KR20100012452A - 원적외선 나노발열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명한 관형태의 세라믹 소재 초경내열성 절연체로 구성된 내부에 원적외선 방사 물질을 충진하여 가열함으로써 원적외선을 방사함과 동시에 원적외선에 의한 발열로 온열 및 난방효과와 원적외선 효과를 동시에 달성하여 에너지 효율을 극대화하는 원적외선 나노 발열장치에 관한 것으로서,

투명한 관형태의 초경 내열절연관 외부에 도전성 나노물질을 도포하여 저항을 형성하여 관 내부로 발열되도록 구성한 발열관 또는 투명 관형태의 절연체 내부에 발열선(heating coil)을 삽입하여 발열시키는 발열관 내부에 충진하여 열을 가하면 다량의 원적외선이 방사되는 세라믹 소재의 구 또는 분말 또는 일정한 모양의 형태를 가진 원적외선 방사물질과, 발열관을 지지하고 전기를 통전시키는 고정절연지지대 및 전기단자와, 전기를 인가하여 발열시킬 경우 열과 원적외선을 전면으로 반사시키는 반사판과, 안전을 위한 보호망을 포함한 외부 케이싱으로 구비한다.

나노코팅, 원적외선 방사물질, 고정 절연지지대, 저항발열부, 초경내열절연관, 반사판, 발열관

Description

원적외선 나노발열장치 {Far infrared ray and nano heating apparatus}

본 발명은 원적외선 나노 발열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명한 관형태의 초경 내열절연체 외부에 도전성 물질을 도포하여 저항을 형성하여 관 내부로 발열되도록 구성한 발열관 또는 투명 관형태의 절연체 내부에 발열선(heating coil)을 삽입하여 발열시키는 발열관 내부에 열을 가하면 다량의 원적외선을 방사하는 내열성 세라믹 소재의 원적외선 방사 물질을 충진하여 가열하고, 이를 1열 또는 다중열로 배열하여 전기를 승인하면 발열과 동시에 다량의 원적외선이 방사되어 원적외선 효과 및 이에 의한 온열 및 난방효과를 극대화할 수 있는 원적외선 나노 발열장치에 관한 것이다.

종래의 히터에는 세라믹 관, 세라믹 판 등의 내부, 외부 또는 평판형태의 절연체 뒷면에 가열 코일(heating coil)을 내장하여 전기가 인가되면 열을 발생시키는 형태로 사용된다. 그러나 가열 코일을 이용한 가열장치는 열효율이 낮고 원적외선에 의한 치료효과 및 난방효과를 동시에 발휘하는데 다소 제한이 있는 문제점이 있었다.

세라믹 소재의 평판형태의 절연체 내부에 열선을 삽입하여 전기를 인가하여 발열시키는 세라믹 소재의 원적외선 난방기기는 세라믹 내부에 삽입한 열선(heating coil)이 가열될 때 열선의 팽창에 따라 이를 감싸고 있는 외부 세라믹 판의 균열 또는 파손이 빈번하여 상품성과 안정성, 내구성이 감소되는 문제점을 안고 있다.

또한, 원적외선을 방사하는 물질은 상온에서 자체적으로 원적외선을 다량 방사하지 못하고 외부에서 강제로 일정 이상의 온도로 가열해야만 다량의 원적외선을 방사하는 특성이 있는데 1∼20mm크기의 구형태 또는 분말 또는 다각형 등의 원적외선 방사물질을 가열하는 수단이 제한되어 이를 효과적으로 사용하지 못하는 문제점이 있었다.

의료용으로 사용되는 원적외선 조사기는 탄소성분의 원적외선 방사물질에 전열선을 결합하여 원적외선을 조사하여 치료목적으로 사용하는데 이는 원적외선 조사 목적 외에 가정이나 사무실 등 각 사용자 개인이 원적외선 및 열에 의한 난방과 치료목적으로 병행하여 사용하는데는 제한되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 동식물에 유익한 다량의 원적외선 방사와 발열을 동시에 제공하여 원적외선 효과 및 난방효과를 동시에 달성하고 에너지 효율을 극대화하기 위한 원적외선 나노 발열장치를 제공하는데 있다.

본 방명의 다른 목적은 원적외선 방사물질을 효과적으로 가열하여 다량의 원적외선 방사를 유도하기 위한 원적외선 나노 발열장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원적외선 발열관 고정과 전기승인, 조립 및 유지보수가 용이하게 하기 위하여 발열체 고정용 절연지지대에 도전성 금속 전기단자를 결합하는 원적외선 나노 발열장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원적외선과 열이 사용자가 원하는 방향으로 반사여 에너지 절약과 효율을 높이기기 위해 내열 금속 반사판을 부착하는 원적외선 나노 발열장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 원적외선 방사물질이 충진된 원적외선 발열관과 이를 지지하는 고정용 절연지지단자와 원적외선 및 열을 전방으로 반사하는 반사판을 포함하는 내부 케이싱과 안전보호망을 포함한 외부 케이싱으로 구비한다.

본 발명에 있어서, 발열관은 초경내열절연관의 표면에 도포하여 전류를 인가하면 열을 발생시키는 저항 발열층과, 저항 발열층의 적어도 일부를 둘러싸는 전극층과, 발열관 내부에 열을 가하면 다량의 원적외선이 방사되는 원적외선 방사물질을 충진 복합체로 구성한다. 또한 투명 초경내열 절연관 내부에 열선(heating coil)을 삽입하여 발열시키는 발열관을 포함한다.

이는 복수개의 발열관이 병렬로 배치될 수 있으며, 좌우측에 고정용 절연지지대는 발열관들을 가로질러 연장되어 복수개의 발열관들의 각각을 지지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 발열관 고정용 절연지지대는, 발열관을 좌우측에서 고정시킬 수 있도록 상판과 하판으로 구분하여 서로 결합할 수 있다.

발열관 고정용 절연지지대는 발열관의 전기 승인시 통전을 원활히 할 수 있도록 전기단자를 결합하되 이는 도전성 금속판을 발열관의 크기에 맞게 원형으로 제작하여 고정용 절연지지대에 결합할 수 있다.

발열관 고정용 절연지지대 하판은 발열관을 내부케이싱에 볼트, 너트로 고정하고, 상판은 발열관이 외부로 이탈하지 못하도록 하판에 볼트, 너트로 고정할 수 있다.

본 발명에 있어서, 원적외선과 열을 사용자의 원하는 방향으로 반사시키기 위해 내열 금속 반사판을 원적외선 나노발열관 후면에 결합할 수 있다.

본 발명에 있어서, 원적외선은 시각적으로 식별할 수 없어 시각적인 효과를 얻을 수 있도록 내부케이싱과 외부케이싱 사이에 내열성 유색전구를 다수 삽입하여 기기를 가동시 원하는 색상으로 발광효과를 나타나게 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 내부 케이싱에 송풍구를 형성하고, 내부케이싱과 외부케이싱 사이에 송풍장치를 더 구비하여 강제송풍과 자연난방을 선택하게 할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 원적외선 나노 발열장치는, 관형태의 발열관 내부에 원적외선을 다량 방사하는 원적외선 방사 물질을 충진하여 가열하는 수단을 제공함으로써 발열관의 발열에 의한 난방효과와 원적외선에 의한 온열효과 및 원적외선의 효능을 동시에 활용할 수 있어 에너지 절약의 효과가 있다.

원적외선 발열관은 원적외선 방사물질이 일정 온도 이상으로 가열시에 더 많은 원적외선을 방사함을 고려할 때 분말, 구, 기타 모양으로 성형된 원적외선 방사 물질을 효율적으로 가열하는데 유용한 수단을 제공한다.

발열관 고정용 절연지지대는 발열관을 좌우측에서 고정함과 동시에 발열관의 전극층에 금속형 판으로 전기단자를 형성시킴으로써 전류가 인가되면 발열체의 전체 면적에 걸쳐 전류가 공급되어 균일하게 열이 발생되는 효과가 있다.

내부 케이싱인 내열 금속 반사판은 열과 원적외선을 전방으로 반사시켜 열에너지를 원하는 곳으로 집열하는 효과가 있다.

또한, 내부케이싱과 외부케이싱 사이에 배열한 다수의 내열성 유색전구는 육안식별이 불가한 원적외선을 원하는 색상으로 시각효과를 나타나게 할 수 있으며, 상품의 가치를 증가시킬 수 있다.

내부케이싱과 외부케이싱 사이의 송풍 장치는 필요한 경우 강제송풍으로 난방효과를 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 본 발명에 관한 원적외선 나노발열장치의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시에 관한 원적외선 나노발열장치의 발열관 사시도이고

도 2는 도 1에 나타난 실시에 관한 원적외선 나노발열장치의 전면도이며,

도 3은 도 1에 나타난 실시에 관한 원적외선 나노발열장치의 측면도이다.

도 4는 도 3에 나타난 실시에 관한 발열관 고정절연지지대 측면분해도이다.

도 5는 도 4에 나타난 실시에 관한 발열관 고정절연지지대 후면도이다.

도1 및 도2, 도3에 나타난 실시에 관한 원적외선 나노발열장치는, 발열관 (10) 내부에 원적외선 방사물질(13)을 충진하고, 발열관(10)을 병렬배열시 이를 지지하는 고정용 절연지지대(20)와 발열관(10)에 균일한 전기를 공급하기 위하여 고정용 절연지지대(20)에 결합한 전기단자(23)와 발열되는 열과 원적외선을 반사하기 위한 반사판(30)과 외부케이싱(40)으로 구비한다.

발열관(10)은 내열성과 전기 절연성을 갖는 세라믹 소재의 관형태로 이루어지며, 도시된 바와 같이 중공 형상의 원통체로 제작된다. 표면에 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 염화제2주석(SnCI4), 염화스티븀(SbCI3), 염화비스무트(BiCI3), 에탄올(C2H5OH), 인디움염화물(InCI3), 염화망간, 염화니켈(NiCI2), 리세린(C3H5(OH)3), 붕산(H3BO3), 염화제2철(FeCI3, 나노분말 주석(Sn) 등을 일부 또는 조합, 일정 조성 비율로 혼합된 복합물질을 상온 200∼700℃에서 증착시켜 발열관(10)의 표면에 도포함으로써 저항 발열체로 기능하는 저항 발열층(11)을 형성할 수 있다. 저항 발열층(11)은 낮은 전력으로도 작동될 수 있으며, 에너지 효율이 높다. 또한 저항 발열층(20)에 인가되는 전류의 흐름을 제어함으로써 발열 온도를 제어할 수 있다.

발열관(10)에는 저항 발열층(20)의 적어도 일부를 둘러싸도록 전극층(12)이 형성된다. 전극층(12)은 외부에서 공급되는 전류를 저항 발열층(11)에 인가하기 위해 고정용 절연지지대(20)의 전기단자(23)와 연결되는 부분이다. 도 1 및 도 2에 나타난 실시예에서 전극층(12)은 저항 발열층(11)의 일부를 둘러싸도록 발열관(10)의 양측 단부에 띠 모양으로 각각 형성된다.

전극층(12)은 은(Ag)과 같은 도전성 소재를 발열관(10)의 위에 나노 코팅하여 박막으로 형성할 수 있다. 전극층(12)은 저항 발열층(11)과 전기적으로 연결되 기 위해, 저항 발열층(11)의 양측 단의 가장자리를 덮도록 형성된다.

발열관(10) 내부에는 원적외선 방사를 극대화하기 위해 원적외선 방사 흑체 대비90％ 이상의 원적외선을 방사하는 원적외선 방사물질(13)을 충진한다.

원적외선 방사물질(14)은 원적외선을 다량 방사하는 바이오세라믹 소재로 구 형태 또는 분말, 다각형 등의 형태로 충진할 수 있다. 원적외선 방사물질(13)이 흘러나오지 않도록 발열관(10)의 좌.우측에 보호캡(15)을 부착할 수 있으며 보호캡(13)은 발열관(10)이 가열시 발열관(10)의 내부 공기가 가열 팽창되어 발열관(10)의 균열될 수 있으므로 보호캡(14)에는 발열관(10)에 충진한 원적외선 방사물질(13)의 크기보다 작은 구멍(15)을 형성할 수 있다.

발열관(10)은 고정용 절연지지대(20)에 의해 지지된다. 고정용 절연지지대(20)는 발열관(10)을 지지할 뿐만 아니라 발열관(10) 내부에 충진한 원적외선 방사물질(13)이 외부로 흘러나오지 못하게 고정하는 기능을 한다.

고정용 절연지지대(20)는 내열 절연체로 조성되며, 하판(21)과 상판(22), 하판 고정나사(27), 상판 고정나사(26)로 구성하며, 그 내부에 발열관(10)에 전기를 인가할 수 있도록 전기단자(23)를 결합하도록 구성한다.

하판(21)과 상판(22)을 결합하였을 경우 발열관(10)이 고정될 수 있도록 원통홈을 형성하며, 하판(21)은 반사판(30)에 하며, 상판(22)은 발열관(10)을 결합한 후 하판(21) 위에 덮개를 씌우는 형태로 결합하여 고정한다.

발열관(10)에 전기를 인가하기 위해 고정용 절연지지대(20) 내에 전기단자(23)를 조성하는데 전기단자(23)는 구리 등 금속성 도전성판막으로 조성하며, 발열 관(10)을 결합할 하였을 때 유격 발생방지를 위해 탄성을 주도록 발열관(10)의 외경보다 크게 반구 형태로 이중으로 절곡하여 각각 단일 또는 다수개의 발열관(10)을 결합할 수 있도록 대칭되게 형성시키고, 이를 고정용 절연지지대(20)의 하판(21)과 상판(22) 사이에 설치하며, 고정용 절연지지대(20)의 하판(21)이 결합되는 방향에 전기승인을 위한 전선(24)을 전선고정나사(25)에 연결하여 통전시킨다.

각 분야를 서로 결합시키는 여러 가지 형태의 결합 수단들이 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 즉 결합 수단에는 볼트와 너트의 조합 이외에도 리벳(rivet), 힌지(hinge), 서로 결합 가능한 돌기와 홈을 이용한 결합 구조체, 자석, 고정핀, 또는 링크 구조를 이용한 캐치(catch) 등의 다양한 요소들이 이용될 수 있다.

도6에 나타난 실시예에 관한 원적외선 발열장치에서 반사판(30)은 발열관에서 발열되는 열과 원적외선을 집열하여 원하는 방향으로 반사시켜 원적외선 및 온열효과를 극대화할 수 있도록 스텐레스 스틸 등 표면이 매끄럽고 열과 원적외선을 효과적으로 반사하기 위해 내열성 금속판의 소재로 형성하며, 상.하.좌.우의 일정 폭을 내측면으로 오목하게 일정한 각도를 유지하도록 절곡하여 열과 원적외선을 전방방향으로 효과적으로 반사되게 형성시킨다. 반사판(30)의 후면은 외부케이싱(40)과 결합을 용이하게 하기 위해 반사판 결합핀(31)을 구비할 수 있다.

강제송풍을 통해 온열 및 난방효과를 높이기 위해 반사판(30)과 외부케이싱(40)의 중간부분에 송풍장치(34)를 설치할 수 있으며, 반사판(30)의 중간 부분에는 복수 개의 송풍구(32)를 구성하며, 이 송풍구(32)는 송풍과 조명등의 조명구 역할을 하게 한다. 발열관(10)에 전기를 승인하기 위한 전선인입구(33)와 발열관 고정 용 절연지지대(20)를 나사 등으로 고정할 수 있는 고정나사홈(34)을 구비할 수 있다.

도7에 나타난 실시예에 관한 원적외선 발열장치에서 외부케이싱(40)은 금속판 또는 내열 플라스틱 소재로 구성하되 원적외선과 열은 육안으로 식별을 할 수 없는 점을 고려하여 시각적인 효과를 높이기 위해 다수개의 소형 조명등(42)을 조명기판(41)에 다수열로 병렬로 배열하여 다양한 색상으로 연출 가능하도록 할 수 있다. 조명등(43)은 외부케이싱(40)의 중간부분을 절개하여 개폐식으로 조명기판(41)을 설치하여 조명등의 교환 및 유지보수가 용이하게 설치한다. 외부케이싱(40)의 전면에는 사용자의 안전을 위해 안전보호망(43)을 설치할 수 있다. 외부케이싱(40)에 부착된 조명기판(41)의 중앙에는 송풍장치(34)가 회전할 때 공기를 흡입할 수 있도록 공기흡입구(44)를 형성할 수 있다.

외부케이싱(40)에 발열관(10)에 인가되는 전력량을 조절하여 온도를 조절할 수 있도록 전력조절 및 온도조절장치(45)를 부착할 수 있다.

도8과 도9는 본 발명의 다른 실시예에 관한 원적외선 발열장치의 사시도이다.

도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 것으로서, 석영 등 내열 절연관 내부에 열선(heating coil)을 삽입하여 사용하는 발열관 내부에 원적외선 방사 물질을 충진하여 원적외선 발열관으로 사용할 수 있는 원적외선 나노 발열장치이다.

본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등 한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 관한 원적외선 나노 발열장치는 농수산물의 온열 및 온풍 건조기, 피혁 및 의류원단 염색 건조에 사용할 수 있으며, 원적외선에 의한 저전력으로 높은 난방효과를 얻을 수 있어 각종 난방용 기기와 병의원에서 사용하는 원적외선 온열치료기로 활용할 수 있다.

또한 가정용 및 사업용 원적외선 온열 사우나의 열원으로 활용할 수 있다.

또한 농산물, 해산물, 피혁, 의료원단 등 각종 건조를 위한 산업용으로 활용될 수 있다.

본 발명은 그 자체로서 완제품으로 제작할 수 있으며, 필요한 경우에는 다른 제품의 열원으로 구성품의 일부로 활용될 수 있다.

결론적으로, 본 발명은 산업용, 일상 건강생활 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.

본 발명의 원적외선 발열장치는 적은 전력으로 높은 열효과를 발생할 수 있으므로 에너지 절약을 통한 국가경제 발전에도 기여할 수 있으리라고 확신한다.

도 1은 본 발명의 일 실시에 관한 원적외선 발열장치의 발열관 사시도이다.

도 2는 도1에 나타난 발열관을 복수개로 결합한 원적외선 발열장치의전면도이다.

도 3은 도 2에 나타난 실시에 관한 원적외선 발열장치의 측면도이다.

도 4는 도 3에 나타난 실시에 관한 발열관 고정절연지지대 측면분해도이다.

도 5는 는 도 3에 나타난 실시에 관한 발열관 고정절연지지대 후면도이다.

도 6은 도 3에 나타난 실시에 관한 반사판 후면 및 측면분해도이다.

도 7은 도 3에 나타난 실시에 관한 외부케이싱 분해도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시에 관한 전면 사시도이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시에 관한 사시분해도이다.

도10은 본 발명의 또 다른 실시에 관한 것으로서, 석영 등 내열 절연관 내부에 열선(heating coil)을 삽입하여 사용하는 발열관 내부에 원적외선 방사 물질을 충진하여 원적외선 발열관으로 사용할 수 있는 원적외선 나노 발열장치이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 원적외선 난노 발열관 11 : 저항발열부

12 : 전극층 13 : 원적외선 방사물질

14 : 원적외선 방사물질 보호캡 15 : 보호캡 공기구멍

20 : 발열관 고정 절연지지대 21 : 발열관 고정 절연지지대 하판

22 : 발열관 고정 절연지지대 상판 23 : 전기단자

24 : 전선 25 : 전선고정나사

26 : 발열관 고정 절연지지대 상판고정나사

27 : 발열관 고정 절연지지대 하판고정나사

30 : 원적외선 및 열 반사판 31 : 반사판 결합핀

32 : 조명/송풍구 33 : 전선투입구

34 : 발열관 고정 절연지지대 고정나사 홈

40 : 외부 케이싱 41 : 조명기판

42 : 조명구 43 : 안전보호망

44 : 공기흡입구 45 : 온도조절장치

Claims (7)

1. 원적외선 나노 발열관;

   투명 초경내열절연관의 표면에 도전성 나노물질을 박막 도포하여 저항을 형성하고 전기를 인가하여 발열시키는 관형태의 면상발열체 또는 투명 초경내열절연관 내부에 열선(heating coil)을 삽입하여 발열시키는 발열관;

   상기 발열관 내부에 충진하여 전기를 인가하면 발열관이 발열할 때 원적외선과 열을 방사하는 원적외선 방사물질;

   상기 발열관 내부에 충진한 원적외선 방사물질을 고정시키는 보호캡;

   상기 원적외선 나노 발열관을 1열 또는 다중열로 배열하여 원적외선 방사 및 난방을 위한, 원적외선 나노 발열장치.
2. 발열관 고정용 절연지지대;

   제1항의 원적외선 발열관을 1열 또는 다중열을 지지하고 반사판에 결합할 수 있도록 내열절연체로 조성한 발열관 고정용 절연지지대의 하판 및 상판;

   상기 하판과 상판을 결합하였을 경우 발열관이 고정될 수 있도록 한 원통 홈;

   상기 상판과 하판을 서로 결합시키는 결합 수단 ; 을 구비하는, 원적외선 나노 발열장치.
3. 제1항의 발열관에 전기를 인가하기 위해 구리 등 금속 도전성 판막을 절곡하여 구성한 전기단자;

   상기 전기단자와 제2항의 발열관 고정용 절연지지대에 제1항의 발열관을 결합하였을 때 유격 발생을 방지하여 통전이 원활히 되도록 탄성을 유지하기 위하여 이중으로 절곡하여 각 발열관을 결합할 수 있도록 형성시키고, 이를 고정용 절연지지대의 하판과 상판 사이에 설치하고, 전기승인을 위한 전선을 연결하여 배치하는 전기단자; 를 구비하는 원적외선 나노 발열장치
4. 제1항에 있어서, 원적외선 발열관에 전기를 인가하여 발열시킬 경우 원적외선과 열을 집열하여 전방으로 반사되게 일정한 각도로 절곡하여 구비한 금속 반사판; 상기 반사판에 송풍 및 조명을 위한 송풍구;

   외부 케이싱과 결합을 용이하게 하기 위해 상-＞하 방향으로 구비한 연결핀; 을 구비한 원적외선 나노 발열장치
5. 조명판;

   원적외선 및 열은 시각으로 구분할 수 없기 때문에 시각적 효과 및 상품성을 위해 다양한 색상의 조명등을 병렬로 배열하여 외부케이싱에 개폐식으로 부착한 조명판을 구비한, 원적외선 나노 발열장치
6. 제1항에 있어서, 상기 발열관을 통하여 발생하는 열을 전방으로 송풍하는 송 풍장치를 더 구비하는 원적외선 나노 발열장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 관형태의 면상발열체를 대신하여 투명 초경내열절연관 내부에 열선(heating coil)을 삽입하여 발열시키는 발열관 내부에 원적외선 방사물질을 충진하여 발열관으로 사용하는 원적외선 나노 발열장치.

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