KR100918492B1 - 원적외선 방폭 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 외부 전원을 공급받아 발열되며 탄소섬유재질로 이루어진 열선이 구비된 발열층; 발열층의 하부에 설치되고, 열선으로부터 열을 전달받아 적외선을 방출하는 적외선판; 적외선판의 하부에 설치되고, 적외선판에서 방출된 적외선을 상방으로 반사시키는 알루미늄복사판; 알루미늄복사판의 하부에 설치되고, 열선에서 전달된 열이 하방으로 전달되지 않도록 단열하는 단열운모판; 및 발열층의 상부 및 단열운모판의 하부를 감싸는 SUS재질의 상부SUS플레이트 및 하부SUS플레이트를 포함하는 원적외선 방폭 히터가 제공된다. 개시된 원적외선 방폭 히터에 따르면, 탄소섬유재질의 열선을 사용함에 따라 적외선의 반영구적인 방출이 가능하고 인체에 유해한 전자파 및 자외선이 발생되지 않으며, 적외선판 및 알루미늄복사판을 이용하여 적외선 전달 효율이 더욱 증대될 수 있고, 반사판을 이용하여 가열하고자 하는 대상에 열의 집중도를 높여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

원적외선, 히터, 탄소섬유, 실리카섬유, 도장

Description

원적외선 방폭 히터{Infrared explosion proof heater}

본 발명은 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도장면의 건조 등에 사용되는 원적외선 방폭 히터에 관한 것이다.

일반적으로 도장면의 건조에는 원적외선 히터를 사용하는데, 이러한 원적외선 히터는 종래의 히터에 비하여 90% 이상의 에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 원적외선 히터는 열의 전달이 복사에 의하여 이루어지므로 공기를 데우지 않고 적외선이 직선으로 가열하고자 하는 대상물에 도달하므로 열손실 없이 신속한 건조가 가능하다. 또한, 적외선의 진동수와 가열하고자 하는 대상물의 진동수를 일치시킴으로써 가열하고자 하는 대상물의 내부 및 외부의 온도를 동시에 상승시킬 수 있어서 도장면의 건조 효율을 극대화할 수 있다.

상기와 같은 원적외선 히터는 적외선을 발생시키기 위하여 히터의 표면에 적외선 발생물질인 세라믹 등을 코팅하여 사용하는데, 이와 같이 히터의 표면에 코팅된 적외선 발생물질은 외부에 노출되어 있으므로 코팅면이 쉽게 벗겨지게 된다는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 코팅물질은 수명이 짧으므로 사용시간에 따라 적외선 방출량이 낮아지게 되며, 일정시간 사용 후에는 다시 코팅을 해야한다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 그 수명을 연장시키고, 적외선 방출효율을 개선한 적외선 히터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원적외선 방폭 히터는, 외부 전원을 공급받아 발열되며 탄소섬유재질로 이루어진 열선이 구비된 발열층; 상기 발열층의 하부에 적층되고, 상기 열선의 발열된 열을 전달받아 적외선을 방출하는 적외선판; 상기 적외선판의 하부에 적층되고, 상기 적외선판에서 방출된 적외선을 상방으로 반사시키는 알루미늄복사판; 상기 알루미늄복사판의 하부에 적층되고, 상기 열선에서 전달된 열이 하방으로 전달되지 않도록 단열하는 단열운모판; 및 상기 발열층의 상부 및 상기 단열운모판의 하부를 각각 감싸는 SUS재질의 상부SUS플레이트 및 하부SUS플레이트를 포함한다.

또한, 상기 발열층은, 상기 열선의 외면을 감싸고 상기 열선이 절연성을 갖도록 하는 실리카섬유를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 상기 하부SUS플레이트의 하부 일측에 연결되고, 상기 열선으로부터 발생된 열을 반사시켜 상기 열이 집중되도록 하는 반사판을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 상부SUS플레이트의 상면에 추가로 설치되는 추가적외선판이 더 구비될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 추가적외선판의 상단에서 상기 하부SUS플레이트의 하단을 감싸도록 설치되어, 상기 추가적외선판이 상기 상부SUS플레이트의 상면에 고정되도록 하는 망형의 고정틀이 더 구비될 수 있다.

그리고, 상기 적외선판 및 상기 추가적외선판은, 운모, 카본, 조개가루가 혼합되어 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 원적외선 방폭 히터에 따르면, 다음과 같은 효과를 나타낸다.

첫째, 탄소섬유재질의 열선을 사용함에 따라 적외선의 반영구적인 방출이 가능하고 인체에 유해한 전자파 및 자외선이 발생되지 않는 이점이 있다.

둘째, 열선의 열을 통해 적외선을 방출하는 적외선판과, 이에 부가적으로 적외선판 하부의 알루미늄복사판을 이용하여 전달하고자 하는 대상으로의 적외선 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

셋째, 반사판을 사용하여 가열하고자 하는 곳으로 열을 집중시킬 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

넷째, 단열운모판을 잉요하여 히터의 하방으로는 열전달을 차단함에 따라 별도의 시설, 인체 또는 반사판이 열적 영향을 받지 않도록 할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상 적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방폭 히터의 개략 단면도, 도 2는 도 1이 방사판에 설치되는 사시도, 도 3은 도 2의 히터 부분의 저면을 나타내는 사시도, 도 4는 도 2의 결합사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방폭 히터(100)는, 상단의 상부SUS플레이트(110), 하단의 하부SUS플레이트(160), 상부SUS플레이트(110)와 하부SUS플레이트(160)의 사이의 발열층(120), 적외선판(130), 알루미늄복사판(140), 단열운모판(150)의 적층 구조를 갖는다.

상기 상부SUS플레이트(110)와 하부SUS플레이트(160)는 상기 발열층(120)의 상부 및 상기 단열운모판(150)의 하부를 각각 감싸서 보호하는 부분으로서, 내식성 및 내열성이 우수한 SUS재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 발열층(120)은 탄소섬유재질로 이루어진 열선(121)이 구비된 부분으로서, 상기 상부SUS플레이트(110)의 하부에 적층된다. 이러한 열선(121)은 도 2 또는 도 3에 도시된 외부 전원공급장치(10)로부터 전원을 공급받아 발열이 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 열선(121)이 탄소섬유재질로 이루어짐에 따라, 인체에 유해한 전자파 및 자외선이 발생하지 않음은 물론이며 반영구적으로 적외선을 방출할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 탄소섬유재질의 열선(121)은 탄소(카본)을 원재료로 함에 따라, 열에 강하고, 내구성이 있으며 가벼운 이점도 있다.

이러한 열선(121)은, 다수 개가 병렬로 배치되거나 단일의 열선이 히터(100)의 전체 평면적에 대해 직렬로 지그재그 배치되는 등의 다양한 형태로 배열될 수 있는데, 이러한 열선(121)의 배열 형태는 본 기술범주 내에서 당업자에 의해 다양하게 변경가능한 부분에 해당된다.

한편, 상기 전원공급장치(10)의 전력사양은 200V/2.5㎾일 수 있는데, 이러한 경우 탄소섬유재질의 열선(121)은 그보다 작은 능력의 1.8㎾의 규격이 이용될 수 있으나 반드시 상술한 바로 한정되는 것은 아니다.

상기 적외선판(130)은 발열층(120)의 하부에 적층되고, 상기 열선(121)의 발열된 열을 전달받아 적외선을 방출하는 부분이다.

그리고, 상기 알루미늄복사판(140)은 적외선판(130)의 하부에 적층되고, 적외선판(130)에서 방출된 적외선이 상방으로 유도되도록, 적외선을 상방으로 반사시켜 상방으로의 적외선 전달 효율을 높일 수 있는 부분이다.

그리고, 상기 단열운모판(150)은 상기 알루미늄복사판(140)의 하부에 적층되 고, 상기 열선(121)에서 전달된 열이 하방으로 전달되지 않도록 단열하는 부분이다. 이러한 단열운모판(150)은 운모(돌비늘)로 이루어진 것으로서 운모는 단열 특성이 우수하다.

이상과 같은 본 발명에서 도 1의 히터(100) 상방에는 히터(100)에 의해 건조될 대상(ex, 도장면)이 위치할 수 있는데, 본 발명의 열선(121), 적외선판(130), 알루미늄복사판(140)의 구성에 따르면 상술한 건조대상 측으로의 열전달 및 적외선 방출이 효과적으로 이루지도록 한다. 더욱이, 단열운모판(150)의 하방으로는 열전달이 차단되도록 하여 별도의 시설 또는 인체가 열적 영향을 받지 않도록 할 수 있다.

이상과 같은 열선(121)은 도 1과 같이 적층되어 도 2와 같이 하나의 구조물로 구성될 수 있다.

도 2에서 열선(121)의 최상면은 도 1의 상부SUS플레이트(110)에 해당된다. 또한, 열선(121)의 사방 가장자리 측면은 깔끔하게 마감처리될 수 있는데, 그러한 마감처리로서 용접에 의한 덧댐 방식이 이용될 수 있으나 본 발명에서는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도 2 또는 도 3에 도시된 히터(100)는 상술한 마감처리로 인해 측면이 깔끔하게 정리된 경우로서 단일의 판재 형태를 가질 수 있다. 이상과 같이 본 발명의 히터(100)는 외부가 SUS재질로 되어있고 또한 상술한 마감처리를 통해 외부로부터의 공기 유입이 단절됨에 따라 폭발 방지 즉, 방폭의 효과가 있다.

한편, 도 3은 도 2의 히터(100)을 뒤집은 저면에 해당되는 것으로서 저면에 해당되는 하부SUS플레이트(160)의 일측에는, 외부 전원공급장치(10)의 전원이 히터(100) 내측의 열선(121)으로 공급될 수 있도록 하는 케이블홀(163)이 한 쌍으로 형성될 수 있다.

예를 들면, 전원공급장치(10)에 연결된 전원공급 케이블을 하부SUS플레이트(160)의 케이블홀(163)을 통해 열선(121)에 연결하는 등의 방식이 이용될 수 있다.

물론, 플레이트 내부에 적층되는 단열운모판(150), 알루미늄복사판(140), 적외선판(130)의 폭을 하부SUS플레이트(160)의 폭에 비해 약간 좁게 하여, 케이블홀(163)을 통한 전원공급 케이블과 열선(121) 간의 연결이 용이하도록 하는 것도 가능한데, 이는 본 기술범주 내에서 용이하게 설계 변경 가능한 부분이며 다양한 실시예가 존재할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 열선(121)의 외면을 감싸고 상기 열선(121)이 절연성을 갖도록 하는 실리카섬유(Silica Cloth, 122)를 더 포함할 수 있다.

상기 실리카섬유(122)는 석면을 대체하는 내열재로서 600℃의 온도에서도 견딜 수 있는 절연성을 가진다. 이와 같은 실리카섬유(122)를 이용하여 상기 열선(121)의 외면을 원형으로 감싸는 것에 의해 상술한 절연성을 갖도록 할 수 있다. 도 1의 경우는 실리카섬유(122)가 열선(121)의 외면을 둘러 감싼 상태에 관한 단면에 해당되므로 상하층으로 구분되어 표현되어 있다.

여기서, 실리카섬유(122)의 내열성은 상술한 600℃로 한정되는 것이 아니며, 많게는 2000℃까지 견딜 수 있는 종류도 있다. 예를 들어, 본 발명의 히터(100)가 350℃ 내지 400℃ 가량의 발열성을 갖는 경우, 상기 실리카섬유(122)는 600℃의 내열성을 갖는 사양을 선택하여도 그 기능을 발현하는 데에는 충분하다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 2와 같이, 상기 하부SUS플레이트(160)의 하부 일측에 연결되고, 상기 열선(121)으로부터 발생된 열을 반사시켜 원하는 가열 또는 건조 대상에 열이 집중되도록 하는 반사판(170)을 더 포함할 수 있다.

이러한 반사판(170)은 반사 성능이 우수한 알루미늄 재질로 이루어질 수 있으며, 그 형태는 콘 형상과 같이 상방으로 갈수록 측면의 직경이 좁아지는 형태로 구성될 수 있다.

그리고, 반사판(170)의 바닥면에 형성된 관통구(171)와 하부SUS플레이트(160)의 하부 일측의 플랜지(161)에 형성된 관통홀(162) 간의 나사결합에 의해 상술한 반사판(170)과 히터(100)간의 결합이 이루어질 수 있으나, 그 결합방식은 반드시 상술한 바로 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명에 따르면, 도 1, 도 2, 도 4와 같이, 상기 상부SUS플레이트(110)의 상면에 추가로 설치되는 추가적외선판(180)이 더 구비될 수 있다.

상기 추가적외선판(180)은, 상기 히터(100) 내부의 도 1의 적외선판(130)과 동일한 재질로 이루어질 수 있는데, 상기 히터(100)의 상면을 통한 열에 의한 적외선 방출 효과가 더욱 극대화될 수 있는 효과가 있다.

여기서, 상기 적외선판(130) 및 상기 추가적외선판(180)(100%)은, 운모(80%), 카본(5%), 조개가루(15%)가 혼합되어 구성된 형태일 수 있으나, 반드시 상술한 바로 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명에서는, 도 2 또는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 추가적외선판(180)이 상기 상부SUS플레이트(110)의 상면에 안정되게 고정되도록, 추가적외선판(180)의 상단에서 하부SUS플레이트(160)의 하단을 둘러싸도록 설치되는 고정 틀(190)이 더 구비될 수 있다.

이러한 고정틀(190)은 방사되는 원적외선 및 발열의 효과가 저하되지 않도록, 도 2 또는 도 4와 같이 망형으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 고정틀(190)은 내열성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이상과 같은 본 발명의 구조에 따르면 판재 형상으로 제조 가능하고 SUS재질로 구성되어 강도가 충분하며 제작이 용이한 이점이 있어, 넓이가 큰 히터로의 제조가 가능하므로, 가열 범위 또는 건조 범위가 넓은 대상에 응용되어 가열 또는 건조 시간을 크게 절약하며 작업효율을 크게 증대시킬 수 있다.

이하에서는, 이상과 같은 본 발명의 히터(100)에 이용된 탄소섬유재질의 열선(121)과 적외선판(130)만을 이용하여, 원적외선 시험을 의뢰하여 원적외선 방사효과를 측정한 결과를 후술할 표 1 및 도 5 내지 도 6을 참고로 하여 살펴보기로 한다.

도 5 내지 도 6의 가로축은 파장이고, 세로축은 각각 파장별 방사율, 방사에너지 값을 나타낸다.

원적외선 방사 시험의 대상은 원적외선 방사가 가능한 구성만이 그 대상에 해당되고 본 발명에서는 탄소섬유재질의 열선(121)과 적외선판(130)만이 이에 해당되므로, 탄소섬유재질의 열선(121)과 적외선판(130)의 적층 구조를 이용하여 시험이 시행되었다.

이러한 원적외선 방사 시험은, 사단법인 한국원적외선협회 부설의 한국원적 외선응용평가연구원에 의뢰하여 수행하였고, 그 결과에 관한 시험성적서 요약문은 아래의 표 1에 개시되어 있다.

[표 1]

표 1에 기재된 바와 같이, 실험은 300℃에서 시행되었고, 탄소섬유재질의 열선(121)과 적외선판(130)으로 이루어진 본 시험대상구조와, 비교대상인 블랙바디(Black Body)를 대비한 시험측정 결과이다.

시험 결과, 방사율은 표1 또는 도 5와 같이 0.880, 방사에너지는 표 1 또는 도 6과 같이 4850W/㎡ㆍ㎛ 정도로서, 비교대상인 블랙바디(Block Body)과 대비하여 볼 때 그 방사 성능이 크게 떨어지지 않는, 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 방폭 히터의 개략 단면도,

도 2는 도 1이 방사판에 설치되는 사시도,

도 3은 도 2의 히터 부분의 저면을 나타내는 사시도,

도 4는 도 2의 결합사시도,

도 5는 본 발명에 이용된 탄소섬유재질의 열선과 적외선판에 관한 원적외선 시험성적서 중의 방사율에 관한 그래프,

도 6은 본 발명에 이용된 탄소섬유재질의 열선과 적외선판에 관한 원적외선 시험성적서 중의 방사에너지에 관한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...원적외선 방폭 히터

110...상부SUS플레이트 120...발열층

121...열선 122...실리카섬유

130...적외선판 140...알루미늄복사판

150...단열운모판 160...하부SUS플레이트

170...반사판 180...추가적외선판

190...고정틀

Claims (6)

1. 외부 전원을 공급받아 발열되며 탄소섬유재질로 이루어진 열선이 구비된 발열층;

   상기 발열층의 하부에 적층되고, 상기 열선의 발열된 열을 전달받아 적외선을 방출하는 적외선판;

   상기 적외선판의 하부에 적층되고, 상기 적외선판에서 방출된 적외선을 상방으로 반사시키는 알루미늄복사판;

   상기 알루미늄복사판의 하부에 적층되고, 상기 열선에서 전달된 열이 하방으로 전달되지 않도록 단열하는 단열운모판; 및

   상기 발열층의 상부 및 상기 단열운모판의 하부를 각각 감싸는 SUS재질의 상부SUS플레이트 및 하부SUS플레이트를 포함하며,

   상기 발열층은, 상기 열선의 외면을 감싸고 상기 열선이 절연성을 갖도록 하는 실리카섬유를 더 포함하고,

   상기 상부SUS플레이트의 상면에 추가로 설치되는 추가적외선판이 더 구비되며,

   상기 추가적외선판의 상단에서 상기 하부SUS플레이트의 하단을 둘러싸도록 설치되어, 상기 추가적외선판이 상기 상부SUS플레이트의 상면에 고정되도록 하는 망형의 고정틀이 더 구비되고,

   상기 하부SUS플레이트의 하부 일측에 연결되고, 상기 열선으로부터 발생된 열을 반사시켜 열이 집중되도록 하는 반사판을 더 포함하며,

   상기 적외선판 및 상기 추가적외선판은 운모, 카본, 조개가루가 혼합되어 구성된 원적외선 방폭 히터.
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