KR102185844B1 - 탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기에 관한 것으로, 알루미늄제 방열플레이트(12)에 촘촘히 성형되는 결합공(14)에 상하요입홈(16)(18)을 이용하여 탄소섬유발열선(20)을 지그재그로 결합하여 그 양단접속부가 방열플레이트(12)로부터 돌출되게 한 상태에서 상하요입홈(16)(18)을 테프론 등과 같은 고온용 밀봉제(22)(24)로 밀봉해주도록 구성하여 구조를 간단히 하고 또 부피를 최소화 하면서 새싹발아기와 각종 온실 등의 난방용으로서는 물론 냉동기의 제상용과, 축양장의 원수가열용과, 화학장치의 각종 열매체가열용 및 각종 튀김기의 튀김유가열용 등 다양한 용도로 이용할 수 있도록 한 것이다.

Description

탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기{ELECTRIC HEAT EXCHANGER USING CARBON FIBER HEATING LINE}

본 발명은 탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기에 관한 것으로서, 상세하게는 구조를 간단히 하고 또 부피를 최소화하면서 다용도로 이용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 전기식 열교환기는 전기에너지를 열에너지로 변환하여 온도가 낮은 공기나 열매체 등으로 열을 효율적으로 이동시켜주도록 구성되는 것으로서, 이러한 전기식 열교환기의 대표적인 선행기술로서는 등록특허 10-0933209호 '보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기'와 공개특허 10-2006-0042589호 '세라믹 발열체가 구비된 열교환기 및 그 제조방법' 및 공개특허 10-2010-0056893호 '탄소섬유 발열체를 이용한 열교환기 및 이를 이용한 온풍기' 등을 예로들 수가 있다.

그러나 등록특허 10-0933209호는 차량의 난방용으로 이용하기 위하여 헤더탱크와, 헤더탱크내 열교환매체의 유동을 위한 튜브와, 튜브사이에 배치되는 방열핀 및 장착구에 의해 튜브들 사이에 장착되는 보조히터 등으로 구성된 것이고, 공개특허 10-2006-0042589호 역시 차량의 난방용으로 이용하기 위하여 다수개의 평행한 납작튜브와, 인접한 납작튜브 사이에 배치되는 다수개의 주름핀과, 주름핀의 주름정상부에 부착되는 발열튜브로 구성하되, 발열튜브의 내부에는 세라믹발열체를 내장하고, 발열튜브는 주름핀 및 납작튜브와 함께 노내에서 일체로 브레이징되게 구성된 것이며, 공개특허 10-2010-0056893호는 공간의 난방용으로 이용하기 위하여 탄소섬유 발열체와, 탄소섬유 발열체를 내장하고 또 발열된 열을 수용 및 방열하는 증발관과, 증발관 내에 일정량이 함입되어 가해진 열에 의해 증발하는 증발액과, 방열관과 연통되고 또 증발액이 순환하는 복수의 히트파이프 및 히트파이프에 고정설치되어 열을 외부로 방열하는 복수의 방열핀으로 구성된다.

따라서 이들 모두는 열교환을 위한 구조가 복잡하여 제작비용이 과다 소요되고 또 부피가 커 설치공간을 많이 차지하게 되며, 특히 구조적인 특성상 열교환대상이 제한되므로 이용가치가 떨어지게 되는 등 많은 문제점들이 있는 것이다.

등록특허 10-0933209호 '보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기' 공개특허 10-2006-0042589호 '세라믹 발열체가 구비된 열교환기 및 그 제조방법' 공개특허 10-2010-0056893호 '탄소섬유 발열체를 이용한 열교환기 및 이를 이용한 온풍기'

본 발명의 목적은 열교환을 위한 구조를 간단히 할 수 있고 또 부피를 최소화 할 수 있으며, 작물재배를 위한 난방용은 물론 냉동기의 제상용과, 축양장의 원수가열용과, 화학장치의 열매체가열용 및 튀김기의 튀김유가열용 등 다용도로 이용할 수가 있는 탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기를 제공하는데 있다.

상기한 목적달성을 위한 본 발명 탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기는 알루미늄제 방열플레이트에 촘촘히 성형되는 결합공에 상하요입홈을 이용하여 탄소섬유발열선을 지그재그로 결합하여 그 양단접속부가 방열플레이트로부터 돌출되게 한 상태에서 상하요입홈을 테프론 등과 같은 밀봉제로 밀봉해주도록 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 열전도율이 높은 알루미늄제 방열플레이트(12)의 결합공(14)에 탄소섬유발열선(20)을 지그재그로 결합한 후 요입홈(16)(18)에 테프론과 같은 고온용 밀봉제(22)(24)를 주입하여 결합공(14) 및 상하요임홈(16)(18) 내 탄소섬유발열선(20)을 밀봉해주도록 구성되므로 구조가 간단하여 제작시 제작비용을 절감할 수 있고 또 부피의 최소화로 설치시 공간활용률을 높여줄 수가 있게 된다.

또한 방열플레이트(12)에 지그재그로 결합되는 탄소섬유발열선(20)은 리턴부(20a)를 경계로 하고 있는 제1발열부(20b)와 제2발열부(20c)가 교대로 형성되므로 탄소섬유발열선(20)에 교류전원을 가해줄 시 인접하는 제1발열부(20b)와 제2발열부(20c) 간 자계상쇄가 이루어져 유해한 전자파발생을 억제해주게 되고 또 탄소섬유발열선(20)을 구성하는 탄소섬유는 원적외선과 음이온을 방사하여 멸균 및 곰팡이발생을 방지해주게 되므로 주위 생물체의 건강을 지켜주면서 보다 위생적인 관리가 이루어지도록 할 수가 있게 된다.

특히 새싹발아기와 각종 온실 등의 난방용으로서는 물론 냉동기의 제상용과, 축양장의 원수가열용과, 화학장치의 각종 열매체가열용 및 통닭 등 각종 튀김기의 튀김유가열용 등 다양한 용도로 이용할 수 있어 이용가치를 높여줄 수가 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 본 발명의 사시도
도 2 : 본 발명의 단면구성도
도 3 : 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 압출성형시를 보여주는 사시도
도 4 : 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 압출성형후 요입홈의 가공시를 보여주는 사시도
도 5 : 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 압출성형후 요입홈의 가공시를 보여주는 단면구성도
도 6 : 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 다른실시예를 보여주는 분해사시도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하기로 하며, 다만 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 동일부호로 기재하고, 관련된 공지기술이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 단면구성도로서, 본 발명 탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기(10)는 알루미늄제 방열플레이트(12)에 길이방향을 따라 여러개의 결합공(14)을 형성하고, 방열플레이트(12)의 상하단부에는 폭방향을 따라 요입홈(16)(18)을 형성한 후 상기 요입홈(16)(18)을 이용하여 결합공(14)에 탄소섬유발열선(20)을 지그재그로 결합하여 탄소섬유발열선(20)의 양단접속부가 방열플레이트(12)로부터 돌출되게 한 상태에서 요입홈(16)(18)을 밀봉제(22)(24)로 밀봉해주도록 구성된다.

도 3은 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 압출성형시를 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 압출성형후 요입홈의 가공시를 보여주는 사시도이며, 도 5는 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 압출성형후 요입홈의 가공시를 보여주는 단면구성도로서, 본 발명에 이용되는 방열플레이트(12)는 길이방향을 따라 여러개의 결합공(14)이 형성되게 알루미늄으로 압출성형하여 원하는 길이로 절단한 후 그 상하단부에 결합공(14)을 사이에 두고 폭방향을 따라 요입홈(16)(18)을 가공형성하여 사용하도록 구성된다.

또한 본 발명에 이용되는 탄소섬유발열선(20)은 탄소섬유를 실리콘이나 테프론 등과 같은 피복제로 피복한 것으로서, 이때 얻고자 하는 발열온도가 100℃ 이하의 저온일 경우에는 실리콘으로 피복하여 사용하더라도 무방하나, 얻고자 하는 발열온도가 100℃ 이상의 고온일 경우에는 열에 강한 테프론으로 피복하여 사용하도록 구성된다.

또한 방열플레이트(12)의 결합공(14)에 탄소섬유발열선(20)을 결합할시에는 단순히 길이가 긴 탄소섬유발열선(20)의 양단부중 어느일단부가 결합공(14)을 차례로 통과하도록 하여 지그재그로 형성해줄 수도 있다 하겠으나, 본 발명은 길이가 긴 탄소섬유발열선(20)을 리턴부(20a)를 경계로 한 제1발열부(20b)와 제2발열부(20c)로 구분하되, 상기 제1발열부(20b)와 제2발열부(20c)가 이웃하는 결합공(14)을 차례로 통과하도록 결합하여 제1발열부(20b)와 제2발열부(20c)를 교대로 형성해주도록 구성되는데, 이러한 경우 탄소섬유발열선(20)에 교류전원을 가해줄 시 인접하는 제1발열부(20b)와 제2발열부(20c) 간 자계상쇄가 이루어져 유해한 전자파발생을 억제해줄 수가 있게 된다.

그리고 방열플레이트(12)의 결합공(14)에 탄소섬유발열선(20)을 지그재그로 결합하여 그 양단접속부가 방열플레이트(12)로부터 외측으로 돌출되게 한 상태에서 상하에 갖는 요입홈(16)(18) 내에 테프론 등과 같은 고온용 밀봉제(22)(24)를 주입한 후 경화시켜서 각 결합공(14) 및 상하에 갖는 요입홈(16)(18) 내 탄소섬유발열선(20)을 밀봉해주도록 하고 또 방열플레이트(12)로부터 돌출된 탄소섬유발열선(20)의 양단접속부에는 각각 전원선(26)을 접속하여 전원을 공급해주도록 구성된다.

도 6은 본 발명에 이용되는 방열플레이트의 다른실시예를 보여주는 분해사시도로서, 본 발명에 이용되는 방열플레이트(12)는 요구되는 열량에 따라 많은 개수의 결합공(14)을 갖도록 넓게 형성해주고자 할 경우 압출성형기를 갖추는데 비용부담이 가중되거나 아니면 압출성형기를 이용한 압출성형이 불가능할 수도 있게 되는데, 이러한 경우 방열플레이트(12)의 폭을 좁게 압출성형하되, 그 양단부에 길이방향을 따라 암결합부(28)와 숫결합부(30)를 형성하여 암수결합부(28)(30)를 이용하여 필요한 폭만큼 연결하여 사용하도록 할 수도 있다.

따라서 본 발명은 알루미늄으로 압출성형된 방열플레이트(12)의 결합공(14)에 탄소섬유발열선(20)을 지그재그로 결합한 후 결합공(14) 상하에 갖는 요입홈(16)(18)에 테프론과 같은 고온용 밀봉제(22)(24)를 주입하여 밀봉해주도록 하는 간단한 구조로서, 제작시 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 방열플레이트(12)가 외형을 구성하게 되므로 부피의 최소화로 설치시 공간활용률을 높여줄 수 있게 된다.

또한 본 발명은 방열플레이트(12)에 지그재그로 결합되는 탄소섬유발열선(20)은 리턴부(20a)를 경계로 하고 있는 제1발열부(20b)와 제2발열부(20c)가 서로 인접하도록 교대로 형성되므로 탄소섬유발열선(20)에 교류전원을 가해줄 시 자계상쇄에 의해 전자파발생이 억제되고 또 탄소섬유발열선(20)을 구성하는 탄소섬유는 원적외선과 음이온을 방사하여 멸균 및 곰팡이발생을 방지해주게 되므로 주위 생물체의 건강을 지켜주면서 보다 위생적인 관리가 이루어지도록 할 수가 있게 된다.

특히 본 발명은 새싹발아기 및 각종 온실 등의 난방용으로서는 물론 냉동기의 제상용과, 축양장의 원수가열용과, 화학장치의 각종 열매체가열용 및 통닭 등 각종 튀김기의 튀김유가열용 등 다양한 용도로 이용할 수가 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 권리범위는 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 자명한 것이다.

(10)--탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기
(12)--방열플레이트 (14)--결합공
(16)(18)--요입홈 (20)--탄소섬유발열선
(20a)--리턴부 (20b)--제1발열부
(20c)--제1발열부 (22)(24)--밀봉제
(26)--전원선 (28)--암결합부
(30)--숫결합부

Claims (4)

1. 길이방향을 따라 여러개의 결합공이 형성되고 또 상하단부에는 폭방향을 따라 요입홈이 형성되는 방열플레이트;
   상기 방열플레이트의 결합공에 지그재그로 결합되는 탄소섬유발열선; 및
   방열플레이트의 결합공에 탄소섬유발열선을 결합한 후 양단접속부가 방열플레이트로부터 돌출되게 한 상태에서 방열플레이트의 요입홈에 주입하여 탄소섬유발열선을 밀봉하는 밀봉제를 포함하고,
   방열플레이트의 결합공에 지그재그로 결합되는 탄소섬유발열선은,
   리턴부를 경계로 한 제1발열부와 제2발열부로 구분하여 상기 제1발열부와 제2발열부가 교대로 형성되게 결합공에 지그재그로 결합해주도록 구성함을 특징으로 하는 탄소섬유발열선을 이용한 전기식 열교환기.
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