KR101128179B1 - 원적외선 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원적외선 히터에 관한 것으로 더욱 상세하게는 발열체 외부에 원적외선 발생 물질로 성형한 발생체를 결합하여 다량의 원적외선이 방출되는 원적외선 히터에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원적외선 히터에 있어서,

전기 에너지에 의하여 열을 발생시키는 발열체;

상기 발열체를 감싸며, 상기 발열체의 발생열에 의하여 원적외선을 발생시키는 발생체;

상기 발생체 테두리부에 결합되며, 발생체의 구조적 강성과 외부의 고정을 위한 프레임; 및

상기 발열체에 전기를 공급하기 위하여 외부 전원과 상기 발열체를 전기적 접속시키는 연결부를 포함하여 구성되되,

상기 발생체는 세라믹, 황토 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 원적외선 히터를 제공한다.

원적외선, 히터, 세라믹, 황토

Description

원적외선 히터{Far Infrared Ray Heater}

본 발명은 원적외선 히터에 관한 것으로 더욱 상세하게는 발열체 외부에 원적외선 발생 물질로 성형한 발생체를 결합하여 다량의 원적외선이 방출되는 원적외선 히터에 관한 것이다.

원적외선은 통상 세라믹 또는 황토 성분을 함유하는 물질에 열을 가할 경우 발생되는 것으로 그 발생 장치는 복사열 발생 장치의 표면에 일정 두께로 세라믹 코팅 처리하여 복사열에 의하여 상기 세라믹 코팅 층에서 원적외선이 발생되도록 구성되는 것이 일반적이다.

상기 장치를 구체적으로 살펴 보면, 일반적인 전기적 전열선을 나선으로 감고 상기 나선 외부에 운모 등으로 구성된 파이프 형태를 씌우고 상기 파이프 외곽에 세라믹 코팅을 하여 원적외선을 발생시킨다.

그러나 세라믹 코팅 층은 경도가 높아 취성에 약한 특성을 나타내어 오랜 기간 사용하는 경우 외부 충격에 의하여 일부 구성이 깨져 나가는 경우가 발생하며, 일부 구성이 망실된 경우 결과적으로 원적외선의 발생 정도도 사용 년수에 따라 급 격히 감소되고, 발열적 특성 또한 변하게 되어 일정한 발열 특성을 요구하는 산업 분야에 적용되기는 어려운 점이 있다.

예를 들어 도장 공정에서 건조를 담당하는 히터의 경우를 살펴보면, 도장을 마친 제품의 균일한 건조를 위해서 제품의 전 표면에 걸쳐 열의 공급이 일정하도록 요구한다. 일부 열의 불균형이 있는 경우에는 도장 건조 속도 차이에 의해 일부 도장에서 미세한 균열이 발생할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 종래 히터를 사용하는 경우에는 다수의 히터 특성이 사용 시간이 지남에 따라 급속도록 변화되고 이에 따라 원적외선의 발생 정도도 급격히 감소하여 균일한 건조 속도를 얻을 수 없어 일부 히터는 교체를 해야되며, 이때 히터 교체에 따른 비용뿐만 아니라 교체된 히터에 의해서는 다시 불균일 건조가 발생될 수도 있다.

이러한 히터의 특성 저하를 방지하기 위하여 히터의 표면이 교체 가능한 것으로 구현한 구성이 제안되고 있다. 그러나 상기 교체 구성도 교체부의 비용이 전체 히터의 비용 못지 않게 높아 유지 보수적인 측면에서 불리한 점을 나타내고 있다.

따라서 사용 연수에 따라 원적외선 발생 특성이 변하지 않는 히터의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같이 히터의 사용에 따라 발생되는 원적외선이 감소하는 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 사용 년수에 관계없이 비교적 일정한 원적외선을 방출하는 원적외선 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

원적외선 히터에 있어서,

전기 에너지에 의하여 열을 발생시키는 발열체;

상기 발열체를 감싸며, 상기 발열체의 발생열에 의하여 원적외선을 발생시키는 발생체;

상기 발생체 테두리부에 결합되며, 발생체의 구조적 강성과 외부의 고정을 위한 프레임; 및

상기 발열체에 전기를 공급하기 위하여 외부 전원과 상기 발열체를 전기적 접속시키는 연결부를 포함하여 구성되되,

상기 발생체는 세라믹, 황토 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 발생체는 상기 발열체와 결합된 상태에서 소결 또는 건조되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 발생체는 측면에 제1홈부 및 제2홈부를 가지며, 상기 제1 홈부 및 제2홈부를 가로지르는 발열체홀이 형성되도록 별도로 성형되고, 상기 발열체가 상기 제1홈부, 제2홈부 및 발열체홀에 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 발생체는 전면판 및 후면판으로 분리 성형되고, 상기 전면판과 후면판의 접합면에 상기 발열체가 안착될 수 있는 안착홈이 각각 형성되며, 상기 전면판에는 후면판과 조립을 용이하게 하기 위한 결합돌기가 다수 형성되고, 상기 후면판에는 상기 결합돌기가 안착되는 고정홀이 형성되어 상기 발열체를 감싸는 형태로 상기 전면판 및 후면판이 결합되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는 상기 발열체는 원통형의 외관, 상기 외관 내부에 안착되는 니크롬선, 상기 니크롬선과 외관 사이의 열전달 효율성을 향상시키기 위하여 상기 외관 내부에 전열재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 사용 기간에 관계없이 일정한 원적외선의 발생이 가능하고, 다양한 형태의 원적외선 발생체의 제작이 가능하며, 또한 제작 및 조립이 편리한 원적외선 히터를 제공하는 효과가 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 원적외선 히터의 제1 실시예의 정면도이며, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 열에 의하여 원적외선을 발생하는 발생체(20), 전기 에너지에 의하여 가열되는 발열체(10), 상기 발열체(10)의 전기적 접속을 위한 연결부(30), 상기 발생체(20)의 외부를 감싸는 외부 프레임(40, 50, 60, 70)으로 구성된다.

상기 발열체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 금속 재질로 이루어진 외관(13)내에 전기를 열로 변환하는 발열선(11)이 위치하며, 상기 발열선(11)과 상기 외관(13) 사이에는 열전도를 올려주기 위한 전열재(12)가 위치한다.

상기 외관(13)은 500℃ 이상을 견디며 고온에서 표면의 부식이 발생되지 않으면 어떠한 재질도 무방하나, 바람직하게는 스테인레스 스틸이다.

상기 전열재(12)는 분말 형태, 또는 고체 상태로 충진되며, 내열 특성을 가지며 전열성이 뛰어나 경우 어떠한 재질의 선택이 가능하며, 바람직하게는 산화마그네슘 분말이다.

또한 상기 발열선(11)은 전기를 열로 변화시켜 주는 전기 저항성을 갖는 물질로 일정 이상의 기계적인 강도를 갖는 어떠한 재질도 무방하나, 바람직하게는 고온에서의 재료적 특성이 우수한 니크롬선이다.

상기 발열체(10) 외부에는 원적외선을 발생하는 발생체(20)가 위치한다. 상기 발생체(20)는 열에 의하여 원적외선을 발생하고, 고체 상태로 일정한 강도를 가지면 어떠한 재질도 가능하며, 예를 들면 세라믹, 황토, 석재, 및 황토 혼합물 등이다.

상기 발열체(10)와 상기 발생체(20)의 결합은 먼저 발열체(10)를 구성하고 상기 발생체(20)의 외형이 성형될 수 있는 내부 형상을 갖는 금형에 상기 발열체(10)를 삽입 후 상기 금형 내에 성형 전의 발생체(20)를 투입하여 최종적으로 소결 또는 건조 과정을 거쳐 상기 발생체(20)를 완성한다.

또한 상기 발생체(20)의 각 모서리부에는 외부 프레임 결합을 위한 관통홀(21)을 형성한다.

이러한 방식으로 상기 발생체(20)를 성형하는 경우에는 금형의 형태에 따라 다양한 형상의 발생체(20)를 제작할 수 있는 장점이 있고, 또한 발열체(10)가 발생체(20) 내부에 내포되어 열전달적인 측면에서 유리하다.

상기 성형 발생체(20)는 원적외선을 발생하는 물질이므로 구조적으로 일부 취성을 가지므로 외곽에 구조적 강성 및 고정을 위하여 프레임(40, 50, 60, 70)이 고정된다.

상기 프레임(40, 50, 60, 70)들은 기계적인 가공 및 열적 안정성을 위해 금속제로 이루어지며, 특히 강, 스테인레스 강판 등이 바람직하다.

먼저 상기 발생체(20) 상단에는 상프레임(40)이 설치되고, 하단에는 하프레임(60), 좌측에는 좌프레임(70), 우측에는 우프레임(50)이 위치한다.

상기 프레임의 단면은 'ㄷ'형태이며, 발생체(10)과 결합 시 관통홀(21)에 대응되는 결합홀(41, 42, 51, 52, 61, 62, 71, 72)이 형성되고 상기 결합홀과 관통홀(21)에는 체결을 위한 볼트가 관통한다.

하프레임(60) 하단에는 지지구조(64)가 형성되어 상기 히터를 고정하기 위한 다양한 형태의 구성들이 상기 지지구조(64)에 연결된다.

한편, 좌프레임(70)의 상단에는 발열체(10)의 끝단이 관통할 수 있는 발열체홀(73, 74)가 형성되어 상기 발열체(10)가 관통하여 연결부(30)에 결합된다. 상기 연결부(30)는 상기 전선체(33)로 공급되는 전기를 상기 발열체(10)에 공급하기 위한 전기적 접속을 위한 것으로 상기 발열체(10)와 전기적 접속을 완료 후에는 방폭을 위하여 접속홀(31, 32) 및 전선체(33)의 접속 부위를 밀봉한다.

또한 상기 연결부(30)는 상기 좌프레임(70)에 결합되며, 용접, 나사, 리벳, 접착 등으로 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.

상기 프레임(40, 50, 60, 70)들은 상기 발생체(20) 태두리부에 각각 위치하나, 상프레임(40)과 우프레임(50)을 단일체로 그리고 하프레임(60)과 좌프레임(70)을 단일체로 구성하여 두개의 단위 프레임으로 구성할 수도 있다.

또한, 필요에 따라 발생체(20)의 일면만을 원적외선 발생 면적으로 이용하는 경우 상기 발생체(20)의 한 면을 금속판으로 막을 수 있다.

또한 보호를 위하여 발생체(20) 양면 또는 일면에 철망으로 덮을 수 있다.

한편, 상기 발생체(20)가 사각형의 형태가 아닌 경우, 예를 들어 원형인 경우에는 상하 두개로 구성할 수 있으며, 또 다른 형태인 경우 그 형태에 따라 다양하게 변경 가능하다.

다음은 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 제2실시예는 도 4 및 도 5에 도시되어 있으며, 도시된 바와 같이 발생체(20)의 구성만 제1실시예와 차이를 나타낸다.

먼저 발생체(20)는 발열체(10)와 별개로 소결 또는 건조되어 제작된다. 따라서 발열체(10)가 견딜 수 있는 온도 이상으로 가열하여 소결 및 건조할 수 있는 장점이 있다.

상기 도면 4에 도시된 바와 같이 좌측면에 높이방향으로 제1홈부(25)가 형성되어 있고, 우측면에 역시 높이방향으로 제2홈부(26)가 형성되어 있다.

그리고 상기 홈부를 수평으로 관통하는 다수의 발열체홀(27)이 형성되어 있다. 상기 발열체홀(27)은 발열체(10)가 관통하는 것으로 상기 홀의 직경은 상기 발열체(10)가 안착될 수 있는 정도의 크기이므로 발열체(10)의 외관 직경과 동일하게 형성한다.

상기 발열체(10)는 상기 발생체(20) 제작 후에 상기 발열체홀(27)에 삽입되며, 발열체(10)를 적절히 구부려 삽입한다.

특히 제1홈부(25)의 경우에는 발열체(10)가 돌아오는 영역을 포함하므로 홈의 깊이는 발열체(10) 외관 직경의 2배 이상이 바람직하다.

조립 후의 발열체(10)는 도 5에 도시된 바와 같다.

다음은 본 발명의 제3실시예에 대하여 설명한다.

제3실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 발생체(10)가 2개의 판으로 구성되어 있는 것이 특징이다.

전면판(20a), 후면판(20b)로 구성되며, 상기 전면판(20a)와 및 후면판(20b)의 접속 부분에는 각각 상기 발열체(10)이 안착될 수 있는 안착홈(28a, 28b)가 각 각 형성되어 있어, 상기 발열체(10)의 외관 반씩 각각 안착된다.

또한 결합의 편리를 위하여 상기 전면판(20a)에는 결합돌기(29a)가 형성되고 상기 후면판(20b)에는 상기 결합돌기(29a)를 수용하는 고정홀(29b)가 형성되어 상기 전면판(20a) 및 후면판(20b)가 손쉽게 정위치에 결합된다.

상기 전면판(20a) 및 후면판(20b)은 프레임의 결합에 의하여 고정되며, 필요에 따라 양 접촉면을 본딩하여 추가의 결합력 및 밀봉성을 얻을 수 있다.

상기 전면판(20a) 및 후면판(20b)은 동일 재질로 제작될 수 있으나, 필요에 따라 별개의 재질을 선택하여 전면과 후면이 다른 원적외선을 발생시키도록 히터를 구성할 수 있는 특징이 있다.

상기 제3실시예는 상기 발생체(20)를 높은 온도로 소결할 수 있으므로 재료의 선택 폭이 넓으며, 또한 발열체(10)와 발생체(20)의 결합도 매우 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 원적외선 히터의 제1실시예를 나타내는 정면도이며,

도 2는 도 1의 조립도이며,

도 3은 도 1의 발열체 구성을 나타내는 구성도이며,

도 4는 본 발명에 따른 원적외선 히터의 제2실시예를 나타내는 사시도이며,

도 5는 도 4의 실시예에서 발생체와 발열체를 결합한 상태를 나타내는 정면도이며,

도 6은 본 발명에 따른 원적외선 히터의 제3실시예를 나타내는 조립도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 발열체 11: 발열선

12: 전열재 13: 외관

20: 발생체 20a: 전면판

20b: 후면판 21: 관통홀

25: 제1홈부 26: 제2홈부

27: 발열체홀 28a, 28b: 안착홈

29a: 결합돌기 29b: 고정홀

30: 연결부 31, 32: 접속홀

33: 전선체 40: 상프레임

50: 우프레임 60: 하프레임

70: 좌프레임

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 원적외선 히터에 있어서,

   전기 에너지에 의하여 열을 발생시키는 발열체;

   상기 발열체를 감싸며, 상기 발열체의 발생열에 의하여 원적외선을 발생시키는 발생체;

   상기 발생체 테두리부에 결합되며, 발생체의 구조적 강성과 외부의 고정을 위한 프레임; 및

   상기 발열체에 전기를 공급하기 위하여 외부 전원과 상기 발열체를 전기적 접속시키는 연결부를 포함하여 구성되되,

   상기 발생체는 세라믹, 황토 또는 이들의 혼합물이고,

   상기 발생체는 전면판 및 후면판으로 분리 성형되고,

   상기 전면판과 후면판의 접합면에 상기 발열체가 안착될 수 있는 안착홈이 각각 형성되며, 상기 전면판에는 후면판과 조립을 용이하게 하기 위한 결합돌기가 다수 형성되고, 상기 후면판에는 상기 결합돌기가 안착되는 고정홀이 형성되어 상기 발열체를 감싸는 형태로 상기 전면판 및 후면판이 결합되는 것을 특징으로 하는 원적외선 히터.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 발열체는 원통형의 외관,

   상기 외관 내부에 안착되는 니크롬선,

   상기 니크롬선과 외관 사이의 열전달 효율성을 향상시키기 위하여 상기 외관 내부에 전열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 히터.

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