KR20200060013A - 누설 전류를 제거할 수 있는 온열 필름모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 온열 필름모듈에 있어서 제1필름 모듈 및 제1필름 모듈과 연결되어 있는 제2필름 모듈을 포함하며, 제1필름 모듈은 절연성 제1-1필름, 제1-1단부와 제1-2단부를 가진 제1장방형 카본 페이스트들, 제1-1전도성 박막 및 제1-2 전도성 박막을 포함하며, 제2필름 모듈은 절연성 제2-1필름, 제2장방형 카본 페이스트, 제2전도성 박막 및 절연성 제2-2필름을 포함하는 온열 필름모듈이 개시된다.

Description

누설 전류를 제거할 수 있는 온열 필름모듈{Heating film module}

본 발명은 온열 필름모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온열 필름모듈 내의 누설 전류를 효과적으로 제거 또는 포집할 수 있는 조성을 가지는 카본 페이스트를 포함하는 온열 필름모듈에 관한 것이다.

일반적으로 난방필름은 전기저항을 갖는 발열체를 매개로 하여 전기에너지를 열에너지로 변화시켜 열을 발산하는 것으로 가정용, 산업용 난방장치와 같은 다양한 분야에 널리 활용되고 있다. 종래 난방필름은 니크롬선이나 구리선을 이용한 선상발열체가 사용되었으나, 선상발열체는 발열 면적 전체에 고른 열전달이 어려워 면상발열체가 개발되었다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 현장에 시공되는 난방필름(H)은 복수 개의 면상발열체(1)로 구성된다. 즉, 난방필름(H)은 실제 시공 현장에서 요구되는 길이에 맞게 복수 개의 면상발열체(1)가 포함되어 길이가 길게 제작된 난방필름(H)을 사용하고 있다.

이렇게 시공된 난방필름(H)에 전원을 인가하면, 면상발열체(1)들에 의해 전기에너지가 열에너지로 변환되면서 난방효과를 얻게 되며, 이때 전기를 사용하는 특성상 난방필름(H)에는 누설전류가 발생하게 된다.

"누설전류"란 전선, 필름과 같은 절연물은 도체에 비하면 상당히 큰 저항이 있는데, 이 절연물이 전류를 완전히 차단할 수 없어서 절연물 표면을 통해 흐르는 전류를 의미한다.

이러한 누설전류는 실생활에 불쾌감을 유발할 뿐만 아니라 건강에도 유해하다고 알려져 있어 일반적인 난방필름(H)은 누설전류를 포집하여 전기장, 자기장 및 전자파를 차단하는 누설전류 방지층을 포함하여 구성된다.

다만, 이러한 누설전류 방지층 역시 전도성을 가지는 발열물질로 형성되기 때문에 이중으로 발열되어 누설전류량을 더욱 증가시키는 원인이 되고 있다.

실제 시공 현장에서는 난방필름(H)이 10~40m 정도로 길게 시공되고 있는데, 종래 난방필름의 경우 누설전류 방지층에 의해 누설전류량이 증가하게 되면서 과전류에 의해 누전되는 일이 빈번히 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 문제를 해결하기 위한 것으로, 실제 시공현장에서 난방필름의 길이가 길게 설치되더라도 누전되지 않는 누설전류 방지층을 포함하는 온열 필름모듈을 제공하기 위한 것이다. 즉, 시공시 발열층 뿐 아니라 누설전류 방지층의 누설 전류까지 효과적으로 제거 또는 포집할 수 있는 조성을 가지는 전도성 페이스트를 포함하는 온열 필름모듈을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 온열 필름모듈에 있어서, 제1필름 모듈; 및 제1필름 모듈과 연결되어 있는 제2필름 모듈;을 포함하며,

제1필름 모듈은, 절연성 제1-1필름; 제1-1단부와 제1-2단부를 가진 제1장방형 카본 페이스트들; 제1-1전도성 박막 및 제1-2 전도성 박막을 포함하며, 제1-1단부들은 서로 이격되어 있고, 제1-2단부들도 서로 이격되어 있고, 제1장방형 카본 페이스트들은 서로 이격되어 제1-1필름 위에 적층되어 있고, 제1-1전도성 박막은 제1-1단부들을 전기적으로 연결하도록 제1-1단부들 위에 적층되어 있고, 제1-2전도성 박막은 제1-2단부들을 전기적으로 연결하도록 제1-2단부들 위에 적층되어 있고, 제1-1전도성 박막과 제1-2전도성 박막은 서로 이격되어 있고,

제2필름 모듈은, 절연성 제2-1필름; 제2장방형 카본 페이스트; 제2전도성 박막 ; 및 절연성 제2-2필름; 을 포함하며, 제2장방형 카본 페이스트는 제2-1필름에 적층되어 있고, 제2전도성 박막은 제2장방형 카본 페이스트를 전기적으로 연결하도록 제2장방형 카본 페이스트 위에 적층되어 있고, 제2-2필름은 제2-1필름 및 제2전도성 박막 위에 적층된 것인, 온열 필름모듈을 제공할 수 있다.

이 경우, 제1장방형 카본 페이스트들 또는 제2장방형 카본 페이스트는 필러, 수지 및 용제를 포함하도록 구성되며, 상기 필러의 중량%는 수지의 중량 % 보다 적게 구성될 수 있다.

이 경우, 제2장방형 카본 페이스트는 제2-1단부와 제2-2단부를 가지고,

제2-1단부와 제2-2단부는 서로 이격되어 있고, 제2전도성 박막은 제2-1전도성 박막과 제2-2전도성 박막를 포함하며, 제2-1전도성 박막은 제2-1단부를 전기적으로 연결하도록 제2-1단부 위에 적층되어 있고, 제2-2전도성 박막은 제2-2단부를 전기적으로 연결하도록 제2-2단부 위에 적층되어 있고, 제2-2필름은 제2-1필름, 제2-1전도성 박막 및 제2-2전도성 박막 위에 적층될 수 있다.

이 경우, 제1필름 모듈은 절연성 제1-2필름을 더 포함하며, 제1-2필름은 제1-1필름, 제1-1전도성 박막 및 제1-2전도성 박막 위에 적층될 수 있다.

이 경우, 제1-1전도성 박막과 제1-1단부가 저저항 전극부에 의해 전기적으로 연결되고, 제1-2전도성 박막과 제1-2단부가 저저항 전극부에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

이 경우, 제2-1필름과 제1-1필름은 스페이서에 의해 이격되거나, 접착제에 의해 부착되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 온열 필름모듈에 포함되는 누설전류 방지층은 카본 페이스트로 형성될 수 있고, 이 카본 페이스트의 조성은 필러, 수지 및 용제로 구성된다. 이러한 카본 페이스트의 조성에 의해 현장에서 길이가 길게 난방필름이 설치되더라도 누설 전류에 의해 누전되지 않는 난방필름을 시공할 수 있다.

도 1은 난방필름이 현장에 시공된 형태를 설명하기 위한 개념도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설전류 방지 효율 측정 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열 필름모듈의 구성을 설명하기 위한 온열 필름모듈의 단면도,
도 5은 도 4에 도시된 온열 필름모듈의 사시도,
도 6는 도 4에 도시된 온열 필름모듈의 단면 분해도,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 온열 필름모듈의 단면 분해도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2장방형 카본 페이스트의 조성을 설명하기 위한 표이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 당업자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1의 난방필름(H)을 구성하는 면상발열체(1)는 후술할 도 4 내지 도 9의 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)로 대체될 수 있다. 다만, 본원 발명의 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)은 종래 면상발열체(1)와는 달리 발열층 뿐 아니라 누설전류 방지층에서 발생되는 누설전류까지 효과적으로 포집할 수 있다.

본원 명세서에서 “누설전류”란 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)에 인가된 전류 중 누설된 전류, 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)에 흐르는 전류에 의해 발생되는 전기장 등(자기장, 전자파 포함) 및 상기 누설된 전류에 의해 발생되는 전기장 등(자기장, 전자파 포함)을 모두 포함하는 개념이다.

구체적으로는 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)을 구성하는 제1필름모듈(100, 101, 102, 103)에 전류가 인가되면, 제1필름모듈(100, 101, 102, 103)에 연결된 제2필름모듈(200, 201, 202, 203)에 포함된 전도성 물질(제2장방형 카본 페이스트(220))에도 영향을 미치게 된다. 결국, 제1필름모듈(100, 101, 102, 103)과 제2필름모듈(200, 201, 202, 203) 모두 누설전류가 발생된다.

그런데 본원 명세서의 제1필름모듈(100, 101, 102, 103)은 발열층, 제2필름모듈(200, 201, 202, 203)은 누설전류 방지층을 의미하기 때문에, 본원 명세서의 '누설전류'라 함은 발열층과 누설전류 방지층에서 발생되는 누설전류를 모두 포함하는 의미가 된다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설전류 방지 효율 측정방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 2 를 참조하면, 10m 길이를 가지는 난방필름(H) 4개(H1, H2, H3, H4)를 병렬로 전기적 연결하고, 각 연결부위에 스위치를 설치한다. 여기서 난방필름 각각(H1, H2, H3, H4)은 복수 개의 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)로 구성될 수 있다.

도 2 (a)는 초기 누설전류량을 측정하기 위한 것으로, 난방필름(H)에 전원(P)을 공급한 후, 전원 공급 경로에 있는 제1필름모듈(100, 101, 102, 103)에 포함되는 제1전도성 박막(130)과 연결된 누설전류량 측정 장치(M1)를 이용하여 '초기 누설전류량'을 측정한다. 이때 누설전류량 측정 장치(M1)은 누설전류계와 같은 누설전류 검지기를 이용하는 것으로 장치의 사용방법은 당업계에서 널리 알려진 것으로서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 각 연결부위에 설치된 스위치의 온/오프를 조절하여 10m, 20m, 30m, 40m 길이 난방필름(H)의 초기 누설전류량을 측정할 수 있다. 이하에서는 누설전류량 측정 장치(M1) 및 이를 이용하여 측정한 초기 누설전류량(mA) 모두 'M1'으로 표시하기로 한다.

도 2 (b)는 포집된 '누설전류량'를 측정하기 위한 것으로, 초기 누설전류량(M1)을 측정한 이후, 접지선 경로 상의 전류계(M2)를 이용하여 포집된 누설전류량을 측정할 수 있다. 제2필름모듈(200, 201, 202, 203)에 포함되는 제2전도성 박막(230)은 접지선과 연결되어 누설전류를 제거하도록 구성된다. 따라서 접지선 경로 상의 전류계(M2)를 통해 누설전류량을 측정할 수 있다.

또한, 각 연결부위에 설치된 스위치의 온/오프를 조절하여 10m, 20m, 30m, 40m 길이 난방필름(H)의 누설전류량을 측정할 수 있다. 이하에서는 전류계(M2) 및 이를 이용하여 측정한 누설전류량(mA) 모두 'M2'로 표시하기로 한다.

후술하는 도 4, 5, 6 및 도 8의 실시 예에 따르면, 제2전도성 박막(230)은 제2필름모듈(200, 202)의 양 단부에 적층되기 때문에 도 1에 도시된 바와 같이 누설전류량(M2)을 측정할 수 있다.

한편 도 7 및 도 9의 실시 예에 따르면, 제2전도성 박막(230)은 제2필름모듈(201, 203)의 중심부에 적층되기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이 누설전류량(M2)을 측정할 수 있다.

상기와 같이 측정된 초기 누설전류량(M1)과 누설전류량(M2)의 차이를 통해 누설전류 방지 효율을 알 수 있다. (누설전류 방지 효율(%)=(M2/M1)x100)

측정 결과(도 3 참조), 누설전류 방지 층이 없고 발열층만 존재하는 일반필름의 경우 누전현상은 발생되지 않았지만, 초기 누설전류량(M1)이 너무 많고 측정된 누설전류량(M2)은 적어 누설전류 방지 효율(%)이 너무 낮은 것을 알 수 있다.

누설전류 방지 층이 있는 타사 필름의 경우, 누설전류 방지 효율(%)은 매우 높게 나온 반면 실제 시공 현장에 필요한 길이(30m 이상)에서는 차단기가 떨어지는 누전현상이 발생되었다.

누설전류 방지 층으로 무인쇄 필름을 사용한 경우, 즉 카본 페이스트와 같은 전도성 물질이 전혀 인쇄되지 않은 무인쇄 필름을 이용한 경우, 초기 누설전류량(M1)은 많지 않지만 제거되는 누설전류량(M2)은 너무 적어 누설전류 방지 효율(%)이 너무 낮은 것을 알 수 있다.

이에 비해 본원 발명에 따른 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)을 사용한 경우, 초기 누설전류량(M1)이 적고, 제거되는 누설전류량(M2)은 많아 누설전류 방지 효율(%)이 높은 것을 알 수 있다. 또한 타사 필름과 달리 실제 시공 현장에 필요한 길이(30m 이상)에서도 누전현상이 발생되지 않고 높은 누설전류 방지 효율(%)이 유지됨을 알 수 있다.

상술한 측정결과에 따르면 누설전류 방지 효율을 높이기 위해서는, 누설전류량(M2)의 제거를 효율적으로 하는 구성이 중요하지만, 초기 누설전류량(M1) 자체가 적도록 구성하는 것도 매우 중요하다. 또한, 누설전류 방지 효율이 높더라도 과전류에 의해 누전되지 않아야 한다.

따라서, 본원 발명은 누설전류 방지 효율을 높이기 위한 초기 누설전류량(M1)과 누설전류량(M2)의 제거를 위한 적절한 값을 찾기 위한 것이다.

이하에서는 도 4 내지 도 10을 참조하여 발열층 뿐 아니라 누설전류 방지층에서 발생되는 누설전류까지 효과적으로 포집할 수 있는 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)의 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 6를 참조하여 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40)의 공통적인 구성을 설명하고, 각 도면을 참조하여 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40) 각각의 결합관계 및 사용상태를 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열 필름모듈의 구성을 설명하기 위한 온열 필름모듈의 단면도, 도 5은 도 4에 도시된 온열 필름모듈의 사시도, 도 6는 도 4에 도시된 온열 필름모듈의 단면 분해도이다.

도 4 내지 도 6를 참조하면, 온열 필름모듈(10)은 제1필름모듈(100)과 제1필름모듈(100)과 연결되어 있는 제2필름모듈(200)를 포함한다.

제1필름모듈(100)은 절연성 제1-1필름(110), 제1-1단부(120a)와 제1-2단부(120b)를 가진 제1장방형 카본 페이스트들(120) 및 제1전도성 박막(130)을 포함하며, 제1전도성 박막(130)은 제1-1전도성 박막(130a)과 제1-2 전도성 박막(130b)을 포함할 수 있다.

제2필름모듈(200)은 절연성 제2-1필름(210), 제2-1단부(220a)와 제2-2단부(220b)를 가지는 제2장방형 카본 페이스트(220), 제2전도성 박막(230) 및 절연성 제2-2필름(240)을 포함하며, 제2전도성 박막(230)은 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b)를 포함할 수 있다.

본원 명세서에서 절연성 필름이란, 절연성 제1-1필름(이하, '제1-1필름')(110), 절연성 제1-2필름(이하, '제1-2필름')(140), 절연성 제2-1필름(이하, '제2-1필름')(210), 절연성 제2-2필름(이하, '제2-2필름')(240)을 모두 포함하는 의미이다. 구별의 실익이 없는 경우 '절연성 필름'으로 설명하고, 구별의 실익이 있는 경우에만 각각을 구별하여 설명하기로 한다.

절연성 필름은 폴리에스테르(polyester) 필름, 폴리에틸렌(polyethylene) 필름, 폴리우레탄(polyurethane) 필름, 폴리이미드(polyimide) 필름, 폴리프로필렌(polypropylene) 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름, 아크릴(acrylic) 필름 등과 같이 전기적 성질, 내열성이 좋으며 내구성이 있으면서도 유연성을 가지는 재료를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 우수한 절연성으로 전기 절연재료로 널리 사용되는 PET 필름을 사용한다. PET 필름은 열 수축률이 낮고, 강도 및 탄성율이 높다.

일 실시 예에 따르면, 절연성 필름의 어느 일측면 또는 양측면에 코로나 방전처리를 할 수 있다. 코로나 방전처리를 함으로써 절연성 필름의 인쇄성을 개선시키고, 부착력을 향상시킬 수 있으며, 열가소성 수지와의 접착강도를 높여 내구성을 높일 수 있다.

여기서 코로나 방전처리란 절연성 필름의 어느 일측면 또는 양측면에 요철이나 홈을 형성시켜서 통전시에 균일하지 않은 전기장을 발생시키는 것을 의미한다. 즉, 균일하지 않은 전기장을 발생시킴으로써 절연성 필름에 도포되는 카본 페이스트의 인쇄성을 개선시키거나, 접착제의 부착력을 향상시킬 수 있게 된다.

제1장방형 카본 페이스트(120)와 제2장방형 카본 페이스트(220)는 전도성을 가지는 점에서는 공통되지만, 제1장방형 카본 페이스트(120)는 발열층을 구성하는 반면 제2장방형 카본 페이스트(220)는 누설전류 방지층을 구성하기 때문에서 그 성분에 있어서 차이가 있다.

제1장방형 카본 페이스트(120)의 경우, 발열층에 해당되는 제1필름모듈(100)에 포함되기 때문에 전기에너지를 열에너지로 변환시킬 수 있는 재료로 구성된다.

일 실시 예에 따르면, 제1장방형 카본 페이스트(120)는 카본과 흑연을 고르게 혼합한 액상 전도성 카본 페이스트로 구성될 수 있다. 이 밖에 탄소섬유를 분산시킨 발열지, 탄소섬유 부직포, 탄소섬유 직물, 니크롬선 부직포, 니크롬선 직물 등으로 대체될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1장방형 카본 페이스트(120)는 제1-1단부(120a)와 제1-2단부(120b)를 가지는 복수 개의 카본 페이스트들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 카본 페이스트들은 소정의 폭을 가지는 직사각형 형태로 형성될 수 있다. 이때 제1-1필름(110)의 일측면에 복수 개의 카본 페이스트들이 서로 이격되어 도포되는 형태로 제1-1필름(110) 위에 적층될 수 있다. 이로써 소정의 폭을 가지는 복수 개의 카본 페이스트들은 각각 제1-1단부(120a)와 제1-2단부(120b)를 가지게 되며, 제1-1단부(120a)들과 제1-2단부(120b)들은 서로 이격되어 있다.

복수 개의 제1장방형 카본 페이스트들(120)은 서로 이격되어 제1-1필름(110)의 일측면에 도포되고, 이때 제1장방형 카본 페이스트들(120)이 도포되지 않은 제1-1필름(110)의 공간 위로 절연성 제2-1필름(210)이 접촉하면서 적층된다. 여기서 복수 개의 제1장방형 카본 페이스트들(120)은 제1-1필름(110)의 공간 사이에 습기침투를 방지하고 내구성 등의 안전을 고려하여 등간격으로 이격되는 것이 바람직하다.

제2장방형 카본 페이스트(220)의 경우, 누설전류 방지층에 해당되는 제2필름모듈(200)에 포함되기 때문에 누설전류를 방지할 수 있도록 구성된다.

상술한 바와 같이, 누설전류 방지 효율을 높이기 위해서는 제거되는 누설전류량(M2)은 많고 초기 누설전류량(M1)은 적어야 하며, 누설전류 방지 효율이 높더라도 과전류에 의해 누전되지 않아야 한다.

일 실시 예에 따르면, 제2장방형 카본 페이스트(220)는 누설전류 방지 효율을 높이기 위해 필러, 수지 및 용제를 포함하는 액상 전도성 카본 페이스트로 구성될 수 있다. 바람직하게는 제2장방형 카본 페이스트(220)는 면저항이 22~25kΩ/sq가 되도록 필러의 중량 %가 수지의 중량 %보다 적게 포함되도록 구성한다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2장방형 카본 페이스트(220)의 조성을 설명하기 위한 표이며, 도 10을 참조하면 필러 15~20[%중량], 수지 45~55[%중량], 용제 25~35[%중량] 범위에서 혼합한 제2장방형 카본 페이스트(220)를 사용할 경우 누설전류 방지 효율(61.3%)은 높으면서 과전류에 의해 누전되지 않게 된다.

즉, 효율 94.9%, 89.90%, 81.80%의 경우 누설전류 방지 효율은 높지만 초기 누설전류량(M1)이 너무 많고, 현장에서 길게 시공할 경우(30m 이상) 과전류에 의해 누전되는 문제가 발생한다.

한편, 효율 19.80%, 8.00%의 경우 초기 누설전류량(M1)은 적지만 제거되는 누설전류량(M2)이 너무 적어 누설전류 방지 효율이 낮게 된다. (도 8에서, 필러, 수지, 용제가 0[%중량]인 것은 제2장방형 카본 페이스트(220)를 도포하지 않은 경우임)

필러는, 예를 들면 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 그라파이트, CNT, MWCNT, 카본파이버 등이 사용되며 인쇄 작업 환경에 따라서 필러의 원재료들끼리 혼합하여 제조할 수 있다.

수지는, 예를 들면 유기바인더 아크릴레이트, 에틸셀루로즈, 메틸셀루로즈, 니트로셀룰로즈, 카복시메틸 셀룰로즈, 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부티랄 등의 성분이 사용될 수 있다.

용제는, 예를 들면 톨루엔, 미틸 이소 부틸 케톤, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 이소프로판올, 이소프로필 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸 알코올, 디 메틸 포름 아미드, 디 아세톤 알코올, 디 에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트 디에틸렌 클리콜 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 디아세트산, 에탄디올 디아세트산, 다이에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세트산, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세트산 등의 용제가 적합하며 이들 외에 수지와의 용해도, 부착력, 인쇄 작업 환경에 따라 혼합하여 사용한다.

다른 실시 예에 따르면, 제2장방형 카본 페이스트(220)는 필러, 수지 및 용제 이외에 첨가제를 더 포함할 수 있다.

첨가제는, 예를 들면 침강방지제, 소포제, 분산제, 습윤분산제, 수계 도로 및 인쇄용 잉크에서 발수성 및 슬립성을 향상시키기 위한 왁스 에멀젼, 표면 물성을 향상시키기 위한 왁스 분산물, 분체 도료의 내긁힘성을 향상시키기 위한 분말 PTFE등을 총 비율의 0.1% 이내로 첨가하여 제조할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2장방형 카본 페이스트(220)는 제2-1단부(220a)와 제2-2단부(220b)를 가지는 한 층의 카본 페이스트층으로 구성될 수 있다. 즉, 제2-1필름(210)의 일측 전면(全面)에 도포되는 형태로 제2-1필름(210) 위에 적층될 수 있고, 제2-1단부(220a)와 제2-2단부(220b)는 서로 이격되어 있다.

다른 실시 예에 따르면, 제2장방형 카본 페이스트(220) 역시 소정의 폭을 가지는 복수 개의 카본 페이스트들로 구성될 수 있다. 이때 복수 개의 카본 페이스트들이 서로 이격되어 제2-1필름(210) 위에 도포되는 형태로 제2-1필름(210) 위에 적층될 수 있다. 다만, 제2장방형 카본 페이스트(220)는 제1필름모듈(100)의 누설전류를 모두 포집할 수 있도록 제1장방형 카본 페이스트(120) 보다 넓은 폭을 가지도록 도포되는 것이 바람직하다.

본원 명세서에서 전도성 박막이란, 제1전도성 박막(130)과 제2전도성 박막(230)을 모두 포함하는 개념이며, 제1전도성 박막(130)은 제1-1전도성 박막(130a)과 제1-2 전도성 박막(130b)을 포함하고, 제2전도성 박막(230)은 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b)를 포함한다. 구별의 실익이 없는 경우 '전도성 박막'으로 설명하고, 구별의 실익이 있는 경우에만 각각을 구별하여 설명하기로 한다.

제1전도성 박막(130)은 제1장방형 카본 페이스트(120)가 절연성 제1-1필름(110)과 접촉하지 않는 일측면의 양 단부에 적층되어 외부로부터 공급되는 전류를 제1장방형 카본 페이스트(120)에 전달한다. 따라서 전도성이 좋은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석도금이 된 전도체로 구성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제1-1전도성 박막(130a)과 제1-2전도성 박막(130b)은 제1장방형 카본 페이스트들(120)의 단부 모두를 전기적으로 연결할 수 있도록 형성된다.

예를 들면, 제1-1전도성 박막(130a)은 소정의 폭을 가지며, 제1장방형 카본 페이스트(120)와 수직인 방향으로 제1-1단부들(120a) 위에 장방형으로 적층될 수 있다. 또한, 제1-2전도성 박막(130b)은 소정의 폭을 가지며, 제1장방형 카본 페이스트(120)와 수직인 방향으로 제1-2단부들(120b) 위에 장방형으로 적층될 수 있다. 그리고 제1-1전도성 박막(130a)과 제1-2전도성 박막(130b)은 서로 이격되어 있다.

다른 실시 예에 따르면, 제1필름모듈(100)은 저저항 전극체(125)를 더 포함할 수 있고, 저저항 전극체(125)는 제1장방형 카본 페이스트(120)와 제1전도성 박막(130) 사이에 배치된다. 더욱 상세하게는, 저저항 전극체(125)는 제1전도성 박막(130)보다 넓은 폭을 가지도록 형성되어 제1장방형 카본 페이스트(120)의 일측면의 양단부에 장방형으로 적층된다. 이로써, 저저항 전극체(125)는 제1-1전도성 박막(130a)과 제1장방형 카본페이스트(120)의 제1-1단부(120a)를 전기적으로 연결하고, 제1-2전도성 박막(130b)과 제1장방형 카본페이스트(120)의 제1-2단부(120b)를 전기적으로 연결한다.

저저항 전극체(125)는 실버(silver) 페이스트와 같이 전도도가 우수한 도전체로 구성되는 것이 바람직하다.

저저항 전극체(125)에 의해 제1전도성 박막(130)이 제1장방형 카본 페이스트(120)에 직접적으로 접촉되지 않게 되고, 제1장방형 카본 페이스트(120)에 접촉저항의 영향 없이 원활하게 전류가 공급될 수 있다.

제2전도성 박막(230)은 제2장방형 카본 페이스트(220)를 전기적으로 연결할 수 있도록 제2장방형 카본 페이스트(220) 위에 적층되어 제1필름모듈(100)의 누설전류 뿐 아니라 제2필름모듈(200)의 누설전류를 포집한다.

누설전류 포집에 대해 설명하기 위해 도 1을 다시 참조하면, 제2전도성 박막(230)에는 누설전류 접지선이 연결되어 있고 포집한 누설전류를 제거한다. 여기서 접지선은 플러그의 그라운드 단자와 연결되어 누설전류를 제거하도록 하는 구리선 또는 제2전도성 박막(230)과 동일한 재질로 구성될 수 있다. 제2전도성 박막(230)에서 포집된 누설전류는 누설전류 접지선을 통해 대지로 흐르게 하거나 뉴트럴선에 연결하여 제거할 수 있다.

제2전도성 박막(230)은 금, 은, 철, 구리, 납, 알루미늄 등을 사용할 수 있으며 전선(wire) 또는 박막(bus bar) 형태로 구성될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 제2전도성 박막(230)은 제2전도성 박막(230)은 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b)를 포함한다. 이때 제2-1전도성 박막(230a)은 소정의 폭을 가지며, 제2장방형 카본 페이스트(220)와 수직인 방향으로 제2-1단부(220a) 위에 장방형으로 적층될 수 있다. 또한, 제2-2전도성 박막(230b)은 소정의 폭을 가지며, 제2장방형 카본 페이스트(220)와 수직인 방향으로 제2-2단부(220b) 위에 장방형으로 적층될 수 있다. 그리고, 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b)은 서로 이격되어 있다.

바람직하게는 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b) 사이의 폭(D1)이, 제1-1전도성 박막(130a)과 제1-2전도성 박막(130b) 사이의 폭(D2)보다 넓게 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b)을 적층시키는 것이 누설전류 제거 또는 포집에 효과적이다. 즉, D1이 D2보다 넓은 경우, 제2전도성 박막(230a)이 발열층에 해당하는 제1필름모듈(100)에서 발생하는 누설전류 전체를 포집할 수 있게 된다.

이제 각 도면을 참조하여 온열 필름모듈(10, 20, 30, 40) 각각의 결합관계 및 사용상태를 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열 필름모듈(10)은 제1필름모듈(100)과 제2필름모듈(200)로 구성된다.

여기서 제1필름모듈(100)은 제1-1필름(110), 제1-1단부(120a)와 제1-2단부(120b)를 가진 복수 개의 제1장방형 카본 페이스트들(120), 저저항 전극부(125), 제1-1전도성 박막(130a)과 제1-2 전도성 박막(130b)을 포함하여 구성된다.

제1-1필름(110)의 일측면에 복수 개의 제1장방형 카본 페이스트들(120)이 서로 이격되어 도포되는 형태로 적층된다. 제1장방형 카본 페이스트들(120)의 제1-1단부(120a)와 제1-2단부(120b)의 상부에 저저항 전극체(125)와 제1-1전도성 박막(130a)과 제1-2 전도성 박막(130b)의 순서로 배치시킨 후 완전히 밀착되도록 압착시키면 제1필름모듈(100)이 완성된다.

제2필름모듈(200)은 제2-1필름(210), 제2-1단부(220a)와 제2-2단부(220b)를 가지는 제2장방형 카본 페이스트(220), 제2전도성 박막(230) 및 절연성 제2-2필름(240)을 포함하며, 제2전도성 박막(230)은 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b)을 포함한다.

제2-1필름(210)의 일측면에 제2장방형 카본 페이스트(220)가 도포되는 형태로 적층된다. 제2장방형 카본 페이스트(220)의 제2-1단부(220a)와 제2-2단부(220b)의 상부에 제2-1전도성 박막(230a)과 제2-2전도성 박막(230b), 제2-2필름(240)의 순서로 배치시킨 후 완전히 밀착되도록 압착시키면 제2필름모듈(200)이 완성된다.

이 후, 제1필름모듈(100)의 제1-1필름(110)과 제2필름모듈(200)의 제2-1필름(210)이 접촉되도록 제2필름모듈(200)을 제1필름모듈(100)에 적층시킴으로써 제1필름모듈(100)과 제2필름모듈(200)은 연결된다. 이때 제1필름모듈(100)과 제2필름모듈(200) 사이는 스페이서에 의해 이격된 상태로 볼 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 도시하지는 않았지만 접착제를 이용하여 제1필름모듈(100)과 제2필름모듈(200)을 완전히 부착할 수 있다. 즉 도 6의 제1-1필름(110) 위에 제1장방형 카본 페이스트(120), 저저항 전극체(125), 제1전도성 박막(130)의 순서로 배치시킨 후, 그 위에 접착제를 도포하여 제2-1필름(210)과 연결시킬 수 있다.

접착제는 제1장방형 카본 페이스트(120) 위에 적층된 저저항 전극체(125)와 제1전도성 박막(130) 사이에 공기층이 형성되지 않게 한다. 이러한 접착제는 제1필름모듈(100)과 제2필름모듈(200) 사이에 가해지는 물리적인 충격이나 습기침투를 방지하는 효과도 있다.

접착제는 열가소성 수지 접착제와 같은 합성수지 접착제로 구성될 수 있다. 예를 들면 열가소성 수지는 E.V.A (Ethylen - Vynylacetate) 또는 E.E.A (Ethylene-Ethylacrylate) 중 어느 하나를 사용하거나 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열 필름모듈(20)은 제1필름모듈(101)과 제2필름모듈(201)로 구성된다. 도 7의 온열 필름모듈(20)과 도 6의 온열 필름모듈(10)은 제1필름모듈의 구성은 같고, 제2필름모듈의 구성에만 차이가 있다. 따라서, 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.

온열 필름모듈(20)을 구성하는 제2필름모듈(201)은 제2-1필름(210), 제2-1단부(220a)와 제2-2단부(220b)를 가지는 제2장방형 카본 페이스트(220), 제2전도성 박막(230) 및 절연성 제2-2필름(240)을 포함한다. 도 6의 온열 필름모듈(10)과 달리 제2전도성 박막(230)은 박막(230)은 제2장방형 카본 페이스트(220)의 중심에 적층될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열 필름모듈(30)은 제1필름모듈(102)과 제2필름모듈(202)로 구성된다. 도 8의 온열 필름모듈(30)과 도 6의 온열 필름모듈(10)은 i)제1필름모듈의 구성 ii)제1필름모듈과 제2필름모듈의 연결 방법에 차이가 있다. 따라서, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 8의 온열 필름모듈(30)을 구성하는 제1필름모듈(102)은 도 6의 온열 필름모듈(10)을 구성하는 제1필름모듈(100)보다 제1-2필름(140)을 더 포함할 수 있다.

예를 들면 제1-2필름(140)은, 제1장방형 카본 페이스트(120), 저저항 전극부(125), 제1전도성 박막(130a, 130b)이 배치된 제1-1필름(110) 위에 밀착 적층된다. 제1-2필름(140)이 제1-1필름(110) 위에 적층됨으로써 저저항 전극체(125)와 제1전도성 박막(130)에 가해지는 물리적인 충격이나 습기침투를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 도 8의 제1필름모듈(102)과 제2필름모듈(202)은 도 6의 실시 예와 달리 제1필름모듈(102)과 제2필름모듈(202)이 접착제(300)에 의해 접착될 수 있다. 즉, 제1필름모듈(102)의 제1-2필름(140)과 제2필름모듈(202)의 제2-1필름(210)이 접착제에 의해 접착된다.

도 8의 제1필름모듈(102)은 도 6의 제1필름모듈(100)보다 제1-2필름(140)을 더 포함하기 때문에, 제1-2필름(140)과 제2-1필름(210) 간의 부착력을 증가시키기 위해 접착제를 사용한다.

접착제는 제1필름모듈(102)과 제2필름모듈(202)을 완전히 밀착하여 부착시키기 때문에, 온열 필름모듈(30)에 가해지는 물리적인 충격이나 습기침투를 방지하는 효과도 있다.

접착제는 열가소성 수지 접착제와 같은 합성수지 접착제로 구성될 수 있다. 예를 들면 열가소성 수지는 E.V.A (Ethylen - Vynylacetate) 또는 E.E.A (Ethylene-Ethylacrylate) 중 어느 하나를 사용하거나 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온열 필름모듈(40)은 제1필름모듈(103)과 제2필름모듈(203)로 구성된다. 도 9의 온열 필름모듈(40)과 도 7의 온열 필름모듈(20)은 i)제1필름모듈의 구성 ii)제1필름모듈과 제2필름모듈의 연결 방법에 차이가 있다. 따라서, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 9의 온열 필름모듈(40)을 구성하는 제1필름모듈(103)은 도 7의 온열 필름모듈(20)을 구성하는 제1필름모듈(101)보다 제1-2필름(140)을 더 포함할 수 있다.

예를 들면 제1-2필름(140)은, 제1장방형 카본 페이스트(120), 저저항 전극부(125), 제1전도성 박막(130a, 130b)이 배치된 제1-1필름(110) 위에 밀착 적층된다. 제1-2필름(140)이 제1-1필름(110) 위에 적층됨으로써 저저항 전극체(125)와 제1전도성 박막(130)에 가해지는 물리적인 충격이나 습기침투를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 도 9의 제1필름모듈(103)과 제2필름모듈(203)은 도 7의 실시 예와 달리 제1필름모듈(103)과 제2필름모듈(203)이 접착제(300)에 의해 접착될 수 있다. 즉, 제1필름모듈(103)의 제1-2필름(140)과 제2필름모듈(203)의 제2-1필름(210)이 접착제에 의해 접착된다.

도 9의 제1필름모듈(103)은 도 5의 제1필름모듈(101)보다 제1-2필름(140)을 더 포함하기 때문에, 제1-2필름(140)과 제2-1필름(210) 간의 부착력을 증가시키기 위해 접착제를 사용한다.

접착제는 제1필름모듈(103)과 제2필름모듈(203)을 완전히 밀착하여 부착시키기 때문에, 온열 필름모듈(40)에 가해지는 물리적인 충격이나 습기침투를 방지하는 효과도 있다.

접착제는 열가소성 수지 접착제와 같은 합성수지 접착제로 구성될 수 있다. 예를 들면 열가소성 수지는 E.V.A (Ethylen - Vynylacetate) 또는 E.E.A (Ethylene-Ethylacrylate) 중 어느 하나를 사용하거나 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있으며, 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10, 20, 30, 40: 온열 필름모듈
100, 101, 102, 103: 제1필름모듈
110: 제1-1필름
120: 제1장방형 카본 페이스트
125: 저저항 전극체
130: 제1전도성 박막
140: 제1-2필름
200, 201, 202, 203: 제2필름모듈
210: 제2-1필름
220: 제2장방형 카본 페이스트
230: 제2전도성 박막
240: 제2-2필름

Claims (11)

1. 온열 필름 모듈에 있어서,
   제1필름 모듈; 및
   제1필름 모듈과 연결되어 있는 제2필름 모듈;을 포함하며,
   제1필름 모듈은,
   절연성 제1-1필름;
   제1-1단부와 제1-2단부를 가진 제1장방형 카본 페이스트들;
   제1-1전도성 박막 및 제1-2 전도성 박막을 포함하며,
   제1-1단부들은 서로 이격되어 있고, 제1-2단부들도 서로 이격되어 있고,
   제1장방형 카본 페이스트들은 서로 이격되어 제1-1필름 위에 적층되어 있고,
   제1-1전도성 박막은 제1-1단부들을 전기적으로 연결하도록 제1-1단부들 위에 적층되어 있고, 제1-2전도성 박막은 제1-2단부들을 전기적으로 연결하도록 제1-2단부들 위에 적층되어 있고, 제1-1전도성 박막과 제1-2전도성 박막은 서로 이격되어 있고,
   제2필름 모듈은,
   절연성 제2-1필름;
   제2장방형 카본 페이스트;
   제2전도성 박막; 및
   절연성 제2-2필름; 을 포함하며,
   제2장방형 카본 페이스트는 제2-1필름에 적층되어 있고,
   제2전도성 박막은 제2장방형 카본 페이스트를 전기적으로 연결하도록 제2장방형 카본 페이스트 위에 적층되어 있고,
   제2-2필름은 제2-1필름 및 제2전도성 박막 위에 적층된 것인, 온열 필름 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   제1장방형 카본 페이스트들 또는 제2장방형 카본 페이스트는 필러, 수지 및 용제를 포함하도록 구성되며, 상기 필러의 중량%는 수지의 중량 % 보다 적은 것인, 온열 필름 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   제2장방형 카본 페이스트는 제2-1단부와 제2-2단부를 가지고,
   제2-1단부와 제2-2단부는 서로 이격되어 있고,
   제2전도성 박막은 제2-1전도성 박막과 제2-2전도성 박막을 포함하며,
   제2-1전도성 박막은 제2-1단부를 전기적으로 연결하도록 제2-1단부 위에 적층되어 있고, 제2-2전도성 박막은 제2-2단부를 전기적으로 연결하도록 제2-2단부 위에 적층되어 있고,
   제2-2필름은 제2-1필름, 제2-1전도성 박막 및 제2-2전도성 박막 위에 적층된 것인, 온열 필름 모듈.
4. 제1항에 있어서,
   제1필름 모듈은 절연성 제1-2필름을 더 포함하며,
   제1-2필름은 제1장방형 카본 페이스트, 저저항 전극부, 제1전도성 박막이 배치된 제1-1필름 위에 적층되는 것인, 온열 필름 모듈.
5. 제3항에 있어서,
   제1필름 모듈은 절연성 제1-2필름을 더 포함하며,
   제1-2필름은 제1장방형 카본 페이스트, 저저항 전극부, 제1전도성 박막이 배치된 제1-1필름 위에 적층되는 것인, 온열 필름 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   제1필름모듈은 저저항 전극체를 더 포함하며,
   상기 저저항 전극체는 제1-1전도성 박막과 제1-1단부, 제1-2전도성 박막과 제1-2단부를 전기적으로 연결하는 것인, 온열 필름 모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 저저항 전극체는 실버(silver) 페이스트로 구성된 것인, 온열 필름 모듈.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   제2-1필름과 제1-1필름은 스페이서에 의해 이격된 것인, 온열 필름 모듈.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   제2-1필름과 제1-1필름은 접착제에 의해 부착된 것인, 온열 필름 모듈.
10. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    제2-1필름과 제1-2필름은 스페이서에 의해 이격된 것인, 온열 필름 모듈.
11. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    제2-1필름과 제1-2필름은 접착제에 의해 부착된 것인, 온열 필름 모듈.

Images