KR20110136675A - 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 탄소나노튜브 발열체를 이용하여 빠르게 공기를 가열할 수 있으며, 튜브 사이에 핀이 개재되어 공기와의 열교환성능을 높이며, 소형화 가능하고, 튜브 내벽면에 온도에 따라 전원 공급 온/오프를 담당하는 스위치가 구비되어 과열에 의한 화재 등의 문제점을 미연에 방지함으로써, 안전성을 보다 높인 탄소나노튜브 발열체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 탄소나노튜브 발열체를 이용하여 빠르게 공기를 가열할 수 있으며, 튜브 사이에 핀이 개재되어 공기와의 열교환 성능을 높이며, 소형화 가능하고, 튜브 내벽면에 온도에 따라 전원 공급 온/오프를 담당하는 스위치가 구비되어 과열에 의한 화재 등의 문제점을 미연에 방지함으로써, 안전성을 보다 높인 탄소나노튜브 발열체에 관한 것이다.
가열수단은 외부의 온도를 높이기 위해 이용되는 것으로서, 다양한 방법을 이용한 수단이 제안된 바 있으며, 또한 다양한 용도로 이용되고 있다.
특히, 차량 엔진룸 내부에 구비되는 가열수단 중, 실내 난방을 담당하는 가열수단은 엔진의 온도를 낮추기 위한 열교환매체가 히터코어를 순환하면서 외부 공기를 가열하여 자동차 실내를 난방하도록 되어 있다.
그러나 엔진 중에서 디젤엔진은 열교환율이 높아 자동차의 초기 시동 시, 엔진을 냉각하는 열교환매체가 가열되기 까지 가솔린엔진에 비하여 오래 소요된다.
따라서 겨울철에 디젤엔진이 구비된 차량은 초기 시동 후에 열교환매체의 가열이 늦어지게 되어 초기 실내 난방 성능이 저하되는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다양한 수단을 이용하여 실내 측으로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 형태의 차량용 공기 가열식 히터가 제안된 바 있다.
그런, 상기 공기 가열식 히터는 공기를 직접 가열하여 난방 성능을 보다 높일 수 있는 장점이 있으나, 소형화 및 고효율화의 추세에 따라 엔진룸 내부에 충분한 공간을 확보하기 어려운 상황에서 히터의 크기만큼의 공간을 차지하게 되어 소형화를 방해하는 원인이 될 수 있다.
특히, 니크롬선을 이용한 카트리지 히터의 경우에는 온도를 제어하는 것이 어려우며, 상기 히터 측으로 공기가 송풍되지 않을 경우 과열될 우려가 있으며, 또한 고전압에 따른 절연 문제가 발생할 수 있고, 화재의 위험성을 갖고 있는 문제점이 있다.
또, 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소자를 이용한 히터의 경우에는 전압을 인가한다 할지라도 충분한 난방성능을 기대할 수 있을 때까지의 시간이 비교적 오래 소요되어 빠르게 난방 효과를 얻기 어려우며, 방열 조건이 좋지 않을 경우에 전기적 문제가 발생될 수 있어 히터 전체의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 공기와 직접 열교환되되, 열교환 성능을 보다 높여 난방 성능을 보다 향상할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 제어가 용이하며 과열에 의한 문제점을 미연에 방재하여 안전성을 보다 높일 수 있는 히터의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브 발열체를 이용하여 빠르게 공기를 가열할 수 있으며, 튜브 사이에 핀이 개재되어 공기와의 열교환 성능을 높이고, 피티씨 소자를 이용한 히터와 비교하여 두께를 줄일 수 있어 소형화 가능한 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 튜브 내벽면에 온도에 따라 전원 공급 온/오프를 담당하는 스위치가 구비되어 과열에 의한 화재 등의 문제점을 미연에 방지하고, 안전성을 보다 높인 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터를 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 프레임과 최외측 핀 사이에 열차단부재가 더 구비되어 프레임의 온도 상승을 방지할 수 있는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 튜브 내부에 탄소나노튜브 발열체가 구비되어 안정적으로 보호할 수 있으며, 튜브와 탄소나노튜브 발열체 사이에 절연부재가 구비되어 절연 및 충격 완화효과를 기대할 수 있는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터를 제공하는 것이다.
본 발명의 탄소나노튜브(CNT, CARBON NANOTUBE) 발열체를 이용한 히터(1000)는 내부에 탄소나노튜브 발열체(200)가 삽입되는 복수개의 튜브(100); 상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(700); 상기 튜브(100) 및 핀(700)의 적층방향으로 양측을 지지하는 한 쌍의 프레임(300); 상기 튜브(100), 핀(700), 및 프레임(300)의 일측 단부를 지지 고정하는 제1하우징(410); 상기 튜브(100), 핀(700), 및 프레임(300)의 타측 단부를 지지 고정하되, 캡(421)에 의해 개폐가능한 제2하우징(420); 및 상기 튜브(100) 중 하나의 내벽면에 위치되어 측정된 온도 정보에 따라 상기 탄소나노튜브 발열체(200)에 인가되는 전원을 온/오프(ON/OFF)하는 온도스위치(500); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 탄소나노튜브 발열체(200)는 길이방향으로 길게 형성된 판형태의 전도체(210); 상기 전도체(210)의 상측면에 형성되는 절연층(220); 상기 절연층(220)의 상측면 양단부에 길이방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(230); 상기 절연층(220)의 상측면에 상기 전극(230)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(240); 및 상기 절연층(220)의 상측면에 상기 전극(230) 및 탄소나노튜브 발열층(240)을 감싸도록 구비되는 보호층(250); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 튜브(100)는 상기 탄소나노튜브 발열체(200)의 보호층(250)과 튜브(100) 내벽면 사이에 절연부재(110)가 더 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 절연부재(110)는 마이카(Mica)로 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 상기 프레임(300)과 최외측 핀(700) 사이에 열차단부재(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 온도스위치(500)는 상기 튜브(100) 중 하나의 내벽면에 위치되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 온도스위치(500)는 상기 핀(700)이 구비되는 튜브(100) 사이에 구비되는 것을 특지응로 하며, 상기 온도스위치(500)는 튜브(100), 핀(700) 및 제2하우징(420)에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 온도스위치(500)는 바이메탈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터는 탄소나노튜브 발열체를 이용하여 빠르게 공기를 가열할 수 있으며, 튜브 사이에 핀이 개재되어 공기와의 열교환 성능을 높이고, 피티씨 소자를 이용한 히터와 비교하여 두께를 줄일 수 있어 소형화 가능한 장점이 있다.
또, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터는 튜브 내벽면에 온도에 따라 전원 공급 온/오프를 담당하는 스위치가 구비되어 과열에 의한 화재 등의 문제점을 미연에 방지하고, 안전성을 보다 높인 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터는 프레임과 최외측 핀 사이에 열차단부재가 더 구비되어 프레임의 온도 상승을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터는 튜브 내부에 탄소나노튜브 발열체가 구비되어 안정적으로 보호할 수 있으며, 튜브와 탄소나노튜브 발열체 사이에 절연부재가 구비되어 절연 및 충격 완화효과를 기대할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 사시도.
도 2는 상기 도 1에 도시한 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 튜브 분해사시도.
도 4는 상기 도 3에 도시한 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 단면도.
도 5는 탄소나노튜브 발열체의 제조 방법을 나타낸 단계도.
도 6은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 다른 튜브 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 다른 평면도.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 또 다른 사시도.
도 2는 상기 도 1에 도시한 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 튜브 분해사시도.
도 4는 상기 도 3에 도시한 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 단면도.
도 5는 탄소나노튜브 발열체의 제조 방법을 나타낸 단계도.
도 6은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 다른 튜브 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 다른 평면도.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명에 따른 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터의 또 다른 사시도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 튜브(100), 핀(700), 프레임(300), 제1하우징(410), 제2하우징(420), 및 온도스위치(500)를 포함하여 형성된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 탄소나노튜브 발열체(200)를 나타낸 것으로서, 도면 수평방향으로 상기 튜브(100) 및 핀(700)이 교번되어 적층된 예를 나타내었다.
먼저, 상기 튜브(100)는 내부에 탄소나노튜브 발열체(200)가 삽입되는 부분으로서, 내부의 탄소나노튜브 발열체(200)의 열을 외부로 용이하게 전달가능한 금속 재질로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 튜브(100)는 일측 또는 양측이 개방된 상태로 형성되며, 개방된 측을 통해 상기 탄소나노튜브 발열체(200)가 삽입된다.
상기 탄소나노튜브 발열체(200)는 종래의 피티씨 소자를 이용한 것과 비교하여 성능을 보다 높일 수 있으며, 튜브(100) 자체의 두께를 현저히 줄일 수 있고, 이에 따라, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 효율을 높이며 소형화가 가능한 장점이 있다.
상기 핀(700)은 외부를 유동하는 공기의 저항력을 증가함으로써 열전달 성능을 높이기 위한 것으로서, 상기 튜브(100) 사이에 개재되며, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 튜브(100)와 튜브(100) 사이에 다층으로 형성된 핀(700)(핀이 둘 이상 적층된 형태)이 구비되어도 무방하다.
도 7에 도시한 본 발명의 탄소나노튜브 발열체(200)는 나머지 구성은 도 1 및 도 2에 도시한 구성과 동일하되, 상기 핀(700)과 튜브(100)의 적층 개수에 변화가 있는 것으로 더욱 상세하게 도면 좌측에서 우측 방향으로 단일 핀(700)-튜브(100)-3층의 핀(700)-튜브(100)-3층의 핀(700)-튜브(100)-단일 핀(700)이 적층된 예를 도시하였다.
다층의 핀(700)이 형성되는 경우에 상기 핀(700)과 핀(700) 사이를 지지하기 위한 판형부재(710)가 더 구비될 수 있다.
이 때, 상기 판형부재(710)는 상기 튜브(100)와 핀(700)의 열전달 및 공기와의 열전달을 방해하지 않는 열전도도가 높은 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 프레임(300)은 한 쌍이 구비되어 상기 튜브(100) 및 핀(700)의 적층방향으로 양측을 지지하는 구성으로서, 도면에서 좌측 및 우측에 구비되는 구성이다.
상기 프레임(300)은 상기 튜브(100) 및 핀(700)을 보호할 수 있도록 금속 재질로 형성될 수 있으며, 상기 프레임(300)과 최외측 핀(700) 사이에는 열차단부재(600)가 구비되어 상기 튜브(100)로부터 방열된 열이 프레임(300) 및 상기 프레임(300)을 통해 다른 구성으로 전달되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.(도 2 분해사시도 참조)
상기 제1하우징(410)은 상기 튜브(100), 핀(700) 및 프레임(300)의 일측 단부를 지지 고정하는 부분으로, 도면 하측에 위치된다.
상기 제1하우징(410)은 열 및 전기가 통하지 않는 절연 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2하우징(420)은 상기 제1하우징(410)과 같이 절연 소재로 이루어지는 것으로, 상기 튜브(100), 핀(700) 및 프레임(300)의 타측 단부를 지지 고정하며, 상기 탄소나노튜브 발열체(200)로 전원을 공급하기 위한 구성이 내장된다.
이 때, 상기 제2하우징(420)은 도면에서 하측 부분이 상기 튜브(100)의 단부가 일정 영역 삽입되어 고정되도록 상기 튜브(100) 형태에 대응되도록 중공되며, 상기 탄소나노튜브 발열체(200)로 전원을 공급하기 위한 구성의 연결 공정을 수월히 하고, 장착 후 유지 및 보수 점검 등의 공정을 수행하기 위하여 상기 제2하우징(420)의 일측은 캡(421)에 의해 개폐가능하게 구비된다.
도 2에서, 상기 튜브(100)의 하측 단부는 폐쇄된 상태이며, 상기 제1하우징(410) 및 제2하우징(420)이 볼트 체결되는 예를 도시하였으나 이는 일 실시예로서, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 이에 제한되지 않고 더욱 다양하게 체결될 수 있다.
상기 온도스위치(500)는 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)에 구비되어 측정된 온도 정보에 따라 상기 탄소나노튜브 발열체(200)에 인가되는 전원을 온/오프하는 수단으로서, 설정된 온도 이상으로 튜브(100)의 온도가 과열되는 경우에 상기 탄소나노튜브 발열체(200)에 인가되는 전원을 오프하는 구성이다.
즉, 상기 온도스위치(500)는 탄소나노튜브 발열체(200)로 전류를 공급하는 수단으로서, 온도가 일정 온도 이상으로 과열되면 전류의 흐름이 차단되어 히터(1000)의 작동이 정지된다.
이 때, 상기 온도스위치(500)는 바이메탈(bimetal)을 포함하는 수단일 수 있다.
상기 바이메탈은 열팽창계수가 매우 다른 두 종류의 얇은 금속판을 포개어 붙여 한 장으로 만든 막대 형태의 부품으로, 열을 가했을 때 휘는 성질을 이용하여 온도에 따라 전류를 공급 또는 차단할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 일정 온도 이상으로 온도가 상승할 때 전류를 차단하여 과열을 방지하며, 부품의 교체없이 재사용이 가능한 장점이 있다.
상기 온도스위치(500)는 부착된 튜브(100)의 온도를 측정하여 전체 전원을 제어하도록 하는 것으로서, 상기 온도스위치(500)는 상기 온도스위치(500)는 열전도 접착제에 의해 부착되는데, 도 1 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 튜브(100) 내벽면에 위치되거나, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 튜브(100) 외측에 위치될 수 있다.
먼저, 상기 도 1 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 튜브(100) 내부에 구비되는 상기 온도스위치(500)는 탄소나노튜브 발열체(200) 및 전열부재(110)의 형성을 방해하지 않도록 도 1 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제2하우징(420)에 인접하게 구비되는 것이 바람직하다. (도면에서, 상측에 위치)
또한, 상기 온도스위치(500)는 상기 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 핀(700)이 구비되는 튜브(100) 사이에 구비될 수 있다.
상기 도 8은 원형 타입의 온도스위치(500)가 구비된 예를, 도 9는 사각형 타입의 온도스위치(500)가 구비된 예를 나타낸다.
상기 온도스위치(500)가 외부에 위치될 경우에 전류 공급에 따라 온도스위치(500)에서 발생한 열이 외부 공기에 의해 적절히 방열될 수 있는 장점이 있다.
상기 온도스위치(500)는 열전도 접착제에 의해 고정되므로, 그 고정력을 단단히 하고, 방열 효율을 보다 높이기 위하여 2개의 튜브(100), 핀(700) 및 제2하우징(420)에 의해 둘레가 지지되도록 하는 것이 바람직하다.
이 때, 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(100)가 다층의 핀(700)이 형성되는 경우에 상기 온도스위치(500)는 튜브(100), 판형부재(710), 핀(700) 및 제2하우징(420)에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 상기 온도스위치(500)가 전체 탄소나노튜브 발열체(200)의 전원을 제어하도록 하나가 구비될 수도 있고, 복수개가 구비되어 개별적으로 전원을 제어하도록 할 수 있다.
아울러, 상기 온도스위치(500)는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)의 다양한 위치에 적용될 수 있는데, 튜브(100)의 중앙 부분이 과열될 가능성이 높으므로, 상기 튜브(100)의 적층방향으로 중앙 영역에 구비되는 것이 바람직하다.
종래의 피티씨 소자는 정온도 특성을 갖는데 반해, 상기 탄소나노튜브 발열체(200)는 정온도 특성을 가지고 있지 않으므로, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 온도스위치(500)가 구비되어 전체 전원이 제어되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 상기 온도스위치(500)가 구비되어 공기가 송풍되지 않는 경우에 유발될 수 있는 내구성 저하 및 화재 등과 같은 과열에 의한 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 안전성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 튜브(100) 내부에 구비되는 탄소나노튜브 발열체(200)는 도 3에 도시한 바와 같이 판형태로 구비되며, 그 세부 구성을 도 4에 도시하였고, 제조 공정을 도 5에 도시하였다.
상기 탄소나노튜브 발열체(200)는 전도체(210), 절연층(220), 한 쌍의 전극(230), 탄소나노튜브 발열층(240), 보호층(250)을 포함하여 형성된다.
상기 전도체(210)는 탄소나노튜브 발열체(200)를 형성하는 기본 몸체를 형성하는 부분으로서, 상기 튜브(100) 내부에 구비되도록 판형태로 길이방향으로 길게 형성된다.
상기 절연층(220)은 상기 전도체(210)의 상측면에 절연 소재로 형성되며, 상기 전극(230)은 상기 절연층(220)의 상측면 양단부에 길이방향으로 길게 한 쌍이 형성된다.
상기 탄소나노튜브 발열층(240)은 상기 절연층(220)의 상측면에 상기 전극(230)과 통전되도록 형성되며 스크린 인쇄 방식 등을 이용하여 얇은 층을 형성하는데, 이를 통해 얇은 두께로 제조 가능하며 전체 히터의 크기 역시 소형화 가능한 장점이 있다.
1985년 축구공 모양을 가진 탄소 분자 C60(탄소원자 60개가 모인 것 : 풀러린)가 처음 발견된 이래 세계의 많은 연구소에서는 새로운 구조의 탄소를 합성하기 위한 연구가 진행되었고, 일본전기회사(NEC) 부설연구소의 이지마박사는 이러한 연구에 골몰하던 중 1991년에 우연히 가늘고 긴 대롱 모양의 탄소구조가 형성된 것을 전자현미경을 통해 확인하였고 이 사실을 세계적인 과학학술지인 Nature에 보고하였는데, 이것이 탄소나노튜브의 시작이었다. 탄소나노튜브에서 하나의 탄소원자는 3개의 다른 탄소원자와 결합되어 있고 육각형 벌집 무늬를 이룬다. 만약 평평한 종이 위에 이러한 벌집 무늬를 그린 후 종이를 둥글게 말면 나노튜브 구조가 된다. 즉 나노튜브 하나는 속이 빈 튜브 혹은 실린더와 같은 모양을 갖고 있다. 이것을 나노튜브라고 부르는 이유는 그 튜브의 직경이 보통 1나노미터(10억분의 1미터) 정도로 극히 작기 때문이다. 종이에 벌집 무늬를 그리고 둥글게 말면 나노튜브가 되는데 이때 종이를 어느 각도로 말 것인가에 따라서 탄소나노튜브는 금속과 같은 전기적 도체(Armchair 구조)가 되기도 하고 반도체(Zigzag 구조)가 되기도 한다. 또한 말린 형태에 따라서 단중벽 나노튜브(Single-wallNanotube), 다중벽 나노튜브(Multi-wall Nanotube), 다발형 나노튜브(Rope Nanotube)로 구분하기도 한다.
이러한 탄소나노튜브는 높은 길이/직경 비를 가지고 있어 단위면적당 표면적이 매우 크고 물리적으로는 강철의 약 100배에 달하는 강도를 지니면서 화학적으로 도 안정한 특성을 지닌다. 특히, 탄소나노튜브는 지구상에 존재하는 물질 중 상온에서 열전도도가 가장 높은 다이아몬드(33.3W/cmㆍK)보다도 더 큰 열전도도(20~66W/cmㆍK)를 가지고 있다고 보고되어지고 있으며 일반적으로 방열판에 사용되어지는 알루미늄(0.243W/cmㆍK)이나 구리(4.01W/cmㆍK)에 비해 수십에서 수백배의 열전도도를 가진다.
상기 탄소나노튜브 발열층(240)은 상술한 바와 같은 소재가 전사되어 층을 형성된 것으로서, 전극에 전원이 인가될 경우에 발열된다.
상기 보호층(250)은 오버글레이즈(overglaze)와 같이, 상기 절연층(220)의 상측면에 상기 전극(230) 및 탄소나노튜브 발열층(240)을 감싸도록 구비되는데, 상기 탄소나노튜브 발열층(240)을 보호한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 발열체(200)는 전도체(210)의 상측에, 절연층(220), 전극(230), 탄소나노튜브 발열층(240), 및 보호층(250)을 형성한 후, 소결되어 완성된다.
한편, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 상기 튜브(100) 내벽면과 상기 탄소나노튜브 발열체(200)의 보호층(250) 사이에 절연부재(110)가 더 삽입될 수 있으며, 이 때, 상기 절연부재(110)는 절연 효과 및 충격 완화 효과를 갖는 마이카(Mica)로 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명의 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 탄소나노튜브 발열체(200)를 이용하여 빠르게 공기를 가열할 수 있으며, 튜브(100) 사이에 핀(700)이 개재되어 공기와의 열교환성능을 높이며, 소형화 가능하면서도, 전원 공급 온/오프를 담당하는 온도스위치(500)가 구비되어 과열에 의한 화재 등의 문제점을 미연에 방지하고, 안전성을 보다 높인 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터
100 : 튜브 110 : 절연부재
200 : 탄소나노튜브 발열체
210 : 전도체 220 : 절연층
230 : 전극 240 : 탄소나노튜브 발열층
250 : 보호층
300 : 프레임
410 : 제1하우징
420 : 제2하우징 421 : 캡
500 : 온도스위치
600 : 열차단부재
700 : 핀 710 : 판형부재
100 : 튜브 110 : 절연부재
200 : 탄소나노튜브 발열체
210 : 전도체 220 : 절연층
230 : 전극 240 : 탄소나노튜브 발열층
250 : 보호층
300 : 프레임
410 : 제1하우징
420 : 제2하우징 421 : 캡
500 : 온도스위치
600 : 열차단부재
700 : 핀 710 : 판형부재
Claims (9)
- 내부에 탄소나노튜브(CNT, CARBON NANOTUBE) 발열체(200)가 삽입되는 복수개의 튜브(100);
상기 튜브(100) 사이에 개재되는 핀(700);
상기 튜브(100) 및 핀(700)의 적층방향으로 양측을 지지하는 한 쌍의 프레임(300);
상기 튜브(100), 핀(700), 및 프레임(300)의 일측 단부를 지지 고정하는 제1하우징(410);
상기 튜브(100), 핀(700), 및 프레임(300)의 타측 단부를 지지 고정하되, 캡(421)에 의해 개폐가능한 제2하우징(420); 및
측정된 온도 정보에 따라 상기 탄소나노튜브 발열체(200)에 인가되는 전원을 온/오프하는 온도스위치(500); 를 포함하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 발열체(200)는
길이방향으로 길게 형성된 판형태의 전도체(210);
상기 전도체(210)의 상측면에 형성되는 절연층(220);
상기 절연층(220)의 상측면 양단부에 길이방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(230);
상기 절연층(220)의 상측면에 상기 전극(230)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(240); 및
상기 절연층(220)의 상측면에 상기 전극(230) 및 탄소나노튜브 발열층(240)을 감싸도록 구비되는 보호층(250); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제2항에 있어서,
상기 튜브(100)는 상기 탄소나노튜브 발열체(200)의 보호층(250)과 튜브(100) 내벽면 사이에 절연부재(110)가 더 삽입되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제3항에 있어서,
상기 절연부재(110)는 마이카(Mica)로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터(1000)는 상기 프레임(300)과 최외측 핀(700) 사이에 열차단부재(600)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제1항에 있어서,
상기 온도스위치(500)는 상기 튜브(100) 중 하나의 내벽면에 위치되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제1항에 있어서,
상기 온도스위치(500)는 상기 핀(700)이 구비되는 튜브(100) 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제7항에 있어서,
상기 온도스위치(500)는 튜브(100), 핀(700) 및 제2하우징(420)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
- 제1항 내지 제8항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 온도스위치(500)는 바이메탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 발열체를 이용한 히터.
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130093883A (ko) * | 2012-02-15 | 2013-08-23 | 한라비스테온공조 주식회사 | 냉각수 가열식 ｃｎｔ 히터 |
| WO2013129814A1 (ko) * | 2012-02-28 | 2013-09-06 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| KR20140060049A (ko) * | 2012-11-09 | 2014-05-19 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| KR101437006B1 (ko) * | 2012-02-28 | 2014-09-02 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| KR101462978B1 (ko) * | 2012-04-04 | 2014-11-18 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| WO2015152575A1 (ko) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | (주)엘지하우시스 | 자동차용 고효율 발열시트 |
| CN108151290A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 埃贝赫卡腾有限两合公司 | 电加热装置和用于电加热装置的ptc加热元件 |
| KR20190006051A (ko) * | 2019-01-08 | 2019-01-16 | 전남대학교산학협력단 | 압출기 일체형 프린트 헤드를 구비하는 다축 3d 프린터 |
| KR20190023461A (ko) | 2017-08-29 | 2019-03-08 | 유제동 | 나노카본 발열체용 커넥터 |
| KR101941094B1 (ko) | 2018-08-13 | 2019-04-12 | 덕일산업 주식회사 | 액체열확산판을 이용한 히터 |
| KR101973582B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-04-29 | 덕일산업 주식회사 | 발열필름의 굴곡진 부분을 냉각시키는 히터 |
| KR20190056468A (ko) * | 2017-11-16 | 2019-05-27 | 동아오토 주식회사 | 전기 자동차용 히터 |
| KR101973581B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-09-02 | 덕일산업 주식회사 | 밀착부재를 이용해 내부부품을 밀착시키는 히터 |
| KR101998811B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 덕일산업 주식회사 | 내부부품을 밀착시키는 히터 |
| KR101998810B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 덕일산업 주식회사 | 하우징과 커버로 단자를 고정시키는 히터 |
| KR101998812B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 덕일산업 주식회사 | 온도 강하 통기공이 형성된 히터 |
| KR20190113101A (ko) | 2018-03-27 | 2019-10-08 | 주식회사 대창 | 히팅모듈 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090042430A (ko) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | 한라공조주식회사 | 차량용 보조난방장치 |
| KR101508569B1 (ko) * | 2008-11-17 | 2015-04-06 | 한라비스테온공조 주식회사 | 탄소나노튜브 절연층 구비 차량용 전열 히터, 차량용 연료전지의 폐열 소진 장치 및 이를 이용한 통합 난방 시스템 |
-
2010
- 2010-10-04 KR KR1020100096229A patent/KR101318636B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130093883A (ko) * | 2012-02-15 | 2013-08-23 | 한라비스테온공조 주식회사 | 냉각수 가열식 ｃｎｔ 히터 |
| WO2013129814A1 (ko) * | 2012-02-28 | 2013-09-06 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| KR101437006B1 (ko) * | 2012-02-28 | 2014-09-02 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| US9511648B2 (en) | 2012-02-28 | 2016-12-06 | Hanon Systems | Vehicle heater |
| KR101462978B1 (ko) * | 2012-04-04 | 2014-11-18 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| KR20140060049A (ko) * | 2012-11-09 | 2014-05-19 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 히터 |
| WO2015152575A1 (ko) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | (주)엘지하우시스 | 자동차용 고효율 발열시트 |
| CN106105385A (zh) * | 2014-03-31 | 2016-11-09 | 乐金华奥斯有限公司 | 汽车用高效发热片 |
| CN108151290A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 埃贝赫卡腾有限两合公司 | 电加热装置和用于电加热装置的ptc加热元件 |
| CN108151290B (zh) * | 2016-12-06 | 2021-01-15 | 埃贝赫卡腾有限两合公司 | 电加热装置和用于电加热装置的ptc加热元件 |
| KR20190023461A (ko) | 2017-08-29 | 2019-03-08 | 유제동 | 나노카본 발열체용 커넥터 |
| KR20190056468A (ko) * | 2017-11-16 | 2019-05-27 | 동아오토 주식회사 | 전기 자동차용 히터 |
| KR20190113101A (ko) | 2018-03-27 | 2019-10-08 | 주식회사 대창 | 히팅모듈 |
| KR101941094B1 (ko) | 2018-08-13 | 2019-04-12 | 덕일산업 주식회사 | 액체열확산판을 이용한 히터 |
| KR101973582B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-04-29 | 덕일산업 주식회사 | 발열필름의 굴곡진 부분을 냉각시키는 히터 |
| KR101973581B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-09-02 | 덕일산업 주식회사 | 밀착부재를 이용해 내부부품을 밀착시키는 히터 |
| KR101998811B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 덕일산업 주식회사 | 내부부품을 밀착시키는 히터 |
| KR101998810B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 덕일산업 주식회사 | 하우징과 커버로 단자를 고정시키는 히터 |
| KR101998812B1 (ko) | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 덕일산업 주식회사 | 온도 강하 통기공이 형성된 히터 |
| KR20190006051A (ko) * | 2019-01-08 | 2019-01-16 | 전남대학교산학협력단 | 압출기 일체형 프린트 헤드를 구비하는 다축 3d 프린터 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |