KR101910943B1 - 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터는: 세라믹과 같은 절연재질로 마련된 절연관체; 폐곡선의 형태로 마련되어 상기 절연관체에 양단부가 결합되고, 내부는 진공상태가 유지되도록 밀봉 구비된 램프 관; 상기 램프 관의 내부에서 코일의 형태로 상기 램프 관의 형상을 따라 구비된 탄소 필라멘트; 및, 상기 절연관체에서 상기 램프 관의 반대편에 구비되고, 상기 탄소 필라멘트가 전기적으로 연결되게 금속재질로 마련되며, 외주면에는 나사산이 형성되어 소켓에 착탈 가능하게 끼워지는 소켓 접속부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 발열시 빛 발생이 최소화되고, 램프형 히터가 사용되는 기기나 장치에 손쉽고 간편하게 결합 되도록 하며, 전기적 연결 또한 견고해지고 발열시 과열에 의한 손상이나 화재사고도 예방되도록 할 수 있는 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터를 제공할 수 있다.

Description

소켓 접속부를 갖는 램프형 히터 {lamp type heater having socket connection part}

본 발명은 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열시 빛 발생이 최소화되고, 램프형 히터가 사용되는 기기나 장치에 손쉽고 간편하게 결합 되도록 하며, 전기적 연결 또한 견고해지고 발열시 과열에 의한 손상이나 화재사고도 예방되도록 할 수 있는 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터에 관한 것이다.

최근 들어, 에너지 절약 차원에서 유류를 대체할 수 있는 탄소, 이규화몰리브덴 등을 이용한 고온의 발열체 개발이 활발히 이루어지고 있다.

특히, 탄소를 이용한 발열체는 기존의 전열제품에서 발생하는 전자파를 감소시키며 천연재료를 이용함으로써 인체에 유용한 원적외선이 방출되며, 열 내구성과 열 전도성이 우수하며 무게가 가볍다는 장점으로 그 응용분야가 다양하게 활용되고 있다.

일반적으로 탄소 발열체는 절연체에 내입된 탄소섬유 양단에 전류를 인가하여 전류의 흐름에 따라 탄소가 발열하는 가열체를 의미하며, 발열속도가 빠르고, 일반 금속 발열체에서 기대할 수 없는 고온(1500 ℃ 이상)의 열을 발생시키는 점이 우수하다.

탄소 발열체는 소정의 두께를 가지는 면 형태의 필름에 탄소를 입혀서 구현한 면상 발열체의 형태로 난방용 매트 등에 활용되고 있으나, 면상 발열체는 곡면과 같은 형태에는 적용이 불가능하며, 단선이 발생 될 수 있다는 문제점이 있다.

이러한 문제점으로 인하여 절연관의 내부에 탄소섬유 발열체를 내입하여 구현하고 상기 탄소섬유 발열체를 전극과 연결하여 발열시키는 관상 발열체가 개발되었으며, 농업용 난방, 대중목욕탕의 사우나, 공업용 고온 난방 및 실험실의 고온을 요구하는 장비 등에 활용되고 있다.

종래기술에 따른 탄소 발열체의 일 예가 대한민국 특허등록번호 제10-1065185호(2011년09월08일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.

그러나, 종래기술에 따른 탄소 발열체는 탄소사가 머리카락보다도 가는 실로 구성되어 니크롬이나 텅스텐과 같은 경질성이 없기 때문에 전극연결이 어렵고 전원 연결부위가 매우 취약할 뿐만 아니라, 기기나 장치에 결합하여 설치하는 작업이 매우 까다롭고 많은 시간이 소모될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 탄소사와 전극용 금속과의 압착 시 압력에 의해 단락되거나 손상될 수 있기 때문에 전원의 접속 불량 내지 스파크, 누전, 단선 등의 전기적인 결함이 빈번하게 발생 될 수 있고, 내구성이 저하됨은 물론 장치의 수명도 단축될 수 있다는 문제점이 있다.

아울러, 탄소사와 전극의 금속 간 팽창률이 다르기 때문에 압착이 잘 되었다 하더라도 가열에 의한 열적신율에 의해 느슨해져 종국에는 접점 불량에 의한 국부발열, 단락 등이 쉽게 발생 될 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-1065185호(2011년09월08일자 등록)

본 발명의 목적은, 발열시 빛 발생이 최소화되고, 램프형 히터가 사용되는 기기나 장치에 손쉽고 간편하게 결합 되도록 하며, 전기적 연결 또한 견고해지고 발열시 과열에 의한 손상이나 화재사고도 예방되도록 할 수 있는 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터는: 세라믹과 같은 절연재질로 마련된 절연관체; 폐곡선의 형태로 마련되어 상기 절연관체에 양단부가 결합되고, 내부는 진공상태가 유지되도록 밀봉 구비된 램프 관; 상기 램프 관의 내부에서 코일의 형태로 상기 램프 관의 형상을 따라 구비된 탄소 필라멘트; 및, 상기 절연관체에서 상기 램프 관의 반대편에 구비되고, 상기 탄소 필라멘트가 전기적으로 연결되게 금속재질로 마련되며, 외주면에는 나사산이 형성되어 소켓에 착탈 가능하게 끼워지는 소켓 접속부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소켓 접속부에는 상기 탄소 필라멘트의 양단부와 각각 전기적으로 연결되는 한 쌍의 단자선이 구비된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 단자선과 상기 탄소 필라멘트는 접속 단자에 의해 연결된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 발열시 빛 발생이 최소화되고, 램프형 히터가 사용되는 기기나 장치에 손쉽고 간편하게 결합 되도록 하며, 전기적 연결 또한 견고해지고 발열시 과열에 의한 손상이나 화재사고도 예방되도록 할 수 있는 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터의 사시도,
도 2는 도 1의 램프형 히터의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터의 구성을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터의 구성을 나타낸 도면,
도 5는 도 4의 또 다른 실시예에 따른 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터의 구성을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 세라믹과 같은 절연재질로 마련된 절연관체(110)와, 폐곡선의 형태로 마련되어 절연관체(110)에 양단부가 결합되고 내부는 진공상태가 유지되도록 밀봉 구비된 램프 관(120)과, 램프 관(120)의 내부에서 코일의 형태로 램프 관(120)의 형상을 따라 구비된 탄소 필라멘트(130)와, 절연관체(110)에서 램프 관(120)의 반대편에 구비되고 탄소 필라멘트(130)가 전기적으로 연결되게 금속재질로 마련되며 외주면에는 나사산이 형성되어 소켓에 착탈 가능하게 끼워지는 소켓 접속부(140)를 포함한다.

이에 따라, 발열시 빛 발생이 최소화되고, 램프형 히터가 사용되는 기기나 장치에 손쉽고 간편하게 결합 되도록 하며, 전기적 연결 또한 견고해지고 발열시 과열에 의한 손상이나 화재사고도 예방되도록 할 수 있는 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터(100)를 제공할 수 있다.

절연관체(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연재질로 속이 꽉 찬 짧은 원기둥의 형상을 이루도록 마련되며, 일측으로는 램프 관(120)의 양단부가 내부로 삽입 결합 되고, 타측으로는 소켓 접속부(140)가 구비된다.

램프 관(120)은 투명하면서도 내열성이 우수한 석영 또는 강화유리로 마련되고, 양단부는 고온으로 가압 성형 되어 내부가 진공상태를 유지하도록 밀폐된다.

탄소 필라멘트(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 열에너지를 발생시키는 것으로서, 램프 관(120)의 내부에 권선된 상태로 램프 관(120)의 내주면과 소정 간격 이격 되게 설치되고, 양단은 외부 전극과 연결되어 외부로부터 인가되는 전원에 의해 발열하며, 카본 나노 특수 가공 처리에 의해 순도 99.0 % 이상의 탄소사로 마련된다.

이에 따라, 탄소 필라멘트(130)가 램프 관(120)의 내부에 코일 형상으로 권선 됨에 따라 램프 관(120)의 길이보다 더 긴 길이를 유지하기 때문에 발열효율이 현저하게 향상됨과 동시에 탁월한 절전효과를 얻도록 할 수 있다.

이는, 탄소 필라멘트(130)의 발열 특성상 쾌속발열이 이루어지기 때문에 설정된 온도까지의 발열 도달 시간이 다른 종류의 발열체보다 7~10배 정도 빠르기 때문이며, 탄소 필라멘트(130)가 순도 99.0 % 이상의 탄소사로 구성됨에 따라 장기간의 지속적인 발열에서도 저항변화 없이 동일한 발열성능을 유지하기 때문이다.

또한, 탄소 필라멘트(130)는 발열시 빛 발생이 0.1 ~ 1.0 lm/W 이하로 최소화되도록 마련된 것이 바람직하다.

이에 따라, 외부로는 빛이 새어나가게 되는 것을 최소화(종래의 열전구에서 나오는 조도보다 빛 발생이 90% 이상 감소)하여 본 발명에 따른 램프형 히터(100)가 일반적인 전기 난방용뿐만 아니라 특화된 농작물, 예컨대 생장발육시 빛에 노출되는 것을 최대한 피해야 하는 딸기나 부추 또는 포도나 토마토 등을 재배하기 위한 온실 하우스의 난방용으로도 유용하게 사용되도록 할 수 있다.

소켓 접속부(140)는 내열성과 전기전도성이 함께 우수한 금속재질로 마련된다. 본 발명의 일실시예로서, 소켓 접속부(140)는 구리와 알루미늄의 합금 재질로 마련된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 램프형 히터(100)는 일반적인 전기 난방용뿐만 아니라 특화된 농작물의 난방용으로도 사용될 수 있는 점을 고려하여 소켓 접속부(140)는 램프형 히터(100)의 정격소비전력이 350~500 W 정도가 되도록 구비된 것이 바람직하다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소켓 접속부(140)는 26베이스의 일반 소켓에 착탈 가능하게 끼워져 결합 될 수 있도록 외주면에는 나사산이 형성된 것이 바람직하다.

이에 따라, 램프형 히터(100)가 사용되는 기기나 장치에 소켓 접속부(140)에 의해 램프형 히터(100)가 손쉽고 간편하게 결합 되도록 할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소켓 접속부(140)에는 탄소 필라멘트(130)의 양단부와 각각 전기적으로 연결되는 한 쌍의 단자선(141)이 구비된 것이 바람직하다.

이에 따라, 단자선(141)을 통해 탄소 필라멘트(130)가 외부 전극과 연결되어 외부로부터 인가되는 전원에 의해 발열 되도록 할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단자선(141)과 탄소 필라멘트(130)는 접속 단자(150)에 의해 연결된 것이 바람직하다.

이에 따라, 접속 단자(150)를 통해 탄소 필라멘트(130)와 단자선(141) 간의 연결이 용이하고 간편하게 이뤄지도록 할 수 있고, 탄소 필라멘트(130)와 단자선(141) 간의 연결상태가 견고하게 유지되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 접속 단자(150)에는 탄소 필라멘트(130)로 인가되는 전류의 급격한 증가 현상을 방지하도록 하는 안정기가 구비된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 절연관체(110)의 외주면에는 상부와 하부에 각각의 개구가 형성되고 상기 개구가 상하로 연통되는 통로가 측 단면상 램프 관(120)의 단부를 향해 근접되게 유선형으로 만곡 관통 형성되어 절연관체(110)의 내부를 통해 공기가 자연순환되도록 함으로써, 램프형 히터(100)의 발열시 절연관체(110)와 램프 관(120)의 단부가 과열되는 것을 방지하도록 하는 복수의 공랭 가이드 홀(111)이 방사상으로 형성되도록 한 것이 바람직하다.

이에 따라, 램프형 히터(100)의 발열시 발생 되는 주변 공기의 온도차에 의해 공기가 공랭 가이드 홀(111)을 통해 자연순환되어 열 발생이 집중될 수 있는 부분의 온도를 낮추도록 냉각기능을 수행하도록 함으로써, 램프형 히터(100)의 발열시 과열에 의한 손상이나 화재사고도 효과적으로 예방되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 램프 관(120)의 표면에는 광 산란막(121)이 형성되도록 하여 탄소 필라멘트(130)의 발열시 빛이 램프 관(120)의 외부로 퍼져나가는 것이 최소화되도록 한 것이 바람직하다.

이때, 광 산란막(121)은 램프 관(120)의 내부 및 외부 중 적어도 어느 하나의 표면이 거칠어지도록 가공 처리하여 마련되도록 하거나 램프 관(120)을 이루는 막 내부에 불순물이 일부러 들어가도록 하여 마련되도록 할 수 있고, 또는 램프 관(120)의 내부 및 외부 중 적어도 어느 하나의 표면에 별도의 광 산란성분이 도포 되도록 하여 마련되도록 할 수도 있다.

이에 따라, 램프형 히터(100)의 발열시 발생 되는 빛이 광 산란막(121)에 의해 산란 되어 외부로 전달되는 빛의 양이 더욱 최소화 되도록 함으로써, 특화된 농작물 재배의 경우와 같이 빛이 필요 없고 열만 필요로 하는 곳에도 적합하게 사용되도록 할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 소켓 접속부(140)의 내주면에는 전도성 내열층(143)이 형성되도록 한 것이 바람직하다.

전도성 내열층(143)은 초전도성 그래핀과 브론나이트라이드(BN) 소재로 화학적 산화 분리 방식에 의해 융복합 되어 마련된 전도성 그래핀 방열 접착재가 도포 되어 형성되도록 한 것이 바람직하다.

이에 따라, 전도성 내열층(143)에 의해 소켓 접속부(140)의 전기전도성은 그대로 유지되도록 하면서도 내열성은 더욱 향상되도록 함으로써, 소켓 접속부(140)를 통한 탄소 필라멘트(130)로의 전원 인가는 원활히 이뤄지도록 하면서도 소켓 접속부(140)가 과열되어 용융되거나 손상되는 것은 방지하도록 할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연관체(110)는 램프 관(120)이 결합 된 일측에서 램프 관(120)을 향해 길게 연장된 복수의 열 전달 핀(113)들을 포함할 수 있다.

열 전달 핀(113)은 구리나 알루미늄과 같이 열전도도가 우수한 금속재질로 마련된 것이 바람직하다.

이에 따라, 탄소 필라멘트(130)의 발열시 절연관체(110) 측으로 열이 전달되더라도 열 전달 핀(113)에 의해 다시 절연관체(110)의 반대 측으로 열이 전달되도록 함으로써, 절연관체(110)와 소켓 접속부(140) 측으로 열이 전달되거나 국부적으로 집중되는 것을 방지하여 램프형 히터(100)의 과열 또는 그에 따른 손상이 더욱 확실히 예방되도록 할 수 있다.

상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 절연관체 120 : 램프 관
130 : 탄소 필라멘트 140 : 소켓 접속부
141 : 단자선 150 : 접속 단자

Claims (3)

1. 세라믹 재질로 마련된 절연관체;
   폐곡선의 형태로 마련되어 상기 절연관체에 양단부가 결합되고, 내부는 진공상태가 유지되도록 밀봉 구비된 램프 관;
   상기 램프 관의 내부에서 코일의 형태로 상기 램프 관의 형상을 따라 구비된 탄소 필라멘트; 및
   상기 절연관체에서 상기 램프 관의 반대편에 구비되고, 상기 탄소 필라멘트가 전기적으로 연결되게 금속재질로 마련되며, 외주면에는 나사산이 형성되어 소켓에 착탈 가능하게 끼워지는 소켓 접속부;
   를 포함하고,
   상기 소켓 접속부에는 상기 탄소 필라멘트의 양단부와 각각 전기적으로 연결되는 한 쌍의 단자선이 구비되며,
   상기 단자선과 상기 탄소 필라멘트는 접속 단자에 의해 연결되고,
   상기 탄소 필라멘트는 발열시 빛 발생이 0.1 ~ 1.0 lm/W 이하가 되도록 마련되며,
   상기 절연관체의 외주면에는 상부와 하부에 각각의 개구가 형성되고 상기 개구가 상하로 연통되는 통로가 측 단면상 상기 램프 관의 단부를 향해 근접되게 방사상 유선형으로 복수의 공랭 가이드 홀이 만곡 관통 형성된 것을 특징으로 하는 소켓 접속부를 갖는 램프형 히터.
   
   
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