KR20220005608A - 발열유닛 및 이를 포함하는 발열모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛은 전기가 길이 방향으로 흐르도록 하는 전도체; 및 상기 전도체로부터 전달되는 전기에 의해 발열되는 발열체;를 포함하며, 상기 발열체는, 감전을 방지하도록 상기 전도체를 상기 길이 방향을 따라 포위할 수 있다.

Description

발열유닛 및 이를 포함하는 발열모듈{A heat unit and A heat modual comprising the same}

본 발명은 발열유닛 및 이를 포함하는 발열모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전류를 인가하면 발열이 되는 발열유닛 및 이를 포함하는 발열모듈에 관한 것이다.

현재, 전류를 인가하여 발열이 구현되는 것으로 발열사가 제조되고 있다.

이러한 발열사는 섬유에 탄소를 함침하여 제조된 섬유(이하 '탄소 함침 섬유'라 칭함)는 전기를 인가할 경우 저항을 발생하므로 발열이 구현된다.

이러한 탄소 함침 섬유를 발열사로 이용하여 직조된 발열 직물은 발열사의 높은 전기 저항 특성으로 인해 짧은 시간에 원하는 온도까지 쉽게 온도를 올릴 수 있고 기존의 전기 매트와는 달리 전자파가 전혀 발생하지 않으며, 일정 온도에 도달하면 더 이상 온도가 증가하지 않는 항온 특성을 가지므로 전력 사용을 최소화할 수 있고 화상을 입을 염려가 없으므로 건강용 소재로서 최근 높은 관심을 받고 있다.

그러나, 탄소 함침 섬유의 경우, 섬유에 탄소를 함침할 때 탄소의 분포가 고르게 하는 것이 매우 어렵고, 탄소 배합 및 분산 비율에 따른 에너지 효율 편차가 매우 크다.

또한, 전류가 인가되는 부분으로부터 멀어질수록 발열량이 적어, 고르게 발열이 구현되지 않는 단점이 있다.

나아가, 탄소가 저항체라는 점에서, 탄소 함침 섬유의 전체로 발열이 구현되기 위해서는 많은 양의 전력이 필요하다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 탄소의 분포가 고르게 되도록 하고, 전체적으로 발열이 고르게 구현되며, 적은 양의 전력으로도 많은 양의 발열이 구현되도록 하기 위함이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛은 전기가 길이 방향으로 흐르도록 하는 전도체; 및 상기 전도체로부터 전달되는 전기에 의해 발열되는 발열체;를 포함하며, 상기 발열체는, 감전을 방지하도록 상기 전도체를 상기 길이 방향을 따라 포위할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발열모듈은 상기 발열유닛; 상기 발열유닛의 절연을 구현하는 절연체; 및 상기 발열유닛이 상기 절연체의 소정의 위치에 고정되도록 하는 고정부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발명유닛 및 이를 포함하는 발열모듈에 의하면 탄소의 분포가 고르게 되도록 하고, 전체적으로 발열이 고르게 구현되며, 적은 양의 전력으로도 많은 양의 발열이 구현될 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛의 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛의 개략 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발열모듈의 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발열모듈의 개략 구성도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛은 전기가 길이 방향으로 흐르도록 하는 전도체; 및 상기 전도체로부터 전달되는 전기에 의해 발열되는 발열체;를 포함하며, 상기 발열체는 감전을 방지하도록 상기 전도체를 상기 길이 방향을 따라 포위할 수 있다.

또, 상기 전도체는 알루미늄이며, 상기 발열체는 전기에 의해 발열되는 발열제와 성형성을 높이는 유연제를 포함하며, 상기 전도체 및 상기 발열체는 외력에 의해 굴곡될 수 있다.

또, 상기 발열제는 탄소이며, 상기 유연제는 폴리에틸렌일 수 있다.

또, 발열 온도를 센싱하는 온도센서부;를 더 포함하며, 상기 발열체는 상기 온도센서부를 외부의 환경으로부터 보호하도록 상기 온도센서부를 포위할 수 있다.

또, 상기 온도센서부는 상기 전도체와 이격되어 배치될 수 있다.

또, 상기 온도센서부는 서모커플(thermocouple)이며, 상기 길이 방향으로 상기 발열체의 발열 온도를 센싱할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발열모듈은 상기 발열유닛; 상기 발열유닛의 절연을 구현하는 절연체; 및 상기 발열유닛이 상기 절연체의 소정의 위치에 고정되도록 하는 고정부;를 포함할 수 있다.

또, 상기 발열유닛은 상기 절연체의 일측에 배치되고, 상기 절연체는 상기 발열유닛이 통과되지 못하도록 하되, 상기 고정부가 통과되도록 하는 관통공간을 구비하며, 상기 고정부는 상기 절연체의 타측에 위치하는 고정노출부, 상기 고정노출부의 일단으로부터 연장되어 상기 관통공간을 통과하는 고정통과부 및 상기 고정통과부로부터 연장되어 상기 절연체의 일측에 배치된 상기 발열유닛을 포위하는 고정포위부를 구비할 수 있다.

또, 상기 고정부는 상기 고정노출부의 타단으로부터 연장되는 고정연장부를 더 구비하고, 상기 절연체는 상기 고정연장부가 통과되도록 하는 통과공간을 더 구비하며, 상기 고정연장부는 상기 통과공간을 통과하여 상기 절연체의 일측으로 노출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛의 개략 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛의 개략 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발열모듈의 개략 단면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발열모듈의 개략 구성도이다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확하게 표현하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 떨어지거나 당업자로부터 용이하게 도출될 수 있는 부분은 간략화 하거나 생략하였다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛(10)은 전기가 인가되면 저항에 의해 발열이 구현되는 구성일 수 있다.

즉, 상기 발열유닛(10)은 전기에너지를 열에너지로 변환하여 발열이 구현되는 구성일 수 있다.

여기서, 상기 발열유닛(10)은 전기가 길이 방향으로 흐르도록 하는 전도체(100) 및 상기 전도체(100)로부터 전달되는 전기에 의해 발열되는 발열체(200)를 포함할 수 있다.

일례로, 상기 전도체(100)는 상기 길이 방향으로 길게 연장된 원기둥 형상일 수 있다.

일례로, 상기 전도체(100)는 양단에 (+)극과 (-)극이 연결되는 경우 전류가 상기 길이 방향으로 흐를 수 있다.

일례로, 상기 전도체(100)는 금속일 수 있으며, 알루미늄, 은, 동, 철, 구리 중 어느 하나 또는 적어도 2개 이상의 금속이 복합된 복합체일 수도 있다.

일례로, 상기 발열체(200)는 소정의 저항을 가지는 저항체일 수 있다.

즉, 상기 발열체(200)는 상기 전도체(100)로부터 전달되는 전류의 저항체로서, 전기 저항으로 인해 발열이 될 수 있다.

일례로, 상기 발열체(200)는 전기에 의해 발열되는 발열제와 성형성을 높이는 유연제를 포함할 수 있다.

상기 발열제는 저항체로서, 전기 저항으로 인해 발열이 되는 구성일 수 있으며, 일례로 탄소일 수 있다.

상기 유연제는 성형성을 높이는 구성이며, 일례로, 폴리에틸렌일 수 있다.

일례로, 상기 유연제는 소정의 온도에서 용융되어 상기 발열제와 융합, 복합 또는 중합될 수 있으며, 상온으로 식혀지는 경우 소정의 강도를 발현하여 소정의 인장력이 가해지더라도 끊어지지 않고, 외력에 의해 다양한 형상으로 굴곡될 수 있도록 구현하는 구성일 수 있다.

즉, 상기 발열체(200)는 저항체인 상기 발열제로 인해 전류가 인가되는 경우 발열이 되며, 상기 유연제로 인해 소정의 외력이 가해져도 파단되지 않고 다양한 형상으로 굴곡 또는 변형될 수 있다.

상기 전도체(100)도 소정의 외력이 가해지는 경우 다양한 형상으로 굴곡 또는 변형될 수 있다.

여기서, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 발열체(200)는 상기 전도체(100)를 상기 길이 방향을 따라 포위할 수 있다.

일례로, 상기 발열체(200)는 상기 길이 방향으로 중공이 형성된 긴 파이프 형상일 수 있으며, 상기 전도체(100)는 상기 발열체(200)의 중공에 삽입되어 상기 발열체(200)에 의해 포위될 수 있다.

상기 발열체(200)는 상기 길이 방향을 따라 상기 전도체(100)의 외측을 포위하고 있다는 점에서, 상기 전도체(100)에 흐르는 전류로부터 사용자가 감전되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 발열체(200)가 상기 길이 방향으로 상기 전도체(100)의 외면과 접촉되어 있다는 점에서, 상기 발열체(200)는 상기 전도체(100)와 접촉하는 상기 길이 방향 전체에서 고르게 발열이 구현될 수 있다.

즉, 상기 발열체(200)는 상기 길이 방향으로 어느 한 부분에서 발열이 구현되는 것이 아니라, 상기 길이 방향으로 고르게 발열이 구현될 수 있다.

그 결과, 적은 전력으로도 높은 발열 효과를 구현할 수 있다.

또한, 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열유닛(10)은 발열 온도를 센싱하는 온도센서부(300)를 더 포함할 수 있다.

일례로, 상기 온도센서부(300)는 상기 발열체(200)에서 발열되는 것에 의한 온도의 변화를 센싱하는 구성일 수 있다.

일례로, 상기 온도센서부(300)는 상기 길이 방향으로 긴 기둥형상일 수 있다.

일례로, 상기 온도센서부(300)는 서모커플(thermocouple)일 수 있다.

다만, 상기 온도센서는 서모커플에 한정되는 것은 아니며, 상기 발열체(200)의 발열에 의해 변화되는 온도를 센싱할 수 있는 구성이라면 당업자의 입장에서 다양하게 변경가능 하다.

일례로, 상기 온도센서부(300)는 상기 발열체(200)에 포위된 상기 전도체(100)와 이웃하게 배치될 수 있다.

이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 발열체(200)는 상기 길이 방향으로 또 다른 중공을 형성할 수 있으며, 상기 온도센서부(300)는 상기 발열체(200)의 중공에 삽입되어 상기 발열체(200)에 의해 포위될 수 있다.

즉, 상기 발열체(200)는 상기 길이 방향으로 상기 온도센서부(300)를 포위하여 외부의 환경으로부터 상기 온도센서부(300)를 보호할 수 있다.

상기 온도센서부(300)는 상기 길이 방향으로 상기 발열체(200)에 삽입되어 상기 길이 방향으로 상기 발열체(200)의 발열 온도를 센싱할 수 있다.

상기 온도센서부(300)의 외측면은 상기 발열체(200)와 접촉되어 상기 발열체(200)로부터 열을 전달받아 상기 발열체(200)의 발열 온도를 센싱할 수 있다.

따라서, 상기 온도센서부(300)는 상기 길이 방향으로 상기 발열체(200)의 어느 한 부분에 대한 온도를 센싱하는 것이 아니라, 상기 길이 방향으로 상기 발열체(200)의 전 부분에 대해 발열 온도를 측정할 수 있다.

일례로, 상기 온도센서부(300)는 상기 전도체(100)와 이격되어 상기 발열체(200) 상에 배치될 수 있다.

상기 발열체(200)는 복수의 중공이 서로 이격되도록 형성함으로 인해, 복수의 중공에 각각 삽입되는 상기 전도체(100)와 상기 온도센서부(300)는 상기 발열체(200)에 포위된 상태에서 서로 이격되어 위치될 수 있다.

그 결과, 상기 발열체(200)는 상기 전도체(100)에 흐르는 전류가 상기 온도센서부(300)로 직접적으로 흐르는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예인 발열모듈(1)에 대해 자세히 설명하겠다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 발열모듈(1)은 상기 발열유닛(10), 상기 발열유닛(10)의 절연을 구현하는 절연체(20), 상기 발열유닛(10)이 상기 절연체(20)의 소정의 위치에 고정되도록 하는 고정부(30)를 포함할 수 있다.

상기 절연체(20)는 상기 발열유닛(10)의 절연을 구현하는 구성일 수 있다.

일례로, 상기 발열유닛(10)의 상기 발열체(200)가 부분적으로 벗겨지거나 두께가 감소되는 경우, 상기 전도체(100) 상에 흐르는 전류가 사용자에게 흘러 감전을 일으킬 문제가 있다.

이를 방지하고자, 상기 절연체(20)는 상기 발열유닛(10)의 적어도 일측을 커버하여 상기 발열유닛(10)의 절연을 구현할 수 있다.

일례로, 상기 절연체(20)는 부도체로서 비금속, 플라스틱, 섬유 등일 수 있다.

상기 고정부(30)는 상기 절연체(20)를 기준으로 상기 발열유닛(10)이 소정의 위치에 고정되도록 상기 발열유닛(10)을 구속하는 구성일 수 있다.

상기 발열유닛(10)은 상기 고정부(30)에 의해 상기 절연체(20)의 일측의 소정의 위치에 배치 및 고정될 수 있다.

여기서, 상기 절연체(20)는 상기 발열유닛(10)이 통과되지 못하도록 하되, 상기 고정부(30)가 통과되도록 하는 관통공간(S1)을 구비할 수 있다.

상기 관통공간(S1)의 크기는 상기 절연체(20)의 일측에 배치된 상기 발열유닛(10)이 상기 절연체(20)의 타측으로 통과되지 못하도록 상기 발열유닛(10)의 폭 보다 작은 폭을 가지는 공간일 수 있다.

여기서, 상기 고정부(30)는 상기 절연체(20)의 타측에 위치하는 고정노출부(31), 상기 고정노출부(31)의 일단으로부터 연장되어 상기 관통공간(S1)을 통과하는 고정통과부(32) 및 상기 고정통과부(32)로부터 연장되어 상기 절연체(20)의 일측에 배치된 상기 발열유닛(10)을 포위하는 고정포위부(33)를 구비할 수 있다.

상기 고정노출부(31)는 상기 절연체(20)의 타측 상에 지지되어 있을 수 있으며, 상기 고정통과부(32)는 상기 고정노출부(31)로부터 연장되어 상기 관통공간(S1) 상에 배치될 수 있고, 상기 고정포위부(33)는 상기 고정통과부(32)로부터 연장되어 상기 발열유닛(10)을 포위함으로 인해 상기 발열유닛(10)을 소정의 위치에 고정할 수 있다.

만약, 도 3에서, 외력에 의해 상기 발열유닛(10)이 아래 방향으로 이동되려고 하는 경우, 상기 고정포위부(33)는 상기 발열유닛(10)으로부터 외력을 전달받고, 상기 고정포위부(33)로 전달된 외력은 상기 고정통과부(32)를 통해 상기 고정노출부(31)로 전달되며, 상기 고정노출부(31)는 상기 절연체(20)의 타측에 지지되어 전달받은 외력을 상기 절연체(20)로 전달할 수 있다.

그 결과, 상기 발열유닛(10)은 아래 방향으로 이동되려고 하는 외력이 가해지더라도 상기 고정포위부(33), 상기 고정통과부(32) 및 상기 고정노출부(31)에 의해 상기 절연체(20)의 일측에 위치 고정될 수 있다.

여기서, 상기 고정부(30)는 상기 고정노출부(31)의 타단으로부터 연장되는 고정연장부(34)를 더 구비할 수 있다.

상기 고정통과부(32)는 상기 고정노출부(31)의 일단으로부터 연장되며, 상기 고정연장부(34)는 상기 고정노출부(31)의 타단으로부터 연장되는 구성일 수 있다.

여기서, 상기 절연체(20)는 상기 고정연장부(34)가 통과되도록 하는 통과공간(S2)을 더 구비할 수 있다.

상기 통과공간(S2)은 상기 관통공간(S1)과 이격되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 고정연장부(34)는 상기 고정노출부(31)의 타단으로부터 연장되어 상기 통과공간(S2)을 통과하여 상기 발열유닛(10)이 배치된 상기 절연체(20)의 일측으로 노출되도록 형성될 수 있다.

상기 절연체(20)의 일측으로 노출된 상기 고정연장부(34)는 상기 절연체(20)의 일측 상에 직접적 또는 간접적으로 지지될 수 있다.

만약, 도 3에서 외력에 의해 상기 고정노출부(31)가 위 방향으로 당겨지게 되는 경우, 상기 고정노출부(31)에 가해지는 외력은 상기 고정통과부(32)를 통해 상기 고정포위부(33)로 전달되며, 상기 고정포위부(33)로 전달된 외력은 상기 발열유닛(10)을 위 방향으로 가압하는 외력으로 상기 발열유닛(10)에 전달될 수 있다.

이러한 경우, 상기 발열유닛(10)은 상기 고정포위부(33)와 상기 절연체(20) 사이에서 가압되어 파단이 일어나거나, 상기 발열유닛(10)의 상기 발열체(200)가 벗겨지는 등의 문제가 발생될 수 있다.

이러한 문제를 해결하고자, 상기 고정연장부(34)는 위 방향으로 상기 고정노출부(31)에 가해지는 외력을 전달받아 상기 절연체(20)의 일측으로 직접적 또는 간접적으로 전달함으로 인해 상기 발열유닛(10)에 가해지는 외력을 분산 또는 저감시킬 수 있다.

그 결과, 상기 발열유닛(10)은 상기 고정연장부(34)에 의해 위 방향으로 가해지는 외력에 대해서도 파단되지 않고 안정적으로 상기 절연체(20)의 일측에 위치 고정될 수 있다.

일례로, 상기 고정연장부(34)는 상기 절연체(20)에 직접적 또는 간접적으로 고정될 수 있다.

따라서, 상기 고정연장부(34)에 가해지는 외력은 직접적 또는 간접적으로 상기 절연체(20)로 전달될 수 있다.

도 4는 상기 발열모듈(1)의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 4에 도시한 바와 같이 상기 발열모듈(1)은 소정의 정보를 사용자에게 표시하는 디스플레이부(40), 사용자로부터 소정의 입력 정보를 입력받는 입력부(50) 및 상기 디스플레이부(40), 상기 입력부(50), 상기 전도체(100) 및 상기 온도센서부(300)를 제어하는 제어부(60)를 더 포함할 수 있다.

일례로, 상기 제어부(60)는 상기 입력부(50)로 입력되는 입력 정보에 따라 상기 전도체(100)로 인가되는 전류의 세기를 조절할 수 있다.

또한, 상기 제어부(60)는 상기 온도센서부(300)로부터 센싱되는 온도를 산출할 수 있으며, 상기 온도센서부(300)로부터 센싱되는 온도에 따라 상기 전도체(100)로 인가되는 전류의 세기를 조절할 수 있다.

일례로, 상기 온도센서부(300)로부터 센싱되는 온도가 기준온도보다 높은 경우, 상기 제어부(60)는 상기 전도체(100)로 인가되는 전류의 세기를 낮게하거나 전류를 인가하지 않을 수 있다.

이와 반대로, 상기 온도센서부(300)로부터 센싱되는 온도가 기준온도보다 낮은 경우, 상기 제어부(60)는 상기 전도체(100)로 인가되는 전류의 세기를 크게할 수도 있다.

그 결과, 상기 제어부(60)는 상기 발열체(200)의 높은 발열로 인한 화재발생을 방지할 수 있으며, 사용자가 원하는 적정한 온도를 유지할 수도 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

10: 발열유닛
100: 전도체
200: 발열체
300: 온도센서부

Claims (1)

1. 전기가 길이 방향으로 흐르도록 하는 전도체; 및
   상기 전도체로부터 전달되는 전기에 의해 발열되는 발열체;를 포함하는,
   발열유닛.
   

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