KR20210123857A - 도로설치용 면상발열체 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소분말이 함침된 직물원단을 이용하여 전기력에 의해 발열을 유도하는 것으로서 유도전류가 생기지 않아 사용상 불편함이 없는, 유도전류 방지기능을 가진 면상발열체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 그 구성은; 합성수지로 된 절연성 하부시트; 상기 하부시트 상면에 접착 고정되는 발열시트; 상기 발열시트 전부를 덮어씌우도록 상기 발열시트의 상면에 접착 고정되는 절연성 분리시트; 상기 분리시트의 상면에 접착 고정되는 전도성 차폐시트; 상기 차폐시트의 상면에 접착 고정되는 절연성 상부시트를 포함하되; 상기 발열시트는, 탄소분말이 고르게 함침되어 있는 제1직물원단; 상기 직물원단에 접착되어 있는 띠형태의 박판으로 되어 있는 전극판; 및 상기 전극판에 전기적으로 연결되어 있는 전기선을 포함하며, 상기 차폐시트는, 탄소분말이 고르게 함침되어 있는 제2직물원단 및 상기 제2직물원단에 접착되어 있는 것으로서 띠형태의 박판으로 되어 있는 접지판; 및 상기 접지판에 전기적으로 연결되어 있는 접지선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

도로설치용 면상발열체 및 그의 제조방법{Sheet Type Heating Apparatus For Heating Load And Method For Manufacturing The Same}

본 발명은 면상발열체의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 탄소입자가 함침된 직물을 이용하여 전기력에 의해 발열을 유도하는 것으로서 결빙방지를 위해 도로에 설치되는 면상발열체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

면상발열체는 발열부위가 면의 형태를 갖고 있는 발열체를 말한다. 종래에는 전열선을 매트 내부에 지그재그 형태로 설치하는 방식을 사용하였다. 이에 의하면 전열선이 지나는 지점부터 가열이 되며, 전력소모가 많고, 화재의 위험이 크다는 단점이 있었다.

이러한 전열선이 갖는 문제에 대하여 다양한 종류의 면상발열체가 제안되었다. 그 일환으로 대한민국 특허등록 제10-0974272호에 의한 '직물형 면상발열체의 제조방법'이 제안되었다. 이 종래기술은 그래서 전열선 대신 탄소가 함침된 직물을 발열체로 사용한 것이다.

본 발명은 대한민국 특허등록 제10-0974272호의 기술을 통해 제공되는 면상발열체의 문제점을 보완한 것이다. 본 발명자가 인식하고 있는 문제점이라 함은 사용시 유도전류가 발생한다는 것이다. 이 유도전류가 사용자에게 불편함을 주기 때문에, 이를 방지하기 위하여 다양한 조치를 취하여 왔었다. 그러나 유도전류 방지조치는 번거로운 과정을 거쳐야 하며 면상발열체의 가격을 상승시키는 문제를 야기했다.

그리고 발열체는 결빙방지를 위하여 도로 상에도 설치되기도 한다. 종래에는 아스팔트 또는 콘크리트로 된 도로포장의 이면에 전열선을 설치하는 방식이 널리 사용되어 왔다. 그러나 이 방식은 전열선이 깔려있는 지점만 쌓인 눈이 녹는 등 결빙 방지구간이 국부적이어서 보행자가 통과하는데 불편함이 있다.

대한민국 특허등록 제10-0974272호 대한민국 특허등록 제10-0668052호

위와 같은 문제에 대하여 본 발명의 목적은 전체 면적에서 고르게 열을 발생시키는 특성을 가진 면상발열체를 도로 상에 설치할 수 있게끔 하는 방안을 제공하는 것에 있다. 즉 도로설치용 면상발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 면상발열체의 제작시 유도전류를 방지할 수 있는 조치를 취함으로써 별도의 조치를 취하지 않아도 되게끔 구성된 면상발열체 및 그의 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.

위와 같은 목적은, 합성수지로 된 절연성 하부시트; 상기 하부시트 상면에 접착 고정되는 발열시트; 상기 하부시트의 상면에 접착 고정되는 절연성 상부시트;상기 하부시트의 저면 또는 상기 상부시트의 상면 중 어느 한 곳 이상에 접착 고정되는 시트 형태의 부직포를 포함하되;

상기 발열시트는, 탄소분말이 고르게 함침되어 있는 제1직물원단; 상기 직물원단에 접착되어 있는 띠형태의 박판으로 되어 있는 전극판; 및 상기 전극판에 전기적으로 연결되어 있는 전기선을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면 상기 부직포는 상기 하부시트의 저면 및 상기 상부시트의 상면 전체에 접착 고정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면; 상기 발열시트와 상부시트 사이에는,

상기 발열시트 전부를 덮어씌우도록 상기 발열시트의 상면에 접착 고정되는 절연성 분리시트; 및 상기 분리시트의 상면에 접착 고정되는 전도성 차폐시트가 더 설치될 수 있다.

여기서 상기 차폐시트는, 탄소분말이 고르게 함침되어 있는 제2직물원단 및 상기 제2직물원단에 접착되어 있는 것으로서 띠형태의 박판으로 되어 있는 접지판; 및 상기 접지판에 전기적으로 연결되어 있는 접지선을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 발열시트는 상기 하부시트의 길이방향을 따라 일정한 면적을 갖고 있는 다수의 단위발열시트가 소정 간격(G)으로 이격된 상태에서 상기 하부시트의 상면에 접착 고정될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 차폐시트는 상기 하부시트의 길이방향을 따라 일정한 면적을 갖고 있는 다수의 단위차폐시트가 소정 간격(G')으로 이격된 상태에서 상기 분리시트의 상면 또는 상부시트의 저면에 접착 고정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전체 면적에서 고르게 발열이 이루어지는 면상발열체를 도로 상에 설치함으로써 국부적으로 결빙 방지가 되는 것이 아니고 전체 면적에 걸쳐 결빙이 방지되므로 차량의 슬립 문제가 없고 통행자도 편리하게 설치구간을 보행할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 발열시트에서 발생하는 유도전류가 차폐시트에 의해 차폐되어 접지선을 통해 외부로 유도됨으로써 사용자는 유도전류에 의한 불편함을 겪지 않을 수 있다. 이에 의하면 면상발열체 자체에서 유도전류가 차단됨으로써 유도전류의 차단을 위한 별도의 조치를 취하지 않아도 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 발열시트의 사면이 절연시트에 의해 온전히 둘러싸여 있기 때문에 방수기능이 크게 향상되고 후가공이 필요치 않게 되어 완성도가 높은 면상발열체가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유도전류 방지기능을 가진 면상발열체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유도전류 방지기능을 가진 면상발열체의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 유도전류 방지기능을 가진 면상발열체의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 유도전류 방지기능을 가진 단위 면상발열체의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유도전류 방지기능을 가진 단위 면상발열체의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 유도전류 방지기능을 가진 단위 면상발열체의 제조단계별 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 유도전류 방지기능을 가진 단위 면상발열체의 제조공정도이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 5를 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 나머지 도면은 필요한 곳에서 인용하기로 한다.

본 발명에 의한 도로설치용 면상발열체(이하, '면상발열체'라 한다)는 하부시트(1), 발열시트(3), 상부시트(9) 및 시트 형태의 부직포(10)를 포함한다. 부직포(10)는 상기 하부시트의 저면 또는 상기 상부시트의 상면 중 어느 한 곳 이상에 접착 고정되는데, 본 실시예에 의하면 부직포(10)는 상기 하부시트의 저면 및 상기 상부시트(9)의 상면에 각각 접착 고정될 수 있다. 하부시트(1)와 상부시트(9)는 예를 들어, PET와 같은 합성수지로 된 절연성시트이다.

부직포(10)는 하부시트(1)의 일부 면적에만 설치될 수도 있고 전체 면적에 걸쳐 설치될 수도 있다. 이 부직포(10)는 3 ~ 10mm의 두께로 설치될 수 있으며, 콘크리트 또는 아스팔트 포장시 그 소재와의 결합력을 좋게 하기 위한 것이다. 일반적으로 면상발열체는 그 표면이 매끄러워 콘크리트나 아스팔트와의 결합력이 약할 수 있는데, 이 부직포(10)에 그러한 문제가 없어지게 된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면 부직포(10)의 외부에 메쉬망이 더 설치될 수 있다 메쉬망은 도로포장재와의 결합력을 더욱 향상시키기 위한 것이다. 메쉬망은 스테인리스 소재일 수도 있고 직물일 수도 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.

본 실시예에 의하면 발열시트(1)와 상부시트 사이에 분리시트(5)와 차폐시트(7)가 추가적으로 적층된다. 이는 유도전류의 방지를 위한 것이다.

면상발열체의 각 층은 접착제에 의해 서로 고정될 수 있으며, 접착과정에서 열과 압력이 가해지게 된다. 면상발열체의 두께는 두루마리 형태로 권취할 수 있을 정도가 되어야 하다. 다만 부직포(10)의 두께가 두꺼운 경우에는 권취하기가 어려울 수 있는데, 권취할 수 있게끔 하는 것이 본 발명의 필수적 요건은 아니다.

발열시트(3)는 하부시트(1)의 상면에 접착 고정된다. 발열시트(3)는 하부시트(1)보다 면적이 작다. 발열시트(3)는 하부시트(1)의 중간 위치에 고정된다. 본 실시예에 의하면 발열시트(3)는 복수 개의 단위발열시트(3')로 구성된다. 연속된 하부시트(1)의 연장방향을 따라서 단위발열시트(3')가 소정의 간격(G)을 두고 이격되도록 설치된다. 단위발열시트(3')의 길이(L)는 사용자의 주문에 의해 결정될 수도 있고, 제작자가 결정할 수도 있다.

본 발명에 의한 발열시트(3)는 대한민국 특허등록 제10-0974272호에 개시된 '직물형 면상발열체의 제조방법'에 의거하여 제작된 것일 수 있다. 발열시트(3)는 탄소(carbon)분말이 함침되어 있는 제1직물원단(11)과 제1직물원단(11)에 전도성 접착제로 접착 고정된 띠형태의 전극판(13,15)으로 구성된다. 전극판(13,15)은 2개가 서로 대향 설치되며 각각 양극과 음극으로 구성된 직류전원이 연결된다. 가정용 교류전원은 소정의 전원공급장치를 통해 직류로 변환된 다음 전극판(13,15)에 연결된다.

발열시트(3)의 상세한 내용은 위 특허등록 제10-0974272호를 참조하면 되므로 더 이상의 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 전기선(17,19)이 전극판(13,15)에 납땜 등에 의해 연결되며 하부시트(1)의 외부까지 연장되어 있을 수 있다. 사용자는 차후에 이 전기선(17,19)에 단자를 설치하기만 하면 된다.

절연성 합성수지로 된 분리시트(5)가 발열시트(3)의 전부를 덮어씌우도록 발열시트(3)의 상면에 접착 고정된다. 분리시트(5)는 하부시트(1)와 같은 PET와 같은 합성수지 시트(또는 필름)가 될 수 있다.

전도성 차폐시트(7)가 분리시트(5)의 상면에 접착 고정된다. 차폐시트(7)는 발열시트(3)에 의해 발생하는 유도전류를 접지를 통해 외부로 인출하기 위한 것이다. 차폐시트(7)는 전술한 발열시트(3)와 마찬가지로 탄소가 함침된 제2직물원단(21)을 포함할 수 있다. 차폐시트(7)에도 전극판과 같은 띠 형태의 접지판(23)이 설치될 수 있다. 다면 여기서의 접지판(23)은 하나만 있으면 된다. 차폐시트(7)와 접지판(23)은 하부시트(1)의 연장길이를 따라 전체 구간에 마련될 수 있다. 접지판(23)에는 접지선(25)이 연결되어 외측으로 연장되도록 할 수 있다.

그러나 도 6에 도시된 바와 같이 단위발열시트(3')와 마찬가지로 단위발열시트(3')가 설치되는 지점에만 설치되도록 할 수도 있다. 도 6에 도시된 바에 의하면, 차폐시트(7)는 복수 개의 단위차폐시트(7')로 구성된다. 단위차폐시트(7')는 소정 간격(G')으로 이격되게끔 분리시트(5)의 상면에 접착 고정된다. 선택에 따라서 차폐시트(7)는 상부시트(9)의 저면에 접착 고정되도록 할 수도 있다.

절연성 상부시트(9)가 차폐시트(7)를 완전히 덮을 수 있도록 그의 상면에 접착 고정된다.

본 발명에 의한 면상발열체는 한쪽 방향으로 연속된 것이며 롤(또는 두루마리)형태로 권취된 상태로 사용자에 공급될 수 있다(도 7 참조).

종래에는 사용자가 원하는 길이로 자른 다음 전기선을 발열시트의 전극에 연결하여 사용하였었다. 그러나 본 발명에 의하면 사전 주문에 의해 정해진 길이로 면상발열체를 제작할 수 있게끔 한다. 그러므로 사용자는 자신이 주문한 길이로 면상발열체를 절단하여 사용하게끔 하거나 그 길이로 절단한 다음 공급한다. 즉 도 3에서 일점쇄선으로 도시된 절단선(C)을 따라서 절단하여 사용하면 되는 것이다. 사용의 편의를 위하여 절단지점에는 절단선(C)을 인쇄로 표시할 수도 있다.

종래의 방식에 의하면 면상발열체를 절단한 경우 발열시트(3)의 한쪽 또는 양쪽으로 전극판이 노출되어 있게 된다. 그래서 전극판이 노출되어 있는 가장자리는 절연테이프로 감싸서 절연시키기 위한 작업을 수행해야 했다.

그러나 본 발명의 제조방법에 의하면 발열시트(3)가 외부로 노출된 부분이 없게 된다. 따라서 전극판(13,15)이 노출된 가장자리가 없고 테이핑 작업을 할 필요가 없어지게 된다.

이하, 본 발명에 의한 면상발열체의 제조방법을 도 2와 도 7을 주로 참조하여 설명한다. 위에서 설명된 내용에 대하여는 간략하게 설명하거나 또는 그 설명을 생략한다.

제1단계는 절연성 하부시트(1)를 준비하는 단계이다(도 7(a)참조). 하부시트(1)는 롤형태로 준비된다.

제2단계는 하부시트(1)의 상면에 발열시트(3)를 접착하는 단계이다(도 7(b)참조). 2단계는 발열시트(3)의 전극판(13,15)에 전기선(17,19)을 연결하는 단계를 포함할 수 있다.

제3단계는 상기 발열시트(3)를 덮어씌우도록 상기 발열시트(3)의 상면에 절연성 분리시트(5)를 접착한다(도 7(c)참조). 분리시트(5)는 하부시트(1)와 같은 면적일 수 있으며 적어도 발열시트(3) 전체를 덮게끔 설치된다.

제4단계는 분리시트(5)의 상면에 유도전류를 인출하기 위한 전도성 차폐시트(7)를 접착한다(도 7(d)참조). 차폐시트(7)는 발열시트(3)와 동일한 면적을 가질 수 있다.

제5단계는 차폐시트(7)의 상면에 상기 하부시트(1)와 면적이 같은 절연성 상부시트(9)를 접착하는 단계이다(도 7(e)참조).

마지막으로 제6단계는 부직포(10)를 하부시트(1)의 하면 또는 상부시트(9)의 상면에 접착시킨다(도 7(f)참조). 이 역시 롤형태로 제공되는 부직포(10)를 연속적으로 공급하면서 접착하면 된다.

상기 하부시트(1), 분리시트(5) 및 상부시트(9)는 롤형태로 제공되는 연속된 시트일 수 있다.

발열시트(3)는 상기 하부시트(1)의 길이방향을 따라서 한정되어 있는 길이를 갖는 단위발열시트(3')로 구성될 수 있다. 단위발열시트(3')는 간격을 두고 하부트(1)의 상면에 미리 접착시킨 다음 권취한 상태로 도 8에 도시된 바와 같은 연속공급장치(7)에 투입하여 그 위에 분리시트(5)가 접착되도록 할 수 있다.

차폐시트(7)는 상기 하부시트(1) 등과 마찬가지로 길이방향으로 연속된 롤형태로 투입할 수도 있지만, 발열시트(3) 처럼 복수 개의 단위차폐시트(7')가 간격을 두고 설치되도록 할 수도 있다. 이 경우에 단위차폐시트(7')는 분리시트(5)의 상면 또는 상부시트(9)의 저면에 미리 접착해놓은 다음 도 8에 도시된 바와 같은 연속공급장치(27)에 투입하여 연속적으로 제작되도록 할 수 있다.

도 8에 도시된 바에 의하면 롤형태로 설치된 하부시트(1), 분리시트(5) 및 상부시트(9)가 동시에 풀리면서 압착롤러(29)를 통과하면서 접착된 다음 최종적으로 권취된다. 하부시트(1)에는 발열시트(3)가 사전에 접착되고, 상부시트(9)에는 차폐시트(7)가 사전에 접착되어 있도록 할 수 있다.

부직포(10)는 다른 시트들을 모두 접착한 다음에 선택적으로 그의 표면에 접착시킬 수 있다. 그러므로 도로설치용 면상발열체는 하나의 과정을 추가로 더 통과시킴으로써 제작될 수 있음으로써 기존의 연속 제조장치의 개조가 필요치 않게 된다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 다양한 조합이 가능할 것이며, 가능한 모든 조합은 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1: 하부시트 3 : 발열시트
3' : 단위발열시트 5 : 분리시트
7 : 차폐시트 7' : 단위차폐시트
9 : 상부시트 10 : 부직포
11,21 : 제1,2직물원단
13,15 : 전극판 17,19 : 전기선
23 : 접지판 25 : 접지선
27 : 연속공급장치 29 : 압착롤
C : 절개선

Claims (7)

1. 합성수지로 된 절연성 하부시트; 상기 하부시트 상면에 접착 고정되는 발열시트; 상기 하부시트의 상면에 접착 고정되는 절연성 상부시트;상기 하부시트의 저면 또는 상기 상부시트의 상면 중 어느 한 곳 이상에 접착 고정되는 시트 형태의 부직포를 포함하되;
   상기 발열시트는, 탄소분말이 고르게 함침되어 있는 제1직물원단; 상기 직물원단에 접착되어 있는 띠형태의 박판으로 되어 있는 전극판; 및 상기 전극판에 전기적으로 연결되어 있는 전기선을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 부직포는 상기 하부시트의 저면 및 상기 상부시트의 상면 전체에 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 발열시트와 상부시트 사이에는,
   상기 발열시트 전부를 덮어씌우도록 상기 발열시트의 상면에 접착 고정되는 절연성 분리시트 및 상기 분리시트의 상면에 접착 고정되는 전도성 차폐시트가 더 설치되되;
   상기 차폐시트는, 탄소분말이 고르게 함침되어 있는 제2직물원단 및 상기 제2직물원단에 접착되어 있는 것으로서 띠형태의 박판으로 되어 있는 접지판; 및 상기 접지판에 전기적으로 연결되어 있는 접지선을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 발열시트는 상기 하부시트의 길이방향을 따라 일정한 면적을 갖고 있는 다수의 단위발열시트가 소정 간격(G)으로 이격된 상태에서 상기 하부시트의 상면에 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 발열시트는 상기 하부시트의 길이방향을 따라 일정한 면적을 갖고 있는 다수의 단위발열시트가 소정 간격(G)으로 이격된 상태에서 상기 하부시트의 상면에 접착 고정되며;
   상기 차폐시트는 상기 하부시트의 길이방향을 따라 일정한 면적을 갖고 있는 다수의 단위차폐시트가 소정 간격(G')으로 이격된 상태에서 상기 분리시트의 상면 또는 상부시트의 저면에 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체.
   
6. 절연성 하부시트를 준비하는 제1단계;
   상기 하부시트의 상면에 발열시트를 접착하는 제2단계;
   상기 발열시트를 덮어씌우도록 상기 발열시트의 상면에 절연성 분리시트를 접착하는 제3단계;
   상기 분리시트의 상면에 유도전류를 인출하기 위한 전도성 차폐시트를 접착하는 제4단계;
   상기 차폐시트의 상면에 상기 하부시트와 면적이 같은 절연성 상부시트를 접착하는 제5단계;
   상기 하부시트의 저면 및 상기 상부시트의 상면에 부직포를 더 접착시키는 제6단계를 포함하되;
   상기 하부시트는 롤형태로 제공되는 연속된 시트이며;
   상기 발열시트는 상기 하부시트의 길이방향을 따라서 일정한 길이를 갖는 단위발열시트를 간격을 두고 접착시키도록 하는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 차폐시트는 상기 하부시트의 길이방향을 따라 일정한 면적을 갖고 있는 다수의 단위차폐시트를 소정 간격(G')으로 이격된 상태에서 상기 분리시트의 상면 또는 상부시트의 저면에 미리 접착 고정하는 것을 특징으로 하는 도로설치용 면상발열체의 제조방법.

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