WO2022225242A1 - 유연히터 및 그 유연히터의 제조방법 - Google Patents

유연히터 및 그 유연히터의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2022225242A1
WO2022225242A1 PCT/KR2022/005222 KR2022005222W WO2022225242A1 WO 2022225242 A1 WO2022225242 A1 WO 2022225242A1 KR 2022005222 W KR2022005222 W KR 2022005222W WO 2022225242 A1 WO2022225242 A1 WO 2022225242A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heating
sheet
unit
flexible heater
plate
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/005222
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이충국
이재춘
이현성
Original Assignee
(주)래트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220039187A external-priority patent/KR20220145759A/ko
Application filed by (주)래트론 filed Critical (주)래트론
Priority to US18/556,507 priority Critical patent/US20240215118A1/en
Publication of WO2022225242A1 publication Critical patent/WO2022225242A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H05B3/36—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heating conductor embedded in insulating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/263—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer having non-uniform thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/16—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating
    • B32B37/18—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of discrete sheets or panels only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/041—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/18—Water-storage heaters
    • F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/04—Waterproof or air-tight seals for heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/06—Coating on the layer surface on metal layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B32B2255/205—Metallic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/26—Polymeric coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/206—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/304—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • B32B2307/737—Dimensions, e.g. volume or area
    • B32B2307/7375—Linear, e.g. length, distance or width
    • B32B2307/7376—Thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a flexible heater having a high degree of freedom of shape deformation such as bending, comprising a flexible plate-shaped heating unit formed in the center, an electric insulating unit having flexibility surrounding the plate-shaped heating unit, and a flexible metal sheet unit surrounding the insulating layer. .
  • the present invention includes a plate-shaped heating unit having flexibility, an electric insulation unit having flexibility surrounding the plate-shaped heating unit, and a metal layer having flexibility surrounding the insulating layer, and has a structure in which the upper metal layer and the lower metal layer of the metal layer are reinforcedly connected, such as a curved shape It relates to a flexible heater with a high degree of freedom of deformation as well as a strong and durable heater.
  • the present invention further includes a flexible plate-shaped heating unit, a flexible electric insulation unit surrounding the plate-shaped heating unit, and a flexible metal layer and a flexible temperature sensing unit surrounding the insulating layer, so that the degree of freedom of shape deformation such as bending is high and robust. It relates to a flexible heater with excellent durability as well as excellent temperature control and uniform heating characteristics.
  • the heater refers to a heater using a linear heating element, such as a nickel/chrome wire heater or a carbon wire heater, but recently, a flat plate heater in which such a heating element is formed in a plane shape is being used in various fields.
  • a linear heating element such as a nickel/chrome wire heater or a carbon wire heater
  • flat-type heaters Unlike conventional linear heaters, flat-type heaters have a two-dimensional area and have the advantage of uniformly heating a specified wide range by dissipating heat evenly over the entire area. It is widely used in heaters, etc.
  • the present inventors have commercialized a film heater composed of an etched-foil resistance heating element laminated between flexible insulating layers, and these film heaters are used for home appliances, ESS (energy Storage device, Energy Storage System), hot water mat, LCD/LED, car battery, water purifier, etc.
  • ESS energy Storage device, Energy Storage System
  • hot water mat LCD/LED
  • car battery water purifier, etc.
  • a flat plate heater with flexibility is formed and furthermore, if such a flat heater is implemented as a 'flat plate heater with flexibility' that can be processed into various shapes with a large surface area, they are three-dimensionally arranged in a container to directly water Alternatively, it is possible to apply an immersion method that warms the liquid, so it is expected that a heater with a very excellent heating effect can be manufactured.
  • the conventional flat heater is a method of heating only one surface, such as the bottom of the container, so the heating efficiency is not excellent.
  • a new system that can directly heat a liquid could be created.
  • the first problem is that the flat plate heater having flexibility has a basic shape in which a film heater is formed on a flexible base film, so it is difficult to maintain a solid shape although the flat heater itself is very flexible. Therefore, there is a difficulty in that a solid final product can be formed only by adding an exterior member supporting the flat heater.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-135463
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-158274
  • Patent Document 1 there is a planar heater in which the density per area of the film-type heating element in the center and the outer periphery of the heater is designed in different patterns in order to solve the non-uniformity between the center of the heater, which is poorly dissipated, and the outer periphery of the heater, which is well dissipated. has been disclosed.
  • the heating element and the support member covering the periphery of the heating element, and an insulating layer for insulating between the heating element and the support member disposed between the heating element and the support member are provided, and the insulating layer is made of ceramics. It was intended to provide a flat heater that can be used, has no trouble, and can be used stably.
  • Korean Patent Publication No. 10-0772069 discloses a ribbon heating unit for auxiliary heating devices comprising a ribbon heating element and an aluminum accommodating member for accommodating the ribbon heating element
  • Korean Patent Publication No. 10- In No. 1037652 Patent Document 4
  • a heater assembly capable of reducing power consumption by optimizing power consumption by increasing heat exchange efficiency with air by implementing a planar heating member in which a thin metal strip is corrugated (wrinkled) as a heater And a heating device using the same is disclosed.
  • Patent Document 5 a planar heating member that receives electric power between the base plates as a unit heater to generate heat is sequentially contacted with the heat conduction plate member and the heat dissipation plate member.
  • a heating unit for drying laundry that separately protects the connection part of the terminal is disclosed, and in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0100010 (Patent Document 6), it is laminated on an insulating layer and an insulating layer as a heating element to generate heat when a current is applied.
  • a heating element for increasing the heat density by having a heat source to increase the heat density and a vehicle air conditioning heater including the same.
  • Patent Documents 3 and 4 describe the basic technical characteristics of providing a heater assembly that can reduce power consumption by increasing the heating effect by implementing a corrugated (wrinkled) planar heating member as a heater, the heating unit and There is no awareness about solving problems such as the bonding between the insulating part and the external metal part and the separation thereof.
  • a first object of the present invention is to provide a flexible heater that can be freely deformed in shape.
  • a second object of the present invention is to provide a flexible heater that is strong and durable to prevent lifting of each component even when the shape of the flat heater including the heating module is changed by bending.
  • a third object of the present invention is to provide a flexible heater capable of maximizing a specific surface area per unit volume when liquid immersion in an object to be heated.
  • a fourth object of the present invention is to provide a flexible heater capable of independently measuring the temperature of each part of the heating module by adding a temperature sensing unit and directly monitoring the temperature of each part of the object to be heated.
  • Another fifth object of the present invention is to provide a flexible heater capable of maximizing heat transfer by heating an object to be heated at a uniform and high speed, and controlling the heat of each heating module, respectively.
  • a flexible heater according to the present invention includes a plate-shaped heating unit having flexibility, an electrical insulation unit having flexibility surrounding the plate-shaped heating unit, and surrounding the plate-shaped heating unit and the electric insulation unit A seat portion having flexibility is included.
  • the seat portion is a term collectively referred to as an upper sheet and a lower sheet having flexibility.
  • the 'heating module' in the present invention includes a plate-shaped heating unit having flexibility, an electric insulating unit having flexibility surrounding the plate-shaped heating unit, and a sheet unit having flexibility surrounding the electric insulating unit, and refers to a region where heating actually occurs. indicate that the term
  • a plurality of through-spaces passing through the sheet part are uniformly arranged based on a position where the heating pattern of the plate-shaped heating part is not formed, and a part of the plurality of through-spaces is connected to the lower sheet by a connection means.
  • the upper sheets may be configured to be interconnected.
  • the connecting means may integrally connect the through space through a connector or a fusion material, and may be configured such that the connecting portion of the connecting means and the lower/upper sheet are hermetically treated.
  • a connection means may be configured as a rivet connector of a material, and may be configured by brazing fusion by filling the through space with a brazing material as a fusion material.
  • a coating material having a similar coefficient of thermal expansion to that of the seat portion.
  • the heating module may be configured such that the edge portions of both sides are formed to be relatively thinner than the thickness of the center portion, and the edge portions of the lower sheet and the upper sheet are sealingly connected.
  • the heating module may be configured such that the thickness of both edge portions is relatively thinner than the thickness of the center portion, and the fusion surface is formed by a bonding means by bringing the edge portions of the lower sheet and the upper sheet together.
  • the fusion surface may be configured such that mountains and valleys are formed at regular intervals along the surface through welding or surface processing.
  • the plate-shaped heating unit may be formed as a film-type heating unit or a woven material type heating unit by coating it with a polymer using at least one conductor of silver, copper, CNT, and graphene as a main component.
  • the plate-shaped heating unit may be configured such that an alloy sheet made of nichrome, SUS material, or a heating element made of aluminum or copper material is formed at regular intervals as an electrical resistance circuit to sense the temperature during heating.
  • the electrical insulating part may be configured to have a multilayer structure of two or more layers by alternately stacking an insulating layer and an adhesive layer having thermal conductivity.
  • the electrical insulating part may be configured such that the insulating layer is formed of one or more ceramic layers including at least one of mica, silica wool, zirkorea, and thin alumina, and the adhesive layer is formed of a ceramic adhesive.
  • the electrical insulating part may be heated in both directions or a heat insulating layer is laminated on one side of the insulating layer to be heated in one direction.
  • the heat insulating layer may be configured to be formed of a thin heat insulating film in which hollow silica or glass is dispersed or in which fine bubbles are widely distributed.
  • the insulating film may be composed of an airgel polyimide sheet, a ceramic sheet, or the like.
  • the sheet part may be configured to be formed of a metal layer including any one of aluminum, copper, SUS, nichrome, and a nickel-based alloy.
  • the sheet portion may be configured such that a coating layer through a parylene-based polymer material or a metal thin film is additionally formed on the surface of the metal layer.
  • the coating layer may include a parylene-based polymer material or a metal thin film to maintain airtightness on the surface of the sheet part.
  • the flexible heater according to the present invention includes a heating module and a heating module having a flexible sheet portion surrounding the heating unit and the electric insulation having flexibility, and the heating unit and the electric insulation surrounding the heating unit.
  • the heating module may be configured such that the shape of the heating module is three-dimensionally bent and the surface area of the heating unit in contact with the heating medium in a predetermined heating space is expanded.
  • the flexible heater may further include a shape maintaining means for maintaining the shape of the heating module or for maintaining the shape of the heating unit at equal intervals when the heating module is laminated in one or more layers.
  • the heating module may be configured to be bent and deformed in any one of a concentric type, a symmetric type, a radial type, and a waveform.
  • the concentric heating module can be configured such that the radius is gradually increased while the distance is kept constant in the concentric circle direction from the central bend, and both front ends are arranged in the same direction.
  • the symmetrical heating module may be configured such that a plurality of bent portions are formed symmetrically in a direction facing each other, and both front ends are disposed in the same direction.
  • the radial heating module may be configured such that a flat portion having a predetermined length between the outer curved portion and the inner curved portion is formed along the circumferential surface, and the interval between the outer curved portions is relatively wider than the interval between the inner curved portions. .
  • the wave heating module may have a predetermined area and may be formed such that convex portions and concave portions are alternately arranged.
  • the heating module may be configured to further include a temperature sensing unit mounted along the inner surface of the seat unit to sense a temperature for each part.
  • the temperature sensing unit may have a structure in which a thin sensing element is laminated on a flexible sheet-like insulating layer on which an internal wiring electrode is formed.
  • the sensing element of the temperature sensing unit may be made of any one of a material for a negative temperature coefficient thermistor element, copper, nickel, a nickel-based alloy, platinum, and a platinum-based alloy.
  • the method for manufacturing a flexible heater comprises the steps of forming a plate-shaped heating unit by laminating a plurality of heater patterns on an insulating polymer film, and alternately laminating an insulating layer and an adhesive layer having frequent thermal conductivity on the surface of the plate-shaped heating unit to make electricity Forming an insulating part, forming a sheet part by arranging a lower sheet and an upper sheet in the electrical insulating part, and forming a heating module by pressing a structure in which a plate-shaped heating part, an electrical insulating part, and a sheet part are laminated; , forming a through section in the lower sheet and the upper sheet and caulking the through end through a connecting means.
  • the method may further include sealing and connecting an edge formed by the sheet portion after the step of forming the heating module by arranging and compressing the lower sheet and the upper sheet.
  • the sealing connection of the edge portions formed by the sheet portion may be configured to be sealingly connected by brazing or soldering through the clad sheet.
  • the plate-shaped heating part and the step of forming an electrical insulating part on the surface of the plate-shaped heating part may be configured by further forming a temperature sensing part.
  • a plurality of through-spaces are formed in the heating module along the space where the plate-shaped heating part and the electrical insulation part are not partially formed, and the through-space is caulked through a connector such as a rivet or through a brazing material.
  • a connector such as a rivet or through a brazing material.
  • the workability of the heating module can be improved by configuring the edge thickness of the heating module to be relatively thinner than that of the flat part.
  • the shape variability such as bending of the heating module can be increased by forming a weld surface using a material for brazing or nano-ink by putting the edge of the sheet part against each other, and then forming mountains and valleys on the weld surface through laser processing or etching treatment.
  • the heating module can secure flexibility that can be bent into any shape, and can increase the specific surface area per unit volume during liquid immersion.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a flexible heater according to a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 to 4 are views showing a manufacturing process of the sheet part of the heating module according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the edge coupling of the heating module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a heating module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are partial cross-sectional views of a modified heating module of the flexible heater according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a flexible heater according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a flexible heater according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 to 15 are schematic views in which the shape of the heating module according to the third embodiment of the present invention is modified.
  • 16 is a graph comparing the temperature state of the heating part in the flexible heater according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a flexible heater according to a first embodiment of the present invention
  • Figures 2 to 4 are views showing the manufacturing process of the sheet portion of the heating module according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the edge coupling of the heating module according to the first embodiment of the present invention.
  • a flexible heater (FH, Flexible Heater) according to a first embodiment of the present invention is connected to a heating module 100 and the heating module 100 as shown in FIGS. 1 to 5 to supply electrical energy. and a terminal module 200 .
  • a heater pattern 201 and a ground terminal 202 may be formed on the terminal module 200 .
  • the heating module 100 is a plate-shaped heating unit 110 having flexibility formed in the center, and an electric insulating unit having flexibility to insulate the upper and lower surfaces of the plate-shaped heating unit 110 ( 120), including the sheet portion 130 having the lower/upper sheets 132 and 134 having flexibility, and a plurality of through spaces (not shown) at positions where the pattern of the plate-shaped heating unit 110 is not formed. is to be provided.
  • the sheet unit 130 refers to a portion in which the plate-shaped heating unit 110 and the electrical insulating unit 120 are surrounded by the lower sheet 132 and the upper sheet 134 . That is, the seat portion 130 is a generic term for the lower sheet 132 , the upper sheet 134 , and peripheral portions thereof.
  • the heating module 100 is formed in the through-holes 102 formed in one row in the lower/upper sheets 132 and 134, the plate-shaped heating unit 100, and the electrical insulation unit 120. It has a structure in which the through space (not shown) is interconnected through a connecting means. That is, the heating module 100 forms the through-holes 102 in a plurality of rows in the lower/upper sheets 132 and 134, and corresponds to the plurality of through-holes 102 with the plate-shaped heating unit 100 and the electrical insulation unit ( 120) to form a through space so as to be interconnected through a connecting means.
  • the through space does not have to be all connected by a connecting means. That is, a part of the plurality of through spaces may be connected by a connecting means and the remaining parts may be left without being connected through a connecting means.
  • the through holes 102 of the lower/upper sheets 132 and 134 must be airtight so that the heating medium (fluid) does not flow inside.
  • the connecting means may be configured as a connector 104 using rivets made of the same material as the seat portion 130 .
  • a conventional rivet it is preferable to apply a material coated with a material having a similar coefficient of thermal expansion to the seat portion.
  • connection means may be configured by brazing fusion by filling the through space with a brazing material as a fusion material. It goes without saying that the connection portion of the lower sheet and the upper sheet must be airtightly treated by such brazing fusion.
  • connection means is in close contact with the surface of the lower/upper sheets 132 and 134 and is not separated from the through space, so that even if the shape of the heating module 100 is changed, the plate-shaped heating unit 110 and the electrical insulation unit 120 ), the lower / lower sheet (132, 134) can function to maintain its shape in its original state without lifting.
  • the lower/upper sheets 132 and 134 are not lifted with respect to the plate-shaped heating unit 110 and the electrical insulation unit 120 by the connection/support structure of the present invention.
  • the connection/support structure of the present invention By maintaining the shape well, it has the effect of not causing defects in the heater even when bending processing is performed on the flexible heater (FH) in order to increase the heating efficiency by increasing the surface area.
  • 2 to 4 are views showing the manufacturing process of the sheet part of the heating module.
  • the heating module 100 forms the through-holes 102 in one row in the lower/upper sheets 132 and 134 (upper drawing), and the plate-shaped heating unit 100 and the electrical insulation unit 120.
  • the lower/upper sheets 132 and 134 may be arranged with both ends facing each other (middle drawing) so that the is inserted.
  • the lower drawing shows a state in which the cut-out portion 103 is formed in a portion to be bent of the flat heater.
  • the sheet part 130 forms a plurality of rows of through holes 102 in the lower/upper sheets 132 and 134 , and the plate-shaped heating part 100 and the electrical insulation part 120 are inserted thereinto.
  • the lower/upper sheets 132 and 134 may be disposed with both ends facing each other.
  • the lower drawing shows a state in which the cut-out portion 103 is formed in advance at the portion to be bent of the flat heater.
  • the plate-shaped heating unit 100 and the electrical insulating unit 120 are inserted between the lower / upper sheets 132 and 134, and the through hole 102 and the through space (not shown) are connected as a connecting means. is meant to be connected.
  • the connection means should consider the number of through holes 102 and through spaces, and may be designed in various ways according to the size and mechanical characteristics of the heater.
  • both edge portions 137 of the lower/upper sheets 132 and 134 are connected to the clad sheet 136 .
  • the sheet portion 130 may be formed so that the total thickness of both edge portions is relatively thinner than the thickness of the center portion. This is achieved through a structure in which the heating unit 110 and the electrical insulator 120 are not disposed along both side edge portions 137 of the sheet portion 130, and both edges of the heating module 100 are thinly formed. The reason for doing this is to connect the edge of the sheet portion 130, that is, the edge portion 137 of the lower/upper sheets 132 and 134, to the clad sheet 136 by brazing or soldering.
  • the clad sheet 136 is preferably formed to be thinner than the lower/upper sheets 132 and 134 in consideration of the shape change, that is, less than 3/4 of the thickness of the sheet unit 130 .
  • the clad sheet 136 is formed by placing the lower sheet 132 and the upper sheet 134 on the lower and upper portions of the heating module 100 including the insulating part, respectively, and then applying pressure to form an intermediate stage shape of the flat heater.
  • the heating module 100 is placed inward than the end alignment line of the lower sheet 132 and the upper sheet 134 and pressure is applied, the structure in which the lower sheet 132 and the lower sheet 134 surrounds the module itself is will be done
  • the flexible heater FH In such a state, if only the side of the flexible heater FH is hermetically sealed with the clad sheet 136 or the like, the flat heater protected from the external environment is completed. Since the heating module 100 is made up of a combination of components having flexibility, the flexible heater FH thus completed can of course have the flexibility to bend, bend, and the like.
  • the 'hermetic seal' is also called a hermetic seal. It completely blocks electrical and electronic components such as semiconductor elements from outside air and seals it in the container, preventing the ingress of moisture and foreign substances to mechanically protect the device. .
  • metal, ceramic, glass, etc. are suitable as the encapsulant, and when metal is used, the same metal material as the lower sheet and the upper sheet may be used.
  • the plate-shaped heating unit 110 is a heating source located in the center of the heating module 100, and is made of a polyimide material or a polyethylene terephthalate (PET) material. It can be composed of a flat plate type metal heater surrounded.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the plate-shaped heating unit 110 is made of at least one conductor of silver (Ag), copper (Cu), CNT (Carbon Nanotube), and graphene as a main component and coated with a polymer to form a film-type heating unit.
  • a film-type heating unit an electrically conductive material may be screen-printed on the film to form a thin film having a two-dimensional structure.
  • it can be configured as a woven fabric-type heating unit.
  • the plate-shaped heating unit 110 is an alloy sheet made of nichrome (Ni-Cr), SUS, or a heating element made of aluminum (Al), copper (Cu) is formed at regular intervals as an electrical resistance circuit. It can be configured to sense the temperature during heating.
  • the heating element may achieve a heating function and a sensing function at the same time.
  • the heating element in the plate-shaped heating unit 110 may have various types of patterns as needed.
  • the electrical insulating part 120 is disposed between the plate-shaped heating part 110 and the lower/upper sheets 132 and 134, respectively, and includes an insulating layer 122 having thermal conductivity and the An adhesive layer 124 may be laminated on the lower surface or upper surface of the insulating layer 122 to form a multi-layer structure.
  • the electrical insulating part 120 has a three-layer structure in which an adhesive layer 124 is formed on a lower surface and an upper surface of the insulating layer 122, respectively, and the adhesive layer 124, the insulating layer 122, and the adhesive layer 124 are sequentially formed. It is preferable to consist of
  • the insulating layer 122 may include at least one of mica, silica wool, zirkorea, and thin alumina, and may be formed of one or more ceramic layers.
  • the adhesive layer 124 is preferably coated with a ceramic adhesive to form a layer.
  • the electrical insulation part 120 is disposed between the plate-shaped heating part 110 and the lower sheet 132 or between the plate-shaped heating part 110 and the upper sheet 134 .
  • the heat insulating layer 123 it may be configured to further improve the heating characteristic in one direction.
  • the electrical insulating part 120 blocks heat transfer in the direction in which the heat insulating layer 123 is formed, and heats the heating module in one direction by allowing heat transfer only in the opposite direction in which the heat insulating layer 123 is not formed.
  • the heat insulating layer 123 may be formed of a thin heat insulating film in which hollow silica or glass is dispersed or fine air bubbles are widely distributed.
  • the lower sheet 132 and the upper sheet 134 may be formed of a metal layer made of any one of aluminum, copper, SUS, nichrome, and a nickel-based alloy.
  • the lower sheet 132 and the upper sheet 134 have a thickness of about 5 to 500 ⁇ m. In this thickness range, while firmly protecting the plate-shaped heating unit 110 and the electrical insulation unit 120, plastic processing such as bending can be performed smoothly.
  • the lower sheet 132 and the upper sheet 134 may be configured such that a coating layer through a parylene-based polymer material or a metal thin film is additionally formed on the surface of the metal layer.
  • the coating layer is to be able to increase the insulation, adhesion, corrosion prevention, durability, and airtightness on the surfaces of the lower sheet 132 and the upper sheet 134 through a parylene-based polymer material or a metal thin film.
  • the seat portion 130 can be sealed and connected to the edge portions of the lower/upper sheets 132 and 134 by brazing or soldering as the clad sheet 136, and furthermore, the sheet portion has a high degree of manufacturability and variability. Although it can be relatively separated, it is of course also possible to implement it with an integrated tube structure.
  • the edge portions of the lower/upper sheets 132 and 134 may be connected by sealing with the clad sheet 136.
  • the plate-shaped heating unit 110 other than the lower/upper sheets 132 and 134 and the electrical insulation unit 120 may be connected. Since the side of the metal sheet material has a structure that completely surrounds it, the airtightness and durability of the flexible heater (FH) are increased.
  • the heating module 100 includes an electrical insulating part 120 having an insulating layer 122 and an adhesive layer 124 downward with respect to the plate-shaped heating part 110 located in the center and the lower part.
  • the sheet 132 is disposed, and the electrical insulating part 120 and the upper sheet 134 provided with the insulating layer 122 and the adhesive layer 124 are disposed upward to form a symmetrical structure as a whole.
  • the heating module 100 includes an electrical insulating part 120 and a lower sheet having an insulating layer 123 and an adhesive layer 124 downward based on the plate-shaped heating part 110 located in the center. 132 is disposed, it may be configured such that the electrical insulating portion 120 and the upper sheet 134 having the insulating layer 122 and the adhesive layer 124 above are disposed.
  • the heating module 100 has an electrical insulating part 120 and an upper sheet 134 having a heat insulating layer 123 and an adhesive layer 124 upward with respect to the plate-shaped heating part 110 located in the center, as shown in FIG. 8 . ) is disposed, and the electrical insulating portion 120 and the lower sheet 132 provided with the insulating layer 122 and the adhesive layer 124 downward may be configured to be disposed.
  • the flexible heater (FH) according to the first embodiment of the present invention, first, a plurality of through spaces 102 in the heating module 100 along the space where the heating pattern is not partially formed in the plate-shaped heating unit 110 .
  • the shape of the heating module 100 is changed by forming a caulking process through the connector 104, such as a rivet, in the through space 102, the sheet 130 can maintain its shape without lifting.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a flexible heater according to a second embodiment of the present invention.
  • Flexible heater according to the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, as a heating module 100, a flexible plate-shaped heating unit 110, an electrical insulation unit 120 having flexibility, flexibility and a seat portion 130 having lower/upper sheets 132 and 134 having
  • the plate-shaped heating unit 110 and the electrical insulating unit 120 are substantially identical to the configuration of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the feature in the second embodiment of the present invention is to form the fusion surface 138 through the bonding means below the melting point of the sheet material after butting the edges of the lower / upper sheets 132 and 134 in the heating module 100. .
  • the fusion surface 138 is preferably formed so that the peaks 138a and the valleys 138b are formed at regular intervals along the side surface through surface processing with a laser or the like.
  • the peaks 138a and troughs 138b help to facilitate bending and bending of the heating module 100 .
  • wave patterns are formed on the welding surface by the peaks 138a and troughs 138b, and the depth at which these wave patterns are formed is preferably less than 30% of the thickness of the flat heater.
  • the bonding means may use a material for brazing or a material for nano-ink that can be sintered at a low temperature.
  • brazing materials can use various materials, including Gyeongnam solder, that have bonding strength above a certain value and do not cause deformation in the sheet material itself.
  • the edges of the lower/upper sheets 132 and 134 are brought together for brazing or nano-ink material.
  • the welding surface 138 may be etched to form the peaks 138a and the valleys 138b. Even if the mountains 138a and the valleys 138b are formed by the etching process, the effect of improving the variable characteristics such as bending of the heating module 100 is the same.
  • FIG. 10 is a configuration showing a flexible heater according to a third embodiment of the present invention.
  • the flexible heater (FH) is a heating module 100 , as in the first and second embodiments, a plate-shaped heating unit 110 having flexibility, an electric insulation unit 120 having flexibility, and flexibility. and a seat portion 130 having a
  • the heating module 100 has a technical feature in that the shape is three-dimensionally bent and deformed to expand the surface area of the plate-shaped heating unit 110 that is in contact with the heating medium in a predetermined heating space.
  • the temperature sensing unit 150 has a configuration in which a sensing element 153 is positioned on a flexible sheet-like insulating layer 152 on which a wiring electrode 151 is formed.
  • the entire temperature sensing unit 150 is designed to have a sheet-like thin structure, so that the contact area with the part to be measured can be increased, so that thermal equilibrium can be reached within a short time, so that accurate temperature measurement is possible.
  • the wiring electrode 151 is generally made of a material with high electrical conductivity, such as copper, aluminum, silver, gold, etc., on or inside the sheet-like insulating layer 152 through thick-film printing, lamination, and etching methods. will be formed
  • the sheet-like insulating layer 152 is an insulating protective layer of the temperature element, and is composed of any one of various resins such as vinyl, epoxy, phenol, Teflon, and silicone, or a composite material thereof.
  • the sensing element 153 serves to convert the heat sensed from the measured object (water or fluid contained therein in the case of a medium or large tank) into an electric signal, and the shape of the element is that the wide surface of the element is a flat heater. It is built to be constructed parallel to
  • the sensing element 153 is made of a material for a negative temperature coefficient (NTC) thermistor element, copper, nickel, a nickel-based alloy, platinum, or any one of a platinum-based alloy, and has a flexible thick film structure. is made of
  • the temperature sensing unit 150 is provided with a sensing element 153 at a plurality of points to detect a temperature for each part of the heating unit 110 of the heating module 100 . It is possible to accurately monitor the state of the heating unit 110 of the heating module 100 from the outside through the temperature sensing unit 150 .
  • the flexible heater (FH) according to the third embodiment of the present invention may be coated with various coating materials such as silicone, perillin, etc. so that the connection part and the surface of the sheet part 130 have airtightness.
  • various coating materials such as silicone, perillin, etc.
  • the through-hole 102 of the seat unit 130 and a part of the through-space of the heating unit 100 and the electrical insulating unit 120 are connected by a connecting means to form the seat unit 130 . It can also be configured so that it does not float.
  • the flexible heater (FH) maintains the shape of the bending-deformed heating module 100 or when the heating module 100 is laminated in one or more layers, the heating unit 110, etc. It may further include a shape maintaining means 140 to be maintained at an interval (see FIGS. 11 and 15).
  • the shape maintaining means 140 may be configured as a support for supporting the heating module 100 . It is preferable that the shape maintaining means 140 or the support body is configured so that the shape of the heating unit 100 is maintained at equal intervals as much as possible.
  • the heating module 100 may be implemented in various shapes such as concentric, symmetrical, radial, and waveform as shown in FIGS. 11 to 15 .
  • the heating module 100 is exemplified as a concentric, symmetrical, radial, and waveform, of course, can be implemented in various other forms.
  • the shape maintaining means 140 may have a different structure for supporting it according to the curved shape of the heating module 100 .
  • the concentric heating module 100 is wound to have a predetermined radius in the concentric circle direction in the central bent portion 100a and both front ends 100b can be configured to be arranged in the same direction.
  • This concentric heating module 100 is wound to have a predetermined radius in a clockwise or counterclockwise direction while maintaining a predetermined interval in a state in which the central bent portion 100a is formed, and maintaining the shape between the concentric heating modules 100
  • the means 140 can be arranged to maintain its shape. Accordingly, the concentric heating module 100 can increase the heating efficiency by expanding the heating surface area even in a limited space while maintaining its shape.
  • the concentric heating module 100 may be configured as a multi-layer structure by overlapping the flanges 140a of the plurality of shape maintaining means 140 to abut.
  • the symmetrical heating module 100 may be configured such that, as shown in FIG. 12 , a plurality of bent portions 100c are symmetrically formed in a direction facing, and both front ends 100b are disposed in the same direction.
  • the symmetrical heating module 100 may have a plurality of curved portions 100c facing each other along a virtual circumferential surface to heat a heating medium in a predetermined space.
  • the structure of the symmetrical heating module 100 may be changed into various shapes to form more curved portions 100c.
  • the symmetrical heating module 100 may be configured as a multilayer by overlapping through a shape maintaining means (not shown) to expand the heating surface area.
  • a flat portion 100f having a predetermined length L between the outer curved portion 100d and the inner curved portion 100e is formed along the circumferential surface and , so that the interval D between the outer curved portions 100d is relatively wider than the interval d between the inner curved portions 100e.
  • the radial heating module 100 gradually widens the interval from the inner curved portion 100e to the outer curved portion 100d.
  • the radial heating module 100 may be formed outside, although not shown, at the tip forming the terminal, and may be formed inside through the shape maintaining means 140 if necessary.
  • the radial heating module 100 is divided into an outer first radiating part 102 and an inner second radiating part 104 as shown in FIG. 14 .
  • the first radiation portion 102 has an outer curved portion 100d, an inner curved portion 100e, and a flat portion 100f
  • the second radiation portion 104 has an outer curved portion 100d' and an inner curved portion 100e'. ), and a flat portion 100f'.
  • the radial heating module 100 can vary the heating surface area according to the length of the flat portion 100f and the degree of curvature of the outer curved portion 100d and the inner curved portion 100e, and its shape through the shape maintaining means 140 It is possible to heat the heating medium according to the space by keeping it.
  • the wave heating module 100 has a certain area and is formed such that the convex parts 100g and the concave parts 100h are alternately arranged to form a wave shape based on the cross section. have.
  • the convex portion 100g and the concave portion 100h may be formed in the longitudinal direction, and may be formed at a predetermined angle with respect to the longitudinal direction.
  • the corrugated heating module 100 can be stacked in multiple layers through the shape maintaining means 140 to increase the heating efficiency by expanding the heating surface area even in a limited space.
  • the flexible heater it is possible to increase the heat transfer efficiency by increasing the heating surface area by bending and deforming the shape of the heating module 100, depending on the space of the heating medium and the type of the heating medium, According to the flow state of the heating medium, concentric, symmetrical, radial, and corrugated heating modules 100 can be selectively applied.
  • the temperature sensing unit 150 is mounted along the inner surface of the seat unit 130 to sense the temperature for each part of the heating unit 110 of the heating module 100, the heating module 100 from the outside It is possible to accurately monitor the state of the heating unit 110 .
  • 16 is a view showing a temperature profile in the heating tank according to the present invention, wherein the horizontal axis indicates time (minutes) and the vertical axis indicates temperature.
  • the 'dotted line' indicates the profile of temperature control
  • the 'solid line' indicates the current change in temperature during heating/cooling by the flat heater to which the temperature sensing unit is not attached
  • the 'thick solid line' indicates the present invention.
  • the temperature change of the integrated sensor is shown when the temperature sensing unit 150 is heated/cooled using an integrated flat heater.
  • the heating module 100 in which the temperature sensing unit 150 is embedded can measure close to the actual temperature state at high temperatures as well as low and medium temperatures.
  • the heating module according to the present invention can secure flexibility that can be bent into any shape, and can increase the specific surface area per unit volume during liquid immersion.
  • a temperature sensing unit having a plurality of sensing elements inside the heating module, it is possible to precisely measure each part of the heating unit and to monitor the temperature state of the heating unit from the outside.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

본 발명은 유연히터에 관한 것으로, 판형 가열부와, 상기 판형 가열부를 둘러싸고 유연성을 갖는 전기절연부 및, 상기 판형 가열부와 전기절연부를 둘러싸고 유연성을 갖는 시트부로 이루어진 히팅모듈을 포함하다. 히팅모듈은 상기 판형 가열부의 히터 패턴이 형성되지 않는 위치에 복수의 관통공간을 구비하며, 관통공간에 연결수단을 통해 하부 시트와 상부 시트가 상호 연결되어, 가열 효율을 높이기 위하여 히팅모듈의 형태가 굴곡, 휨 변경되더라도 시트부가 들뜨지 않고 그 형태를 유지할 수 있게 된다. 본 발명으로 통하면 기계적으로 견고하며 형상의 변경이 용이하여 3차원으로 배치할 수 있는 유연히터를 제작할 수 있어 중대형 탱크 등의 가열대상 물체를 효율적으로 가열할 수 있다.

Description

유연히터 및 그 유연히터의 제조방법
본 발명은 중심부에 형성되는 유연성을 가지는 판형 가열부, 판형 가열부를 둘러싼 유연성을 가지는 전기절연부 및 절연층을 둘러싼 유연성을 가지는 금속 시트부를 포함하며 굴곡 등 형상 변형의 자유도가 높은 유연히터에 관한 것이다.
또한 본 발명은 유연성을 가지는 판형 가열부, 판형 가열부를 둘러싼 유연성을 가지는 전기절연부 및 절연층을 둘러싼 유연성을 가지는 금속층을 포함하며 금속층의 상부 금속층과 하부 금속층이 보강 연결된 구조를 가져, 굴곡 등 형상 변형의 자유도가 높을 뿐 아니라 견고하고 내구성이 향상된 유연히터에 관한 것이다.
또한 본 발명은 유연성을 가지는 판형 가열부, 판형 가열부를 둘러싼 유연성을 가지는 전기절연부 및 절연층을 둘러싼 유연성을 가지는 금속층 및 유연성을 가지는 온도감지부를 더욱 포함하여 굴곡 등 형상 변형의 자유도가 높고 견고하며 내구성이 우수할 뿐만 아니라 온도 제어 및 균일 가열 특성이 우수한 유연히터에 관한 것이다.
히터라고 하면 일반적으로 니켈/크롬선 히터나 카본선 히터와 같은 선상 발열체를 이용한 히터를 일컫는 경우가 많으나, 최근에는 이러한 발열체를 면상으로 형성한 평판형 히터가 여러 분야에서 사용처를 넓혀 가고 있다.
평판형 히터는 종래의 선상 히터와는 달리 2차원적인 면적을 가지면서 전체 면적에서 고르게 열이 발산되어 특정된 넓은 범위를 균일하게 가열할 수 있다는 장점이 있어 마루의 난방이나 해설재, 또는 자동차 시트 히터 등에 많이 적용되고 있다.
본 발명자들은 유연한 절연층 사이에 적층된 에칭 포일(etched-foil) 저항 발열체로 구성된 필름 히터를 상용화한 바 있으며, 이들 필름 히터는 온도범위(100, 200, 300℃)에 따라 가전, ESS(에너지 저장장치, Energy Storage System), 온수매트, LCD/LED, 자동차 배터리, 정수기 등 다양한 용도에 적용되고 있다.
그런데, 평판형 히터가 처음 개발되었을 때에는 마루의 바닥이나 자동차의 시트 등 가열대상 물체의 어느 한 면의 가열이라는 목적을 달성하면 충분하였으나, 최근에는 더 나아가 큰 용적을 가지는 다양한 중대형 탱크 용기의 가열과 같은 목적에도 두루 사용하고자 하는 욕구가 증대되고 있다.
즉 유연성을 가지는 평판형 히터를 형성하고 나아가 이러한 평판형 히터를 큰 표면적을 갖는 여러 가지 형태로 가공이 가능한 ‘유연성을 가지는 평판형 히터’로 구현한다면, 이들을 용기 내에 3차원적으로 배열하여 직접 물 또는 액체를 데우는 침지방식을 적용할 수 있어, 가열효과가 매우 뛰어난 히터를 제작할 수 있을 것으로 기대된다.
종래의 평판형 히터는 용기의 바닥면 등 한 면만을 가열하는 방식이므로 가열 효율이 우수하지 않으나, 대상 물체 내에 3차원적으로 가열이 가능한 독립적인 평판형 히터를 다수 개 배치함에 의하여 용기 내의 물 또는 액체를 직접 가열할 수 있는 새로운 시스템을 만들 수 있는 것이다.
그런데 본 발명에서 구현하고자 ‘유연성을 가지는 평판형 히터(유연히터)’를 구현하기 위해서는 다음의 두 가지 문제점을 해결하여야 한다.
첫 번째 문제점으로는, 유연성을 가지는 평판형 히터는 필름히터를 플렉서블 기재(基材) 필름에 형성한 것을 기본적인 형태로 하고 있으므로, 평판형 히터 그 자체로 매우 유연하기는 하나 견고한 형태를 유지하기 어려우므로 평판형 히터를 지지하는 외장부재를 부가하여야만 견고한 최종 제품의 형태를 가질 수 있다는 어려움이 있다.
견고하면서도 유연성을 가지는 히터를 만들기 위하여, 아래 특허문헌 3에서 설명하는 바와 같이, 필름히터를 타원형으로 된 금속 튜브의 외장부재에 삽입한 후 압연 롤러를 이용하여 압연함으로써 ‘필름 히터와 외장부재가 압착된 발열 유니트’를 만드는 방법이 시도된 적이 있기는 하나, 이러한 압연 공정은 별도의 압연 장비가 필요하다는 점 및 전기전자 부품 제조 공정의 정밀성 제어에 어려움이 있다는 단점이 있다.
두 번째 문제점으로는, 위에서 설명한 압연공정에 의하여 필름 히터와 외장부재가 압착된 발열 유니트, 즉 평판형 히터를 만들었다고 하더라도 종래기술에서는 이러한 압착 형성된 평판형 히터의 굴곡 등 가공시의 기계적 안정성 개선 등의 인식이 전혀 없었다는 것이다.
즉 외장 부재의 부착에 의하여 어느 정도의 강도를 가지는 평판형 히터가 제작되었다고 하더라도, 이러한 평판형 히터의 표면적을 넓게 하여 가열 성능을 향상시키기 위해서는 이 평판형 히터에 굴곡 등의 가공을 시행하여야 하는데, 종래기술의 압착된 발열 유니트 제조 방법에서는 굴곡시 발생할 수 있는 필름 히터와 외장부재의 박리 등에 문제점과 이를 개선하기 위한 검토가 전혀 없는 실정인 것이다.
결국 성능이 우수한 ‘유연성을 가지는 평판형 히터(유연히터)’를 제공하기 위해서는, 평판형 히터의 형상 유지를 위한 외장 부재의 부가를 염두에 두어야 함은 물론, 가열 특성을 향상시키기 위한 평판 히터의 굴곡 등의 형상변화를 염두에 두어야 하는 것이므로, 평판형 히터의 판형 가열부 및 전기절연부 등과 그 외부를 둘러싸는 외장 부재와의 박리 등의 문제점도 해결하는 기술이 필요한 것이다.
한편, 기존의 필름형 히터 관련 선행기술로서, 일본 공개특허공보 제2001-135463호(특허문헌 1) 및 일본 공개특허공보 제2005-158274호(특허문헌 2) 등이 있다.
특허문헌 1에는 방열이 잘 안 되는 히터의 중심부와 방열이 잘 되는 히터의 외주부와의 불균일성을 해소하기 위하여 히터의 중심부와 외주부에서의 필름형 발열체의 면적당 밀도를 서로 다른 패턴으로 설계한 면상 히터가 개시되어 있다.
특허문헌 2에서는 발열체와 발열체의 주위를 덮는 지지 부재와 발열체와 지지 부재 사이에 배치된 발열체와 상기 지지 부재 사이를 절연하기 위한 절연층을 구비하고 절연층은 세라믹스로 구성함으로써, 발열체의 사용 온도로 사용 가능하며 고장이 없고 안정적으로 사용할 수 있는 면상 히터를 제공하고자 하였다.
한편, 한국 등록특허공보 제10-0772069호(특허문헌 3)에는 리본발열체와 리본발열체를 수용하는 알루미늄 수용부재로 이루어진 보조난방장치용 리본히트 발열유니트가 개시되어 있고, 한국 등록특허공보 제10-1037652호(특허문헌 4)에는 금속 박판 스트립을 코루게이션(주름) 처리한 면상 발열부재를 히터로 구현함으로써 공기와의 열교환 효율을 높여 전력 소모의 최적화를 기함에 의해 전력 소모량을 줄일 수 있는 히터 조립체 및 이를 이용한 히팅 장치가 개시되어 있다.
또한, 한국 등록특허공보 제10-1416170호(특허문헌 5)에서는 단위 히터부로서 베이스 플레이트 사이에 전기 전원을 공급받아 발열하는 면상 발열부재가 열전도 플레이트부재 및 방열 플레이트부재와 순차 접촉되는 구조로 히터 단자의 연결부위를 별도로 보호하는 세탁물 건조용 히팅 유니트가 개시되어 있고 한국 공개특허공보 제10-2019-0010010호(특허문헌 6)에는 발열체로서 절연층과 절연층에 적층되어 전류 인가시 열을 발생시키는 발열원을 구비하여 발열밀도를 높이는 발열체 및 이를 포함하는 차량공조용 히터가 개시되어 있다.
비록 특허문헌 3, 4에는 코루게이션(주름) 처리한 면상 발열부재를 히터로 구현함으로써 히팅 효과를 높여 전력 소모량을 줄일 수 있는 히터 조립체를 제공한다는 기본적인 기술적 특징이 기재되어 있기는 하나, 가열부 및 절연부와 외장 금속부의 결합과 이에 따른 박리 등의 문제점 해결에 대한 인식은 전혀 없는 실정이다.
종래에는 유연성을 가지는 평판형 히터를 중대형 용기의 가열장치에 사용하고자 하는 시도가 극히 드물었으나, 본 발명자들은 본 발명을 통하여 중대형 용적의 탱크 등에도 적합한 평판형 히터를 제공하는 것을 발명의 목적으로 하였으며, 나아가 가열의 효율성이 우수할 뿐 만 아니라 내구성이 우수한 ‘유연히터’를 제공하고자 하였다.
더 구체적으로 본 발명의 제1 목적은 형태를 자유롭게 변형할 수 있도록 한 유연히터를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 히팅모듈을 포함하는 평판형 히터의 형태를 굴곡 등으로 가변하더라도 각 구성요소들의 들뜸을 방지할 수 있는 견고하고 내구성을 갖도록 한 유연히터를 제공하는데 있다.
본 발명의 제3 목적은 가열대상 물체에 액상침지 시 단위부피당 비표면적을 최대화할 수 있도록 한 유연히터를 제공하는데 있다.
본 발명의 제4 목적은 온도감지부를 부가하여 히팅모듈의 각 부위마다 온도를 독립적으로 측정 가능하게 하고 가열 대상 물체의 각 부위의 온도를 직접 모니터링할 수 있도록 한 유연히터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 제5 목적은 가열대상 물체가 균일하고 빠른 속도로 가열됨으로써 열전달을 최대화 할 수 있고, 각 히팅모듈의 발열을 각각 조절할 수 있도록 한 유연히터를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유연히터는, 유연성을 가지는 판형 가열부와, 상기 판형 가열부를 둘러싸는 유연성을 가지는 전기절연부 및, 상기 판형 가열부와 전기절연부를 둘러싸는 유연성을 가지는 시트부를 포함한다. 여기서 시트부는 유연성을 가지는 상부 시트와 하부 시트를 총합하여 부르는 용어임을 밝힌다.
본 발명에서의 ‘히팅모듈’은 유연성을 가지는 판형 가열부와 상기 판형 가열부를 둘러싸는 유연성을 가지는 전기절연부와 전기절연부를 둘러싸는 유연성을 가지는 시트부를 포함하며, 실제로 가열이 발생하는 부위를 일컫는 용어임을 밝힌다.
본 발명의 히팅모듈은 상기 판형 가열부의 발열 패턴이 형성되지 않는 위치를 기준으로 상기 시트부를 관통하는 복수의 관통공간이 일정하게 배열되며, 상기 복수의 관통공간의 일부가 연결수단에 의해 하부 시트와 상부 시트가 상호 연결되도록 구성할 수 있다.
상기 연결수단은 연결구 또는 융접물질을 통해 상기 관통공간을 일체로 연결하고, 상기 연결수단과 상기 하부/상부 시트의 연결부분이 기밀처리되도록 구성할 수 있다. 이러한 연결수단은 재질의 리벳 연결구로 구성할 수 있고, 융접물질로서 브레이징 물질을 관통공간에 채워서 브레이징 융접으로 구성할 수 있다. 리벳의 경우 시트부와 열팽창계수가 유사한 물질이 코팅된 것으로 적용하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 히팅모듈은 양측 가장자리부의 두께가 중심부의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고, 상기 하부 시트와 상부 시트의 가장자리부가 실링 연결되도록 구성할 수 있다.
상기 히팅모듈은 양측 가장자리부의 두께가 중심부의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고, 상기 하부 시트와 상부 시트의 가장자리부를 맞대어 접합수단에 의해 융접면이 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 융접면은 용접 또는 표면가공을 통해 표면을 따라 일정간격으로 산과 골이 형성되게 구성할 수 있다.
상기 판형 가열부는 은, 구리, CNT, 그래핀 중 적어도 하나의 도전체를 주성분으로 하여 고분자와 코팅하여 필름형 가열부로 형성되거나 직조물형 가열부로 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 판형 가열부는 니크롬, SUS 재질의 합금시트 또는 알루미늄, 구리 재질의 가열요소가 전기적 저항회로로 일정간격을 두고 형성되어 가열중 온도를 감지하도록 구성할 수 있다.
상기 전기절연부는 열전도성을 갖는 절연층과 접착층이 교대로 적층되어 2층이상의 복층구조로 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 전기절연부는 상기 절연층이 마이카, 실라카울, 지르코리아, 박막 알루미나중 적어도 한 성분이 포함되어 1층 이상의 세라믹층으로 형성되고, 상기 접착층은 세라믹계 접착제로 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 전기절연부는 양쪽방향으로 가열되거나 상기 절연층의 한쪽면에 단열층이 적층되어 한쪽방향으로 가열되도록 구성할 수 있다.
상기 단열층은 중공형 실리카 또는 유리가 분산되거나 미세한 기포가 폭넓게 분포된 박형 단열필름으로 형성되게 구성할 수 있다. 상기 단열필름은 에어로젤 폴리이미드시트, 세리믹시트 등으로 구성할 수 있다.
상기 시트부는 알루미늄, 구리, SUS, 니크롬, 니켈계합금 중 어느 하나의 재질을 포함하는 금속층으로 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 시트부는 상기 금속층의 표면에 파린렌계 고분자 물질 또는 금속박막을 통한 코팅층이 추가 형성되게 구성할 수 있다. 여기서, 코팅층은 파린렌계 고분자 물질이나 금속박막이 포함되어 상기 시트부의 표면에 기밀성을 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 유연히터는 가열부와, 상기 가열부를 둘러싸고 유연성을 갖는 전기절연부 및, 상기 가열부와 전기절연부를 둘러싸고 유연성을 갖는 시트부를 갖는 히팅모듈을 포함한다.
상기 히팅모듈은 그 형태가 입체적으로 굴곡 변형되어 일정 가열공간에서 가열매체와 접촉되는 상기 가열부의 표면적이 확장되도록 구성할 수 있다.
상기 유연히터는 상기 히팅모듈의 형태를 유지하거나 상기 히팅모듈을 1층 이상으로 적층할 때 상기 가열부의 형태가 등간격으로 유지되게 하는 형태유지수단을 더 포함할 수 있다.
상기 히팅모듈은 동심형, 대칭형, 방사형, 파형 중 어느 하나로 굴곡 변형되도록 구성할 수 있다.
상기 동심형 히팅모듈은 중앙 굴곡부에서 동심원방향으로 간격이 일정하게 유지되면서 점진적으로 반경이 확대되고 양쪽 선단부가 동일한 방향으로 배치되도록 구성할 수 있다.
상기 대칭형 히팅모듈은 복수의 굴곡부가 마주보는 방향으로 대칭되게 형성되고 양쪽 선단부가 동일한 방향으로 배치되도록 구성할 수 있다.
상기 방사형 히팅모듈은 외측 굴곡부와 내측 굴곡부에 사이에 일정 길이를 갖는 평탄부가 원주면을 따라 형성되고, 상기 외측 굴곡부의 사이간격이 상기 내측 굴곡부의 사이간격에 비하여 상대적으로 넓게 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 파형 히팅모듈은 일정 면적을 갖고 볼록부와 오목부가 교대로 배열되도록 형성할 수 있다.
상기 히팅모듈은 상기 시트부의 내표면을 따라 장착되어 각 부위마다 온도를 감지하는 온도감지부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 온도감지부는 내부 배선 전극이 형성되어 있는 유연성을 가지는 시트상의 절연층에 박형의 감지소자가 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 온도감지부의 감지소자는 부온도계수 서미스터 소자용 물질, 구리, 니켈, 니켈계합금, 백금, 백금계 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 유연히터의 제조 방법은, 절연성 폴리머 필름에 복수의 히터 패턴을 적층하여 판형 가열부를 형성하는 단계와, 상기 판형 가열부의 표면에 열전도성을 잦는 절연층과 접착층을 교대로 적층하여 전기절연부를 형성하는 단계와, 상기 전기절연부에 하부 시트와 상부 시트를 배치하여 시트부를 형성하는 단계와, 판형 가열부, 전기절연부 및 시트부가 적층된 구조물을 압착하여 히팅 모듈을 형성하는 단계 및, 상기 하부 시트와 상부 시트에 관통구간을 형성하고 그 관통구단을 연결수단을 통해 코킹처리하는 단계를 포함한다.
상기 하부 시트와 상부 시트를 배치하고 압착하여 히팅 모듈을 형성하는 단계 이후에 상기 시트부에 의해 형성된 가장자리부를 실링 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 시트부에 의해 형성된 가장자리부를 실링 연결하는 단계는 클래드 시트를 통해 브레이징이나 솔더링으로 실링 연결하도록 구성할 수 있다.
상기 판형 가열부를 형성하는 단계 및 상기 판형 가열부의 표면에 전기절연부를 형성하는 단계 이후에 온도감지부를 더 형성하여 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 유연히터에 따르면, 판형 가열부와 전기절연부가 부분적으로 형성되지 않은 공간을 따라 히팅모듈에 복수의 관통공간을 형성하고 그 관통공간에 리벳 등 연결구를 통해 코킹처리하거나 브레이징 물질을 통해 융접함으로써 히팅모듈의 형태를 변경할 때 시트부가 들뜨지 않고 그 형태를 유지할 수 있게 된다. 이에 따라 히팅모듈의 형상변경에 무관하게 히팅모듈의 열전달도를 항상 일정하게 유지할 수 있으며, 히팅 모듈이 분리되지 않게 함으로써 내구성을 높이고 동시에 기밀성을 높일 수 있다.
또한, 히팅모듈의 가장자리 두께를 평면부 보다 상대적으로 얇게 구성함으로써 히팅모듈의 가공성을 높일 수 있다.
또한, 시트부의 가장자리부를 맞대어 브레이징용 소재 또는 나노잉크용 소재를 사용하여 용접면을 형성한 후, 용접면을 레이저가공 또는 에칭처리를 통해 산과 골을 형성함으로써 히팅모듈의 굽힘 등 형상 가변성을 높일 수 있게 된다.
또한, 히팅모듈은 임의 형상으로 굴곡 가능한 유연성을 확보할 수 있고, 액상침지시 단위부피당 비표면적을 크게 할 수 있다.
또한, 히팅모듈의 내부에 복수의 감지소자를 갖는 온도감지부를 내장하여 가열부의 부위별로 정밀하게 측정할 수 있고, 외부에서 가열부의 온도상태를 모니터링 할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연히터를 도시한 사시도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅모듈의 시트부 제작과정을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅모듈의 가장자리 결합 단면도,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅모듈의 부분 단면도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연히터의 히팅모듈을 변형한 부분 단면도,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유연히터를 도시한 구성도,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유연히터를 도시한 구성도,
도 11 내지 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 히팅모듈의 형태를 변형한 모식도,
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유연히터에서 가열부의 온도상태를 비교하는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함하는’의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연히터를 도시한 구성도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅모듈의 시트부 제작과정을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히팅모듈의 가장자리 결합 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유연히터(FH, Flexible Heater)는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 히팅모듈(100)과 상기 히팅모듈(100)과 연결되어 전기에너지를 공급하는 단자모듈(200)을 포함한다. 이때 단자모듈(200)에는 히터패턴(201) 및 접지단자(202)가 형성될 수 있다.
상기 히팅모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙에 형성되는 유연성을 가지는 판형 가열부(110), 판형 가열부(110)를 상하면을 절연하는 기능을 하는 유연성을 가지는 전기절연부(120), 유연성을 가지는 하부/상부 시트(132, 134)를 갖는 시트부(130)를 포함하고, 상기 판형 가열부(110)의 패턴이 형성되지 않는 위치에 복수의 관통공간(미도시)을 구비하도록 되어 있다.
여기서, 시트부(130)는 상기 판형 가열부(110)와 전기절연부(120)가 하부 시트(132)와 상부 시트(134)에 의해 둘러싸이는 부분을 일컫는다. 즉 시트부(130)는 하부 시트(132)와 상부 시트(134) 및 그 주변부를 총칭하는 용어이다.
그리고, 히팅모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 하부/상부 시트(132, 134)에 1열로 형성된 관통홀(102)과 판형 가열부(100)와 전기절연부(120)에 형성된 관통공간(미도시)이 연결수단을 통해 상호 연결되는 구조로 되어 있다. 즉 히팅모듈(100)은 하부/상부 시트(132, 134)에 복수열로 관통홀(102)을 형성하고, 복수의 관통홀(102)과 대응되게 판형 가열부(100)와 전기절연부(120)에 관통공간을 형성하여 연결수단을 통해 상호 연결되도록 되어 있다.
여기서, 상기 관통공간은 연결수단에 의해 모두 연결되어야 하는 것은 아니다. 즉 복수의 관통공간은 일부분이 연결수단에 의해 연결될 수 있고 나머지 부분은 연결수단을 통해 연결하지 않고 그대로 둘 수 있다. 물론, 일부의 관통공간을 연결수단을 통해 연결하지 않고 그대로 둘 경우, 하부/상부 시트(132,134)의 관통홀(102)이 가열매체(유체)가 내부로 유입되지 않게 기밀 처리되어야 한다.
상기 연결수단은 시트부(130)와 동일한 재질의 리벳 등으로 연결구(104)로 구성할 수 있다. 통상적인 리벳의 경우, 시트부와 열팽창계수가 유사한 물질이 코팅된 것으로 적용하는 것이 바람직하다.
또한 연결수단은 융접물질로서 브레이징 물질을 관통공간에 채워서 브레이징 융접으로 구성할 수 있다. 이러한 브레이징 융접으로 상기 하부 시트와 상부 시트의 연결부분은 기밀 처리되어야 하는 것은 물론이다.
결국, 연결수단은 하부/상부 시트(132, 134)의 표면에 밀착되어 관통공간에서 이탈되지 않게 됨으로써 히팅모듈(100)에 형상의 변경을 가하더라도 판형 가열부(110)와 전기절연부(120)에 대하여 하부/하부 시트(132, 134)가 들뜨지 않고 그 형태를 원상태로 유지하는 기능을 할 수 있게 된다.
이에 따라 본 발명의 핵심적인 기술 특징 중 하나로서, 본 발명의 연결/지지구조에 의하여 판형 가열부(110)와 전기절연부(120)에 대하여 하부/상부 시트(132, 134)가 들뜨지 않고 그 형태를 잘 유지하게 함으로써, 표면적을 크게 하여 가열의 효율을 높이기 위하여 유연히터(FH)에 굴곡 가공을 하는 경우에도 히터에 불량이 발생하지 않는 작용효과를 갖는다.
도 2 내지 도 4는 히팅모듈의 시트부 제작과정을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 히팅모듈(100)은 하부/상부 시트(132,134)에 관통홀(102)을 1열로 형성(상부 도면)하고, 판형 가열부(100)와 전기절연부(120)가 삽입되도록 하부/상부 시트(132,134)를 양선단을 맞대어 배치(중간 도면)할 수 있다. 그리고, 하부 도면은 평판형 히터를 굴곡할 부위에 절취부(103)를 형성한 상태를 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 시트부(130)는 하부/상부 시트(132,134)에 관통홀(102)을 복수열로 형성하고, 판형 가열부(100)와 전기절연부(120)가 삽입되도록 하부/상부 시트(132,134)를 양선단을 맞대어 배치할 수 있다. 그리고, 하부 도면은 평판형 히터를 굴곡할 부위에 절취부(103)를 미리 형성한 상태를 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하부/상부 시트(132,134)의 사이에 판형 가열부(100)와 전기절연부(120)가 삽입하고 관통홀(102)과 관통공간(미도시)을 연결수단으로 연결하도록 되어 있다. 여기서, 연결수단은 관통홀(102)과 관통공간의 개수를 고려하여야 하고, 히터의 크기 및 기계적 특성에 따라서 다양하게 설계할 수 있다.
그리고, 히팅모듈(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 하부/상부 시트(132,134)의 양측 가장자리부(137)가 클래드 시트(136)로 연결하도록 되어 있다. 여기서, 시트부(130)는 양측 가장자리부의 총 두께가 중심부의 두께보다 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 이는 시트부(130)의 양측 가장자리부(137)를 따라 가열부(110)와 전기절연부(120)를 배치되지 않게 하는 구조를 통하여 달성되는 것인데, 히팅모듈(100)의 양측 가장자리를 얇게 형성하는 이유는 시트부(130)의 가장자리, 즉 하부/상부 시트(132, 134)의 가장자리부(137)를 클래드 시트(136)로써 브레이징이나 솔더링으로 실링연결하기 위함이다.
상기 클래드 시트(136)는 형상변경을 고려하여 하부/상부 시트(132,134)에 비하여 그 두께를 얇게 즉 시트부(130)의 두께의 3/4 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 클래드 시트(136)는 절연부를 포함하는 히팅모듈(100)의 하부와 상부에 각각 하부 시트(132) 및 상부 시트(134)를 배치한 후 압력을 가하면 평판형 히터의 중간단계 형상이 만들어지게 된다. 이때 히팅모듈(100)을 하부 시트(132) 및 상부 시트(134)의 끝단 정렬선보다 안쪽으로 위치한 후 압력을 가하게 되면, 하부 시트(132) 및 하부 시트(134)가 그 모듈 자체를 감싸는 구조가 이루어지게 된다.
이와 같은 상태에서 유연히터(FH)의 측면 만을 클래드 시트(136) 등으로 기밀 봉지를 하면 외부 환경으로부터 보호되는 평판형 히터가 완성되게 된다. 히팅 모듈(100)은 유연성을 가지는 구성들의 조합으로 이루어져 있는 것이므로 이렇게 완성된 유연히터(FH)도 당연히 굴곡, 휨 등이 가능한 유연성을 가질 수 있게 된다.
상기 ‘기밀 봉지(Hermetic Seal)’란 용접 밀폐라고 불리기도 하는데, 반도체 소자 등 전기전자 부품을 외기로부터 완전 차단하여 용기 안에 밀폐하는 것으로 습기와 이물질의 침입을 막아 기계적으로 디바이스를 보호하는 역할을 한다. 이때 금속, 세라믹, 글라스 등이 봉지재로 적합하며, 금속을 이용할 경우에는 하부 시트 및 상부 시트와 동일한 금속 재료를 이용하여도 좋다.
상기 판형 가열부(110)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 히팅모듈(100)의 중심부에 위치한 가열원으로서, 폴리이미드(Polyimide) 재질 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate) 재질로 둘러싸인 평판형 금속히터로 구성할 수 있다.
또한, 판형 가열부(110)는 은(Ag), 구리(Cu), CNT(Carbon Nanotube), 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나의 도전체를 주성분으로 하여 고분자와 코팅하여 필름형 가열부로 구성할 수 있다. 필름형 가열부의 경우, 필름에 전기전도성 물질이 스크린 인쇄되어 2차원 구조의 박막형으로 구성할 수도 있다. 또한 직조물형 가열부로 구성할 수 있는 것은 물론이다.
한편, 판형 가열부(110)는 니크롬(Ni-Cr), SUS 재질의 합금시트 또는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 재질의 가열요소(heating element)가 전기적 저항회로로 일정간격을 두고 형성되어 가열 중 온도를 감지할 수 있도록 구성할 수 있다. 여기서, 상기 가열요소는 히팅 기능과 센싱 기능을 동시에 이루어낼 수도 있다.
판형 가열부(110)에서의 가열 요소는 필요에 따라 다양한 형태의 패턴을 가질 수 있는 것은 당연한 사실이다.
상기 전기절연부(120)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 판형 가열부(110)와 하부/상부 시트(132, 134) 사이에 각각 배치되고, 열전도성을 갖는 절연층(122)과 상기 절연층(122)의 하면 또는 상면에 접착층(124)이 적층되어 복층구조로 형성될 수 있다.
이러한 전기절연부(120)는 절연층(122)을 기준으로 하면과 상면에 접착층(124)이 각각 형성되어 접착층(124), 절연층(122), 접착층(124)이 순차 형성되는 3층 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 절연층(122)은 마이카, 실라카 울, 지르코리아, 박막 알루미나중 적어도 한 성분이 포함되어 1층 이상의 세라믹층으로 형성될 수 있다.
상기 접착층(124)은 세라믹계 접착제가 도포되어 층을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 전기절연부(120)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 판형 가열부(110)와 하부 시트(132) 사이 또는 상기 판형 가열부(110)와 상부 시트(134) 사이에 단열층(123)이 적층됨으로써 한쪽방향으로의 가열 특성을 더 향상하도록 구성할 수도 있다.
즉 전기절연부(120)는 단열층(123)이 형성되는 방향으로 열전달이 차단되고 단열층(123)이 형성되지 않은 반대방향으로만 열전달이 이루어지게 함으로써 히팅모듈이 한쪽방향으로 가열되는 것이다.
상기 단열층(123)은 중공형 실리카 또는 유리가 분산되거나 미세한 기포가 폭넓게 분포된 박형 단열필름으로 형성될 수 있다.
상기 하부 시트(132)와 상부 시트(134)는 알루미늄, 구리, SUS, 니크롬, 니켈계 합금중 어느 하나의 재질로 이루어지는 금속층으로 형성될 수 있다.
여기서, 하부 시트(132) 및 상부 시트(134)는 5～500㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 두께 범위에서 판형 가열부(110)와 전기절연부(120)를 견고하게 보호하면서 또한 굴곡 등의 소성가공이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 하부시트(132)와 상부 시트(134)는 금속층의 표면에 파린렌(parylene)계 고분자 물질이나 금속박막을 통한 코팅층이 추가 형성되도록 구성할 수도 있다.
여기서, 코팅층은 파린렌계 고분자 물질이나 금속박막을 통하여 하부 시트(132)와 상부 시트(134)의 표면에 절연성, 부착성, 부식방지성, 내구성, 기밀성을 높일 수 있게 되는 것이다.
한편, 시트부(130)는 도 5에 개시한 바와 같이 하부/상부 시트(132, 134)의 가장자리부를 클래드 시트(136)로써 브레이징이나 솔더링으로 실링 연결할 수 있고, 더욱이, 시트부는 제작성과 가변성이 상대적으로 떨어질 수 있지만 일체형 튜브 구조로도 구현가능한 것은 물론이다.
또한 하부/상부 시트(132, 134)의 가장자리부를 클래드 시트(136)로써 실링연결할 수도 있는데, 이렇게 하면 하부/상부 시트(132, 134) 이외의 판형 가열부(110)와 전기절연부(120)의 측면도 금속으로 이루어진 시트재가 완전하게 감싸는 구조를 가지게 되므로 유연히터(FH)의 밀폐성 및 내구성이 증가하게 된다.
한편 도 6에 도시된 바와 같이, 히팅모듈(100)은 중심부에 위치한 판형 가열부(110)를 기준으로 아래쪽으로 절연층(122)과 접착층(124)을 구비한 전기절연부(120)와 하부 시트(132)가 배치되고, 위쪽으로 절연층(122)과 접착층(124)을 구비한 전기절연부(120)와 상부 시트(134)가 배치되어 전체적으로 대칭구조를 이루고 있다.
또한 히팅모듈(100)은 도 7에 도시된 바와 같이, 중심부에 위치한 판형 가열부(110)를 기준으로 아래쪽으로 단열층(123)과 접착층(124)을 구비한 전기절연부(120)와 하부 시트(132)가 배치되고, 위쪽으로 절연층(122)과 접착층(124)을 구비한 전기절연부(120)와 상부 시트(134)가 배치되도록 구성할 수 있다.
이와 반대로 히팅모듈(100)은 도 8과 같이, 중심부에 위치한 판형 가열부(110)를 기준으로 위쪽으로 단열층(123)과 접착층(124)을 구비한 전기절연부(120)와 상부 시트(134)가 배치되고, 아래쪽으로 절연층(122)과 접착층(124)을 구비한 전기절연부(120)와 하부 시트(132)가 배치되도록 구성할 수도 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유연히터(FH)에 의하면, 첫째로 판형 가열부(110)에 부분적으로 발열 패턴이 형성되지 않은 공간을 따라 히팅모듈(100)에 복수의 관통공간(102)을 형성하고 그 관통공간(102)에 리벳 등 연결구(104)를 통해 코킹처리함으로써 히팅모듈(100)의 형태를 변경할 때 시트부(130)가 들뜨지 않고 그 형태를 유지할 수 있게 된다.
이에 따라 견고하면서도 굴곡, 휨 등의 소성가공이 용이한 특징을 갖는 유연히터를 제공할 수 있는 것이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유연히터를 도시한 구성도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유연히터(FH)는, 제1 실시예에서와 마찬가지로 히팅모듈(100)로서 유연성을 가지는 판형 가열부(110), 유연성을 가지는 전기절연부(120), 유연성을 가지는 하부/상부 시트(132, 134)를 구비한 시트부(130)를 포함한다. 여기서, 상기 판형 가열부(110)와 전기절연부(120)는 제1 실시예의 구성과 실적적으로 동일하므로 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에서의 특징은 히팅모듈(100)에서 하부/상부 시트(132, 134)의 가장자리부를 맞댄 후 시트소재의 용융점 이하에서 접합수단을 통해 융접면(138)을 형성하는데 있다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 비교적 간단한 융접면 형성이라는 공정을 통하여 굴곡 등의 형상변화가 훨씬 용이한 유연성을 가지는 평판형 히터를 제작할 수 있다는 장점이 있다.
이때 상기 융접면(138)은 레이저 등으로 표면가공을 통해 측면 표면을 따라 일정간격으로 산(138a)과 골(138b)이 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 적절한 설계에 따라 융접면(138)에 형성된 산(138a)과 골(138b)은 히팅모듈(100)의 굴곡 가공, 휨 가공이 용이하도록 도와준다.
이때 산(138a)과 골(138b)에 의하여 용접 표면에 물결 무늬가 형성되게 되는데 이러한 물결 무늬가 형성되는 깊이는 평판형 히터 두께의 30% 미만인 것이 바람직하다.
여기서, 접합수단은 브레이징용 소재 또는 저온에서 소결가능한 나노잉크용 소재를 사용할 수 있다. 이러한 브레이징용 소재는 경남땜을 포함하여 일정치 이상의 결합력을 갖고 시트소재 자체에 변형이 발생되지 않는 다양한 소재를 이용할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 유연히터에 의하면, 융접을 실시할 때 바로 산과 골을 형성하는 것이 용이하지 않은 경우에는 하부/상부 시트(132,134)의 가장자리부를 맞대어 브레이징용 소재 또는 나노잉크용 소재를 사용하여 용접면(138)을 형성한 후, 용접면(138)을 에칭처리하여 산(138a)과 골(138b)을 형성할 수도 있다. 이러한 에칭처리에 의하여 산(138a)과 골(138b)을 형성하더라도 히팅모듈(100)의 굽힘 등 가변 특성을 향상시키는 효과는 동일하다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유연히터를 도시한 구성이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 유연히터(FH)는 히팅모듈(100)로서 제1,2 실시예와 마찬가지로 유연성을 가지는 판형 가열부(110), 유연성을 가지는 전기절연부(120), 유연성을 가지는 시트부(130)를 포함하는데, 이에 추가적으로 상기 시트부(130)의 내표면을 따라 장착되어 각 부위마다 온도를 감지하는 온도감지부(150)를 더 포함한다. 여기서, 상기 히팅모듈(100)은 그 형태가 입체적으로 굴곡 변형되어 일정 가열공간에서 가열매체와 접촉되는 상기 판형 가열부(110)의 표면적을 확장시키는데 기술적 특징이 있다.
상기 온도감지부(150)는 배선전극(151)이 형성되어 있는 유연성을 가지는 시트상의 절연층(152)에 감지소자(153)가 위치하는 구성으로 이루어진다.
또한 온도감지부(150)는 전체가 시트 상의 박형 구조를 갖도록 설계되어, 측정하고자 하는 부위와의 접촉면적을 크게 할 수 있어 빠른 시간 내에 열적 평형에 도달할 수 있어 정확한 온도 측정이 가능하다.
상기 배선전극(151)은 구리, 알루미늄, 은, 금 등 일반적으로 전기전도도가 큰 물질로 이루어지는데, 후막 인쇄, 적층 및 식각 등의 방법을 통해 시트상의 절연층(152) 상에 또는 그 내부에 형성되게 된다.
시트상의 절연층(152)은 온도 소자의 절연 보호층으로서 비닐, 에폭시, 페놀, 테플론, 실리콘 등 다양한 수지 중 어느 하나 또는 이들의 복합재로 구성되어 있다.
한편 감지소자(153)는 측정되는 물체(중대형의 탱크의 경우 그 안에 포함되는 물 또는 유체)로부터 감지되는 열을 전기신호로 바꾸어주는 기능을 하는 것으로서, 그 형상은 소자의 넓은 면이 평판형 히터와 평행으로 구성되도록 내장된다.
또한, 감지소자(153)는 부온도계수(NTC, Negative Temperature Coefficient) 서미스터 소자용 물질, 구리, 니켈, 니켈계합금, 백금, 백금계 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지고 유연성을 갖는 후막형 구조로 되어 있다.
여기서, 온도감지부(150)는 복수 지점에 감지소자(153)가 구비되어 히팅모듈(100)의 가열부(110) 부위마다 온도를 감지할 수 있다. 이러한 온도감지부(150)를 통해 히팅모듈(100)의 가열부(110) 상태를 외부에서 정확하게 모니터링할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유연히터(FH)는 시트부(130)의 연결부와 표면이 기밀성을 갖도록 실리콘, 페릴린 등 다양한 코팅재로 코팅처리 할 수 있다. 물론, 제1,2 실시예와 마찬가지로 시트부(130)의 관통홀(102)과, 가열부(100)와 전기절연부(120)의 관통공간 일부를 연결수단으로 연결하여 시트부(130)가 들뜨지 않도록 구성할 수도 있다.
더욱이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유연히터(FH)는 굴곡 변형한 히팅모듈(100)의 형태를 유지하거나 히팅모듈(100)을 1층 이상으로 적층할 때 가열부(110)를 등간격으로 유지되게 하는 형태유지수단(140)을 더 포함할 수 있다(도 11 및 도 15 참조). 여기서, 형태유지수단(140)은 히팅모듈(100)을 지지하는 지지체로 구성할 수 있는 것은 물론이다. 이러한 형태유지수단(140) 또는 지지체는 가열부(100)의 형태가 최대한 등간격으로 유지되게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 히팅모듈(100)은 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 동심형, 대칭형, 방사형, 파형 등 다양한 형상으로 구현할 수 있다. 히팅모듈(100)은 동심형, 대칭형, 방사형, 파형으로 예시한 것이고, 그 밖의 여러 가지 형태로 구현할 수 있는 것은 물론이다. 상기 형태유지수단(140)은 히팅모듈(100)의 굴곡 형태에 따라 지지하기 위한 구조가 달라질 수 있다.
먼저, 동심형 히팅모듈(100)은 도 11에 도시된 바와 같이, 중앙 굴곡부(100a)에서 동심원방향으로 일정 반경을 갖도록 권취되고 양쪽 선단부(100b)가 동일한 방향으로 배치되도록 구성할 수 있다.
이러한 동심형 히팅모듈(100)은 중앙 굴곡부(100a)를 형성한 상태에서 일정간격으로 유지하면서 시계 또는 반시계 방향으로 일정 반경을 갖도록 권취하고, 그 동심형 히팅모듈(100)의 사이에 형태유지수단(140)을 배치하여 그 형태를 유지할 수 있다. 이에 따라 동심형 히팅모듈(100)은 그 형태를 유지하면서 한정된 공간에서도 가열 표면적을 확장하여 가열효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
한편, 동심형 히팅모듈(100)은 도면에는 도시하지 않았으나, 복수의 형태유지수단(140)의 플랜지(140a) 부분이 맞닿게 겹쳐서 복층으로 구성할 수 있다.
다음으로, 대칭형 히팅모듈(100)은 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 굴곡부(100c)가 마주보는 방향으로 대칭되게 형성되고, 양쪽 선단부(100b)가 동일한 방향으로 배치되도록 구성할 수 있다.
이러한 대칭형 히팅모듈(100)은 가상의 원주면을 따라 서로 대향하는 복수의 굴곡부(100c)가 형성되어 일정공간에서 가열매체를 가열할 수 있다. 여기서, 가열 표면적을 확장시키기 위해서는 굴곡부(100c)를 더 많이 형성하도록 대칭형 히팅모듈(100)의 구조를 다양한 형태로 변경할 수 있다. 또한, 대칭형 히팅모듈(100)은 도면에는 도시하지 않았으나, 형태유지수단(미도시)을 통해 겹쳐서 복층으로도 구성하여 가열 표면적을 확장할 수도 있다.
다음으로, 방사형 히팅모듈(100)은 도 13에 도시된 바와 같이, 외측 굴곡부(100d)와 내측 굴곡부(100e) 사이에 일정 길이(L)를 갖는 평탄부(100f)가 원주면을 따라 형성되고, 상기 외측 굴곡부(100d)의 사이간격(D)이 상기 내측 굴곡부(100e)의 사이간격(d)에 비하여 상대적으로 넓게 형성되도록 되어 있다. 여기서, 방사형 히팅모듈(100)은 내측 굴곡부(100e)에서 외측 굴곡부(100d)로 갈수록 사이간격이 점차 넓혀지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 방사형 히팅모듈(100)은 단자를 형성하는 선단부가 도시하지 않았으나 외측으로 형성할 수 있고, 필요시 형태유지수단(140)을 매개로 내측으로 형성할 수 있다.
방사형 히팅모듈(100)의 다른 형태는 도 14에 도시된 바와 같이, 외측의 제1 방사부(102)와 내측의 제2 방사부(104)로 구분된다. 여기서, 제1 방사부(102)는 외측 굴곡부(100d), 내측 굴곡부(100e), 평탄부(100f)를 갖고, 제2 방사부(104)는 외측 굴곡부(100d′), 내측 굴곡부(100e′), 평탄부(100f′)를 갖는다.
이러한 방사형 히팅모듈(100)은 평탄부(100f)의 길이와 외측 굴곡부(100d)와 내측 굴곡부(100e)의 굴곡 정도에 따라 가열 표면적을 가변할 수 있고, 형태유지수단(140)을 통해 그 형태가 유지되게 함으로써 공간에서 맞추어 가열매체를 가열할 수 있는 것이다.
마지막으로, 파형 히팅모듈(100)은 도 15에 도시된 바와 같이, 일정 면적을 갖고 볼록부(100g)와 오목부(100h)가 교대로 배열되도록 형성되어 단면을 기준으로 파형을 이루도록 구성될 수 있다. 여기서, 파형 히팅모듈(100)은 볼록부(100g)와 오목부(100h)가 길이방향으로 형성될 수 있고, 길이방향을 기준으로 소정 각도를 이루며 형성될 수도 있다.
이러한 파형 히팅모듈(100)은 형태유지수단(140)을 통해 복층으로 적층되게 함으로써 한정된 공간에서도 가열 표면적을 확장하여 가열효율을 높일 수 있는 것이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 유연히터에 의하면, 히팅모듈(100)의 형태를 굴곡 변형하여 가열 표면적을 넓혀서 열전달 효율을 높일 수 있고, 가열매체의 공간에 따라, 가열매체의 종류에 따라, 가열매체의 유동상태에 따라 동심형, 대칭형, 방사형, 파형 히팅모듈(100)을 선택 적용할 수 있다. 또한, 형태유지수단(140)을 통해 히팅모듈(100)의 형태를 유지하면서 복층으로 적층하여 한정된 공간에서도 가열 표면적을 넓혀서 가열효율을 높일 수 있는 것이다. 더욱이, 시트부(130)의 내표면을 따라 온도감지부(150)가 장착됨으로써 히팅모듈(100)의 가열부(110) 각 부위마다 온도를 감지할 수 있기 때문에 외부에서 히팅모듈(100)의 가열부(110) 상태를 정확하게 모니터링 할 수 있게 되는 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 가열 탱크의 내의 온도 프로파일을 나타낸 도면으로서, 가로축은 시간(분)을 나타내는 것이고 세로축은 온도를 나타내는 것이다.
‘점선’은 온도 조절의 프로파일을 나타내는 것이고 ‘실선’으로 표시된 것은 온도감지부가 부착되지 않은 평판형 히터에 의한 가열/냉각 시의 온도 변화를 현행으로 나타낸 것이고 ‘굵은 실선’으로 표기한 것은 본 발명의 제3 실시예서와 같이 온도감지부(150)가 일체화된 평판형 히터를 이용하여 가열/냉각하였을 경우인 센서 일체형의 온도 변화를 나타낸 것이다.
도 16으로부터 알 수 있듯이 온도감지부(150)가 일체화된 히팅모듈(100)을 이용한 센서 일체형 평판형 히터를 사용하였을 경우에 고온구간(A, 약 200℃ 내외)과 중온구간(B, 약 180℃ 내외)에서 큰 오차 없이 설계된 온도 프로파일을 정밀하게 추종하는 것을 확인할 수 있다.
결론적으로, 온도감지부(150)가 내장된 히팅모듈(100)이 저온과 중온은 물론 고온에서도 실제상황의 온도상태에 가깝게 계측할 수 있을 것으로 추정할 수 있는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
본 발명에 따른 히팅모듈은 임의 형상으로 굴곡 가능한 유연성을 확보할 수 있고, 액상침지시 단위부피당 비표면적을 크게 할 수 있다. 또한, 히팅모듈의 내부에 복수의 감지소자를 갖는 온도감지부를 내장하여 가열부의 부위별로 정밀하게 측정할 수 있고, 외부에서 가열부의 온도상태를 모니터링 할 수 있는 것이다.

Claims (20)

  1. 유연성을 가지는 판형 가열부와, 상기 판형 가열부를 둘러싸고 유연성을 가지는 전기절연부 및, 상기 판형 가열부와 전기절연부를 둘러싸고 유연성을 갖는 시트부로 이루어진 히팅모듈을 포함하고,
    상기 히팅모듈은 상기 판형 가열부의 발열 패턴이 형성되지 않는 위치를 기준으로 상기 시트부를 관통하는 복수의 관통공간이 일정하게 배열되며, 상기 복수의 관통공간의 일부가 연결수단에 의해 하부 시트와 상부 시트가 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결수단은 연결구 또는 융접물질을 통해 상기 관통공간을 일체로 연결하고,
    상기 연결수단과 상기 하부/상부 시트의 연결부분이 기밀처리된 것을 특징으로 하는 유연히터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅모듈은 양측 가장자리부의 두께가 중심부의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고,
    상기 하부 시트와 상부 시트의 가장자리부가 실링연결되는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅모듈은 양측 가장자리부의 두께가 중심부의 두께보다 상대적으로 얇게 형성되고,
    상기 하부 시트와 상부 시트의 가장자리부를 맞대어 접합수단에 의해 융접면이 형성된 것을 특징으로 하는 유연히터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 융접면은 일정간격으로 산과 골이 형성된 것을 특징으로 하는 유연히터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 판형 가열부는 은, 구리, CNT, 그래핀 중 적어도 하나의 도전체를 주성분으로 하여 고분자와 코팅하여 필름형 가열부로 형성되거나 직조물형 가열부로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 판형 가열부는 니크롬, SUS 재질의 합금, 알루미늄 또는 구리로 이루어진 가열요소가 전기적 저항회로로 일정간격을 두고 형성되며, 가열 중 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기절연부는 열전도성을 갖는 절연층과 접착층이 교대로 적층되어 2층이상의 복층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전기절연부는 상기 절연층이 마이카, 실라카울, 지르코리아, 박막 알루미나중 적어도 한 성분이 포함되어 1층 이상의 세라믹층으로 형성되고,
    상기 접착층은 세라믹계 접착제로 형성된 것을 특징으로 하는 유연히터.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 전기절연부는 히팅모듈이 양쪽방향으로 가열되도록 하거나 상기 절연층의 한쪽면에 단열층이 형성되어 히팅모듈이 한쪽방향으로 가열되도록 한 것을 특징으로 하는 유연히터.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 단열층은 중공형 실리카 또는 유리가 분산되거나 미세한 기포가 폭넓게 분포된 박형 단열필름으로 형성된 것을 특징으로 하는 유연히터.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 시트부는 알루미늄, 구리, SUS, 니크롬, 니켈계 합금 중 어느 하나의 재질을 포함하는 금속층으로 형성된 것을 특징으로 하는 유연히터.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 시트부는 상기 금속층의 표면에 파린렌계 고분자 물질 또는 금속박막을 통한 코팅층이 추가 형성되는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅모듈은 상기 시트부의 내표면을 따라 장착되어 각 부위마다 온도를 감지하는 온도감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 온도감지부는 내부 배선 전극이 형성되어 있는 유연성을 가지는 시트상의 절연층에 박형의 감지소자가 적층된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 온도감지부의 감지소자는 부온도계수 서미스터 소자용 물질, 구리, 니켈, 니켈계합금, 백금, 백금계 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유연히터.
  17. 절연성 폴리머 필름에 복수의 히터 패턴을 적층하여 판형 가열부를 형성하는 단계;
    상기 판형 가열부의 표면에 열전도성을 잦는 절연층과 접착층을 교대로 적층하여 전기절연부를 형성하는 단계;
    상기 전기절연부에 하부 시트와 상부 시트를 배치하여 시트부를 형성하는 단계;
    판형 가열부, 전기절연부 및 시트부가 적층된 구조물을 압착하여 히팅 모듈을 형성하는 단계;
    상기 하부 시트와 상부 시트에 관통구간을 형성하고 그 관통구단을 연결수단을 통해 코킹처리하는 단계;를 포함하는 유연히터의 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 하부 시트와 상부 시트를 배치하고 압착하여 히팅 모듈을 형성하는 단계 이후에 상기 시트부에 의해 형성된 가장자리부를 실링 연결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연히터의 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 시트부에 의해 형성된 가장자리부를 실링 연결하는 단계는 클래드 시트를 통해 실링 연결하는 것을 특징으로 하는 유연히터의 제조 방법.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 판형 가열부를 형성하는 단계 및 상기 판형 가열부의 표면에 전기절연부를 형성하는 단계 이후에 온도감지부를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 유연히터의 제조 방법.
PCT/KR2022/005222 2021-04-22 2022-04-11 유연히터 및 그 유연히터의 제조방법 WO2022225242A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/556,507 US20240215118A1 (en) 2021-04-22 2022-04-11 Flexible heater and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210052419 2021-04-22
KR10-2021-0052419 2021-04-22
KR1020220039187A KR20220145759A (ko) 2021-04-22 2022-03-29 유연히터 및 그 유연히터의 제조방법
KR10-2022-0039187 2022-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022225242A1 true WO2022225242A1 (ko) 2022-10-27

Family

ID=83722509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/005222 WO2022225242A1 (ko) 2021-04-22 2022-04-11 유연히터 및 그 유연히터의 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240215118A1 (ko)
WO (1) WO2022225242A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1980495A (zh) * 2005-12-08 2007-06-13 工德股份有限公司 可挠性加热薄片及其制造方法
US20110203777A1 (en) * 2008-11-03 2011-08-25 Yaohua Zhao Heat pipe with micro-pore tubes array and making method thereof and heat exchanging system
CN102984833A (zh) * 2012-11-20 2013-03-20 潍坊博药生物科技有限公司 柔性远红外发热膜及其制备方法及用其制造的远红外毯
JP2017037721A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 日本発條株式会社 ヒータユニット
KR20170120258A (ko) * 2016-04-20 2017-10-31 (주) 파루 리벳팅 전원단자를 구비한 발열필름
KR200492882Y1 (ko) * 2019-01-07 2020-12-28 이현정 가열장치용 플렉시블 히터

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1980495A (zh) * 2005-12-08 2007-06-13 工德股份有限公司 可挠性加热薄片及其制造方法
US20110203777A1 (en) * 2008-11-03 2011-08-25 Yaohua Zhao Heat pipe with micro-pore tubes array and making method thereof and heat exchanging system
CN102984833A (zh) * 2012-11-20 2013-03-20 潍坊博药生物科技有限公司 柔性远红外发热膜及其制备方法及用其制造的远红外毯
JP2017037721A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 日本発條株式会社 ヒータユニット
KR20170120258A (ko) * 2016-04-20 2017-10-31 (주) 파루 리벳팅 전원단자를 구비한 발열필름
KR200492882Y1 (ko) * 2019-01-07 2020-12-28 이현정 가열장치용 플렉시블 히터

Also Published As

Publication number Publication date
US20240215118A1 (en) 2024-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4814429B2 (ja) 集積回路製造ツール基板上で温度を検出する装置
US7224256B2 (en) Stable high temperature heater with serpentine heating strands on insulative substrate
ES2230147T3 (es) Calefaccion electrica para sistemas de canal caliente y procedimiento para la fabricacion de una calefaccion de este tipo.
US20040206747A1 (en) Ceramic heater for semiconductor manufacturing/inspecting apparatus
TW201937803A (zh) 電池組及用以獲得電池組內的溫度量測之方法
WO2013172596A1 (ko) 세라믹 히터용 열선 배치 구조
WO2008106555A2 (en) Piezoelectric package with improved lead structure
WO2015152575A1 (ko) 자동차용 고효율 발열시트
JP2015152218A (ja) 流体加熱装置
KR20090067184A (ko) 가열 채널 시스템을 위한 전기 가열 장치
WO2022225242A1 (ko) 유연히터 및 그 유연히터의 제조방법
US20140174307A1 (en) Microstructured hot stamping die
JP2006032850A (ja) 熱電変換モジュール
KR20220145759A (ko) 유연히터 및 그 유연히터의 제조방법
JP2896497B2 (ja) フレキシブル熱電素子モジュール
JPH1187786A (ja) 電子冷却・加熱装置
JP3756607B2 (ja) 温度センサ
JP5707081B2 (ja) 非接触形温度センサ
JPH07106641A (ja) リング一体型熱電変換素子及びそれを用いた装置
JP4547475B2 (ja) 平板型温度センサ
JP3506199B2 (ja) 熱電変換装置
WO2022225240A1 (ko) 유연히터 및 이를 이용한 가열시스템
JPH06180327A (ja) コンタクトプローブ
US20220203702A1 (en) Thermal print head
JP2004219232A (ja) ガスセンサー構成体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22791942

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18556507

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22791942

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1