KR102527471B1 - 바이오, 제약 건조용 ptc 히팅 케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히팅케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정온도계수 PTC(Positive temperature coefficient) 특성을 나타내는, 바이오, 제약 건조용 PTC 히팅케이블에 관한 것이다.
Description
본 발명은 히팅 케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정온도계수 PTC(Positive temperature coefficient) 특성을 나타내는, 바이오, 제약 건조용 PTC 히팅 케이블에 관한 것이다.
바이오 산업과 제약 산업 현장에서 사용하는 보편적인 건조 장치는, 피건조물의 형상과 물성 그리고 용도에 따라 가열 건조방법, 열풍 건조방법, 동력 건조, 킬른 건조(kiln drier), 냉매 압축건조 등의 다양한 방식을 동원하여 피건조물의 당량과 사용 목적에 따라 건조시키게 된다.
그러나, 가열에 의한 건조방법과 킬른 건조 방식은, 건조 시간이 많이 소요되어 건조 능률이 현저히 떨어질 뿐만 아니라, 건조에 따른 연료가 많이 소모되며 처리 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. 또한, 고온가스를 분사시켜 건조시키는 열풍 건조 장치는 가스의 강한 분사 압력에 의해 슬러지 입자가 비산되어 외부로 방출되면서 대기를 오염시키는 문제가 있다.
그리고 현재 국내 바이오 산업과 농산물 건조기는 열풍 건조기로 석 유에너지를 이용한 고온의 열풍을 이용하므로 바이오, 제약 원료의 품질 손상의 위험이 크며, 과도한 석유 에너지가 소요되는 시스템으로 되어 있다.
또한, 건조 전용 시스템이기 때문에 활용도가 낮고 건조 장치 구입 비용에 비하여 비효율적인 소요가 많이 있다. 그러므로 바이오, 제약 원료를 건조시킬 때, 건조 과정에서의 고품질 유지를 위해서는 저온 제습건조로 에너지 소모량을 적 게하는 기술 개발이 요구되고 있다.
그러나, 건조 전용만으로는 단 기간만 사용하게 되기 때문에 고비용, 저효율 시스템이 되는데, 이를 해결하기 위하여 건조뿐만 아니라 저온저장을 겸하도록 하여 활용기간을 연장하여, 다목적으로 사용하는 저비용, 고효율 시스템 개발이 절실한 실정이다.
예를 들어, 약초, 버섯 등 제약 재료의 수확 후 신선도와 고품질 유지에 가장 큰 영향을 미치는 공정이 건조 공정이며, 신선도 유지에 가장 큰 영향을 주는 공정은 저온 저장이다. 약초, 버섯은 약 90%의 에너지가 건조공정에 소요된다.
따라서, 바이오, 제약 원료 처리공정 중에서 건조공정이 가장 에너지가 많이 소모되는 과정이므로 건조 공정에서의 에너지 절약이 중요한 과제이다. 화석에너지를 이용한 고온 열풍건조로 인한 바이오, 제약 원료의 품질손상 위험과 과다한 에너지 소모를 해결하기 위한 저온 제습건조 기술개발과, 건조만을 하는 건조 전용 시스템이기 때문에 연중 짧은 기간만을 활용하게 되어 고비용, 저효율 문제를 해결하기 위한 연중 긴 기간 활용가능한 다목적 이용 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정온도계수 PTC(Positive temperature coefficient) 특성을 나타내는, 바이오, 제약 건조용 PTC 히팅 케이블 및 이를 적용한 바이오, 제약용 건조 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 히팅 케이블의 길이 방향으로 배치되는 버스 와이어(Bus wire)를 포함하는 금속 도체; 상기 금속 도체를 일체로 감싼 형태로 형성되고, 정온도계수(Positive temperature coefficient : PTC) 특성을 나타내는 도전성 고분자 수지 조성물을 포함하는 발열체; 및 상기 금속 도체와 발열체를 피복하는, 절연체; 를 포함하고, 바이오, 제약용 원료의 건조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 바이오,제약 건조용 PTC 히팅 케이블에 의해 달성될 수 있다.
상기 금속 도체는, 구리 도체에 니켈 또는 주석이 도금된 것이고, 상기 금속 도체에서 도금의 양은 중량비로 1.0 내지 12이고, 상기 금속 도체에서의 도금의 두께는 1㎛ 내지 20㎛ 인 것을 특징으로 한다.
상기 도전성 수지 고분자 조성물은, 불소계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 이들의 조합 중에서 선택되는 1종 이상의 고분자를 포함하고, 카본계 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 절연체는, 상기 발열체의 둘레면을 1차로 감싸는 1차 자켓, 상기 1차 자켓의 둘레면을 감싸는 금속 편조 및 상기 금속 편조의 둘레면을 감싸는 2차 자켓을 포함하는 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적은, 히팅 케이블의 길이 방향으로 배치되는 버스 와이어(Bus wire)를 포함하는 금속 도체; 상기 금속 도체를 일체로 감싼 형태로 형성되고, 정온도계수(Positive temperature coefficient : PTC) 특성을 나타내는 도전성 고분자 수지 조성물을 포함하는 발열체; 및 상기 금속 도체와 발열체를 피복하는, 절연체; 를 포함하는, 바이오,제약 건조용 PTC 히팅 케이블이 내장되는 것을 특징으로 하는, 바이오, 제약용 건조 시스템에 의해 달성될 수 있다.
상기 바이오, 제약용 건조 시스템은, 상기 히팅 케이블이 히팅 패널 형태로 내장 및 설치되는 것을 특징으로 하고, 상기 히팅 패널은, 상기 건조 시스템의 바닥면 및 상기 바닥면과 수직방향으로 형성되고 사방을 둘러써는 벽면 모두에 내장되어 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 히팅 패널은 상기 히팅 케이블을 사방으로 감싸지도록 형성되는 마감재를 포함하고, 상기 히팅 케이블은 일정 간격이 이격되도록 배치되어, 고정재료에 의해 상기 마감재 내부에 고정되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 마감재는, 단층 또는 복수 층으로 형성되되, 보온성 및 열 전달 특성을 갖는 보온재 및 와이어 매쉬층을 포함하고, 경도 향상을 위한 몰탈층을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 바닥면 및 상기 바닥면과 수직방향으로 형성되고 사방을 둘러싸는 벽면 중에서 적어도 일면 이상은 황토 벽면으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 바이오,제약용 건조 시스템의 히팅 케이블은, 발열량 40 W/m 이상, 최대 허용온도 120℃ 이상의 특성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 바이오, 제약 분야의 건조 시스템에 적용되는 PTC 히팅 케이블을 제조할 수 있다. 상기 히팅 케이블은, 자기 제어특성에 의해 과열될 염려가 없고 전자파 발생량이 거의 없어 인체 안전성이 높고, 주위 온도를 스스로 감지하여 케이블의 발열량이 자동 조절될 수 있어서 바이오, 제약 원료의 온도가 일정하게 유지되면서 열에너지 절감 효과가 우수하다.
또한, 상기 히팅 케이블은, 열처리와 가교를 통해서 제조되므로 부식이 없고 수명이 우수하여, 반영구적이며, 무한 병렬 회로로 구성되어 현장에서 사용 목적에 따라 임의로 절단과 시공이 가능함으로 작업성, 가공성 및 사용성이 우수하다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블의 구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블의 제조공정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블을 적용한 건조 시스템의 일 구현예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 3의 건조 시스템을 3d 형태로 나타낸 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동제어 컨트롤러를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블의 제조공정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블을 적용한 건조 시스템의 일 구현예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 3의 건조 시스템을 3d 형태로 나타낸 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동제어 컨트롤러를 모식적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본원의 일 측면은, 히팅 케이블의 길이 방향으로 배치되는 버스 와이어(Bus wire)를 포함하는 금속 도체; 상기 금속 도체를 일체로 감싼 형태로 형성되고, 정온도계수(Positive temperature coefficient : PTC) 특성을 나타내는 도전성 고분자 수지 조성물을 포함하는 발열체; 및 상기 금속 도체와 발열체를 피복하는, 절연체; 를 포함하고, 바이오, 제약용 원료의 건조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 바이오,제약 건조용 PTC 히팅 케이블을 제공한다.
상기 PTC 히팅 케이블은, PTC 특성을 이용한 자율제어형 히팅케이블 (이하, "히팅케이블"이라 칭함)로써, 자율제어형 발열선이 무한 병렬 회로로 구성되어 주위 온도에 따라 발열체의 저항이 변화하는 원리를 이용하여 별도의 온도 조절 장치없이 자동으로 히터의 출력 또는 발열량을 조절하는 특징을 가진다.
상기 PTC 히팅 케이블은, 바이오, 제약용 건조시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 약초 원료, 약학 조성물 등의 원료의 건조, 바이오 산업의 시료, 키트, 도체 등의 예열과 건조, 원유 가열용 시스템 등에 적용할 수 있으나, 그 적용 예시는 이에 한정되지는 않는다.
상기 히팅케이블은 열이 발생하는 발열체와, 도체로서 발열체에 전기를 공급하는 버스 와이어 (Bus wire) 및 이들 구성물을 외부로부터 보호하고 전기적으로 절연시키기 위한 절연체로 구성되어 있다. 이때, 전원과 연결된 버스 와이어는 히팅케이블 전체에 걸쳐 발열체와 접촉하여 발열체에 전기를 전달함으로써 결과적으로 발열체로부터 열(heat)을 발생하게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블의 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 금속 도체(100)는, 예를 들어, 버스 와이어(BUS wire) 일 수 있으며, 단선 또는 다수의 소선들이 연합된 집합선 또는 동심연선 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 도체(100)는, 구리 도체에 니켈 또는 주석이 도금된 형태일 수 있다. 상기 금속 도체(100)에서 도금의 양은 바람직하게는 중량비로 1.0 내지 12일 수 있다. 또한, 상기 금속 도체(100)에서의 도금의 두께는 바람직하게는 1㎛ 내지 20㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 버스 와이어로 사용되는 상기 금속 도체(100)는, 예를 들어, 구리가 니켈 또는 주석에 의해 모두 도금되게 하는 것이 바람직하다. 즉, 도금의 균열이나 도금 파편 등의 오염물이 없는 도체를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 금속 도체(100), 즉, 버스 와이어는, 히팅케이블의 길이 방향으로 양쪽에 전원을 인가하기 위하여 두 가닥 또는 세 가닥으로 도금된 구리도체가 삽입된 구조를 가질 수 있다.
다시 말해서, 상기 금속 도체(100)는 일정 간격으로 이격되어 배치되고, 배치된 상기 금속 도체(100)를 일체로 감싼 형태로 발열체(200)가 형성된 구조를 형성할 수 있다.
상기 발열체(200)는 도전성 수지 고분자 조성물로 구성되며, 상기 조성물에 의해 고분자 매트릭스를 형성한 것일 수 있다.
상기 도전성 수지 고분자 조성물은, 불소계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 이들의 조합 중에서 선택되는 1종 이상의 고분자를 포함할 수 있다.
상기 불소계 수지는, 예를 들어, 플루오르화 에틸렌 프로필렌 공중합체(Fluorinated ethylene propylene(FEP)), 퍼플루오르알콕시(Perfluoroalkoxy(PFA)), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오르에틸렌(Ethylene tetrafluoroethylene(ETFE)) 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-퍼플루오로 알킬 비닐 에테르공중합체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 아크릴산 공중합체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 도전성 수지 고분자 조성물은, 카본계 성분을 더 포함할 수 있다. 상기 카본계 성분은, 고분자 매트릭스 내에서 전기적 도전통로(Conductive path)를 형성하여 발열성을 높일 수 있다. 상기 카본계 성분은 예를 들어, 카본 블랙일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 도전성 수지 고분자 조성물은, 전술된 성분 이외에도 필요에 따라, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는, 예컨대, 산화 방지제 등의 첨가제를 적절한 비율에 따라 더 포함할 수 있다.
상기 절연체(300)는, 상기 발열체(200)의 둘레면으로 상기 발열체(200)를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 절연체(300)는, 상기 발열체(200)의 둘레면을 1차로 감싸는 1차 자켓(310), 상기 1차 자켓(310)의 둘레면을 감싸는 금속 편조(320) 및 상기 금속 편조(320)의 둘레면을 감싸는 2차 자켓(330)을 포함하는 구조를 구비할 수 있다.
그러나, 상기 절연체(300)를 구성하는 소재 또는 구성요소에 대하여는 이에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 성분을 제한없이 사용할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블의 제조공정을 순서대로 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저, 금속 도체, 도전성 고분자 수지 조성물, 절연소재 등의 원료를 입고할 수 있다(S10).
다음으로, 니더 믹서 등의 혼합믹서에 상기 도전성 고분자 수지 조성물을 넣고 용융 혼련할 수 있다(S20).
다음으로, 금속 도체를 예를 들어, 가스 토치나 가스오븐을 통과시켜 400 내지 1,000℃ 의 온도로 가열하여 도체 표면에 붙은 이물질 등을 제거하여 열처리된 도체를 제조할 수 있다(S30). 이어서, 상기 열처리된 도체의 외주면에 0.1 내지 10㎛ 의 두께의 접착체층을 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 금속 도체의 표면에 상기 고분자 도전성 조성물이 코팅되어 일체화 되도록 한 다음, 예를 들어, 단축압출기 또는 이축압출기를 사용하여 용융 압출하는 1차 압출을 수행할 수 있다(S40).
1차 압출된 도전성 발열체의 외주에 방사선 조사장비를 사용하여 상기 발열체를 가교시키는 단계를 수행할 수 있다(S50).
다음으로, 2차 압출을 수행하여 히팅케이블을 제조할 수 있다(S60). 다음으로, 상기 히팅케이블을 1차 고온 냉각하여 전기저항을 균일화할 수 있다(S70). 다음으로, 2차 저온 냉각하여 바이오, 제약 건조용 PTC 히팅케이블을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 히팅케이블의 제조방법에 의하면, 열처리와 가교를 통해서 제작되므로 초기 발열량의 유지성능이 우수하고, 부식이 없으며, 수명이 우수하여, 반영구적 특성을 발휘할 수 있다.
상기 히팅 케이블의 제조방법에 대하여는 이에 한정되지는 않으며, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 기술에 따르는 공정을 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따르는 히팅 케이블에 대한 성능시험을 실시한 후, 그 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기 표 1을 참조하면, 상기 히팅 케이블은 소비전력, 절연저항, 내전압 등의 각 항목에 대해 기준 요건을 모두 충족한 것을 확인할 수 있었다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블이 내장된 바이오, 제약용 건조 시스템의 구조를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 상기 히팅 케이블(10)은 바이오, 제약용 건조 시스템에 내장되어 설치되되, 구체적으로, 히팅 패널 형태로 구현될 수 있다.
먼저, 상기 히팅 케이블(10)을 사방으로 감싸지도록 형성되는 마감재(11)를 구비할 수 있다. 상기 마감재(11)는 예를 들어, 마루 또는 대리석 등의 소재로 구성될 수 있고, 단층 또는 복수 층으로 형성될 수 있다. 또한, 보온성 및 열 전달 특성을 갖는 보온재를 더 포함할 수도 있다.
상기 마감재(11)는 와이어 매쉬층(13)을 포함할 수 있다. 상기 와이어 매쉬층(13)은 보온성 및 열 전달 특성을 갖는 통상의 소재로 구성될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
상기 와이머 매쉬층(13)을 포함하면, 히팅 케이블(10)에 의한 열 전달 효과를 높여서 건조 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 마감재(11)는 예를 들어, 몰탈층(14)을 구비하여 경도를 향상시킬 수 있다.
상기 히팅 케이블(10)은 일정 간격이 이격되도록 배치되며, 통상의 고정재료(12)에 의해 상기 마감재(11) 내부에 고정될 수 있다. 이때, 상기 히팅 케이블(10)은 무한 병렬 회로로 배치될 수 있으며, 사용 목적에 따라 임의 절단 및 가공이 가능하다. 각각의 병렬 회로의 히팅 케이블(10)의 끝단부에는 발열을 차단할 수 있는 엔드 캡(17)이 구비되어 각각의 히팅 케이블의 발열 특성이 서로 독립적으로 조절이 가능하도록 할 수 있다.
상기 히팅 패널의 일 측부에는 전원공급부(16), 온도센서(15) 및 온도 조절기(18)를 구비하여, 외기 온도에 따라 발열량이 비례적으로 조절되도록 할 수 있다. 예를 들어, 외기 온도가 낮을 경우 상기 히팅 케이블(10)의 발열량이 증가하고, 외기 온도가 중온일 경우, 발열량이 유지되고, 외기 온도가 높을 때에는 발열량이 감소하도록 할 수 있다. 이로써, 종래의 건조 기술 대비, 열에너지 절감 효과가 약 30% 이상으로 발휘될 수 있도록 한다.
상기 히팅 패널은 그 밖에도, 통상적으로 사용되는 공지된 기술에 따르는 구성요소를 더 포함할 수 있다.
도 4는, 도 3의 히팅 패널을 포함하는 건조 시스템을 3d 형태로 구현한 모식도이다.
도 4를 참조하면, 상기 바이오, 제약용 건조 시스템은, 히팅 케이블이 바닥면 및 상기 바닥면과 수직방향으로 형성되고 사방을 둘러싸는 벽면 모두에 내장되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 히팅 케이블은 도 3의 히팅 패널 형태로써, 상기 바닥면 및 상기 벽면 모두에 내장되어 설치될 수 있다.
상기 바이오, 제약용 건조 시스템은, 상기 히팅 케이블을 내장 및 설치하여 자연 대류 열전달에 의한 복사열 건조 시스템일 수 있다. 이로써, 바이오, 제약용 원료들이 대기 중에 자연 건조와 동일한 건조 조건으로 건조되도록 할 수 있어서, 바이오, 제약 원료들의 주 성분의 품질이 그대로 유지되면서, 원료 중에 내포되어 있는 수분만 효과적으로 건조되도록 할 수 있다.
상기 바이오, 제약용 건조 시스템은 상기 히팅케이블에 의해 기존의 건조기술 대비 적어도 3배 이상의 건조 성능이 향상되도록 할 수 있다.
상기 바이오, 제약용 건조 시스템은, 상기 바닥면 및 상기 바닥면과 수직방향으로 형성되고 사방을 둘러싸는 벽면 중에서 적어도 일면 이상은 황토 벽면으로 형성될 수 있다.
상기 황토 벽면은 황토 성분을 60~95 중량%으로 포함할 수 있으며, 통상의 첨가제와 제조방법에 따라 형성될 수 있다. 상기 황토 벽면은 원적외선 방사 효과와 탈취 및 항균 효과가 우수하여, 바이오, 제약용 원료의 건조 시스템에 사용됨이 바람직하다.
상기 바이오, 제약용 건조 시스템은, 상기 바닥면 및 상기 바닥면과 수직방향으로 형성되고 사방을 둘러싸는 벽면 중에서 적어도 일면 이상의 황토 벽면 상에 형성된 코팅층을 더 구비할 수 있다. 상기 코팅층은, 원적외선 방사, 탈취, 전자파 차단, 보존 효과 등의 다양한 기능성을 발휘할 수 있다.
상기 코팅층은, 상기 황토 벽면의 전체 두께 대비 10~15% 로 형성됨이 바람직하다. 상기 코팅층의 두께 범위는 히팅 케이블에 의한 발열 및 건조 효과가 높게 유지되면서도, 코팅층에 의한 다양한 기능성의 효과 또한 극대화시킬 수 있는 조건일 수 있다.
상기 코팅층은, 원적외선 방사성분, 전자파 차단성분, 천연 보존제 성분을 포함하는 코팅액을 도포하여 경화시켜서 형성될 수 있다.
상기 코팅액은, 탄화규소(SiC), 삼산화이철(Fe2O3), 사산화삼철(Fe3O4), 이산화티타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 세라믹 분말; 옻액; 대나무 숯 분말; 아레카 야자 분말, 디펜바키아 추출액; 백년초 추출액; 나한백 추출물; 동백잎 추출물; 및 버드나무 껍질 추출물; 으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 각 성분은, 상기 코팅액 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 30 중량부의 함량 범위 내에서 포함될 수 있다.
상기 코팅액은, 그 밖에도, 바인더, 용매, 경화제 등의 통상의 첨가제 성분을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층의 제조방법 또한, 특별히 한정되지 않으며, 공지된 기술에 따를 수 있다.
상기 바이오,제약용 건조 시스템의 히팅 케이블은, 발열량 40 W/m 이상, 최대 허용온도 120℃ 이상 등의 특성을 나타낼 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블이 적용된 바이오,제약용 건조 시스템과, 종래의 건조 기술을 비교한 표 2이다.
표 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 케이블을 적용한 바이오, 제약 건조시스템은 종래의 건조 기술에 비하여 발열량, 에너지 소비율, 최대 허용온도 등의 모든 항목에서 우수한 물성을 나타내었다.
상기 바이오, 제약 건조시스템은, 비효율적이고 번거로운 기존의 스팀방식이나 열 손실이 많은 단순 발열 시스템을 획기적으로 개선하여 자율제어(Self-Regulating) 히팅 방식으로 구성하고 주위 온도 변화에 민감하게 반응하여 발열량을 조절해 열효율을 극대화할 수 있다.
뿐만 아니라, 무한병렬 회로로 구성되어 사용목적에 따라 임의로 절단이 가능하고, 시공이 용이하며 유지가 편리하다는 장점을 발휘한다. 또한, 도체의 직접발열이 아닌 발열체의 간접발열로 전자기파 발생이 현저히 낮아 안전한 발열이 가능하여 바이오, 제약 원료의 건조에 사용되기 적합하다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동제어 컨트롤러를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 바이오,제약용 건조 시스템은, 상기 히팅 케이블의 일 측부에 연결되어 형성된 자동제어 컨트롤러를 구비할 수 있다.
상기 자동제어 컨트롤러란, 히팅케이블의 제조에서부터 발열량 등의 각 특성을 자동으로 컨트롤하여, 건조 온도의 항온성을 유지할 수 있도록 한다. 이에 따라, 바이오, 제약 원료들의 주성분이 높게 유지되면서도, 원료 중에 내포되어 있는 수분만 건조할 수 있도록 함으로써, 상기 바이오, 제약용 건조 시스템의 품질과 사용성을 더욱 높일 수 있다.
상기 자동제어 컨트롤러는, 구체적으로, 파우더 정량 제어 컨트롤, 고온 펠렛 조절 컨트롤, 펠렛이송장치 컨트롤, 온도유지 저항용 컨트롤, 압출조절장치 및 피복 압출기 컨트롤 등의 구성요소를 포함할 수 있다.
상기 파우더 정량 제어 컨트롤은, 발열체의 원료인 전도성 고분자 수지 조성물 내 모든 성분들이 히팅 케이블의 저항값과 규격, 발열량에 따른 배합비를 나타내기 위하여, 성분들의 배합비가 자동으로 계산되는 시뮬레이션 소프트웨어를 구비함으로써, 자동제어가 되도록 하는 것일 수 있다.
상기 고온 펠렛 조절 컨트롤 및 펠렛이송장치 컨트롤은 압출 성형 시, 펠렛의 크기, 온도, 형상, 물성 등을 자동화하여 조절하는 것일 수 있다.
상기 온도유지 저항용 컨트롤, 압출조절장치 및 피복 압출기 컨트롤 또한, 모두 각각 자동으로 계산되는 시뮬레이션 소프트웨어를 각각 구비하여, 자동제어가 되도록 할 수 있다.
이에 따라, 상기 히팅케이블의 케이블의 크기 변화에 따른 열전달율의 변화에 대한 시뮬레이션과 소프트웨어를 자동화하여 컨트롤함으로서, 건조온도의 항온성을 크게 향상시킴으로서 히팅케이블의 불량율 감소 및 생산성 향상을 달성할 수 있다.
도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 금속 도체 200: 발열체
300: 절연체 310: 1차 자켓
320 : 편조 330: 2차 자켓
10 : 히팅 케이블 11: 마감재
12 : 고정재료 13: 와이어 매쉬층
14 : 몰탈층 15: 온도센서
16: 전원 공급부 17: 엔드 캡
18: 온도조절기
300: 절연체 310: 1차 자켓
320 : 편조 330: 2차 자켓
10 : 히팅 케이블 11: 마감재
12 : 고정재료 13: 와이어 매쉬층
14 : 몰탈층 15: 온도센서
16: 전원 공급부 17: 엔드 캡
18: 온도조절기
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- 히팅 케이블이 히팅 패널 형태로 내장 및 설치된 바이오, 제약용 건조 시스템에 있어서,
상기 히팅 케이블은, 히팅 케이블의 길이 방향으로 배치되는 버스 와이어(Bus wire)를 포함하는 금속 도체; 상기 금속 도체를 일체로 감싼 형태로 형성되고, 정온도계수(Positive temperature coefficient : PTC) 특성을 나타내는 도전성 고분자 수지 조성물을 포함하는 발열체; 및 상기 금속 도체와 발열체를 피복하는 절연체;를 포함하고,
상기 히팅 패널은, 상기 건조 시스템의 바닥면 및 상기 바닥면과 수직방향으로 형성되고 사방을 둘러싸는 벽면 모두에 내장되어 설치되는 것이되, 상기 히팅 패널은 상기 히팅 케이블을 사방으로 감싸지도록 형성되는 마감재를 포함하고,
상기 히팅 케이블은 일정 간격이 이격되도록 배치되되 무한 병렬 회로의 배치구조를 형성하고, 고정재료에 의해 상기 마감재 내부에 고정되어 형성되는 것을 특징으로 하고, 각각의 병렬 회로의 히팅 케이블의 끝단부에는 발열을 차단할 수 있는 엔드 캡이 구비되어 각각의 히팅 케이블의 발열 특성이 서로 독립적으로 조절이 가능하도록 하고,
상기 마감재는, 마루 또는 대리석의 소재로 단층 또는 복수 층으로 형성되되, 보온성 및 열 전달 특성을 갖는 보온재 및 와이어 매쉬층을 포함하고, 경도 향상을 위한 몰탈층을 더 구비하는 것을 특징으로 하고,
상기 바닥면 및 상기 바닥면과 수직방향으로 형성되고 사방을 둘러싸는 벽면 중에서 적어도 일면 이상은 황토 벽면으로 형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 황토 벽면은 황토 성분을 60~95 중량%로 포함하고, 원적외선 방사 효과와 탈취 및 항균 효과를 발휘하는 것을 특징으로 하고, 상기 황토 벽면 상에 형성된 코팅층을 더 구비하고,
상기 코팅층은, 원적외선 방사, 탈취, 전자파 차단 및 보존성의 기능성을 발휘하는 것이되, 상기 코팅층은, 상기 황토 벽면의 전체 두께 대비 10~15% 로 형성되고,
상기 코팅층은, 원적외선 방사성분, 전자파 차단성분 및 천연 보존제 성분을 포함하는 코팅액을 도포하여 경화시켜서 형성되되, 상기 코팅액은, 탄화규소(SiC), 삼산화이철(Fe2O3), 사산화삼철(Fe3O4), 이산화티타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 세라믹 분말; 옻액; 대나무 숯 분말; 아레카 야자 분말, 디펜바키아 추출액; 백년초 추출액; 나한백 추출물; 동백잎 추출물; 및 버드나무 껍질 추출물; 으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 혼합물을 포함하고, 상기 혼합물의 각 성분은, 상기 코팅액 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 30 중량부의 함량 범위 내에서 포함되는 것을 특징으로 하고,
상기 바이오, 제약용 건조 시스템은, 상기 히팅 케이블을 내장 및 설치하여 자연 대류 열전달에 의한 복사열 건조 시스템이자, 상기 히팅 케이블의 일 측부에 연결되어 형성된 자동제어 컨트롤러를 더 구비함으로써, 바이오, 제약용 원료들이 대기 중에 자연 건조와 동일한 건조 조건으로 건조되고, 건조 온도의 항온성이 유지되도록 하여, 상기 바이오, 제약용 원료들의 품질이 그대로 유지되면서, 원료 중에 내포되어 있는 수분만 효과적으로 건조되도록 하는 것을 특징으로 하고,
상기 자동제어 컨트롤러란, 상기 히팅 케이블의 제조와 발열량을 자동으로 컨트롤하는 것으로, 파우더 정량 제어 컨트롤, 고온 펠렛 조절 컨트롤, 펠렛이송장치 컨트롤, 온도유지 저항용 컨트롤, 압출조절장치 및 피복 압출기 컨트롤을 포함하는 구성요소를 구비하고,
상기 파우더 정량 제어 컨트롤은, 발열체의 원료인 전도성 고분자 수지 조성물 내 모든 성분들이 히팅 케이블의 저항값과 규격, 발열량에 따른 배합비를 나타내기 위하여, 성분들의 배합비가 자동으로 계산되는 시뮬레이션 소프트웨어를 포함하고,
상기 고온 펠렛 조절 컨트롤, 펠렛이송장치 컨트롤, 온도유지 저항용 컨트롤, 압출조절장치 및 피복 압출기 컨트롤은, 히팅 케이블의 제조 및 압출 성형이 수행되는 중에 펠렛의 크기, 온도, 형상, 물성을 자동화하여 조절하는 것이고, 상기 구성요소들은 자동으로 계산되는 시뮬레이션 소프트웨어를 각각 구비하여, 자동제어가 되는 것을 특징으로 하는, 바이오, 제약용 건조 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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- 제5항에 있어서,
상기 바이오,제약용 건조 시스템의 히팅 케이블은, 발열량 40 W/m 이상, 최대 허용온도 120℃ 이상의 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는, 바이오, 제약용 건조 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230002008A KR102527471B1 (ko) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 바이오, 제약 건조용 ptc 히팅 케이블 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020230002008A KR102527471B1 (ko) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 바이오, 제약 건조용 ptc 히팅 케이블 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102527471B1 true KR102527471B1 (ko) | 2023-05-03 |
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ID=86380273
Family Applications (1)
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| KR1020230002008A KR102527471B1 (ko) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 바이오, 제약 건조용 ptc 히팅 케이블 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102527471B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100552399B1 (ko) * | 2005-07-19 | 2006-02-21 | 고영군 | 농수산물용 원적외선 건조기 |
| KR100853229B1 (ko) * | 2007-06-15 | 2008-08-20 | 이재준 | 장기수명 안정성이 향상된 히팅케이블 |
| KR20130000193A (ko) * | 2011-06-22 | 2013-01-02 | 주식회사 온스톤 | Ｐｔｃ 전열 소자의 제조방법 |
| KR20140004910A (ko) | 2012-07-03 | 2014-01-14 | 김주호 | 식품건조장치 |
| KR102190592B1 (ko) * | 2020-07-24 | 2020-12-14 | (주)이앤에스텍 | Sr 발열케이블을 이용한 난방 패널 |
-
2023
- 2023-01-06 KR KR1020230002008A patent/KR102527471B1/ko active IP Right Grant
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