KR100567946B1 - 고출력 적외선 방사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고출력 적외선 방사장치는, 고온으로 가열되어 고출력의 적외선을 방사하는 것으로, 그 몸체의 일측면에는 구조적인 강도 보강 및 발열체의 고정을 위한 돌출턱과 그 돌출턱에 연장된 U-형 채널 및 그 U-형 채널에 연장된 ㄱ-앵글형의 벽체가 형성되어 있는 방사체; 방사체의 배면에 설치되며, 외부로부터 공급된 전기에너지에 의해 발열하여 상기 방사체의 표면을 고온으로 가열하는 발열체; 발열체의 상면 및 양측면부를 에워싸도록 발열체 위에 설치되며, 발열체로부터 발생된 열의 배면 및 측면방향으로의 전달을 차단하기 위한 제1단열재; 제1단열재 위에 설치되되, 그 양단부가 상기 방사체의 ㄱ-앵글형 벽체의 수평면부에 밀착되도록 설치되며, 상기 발열체로부터 발생된 열의 배면방향으로의 전달을 차단하기 위한 제2단열재; 및 제2단열재의 상면에 밀착 설치되며, 상기 제1,2단열재의 보호 및 구조체 전체의 기계적인 강도를 보강하기 위한 강도보강재를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 피가열물이 있는 전면방향을 제외한 배면 및 측면방향을 단열재로 차폐함으로써 적외선을 피가열물에 집중 조사할 수 있고, 높은 열전도성을 가진 적외선 방사재료로 방사체의 전면을 코팅함으로써 고효율의 적외선을 방사할 수 있다.

Description

고출력 적외선 방사장치{Apparatus for radiating high power infrared rays}

도 1은 본 발명에 따른 고출력 적외선 방사장치의 전체적인 구성을 보여주는 분리사시도.

도 2는 도 1의 적외선 방사장치에서 발열체 및 제1단열재가 설치됨없이 조립된 상태에서의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...방사체 120...발열체

130...제1단열재 140...제2단열재

150...강도보강재 110t...돌출턱

110c...U-형 채널 110w...ㄱ-앵글형 벽체

본 발명은 에너지 전달특성이 우수한 적외선을 고출력으로 방사시킬 수 있는 고출력 적외선 방사장치에 관한 것으로서, 특히 적외선을 피가열물이 있는 방향으로만 방사시킬 수 있는 구조를 갖는 고출력 적외선 방사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 적외선(infrared rays)은 전자기파이므로 직진성, 반사성, 투과성, 흡수성 등을 가지며 기존의 전도나 대류와 같은 열전달 방식과는 전혀 다르게 중간매질이 없이 피가열물에 직접 흡수되어 열로 전환되므로 급속, 균일하게 가열시키는 특징을 가지고 있다. 적외선을 가열원으로 사용할 경우 에너지 효율이 높고 전도나 대류 가열보다는 피가열물을 균일하게 가열시킬 수가 있어 고품질의 제품생산이 가능하다. 또한, 적외선 방사체의 다양한 구조설계가 가능하므로 방사체 형상과 적외선 반사체를 적절히 활용하면 피가열물만을 집중 가열(spot heating)하는 것이 가능하다.

그동안 대면적 원적외선 방사체의 생체활성 및 난방용의 온열 판넬에 대한 기술이 소개되었으나, 산업용의 고온 고출력 방사체는 바인더, 고온방사체, 고온단열재, 절연재 등의 재료기술에 대한 한계로 상업화가 되어 있지 않다.

공개실용신안공보 실1998-062687호에서는 원적외선을 방사하는 온도 패널에 관한 기술을 소개하고 있는 바, 원적외선 방사 세라믹으로 제조된 여러 개의 패널을 알루미늄이나 철판, 동판과 같은 금속판의 상부에 접착제를 이용하여 고정시켜 세라믹 온돌합판을 구성함으로써 돌침대 바닥부의 매트리스 등으로 사용할 수 있는 원적외선 방사 세라믹 온돌패널에 대하여 기술되어 있다. 그리고, 공개실용신안공보 실2000-0011924호는 원적외선 방사물질인 흙, 석분, 게르마늄을 택일하거나 혼 합하여 음, 양각하여 형성된 성형틀내에 주입하고 기계적인 압력과 고온으로 열처리하여 경도가 높은 원적외선 방사물질로 된 천정 및 벽면용 패널에 관한 고안으로, 사무실이나 주택 등의 천정과 벽면에 부착하여 시공되는 재료로, 천연색소를 사용하여 색상을 다양화하여 사용자의 취향에 맞춰서 선택할 수 있게 하는 원적외선 방사물질로 된 천정 및 벽면용 패널에 대하여 기술되어 있다. 또한, 등록실용신안 제20-0152249호는 소정의 코팅물에 가하는 면상발열체를 갖는 원적외선 건조기에 관한 것으로, 다결정주석, 세라믹, 석영유리 및 강화유리를 혼합하여 판상으로 응고시켜 면상발열체를 만들고 그 뒷면에 실버접착제로 전극이 형성되게 고정하여 원적외선 건조기의 히트부측 면상발열체로부터 균일한 온도로 코팅물에 열이 가해질 수 있게 하는 장치에 대하여 기술되어 있다.

원적외선 방사체는 세라믹이나 카본흑체들이 사용되고 있는데 유기물질에의 흡수효율이 우수한 5-15㎛ 대역의 파장을 갖는 원적외선을 에너지 밀도가 높게 대량 방사시키기가 어렵다. 현재 적외선 가열설비로는 할로겐램프, 발열선의 전기절연이 문제되어 금속관에 발열선을 넣고 무기물로 채워 절연한 시즈히터, 세라믹 소결관, 세라믹 소결방사체 등이 상업화 되어 있으나, 대량 방사 시는 이들 모두 가열체의 표면온도가 500℃ 이상으로 고온이어서 근적외선 방사분율이 매우 높고 방사체의 표면이 둥근 파이프 형태이기 때문에 방사파의 방향제어가 불가능하며 단열재의 적용이 어려운 구조이므로 고효율의 전열설비의 제작이 불가능하다.

에너지 소모가 큰 산업용 전열설비는 대부분이 물의 증발용 건조기, 발효숙성, 고분자 경화, 유기용매의 휘발 등의 목적으로 사용되고 있다. 특히 식품, 식약 재, 섬유, 제지, 도료코팅/함침 등의 처리공정에서 가열기술의 중요성이 확대되고 있는데 피가열물질의 대부분이 천연 및 합성 고분자들이므로 적외선이 탁월한 성능을 보일 것으로 기대된다.

본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 적외선을 피가열물이 있는 한 쪽 방향으로만 방사 또는 집속시킬 수 있고 다른 쪽 방향은 단열이 가능한 구조를 가지며, 방사체의 크기를 자유롭게 조절할 수 있는 고출력 적외선 방사장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 표면에 적외선 방사재료를 코팅함으로써 고출력 적외선 방사가 가능하여 산업용 가열이나 조리용에 적용할 수 있는 고출력 적외선 방사장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고출력 적외선 방사장치는,

고온으로 가열되어 고출력의 적외선을 방사하는 것으로, 그 몸체의 일측면에는 구조적인 강보 보강 및 발열체의 고정을 위한 돌출턱과 그 돌출턱에 연장된 U-형 채널 및 그 U-형 채널에 연장된 ㄱ-앵글형의 벽체가 형성되어 있는 방사체;

상기 방사체의 배면에 설치되며, 외부로부터 공급된 전기에너지에 의해 발열하여 상기 방사체의 표면을 고온으로 가열하는 발열체;

상기 발열체의 상면 및 양측면부를 에워싸도록 발열체 위에 설치되며, 발열체로부터 발생된 열의 배면 및 측면방향으로의 전달을 차단하기 위한 제1단열재;

상기 제1단열재 위에 설치되되, 그 양단부가 상기 방사체의 ㄱ-앵글형 벽체의 수평면부에 밀착되도록 설치되며, 상기 발열체로부터 발생된 열의 배면방향으로의 전달을 차단하기 위한 제2단열재; 및

상기 제2단열재의 상면에 밀착 설치되며, 상기 제1,2단열재의 보호 및 구조체 전체의 기계적인 강도를 보강하기 위한 강도보강재를 포함하여 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 고출력 적외선 방사장치를 보여주는 것으로서, 도 1은 전체적인 구성을 보여주는 분리사시도이고, 도 2는 발열체 및 제1단열재가 설치됨없이 조립된 상태에서의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고출력 적외선 방사장치는 방사체(110), 발열체(120), 제1단열재(130), 제2단열재(140) 및 강도보강재(150)를 포함하여 구성된다.

상기 방사체(110)는 고온으로 가열되어 고출력(1-50kW/㎡급)의 적외선을 방사하는 것으로, 그 몸체의 일측면에는 구조적인 강도 보강 및 발열체의 고정을 위한 돌출턱(110t)과 그 돌출턱(110t)에 연장된 U-형 채널(110c) 및 그 U-형 채널 (110c)에 연장된 ㄱ-앵글형의 벽체(110w)가 형성된다. 여기서, 이와 같은 방사체 (110)는 금속재질로 제작되는데, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 등의 금속재질이 사용될 수 있으며, 압출, 프레스(press), 주물(casting) 등에 의해 성형 제작된다. 여기서, 바람직하게는 고효율의 적외선 방사를 위해 높은 열전도성을 가진 적외선 방사재료(예를 들면, 고효율 적외선 방사 세라믹 분말과 고온용 바인더의 혼합체)로 방사체(110)의 전면을 코팅한다.

상기 발열체(120)는 상기 방사체(110)의 배면에 설치되며, 외부로부터 공급된 전기에너지에 의해 발열하여 상기 방사체(110)의 표면을 고온으로 가열한다. 이와 같은 발열체(120)로는 저항발열선이 내장된 시즈 히터(seize heater)나 절연피복 처리된 발열선이 사용될 수 있다.

상기 제1단열재(130)는 상기 발열체(120)의 상면 및 양측면부를 에워싸도록 발열체(120) 위에 설치되며, 발열체(120)로부터 발생된 열의 배면(본 도면에서는 상면) 및 측면방향으로의 전달을 차단한다.

상기 제2단열재(140)는 상기 제1단열재(130) 위에 설치되되, 그 양단부가 상기 방사체의 ㄱ-앵글형 벽체(110w)의 수평면부에 밀착되도록 설치되며, 상기 발열체(120)로부터 발생된 열의 배면방향(본 도면에서는 상면방향)으로의 전달을 차단한다. 여기서, 이상과 같은 제1,제2단열재(130)(140)의 재질로는 세라믹 단열재(세라믹 울, 무기발포 단열재)가 사용될 수 있다.

상기 강도보강재(150)는 상기 제2단열재(140)의 상면에 밀착 설치되며, 상기 제1,2단열재(130)(140)의 보호 및 구조체 전체의 기계적인 강도를 보강한다. 또한, 이 강도보강재(150)의 몸체 소정 부위에는 필요시 방사체 장치 전체를 고정하기 위한 크램프를 부착할 수도 있다. 이와 같은 강도보강재(150)로는 일반적인 금속재판이면 모두 사용이 가능하나, 장치 전체에 미치는 중량 및 부식 등을 고려하여 바람 직하게는 알루미늄판이 사용된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 고출력 적외선 방사장치는 적외선의 방사에 있어서 적외선을 피가열물이 있는 방향으로만 방사할 수 있도록 전면방향을 제외한 배면 및 측면방향을 단열재로 차폐함으로써 적외선을 피가열물에 집중 조사할 수 있는 장점이 있다. 또한, 높은 열전도성을 가진 적외선 방사재료(예를 들면, 고효율 적외선 방사 세라믹 분말과 고온용 바인더의 혼합체)로 방사체의 전면을 코팅함으로써 고효율의 적외선을 방사할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 고온으로 가열되어 고출력의 적외선을 방사하는 것으로, 그 몸체의 일측면에는 구조적인 강도 보강 및 발열체의 고정을 위한 돌출턱과 그 돌출턱에 연장된 U-형 채널 및 그 U-형 채널에 연장된 ㄱ-앵글형의 벽체가 형성되어 있는 방사체;

   상기 방사체의 배면에 설치되며, 외부로부터 공급된 전기에너지에 의해 발열하여 상기 방사체의 표면을 고온으로 가열하는 발열체;

   상기 발열체의 상면 및 양측면부를 에워싸도록 발열체 위에 설치되며, 발열체로부터 발생된 열의 배면 및 측면방향으로의 전달을 차단하기 위한 제1단열재;

   상기 제1단열재 위에 설치되되, 그 양단부가 상기 방사체의 ㄱ-앵글형 벽체의 수평면부에 밀착되도록 설치되며, 상기 발열체로부터 발생된 열의 배면방향으로의 전달을 차단하기 위한 제2단열재; 및

   상기 제2단열재의 상면에 밀착 설치되며, 상기 제1,2단열재의 보호 및 구조체 전체의 기계적인 강도를 보강하기 위한 강도보강재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고출력 적외선 방사장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방사체는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 중의 어느 하나의 금속재로 제작된 것을 특징으로 하는 고출력 적외선 방사장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 방사체의 전면은 높은 열전도성을 가진 적외선 방사재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 고출력 적외선 방사장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 적외선 방사재료는 고효율 적외선 방사 세라믹 분말과 고온용 바인더의 혼합체인 것을 특징으로 하는 고출력 적외선 방사장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 발열체는 저항발열선이 내장된 시즈 히터나 절연피복 처리된 발열선 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고출력 적외선 방사장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1,제2단열재는 세라믹 단열재인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 고출력 적외선 방사장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 세라믹 단열재는 세라믹 울이나 무기발포 단열재 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고출력 적외선 방사장치.

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