KR20210031445A - 필름보일러 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름보일러 및 그 제조방법에 관한 것으로, 불연성 면포(30') 상에 일정한 간격으로 카본띠(10)를 형성하는 카본띠 형성단계(S1단계)와; 상기 카본띠(10)의 일부에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계(S2단계)와; 상기 접착제에 구리 박판(20)을 접속시키는 구리박판 접속단계(S3단계)와; 상기 카본띠(10)와 구리 박판(20) 상에 불연성 면포(30)를 적층하는 불연성 면포 적층단계(S4단계) 및; 상기 불연성 면포(30) 상에 데코필름(40)을 적층하는 데코필름 적층단계(S5단계)로 이루어져 카본띠(10)와 구리 박판(20)사이에 접착제를 도포하여 부착한 카본 발열체에 있어서, 상기 구리 박판(20)의 일측 단부에 온도조절기(31)를 통해 연결된 콘센트(32)와; 카본 발열체를 외부충격으로부터 보호하면서 보온성을 유지하기 위하여 상기 카본(10)과 구리 박판(20) 상하부면에 접착 적층되는 불연성 면포(30, 30')와; 상기 불연성 면포(30)에 접착 적층되는 표면 오염 방지용 데코필름(40)으로 구성된 필름보일러를 제조함으로써 필름상의 카본 발열체에 불연 면포층을 잡착제로 적층하고, 그 표면에 경질 프라스틱의 데코필름을 융착하여 불에 타지 않으면서 표면 오염을 용이하게 제거할 수 있고, 구조가 단순하고 제조가 용이하여 제품의 가격 저렴화로 경제성이 탁월할 뿐만 아니라 고장 없이 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 수명이 긴 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

필름보일러 및 그 제조방법{Film boiler and manufacturing method thereof}
본 발명은 필름보일러 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름형상의 카본 발열체에 불연성 면포층을 잡착제로 적층하고, 그 표면상에 경질 프라스틱재의 데코필름을 적층하여 불에 타지 않으면서도 사용중 표면 오염을 용이하게 제거할 수 있는 필름보일러 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 일정 온도 이상의 열을 제공받거나 난방을 위해서는 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 여러 형태의 발열체가 이용되고 있다. 다양한 발열체들 중 휴대성 및 적용성의 장점으로 인해 최근 면형 발열체에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.
종래의 일반적인 면형 발열체는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연성이 우수한 하부필름(1)의 상면에 액상의 카본 페이스트나 카본 잉크를 적당한 간격을 두고 도포하여 다수의 카본띠(2)를 필름(1)의 폭방향 즉 횡방향으로 형성한 후에, 보다 많은 발열량을 내도록 하기 위해 카본띠(2)의 단부를 서로 연결하도록 필름의 양단 길이방향 즉 종방향으로 도전성 페이스트(예컨대, 실버 페이스트)를 도포하여 도전띠(3)를 형성한 다음, 그 도전띠(3)위에 구리박판(4)을 적층한 후 하부필름(1)을 상부필름(5)과 접착시트를 통한 접합을 하거나 또는 라미네이팅 접합하여 제조된다. 그리고 양쪽 구리박판(4) 각각의 일측 종단에 단자처리를 위한 전선을 납땜하고, 구리박판(4)이 위치한 하부필름(1) 또는 상부필름(5)의 외측면에 온도센서 또는 바이메탈을 부착하여 면형 발열체의 과열을 제어하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 면형발열체는 전선을 통해 전원이 공급되어 구리박판(4)에 전류가 흐르게 되면, 도전띠(3)에 전류가 통전되어 카본띠(2)로 전류가 흐르게 되며 카본띠(2)에 형성된 저항에 의하여 저항열이 발생되는 것이다.
그러나, 종래의 일반적인 카본 페이스트나 카본 잉크를 사용하여 제조되는 면형 발열체에서는 단위 면적당 고유 저항값이 높은 카본 페이스트나 카본 잉크가 도포/건조된 상태의 단위 카본띠는 형성되는 높은 고유저항으로 인하여 흐르는 전류량이 낮아 보통 AC220V 입력 전압에 대하여 발열되는 최고 온도가 섭씨 50~60도 정도로 비교적 낮은 온도를 나타내는 문제가 있었다. 물론, 카본 페이스트나 카본 잉크를 동일 카본띠 상에 중첩시켜 형성하면 단위 카본띠에 형성되는 저항값을 낮출 수 있고, 이로 인하여 발열 온도를 높일 수 있지만, 이 경우 발열체 제조에 걸리는 시간과 비용이 상승하는 문제가 있다.
또한, 종래의 면형 발열체에서는 발열부의 전극처리에 있어 접착시트를 도전성 페이스트 영역을 침범하지 않도록 제조공성상 관리하는 것이 어려울 뿐만 아니라 라미네이팅 접착시에도 전도성 페이스트 위에 적층된 구리판이 완전하지 않은 맞닿음으로 인해 스파크 및 단락이 발생되어 고장 또는 불량을 초래하는 문제점이 있다.
특히, 발열부 종단과 전극간의 접촉에 도전성 페이스트로서 실버 페이스트가 사용되는 경우 제조비용이 증가하고, 제조공정이 늘어나 생산성이 저하됨은 물론, 여전히 발열부와 전극간의 불완전 접촉으로 인한 불량이 초래되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 카본 페이스트나 카본 잉크 기반의 발열체에서는 AC100V 또는 AC110V 전압을 사용하는 국가 또는 지역에 대해서는 발열체의 높은 저항과 낮은 입력 전압으로 인하여 발열량이 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점들을 개성하고자 종래에 개발된 기술로서, 특허 제1725428호의 "면형 발열체 및 이를 이용한 난방기기"가 등록특허공보에 개시되어 있다.
상기 특허 제1725428호의 "면형 발열체 및 이를 이용한 난방기기"는 도 3, 4에 도시한 바와 같이 면형 발열체에 있어서, 기판 시트(10); 상기 기판 시트(10)에 부착되는 적어도 하나 이상의 발열부재(20); 상기 발열부재(20)의 양측에 상호 대칭적으로 배치되고, 상기 발열부재(20)에 전도성 접착제에 의해 전극체가 일체적으로 접착 배치되어 형성되는 배전판(30); 상기 배전판(30) 인접부위의 임의의 발열부재(20)의 상단에 구비되는 온도센서(284); 및 상기 배전판(30) 종단에 배치되는 전극을 포함하며, 적어도 두 개 이상의 면형 발열체가 증착용 접착 필름 또는 접착시트로 이루어진 접착부재에 의해 상호 일체적으로 결합되어 복합 면형 발열체를 이루고, 상기 발열부재(20)는, 발열체의 하단부에서 배전판(30) 종단에 배선용 와이어를 납땜하여 기판시트(10) 아래로 접어 밀착시킨 후, 전기전도성 접착제가 도포된 전극판의 이면에 배선와이어를 납땜하여 기판 시트(10)의 아래의 전극판에 부착하여 전극을 형성시키며, 상기 배선와이어가 부착된 전극판 상단에는 절연체가 구비되며, 발열부재(20) 측면과 내측면에 각각 외장형 온도 검출 수단과 내장형 온도 검출 수단이 구비되고, 상기 내장형 온도 검출 수단은, 두개의 전선에 전선의 방향과 전선에 수직인 방향으로 각각 적어도 하나 이상의 온도센서(284)가 구비되고, 이때, 온도센서(284)는 0.5mm 이내의 크기를 가지며 전선과 90도 방향으로 배치 방향을 가지면서 리드선의 중간에 피복이 제거된 전선에 납땜이 되고 바이메탈은 발열부재(20)에 절연시트(40)의 증착이 완료된 후 절연시트(40)에 부착되는 방식으로 조립되고, 상기 외장형 온도 검출 수단은, 두개의 전선에 전선의 방향으로 적어도 하나 이상의 온도센서(284)가 병렬 연결로 구비되고, 이때, 온도센서(284)는 써미스터가 이용되고 바이메탈은 노멀 오픈 타입이 이용되며, 양측 종단과 중간에 피복이 벗겨진 전선에 온도센서(284)와 바이메탈이 남땜되고 바이메탈에 온도센서(284)가 병렬로 연결되는 방식으로 조립되며, 적어도 하나의 발열체는 DC 전원용 발열체로 중앙에 접지용 배전판(30)이 구비되고 상기 배전판의 중앙 하단은 좌/우측으로 각각 분기되어 일측면 하단에 각각 DC 전원선과 접지선이 구비되는 구성으로 이루어져 발열부재(20)에 혼합되는 도전성 물질에 의하여 낮은 저항의 발열체를 형성할 수 있어 AC110V 또는 AC100V 의 낮은 입력전압에서도 AC220V 에서와 같은 동일한 발열량을 낼 수가 있으며, 전극 부재로서 실버페이스트와 같은 고가의 전도성 페이스트를 사용하지 않음으로 인하여 제조 공정이 간단하고, 제조원가가 절감되며, 발열체로부터 분리된 전도체에 직접 배선용 전선을 납땝하여 부착하는 방식으로 전극처리를 수행하므로써 전극처리가 용이하고, 발열체 본체의 외부로 돌출된 전도체가 불필요하여 규격화된 발열체를 제조하는 데 현저한 효과가 있는 것이다.
그러나 상기한 종래의 일반적인 면형 발열체나 면형 발열체 및 이를 이용한 난방기기는 전극 부재와 발열체의 접촉 저항에 따라 통전되는 전류의 크기가 변하게 되기 때문에 발열체가 전체적으로 가열되지 못하고, 국부적으로 과열되어 발열체가 손상되는 문제점이 발생할 뿐만 아니라 제품의 표면이 오염될 경우 세정등 청소가 어려운 문제점이 있었다.
또한 발열체에 액상의 은을 도포하는 작업 등이 번거로웠기 때문에 면형 발열체 제조 작업이 어렵고, 많은 작업 인력과 제작 시간이 장시간 소요되는 문제점이 있었다.
이와 같이 발열체가 손상되면, 전기적인 합선 등이 야기되어 발열체가 불에 타게되어 화재 등의 대형 재난을 일어키게 된다고 하는 결점이 있었다.
1 : 특허 제1725428호 등록특허공보.
본 발명은 상기와 같은 종래 면형 발열체나 필름 발열체에서 야기되는 문제점들을 해결하기 위해 착상한 신규한 발명으로서, 본 발명의 목적은 필름형상의 카본 발열체에 불연성 면포층을 접착제로 적층하고, 그 표면 위에 경질 프라스틱 재질의 데코필름을 융착하여된 간단한 구조로 불에 타지 않으면서도 사용중 표면 오염을 용이하게 제거할 수 있는 필름보일러 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 필름형상의 카본 발열체에 불연 면포층을 잡착제로 적층하고, 그 표면 위에 경질 프라스틱의 데코필름을 적층함으로써 구조가 단순하면서도 제조가 용이하여 제품 가격을 저렴화하여 기술성과 경제성이 탁월한 필름보일러 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필름형상의 카본 발열체에 불연 면포층을 접착제로 적층하고, 그 표면에 경질 프라스틱 재질의 데코필름을 융착시켜 고장 없이 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 수명이 긴 필름보일러 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 필름보일러는 필름형상의 카본띠(10)와 구리 박판(20)사이에 접착제를 도포하여 부착한 카본 발열체에 있어서, 상기 카본 발열체를 외부충격으로부터 보호하면서 보온성을 유지하기 위하여 절연필름 상하부면에 접착 적층되는 불연성 면포(30, 30')와; 상기 불연성 면포(30)에 접착 적층되는 표면 오염 방지용 경질플라스틱 재질의 데코필름(40)을 융착시켜 불에 타지 않고 표면 오염 제거가 용이한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 필름상의 카본 발열체에 불연성 면포층을 접착제로 적층하고, 그 표면에 경질 프라스틱 재질의 데코필름을 융착하여 불에 타지 않으면서 표면 오염을 용이하게 제거할 수 있고, 구조가 단순하고 제조가 용이하여 기술성이 우수할 뿐 아니라, 제품 가격 저렴화로 인하여 경제성이 탁월하여 고장 없이 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 수명이 긴 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 종래 공지된 면형 발열체의 구조와 조립되는 상태를 보인 사시도,
도 2는 본 발명 필름보일러 구조를 보인 사시도,
도 3 내지 도 5는 본 발명 필름보일러의 제조공정별 도면,
도 6은 본 발명 멀티 면포 구조의 필름보일러 단면 사시도,
도 7은 본 발명 데코필름이 적층 융착된 필름보일러의 제조공정도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 필름보일러 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명 필름보일러의 사시도, 도 3 내지 도 5는 본 발명 필름보일러의 제조공정별 도면, 도 6은 본 발명 데코필름이 융착된 멀티 면포 구조의 필름보일러의 단면사시도, 도 7은 본 발명 바람직한 필름보일러의 제조공정 순서도이다. 본 발명 필름보일러는 필름형상의 카본띠(10)와 구리 박판(20)사이에 접착제를 도포하여 부착한 카본 발열체에 있어서, 상기 구리 박판(20)의 일측 단부에 온도조절기(31)를 통해 연결된 콘센트(32)와; 카본 발열체를 외부충격으로부터 보호하면서 보온성을 유지하기 위하여 상기 카본띠(10)와 구리 박판(20)의 상하부면에 복수로 접착 적층되는 멀티 구조의 불연성 면포(30, 30')와; 상기 불연성 면포(30) 위에 접착 적층되는 표면 오염 방지용 경질 플라스틱 재질의 데코필름(40)으로 융착되어 불에 타지 않고 표면 오염 제거가 극히 용이한 것을 특징으로 한다.
상기 필름형상의 카본띠(10)는 그 폭을 1.8 ∼ 2.2㎝ 하는 것이 바람직하고, 카본띠(10)와 카본띠(10)의 사이의 간격은 0.8 ∼ 1.2㎝ 하는 것이 바람직하다. 카본띠(10)의 폭을 1.8㎝ 보다 좁게하면, 카본띠(10)의 끊어짐이 발생하여 바람직하지 않고, 카본띠(10)의 폭을 2.2㎝ 보다 넓게하면, 단위 면적당 카본의 사용량이 많아져 원료 소모에 따른 제품의 가격 상승을 초래하여 바람직하지 않다. 또한 카본띠(10)와 카본띠(10)의 사이의 간격을 0.8㎝ 보다 좁게하면, 단위 면적당 카본의 사용량이 많아져 원료 소모에 따른 제품의 가격 상승을 초래하여 바람직하지 않고, 카본띠(10)와 카본띠(10)의 사이의 간격을 1.2㎝ 보다 넓게 하면, 설정된 시간 내에 단위 면적당 필요로하는 발열량을 얻지 못하여 바람직하지 않다.
상기 카본띠(10)와 구리 박판(20) 간의 접착에 사용되는 접착제로는 에폭시 접착제를 사용하게 되며, 상기 불연성 면포(30, 30') 각각은 그 두께가 10 ∼ 15㎛ 인 것이 바람직하고, 상기 데코필름(40)의 두께는 15 ∼ 20㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 불연성 면포(30, 30') 각각의 두께가 10㎛ 보다 작으면, 난연1급이 되지 못하여 바람직하지 않고, 20㎛ 보다 두꺼우면, 난연1급의 조건은 만족하지만, 두께가 두꺼워 원재료가 많이 사용되므로 가격 상승 뿐만 아니라 제품의 무게가 무거워져 바람직하지 않다.
상기 온도조절기(31)에는 원칩 마이크로프로세서와 바이메탈을 사용하여 카본 발열체의 온도를 설정온도로 제어할 수 있다.
또한 상기 데코필름(40)의 두께는 15㎛ 보다 얇으면, 사용연한(수명) 보다 일찍 데코필름(40)의 표면이 손상되는 문제점이 있고, 20㎛ 보다 두꺼우면, 원재료가 많이 사용되므로 가격 상승 뿐만 아니라 제품의 무게가 무거워져 바람직하지 않다.
그리고 상기 불연성 면포(30, 30')로는 마 또는 면섬유 재질의 방사직포가 가장 바람직하고, 데코필름(40)으로는 경질의 플라스틱이 가장 바람직하였다.
한편 본 발명 필름보일러 제조방법은 불연성 면포(30') 상에 일정한 간격으로 카본띠(10)를 형성하는 카본띠 형성단계(S1단계)와; 상기 카본띠(10)의 일부에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계(S2단계)와; 상기 접착제에 구리 박판(20)을 접착시키는 구리박판 접착단계(S3단계)와; 상기 카본띠(10)와 구리 박판(20) 상에 불연성 면포(30)를 적층하는 불연성 면포 적층단계(S4단계) 및; 마지막으로 상기 불연성 면포(30) 상에 데코필름(40)을 적층하는 데코필름 적층단계(S5단계)로 이루어진다.
실시예 1
상기한 본 발명 필름보일러 제조방법에 따라 필름보일러를 제조하고 그 성능을 테스트 하였다.
도 7에 도시한 순서도에 따라 본 발명 필름보일러를 제조하고 그 성능을 테스트 했다.
먼저 카본띠 형성단계(S1단계)에서 13㎛ 두께의 불연성 면포(30') 상에 인쇄방법으로 일정한 간격으로 폭 2㎝의 카본띠(10)를 1㎝ 의 간격으로 다수 형성하고(도 3), 이어서 접착제 도포단계(S2단계)에서 상기 카본띠(10)의 일부에 에폭시 접착제를 도포하였다.
계속하여 구리박판 접속단계(S3단계)에서 상기 접착제에 구리 박판(20)을 접속시키고 구리 박판(20)의 단부에 온도조절기(31)를 통해 콘센트(32)를 연결하였다(도 4). 그 다음 불연성 면포 적층단계(S4단계)에서 상기 카본띠(10)와 구리 박판(20) 상에 13㎛ 두께의 불연성 면포(30)를 적층하였다(도 5)
마지막으로 데코필름 적층단계(S5단계)에서 상기 불연성 면포(30) 상에 17㎛ 두께의 데코필름(40)을 적층하여 필름보일러의 제조를 완료 하였다(도 6).
이상과 같이 하여 제조된 필름보일러의 불연성을 시험하였다.
시험은 750℃로 20분간 가열시 자체 발열량이 50℃ 미만으로 자체 발렬량이 적었으며, 305℃ 로 10분간 가열 후 잔류 불꽃이 없어(30초 미만) 본 발명 필름보일러가 난연1급의 제품임을 확인할 수 있었다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다.
10 : 카본띠 20 : 구리 박판
30, 30' : 불연성 면포 31 : 온도조절기
32 : 콘센트 40 : 데코필름

Claims (2)

  1. 두께가 10 ∼ 15㎛의 면섬유 재질 방사직포인 불연성 면포(30') 상에 0.8 ∼ 1.2㎝ 간격으로 폭이 1.8 ∼ 2.2㎝의 카본띠(10)를 형성하는 카본띠 형성단계(S1단계)와; 상기 카본띠(10)의 일부에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계(S2단계)와; 상기 접착제에 구리 박판(20)을 접속시키는 구리박판 접속단계(S3단계)와; 상기 카본띠(10)와 구리 박판(20) 상에 두께가 10 ∼ 15㎛의 면섬유재 방사직포인 불연성 면포(30)를 적층하는 불연성 면포 적층단계(S4단계) 및; 상기 불연성 면포(30) 상에 두께가 15 ∼ 20㎛의 경질 플라스틱재 데코필름(40)을 적층하는 데코필름 적층단계(S5단계)로 이루어진 필름보일러 제조방법.
  2. 제1항의 방법으로 제조된 필름보일러의 구리 박판(20) 일측에 온도조절기(31)를 통해
    연결된 콘센트(32)로 구성된 필름보일러.
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