KR0121043Y1 - 원적외선 히이터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 사우나실 등 고온환경에 사용되기에 적합한 신규한 구성의 원적외선히이터를 개시한다.

종래의 원적외선 히이터는 사우나실등 고온의 밀폐된 환경에서는 사용이 곤란하여, 벽체를 뚫고 방열부와 구동부를 분리배치하거나 고가의 내열성부품을 사용하여 구성해야 하는 문제가 있었다.

본 고안에서는 구동부를 기밀로 구성하여 강제급기가 이루어지도록 하고 이 급기흐름에 의해 회로기판을 냉각하도록 함으로써, 고온환경하에서도 염가의 부품으로 비례제어가 가능하도록 하였다.

Description

원적외선 히이터

제1도는 종래의 원적외선 히이터의 구성를 보이는 개략 단면도.

제2도는 종래의 사우나용 원적외선 히이터의 설치상태를 보이는 개략 단면도,

제3도는 본 고안에 의미한 원적외선 히이터의 구성를 보이는 개략 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:구동부 F:배기팬

20:방열부 B:버어너

11:회로기판 T:온도센서

13:배기관 V:제어밸브

14:급기관

본 고안은 원적외선(원적외선) 히이터(heater)에 관한 것으로, 특히 사우나(sauna)등 고온환경에 사용되기에 적합한 원적외선 히이터에 관한 것이다.

원적외선은 파장 1㎛~5㎛ 범위의 적외선의 일종으로, 그 파장이 고분자 화합물의 고유진동파장과 유사하므로 고분자물질을 잘 투과하지 못하고 흡수되는 특성을 가진다. 또한 고분자물질에 흡수된 원적외선은 화학적변화를 일으키지 않고 열에너지로그대로 변환되므로 가열효율이 매우 높다. 이에따라 원적외선은 도장(도장)이나 목재, 또는 농산물의 건조에 널리 이용된다.

뿐만아니라 이러한 원적외선의 특성은 멸균등 위생적효과와 함께 인체건강증진에 유익함을 알려져 위생기구나 식기, 각종 건강용품에 널리 응용되고 있다.

이와같은 원적외선을 응요한 난방기구가 원적외선 히이터인바, 제1도에는 특히 가스식 원적외선 히이터를 도시하고 있다.

제1도에서, 히이터의 캐비넷(cabinet)은 방열부(20)와 구동부(10)로 구획되는데, 방열부(20)에는 표면에 세라믹(ceramic)등 원적외선 방사체가 피복된 방열관(radiant tube;21)이 소정의 경로로 배열되고, 구동부(10)는 가스연소 및 제어를 위한 각 구성부품이 설치된다.

즉 구동부(10)에는 가스공급관(G)으로 공급된 가스를 연소시키는 버어너(burner;B)와 가스의 공급을 제어하는 차단밸브(S), 그리고 조작패널(12)로부터의 지령에 따라 이들을 제어하는 제어부가 탑재된 회로기판(11)등이 구비된다.

이러한 원적외선 히이터에 있어서 순환방식은 주로 방열관(21)의 후단에 배기팬(exhaust fan;F) 및 배기관(13)를 설치한 강제 배기식으로 구성되는데, 버어너(B)에는 급기(給氣)는 구동부(10)의 캐비넷에 형성된 퉁풍구(16) 또는 캐비넷의 틈새를 따라 자동적으로 유입된다.

일반적으로 원적외선 히이터에 있어서 제어방식은 주로 ON/OFF 제어, 즉 버어너(B)를 켜고 끄는 조작만을 할수 있는 바, 조작패널(12)을 통해 히이터를 켜게 되면 회로기판(11)의 제어부는 차단밸브(S)를 열어 가스를 공급하고 도시되지 않은 점화장치로 버어너(B)를 착화시키고, 착화가 이루어지지 않은 경우는 차단밸브(S)를 다시 닫아주게 된다. 버어너(B)가 착화되어 연소를 개시하게 되면 제어부는 배기팬(F)을 구동시켜 원활한 연소가 이루어지도록 굽배기를 순환시키게 된다.

이러한 구성의 원적외선 히이터는 대형 공간에서의 집중난방이나 건조등의 목적에는 ON/OFF 제어만으로도 별다른 문제없이 사용될 수 있다.

일반용 건조 또는 난방기기외에 원적외선 히이터의 또다른 큰 사용분야는 사우나나 찜질방등 고온을 요구하는 밀폐공간을 난방하는 것이다. 이러한 사우나등의 내부온도는 약 80~90℃ 이상이 되는 바, 제어부를 구성하는 1C칩이나 저항 또는 컨덴서 등은 이와같은 고온에서는 그 특성이 현저히 달라져 히이터를 적절히 제어하는 것이 불가능하게 된다.

이에따라 종래에는 제2도에 도시된 바와 같은 방법으로 원적외선 히이터를 사우나에 설치하였다.

제2도에서, 원적외선 히이터는 방열부(20)와 구동부(10)를 분리하여 방열부(20)만을 사우나실(R)에 설치하고, 구동부(10)는 사우나실(R) 외부에 설치하여 방열부(20)와 구동부(10)간을 벽체(W)을 관통하는 연장관(17)으로 연결하게 된다.

그런데 주지하다시피 사우나실(R)은 욕탕의 내부에 설치되는 것이 일반적인 바, 고온 다습한 욕탕내에 구동부(10)를 설치할 수는 없으므로 대부분의 사우나실(R)에서는 구동부(10)를 설치할 공간이 적절하지 못하여 히이터의 설치에 많은 난점이 있었다.

이와같은 문제점을 해결하기 위해 고온에서 작동할 수 있는 내열성 회로부품들을 단열재와 함께 탑재하여 제1도와 같은 구성을 채택한 원적외선 히이터가 일부 수입되고 있으나, 이러한 내열성 회로부품은 인공위성이나 군사목적등에 사용되는 것이므로 회로기판(11)의 원가 및 이에 따른 히이터의 가격이 매우 높은 문제가 있었다.

뿐만아니라 제1도에 도시된 바와 같은 구성의 히이터는 연소시 주변의 산소를 소모하므로 사우나실(R)등 밀폐된 공간에 사용되는 경우에는 산소결핍등 치명적인 결과를 초래할 수도 있다.

한편 사우나실(R)에 사용되는 히이터는 사용자의 건강에 직접 관련되는 것이므로 사우나실(R)내의 온도에 따라 적절히 제어될 필요가 있다. 그러나 종래의 히이터에 있어서는 온도에 따른 피드백(feed back) 제어(비례제어)는 커녕, ON/OFF 제어조차도 외부에서 수행해야 하므로, 관리자가 빈번하게 사우나실의 온도를 확인한 뒤 외부로 나가 제어패널(12)을 ON/OFF 조작함으로써 온도를 관리할 수 밖에 없는 불편이 있었다.

이와같은 종래의 문제점을 감안하여 본 고안의 목적은 고가의 고온용 전자부품을 사용하지 않고도 방열부와 구동부를 분리하지 않고 사우나실등의 고온환경에 설치할 수 있어서 ON/OFF 제어뿐아니라 비례 제어도 가능한 원적외선 히이터를 제공하는 것이다.

상술한 목적의 달성을 위해 본 고안에 의한 원적외선 히이터는 구동부를 기밀(氣密:air tight)로 밀봉하고 급기관을 설치하여 배기팬에 의한 강제배기의 부압(負壓)에 의해 강제급기가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와같은 구성에 있어서 제어부가 탑재된 회로기판은 급기의 흐름경로상에 위치하여 급기기류에 의해 냉각되도록 하는 것을 다른 특징으로 하며, 냉각효율의 향상을 위해 급기흐름의 단면적을 감소시키는 오리피스(orifice)판을 회로기판 주위에 설치하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면 회로기판이 급기기류에 의해 냉각되어 고온의 사우나실에 사용되더라도 오동작을 일으킬 염려가 없으므로 염가의 일반부품으로 제어부를 구성할 수 있게 되며, 사우나실의 실내온도에 따른 비례제어도 가능하게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제3도에서, 본 고안에 의한 원적외선 히이터는 종래와 같이 원적외선 방사체가 피복된 방열관(21)이 소정경로로 배열된 방열부(20)와, 연소 및 제어구성부가 설치된 구동부(10)로 구성된다.

구동부(10)에 있어서 방열관(21)의 전단에는 가스공급관(G)을 통해 공급된 가스를 연소시키는 버어너(B)가 구비되고, 후단에는 배기팬(F)을 통해 연소가스가 배기관(13)으로 강제 배기되도록 되어 있다. 배기관(13)은 도시되지 않은 연통에 연결되어 고온의 연소가스를 외부로 배출하게 된다.

본 고안의 특징에 따라 구동부(10)는 기밀로 구성되어 급기관(14)이 구비되므로, 배기팬(F)의 작동에 의한 배기부압에 따라 급기관(14)으로 부터 구동부(10)내에 강제적인 급기가 이루어지게 된다. 급기관(14)에는 도시되지 않은 연장관이 연결되어 상온의 공기가 공급된다.

각 구성부들을 제어하는 제어부가 탑재된 회로기판(11)은 이 급기관(14)으로부터의 급기 흐름경로상에 위치하게 되는데, 회로기판(11)은 이러한 급기의 흐름에 따라 공냉(공냉)방식으로 냉각된다.

본원인의 개략적인 계산과 측정에 의하면 제1도에 도시된 종래의 히이터에 있어서 통풍구(16)를 통해 회로기판(11)의 표면을 통과하는 급기 기류의 유속(流速)은 위치에 따라 달라지지만 대략 0.2~0.3m/sec로 파악되었다.

이에 비해 캐비넷의 구동부(10)측을 기밀로 구성하여 급기관(14)을 설치한 경우, 히이터의 용량과 급기관(14)의 직경에 따라 달라지지만 급기관(14) 입구측의 기류의 유속은 3~4m/sec가 되는 것으로 파악되어, 회로기판(11)의 냉각에 충분한 유속을 나타냄을 알수 있었다.

여기서 회로기판(11)의 냉각효과를 더욱 향상시키기 위해 급기관(14)의 내측에서 회로기판(11)의 둘레에 오리피스판(15)을 설치하는 것이 더욱 바람직하다. 연속법칙(A1·V1=A2·V2; 단 공기의 밀도차이는 무시함)에 의하면 기류의 흐름에 있어서 단면적이 작아지면 유속이 증대되는 바, 이러한 오리피스판(15)은 급기흐름의 유로단면적을 조절함으로써 회로기판(11)을 흐르는 급기흐름의 유속을 조절하여 냉각효율을 향상시키게 된다. 이때 유속의 증대에 따른 회로기판(11)의 마모나 부품의 손상등을 방지해주기 위해 에나멜등 적절한 코팅(coating)을 실시하는 것이 바람직하다.

제3도에서는 이 오리피스판(15)이 구동부(10)의 캐비넷 벽면과 이루는 폭, 즉 단면적인 급기관(14)의 유로단면적 보다 작아지게 된다.

이와같이 회로기판(11)이 충분히 냉각될 수 있으면 종래 원적외선 히이터에서는 불가능했던 사우나실등 고온환경에 사용되는 히이터의 비례제어가 가능하게 된다. 이에 따라 회로기판(11)에는 외기온도, 즉 사우나실등의 실온을 측정하는 온도센서(T)가 접속되고, 가스의 공급 경로에는 그 공급량을 제어하는 제어밸브(V)가 구비된다. 회로기판(11)에 탑재된 마이크로 프로세서등의 제어부는 버어너(B)의 점화 및 소화등 일반적인 ON/OFF 제어뿐 아니라, 온도센서(T)에서 통보된 온도 측정치를 피드백하여 제어밸브(V)를 제어함으로써, 사우나실의 온도를 1,2℃ 이내의 점위로 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

이와같이 본 고안에 의하면 사우나실등 고온환경하에서도 방열부(20)와 구동부(10)를 일체로 구성할 수 있어 그 제작과 설치, 그리고 운용이 극히 용이하게 된다. 또한 고가의 내열성 부품과 단열재를 사용하지 않고도 염가의 일반부품만으로 구성할 수 있어서 제조원가도 크게 절감된다. 뿐만아니라 종래의 원적외선 히이터로는 불가능했던 비례제어도 이루어질 수 있어서, 특히 사우나실에 사용되는 경우 적절한 온도의 유지가 가능하여 사용자의 건강증진에도 크게 유익하다.

또한 본 고안 히이터는 일반적인 난방목적에 사용되는 경우에도 적절한 온도관리가 가능할뿐 아니라 실내산소를 소모하는 문제도 해결되고, 도장과 농산물등의 건조에 사용되는 경우에도 적절한 건조온도의 연속적 유지가 가능하므로 도장품질과 건조효율등을 크게 개선하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 원적외선 방사체가 피복된 방열관이 소정경로로 배열된 방열부와, 가스를 연소시키는 버어너와 연소가스를 배출하는 배기팬 그리고 히이터의 작동을 제어하는 제어부가 탑재된 회로기판이 설치된 구동부를 구비하는 원적외선 히이터에 있어서, 상기 구동부(10)가 기밀로 구성되고 급기관(14)이 설치되어, 상기 배기팬(F)에 의한 강제 배기의 부압에 의해 상기 급기관(14)으로 강제급기가 이루어지는 것을 특징으로 하는 원적외선 히이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 급기관(14)을 통한 급기기류의 흐름경로상에 상기 회로기판(11)이 설치되어 냉각되는 것을 특징으로 하는 원적외선 히이터.
3. 제2항에 있어서, 상기 회로기판(11)의 둘레에 상기 급기기류의 유로단면적을 조절하는 오리피스판(15)이 설치되는 것을 특징으로 하는 원적외선 히이터.
4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회로기판(11)의 제어부에 상기 적외선 히이터의 외기온도를 측정하는 온도센서(T)가 접속되고, 상기 버어너(B)의 가스공급경로상에 가스의 유량을 제어하는 제어밸브(V)가 구비되어, 상기 회로기판(11)의 제어부가 상기 온도센서(T)로 측정된 외기온도에 따라 상기 제어밸브(V)를 제어하는 것을 특징으로 하는 원적외선 히이터.
5. 제1항에 있어서, 상기 급기관(14)에 상온의 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 원적외선 히이터.
6. 제1항에 있어서, 상기 적외선 히이터가 고온의 사우나실에 사용되는 것을 특징으로 하는 원적외선 히이터.