KR101871965B1

KR101871965B1 - 발열체

Info

Publication number: KR101871965B1
Application number: KR1020167034679A
Authority: KR
Inventors: 미츠코 바바; 타카유키 도마루
Original assignee: 미츠코 바바; 타카유키 도마루
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2034-06-09
Also published as: CA2951509C; EP3154312A1; US10149349B2; EP3154312B1; US20170118800A1; ES2904881T3; WO2015189890A1; CA2951509A1; CN106465480B; JP6530389B2; EP3154312A4; KR20170007386A; CN106465480A; JPWO2015189890A1

Abstract

발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)와, 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 한쪽 면을 따라 면상으로 배치된 메탈 나노 와이어층(14)과, 메탈 나노 와이어층(14)과 전기적으로 접속된 전극(5)을 구비한다. 전극(5)은 폴리티오펜 수지 필름층(18)을 통해 메탈 나노 와이어층(14)에 전기적으로 접속된다. 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 메탈 나노 와이어층(14)이 설치된 측에 배치된 동시에 절연성 재료인 트리아세테이트 수지로 형성된 트리아세테이트 수지 필름층(13)을 구비한다. 발열체(11)는 메탈 나노 와이어층(14)과 트리아세테이트 수지 필름층(13) 사이에 배치된 동시에 메탈 나노 와이어층(14)과 트리아세테트 수지 필름층(13) 사이에 밀폐 공간(17)을 형성할 수 있는 스페이서부(16)를 구비한다.

Description

발열체{HEAT GENERAING BODY}

본 발명은 발열체에 관한 것이다. 상세하게는, 예를 들면, 창문에 설치되어 창문의 동결이나 결로를 억제하는 발열체에 관한 것이다.

전기에 의해 발열하는 발열체가 널리 사용되고 있다.

예를 들면, 용기 내의 액체의 동결 방지 또는 가열을 위해 용기의 외측면에 발열체가 설치되거나 보온이 필요한 유체용 배관에 발열체가 감겨져 유체 온도의 하락을 방지하고 있다.

또한, 발열체로는 전열선을 이용한 것이 잘 알려져 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 도 7에 나타낸 것처럼, 히터의 발열부가 기재되어 있다.

즉, 특허문헌 1에 기재된 발열부(111)는 이면재(111B)와 가열선(111A)과 표면재(111C)를 구비한다.

또한, 전열선(111A)은 소정의 사행(蛇行) 패턴으로 배선되어 이면재(111B)의 상면에 설치되어 있으며, 통전에 의해 발열한다. 또한, 표면재(111C)는 이면재(111B)와 같은 재질로 형성되어 있으며, 전열선(111A)이 배선된 이면재(111B)의 상면을 전면적으로 피복하여 접합되어 있다.

일본특허 제3890334호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 발열부처럼 전열선을 이용한 것은 전열선의 주변부부터 서서히 가열하기 때문에 가열이 불균일하며, 그 결과, 원하는 온도로 승온하기까지 시간이 걸렸었다.

또한, 전열선의 구부려진 부분이 단선될 우려가 있었다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 창안된 것으로, 단시간에 원하는 온도로 승온할 수 있는 발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 발열체는 기재와, 상기 기재를 따라 면상으로 배치된 동시에 도전성 재료로 형성된 도전층과, 상기 도전층과 전기적으로 접속된 전극을 구비한다.

여기서, 기재를 따라 면상으로 배치된 동시에 도전성 재료로 형성된 도전층과, 도전층과 전기적으로 접속된 전극에 의해 도전층으로 전류를 흐르게 하여 면 방향으로 균일하게 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체에 있어서, 기재는 수지판 또는 수지 필름이며, 도전층은 와이어 메쉬로 할 수 있다.

이 경우, 기재도 도전층도 유연성이 있기 때문에 다양한 형태의 대상물을 따라 발열체를 설치할 수 있다.

또한, 와이어 메쉬에 의해 표면 저항값을 크게 낮출 수 있다.

또한, 기재가 수지판 또는 수지 필름인 본 발명의 발열체에 있어서, 도전성 재료는 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물, 탄소 함유 물질, 및 도전성 고분자로부터 선택되는 적어도 한 종류인 것으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체는 기재의 도전층이 설치된 측에 배치되고 절연성 재료로 형성된 절연층을 구비하는 것으로 할 수 있다.

이 경우, 강도가 높아 파손되기 어렵게 된다.

또한, 기재와 절연층으로 전극을 사이에 끼우는 구조로 되기 때문에 전극을 보호할 수 있으며, 또한 전극을 숨길 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체는 도전층과 절연층 사이 또는 절연층들 사이에 배치되고, 도전층과 절연층 사이 또는 절연층들 사이에 밀폐 공간을 형성할 수 있는 스페이서부를 구비하는 것으로 할 수 있다.

이 경우, 밀폐된 공간에 의해 단열성을 향상시키고 결로 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체에 있어서, 기재는 직사각형의 판 형상이며, 전극은 기재의 장변의 가장자리를 따라 도전층에 전기적으로 접속된 것으로 할 수 있다.

이 경우, 저항값을 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체에 있어서, 전극은 도전성 폴리머를 통해 도전층에 전기적으로 접속된 것으로 할 수 있다.

이 경우, 도전층과 전극의 경계면에서의 밀착이 일체화되어 튼튼해 지고, 도통 불량이 발생하기 어렵게 된다.

또한, 본 발명의 발열체에 있어서, 기재, 도전층 및 절연층은 투과성을 갖는 것으로 할 수 있다.

이 경우, 투과성이 필요한 대상물에도 발열체를 설치할 수 있다.

본 발명에 관한 발열체는 단시간에 원하는 온도로 승온할 수 있다.

도 1은 본 발명을 적용한 제1 실시 형태의 발열체의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면을 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 제2 실시 형태의 발열체의 제1 예를 나타낸 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명을 적용한 제2 실시 형태의 발열체의 제2 예를 나타낸 개략단면도이다.
도 5는 본 발명을 적용한 제2 실시 형태의 발열체의 제3 예를 나타낸 개략 단면도이다.
도 6은 비교 대상인 일반 전열선 부착 유리를 나타낸 개략도이다.
도 7은 종래의 발열체를 나타낸 개략 분해도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하여 본 발명의 이해를 도모한다.

도 1은 본 발명을 적용한 제1 실시 형태의 발열체의 일례를 나타낸 개략도이다. 또한, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면을 나타낸 개략 단면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 본 발명의 발열체(1)는 직사각형 평판 형상의 유리기재(2)를 구비한다. 또한, 유리기재(2)의 두께는 3mm이다. 여기서, 유리기재는 기재의 일례이다.

또한, 본 발명의 발열체(1)는 유리기재(2)의 한쪽 면을 따라 면상으로 배치된 금속막(4)를 구비한다. 여기서, 금속층은 도전층의 일례이다.

또한, 금속막(4)은 유리기재(2)에 금속을 증착하여 형성된 것이다. 여기서, 금속은 도전성 재료의 일례이다.

또한, 금속막(4)의 형성을 위해 사용되는 금속은, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 산화 아연(ZnO), 이산화 주석(SnO2)이다.

또한, 금속막(4)의 두께는 800~1200 옹스트롬(angstrom), 더 구체적으로는 1000 옹스트롬이다. 또한 금속막(4)의 표면 저항값은 50Ω/cm2 이하, 바람직하게는 30Ω/cm2 이하, 더욱 바람직하게는 10Ω/cm2이다.

금속막의 표면 저항값이 50Ω/cm2 이하이기 때문에, 금속막에 전기가 흐르기 쉽고 낮은 전압에서 승온할 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체(1)는 금속막(4)과 전기적으로 접속된 전극(5)을 구비한다. 또한, 전극(5)은 동박(銅箔)으로 구성되어 있다.

또한, 도 1에 나타낸 예에서는 전극(5)은 유리기재(2)의 대향하는 장변의 가장자리 각각을 따라 금속막(4)의 양측에 설치되어 있음과 아울러, 금속막(4)의 대략 중앙에 설치되어 있다.

여기서, 전극은 반드시 도전층의 대략 중앙에 설치되어 있지 않아도 좋다. 또한, 도전층의 대략 중앙에 설치되는 전극은 시인성을 양호하게 하기 위해 가능한 얇은 것이 바람직하다.

또한, 전극(5)은 각각 폴리아세틸렌 수지 필름층(9)을 통해 금속막(4)에 전기적으로 접속되어 있다.

여기서, 폴리아세틸렌 수지 필름은 도전성 폴리머의 일례이다.

전극이 폴리아세틸렌 수지 필름 등의 도전성 폴리머를 통해 도전층에 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 도전층과 전극의 경계면에서의 밀착이 일체화되어 튼튼해 지고, 도통 불량이 발생하기 어렵다.

또한, 전극(5)에는 각각 전원 케이블(7)이 접속되어 있다. 또한, 전원 케이블(7)은 전극(5)에 전원 케이블(7)을 통해 전력을 공급하는 전원(8)에 접속되어 있다.

또한, 본 발명에서 발열체(1)는 유리기재(2)의 금속막(4)이 설치된 측에 배치되고, 절연성 재료인 유리로 형성된 유리판(3)을 구비한다. 또한, 유리판(3)의 두께는 3mm이다.

여기서, 유리판은 절연층의 일례이다.

또한, 유리판(3)은 직사각형 평판 형상이다.

또한, 유리기재(2)와 유리판(3)은 서로 대략 동일한 면적을 가진다.

또한, 유리기재(2)의 단면에서 유리판(3)의 단면까지, 예를 들면, 부틸 화합물을 부여하여 방수할 수 있다.

또한, 유리기재(2)와 유리판(3) 사이에는 EVA(에틸렌초산비닐 공중합체) 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 금속막(4)과 전극(5)이 부착된 유리기재(2)와, 유리판(3)이 접착되어 있다.

즉, 금속막(4)과, 전극(5)과, EVA 수지 필름 접착층(6)과, 폴리아세틸렌 수지 필름층(9)은 유리기재(2)와 유리판(3) 사이에 위치한다.

또한, 도 1의 일부를 절개한 부분에서 EVA 수지 필름 접착층의 도시를 생략하고 있다.

또한, EVA 수지 필름 대신에, 예를 들면, PVA(폴리비닐 알코올) 수지 필름 또는 PVB(폴리비닐 부티랄) 수지 필름을 접착층으로 배치할 수도 있다.

그러나 EVA 수지 필름을 접착층으로 배치하는 것이 발열체의 방수성을 보다 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

여기서, 도전층은 반드시 기재의 한쪽 면 측에만 배치되어 있지 않아도 좋으며, 기재의 양쪽 면에 배치되어 있어도 좋음은 물론이다.

또한, 본 발명의 발열체는 반드시 절연층을 구비하고 있지 않아도 좋다.

그러나 본 발명의 발열체가 절연층을 구비하고 있으면, 강도가 높아 파손되기 어렵게 되며, 또한, 기재와 절연층으로 전극을 사이에 끼우는 구조가 되기 때문에 전극을 보호할 수 있으며, 또한 전극을 숨길 수 있다. 따라서 바람직하다.

또한, 반드시 전극은 기재의 장변의 가장자리를 따라 도전층에 전기적으로 접속되어 있지 않아도 좋다.

그러나 저항값은 기재의 길이에 반비례하기 때문에, 단변의 가장자리를 따라 도전층에 전기적으로 전극을 접속하는 경우보다도 저항값을 작게 할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 전극은 반드시 동박(銅箔)으로 구성되어 있지 않아도 좋으며, 인듐 주석 산화물(ITO)이나 은박(銀箔) 등 그 밖의 금속으로 구성되어 있어도 좋음은 물론이다.

또한, 전극은 반드시 도전성 폴리머를 통해 도전층에 전기적으로 접속되어 있지 않아도 좋으며, 예를 들면, 열 압착 또는 접착제로 도전층에 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.

그러나 전극이 도전성 폴리머를 통해 도전층에 전기적으로 접속되어 있으면, 도전층과 전극의 경계면에서의 밀착이 일체화되어 튼튼해 지고, 도통 불량이 발생하기 어렵게 되므로 바람직하다.

또한, 도전층은 금속막과 같은 박막 형상의 형태 외에, 와이어 메쉬 같은 망 형상의 형태로 할 수도 있다.

또한, 와이어 메쉬는 구체적으로 예를 들면, 메탈 나노 와이어이다. 또한, 와이어 메쉬를 구성하는 금속은 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 금, 은, 구리, 니켈이다.

또한, 도전층이 와이어 메쉬이면, 도전층의 표면 저항값을 매우 낮게 억제할 수 있다. 예를 들면, 표면 저항값을 10Ω/cm2 이하로 할 수도 있다.

또한, 와이어 메쉬는 구부림이나 꺾어짐에 강하고, 180°의 되접는 꺾음에도 견딜 수 있다.

또한, 철망은 열로 모양을 바꿀 수 있기 때문에, 설치 장소에 맞게 모양을 자유롭게 바꿀 수 있으며, 다양한 장소에 발열체를 설치할 수 있다.

또한, 도전층을 형성하는 도전성 재료는 구체적으로 예를 들면, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물, 탄소 함유 물질 즉 카본, 및 도전성 고분자로부터 선택되는 적어도 한 종류이다.

또한, 탄소 함유 물질은 구체적으로 예를 들면, 카본 나노 튜브이다.

또한, 도전성 고분자는 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT), 폴리피롤(PPy)이다.

또한, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물은 접착성을 갖는 페이스트(paste)이다.

또한, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물에 사용되는 금속은 구체적으로 예를 들면, 금, 은, 구리, 니켈, 금속 산화물이다.

또한, 금속 산화물은 구체적으로 예를 들면, 산화 납, 산화 아연, 산화 규소, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 이트륨, 산화 티탄이다.

또한, 금, 은, 구리, 니켈, 금속 산화물, 또는 카본을 미세 입자로 사용할 수도 있다.

또한, 미세 입자의 입경은 수nm에서 수십nm이다. 입경이 작으면 미세한 배선이 가능하며, 입경이 크면 저항값을 낮출 수 있다. 구체적으로는 50nm 이하의 입경이 바람직하다.

또한, 도전층이 금속막 이외 즉, 도전층이 와이어 메쉬이거나, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물인 접착성 페이스트, 탄소 함유 물질 즉, 카본, 또는 도전성 고분자로 형성되거나 하는 경우, 금속막보다 충격에 강하고, 손상되기 어려우며, 그리고 표면 저항값이 증대하기 어렵다.

또한, 와이어 메쉬를 구성하는 금속, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물, 탄소 함유 물질, 또는 도전성 고분자를 이용하여 도전층을 기재에 면상으로 배치시키는 방법으로는 이하의 방법을 들 수 있다.

예를 들면, 비교적 끓는점이 낮은 용매에 이들 도전성 재료 중 하나를 녹여서, 도전성 재료가 녹은 용액을 기재에 코팅한 후, 용매 증발 온도까지 기재를 가열하는 방법이나, UV 경화 및 열 경화 등 이른바 접착제 같은 처리로 이들 도전성 재료를 기재에 면상으로 접착하는 방법이나 인쇄 방법이 있다.

금속막인 경우는 미세한 균열 즉, 마이크로 크랙의 발생 빈도가 높다.

또한, 금속막을 형성하는 때에 사용되는 스퍼터링(sputtering)은 기재를 고온으로 해 버리기 때문에, 수지제인 기재에 금속막을 형성하려고 하면 기재가 본의 아니게 변형해 버릴 우려가 있다.

또한, 금속막을 형성하는 경우에는 비교적 규모가 큰 장치를 사용할 필요가 있다.

또한 스퍼터링에서 금속막의 표면 저항값을 낮게 하기 위해서는 막을 두껍게 하여야 하며, 막을 두껍게 해 버리면 금속막 특유의 황색을 띠게 되며, 투과율이 떨어져 버린다.

그리고 투과율이 떨어져 버리면 창문 등 높은 투과율이 요구되는 개소에 설치하는 것이 곤란하게 된다.

한편, 와이어 메쉬를 구성하는 금속, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물, 탄소 함유 물질, 또는 도전성 고분자를 이용하여 도전층을 기재에 면상으로 배치시키는 경우는 인쇄법이나 습식 코팅법을 사용하여 비교적 간단하게 도전층을 배치할 수 있다.

또한, 인쇄법이나 습식 코팅법은 스퍼터링 정도로 기재를 고온으로 하지 않기 때문에, 기재로서 수지판이나 수지 필름 등 수지제를 채용할 수 있다.

그리고 기재로서 수지판이나 수지 필름 등 수지제를 채용할 수 있다면 도전층이 설치된 기재를 자유롭게 변형시킬 수 있으며, 발열시키고 싶은 대상물을 따라 발열체를 설치할 수 있다.

예를 들면, 자동차의 창문은 3차원으로 구부러져 있으며, 금속막이 설치된 유리기재를 구비하는 발열체처럼, 평평한 형상으로 변형할 수 없는 것은 설치할 수 없다.

한편, 도전층으로서 와이어 메쉬 등이 설치된 수지판 기재나 수지 필름 기재를 구비하는 발열체이면, 히트건 등을 사용하여 기재를 변형시켜, 창문을 따라 정확하게 배치할 수 있다. 이것은 기재의 유연성과 도전층의 유연성이 모두 있기 때문이다.

특히, 기재나 절연층이 투명하고, 도전층이 와이어 메쉬이면, 메쉬 폭에 따라 다르지만 투과율을 90% 이상으로 유지하면서 표면 저항값을 10Ω/cm2 이하로 한 발열체를 자동차 창문 등에 설치할 수 있다.

또한, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물, 탄소 함유 물질, 또는 도전성 고분자를 이용하여 도전층을 기재에 면상으로 배치시킨 경우도, 투과성이 높은 도전층을 배치할 수 있기 때문에, 기재나 절연층이 투명이면 창문 등 투과성이 필요한 대상물에 본 발명의 발열체를 알맞게 설치할 수 있다.

또한, 창문 등 투과성이 필요한 대상물에 본 발명의 발열체를 설치하는 경우에는 전극은 가능한 한 얇은 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명을 적용한 제2 실시 형태의 발열체의 제1 예를 나타낸 개략단면도이다.

도 3에 나타낸 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)를 구비한다. 여기서, 폴리이미드 수지 필름 기재(12)는 기재의 일례이다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 한쪽 면을 따라 면상으로 배치된 메탈 나노 와이어층(14)을 구비한다. 여기서, 메탈 나노 와이어는 와이어 메쉬의 일례이며, 와이어 메쉬는 도전층의 일례이다.

또한, 메탈 나노 와이어층(14)은 폴리이미드 수지 필름 기재(12)에 인쇄법으로 형성된 것이다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 메탈 나노 와이어층(14)과 전기적으로 접속된 전극(5)을 구비한다. 또한, 전극(5)은 동박(銅箔)으로 구성되어 있다.

또한, 전원 케이블 및 전원은 생략한다.

또한, 전극(5)은 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 대향하는 가장자리 각각을 따라 메탈 나노 와이어층(14)의 양측에 설치됨과 아울러, 메탈 나노 와이어층(14)의 대략 중앙에 설치되어 있다.

또한, 전극(5)은 각각 폴리티오펜 수지 필름층(18)을 통해 메탈 나노 와이어층(14)에 전기적으로 접속되어 있다.

여기서, 폴리티오펜 수지 필름은 도전성 폴리머의 일례이다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 메탈 나노 와이어층(14)이 설치된 측에 배치된 동시에 절연성 재료인 트리아세테이트 수지로 형성된 트리아세테이트 수지 필름층(13)을 구비한다.

또한 트리아세테이트 수지 필름층은 절연층의 일례이다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 메탈 나노 와이어층(14)과 트리아세테이트 수지 필름층(13) 사이에 배치된 동시에 메탈 나노 와이어층(14)과 트리아세테이트 수지 필름층(13) 사이에 밀폐 공간(17)을 형성할 수 있는 스페이서부(16)를 구비한다.

또한, 도면에 나타낸 것처럼, 스페이서부(16)는 전극(5)보다도 외측에 배치되어 있다.

또한, 스페이서부(16)의 한쪽 측과 메탈 나노 와이어층(14) 사이에는 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 스페이서부(16)의 한쪽 측과 메탈 나노 와이어층(14)이 접착되어 있다.

또한, 스페이서부(16)의 다른 측과 트리아세테이트 수지 필름층(13) 사이에도 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 스페이서부(16)의 다른 측과 트리아세테이트 수지 필름층(13)이 접착되어 있다.

즉, 밀폐 공간(17)은 메탈 나노 와이어층(14)과, 트리아세테이트 수지 필름층(13)과, 스페이서부(16)에 의해 둘러싸인 공간이다.

또한, 도시하고 있지 않지만, 스페이서부(16)의 내부에는 건조제가 담겨져 있다.

이 건조제에 의해 밀폐 공간(17) 내의 공기를 건조시키고 있다.

또한, 밀폐 공간(17)을 형성함으로써, 단열성을 향상시키고 결로 발생을 억제할 수 있다.

또한, 밀폐 공간(17) 내에 불활성 가스인 아르곤 가스나 트립톤 가스를 주입하거나, 또는 밀폐 공간(17) 내를 진공으로 하거나 하여 단열성을 높여도 좋음은 물론이다.

도 4는 본 발명을 적용한 제2 실시 형태의 발열체의 제2 예를 나타낸 개략단면도이다.

도 4에 나타낸 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)를 구비한다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 한쪽 면을 따라 면상으로 배치된 제1 메탈 나노 와이어층(14A)과, 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 다른 면을 따라 면상으로 배치된 제2 금속 나노 와이어층(14B)을 구비한다.

또한, 제1 메탈 나노 와이어 층(14A) 및 제2 메탈 나노 와이어층(14B)은 폴리이미드 수지 필름 기재(12)에 인쇄법으로 형성된 것이다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 한쪽 면을 따라 면상으로 배치된 제1 메탈 나노 와이어층(14A)에 EVA 수지 필름 접착층(6)을 통해 접착된 제1 트리아세테이트 수지 필름층(13A)을 구비한다. 또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 다른 면을 따라 면상으로 배치된 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과 전기적으로 접속된 전극(5)을 구비한다. 또한, 전극(5)은 동박(銅箔)으로 구성되어 있다.

또한, 전원 케이블 및 전원은 생략한다.

또한, 전극(5)은 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 대향하는 가장자리 각각을 따라 제2 메탈 나노 와이어층(14B)의 양측에 설치됨과 아울러, 제2 메탈 나노 와이어층(14B)의 대략 중앙에 설치되어 있다.

또한, 전극(5)은 각각 폴리티오펜 수지 필름층(18)을 통해 제2 메탈 나노 와이어층(14B)에 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 전극(5)이 설치된 제2 메탈 나노 와이어층(14B)의 측에 배치된 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)을 구비한다.

또한, 전극(5)이 설치된 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과, 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B) 사이에는 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있다.

그리고 전극(5)이 설치된 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과, 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)이 접착되어 있다.

즉, 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과, 폴리티오펜 수지 필름층(18)과, 전극(5)과, EVA 수지 필름 접착층(6)은 폴리이미드 수지 필름 기재(12)와 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B) 사이에 위치한다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 전극(5)이 설치된 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과 접착된 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)의 전극(5)에 접한 측과는 반대 측에 배치된 제3 트리아세테이트 수지 필름층(13C)을 구비한다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)과 제3 트리아세테이트 수지 필름층(13C) 사이에 배치된 스페이서부(16)를 구비한다.

또한, 스페이서부(16)의 한쪽 측과 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B) 사이에는 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 스페이서부(16)의 한쪽 측과 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)은 접착되어 있다.

또한, 스페이서부(16)의 다른 측과 제3 트리아세테이트 수지 필름층(13C) 사이에도 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 스페이서부(16)의 다른 측과 제3 트리아세테이트 수지 필름층(13C)은 접착되어 있다.

그리고 스페이서부(16)는 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)과 제3 트리아세테이트 수지 필름층(13C) 사이에 밀폐 공간(17)을 형성할 수 있다.

즉, 밀폐 공간(17)은 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)과 제3 트리아세테이트 수지 필름층(13C)과 스페이서부(16)에 의해 둘러싸인 공간이다.

도 5는 본 발명을 적용한 제2 실시 형태의 발열체의 제3 예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 5에 나타낸 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)를 구비한다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 한쪽 면을 따라 면상으로 배치된 제1 메탈 나노 와이어층(14A)과 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 다른 면을 따라 면상으로 배치된 제2 금속 나노 와이어층(14B)을 구비한다.

또한, 제1 메탈 나노 와이어층(14A) 및 제2 메탈 나노 와이어층(14B)은 폴리이미드 수지 필름 기재(12)에 인쇄법으로 형성된 것이다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 한쪽 면을 따라 면상으로 배치된 제1 메탈 나노 와이어층(14A) 측에 배치된 제1 트리아세테이트 수지 필름층(13A)을 구비한다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 제1 메탈 나노 와이어층(14A)과 제1 트리아세테이트 수지 필름층(13A) 사이에 배치된 제1 스페이서부(16A)를 구비한다.

또한, 제1 스페이서부(16A)의 한쪽 측과 제1 메탈 나노 와이어층(14A) 사이에는 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 제1 스페이서부(16A)의 한쪽 측과 제1 메탈 나노 와이어층(14A)은 접착되어 있다.

또한, 제1 스페이서부(16A)의 다른 측과 제1 트리아세테이트 수지 필름층(13A) 사이에도 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 제1 스페이서 부(16A)의 다른 측과 제1 트리아세테이트 수지 필름층(13A)은 접착되어 있다.

그리고 제1 스페이서부(16A)는 제1 메탈 나노 와이어층(14A)과 제1 트리아세테이트 수지 필름층(13A) 사이에 제1 밀폐 공간(17A)을 형성할 수 있다.

즉, 제1 밀폐 공간(17A)은 제1 메탈 나노 와이어층(14A)과, 제1 트리아세테이트 수지 필름층(13A)과, 제1 스페이서부(16A)에 의해 둘러싸인 공간이다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과 전기적으로 접속된 전극(5)을 구비한다. 또한, 전극(5)은 동박(銅箔)으로 구성되어 있다.

또한, 전원 케이블 및 전원은 생략한다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 폴리이미드 수지 필름 기재(12)의 전극(5)이 설치된 제2 메탈 나노 와이어층(14B) 측에 배치된 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)을 구비한다.

또한, 본 발명의 발열체(11)는 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B) 사이에 배치된 제2 스페이서부(16B)를 구비한다.

또한, 도면에 나타낸 바와 같이, 제2 스페이서부(16B)는 전극(5)보다도 외측에 배치되어 있다.

또한, 제2 스페이서부(16B)의 한쪽 측과 제2 메탈 나노 와이어층(14B) 사이에는 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 제2 스페이서부(16B)의 한쪽 측과 제2 메탈 나노 와이어층(14B)은 접착되어 있다.

또한, 제2 스페이서부(16B)의 다른 측과 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B) 사이에도 EVA 수지 필름 접착층(6)이 배치되어 있으며, 제2 스페이서부(16B)의 다른 측과 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)은 접착되어 있다.

그리고 제2 스페이서부(16B)는 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B) 사이에 제2 밀폐 공간(17B)을 형성할 수 있다.

즉, 제2 밀폐 공간(17B)은 제2 메탈 나노 와이어층(14B)과, 제2 트리아세테이트 수지 필름층(13B)과, 제2 스페이서부(16B)에 의해 둘러싸인 공간이다.

또한, 도시하고 있지 않지만, 제1 스페이서부(16A)와 제2 스페이서부(16B)의 내부에는 건조제가 담겨져 있다.

이 건조제에 의해 제1 밀폐 공간(17A) 내의 공기 및 제2 밀폐 공간(17B) 내의 공기를 건조시키고 있다.

[실험예]

다음으로, 본 발명의 제1 실시 형태의 발열체(1)와 일반 전열선 부착 유리에 대해, 유리판을 가열하여 유리판의 5분마다의 온도를 측정하였다.

또한, 도 6은 비교 대상인 일반 전열선 부착 유리를 나타낸 개략도이다.

도 6에 나타낸 전열선 부착 유리(200)는 직사각형 평판 형상의 유리판(201)과, 유리판(201)의 한쪽 면에 부착된 평판 형상의 히터판(203)을 구비한다.

또한 히터판(203)에는 사행(蛇行) 전열선(202)이 설치되어 있다.

또한, 전열선(202)에는 도시하지 않은 전원에서 전열선(202)에 전력을 공급하기 위한 전원 케이블(204)이 커넥터(205)를 통해 접속되어 있다.

또한, 본 발명의 발열체(1)의 유리판(3)의 면적과, 전열선 부착 유리(200)의 유리판(201)의 면적은 동일하게 했다.

그리고 본 발명의 발열체(1)의 금속막(4)에 전극(5)을 통해 전력을 공급하여 유리판(3)을 20분간 가열하고, 5분마다 유리판(3)의 온도를 측정했다. 결과를 실시예로서 표 1에 나타낸다.

또한, 전열선 부착 유리(200)의 전열선(202)에 전력을 공급하여 유리판(201)을 20분간 가열하고, 5분마다 유리판(201)의 온도를 측정했다. 결과를 비교예로서 표 1에 나타낸다.

또한, 본 발명의 발열체(1)로의 인가 전압은 30V이며, 전열선 부착 유리(200)로의 인가 전압은 100V였다.

	초기값	5분후	10분후	15분후	20분후
실시예	21℃	31℃	36.0℃	38.0℃	40.5℃
비교예	21℃	25℃	26.5℃	27.5℃	28.0℃

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 발열체(1)는, 전력 공급을 개시하고 나서 5분후에는 유리판(3)의 온도는 30℃를 넘어섰지만, 전열선 부착 유리(200)는, 전력 공급을 개시하고 나서 20분 경과해도 유리판(201)의 온도는 30℃를 넘지 않았다.

이상과 같이, 본 발명의 발열체는 기재를 따라 면상으로 배치된 동시에 도전성 재료로 형성된 도전층과, 도전층과 전기적으로 접속된 전극을 구비하고 있기 때문에, 도전층에 전류를 흐르게 해서 면 방향으로 균일하게 가열할 수 있다.

따라서, 본 발명의 발열체는 종래의 전열선에 의한 발열체보다도 단시간에 원하는 온도로 승온할 수 있다.

특히, 기재로서 수지판이나 수지 필름 등 수지제인 것을 채용하고, 그리고 와이어 메쉬를 구성하는 금속, 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물, 탄소 함유 물질, 또는 도전성 고분자를 이용하여 도전층을 기재에 면상으로 배치하면, 입체적으로 구부러진 대상물을 따라 본 발명의 발열체를 설치할 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체는 폴리이미드 수지 필름과 트리아세테이트 수지 필름과 같은 투명성이 높은 수지 필름을 구비하고, 또한, 투과율이 높고 유연성도 높은 메탈 나노 와이어층을 도전층으로 구비하고 있다.

따라서 3차원으로 구부러진 자동차 창문 등에 본 발명의 발열체를 설치할 수 있고, 한랭지나 한랭시기에 있어서 자동차의 창문 등의 결빙이나 결로를 억제하여 시야를 확보하고 안전성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 발열체는 예를 들면, 건축물의 창유리, 파티션, 욕실 거울, 자동차의 창문, 철도 차량의 창문, 선박의 창문, 오토바이의 바람막이, 메탈 패널, 이화학기기 장치의 보온 창문, 이화학기기 장치의 히터에 적용할 수 있다.

1 발열체 2 유리기재
3 유리판 4 금속막
5 전극 6 EVA 수지 필름 접착층
7 전원 케이블 8 전원
9 폴리아세틸렌 수지 필름층 11 발열체
12 폴리이미드 수지 필름 기재 13 트리아세테이트 수지 필름층
13A 제1 트리아세테이트 수지 필름층
13B 제2 트리아세테이트 수지 필름층
13C 제3 트리아세테이트 수지 필름층
14 메탈 나노 와이어층 14A 제1 메탈 나노 와이어층
14B 제2 메탈 나노 와이어층 16 스페이서부
16A 제1 스페이서부 16B 제2 스페이서부
17 밀폐 공간 17A 제1 밀폐 공간
17B 제2 밀폐 공간 18 폴리티오펜 수지 필름층

Claims

기재와,
상기 기재를 따라 면상으로 배치되고 도전성 재료로 형성된 도전층과,
상기 도전층과 전기적으로 접속된 전극과,
상기 기재의 상기 도전층이 설치된 측에 배치되고 절연성 재료로 형성된 절연층을 구비하고,
상기 전극은 도전성 폴리머를 통해 상기 도전층에 전기적으로 접속되고,
상기 도전층은 상기 기재의 양측에 마련되는 제1 메탈 나노 와이어층과 제2 메탈 나노 와이어층을 포함하고,
상기 절연층은 복수로 마련되고 어느 하나의 절연층은 상기 제1 메탈 나노 와이어층에 접착층에 의해 부착되고, 다른 하나의 절연층은 상기 제2 메탈 나노 와이어층과 이격 배치되어 접착층에 의해 부착되고,
상기 제2 메탈 나노 와이어층과 상기 다른 하나의 절연층 사이에는 상기 전극과 상기 도전성 폴리머가 배치되고,
상기 제2 메탈 나노 와이어층과 상기 절연층의 사이에는 상기 접착층이 마련되는 것을 특징으로 하는 발열체.
청구항 1에 있어서,
상기 기재는 수지판 또는 수지 필름이며,
상기 도전층은 와이어 메쉬인
발열체.
청구항 1에 있어서,
상기 도전성 재료는 탄소 함유 물질과 금속의 혼합물, 탄소 함유 물질, 및 도전성 고분자로부터 선택되는 적어도 한 종류인
발열체.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 도전층과 상기 절연층 사이 또는 상기 절연층들 사이에 배치되고, 상기 도전층과 상기 절연층 사이 또는 상기 절연층들 사이에 밀폐 공간을 형성할 수 있는 스페이서부를 구비하는
발열체.
청구항 1에 있어서,
상기 기재는 직사각형의 판 형상이며,
상기 전극은 상기 기재의 장변의 가장자리를 따라 상기 도전층에 전기적으로 접속된
발열체.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 기재, 상기 도전층 및 상기 절연층은 투과성을 갖는
발열체.