KR102426311B1

KR102426311B1 - 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈 및 이를 이용한 복사파 조사 장치

Info

Publication number: KR102426311B1
Application number: KR1020200060158A
Authority: KR
Inventors: 김영순
Original assignee: 김영순
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2022-07-28
Also published as: KR20210143425A

Abstract

본 발명은, 열풍기나 히터나 버너로부터 또는 버너의 열교환기에서 공급되는 고온 공기인 열풍이 흐르도록 되어 있는 열풍관(12)을 포함하고, 상기 열풍관(12) 외측에 직접 또는 이에 부착되는 매개부재에 복사파 변환물질이 도포되어 있으며, 상기 열풍관(12)에 복수의 제1 열풍 출구(16)가 형성되어 열풍관(12) 내를 흐르는 열풍이 상기 제1 열풍 출구(16)를 통하여 일부 배출되어 열풍관(12) 바깥쪽에 고온 분위기가 형성되도록 되어 있고, 상기 열풍관(12) 주위를 감싸는 커버(18)를 포함하고, 상기 열풍관(12) 안쪽의 열풍과 상기 제1 열풍 출구(16)를 통하여 배출된 열풍이 복사파 변환체의 제2열풍출구를 통하여 배출된 열풍과 함께 복사파 변환물질을 가열하여 고밀도 복사파 에너지를 방출하도록 되어 있다.
또한, 본 발명에서 열풍회수구에 댐퍼(118a)의 조절을 하여 수용성 도장건조의 수용성 도료별 프로세스를 갖추게 되므로 기존 수용성 도장 가열건조의 에어 제트를 사용하지 아니하므로 미세먼지 해결과 수용성 도장가열 건조 시간을 훨씬 단축하게 되는 효과를 보게 된다.

Description

열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈 및 이를 이용한 복사파 조사 장치 {Module for converting hot air energy into radiation energy and irradiating apparatus using the same}

본 발명은 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈 및 이를 이용한 복사파 조사 장치에 관한 것으로, 특히 열풍기, 히터나 버너로부터 또는 버너의 열교환기 등의 열풍 공급기에서 가열된 공기를 열풍관의 복사파 변환체로 이송하여 열풍 에너지를 고밀도 복사파 에너지로 변환하는 모듈 및 복사파를 조사하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 페인트 도장된 자동차와 같은 피건조물을 건조하기 위하여 건조실 내부로 열풍을 불어넣어 건조실 내부의 온도를 높여 건조하는 방식이 많이 사용되고 있다.

등록특허 제10-0543723호는 열풍순환방식을 개선한 연료절감형 도장부스에 관한 것으로, 보일러에서 나와 건조실을 순환하는 일부 열풍이 다시 보일러로 들어가도록 하여 열손실을 줄임과 함께, 가열된 열풍을 전기히터로 재가열하도록 되어 있다.

이러한 선행기술에서도 열풍 자체가 건조실 전체에 직접 공급되어 건조실 내부로 골고루 가열시키고 높은 온도까지 상승시키는 데 한계가 있어서, 결국 건조 품질의 향상에 한계가 있다.

또 이러한 종래기술로는 50m 이상 심지어 100m 이상의 터널로 구성되는 컨베이어식 건조실에 적용하는 것은 실질적으로 불가능하다.

공개실용신안 제20-2009-0006046호는, 본체 상부에 설치된 원적외선 방사체가 전열선에 의해 발열과 동시에 원적외선을 방사하도록 전열선에 의해 발생한 열을 송풍기로 강제 송풍하여 원거리로도 신속하게 열을 확산시킬 수 있도록 하여, 이에 따른 열확산 속도를 향상시키고 방열 범위를 확대하여 넓은 범위로 난방열이 전달될 수 있도록 한다.

이러한 종래 기술도 열풍 자체를 공간으로 송풍하여 난방하는 방식이므로 열효율에 한계가 있다.

또한, 열풍의 열 에너지 이송량에 있어서도 한계가 있어서 장치의 용량이나 성능에 개선의 여지가 있고, 원적외선의 발생 표면이 작아 고밀도 복사 에너지의 방출에도 한계가 있다.

특히 수용성 도장 건조에서는 제트 송풍으로 인한 미세 먼지 발생과 수분 증발에 따른 건조 시간이 길어지고 도장 품질에도 문제가 있다.

등록특허 제10-0543723호 공개실용신안 제20-2009-0006046호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 열효율을 발휘하면서도, 복사에너지를 이용함으로써 높고 넓은 공간의 난방에 유리하게 적용할 수 있다. 건조시킬 피건조물에 고밀도 복사파를 조사하여 건조품질을 향상시킬 수 있고, 특히 복사파 밀도를 조절하여 수용성 도장물의 가열 건조 시간을 대폭 단축할 수도 있다. 긴 거리의 터널식 컨베이어 건조실에도 용이하게 적용할 수 있는 열풍 에너지를 고밀도 복사파 에너지로 변환하여 조사하는 장치를 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(Radiation wave conversion module)은, 히터 열풍기 또는 버너로부터 또는 버너의 열교환기 등을 통하여 공급되는 고온 공기인 열풍이 흐르도록 되어 있는 열풍관(Hot air tube)을 포함하고, 상기 열풍관 외측에 직접 또는 이에 부착되는 매개부재에 복사파 변환물질이 도포되어 있으며, 상기 열풍관에 복수의 제1 열풍 출구(hot air outlet)가 형성되어 열풍관 내를 흐르는 열풍이 상기 제1 열풍 출구를 통하여 일부 배출되어 열풍관 바깥쪽에 고온 분위기가 형성되도록 되어 있고, 상기 열풍관 주위를 감싸는 커버를 포함하고, 상기 열풍관 안쪽의 열풍과 상기 제1 열풍 출구를 통하여 배출된 열풍이 함께 복사파 변환물질을 가열하여 고밀도 복사파 에너지를 방출하도록 되어 있다.

또, 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈은, 상기 열풍관에 부착되는 매개부재로서 복사파 변환체(Radiation wave converter)를 포함하고, 상기 복사파 변환체는 적어도 하나의 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부는 상기 열풍관의 길이 방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 복사파 변환체의 외부 표면에 복사파 변환물질이 피복되어, 상기 열풍관을 지나는 고온 공기 및 상기 열풍관의 제1 열풍 출구를 통하여 배출된 고온 공기가 상기 복사파 변환물질을 가열하여 고밀도 복사파 에너지를 방출하도록 되어 있다.

본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈은, 상기 복사파 변환체에 복수의 제2 열풍 출구가 형성되어 있고, 상기 열풍관의 제1 열풍 출구를 통하여 배출된 고온 공기가 일부 상기 제2 열풍 출구를 통하여 상기 복사파 변환체 외부로 배출되고, 고온 공기가 상기 복사파 변환체의 안팎에서 상기 복사파 변환물질을 가열함으로써 고밀도 복사파 에너지를 방출하도록 되어 있다.

본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하여 조사하는 변환 모듈은, 상기 열풍관 하방에 대류 방지부재가 구비되어 있다.

본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하여 조사하는 변환 모듈은, 상기 열풍관의 상부 및/또는 상기 커버의 외측에 단열층이 구비되어 있다.

본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 조사하는 장치는 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하여 조사하는 변환 모듈을 길게 연결하여 설비 내에 설치함으로써 건조장치나 난방장치 등 필요한 장치로 사용할 수 있다.

본 발명의 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈 및 장치에 따르면, 가열된 열풍 에너지를 고밀도 복사에너지로 전환하여 이용함으로써 높은 열효율을 발휘하면서도, 실내외에 효율적인 난방이 가능하고, 건조장치로 사용하는 경우, 피건조물의 주변 온도보다 높은 온도까지 피조사체를 골고루 가열하여 건조품질을 향상시킬 수 있고, 긴 거리의 터널식 컨베이어 건조실과 배치식 가열 건조실에도 용이하게 적용할 수 있다.

상기와 같이 복사파에서 상기 복사파 변환 모듈을 구비한 복사파 조사 장치는 피조사체의 주변온도를 가열하지 않음으로 에너지 절약효율이 매우 높고, 원적외선 영역(파장)의 복사파의 밀도(세기)를 높이므로 도료와 유기물을 가열 건조하는 시간을 대폭 단축할 수 있고 , 복사파 가이드를 이용함으로서 가열 조사거리를 현저히 확대시킬 수 있다

특히 수용성 도장건조물을 에어 젯트하는 기존 수용성도장 건조설비보다 더 신속히 건조할 수 있으며 미세먼지를 일으키지 아니하는 특장점이 있다.

또, 본 발명에 따르면, 전기 상황이 열악하여 전기에 의한 원적외선 영역의 복사파 가열 장치를 사용할 수 없는 지역에서도 석유나 가스 등을 열원으로 사용하여 저렴하게 스마트 건조 시설을 제공할 수 있다는 것이 특히 큰 장점이다.

본 발명에 따르면, 열교환기를 사용함으로써 연소 가스를 건조실 내로 직접 보내지 않아, 작업자가 안전하게 작업실에 출입할 수 있어서 분체, 수용성 도료 등 각종 도장건조와 자동차 도장 부스뿐만 아니라, 농작물 건조실이나 재배시설 또는 공장 등의 난방에도 편리하고 저렴하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈의 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈의 일부를 아래쪽에 본 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈에 열풍을 공급하는 열풍관의 일부를 아래쪽에 본 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈에 사용되는 복사파 변환체의 사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 복사파 에너지의 변환 모듈이 조립된 상태를 개략적으로 나타내는 도장 가열 건조장치의 개념도이다.
도 6은 도 5에서 A-A선을 따르는 단면을 예시적으로 나타낸다.
도 7은 도 5에서 A-A선을 따르는 단면으로서, 배치 타입의 건조 설비에 적용된 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 복사파 조사장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명을 도장 가열 건조에 적용하여 실시하는 공정을 나타내는 흐름도이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다. 첨부 도면은 본 발명을 예시적으로 나타내는 것으로서, 본 발명이 도면에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈의 개략적인 사시도를 나타내는데, 구체적으로는 본 발명의 장치를 구성하는 복사파 에너지 변환 모듈(10)을 나타낸다. 이러한 변환 모듈(10)을 필요에 따라 복수로 연결하여 설비에 맞게 구성할 수 있다.

즉, 상기 변환 모듈(10)을, 예컨대 2m 내외의 단위 길이를 갖는 모듈로 제작하여, 현장에서 각 모듈을 연결하여 필요한 복사파 에너지 조사장치를 구성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 제작 및 조립의 표준화를 달성하여 생산과 설치에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 특히 현장설치 시간을 2～3개월에서 2～3일로 대폭 단축 할 수 있게 된 것이다.

열풍기나 히터나 버너로부터 또는 버너의 열교환기를 통하여 공급되는 열풍 즉, 가열된 공기가 단열 파이프 또는 열풍관(12)을 통하여 흐르도록 되어 있다. 본 발명에서는 열풍, 고온 공기, 가열된 공기 등이 사용되나 같은 의미를 갖는 것으로 본다. 상기 열풍관(12)의 외측에 직접, 또는 열풍관(12)에 부착되는 매개부재인 복사파 변환체(14)에 복사파 변환물질이 도포되어 있으며, 열풍의 열에너지가 복사파 변환 물질에 의하여 복사파 에너지로 변환되어 방사된다. 상기 열풍관(12)에는 다수의 제1 열풍 출구(16)가 형성되어 있어서 열풍관(12)을 흐르는 열풍의 일부가 열풍관(12) 밖으로 흘러나와 열풍관(12)의 외측, 또는 열풍관(12)에 부착되는 복사파 변환체(14)를 더욱 가열함으로써, 복사파 변환물질에 의하여 고밀도 복사파 에너지가 생성될 수 있게 한 것이다.

상기 열풍관(12)의 주위에는 대류에 의한 열손실을 막기 위한 커버(18)가 구비되어 있다. 상기 커버(18)는 상기 열풍관(12)의 주위를 감싸면서 하방을 향하여 개방되어 있다. 상기 커버(18)는 적어도 상기 열풍관(12)의 하부 주위를 양측에서 감싸는 구조로 되어 있다. 상기 커버(18)는 복사파를 하방으로 유도하기 위하여 복사파를 반사하는 복사파 가이드 기능을 하는 것이 바람직하고, 상기 커버(18)의 재료는 복사파를 반사할 수 있는 재료로 되어 있으면 어느 것이나 무방하다. 그리고 복사파 변환체 주변 온도를 더욱 높여서 복사파의 밀도를 높이기 위하여, 커버(18)의 바깥쪽에는 필요에 따라 단열층(20)이 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 열풍관(12)의 상부에도 단열층이 구비되는 것이 바람직하다.

복사파 가이드는 원적외선 영역의 복사파를 반사하는 공지의 재질로 이루어지는데, 예컨대 판재, 섬유재나 부직포 등의 기초판에 알루미늄 박판이나 운모판이나 은박지로 불리는 반사판을 부착하여 복사파 가이드 판재 또는 시트로 구성할 수 있고, 얇은 알루미늄판이나 스테인레스 스틸판으로 형성할 수도 있으며, 복사파 가이드의 형상이나 재질은 장착 부위의 온도에 따라 다양하게 구성할 수 있다.

상기 복사파 변환체(14)는 상기 열풍관(12)의 아래쪽에 부착되는 것이 모듈의 부피를 줄이기에 바람직하고, 상기 복사파 변환체(14)는 하나 이상의 돌출부를 구비하는 것이 좋다. 이 돌출부는 개별적으로 형성될 수도 있고, 열풍관(12)의 길이 방향을 따라 길게 연장되는 주름 형태로 구성될 수도 있다. 상기 복사파 변환체(14)에는 다수의 제2 열풍 출구(22)가 형성될 수 있다. 상기 제1 열풍 출구(16)를 통하여 열풍관(12)에서 나온 열풍은 상기 제2 열풍 출구(22)를 통하여 상기 복사파 변환체(14)의 밖으로 나오게 되어 상기 복사파 변환체(14) 바깥쪽에 피복된 복사파 변환물질을 안팎에서 가열하게 됨으로써, 더욱더 고밀도 복사파 에너지가 생성된다.

상기 열풍관(12)의 하방에는 격자 형태의 대류 방지부재(24)가 구비되어 있는데, 이 대류 방지부재(24)는 복사파를 반사하는 복사파 가이드 기능을 가지는 것이 바람직하다. 상기 대류 방지부재(24)는 상기 커버(18)와 함께 공기의 유동을 억제하여 대류를 제한하여 열손실을 방지하게 된다. 대류가 일어나면, 즉, 아래쪽의 찬 공기가 위로 유동하고 위쪽의 더운 공기가 빠져나가면, 복사파 에너지의 생성 효율이 저하되고, 열효율이 저하되므로, 대류를 억제하는 것이 바람직하다. 또 상기 대류 방지부재(24)는 상기 복사파 변환체(14)의 복사파 변환물질에서 발생되는 복사파가 하방으로 향하도록 유도하고 복사파가 보다 멀리까지 도달하도록 하는 역할도 하게 된다.

도 2는 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 장치를 아래쪽에 바라본 사시도를 나타낸다. 열풍기나 히터나 버너로부터 또는 버너의 열교환기에서 가열된 열풍이 공급되는 열풍관(12)의 제1 열풍 출구(16)를 통하여 일부의 열풍이 밖으로 나와서 안쪽에서 복사파 변환체(14)를 가열하게 되고, 상기 복사파 변환체(14)에 형성된 제2 열풍 출구(22)를 통하여 열풍이 상기 복사파 변환체(14) 밖으로 나오게 되어 상기 복사파 변환체(14)의 안팎에서 뜨거운 공기 분위기를 형성하여 복사파 변환물질에서 고밀도 복사파를 생성하게 된다.

즉, 상기 열풍관(12)의 제1 열풍 출구(16)를 통하여 열풍관(12) 밖으로 공급된 고온 공기와, 상기 복사파 변환체(14)의 제2 열풍 출구(22)를 통하여 상기 복사파 변환체(14) 밖으로 공급된 고온 공기가 열풍관(12)과 복사파 변환체(14) 주위에 안팎에서 고온 분위기를 형성함으로써 복사파 에너지의 밀도를 현저히 높일 수 있게 된다. 이는 방폭규정과 피가열 건조물의 내열도에 맞추어 고정된 열 등의 온도에 가장 근접되게 하여 복사파 에너지 밀도를 최대한 높이게 한 것이다.

그리고, 열풍관(12)과 복사파 변환체 하부에 격자 형상의 대류 방지부재(24)가 구비되어 대류를 방지함과 아울러 복사파를 하방으로 균일하게 유도하는 역할도 하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈에 사용되는 열풍관의 일부를 아래쪽에서 본 사시도를 나타낸다.

가열 공기 즉, 열풍이 흐르는 열풍관(12)의 아래쪽에 열풍의 일부가 열풍관(12) 밖으로 공급될 수 있도록 다수의 제1 열풍 출구(16)가 형성되어 있다. 열풍관(12)의 외측에 복사파 변환물질이 도포되어 있는 경우, 열풍관(12)의 안팎에서 이를 가열하여 복사파 변환 효율을 높일 수 있다. 열풍관(12)의 하부에 복사파 변환체(14)가 부착되고 복사파 변환체(14)에 복사파 변환물질이 도포되어 있는 경우, 상기 제1 열풍 출구(16)를 통하여 나온 열풍이 복사파 변환체(14) 및 피복된 복사파 변환물질을 효율적으로 가열하여 고밀도 복사파 에너지를 생성할 수 있게 한다. 상기 제1 열풍 출구(16)의 위치나 갯수는 설비의 구조나 용량에 따라 결정할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 모듈에 사용되는 복사파 변환체의 사시도로서, 열풍관에서 분리된 상태를 부분적으로 나타낸다. 이러한 복사파 변환체(14)는 열풍관(12)의 아래쪽에 열풍관(12)의 길이를 따라 부착된다.

복사파 변환체(14)는 상기 열풍관(12)으로부터 부풀어오른 형상을 하는, 하나 이상의 돌출부(14a)를 포함하고, 이 돌출부는 개별적으로 돌출하게 하는 것도 가능한데, 상기 열풍관(12)의 길이 방향을 따라 길게 프로파일 형식으로 연장되어 주름 형태를 이루는 것이 다수의 모듈에 열풍열을 보다 더 균등하게 공급할 수 있어서 바람직하다.

복사파 변환체(14)의 외측 표면에는 세라믹과 같은 공지의 복사파 변환물질이 피복되어 있다. 상기와 같이 복사파 변환체(14)가 돌출부를 갖는 형상을 가짐으로 인하여, 복사파 변환물질이 피복되는 면적이 증가하여 복사파 변환체(14)의 복사파 발생 면적이 증가한다. 따라서 복사파 변환체(14)에서 복사파 변환효율이 더욱 높아지게 되어 고밀도 복사파 에너지가 방출된다. 상기 복사파 변환체(14)에는 다수의 제2 열풍 출구(22)가 구비되어, 열풍관에서 나온 고온 공기가 상기 제2 열풍 출구(22)를 통하여, 복사파 변환체(14) 밖으로 나오게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 열풍관(12)에서 나온 고온 공기가 복사파 변환체(14) 내부에서 가열함과 아울러, 상기 제2 열풍 출구(22)를 나온 고온 공기가 바깥쪽에서 복사판 변환체(14)의 외측 표면의 복사파 변환물질을 가열함으로써, 더욱 더 고밀도 복사파 에너지가 방출될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 복사파 에너지의 변환 모듈(10)이 도장 가열 건조장치나 공장, 재배시설 등에 적합하도록 조립된 복사파 조사장치(100)에 적용된 상태를 개략적으로 나타내는 개념도이다.

히터나 버너의 열교환기(112)를 포함하는 열풍 공급기(110)에서 가열된 고온 공기(114)가 공기 출구(121)를 나와, 본 발명에 따른 상기 복사파 에너지 변환 모듈(10)이 다수 연결되어 이루어진 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)로 열풍 공급 파이프(116)를 통하여 공급된다. 본 발명에서 열풍 공급기는 열원의 종류에 관계가 없으며, 고온 공기를 공급할 수 있는 장치이면 모두 포괄하는 개념으로 사용한다.

상기 변환 모듈(10)이 직렬로 다수 연결된 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)는 복사파 조사장치(100)의 길이 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 하나 이상 설치될 수 있다. 상기 원적외선 발생 조립체(200)는 필요에 따라 100 m 이상으로 이어질 수도 있다. 상기 열풍 공급기(110)는 단일 장치가 사용될 수도 있고, 필요에 따라 상기 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)의 중간에 하나 이상 배치될 수도 있다. 이렇게 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)의 중간에 복수의 열풍 공급기(110)를 배치하면 작은 용량의 열풍 공급기(110)를 사용할 수 있게 된다.

상기 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)를 지나가는 고온 공기는 복사파 에너지를 방출하고 난 다음에, 상기 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)를 빠져 나가는 지점에서도 잔여 공기는 상당히 높은 온도를 가지고 있다. 따라서 회수 파이프(118)를 통하여 회수하는 열풍 순환회로를 구성하여, 열풍 공급기(110)의 공기 입구(123)로 다시 투입하여 고온 공기를 재사용하는 것이 에너지 효율면에서 바람직하고, 폐열을 회수하여 재활용하는 수증기 투입구를 구비하기에도 유리하다.

상기 열풍 공급기(110)의 공기 입구(123)에는 공기를 불어 넣는 송풍기(125)가 배치되어 있고, 송풍기(125)가 유입 공기(115)를 열풍 공급기(110) 안으로 보내 고온 공기를 필요한 속도로 원활하게 상기 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)로 공급한다.

또 상기 열풍 공급기(110)의 공기 입구(123)에는 공기를 보충하는 공기 주입구를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 열풍 공급기(110)의 공기 입구(123)에는 열풍의 속도를 조절하는 열풍 조절 밸브(130)가 구비되어 있다. 열풍 조절 밸브(130)는 개방 정도에 따라 공급되는 열풍의 속도를 증감할 수 있다. 건조 설비에 고온의 열풍이 다량 필요한 경우, 열풍 조절 밸브(130)가 상기 공기 입구(123)에 구비되어 있을 때, 열풍 조절 밸브(130)를 닫고, 열풍의 공급을 줄일 때는 열풍 조절 밸브(130)를 여는 방향으로 조절한다. 즉, 상기 열풍 조절 밸브(130)를 닫으면, 상기 제1 열풍 출구(16) 및/또는 상기 제2 열풍 출구(22)로 더 많은 열풍이 나오게 되어 복사파 변환물질에 더 높은 고온 분위기를 형성하여 보다 더 고밀도의 복사에너지를 발생할 수 있다.

열풍 조절 밸브(130)가 열풍 공급기(110)의 공기 입구(123)에 설치된 실시예를 예시하였으나, 편의상 대표적으로 예시한 것으로서 당연히 이에 한정되는 것이 아님은 자명하며, 열풍 조절 밸브(130)는 열풍 공급기의 공기 입구나 공기 출구, 열풍 회수 파이프(118), 또는 열풍 공급 파이프(116) 등 열풍 순환회로 중의 어디에 설치하여도 무방하다.

또 열풍 공급기(110)의 공기 입구(123)에는 수증기나 보충 공기를 주입하는 하나 이상의 주입구(127)를 배치하는 것이 바람직하다. 상기 주입구(127)에서 주입되는 수증기는 송풍기(125)에서 열을 식혀주는 기능을 가짐과 아울러, 공급되는 고온 공기에 의해 이송되는 열량을 증가시켜, 상기 복사파 에너지의 변환 모듈(10)에서 방출되는 복사파 에너지를 더욱 증가시킬 수 있도록 한다. 수증기는 열풍 공급기의 폐열 또는 복사파 조사장치(100) 내의 천정에서의 폐열을 재활용하는 것이 연료비 절감 효율을 높이기에 바람직하다.

도 6은 도 5에서 A-A선을 따르는 단면을 예시적으로 나타낸다. 본 발명에 따른 복사파 조사장치(100)는 건조장치나 공장, 재배시설 등 다양하게 사용될 수 있으나, 도장물 건조설비에 적용된 상태를 나타낸다.

복사파 조사장치(100)의 내부에 상부 또는 측면에 복수의 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)가 배치되어 있다. 상기 원적외선 영역의 복사파 발생 조립체(200)는 단위 길이의 상기 복사파 에너지 변환 모듈(10)이 다수 연결되어 이루어진다.

상기 복사파 조사장치(100)의 내부에서 예컨대 페인트 도장된 피건조물(140)을 컨베이어 또는 트롤리 컨베이어(150)로 이송시키면서 피건조물(140)을 건조할 수 있다. 또 복사파 조사장치(100)의 내부 벽면은, 벽과 천정, 바닥으로 흡수되는 복사파 에너지의 손실을 방지할 수 있도록, 복사파를 반사하는 복사파 가이드(155)로 덮여 있는 것이 바람직하다. 복사파 가이드(155)는 복사파가 피건조물에 골고루 조사되도록 함과 아울러 에너지가 외부로 누출되는 것을 방지하는 기능도 가진다. 또 복사파 조사장치(100)의 내부에는 상부에서 하부로 내려온 커튼식의 수직 복사파 가이드(160)를 부분적으로 설치하면 높은 피가열 건조체에 조사되는 복사파를 골고루 퍼지게 할 수 있다.

도 7은 도 5에서 A-A선을 따르는 단면으로서, 배치 타입의 건조 설비에 적용된 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.

배치 타입의 건조 설비에는 피건조물(140), 예컨대 페인트로 도장된 자동차 또는 그 부품이 건조실인 복사파 조사장치(100) 내에 놓여져 일정 시간동안 열풍이 복사파 변환 모듈(10)과 복사파 발생 변환체(200)로 공급되어 피건조물(140)의 건조가 이루어진다.

도 8은 본 발명에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 복사파 조사장치에서 폐열을 회수하여 재사용하는 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.

열풍 공급기(110)의 공기 출구(121)를 나온 열풍이, 본 발명의 복사파 발생 조립체의 열풍관을 순환하는 열풍 순환회로(300)에 열풍 투입부(310)를 통하여 투입되어 순환하여, 분기부(320)에서 그 중 일부가 회수되어 다시 공기 입구(123)와 송풍기(125)를 통하여 열풍 공급기(110)로 보내진다.

상기 열풍 투입부(310)에는 열풍의 흐름을 안내하는 안내판이나 열풍의 역류를 방지하는 역류 방지밸브를 구비할 수도 있다.

공기 입구(123)에는 열풍 공급기(110)의, 예컨대 배기구 주변의 폐열을 공기나 수증기 형태로 회수하여 주입하는 주입구(127a)를 구비하는 것이 바람직하다. 열풍 공급기(110)의 배기구나 연도 주변에서 공기를 예열하도록 하거나, 물을 데우거나 증발시켜, 가열된 공기나 수증기를 상기 주입구(127a)를 통하여 열풍 공급기(110)로 주입하면 열효율을 더욱 높일 수 있다.

또, 복사파 조사장치의 천정이나 실내 상부에는 고온 공기가 모이는데, 여기에 배관을 설치하여 공기나 수분을 함유하는 공기를 통과시켜, 폐열을 공기나 수증기 형태로 회수하여 상기 공기 입구(123)에서 열풍 공급기(110)로 주입하는 주입구(127b)를 구비하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명을 도장 가열 건조에 적용하여 실행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5와 같은 복사파 조사장치(100)가 도장 가열 건조에 적용되는 경우, 피건조물 또는 샘플을 복사파 조사장치(100)에 투입하고 열풍 조절 밸브(130)를 초기에 조절하는 단계를 거쳐, 열풍을 열풍 공급 파이프(116)를 통하여 원적외선 발생 조립체(200)로 공급하여 열풍 복사에너지를 조사하면서 건조 작업을 시작한다. 이 때 적절한 건조 온도는 건조하여야 할 대상물마다 달라지게 되는데, 수용성 도료가 도장된 피건조물은 일정 시간 열풍을 공급하다가 복사량을 감소시키는 시간대를 파악하는 것이 중요하고, 유성 도료가 도장된 피건조물은 일정 시간 열풍을 공급하여 복사파 조사 시간을 확정하는 것이 중요하다. 조사하는 복사량을 조절하는 것은 열풍 조절 밸브(130)에 의하여 가능하고, 열풍의 공급과 중단은 송풍기에 의하여 실행될 수 있다.

도 9에 보인 바와 같이, 열풍 조절 밸브(130)로 열풍 공급을 조절하면서 피가열 건조물 또는 그 샘플에 열풍의 복사에너지를 조사하고, 피가열 건조물이나 샘플의 도막을 검사하여 열풍의 조사 강도 또는 밀도나 온도가 적절한지 판단하는 단계를 시행한다. 열풍의 조사 강도 또는 밀도나 온도가 적절하면 열풍 조절 밸브(130)를 고정하여, 건조작업을 실행하고, 열풍의 조사 강도 또는 밀도나 온도가 부족하거나 지나치면 열풍 조절 밸브(130)를 다시 조절하여 도막 검사를 통하여 적절한 열풍 세기를 맞추게 된다.

위의 설명에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 단지 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 설계변경이 가능함을 밝혀둔다. 또 본 발명은 편의상 건조장치를 종래기술로 하고 설명 하고 있으나, 이는 단지 발명의 설명의 편의에 따른 것이므로, 건조장치에 한정되는 것이 아니라는 점을 분명히 밝혀둔다. 즉, 본 발명의 구성을 사용하는 한, 건조 장치는 가열 장치나, 보온 장치, 난방 장치 등을 포괄하거나 대표하며 명칭에 관계 없이 본 발명을 적용할 수 있다.

따라서, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당해 분야의 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 복사파 변환 모듈(Radiation wave conversion module)
12: 열풍관
14: 복사파 변환체
14a: 돌출부
16: 제1 열풍 출구
18: 커버
20: 단열층
22: 제2 열풍 출구
24: 대류 방지부재
100: 복사파 조사장치(Radiation irradiator)
110: 열풍공급기
112: 열교환기
114: 고온공기
116: 열풍 공급파이프
118: 열풍회수 파이프
121: 열풍출구
123: 열풍 회수구
125: 송풍기(air blower)
130: 열풍 조절밸브
140: 피가열건조물
150: 트롤리 컨베이어
155: 복사파 가이드
160: 수직 복사파 가이드
200: 원적외선 영역의 복사 에너지 발생 조립체

Claims

열풍기나 히터나 버너로부터 또는 버너의 열교환기를 통하여 공급되는 고온 공기인 열풍이 흐르도록 되어 있는 열풍관(12)을 포함하여, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(10)에 있어서,
상기 열풍관(12) 외측에 직접, 또는 이에 부착되는 매개부재에 복사파 변환물질이 피복되어 있으며,
상기 열풍관(12)에 복수의 제1 열풍 출구(16)가 형성되어 열풍관(12) 내를 흐르는 열풍이 상기 제1 열풍 출구(16)를 통하여 일부 배출되어 열풍관(12) 바깥쪽에도 고온 분위기가 형성되도록 되어 있고,
상기 열풍관(12) 주위를 감싸는 커버(18)를 포함하고, 상기 커버(18)는 하방을 향하여 개방되어 있고,
상기 커버(18)는 복사파를 하방으로 유도하기 위하여 복사파를 반사하도록 되어 있어서 복사파 조사 거리를 확대할 수 있도록 되어 있고,
상기 열풍관(12) 안쪽의 열풍과 상기 제1 열풍 출구(16)를 통하여 배출된 열풍이 함께 상기 복사파 변환물질을 가열하여 고밀도 복사파 에너지를 방출하도록 되어 있는, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(10).
제1항에 있어서, 상기 열풍관(12)에 부착되는 상기 매개부재는 복사파 변환체(14)이고, 상기 복사파 변환체(14)의 외부 표면에 복사파 변환물질이 도포되어, 상기 열풍관(12)을 지나는 고온 공기 및 상기 열풍관(12)의 제1 열풍 출구(16)를 통하여 배출된 고온 공기가 상기 복사파 변환물질을 가열하여 고밀도 복사파 에너지를 방출하도록 되어 있는, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(10).
제2항에 있어서, 상기 복사파 변환체(14)에는 복수의 제2 열풍 출구(22)가 형성되어 있고, 상기 열풍관(12)의 제1 열풍 출구(16)를 통하여 배출된 고온 공기의 일부가 상기 제2 열풍 출구(22)를 통하여 상기 복사파 변환체(14) 외부로 배출되고, 고온 공기가 상기 복사파 변환체(14)의 안팎에서 상기 복사파 변환물질을 가열함으로써 고밀도 복사파 에너지를 방출하도록 되어 있는, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(10).
제1항, 제2항 및 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 열풍관(12) 하방에 대류 방지부재(24)가 구비되어 있는, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(10).
제1항, 제2항 및 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 열풍관(12)의 상부 및/또는 상기 커버의 외측에 단열층(20)이 구비되어 있는, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(10).
제1항, 제2항 및 제3항 중의 어느 한 항에 따른 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈을 길게 연결하여 설비 내에 설치하여, 건조장치나 난방장치로서 필요에 따라 사용할 수 있도록 되어 있는, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 원적외선 영역의 복사 에너지 발생 조립체(200).
하나 이상의, 제6항에 따른 원적외선 발생 조립체(200)와, 상기 원적외선 발생 조립체(200)의 열풍관(12)으로 열풍을 공급하는 하나 이상의 열풍 공급기(110)를 포함하고, 상기 열풍 공급기(110)는 가열된 고온 공기를 토출하는 공기 출구(121)와 공기 입구(123)를 구비하는, 복사파 조사장치.
제7항에 있어서, 상기 원적외선 발생 조립체(200)를 통과한 잔여 공기를 회수하는 회수 파이프(118)를 구비하여 열풍 순환회로를 구성하고, 회수된 공기를 상기 열풍 공급기(110)의 공기 입구(123)로 투입하여 재사용하도록 된, 복사파 조사장치.
제7항에 있어서, 상기 공기 입구(123)에 공기를 불어 넣는 송풍기(125)를 구비하고, 상기 공기 입구(123)에는 공기나 수증기를 주입하는 주입구(127)를 구비하는, 복사파 조사장치.
제9항에 있어서, 상기 주입구(127)는, 열풍 공급기(110)의 배기구나 연도 주변에서 공기를 예열하도록 하거나, 물을 데우거나 증발시켜, 가열된 공기나 수증기를 주입하도록 하는 주입구(127a), 또는 복사파 조사장치의 천정이나 실내 상부에 설치된 배관을 통과하는 공기나 수분을 함유하는 공기에 의해, 폐열을 회수하여 상기 열풍 공급기(110)로 주입하는 주입구(127b)를 포함하는, 복사파 조사장치.
제8항에 있어서, 복사파 발생 조립체의 열풍관을 순환하는 열풍 순환회로(300)에 열풍 투입부(310)가 구비되고, 상기 열풍 공급기(110)의 공기 출구(121)를 나온 열풍이, 상기 열풍 투입부(310)를 통하여 투입되어 순환하고, 상기 열풍 순환회로(300)에 분기부(320)가 설치되고, 순환되는 열풍의 일부가 상기 분기부(320)에서 회수되어 다시 공기 입구(123)와 송풍기(125)를 통하여 열풍 공급기(110)로 보내어져 재가열되도록 된, 복사파 조사장치.
제8항에 있어서, 상기 복사파 조사장치의 열풍 순환회로에 열풍 공급 속도를 조절하는 열풍 조절 밸브(130)를 구비하는, 복사파 조사장치.
제2항에 있어서, 상기 복사파 변환체(14)는 적어도 하나의 돌출부(14a)를 구비하고, 상기 돌출부(14a)는 상기 열풍관(12)의 길이 방향을 따라 연장되어 있는, 열풍 에너지를 복사파 에너지로 변환하는 변환 모듈(10).