KR101640194B1 - 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치 - Google Patents

온열기능을 갖는 세라믹 발열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치를 제공하는 것으로, 세라믹 소결과정을 통해 성형된 베이스 플레이트, 커버 플레이트를 포함하는 세라믹 소결체와; 상기 세라믹 소결체를 구성하는 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치되어, 외부에서 제공되는 전류에 의해 저항 발열하여 세라믹 소결체를 가열하는 저항 코일을 포함하여 구성되고, 상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에는 차폐부재가 배치되어, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치된 저항 코일은 차폐부재에 의해 외부와 차폐되어서, 저항 코일에서 발산되는 열기가 외부 손실되는 것이 억제되도록 구성한 것을 특징으로한다.

Description

온열기능을 갖는 세라믹 발열장치{Device for ceramic heating}
본 발명은 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저항 코일에 의해 발열되는 열기를 세라믹 소결체에 축열시켜, 세라믹 소결체에 축열된 열기를 지속적으로 방열하여서 휴대 난방 등을 도모하는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치에 관한 것이다.
혹한기에 야외에서 활동하는 군인, 경찰, 야외에서 근무하는 근로자, 골프 등산 사이클 등의 운동을 하는 사람들은 손과 발이 시리고, 동상으로 고생하는 사람들이 많다.
이러한 사람들을 위하여 겨울철에 특히 산행이나 낚시 등의 레저활동을 즐기거나 혹한기에 훈련을 받을 때 휴대하고 다니면서 손을 보온시킬 수 있게 하는 손난로 등의 휴대용 난방기구들이 제안된 바 있다.
상기 손난로는, 철제로 제작된 케이스의 내부에 인화성 오일이 담겨지는 기름통과 그 기름에 의해 발열되는 심지가 구비되어 있고, 케이스의 내 측면에는 보온재의 기능을 하는 석면이 부착되어 있다.
따라서, 사용할 때에는 심지에 불을 붙여 기름을 공급받으며 그에 따라 발생되는 열에 의해 보온을 하는 구조였다.
그러나, 상기와 같은 구조의 손난로를 사용할 때에는 심지에서 그을음이 발생되는 한편, 불완전 연소에 의해 기름 냄새가 외부로 유출되는 등의 불편한 문제점이 있었다.
한편, 최근에는 세라믹 소결체의 내부에 저항 발열을 통해 열기를 발산하는 저항 코일을 매설하여, 저항 코일에서 발산되는 열기를 세라믹 소결체가 장시간 축열, 및 외부 방열하도록 구성한 세라믹 발열장치들이 제안되고 있다.
이러한 세라믹 발열장치는, 저항 코일과 달리 우수한 축열성에 의해 장시간 열기를 방열하여 지속적인 난방 등을 도모할 수 있고, 또 사용과정에 인체에 유해한 것으로 알려진 전자파의 발생이 없고, 특히 가열에 의해 다량의 원적외선을 발산하므로 인체에 매우 유익한 특성을 갖는다.
그리고, 당분야에서는 상기 세라믹 소결체를 저항 코일을 정형화되게 배설한 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트를 커버하는 커버 플레이트로 이원화되게 구성하고, 이들 이원화된 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 저항 코일을 배설한 다음 베이스 플레이트와 커버 플레이트를 체결볼트를 통해 체결시켜 고정하고 있다.
이와 같이 구성하면, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이의 유격이 발생되어 안정된 단열성을 확보하기 어려운 관계로, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 형성된 공극 사이로 저항 코일에서 발산되는 열기의 손실이 발생되고, 특히 외부로부터 강한 충격이 가해질 경우 세라믹 소결체를 구성하는 베이스 플레이트와 커버 플레이트의 물리적인 손상이 야기되는 문제점이 지적되고 있다.
대한민국 등록실용신안 20-0354183 대한민국 등록특허 10-1188896
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 저항 코일을 수납하는 세라믹 소결체의 안정된 기밀성을 확보하여 저항 코일에서 발산되는 열기의 손실을 최소화하고, 조립된 세라믹 소결체에 자체적인 완충구조를 부가하여 외부 충격에 의한 물리적 손상을 억제하는 한편, 필요에 따라 세라믹 소결체에 축열된 열기를 보다 신속히 발산하여 신속한 순간 난방이 가능하도록 한 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치는,
세라믹 소결과정을 통해 성형된 베이스 플레이트, 커버 플레이트를 포함하는 세라믹 소결체와;
상기 세라믹 소결체를 구성하는 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치되어, 외부에서 제공되는 전류에 의해 저항 발열하여 세라믹 소결체를 가열하는 저항 코일을 포함하여 구성되고,
상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에는 차폐부재가 배치되어, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치된 저항 코일은 차폐부재에 의해 외부와 차폐되어서, 저항 코일에서 발산되는 열기가 외부 손실되는 것이 억제되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 베이스 플레이트의 가장자리와, 커버 플레이트의 가장자리에는 환형의 압입홈이 형성되고, 상기 차폐부재는 탄지림의 양단부에 압입링이 각각 형성된 형태로 이루어져,
상기 차폐부재는 베이스 플레이트에 형성된 압입홈과 커버 플레이트에 형성된 압입홈에 탄지림의 양단에 형성된 압입링을 각각 압입시켜, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이를 차폐구조로 조립하는 한편, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 저항 코일을 차폐구조로 수용한 밀폐공간을 형성하도록 구성된다.
보다 바람직하게는, 상기 베이스 플레이트에는 나선의 고정로가 형성되어, 상기 저항 코일은 고정로를 통해 베이스 플레이트에 나선구조로 배치되도록 구성되고,
상기 고정로에는 조립홈이 등간격으로 배치되고 상기 고정로에 배치되는 저항 코일에는 조립홈에 삽입되는 조립편이 형성되어서,
상기 저항코일은 조립홈에 삽입하여 고정되는 조립편에 탄성 압입하여 고정되어, 조립편을 통해 고정로 내에 조립하여 고정되도록 구성한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치는, 상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 차폐부재를 배치하여, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치된 저항코일을 외부 차폐된다.
따라서, 저항 코일을 수납하는 세라믹 소결체의 안정된 기밀성을 확보하여 저항 코일에서 발산되는 열기가 외부 손실이 억제되므로, 세라믹 발열장치의 보온상태가 장시간 유지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치된 차폐부재에 의해 자체적인 완충구조가 형성되어서, 외부 충격에 의한 물리적 손상을 억제할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명에서는 베이스 플레이트와 커버 플레이트에 배기공이 형성되어서, 상기 이격된 베이스 플레이트와 커버 플레이트를 가압시켜 밀착하면, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 잔류하면서 가열된 공기가 외부로 배기되도록 구성된다.
따라서, 배기공에 의해 필요에 따라 세라믹 소결체에 축열된 열기를 보다 신속히 발산하여 신속한 순간 난방이 가능하다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 전체구성을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 세부구성을 도시한 사시도이고,
도 3과 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 세부구성을 도시한 단면도이며,
도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 사용상태를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 전체구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 세부구성을 도시한 사시도이고, 도 3과 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 세부구성을 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치의 사용상태를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치(1)는, 축열된 잠열을 지속적으로 발산함으로서, 산행이나 낚시 등의 레져활동을 즐기거나 혹한기에 훈련을 받을 때, 본 장치를 휴대하는 사용자의 체온을 유지하도록 기능을 한다.
이러한 본 발명에 따른 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치(1)는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 세라믹 소결과정을 통해 성형된 베이스 플레이트(11), 커버 플레이트(12)로 분할 구성된 세라믹 소결체(10)와; 상기 세라믹 소결체(10)를 구성하는 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 배치되어, 외부에서 제공되는 전류에 의해 저항 발열하여 세라믹 소결체(10)를 가열하는 저항 코일(20)을 포함한다.
상기 세라믹 소결체(10)는, 외부전원 공급부(미도시)에서 공급되는 전류를 저항 발열시켜 고온의 열기를 발산하는 저항코일(20)과 직접적으로 접하여 열기를 전달받게 된다.
이를 고려하여, 본 실시예에서는 내열성이 높은 제올라이트 분말과 피부의 독성제거와 피부의 불순물 제거효능이 탁월한 페그마타이트 분말을 일정 비율로 혼합하여 소결한 세라믹 소결체를 채택하고 있다.
이때, 세라믹 소결체(10)를 이루는 페그마타이트와 제올라이트의 함유비는 중량 %로 페그마타이트 30 - 70%, 제올라이트 30 - 70%로 함이 바람직하다.
이러한 세라믹 소결체는, 미세기공들이 형성되어 우수한 열 방출 능력을 갖고, 800 - 900℃에 이르는 열안정성을 갖는 관계로, 저항 코일로부터 고열을 직접 전달되더라도 고열에 의해 파손되지 아니하는 특성을 갖는다.
그리고, 상기 세라믹 소결체(10)의 외부 표면에는 페그마타이트 분말과 원하는 색상의 안료가 혼합된 유약이 코팅하는데, 이는 세라믹 소결체(10)의 표면을 보호함은 물론, 상기에서 설명한 페그마타이트의 효능을 극대화하고, 소비자 욕구를 충족하기 위한 다양한 색상을 연출할 수 있도록 하기 위함이다.
상기와 같은 비율을 갖는 세라믹 소결체(10)에는 황토, 숯, 쑥, 점토 중 1종 이상의 부원료가 상기 세라믹 소결체를 제작하는 전체량 대비 5 - 15% 중량부 함유시켜 사용할 수도 있다.
이는, 상기 세라믹 소결체(10)를 이루는 주원료가 갖는 효과 이외에도, 부원료인 황토가 가지는 원적외선 발산효과나, 숯이 갖는 향균 효과, 쑥이 갖는 노화방지나 해독 및 살균, 점토가 가지는 피부 표피를 진정시키고, 피부 통증을 완화하는 등의 효능을 누리기 위함이다.
상기와 같이 제작방법으로 제작된 세라믹 소결체(10)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(11)와, 상기 베이스 플레이트(11)를 커버하는 커버 플레이트(12)로 이원화되게 구성되고, 상기 베이스 플레이트(11)에는 나선의 고정로(11a)가 형성되어, 상기 저항 코일(20)이 고정로(11a)를 통해 베이스 플레이트(11)에 나선구조로 배치되도록 구성한다.
이때, 상기 고정로(11a)에는 조립홈(11b)이 등간격으로 형성되며, 상기 조립홈(11b)은 저항코일(20)에 형성된 조립편(11c)을 탄성 압입시켜 고정하는 기능을 수행하며, 상기 조립편(11c)은 저항코일의 외경에 탄성 압입이 가능하도록 "c"형의 판상체로 이루어져, 저항코일(20)에 탄성 압입하여 고정된다.
따라서, 상기 고정로(11a)에 배치된 저항코일(20)은 탄성 압입된 조립편(11c)을 조립홈에 삽입 고정시켜 고정로(11a)에 고정되며, 필요에 따라 소결을 통해 베이스 플레이트(11)를 성형하는 과정에 고정로(11a)에 조립편(11c)을 인서트시켜 성형하고, 조립과정에서 고정로(11a)에 인서트하여 배치된 조립편(11c)에 저항코일(20)을 탄성 압입하여 고정하는 것도 가능하며, 이 또한 본 발명의 또 다른 실시예로 예정하고 있다.
또한, 상기 조립편(11c)은 황동, 알루미늄, 또는 스테인레스 스틸 등과 같은 우수한 열전도성을 갖는 금속소재로 이루어져 저항코일(20)에서 발산되는 열을 세라믹 소결체(10)로 전달한다.
따라서, 본 발명의 세라믹 소결체(10)는 조립편(11c)을 통해 저항코일(20)의 정형화된 고정이 가능하고, 특히 조립홈(11b)과 조립편(11c)을 통해 저항코일(20)과의 접촉 면적이 극대화되므로, 향상된 열전도 효율을 통해 세라믹 소결체(20)의 축열시간을 대폭 단축할 수 있다.
그리고, 상기 커버 플레이트(12)에는 외부전원으로부터 전류를 공급받는 공급단자(12a)와, 상기 공급단자(12a)와 저항코일(20)을 전기적으로 연결하는 전선(12b)이 형성되어서, 전선(12b)을 통해 상기 공급단자(12a)로부터 공급받은 전류를 저항코일(20)로 공급한다.
따라서, 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 배치된 저항 코일(20)은 전류를 공급받아 저항 발열하고, 상기 세라믹 소결체(10)는 저항 발열된 저항코일(20)에서 발산되는 열기를 축열하고, 축열된 열기를 지속적으로 방열하여서 휴대 난방을 도모한다.
한편, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 차폐부재(30)를 배치하여, 상기 차폐부재(30)에 의해 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)가 상호 조립되도록 한다.
여기서, 차폐부재(30)는 우수한 내열성과 신축성을 갖는 우레탄이나 실리콘 재질로 제작되며, 탄지림(31)의 양단부에 압입링(32a,32b)이 각각 형성된 형태로 이루어진다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 배치되는 차폐부재(30)는 고온의 열기를 발산하는 저항코일(20)에 의해 손상되는 것을 방지하고자 내열성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 차폐부재(30)는 커버 플레이트(12)의 가장자리에 형성된 환형의 압입홈(12d)과 베이스 플레이트(11)의 가장자리에 형성된 압입홈(11d)에 각각 압입링(32a,32b)을 각각 압입시켜서, 마주하는 커버 플레이트와 베이스 플레이트를 조립한다.
여기서, 압입링(32a,32b)의 단면은 원형으로 이루어지는 것으로, 이는 커버 플레이트(12)의 가장자리에 형성된 환형의 압입홈(12d)과 베이스 플레이트(11)의 가장자리에 형성된 압입홈(11d)에 대하여 차폐부재의 반복적인 삽입 또는 분리시 커버 플레이트(12)의 가장자리에 형성된 환형의 압입홈(12d)과 베이스 플레이트(11)의 가장자리에 형성된 압입홈(11d)의 마모를 최소화하기 위함이다.
이때, 상기 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)는 차폐부재(30)에 의해 탄력적으로 고정되고, 차폐부재(30)에 형성된 탄지림(31)에 의해 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)는 탄력적으로 이격된 상태를 유지한다.
본 실시예에 따르면, 상기 탄지림(31)은 5mm 내지 15mm의 높이를 갖도록 구성되며, 상하 절첩이 가능한 자바라형으로 구성되며, 커버 플레이트(12)의 가장자리에 형성된 환형의 압입홈(12d)과 베이스 플레이트(11)의 가장자리에 형성된 압입홈(11d)에 대하여 압입링의 결합력을 높이고자 압입링(32a,32b)의 단면폭보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)는 차폐부재(30)를 구성하는 탄지림(31)의 높이에 의해 상하 이격됨에 따라 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에는 공기가 잔류된 밀폐공간이 형성되어서, 상기 밀폐공간 내에 잔류된 공기의 가열을 통해 보다 많은 양의 열기를 축열할 수 있다.
따라서, 평상시에는 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 배치된 차폐부재(30)에 의해 저항코일(20)이 외부와 차폐되어 안정된 단열성을 확보한다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)를 포함하는 세라믹 소결체(10)에 외부 충격이 순간적으로 가해지더라도, 상기 외부 충격은 차폐부재(30)에 의해 완충되어서 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)를 포함하는 세라믹 소결체의 파손이 방지된다.
그리하여, 본 발명은 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)는 독특한 형태의 차폐부재(30)를 통해 탄력적으로 이격 및 차폐되고, 결과적으로 저항 코일의 안정된 차폐 및 단열성이 확보되어 저항 코일(20)에서 발산되는 열기의 손실이 최소화된다.
또한, 외부로부터 강한 충격이 가해질 경우 차폐부재에 의해 형성된 완충구조에 의해 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 자체적으로 충격을 완충하므로, 외부충격에 의한 세라믹 소결체(10)의 물리적 파손이 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 이러한 세라믹 발열장치를 구현함에 있어, 사용자에 의한 반복적인 가압에 의해 밀폐공간 내에 가열된 공기가 외부로 방출되도록 구성하여, 상기 가열된 공기를 통한 보다 신속한 휴대 난방이 구현되도록 한다.
이를 위해, 본 실시예에서는 상기 세라믹 소결체(10)를 구성하는 커버 플레이트(12)에 하나 이상의 배기공(12c)을 형성한다.
이때, 상기의 도면에서는 도시하고 있지 않지만, 베이스 플레이트(11)에도 하나 이상의 배기공(12c)을 형성할 수 있다.
따라서, 도 5a와 도 5b와 같이 차폐부재(30)에 의해 탄력적으로 상하 이격된 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)를 사용자가 가압하는 과정을 반복하면, 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 가열된 상태로 잔류되어진 공기는 배기공(12c)을 통해 외부로 배기되어 사용자의 신속한 휴대 난방을 도모하게 된다.
이때, 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12)에 형성된 배기공(12c)들은 서로 마주하게 형성될 수도 있지만, 서로 교차하게 형성됨으로 베이스 플레이트(11)와 커버 플레이트(12) 사이에 잔류된 공기가 세라믹 소결체(10)의 표면에 골고루 발산되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 배기공(12c)에는 세라믹 소결체(11)의 형성시 다공질의 세라믹 필터(12c-a)가 배치되어, 배기공(12c)을 통한 가열된 공기의 방출 또는 외기의 유입을 최소화함으로서 세라믹 소결체의 잠열을 장시간 보존할 수 있으며, 가열된 공기 또는 외기에 존재하는 미세먼지, 세균, 악취 등이 제거되므로, 사용자에게 발산되는 유해물질을 차단할 수 있다.
1. 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치
10. 세라믹 소결체 11. 베이스 플레이트
11a. 고정로 11b. 조립홈
11c. 조립편 11d, 12d. 압입홈
12. 커버 플레이트 12a. 공급단자
12b. 전선 12c. 배기공
12c-a. 세라믹 필터
20. 저항코일 30. 차폐부재
31. 탄지림 32a,32b. 압입링

Claims (3)

  1. 세라믹 소결과정을 통해 성형된 베이스 플레이트, 커버 플레이트를 포함하는 세라믹 소결체와;
    상기 세라믹 소결체를 구성하는 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치되어, 외부에서 제공되는 전류에 의해 저항 발열하여 세라믹 소결체를 가열하는 저항 코일을 포함하여 구성되고,
    상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에는 차폐부재가 배치되어, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치된 저항 코일은 차폐부재에 의해 외부와 차폐되어서, 저항 코일에서 발산되는 열기가 외부 손실되는 것이 억제되도록 구성하고,
    상기 베이스 플레이트에는 나선의 고정로가 형성되어, 상기 저항 코일은 고정로를 통해 베이스 플레이트에 나선구조로 배치되도록 구성되고, 상기 고정로에는 조립홈이 등간격으로 배치되고 상기 고정로에 배치되는 저항 코일에는 조립홈에 삽입되는 조립편이 형성되어서,
    상기 저항코일은 조립홈에 삽입하여 고정되는 조립편에 탄성 압입하여 고정되어, 조립편을 통해 고정로 내에 조립하여 고정되도록 구성한 것을 특징으로 하는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 가장자리와, 커버 플레이트의 가장자리에는 환형의 압입홈이 형성되고, 상기 차폐부재는 탄지림의 양단부에 압입링이 각각 형성된 형태로 이루어져,
    상기 차폐부재는 베이스 플레이트에 형성된 압입홈과 커버 플레이트에 형성된 압입홈에 탄지림의 양단에 형성된 압입링을 각각 압입시켜, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이를 차폐구조로 조립하는 한편, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 저항 코일을 차폐구조로 수용한 밀폐공간을 형성하도록 구성한 것을 특징으로 하는 온열기능을 갖는 세라믹 발열장치.
  3. 삭제
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