KR102113720B1 - 열효율이 개선된 원적외선 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기히터에서 발생되는 열을 발열체를 통해 원적외선으로 변환시키고, 그 원적외선이 복사방식으로 방출되면서 피사체 주변을 난방해 주는 원적외선 난방장치에 관한 것이다.
본 발명의 원적외선 난방장치는 전체 장치를 지지해 주는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 바로 안쪽에 형성되며 단열블록(B)을 사이에 두고 프레임(10)과 결합(체결)되는 차단판(20)과, 상기 차단판(20)의 바로 위쪽에 형성되며 단열블록을 사이에 두고 차단판(20)과 체결되는 밀폐판(30)과, 본 발명의 장치에서 발생하는 열과 원적외선을 피사체 방향으로 반사시켜 주는 반사판(50)과, 상기 밀폐판(30)과 반사판(50) 사이에 충진되는 열차폐재(40)와, 반사판(50)의 상부 일정거리에 구비되는 발열체(60)와, 상기 발열체(60)의 길이방향 양측 단부에 구비되어 발열체 등을 지지해 주는 발열체 지지브라켓(61, 62)과, 장치의 최상부에 형성되어 있는 보호망(70)을 포함하여 구성된다.

Description

열효율이 개선된 원적외선 난방장치{Far-infrared Heater Apparatus with improved thermal Efficiency}

본 발명은 전기히터에서 발생되는 열이 세라믹 재질을 포함하여 형성된 발열체를 통해 원적외선으로 변환되고, 그 원적외선이 복사방식으로 피사체 방향으로 방출되도록 하는 원적외선 난방장치에 관한 것이다.

본 발명은 원적외선의 방출효율을 크게 높일 수 있도록 장치의 구조를 개선하고, 또한, 장치의 외부를 구성하는 프레임에 대한 온도 상승을 억제함으로써 사용상의 안전성을 크게 높인 원적외선 난방장치에 관한 것이다.

열을 이용하여 특정 공간이나 장소를 난방하는 장치, 즉, 난방장치는 보통 전도, 대류 또는 복사 방식으로 열을 전달 또는 확산시켜서 난방을 하도록 하고 있다.

열의 전도는 열이 전달되는 매체를 통해 열이 이동하는 현상이며, 열의 대류는 유체의 온도차에 의해 발생되는 비중의 차이에 따라 발생하는 유체의 이동현상에 의해 열이 전달하는 현상이다. 통상의 생활공간에 주로 적용되는 난방장치는 열의 대류를 이용하는 경우가 가장 많은 편이며, 실내용 에어컨이나 라디에이터는 열의 대류를 이용하여 난방 또는 냉방을 하는 장치이다.

열의 복사는 고온의 물체 표면에서 열에너지가 직접 방출되는 현상을 말한다. 열의 복사는 열을 전달하는 매체가 없고 그 공간의 유체가 이동하지 않더라도 열이 전달되는 현상이다. 즉, 난로의 근처에 가까이 있으면 난로에 손을 대지 않더라도 직접 열을 느낄 수 있게 되는데, 이것은 열에너지가 복사방식으로 전해지기 때문이다.

최근에는 실내뿐 아니라 실외 공간에 대하여 효율적으로 난방을 할 수 있는 방법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있고, 대규모 실내 공간인 체육관 등의 난방을 대류가 아닌 복사방식으로 하려는 노력도 이루어지고 있다. 또한, 원적외선 복사를 이용하는 난방방식에 대한 관심도 높아지고 있다.

원적외선 복사 방식을 이용하는 난방장치는 주로 천장 또는 벽에 설치되거나 스탠드에 거치되는 형태로 만들어진다. 원적외선 방식의 난방장치는 지상이 아닌 천장 등 비교적 높은 곳에 설치되기 때문에, 장치 자체방향으로 전달되는 열이 많고, 그로인해 열손실이 많은 편이며, 고온으로 인한 안전상의 문제도 있다. 따라서 그와 같은 열손실을 줄여서 난방효율을 높이기 위한 연구가 이루어지고 있다.

한편, 발열체로부터 분산되는 열을 차단하기 위해 다층의 열차단 구조물을 체결하여 난방장치를 형성할 경우, 구조물간의 전도열에 의해 난방장치 본체가 뜨거워지는 문제가 발생된다.

특히, 실내의 천장에 설치되는 천장형 원적외선 난방장치는, 그 구조상, 발열체가 아래에 배치되고 난방장치의 열차단을 위한 구조물이 위쪽에 배치되게 된다. 따라서 아래의 뜨거운 열이 위쪽의 구조물로 이동하는 열 흐름이 발생되어 난방장치 후면(천장쪽)의 온도가 상승하게 된다. 난방장치 후면의 온도가 상승할 경우, 그 위에 쌓여 있는 미세먼지 등으로 인해 발화될 수도 있고, 인체 접촉시 안전사고가 발생될 수도 있다.

또한, 장치의 후면으로 전달되는 열이 많아질 경우, 장치에서 발생되는 원적외선 복사열의 유속이 저하되고 피사체에 도달하는 원적외선의 방출량이 감소되어, 난방효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

국내 등록특허 제10-1575565호(2015.12.08.)는 “원적외선 히터”라는 명칭의 발명으로서, 보드나 블록형태의 단열재(20) 상에 요홈(21)을 형성하여 일정 길이로 연장된 히터코일(22)을 내장하고, 히터코일(22)을 히터고정물(23)로 고정하며, 히터코일(22)의 전방에 원적외선 방사물질(26)이 코팅된 전면패널(24)을 구비하도록 한 발명에 관한 것이다. 이 발명은 히터코일(22)과 전면패널(24)을 최 근접된 상태로 배치하여 히터코일(22)에서 발생된 열이 전면패널(24) 측에 직접적으로 복사되도록 구성된 발명이다.

그러나 이 기술의 경우, 그 구조상 히터코일(22)이 히터고정물(23)의 내부에 삽입, 고정되어야 하고, 히터코일(22)과 원적외선 방사물질(26)의 사이에 쇼트방지공간(28)과 베이스판(25)이 구비되도록 구성되어 있다. 따라서 히터코일(22)과 전면패널(24)의 사이에 거리가 있고, 또한 그 사이에 타 물질 등이 개재되어 있어서 히터코일(22)의 방사열이 원적외선으로 변환되는 효율이 떨어지는 단점이 있다.

국내 등록특허 제10-1889823호(2018.09.20.)는 “원적외선 복사난방 장치”라는 명칭의 발명으로서, 열을 발생시키는 발열체; 발열체로부터 열을 전도받아 원적외선을 방사하는 발열판; 발열판의 열이 상기 발열판의 반대쪽으로 이동하는 것을 차단하기 위해 발열판 위에 적층되는 단열재; 사각틀 형태를 이루도록 네 개로 마련되어 상호 간의 양단부가 맞닿도록 가로 및 세로로 배치되는 프레임; 발열판의 테두리 둘레에 설치되며 발열판으로부터 프레임 쪽으로 방열되는 열전도를 차단시키는 측면 열차단부재; 및 상기 단열재 내에 개재되며 상기 단열재를 통해 전도되는 열을 아래쪽으로 반사시키는 열반사판 등을 포함하여 구성된 것이다. 이 발명의 열반사판(700)은 제1반사판(710)과 제2반사판(720)을 포함하여 구성되고, 발열판 위에 적층되는 단열재(300)도 제1단열재(310)와 제2단열재(320)로 구성된다, 발열판(200)은 내부에 수용되어 있는 발열체(100)를 고정 지지하는 원형의 탄성장착부(210)와 원적외선 방사량을 증대시키기 위한 요철부(201)를 포함하도록 구성된다.

이 발명은 도면4에 나타나 있는 바와 같이 발열체(100)에서 발생한 열이 발열판(200)을 통해 방사되도록 하기 위해 2중의 단열재와 2중의 열반사판 등을 사용하고 있어서 장치의 구성이 복잡하며, 발열체(100)에서 발생한 열이 발열판(200)의 면상발열시트(800)를 통해 원적외선으로 방사되도록 구성되어 있어서 원적외선 방사효율이 낮아지게 된다.

국내 등록특허 제10-1575565호(2015.12.08.) 국내 등록특허 제10-1889823호(2018.09.20.)

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비교적 간단한 구성으로 발열체에서 발생되는 원적외선의 방출량을 크게 높일 수 있는 원적외선 난방장치를 제공하기 위한 것이다.

특히, 본 발명은 발열체에서 발생되는 열이 난방장치의 원적외선 방사방향과 반대방향으로 전도 또는 유출되는 것을 최소화하고, 원적외선이 난방장치의 전면(피사체 방향)으로 집중 방사되도록 함으로써 난방효율을 크게 개선할 수 있는 원적외선 난방장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 다층의 구성요소를 체결하여 장치를 구성함으로써 난방장치(주로 천장형 난방장치) 후면의 온도가 과도하게 상승되지 않도록 하고, 동시에 다층의 구성요소를 체결하면서도 안정적인 체결은 물론, 체결부를 통해 전도되는 에너지 손실을 차단하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 다중의 안전장치를 구비하여 사용상의 안전성을 크게 높인 원적외선 난방장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 원적외선 난방장치는, 장치의 외부를 이루면서 전체 장치를 지지해 주는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 바로 안쪽에 형성되며 단열블록(B)을 사이에 두고 프레임(10)과 결합(체결)되는 차단판(20)과, 상기 차단판(20)의 바로 위쪽에 형성되며 단열블록을 사이에 두고 차단판(20)과 체결되는 밀폐판(30)과, 본 발명의 장치에서 발생하는 열과 원적외선을 피사체 방향으로 반사시켜 주는 반사판(50)과, 상기 밀폐판(30)과 반사판(50) 사이에 충진되는 열차폐재(40)와, 반사판(50)의 상부 일정거리에 구비되는 발열체(60)와, 상기 발열체(60)의 길이방향 양측 단부에 구비되어 발열체 등을 지지해 주는 발열체 지지브라켓(61, 62)과, 장치의 최상부에 형성되어 있는 보호망(70)을 포함하여 구성된다. 발열체(60)의 내부에는 전기를 이용하여 열을 발생하는 히터(도시되지 않음)가 구비되어 있다.

본 발명의 발열체(60)는 그 내부에 전기발열을 위한 히터가 구비되고, 그 외측은 원적외선 방출효율이 우수한 세라믹 재질의 봉 형상으로 이루어진 것이다. 본 발명의 발열체(60)는 그 발열부분 전체가 공기 중에 노출되도록 구성되어 있다.

특히, 본 발명의 난방장치는 위와 같은 구성요소를 차례로 체결시켜서 장치를 구성하되, 발열체(60)의 내부에 구비되어 있는 히터에서 발생되는 열의 손실을 최소화하여 원적외선의 방사효율이 극대화되도록 구성한 것이다.

본 발명의 난방장치는 위와 같은 여러 구성요소를 결합하여 장치를 구성하되, 구성요소 간의 결합부분을 통한 열전달이 최소화되도록 하였으며, 이를 위해 아래와 같은 구성요소들을 포함하고 있다.

먼저, 본 발명의 장치에는 반사판(50)을 통한 열반사 효과 또는 적외선 방사효과를 극대화하기 위해 반사판(50)과 밀폐판(30) 사이의 공간에 실리카 무기 단열재 재질의 열차폐재(40)가 충진된다. 실리카 무기 단열재 재질의 열차폐재(40)는 1000℃ 이상까지 견딜 수 있는 것이며, 열전달을 효과적으로 차단할 수 있는 것이다. (실리카 무기 단열재의 연화점(softening point)은 1600℃ 정도이고, 200℃에서의 열전도율은 0.0519 W/m.k임.)

즉, 열차폐재(40)는 발열체(60)에서 발생한 원적외선이 반사판(50)에서 반사되어 피사체 방향으로 집중 방사되도록 돕기 위한 것이고, 동시에 히터에서 발생한 열이 반사판(50)을 통과하여 프레임(10) 측으로 전달되는 것을 막아주기 위한 것이다.

다음으로, 위와 같은 구성요소들을 체결하여 장치를 구성함에 있어서, 구성요소의 사이에 열차단 효과가 높은 단열블록(B)을 사용함으로써, 구성요소 사이의 열전달이 효과적으로 차단되도록 하였다. 본 발명에 적용되는 단열블록은 단열효과가 뛰어난 “폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene)”과 같은 재질로 이루어진 것이다.

열을 차단하기 위한 통상의 구조는, 결합되는 두 구성요소를 서로 분리하여 온도가 높은 구성요소로부터 타 구성요소로 열전도가 되지 않도록 하는 것이다. 한편, 체결강도를 높이기 위해 금속재질의 나사를 사용하여 두 구성요소를 체결하는 경우, 체결된 나사를 통해 다른 구성요소로 열이 전도되어 난방장치 후면(본 발명의 경우, 프레임의 바닥부 및 측면부)의 열이 상승되는 경우가 많이 있다.

본 발명은 장치 후면의 열이 상승되지 않도록 하기 위해 금속재질의 나사를 사용하여 두 구성요소를 서로 결합시키되, 서로 격리되어 삽입되는 2개의 나사를 사용하여 체결하는 것이다. 즉, 하나의 나사로 두 구성요소를 직접 체결하는 것이 아니라, 구성요소의 중간에 단열블록을 개재시켜서 체결하도록 하고 있다.

도3에는 본 발명에 적용되는 단열블록(B)이 도시되어 있다. 본 발명은 하나의 단열블록에 2개의 나사를 사용하되, 나사가 서로 격리되도록 하고, 각 나사는 두 구성요소 중 어느 하나의 구성요소만을 체결하도록 한다. 본 발명에 사용되는 단열블록(B)에는 위 2개의 나사가 삽입될 수 있는 나사홀(H)이 구비되어 있으며, 각 나사홀(H)은 서로 반대측에 형성된다.

이렇게 함으로써, 금속나사를 사용하여 두 구성요소를 체결하면서도, 나사를 통하여 일측 구성요소의 열이 타측 구성요소로 직접 전도되는 것을 방지하도록 하였다.

또한, 본 발명은 발열체에서 발생한 열이 보호망(70)을 통해 주변으로 전달되는 것을 방지하기 위하여, 보호망(70)과 주변 구성요소 사이의 접촉을 최소화하도록 구성된다. 즉, 격자형상의 보호망(70)을 형성하는 여러 금속봉 중 일부인 좌우지지봉(71)과 전후지지봉(72)만 발열체 지지브라켓(61, 62) 또는 반사판(50)과 접촉하도록 구성되어 있다.

즉, 본 발명의 보호망(7)은, 도7 및 도8과 같이, 좌우지지봉(71)과 전후지지봉(72)만이 주변 구성요소인 발열체 지지브라켓(61, 62) 또는 반사판(50)에 접하도록 구성되어 있다. 이것은 보호망(70)과 주변 구성요소와의 접촉면적을 크게 줄여서, 보호망(70)의 열이 발열체 지지브라켓(61, 62) 또는 반사판(50)을 통해 장치쪽으로 전달되는 것을 최소화하기 위한 것이다.

한편, 천장에 난방장치가 설치되는 경우에는 반사판을 통과해서 장치의 내부로 전달되는 열과, 반사판의 외측을 따라 대류방식으로 장치에 전달되는 열로 인해 전체 장치의 온도가 과도하게 상승할 수 있게 된다.

먼저, 반사판(50)을 통과해서 장치의 내부로 전달되는 열을 차단하기 위하여 우수한 열차단 특성을 갖는 실리카 무기 단열재 재질의 열차폐재(40)를 반사판(50)과 밀폐판(30) 사이에 충진하도록 하고, 체결되는 구성요소의 사이에 공기층이 형성되도록 구성하였다.

다음으로, 프레임과 반사판의 외측(상부면)을 따라서 대류방식으로 장치에 전달되는 열의 영향을 줄이기 위해, 프레임(10)의 바닥부 및 측면부와 차단판(20)의 좌우측 끝단에 다수의 열방출공을 형성하여, 장치 내부로 흘러들어온 열이 장치 밖으로 배출되도록 구성하였다. 본 발명은 특히 천장형 난방장치에 유리하게 적용할 수 있는 것이며, 벽에 걸거나 스탠드에 거치하여 사용할 수도 있는 것이다.

또한, 본 발명의 장치는 장치의 안정적인 동작과 사용자의 안전을 위해, 장치 내부의 온도를 모니터링하기 위한 온도과승 감지센서(92)와 바이메탈 센서(94)를 구비하여, 장치 내부의 온도가 설정치 이상으로 과도하게 상승할 경우, 컨트롤러(91)가 장치의 동작을 중지시킬 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 장치에는 프레임(10) 외측의 온도를 감지하기 위한 외부온도 감지센서(93)가 구비되어 있다. 외부온도 감지센서(93)는 프레임 외측의 온도가 과도하게 상승하는지 모니터링하기 위한 것이고, 그 온도가 과도하게 상승할 경우에는 컨트롤러가 장치의 동작을 중지시키도록 장치를 제어하기 위한 것이다.

본 발명의 원적외선 난방장치를 통하여 기대할 수 있는 효과에는 다음과 같은 것들이 있다.

먼저, 본 발명은 반사판(50)과 열차폐재(40)와, 밀폐판(30)과, 차단판(20)이 차례로 체결된 적층구조로 이루어지고, 이들의 체결부에 단열블록(B)을 사용함으로써, 적층된 구조를 통해 발생하는 열손실이 크게 감소될 수 있다.

또한, 위와 같은 구조로 인해, 전기히터에서 발생된 열에너지가 원적외선 방사체(발열체)의 온도를 크게 상승시켜서 원적외선의 방사량(복사 에너지의 량)을 높일 수 있게 된다.

슈테판-볼츠만 법칙에 따르면 흑체의 단위 면적당 복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례하는 것으로 알려졌으며, 그 법칙은 아래와 같이 표현된다.

j* = σT4

(j* : 흑체 표면의 단위면적당 복사에너지, T : 절대온도, σ : 슈테판-볼츠만 상수)

위 법칙에 따르면, 본 발명과 같이 원적외선을 방사하는 장치의 경우에도 발열체의 에너지가 높아질수록 방사되는 원적외선 방사량이 증가하게 되는 것임을 알 수 있는데, 본 발명의 장치는 개선된 구성을 통해 원적외선의 방사량이 크게 증가되도록 하였다.

다음으로, 본 발명의 장치는 세라믹 재질의 발열체(60) 전체가 공기 중에 직접 노출되도록 구성되어 있어서 효과적으로 원적외선을 방출시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 장치는 보호망(70)의 열이 주변의 구성요소로 전달되어 프레임의 온도가 과도히 상승하는 것을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.

본 발명은 장치의 내부 및 프레임 외측의 온도가 설정치를 초과하여 상승하면, 장치의 동작을 중지시키는 3중 안전장치가 구비되어 있어서, 장치를 안전하게 사용할 수 있게 된다.

도1은 본 발명 장치의 전체적인 외관을 보여주는 사시도이다. 도1의 (a)는 본 발명 장치 중 원적외선이 방출되는 전면의 형태를 보여주는 것이고, (b)는 본 발명 장치의 프레임의 외관(후면)을 보여주는 것이다.
도2는 본 발명 장치의 분해도이다.
도3의 (a)와 (b)는 본 발명의 장치에 사용되는 단열블록의 형상을 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명 장치에 적용되는 프레임의 형상을 보여주는 도면이다.
도5는 본 발명 장치에 적용되는 차단판과 밀폐판의 형상을 보여주는 도면이다.
도6은 본 발명 장치에 적용되는 반사판의 형상을 보여주는 도면이다.
도7은 본 발명 장치 양측의 측면케이스를 분리한 상태를 보여주는 것이다.
도8은 본 발명 장치 양측의 측면케이스를 분리한 상태를 보여주는 사시도이다.
도9는 본 발명 장치를 절단한 상태의 형상을 보여주는 도면이다.
도10은 천장에 설치된 난방장치의 단면도이다. 도10의 (a)는 천장에 설치된 본 발명 장치에 대한 것이고, 도10의 (b)는 본 발명 장치와의 대비 설명을 위한 도면이다.
도11은 본 발명 장치가 천장에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

본 발명은 전기히터에서 발생되는 열을 발열체를 통해 원적외선으로 변환시키고, 그 원적외선이 복사방식으로 방출되면서 피사체 주변을 난방해 주는 원적외선 난방장치에 관한 것이다.

본 발명은 반사판과 열차폐재 등을 구비하여 원적외선의 방출효율을 크게 높일 수 있도록 하고, 그와 함께 장치의 외부를 구성하는 프레임에 대한 온도 상승을 억제할 수 있도록 구성된 발명에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 안전을 위한 복수의 구성을 구비하여, 사용자가 안전하게 장치를 사용할 수 있도록 한 원적외선 난방장치에 관한 것이다.

본 발명 장치의 구체적인 구성에 대하여는 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도1은 본 발명 난방장치(100)의 전체 형상을 보여주는 도면이다. 도1의 (a)는 본 발명 장치의 전면 즉, 원적외선이 방출되는 부분을 나타낸 것이고, 도1의 (b)는 앞의 그림과 반대측 부분, 즉, 후면을 나타내는 것이다.

도1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 난방장치는 적외선이 방사되는 전면을 제외한 나머지 부분을 프레임(10)이 감싸주는 형태로 구성되어 있다. 프레임(10)의 바닥부 주변과 전, 후측면부(바닥부와 직각으로 형성되어 있는 부분)에는 다수의 열방출공(13)이 구비되어 있다.

도2는 본 발명 장치를 분해한 도면이다. 이 도면에는 프레임(10)으로부터 보호망(70)에 이르기까지 본 발명의 난방장치를 구성하는 구성요소들이 각각 나타나 있다. 도2는 본 발명의 장치가 보호망(70)과, 발열체(60)와, 반사판(50)과, 열차폐재(40)와, 밀폐판(30)과, 차단판(20)과, 프레임(10) 등을 포함하여 구성됨을 보여준다.

여기에서는 도면을 참고하여 본 발명 장치의 구성을 구체적으로 설명하기로 한다. 참고로 본 발명에 대한 설명에서는, 설명상의 편의를 위해, 도2와 같이 프레임(10)이 아래쪽에 배치되어 있는 상태를 기준으로 설명하기로 한다. 따라서 본 발명의 장치를 천장형으로 사용할 경우에는, 장치의 구성요소가 도2와 반대방향으로 배치된 형상이 되게 된다.

본 발명의 장치는 천장뿐 아니라 벽 또는 스탠드에 설치하여 사용할 수 있는 것이며, 장치의 설치 위치와 방향에 따라 도2와는 반대방향으로 설치되거나 또는 측면으로 세워진 형태로 사용될 수도 있다.

도2의 가장 아래에는 본 발명 난방장치의 외관을 이루는 프레임(10)이 나타나 있다. 프레임(10)은 본 발명을 이루는 구성요소 중 가장 큰 형상의 직사각형으로 이루어져 있으며, 이 직사각형은 본 발명 장치의 전체 크기를 정해주는 것이 된다. 즉, 본 발명 장치의 크기 또는 출력을 증가시키고자 할 때는 프레임(10)의 크기를 더 크게 하고, 그 내부에 더 큰 출력을 갖는 발열체 등을 사용하여 장치를 제작할 수 있게 된다.

프레임(10)은 가장 넓은 부분인 바닥부와, 바닥부와 수직으로 연결된 전측면부(17)와 후측면부(18)를 포함하여 구성된다. 프레임(10)의 바닥부와 전, 후측면부(17, 18)에는 도1의 (b) 또는 도2와 같이 다수의 열방출공(13)이 형성되어 있다. 열방출공(13)은 바닥부의 경우에는 그 주변부에 형성되고, 전측면부(17) 및 후측면부(18)의 경우에는 그 일측, 특히, 장치를 천장에 설치할 경우에는 천장에 인접한 부분(전, 후측면부 중 위쪽)에 형성된다.

전, 후측면부(17, 18)의 단부에는 ㄷ자형 브라켓이 형성되어 있다. ㄷ자형 브라켓은 프레임(10)의 길이방향을 따라 형성되며, 본 발명 장치의 전, 후측면부를 마감하면서, 장치를 천장 또는 벽면에 고정시키기 위한 것이다. 프레임(10)의 전, 후측면부(17, 18)에는 장치 내부의 열을 외부로 방출시키기 위한 열방출공(13)이 구비되어 있으며, 이들 양 측면부에는 바닥부에 비해 더 많은 수의 열방출공(13)이 형성되어 있다.

도2에 도시되어 있는 프레임(10)에는 5개의 단열블록(B)이 나타나 있다. 즉, 프레임의 중앙부분에 1개의 단열블록(11; 중심 단열블록)이 있고, 바닥부의 모서리 주변에 4개의 단열블록(12; 주변 단열블록)이 도시되어 있다. 이들 단열블록은 장치의 결합시 프레임(10)과 차단판(20)의 사이에 위치하면서 이들을 열적으로 분리시키기 위한 것이다.

도3에 도시된 내용 및 앞에서 설명한 바와 같이, 단열블록(B)은 열차단 효율이 뛰어난 재질로 이루어진 직육면체 형상으로 이루어지고, 그 상하부에는 각각 1개의 나사홀(H)이 형성되어 있다. 도3의 (b)와 같이, 단열블록(B)의 상하부에 각각 형성되어 있는 나사홀은 서로 일정거리 이격되어 있어서, 양측에서 각각 금속나사를 사용하여 두 구성요소를 서로 결합시킬 수 있다.

예를 들어, 단열블록(B)을 중간에 두고 프레임(10)과 차단판(20)을 서로 결합시키면, 프레임(10)과 차단판(20)은 그 사이에 위치하는 단열블록(B)을 통해 서로 물리적으로 결합되지만, 단열블록(B)으로 인해 두 구성요소는 열적으로 분리된 상태(높은 열차단 성능을 갖는 상태)가 되게 된다.

본 발명에 적용되는 단열블록(B)은 재료의 안정성이 우수하며, 높은 온도에서도 인화되지 않는, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 재료로 이루어진 것을 사용한다.

도2 및 도4에 도시되어 있는 바와 같이, 프레임(10)과 차단판(20)의 결합에는 1개의 중심 단열블록(11)과 4개의 주변 단열블록(12)이 사용된다. 이들 단열블록(11, 12)은 프레임과 차단판이 일정 간격을 유지하면서 서로 결합되게 하고, 동시에 이들 사이에서 열의 이동을 최소화하도록 하기 위한 것이다.

프레임(10)의 좌측에는 측면케이스1(15)과 측면케이스2(16)가 구비되어 있다. 측면케이스1(15)은 프레임(10)의 좌측(도2 참조)에서 장치를 마감하여 주는 것이며, 그 내부에는 발열체 지지브라켓1(61)과, 컨트롤러(91)와, 온도과승 감지센서(92)와, 외부온도 감시센서(93)와, 바이메탈센서(94)와, 배선용차단기(95) 등이 구비되어 있다.

프레임(10)의 우측에는 측면케이스2(16)가 구비되어 있다. 측면케이스2(16)는 프레임(10)의 우측(도2 참조)에서 장치를 마감해 주는 것이며, 그 내부에는 발열체 지지브라켓2(62)와 두 개의 발열체를 연결하는 전력배선 등이 구비되어 있다.

도2에 있어서, 프레임(10) 바로 위에 도시되어 있는 차단판(20)은 발열체(60) 내부의 히터에서 발생한 열이 반사판 등을 통과하여 프레임(10)으로 전달되는 것을 차단해 주기 위한 것이다. 차단판(20)과 프레임(10)은 그 중간에 공기층을 사이에 두고 서로 격리되도록 구성되어 있다. 차단판(20)은 고강도의 알루미늄 합금 재질의 강판을 재료로 사용하여 이루어진다. 본 발명에 사용되는 알루미늄 강판은 알루미늄과 망간의 합금을 통해 제조되는 Al/Mg 계열의 알루미늄 합금이다.

한편, 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 단열블록(B)을 사용하여 차단판(20)과 프레임(10) 사이의 간격을 유지하면서, 이들을 체결시키도록 구성되어 있다. 즉, 차단판(20) 측에서 1개의 나사를 사용하여 단열블록(B)을 결합시키고, 프레임(10) 측에서도 1개의 나사를 사용하여 단열블록을 결합시키면, 프레임(10)과 차단판(20)이 서로 결합되게 된다. 이때 사용되는 단열블록(B)에는 두 개의 나사홀(H)이 형성되어 있으며, 프레임(10)과 차단판(20)을 결합하기 위해 나사를 각각 서로 다른 나사홀에 삽입하고 회전시키면, 두 요소가 서로 결합되게 된다.

차단판(20)의 좌우측 단부에는 도2와 같이 다수의 열방출공(13)이 형성되어 있다.

도2의 중간부분에 도시되어 있는 밀폐판(30)은 그 위에 충진되는 열차폐재(40)를 밀폐시켜주기 위한 수단이다. 본 발명의 밀폐판(30)은 발열체에서 발생된 열이 반사판(50)을 통해 장치의 구성요소로 전달되는 것을 보다 확실하게 차단해 주도록 하기 위한 것이다. 밀폐판(30)도 차단판(20)과 동일 재질의 재료를 사용하여 만들어진다.

밀폐판(30)과 차단판(20)의 결합에도 단열블록(B)이 사용된다. 즉, 도2 및 도5에서와 같이 5개의 단열블록(B; 21, 22)을 사용하여 밀폐판(30)과 차단판(20)이 간격을 유지하면서, 이들이 서로 결합되게 한다.

즉, 차단판(20)과 밀폐판(30)은 그 사이에 개재되어 있는 단열블록(B)으로 인해 단열블록의 두께에 해당되는 거리만큼 이격되게 된다. 단열블록은 차단판(20)의 중심부분에 1개(21; 중심 단열블록) 배치되고, 주변부분(모서리 부분)에 4개(22; 주변 단열블록) 배치되게 되며, 이 단열블록으로 인해 차단판(20)과 밀폐판(30) 사이에서의 열전달이 크게 제한을 받게 된다.

본 발명의 열차폐재(40)는 열차단 효과가 뛰어난 실리카 무기 단열재 재질의 재료를 사용하여 구성된다. 실리카 섬유는 조성에 따라 1000 ℃ 이상에서도 인화되지 않고 본래의 특성을 유지할 수 있는 것이다.

본 발명의 열차폐재(40)는 반사판(50)을 통과하여 장치의 상부로 전달되는 열을 효과적으로 차단하기 위해 구비되는 것이다. 또한, 열차폐재(40)는 장치에서 발생하는 열의 손실을 막아줌으로써 발열체에서 발생한 열의 대부분이 반사판을 통해 원적외선으로 방출될 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 열차폐재(40)로 인해 열손실이 감소되는 만큼 더 많은 열 또는 원적외선이 피사체의 방향으로 방출될 수 있게 되어, 장치의 난방효율이 높아지게 된다.

본 발명의 반사판(50)은 발열체(60) 내부의 히터에서 발생되는 열 또는 발열체(60)에서 발생되는 원적외선이 피사체 방향으로 반사되도록 하기 위한 것이다. 반사판(50)은 고밀도 알루미늄 강판과 같이 열과 원적외선의 반사율이 우수한 재질을 사용하여 구성된다. 또한, 본 발명의 반사판(50)은 발열체(60)에서 발생되는 열과 원적외선을 보다 더 효율적으로 반사시키도록 하기 위해 도2 및 도6과 같은 형상으로 이루어진다. 즉, 반사판(50)에는 평면부와 경사부가 형성되어 있어서 발열체(60)에서 방사되는 원적외선이 피사체 방향으로 집중하여 방출될 수 있도록 구성되어 있다. 반사판(50) 중 발열체(6)의 사이(중간부분)와 양끝 부분에는 경사부가 형성되어 있다. 경사부는 발열체에서 방출되는 원전외선이 피사체 방향으로 집중 방사될 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 발열체(60)는 원적외선을 발생하는 수단이다. 발열체(60)의 내부에는 전기적으로 열을 발생하는 히터(코일)가 구비되어 있으며, 그 외부는 열에너지를 원적외선으로 변환하여 방출하는 세라믹 재질의 재료로 구성된다. 세라믹 재질의 재료를 사용하여 원적외선을 발생하는 기술은 이미 알려져 있는 것이며, 본 발명은 그 재료 중에서 원적외선 방사효율이 높은 재료를 선택하여 장치를 구성하도록 하고 있다.

한편, 본 발명의 발열체(60)는 도2와 도9에서 알 수 있는 바와 같이, 그 전체가 반사판(50)과 보호망(7) 사이의 공간에 노출되도록 형성된다. 이렇게 구성된 발열체(60)로부터 발생되는 원적외선의 대부분은 피사체를 향하여 방출되게 된다.

본 발명의 장치는 2개 또는 4개 발열체(60)를 직렬 연결하여 구성될 수 있으며, 난방이 필요한 곳의 상황에 따라 장치의 출력과 크기를 선택하여 적용할 수 있다.

본 발명의 장치에는 발열체(60)와 보호망(70)의 일측을 지지해 주기 위한 2개의 지지브라켓(61, 62)이 구비된다. 도2 및 도8에서와 같이 지지브라켓1(61)은 장치의 좌측에서 발열체를 지지해 주고, 지지브라켓2(62)는 장치의 우측에서 발열체를 지지해 주는 것이다. 지지브라켓1과 2(61, 62)는 프레임(10)의 바닥부에 나사결합 등의 방식으로 결합되게 되고, 그 중에 형성되어 있는 원형 구멍을 통해 발열체(60)가 삽입되어 지지되게 된다.

한편, 지지브라켓1 및 2의 상부 양측 단부에는 보호망 단부지지봉(71)이 삽입될 수 있는오목부가 형성되어 있다. 도8에서와 같이(원 내에 도시되어 있는 부분 참조) 보호망(70)의 양측 단부에는 각각 보호망(70)의 일부가 되는 좌우지지봉(71)이 구비되어 있는데, 좌우지지봉(71)은 보호망(70)이 지지브라켓(61, 62)에 의해 지지될 수 있도록 하기 위한 것이다. 이에 관련된 구체적인 내용에 대하여는 추후 설명하기로 한다.

본 발명의 보호망(70)은 장치 중에서 피사체 방향의 외측에 형성되는 것으로, 발열체에서 방출되는 원적외선의 방사를 방해하지 않으면서, 사용자를 안전하게 보호하기 위한 것이다. 보호망(70)은 철(냉간 압연된 것 등)에 니켈이 도금된 금속봉과 같은 재질로 이루어진 것을 사용하며, 지지브라켓1, 2(61, 62)와 보호망 중간지지봉 삽입홈(52)을 통해 지지되는 것이다. 보호망이 지지되는 구성에 대하여도 추후 설명하기로 한다.

도3은 본 발명에 적용되는 단열블록(B)의 형상을 보여주는 것이다.

단열블록(B)은 단열효과가 뛰어난 “폴리 테트라플루오로 에틸렌(PTFE, Polytetrafluoro- ethylene)” 등의 재질로 이루어진 것을 사용하며, 도3의 (a)와 같이 형성되어 있다. 도3의 (b)는 단열블록(B)을 이용하여 2개의 구성요소를 결합시킨 상태를 보여주는 단면도이다. 본 발명의 단열블록을 사용할 경우에는, 도3의 (b)에서와 같이 단열블록의 두께만큼의 거리를 두고 2개의 구성요소가 서로 결합되게 된다.

도4는 본 발명의 프레임(10)의 구성을 상세히 나타낸 도면이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 프레임(10)의 바닥부와 전, 후측면부에는 장치 내부의 열을 방출하기 위한 다수의 열방출공(13)이 구비되어 있고, 5개의 단열부재(11, 12)를 사용하여 차단판(20)과 결합되도록 구성되어 있다.

도5는 본 발명의 차단판(20)과 밀폐판(30)의 구성을 상세히 나타낸 도면이다. 차단판(20)의 경우에도 바닥부의 양측에 열을 상부로 방출하기 위한 열방출공(23)이 구비되어 있고, 5개의 단열부재(21, 22)를 사용하여 밀폐판(30)과 결합되도록 구성되어 있다.

한편, 밀폐판(30)과 반사판(50)의 사이에는 열차폐재(40)가 충진되게 된다. 본 발명에서 열차폐재(40)를 밀폐판(30)과 반사판(50) 사이의 전체 공간에 충진시키는 이유는, 열차폐재(40)를 통한 열차단 효과가 확실히 나타나도록 하기 위한 것이다. 도9와 같이, 본 발명의 열차폐재(40)는 밀폐판(30)과 반사판(50) 사이의 평면부분은 물론, 그 양측에 형성되어 있는 경사부까지 모두 충진된다.

도6은 본 발명의 반사판(50)의 구성을 상세히 나타내는 도면이다. 반사판(50)은, 도6 및 도9에 나타나 있는 바와 같이, 발열체(60)와 인접한 부분은 평평하게 형성되고, 발열체(60)의 사이 부분과 양쪽 측면은 경사지게 형성되어, 발열체(60)에서 방출된 원적외선이 피사체 방향으로 집중하여 방사될 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 열차폐재(40)를 사이에 두고 반사판(50)과 밀폐판(30)을 결합함에 있어서도 단열블록(B)를 사용한다. 이때는 도5에서와 같이 밀폐판(30)의 측면 단부 꼭지점 부분에 위치하는 단열블록(32)을 사용하여 반사판(50)과 밀폐판(30)을 서로 결합시킨다.

또한, 본 발명은 반사판(50)과 밀폐판(30)을 결합함에 있어서, 그 중간에 충진된 열차폐재(40)로 인해 두 요소의 사이가 벌어지지 않도록 하기 위한 추가적인 구성을 포함하고 있다.

즉, 도6에 도시되어 있는 바와 같이, 반사판(5)의 양측 단부에 각각 돌출 형성되어 있는 측면고정부(51)에는 각각 나사홈이 형성되어 있으며, 그 나사홈과 대응되는 밀폐판(30)의 위치에도 각각 측면고정공(31)이 형성되어 있다. 이와 같이 반사판(50)과 밀폐판(30)에 각각 형성되어 있는 나사공에 나사를 삽입, 고정시켜서 반사판(50)과 밀폐판(30)을 보다 견고하게 결합시킬 수 있게 된다.

도7과 도8은 본 발명 장치 양측의 측면케이스(15, 16)를 분리한 상태를 위에서 바라본 평면도와 사시도이다. 도8(a)는 측면케이스1(15)을 분리한 상태를 보여주는 것이고, 도8(b)는 측면케이스2(16)를 분리한 상태를 보여주는 것이다.

도7에는 본 발명 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러(91)와, 장치 내부의 온도를 모니터링하기 위한 온도과승 감지센서(92)와 바이메탈 센서(94)와, 프레임(10) 외측의 온도를 감지하기 위한 외부온도 감지센서(93)가 구비되어 있고, 장치에 대한 전원공급 또는 차단을 위한 배선용 차단기(95)가 구비되어 있다.

도7의 좌측에는 보호망(70)의 구성 중 중요 부분에 해당되는 좌우지지봉(71)과 전후지지봉(72)이 도시되어 있다. 본 발명의 보호망(70)은 복수의 금속봉을 격자형으로 배치하여 형성한 것이며, 도면에서 볼 때 좌우방향(도면상 수평방향)으로 복수(다수)의 금속봉(좌우방향 금속봉)이 배치되어 있고, 전후방향(도면상 상하방향)으로도 북수(본 실시예에서는 4개)의 금속봉(전후지지봉)이 배치되어 있다. 좌우방향으로 형성되는 금속봉 중에서 양끝(맨 위와 맨 아래)에 형성되는 것을 좌우지지봉(71)이라고 칭한다.

본 발명의 보호망(70)에 있어서, 좌우방향으로 배치되는 복수의 금속봉(좌우방향 금속봉) 중에서 좌우지지봉(71)을 제외한 모든 금속봉은 지지브라켓(61, 62)과 일정 간격으로 격리되도록 구성되는(도7, 도8 참조) 반면, 2개의 좌우지지봉(71)은 지지브라켓(61, 62)의 상부에 형성된 홈에 삽입 지지되도록 구성되어 있다. 여기에서의 격리 간격은 2 ~ 5 mm 정도면 되지만 그 보다 더 넓게 형성될 수도 있다.

위 구성은 장치에서 발생되는 열이 보호망(70)의 금속봉을 통해 지지브라켓(61, 62)으로 전달되는 것을 최소화하도록 하기 위한 것이다. 즉, 보호망(70)에 있어서 좌우방향으로 배치되는 다수의 금속봉들이 모두 지지브라켓(61, 62)과 접촉될 경우에는, 많은 열이 지지브라켓(61, 62)으로 전달될 수 있게 된다.

이 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 좌우방향으로 설치되는 복수의 금속봉들 중에서 좌우지지봉(71)만 지지브라켓(61, 62)과 접촉되도록 구성한 것이다. 위의 구성으로 인해 본 발명의 난방장치는 보호망(70)으로부터 지지브라켓(61, 62)으로 열이 전달되는 것을 최소화시킬 수 있으며, 이 구성은 본 발명 장치의 특징적인 구성 중 하나이다.

한편, 본 발명의 보호망(70)은 좌우지지봉(71)으로 지지되는 외에, 전후지지봉(72)을 이용하여 반사판(50)에 지지되도록 구성되어 있다. 도8의 (a) 및 (b)에 도시되어 있는 확대도 부분을 살펴보면, 본 발명의 전체 전후지지봉(72)은 반사판에 형성되어 있는 전후지지봉 삽입공(52)에 삽입되어 지지되도록 구성되어 있음을 알 수 있다.

본 발명의 장치를 제조할 때에는, 먼저 전후지지봉(72)을 반사판(50)의 전후지지봉 삽입공(52)에 삽입한 후, 좌우지지봉(71)이 지지브라켓(61, 62)의 상부홈에 걸려 고정되게 하고, 그 후에 나사 등의 수단을 사용하여 장치를 조립하게 된다. 위와 같은 방법으로 전후, 좌우측이 모두 지지된 보호망(70)은 전체 장치에 견고하게 고정되게 된다.

도9는 본 발명 장치를 전후 방향으로 절단한 상태를 나타내는 도면, 즉, 도7의 A-A선을 따라 절단한 상태에서 보이는 장치의 형상을 보여주는 도면이다.

도9에 따르면, 본 발명의 장치는 밑에서부터 프레임(10), 차단판(20), 밀폐판(30), 열차폐재(40), 반사판(50), 보호망(7)의 순으로 결합되어 있음을 알 수 있다.

프레임(10)과 차단판(20)은 단열부재(11, 12)를 사이에 두고 결합되어 있고(이것을 ‘3차 열분리’라고 함), 차단판(20)과 밀폐판(30)은 단열부재(21, 22)를 사이에 두고 결합되어 있으며(이것을 ‘2차 열분리’라고 함), 이들 사이에는 단열부재로 결합된 부분을 제외한 나머지 부분은 모두 일정 간격으로 격리되도록 구성되어 있다. 위와 같은 구성으로 인해 프레임(10)과 차단판(20)의 사이 및 차단판(20)과 밀폐판(30) 사이에서의 열전달이 효과적으로 차단될 수 있게 된다.

밀폐판(30)과 반사판(50)을 서로 결합시키기 위해서도 단열블록(32)이 사용된다. 단열블록(32)으로 인해 밀폐판(30)과 반사판(50)의 사이도 서로 일정거리를 두고 격리되게 된다. 한편, 밀폐판(30)과 반사판(50)의 사이에는 열차폐재(40)가 충진된다. 따라서 본 발명의 구성에 있어서 가장 강력한 열분리 효과가 이곳에서 발생하게 된다(이것을 ‘1차 열분리’라고 함).

위 설명과 같이, 본 발명은 3가지 형태의 열분리(1, 2, 3차 열분리)가 이루어지도록 구성된 것이다.

한편, 밀폐판(30)과 반사판(50)의 사이에는 열차폐재(40)가 충진되어 있는데, 본 발명은 밀폐판(30)과 반사판(50)의 사이에서 열차폐재(40)가 견고하게 유지될 수 있도록 하기 위한 구성을 추가로 포함하고 있다.

도5와 같이, 밀폐판(30)의 전후측면 수직부에는 복수의 측면고정공(31)이 구비되어 있고, 도6과 같이, 반사판(50)의 전후측면 수직부에는 나사공이 형성되어 있는 복수의 측면고정부(51)가 구비되어 있다. 밀폐판(30)의 측면고정공(31)과 반사판(50)의 측면고정부(51)에 구비되어 있는 나사공은 서로 대응되는 지점에 위치하고 있어서, 나사를 사용하여 밀폐판(30)과 반사판(50)을 서로 결합시킬 수 있게 된다.

또한, 밀폐판(30)은 보호망(7)의 좌우 양측에 형성되어 있는 지지브라켓1, 2(61, 62)와도 결합되도록 구성되어 있다. 즉, 도5에서와 같이, 밀폐판(30)의 좌우 양측 단부에는 복수의 고정돌기(33)가 형성되어 있고, 그 중심에는 각각 나사공이 구비되어 있다. 고정돌기(33)에 형성되어 있는 나사공은 지지브라켓1, 2(61, 62)에 각각 구비되어 있는 나사공과 대응되게 형성되어 있어서, 이들을 나사로 결합하면, 밀폐판(30)과 지지브라켓1, 2(61, 62)가 서로 견고하게 결합되게 된다.

본 발명 장치의 최상부에는 보호망(70)이 결합되어 있다. 반사판(50)과 보호망(70)의 결합에 관하여는 앞에서 상세히 설명한 바 있다.

한편, 도9에 있어서 큰 원으로 표시되어 있는 부분은 그 아래에 도시되어 있는 도면의 원부분을 확대하여 표현한 것이다. 특히, 이 확대된 부분은 프레임(10) 상부면(14)과 반사판(50) 상부면(54)의 관계를 나타내기 위한 것이다. 확대부분에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 장치는 프레임(10) 상부면(14)과 반사판(50) 상부면(54)의 높이를 서로 다르게 형성하고 있다. 즉, 두 상부면의 높이가 도면 중에 화살표로 표시된 것만큼 단차(이 차이를 d라고 부른다)가 있도록 구성되어 있다. 두 상부면의 단차 d는 0.5 mm 내지 5 mm의 범위에서 정할 수 있다.

본 발명에서 프레임(10)과 반사판(50)의 상부면(14, 54)의 높이를 위와 같이 다르게 형성한 이유는 다음과 같다.

발열체(60)에서 발생된 열은 대부분 원적외선 형태의 열로 변환되어 피사체 방향으로 방출되게 되는데, 그 원적외선은 보호망(70) 사이의 공간을 통과하여 방출되게 된다. 이때 발열체(60)에 근접해 있으면서 원적외선에 직접 노출되어 있는 보호망(70)도 발열체의 열 및 원적외선에 의해 가열되게 된다.

가열되어 온도가 높아진 보호망(70)의 열과 보호망(7)을 통과하여 방사되는 원적외선으로 인해 장치 주변의 공기가 가열되게 되고, 그로 인해 장치의 측면으로 흐르는 대류 열이 발생하게 된다. 천장형 장치의 경우, 이 대류 열은 천장 방향(위쪽)으로 흐르면서 장치를 가열하게 되고, 그 결과 난방장치의 프레임(10)이 가열되게 된다.

본 발명에서는, 위와 같이 천장 방향(위쪽)으로 흐르는 대류 열에 의한 프레임(10)의 온도 상승을 최소화하기 위하여, 도10의 (a)에 도시되어 있는 바와 같은 구성을 포함하고 있다.

먼저, 본 발명은 프레임(1) 전, 후측면부(17, 18)에 형성된 상부면(14)과 반사판(50)의 상부면(54) 사이로 유입된 대류 열이 유동할 수 있는 공간(이 공간을 ‘대류 열 유동공간’ 또는 ‘P’라 칭한다.)을 형성하고 있다. 이 공간(P)은 보호망(70) 또는 발열체(60)에서 발생하여 천장 방향으로 흐르는 대류 열이 통과할 수 있도록 하기 위한 것이다.

즉, 도10 (a)에서와 같이, 장치의 대류 열이 반사판(50)의 상부면(54)을 넘어서 대류방식으로 장치 내부로 유입될 경우, 그 유입된 열은 프레임(10)과 반사판(50)의 사이에 형성되어 있는 공간(P)을 따라 위로 흘러가게 되고, 위로 흘러간 대류 열은 프레임의 바닥부 및 좌, 우측면부에 형성되어 있는 열방출공(13)을 통해 외부로 배출되게 된다.

한편, 도10의 (b)를 참조하면, 이 도면의 경우에는 프레임(10)과 반사판(50)의 상부면이 동일 높이로 형성되어 있고, 프레임(10)과 반사판(50)이 서로 접하도록 형성되어 있다. 이와 같이 구성될 경우, 보호망(70) 또는 발열체(60)에서 발생하는 대류 열이 모두 프레임(10)의 상부면(14)을 넘어서 위쪽으로 향하게 되며, 따라서 프레임의 온도가 과도하게 상승할 수도 있게 된다. 본 발명은 그와 같은 문제를 해결하기 위해 앞에서 설명한 바와 같이 구성되도록 한 것이다.

즉, 프레임(1)의 상부면(14)과 반사판(50)의 상부면(54)이 서로 단차가 지도록 형성하고, 또한, 이들 사이에 대류 열 유동공간(P)을 형성함으로써, 프레임(10) 좌, 우측면부(17, 18)의 상부면(14)을 넘어서 위로 흐르는 대류 열의 량이 대폭 감소되어, 프레임(10)의 온도상승이 크게 억제될 수 있다.

이와 같이 프레임(10)과 반사판(50)의 상부면이 서로 단차가 지도록 형성하고, 이들 상부면의 사이에 대류 열의 유동공간을 형성시켜서 프레임의 과열을 방지하도록 하는 구성은 본 발명의 특징적인 구성 중 하나이다.

본 발명의 장치는 그 구조상의 특징 외에도 사용자의 안전을 위한 아래와 같은 구성을 더 구비하고 있다.

도7의 내용에 따르면, 본 발명 프레임(10)의 바닥부 일측에는 온도과승 감지센서(92)와 바이메탈 센서(94)와 외부온도 감지센서(93)가 구비되어 있다. 이들은 장치 내, 외부의 온도를 감지하기 위한 것이며, 이들이 감지한 온도가 설정치를 넘어설 경우, 컨트롤러(91)는 장치의 동작을 중지하도록 제어하게 된다.

온도과승 감지센서(92)는 장치 내부의 온도를 모니터링하다가, 그 온도가 설정치 이상으로 상승되는 경우에는 컨트롤러(91)에 신호를 보내게 되고, 이 신호를 받은 컨틀롤러(91)는 장치의 동작을 중지시키게 된다.

외부온도 감지센서(93)는 프레임(10)의 측면부 일측에 구비되어 있으며, 프레임 측면부의 외부 온도가 설정치 이상으로 상승될 경우, 컨틀롤러(91)에 신호를 보내고, 이 신호에 따라 컨틀롤러(91)가 장치의 동작을 중지시키도록 하기 위한 것이다.

바이메탈 센서(94)는 온도에 따라 전기회로를 차단(개방)하거나 차단된 회로를 다시 연결시키도록 동작하는 것이다. 도7과 같이, 본 발명의 바이메탈 센서(94)는 발열체(60)에 전력을 공급하는 전력선의 일측(도중)에 구비되어 있으며, 장치 내부의 온도 또는 전력선 자체의 온도 상승으로 인해 바이메탈의 온도가 설정치 보다 높아질 경우, 바이메탈이 동작하여 전력공급 회로를 차단(개방)하여 장치의 동작을 중지시키게 된다.

본 발명의 장치에는 위와 같은 3가지의 센서 즉, 3중 안전장치가 구비되어 있다. 따라서 3가지의 센서 중 어느 하나라도 장치의 상태가 정상 범위를 벗어났음을 감지하게 되면, 컨트롤러가 장치를 제어하여 장치의 동작(난방)을 중지시키거나, 장치에 대한 전력공급을 차단하여 난방을 중지하게 된다.

도11은 본 발명의 장치를 천장(C)에 설치한 상태를 보여주는 것이다. 도11의 (a)는 천장고정용 브라켓(110)을 사용하여 본 발명의 장치를 천장에 설치한 것이고, 도11의 (b)는 천장 자체가 단단한 구조로 되어 있어서 천장에 직접 본 발명의 장치를 설치한 상태를 보여주는 것이다. 도11의 (b)의 경우에는 장치 내부에서 외부로 방출된 열이 천장 내부의 공기를 가열시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 장치를 도11의 (b)와 같이 설치할 경우에는, 천장 내부의 열 방출을 위한 별도의 구성을 고려하여야 한다.

위에서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 원적외선 난방장치는 다음과 같은 효과를 갖는 것이다.

먼저, 프레임(10)과 차단판(20), 차단판(20)과 밀폐판(30) 및 밀폐판(30)과 반사판(50)을 서로 체결함에 있어서, 그 중간에 높은 열차단 효과를 갖는 단열블록(B)을 사용함으로써, 적층된 구조 사이에서의 열차단 효과를 크게 향상시킬 수 있다.

다음으로, 밀폐판(30)과 반사판(50)의 사이에 열차폐 효과가 뛰어난 열차폐재(40)를 충진시켜서, 발열체(60)의 열이 장치내부로 전달되는 것을 차단하고, 그로인해 원적외선 방사량이 증가되도록 하였다.

또한, 프레임(10)의 좌, 우측면부를 넘어서 흐르는 대류 열의 량을 감소시켜서, 프레임(10) 측면부의 온도상승을 억제시켜서 사용상의 안전을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 장치는 추가적인 3중의 안전장치를 포함하고 있어서, 장치의가 정상동작 범위를 벗어날 경우, 장치의 난방동작을 중지시키도록 구성되어 있다.

본 발명에 따른 원적외선 난방장치는 피사체 방향으로 방사되는 원적외선의 방사량을 크게 증가시키고, 장치 본체의 온도상승을 최소화하여 제품의 내구성 및 화재 또는 화상에 대한 안전성을 확보할 수 있게 한 것이다.

이상과 같이 본 발명의 구성 및 효과에 대하여 상세히 설명하였는바, 본 발명은 위에 기재된 실시예 또는 도면에 나타나 있는 사항으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상 및 그 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형할 수 있는 것이다. 따라서 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 수정 또는 변형 사항들 및 균등의 범주에 해당하는 사항들은 본 발명의 특허권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 원적외선 난방장치
10 : 프레임
11 : 중심 단열블록 12 : 주변 단열블록
13 : 열방출공 14 : 프레임 상부면
15 : 측면케이스1 16 : 측면케이스2
17 : 전측면부 18 : 후측면부
20 : 차단판
21 : 중심 단열블록, 22 : 주변 단열블록 23 : 열방출공
30 : 밀폐판
31 : 측면고정공 32 : 주변 단열블록 33 : 고정돌기
40 : 열차폐재
50 : 반사판
51 : 측면고정부 52 : 전후지지봉 삽입공
54 : 반사판 상부면
60 : 발열체
61 : 지지브라켓1 62 : 지지브라켓2
70 보호망
71 : 좌우지지봉 72 : 전후지지봉
91 : 컨트롤러
92 : 온도과승 감지센서 93 : 외부온도 감지센서
94 : 바이메탈 센서 95 : 배선용 차단기
110 : 천장고정용 브라켓
B : 단열블록 C : 천장 H : 나사홀

Claims (11)

1. 프레임(10)과, 차단판(20)과, 밀폐판(30)과, 반사판(50)과, 발열체(60) 및 보호망(70)이 차례로 결합되어 구성되는 원적외선 난방장치에 있어서,
   상기 프레임(10)과 차단판(20), 상기 차단판(20)과 밀폐판(30)을 서로 체결하되, 그 사이에 중심 및 주변 단열블록을 개재시켜서 체결하고, 이들의 사이가 상기 단열블록(B)의 두께만큼의 거리로 이격되도록 구성되고,
   상기 프레임(10)과 차단판(20)의 사이 및 상기 차단판(20)과 밀폐판(30)의 사이에는 공기층이 형성되도록 구성하며,
   상기 밀폐판(30)과 반사판(50) 사이의 공간에는 상기 발열체(60)에서 발생한 열이 프레임(10) 측으로 전달되는 것을 차단해 주는 열차폐재(40)가 충진되도록 구성되며,
   상기 밀폐판(30)과 반사판(50)을 서로 체결하되, 그 사이에 주변 단열블록을 개재시켜서 체결되도록 구성하고,
   상기 발열체(60)는 발열부분 전체가 공기 중에 노출되도록 구성하며,
   상기 단열블록에는 금속나사가 삽입되는 2개의 나사홀(H)이 서로 격리되어 형성되고, 상기 2개의 나사홀(H)은 상기 단열블록의 반대측에 1개씩 형성되며,
   상기 나사홀(H)에 삽입되는 상기 금속나사를 사용하여 두 구성요소를 서로 체결하되, 하나의 금속나사는 상기 두 구성요소 중 어느 하나만을 체결하도록 하여, 두 구성요소가 금속으로 직결되지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레임(10)의 바닥부 주변 및 전, 후측면부(17, 18)에는 다수의 열방출공(13)이 구비되고,
   상기 차단판(20)의 좌우측 단부에는 다수의 열방출공(23)이 구비되며,
   상기 프레임(10)과 차단판(20)은 1개의 중심 단열블록(11)과 4개의 주변 단열블록(12)을 사용하여 서로 체결하고,
   상기 차단판(20)과 밀폐판(30)은 1개의 중심 단열블록(21)과 4개의 주변 단열블록(22)을 사용하여 서로 체결하며,
   상기 밀폐판(30)과 반사판(50)은 4개의 주변 단열블록(32)을 사용하여 서로 체결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 반사판(50)에는 평면부와 경사부가 형성되며,
   상기 경사부는 상기 발열체(60)의 사이와 상기 반사판(50)의 양끝 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 밀폐판(30)의 측면에는 복수의 측면고정공(31)이 구비되고,
   상기 반사판(50)의 측면에는 각각 나사공이 형성된 복수의 측면고정부(51)가 구비되며,
   상기 측면고정공(31)과 상기 측면고정부(51)의 나사공이 서로 대응되도록 형성되어 있어서, 이들을 통해 상기 밀폐판(30)과 상기 반사판(50)을 서로 체결할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 프레임(10)의 바닥부 일측에는 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러(91)가 구비되고,
   상기 컨트롤러(91)는 장치 내부의 온도를 모니터링하는 온도과승 감지센서(92)와, 상기 프레임(10) 측면부의 외부 온도를 모니터링하는 외부온도 감지센서(93)의 신호에 따라 장치의 동작을 중지시키도록 제어하도록 동작하며,
   상기 발열체(60)에 전력을 공급하는 전력선의 일측에 구비되는 바이메탈 센서(94)는 장치 내부의 온도 또는 전력선 자체의 온도가 설정치 보다 높아질 경우, 장치에 대한 전력공급을 차단하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 보호망(70)은 복수의 좌우방향 금속봉과 복수의 전후지지봉(72)이 격자형으로 배치되어 형성되고,
   상기 좌우방향 금속봉 중에서 양끝에 형성되는 좌우지지봉(71)을 제외한 모든 좌우방향 금속봉은 지지브라켓(61, 62)과 격리되도록 구성되며,
   상기 좌우지지봉(71)은 지지브라켓(61, 62)의 상부의 홈에 삽입, 지지되도록 구성되고,
   상기 복수의 전후지지봉(72)은 반사판(50)에 형성된 전후지지봉 삽입공(52)에 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.
   
8. 청구항 3에 있어서,
   상기 프레임(10)의 상부면(14)과 상기 반사판(50)의 상부면(54)은 서로 단차가 지도록 구성되어 있으며,
   상기 단차는 0.5 mm 이상 5 mm 이하의 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.
   
9. 삭제
10. 청구항 1, 3 내지 8 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 발열체(60)는 지지브라켓1(61)과 지지브라켓2(62)에 의해 지지되며,
    상기 발열체(60)의 발열부분 전체가 공기 중에 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치
11. 청구항 1, 3 내지 8 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 단열블록은 단열효과가 뛰어난 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene) 등의 재질로 이루어지고,
    상기 열차폐재(40)는 실리카 무기 단열재 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열효율이 개선된 원적외선 난방장치.

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