KR20010010827A - 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저온발열이 이루어지는 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기에 관한 것이다.

본 발명의 방열기는,전면과 상면 일부가 트여진 외부 케이싱(2)과, 케이싱(2)의 내부에 수직상태로 장착되는 판상 발열체(3)와, 판상 발열체(3)의 배면에 일정한 간격을 두고 판상 발열체와 평행한 상태로 배치되는 열반사판(4)과, 상기 케이싱(2) 내부의 판상 발열체(3) 하부에 설치되는 팬(5)과, 상기 케이싱(2) 내부의 열반사판(4) 후방에 내장되는 제어부(6)로 이루어진 구조로서, 이때 상기 케이싱(2)은 트여진 전면에 금속제 안전망(7)과 흡입그릴(9)이 상하로 설치되며, 상면의 판상 발열체(3)와 열반사판(4) 사이의 공간에는 배출그릴(8)이 장착된다.

본 발명의 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기에서는 방열기의 가동중에 판상 발열체의 온도가 100℃ 미만의 온도로 유지됨으로써 종래 고온 발열식 방열기에 비해 실내의 상대습도를 높게 유지할 수 있음에 따라 상대적으로 높은 온열감을 제공하는 이점이 있음과 아울러 실내공기가 건조함에 따라 초래되는 호흡기 질환의 발생가능성을 줄일 수 있는 장점과 함께 판상 발열체가 저온 발열체로 구성되고 또한 그 표면에 절연코팅층이 피복되어 있음에 따라 화재의 발생 위험성이 최소화되고, 부주의에 의해 발열체상에 신체의 일부가 접촉되는 경우에도 화상이나 감전사고의 발생우려가 배제되는 효과가 있다.

Description

도전성 판상 발열체를 이용한 방열기{Heater using a conductive exothermal plate}

본 발명은 전면 및 상면이 트여진 방열기 케이싱의 내부에 시멘트 경화체 및 콘크리트에 흑연이 균일하게 혼합분산되어 판상으로 성형된 도전성 발열체를 장착하고 그 도전성 판상 발열체의 배면 하부에 팬을 설치하여 전원의 공급에 의해서 판상 발열체의 전면 및 배면으로부터 방출되는 복사열 및 대류열에 의해서 방열기 주의의 공간에 대한 난방이 이루어질 수 있도록 한 판상 발열체를 이용한 방열기에 관한 것이다.

종래의 이동식 스탠드형 전기히터 및 가스히터나 벽괘형 가스히터등은 그 가열부가 수백도 이상의 고온으로 유지됨에 따라 항상 화재발생 및 화상발생의 위험에 노출되어 있고, 또한 고온가열에 의해 실내의 습도가 감소되어 실내공기가 건조해짐에 따라 온열감이 떨어지고 인체의 호흡기에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

본 발명은 종래 고온발열식 난방용 히터의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발열시 일정한 온도, 보다 구체적으로는 100℃ 이하의 온도를 유지하는 저온 발열체를 발열원으로 이용한 저온발열식 방열기를 제공함으로써 고온발열에 따른 화재발생 및 온열감 감소의 문제점을 해결하고자 함에 발명의 목적을 두고 있다.

본 발명의 다른 목적은 저온 발열체를 이용하여 난방을 함에 있어서 판상 발열체로부터 발생된 열이 열복사 및 열대류에 의해서 열손실이 최소화된 가운데 효과적으로 주위로 방출되도록 함으로써 열효율의 극대화를 도모한 도전성 판상 발열체를 이용한 난방기를 제공하는 데 있다.

도1은 본 발명의 일실시예 방열기의 전체 구조를 보인 일부절결 사시도.

도2는 도1의 방열기에 대한 종단면도.

도3은 도1의 방열기에서 판상 발열체를 분리하여 도시한 일부절결 사시도.

도4는 도3의 A-A선 단면도.

도5는 본 발명의 다른 실시예 방열기의 전체 구조를 보인 종단면도.

(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))

1,1'. 방열기 2,2'. 케이싱

3,3',3". 판상 발열체 4. 열반사판

5,5'. 팬 6,6'. 제어부

7,7'. 안전망 8.8'. 배출그릴

9.9'. 흡입그릴 11,11'. 전극

11a. 전극노출부 12,12'. 하부지지대

13,13'. 전원공급 단자 15,15'. 조작버튼

16. 온도센서 17. 과승방지기

본 발명은 저온 발열체로서 시멘트 경화체 및 콘크리트에 흑연이 균일하게 혼합분산되어 판상으로 성형된 도전성 발열체가 구비된 방열기에 일차적인 기술적 특징이 있다.

상기 본 발명의 도전성 판상 발열체는 사각형의 판체 양편 내부에 구리등으로 이루어진 전극이 매입되어 이들 전극을 통해서 전원이 인가되는 경우에 전극 사이를 흐르는 전류에 의한 저항발열이 이루어짐에 있어 판상체의 최대 가열온도가 100℃ 미만으로 유지되는 특성을 지니도록 제작된다.

한편, 상기와 같은 구조 및 특성을 지닌 본 발명의 판상 발열체는 전면 및 상면의 일부가 트여진 방열기 케이싱의 내부에 직립상태로 장착되며, 판상 발열체의 뒷쪽으로는 일정한 간격을 두고 역시 판상의 열반사판이 판상 발열체와 평행하게 배치됨과 아울러 판상 발열체의 하부에는 송풍팬(일예로 시로코 팬)이 설치되어 판상 발열체의 배면으로부터 발생된 열기가 케이싱 상부로 배출되도록 하는 구조로 이루어져 있다.

이와같은 본 발명의 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기의 일실시예 구성을 도1 내지 도4의 도면에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도1은 본 발명에 따른 방열기의 일실시예 전체 구조를 보인 일부절결 사시도이고, 도2는 도1에 도시된 방열기의 종단면도이며, 도3은 도1의 방열기에서 판상발열체를 분리하여 도시한 일부절결 사시도이고, 도4는 도3의 A-A선 단면도이다.

도시된 바와같이, 본 실시예의 방열기(1)는 전면과 상면 일부가 트여진 외부 케이싱(2)과, 케이싱(2)의 양측벽에 형성된 가이드 홈(도면 미도시)에 안내되어 수직상태로 장착되는 판상 발열체(3)와, 판상 발열체(3)의 배면에 일정한 간격을 두고 판상 발열체와 평행한 상태로 배치되는 열반사판(4)과, 상기 케이싱(2) 내부의 판상 발열체(3) 하부에 설치되는 팬(5)과, 상기 케이싱(2) 내부의 열반사판(4) 후방에 내장되는 제어부(6)로 이루어진다.

이때, 상기 케이싱(2)은 트여진 전면에 금속제 안전망(7)이 설치되며, 상면의 판상 발열체(3)와 열반사판(4) 사이의 공간에는 배출그릴(8)이 장착된다. 그리고, 케이싱(2) 전면의 안전망(7) 아랫쪽으로는 흡입그릴(9)이 설치되며, 그 흡입그릴(9)과 팬(5) 사이의 공간에는 집진필터(10)가 설치되어 실내로부터 방열기(1)의 내부로 유입되는 공기중에 포함된 먼지 등의 포집이 이루어지도록 구성된다 .

그리고, 상기 판상 발열체(3)는 도3 및 도4에 도시된 바와같이 양편에 한 쌍의 구리봉등으로 이루어진 전극(11)이 매입되어진 구조로서, 그 전극(11)의 하단부는 노출된 상태로 유지되어 케이싱(2) 내부에의 장착시 전극 노출부(11a)가 판상 발열체(3)의 하단부를 지지하는 하부지지대(12)상에 형성된 전원공급 단자(13)에 접촉되도록 구성되어 있다. 상기 전원공급 단자(13)는 일예로 탄성재질의 코일 스프링이나 판스프링등으로 구성되어 전극 노출부(11a)에 탄성적으로 밀착접촉하게 되며, 전선(14)을 통해서 제어부(6)와 연결되어 있다.

상기 판상 발열체(3)는 일예로 시멘트와 흑연(graphite)의 혼합조성에 적정량의 물을 가하여 혼합함으로써 얻어진 슬러리를 판상으로 압축성형 또는 압출성형하여 제작되는 데, 그 내부에 매입되는 전극(11)은 상기 압축 또는 압출 성형과 동시에 일체로 형성되도록 하거나 시멘트 콘크리트 성형후 별도의 가공공정을 통해서 판상 발열체(3)의 양편에 구멍을 뚫고 그 내부에 전극이 삽입되도록 할 수도 있을 것이다. 이때, 판상 발열체(3)에 매입되는 전극(11)의 위치는 판상 발열체(3)의 전체 영역에 걸쳐 고르게 가열이 이루어지도록 하기 위해서 판상 발열체(3)의 양편 가장자리부에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 판상 발열체(3)의 조성 및 성형방법을 비롯한 전기적인 특성등에 관한 구체적인 사항은 본원인에 의해 선출원(출원번호: 특허출원 제97-24179호 및 제97-65544호)에 나타나 있다.

그리고, 상기 판상 발열체(3)는 그 외주면 전체에 걸쳐 에폭시등의 수지로 이루어진 절연코팅층(ec)으로 피복시켜 방열기의 가동시 부주의에 의해서 인체의 일부가 판상 발열체(3)에 접촉하더라도 감전이나 화상의 안전사고가 방지되도록 하는 것이 바람직하다.

다음, 열반사판(4)은 내열성이 구비된 얇은 판체로서 그 전방에 설치된 판상 발열체(3)의 배면으로부터 방출되는 열의 반사가 이루어지도록 하는 역할을 하게 되며, 케이싱(2)의 양측벽 내면에 형성된 가이드 홈(도면 미도시)에 삽입되어 지지된다.

한편, 상기 제어부(6)는 케이싱(2)의 일외면상에 형성된 조작버튼(15)으로부터의 신호에 의해서 방열기의 구동 및 정지를 비롯한 제어를 수행하게 되며, 또한 제어부에서는 판상 발열체(3)에 각각 연결되어 판상 발열체의 현재 온도를 검출해 내는 온도검출기(16) 및 판상 발열체의 온도가 소정의 설정온도 이상으로 과열되는 때에 전원이 차단되도록 하는 과승방지기(17)가 연결되어 있다.

이때, 상기 과승 방지기(17)는 일예로 판상 발열체(3)의 온도가 100℃를 초과하는 때에 방열기(1)의 가동이 정지되도록 설정된다.

도면중 화살표 A는 판상 발열체(3)의 전면을 통해서 방출되는 복사열의 이동을 나타낸 것이고, 화살표 B는 팬(5)의 구동에 의해서 판상 발열체(3)와 열반사판(4) 사이의 공간부로부터 방열기(1)의 상부로 배출되어 나오는 대류열의 이동을 표시한 것이다.

이와같은 구조로 이루어진 본 발명 실시예의 판상 발열체를 이용한 방열기에 의한 난방과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 조작버튼(15)을 조작하여 방열기(1)의 가동이 이루어지도록 하게 되면, 판상 발열체(3)로의 전원이 인가되어 발열이 이루어짐과 아울러 팬(5)의 구동이 개시되어 실내의 공기는 흡입그릴(9)을 통해 흡입되어 판상 발열체(3)와 열반사판(4) 사이의 공간을 거쳐 배출그릴(8)로 배출이 이루어지게 된다.

이때, 판상 발열체(3)의 전면은 실내의 공기와 직접 접촉하게 되므로 판상 발열체(3)의 전면으로부터는 복사열의 방출이 이루어지게 되고, 판상 발열체의 배면으로부터 방출된 열과 열반사판(4)에 의해 반사된 열은 팬(5)의 구동에 의해 화살표 B로 표시된 바와같은 경로로 방열기의 케이싱 상면에 구비된 배출그릴(8)을 통해 방출되어진다.

상기 판상 발열체(3)는 재질특성상 100℃ 미만의 온도로 유지되도록 설계되어 제작되기 때문에 정상적인 가동상태에서는 항시 100℃ 미만의 발열상태를 유지하게 된다.

이와같은 본 발명의 방열기 가동중에 정상적인 발열범위를 벗어나서 판상 발열체(3)의 온도가 소정의 발열온도 범위를 초과(일예로 100℃를 초과)하게 되는 때에는 이같은 과열상태는 온도센서(16)에 의해서 감지되고, 그러한 과열상태가 감지된 때에는 과승방지기(17)가 작동하여 전원의 공급이 차단되도록 함으로써 방열기의 가동이 정지되도록 한다.

본 발명은 상기의 실시예 구조와는 상이한 구조로서 두 장의 판상 발열체를 일정 간격이 유지되도록 한 상태에서 서로 평행하게 케이싱 내부에 장착시키고 이들 판상 발열체 하부에 팬을 설치하는 구조로 방열기를 구성함으로써 방열기의 전방 및 후방에서 열복사가 이루어지도록 함과 동시에 팬의 구동에 의해 양 판상 발열체의 배면으로부터 방출되는 열기의 지속적인 대류가 이루어지도록 할 수 있는 바, 도5는 바로 이러한 양면 가열실 방열기의 구조를 보여주고 있다.

즉, 도5는 본 발명의 다른 실시예 구조의 방열기 전체 구조를 보인 종단면도로서, 도시된 바와같이 본 실시예의 방열기(1')는 전,후면과 상면이 트여진 외부 케이싱(2')과, 케이싱(2')의 양측벽에 형성된 가이드 홈(도면 미도시)에 안내되어 서로 일정한 간격을 유지한 채 서로 평행하게 수직상태로 장착되는 한쌍의 판상 발열체(3')(3")와,상기 케이싱(2') 내부의 판상 발열체(3')(3") 하부에 설치되는 팬(5')과, 상기 케이싱(2) 내부의 팬(5') 아랫쪽에 내장되는 제어부(6')로 이루어진다.

이때, 상기 케이싱(2')은 트여진 전,후면에 금속제 안전망(7')이 설치되며, 한쌍의 판상 발열체(3')(3") 사이의 공간부에는 배출그릴(8')이 장착된다. 그리고, 케이싱(2') 전,후면의 각 안전망(7') 아랫쪽으로는 흡입그릴(9')이 설치되며, 그 흡입그릴(9')과 팬(5') 사이의 공간에는 집진필터(10')가 설치되어 실내로부터 방열기(1')의 내부로 유입되는 공기중에 포함된 먼지 등의 포집제거가 이루어지도록 구성된다. 그 외에 판상 발열체(3')(3")의 내부에 매입되는 전극(11')과 전극에 접촉되는 전원공급 단자(13') 및 판상 발열체의 하부를 지지하는 하부지지대(12')등의 구조는 앞서 살펴본 바의 도1 내지 도4에 도시된 실시예의 방열기(1)에서와 동일하므로 이들에 대한 설명은 생략한다.

본 실시예 구조의 방열기(1')에서는 조작버튼(15')의 조작에 의해 방열기의 가동이 개시되는 때에 한쌍의 판상 발열체(3')(3")에서 발열이 일어나서 판상 발열체의 외면으로부터 방출되는 열은 화살표 A'로 표시된 것과 같이 직접 실내로 향하게 된다.

그리고, 상기 판상 발열체(3')(3")의 각 배면으로부터 발생된 열은 이들 판상 가열체 하부에 장착된 팬(5')의 가동을 통해서 케이싱(2')상부의 배출그릴(8')을 거쳐 실내로 방출되어진다. 즉, 상기 팬(5')은 흡입부가 각기 케이싱(2')의 전,후면 하부에 설치된 흡입그릴(9')을 향하고 있음과 아울러 그 토출구가 상기 양 판상 발열체(3')(3") 사이의 공간부로 향하여 설치됨에 따라 팬(5')의 가동시 실내의 공기는 화살표 B'로 표시된 바와같이 방열기(1') 하부의 양편 흡입그릴(9')을 통해 유입되어 팬(5')을 거쳐 판상 발열체(3')(3") 사이의 공간을 지나는 과정에서 데워진 후(다시말하면, 열교환이 이루어진 후) 배출그릴(8')을 통해 다시 실내로 배출되어지게 되며, 이러한 실내공기의 유동은 팬(5')의 가동시에 지속적으로 이루어지게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 판상 발열체를 이용한 방열기에서는 방열기의 가동중에 발열체의 온도가 100℃ 미만의 온도로 유지됨으로써 종래 고온 발열식 방열기에 비해 실내의 상대습도를 높게 유지할 수 있음에 따라 상대적으로 높은 온열감을 제공하는 이점이 있음과 아울러 실내공기가 건조함에 따라 초래되는 호흡기 질환의 발생가능성을 줄일 수 있는 장점이 있다.

한편, 종래의 전열식 방열기는 주로 니크롬선 등의 비저항이 10^-3ΩCm 정도인 금속선을 적은 단면에 긴길이로 형성한 상태에서 저항을 주어 발열을 행함에 비해 본 발명의 도전성 판상 발열체는 10⁰ΩCm 의 비저항을 갖는 특수한 발열체로서 큰 단면에 짧은 길이에서 동일한 저항을 갖도록 하여 발열이 이루어지도록 하는 방식이다. 따라서, 동일한 발열을 위해서는 저항체 단면에 흐르는 전류는 같게되는 데, 금속발열선의 경우 단면이 약 1mm²정도이나 본 발명의 도전성 판상발열체는 약 4000 ∼ 5000mm²정도가 되어 단위면적당 흐르는 전류의 세기는 그 배수의 역수가 되므로 본 발명의 판상 발열체에서는 종래의 금속발열선에 비해 전자파의 발생량이 현저하게 줄어들게 된다. 구체적인 일예로, 일반금속선을 사용할 경우 500 ∼ 1500mG정도의 전자파가 방출되는 반면에 본 발명의 도전성 발열체는 4mG정도의 아주 적은양의 전자파가 방출될 뿐이다.

그리고, 본 발명의 판상 발열체는 저온 발열체로 구성되고 또한 그 표면에 절연코팅층이 피복되어 있음에 따라 화재의 발생 위험성이 최소화되고, 부주의에 의해 발열체상에 신체의 일부가 접촉되는 경우에도 화상이나 감전사고의 발생우려가 현격하게 줄어드는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 판상발열체의 전면에서 이루어지는 열복사와 팬에 의한 실내 공기의 순환과정에서 이루어지는 대류열에 의해 실내의 난방이 이루어지도록 함으로써 높은 열효율을 유지할 수 있는 효과도 아울러 지니고 있다.

Claims (6)

1. 전면과 상면 일부가 트여진 외부 케이싱(2)과, 케이싱(2)의 내부에 수직상태로 장착되는 판상 발열체(3)와, 판상 발열체(3)의 배면에 일정한 간격을 두고 판상 발열체와 평행한 상태로 형성되는 열반사판(4)과, 상기 케이싱(2) 내부의 판상 발열체(3) 하부에 설치되는 팬(5)과, 상기 케이싱(2) 내부의 열반사판(4) 후방에 내장되는 제어부(6)로 이루어짐을 특징으로 하는 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기.
2. 제1항에 있어서, 상기 케이싱(2)은 트여진 전면에 금속제 안전망(7)과 흡입그릴(9)이 상하로 설치되며, 상면의 판상 발열체(3)와 열반사판(4) 사이의 공간에는 배출그릴(8)이 장착됨을 특징으로 하는 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기.
3. 제1항에 있어서, 상기 판상 발열체(3)는 양편에 한 쌍의 전극(11)이 매입되고, 그 전극(11)의 하단부는 노출되어 케이싱(2) 내부에의 장착시 전극 노출부(11a)가 판상 발열체(3)의 하단부를 지지하는 하부지지대(12)상에 형성된 전원공급 단자(13)에 접촉되도록 구성됨을 특징으로 하는 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기.
4. 제3항에 있어서, 상기 판상 발열체(3)는 전체 표면에 에폭시 수지로 이루어진 절연코팅층(ec)이 구비됨을 특징으로 하는 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기.
5. 제1항에 있어서, 상기 판상 발열체(3)에는 판상 발열체의 현재 온도를 검출해 내는 온도검출기(16)와 판상 발열체의 온도가 소정의 설정온도 이상으로 과열되는 때에 전원이 차단되도록 하는 과승방지기(17)가 구비됨을 특징으로 하는 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기.
6. 전,후면과 상면이 트여진 외부 케이싱(2')과, 케이싱 내부에 서로 일정한 간격을 유지한 채 서로 평행하게 수직상태로 장착되는 한쌍의 판상 발열체(3')(3")와,상기 케이싱(2') 내부의 판상 발열체(3')(3") 하부에 설치되어 케이싱(2') 하부의 전후면으로부터 실내공기를 흡입하여 그 흡입된 공기가 상기 한쌍의 판상 발열체(3')(3") 사이의 공간을 거쳐 케이싱의 상부를 통해 배출되도록 하는 팬(5')과, 상기 케이싱(2) 내부의 팬(5') 아랫쪽에 내장되는 제어부(6')로 이루어짐을 특징으로 하는 도전성 판상 발열체를 이용한 방열기.