KR20010080341A - 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개의 대향하게 배치되며, 기본적으로 평행한 도체 및 전자파를 생성하도록 상기 도체 사이에 개재된 코팅물을 가지는 평판 소자 형태의 적어도 하나의 가열소자(3)로 이루어진 것을 특징으로 하는 가열장치에 관한 것이다. 상기 코팅물은 접합제, 절연제, 분산제, 물 및 흑연으로 이루어진다. 상기 가열장치는 또한 급격한 전류상승을 가지며, 높은 고조파 량을 생성하기에 적합한 전기부품을 가진 고조파 발생기를 구비한 제어장치(7)를 포함한다. 상기 고조파 발생기는 고유분자진동수 범위에서 진동 스펙트럼을 방사하도록 상기 가열소자(3)의 여자를 위해 이 소자의 두 개의 도체에 결합된다. 따라서 저가의 효과적인 가열시스템을 제공할 수 있다.

Description

가열장치{HEATING ARRANGEMENT}

분산제의 온도를 변화시키기 위한 방법 및 장치가 공지되어 있는데(EP 0 777 524 B1), 특히 가열목적으로 분산제의 온도를 증가시키는데 이용될 수 있다.

분산제의 온도를 상승시키는 방법은 대 표면적 송신안테나를 이용하는데, 이 안테나에 의해, 가열될 분산제의 고유분자진동수(natural molecular frequency)와 같은 크기로, 주파수의 전자기 방사가 피변조 반송주파수가 되는 진동수를 갖는 않는 상태로 이루어진다. 상기 가열될 분산제는 송신안테나의 방출필드에 놓임으로써, 고유 분자진동수 공진이 상기 분산제에 일어나, 분산제를 가열하게 된다. 상기 분산제 가까운 공간에 임의의 매질로 충전되는 밀폐공간 내에 상기 장치를 위치설정하고, 또한 상기 매질을 가열목적을 위해 적합한 방출 스펙트럼을 선택함으로써 상호 공진 상호작용하에 둘 수 있다.

상기 방법을 실행하는 적합한 장치는 제1전원라인에 의해 일측상에, 그리고 양호한 전기전도재로 만들어진 제2전원라인에 의해 타측상에서 제한된 대 표면적 송신안테나를 구비한다. 상기 전원라인들은 방사에너지의 생성을 위한 발전기에 접속되며, 가열되는 분산제는 상기 송신안테나의 방출필드에 놓여진다. 상기 송신안테나로부터 방사된 주파수는 상기 분산제 및/또는 상기 밀폐공간내에 위치한 유체 또는 가스상태 매질의 고유분자진동수 범위에 놓인다.

방출기로서 작용하는 대 표면적 송신 안테나와 공진주파수 범위내의 상기 분산제의 상호작용을 통해, 상기 가열시스템에 있어서 특히 대역공진의 결과 고효율이 얻어진다.

본 발명은 가열장치에 관한 것이다.

도 1은 실내 히터로서의 가열장치의 사시도이며,

도 2는 구동회로도이다.

본 발명의 목적은, 주로 상기 방법을 이용하며, 가열시스템의 효과에 있어서 추가의 이득을 가지면서 용이하게 구성되고 경제성이 있는 장치를 실현하는 방식으로 장치를 향상시키는 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제는 청구범위 제1항의 특징으로 해결된다.

청구범위 제1항에 따르면, 가열장치는 다음의 특징을 가진다.

상기 가열장치는 두 개의 대향하게 배치된 전기도체, 및 방사면이 전자파를 생성하도록 접합제, 절연제, 분산제, 물 및 흑연으로 이루어진 코팅물을 가지는 상기 도체 사이에 개재된 코팅부를 구비한 평판 소자 형태의 적어도 하나의 가열소자(3)로 이루어지며,

상기 코팅물은,

접합제 39 내지 49%와,

절연제 18 내지 23%와,

분산제 18 내지 24%와,

증류수 12 내지 16%를

포함하는 베이스 재료 55 내지 65 %(몰분율)와;

흑연 35 내지 45%로 구성되며,

상기 접합제는,

증류수 64 내지 79%와,

황산화 오일 4 내지 6%와,

페놀 0.16 내지 0.24% 또는 벤조이소티아졸리논 0.05 내지 0.5%와,

카세인 15 내지 19%와,

요소 0.8 내지 1.2 %와,

알칼리 희석제 2 내지 3 %와,

카프로락탐 2.5 내지 3.5%로 구성되며,

상기 코팅물에 의해 상기 절연제, 흑연 및 접합제로부터 전자파가 방출되며, 이는 코팅물내의 쌍극자의 형성에 기여한다.

특정 코팅물로 이루어진 특정 코팅부를 이용함으로써, 매우 고효율의 가열장치를 얻는다.

접합제는 첨가된 양에 따라 이 접합제의 적어도 점성도를 보장하도록 주성분으로서 증류수를 함유하고 있다. 이러한 방식으로, 접합제의 각각의 성분이 함께 양호하게 혼합될 수 있다.

상기 황산화 오일과 유동조절제가 있다면, 솔벤트 매개물로 작용하여, 기질상에 코팅물이 양호한 막을 형성하게 할 뿐만 아니라 상기 접합제의 각각의 물질의 균일하고 안정한 분포를 이루게 한다.

상기 접합제에 함유된 페놀 또는 벤조이소티아졸리논은 적은 량임에도 입자의 첨가를 촉진한다.

카세인은 상기 접합제에 있는 접합제이므로, 이 접합제 내에서 각 성분이 흡수될 수 있게 한다.

요소 역시 접합제 내의 솔벤트 매개물로서 이용되므로, 접합제내의 각 성분의 균일한 분포를 촉진한다.

상기 접합제는 또한 구성 성분으로서 카프로락탐 뿐만 아니라 호모지나이저로서 작용하는 희석제를 함유한다.

베이스재료의 주성분은 전기 쌍극자의 일 부분으로서 절연제의 입자가 축적된 접합제이다. 분산제는 분산처리에 도움을 줌으로써 베이스재료 내에서 절연입자를 포함하는 접합제의 고른 분포에 도움을 준다. 상기 베이스재료와 혼합된 증류수는 베이스재료를 용해시키는 작용을 한다.

흑연 및 상기 코팅물의 혼합 중에 첨가된 그 각각의 입자는 또한 상기 절연제가 이미 결합된 접합제 내에서 침전되며, 상기 절연제와 함께 상기 코팅물내에 고르게 분포된 다수개의 극소 전기 쌍극자를 형성한다. 흑연은 매우 작은 입자 크기로 분쇄된 상태로 첨가될 수 있어서, 코팅물 내에서 흑연의 고른 분포를 한층 촉진하여 다수개의 전기 쌍극자의 생성에 도움을 준다. 상기 코팅물에 의해 전자기 방사의 생성 및 방출과 관련하여 고도의 방사가 이루어질 수 있다. 특히, 이에 의해 가열될 물질의 고유분자진동수의 범위에서 주파수 방출이 가능할 뿐만 아니라 실내에 있는 가열될 유체 또는 가스상태 매질에 적합한 주파수가 방출될 수 있다.

이러한 고주파 여자를 위해 구동 주파수에 의한 구동시 가파른 상승구간에 대응하는 급격한 전류상승을 나타내는, 예를 들어 50번째 고조파 발진까지의 높은 고조파 량의 생성에 적합한 전기부품을 포함하는 고조파 발생기를 제안한다.

이 고조파발생기는 가열장치의 두개의 전기도체에 결합되어 이 가열소자를 여자하여 고유분자진동수 범위의 진동스펙트럼을 방출하며, 바람직하게는 테라헤르츠 범위의 대역응답범위를 갖는다.

황산화 오일은 예를 들어, 황산화 올리브유, 황산화 참기름 또는 황산화 팜유를 사용할 수 있다. 그러나, 청구항 제2항에 따르면, 바람직한 황산화 오일은 통상 술포리시네이트(sulforicinate) 또는 터키 붉은 기름으로 알려진 황산화 아주까리 기름(sulfated ricinus oil)이며, 이것의 계면활성 특성으로 특히 적합하다.

청구범위 제3항에 따르면, 바람직한 페놀은 크래킹(cracking)으로 생성된 탄화 페놀이며, 이는 입자의 첨가에 특히 적합하다. 페놀의 바람직한 대체물로는 벤조이소티아졸리논이 있다.

청구범위 제 4항에 따르면, 희석제는 방향족 및/또는 알콜 및/또는 에스테르 및/또는 케톤 예를 들면 테르펜계 솔벤트이다.

갖가지 보편적인 절연체들이 절연제로서 이용될 수 있다.

그러나 청구범위 제5항에 따르면, 바람직한 절연제로는 절연 수트(insulating soot)가 있다. 이 수트가 극소의 입자크기의 분쇄상태로 첨가되면, 바람직하며 이는 베이스재료 내의 수트의 고른 분포를 도와서 코팅물 내의 다수의 전기 쌍극자의 고른 형성을 촉진한다.

청구범위 제6항에 따르면, 베이스재료 내의 절연입자를 포함하는 접합제의 용이한 분산과 고른 분포를 위해 분산제는 유기물, 단량체 및/또는 중량체 물질이다.

청구범위 제7항에 따르면, 코팅물의 바람직한 조성은 틱소트로피제(thixotropy agent)를 함유하고 있다. 이러한 틱소트로피제에 의해, 상기 코팅물은 점성도를 나타낼 수 있다. 즉 방사면에 도포되는 경우 용이하게 확산할 수 있지만, 휴지상태에서는 상기 방사면에 물방울이 형성되지 않게끔 충분하게 점성을 가진다. 이러한 방식으로 코팅물은 방사면에 도포될 수 있으며, 그 윤곽을 정확히 추종한다.

높은 고조파 량의 생성을 위한 특히 적합한 전기 부품으로서, 청구범위 제8항에 따라 한 위상각에 대해 바람직하게 87°와 거의 90°사이의 램프각(ramp angle)을 나타내는 트라이액(triac)을 제안한다. 공지의 전기구동부품과 더불어 유사한 특성을 가지는 공지의 다른 전기부품으로서 예를 들어 듀얼 MOSFET이 사용될 수 있다.

이러한 관점에서, 급격한 전류상승과 이에 따른 높은 고조파 량을 갖는 이러한 종류의 전기부품은 특히 상기 전기부품의 높은 고조파 량 때문에 통상의 전력망의 동작에는 부적합하다. 그러나 적어도 하나의 접속된 가열장치와 더불어 고조파 발생기의 본 발명의 구성에 의해 상기 가열장치의 여자 결과 높은 고조파 량을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 구성은 높은 고조파 량을 가지는 본선 오염의 위험 없이 종래의 전력망과 함께 가동된다.

특히 이러한 방식으로 고주파 여자를 위한 고조파 발생기를 구성함으로써, 필요한 부품과 관련하여 전체 비용면에서 고도로 효율적인 가열장치가 얻어진다. 또한 공지의 열기 및 열수 난방시스템과 비교하여 극히 낮은 설치비용과 저공간요건 그리고 극히 낮은 동작 비용을 가지므로 상기 가열장치는 상당한 비용 면의 장점을 얻을 수 있다.

따라서 본 발명의 가열장치는 특히 공공 및 사설 빌딩의 모든 종류의 가열목적에 적합하여 공간 요건의 제한이 적으며 구조 설계에 있어 장치를 은닉할 수 있는 여지가 크다.

가열장치의 구체적인 실시예에 있어서, 청구범위 제8항에 따르면, 가열장치 위의 각각의 전기도체는 구리 박 스트립으로 형성된다. 코팅부와의 전기적 접촉은 직접 적용이나 매립으로 이루어지며, 이 두 가지의 용량적 및/또는 유도적 결합을 이룬다.

다른 실내 환경과 변하는 온도조건에서 가열효과가 조정되도록 하기 위해서는, 공지의 전자제어장치를 이용하는 구동발진의 진폭 및/또는 주파수를 변경함으로써 청구범위 제10항에 따라 효과를 용이하게 제어 및/또는 조정할 수 있다.

상기 가열장치의 베이스 재료는 안정한 평판형 이어서, 예를 들어 통상의 월 패스너(wall fastener)를 이용하여 고정될 수 있는 패널-형 가열장치를 얻을 수 있다. 그러나, 벽에 붙일 수 있는 일종의 벽지로서 베이스 재료를 구성할 수도 있다.

본 발명의 가열장치의 치수설정 및 적용은 실행이 용이하여 청구범위 제12항에 따라서 평판소자 형태의 몇 가지의 가열장치가 보기 좋은 형태로 결합되어 간결한 장치를 이룰 수 있다. 선로 캐패시턴스 영향을 가능한 한 작게 유지하기 위하여, 전원선은 바람직하게 짧게 유지하여야 한다.

상기 가열장치는 거주 공간, 통상적으로 실내 및 예를 들어 교회의 공공 룸의 룸 히터로서 사용하는데 적합하다. 또한, 가열장치는 건조실 즉 페인팅 시설의 건조실 또는 건조 목재용으로 특히 적합하여 통상의 히터와 비교하여 에너지 사용량이 상당히 저감될 수 있다.

그러나 청구범위 제13항에 따르면, 베이스재료 또는 그 재료 분율, 혹은 인접 또는 접속재료는 고유분자진동수를 통해 여자되도록 선택되므로 특히 효과적인 방식으로 직접적으로 가열될 수 있다.

청구범위 제14항에 따른 실시예에 있어서, 바람직하게 외측 및 내측상에 코팅된 관형 베이스는 내부에 포함된 고유분자진동수를 나타내는 유체를 가열하는데 이용될 수 있다. 이에 의해 특히 작은 에너지 소비로 동작될 수 있는 간단한 구성의 순환 플로우 히터 즉 물 순환 플로우 히터가 제조될 수 있다.

본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세히 기술한다.

도 1은 가열장치(2)를 설치한 실내(1)의 코너에 대한 사시도로서, 여기서 가열장치(2)는 실내(1)의 코너에서 각기 4개의 가열장치로된 수평군으로 대칭적으로배치된 12개의 가열소자(3)의 조합으로 구성된다. 상기 가열소자(3)는 장방형 평판소자로서 구성되며, 접속부(4)에서 그 각각의 단변에 나란하게 결합되어 있다. 가열소자(3)는 평판형 베이스 재료나 회전형 베이스재료를 포함하며, 이 재료는 적합하게 나사 고정되거나 부착된다. 3개의 수직 가장자리의 가열소자(3)는 접속박스(6)를 거쳐서 접속케이블(5)을 통해 서로 접속되며, 평행 접속부(4)를 통해 구리 박 스트립 형태의 전기도체(14,15) 또는 다른 가열소자(3)에 접속된다.

제어장치(7)는 특히 고조파 발생기를 포함하며, 이 고조파 발생기는 예를 들어 급격한 전류상승을 가지는 트라이액 및 발진 진폭 제어기 즉 조정기를 포함한다. 이 제어장치(7)는 상기 접속박스(6)를 거쳐 가열소자(3)에 접속되며, 변압기(8) 및 본선 접속부(9)를 통해 전력을 공급받는다.

도 2는 듀얼 MOSFET(11)을 가지는 제어장치(7)의 구체적인 구동회로(10)를 도시한다.

집적 반도체회로(타입 CD 4047 B)로서 멀티바이브레이터(12)를 이용하여, 상기 듀얼 MOSFET(11)는 저항기(13)를 통해 대략 20 kHz의 비교적 높은 주파수를 공급받아 구동된다. 상기 멀티바이브레이터(12)는 도2에 도시된 바와 같은 방법으로 배선되어 있다. 듀얼 MOSFET회로의 내부에는 하나의(개략 도시함) 가열소자가 포함되거나, 구리 박 스트립 형태의 전기적 대향 배치 전기도체(14,15)가 포함될 수 있다. 듀얼 MOSFET에 대한 구동 발진 진폭 및 주파수는 상기 멀티바이브레이터(12)에 접속된 전위차계(16)에 의해 대략 U_eff20 V 내지 30 V 그리고 18 kHz 내지 22 kHz범위로 조정될 수 있어서 가열 에너지와 가열 효과가 조절될 수 있다.

상기 듀얼 MOSFET(11)의 급격한 전류 상승은 이 장치의 작용 및 고유분자진동수범위내의 진동스펙트럼의 방출에 있어서 결정적인 역할을 함으로써, 생성된 높은 고조파 량이 약 50번째 고조파 발진까지 유효하게 된다.

도 2에 도시된 것과 유사한 작용을 하는 전기회로를 트라이액을 사용하여 구성할 수 있는데, 듀얼 MOSFET(11)은 20 kHz범위의 비교적 높은 주파수로 구동되는 반면, 트라이액은 대략 50 Hz의 본선 주파수로 기본적으로 유사한 기능의 회로에서 직접적으로 구동될 수 있다.

본 발명의 가열장치는 모든 종류의 가열목적을 위한 저가의 고효율 장치구성에 이용될 수 있다.

Claims (14)

1. 두 개의 대향하게 배치된 전기도체, 및 방사면이 전자파를 생성하도록 접합제, 절연제, 분산제, 물 및 흑연으로 이루어진 코팅물을 가지는 상기 도체 사이에 개재된 코팅부를 구비한 평판 소자 형태의 적어도 하나의 가열소자(3);

   구동 발진에 의해 구동될 때, 가파른 상승구간에 대응하는 급격한 전류상승을 나타내며, 높은 고조파 량의 생성에 적합한 전기부품을 구비한 고조파 발생기를 가지는 적어도 하나의 제어기/조정기(7)를 구비하며;

   가열소자(3)를 여자하여 고유분자진동수 범위에서 진동스펙트럼을 방출하도록 상기 고조파 발생기는 두 개의 가열소자(3)의 전기도체에 연결되며,

   상기 코팅물은,

   접합제 39 내지 49%와,

   절연제 18 내지 23%와,

   분산제 18 내지 24%와,

   증류수 12 내지 16%를

   포함하는 베이스 물질 55 내지 65 %(몰분율)와;

   흑연 35 내지 45%로 구성되며,

   상기 접합제는,

   증류수 64 내지 79%와,

   황산화 오일 4 내지 6%와,

   페놀 0.16 내지 0.24% 또는 벤조이소티아졸리논 0.05 내지 0.5%와,

   카세인 15 내지 19%와,

   요소 0.8 내지 1.2 %와,

   알칼리 희석제 2 내지 3 %와,

   카프로락탐 2.5 내지 3.5%로 구성되며,

   상기 코팅물에 의해 상기 절연제, 흑연 및 접합제로부터 전자파가 방출될 수 있는 것을 특징으로 하는 가열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 황산화 오일은 바람직하게 황산화 아주까리 기름 인 것을 특징으로 하는 가열장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 페놀은 크래킹(cracking)으로 생성된 탄화 페놀이며, 바람직하게는 벤조이소티아졸리논인 것을 특징으로 하는 가열장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희석제는 방향족 및/또는 알콜 및/또는 에스테르 및/또는 케톤계 솔벤트 인 것을 특징으로 하는 가열장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연제는 절연 수트(insulating soot)인 것을 특징으로 하는 가열장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분산제는 무기 및/또는 유기 단량체 및/또는 중량체 물질인 것을 특징으로 하는 가열장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅물은 틱소트로피제를 함유하는 것을 특징으로 하는 가열장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기부품은 관련 공지의 전자구동부품을 구비한 트라이액 및/또는 듀얼 MOSFET인 것을 특징으로 하는 가열장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열소자(3)위의 전기도체는 기본적으로 병렬 배치된 구리 박 스트립형태를 가지며, 상기 코팅물과의 전기접촉은 용량성 및/또는 유도성결합을 형성하며, 상기 코팅물이 상기 구리 박 스트립아래나 위에 놓이며, 상기 구리 박 스트립이 상기 코팅물에 매설되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 구동발진의 진폭 및/또는 주파수를 변경시킴으로써, 가열효과가 제어 및/또는 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 가열장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열소자(3)의 베이스 재료는 안정한 평판형 또는 일종의 벽지와 같이 말을 수 있는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 가열장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 수 개의 가열소자(3)가 평판소자로서 사용되며, 모든 평판소자는 장방형으로, 바람직하게 짧은 전원선을 이용하여 대칭구성으로 나란히 접속된 것을 특징으로 하는 가열장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스재료 자체 또는 그 내부 또는 인접 및 접속된 재료부분은 여자될 수 있어서, 고유분자진동수로 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 가열장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스재료는 관형이며, 유체 히터의 부품이어서, 상기 유체가 상기 관을 통해 주입 및/또는 통과되는 것을 특징으로 하는 가열장치.