KR20090053031A - Heater using carbon powder - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소분말을 이용한 발열기에 관한 것으로, 열수나 전기발열체로부터 가열된 탄소분말의 비산을 이용하여 실내를 난방할 수 있도록 된 구조로서, 단시간에 고온으로 난방할 수 있는 고효율의 발열기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat generator using carbon powder, and a structure that can heat the room by using the scattering of the carbon powder heated from the hot water or electric heating element, and relates to a high efficiency heat generator that can be heated to a high temperature in a short time. .

본 발명에 따르면, 발열원이 있는 열매체관; 열매체관의 외측에 양단부가 고정되고 내부는 진공인 다수개의 방열관; 상기 방열관의 외부에 부착된 다수개의 방열핀; 상기 방열관의 내부에 위치된 탄소분말;을 포함하여 구성된 탄소분말을 이용한 발열기가 제공된다.According to the present invention, the heat medium tube having a heating source; A plurality of heat dissipation tubes having both ends fixed to an outer side of the heat medium tube and having a vacuum inside; A plurality of heat dissipation fins attached to the outside of the heat dissipation tube; Provided is a heat generator using a carbon powder comprising a; carbon powder located inside the heat dissipation tube.

발열기, 탄소분말, 방열관, 방열핀, 난방 Heater, Carbon Powder, Heat Sink, Heat Sink, Heating

Description

탄소분말을 이용한 발열기{Heater using carbon powder}Heater using carbon powder

본 발명은 탄소분말을 이용한 발열기에 관한 것으로, 열수나 전기발열체로부터 가열된 탄소분말의 비산을 이용하여 실내를 난방할 수 있도록 된 구조로서, 단시간에 고온으로 난방할 수 있는 고효율의 발열기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat generator using carbon powder, and a structure that can heat the room by using the scattering of the carbon powder heated from the hot water or electric heating element, and relates to a high efficiency heat generator that can be heated to a high temperature in a short time. .

[문헌 1] 한국 특허공개 제10-2007-0012780호, 2007.01.29[Document 1] Korean Patent Publication No. 10-2007-0012780, 2007.01.29

발열기는 실내를 난방하기 위한 장치로서 스팀이나 온수 등을 열매체로 이용하고, 가열장치로 전기에 의한 발열체를 사용하기도 한다. 이와 같은 발열기는 실내를 난방하거나 비닐 하우스 등에 설치되어 농작물의 생육 환경에 적합한 온도로 가열하고나 각종 산업 현장에서 제품 생산에 적합한 온도 조건을 만들기 위해 사용되는 등 많은 산업 분야에서 사용된다.The heat generator is a device for heating the room using steam or hot water as a heat medium, and a heating element using electricity as a heating device. Such a heat generator is used in many industries, such as heating the room or installed in a plastic house, such as to heat to a temperature suitable for the growing environment of crops or to create a temperature condition suitable for the production of products in various industrial sites.

이와 같은 발열기는 온수관과, 온수관에 연통되게 설치된 다수개의 방열관, 방열관에 설치된 다수개의 방열핀으로 구성되고, 온수관으로 온수를 공급하거나 온수관에 설치된 발열체를 가열하여 열을 얻으며, 발생된 열은 방열관과 방열핀을 통하여 공기를 가열하는 구조로 되어 있다. 물론 열을 전달하는 매체로 스팀이나 물이 사용된다.The heat generator is composed of a hot water pipe, a plurality of heat dissipation pipes installed in communication with the hot water pipes, a plurality of heat dissipation fins installed on the heat dissipation pipes, and supply heat to the hot water pipes or heat the heating elements installed in the hot water pipes to generate heat. The heat is heated to the air through the heat radiating pipe and the heat radiating fins. Of course, steam or water is used as a heat transfer medium.

그러나 종래의 구조에서는 단시간에 고열로 방열할 수 없는 문제점이 있는데, 이는 열매체로 물을 사용하고, 물을 가열하는 발열체의 한계에서 비롯된다. 버섯 재배사에 사용되는 경우를 보면, 단시간에 높은 온도로 올려야 버섯의 생장이 활발할 수 있는데, 종래의 경우는 50℃ 이상으로 난방하기가 어렵고 오랜 시간이 필요하였다. 양송이 버섯의 경우 실내 온도가 75~85℃ 정도에서 활발한 생장을 하게 되는데, 종래의 발열기로써 근접한 온도로 올리기 위하여 많은 전기 에너지나 화석 에너지를 사용하여야 했고, 오랜 시간이 소요되어 비 효율적이었다.However, in the conventional structure, there is a problem in that heat can not be radiated with high heat in a short time, which is caused by the limitation of the heating element that uses water as a heat medium and heats water. When used in mushroom cultivation, the growth of mushrooms can be active only to raise the temperature to a high temperature in a short time, in the conventional case it was difficult to heat more than 50 ℃ and a long time was required. In the case of mushroom mushrooms, the room temperature is actively grown at about 75 ~ 85 ℃. In order to raise the temperature close to the conventional heat generator, much electric energy or fossil energy has to be used, and it is inefficient because it takes a long time.

상기와 같은 버섯 재배사뿐만 아니라, 주택이나 사무실을 비롯하여 공장 등에서 적정 온도를 올리는 데 많은 시간이 소요되었고, 이것 또한 일정 온도 이상으로 난방할 수가 없었다.In addition to the mushroom growers as described above, it took a lot of time to raise the appropriate temperature in a house, office, factory, etc., this also could not be heated above a certain temperature.

본 발명은 상기의 종래 발열기의 문제점을 해소하여 단시간에 70℃ 이상의 고온으로 난방할 수 있는 구조를 제공함에 목적이 있고, 이를 달성하기 위하여 열전달 매체로 극미세 탄소분말을 진공의 방열관에 넣고, 탄소분말이 스팀이나 온수 또는 발열체로부터 열을 전달받아 방열관에서 비산되면서 방열관의 상층부를 통해 외부로 연전달하는 구조를 제공함으로써 단시간에 실내 온도를 고온으로 난방할 수 있도록 한다.The present invention aims to solve the above problems of the conventional heat generator and to provide a structure capable of heating at a high temperature of 70 ℃ or more in a short time, in order to achieve this, put a fine carbon powder as a heat transfer medium in a heat radiation tube of vacuum, The carbon powder receives heat from steam or hot water or a heating element, scatters in the heat dissipation tube, and transmits the heat to the outside through the upper layer of the heat dissipation tube, thereby allowing the room temperature to be heated to a high temperature in a short time.

본 발명에 따르면, 스팀이나 온수 등의 열매체가 진공의 방열관에 있는 극미세 탄소분말을 가열하고, 가열된 탄소분말이 단시간에 방열관의 상부로 비산되면서 외부로 열전달하게 되어, 스팀이나 온수 등에 의한 방열관으로의 열전달보다 짧은 시간에 고온으로 외기를 가열할 수 있게 되어, 짧은 시간에 높은 온도의 난방을 요하는 각종 산업부분에서 에너지 절감은 물론이고 열전달 효율이 증대되는 효과가 있다.According to the present invention, the heat medium such as steam or hot water heats the ultra fine carbon powder in the vacuum heat dissipation tube, and the heated carbon powder is transferred to the upper portion of the heat dissipation tube in a short time to heat transfer to the outside. It is possible to heat the outside air at a high temperature in a short time than the heat transfer to the heat radiating tube, thereby saving energy as well as heat transfer efficiency in various industrial parts requiring high temperature heating in a short time.

본 발명에 의한 탄소분말을 이용한 발열기는 발열원이 있는 열매체관(1); 열매체관(1)의 외측에 양단부가 고정되고 내부는 진공인 다수개의 방열관(2); 상기 방열관(2)의 외부에 부착된 다수개의 방열핀(3); 상기 방열관(2)의 내부에 위치된 탄소분말(4);을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Heater using a carbon powder according to the present invention is a heat medium tube (1) having a heat source; A plurality of heat dissipation tubes 2 having both ends fixed to an outer side of the heat medium tube 1 and having a vacuum inside; A plurality of heat dissipation fins 3 attached to the outside of the heat dissipation tube 2; It characterized in that it comprises a; carbon powder 4 located inside the heat dissipation tube (2).

상기의 발열원은 순환되는 스팀 또는 온수이거나, 카본섬유히터(5) 등으로 제조된 발열체이다.The heat generating source is steam or hot water circulated, or a heating element made of carbon fiber heater 5 or the like.

그리고 열매체관(1)은 발열원의 종류에 따라 다르게 실시되는데, 스팀 또는 온수가 흐르는 구조일 때에는 한 가닥의 직렬형태 또는 다수 가닥의 병렬형태로 구성된 관의 형태이다. 즉, 직렬형태인 경우는 도 9에 도시된 바와 같이 스팀이나 온수가 유입되고 유출되는 한 가닥의 파이프이고, 한 가닥의 파이프인 열매체관(1)에 다수개의 방열관(2)이 설치된 구조이다. 그리고 병렬형태인 경우는 도 10에 도시된 바와 같이 두 가닥의 관체가 양측 끝단부 끼리 서로 연결되고, 끝단부 열결부에 유입구와 유출구가 형성된 구조이다.And the heat medium tube (1) is carried out differently depending on the type of heat source, when the steam or hot water flows in the form of a tube consisting of one strand in series or multiple strands in parallel. That is, in the case of the serial form, as shown in FIG. 9, one pipe is a pipe in which steam or hot water flows in and out, and a plurality of heat dissipation pipes 2 are installed in the heat medium pipe 1, which is one pipe. . And in the case of a parallel form, as shown in FIG. 10, the two strands are connected to each other at both ends, and an inlet and an outlet are formed at the ends of the thermal coupling parts.

그리고 발열원이 전기에 의한 발열체인 경우에는 상기의 열매체관(1)은 밀폐된 구조이어야 한다. 발열체는 다양한 형태 및 구조를 가질 수 있고, 가장 이상적으로는 카본섬유히터(5)이다.And if the heating source is a heating element by electricity, the heat medium tube (1) should be a sealed structure. The heating element may have various shapes and structures, and most ideally, the carbon fiber heater 5.

또한 발열원이 전기에 의한 발열체인 경우로서, 도 1과 도 4와 같은 실시예에서는 제어장치(8)가 설치될 수 있다. 제어장치(8)에서는 카본섬유히터(5)의 발열온도를 제어하고, 작동시간 등의 타이머 기능을 하게 된다.In addition, as the heat generating source is a heat generating element by electricity, the control device 8 may be installed in the embodiment as shown in FIGS. 1 and 4. The control device 8 controls the heat generation temperature of the carbon fiber heater 5 and functions as a timer such as an operating time.

상기의 구조에서 사용되는 탄소분말은 극미세 분말로 나노 미터(nm)단위의 결정 물질이다. 극미세 탄소분말은 독특한 물리적, 전기적, 기계적 그리고 전자적 특징을 가지는 것으로, 전기 전도성과 기계적 강도 및 내열성이 높고, 광원과 같은 저항성 발열체로 작용한다.The carbon powder used in the above structure is an extremely fine powder and is a crystalline material in nanometer (nm) units. The ultra fine carbon powder has unique physical, electrical, mechanical and electronic characteristics, and has high electrical conductivity, high mechanical strength and heat resistance, and acts as a resistive heating element such as a light source.

그리고 나노 결정 물질의 공극 또한 나노 단위의 크기이고, 나노미터의 크기가 광파장 길이보다 작기 때문에, 흡수와 누락된 띠의 혼합, 추가된 띠의 재현, 공극 공명의 가능성과 같은 특수한 성질을 얻을 수 있게 되어, 가시광양자가 적외선 방사로 전환되는 저항성 전열체로 사용되는 것이다.And because the pores of nanocrystalline materials are also nanoscale in size, and nanometers are smaller than the wavelength of light, special properties such as absorption and mixing of missing bands, reproduction of additional bands, and the possibility of void resonance can be obtained. Thus, the visible photons are used as a resistive heat transfer body that is converted into infrared radiation.

이와 같은 나노단위의 탄소분말을 사용한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 전기를 이용하거나, 도 2와 도 3과 같이 온수 또는 스팀을 이용할 수 있다.The present invention using the carbon powder of such a nano unit may use electricity as shown in FIG. 1, or use hot water or steam as shown in FIGS. 2 and 3.

우선, 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이, 발열원으로서 발열체가 사용된 경우, 특히 카본섬유히터(5)를 이용한 발열기의 작용은 아래와 같다.First, as shown in Figures 5 and 7, when the heating element is used as a heat source, the action of the heat generator using the carbon fiber heater 5 is as follows.

방열관(2)은 진공의 상태로 그 내부에 탄소분말(4)이 들어 있고, 탄소분말(4)의 양은 방열관(2)에서 비산이 자유로운 정도이면 된다. 그리고 방열관(2)은 "U"와 같은 형상으로 굴곡되고, 양단부는 열매체관(1)의 외부에 부착되어 기밀된 구조이다. 이러한 방열관(2)은 다수개가 설치되고, 각각의 방열관(2)의 외부에는 열방사를 면적을 증대시키는 방열핀(3)이 다수 개씩 설치되어 있다.The heat dissipation tube 2 is in a vacuum state, and the carbon powder 4 is contained therein, and the quantity of the carbon powder 4 should just be a degree to which the heat dissipation tube 2 can be scattered freely. The heat dissipation tube 2 is bent in a shape such as "U", and both ends are attached to the outside of the heat medium tube 1 and are hermetically sealed. A plurality of such heat dissipation tubes 2 are provided, and a plurality of heat dissipation fins 3 are provided on the outside of each heat dissipation tube 2 to increase the area of heat radiation.

전기에 의해 카본섬유히터(5)가 가열되면, 방열관(2)의 탄소분말(4)로 열이 전달되고, 가열된 탄소분말(4)은 진공인 방열관(2)의 상부로 급속히 비산된다. 비산된 탄소분말(4)은 방열관(2)의 상층부 벽면에 부딪혀 열전도가 상층부로 빨리 이 루어지고, 방열관(2)과 방열핀(3)으로 급속한 열전도가 이루어진다. 싱층부로 열을 전달한 탄소분말(4)은 다시 하부로 내려와 다시 열로 충전되고, 다시 상층으로 비산되어 열전도하는 것이 반복 순환되어 끊임없이 열전달이 이루어지게 된다. 따라서 계속 순환되는 탄소분말(4)에 의해 방열핀(3)은 순식간에 가열되고, 방열핀(3)은 실내 난방을 위해 열을 방사하게 된다. 그리고 카본섬유히터(5)의 작동이 멈추면 탄소분말(4)은 다시 낙하하여 쌓이게 된다.  When the carbon fiber heater 5 is heated by electricity, heat is transferred to the carbon powder 4 of the heat dissipation tube 2, and the heated carbon powder 4 rapidly dissipates to the upper portion of the heat dissipation tube 2 which is a vacuum. do. The scattered carbon powder 4 hits the upper wall of the heat dissipation tube 2 and quickly conducts heat conduction to the upper layer, and rapid heat conduction is performed by the heat dissipation tube 2 and the heat dissipation fin 3. The carbon powder 4, which transfers heat to the single layer part, is lowered again to be charged with heat again, and scattered to the upper layer again to conduct heat conducting repeatedly, thereby continuously transferring heat. Therefore, the heat radiation fins 3 are instantly heated by the carbon powder 4 which is continuously circulated, and the heat radiation fins 3 radiate heat for indoor heating. When the operation of the carbon fiber heater 5 is stopped, the carbon powder 4 is dropped again and accumulated.

유체의 열매체의 경우는 온수 또는 스팀 등이 될 수 있는데, 이 경우는 도 8과 같이 열매체관(1)을 통하여 온수 또는 스팀이 흐르게 되는 구조이다. 열매체관(1)은 하나의 관으로 된 직렬형태의 도 6과 도 9와 같은 구조가 있고, 병렬형태의 도 10과 같은 구조가 있다. 직렬과 병렬은 열매체관(1)의 접속형태에 따른 것으로, 다수개의 열매체관(1)이 직선 또는 곡선과 같이 하나의 관로를 형성시키면 직렬형태이고, 다수개의 열매체관(1)이 나란히 배치되고 단부가 서로 연결된 경우 병렬형태이다.The heat medium of the fluid may be hot water or steam. In this case, hot water or steam flows through the heat medium pipe 1 as shown in FIG. 8. The heat medium tube 1 has a structure as shown in Figs. 6 and 9 in a series of one tube, and a structure as shown in Fig. 10 in a parallel form. The series and parallel are in accordance with the connection form of the heat medium tube (1), when a plurality of heat medium tube (1) forms a single line, such as a straight line or a curve, is in series, and the plurality of heat medium tubes (1) are arranged side by side When the ends are connected to each other, they are parallel.

상기의 직렬 또는 병렬형태는 사용하는 곳의 상황에 맞게 적절히 선택하여 실시하면 되는 것으로, 두 가지 형태 모두 방열관(2)과 열매체관(1)의 설치 구조는 도 8과 같이 동일하다.What is necessary is just to select and implement said series or parallel form suitably according to the situation of using, In both forms, the installation structure of the heat dissipation pipe 2 and the heat medium pipe 1 is the same as FIG.

열매체관(1)으로 유입된 고온의 스팀이나 온수는 도 8의 탄소분말(4)을 가열하게 되고, 열을 얻은 탄소분말(4)은 진공의 방열관(2)의 상부로 비산되어 상부를 급속히 가열하게 된다. The high temperature steam or hot water introduced into the heat medium tube 1 heats the carbon powder 4 of FIG. 8, and the obtained carbon powder 4 is scattered to the upper portion of the vacuum heat dissipating tube 2 so that the upper portion is heated. Heating rapidly.

이와 같은 본 발명은 일반적인 발열기의 형태인 도 1 내지 도 4의 구조로 제 조될 수 있고, 특히 도 4의 경우에는 내부가 어느 정도 투과되는 한지 또는 간유리 등의 판재가 부착된 커버(6)가 발열기의 전방에 케이스의 일부분으로 설치되면, 내부에 설치된 작동램프(7)의 불빛을 통해 작동 여부를 확인할 수 있는 편리함이 있다.The present invention can be manufactured in the structure of Figs. 1 to 4, which is a form of a general heater, in particular, in the case of Figure 4 is the cover 6 is attached to a plate, such as a sheet or glass, such as to what extent the interior is permeable When installed as part of the case in front of the heater, there is a convenience that can be confirmed whether the operation through the light of the operation lamp (7) installed therein.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 전체 외관 사시도1 to 4 is a perspective view of the overall appearance of the present invention

도 5는 카본섬유히터를 이용한 실시 예시도5 is an exemplary embodiment using a carbon fiber heater

도 6은 유체를 발열원으로 이용한 경우의 실시 예시도6 is an exemplary embodiment when a fluid is used as a heating source

도 7은 카본섬유히터를 이용한 실시 예시의 단면도7 is a cross-sectional view of an embodiment using a carbon fiber heater

도 8은 유체를 발열원으로 이용한 경우의 단면도8 is a cross-sectional view when a fluid is used as a heating source

도 9는 열매체관이 직렬형태로 실시된 예시도9 is an exemplary view in which the heat medium tube is implemented in series

도 10은 열매체관이 병렬형태로 실시된 예시도10 is an exemplary view in which the heat medium pipe is carried out in parallel form

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 : 열매체관 2 : 방열관1: heat medium tube 2: heat radiating tube

3 : 방열핀 4 : 탄소분말3: heat sink fin 4: carbon powder

5 : 카본섬유히터 6 : 커버5: carbon fiber heater 6: cover

7 : 작동램프 8 : 제어장치7: operation lamp 8: control device

Claims (5)

발열원이 있는 열매체관(1); 열매체관(1)의 외측에 양단부가 고정되고 내부는 진공인 다수개의 방열관(2); 상기 방열관(2)의 외부에 부착된 다수개의 방열핀(3); 상기 방열관(2)의 내부에 위치된 탄소분말(4);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 탄소분말을 이용한 발열기.Heating medium tube (1) having a pyrogen source; A plurality of heat dissipation tubes 2 having both ends fixed to an outer side of the heat medium tube 1 and having a vacuum inside; A plurality of heat dissipation fins 3 attached to the outside of the heat dissipation tube 2; Carbon powder (4) located inside the heat dissipation tube (2); heat generator using a carbon powder comprising a. 제 1항에 있어서, 발열원은 순환되는 스팀 또는 온수임을 특징으로 하는 탄소분말을 이용한 발열기.The heat generator using a carbon powder according to claim 1, wherein the heat generating source is steam or hot water circulated. 제 1항에 있어서, 발열원은 카본섬유히터(5)로 제조된 발열체임을 특징으로 하는 탄소분말을 이용한 발열기.The heating element using a carbon powder according to claim 1, wherein the heating element is a heating element made of a carbon fiber heater (5). 제 1항에 있어서, 열매체관(1)은 스팀 또는 온수가 흐르는 구조로서, 한 가닥의 직렬형태 또는 다수 가닥의 병렬형태로 구성됨을 특징으로 하는 탄소분말을 이용한 발열기.The heat generator using a carbon powder according to claim 1, wherein the heat medium tube (1) has a structure in which steam or hot water flows, and is composed of one strand in series or multiple strands in parallel. 제 1항에 있어서, 열매체관(1)은 밀폐된 구조이고, 그 내부에 카본섬유히터(5)가 설치됨을 특징으로 하는 탄소분말을 이용한 발열기.The heat generator using a carbon powder according to claim 1, wherein the heat medium tube (1) has a sealed structure and a carbon fiber heater (5) is installed therein.
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