KR101172031B1 - Heater using carbon fiber - Google Patents

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김화중
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황인효
김화중
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Abstract

PURPOSE: A heater using a carbon fiber is provided to secure stability in an electric leakage by installing a heating element and a ground line in a receiving tube. CONSTITUTION: A filler(30) supports a heating element(20) and is filled in a receiving tube to surround the heating element. The filler is made of basaltic ceramic fiber. A ground line(35) is connected to a ground terminal and is received in the receiving tube.

Description

탄소섬유를 이용한 히터{heater using carbon fiber}Heater using carbon fiber

본 발명은 탄소섬유를 이용한 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 내구성이 우수한 탄소섬유를 이용하여 빠른 시간에 균일한 가열이 가능하고 발열특성이 우수한 히터에 관한 것이다. The present invention relates to a heater using carbon fibers, and more particularly, to a heater capable of uniform heating in a short time by using carbon fibers having high temperature durability and excellent heat generation characteristics.

일반적으로, 탄소(炭素, carbon)는 주로 무기질 또는 유기질의 흑연구조를 가진 것으로서, 형태로는 실로 만들어진 탄소섬유, 가루로 만들어진 파우더, 솜처럼 만들어진 탄소펠트, 고형화시킨 탄소봉 등으로 대별할 수 있으며 이와 같은 탄소는 탄성과 강도가 크기 때문에 흔히 철보다 강하고 알루미늄보다 가볍다. Generally, carbon is mainly inorganic or organic graphite structure, and can be roughly classified into carbon fiber made of thread, powder made of powder, carbon felt made of cotton, and solidified carbon rod. The same carbon is often stronger than iron and lighter than aluminum because of its high elasticity and strength.

탄소섬유는 그 원료에 따라 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계로 분류되며 그 중PAN계와 레이온계가 거의 대부분을 차지한다. PAN계 탄소섬유는 PAN을 비활성 기체하에서 1,000~2,000℃ 이상의 온도에서 소성하여 만든다. 피치계의 경우 석탄에서 나오는 피치를 섬유화한 뒤 PAN계와 거의 같은 공정을 거쳐서 완성하지만 PAN 계열과 비교해 그 값이 싸기 때문에 고온단열재나 보강재로 널리 사용하고 있다.Carbon fibers are classified into polyacrylonitrile (PAN), pitch, and rayon based on their raw materials. Among them, PAN and rayon are used for the most part. PAN-based carbon fiber is made by firing PAN at a temperature of 1,000 to 2,000 ° C. or higher under an inert gas. In the case of pitch system, the pitch from coal is fiberized and completed through the same process as PAN system, but it is widely used as a high temperature insulation material or reinforcement material because it is cheaper than PAN series.

탄소 섬유를 이용한 히터는 금속 발열체를 이용한 히터와 비교해서 열용량이 작고 상승 및 하강 온도 특성이 우수하며, 또한, 비산화성 분위기 중에서는 고온 내구성도 우수하기 때문에 최근 가열 장치는 물론, 난방 장치, 건조 장치 등에도 점차 많이 보급되고 있는 추세에 있다.Heaters using carbon fiber have a smaller heat capacity, better rising and falling temperature characteristics than those using metal heating elements, and excellent heat resistance in non-oxidizing atmospheres. There is a trend that is gradually spreading to the back.

대한민국 등록특허 제 10-0997957호에는 플랜지 타입의 구조를 갖는 탄소발열체가 개시되어 있다. Korean Patent No. 10-0997957 discloses a carbon heating element having a flange type structure.

종래의 탄소 발열체는 내부가 밀봉되는 석영튜브와, 상기 석영 튜브 내에 나선형 구조로 길게 배열된 탄소 필라멘트와, 상기 탄소 필라멘트의 양단을 연결하는 금속 와이어 등을 구비한다. The conventional carbon heating element includes a quartz tube sealed inside, a carbon filament arranged in a spiral structure in the quartz tube, a metal wire connecting both ends of the carbon filament, and the like.

상기 탄소발열체는 석영튜브의 내부 공간을 전부 가열하여야 하기 때문에 가열에 많은 시간이 걸리고 초기 히팅 효율이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 탄소필라멘트가 위치한 부분이 주로 가열되기 때문에 석영튜브 전체가 균일하게 가열되지 않는다는 단점이 있다. The carbon heating element has a problem in that it takes a lot of time to heat and the initial heating efficiency is low because the internal space of the quartz tube must be heated. In addition, since the portion where the carbon filament is located is mainly heated, there is a disadvantage that the entire quartz tube is not uniformly heated.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 고온 내구성이 우수한 탄소섬유를 이용하여 빠른 시간에 균일한 가열이 가능하고 발열특성이 뛰어난 히터를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made to improve the above problems, an object of the present invention is to provide a heater capable of uniform heating in a fast time and excellent heat generation characteristics by using carbon fibers having high temperature durability.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소섬유를 이용한 히터는 중공 구조의 수용관과; 상기 수용관의 내부에 수용되어 전원과 연결되며 탄소섬유 다발로 이루어진 열선과, 상기 열선을 감싸는 절연성 피복층으로 이루어진 발열체와; 상기 발열체를 둘러싸도록 상기 수용관의 내부에 충진되는 다공성 충진재와; 상기 충진재에 함침되는 액상의 열교환매체;를 구비하는 것을 특징으로 한다. The heater using the carbon fiber of the present invention for achieving the above object is a receiving tube of the hollow structure; A heating element housed in the housing tube and connected to a power source, the heating element including a carbon fiber bundle, and an insulating coating layer surrounding the heating wire; A porous filler filled in the accommodation tube to surround the heating element; And a liquid heat exchange medium impregnated in the filler.

상기 충진재는 현무암 소재의 세라믹 섬유로 이루어진 것을 특징으로 한다. The filler is characterized in that the ceramic fiber made of basalt material.

상기 수용관의 내부에 설치되어 접지단자와 연결되며 상기 발열체가 나선형으로 감긴 접지선을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. It is characterized in that it is further provided with a ground wire which is installed inside the receiving tube and connected to the ground terminal and the heating element is wound spirally.

상기 발열체가 상기 접지선에 감긴 상태로 고정될 수 있도록 상기 접지선과 상기 발열체를 감싸는 코팅부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. It characterized in that it further comprises a coating portion surrounding the ground line and the heating element so that the heating element is fixed in a state wound around the ground line.

상기 수용관의 내부에 설치되어 접지단자와 연결되는 제 1접지선과, 상기 수용관의 양측에 각각 결합하여 상기 수용관의 내부를 밀폐시키는 캡과, 상기 캡과 연결되어 상기 제 1접지선 또는 상기 접지단자와 연결되는 제 2접지선을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. A first ground wire installed inside the accommodation pipe and connected to a ground terminal, a cap coupled to both sides of the accommodation pipe to seal the inside of the accommodation pipe, and connected to the cap to the first ground wire or the ground; And a second ground line connected to the terminal.

상기 수용관의 내부에 설치되어 접지단자와 연결되는 제 1접지선과, 상기 수용관이 내장되는 커버관과, 상기 커버관의 개방된 양측에 각각 결합하여 상기 수용관 및 상기 커버관의 내부를 밀폐시키는 캡과, 상기 캡과 연결되어 상기 제 1접지선 또는 상기 접지단자와 연결되는 제 2접지선을 더 구비하고, 상기 캡은 상기 수용관의 일단이 삽입될 수 있는 제 1삽입홈을 형성하는 제 1결합부와, 상기 제 1결합부의 바깥에 상기 커버관이 삽입될 수 있는 제 2삽입홈을 형성하는 제 2결합부를 구비하는 것을 특징으로 한다. A first grounding line installed inside the accommodation tube and connected to a ground terminal, a cover tube in which the accommodation tube is built, and coupled to both open sides of the cover tube to seal the inside of the accommodation tube and the cover tube; And a second ground line connected to the cap and connected to the first ground line or the ground terminal, wherein the cap forms a first insertion groove into which one end of the accommodation tube can be inserted. And a second coupling portion forming a coupling portion and a second insertion groove into which the cover tube can be inserted outside the first coupling portion.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 탄소섬유를 이용함으로써 온도특성이 우수하고 내구성이 강하다. 또한, 빠른 시간에 균일한 가열이 가능하므로 열 효율이 높아 전력소모가 낮다. As described above, according to the present invention, by using the carbon fiber, the temperature characteristics are excellent and the durability is strong. In addition, uniform heating is possible in a short time, so the thermal efficiency is high and the power consumption is low.

그리고 접지선이 발열체와 함께 수용관 내부에 설치되어 있으므로 누전시에 안전성을 확보할 수 있고, 전기파를 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 히터의 사용시 접지를 위한 별도의 작업이 필요 없다. In addition, since the grounding wire is installed inside the accommodating tube together with the heating element, it is possible to secure safety at the time of a short circuit and to effectively block electric waves. In addition, there is no need for a separate operation for grounding when using the heater.

또한, 충진재가 가열되면 현무암 섬유로부터 다량의 원적외선이 지속적으로 방사되어 열효과와 함께 신진대사를 촉진시키는 온열치료의 효과를 가져 인체에 유익하다. In addition, when the filler is heated, a large amount of far-infrared rays are continuously radiated from the basalt fiber, which is beneficial to the human body because of the effect of heat treatment that promotes metabolism with thermal effects.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히터를 나타낸 절개 사시도이고,
도 2는 도 1의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히터를 나타낸 절개 사시도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히터를 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히터를 나타내는 분리사시도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히터를 나타내는 분리사시도이다. 1 is a cutaway perspective view showing a heater according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view of FIG. 1,
3 is a cutaway perspective view showing a heater according to another embodiment of the present invention,
4 is a cross-sectional view showing a heater according to another embodiment of the present invention;
5 is an exploded perspective view showing a heater according to another embodiment of the present invention,
6 is an exploded perspective view showing a heater according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탄소섬유를 이용한 히터에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a heater using a carbon fiber according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 히터(10)는 크게 수용관(11)과, 발열체(20)와, 충진재(30)를 포함한다. 1 and 2, the heater 10 of the present invention includes a housing tube 11, a heating element 20, and a filler 30.

수용관(11)은 내부가 빈 중공 구조로서, 다양한 소재로 형성될 수 있다. 가령, 금속, 합성수지, 석영 등으로 형성될 수 있다. 바람직하게 휨 변형이 가능하도록 플레시블한 소재로 이루어질 수 있다. 수용관은 양단이 밀폐된 구조를 이루어지거나, 양단이 개방된 구조로 이루어지고 개방된 양단에는 내부를 밀폐시킬 수 있는 캡이 결합될 수 있다. The accommodating pipe 11 has a hollow structure and may be formed of various materials. For example, it may be formed of metal, synthetic resin, quartz, or the like. Preferably it may be made of a flexible material to enable bending deformation. The receiving tube may have a structure in which both ends are sealed, or both ends may be in an open structure, and both ends of the receiving tube may be coupled to a cap capable of sealing the inside.

수용관(11)의 내부에는 발열체(20)가 설치된다. 발열체(20)는 전원이 인가되면 열을 발생시킨다. 발열체(20)는 수용관(11)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. 발열체(20)는 후술할 충진재(30)에 지지되어 수용관(11)의 중앙 부위에 배치된다. The heating element 20 is installed inside the accommodation tube 11. The heating element 20 generates heat when power is applied. The heating element 20 is formed long along the longitudinal direction of the accommodation tube (11). The heating element 20 is supported by the filler 30, which will be described later, and is disposed in the central portion of the accommodation tube 11.

도시된 발열체(20)의 일 예로 탄소섬유(27)로 이루어진 열선(25)과, 열선(25)를 감싸는 절연성 피복층(21)을 구비한다. An example of the heating element 20 shown is provided with a heating wire 25 made of carbon fiber 27, and an insulating coating layer 21 surrounding the heating wire 25.

열선(25)은 여러 가닥의 탄소섬유(27)가 다발을 이루는 형태이다. 가령, 1000개 내지 5000개의 탄소섬유(27) 가닥을 어레이시켜 직경 1.5mm 내지 3.0 mm로 형성한 것일 수 있다. 탄소섬유(27)의 가닥 수 및 열선의 직경은 히터 용량에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 그리고 도시된 바와 달리 열선은 다수의 탄소섬유(27) 가닥을 꼬아서 로프 형상으로 형성할 수 있음은 물론이다. The hot wire 25 is a form in which the bundle of carbon fibers 27 of several strands. For example, 1000 to 5000 carbon fibers 27 may be arrayed to form a diameter of 1.5 mm to 3.0 mm. The number of strands of the carbon fiber 27 and the diameter of the heating wire can be variously adjusted according to the heater capacity. And unlike shown, the heating wire can be formed in a rope shape by twisting a plurality of carbon fiber 27 strands.

열선(25)은 전원과 연결된다. 따라서 수용관(11)의 양단에서 열선(25)은 전원케이블과 연결될 수 있다. 이를 위해 수용관(11)의 양단에는 열선(25)을 전원과 전기적으로 연결시킬 수 있는 접속단자가 형성될 수 있다. 또한, 열선(25)은 통상적인 컨트롤러를 통해 전원과 연결될 수 있음은 물론이다. The heating wire 25 is connected to the power source. Therefore, the heating wire 25 at both ends of the receiving pipe 11 may be connected to the power cable. To this end, connection terminals capable of electrically connecting the heating wire 25 to a power source may be formed at both ends of the accommodation pipe 11. In addition, the heating wire 25 may be connected to the power supply through a conventional controller, of course.

피복층(21)은 열선(25)의 외측에 형성된다. 피복층(21)은 탄소섬유 가닥들을 결속시킴과 동시에 열선(25)을 절연시키는 역할을 한다. 이러한 절연성 피복층(21)으로 테프론 수지와 같이 절연성과 함께 내열성을 갖는 수지를 피복하여 형성할 수 있다. The coating layer 21 is formed outside the hot wire 25. The coating layer 21 binds the carbon fiber strands and at the same time insulates the hot wire 25. The insulating coating layer 21 may be formed by coating a resin having heat resistance together with insulation such as Teflon resin.

상술한 바와 같이 발열체(20)는 다수의 탄소섬유(27) 가닥을 어레이시키거나 꼬아 제작하므로 휨 변형 및 유연성이 풍부하고, 여러 가지의 구조, 형상으로 가공하기가 쉽다.As described above, since the heating element 20 is arranged by forming or twisting a plurality of carbon fiber 27 strands, the heating element 20 is rich in bending deformation and flexibility, and is easy to process into various structures and shapes.

충진재(30)는 발열체(20)를 둘러싸도록 수용관(11)의 내부에 충진된다. 충진재(30)는 다공성 구조를 갖는다. 이러한 충진재의 일 예로 다수의 단섬유들이 서로 엉켜있는 솜(cotton) 구조로 이루어진다. 따라서 충진재(30)는 섬유와 섬유 사이에 무수한 빈 공간들이 존재하는 다공성 구조를 갖는다. 또한, 충진재(30)는 액체가 함침될 수 있는 부직포, 직물 등이 이용될 수 있다. 또한, 충진재는 표면 및 내부에 무수한 기공이 형성된 스펀지(sponge) 구조로 이루어질 수 있음은 물론이다.Filler 30 is filled in the interior of the receiving tube 11 to surround the heating element (20). Filler 30 has a porous structure. One example of such a filler consists of a cotton structure in which a plurality of short fibers are entangled with each other. Therefore, the filler 30 has a porous structure in which a myriad of empty spaces exist between the fibers. In addition, the filler 30 may be used a non-woven fabric, fabric, etc. that can be impregnated with liquid. In addition, the filler may of course be made of a sponge (sponge) structure in which numerous pores are formed on the surface and inside.

충진재(30)는 세라믹, 고무, 수지, 섬유 등의 다양한 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게는 충진재(30)는 원적외선 방사가 가능한 현무암 소재의 세라믹 섬유(이하, 현무암 섬유라고 함)로 이루어진다. The filler 30 may be formed of various materials such as ceramics, rubber, resins, and fibers. Preferably, the filler 30 is made of a ceramic fiber of basalt material capable of far-infrared radiation (hereinafter referred to as basalt fiber).

현무암 섬유는 현무암 섬유 제조장치를 이용하여 만들어진다. 일 예로, 20㎜ 이하의 크기로 된 현무암 쇄석을 1,440℃ ～ 1,480℃에서 용융하고, 용융된 현무암을 1,380℃ ～ 1,480℃로 유지시키면서 인발한 후 서서히 냉각시킨 다음 표면에 표면처리제를 도포하여 현무암 섬유를 만들 수 있다. 만들어진 현무암 섬유는 절단하여 단섬유로 만든 후 솜 구조로 제작한다. 이와 달리 현무암 섬유는 현무암을 고온에서 용융하여 벌크(Bulk)상태로 섬유화시킬 수 있다. 현무암 섬유는 SiO2 47 ～ 56 중량%, Al2O3 14 ～ 19 중량%, Fe2O3 7.0 ～ 13.5 중량%, CaO 8 ～ 11 중량%, MgO 3.5 ～ 10.0 중량%와, 잔량의 K2O, Na2O, TiO2 로 조성될 수 있다. Basalt fibers are made using basalt fiber production equipment. For example, a basalt crushed stone having a size of 20 mm or less is melted at 1,440 ° C. to 1,480 ° C., the molten basalt is drawn while maintaining at 1,380 ° C. to 1,480 ° C., and then cooled slowly. Can make The basalt fibers are cut into short fibers and then made into a cotton structure. In contrast, basalt fibers can melt basalt at a high temperature to fiberize in bulk. Basalt Fibers consist of SiO 2 47-56 wt%, Al 2 O 3 14 to 19% by weight, Fe 2 O 3 7.0 to 13.5% by weight, CaO 8 to 11% by weight, MgO 3.5 to 10.0% by weight, and the balance of K 2 O, Na 2 O, TiO 2 It can be composed.

상술한 충진재(30)는 발열체(20)를 지지함과 동시에 수용관(11) 내의 공간을 차지한다. 현무암 섬유로 이루어진 충진재(30)는 불연성과 내구성을 가지므로 화재 예방 및 수명 향상 효과를 갖는다. 또한, 충진재(30)가 가열되면 현무암 섬유로부터 다량의 원적외선이 지속적으로 방사되어 열효과와 함께 신진대사를 촉진시키는 온열치료의 효과를 가질 수 있다. The filler 30 described above occupies a space in the accommodating pipe 11 while supporting the heating element 20. Filler (30) made of basalt fibers has a non-combustible and durable effect of preventing fire and improving life. In addition, when the filler 30 is heated, a large amount of far-infrared rays are continuously radiated from the basalt fiber, and may have an effect of heat treatment that promotes metabolism together with a thermal effect.

원적외선은 3～1000㎛ 범위의 파장을 갖는 전자파를 말하며, 이러한 원적외선은 가시광선에 비하여 열작용이 우수하고 방사에너지가 직접적이면서 순간적으로 열 전달되기 때문에 가열이 신속하게 이루어는 것은 물론,에너지 절약 효과가 크다. 따라서 본 발명의 히터(10)는 건조가열, 온열치료, 건강용품, 건축내장재 등에 널리 이용될 수 있다. Far infrared rays are electromagnetic waves having a wavelength in the range of 3 ~ 1000㎛, and far infrared rays have better heat action than direct light, and radiant energy is direct and instantaneous heat transfer. Big. Therefore, the heater 10 of the present invention can be widely used in dry heating, heat treatment, health care products, building interior materials, and the like.

충진재(30)의 빈 공간에 채워져 충진재에 함침된 액상의 열교환매체는 발열체(20)로부터 발생된 열을 수용관(11)으로 전달하는 역할을 한다. 열교환매체는 단일 상(Single Phase)으로 존재하면서 열을 전달하거나, 기상-액상 간의 상변화 과정을 통하여 열을 전달할 수 있다. 바람직하게 큰 열전달 성능을 발휘하기 위해 열전달매체는 기상-액상 간의 상변화 과정을 통하여 열을 이동시킨다. 이러한 열전달매체는 발열체(20)에서 발생하는 열을 흡수하여 기화되고, 수용관로 열을 방출한 다음 액화된다. 이후 열교환매체는 발열체(20)로부터 다시 열을 받아 증발하는 작동을 반복한다. 이와 같이 열교환매체의 증발 잠열을 이용하여 열을 효과적으로 이동시킬 수 있다. The liquid heat exchange medium filled in the empty space of the filler 30 and impregnated in the filler serves to transfer the heat generated from the heating element 20 to the accommodation tube 11. The heat exchange medium may exist in a single phase to transfer heat or transfer heat through a phase change process between the gas and liquid phases. Preferably, in order to exert large heat transfer performance, the heat transfer medium transfers heat through a phase change process between the gas phase and the liquid phase. The heat transfer medium absorbs heat generated from the heating element 20 to vaporize, releases heat to the receiving tube, and then liquefies. Thereafter, the heat exchange medium receives heat from the heating element 20 again and repeats the evaporation. As such, heat may be efficiently transferred by using latent heat of evaporation of the heat exchange medium.

열교환매체는 충진재(30)의 빈 공간을 모두 채우기보다는 빈 공간의 약 60 내지 80%를 채우는 것이 바람직하다. 열교환매체로 증류수, 소금물 등을 이용할 수 있다. 또한, 메탄올, 아세톤, 파라핀 계열의 화합물 중 어느 하나를 사용할 수 있다.It is preferable that the heat exchange medium fills about 60 to 80% of the empty space, rather than all the empty space of the filler 30. Distilled water or brine may be used as the heat exchange medium. In addition, any one of methanol, acetone, and paraffinic compounds may be used.

상술한 바와 같이 본 발명의 히터(10)는 탄소섬유를 이용함으로써 온도특성이 우수하고 내구성이 강하다. 또한, 빠른 시간에 균일한 가열이 가능하므로 열 효율이 높이 전력소모가 낮다. 이와 함께 현무암 섬유로부터 원적외선이 방사되므로 인체에 유익하다. As described above, the heater 10 of the present invention has excellent temperature characteristics and strong durability by using carbon fiber. In addition, uniform heating is possible in a short time, so the thermal efficiency is high and the power consumption is low. In addition, far infrared rays are radiated from the basalt fiber, which is beneficial to the human body.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 탄소섬유를 이용한 히터(40)를 도 3에 도시하고 있다. 3 illustrates a heater 40 using carbon fiber according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 히터(40)는 크게 수용관(11)과, 발열체(20)와, 접지선(35)과, 열전달매체가 함침된 충진재(30)를 포함한다. 수용관(11), 열전달매체, 충진재(30)의 구조는 도 1의 실시 예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. Referring to FIG. 3, the heater 40 includes a housing tube 11, a heating element 20, a ground wire 35, and a filler 30 impregnated with a heat transfer medium. Since the structure of the accommodation pipe 11, the heat transfer medium, the filler 30 is the same as the embodiment of Figure 1 will not be described in detail.

수용관(11)의 내부에 접지선(35)이 설치된다. 접지선(35)은 전류가 흐를 수 있는 도선(37)과, 도선(37)을 감싸는 절연성 피복층(39)으로 형성된다. 접지선(35)의 일단은 수용관(11)에 연결될 수 있고, 타단은 전원콘센트의 접지단자와 연결될 수 있다. The grounding wire 35 is installed inside the accommodation pipe 11. The ground wire 35 is formed of a conductive wire 37 through which current can flow, and an insulating coating layer 39 surrounding the conductive wire 37. One end of the ground line 35 may be connected to the accommodation pipe 11, and the other end may be connected to the ground terminal of the power outlet.

그리고 발열체(20)는 접지선(35)에 나선형으로 감겨 형성된다. 발열체(20)는 도 1의 발열체와 동일한 구조, 즉 탄소섬유(27) 다발로 이루어진 열선(25)과, 열선(25)을 감싸는 절연성 피복층(21)으로 이루어진다. The heating element 20 is spirally wound around the ground wire 35. The heating element 20 has the same structure as the heating element of FIG. 1, that is, a heating wire 25 made of a bundle of carbon fibers 27 and an insulating coating layer 21 surrounding the heating wire 25.

상술한 도 3의 실시예는 접지선(35)이 수용관(11) 자체에 내장되어 있으므로 발열체(20)의 누전시에 안전성을 확보할 수 있고, 히터(40)의 사용시 접지를 위한 별도의 작업이 필요없는 장점을 갖는다. In the above-described embodiment of FIG. 3, since the ground wire 35 is embedded in the accommodation pipe 11 itself, safety may be ensured at the time of leakage of the heating element 20, and a separate operation for grounding when the heater 40 is used. This has the advantage of not needing.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 발열체(20)가 접지선(35)에 나선형으로 감긴 상태에서 고정될 수 있도록 코팅물질을 피복한 코팅부(50)를 형성할 수 있다. 이러한 코팅부(50)는 접지선(35)과 발열체(20)를 감싸 접지선(35)과 발열체(20)를 일체로 만든다. 코팅물질로 테프론 수지를 이용할 수 있다. Meanwhile, as illustrated in FIG. 4, the coating unit 50 may be formed to cover the heating material 20 so that the heating element 20 may be fixed in a spiral wound on the ground wire 35. The coating part 50 surrounds the ground wire 35 and the heating element 20 to make the ground wire 35 and the heating element 20 integrally. Teflon resin may be used as the coating material.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 탄소섬유를 이용한 히터를 도 5에 도시하고 잇다. 5 shows a heater using carbon fiber according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 히터(100)는 크게 수용관(11)과, 발열체(70)와, 충진재(30)와, 캡(110)을 포함한다. Referring to FIG. 5, the heater 100 includes a housing tube 11, a heating element 70, a filler 30, and a cap 110.

수용관(11)은 원통형의 중공구조로, 양단이 개방된 형태를 갖는다. 수용관(11)의 내부에는 발열체(70)와, 제 1접지선(75)이 설치된다. 그리고 수용관(11)의 내부 공간에는 열전달매체가 함침된 충진재(30)가 충진된다. 열전달매체 및 충진재는 도 1의 실시 예와 동일하다.The accommodating pipe 11 has a cylindrical hollow structure and has an open shape at both ends. The heating element 70 and the first ground line 75 are provided inside the accommodation tube 11. The filler 30 impregnated with the heat transfer medium is filled in the inner space of the accommodation pipe 11. The heat transfer medium and the filler are the same as in the embodiment of FIG.

발열체(70)는 일단이 수용관(11)의 한쪽 끝을 돌아나오도록 하여 양단이 모두 수용관(11)의 다른 끝으로 연장될 수 있도록 설치한다. 발열체(70)는 탄소섬유 다발로 이루어진 열선(미도시)과, 열선을 감싸는 절연성 피복층(71)으로 이루어진다. 그리고 제 1접지선(75)은 수용관(11)의 내부에 설치된다. 제 1접지선(75)은 전류가 흐를 수 있는 도선(미도시)과, 도선을 감싸는 절연성 피복층(77)으로 형성된다. The heating element 70 is installed so that one end may return to one end of the accommodating tube 11 so that both ends thereof may extend to the other end of the accommodating tube 11. The heating element 70 includes a heating wire (not shown) made of a carbon fiber bundle and an insulating coating layer 71 surrounding the heating wire. The first ground line 75 is installed inside the accommodation pipe 11. The first ground line 75 is formed of a conductive wire (not shown) through which current can flow, and an insulating coating layer 77 surrounding the conductive wire.

수용관(11)의 개방된 양단을 밀폐시키기 위해 캡(110)이 구비된다. 캡(110)은 수용관(11)의 단부가 삽입될 수 있는 삽입홈(115)이 형성된다. 캡(110)에는 기밀을 위해 오링 등과 같은 실링부재가 설치될 수 있다. 삽입홈(115)으로 수용관(11)의 단부가 삽입되어 캡(115)에 끼움 결합된다. 캡(110)은 전도성 금속소재로 형성될 수 있다. Cap 110 is provided to seal the open both ends of the receiving pipe (11). The cap 110 is formed with an insertion groove 115 into which the end of the receiving tube 11 can be inserted. The cap 110 may be provided with a sealing member such as an O-ring for airtightness. An end of the accommodation tube 11 is inserted into the insertion groove 115 is fitted to the cap 115. Cap 110 may be formed of a conductive metal material.

캡(110)은 수용관(11)의 양측에 각각 결합되는데, 도시되지 않은 다른 한쪽의 캡에는 발열체(70)와, 제 1접지선(75)이 연결되는 접속단자가 형성될 수 있다. 이 경우 접속단자는 전원케이블과 연결된다. Caps 110 are respectively coupled to both sides of the receiving tube 11, the other side cap not shown may be formed with a connection terminal to which the heating element 70 and the first ground line 75 is connected. In this case, the connection terminal is connected to the power cable.

제 2접지선(120)은 캡(110)과 연결되어 제 1접지선(75)과 연결되거나 전원콘센트의 접지단자와 연결될 수 있다. 제 2접지선(120)이 설치되는 경우 캡(110)은 금속 등과 같은 전도성 소재로 형성된다. 제 2접지선(120)에 의해 수용관(11)에 대전(帶電)되는 전기를 흘려보내고, 전기파를 효과적으로 차단할 수 있다. The second ground line 120 may be connected to the cap 110 to be connected to the first ground line 75 or the ground terminal of the power outlet. When the second ground line 120 is installed, the cap 110 is formed of a conductive material such as metal. The second ground wire 120 can flow electricity charged to the accommodating pipe 11 to effectively block the electric wave.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 히터를 도 6에 도시하고 있다. 6 illustrates a heater according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 히터(60)는 크게 수용관(11)과, 발열체(70)와, 충진재(30)와, 커버관(61)과, 캡(80)을 포함한다. Referring to FIG. 6, the heater 60 largely includes a receiving tube 11, a heating element 70, a filler 30, a cover tube 61, and a cap 80.

수용관(11)은 원통형의 중공구조로, 양단이 개방된 형태를 갖는다. 수용관(11)의 내부에는 발열체(70)와, 제 1접지선(75)이 설치된다. 그리고 수용관(11)의 내부 공간에는 열전달매체가 함침된 충진재(30)가 충진된다. 열전달매체 및 충진재는 도 1의 실시 예와 동일하다.The accommodating pipe 11 has a cylindrical hollow structure and has an open shape at both ends. The heating element 70 and the first ground line 75 are provided inside the accommodation tube 11. The filler 30 impregnated with the heat transfer medium is filled in the inner space of the accommodation pipe 11. The heat transfer medium and the filler are the same as in the embodiment of FIG.

발열체(70)는 일단이 수용관(11)의 한쪽 끝을 돌아나오도록 하여 양단이 모두 수용관(11)의 다른 끝으로 연장될 수 있도록 설치한다. 발열체(70)는 탄소섬유 다발로 이루어진 열선(미도시)과, 열선을 감싸는 절연성 피복층(71)으로 이루어진다. 그리고 제 1접지선(75)은 수용관(11)의 내부에 설치된다. 제 1접지선(75)은 전류가 흐를 수 있는 도선(미도시)과, 도선을 감싸는 절연성 피복층(77)으로 형성된다. The heating element 70 is installed so that one end may return to one end of the accommodating tube 11 so that both ends thereof may extend to the other end of the accommodating tube 11. The heating element 70 includes a heating wire (not shown) made of a carbon fiber bundle and an insulating coating layer 71 surrounding the heating wire. The first ground line 75 is installed inside the accommodation pipe 11. The first ground line 75 is formed of a conductive wire (not shown) through which current can flow, and an insulating coating layer 77 surrounding the conductive wire.

커버관(61)은 수용관(11)의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 원통형으로 형성된다. 커버관(61)의 양단은 개방된 구조를 갖는다. 커버관(61)은 수용관(11)과 동일한 길이로 형성될 수 있다. 커버관(61)은 내부에 수용관(11)을 수용함으로써 수용관(11)을 보호한다. The cover tube 61 is formed in a cylindrical shape having a diameter larger than the diameter of the accommodation tube 11. Both ends of the cover tube 61 has an open structure. The cover tube 61 may be formed to the same length as the receiving tube (11). The cover tube 61 protects the accommodating tube 11 by accommodating the accommodating tube 11 therein.

커버관(61) 및 수용관(11)의 개방된 양단을 밀폐시키기 위해 캡(80)이 구비된다. 캡(80)은 수용관(11)의 일단이 삽입될 수 있는 제 1삽입홈(81)을 형성하는 제 1결합부(83)와, 커버관(61)이 삽입될 수 있는 제 2삽입홈(85)을 형성하는 제 2결합부(87)를 구비한다. 캡(80)에는 기밀을 위해 오링 등과 같은 실링부재가 설치될 수 있다. Cap 80 is provided to seal the open both ends of the cover tube 61 and the receiving tube (11). The cap 80 has a first coupling portion 83 forming a first insertion groove 81 into which one end of the accommodation tube 11 can be inserted, and a second insertion groove into which the cover tube 61 can be inserted. The second coupling part 87 forming the 85 is provided. The cap 80 may be provided with a sealing member such as an O-ring for airtightness.

제 1결합부(83)는 수용관(11) 방향으로 개방된 원통형으로 형성되어 내측에 원형의 제 1삽입홈(81)이 형성된다. 제 1삽입홈(81)으로 수용관(11)의 일단이 삽입되어 제 1결합부(83)에 수용관(11)이 끼움 결합된다. 제 1결합부(83)의 내경은 수용관(11)이 제 1삽입홈(81)에 억지끼움될 수 있는 크기로 형성된다. The first coupling portion 83 is formed in a cylindrical shape that is open in the direction of the receiving tube 11 to form a circular first insertion groove 81 therein. One end of the accommodating tube 11 is inserted into the first insertion groove 81, and the accommodating tube 11 is fitted into the first coupling part 83. The inner diameter of the first coupling portion 83 is formed in such a size that the receiving tube 11 can be fit into the first insertion groove 81.

제 2결합부(87)는 커버관(61) 방향으로 개방된 원통형으로 형성되어 내측에 환형의 제 2삽입홈(85)이 형성된다. 제 2결합부(87)는 제 1결합부(83)의 바깥에서 제 1결합부(83)를 둘러싸도록 형성된다. 제 1 및 제 2결합부(83)(87)는 동심원상으로 형성된다. 제 2삽입홈(85)은 제 1결합부(83)와 제 2결합부(87) 사이에 마련된다. 제 2삽입홈(85)으로 커버관(61)의 일단이 삽입되어 제 2결합부(87)에 커버관(61)이 결합된다. 제 2결합부(87)의 내경은 커버관(61)이 제 2삽입홈(85)에 억지끼움될 수 있는 크기로 형성된다. The second coupling portion 87 is formed in a cylindrical shape open in the cover tube 61 direction to form an annular second insertion groove 85 therein. The second coupling portion 87 is formed to surround the first coupling portion 83 at the outside of the first coupling portion 83. The first and second coupling portions 83 and 87 are formed concentrically. The second insertion groove 85 is provided between the first coupling portion 83 and the second coupling portion 87. One end of the cover tube 61 is inserted into the second insertion groove 85 so that the cover tube 61 is coupled to the second coupling portion 87. The inner diameter of the second coupling portion 87 is formed in such a size that the cover tube 61 can be pressed into the second insertion groove 85.

캡은 커버관(61)의 양측에 각각 결합되는데, 도시되지 않은 다른 한쪽의 캡에는 발열체(70)와, 제 1접지선(75)이 연결되는 접속단자가 형성될 수 있다. 이 경우 접속단자는 전원케이블과 연결될 수 있다. Caps are respectively coupled to both sides of the cover tube 61, the other side cap not shown may be formed with a connection terminal to which the heating element 70 and the first ground line 75 is connected. In this case, the connection terminal may be connected to the power cable.

제 2접지선(90)은 캡(80)과 연결되어 제 1접지선(75)과 연결되거나 전원콘센트의 접지단자와 연결될 수 있다. 제 2접지선(90)이 설치되는 경우 캡은 금속 등과 같은 전도성 소재로 형성된다. 제 2접지선(90)에 의해 수용관(11) 및 커버관(61)에 대전(帶電)되는 전기를 흘려보내고, 전기파를 효과적으로 차단할 수 있다. The second ground line 90 may be connected to the cap 80 to be connected to the first ground line 75 or to the ground terminal of the power outlet. When the second ground line 90 is installed, the cap is formed of a conductive material such as metal. The second ground wire 90 can flow electricity charged to the accommodation pipe 11 and the cover pipe 61 to effectively block the electric wave.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to one embodiment, which is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

11: 수용관 20: 발열체
21: 피복층 25: 열선
27: 탄소섬유 30:충진재
35:접지선 11: receiving pipe 20: heating element
21: coating layer 25: heating wire
27: carbon fiber 30: filler
35: ground wire

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 중공 구조의 수용관과;
상기 수용관의 내부에 수용되어 전원과 연결되며 탄소섬유 다발로 이루어진 열선과, 상기 열선을 감싸는 절연성 피복층으로 이루어진 발열체와;
상기 발열체를 둘러싸도록 상기 수용관의 내부에 충진되어 상기 발열체를 지지하는 다공성 충진재와;
상기 충진재에 함침되는 액상의 열교환매체인 물과;
상기 수용관의 내부에 설치되어 접지단자와 연결되는 접지선;을 구비하고,
상기 충진재는 현무암 소재의 세라믹 섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 히터.A receiving tube having a hollow structure;
A heating element housed in the housing tube and connected to a power source, the heating element including a carbon fiber bundle, and an insulating coating layer surrounding the heating wire;
A porous filler filling the inside of the accommodation tube to surround the heating element and supporting the heating element;
Water, which is a liquid heat exchange medium impregnated with the filler;
And a ground wire installed inside the accommodation pipe and connected to a ground terminal.
The filler is a heater using carbon fiber, characterized in that made of a ceramic fiber of basalt material. 제 3항에 있어서, 상기 발열체가 상기 접지선에 감긴 상태로 고정될 수 있도록 상기 접지선과 상기 발열체를 감싸는 코팅부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 히터. 4. The heater using carbon fiber according to claim 3, further comprising a coating part surrounding the ground wire and the heating element so that the heating element can be fixed while being wound around the ground wire. 삭제delete 삭제delete
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