능한 전원공급부(13)가 연결되는데, 상기 전원공급부(13)는 외부의 전원공급선(미도시)로부터 전원을 공급받을 수 있는 잭 형태에 교류 및 직류 전원을 모두 사용 가능하도록 해 그 사용범위를 넓히며, 바람직하게는 12V ~ 24V 의 직류 전원을 사용함으로써, 교류 전원에 비해 저전력을 소모하고, 교류 전원 사용 시 발생하는 전자파 및 고주파가 발생하는 것을 방지하여, 신체에 사용 시 안전성을 높이도록 할 뿐만 아니라, 이러한 열선(12)은 카본열 선 또는 크롬열선으로 튼튼하게 제조되어, 단선을 방지하고 효율적으로 장시간 사용 가능하다.

또한, 이러한 열선(12)은 일정량의 전원을 충전하는데, 대략 10분간 충전해, 충전된 전원으로 약 2시간 동안 계속해서 발열함으로써, 사용자가 실외에서도 별도의 전원공급 없이 간편하게 사용할 수 있도록 한다.

그리고 상기와 같은 열선(12)의 경로 상에는 전원의 공급상태를 알 수 있도록 엘이디(light emitting diode; LED) 타입의 전원표시부(14) 및 온도를 제어하는 바이메탈(15)이 설치되는데, 상기 전원표시부(14)는 전원공급부(13)를 통해 열선(12)에 전원이 공급되면, 엘이디가 발광하면서 전원이 공급된 상태를 전원표시부(14)에 표시함으로써, 고온 면상발열체(10)의 작동상태를 용이하게 인지할 수 있도록 한다.

그리고 상기 바이메탈(15)은, 고온 면상발열체(10)가 소정의 온도에 다다랐을 때, 상기 온도를 감지하여 열선(12)으로 공급되는 전원을 차단함으로써, 과열을 방지하기 위해 설치되는 것으로서, 100℃ 또는 150℃ 등 설정된 온도 이상으로 고온 면상발열체(10)가 발열하게 되면, 상기 바이메탈(15)이 열선(12)으로 공급되는 전원을 차단하여 열선(12)의 발열을 중단시키도록 함으로써, 고온 면상발열체(10)가 적정온도를 유지하도록 한다.

상기와 같이 형성된 열선(12)을 감싼 한 쌍의 운모판(11)은 고온으로 가열되면 원적외선을 방출하는 원적외선 발열판(16) 내부로 구비되는데, 납작한 원기둥 형태를 가지는 한 쌍의 원적외선 발열판(10) 사이로 상기 운모판(11)을 밀착하여 구비한 다음, 상기 원적외선 발열판(10) 사이의 외측면을 따라서는 내열성 접착제인 실리콘으로 접착시킴으로써, 단위체로 형성된 고온 면상 발열체(10)를 구성하며, 이때, 상기 전원공급부(13)와 전원표시부(14) 및 바이메탈(15)은 원적외선 발열판(16)의 외부로 노출되도록 구비한다.

상기 원적외선 발열판(16)은 건강에 유익한 기능성 세라믹으로 제조하거나, 맥반석이나 게르마늄 석 또는 옥돌 등과 같은 천연석으로 제조할 뿐만 아니라, 이들을 서로 혼합하여 제조할 수도 있는데, 이를 통해, 상기 원적외선 발열판(16)이 고온으로 가열되면 원적외선을 방출하게 된다.

상기 원적외선은 5.6∼1000μm사이에 속하는 파장이 긴 빛으로 동식물이 살아가는데 절대적으로 필요한 빛이라 하여 생육광선이라 일컬어지며, 8∼10μm 파장 대에서 방사되는 원적외선이 인간에게 가장 유익한 것으로 알려져 있는데, 이러한 원적외선의 특이한 열전달방식인 복사에 의한 직접적인 온열작용으로 신체에 방사되면, 모세혈관이 확장되며 따라서 혈액순환과 신진대사 촉진, 각종 노폐물 제거가 이루어지고 중금속 등이 배출되게 되며, 이를 통해 신체에 열을 전달하는 동시에 원적외선이 방사됨으로써, 신체에 유익한 효과를 가져, 열을 통한 찜질효과를 향상시킨다.

이상과 같이 구성된 본 발명인 고온 면상발열체(10)는 소형의 면상으로 제조되어 높은 열효율을 가지고, 원적외선 방사효과를 이용하여 신진대사 촉진, 경락순환, 수맥차단 등 신체에 유익한 효과 및 우수한 가열효율을 가지며, 열선(12)이 카본열선 또는 크롬열선으로 제조되어 튼튼하고, 단선을 방지하여 효율적으로 장시간 사용 가능하며, 교류 전원 및 직류 전원을 겸용으로 사용 가능하여, 사용범위를 넓힐 뿐만 아니라, 직류 전원의 사용 시 전자파 및 고주파가 발생하는 것을 방지하여, 안전성을 높인다.

상기와 같이 구성된 고온 면상발열체(10)는 차량용 보온백(20) 또는 차량용 보온컵(30) 등 다양한 소형 제품에 적용하여 효율적으로 사용되는데, 이를 더욱 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명인 고온 면상발열체(10)를 적용한 차량용 보온백(20)은, 도2 내지 도5에 도시한 바와 같이 대략 둥그스름한 구형태에 상면과 하면이 다소 편평하게 제작되고 전체적으로는 모서리에 각진 부분이 없이 곡선형을 이루어 사람의 신체부위와 잘 접촉할 수 있도록 형성된 한 쌍의 케이스(21)를 형성하고, 그 내부로 상기 고온 면상발열체(10)를 구비하는데, 이때, 상기 고온 면상발열체(10)의 외 측면을 보온시트(22)로 감싸고, 케이스(21)의 외부를 향해 전원공급부(13) 및 전원표시부(14)가 노출되도록 구비한다.

상기 보온시트(22)는 고온 면상발열체(10)의 열이 외부로 쉽게 새나가지 않도록 오랫동안 열을 차단 및 유지하고 있어야 하므로, 유리섬유와 같이 단열보온성이 매우 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 이를 통해 전원공급이 중단되어 열선(12)이 더 이상 발열하지 않아도, 고온 면상발열체(10)가 계속적으로 열을 함유한 상태에서 서서히 식고, 상기 고온 면상발열체(10)을 감싸고 있는 보온시트(22)가 외부로 열이 새나가는 것을 차단하기 때문에, 수시간 동안 일정온도를 유지하여 열효율을 더욱 향상시킨다.

상기와 같이 구성된 차량용 보온백(20)은 소형으로 형성되어, 차량 내에 구비하여, 시거잭을 통해 전원공급부(13)에 전원을 공급하면서 사용함으로써, 고온으로 발열하여 사용자가 신체 국소부위를 계속해서 마사지하면서 찜질효과를 가지도록 하는데, 바람직하게는, 상기 차량용 보온백(20)은 12V ~ 24V 의 직류 전원을 사용함으로써, 교류 전원에 비해 저전력을 소모하고, 교류 전원 사용 시 발생하는 전자파 및 고주파가 발생하는 것을 방지하여, 신체에 사용 시 안전성을 높이도록 한다.

또한, 이러한 차량용 보온백(20)에 사용되는 고온 면상발열체(10)는 150℃의 온도로 발열 시, 바이메탈(15)이 열선(12)으로 공급되는 전원을 차단하여 열선(12)의 발열을 중단시키도록 하는 것이 바람직한데, 이를 통해 고온 면상발열체(10)가 150℃의 온도를 유지하게 되고, 이들이 구비된 케이스(21) 외부는 약 80℃의 온도를 가게 되어, 신체에 열찜질에 적합한 온도를 가지도록 한다.

이를 통해 사용자는 전원표시부(14)를 통해 차량용 보온백(20)이 작동되는 것을 확인하면서, 신체의 국소부위를 찜질함으로써, 적정온도로 열 찜질을 하는 동시에 원적외선 발열판(16)이 발열하면서 원적외선이 방사되어, 신진대사 촉진, 경락순환, 수맥차단 등 신체에 유익한 찜질효과를 가지며, 이는 소형으로 제조되어 차량에 간편하게 구비하여, 운전자 등이 그 사용을 쉽게 할 수 있도록 한다.

다음으로, 본 발명인 고온 면상발열체(10)를 적용한 차량용 보온컵(30)은, 도6에 도시한 바와 같이 상부가 노출된 케이스(31)의 내부로 고온 면상발열체(10)를 구비하고, 케이스(31)의 상단부로 수용부(32)를 구비한 차량용 보온컵(30)을 구성하며, 이때, 케이스(31)의 외부를 향해 전원공급부(13) 및 전원표시부(14)가 노출되도록 한다.

상기와 같이 구성된 차량용 보온컵(30) 역시 소형으로 형성되어, 차량 내에 구비하여, 시거잭을 통해 전원공급부(13)에 전원을 공급함으로써, 케이스(31) 상부로 구비된 수용부(32)를 가열하면서, 수용부(32) 내부의 물을 빠르게 가열하거나, 온수 및 음식물 등을 보온하는데, 바람직하게는, 상기 차량용 보온컵(30)에 사용되는 고온 면상발열체(10)는 100℃의 온도로 발열 시, 바이메탈(15)이 열선(12)으로 공급되는 전원을 차단하여 열선(12)의 발열을 중단시키도록 함으로써, 고온 면상발열체(10)가 100℃의 온도를 유지하게 되고, 이러한 고온 면상발열체(10) 상부로 구비된 수용부(32)를 통해 물을 끓일 수 있게 하거나, 수용부(32) 내부로 구비된 온수 및 음식물을 따뜻하게 보온하여 장시간 보관할 수 있도록 한다.

게다가 고온 면상발열체(10)의 원적외선 발열판(16)이 고온으로 가열되면서 높은 원적외선 방사율을 가지기 때문에, 고온 면상발열체(10)가 전체적으로 골고루 가열되면서 가열효율이 뛰어나, 수용부(32)의 하부를 골고루 고온으로 가열하여, 수용부(32) 내의 물을 단시간에 효율적으로 끓이거나 온수 및 음식물 등을 장시간 보온할 수 있다.

이러한 차량용 보온컵(30)의 수용부(32)는 케이스(31) 상부에 일체로 형성되거나, 케이스(31)와 분리되어 그 상부로 안착시킬 수 있도록 하는 등 다양하게 형성됨으로써, 차량용 보온컵(30)이 다양한 형태 및 사용방법을 가지도록 형성하며, 이는 소형으로 제조되어 차량에 간편하게 구비하여, 운전자 등이 그 사용을 쉽게 할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명인 고온 면상발열체(10) 및 이를 적용한 차량용 보온백(20)과 차량용 보온컵(30)을 각각 구성함으로써, 안정적이고, 소형에 높은 열효율을 가지며, 인체에 유익해 효과적으로 사용되는데, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 복합적으로 다양한 변형·실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 고온 면상발열체의 조립 사시도.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보온백의 사시도.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보온백의 조립 사시도.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보온백의 종단면도.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보온백의 횡단면도.

도6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 보온컵의 일부 절취 측면도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 고온 면상발열체 11: 운모판

12: 열선 13: 전원공급부

14: 전원표시부 15: 바이메탈

16: 원적외선 발열판 20: 차량용 보온백

30: 차량용 보온컵 21,31: 케이스

22: 보온시트 32: 수용부

Claims

판상의 시트 형태를 가지는 한 쌍의 운모판(11) 사이로 전원이 공급되면 고온으로 발열하는 열선(12)이 배열되고;

고온으로 가열되면 원적외선을 방출하는 한 쌍의 원적외선 발열판(16) 사이로 상기 운모판(11)이 밀착하여 구비되며;

상기 원적외선 발열판(16) 사이의 외측면을 따라 실리콘으로 접착시킨 고온 면상발열체(10)를 구성함으로써,

소형에 열효율이 뛰어나고, 안전하게 사용 가능한 것을 특징으로 하는 고온 면상발열체.
제 1항에 있어서,

상기 열선(12)은,

양끝단부가 원적외선 발열판(16) 외측으로 노출되어;

그 일측은 외부로부터 전원을 공급받는 전원공급부(13)가 연결되고;

상기 열선(12)의 경로 상으로 전원의 공급상태를 표시하는 전원표시부(14)가 설치됨으로써,

상기 전원공급부(13)를 통해 전원을 공급받고, 전원표시부(14)를 통해 작동상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 고온 면상발열체.
제 2항에 있어서,

상기 열선(12)은,

경로 상으로 온도를 제어하는 바이메탈(15)이 더 설치됨으로써,

일정온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 고온 면상발열체.
제 3항에 있어서,

상기 열선(12)은,

카본열선 또는 크롬열선으로 선택적으로 제조되고;

상기 전원공급부(13)는,

교류(AC) 전원 및 직류(DC) 전원을 겸용으로 사용 가능하도록 함으로써,

열선(12)의 단선을 방지하고, 안전성을 높이는 것을 특징으로 하는 고온 면상발열체.
차량용 보온백에 있어서,

제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 형태로 구성된 고온 면상발열체(10)의 외측면을 보온시트(22)로 감싸 케이스(21) 내부로 구비하고;

케이스(21)의 외부를 향해 전원공급부(13) 및 전원표시부(14)가 노출되도록 구비한 차량용 보온백(20)을 구성함으로써,

열효율이 뛰어나고, 찜질효과를 향상시키는 것을 특징으로 하는 고온 면상발열체를 적용한 차량용 보온백.
차량용 보온컵에 있어서,

상부가 노출된 케이스(31)의 내부로 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 형태로 구성된 고온 면상발열체(10)가 구비되고;

케이스(31)의 상단부로 수용부(32)를 구비하며;

케이스(31)의 외부를 향해 전원공급부(13) 및 전원표시부(14)가 노출되도록 구비한 차량용 보온컵(30)를 구성함으로써,

가열효율이 뛰어난 것을 특징으로 하는 고온 면상발열체를 적용한 차량용 보온컵.