KR20100086291A - 연탄형 발열장치 및 그 제조방법 - Google Patents

연탄형 발열장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 연탄형 발열장치에 관한 것으로, 연탄 형상으로 마련되어 내부를 진공 상태로 유지 가능하게 마련된 진공부재와; 상기 진공부재 내부에 배치되어 공급되는 전류에 의해 열을 발생시키는 발열부재와; 상기 진공부재를 관통하여 상기 발열부재와 전기적으로 연결되는 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 유해 가스 및 배출 쓰레기가 없는 친환경적이고, 사용이 간편하며, 경제적인 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
연탄형 발열장치, 진공부재, 발열부재, 탄소화합물, 전극

Description

연탄형 발열장치 및 그 제조방법{BRIQUET TYPE HEAT GENERATING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은, 연탄형 발열장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발열장치의 구조를 개선한 연탄형 발열장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
연탄은 일반적으로 무연탄 등의 주재료에 코크스나 목탄가루 등의 탄화물과 당밀, 전분, 펄프폐액, 석회 등의 점결제(粘結劑)를 혼합하여 반죽 성형하여 제조된다.
이러한 연탄은 1970년대까지 우리나라의 난방 및 취사용 화력의 대부분을 차지할 정도로 많이 이용되었다가 현재 가스, 석유 및 전기 등으로 대부분 대체되었다. 그러나, 근래에 유가 인상 등으로 인하여 농업용, 난방용 등으로 연탄의 사용량이 증가하고 있는 추세이다. 예를 들면, 농업용 및 가정용 연탄용 보일러 내지 각종 연탄용 화덕 등이 그 일예이다.
현재 사용하고 있는 연탄은 석탄 등으로 만들어져 연소하는 과정에서 이산화탄소, 이산화황, 일산화탄소 등의 유해 가스를 발생시킨다.
이러한 종래의 연탄은 연소 후에 다시 갈아 주어야하는 불편함이 있으며, 연소된 연탄 쓰레기를 처리해야 하는 문제점을 갖는다. 연탄의 연소 과정에서 발생하는 유해 가스들로 인해 환경오염뿐만 아니라 인체에 유해한 영향을 끼치거나 심지어 생명을 잃기도 한다. 또한, 연탄이 연소하는 과정에서 연탄에서 발생하는 열을 용이하게 조절하기 어렵다. 그리고, 연탄의 소비가 증가할수록 석탄자원도 많이 소모되어 추가적인 탄광개발이나 기존의 탄광의 지속적인 채굴로 환경 문제를 야기시킬 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 연탄용 설비에 연탄을 본 발명으로 대체하면서 연탄 교체 작업을 할 필요가 없어 사용이 간편한 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 이산화탄소 배출이 없는 연탄 대체 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 연탄용 설비를 그대로 활용할 수 있는 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 온도 조절이 용이한 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 산업 쓰레기 배출이 거의 없는 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 유해 가스 및 산업 쓰레기 배출이 거의 없 어 친환경적인 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 원적외선 방출로 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 연탄형 발열장치에 있어서, 연탄 형상으로 마련되어 내부를 진공 상태로 유지 가능하게 마련된 진공부재와; 상기 진공부재 내부에 배치되어 공급되는 전류에 의해 열을 발생시키는 발열부재와; 상기 진공부재를 관통하여 상기 발열부재와 전기적으로 연결되는 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 진공부재의 재료는 유리를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발열부재는 탄소화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발열부재는 가운데가 비어 있는 중공부를 갖는 원통 형상을 포함하며, 상기 중공부는 상기 발열부재에서 발생한 열을 축적시키는 축열부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발열부재에서 발생하는 열의 온도를 감지하는 온도센서와; 상기 전극에 전기를 공급하는 전원공급부와; 상기 온도센서에서 감지한 결과에 기초하여 상기 전원공급부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 연탄형 발열장치의 제조방법에 있어서, 전류의 공급에 의해 열을 발생시키는 탄소화합물을 포함하는 발열부재를 성형하는 단계와; 상기 발열부재에 전기를 공급하는 전극을 결합하는 단계와; 상기 발열부재를 내부 에 수용하고 상기 전극이 관통하며 내부를 진공화하도록 진공부재를 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치 제조방법에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 발열부재에서 발생한 열을 축적하는 축열부재를 상기 진공부재 내부에 배치하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진공부재를 수용하고 보호하는 외통부재를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 연탄용 설비에 연탄을 본 발명으로 대체하면서 연탄 교체 등과 같은 작업을 할 필요가 없어 사용이 간편하다.
또한, 이산화탄소 배출이 없는 연탄 대체 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 기존의 연탄용 설비를 그대로 활용할 수 있는 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 온도 조절이 용이한 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 산업 쓰레기 배출이 거의 없는 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 친환경적인 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 원적외선 방출로 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 연탄형 발열장치 및 그 제조방법을 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 연탄형 발열장치의 사시도이고, 도 2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1을 연탄보일러에 적용한 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 온도 조절하는 과정을 설명하기 위한 블록도이며, 도 5는 도 1의 제조과정을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
본 발명에 따른 연탄형 발열장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 진공부재(110)와, 발열부재(120)와, 전극(130)을 포함한다. 연탄형 발열장치(100)는 축열부재(125)를 더 구비할 수 있다. 또한, 연탄형 발열장치(100)는 제어부(160)를 더 포함할 수 있다.
진공부재(110)는, 연탄 형상으로 마련되어 내부가 진공상태로 되어 있다. 진공부재(110)의 재질을 유리를 포함한다. 진공부재(110)는 내부에 발열부재(120)를 포함하며, 전극(130)을 관통시키나 밀봉되어 내부를 진공 상태로 유지할 수 있는 구조이다. 진공부재(110) 내부의 진공 상태는 고열인 발열부재(120)인 탄소화합물의 산화를 방지해준다.
전극(130)은 발열부재(120)의 양 끝단에 결합되어 발열부재(120)에 전류를 공급한다. 전극(130)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 발열부재(120)의 상측에 결합된 상전극(131)과 발열부재의 하측에 결합된 하전극(133)을 포함한다. 전극(130)은 전 원공급부(170)와 전기적으로 결합될 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이 끝단에서 전기 커넥터(150)와 결합된다. 전극(130)은 전기 접촉 저항이 우수하면서 비열이 적고 가공성이 뛰어난 구리, 알루미늄, 스테인레스, 시스 등의 재질을 사용할 수 있다.
발열부재(120)는 전류가 공급되면 열을 발생시키며 진공부재(110) 내부에 배치된다. 발열부재(120)는 일 실시예로 중공부(123)를 갖는 원통형으로 도시하였으나 필요에 따라 중공부(123)가 없는 막대 원통형을 적용할 수 있다. 발열부재(120)의 중공부(123)는 발열부재(120)에서 발생된 열을 보존하며, 필요에 따라 부분적으로 또는 전체적으로 내부에 축열부재(125)를 배치시킬 수 있다.
발열부재(120)는 탄소화합물을 사용하여 성형된다. 탄소화합물은 금속, 연탄 등에 비하여 전기저항이 높으므로 발열부재(120)를 금속, 연탄 등보다 얇게 형성대도 되는 장점이 있다. 발열부재(120)가 얇아도 축방향으로 두께에 미소한 차이가 발생되더라도 저항치의 변화가 미소하다. 또한, 탄소화합물로 형성된 발열부재(120)는 금속성 발열층, 연탄 등에 비하여 온도변화에 대한 열팽창계수가 적어 균열발생으로 인한 품질 문제를 유발시킬 가능성이 매우 낮다. 발열부재(120)에 사용되는 탄소화합물로는 탄소분말과, 실리콘분말과 알루미늄분말의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 때, 탄소분말은 40 내지 70 중량%, 실리콘분말은 10 내지 30 중량%, 알루미늄분말은 20 내지 30 중량%의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 탄소혼합물이 성형하기에 적합한 점도를 가지도록 세 가지 분말을 혼합한 후 액상 상태의 수지 바인더와 규산 용액을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 발열부재(120)의 두 께, 높이, 밀도 등은 요구되는 발열량에 따라 선택된다. 물론, 발열부재(120)에서 방출하는 열은 연탄이 최적의 상태에서 연소될 때 발생되는 최대 발열량보다 큰 것이 바람직하며, 필요에 따라 발열부재(120)에서 방출하는 열을 제어부(160)에서 조절하는 것이 바람직하다.
연탄의 크기를 대체할 수 있도록 형성된 본 발명의 연탄형 발열장치(100)에 따르면, 연탄의 연소과정에서 발생하는 유해 가스가 발생하지 않으며, 연소된 연탄 쓰레기의 배출이 없다. 또한, 농업용 내지 가정용 연탄보일러(180) 등과 같은 기존 설비에 연탄 대용으로 대체할 수 있어 사용이 매우 간편하고 기존 설비를 그대로 활용할 수 있는 장점을 갖는다. 이에, 연탄형 발열장치(100)는 매우 친환경적이다. 탄소화합물로 된 발열부재(120)는 열을 발생시키는 과정에서 원적외선도 함께 방출하여 에너지 효율을 더욱 증대시킬 수 있으며 경제적이다.
축열부재(125)는 발열부재(120)의 중공부(123)에 배치되어 발열부재(120)에서 방출된 열을 축적한다. 이에, 축열부재(125)에 전류의 공급이 중단된 경우 축적된 열을 방출시킬 수 있다. 축열부재(125)는 필요에 따라 중공부(123)에 설치되지 않을 수도 있다. 축열부재(125)는 중공부(123)에 설치되는 경우 중공부(123)에 전체적으로 또는 부분적으로 설치될 수 있다. 축열부재(125)는 비열이 크고 값이 싼 물 또는 돌과 같은 재질을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연탄형 발열장치(100)는 후술하는 바와 같이 진공부재(110)의 파손 등을 방지하기 위해 외통(140)을 더 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 연탄형 발열장치(100)의 제조방법, 온도 조절 방법, 연 탄 보일러에 적용한 예를 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 연탄형 발열장치(100)의 제조방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
발열부재 성형 단계(S210)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 탄소화합물을 혼합하여 발열부재(120)를 소정 형상으로 성형한다. 탄소화합물을 혼합한 후 액상 상태의 수지 바인더와 규산 용액을 혼합하여 어느 정도의 점도가 있는 혼합물을 형성한다. 점도가 있는 혼합물을 소정의 형틀(미도시)에 일정한 압력을 가하면서 주입하여 성형한다. 이 후 형틀 내에 있는 혼합물을 건조시켜 발열부재(120)를 형성한다.
전극 결합 단계(S230)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 성형된 발열부재(120)의 양 단부에 상전극(131)과 하전극(133)을 각각 결합하여 전극(130)과 발열부재(120)를 전기적으로 연결한다.
축열부재 마련 단계(S250)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발열부재(120)에서 방출되는 열을 축적할 수 있는 돌과 같은 재질을 포함한 축열부재(125)를 발열부재(120)의 중공부(123) 내부에 배치시킨다.
진공부재 성형 단계(S270)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발열부재(120) 내지 축열부재(125)를 내부에 수용하고 전극(130)이 관통되도록 진공부재(110)를 배치하고, 진공부재(110)의 내부를 진공이 되도록 한다.
외통 성형 단계(S290)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 진공부재(110)의 외부에 마련되어 유리 등으로 만들어진 외통(140)을 형성한다. 필요에 따라 외통(140)과 진공부재(110) 사이에는 진공부재(110)의 흔들림 등을 방지하기 위해 충진부재(145)가 삽입될 수 있다. 충진부재(145)는 열전달이 잘 되는 재질로, 예를 들면 벌집형상을 갖는 알루미늄 등으로 만들어 질 수 있다. 외통(140)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 연탄형 발열장치(100)를 용이하게 운반할 수 있는 손잡이(143)가 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 연탄형 발열장치(100)의 온도 조절 방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 온도센서(153)는 발열부재(120)에서 방출하는 열을 감지하여 제어부(160)에 전달한다. 온도센서(153)는 발열부재(120)의 온도를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 방과 같은 실내, 비닐하우스 내부의 온도 등을 감지할 수도 있다. 제어부(160)는 온도센서(153)에서 감지한 열을 감지하여 전원공급부(170)에서 공급되는 양을 제어하거나 전원공급부(170)에서 전원을 공급할 지를 제어할 수 있다. 즉, 사용자는 제어부(160)를 조절하여 발열부재(120)에서 방출되는 열의 량을 조절할 수 있어 온도 조절이 매우 용이하며 사용이 편리하다. 본 발명에 따른 연탄형 발열장치(100)는 종래의 연탄보다 온도 조절이 훨씬 용이하다.
또한, 연탄형 발열장치(100)의 실제 적용예를 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 연탄형 발열장치(100)는 연탄을 이용한 여러 가지 설비에 적용이 가능하지만, 도 5에서와 같은 연탄보일러(180)에 연탄형 발열장치(100)가 적용된 예를 편의상 설명한다.
연탄보일러(180)는 연탄이 수용되는 연탄 수용부(187)와, 연탄 수용부(187) 주위에 마련되고 물과 같은 유체가 흡입되는 유체유입구(181)와 유입된 유체가 순환되어 배출되는 유체토출구(183)를 갖는 코일부(185)와, 연탄 수용부(187)를 개폐하는 커버(189)를 포함한다. 이러한 연탄보일러(180)에 본 발명에 따른 연탄형 발열장치(100)가 적용되는 경우, 연탄 수용부(187)에 연탄형 발열장치(100)가 수용되어 전기 커넥터(150)와 전원공급부(170)가 연결된다. 이에, 전원공급부(170)에서 공급되는 교류 등이 전기 커넥터(150), 전극(130)을 통해 발열부재(120)에 전달된다. 이에, 발열부재(120)에서 고온의 열이 발생된다. 즉, 사용자는 전술한 연탄형 발열장치(100)의 온도 조절 방법에 따라 발열부재(120)에서 방출되는 열의 량을 조절할 수 있다. 이에, 유체는 코일부(185)에서 열전달을 받아 따뜻해 지고 순환펌프(미도시) 등에 의해 유체유입구(181)에서 유체토출구(183)로 순환되고, 따뜻해진 유체와 열교환을 통해 실내 또는 비닐하우스 내부의 온도는 상승될 수 있다.
상기 실시예에서는 진공부재(110) 외부에 외통(140)이 형성되어 연탄보일러(180)에 적용되는 것을 설명하였으나 진공부재(110)에 손잡이(미도시)가 부착되고 외통(140)없이 연탄보일러(180)의 연탄 수용부(187)에 수용되어 열을 발생시킬 수도 있다.
여기서, 본 발명의 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 연탄형 발열장치의 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도,
도 3은 도 1의 제조과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 도 1의 온도 조절하는 과정을 설명하기 위한 블록도,
도 5는 도 1이 연탄보일러에 적용된 일실시예를 나타낸 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 연탄형 발열장치 110 : 진공부재
120 : 발열부재 123 : 중공부
125 : 축열부재 130 : 전극
140 : 외통 143 : 손잡이
145 : 충진부재 150 : 전기커넥터
153 : 온도센서 160 : 제어부
170 : 전원공급부 180 : 연탄 보일러
181 : 유체유입구 183 : 유체토출구
185 : 코일부 187 : 연탄수용부
189 : 커버

Claims (8)

  1. 연탄형 발열장치에 있어서,
    연탄 형상으로 마련되어 내부를 진공 상태로 유지 가능하게 마련된 진공부재와;
    상기 진공부재 내부에 배치되어 공급되는 전류에 의해 열을 발생시키는 발열부재와;
    상기 진공부재를 관통하여 상기 발열부재와 전기적으로 연결되는 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공부재의 재료는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발열부재는 탄소화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발열부재는 가운데가 비어 있는 중공부를 갖는 원통 형상을 포함하며,
    상기 중공부는 상기 발열부재에서 발생한 열을 축적시키는 축열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발열부재에서 발생하는 열의 온도를 감지하는 온도센서와;
    상기 전극에 전기를 공급하는 전원공급부와;
    상기 온도센서에서 감지한 결과에 기초하여 상기 전원공급부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치.
  6. 연탄형 발열장치의 제조방법에 있어서
    전류의 공급에 의해 열을 발생시키는 탄소화합물을 포함한는 발열부재를 성형하는 단계와;
    상기 발열부재에 전기를 공급하는 전극을 결합하는 단계와;
    상기 발열부재를 내부에 수용하고 상기 전극이 관통하며 내부를 진공화하도록 진공부재를 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발열부재에서 발생한 열을 축적하는 축열부재를 상기 진공부재 내부에 배치하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 진공부재를 수용하고 보호하는 외통부재를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연탄형 발열장치 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111108809A (zh) * 2017-12-28 2020-05-05 国际环境开发株式会社 发热装置及其用途
KR20220056043A (ko) * 2020-10-27 2022-05-04 주식회사 서연이화 차량용 컵홀더

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