KR101431663B1 - 단열구조 및 이를 포함하는 배관용 히터 - Google Patents

단열구조 및 이를 포함하는 배관용 히터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단열구조와 이를 포함하는 배관용 히터에 관한 것으로서, 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부로부터 이격되도록 배치된 외피 사이에 설치되어 상기 발열체에서 발생한 열이 상기 외피로 전달되는 것을 저지하는 단열구조에 있어서, 다수의 단열펠트부재안착홈이 같은 방향을 향하도록 형성되어 있는 단열펠트부재지지부와 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작되고 상기 단열펠트부재안착홈에 삽입되는 단열펠트부재를 가지고, 상기 단열펠트부재안착홈이 상기 발열부를 향하도록 상기 발열부와 상기 외피와의 사이공간에 설치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 단열구조의 단열성을 안정적으로 유지할 수 있다.

Description

단열구조 및 이를 포함하는 배관용 히터{Insulation Structure and Pipe Heater therewith}
본 발명은 단열구조 및 이를 포함하는 배관용 히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보온이나 가열 목적을 갖는 발열장치에 설치되어 발열부에서 발생하는 열이 외부로 방출되는 것을 방지하기 위한 단열구조와 이를 포함하는 배관용 히터에 관한 것이다.
보온이나 가열 목적을 갖는 발열장치에는 발열부에서 발생하는 열이 외부로 방출되는 것을 방지하기 위해 단열구조가 마련되어 있다.
이러한 단열구조를 갖는 발열장치 중에는 화학적 물질 코팅, 증착 설비 또는 반도체 제작 설비와 연동되어 있는 배관을 적정 온도로 가열하여 배관 내벽에 쌓이는 잔유물(By-product)이 고착되는 것을 방지하기 위한 배관용 히터가 있다.
도10은 종래 따른 배관용 히터의 사시도이고, 도11 및 도12는 각각 종래 배관용 히터의 단면도이다.
종래의 배관용 히터는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 발열체(121)를 구비한 발열부(120)와, 발열부(120)로부터 이격되도록 배치된 외피(142)와, 발열부(120)와 외피(142) 사이에 설치된 단열구조(150)와, 외피(142)에 결합된 구속부(114)와, 발열체(121)에 연결된 리드선(132)과, 리드선(132)에 결합된 커넥터(131)를 갖고 있다.
발열부(120)는 발열체(121)에 더하여 발열체(121)을 지지하는 발열체지지기재(122)를 갖고 있다.
발열체(121)는 절연피복을 갖는 니크롬선으로 구현되어 있다.
이러한 구성을 갖는 발열체(121)는 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 봉제실(123)에 의해 발열체지지기재(122)에 고정되어 있다.
발열체지지기재(122)는 유리섬유테이프로 제작되어 있다.
전술한 구성을 갖는 발열부(120)는 발열체지지기재(122)가 후술하는 단열구조(150)의 내표면에 접촉하도록 설치된다.
발열부(120)가 설치된 상태에서 발열체(121)에서 발생한 열은 내피(141)를 통해 피가열대상, 즉 배관에 전달된다.
발열부(120)는 단열구조(150)와 함께 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 절단면(111a)을 갖도록 형성된다.
외피(142)는 후술하는 단열층(111)의 외표면을 둘러싸도록 형성된다.
단열구조(150)는 관형태의 단열층(111)으로 구성되어 있다.
단열층(111)은 아라미드 펠트(Aramid Felt)로 구현되어 있다.
이러한 구성을 갖는 단열구조(150)에 의해 발열체(121)에서 발생한 열이 외피(142)로 전달되는 것이 저지된다.
구속부(114)는 외피(142)에 암수 벨크로테이프를 부착하는 방법으로 구현할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 종래의 배관용 히터는 2011년 특허출원 제134099호(발명의 명칭 : 배관자재용 히팅보온 커버 제작방법 및 이에 의해 제작된 히팅보온커버)에 개시되어 있다.
그런데 종래의 배관용 히터의 제작방법에 따르면, 단열층(111)이 아라미드 펠트(Aramid Felt)를 사용하여 관형태로 형성되어 있고 발열부(120)로부터 발생하는 열에 의해 단열층(111)이 수축하는 것을 방지하기 위한 수단이 없기 때문에 단열구조(150)의 단열성을 안정적으로 유지할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 단열성을 안정적으로 유지할 수 있도록 한 단열구조 및 이를 포함하는 배관용 히터를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부로부터 이격되도록 배치된 외피 사이에 설치되어 상기 발열체에서 발생한 열이 상기 외피로 전달되는 것을 저지하는 단열구조에 있어서, 다수의 단열펠트부재안착홈이 같은 방향을 향하도록 형성되어 있는 단열펠트부재지지부와 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작되고 상기 단열펠트부재안착홈에 삽입되는 단열펠트부재를 가지고, 상기 단열펠트부재안착홈이 상기 발열부를 향하도록 상기 발열부와 상기 외피와의 사이공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 단열구조 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작되고, 상기 발열부와 상기 외피와의 사이공간에 배치되는 복수의 단열층과; 상기 단열층의 사이에 배치된 메쉬(Mesh) 형태의 단열층지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열구조또는 전술한 단열구조와 피가열배관을 둘러쌀 수 있도록 형성된 발열체를 가지고, 상기 발열체에서 발생한 열이 상기 피가열배관에 전달되도록 설치되는 발열부와; 상기 발열부로부터 이격되도록 배치된 관형태의 외피를 갖는 배관용 히터에 의해 달성된다.
여기서 단열펠트부재지지부를 용이하게 형성할 수 있도록, 상기 단열펠트부재지지부는 판형태의 기재를 상기 단열펠트부재안착홈이 형성되도록 절곡시키는 방법으로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따르면, 다수의 단열펠트부재안착홈이 같은 방향을 향하도록 형성되어 있는 단열펠트부재지지부와 폴리테트라플루오르에틸렌재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작되고 단열펠트부재안착홈에 삽입되도록 설치되는 단열펠트부재를 갖도록 단열구조를 형성하거나 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작된 단열층 사이에 배치된 메쉬(Mesh) 형태의 단열층지지부를 갖도록 단열구조를 형성함으로써, 단열구조의 단열성을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 사시도,
도2 및 도3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도,
도4 및 도5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단열펠트부재지지부를 제작하는 방법을 도시한 도면,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터에서 단열펠트부재를 단열펠트부재지지부에 설치하는 방법을 도시한 도면,
도7 및 도8은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도,
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관용 히터의 단열구조를 제작하는 방법을 도시한 도면,
도10은 종래 따른 배관용 히터의 사시도,
도11 및 도12는 각각 종래 배관용 히터의 단면도이다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 사시도이고, 도2 및 도3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 발열체(21)를 구비한 발열부(20)와, 발열부(20)로부터 이격되도록 배치된 외피(42)와, 발열부(20)와 외피(42) 사이에 설치된 단열구조(50)와, 단열구조(50)의 내측에 배치된 내피(41)와, 외피(42)에 결합된 구속부(14)와, 발열체(21)에 연결된 리드선(32)과, 리드선(32)에 결합된 커넥터(31)를 갖고 있다.
발열부(20)는 발열체(21)에 더하여 발열체지지클로스(22)를 갖고 있다.
발열체(21)는 나선(裸線) 형태 또는 절연피복을 갖는 형태로 발열선 형태 등으로 구현할 수 있다.
그리고 발열체(21)는 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 봉제실(23)에 의해 발열체지지클로스(22)에 고정된다.
발열체지지클로스(22)는 유리섬유직물(glass fiber cloth) 등과 같은 내열성 재질을 사용하여 제작할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 발열부(20)는 발열체(21)가 단열구조(50)의 내표면에 접촉하도록 단열구조(50)에 결합된다.
발열부(20)는 단열구조(50)와 함께 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 절단면(11a)을 갖도록 형성된다.
외피(42)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
내피(41)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
내피(41)는 한 쌍의 종단피(43)를 통해 외피(42)에 연결되어 있다.
구속부(14)는 외피(42)에 암수 벨크로테이프를 부착하는 방법으로 구현할 수 있다.
단열구조(50)는 다수의 단열펠트부재안착홈(51a)이 같은 방향을 향하도록 형성되어 있는 단열펠트부재지지부(51)와, 단열펠트부재안착홈(51a)에 삽입되는 펠트(Felt)형태의 단열펠트부재(52)를 갖고 있다.
단열펠트부재지지부(51)는 다음과 같은 방법으로 폴리테트라플루오르에틸렌((PTFE : Polytetrafluoroethylene) 재질을 사용하여 제작할 수 있다.
도4 및 도5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단열펠트부재지지부를 제작하는 방법을 도시한 도면이다.
먼저 후술하는 단열펠트부재(52)를 제작하는 단계에서와 같은 방법으로 장방형상의 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트기재(53)를 제작한다(도4 참조).
다음에 단열펠트부재안착홈(51a)이 형성되도록 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트기재(53)를 절곡시킨다(도5 참조). 도5에는 단열펠트부재안착홈(51a)이 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트기재(53)의 폭방향을 따라 형성되도록 구성하고 있으나 단열펠트부재안착홈(51a)이 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트기재(53)의 길이방향을 따라 형성되도록 본 발명을 실시할 수 있다.
다음에 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 봉제실(23)로 시침하는 방법 등으로 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트기재(53)에 형성된 단열펠트부재안착홈(51a)의 형태를 유지시킨다.
마지막으로 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트기재(53)를 관형태로 변형시킨다.
단열펠트부재(52)는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene) 재질을 사용하여 아래와 같은 방법으로 제작할 수 있다.
먼저 3 내지 5데니아 정도의 굵기와 대략 50mm 정도 길이를 갖는 폴리테트라플루오르에틸렌 스테이플섬유(Staple Fiber) 뭉치를 구매등의 방법으로 준비한다.
다음에 폴리테트라플루오르에틸렌 스테이블섬유 뭉치에 대하여 종래 알려진 방법으로 개면(開綿, Opening)공정, 소면(梳綿, Carding) 공정, 크로스 래핑(Cross Lapping) 공정, 니들 펀칭(Needle Punching) 공정을 거쳐 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트를 제조한다. 여기서 크로스래핑(Cross Lapping) 공정과 니들펀칭(Needle Punching) 공정을 반복하면 원하는 두께의 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트를 얻을 수 있다.
마지막으로 단열펠트부재안착홈(51a)의 크기에 맞추어 폴리테트라플루오로에틸렌 펠트를 절단한다.
제작된 단열펠트부재(52)는 단열펠트부재안착홈(51a)에 삽입되도록 설치된다(도6 참조).
이러한 구성을 갖는 단열구조(50)는 단열펠트부재안착홈(51a)이 발열부(20)를 향하도록 발열부(20)와 외피(42)와의 사이공간에 설치된다.
한편 전술한 실시예에서는 단열펠트부재지지부(51)에 다수의 단열펠트부재안착홈(51a)을 형성하고 단열펠트부재안착홈(51a)에 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질를 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작된 단열펠트부재(52)를 삽입하는 방법으로 단열구조(50)를 형성하고 있으나, 도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질로 펠트(Felt) 형태로 제작된 판체를 적층하는 방법으로 단열구조를 형성하여 본 발명을 실시할 수 있다.
도7 및 도8은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배관용 히터는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 단열구조(50')를 제외하고 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터와 동일한 구성을 갖고 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배관용 히터의 단열구조(50')는, 발열부(20)와 외피(42)와의 사이공간에 배치되는 3개의 단열층(51')과, 단열층(51')의 사이에 배치된 메쉬(Mesh) 형태의 단열층지지부(52')를 갖고 있다.
단열층(51')은 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단열펠트부재(52)를 제작하는 과정에서 얻은 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트를 사용하여 제작할 수 있다.
단열층지지부(52')는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단열펠트부재(52)를 제작하는 과정에서 얻은 폴리테트라플루오르에틸렌 펠트를 사용하거나 다른 재질을 사용하여 제작할 수 있다.
단열구조(50')는 교대로 배치된 3개의 단열층(51')과 2개의 단열층지지부(52')를 원형으로 변형시키는 방법으로 제작될 수 있다(도9 참조).
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 단열펠트부재안착홈(51a)이 같은 방향을 향하도록 형성되어 있는 단열펠트부재지지부(51)와 폴리테트라플루오르에틸렌재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작되고 단열펠트부재안착홈(51a)에 삽입되도록 설치되는 단열펠트부재(52)를 갖도록 단열구조를 형성하거나 또는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작된 단열층(51') 사이에 배치된 메쉬(Mesh) 형태의 단열층지지부(52')를 갖도록 단열구조(50)를 형성함으로써, 단열구조(50)의 단열성을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작된 단열층(51') 사이에 배치된 메쉬(Mesh) 형태의 단열층지지부(52')를 갖도록 단열구조(50)를 형성하는 경우 각 단열층(51')의 단위두께당 수축율의 합이 종래 단열층(111)의 단위두께당 수축율보다 작아져(단열층의 두께가 작을수록 수축이 적게 발생함) 메쉬(Mesh) 형태의 단열층지지부(52')이 없는 경우보다 단열층의 수축량이 적어지기 때문에, 단열구조(50)의 단열성을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
그리고 단열펠트부재안착홈(51a)이 형성되도록 판재를 절곡시키는 방법으로 단열펠트부재지지부(51)를 형성함으로써, 단열펠트부재지지부(51)를 용이하게 형성할 수 있게 된다.
14, 114 : 구속부 20, 120 : 발열부
21, 121 : 발열체 22, 122 : 발열체지지클로스
41, 141 : 내피 42, 142 : 외피
43, 143 : 종단피 50, 50', 150 : 단열구조
51 : 단열펠트부재지지부 52 : 단열펠트부재
51' : 단열층 52' : 단열층지지부
122 : 발열체지지기재 151 : 단열층

Claims (4)

  1. 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부로부터 이격되도록 배치된 외피 사이에 설치되어 상기 발열체에서 발생한 열이 상기 외피로 전달되는 것을 저지하는 단열구조에 있어서,
    다수의 단열펠트부재안착홈이 같은 방향을 향하도록 형성되어 있는 단열펠트부재지지부와 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 재질을 사용하여 펠트(Felt)형태로 제작되고 상기 단열펠트부재안착홈에 삽입되는 단열펠트부재를 가지고, 상기 단열펠트부재안착홈이 상기 발열부를 향하도록 상기 발열부와 상기 외피와의 사이공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 단열구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단열펠트부재지지부는 판형태의 기재를 상기 단열펠트부재안착홈이 형성되도록 절곡시키는 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 단열구조.
  3. 삭제
  4. 피가열배관을 둘러쌀 수 있도록 형성된 발열체를 가지고, 상기 발열체에서 발생한 열이 상기 피가열배관에 전달되도록 설치되는 발열부와;
    상기 발열부로부터 이격되도록 배치된 관형태의 외피와;
    제1항 또는 제2항에 기재된 단열구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 히터.
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