KR101105541B1 - 적외선 전구 및 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소 발열체를 사용하여 열 효율이 높고 각종 용도에 용이하게 적용할 수 있는 범용성이 높은 적외선 전구 및 적외선 전구를 이용한 가열장치를 제공하는 것이며, 외부 전원과의 연결을 위한 단자부를 백열전구의 소켓 형태로 형성하여 종래 백열전구 등의 소켓 형태를 가진 전원 접속부에 쉽게 접속하여 전원을 공급받을 수 있도록 하였고 이러한 소켓부 형태에 적합하게 적외선 전구 내부 전기리드선을 소켓부 일측 방향으로 형성하고, 외측에 탄소사 필라멘트가 나선형으로 권선되고, 중공부에는 -단자 전기리드선을 내장한 내부전원 절연관을 별도로 삽입함으로써 탄소사 필라멘트 발열 중 고온으로 인해 -단자 전기리드선의 절연이 파괴되어 탄소사 필라멘트의 +단자 전기리드선과 단락됨을 방지하고자 한 것입니다.

탄소, 소켓, 석영관, 지지체, 형상기억, 전극

Description

적외선 전구 및 가열장치{Infrared light bulb and Heating apparatus}

본 발명은 열원으로서 사용되는 적외선 전구 및 그 적외선 전구를 이용한 가열장치에 관한 것으로, 외부 전원과의 연결을 위한 단자부를 백열전구의 소켓 형태로 형성하고, 소켓 형태에 맞게 적외선 전구 내부 전기리드선을 소켓부 일측 방향으로 형성하고, 외부 석영관 내부의 전극단자 구조를 개선하여 탄소사 필라멘트 발열시 고온으로 인한 내부전원 절연관 내부에 인입되는 -단자 전기리드선의 절연파괴로 +단자 전기리드선과의 단락이 발생되어 적외선 전구의 폭발 및 화재발생 등의 안전사고를 예방하여 제품신뢰도를 높일 수 있는 적외선 전구 및 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기식 가열장치는 열효율이 높고, 환경오염이 유발되지 않는 무공해 청정 에너지로 그 구조가 간단하여 실내 난방을 위해 널리 보급되어 있다.

이러한 전기식 가열장치는 농촌에서 딸기, 토마토, 수박 등의 작황을 위한 비닐하우스내의 난방 및 소, 돼지 등의 축산 농가 등의 겨울철 난방을 위해 주로 사용되고 있다.

상기 가열장치는 전기로 가열되는 탄소사 필라멘트를 외부 석영관 내에 형성 하고 복사 에너지량이 많은 탄소계 저항체인 발열체를 원하는 위치 및 원하는 권선 형태로 다양하게 배치하여 석영관 내에 밀봉하여 구성한다.

이러한 종래 적외선 전구로는 소형으로 열 효율이 높고 각종 용도에 있어서 용이하게 적응할 수 있는 범용성이 높은 적외선 전구 및 그 적외선 전구를 이용한 가열장치가 도면 1에 나타나 있다(특허문헌 1).

또한, 본 출원인이 출원하여 선등록된 등록번호 10-0939920호, 적외선 전구 및 가열장치가 도면 2에 나타난 바와 같이, 탄소 발열체를 사용하여 열 효율이 높고 각종 용도에 용이하게 적용할 수 있는 범용성이 높은 적외선 전구 및 적외선 전구를 이용한 가열장치를 제공하고 있는데, 외부의 충격에 따른 유리관의 파손을 방지하고 오염 물질 낙하에 따른 발열 효율 저하를 방지하고자 유리관의 형태를 내, 외부의 이중관으로 구성하고 내부 유리관과 외부 유리관 사이를 비 진공으로 유지할 수 있도록 소켓부에 다수개의 통공이 마련된 세라믹 절연체와 단자부를 형성하여 외부 공기가 세라믹 절연체에 형성된 통공들을 통해 유리관 내부로 유통되게 함으로써 고진공 상태에서의 외부 충격으로 인한 폭발성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 산화 방지를 위해 유리관 내에 질소 가스 등을 삽입하지 않아도 되는 경제성이 있는 비닐 하우스 등의 농업용 적외선 전구가 나타나 있다(특허문헌 2)

그리고, 특허문헌 3의 도면 3 등에는, 식품용 유리관 히터에 관한 것이 나타나 있는데 구체적으로는, 유리관(1); 유리관(1)의 중심에 위치되게 설치된 절연 튜브(3); 절연 튜브(3)에 나선형으로 감긴 카본사 발열체(2); 절연 튜브(3)의 양단부에 카본사 발열체(2)를 고정시킨 고정구(5a)(5b); 유리관(1)의 일측을 관통하고, 한 가닥은 일측 고정구(5a)에 접속되고, 다른 한 가닥은 절연 튜브(3)의 내부 공간을 지나 타측 고정구(5b)에 접속된 전극선(6)으로 구성된 식품관 유리관 히터가 제시되어 있다.

그런데 상기 유리관 히터는, 전극선(6) 중 어느 하나가 절연 튜브(3)의 내부 공간을 지나 타측 고정구(5b)에 접속됨에 따라 카본사 발열체(2)로부터 발생된 고온의 열에 전극선이 그대로 노출되어 절연파괴 문제가 발생하고 이로 인해 다른 하나의 전극선(6)과 접촉되어 단락됨으로써 유리관 히터의 폭발 및 화재 발생으로 인한 안전사고 위험 등의 문제점이 있었다.

[특허문헌1] 국내등록특허 제 10-0766660 B(2007. 10. 05)

[특허문헌2] 국내등록특허 제 10-0939920 B(2010. 01. 25)

[특허문헌3] 국내공개특허 제 10-2009-0046988 A(2009. 05. 12)

따라서, 본 발명의 목적은 소켓부 일측형 전극부를 형성하기 위해 -단자 전기리드선을 탄소사 권선 내부관의 중공부에 형성된 내부전원 절연관 내부를 통과하게 함으로써 탄소사 필라멘트로부터의 고온 발열시 -단자 전기리드선의 절연파괴로 +단자 전기리드선과의 전기적 단락이 발생하고 이로 인해 적외선 전구의 내부 폭발과 화재발생 등의 안전사고를 줄일 수 있는 적외선 전구를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 외부석영관, 탄소사 권선 내부관 및 내부전원 절연관을 내열성이 강한 3중 석영관으로 형성하여 탄소사 필라멘트의 고온의 열에 충분히 견딜 수 있도록 함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적외선 전구는 밀폐된 외부 석영관(9); 상기 외부 석영관(9)의 중심에 위치되게 설치된 탄소사 권선 내부관(5); 탄소사 권선 내부관(5)에 나선형으로 감긴 탄소사 필라멘트(8); 상기 탄소사 권선 내부관(5)의 우측 일단에 탄소사 필라멘트(8)와 연결되어 전기적 접속을 위한 압착단자(6); 외부 석영관(9)의 중심에 탄소사 권선 내부관(5)가 지지될 수 있도록 하기 위해 상기 압착단자(6)에 형성된 스프링으로 이루어진 내관 지지대(10); 외부 전원과의 전원 접속을 위해 몰리브덴 리본(3)이 적어도 하나 이상 내부에 형성된 소켓부를 포함한 적외선 전구에 있어서,

상기 탄소사 권선 내부관(5)의 내부에 내부전원 절연관(4)를 삽입하고, 한 가닥은 탄소사 권선 내부관(5)의 좌측 일단에 형성된 압착단자(6)에 접속되고, 다른 한 가닥은 상기 내부전원 절연관(4)의 내부 공간을 지나 몰리브덴 리본(3)에 접속된 전기 리드선(7)을 형성함을 특징으로 한다.

상기 내부전원 절연관(4), 탄소사 권선 내부관(5) 및 외부 석영관(9)은 모두 탄소사 필라멘트에서 발열된 고온에 충분히 견딜 수 있도록 내열성이 강한 3중 석영관으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 외부 석영관(9)은 탄소사 필라멘트의 발열량 조절을 위해 U자형, 원형, 장원형, 스파이럴형 또는 오메가 형 중에서 어느 하나의 형태를 적용함을 특징으로 한다.

상기 적외선 전구들을 이용한 가열장치를 적용함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 소켓부 일측형 전극부를 형성하기 위해 -단자 전기리드선을 탄소사 권선 내부관의 중공부에 형성된 내부전원 절연관 내부를 통과하게 함으로써 탄소사 필라멘트로부터의 고온 발열시 -단자 전기리드선의 절연파괴로 +단자 전기리드선과의 전기적 단락이 발생하고 이로 인해 적외선 전구의 내부 폭발과 화재발생 등의 안전사고를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부석영관, 탄소사 권선 내부관 및 내부전원 절연관을 내열성이 강한 3중 석영관으로 형성하여 탄소사 필라멘트의 고온의 열에도 충분히 견딜 수 있는 효과를 가진다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적외선 전구 및 이를 이용한 가열장치의 구조를 보다 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 일자형 전구소켓 삽입용 탄소섬유 적외선 전구의 정면도를 나타낸 회로도이고, 도 5는 일자형 전구소켓 삽입용 탄소섬유 적외선 전구의 사시도를 확대한 도면을 나타낸 것이고, 도 6는 적외선 전구의 열 확산 원형 또는 장원형 형태의 다른 실시예를 나타낸 것이고, 도 7는 적외선 전구의 열 확산 스파이럴 형태를 나타낸 것이고, 도 8는 적외선 전구의 열 확산 오메가 형태를 나타낸 도면이고, 도면 9는 탄소사 필라멘트를 형상기억을 이용한 경우에 탄소사 권선 내부관이 제거된 상태를 나타내는 도면이다.

우선, 도 5를 참조하면, 본 발명의 적외선 전구는 밀폐된 외부 석영관(9); 상기 외부 석영관(9)의 중심에 위치되게 설치된 탄소사 권선 내부관(5); 탄소사 권선 내부관(5)에 나선형으로 감긴 탄소사 필라멘트(8); 상기 탄소사 권선 내부관(5)의 우측 일단에 탄소사 필라멘트(8)와 연결되어 전기적 접속을 위한 압착단자(6); 외부 석영관(9)의 중심에 탄소사 권선 내부관(5)가 지지될 수 있도록 하기 위해 상기 압착단자(6)에 형성된 스프링으로 이루어진 내관 지지대(10); 외부 전원과의 전원 접속을 위해 몰리브덴 리본(3)이 적어도 하나 이상 내부에 형성된 소켓부를 포함한 적외선 전구에 있어서, 상기 탄소사 권선 내부관(5)의 내부에 내부전원 절연관(4)를 삽입하고, 한 가닥은 탄소사 권선 내부관(5)의 좌측 일단에 형성된 압착단자(6)에 접속되고, 다른 한 가닥은 상기 내부전원 절연관(4)의 내부 공간을 지나 몰리브덴 리본(3)에 접속된 전기 리드선(7)을 형성함을 특징으로 한다.

내부전원 절연관(4)의 내부에는 -단자의 전기리드선(7)이 내장되어 소켓부(12)의 몰리브덴 리본(3)과 접속되어 외부전원과 접속되고, 탄소사 권선 내부관(5)의 외측면에 나선형으로 권선된 탄소사 필라멘트(8)의 끝단에는 +단자의 전기리드선(7)이 압착단자(6))에 접속되어 소켓부(12)의 내부에 형성된 몰리브덴 리본(3)에 접속되어 외부전원과 전기적으로 연결된다.

탄소사 권선 내부관(5)에 나선형으로 권선된 탄소사 필라멘트(8)의 오른 쪽 끝단은 압착단자(6)과 접속되고, 압착단자(6)의 다른 쪽은 내관 지지대(10)를 통해 탄소사 권선 내부관(5)이 외부석영관(9)의 가운데에 지지될 수 있도록 스프링 형상의 지지체로 구성된다.

외부석영밀봉(11)은 탄소사 권선 내부관(5)과 외부 석영관(9) 내부를 진공상태로 만들기 위해 밀봉부를 형성하고 있다.

상기 탄소사 필라멘트(8)의 발열체를 형상 기억을 이용하여 그 형태를 그대로 유지할 수 있게 하는 경우에는 탄소사 권선 내부관(5)의 설치를 생략할 수 있어 탄소사 필라멘트(8)를 탄소사 권선 내부관(5)에 권선하는 등의 공정을 간소화 할 수 있으며 설치 비용도 줄일 수 있어 경제적이다.

상기 내부전원 절연관(4), 탄소사 권선 내부관(5) 및 외부석영관(9)은 모두 석영관으로 제조되어 탄소사 필라멘트(8)에서 발생된 고온의 열에도 충분히 파괴되지 않고 견딜수 있도록 하고 있다.

소켓부(12)의 내부에 형성된 몰리브덴 리본(3)의 재질은 전기 전도성이 우수한 몰리브덴의 금속재질을 사용하는 것이 바람직하다.

탄소 발열체의 형상을 여러 가지 형태로 다양화 함으로써 기존 적외선 전구 내 발열체가 일자형 형태로만 형성된 것에 비해 그 발열체의 길이를 크게 함으로써 탄소발열체의 저항 값 및 발열량을 자유자재로 조절하여 다양한 장소에 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소발열체를 그림, 디자인 또는 글씨 등의 형태로도 제조하여 미적 감각을 극대화 시킬 수도 있는데 이러한 형상 기억을 이용할 탄소 발열체 제조의 경우에는 탄소사 권선 내부관(5)의 형성을 생략할 수가 있어 발열량 극대화 효과를 발휘하면서도 비용측면에서도 효과적이다.

상기 탄소사 필라멘트(8)는 도면 6 내지 도면 8에 도시된 바와 같이, 원형 형상으로 절곡되어 이루어지고, U자형, 장원형, 스파이럴형 또는 오메가 형상으로 이루어지는 것도 가능하다. 또한, 상기 탄소사 필라멘트(8)는 도면에는 나타내지는 않았지만 본 발명의 목적을 만족하는 범위 안에서 다양한 외관구조를 적용하는 것이 가능하다.

상기 몰리브덴 금속 리본은 외부 석영관내 진공상태를 유지하기 위하여 석영관을 1700도 용융 가온에도 견딜 수 있고 금속과 석영의 팽창계수가 동일한 재질의 금속 리본을 사용하여 진공상태를 유지시킨다.

상기 압착단자는 탄소사 필라멘트와 외부 전원을 연결하기 위하여 전선압착용 단자를 사용하며 재질은 니켈 등을 사용한다.

상기 내부전원 절연관은 전원을 1방향으로 공급할 수 있도록 유도시키고, 전기리드선의 절연상태를 유지하기 위하여 전기리드선을 통과시킬 수 있는 관체이다.

상기 탄소사 권선 내부관은 탄소사를 관체에 감아서 간격을 유지하고, 탄소사 필라멘트의 흔들림과 흐트러짐 방지를 목적으로 사용하고 있다.

상기 내관 지지대는 내부 관체의 흔들림과 이동 충격 등을 방지하기 위하여 외부 석영관 내부에 탄성을 유지할 수 있는 스프링 역할을 한다.

도 1은 종래의 적외선 전구의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 소켓형 탄소사 적외선 전구 및 가열장치를 나타낸 도면이다.

도 3은 종래의 일측형 단자를 가진 식품용 유리관 히터를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 적외선 전구의 정면도이다

도 5는 본 발명의 적외선 전구의 확대된 사시도이다

도 6은 본 발명의 적외선 전구의 원형 및 장원형 형태의 도면이다.

도 7은 본 발명의 적외선 전구의 스파이럴 형태의 도면이다.

도 8은 본 발명의 적외선 전구의 오메가형 도면이다.

도 9는 본 발명의 적외선 전구의 형상기억 탄소사 발열체 사용시의 내부전원 절연관의 도면이다.

Claims (4)

1. 밀폐된 외부 석영관(9);

   상기 외부 석영관(9)의 중심에 위치되게 설치된 탄소사 권선 내부관(5); 탄소사 권선 내부관(5)에 나선형으로 감긴 탄소사 필라멘트(8); 상기 탄소사 권선 내부관(5)의 우측 일단에 탄소사 필라멘트(8)와 연결되어 전기적 접속을 위한 압착단자(6); 외부 석영관(9)의 중심에 탄소사 권선 내부관(5)이 지지될 수 있도록 하기 위해 상기 압착단자(6)에 형성된 스프링으로 이루어진 내관 지지대(10); 외부 전원과의 전원 접속을 위해 몰리브덴 리본(3)이 적어도 하나 이상 내부에 형성된 소켓부를 포함한 적외선 전구에 있어서,

   상기 탄소사 권선 내부관(5)의 내부에 내부전원 절연관(4)를 삽입하고, 한 가닥은 탄소사 권선 내부관(5)의 좌측 일단에 형성된 압착단자(6)에 접속되고, 다른 한 가닥은 상기 내부전원 절연관(4)의 내부 공간을 지나 몰리브덴 리본(3)에 접속된 전기 리드선(7)이 포함된 것을 특징으로 하는 적외선 전구
2. 제1 항에 있어서,

   상기 내부전원 절연관(4), 탄소사 권선 내부관(5) 및 외부 석영관(9)은 모두 상기 탄소사 필라멘트(8)로부터 고온의 열에 충분히 견딜 수 있도록 내열성이 강한 3중 석영관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 적외선 전구
3. 제1 항에 있어서,

   상기 외부 석영관(9)은 탄소사 필라멘트(8)의 발열량을 조절하기 위해 U자형, 원형, 장원형, 스파이럴형 또는 오메가 형 중에서 어느 하나의 형태를 적용함을 특징으로 하는 적외선 전구
4. 제1 항 내지 제3항 중 어느 한 항의 적외선 전구를 이용한 가열장치

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