KR20110031276A - 발열성 판재의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재, 판 형상 구조체, 및 발열 시스템 - Google Patents

발열성 판재의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재, 판 형상 구조체, 및 발열 시스템 Download PDF

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Abstract

투광성을 갖는 판재(110)의 적어도 한쪽 표면에 도전성 박막(120)이 형성되어 있고, 상기 도전성 박막(120)에 통전함으로써 이것을 발열시키는 구성을 갖는 발열 유리(100)의 제조 방법이다. 상기 판재(110)의 서로 대향하는 2변을 따라 상기 판재(110)에 형성된 상기 도전성 박막(120) 상에 각각 금속제 테이프(132)를 고착시키고, 상기 각 금속제 테이프(132) 위로부터 이것을 피복하도록 은 페이스트(134)를 도포하며, 상기 판재(110)의 상기 금속제 테이프(132)가 고착되어 있는 2변을 형성하는 가장자리 단부에 상기 금속제 테이프(132)의 전체 길이보다 적어도 긴 히터부(220)를 갖는 히터(200)의 상기 히터부(220)를 상기 히터부(220)의 온도가 소정의 온도 이상인 상태로 접촉시켜 상기 은 페이스트(134)를 경화시켜서 상기 금속제 테이프(132)와 상기 은 페이스트(134)로 이루어지는 전극(130)을 형성하고, 상기 전극(130)에 각각 리드선(140)을 전기적으로 접속시킨다.

Description

발열성 판재의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재, 판 형상 구조체, 및 발열 시스템{MANUFACTURING METHOD OF HEAT-GENERATING PLATE MATERIAL, HEAT-GENERATING PLATE MATERIAL MANUFACTURED BY THE MANUFACTURING METHOD, PLATE-LIKE STRUCTURE, AND HEAT-GENERATING SYSTEM}
본 발명은 적어도 한쪽 표면에 도전성 박막이 형성되어 있고, 상기 도전성 박막에 통전함으로써 이것을 발열시키는 구성을 갖는 발열성 판재의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재, 판 형상 구조체, 및 발열 시스템에 관한 것이고, 특히 상기 도전성 박막으로의 전극 형성을 효율적으로 행하는데 바람직한 발열성 판재의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재, 판 형상 구조체, 및 발열 시스템에 관한 것이다.
맨션이라고 칭해지는 집합 주택 등, 기밀성이 우수한 주거에 설비되는 창에서는 특히 겨울철 아침 등에 창유리 실내측에 생기는 결로가 문제가 되고 있다. 결로를 방지하기 위해서는 2장의 유리판재 사이에 단열층을 형성한 복층 유리를 채용하는 것이 효과적이다.
또한, 추가로 한랭기에 유리 실내측 표면의 근방에서 냉각된 공기가 실내 바닥면을 향해 유동되는 콜드 드래프트(cold draft)라고 불리는 현상도 방지하기 위해 유리판재의 표면에 도전성 박막을 형성하고, 이것에 통전함으로써 도전성 박막을 발열시키는 발열 유리도 널리 채용되게 되었다. 이러한 발열 유리로서는 예를 들면 일본 특허 공개 2000-277243호 공보에 개시되어 있는 것 등이 알려져 있다.
상기 문헌에는 유리판재 등의 투광성의 판재 표면에 도전성의 발열층을 형성하고, 판재의 대향하는 변을 따라 부착한 금속제 테이프를 피복하도록 도전성 페이스트를 도포해서 이루어지는 1쌍의 전극을 설치하는 구성이 나타내어져 있다. 각 변을 따라 가늘고 길게 연장된 상기 각 전극에 외부 전원과 전기적으로 접속하기 위한 리드선이 연결되어 있다.
상기 도전성 페이스트는 예를 들면 은 페이스트이고, 도포 후에 열풍을 분사하거나 원적외선 램프를 조사하거나 해서 가열함으로써 경화시켜 금속제 테이프와 일체의 전극을 구성한다. 그러나, 이러한 종래의 경화 방법에서는 도포된 도전성 페이스트 전체를 균일하게 가열해서 경화시킬 수 없어 경화 시간이 지연되는 것, 또한 그에 따르는 에너지 로스가 큰 것의 문제가 있어 에너지 절약, 제조 비용 저감의 관점으로부터 개선이 요망되고 있었다.
또한, 맨션 등의 집합 주택에서는 상기 발열층을 갖는 발열 유리가 다수 설치되는 경우가 있지만, 다수의 발열 유리에 대해서 동시에 전력을 공급한 경우 전원으로부터 각 발열 유리의 발열층에 흐르는 돌입 전류가 커지고, 그 피크값에서 전원의 과전류 제한용 브레이커가 동작하여 전력 공급이 정지되어서 복구까지 시간이 걸린다는 문제가 발생하는 경우가 있었다. 또한, 각 가호에 설치되는 다수의 발열 유리에 전원으로부터 전력을 공급하기 위한 배선량이 설치 대상의 규모가 커짐에 따라 증대하기 때문에 배선 부설시의 비용, 그 후의 유지 관리 비용이 증가된다는 문제도 있었다.
본 발명은 이상과 같은 기술적 문제를 극복하는 것으로서, 그 하나의 목적은 유리판재 표면에 형성한 도전성 박막으로의 전극 형성을 효율적으로 행하는데 바람직한 발열성 판재의 제조 방법, 그 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재, 및 판 형상 구조체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재를 이용해서 이루어지는 판 형상 구조체를 복수 포함하는 발열 시스템에 대해 전원 투입시의 돌입 전류에 의한 문제를 방지할 수 있는 구성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재를 이용해서 이루어지는 판 형상 구조체를 다수 구비하는 발열 시스템에 있어서 소요의 배선량을 저감하는 것이다.
본 발명의 상기 이외의 목적 및 구성에 대해서는 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 형태는 투광성을 갖는 판재의 적어도 한쪽 표면에 도전성 박막이 형성되어 있고, 상기 도전성 박막에 통전함으로써 이것을 발열시키는 구성을 갖는 발열성 판재의 제조 방법으로서, 상기 판재의 서로 대향하는 2변을 따라 상기 판재에 형성된 상기 도전성 박막 상에 각각 금속제 띠 형상 부재를 고착시키고, 상기 각 금속제 띠 형상 부재 위로부터 이것을 피복하도록 도전성 페이스트제를 도포하며, 상기 판재의 상기 금속제 띠 형상 부재가 고착되어 있는 2변을 형성하는 가장자리 단부에 상기 금속제 띠 형상 부재의 전체 길이보다 적어도 긴 발열부를 갖는 가열 기구의 상기 발열부를 상기 발열부의 온도가 소정의 온도 이상인 상태로 접촉시켜 상기 도전성 페이스트제를 경화시켜서 상기 금속제 띠 형상 부재와 상기 도전성 페이스트제로 이루어지는 전극부를 형성하고, 상기 전극부에 각각 도선을 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 발열성 판재의 제조 방법이다.
본 발명의 다른 실시 형태는 상기 제조 방법에 의해 제조된 발열성 판재이다.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 가열 기구가 갖는 발열부는 상기 판재의 가장자리 단부에 밀접하도록 가요성을 갖는 박판 형상 발열 부재와, 이것을 상기 판재의 가장자리 단부에 압박하도록 지지하는 탄성 부재를 구비하고 있는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는 상기 발열성 판재인 제 1 판재와, 투광성을 갖는 판재로서 상기 제 1 판재에 대하여 그 도전성 박막이 형성되어 있는 면과 서로 대향해서 설치되어 있는 제 2 판재와, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재 사이에 상기 제 1 판재에 형성된 각 전극부를 따라 그 내방측에 각각 끼워 설치된 간격 부재와, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재와 이들 사이에 끼워 설치되어 있는 상기 간격 부재에 의해 상기 제 1 판재의 외방측에 형성되는 공간에 상기 전극부를 피복하도록 설치된 밀봉재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 복층 판 형상 구조체이다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는 상기 발열성 판재인 제 1 판재와, 투광성을 갖는 판재로서 상기 제 1 판재에 대하여 그 도전성 박막이 형성되어 있는 면과 서로 대향해서 설치되어 있는 제 2 판재와, 상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재 사이에 끼워넣어져 있는 중간막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 합판 구조를 갖는 판 형상 구조체이다.
본 발명의 다른 실시 형태는 상기 제조 방법에 의해 제조된 발열성 판재를 구비해서 구성되는 발열 시스템으로서, 각각이 상기 발열성 판재를 갖고 구성되어 있는 복수의 발열성 판 형상 구조체와, 다른 전원으로부터의 입력 전류를 온오프 전류로 변환해서 출력 전류로서 출력하는 전원 장치를 구비하고, 상기 전원 장치의 출력은 상기 복수의 발열성 판 형상 구조체의 도선에 각각 접속되어 있고, 상기 전원 장치의 전원을 투입했을 때에 상기 전원 장치로부터의 출력 전류가 상기 각 발열성 판 형상 구조체에 각각 서로 시간 지연을 갖고 공급되는 것을 특징으로 하는 발열 시스템이다.
상기 복수의 발열성 판 형상 구조체는 제 1 발열성 판 형상 구조체로부터 제 N(N은 2이상의 정수) 발열성 판 형상 구조체까지 설치되어 있고, 상기 전원 장치의 전원을 투입했을 때에 상기 전원 장치로부터의 출력 전류가 상기 제 1 발열성 판 형상 구조체에 공급된 후 소정의 시간 지연을 갖고 캐스케이드 형상으로 상기 제 n 발열성 판 형상 구조체까지 순차 공급되어 가는 것으로 할 수 있다.
상기 전원 장치의 출력 전류인 온오프 전류에 대해 그 온오프 사이클의 듀티비를 가변(可變)으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시 형태는 상기 제조 방법에 의해 제조된 발열성 판재를 구비해서 구성되는 발열 시스템으로서, 각각이 상기 발열성 판재를 갖고 구성되어 있는 복수의 발열성 판 형상 구조체와, 다른 전원으로부터의 입력 전류를 온오프 전류로 변환해서 출력 전류로서 출력하는 전원 장치와, 각각의 대향하는 전극간의 거리가 대략 동일한 복수의 상기 발열성 판 형상 구조체로 구성되는 적어도 1개의 발열성 판 형상 구조체군으로서 상기 전원 장치의 출력이 상기 발열성 판 형상 구조체군을 구성하는 각 발열성 판 형상 구조체에 대하여 서로 병렬로 접속되어 있는 발열성 판 형상 구조체군을 구비하고 있다.
상기 이외의 작용/효과에 대해서는 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 알 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발열성 판재의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 발열성 판재의 단면도이다.
도 2a는 도 1의 발열성 판재의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 1의 발열성 판재의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2c는 도 1의 발열성 판재의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 발열성 판재의 제조 공정에서 이용되는 히터의 히터부를 나타내는 모식도이다.
도 4a는 도 1의 발열성 판재를 이용해서 구성한 복층 유리의 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 복층 유리의 부분 확대 단면도이다.
도 5는 도 1의 발열성 판재를 이용해서 구성한 합판 유리의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발열 시스템의 전원 회로를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발열 시스템의 전원 회로를 나타내는 블록도이다.
도 8a는 캐스케이드 회로의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 8b는 도 8a의 캐스케이드 회로에 의한 전원 투입시의 타임 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 9a는 캐스케이드 회로의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 9b는 도 9a의 캐스케이드 회로에 의한 전원 투입시의 타임 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 10a는 캐스케이드 회로의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10b는 도 10a의 캐스케이드 회로에 의한 전원 투입시의 타임 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 11a는 캐스케이드 회로의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 11b는 도 11a의 캐스케이드 회로에 의한 전원 투입시의 타임 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 발열 시스템에 있어서의 전원 배선 계통을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발열성 판재의 평면도, 도 1b는 도 1a의 발열성 판재의 단면도이다.
본 실시 형태에 의한 발열성 판재(100)는 기판이 되는 투광성 판재인 유리판재(110)의 한쪽 표면에 도전성 박막(120)을 형성하고, 이것에 전력을 공급하기 위한 전극(130)을 설치해서 이루어지는 것이다. 전극(130)을 통해 도시 밖의 전원으로부터 도전성 박막(120)에 통전하면 도전성 박막(120)이 발열해서 발열층으로서 작용하여 발열성 판재(100)의 표면을 가온한다. 그로 인해, 판재(100)의 표면에 결로가 생기는 것을 방지할 수 있다.
유리판재(110)는 본 실시 형태에서는 직사각형의 판유리이고, 통상의 투명 플로트 유리 외에 선 강화 유리(wire-reinforced glass), 유색 유리 등에 의해 형성할 수 있다. 또한, 평면 형상도 반드시 직사각형일 필요는 없고, 곡선적인 윤곽을 갖는 형상 등 적절한 형상으로 할 수 있다. 또한, 판재(100)의 표면에 스크래치 등이 실시되어 있는 장식 유리 등을 이용해도 된다. 특히, 유리판재(110)로서 Low-E 유리를 채용하면 보다 단열 성능을 향상시킬 수 있어서 바람직하다.
도전성 박막(120)은 예를 들면 금, 은, 구리, 팔라듐, 주석, 알루미늄, 티타늄, 스테인리스, 니켈, 코발트, 크롬, 철, 마그네슘, 지르코니아, 갈륨 등으로 이루어지는 군으로부터 선택한 1종 이상의 재료를 포함해서 이루어지는 금속 박막, 또는 그들 재료의 탄소, 산소 등의 금속 산화물 박막, 또는 ZnO(산화아연), ITO(산화인듐주석), In2O3(산화인듐), Y2O3(산화이트륨) 등의 다결정성 하지 박막을 형성한 금속 산화물 박막을 이용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 유리판재(110)의 거의 전면에 도전성 박막(120)을 형성하고 있지만, 발열성 판재(100)의 용도 등에 따라 표면의 일부에 도전성 박막(120)을 형성하는 구성을 취할 수도 있다.
유리판재(110)에는 도전성 박막(120)이 형성되어 있는 측에 1쌍의 전극(130)이 설치된다. 본 실시 형태에서는 직사각형의 유리판재(110)의 서로 대향하는 2세트의 변 중 한쪽 세트의 가장자리 단부의 내측을 따라 각각 띠 형상의 전극(130)을 설치하고 있다. 각 전극(130)에는 전력을 공급하기 위한 리드선(도선)(140)이 접속되어 있다.
여기에서, 전극(130)의 형성 방법에 대해 설명한다. 도 2a~도 2c는 발열성 판재(100)의 제조 공정을 나타내는 도면으로서, 특히 도전성 박막(120)이 이미 형성되어 있는 유리판재(110)에 전극(130)을 형성하는 공정을 나타내고 있다.
우선, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 접촉하는 도전성 박막(120)과의 사이의 전기 저항이 최대한 작아지도록 본 실시 형태에서는 우선 판재(110)의 대향하는 가장자리 단부 각각을 따라 적절한 폭을 가진 금속제 테이프(금속제 띠 형상 부재)(132)를 부착한다. 금속제 테이프(132)로서는 예를 들면 비저항값이 1~3×10-6(Ω·㎝)인 동박 테이프 또는 니켈 테이프가 바람직하게 이용된다. 금속제 테이프(132)의 일단부에는 이것과 전기적인 접속을 유지하도록 일부 중합시키는 형태로 동박 테이프(136)를 부착한다. 이 동박 테이프(136)는, 도 1a에 나타내어지는 바와 같이, 리드선(140)을 접속시키는 단자로서 기능한다.
이어서, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 동박 테이프(136)의 일부를 제외하고 금속제 테이프(132) 전체에 도전성 페이스트제인 은 페이스트(134)로 이것을 피복하도록 도포한다. 은 페이스트(134)로서는 은 가루를 수지 바인더 및 용제에서 분산시켜, 예를 들면 비저항값 5~7×10-5(Ω·㎝)로 한 것을 이용할 수 있다.
이 상태에서 도포한 은 페이스트(134)를 경화시키기 위한 가열 공정을 실시한다. 이 공정의 형상을 도 2c에 나타낸다. 도 2c는 유리판재(110)의 전극(130)이 설치되어 있는 각 가장자리 단부에 가열 기구인 히터(200)를 접촉시킨 상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 각 히터(200)는 유리판재(110)의 전극(130)이 설치되어 있는 각 가장자리 단부를 따라 그 거의 전체 길이에 걸처 연장되는 가늘고 긴 형상의 기구이고, 가늘고 긴 어느 정도의 강성을 가진 판 형상 부재인 베이스부(210)와, 이 베이스부(210)의 한면에 탄성 부재(230)를 통해 부착되어 있는 히터부(발열부)(220)를 구비하고 있다.
도 3은 히터(200)를 히터부(220)측으로부터 본 정면도이다. 히터부(220)는, 이 실시 형태에 있는 바와 같이, 예를 들면 서로 병렬로 접속된 다수의 히터 엘리먼트(220a)를 설치해서 구성할 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 필름 히터라고 불리고 있는 가요성을 갖는 수지제 필름의 표면에 빗 형상으로 동박 발열 패턴으로 히터 엘리먼트(220a)를 설치한 것 등을 히터부(220)로서 바람직하게 이용할 수 있지만, 유리판재(110)의 각 가장자리 단부에 그 거의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 형상 치수를 갖고, 소정의 가열 성능을 갖춘 것이면 형태는 막론하고 채용할 수 있다. 히터부(220)의 높이 및 폭 치수는 각각 히터(200)로 가열하는 대상이 되는 유리판재(110)의 두께 및 가장자리 단부 길이 이상이면 된다.
가요성을 갖도록 구성된 히터부(220)는 탄성 부재(230)를 통해 베이스부(210)에 부착된다. 탄성 부재(230)로서는 히터부(220)의 발열에 대하여 내열성을 갖는 스폰지 형상 수지 매트, 또는 스프링 등의 탄발 요소를 다수 설치하는 구성 등이 이용된다. 이렇게 히터부(220)를 탄성 부재(230)로 지지하면서 가요성을 갖게 하는 것은 히터부(220)를 유리판재(110)의 가장자리 단부에 접촉시켰을 때에 균일한 압박력이 발생하여 히터부(220)로부터 유리판재(110)로의 전열이 균일해지도록 하기 위해서이다. 또한, 탄성 부재(230)가 단열재로서 작용하여 히터부(220)가 발생시키는 열이 베이스부(210)측으로 유실되는 것을 방지해서 에너지 로스를 더욱 저감시키는 효과가 있다. 또한, 유리판재(110)의 가장자리 단부가 직선 형상이 아닌 경우에도 베이스부(210)를 교환하는 일 없이 어느 정도 대응할 수 있도록 하는 효과도 있다.
상기와 같이 종래는 도포한 은 페이스트(134)에 대하여 열풍이나 원적외선을 가하여 가열해서 경화시키고 있었지만 본 실시 형태에서는, 도 2c에 관해 상기한 바와 같이, 히터(200)의 히터부(220)를 전극(130)이 설치되어 있는 유리판재(110)의 가장자리 단부에 적절한 압박력을 갖고 접촉시킨 상태에서 이것에 도시 밖의 히터 전원으로부터 통전하여 히터부(220)의 히터 엘리먼트(220a)를 가열한다. 이로 인해 전극(130)의 은 페이스트(134)를 110~150℃로 균일하게 가열하여 도포되어 있는 은 페이스트(134) 전체를 균일하게 경화시킬 수 있다. 이것은 유리판재(110)의 열전도율이 작고, 전극(130)이 형성되는 가장자리 단부로부터 10수㎜의 범위를 가열하기에 적합한 방법인 것이 발견된 것에 의한다.
상기에 의해 은 페이스트(134)의 효과가 완료되면 전극(130) 단부의 동박 테이프(136)에 땜납(138)에 의해 리드선(140)을 접속시키면 도 1a에 나타내는 발열성 판재(100)가 완성된다.
상기 구성에 의해 전극(130)을 형성할 때에 은 페이스트(134) 전체를 균일하게 가열할 수 있고, 또한 가열에 요하는 에너지의 로스가 적은 효율적인 가열 공정을 실현할 수 있다.
이어서, 상기와 같이 해서 형성한 발열성 판재(100)를 이용하여 구성하는 판 형상 구조재에 대해 설명한다. 도 4a는 도 1의 발열성 판재(100)를 이용하여 구성한 복층 유리의 단면도, 도 4b는 도 4a의 복층 유리의 부분 확대 단면도이다.
본 실시 형태에 의한 복층 판 형상 구조체인 복층 유리(300)는 상기 발열성 판재(100)와 다른 유리판재(110)를 발열성 판재(100)의 도전성 박막(120)이 형성되어 있는 측이 내측이 되도록 스페이서(간격 부재)(310)를 통해 간격을 두고 대치시켜 양 유리판재(110) 사이에 공극을 형성한다. 이 공극을 건조 공기층이라고 한다. 스페이서(310)는 예를 들면 전극(130)의 바로 내측에 이것과 병치해서 각 양 유리판재(110)와 스페이서(310)의 측면에 의해 형성되는 오목 형상 공간은 2차 밀봉재(330)에 의해 전극(130)을 포함해 밀봉된다. 스페이서(310)와 각 유리판재(110) 사이는 1차 밀봉재(320)에 의해 밀봉된다. 스페이서(310)는 전극(130)이 설치되지 않는 가장자리 단부를 따라서도 물론 설치된다.
스페이서(310)로서는 예를 들면 경량이고 또한 소망의 강도가 얻어지는 알루미늄재가 바람직하게 이용된다. 스페이서(310) 내부의 공간에는 건조제(340)를 내봉(內封)해서 상기 건조 공기층의 방습을 도모하고 있다. 1차 밀봉재(320)로서는 스페이서(310)와 도전성 박막(120) 사이를 전기적으로 절연하기 위해, 예를 들면 절연 부틸이 바람직하게 이용된다. 스페이서(310)와 도전성 박막(120)을 가지지 않는 유리판재(110) 사이에 끼워 설치되는 1차 밀봉재(320)에는 보통 부틸을 이용해도 된다.
이어서, 상기 발열성 판재(100)를 이용하여 구성하는 합판 구조 판 형상 구조체에 대해 설명한다. 도 5은 도 1의 발열성 판재를 이용하여 구성한 합판 유리의 단면도이다.
본 실시 형태에 의한 합판 구조 판 형상 구조체인 합판 유리(400)는 상기 발열성 판재(100)와 다른 유리판재(110)를 발열성 판재(100)의 도전성 박막(120)이 형성되어 있는 측이 내측이 되도록 중간막(410)을 사이에 끼워 설치하면서 밀접 고정시켜 이루어진다. 중간막(410)으로서는 예를 들면 에틸렌비닐아세테이트(EVA)나 폴리비닐부티랄(PVB) 등의 수지 재료를 이용한다.
이어서, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 발열 시스템에 대해 그 실시 형태에 의해 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발열 시스템의 전원 회로를 나타내는 블록도이다. 이 발열 시스템(HGS)은 이른바 맨션 등의 대규모 집합 주택에 상기 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재(이하 간단히 하기 위해 「발열 유리」라고 함)(100)를 포함하는 복층 유리(300), 합판 유리(400)가 다수 설비되는 것이다. 도면 중 및 이하의 설명에서는 이러한 복층 유리(300), 합판 유리(400)도 포함해서 발열 유리(100)로 총칭하기로 한다.
집합 주택 가호에 있는 배전반 등의 전원(PS)으로부터 인출한 AC 전류는 AC/DC 컨버터(REC)에 의해 전파 정류 또는 반파 정류된다. 전원(PS)은 통상 AC 100V 또는 AC 200V이고, 컨버터(REC)에 의해 반파 정류되는 경우에는 각각 실효 전압은 AC 50V, AC 100V가 된다.
컨버터(REC)의 출력은 각 발열 유리(100-1~100-n)로 분기되고, 각 분기 배선에는 전압 가변 회로(VR1~VRn)가 삽입되어 있다. 이들 전압 가변 회로(VR1~VRn)는 각각의 컨버터(REC) 출력 분기 배선에 접속되는 발열 유리(100-1~100-n)에 대해 유리 면적에 차이가 있는 경우에 각 발열 유리(100)에서의 온도 상승을 균등하게 하기 위해 각 발열 유리(100)로의 공급 전력을 조정할 목적으로 설치되는 것이다. 즉, 발열 유리(100-1)의 면적에 대하여 발열 유리(100-2)의 면적이 소(小)라고 하면 전압 가변 회로(VR2)에 의해 발열 유리(100-2)로의 공급 전력이 발열 유리(100-1)로의 공급 전력보다 작아지도록 한다.
전압 가변 회로(VR1~VRn)에 있어서의 전압 조정 방식으로서는 다양한 공지의 방식을 채용할 수 있지만, 예를 들면 컨버터(REC) 출력의 최대 전압을 클램프해서 실효 전압을 저감시키는 방식, 컨버터(REC) 출력 전류에 대해 각 주기에 있어서의 온오프 듀티비를 초퍼 회로 등에 의한 스위칭 동작에 의해 가변시킴으로써 실효 전압을 조정하는 방식 등이 있다. 각 전압 가변 회로(VRn)에 의한 조정 파라미터는 각 발열 유리(100-1~100-n)의 면적에 따라 프리셋해 둘 수 있다. 또한, 도시 생략한 조정 회로를 설치하여 조정 파라미터를 개별적으로, 또는 일괄적으로 조정 가능하게 하는 구성도 취할 수 있다.
각 전압 가변 회로(VR1~VRn)의 하류에는 스위칭 회로(SW1~SWn)가 설치된다. 이들 스위칭 회로(SW1~SWn)를 설치하는 목적은 전원이 투입되어 컨버터(REC)가 동작을 개시했을 때에 각 발열 유리(100-1~100-n)로의 전력 공급이 일정한 시간차를 갖고 행해지도록 해서 컨버터(REC)로부터 과대한 돌입 전류가 발열 유리(100)에 흘러들어오는 것을 방지하는 것이다.
이를 위해, 각 스위칭 회로(SW1~SWn)는 트랜지스터, 파워 MOS-FET, 사이리스터, 트라이액 등의 스위칭 소자를 구비하고 있다. 그리고, 각 스위칭 소자의 드라이브 회로로서 캐스케이드 회로(CC)와 신호 레벨 변환 회로(SLC)가 설치되어 있다.
캐스케이드 회로(CC)는, 후술하는 바와 같이, 각 스위칭 회로(SW1~SWn)의 스위칭 소자에 대해 순차 시간 지연시킨 온 신호를 출력하는 회로이다. 신호 레벨 변환 회로(SLC)는 캐스케이드 회로(CC)로부터의 출력 신호를 각 스위칭 소자를 드라이브하기 위한 신호 레벨로 변환하는 인터페이스 회로이고, 스위칭 회로(SW)의 구성 등에 따라서는 생략할 수 있는 경우도 있다. 본 실시 형태에서는 캐스케이드 회로(CC)에 컨버터(REC) 출력의 상승과 동기하는 트리거 신호를 부여하고, 이것을 계기로 하여 캐스케이드 회로(CC)가 시간 지연을 수반한 온 신호(turn-on signal)를 출력하도록 구성하고 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 발열 시스템의 전원 회로를 나타내는 블록도이고, 도 6의 회로와는 각 스위칭 회로(SW1~SWn)에 이용하는 스위칭 소자의 구성이 주로 다르다. 즉, 본 실시 형태에서는 각 스위칭 소자로서 이른바 광 사이리스터를 이용해서 구성하고 있다. 광 사이리스터는 캐스케이드 회로(CC)로부터의 출력 신호를 발광 다이오드에서 받아 광신호로 변환한 후 사이리스터의 게이트 드라이브를 행하고 있다. 이렇게 게이트 제어 신호와 실제 게이트 드라이브 신호가 분리되어 있기 때문에 캐스케이드 회로(CC)의 출력에 대한 신호 레벨 변환 회로(SLC)는 생략되어 있다.
또한, 도 7의 회로에서는 광 사이리스터의 역저지 기능에 의해 도 6의 회로에 있던 AC/DC 컨버터(REC)가 생략되어 있다. 또한, 광 사이리스터의 온 신호(게이트 제어 신호)의 지속 시간을 후술과 같이 캐스케이드 회로(CC)에 의해 변화시킬 수 있는 구성으로 하고 있기 때문에 전압 가변 회로(VR)도 생략되어 있다.
이어서, 캐스케이드 회로(CC)의 구성과 작용에 대해 설명한다. 도 8a는 캐스케이드 회로의 일례를 나타내는 블록도, 도 8b는 도 8a의 캐스케이드 회로에 의한 전원 투입시의 타임 시퀀스를 나타내는 도면이다. 이 예의 캐스케이드 회로(CC)는 미리 각 스위칭 회로(SW1~SWn)로의 온 신호 출력 시퀀스를 프로그래밍한 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)를 구비하고 있고, 예를 들면 컨버터(REC) 기동을 트리거로 하는 트리거 신호를 수신하여 미리 정한 시퀀스에 의해 도 8b에 나타내는 바와 같은 시퀀스로 온 신호를 출력하는 구성이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 캐스케이드 회로(CC)의 1주기는 200ms로 설정되어 있고, PLC에 의해 이 주기 내에 있어서의 각 스위칭 회로(SW1~SWn)로의 온 신호 출력 시간을 변화시킬 수 있도록 구성하면 상기한 전압 가변 회로(VR1~VRn)를 사용하는 일 없이 각 발열 유리(100)로의 공급 전력량을 조정할 수 있다. 또한, PLC 대신 CPU, 메모리, I/O 인터페이스 회로 등을 1개의 칩에 집적해서 이루어지는 이른바 원칩 마이크로컴퓨터를 이용해도 된다.
도 9a~도 11a는 캐스케이드 회로의 다른 예를 나타내는 블록도, 도 9b~도 11b는 도 9a~도 11a의 캐스케이드 회로에 의한 전원 투입시의 타임 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 9a, 도 10a의 회로에서는 주파수 가변 발진 회로(FV)로부터 트리거 신호를 계기로 하여 클록 신호를 출력한다. 이 클록 신호는 도 9a에 있어서는 시프트 레지스터(SR1~SRn)에, 도 10a에 있어서는 16진 업 카운터(UC)를 통해 16진→10진 변환 디코더(DCD)에 입력되어 각각 도 9b, 도 10b에 나타내는 시간 지연된 온 신호를 스위칭 회로(SW1~SWn)에 출력한다.
도 11a의 회로에서는 AC 입력을 받은 플리커 릴레이(FRY)가 클록 신호로서의 스텝업 신호를 출력한다. 이 스텝업 신호는 스테핑 릴레이(SRY1~SRYn)에 입력되어 도 11b에 나타내는 시간 지연된 온 신호를 스위칭 회로(SW1~SWn)에 출력한다.
이상 설명한 구성에 의해, 본 실시 형태의 발열 시스템에 의하면 본 발명의 일 실시 형태에 의한 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재를 이용해서 이루어지는 판 형상 구조체를 복수 포함하는 경우에 전원 투입시에 있어서의 이들 판 형상 구조체로의 돌입 전류에 의한 문제를 방지할 수 있다. 또한, 각 판 형상 구조체로의 공급 전류의 듀티비를 변화시키면 각 판 형상 구조체의 발열 온도를 조정할 수 있다.
이어서, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 발열 시스템에 대해 설명한다. 도 12는 이 발열 시스템에 있어서의 전원 배선 계통을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 발열 시스템(HGS)에 있어서는 전원(PS)에 접속되는 발열 유리(100)를 2개의 발열 유리(발열성 판 형상 구조체)군(G1, G2)으로 나누고 있다. 군(G1)은 청소창에 설치되어 있는 발열 유리(100)를, 군(G2)은 반창에 설치되어 있는 발열 유리(100)를 포함해서 구성되어 있다. 반창보다 청소창쪽이 높이(H)가 큰, 즉 전극(130)간의 거리가 길지만, 군(G1, G2) 각각에 포함되는 각 발열 유리(300)에 대해서는 높이(H)[대향하는 전극(130) 사이의 거리], 폭(W)[전극(130)의 길이]은 각각 대략 동일하게 되어 있다. 그리고, 각 군(G1, G2)에 대해 전원(PS)과 전기적으로 접속하는 리드선(140)은 각 발열 유리(100)가 전원(PS)에 대하여 병렬 접속이 되도록 접속되어 있다. 또한, 도시를 생략하지만 높이(H)가 대략 동일하지만 폭(W)이 서로 다른 복수의 발열 유리(100)를 혼재시켜 이것들을 전원(PS)에 병렬로 접속하도록 해도 된다.
이것은 발열 유리(100)의 발열 온도, 즉 통전에 의한 온도 상승값은 단위 면적당 공급되는 전력 밀도에 의존하는 것에 따른다. 높이(H)와 폭(W)이 서로 대략 동일한 복수의 발열 유리(100)를 전원(PS)에 병렬로 접속시키면 특별한 조정 회로를 설치하는 일 없이 각 발열 유리(100)에 있어서 대략 동일한 발열 온도를 얻을 수 있는 것이다.
본 실시 형태의 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 제조 방법에 의해 제조한 발열성 판재를 이용해서 이루어지는 판 형상 구조체를 다수 구비하는 발열 시스템에 있어서, 전원으로부터 각 판 형상 구조체에 접속하기 위한 소요의 배선량을 저감할 수 있음과 아울러 특별한 조정 회로를 이용하는 일 없이 각 판 형상 구조체의 발열 온도를 대략 균일하게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 각 형태에 대해 각각의 실시 형태에 의해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 그들 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 당업자이면 본 발명의 범위 내에서 다양한 개량, 변경을 할 수 있는 것이다.
100, 100-1, 100-2, 100-3, …, 100-n : 발열성 판재
110 : 유리판재(투광성 판재) 120 : 도전성 박막
130 : 전극
132 : 금속제 테이프(금속제 띠 형상 부재)
134 : 은 페이스트(도전성 페이스트제) 136 : 동박 테이프
138 : 땜납 140 : 리드선(도선)
200 : 히터(가열 기구) 210 : 베이스부
220 : 히터부(발열부) 220a : 히터 엘리먼트
230 : 탄성 부재
300 : 복층 유리(복층 판 형상 구조체)
310 : 스페이서(간격 부재) 320 : 1차 밀봉재
330 : 2차 밀봉재
400 : 합판 유리(합판 구조 판 형상 구조체)
410 : 중간막 HGS : 발열 시스템
PS : 전원 REC : AC/DC 컨버터
SW1, SW2, SW3, …, SWn : 스위칭 회로
VR1, VR2, VR3, …, VRn : 전압 가변 회로
SLC : 신호 레벨 변환 회로 CC : 캐스케이드 회로
G1, G2 : 발열성 판 형상 구조체군

Claims (9)

  1. 투광성을 갖는 판재의 적어도 한쪽 표면에 도전성 박막이 형성되어 있고, 상기 도전성 박막에 통전함으로써 이것을 발열시키는 구성을 갖는 발열성 판재의 제조 방법으로서:
    상기 판재의 서로 대향하는 2변을 따라 상기 판재에 형성된 상기 도전성 박막 상에 각각 금속제 띠 형상 부재를 고착시키고,
    상기 각 금속제 띠 형상 부재 위로부터 이것을 피복하도록 도전성 페이스트제를 도포하며,
    상기 판재의 상기 금속제 띠 형상 부재가 고착되어 있는 2변을 형성하는 가장자리 단부에 상기 금속제 띠 형상 부재의 전체 길이보다 적어도 긴 발열부를 갖는 가열 기구의 상기 발열부를 상기 발열부의 온도가 소정의 온도 이상인 상태로 접촉시켜 상기 도전성 페이스트제를 경화시켜서 상기 금속제 띠 형상 부재와 상기 도전성 페이스트제로 이루어지는 전극부를 형성하고,
    상기 전극부에 각각 도선을 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 발열성 판재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 기재된 발열성 판재의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 발열성 판재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 기구가 갖는 발열부는 상기 판재의 가장자리 단부에 밀접하도록 가요성을 갖는 박판 형상 발열 부재와, 이것을 상기 판재의 가장자리 단부에 압박하도록 지지하는 탄성 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발열성 판재의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 기재된 발열성 판재인 제 1 판재;
    투광성을 갖는 판재로서, 상기 제 1 판재에 대하여 그 도전성 박막이 형성되어 있는 면과 서로 대향해서 설치되어 있는 제 2 판재;
    상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재 사이에 상기 제 1 판재에 형성된 각 전극부를 따라 그 내방측에 각각 끼워 설치된 간격 부재; 및
    상기 제 1 판재와, 상기 제 2 판재와, 이것들 사이에 끼워 설치되어 있는 상기 간격 부재에 의해 상기 제 1 판재의 외방측에 형성되는 공간에 상기 전극부를 피복하도록 설치된 밀봉재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 복층 판 형상 구조체.
  5. 제 2 항에 기재된 발열성 판재인 제 1 판재;
    투광성을 갖는 판재로서, 상기 제 1 판재에 대하여 그 도전성 박막이 형성되어 있는 면과 서로 대향해서 설치되어 있는 제 2 판재; 및
    상기 제 1 판재와 상기 제 2 판재 사이에 끼워넣어져 있는 중간막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 합판 구조를 갖는 판 형상 구조체.
  6. 제 1 항에 기재된 발열성 판재의 제조 방법에 의해 제조된 발열성 판재를 구비해서 구성되는 발열 시스템으로서:
    각각이 상기 발열성 판재를 갖고 구성되어 있는 복수의 발열성 판 형상 구조체와,
    다른 전원으로부터의 입력 전류를 온오프 전류로 변환해서 출력 전류로서 출력하는 전원 장치를 구비하고;
    상기 전원 장치의 출력은 상기 복수의 발열성 판 형상 구조체의 도선에 각각 접속되어 있고, 상기 전원 장치의 전원을 투입했을 때에 상기 전원 장치로부터의 출력 전류가 상기 각 발열성 판 형상 구조체에 각각 서로 시간 지연을 갖고 공급되는 것을 특징으로 하는 발열 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 발열성 판 형상 구조체는 제 1 발열성 판 형상 구조체로부터 제N(N은 2이상의 정수) 발열성 판 형상 구조체까지 설치되어 있고, 상기 전원 장치의 전원을 투입했을 때에 상기 전원 장치로부터의 출력 전류가 상기 제 1 발열성 판 형상 구조체에 공급된 후 소정의 시간 지연을 갖고 캐스케이드 형상으로 상기 제 n 발열성 판 형상 구조체까지 순차 공급되어 가는 것을 특징으로 하는 발열 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 전원 장치의 출력 전류인 온오프 전류에 대해 그 온오프 사이클의 듀티비가 가변으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 발열 시스템.
  9. 제 1 항에 기재된 발열성 판재의 제조 방법에 의해 제조된 발열성 판재를 구비해서 구성되는 발열 시스템으로서:
    각각이 상기 발열성 판재를 갖고 구성되어 있는 복수의 발열성 판 형상 구조체;
    다른 전원으로부터의 입력 전류를 온오프 전류로 변환해서 출력 전류로서 출력하는 전원 장치; 및
    각각의 대향하는 전극간의 거리가 대략 동일한 복수의 상기 발열성 판 형상 구조체로 구성되는 1개 이상의 발열성 판 형상 구조체군으로서, 상기 전원 장치의 출력이 상기 발열성 판 형상 구조체군을 구성하는 각 발열성 판 형상 구조체에 대하여 서로 병렬로 접속되어 있는 발열성 판 형상 구조체군을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발열 시스템.
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