KR200201746Y1 - 전기 히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축열조나 전열소자(Elctric Heating Element)와 같은 내부열원에 의하여 가열된 공기를 외부로 배출시키지 아니하고 미리 설정된 통로의 내부에서만 반복적으로 순환시키면서 난방이 이루어지도록 하되, 난방시 원적외선의 방사가 동시에 이루어지도록 한 폐열 재순환을 위한 폐회로 방식의 원적외선 방사 형태의 전기 히터에 관한 것이다.

일반적으로 종래에 있어서 축열재를 활용하는 난방방식은 기본적으로 열풍에 의한 난방 방식으로서 쾌적성이 떨어지고, 난방시 지향성이 약하여 실제로 실내난방의 효과를 느끼기 위하여는 장시간이 소요되는 등의 문제점이 대두되고 있다. 본 고안은 전술한 종래의 제반 문제점을 해소하고자 연구 개발된 것으로서, 내부열원에서 발생되는 유해가스의 외부 배출을 차단하여 쾌적한 실내난방이 가능 하고, 내부열원으로부터 발생된 모든 열을 원적외선 방사열로 전환시키는 폐열재순환방식에 의하여 축열된 열량의 사용시간의 연장과 함께, 난방시 지향성을 갖도록 하여 난방효과의 신속성과 난방 방사열의 도달거리 증대로 인체에 유익하고 보다 효과적인 난방이 이루어지도록 한 전기히터를 제공하는데 그 특징이 있다.

Description

전기 히터{ELECTRIC HEATER}

본 고안은 전기히터에 관한 것으로, 특히 축열재나 전열소자(Elctric Heating Element)와 같은 내부열원에 의하여 가열된 공기는 외부로 배출시키지 아니하고 미리 설정된 통로의 내부에서만 반복적으로 순환시키면서 난방이 이루어지도록 하되, 난방시 원적외선의 방사가 동시에 이루어지도록 한 폐열재순환에 의한 폐회로방식인 원적외선 방사 형태의 전기 히터에 관한 것이다.

일반적으로 종래에 있어서 심야전기를 활용하여 축열재를 가열하고 축열하였다가 주간에 실내의 난방목적으로 활용하는 축열식 난방기기는 대부분이 도1에 예시한 바와 같이 축열식 전기온풍기 형태로 활용하고 있다. 즉 이러한 형태의 축열식 전기 온풍기는 심야전기를 이용하여 내부의 히터(1)를 작동시켜 히터(1)의 주변을 감싸고 있는 축열재(3)를 심야에 가열시켜 축열시켰다가 주간의 난방시에 온풍기 본체(5)의 외부에 있던 실내의 차가운 공기를 급송팬(7)에 의하여 본체(5)의 내부로 강제로 급송시키고, 급송된 차가운 실내공기는 본체(5)의 내부로서 축열재(3)의 주변에 형성된 통로(9)를 거치면서 축열재(3)와의 열교환이 이루어지게 되고, 이에 따라 뜨겁게 가열된 공기를 본체(5)의 외부로서 실내에 강제로 배출시켜 실내의 난방을 수행하는 형태가 주종을 이루고 있다.

또한 전술한 형태이외에도 본 고안자의 선출원인 국내 특허출원 제98-5662호의 경우엔 상변화 물질을 축열재로 사용하여 축열을 수행하는 방식의 차이는 있으나 이와 같은 축열방식을 이용하여 실제로 난방 목적으로 활용하고자 하는 경우에는 기존의 방식으로서 전술한 방식인 온풍난방방식을 활용할 수 밖에 없는 것이 현재의 실정인 것이다.

그러나 전술한 난방방식의 경우에는 기본적으로 열풍기 본체의 외부로서 실내의 차가운 공기를 본체의 내부로 송풍팬과 같은 공기의 강제 급송수단에 의하여 급송시키고, 본체의 내부에 위치한 축열재나 전열소자와 같은 내부열원과 직접적으로 접촉이 이루어지면서 열교환이 이루어져 온도가 상승되도록 하고 이와 같이 온도를 상승시킨 공기를 본체로 부터 실내로 강제로 급송시키는 강제 온풍방식이 이루어지므로 다음과 같은 문제점이 노출되고 있다.

첫째, 축열재가 가열되면서 이루어지는 축열과정에서 축열재로부터 유해가스가 발생되고 이들 유해가스는 난방시 난방공기와 혼합된 상태에서 실내로 유입되게 되어 실내환경을 오염시키는 문제점,

둘째, 전술한 문제점을 해소시키고자 본체의 내부에 유해가스를 여과시킬 수 있는 필터를 설치하는 경우 부분적으로는 문제점의 해소가 이루어질 수 있겠으나 필터에 의하여 온풍의 유동시 저항요소가 되므로 급송팬의 용량이 커져야 하고 이에 따라 가동비용의 상승을 초래하게 되는 비경제적인 2차적인 문제점을 야기시키게 되는 점,

세째, 상기 둘째 문제점에 있어서, 사용되어야 하는 필터의 경우 외부로 배출되는 본체의 내부 유동공기가 고온이므로 이러한 공기에 견딜수 있으면서 내구성을 갖도록 하는 필터의 생산이 어렵고 이에 따라 가격의 상승요인 발생하게 되는 문제점,

네째, 기본적으로 열풍에 의한 난방 방식으로서 쾌적성이 떨어지고, 난방시 지향성이 약하여 실제로 실내난방의 효과를 느끼기 위하여는 실내의 전부위에 걸쳐 골고루 난방이 이루어져야 하므로 장시간이 소요되는 문제점,

다섯째,이에 따라 난방시 축열재나 전열소자와 같은 내부열원으로부터 발생되는 모든 열량이 직접적으로 실내로 공급되므로 축열재의 경우에는 한정된 축열량이 단시간내에 허비되고, 전열소자의 경우에는 전력사용량이 커져서 난방효율이 상대적으로 낮은 문제점 등이 대두되고 있다.

본 고안은 전술한 종래의 제반 문제점을 해소하고자 연구 개발된 것으로서, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 고안의 주 목적은 축열재나 전열소자와 같은 내부열원으로부터 발생되는 유해가스의 외부 배출을 원천적으로 차단하여 쾌적한 실내난방이 가능하도록 하고, 난방목적으로 사용한 후 남게되는 폐열은 모두 재순환시켜 재활용이 가능하도록 하고, 한정된 축열량이나 발열량을 보다 장시간에 걸쳐 보다 효과적으로 활용할 수 있는 전기히터를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 열풍을 실내로 공급하는 열풍방식이 아니라 열방사 방식을 채택하고 내부열원으로 부터 발생된 모든 열을 원적외선 방사열로 전환시키고, 난방시 지향성을 갖도록 하여 실내 난방의 효과를 즉시 얻을 수 있으며, 원적외선의 발산에 의한 난방 방사열의 도달거리를 증대시켜 인체에 유익하고 보다 효과적인 난방이 이루어지도록 한 전기히터를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 송풍팬을 사용하지 아니하고 자연대류 순환방식에 의하여 난방이 이루어지도록 하므로 송풍팬의 작동에 의한 소음의 발생을 방지하고, 송풍팬의 유지 관리가 필요없으므로 전체적으로 운전비용을 절감할 수 있어 보다 경제적인 난방이 가능한 전기히터를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 필요시 내부 공기순환통로상에 유량조절용 댐퍼나 강제급송용 순환팬을 동시에 또는 선택적으로 설치하여 축열재에 의한 축열사용시간을 조절하거나 열반사부의 설치 위치를 선택적으로 활용할 수 있도록 한 전기히터를 제공하는데 있다.

본 고안은 전술한 제목적을 달성하고자, 축열재나 전열소자와 같은 열원을 활용하여 난방을 행하는 통상의 난방기기에 있어서, 축열재나 전열소자와 같은 내부열원을 중심으로 공기 유통로를 갖고 있는 발열부와, 상기 발열부의 내부 공기유통로중 배출구와 유입구사이에 연결 설치되고 관체 형태로 이루어지는 방열부와, 상기 방열부와 일정거리가 이격되게 설치되고 상기 방열부로 부터 발산되는 열을 지향성을 갖도록 방사시키기 위한 열반사부의 결합 형태로 이루어져, 상기 발열부에서 발생되는 열이 내부공기에 의하여 상기 발열부의 내부 공기유통로와 배출구, 상기 방열부, 상기 발열부의 유입구 및 공기유통로에 이르는 폐열재순환에 의한 폐회로에 의하여 방열이 이루어지는 전기히터를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 필요시 상기 폐회로 상에 유량조절용 댐퍼나 내부공기의 강제순환용 순환팬을 동시에 또는 선택적으로 설치하여 이루어지는 축열식 전기히터를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출구는 상기 유입구보다 상기 발열부의 상부위치에 설치하여 자연대류순환이 원활하게 이루어지는 전기히터를 제공하는 것을 특징으로 한다.

도1은 종래의 축열식 전기 온풍기의 일례를 도시한 종단면도,

도2는 본 고안인 전기히터의 개념을 예시한 계통도,

도3은 본 고안인 전기히터의 개념을 예시한 변형된 계통도,

도4는 본 고안인 전기히터의 개념을 예시한 변형된 다른 계통도,

도5는 본 고안인 전기히터의 개념을 구체화한 일례로서 그 구조를 나타낸 일부 절결 정면도,

도6은 도5의 전후 방향 종단면도.

도7은 본 고안인 전기히터의 개념을 구체화한 다른 일례로서 그 구조를 나타낸 일부 절결 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10.발열부, 12.내부열원, 14.공기유통로, 16.배출구, 18.유입구,

20.방열부, 30.열반사부, 40.유량조절용 댐퍼, 50.순환팬

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안의 축열식 전기히터를 실시예별로 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도2 내지 도4는 본 고안의 개념을 계통도 형태로 나타낸 것이고, 도5 내지 도7은 본 고안의 개념 중 바람직한 일례를 구조적인 형태로 예시한 것이다.

우선 이러한 도2 내지 도7에 예시한 본 고안의 전기히터는 공통적으로 다음과 같은 기술적인 구성을 갖고 있음을 알 수 있다.

즉, 본 고안은 축열재나 전열소자와 같은 열원을 활용하여 난방을 행하는 통상의 난방기기에 있어서, 축열재나 전열소자와 같은 내부열원(12)을 중심으로 공기유통로(14)를 갖고 있는 발열부(10)와, 상기 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)의 외측에 위치한 배출구(16)와 유입구(18)사이로서 외부에 연결 설치되고 관체 형태로 이루어지는 방열부(20)와, 상기 방열부(20)와 일정거리가 이격되게 설치되고 상기 방열부(20)로부터 발산되는 열을 지향성을 갖도록 방사시키기 위한 열반사부(30)의 결합 형태로 이루어져, 상기 발열부(10)에서 발생되는 열이 내부공기에 의하여 상기 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)와 배출구(16), 상기 방열부(20), 상기 발열부(10)의 유입구(18) 및 내부 공기유통로(14)에 이르는 폐열재순환에 의한 폐회로에 의하여 방열이 이루어지게 구성되어진다.

또한, 필요시 상기 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)와 배출구(16), 상기 방열부(20), 상기 발열부(10)의 유입구(18)로 이루어지는 상기 폐회로 상에 유량조절용 댐퍼(40)나 내부공기의 강제순환용 순환팬(50)을 동시에 또는 선택적으로 설치하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 배출구(16)는 상기 유입구(18)보다 상기 발열부(10)의 상부 위치에 설치하여 폐회로 내부에서 온도차에 의한 자연대류순환에 의한 폐열재순환이 원활하게 이루어지도록 함이 바람직하다.

이때, 도2에 예시한 형태는 발열부(10) 상부에 방열부(20)가 위치하도록 하고 발열부(10) 및 방열부(20)가 상호간 폐회로 형태로 이루어지되, 발열부(10)의 내부 공기유통로(14) 상부에 배출구(16)가 위치하고 내부 공기유통로(14)의 하부에 유입구(18)가 위치하도록 하여, 발열부(10)의 내부열원(12)으로 부터 발생되는 열기가 자연적으로 상승하면서 내부 공기유통로(14)와 배출구(16)를 거쳐 방열부(20)에 이르르고 방열부(20)에서 외기에 의하여 내부열기가 냉각이 이루어지면 냉각된 내부 열기는 자연적으로 다시 하강하여 발열부(10)의 유입구(18)를 거쳐 발열부(10)의 내부로 이동하는 자연대류순환 방식에 의한 작동이 가능한 형태를 보여주며, 이때 폐회로로서 방열부(20)의 일측 통로상에 유량조절용 댐퍼(40)를 설치하여 자연적으로 순환 유동하는 내부 열기의 흐르는 유량을 조절할 수 있게 구성한 예를 보여준다.

다음, 도3은 도2에 도시한 바와 마찬가지로 발열부(10) 상부에 방열부(20)가 위치하도록 하고 발열부(10) 및 방열부(20)가 상호간 폐순환회로 형태로 이루어지되, 폐순환회로로서 방열부(20)의 일측 통로상에 순환팬(50)를 설치하여 강제적으로 내부열기를 순환 유동시키고 필요시 순환팬(50)의 작동을 제어하여 내부 열기의 흐르는 유량을 조절할 수 있게 구성한 예를 보여준다.

다음, 도4는 도3에 도시한 바와 마찬가지로 폐순환회로로서 방열부(20)의 일측 통로상에 순환팬(50)을 설치하여 강제적으로 내부열기를 순환 유동시키되, 방열부(20)를 축열부(10)의 상부가 아닌 측면부에 설치한 예를 보여준다.

다음, 도5 내지 도7에 도시한 예는 본 고안인 전기히터를 도2에 예시한 개념을 보다 구체적으로 예시한 일례를 보여주는 것으로서, 기기본체(100)를 상,하로 구분하여 상부엔 방열부(20)와 열반사부(30)를 구성하고 하부엔 발열부(10)를 구성하여 이루어지는 예를 보여준다. 여기에서 방열부(20)를 이루는 관체의 경우 원통형으로서 적은 공간에서 열교환이 이루어지는 방열량을 충분히 확보하고자 지그재그 형태로 길게 형성하되, 내부 열기의 흐름에 저항을 적게 받도록 방향전환이 이루어지는 부위는 만곡형태로 연결이 이루어지도록 함이 바람직하다. 또한 방열부(20)에서는 원적외선의 발생이 이루어지도록 미리 관체의 표면에 원적외선 발생을 위한 세라믹 코팅을 수행하게 된다. 또한, 열반사부(30)의 경우 방열부(20)에서 발생되는 열이 방열부(20)를 감싸고 있는 외기를 신속하게 가열시키고 이렇게 가열된 열기가 반사되어 원거리에 지향성을 갖고 보다 효과적으로 도달할 수 있도록 구성되는바, 그 형태는 예를 들면 방열부(20)를 중심으로 볼때 후부를 포함하여, 필요에 따라서 전방으로만 열방사가 지향적으로 이루어지도록 하고자 하는 경우엔 상하부 및 좌우측부위를 포함한, 즉 전방을 제외한 모든 부위에 반사판 형태로 구성할 수 있다.

그리하여, 본 고안에 의한 전기히터를 작동시키고자 하는 경우엔 예를 들면, 도5 및 도6에 도시한 형태의 경우, 우선 발열부(10)는 내부열원(12)으로서 축열재를 채택하게 되면 심야전력을 이용하여 종래와 같이 내부열원(10)을 가열시켜 축열시켰다가 주간에 실내 난방을 위하여 가동시키고자 하는 경우 유량조절용 댐퍼(40)를 개방하면 내부 열기가 순환되지 못하고 정체상태에 있던 폐순환회로가 개방되면서 발열부(10)의 내부열원(12)에 의하여 가열되어 공기유통로(14)의 내부에 있던 뜨거운 열기는 배출구(16)를 경유, 자연적으로 상승되면서 방열부(20)의 내부로 이동하고 방열부(20)의 외부에 있던 외기와 열교환이 이루어지면서 방열에 의한 냉각이 이루어지고, 이와 같이 냉각이 이루어지게 되는 내부 열기는 반대로 자연적으로 하강하여 발열부(10)의 유입구(18)를 경유, 다시 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)로 공급되는 자연대류에 의한 폐순환 작동이 연속적이고도 자연적으로 이루어지게 된다. 물론 순환팬(50)을 채택하여 활용하는 경우엔 순환팬(50)을 작동시키면 발열부(10)의 내부통로(14)에 대기하고 있던 뜨거운 열기가 방열부(20)를 거쳐 다시 발열부(10)로 복귀하는 내부열기의 폐순환 작동이 강제적으로 이루어지게 된다. 이때, 방열부(20)는 내부열기에 의하여 가열이 되면서 표면에서 원적외선이 발산되고 열반사부(30)에 의하여 지향성을 갖는 원적외선 방사에 의한 실내 난방이 가능하게 된다.

물론, 도7에 도시한 형태의 경우엔 발열부(10)를 내부열원(12)으로서 전열소자를 채택한 형태로서 작동과정은 전열소자인 내부열원(12)을 작동시 전기로 직접 작동시키는 것이외에는 전술한 작동과정과 동일하므로 구체적인 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 고안인 전기히터에 의하면 내부열기의 순환이 이루어지는 폐순환회로를 채택하여 발열부(10)의 내부열원(12)에서 발생되는 유해가스의 외부 배출을 원천적으로 차단하여 쾌적한 실내난방이 가능하게 되고, 난방목적으로 사용한 후에 남게되는 폐열은 모두 다시 재순환시켜 재활용이 가능하도록 하며, 이에 따라 한정된 축열량이나 발열량을 보다 장시간에 걸쳐 효과적으로 활용할 수 있게 되고, 기존의 열풍을 실내로 공급하는 열풍방식이 아니라 본 고안이 가지고 있는 특유의 열방사 방식을 채택하고 내부열원(12)으로 부터 발생된 모든 열을 방열부(20)에 의한 원적외선 방사열로 전환시키면서 난방시 열반사부(30)에 의하여 지향성을 갖도록 하여 실내 난방의 효과를 즉시 얻을 수 있는 동시에, 원적외선의 발산에 의한 난방 방사열의 도달거리를 증대시켜 인체에 유익하고도 보다 효과적인 난방이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 본 고안의 경우 열풍식이 아닌 열방사 방식을 채택하여 송풍팬을 사용하지 아니하고 자연순환방식에 의한 난방이 이루어지도록 하는 경우, 송풍팬의 작동에 의한 소음의 발생을 방지하고 송풍팬의 유지 관리 필요성이 전혀 없으므로 전체적으로 운전비용을 절감할 수 있어 보다 경제적인 난방이 가능하게 된다.

또한, 본 고안의 경우 필요시 내부 공기순환통로상에 유량조절용 댐퍼(40)나 강제급송용 순환팬(50)을 설치하여 내부열원에 의한 축열량이나 발열량의 사용시간을 조절하거나 열방사부의 설치 위치를 선택적으로 활용할 수 있도록 하여 난방분야에서 보다 효과적으로 활용할 수 있는 등의 우수한 효과를 갖는다.

Claims (4)

1. 축열재나 전열소자와 같은 열원을 활용하여 난방을 행하는 통상의 난방기기에 있어서,

   내부에 축열재나 전열소자와 같은 내부열원(12)를 중심으로 공기 유통로(14)를 갖고 있는 발열부(10)와,

   상기 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)의 외측에 위치한 배출구(16)와 유입구(18)사이로서 외부에 연결 설치되고 관체 형태로 이루어지는 방열부(20)와,

   상기 방열부(20)와 일정거리가 이격되게 설치되고 상기 방열부(20)로 부터 발산되는 열을 지향성을 갖도록 방사시키기 위한 열반사부(30)의 결합 형태로 이루어져,

   상기 발열부(10)에서 발생되는 열이 내부공기에 의하여 상기 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)와 배출구(16), 상기 방열부(20), 상기 발열부(10)의 유입구(18) 및 내부 공기유통로(14)에 다시 이르는 폐열재순환에 의한 폐회로에 의하여 방열이 이루어지게 구성되는 것을 특징으로 하는 전기히터.
2. 청구항1에 있어서,

   상기 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)와 배출구(16), 상기 방열부(20), 상기 발열부(10)의 유입구(18)로 이루어지는 상기 폐순환회로 상에 유량조절용 댐퍼(40)를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 히터.
3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 발열부(10)의 내부 공기유통로(14)와 배출구(16), 상기 방열부(20), 상기 발열부(10)의 유입구(18)로 이루어지는 상기 폐순환회로 상에 순환팬(50)을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기히터.
4. 청구항1에 있어서,

   상기 배출구(16)가 상기 유입구(18)보다 상기 발열부(10)의 상부 위치에 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기히터.