KR20090040511A - A radient system using positive temperature coefficient heaters and heatpipes - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기존의 난방장치에 비해 적은 전력으로 난방을 할 수 있는 전기를 사용하는 원적외선 복사난방장치에 관한 것이다.The present invention relates to a far-infrared radiant heating apparatus using electricity capable of heating with less power than conventional heating apparatuses.
본 발명에서 주요 핵심 소자로 사용되는 소재인 히트파이프, 정온히터 및 복사난방에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.The heat pipe, the constant temperature heater, and the radiant heating, which are the materials used as the main core elements in the present invention, are described in detail as follows.
전열관(傳熱管)이라고도 불리우는 히트파이프는 우주선의 방열용으로 1942년 미국의 제너럴모터스사(社)에서 제작되었으나 실용화된 것은 1960년대 이후이다. 히트파이프는 그 내부를 배기(排氣)한 파이프로 안쪽에 휘발성 액체를 가득 넣은 것이다. 히트파이프는 한쪽 끝에 열을 가하면 액체는 증발하여 열에너지를 가지면서 다른 끝으로 이동한다. 파이프의 다른 끝에서 방열하고, 속을 지나 본래의 위치로 돌아오는 구조로 되어 있다. 히트파이프 본체(本體)의 재료는 구리, 스테인리스강, 세라믹스, 텅스텐 등이 사용되고, 내부의 휘발성 물질로는 메탄올, 아세톤, 물, 수은 등을 사용한다.Heat pipes, also called heat pipes, were manufactured by General Motors of the United States in 1942 for heat dissipation of spacecraft, but have been put into practice since the 1960s. The heat pipe is a pipe exhausted from the inside, filled with volatile liquid inside. In a heat pipe, when heat is applied to one end, the liquid evaporates and moves to the other end with thermal energy. It dissipates at the other end of the pipe and passes through it to return to its original position. Copper, stainless steel, ceramics, tungsten, etc. are used as a material of a heat pipe main body, and methanol, acetone, water, mercury, etc. are used as an internal volatile substance.
정온히터란 일반적으로 PTC 히터를 말하며, PTC(Positive Temperature Coefficient)발열체는 정비례 온도계수를 가지는 반전도성 세라믹 소자이다. PTC는 임계온도에 도달하기 전에는 주위온도가 높아질수록 전기저항이 낮아지며, 온도가 임계온도에 도달 후부터 융점에 이르는 시간까지 온도가 높아짐에 따라 전기저항이 현저하게 증가하여 정온을 유지하는 특성이 있다. 따라서 PTC 발열체를 이용할 경우 바이메탈 등을 연결할 필요가 없어 전기회로 구성이 간단해지는 장점이 있다. 또한 입력 전원에 상관없이 내부에 설정된 퀴리 온도(Curie temperature)에 의해 일정온도를 유지할 수 있으므로 종래의 세라믹 히터에 비하면 더욱 안전하고 편리하고 발열 성능도 우수하다. A constant temperature heater is a PTC heater, and a PTC (Positive Temperature Coefficient) heating element is a semiconducting ceramic element having a directly proportional temperature coefficient. As the temperature increases from the time of reaching the melting point to the melting point, the electrical resistance increases markedly to maintain a constant temperature, so when the PTC heating element is used, there is no need to connect bimetal, etc. In addition, regardless of the input power source can maintain a constant temperature by the Curie temperature (Curie temperature) set inside, so it is safer and more convenient than conventional ceramic heaters and excellent heat generation performance.
열 전달의 종류에는 크게 열 전도 , 열 대류 , 열 복사 현상 등으로 분류할 수 있다. 열 전도 현상은 두 물체의 접촉으로 높은 물체의 온도가 저온의 물체로 이동하는 현상이고, 열 대류 현상은 기체가 열을 받으면 부피가 팽창하고 밀도가 낮아지므로 상대적으로 가벼워져 위로 상승하고 저온의 공기는 밀도가 커져서 아래로 내려온다. 공기 분자들의 집단적 흐름에 의해서 열이 동반하여 순환되는 현상이고, 열 복사 현상은 중간 매체를 통하지 않고 고온의 물체에서 저온의 물체로 열의 입자가 직접 이동하는 것으로, 고온의 물체는 전자기파의 형태로 열을 방출하여 온도가 내려가고 저온의 물체는 이 전자기파를 흡수하여 온도가 올라가는 특징이 있다. The types of heat transfer can be classified into heat conduction, heat convection, and heat radiation. Thermal conduction is a phenomenon in which the temperature of a high object moves to a low temperature object by the contact of two objects, and the heat convection phenomenon is relatively light, rising upward and low temperature air as the gas expands and loses density when heated. Is denser and comes down. Heat is circulated along by the flow of air molecules, and heat radiation is a phenomenon in which heat particles move directly from a hot object to a cold one without passing through an intermediate medium. The temperature is lowered by emitting light, and the low-temperature object absorbs the electromagnetic wave, and the temperature is increased.
한편, 건강분야에서 매우 주목받고 있는 원적외선 복사체는 열을 가할 때에 원적외선을 복사하게 되며 열에너지와 빛에너지로 변환되는 기능을 가진 재료이다. 원적외선 복사체에 열을 가해 주면 빛에너지가 복사되어 나오는데, 원적외선을 방 사하는 물질로 널리 알려진 숯,황토 등을 가열하면 복사파장이 발생하는데 이는 인체의 감각에 작열감이 없으며, 온화하고 부드러운 열감을 주며, 신진대사의 촉진에 도움을 주는 효과가 있다.On the other hand, far infrared radiation, which is attracting much attention in the health field, radiates far infrared rays when heat is applied, and is a material having a function of converting into thermal energy and light energy. When heat is applied to the far-infrared radiation, light energy is radiated. Radiant wavelengths are generated when heating charcoal, ocher, etc., which is widely known as a material that emits far-infrared rays. This has the effect of promoting metabolism.
종래의 전기를 이용한 라디에이터는 공기를 가열시켜 먼지의 농도가 높아지고, 공간내의 이산화탄소량을 증대시키고,두통이나 공기오염이 생긴다. 또한, 전열선을 사용하는 난방장치의 경우에는 공간 전체를 데우지 않고, 국부적인 부분만 난방이 되며, 사용시 히팅부분은 작열감이 생기고 비 히팅부분은 냉방감이 동시에 느끼지며, 난방효과가 완전하지 못한 점이 있다. 또한 이러한 난방장치는 대류난방을 기초로 만들었기 때문에 넓은 공간에서는 많은 열량이 필요하다. 대략 현재 나와있는 난방제품의 용량을 보게 되면 13.2㎡(4평)을 난방하기 위해서는 시간당 1.5~2Kw의 전력이 필요하다. Conventional electric radiators heat air to increase the concentration of dust, increase the amount of carbon dioxide in the space, and cause headaches and air pollution. In addition, in the case of a heating device using a heating wire, only the local part is heated without heating the entire space, and when used, the heating part produces a burning sensation and the non-heating part feels the cooling feeling at the same time, and the heating effect is incomplete. have. In addition, since these heating devices are based on convection heating, a large amount of heat is required in a large space. If you look at the current capacity of heating products, you need 1.5 ~ 2Kw per hour to heat 13.2㎡ (4 pyeong).
본 발명은 이러한 단점들을 해소하고, 건강에 좋고 쾌적한 난방 시스템을 개발하고자 한다. 그리고 넓은 면적을 난방할 때 온수순환식 난방은 보일러의 설치가 필요하고 보일러에서 거리가 멀어질수록 난방효율이 낮아지며, 효율 대비 에너지 소모가 지나치게 많은 단점이 있기에 본 발명에서는 소량의 전력을 사용하면서도 난방에 필요한 열량을 효과적으로 발산할 수 있는 소재 및 체결 기술을 사용한 경제적인 난방 장치를 개발하는 것이다.The present invention seeks to address these shortcomings and to develop a healthy and comfortable heating system. And when heating a large area hot water circulation heating requires the installation of the boiler and the heating efficiency is lower as the distance away from the boiler, the energy consumption is too much compared to the efficiency, so in the present invention heating while using a small amount of power It is to develop an economical heating system using materials and fastening technology that can effectively dissipate the required heat.
본 발명은 정온히터 및 히트파이프를 이용한 라디에이터로 소모되는 전력량이 적으므로 난방비 절감에 효과적이다. 따라서 복사 난방이 필요한 곳에 간편하게 설치하여, 종래의 난방 방식에 비해 축열효과가 뛰어나 따뜻하면서도 인체에 무해 한 성분의 방출이 없으므로 건강하고 쾌적한 난방장치로 사용할 수 있다.The present invention is effective in reducing the heating cost because the amount of power consumed by a radiator using a constant temperature heater and a heat pipe is small. Therefore, it can be easily installed in the place where radiant heating is needed, and excellent heat storage effect compared to the conventional heating method, it can be used as a healthy and comfortable heating device because there is no emission of components harmless to the human body.
또한 본 발명특허를 이용하면 대략 0.3~0.5Kw의 전력으로 13.2㎡(4평)의공간을 항상 따뜻하게 유지할 수 있다.In addition, using the patent of the present invention can maintain a space of 13.2 m 2 (4 pyeong) at all times with a power of approximately 0.3 ~ 0.5Kw.
본 발명은 본 발명인이 특허로 등록한 10-0664326 (정온히터와 히트파이프를 이용한 난방장치) 및 10-0664327 (정온히터와 히트파이프를 이용한 구조재)의 기술을 개량한 정온히터와 히트파이프를 이용한 복사난방장치에 관한 것이다. The present invention is a radiation radiation using a constant temperature heater and heat pipe which is improved by the inventors patented 10-0664326 (heating device using a constant temperature heater and heat pipe) and 10-0664327 (structural material using a constant temperature heater and heat pipe) It relates to a heating device.
따라서 본 발명은 종래의 난방장치보다 개선된 라디에이터를 제공하기 위해, 원적외선코팅막(12)이 도포된 금속케이스(13)내에 정온히터(20), 히트파이프(15), 원적외선방사재(14)가 내장된 복사방열장치(10) 및 상기 복사방열장치(10)를 지지판(30)에 부착시킨 후, 거치용 외곽틀(40)과 안전망(50)을 새롭게 제작한 정온히터와 히트파이프를 이용한 복사난방장치이다. Accordingly, the present invention provides a
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 핵심요소인 복사방열판의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 핵심요소인 복사방열판이 지지판에 부착된 것을 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 핵심요소인 방열판과 망을 이용한 라디에이터형 난방장치의 분해조립 사시도이고, 도 4는 본 발명을 이용한 라디에이터 장치의 조립된 모습을 보여주는 사시도이다. The present invention for achieving the above object will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a perspective view showing the structure of a radiating heat sink which is a key element of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing that the radiating heat sink is a core element of the present invention attached to a support plate, Figure 3 is a heat sink and the core element of the present invention and 4 is a disassembled perspective view of a radiator-type heating apparatus using a net, and FIG. 4 is a perspective view showing an assembled state of a radiator apparatus using the present invention.
먼저 본 발명의 핵심부분인 복사방열장치(10)은 도 1에서 도시한 바와 같이, First, the radiant
히트파이프(15)의 일단부에 부착된 정온히터(20)와, 상기 히트파이프(15) 및 정온히터(20)를 금속케이스(13)안에 넣고, 상기 금속케이스(13)와 히트파이프(15) 사이의 공간은 원적외선방사재(14)로 가득 채워지고, 상기 금속케이스(13) 양 측면은 칸막이(17)로 밀봉되어 있으며,상기 칸막이(17)중 하나는 정온히터(20)에 연결한 전선(16)이 외부로 빠져나와 있고, 금속케이스(13)의 외부는 원적외선코팅막(12)을 도포하여 원적외선이 방사될 수 있게 하고, 금속케이스(13)를 피스(19)와 피스홀(18) 및 나사를 이용하여 고정판(11)에 부착시켜 복사방열장치(10)을 완성한다. The
이때, 고정판(11)중의 금속케이스(13)이 부착된 면은 열이 반사할 수 있는 박막알류미늄과 같은 열반사판이 형성되는 것이 바람직하며, 금속케이스(13)이 부착되지 않는 반대면은 우렌탄, PE폼, PP폼, PS폼등의 단열재가 부착되어 상기 금속케이스(13)에서 발생한 열을 단열시키는게 바람직하다.At this time, the surface attached to the
이때 정온히터(20)는 별도의 바이메탈이 필요없이 온도조절이 가능하므로 간단한 회로로 구현될 수 있다. 즉, 정온히터(20)는 일정한 온도가 되면 저항값이 자동으로 늘어나 전력을 별도의 센서와 제어장치가 필요없이 자동으로 제어하는 기능이 있기 때문에 상대적으로 적은 전력량으로 난방에 필요한 온도를 안전하게 유지할 수 있다. At this time, the
정온히터(20)는 대략 5~15cm 이내의 소형이기 때문에 이를 난방에 적용하고자 하면 넓은 면적을 발열하는 기술이 필요하다. 상기의 정온히터(20)를 히트파이프(15) 일단부에 밀착하여 부착하게 되면 소량의 전력으로도 히트파이프(15)의 직 경과 길이만큼 가열이 가능해진다. 상기 정온히터(20)에 의해 가열된 히트파이프(15)가 금속케이스(13)안에 삽입이 되고, 상기 금속케이스(13)와 히트파이프(15) 사이를 원적외선이 나오는 물질로 가득 채우면 상기 히트파이프(15)에 의해 원적외선 방사재가 가열이 된다. 이때 원적외선방사재(14)는 히트파이프(15)에 의해 열이 공급되어 축열성을 가지게 되며, 60℃이내의 온도에서 복사난방 효과를 가지게 된다. Since the
넓은 면적을 난방할 때는 일단 축열된 복사방열장치(10)를 여러 개 사용하면 표면의 발열면적이 넓어지므로 난방효과가 증가한다. 이때 상기의 원적외선방사재(14)는 원적외선을 방사하는 황토, 숯, 소금, 세라믹, 운모, 맥반석 등이 유리하다. 또한 외부에 원적외선을 방사하기 위해 금속케이스(13)의 표면에는 세라믹 같은 원적외선을 방사하는 물질을 코팅 처리하거나 탄소등이 함침된 시트를 부착하는 것이 바람직하며 상기 금속케이스(13)의 표면의 열이 상기 원적외선코팅막(12)에 의해 원적외선 방사 효과가 높아져 더욱 쾌적한 복사난방이 가능하다. When heating a large area, the heating effect is increased because the heat generating area of the surface is widened by using a plurality of
한편, 상기 복사방열장치(10)를 바닥에서 일정 높이로 다수개를 거치하기 위해 전술한 부착 방법으로 지지판에 안착시키고, 도 3에 도시한 것처럼 다수의 복사방열장치(10)가 부착된 지지판을 외곽틀(40)에 안치하고, 이때 복사방열장치(10)는 복사방열장치(10)의 일단부분에 형성된 전선(16)을 이용하여 전원과 병렬로 체결하고, 상기의 외곽틀(40) 밑부분에는 다리를 형성하여 외곽틀(40)이 쓰러지지 않도록 하여 난방장치를 완성한다. 도 4는 이를 적절하게 사용한 일실시예를 도시한 것이다. On the other hand, in order to mount a plurality of the radiating
상기에 전술한 바와 같은 구조나 기능을 이용하여 난방을 할 수 있는 방법은 본 발명에 별도로 서술하지 않아도 본 특허의 범위 안에 들어간다고 할 수 있다. The method of heating using the above-described structure or function can be said to fall within the scope of the present patent even if not described in the present invention.
도 1 은 본 발명의 핵심요소인 복사방열판의 구조를 나타내는 사시도.Figure 1 is a perspective view showing the structure of the radiating heat sink that is the core element of the present invention.
도 2 는 본 발명의 핵심요소인 복사방열판이 지지판에 부착된 것을 보여주는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing that the radiation plate is a key element of the present invention attached to the support plate.
도 3 은 본 발명의 핵심요소인 방열판과 망을 이용한 라디에이터형 난방장치의 분해조립 사시도.Figure 3 is an exploded assembly perspective view of the radiator type heating apparatus using a heat sink and the net of the core element of the present invention.
도 4 는 본 발명을 이용한 라디에이터 장치의 조립된 모습을 보여주는 사시도.Figure 4 is a perspective view showing the assembled state of the radiator device using the present invention.
* 도면의 주요한 부호에 대한 설명.* Description of the major symbols in the drawings.
10 : 복사방열장치 11 : 고정판10: radiation radiator 11: fixed plate
12 : 원적외선코팅막 13 : 금속케이스12: far infrared coating film 13: metal case
14 : 원적외선방사재 15 ; 히트파이프14: far
16 : 전선 17 : 칸막이16: wire 17: partition
18 : 피스홀 19 : 피스18: piece hole 19: piece
20 : 정온히터20: constant temperature heater
30 : 지지판30: support plate
40 : 외곽틀40: outer frame
50 : 안전망50: safety net
Claims (3)
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Family Applications (1)
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KR1020070105902A KR20090040511A (en) | 2007-10-22 | 2007-10-22 | A radient system using positive temperature coefficient heaters and heatpipes |
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2007
- 2007-10-22 KR KR1020070105902A patent/KR20090040511A/en not_active Application Discontinuation
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