KR20220072350A

KR20220072350A - 발열히터

Info

Publication number: KR20220072350A
Application number: KR1020200159850A
Authority: KR
Inventors: 정원철
Original assignee: 주식회사 워머스; 정원철
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-06-02
Also published as: KR102502864B1

Abstract

본 발명은 전원심선(C11)을 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워 넣어 탄소섬유사(T1)의 가닥 속에 전원심선(C11)이 선접속될 수 있도록 함과 동시에 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)이 서로 밀착 맞닿도록 하여 전원공급시 발생될 수 있는 아크방전을 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)으로 최대한 커버링함과 동시에 슬리브(72)로서 일체화 및 보호될 수 있도록 하여 전원심선(C11) 및 탄소섬유사(T1) 상호간의 접속을 보다 긴밀하게 이루어질 수 있도록 하고, 나아가 전원피복(C12)에서부터 섬유사피복(T2)에 이르기까지 실링부(73)로 융착시키면서 씌워질 수 있도록 하여 아크방전의 철저한 커버링과 더불어 온수의 침투를 더욱 확실하게 방지하여 절연 및 방수의 극대화를 가능케 한 발열히터(H)에 관한 발명이다.

Description

발열히터{EXOTHERMIC HEATER}

본 발명은 발열히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원심선을 탄소섬유사 속으로 끼워 넣어 탄소섬유사의 가닥 속에 전원심선이 선접속될 수 있도록 함과 동시에 전원피복 및 섬유사피복이 서로 밀착 맞닿도록 하여 전원공급시 발생될 수 있는 아크방전을 전원피복 및 섬유사피복으로 최대한 커버링함과 동시에 슬리브로서 일체화 및 보호될 수 있도록 하여 전원심선 및 탄소섬유사 상호간의 접속을 보다 긴밀하게 이루어질 수 있도록 하고, 나아가 전원피복에서부터 섬유사피복에 이르기까지 실링부로 융착시키면서 씌워질 수 있도록 하여 아크방전의 철저한 커버링과 더불어 온수의 침투를 더욱 확실하게 방지하여 절연 및 방수의 극대화를 동시에 가능케 하는 발열히터에 관한 것이다.

일반적으로 온수 보일러는 난방배관에 연결된 급수구 및 회수구를 지닌 탱크 속의 온수를 가열하여 실내의 난방을 구현할 수 있도록 설계된다.

도 1a는 선행기술문헌에 따른 온수 겸용 전기 보일러를 나타내는 사시도이고, 도 1b는 선행기술문헌에 따른 온수 겸용 전기 보일러를 나타내는 단면도이다.

선행기술문헌에 따른 온수 겸용 전기 보일러는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 가열탱크(20)의 일측으로 보충수통(21)의 물이 공급되고, 가열탱크(20)의 내부에 전기히터(50)가 설치되어 물을 가열시키며, 가열탱크(20)에서 난방배관(22)을 통하여 난방용수를 공급하는 전기 보일러(100)를 제안한 것이고, 구체적으로 전기 보일러(100)의 가열탱크(20) 내부에 길이가 긴 온수관(60)을 권회시키되 온수관(60)으로 직수가 공급되면 가열탱크(20)에 설치된 온수관(60)에서 직수가 난방수와 열교환되어 온수로 공급되도록 한 것이다.

본원 출원인은 선행기술문헌의 온수 겸용 전기 보일러를 기초로 하여 에너지 효율을 더욱 극대화시킬 수 있도록 한 발열히터를 본 발명으로 제안하고자 한다.

대한민국 등록실용신안공보 제0424906호 ?? 온수 겸용 전기 보일러

본 발명의 목적은 전원심선을 탄소섬유사 속으로 끼워 넣어 탄소섬유사의 가닥 속에 전원심선이 선접속될 수 있도록 함과 동시에 전원피복 및 섬유사피복이 서로 밀착 맞닿도록 하여 전원공급시 발생될 수 있는 아크방전을 전원피복 및 섬유사피복으로 최대한 커버링함과 동시에 슬리브로서 일체화 및 보호될 수 있도록 하여 전원심선 및 탄소섬유사 상호간의 접속을 보다 긴밀하게 이루어질 수 있도록 하고, 나아가 전원피복에서부터 섬유사피복에 이르기까지 실링부로 융착시키면서 씌워질 수 있도록 하여 아크방전의 철저한 커버링과 더불어 온수의 침투를 더욱 확실하게 방지하여 절연 및 방수의 극대화를 동시에 가능케 하는 발열히터를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 전원피복 및 섬유사피복에 부식표면을 갖도록 한 상태에서 슬리브를 중심에 두고 전원피복의 부식표면에서부터 섬유사피복의 부식표면에 이르기까지 실리콘수지를 융착시켜 씌워질 수 있도록 하여 더욱 철저한 방수를 실현케 할 수 있는 발열히터를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 조직이 약한 탄소섬유사는 이격압착부로서 보호될 수 있도록 하는 반면 동이나 니켈 또는 동니켈의 합금으로 된 전원심선은 전체압착부를 통해 긴밀하게 잡아줄 수 있도록 하여 탄소섬유사의 보호와 전원심선의 접속력을 동시에 만족시킬 수 있는 발열히터를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 전원심선이 플렉시블하거나 여러 가닥으로 이루어질 경우 탄소섬유사 속으로 끼우는 작업이 어려워질 수 있음을 고려함과 동시에 전원심선 및 탄소섬유사 상호간의 저항값의 차이에 따른 전류의 공급시 아크방전의 현상을 미연에 없애기 위하여 전기전도가 우수한 몰리브덴으로 된 접속편으로 전원심선을 감싼 후 접속핀을 탄소섬유사 속으로 끼워 전원심선과 탄소섬유사가 접속되는 부위에서의 전기적인 저항값을 극소화시킴과 동시에 상호간의 조립작업 역시 수월케 하여 전기적인 기능성 및 작업 생산성을 모두 만족할 수 있도록 한 발열히터를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 섬유사피복 내의 탄소섬유사 속으로 침투됨과 동시에 접속핀에 씌워져 전기저항을 낮춰주는 도전액을 더 포함하여 전원심선 및 탄소섬유사 상호간의 전기적인 접속력을 극대화시킬 수 있는 발열히터를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 그래핀의 물리적ㅇ화학적 안정성, 전자 이동성의 신속함, 그라파이트의 높은 전도성을 통한 전기적 안정성, 그리고 에폭시수지의 접착 강도, 내약품ㅇ내열ㅇ내수 성능의 뛰어남을 아세톤으로 균일하게 혼합시켜 최적화된 전기적인 성능을 발휘토록 하여 온수 속에 온전히 수장된 탄소섬유사발열케이블의 발열효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 발열히터를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 접속단자의 접속핀에 도전액을 도포시킨 상태로 섬유사피복 내의 탄소섬유사 속으로 끼워지도록 하여, 전원심선에서부터 탄소섬유사에 이르기까지의 전기적인 접속력을 도전액으로서 더욱 철저하게 보장할 수 있는 발열히터를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

컨트롤러의 제어를 받는 전원공급부의 전원을 공급하는 전원케이블에 접속수단을 통해 연결되어 발열되는 탄소섬유사발열케이블을 포함하는 발열히터에 있어서,

상기 접속수단은

상기 전원케이블의 전원피복으로 감싸여진 전원심선을 상기 탄소섬유사발열케이블의 섬유사피복으로 감싸여진 탄소섬유사 속으로 끼워 넣은 상태에서 상기 전원피복 및 섬유사피복을 함께 수용하면서 잡아주는 슬리브와,

상기 슬리브를 중심에 두고 상기 전원피복에서부터 상기 섬유사피복에 이르기까지 융착되면서 씌워지는 실링부를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

본 발명은 전원심선을 탄소섬유사 속으로 끼워 넣어 탄소섬유사의 가닥 속에 전원심선이 선접속될 수 있도록 함과 동시에 전원피복 및 섬유사피복이 서로 밀착 맞닿도록 하여 전원공급시 발생될 수 있는 아크방전을 전원피복 및 섬유사피복으로 최대한 커버링함과 동시에 슬리브로서 일체화 및 보호될 수 있도록 하여 전원심선 및 탄소섬유사 상호간의 접속을 보다 긴밀하게 이루어질 수 있도록 하고, 나아가 전원피복에서부터 섬유사피복에 이르기까지 실링부로 융착시키면서 씌워질 수 있도록 하여 아크방전의 철저한 커버링과 더불어 온수의 침투를 더욱 확실하게 방지하여 절연 및 방수의 극대화를 동시에 가능케 하는 효과가 있다.

본 발명은 전원피복 및 섬유사피복에 부식표면을 갖도록 한 상태에서 슬리브를 중심에 두고 전원피복의 부식표면에서부터 섬유사피복의 부식표면에 이르기까지 실리콘수지를 융착시켜 씌워질 수 있도록 하여 더욱 철저한 방수를 실현케 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 조직이 약한 탄소섬유사는 이격압착부로서 보호될 수 있도록 하는 반면 동이나 니켈 또는 동니켈의 합금으로 된 전원심선은 전체압착부를 통해 긴밀하게 잡아줄 수 있도록 하여 탄소섬유사의 보호와 전원심선의 접속력을 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 전원심선이 플렉시블하거나 여러 가닥으로 이루어질 경우 탄소섬유사 속으로 끼우는 작업이 어려워질 수 있음을 고려함과 동시에 전원심선 및 탄소섬유사 상호간의 저항값의 차이에 따른 전류의 공급시 아크방전의 현상을 미연에 없애기 위하여 전기전도가 우수한 몰리브덴으로 된 접속편으로 전원심선을 감싼 후 접속핀을 탄소섬유사 속으로 끼워 전원심선과 탄소섬유사가 접속되는 부위에서의 전기적인 저항값을 극소화시킴과 동시에 상호간의 조립작업 역시 수월케 하여 전기적인 기능성 및 작업 생산성을 모두 만족할 수 있도록 한 효과가 있다.

본 발명은 섬유사피복 내의 탄소섬유사 속으로 침투됨과 동시에 접속핀에 씌워져 전기저항을 낮춰주는 도전액을 더 포함하여 전원심선 및 탄소섬유사 상호간의 전기적인 접속력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 그래핀의 물리적ㅇ화학적 안정성, 전자 이동성의 신속함, 그라파이트의 높은 전도성을 통한 전기적 안정성, 그리고 에폭시수지의 접착 강도, 내약품ㅇ내열ㅇ내수 성능의 뛰어남을 아세톤으로 균일하게 혼합시켜 최적화된 전기적인 성능을 발휘토록 하여 온수 속에 온전히 수장된 탄소섬유사발열케이블의 발열효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 접속단자의 접속핀에 도전액을 도포시킨 상태로 섬유사피복 내의 탄소섬유사 속으로 끼워지도록 하여, 전원심선에서부터 탄소섬유사에 이르기까지의 전기적인 접속력을 도전액으로서 더욱 철저하게 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 선행기술문헌에 따른 온수 겸용 전기 보일러를 나타내는 사시도.
도 1b는 선행기술문헌에 따른 온수 겸용 전기 보일러를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 발열히터가 적용된 온수 보일러를 나타내는 개략 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 발열히터가 적용된 온수 보일러를 나타내는 요부 절개 사시도.
도 4a는 본 발명에 따른 발열히터에 적용된 접속수단을 나타내는 분해 사시도.
도 4b는 본 발명에 따른 발열히터에 적용된 접속수단을 나타내는 단면도.

본 발명에 따른 발열히터의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 발열히터(H)가 적용된 온수 보일러를 나타내는 개략 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 발열히터(H)가 적용된 온수 보일러를 나타내는 요부 절개 사시도이다.

본 발명에 따른 발열히터(H)가 적용된 온수 보일러는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 급수구(T1) 및 회수구(T2)를 지니면서 컨트롤러(C)의 제어를 받는 전원공급부(C1)의 전원으로 구동되는 발열히터(H)를 통해 보일링되는 온수를 수용한 탱크(T)를 포함한다.

급수구(T1) 및 회수구(T2)에는 순환펌프(P)를 통해 온수를 순환시켜 실내의 온도를 상승시키는 온수배관(B)이 연통될 수 있고, 탱크(T) 내의 온수의 부족시 수돗물을 채워주기 위한 미 도시의 상수도관이 연통될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 온수 보일러에 적용된 발열히터(H)는 탱크(T) 속에 내장되는 프레임(F)과, 전원공급부(C1)의 전원을 공급하는 전원케이블(C10)에 접속수단(70)을 통해 연결되면서 프레임(F)에 권회되는 탄소섬유사발열케이블(T)을 포함할 수 있다.

탄소섬유사발열케이블(T)은 섬유사피복(T2)으로 피복된 탄소섬유사(T1)의 발열을 적극적으로 이용하고자 마련된 것으로, 더욱 구체적으로 통상의 니켈-크롬선일 경우 전원을 공급할 때 시간이 지남에 따라 온도가 비례적으로 증가하여 고온의 발열까지는 다소간의 시간이 걸릴 수밖에 없으나, 탄소섬유사(T1)는 전원을 공급할 경우 곧바로 고온의 발열에 도달하여 열효율을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 온도 제어 역시 수월하여 본 발명에 유용하게 적용할 수 있게 된다.

이때, 섬유사피복(T2)은 탄소섬유사(T1)를 중심에 두고 내열성질을 지닌 미 도시의 유리섬유 또는 운모선으로 미리 씌운 후 실리콘수지 그리고 테프론수지를 차례로 씌워 절연 및 방수를 동시에 실현케 할 수 있음은 물론이다.

그리고, 전원공급부(C1)에 접속되면서 탄소섬유사발열케이블(T)에 접속수단(70)을 통해 연결되는 전원케이블(C10)은 동이나 니켈 또는 동니켈 혼합으로 된 전원심선(C11)을 중심에 두고 테프론수지로 씌워 전원의 원활한 공급과 더불어 절연 및 방수를 실현케 할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 온수 보일러에 적용된 발열히터(H)는 탄소섬유사발열케이블(T)의 플렉시블함을 고려함과 동시에 이용하기 위하여 탱크(T) 속에 프레임(F)을 내장시키는 것이고, 이 프레임(F)에 탄소섬유사발열케이블(T)을 권회시켜 밀집상태를 유지토록 한 상태에서 전원케이블(C10)을 통한 전원공급부(C1)의 전원을 공급하여 발열의 집중에 의한 온수의 신속한 보일링을 가능케 하며, 나아가 탄소섬유사(T1)를 씌운 섬유사피복(T2)에 의한 절연 및 방수를 이용하여 탱크(T) 내의 온수 속으로 탄소섬유사발열케이블(T)을 온전히 수장시켜 온수의 안전한 보일링을 실현케 하여, 온수 공급을 위한, 즉 실내 난방을 위한 온수의 보일링을 더욱 신속하고 용이토록 한 것이다.

이와 같이 프레임(F)에 권회된 탄소섬유사발열케이블(T)의 발열에 의해 보일링된 온수는 순환펌프(P)에 의해 급수구(T1)로부터 온수배관(B) 그리고 회수관으로 순환되면서 실내 난방을 가능케 할 수 있다.

나아가, 프레임(F)은 상호 이격된 상측프레임(F1) 및 하측프레임(F2)과, 상측프레임(F1) 및 하측프레임(F2) 사이에 서로 간격을 두고 각각 고정되면서 탄소섬유사발열케이블(T)이 권회되도록 하는 수직봉(F3)들과, 상측프레임(F1)의 양측으로부터 외향 돌출되면서 탱크(T)의 양내측에 탄성적으로 맞닿아 지지되는 양측지지편(F4)을 포함한다.

탱크(T)는 외부의 공기에 직접 맞닿아 열효율이 떨어질 수밖에 없는데, 탄소섬유사발열케이블(T)이 탱크(T)에 직접 맞닿을 경우 열손실을 일으킬 뿐만 아니라 탄소섬유사(T1)의 고열에 의해 탱크(T)의 변형까지 초래할 수 있으므로, 본 발명에서는 수직봉(F3)들에 탄소섬유사발열케이블(T)을 밀집 권회시킬 수 있도록 하는 반면 탄소섬유사발열케이블(T)이 탱크(T)로부터 이격될 수 있도록 상측프레임(F1)의 양측으로부터 외향 돌출된 양측지지편(F4)으로 하여금 탱크(T)의 양내측에 탄성적으로 맞닿아 지지될 수 있도록 함과 동시에 탄소섬유사발열케이블(T)이 권회된 프레임(F)이 탱크(T) 내의 온수 속에 온전히 수장될 수 있도록 함으로써 프레임(F)의 조립 및 분해의 용이함과 더불어 탄소섬유사발열케이블(T)의 안정적 발열까지 담보해 낼 수 있도록 한 것이다.

바람직하게, 본 발명에서 접속수단(70)은 탄소섬유사발열케이블(T)과 더불어 탱크(T)의 온수 속으로 온전히 수장될 수 있도록 한다.

보통의 산업분야에서 전기적으로 접속되는 부분은 절연과 방수를 위하여 철저히 액체 밖에 위치시키고 있는데, 본 발명에서는 접속수단(70)을 오히려 탱크(T)의 온수 속으로 온전히 수장되도록 한 것이다.

전원케이블(C10)을 통한 전원이 탄소섬유사발열케이블(T)에 공급될 때 전원심선(C11)의 저항값과 탄소섬유사(T1)의 저항값의 차이에 의존되어 전원케이블(C10)의 전기에너지를 탄소섬유사발열케이블(T)에 의한 열에너지로 변환시킬 수 있도록 하는데, 이때 전원심선(C11)과 탄소섬유사(T1)를 접속시키기는 접속수단(70)은 상호간의 저항값의 차이에 따라 과부하가 걸려 급격한 발열과 함께 접속부위가 순간적으로 터지는 현상이 발생될 수밖에 없는데, 본 발명에서는 접속수단(70)을 탱크(T) 내의 온수 속에 온전히 수장시켜 탄소섬유사발열케이블(T)의 환경과 접속수단(70)의 환경이 동일한 조건, 즉 온수 속에서 동일한 조건을 가지도록 하여 전원공급시 저항값의 차이에 따른 접속부위에서의 급격한 과부하를 극복할 수 있도록 하여 접속수단(70)의 터짐현상을 미연에 방지하면서 수명까지 보장코자 한 것이다.

바람직하게, 접속수단(70)은 수직봉(F3)에 고정시켜 조립 및 운송시 외부의 충격을 최소화하면서 보호될 수 있도록 한다.

도 4a는 본 발명에 따른 발열히터(H)에 적용된 접속수단(70)을 나타내는 분해 사시도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 발열히터(H)에 적용된 접속수단(70)을 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 발열히터(H)에 적용된 접속수단(70)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 전원케이블(C10)의 전원피복(C12)으로 감싸여진 전원심선(C11)을 탄소섬유사발열케이블(T)의 섬유사피복(T2)으로 감싸여진 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워 넣은 상태에서 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)을 함께 수용하면서 잡아주는 슬리브(72)와, 슬리브(72)를 중심에 두고 전원피복(C12)에서부터 섬유사피복(T2)에 이르기까지 융착되면서 씌워지는 실링부(73)를 포함한다.

전원심선(C11)을 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워 넣어 탄소섬유사(T1)의 가닥 속에 전원심선(C11)이 선접속될 수 있도록 함과 동시에 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)이 서로 밀착 맞닿도록 하여 전원공급시 발생될 수 있는 아크방전을 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)으로 최대한 커버링함과 동시에 슬리브(72)로서 일체화 및 보호될 수 있도록 하여 전원심선(C11) 및 탄소섬유사(T1) 상호간의 접속을 보다 긴밀하게 이루어질 수 있도록 하고, 나아가 전원피복(C12)에서부터 섬유사피복(T2)에 이르기까지 실링부(73)로 융착시키면서 씌워질 수 있도록 하여 아크방전의 철저한 커버링과 더불어 온수의 침투를 더욱 확실하게 방지하여 절연 및 방수의 극대화를 가능케 한 것이다.

바람직하게, 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)는 부식표면(M)을 각각 지니고, 실링부(73)는 슬리브(72)를 중심에 두고 전원피복(C12)의 부식표면(M)에서부터 섬유사피복(T2)의 부식표면(M)에 이르기까지 융착되면서 씌워질 수 있도록 한다.

전원피복(C12)의 외피 그리고 섬유사피복(T2)의 외피는 절연 및 방수 그리고 외부의 접촉에 의한 훼손 방지를 위하여 테프론수지로 이루어질 수 있고, 실링부(73)는 실리콘수지를 적용할 수 있는데, 테프론수지와 실리콘수지는 서로 다른 재질에 의한 이질적 성질로서 실링시 상호간의 틈새가 발생하여 방수의 기능을 현저히 떨어뜨릴 수밖에 없는데, 본 발명에서는 이러한 핸디캡을 없애기 위하여 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)에 부식표면(M)을 갖도록 한 상태에서 슬리브(72)를 중심에 두고 전원피복(C12)의 부식표면(M)에서부터 섬유사피복(T2)의 부식표면(M)에 이르기까지 실리콘수지를 융착시켜 씌워질 수 있도록 하여 더욱 철저한 방수를 실현케 한 것이다.

이때, 슬리브(72)는 원주상의 일측지점 및 타측지점으로 이격 압착되어 탄소섬유사(T1)를 중심에 두고 보호하면서 섬유사피복(T2)의 양측을 국부적으로 잡아주는 이격압착부(72a)를 포함하고, 또한 슬리브(72)는 전체적으로 압착되어 전원피복(C12)을 일거에 눌러주면서 전원심선(C11)을 한꺼번에 잡아주는 전체압착부(72b)를 포함하여, 조직이 약한 탄소섬유사(T1)는 이격압착부(72a)로서 보호될 수 있도록 하는 반면 동이나 니켈 또는 동니켈의 합금으로 된 전원심선(C11)은 전체압착부(72b)를 통해 긴밀하게 잡아줄 수 있도록 함으로써, 탄소섬유사(T1)의 보호와 전원심선(C11)의 접속력을 동시에 만족시킬 수 있도록 한다.

바람직하게, 접속수단(70)은 전원심선(C11)을 내장하는 접속편(74a)과, 접속편(74a)으로부터 연장되어 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워지는 접속핀(74b)으로 된 접속단자(74)를 더 포함할 수 있고, 이 접속단자(74)는 전기전도가 우수한 몰리브덴으로 이루어질 수 있다.

전원심선(C11)이 플렉시블하거나 여러 가닥으로 이루어질 경우 탄소섬유사(T1) 속으로 끼우는 작업이 어려워질 수 있음을 고려함과 동시에 전원심선(C11) 및 탄소섬유사(T1) 상호간의 저항값의 차이에 따른 전류의 공급시 아크방전의 현상을 미연에 없애기 위하여 전기전도가 우수한 몰리브덴으로 된 접속편(74a)으로 전원심선(C11)을 감싼 후 접속핀(74b)을 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워 전원심선(C11)과 탄소섬유사(T1)가 접속되는 부위에서의 전기적인 저항값을 극소화시킴과 동시에 상호간의 조립작업 역시 수월케 하여 전기적인 기능성 및 작업 생산성을 모두 만족할 수 있도록 한다.

본 발명의 특징에 따라 섬유사피복(T2) 내의 탄소섬유사(T1) 속으로 침투됨과 동시에 접속핀(74b)에 씌워져 전기저항을 낮춰주는 도전액(71)을 더 포함할 수 있고, 이 도전액(71)은 그래핀 및 그라파이트를 포함할 수 있으며, 더욱 구체적으로 도전액(71)은 1:1 wt％ 비율의 희석제 및 바인더의 혼합액에 97∼99wt％의 그라파이트 및 1∼3wt％의 그래핀의 혼합으로 이루어질 수 있고, 희석제는 아세톤 그리고 바인더는 에폭시수지로 할 수 있다.

그래핀(Graphene)은 0.2㎚의 두께로 물리적ㅇ화학적 안정성이 매우 높고, 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르고, 강도는 강철보다 200배 이상 강하여, 전원심선(C11)에 연결된 접속핀(74b)이 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워질 때 전기적인 접속능력을 극대화시켜 아크방전을 최소화시킬 수 있도록 하고, 이때 그래핀이 1wt％ 이하일 경우 전자의 이동성을 최대화시키기 어렵고 3wt％일 경우 전자의 극대화된 이동성을 보장할 수 있어, 그리고 고가여서 3wt％로 제한하는 것이다.

그라파이트(Graphite)는 탄소 원자가 육각형 구조로 배열된 삼방정계(trigonal system) 결정형을 갖는 탄소 동소체(allotropy) 중 하나로서 부드러운 성질로 인해 탄소섬유사(T1)의 흡수력에 기대어 섬유사피복(T2) 속으로 빠르게 침투할 수 있어 바람직하고, 특히 높은 전도성을 통한 전기적 안정성을 보장할 수 있으며, 화학적으로도 상당히 안정한 물질(공기 중에서의 발화점은 500~600℃ 정도로 안정적)로서, 그라파이트 97∼99wt％를 1∼3wt％의 그래핀에 혼합할 수 있도록 하는 것이며, 이때 그라파이트를 97wt％ 이하로 할 경우 화학적 안정성 및 전기적 전도성이 충분하지 않아 바람직하지 않고, 99wt％의 그라파이트는 최적화된 전기적 성능 발휘를 위한 그래핀의 1wt％에 대응한 한계값으로 정한 것이다.

바인더로서 에폭시수지(Epoxide Resin)는 접착 강도가 강하고, 내약품ㅇ내열ㅇ내수 성능이 뛰어나 탄소섬유사(T1)의 발열온도를 적극적으로 극복하면서 접속핀(74b)과 탄소섬유사(T1) 상호간의 틈새 속으로 침투되어 그래핀 및 그라파이트를 밀도있게 충진토록 할 수 있는 것이며, 그래핀 및 그라파이트와의 믹싱시 희석제인 아세톤과 1:1 wt％의 비율로 혼합되어 에폭시수지로 하여금 그래핀 및 그라파이트와의 균일한 섞임을 보장할 수 있도록 한다.

이때, 아세톤(Acetone)은 잘 섞이지 않는 그래핀 및 그라파이트와 엑폭시수지 상호간의 혼합을 보장하며, 바인더와 1:1 wt％의 비율로 혼합되어 그래핀 및 그라파이트와 함께 도전액(71)을 완성토록 하여, 섬유사피복(T2)의 끝단에 노출된 탄소섬유사(T1)에 도포되는 것만으로, 즉 탄소섬유사(T1)의 흡수력에 의존하여 섬유사피복(T2)의 끝단에 노출된 탄소섬유사(T1)에 도포되는 것만으로, 섬유사피복(T2) 내의 탄소섬유사(T1) 속으로 침투될 수 있도록 하여, 작업성을 극대화시키면서 전기적인 성능까지 보장할 수 있도록 한 것이다.

나아가, 접속단자(74)의 접속핀(74b)은 도전액(71)을 도포시킨 상태로 섬유사피복(T2) 내의 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워지도록 하여, 전원심선(C11)에서부터 탄소섬유사(T1)에 이르기까지의 전기적인 접속력을 도전액(71)으로서 철저하게 보장할 수 있도록 한다.

본 발명은 난방을 위한 온수 보일러 관련 산업분야에 이용될 수 있다.

T : 탱크 T1 : 급수구
T2 : 회수구 C : 컨트롤러
C1 : 전원공급부 C10 : 전원케이블
C11 : 전원심선 C12 : 전원피복
B : 온수배관 P : 순환펌프
H : 발열히터 F : 프레임
F1 : 상측프레임 F2 : 하측프레임
F3 : 수직봉 F4 : 양측지지편
70 : 접속수단 71 : 도전액
72 : 슬리브 72a : 이격압착부
72b : 전체압착부 73 : 실링부
74 : 접속단자 74a : 접속편
74b : 접속핀 M : 부식표면
T : 탄소섬유사발열케이블 T1 : 탄소섬유사
T2 : 섬유사피복

Claims

컨트롤러(C)의 제어를 받는 전원공급부(C1)의 전원을 공급하는 전원케이블(C10)에 접속수단(70)을 통해 연결되어 발열되는 탄소섬유사발열케이블(T)을 포함하는 발열히터(H)에 있어서,
상기 접속수단(70)은
상기 전원케이블(C10)의 전원피복(C12)으로 감싸여진 전원심선(C11)을 상기 탄소섬유사발열케이블(T)의 섬유사피복(T2)으로 감싸여진 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워 넣은 상태에서 상기 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)을 함께 수용하면서 잡아주는 슬리브(72)와,
상기 슬리브(72)를 중심에 두고 상기 전원피복(C12)에서부터 상기 섬유사피복(T2)에 이르기까지 융착되면서 씌워지는 실링부(73)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제1항에 있어서,
상기 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)은 부식표면(M)을 각각 지니고,
상기 실링부(73)는 상기 슬리브(72)를 중심에 두고 상기 전원피복(C12)의 부식표면(M)에서부터 상기 섬유사피복(T2)의 부식표면(M)에 이르기까지 융착되면서 씌워지는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제2항에 있어서,
상기 전원피복(C12) 및 섬유사피복(T2)의 외피는 테프론수지로 각각 이루어지고,
상기 실링부(73)는 실리콘수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제2항에 있어서,
상기 슬리브(72)는 원주상의 일측지점 및 타측지점으로 이격 압착되어 상기 탄소섬유사(T1)를 중심에 두고 보호하면서 상기 섬유사피복(T2)의 양측을 국부적으로 잡아주는 이격압착부(72a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제4항에 있어서,
상기 슬리브(72)는 전체적으로 압착되어 상기 전원피복(C12)을 일거에 눌러주면서 상기 전원심선(C11)을 한꺼번에 잡아주는 전체압착부(72b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제1항에 있어서,
상기 접속수단(70)은 상기 전원심선(C11)을 내장하는 접속편(74a)과, 상기 접속편(74a)으로부터 연장되어 상기 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워지는 접속핀(74b)으로 된 접속단자(74)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제6항에 있어서,
상기 접속단자(74)는 몰리브덴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제6항에 있어서,
상기 섬유사피복(T2) 내의 탄소섬유사(T1) 속으로 침투됨과 동시에 상기 접속핀(74b)에 씌워져 전기저항을 낮춰주는 도전액(71)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제8항에 있어서,
상기 도전액(71)은 그래핀 및 그라파이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제9항에 있어서,
상기 도전액(71)은 1:1 wt％ 비율의 희석제 및 바인더의 혼합액에 97∼99wt％의 상기 그라파이트 및 1∼3wt％의 상기 그래핀의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제10항에 있어서,
상기 희석제는 아세톤이고,
상기 바인더는 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제8항에 있어서,
상기 도전액(71)은 상기 탄소섬유사(T1)의 흡수력에 의존하여 상기 섬유사피복(T2)의 끝단에 노출된 탄소섬유사(T1)에 도포되어 상기 섬유사피복(T2) 내의 탄소섬유사(T1) 속으로 침투되는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).
제12항에 있어서,
상기 접속핀(74b)은 상기 도전액(71)이 도포된 상태로 상기 섬유사피복(T2) 내의 상기 탄소섬유사(T1) 속으로 끼워지는 것을 특징으로 하는 발열히터(H).