KR20100121359A - 열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러에 관한 것이다. 본 발명은, 내부에 물이 흐르는 수로관; 상기 수로관 외측면을 따라 나선형태로 감기며, 양끝단부에 전원이 인가되는 탄소섬유 발열선; 상기 탄소섬유 발열선 외부를 감싸는 내열 피복층을 구비하되; 상기 탄소섬유 발열선은, 탄소섬유와 유리섬유를 일정비율로 엮은 다발의 외면을 이산화규소와 지르코니아 및 세라믹 성분을 가지는 무기질 내열 세라믹 접착제로 0.3mm 내지 0.5mm의 두께로 코팅하여 일체로 바인딩하여 형성하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 전기가 인가되면서 고온으로 발열하는 탄소섬유에 유리섬유가 일정비율로 함께 구비되어 다발로 형성된 채로 무기질 내열 세라믹 접착제로 바인딩된 탄소섬유 발열선이 수로관에 감긴 채 그 내부로 흐르는 물을 직접적으로 가열함으로써, 열교환을 효율적으로 하여 적은 소비전력으로 고온수를 생산하는 동시에, 유리섬유를 통한 높은 인장 강도 및 유연성을 가지고, 무기질 내열 세라믹 접착제로 코팅되어 산화를 방지하며, 이를 내열 피복층으로 마감하여 전기사고를 방지하고 안정적으로 사용 가능한 열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러를 구성할 수 있다.

열 교환, 탄소섬유, 발열체, 전기보일러, 수로관, 나선형, 유리섬유

Description

열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러{Carbon fiber for heating tube and electric boiler using the same}

본 발명은 열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소섬유에 유리섬유를 일정비율로 혼합한 다발을 무기질 내열 세라믹 접착제로 일체로 내열 코팅한 탄소섬유 발열선을 물이 이동하는 수로관 외부로 감아 형성함으로써, 고온으로 발열하면서 꺾임 및 장력에 대응하는 높은 인장 강도를 가지는 탄소섬유 발열선이 수로관 내부로 흐르는 물을 고온수로 용이하고 효율적으로 가열하는 열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로 난로나 보일러 등은 고온의 열을 방출 또는 복사하여 온도를 상승시켜 냉수를 고온수로 가열해 난방 및 온수로 사용하는데, 이는 통상 석탄 또는 석유 등의 연소를 통한 연소열을 이용하거나, 전기를 이용한 발열체의 저항열을 이용하여 고온을 얻는 것이 주로 사용되고 있다.

그러나, 최근 대기오염 등의 환경오염 문제와 원료 고갈 및 원료비 상승 등으로 인해 석탄 또는 석유 등을 원료로 하는 보일러는 사용이 점점 감소하는 추세 에서 전기를 이용한 전기보일러의 사용이 점점 늘고 있는 실정이다.

상기 전기보일러는 니크롬선 등의 전기 저항이 높은 금속을 코일형태로 형성한 발열체에 전류를 인가하여 발생하는 저항 열을 이용하여 보일러 내부를 순환하는 냉수를 가열하는 방법이 주로 사용된다. 하지만, 코일형태의 발열체에는 강한 전류를 흐르게 하여야 일정온도 이상으로 발열하게 되고, 이렇게 발열하는데 장시간이 소요되어 사용하는 데에 전력소모가 많다.

또한, 코일의 특성상 강한 정류가 흐르게 되면 인체에 유해한 전자파(EMI)가 발생할 뿐만 아니라, 장시간 사용 시에는 발열체가 단선, 누전, 감전, 과열로 인한 화재 등의 전기사고가 발생하는 등 많은 문제점이 있었다.

그리고, 상기와 같이 전력소모가 많은 문제점을 해결하기 위하여 비용이 저렴한 심야전기를 이용한 축열식 보일러가 사용되기도 하는데, 상기 축열식 보일러는 주로 비용이 저렴한 심야전기를 이용하여 전기히터를 작동시켜 물을 가열한 후, 주간에는 심야에 가열된 물의 축열을 이용하여 고온수를 공급한다. 따라서, 경제적으로 건물의 난방과 온수의 공급을 해결하지만, 심야 외의 시간에 난방을 하는 경우에는 사용하기 어려우므로, 근본적으로 전력소모를 줄일 수 있는 방법을 제시하지 못하였다.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 유리섬유에 탄소액이 발포, 코팅된 탄소섬유를 소정 형태를 가지는 진공관에 삽입되어 진공상태로 밀폐되고, 그 양단부로는 전원을 공급하는 탄소섬유 발열체를 보일러 등에 적용하여 순환하는 냉수를 직접가열하는 방법이 제시된 바 있다.

그러나, 이는 종래의 니크롬선 발열체에 비해 전력소모를 줄이고, 인체에 유해한 전자파(EMI)의 발생은 막을 수 있지만, 진공관에 의해 탄소섬유의 열이 외부로 효과적으로 전달되지 못하고, 제조에 장시간이 소요되고 복잡하여 제조단가가 높으며, 충격에 약해 쉽게 파손되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 탄소섬유에 일정비율의 유리섬유를 혼합한 다발의 외면을 무기질 내열 세라믹 접착제로 코팅하여 바인당한 탄소섬유 발열선을 수로관 외부로 감아 형성함으로써, 물을 직접적으로 가열하여 빠른 열교환을 통해 효율적으로 고온수를 생산하는 열 교환용 탄소섬유 발열체의 구조 및 이를 이용한 전기보일러를 구성함으로써, 적은 소비전력으로 안정적이 효율적으로 고온수를 생산하는 열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열 교환용 탄소섬유 발열체는, 내부에 물이 흐르는 수로관; 상기 수로관 외측면을 따라 나선형태로 감기며, 양끝단부에 전원이 인가되는 탄소섬유 발열선; 상기 탄소섬유 발열선 외부를 감싸는 내열 피복층을 구비하되; 상기 탄소섬유 발열선은, 탄소섬유와 유리섬유를 일정비율로 엮은 다발의 외면을 이산화규소와 지르코니아 및 세라믹 성분을 가지는 무기질 내열 세라믹 접착제로 0.3mm 내지 0.5mm의 두께로 코팅하여 일체로 바인딩하여 형 성하는 것을 특징으로 한다.

상기 탄소섬유 발열선은, 상기 탄소섬유 60％ 내지 95％에 상기 유리섬유 40％ 내지 5％의 비율로 혼합하여 형성된다.

상기 탄소섬유 발열선은, 상기 수로관에 2mm 내지 20mm 간격의 나선형태로 감겨지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열 교환용 탄소섬유 발열체를 이용한 전기보일러는, 내측면으로는 유리섬유 단열층을 구비하고, 그 내부에 공간부가 형성된 외부케이스; 내부에 물이 흐르는 수로관과, 탄소섬유와 유리섬유를 일정비율로 엮어 상기 수로관 외측면을 따라 나선형태로 감기는 탄소섬유 발열선과, 상기 탄소섬유 발열선 외부를 감싸는 내열 피복층으로 형성되어, 상기 외부케이스 내에 구비되는 열 교환용 탄소섬유 발열체; 상기 열 교환용 탄소섬유 발열체의 일단부에 형성되어 상기 수로관 내로 냉수를 유입하는 냉수유입구; 상기 열 교환용 탄소섬유 발열체의 타단부에 형성되어 상기 수로관 내를 통과하면서 가열된 온수를 외부로 배출하는 온수배출구; 상기 수로관 내부의 물을 상기 냉수유입구와 상기 온수배출구를 통해 순환시키는 순환펌프; 및 상기 탄소섬유 발열선의 양끝단부에 연결되어 전기를 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열 교환용 탄소섬유 발열체는, 상기 외부케이스 내부에 코일형태로 감겨 형성되고, 상기 탄소섬유 발열선은, 상기 탄소섬유와 상기 유리섬유를 일정비율로 엮은 다발의 외면을 이산화규소와 지르코니아 및 세라믹 성분을 가지는 무기질 내열 세라믹 접착제로 0.3mm 내지 0.5mm의 두께로 코팅하여 일체로 바인딩하여 형 성된다.

상기 탄소섬유 발열선은, 상기 탄소섬유 60％ 내지 95％에 상기 유리섬유 40％ 내지 5％의 비율로 혼합하여 형성되고, 상기 수로관에 2mm 내지 20mm 간격의 나선형태로 감겨지는 것이 바람직하다.

본 발명은, 전기가 인가되면서 고온으로 발열하는 탄소섬유에 유리섬유가 일정비율로 함께 구비되어 다발로 형성된 채로 무기질 내열 세라믹 접착제로 바인딩된 탄소섬유 발열선이 수로관에 감긴 채 그 내부로 흐르는 물을 직접적으로 가열함으로써, 열교환을 효율적으로 하여 적은 소비전력으로 고온수를 생산하는 동시에, 유리섬유를 통한 높은 인장 강도 및 유연성을 가지고, 무기질 내열 세라믹 접착제로 코팅되어 산화를 방지하며, 이를 내열 피복층으로 마감하여 전기사고를 방지하고 안정적으로 사용 가능한 열 교환용 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 전기보일러를 구성하는 효과를 가진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 대해 대략 설명하면, 일정길이를 가지는 다수개의 탄소섬유 가닥으로 구성된 탄소섬유에 동일한 길이의 유리섬유를 일정비율로 함께 혼합한 다발로 형성하고, 그 외면으로는 무기질 내열 세라믹 접착제로 코팅하여 일체로 바인딩하며, 상기 고정된 탄소섬유 다발의 양단으로는 전기를 인가하는 연결단자를 연결한 탄소섬유 발열선을 물이 흐르는 수로관 외측면을 따라 감고, 이를 내열 피복층으로 마감한 열 교환용 탄소섬유 발열체를 구성함으로써, 열교환을 효율적으로 하여 적은 소비전력으로 고온수를 생산하는 동시에, 유리섬유를 통한 높은 인장 강도 및 유연성을 가지고, 무기질 내열 세라믹 접착제로 코팅되어 산화를 방지하며, 이를 내열 피복층으로 마감하여 전기사고를 방지하고 안정적으로 사용 가능하며, 이러한 열 교환용 탄소섬유 발열체가 내부로 구비되어 고온수를 생산하는 저전력 고효율의 전기보일러를 구성한다.

이와 같이 구성되어 고온수의 생산을 더욱 안정적이고 효율적으로 하는 본 발명인 열 교환용 탄소섬유 발열체의 구조 및 이를 이용한 전기보일러를 각 도면에 도시한 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 별명의 실시예에 따른 열 교환용 탄소섬유 발열체의 일부 절취 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열 교환요 탄소섬유 발열체의 일부 절취 단면도이다.

본 발명의 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)는, 도 1 또는 도 2에 도시한 바와 같이 크게 물이 흐르는 수로관(11)과, 상기 수로관(11)에 감기는 탄소섬유 발열선(12) 및 그 외부를 마감하는 내열 피복층(16)으로 구성된다.

상기 수로관(10)은 알루미늄 또는 동과 같이 열전도율이 높은 금속을 내부가 관통되어 물이 흐를 수 있는 관 형태로 형성되며, 그 외측면을 따라서는 일정간격 이격된 상태의 나선형태로 감기는 탄소섬유 발열선(12)이 밀착, 구비된다.

상기 수로관(11)에 감기는 탄소섬유 발열선(12)은, 탄소섬유(13)와 유리섬 유(14)를 혼합하고 이를 무기질 내열 세라믹 접착제(15)로 바인딩하여 형성된다.

상기 탄소섬유 발열선(12)에 전기가 인가되면, 고온으로 발열하는 탄소섬유(13)를 두 가닥 이상의 다발로 엮어 일정 길이를 가지도록 형성하며, 이때, 상기 탄소섬유(13) 다발의 형성시 동일한 길이를 가지는 유리섬유(14)를 일정비율로 함께 섞어 엮는다.

상기와 같이 탄소섬유(13)에 유리섬유(14)가 함께 섞임으로써, 탄소섬유(13) 양측으로 장력이 가해지거나 일측이 꺾이는 등 외력이 가해질 때, 유리섬유(14)가 장력 및 꺾임에 대응하는 높은 인장 강도를 가져 탄소섬유(13)를 지지해 주게 된다. 후에, 수로관(11) 외측에 꺾이도록 감기거나, 각종 외력이 가해져도 탄소섬유(13)의 파손을 방지하고 높은 안전성을 확보하게 된다.

이러한 탄소섬유(13)와 유리섬유(14)의 혼합은, 탄소섬유(13) 60％ 내지 95％에 유리섬유(14) 40％ 내지 5％의 비율로 조절하여 형성함으로써, 탄소섬유(13)가 높은 비율로 형성되어 발열량 및 열효율을 높일 수 있다. 또한, 유리섬유(14)가 높은 비율로 형성되어 높은 인장 강도 및 안전성을 확보하는 등 그 사용용도 및 발열량에 따라 다양하게 조절하여 제조 가능하다.

그런데 상기 탄소섬유(13)는 높은 열전도도와 높은 강도 및 낮은 열팽창 거동 등 많은 장점을 가지지만, 고온에서의 산화 안정성 문제로 인해 사용상의 제약을 받고 있다.

즉, 탄소 섬유는 재료의 제조 방법이나 내부 원자 배역에 의해 차이가 있지만 보통 500℃ 이상의 온도에서 산화가 시작되며, 비교적 저온 영역에서는 탄소의 반응성이 작아서 산소가 탄소의 기공 사이로 깊숙이 침투하며 확산이 일어나게 되어 내부가 전체적인 산화가 일어나게 되고, 고온 영역에서는 산소의 반응성보다 탄소의 반응성이 높아져서 산소가 내부로 확산하지 못하여, 탄소재의 표면에 존재하는 산화막으로부터 산소를 공급받으며 표면부터 확산이 발생하게 되고, 그 중간의 영역에서는 두 가지 반응이 모두 일어나며, 이러한 산화 반응이 진행됨에 따라 탄소의 표면에 기공이 형성되고 내부로 확산해 들어가며 산화가 진행하게 된다.

이렇게 고온으로 발열 시 산소에 의해 탄소섬유(13)의 산화가 빠르게 진행되기 때문에, 탄소섬유(13)를 장시간 사용할 수 없이 수명이 짧아지고, 발열량이 낮아지는 등 그 효율성이 떨어지게 되는데, 이러한 산화를 방지하는 동시에 일정한 형태로 고정하기 위해서는 탄소섬유(13)와 유리섬유(14)가 함께 엮인 다발의 외면을 무기질 내열 세라믹 접착제(15)로 코팅하여 일체로 바인딩해, 산소와 반응을 일으키지않아 산화를 방지하고, 일정한 형태로 유지하도록 한다.

상기 무기질 내열 세라믹 접착제(15)는 산화 저항성이 있는 화합물을 낮은 온도에서 용융시켜 이 화합물이 탄소섬유(13) 및 유리섬유(14) 내의 산소의 통로가 되는 곳을 채우거나, 혹은 막아주는 형태로 존재하도록 하는 동시에 탄소섬유(13)와 유리섬유(14) 다발을 일체로 바인딩하는 것으로서, 이산화규소(silicon dioxde: SiO₂ )와 지르코니아(zirconia: ZrO₂ ) 및 세라믹의 성분을 가지는 무기질 내열 세라믹 접착제(15)를 탄소섬유(13) 및 유리섬유(14) 다발에 0.3mm ~ 0.5mm의 두께로 도포해 건조함으로써, 탄소섬유(13)의 산화를 방지하는 동시에 이산화규소 와 지르코니아 및 세라믹 성분으로 인해 약 1,700℃에서도 견딜 수 있는 내열성을 가지고, 환경오염물질의 배출이 없으며, 바인딩하여 일체로 고정한다.

그리고 상기와 같이 유리섬유(14)와 함께 무기질 내열 세라믹 접착제(15)로 바인딩된 탄소섬유(13) 다발의 각 양단으로는 전기를 공급하는 금속재질의 연결단자(미도시)로 연결하여, 탄소섬유 발열선(12)을 형성한다. 이러한 탄소섬유 발열선(12)은 산소섬유(13)를 이용함으로써, 높은 열전도도와 높은 강도 및 낮은 열팽창 거동 등의 장점을 가지고 있다. 연결단자를 통해 탄소섬유(13)에 전기가 인가되면, 고열로 발열하며, 이는 종래의 니크롬선을 이용한 발열체에 비해 적은 소비전력만으로도 빠르게 고온 발열을 할 수 있어 전력소비를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 일정비율의 유리섬유(14)가 혼합되어, 높은 인장 강도를 통한 탄소섬유(13)의 파손을 방지해 안전성을 향상시키며, 무기질 내열 세라믹 접착제(15)를 통해 그 외측이 코팅되면서 일체로 바인딩 되어 탄소섬유(13)의 산화작용을 방지하여 그 수명을 연장한다.

이렇게 형성된 탄소섬유 발열선(12)은 수로관(11) 외측에 나선형태로 감기며, 그 외부로는 단열효과를 가지고 고온에서도 변형되지 않는 유리섬유 또는 인슈레이션 재질의 내열 피복으로 형성된 내열 피복층(16)으로 감싸 마감함으로써, 본 발명인 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)를 구성하게 된다.

이때, 상기 탄소섬유 발열선(12)은 탄소섬유(13)의 발열 시 서로 이웃하는 다수개의 탄소섬유(13)끼리 열분열을 일으켜 단시간에 더욱 고온으로 발열하기 때문에 높은 열효율을 가지며, 이 때문에 수로관(11)에 약 2mm 내지 20mm 정도의 적 절한 간격을 가지는 나선형태로 감기는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구조를 가지는 본 발명인 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)는, 탄소섬유 발열선(12)이 저전력을 인가해도 고온으로 발열하는 탄소섬유(13)를 이용하여 높은 열전도도와 높은 강도 및 낮은 열팽창 거동 등의 장점을 가지고, 종래의 니크롬선을 이용한 발열체에 비해 적은 소비전력만으로도 빠르게 고온 발열을 할 수 있어 전력소비를 줄일 수 있다.

뿐만 아니라, 일정비율의 유리섬유(14)가 혼합되어, 높은 인장 강도를 통한 탄소섬유(13)의 파손을 방지해 안전성을 향상시키며, 그 표면은 무기질 내열 세라믹 접착제(15)로 코팅되어 일체로 바인딩 됨으로써, 산소와의 접촉 및 이를 통한 산화작용을 방지하여 그 수명을 연장할 수 있다.

또한, 단선, 누전, 감전, 과열 등의 전기사고를 방지하여 안정성을 향상시키며, 이러한 탄소섬유 발열선(12)이 수로관(11)에 밀착하여 감김으로서, 수로관(11) 내부를 흐르는 물에 직접적으로 열을 전달하여, 높은 열교환 효율을 가지고, 단시간에 고온수를 생산할 수 있게 된다.

그리고 상기 내열 피복층(16)을 통해, 탄소섬유(13)에서 발생하는 열이 외부로 빠져나가는 것을 막아 열효율을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 높은 전기 절연성을 가져, 단선, 누전, 감전, 과열 등의 전기사고를 방지하여 안정성을 향상시키고, 작업자가 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)의 취급을 더욱 안전하고, 용이하게 한다.

상기와 같은 구조를 가지는 열 교환용 탄소 섬유 발열체(10)는 전기보일러(1)에 적용하여 고온수를 효과적으로 생산함으로써, 저전력 고효율의 전기보일 러(1)를 구성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기보일러의 단면도로서, 이를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 일반적인 보일러 형태에 내부가 비어있고, 유리섬유 단열층(20)을 구비한 외부케이스(30) 내부로 상기 열 교환용 탄소 섬유 발열체(10)를 구비한다. 상기 열 교환용 탄소 섬유 발열체(10)의 수로관(11) 양단부로는 각각 외부에서 수로관(11) 내부로 냉수를 유입하는 냉수유입구(10a) 및 열 교환용 탄소 섬유 발열체(10) 내부를 통과하면서 가열되는 고온수를 외부로 배출하는 온수배출구(10b)를 각각 연결하며, 열 교환용 탄소 섬유 발열체(10)의 수로관(11) 내부의 물이 냉수유입구(10a) 및 온수배출구(10b)를 통해 계속해서 순환하도록 하는 순환펌프(10c)를 연결하여, 냉수 유입구(10b)를 통해 유입되는 냉수가 수로관(11) 내부를 통과하여 온수배출구(10b)로 배출되도록 한다.

그리고 상기 열 교환용 탄소 섬유 발열체(10)의 탄소섬유(13)가 연결된 연결단자는 외부케이스(30) 일측으로 형성된 전원공급부(40)에 연결되어, 상기 전원공급부(40)에 의해 공급되는 전기가 탄소섬유(13)에 인가되면서 상기 탄소섬유(13)는 고온으로 발열하게 되며, 이러한 전원공급부(40)는 인가되는 전지량을 조절하여 탄소섬유(13)의 발열 온도를 조절하거나 타이머 등을 통해 전기보일러(1)의 가동상태 및 가동시간을 용이하게 조절한 수 있도록 한다.

또한, 이러한 전기보일러(1)의 외부케이스(30) 내측면으로는 유리섬유 단열층(20)을 구비함으로써, 열 교환용 탄소섬유 발열체(10) 외부로 열이 빠져나가는 것을 방지하여, 전기보일러(1)의 열효율을 더울 향상시킨다.

이와 같이 구성된 전기보일러(1)는, 순환펌프(10c)에 의해 외부에서 유입되는 냉수가 냉수유입구(10a)를 통해 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)의 수로관((11) 내부로 유입되면, 전원공급부(40)를 통해 전기가 인가되어 고온으로 발열하는 탄소섬유(13)가 수로관(11) 내부를 이동하는 냉수를 가열하면서 열교환이 이루어진다. 따라서, 고온수를 생산하게 되며, 이렇게 가열된 고온수는 온수배출구(10b)를 통해 열 교환용 탄소섬유 발열체(10) 외부로 배출되면서 난방 등에 용이하게 사용된 수 있게 된다.

그리고 상기와 같이 외부케이스(30) 내부로 구비되는 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)는 코일형태로 다수 회 감겨 형성됨으로써, 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)의 단위길이를 길게 형성하여, 그 내부의 수로관(11)을 통과하는 냉수를 난방에 필요한 온도 이상의 고온수로 충분히 가열해 줄 수 있도록 한다.

이러한 전기보일러(1)의 외부케이스(30) 내부로 구비되는 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)는 직접적으로 삽입되어 사용되는 방법 외에, 알루미늄 파이프나 동 파이프와 같은 높은 내식성 및 강도를 가지는 파이프 관 내부에 삽입하여 사용할 수 있는데, 이를 통해 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)를 보호하여 사용을 더욱 안전하게 하고, 사용기간을 늘릴 수 있게 한다.

이상과 같이 구성된 전기보일러(1)는 열 교환용 탄소섬유 발열체(10)를 이용하기 때문에 적은 소비전력만으로도 빠르게 고온 발열을 할 수 있어 전력소비를 줄일 수 있고, 각종 전기사고의 위험이 낮아 안정적이며, 유리섬유 단열층(20)이 구 비되어 열효율이 높을 뿐만 아니라, 그 구조가 간단하고 소형화할 수 있어, 다양한 방면에 쉽게 적용 가능하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 복합적으로 다양한 변형, 실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 별명의 실시예에 따른 열 교환용 탄소섬유 발열체의 일부 절취 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열 교환요 탄소섬유 발열체의 일부 절취 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기보일러의 단면도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1: 전기보일러 10: 열 교환용 탄소 섬유 발열체

11: 수로관 12: 탄소섬유 발열선

13: 탄소섬유 14: 유리섬유

15: 무기질 내열 세라믹 접착제 16: 내열 피복층

10a: 냉수유입구 10b: 온수배출구

10c: 순환펌프 20: 유리섬유 단열층

30: 외부케이스 40: 전원공급부

Claims (6)

1. 내부에 물이 흐르는 수로관;

   상기 수로관 외측면을 따라 나선형태로 감기며, 양끝단부에 전원이 인가되는 탄소섬유 발열선;

   상기 탄소섬유 발열선 외부를 감싸는 내열 피복층을 구비하되;

   상기 탄소섬유 발열선은,

   탄소섬유와 유리섬유를 일정비율로 엮은 다발의 외면을 이산화규소와 지르코니아 및 세라믹 성분을 가지는 무기질 내열 세라믹 접착제로 0.3mm 내지 0.5mm의 두께로 코팅하여 일체로 바인딩하여 형성하는 것을 특징으로 하는 열 교환용 탄소섬유 발열체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탄소섬유 발열선은,

   상기 탄소섬유 60％ 내지 95％에 상기 유리섬유 40％ 내지 5％의 비율로 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환용 탄소섬유 발열체.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 탄소섬유 발열선은, 상기 수로관에 2mm 내지 20mm 간격의 나선형태로 감겨지는 것을 특징으로 하는 열 교환용 탄소섬유 발열체.
4. 내측면으로는 유리섬유 단열층을 구비하고, 그 내부에 공간부가 형성된 외부케이스;

   내부에 물이 흐르는 수로관과, 탄소섬유와 유리섬유를 일정비율로 엮어 상기 수로관 외측면을 따라 나선형태로 감기는 탄소섬유 발열선과, 상기 탄소섬유 발열선 외부를 감싸는 내열 피복층으로 형성되어, 상기 외부케이스 내에 구비되는 열 교환용 탄소섬유 발열체;

   상기 열 교환용 탄소섬유 발열체의 일단부에 형성되어 상기 수로관 내로 냉수를 유입하는 냉수유입구;

   상기 열 교환용 탄소섬유 발열체의 타단부에 형성되어 상기 수로관 내를 통과하면서 가열된 온수를 외부로 배출하는 온수배출구;

   상기 수로관 내부의 물을 상기 냉수유입구와 상기 온수배출구를 통해 순환시키는 순환펌프; 및

   상기 탄소섬유 발열선의 양끝단부에 연결되어 전기를 공급하는 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 교환용 탄소섬유 발열체를 이용한 전기보일러.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 열 교환용 탄소섬유 발열체는, 상기 외부케이스 내부에 코일형태로 감겨 형성되고,

   상기 탄소섬유 발열선은, 상기 탄소섬유와 상기 유리섬유를 일정비율로 엮은 다발의 외면을 이산화규소와 지르코니아 및 세라믹 성분을 가지는 무기질 내열 세라믹 접착제로 0.3mm 내지 0.5mm의 두께로 코팅하여 일체로 바인딩하여 형성된 것을 특징으로 하는 열 교환용 탄소섬유 발열체를 이용한 전기보일러.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 탄소섬유 발열선은,

   상기 탄소섬유 60％ 내지 95％에 상기 유리섬유 40％ 내지 5％의 비율로 혼합하여 형성되고, 상기 수로관에 2mm 내지 20mm 간격의 나선형태로 감겨지는 것을 특징으로 하는 열 교환용 탄소섬유 발열체를 이용한 전기보일러.

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