KR20100121362A - 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 열교환장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소섬유에 유리섬유를 일정비율로 혼합한 다발을 실리콘 피복체로 감쌈으로써, 고온으로 발열하면서 꺾임 및 장력에 대응하는 높은 인장 강도를 가지는 탄소섬유 발열체 및 이러한 발열체를 이용한 열교환장치에 관한 것이다. 본 발명은, 적어도 둘 이상의 가닥을 일정비율로 엮어 다발을 형성하는 탄소섬유 및 유리섬유; 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발의 양단에 형성되어 전기를 인가하는 전기공급선; 상기 전기공급선을 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발에 접속 고정시키는 접속고정체; 상기 탄소섬유, 유리섬유 및 접속고정체 들의 표면을 감싸는 실리콘 피복체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 전기가 인가되면서 고온으로 발열하는 탄소섬유에 유리섬유가 일정비율로 함께 구비되어 다발로 형성됨으로써, 유리섬유를 통한 높은 인장 강도를 가져, 탄소섬유 발열체가 여러 방향으로 꺾이도록 유연하게 구비되거나, 장력이 가해져도 탄소섬유가 끊기거나 파손되지 않도록 안전성을 확보하고, 탄소섬유 발열체가 적은 전력소비로도 단시간에 고온으로 발열하여 에너지 효율을 향상시키며, 이러한 탄소섬유 발열체를 보일러 및 온수기의 열교환장치로 간단하게 적용하고, 저전력 고효율의 효과를 가진다.
탄소섬유, 유리섬유, 다발, 실리콘 피복체, 강도, 발열체, 열교환장치

Description

탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 열교환장치{Carbon fiber and heat exchanger using the same}
본 발명은 고온으로 발열하는 발열체에 있어서, 탄소섬유에 유리섬유를 일정비율로 혼합한 다발을 실리콘 피복체로 감쌈으로써, 고온으로 발열하면서 꺾임 및 장력에 대응하는 높은 인장 강도를 가지는 탄소섬유 발열체 및 이러한 발열체를 이용한 열교환장치에 관한 것이다.
일반적으로 보일러나 온수기 등 고온을 필요로 하는 각종 열교환장치에는 고온으로 발열하는 발열체가 구비되어 이러한 발열체에서 방출 또는 복사되는 고온의 열을 이용하여 물이나 공기 등을 가열하여 온수 및 온풍 등을 생산하며, 이는 통상 석탄 또는 석유 등의 연소를 통한 연소열을 이용하거나, 전기를 이용한 발열체의 저항열을 이용하여 고온을 얻는 것이 주로 사용되고 있다.
그러나 근래에 들어 대기오염 등의 환경오염 문제 및 원료고갈에 따른 원료비 상승 등으로 인해 석탄 또는 석유 등을 원료로 하는 보일러나 온풍기 등의 사용이 점점 감소하는 추세이고, 그 대안으로 전기를 이용한 전기보일러나 전기온수기 등의 사용이 점점 늘고 있는 실정이다.
상기 전시를 이용하는 방법은 니크롬선 등의 전기 저항이 높은 금속을 코일형태로 형성한 발열체에 전류를 인가하여 발생하는 저항 열을 이용하여 보일러 내부를 순환하는 냉수를 가열하거나, 온풍기 내부를 통과하는 공기를 가열하는 방법이 주로 사용된다.
하지만 이때, 코일형태의 발열체에는 강한 전류를 흐르게 하여야 일정온도 이상으로 발열하게 되고, 이렇게 발열하는데 장시간이 소요되어 사용하는데에 전력소모가 많게 된다.
또한, 코일의 특성상 강한 전류가 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.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 유리섬유에 탄소 액을 발포, 코팅한 탄소섬유를 진공관에 삽입되어 진공상태로 밀폐되고, 그 양단부로는 전원을 공급하는 탄소섬유 발열체를 보일러 등에 적용하여 순환하는 냉수를 직접가열하는 방법이 제시된 바 있다. 이는 종래의 니크롬선 발열체에 비해 전력소모를 줄이고, 인체에 유해한 전자파(EMI)의 발생은 막을 수 있지만, 진공관에 의해 탄소섬유의 온도가 외부로 효과적으로 전달되지 못한다. 또한, 제조에 장시간이 소요되고 복잡하여 제조단가가 높으며, 충격 및 장력에 약해 탄소섬유가 쉽게 끊기거나 파손되고, 접거나 구부릴 수 없어, 그대로 사용해야 하는 등의 많은 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 탄소섬유에 일정비율의 유리섬유를 혼합한 다발을 피복체로 감싼 발열체를 구성함으로써, 고온으로 발열하면서 높은 인장 강도를 가져, 장력이 가해져도 끊기거나 파손되지 않고, 그 형태를 쉽게 변형시킬 수 있으며, 이를 보일러 및 온수기에 다양하게 적용하는 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 열교환장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 탄소섬유 발열체는, 적어도 둘 이상의 가닥을 일정비율로 엮어 다발을 형성하는 탄소섬유 및 유리섬유; 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발의 양단에 형성되어 전기를 인가하는 전기공급선; 상기 전기공급선을 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발에 접속 고정시키는 접속고정체; 상기 탄소섬유, 유리섬유 및 접속고정체 들의 표면을 감싸는 실리콘 피복체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄소섬유 발열체는, 상기 탄소섬유 60％ 내지 95％에 상기 유리섬유 40％ 내지 5％의 비율로 혼합하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 탄소섬유 발열체를 이용한 열교환장치는, 온수탱크 내부로 유입된 물을 온수로 가열하는 열교환장치에 있어서, 적어도 둘 이상의 가닥을 일정비율로 엮어 다발을 형성하는 탄소섬유 및 유리섬유; 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발의 양단에 형성되어 전기를 인가하는 전기공급선; 상기 전기공급선을 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발에 접속 고정시키는 접속고정체; 상기 탄소섬유, 유리섬유 및 접속고정체 들의 표면을 감싸는 실리콘 피복체로 구성되고, 상기 온수탱크 내부에 형성되어 내부로 유입된 물을 가열시키는 탄소섬유 발열체; 상기 온수탱크 내부에서 가열된 물을 외부로 급수하는 급수라인; 상기 온수탱크 내부에서 가열된 물을 순환시키는 배관라인; 상기 온수탱크 내부의 온수 온도를 감지하는 온도센서; 상기 온도센서로 감지된 상기 온수탱크 온수의 온도에 따라 상기 전기공급선의 전기 공급상태를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 온수탱크 내부로 유입된 물을 온수로 가열하는 열교환장치에 있어서, 상기 온수탱크 내부로 식수를 유입하는 냉수공급관; 적어도 둘 이상의 가닥을 일정비율로 엮어 다발을 형성하는 탄소섬유 및 유리섬유; 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발의 양단에 형성되어 전기를 인가하는 전기공급선; 상기 전기공급선을 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발에 접속 고정시키는 접속고정체; 상기 탄소섬유, 유리섬유 및 접속고정체 들의 표면을 감싸는 실리콘 피복체로 구성되고, 상기 온수탱크 내부에 형성되어 내부로 유입된 물을 가열시키는 탄소섬유 발열체; 상기 온수탱크 내부에서 가열된 온수를 급수하는 온수급수관; 상기 온수탱크 내부의 온수 온도를 감지하는 온도센서; 상기 온도센서로 감지된 상기 온수탱크 온수의 온도에 따라 상기 전기공급선의 전기 공급상태를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄소섬유 발열체는, 상기 온수탱크 내부에서 2mm 내지 5mm 정도의 간격으로 서로 이격되도록 코일형태로 감아 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 이를 통해, 전기가 인가되면서 고온으로 발열하는 탄소섬유에 유리섬유가 일정비율로 함께 구비되어 다발로 형성됨으로써, 유리섬유를 통한 높은 인장 강도를 가져, 탄소섬유 발열체가 여러 방향으로 꺾이도록 유연하게 구비되거나, 장력이 가해져도 탄소섬유가 끊기거나 파손되지 않도록 안전성을 확보하고, 탄소섬유 발열체가 적은 전력소비로도 단시간에 고온으로 발열하여 에너지 효율을 향상시키며, 이러한 탄소섬유 발열체를 보일러 및 온수기의 열교환장치로 간단하게 적용하여 그 구성이 간단하고, 저전력 고효율의 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 다발을 실리콘 피복체로 감싸 마감한 탄소섬유 발열체를 구성함으로써, 유리섬유를 통한 높은 인장 강도를 가져, 탄소섬유 발열체가 여러 방향으로 꺾이도록 유연하게 구비되거나, 장력이 가해져도 탄소섬유가 끊기거나 파손되지 않도록 안전성을 확보하고, 탄소섬유 발열체가 적은 전력소비로도 단시간에 고온으로 발열하여 에너지 효율을 향상시키며, 이를 통상의 보일러 및 온수기의 열교환장치로 간단하게 적용하여, 저전력 고효율의 보일러 및 온수기를 구성하도록 한다.
상기와 같은 특징을 가지는 본 발명인 탄소섬유 발열체 및 이를 이용한 보일러와 온수기를 각 도면에 도시한 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 발열체의 일부절취 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 탄소섬유 발열체(10)는, 전기가 인가되면 고온으로 발열하는 탄소섬유(11)를 두 가작 이상의 다발로 엮어 일정길이를 가지도록 형성하는데, 이때, 상기 탄소섬유(11) 다발의 형성 시 동일한 길이를 가지는 유리섬유(12)를 일정비율로 함께 섞어 엮는다.
상기와 같이 탄소섬유(11)에 유리섬유(12)가 함께 섞임으로써, 탄소섬유(11) 양측으로 장력이 가해지거나 일측이 꺾이는 등 외력이 가해질 때, 유리섬유(12)가 장력 및 꺾임에 대응하는 높은 인장 강도를 가져 탄소섬유(11)를 지지해주게 되어, 각종 외력에 의해 탄소섬유(11)의 파손을 방지하고 높은 안전성을 확보하게 된다.
이러한 탄소섬유(11)와 유리섬유(12)의 혼합은, 탄소섬유(11) 60％ 내지 95％에 유리섬유(12) 40％ 내지 5％의 비율로 조절하여 형성함으로써, 탄소섬유(11)가 높은 비율로 형성되어 발열량 및 열효율을 높일 수 있다. 또한, 유리섬유(12)가 높은 비율로 형성되어 높은 인장 강도 및 안전성을 확보하는 등 그 사용용도 및 발열량에 따라 다양하게 제조 가능하다.
그리고 상기 탄소섬유(11)의 양단으로는 탄소섬유(11)에 전기를 공급하는 금속재질의 전기공급선(13)이 연결되는데, 탄소섬유(11)에 전기공급선(13)을 접속한 다음, 상기 탄소섬유(11)와 전기공급선(13)을 일정 폭의 접속고정체(14)로 긴밀하게 묶어 고정하며, 이렇게 탄소섬유(11)와 유리섬유(12)가 혼합되고, 전기공급 선(13)이 연결된 다발 표면을 실리콘 피복체(15)로 감싸 마무리함으로써, 탄소섬유 발열체(10)를 구성한다.
이상과 같이 구성된 탄소섬유 발열체(10)는, 탄소섬유(11)를 이용함으로써, 높은 열전도도와 높은 강도 및 낮은 열팽창 거동 등의 장점을 가진다. 또한, 전기공급선(13)을 통해 탄소섬유(11)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(12)가 혼합되어 높은 인장 강도를 통한 탄소섬유(11)의 파손을 방지해 안전성을 향상시키며, 그 표면은 높은 절연성을 가지는 실리콘 피복체(15)로 마감되어, 탄소섬유(11)를 흐르는 전기에 의한 전기사고를 방지하는 등의 장점을 가진다.
이렇게 구성되어 고온으로 발열하는 탄소섬유 발열체(10)는 그 표면을 감싸 마감한 실리콘 피복체(15)가 약 250℃의 융점을 가지는데, 상기 탄소섬유 발열체(10)가 공기 중에서 발열 시에는 실리콘 피복체(15)의 융점 이상의 온도로 발열해 실리콘 피복체(15)가 녹아 탄소섬유 발열체(10)가 파손되거나, 누전 및 화재 등 사고의 위험성이 높기 때문에, 살기 탄소섬유 발열체(10)는 물속에 투입하여, 순환하는 물과 지속적으로 열 교환함으로써, 100℃ 내지 150℃의 온도를 유지해 실리콘 피복체(15)가 용융되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
게다가, 상기 실리콘 피복체(15)는 방수성능이 뛰어나기 때문에 탄소섬유(11) 및 접속고정체(14) 내부로 물이 침투하는 것을 방지하여, 누전 등의 전기사고가 발생하는 것을 효과적으로 방지한다.
상기와 같이 물속에 투입하여 사용하는 탄소섬유 발열체(10)는 온수를 사용하는 보일러(20) 및 온수기(30)의 열교환장치로 적용해 사용하기에 적합한데, 본 발명인 탄소섬유 발열체(10)를 이용한 보일러(20) 및 온수기(30)를 각각 살펴본다.
먼저, 도2는 본 발명에 따른 열교환장치의 일실시예로서 보일러를 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 보일러(20)는, 통상 온수탱크(21) 내부로 냉수가 유입되면 열교환장치에 의해 일정온도 이상의 온수로 가열되고, 이러한 온수는 배관라인(22)를 따라 순환하면서 바닥 등을 난방하거나, 급수라인(23)을 통해 세면대 등으로 온수를 급수하에 되는데, 이때, 상기 보일러(20)의 열교환장치를 탄소섬유 발열체(10)로 구성함으로써, 탄소섬유 발열체(10)를 이용한 보일러(20)를 형성하게 된다.
즉, 탄소섬유 발열체(10)를 온수탱크(21)의 일측 내부로 구비하고, 양단부를 온수탱크(21) 외부로 구비하며, 온수탱크(21) 내의 온도센서(25)를 감지하면서 전기공급선(13)에 연결되어 전기를 공급하는 제어부(24)가 형성됨으로써, 보일러(20)를 구성하게 된다.
이때, 상기 온수탱크(21) 내로 구비되는 탄소섬유 발열체(10)가 단순히 펼쳐진 직선형태로 구비될 경우, 그 발열면적이 작고, 고온으로 유지되도록 발열하는데 많은 전력이 소모되어 온수탱크(21) 내의 물을 전체적으로 고온으로 열교환 하는데 무리가 있기 때문에, 약 2mm 내지 5mm 정도의 적절한 간격으로 소폭 이격되도록 코일형태로 감아 형성하거나, 본체 등의 내부심재에 코일형태로 감아 형성함으로써, 근접한 탄소섬유 발열체(10)의 발열면적을 넓혀, 저전력으로도 고온으로 발열하는 동시에 열전도율을 향상시켜, 단시간에 효율적으로 온수를 제조하게 된다.
상기와 같이 탄소섬유 발열체(10)를 꺾거나 감더라도, 유리섬유(12)가 높은 인장 강도를 유지함으로써, 탄소섬유(11)가 끊기거나 파손되는 것을 방지하고, 높은 안전성을 확보하게 된다.
이를 통해, 물이 찬 온수탱크(21) 내의 물의 온도를 온도센서(24)를 통해 제어부(24)가 감지하면, 상기 제어부(24)는 온수탱크(21) 내의 물이 일정온도 이상을 가지도록 전기공급선(13)에 전기를 공급하여 탄소섬유 발열체(10)를 발열시키게 된다. 이렇게 발열하는 탄소섬유 발열체(10)는 온수탱크(21) 내의 냉수와 열교환이 이루어져, 약 100℃ 내지 150℃의 온수가 배관라인(22)을 따라 순환하거나 급수라인(23)을 통해 급수된다. 또한, 이러한 온수의 온도는 제어부(24)를 통해 전기공급선(13)에 공급되는 전기를 조절하여 탄소섬유 발열체(10)의 발열 온도를 조절하는 방법으로 쉽게 제어할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 보일러(20)는 그 구성이 간단하고 소형화할 수 있어, 제작이 쉽고, 유지 및 보수가 쉽고 저렴할 뿐만 아니라, 적은 소비전력만으로도 빠르게 고온 발열을 할 수 있어 전력소비를 줄일 수 있다. 또한, 그 표면이 실리콘 피복체(15)로 마감되어, 각종 전기사고의 위험이 낮아 안정적이고, 위생적이어서 직접적으로 물과 접해도 안전하고, 이를 통해 높은 열전도율을 가진다.
다음으로, 도 3은 본 발명에 따른 열교환장치의 일실시예로서 온수기를 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 온수기(30)를 살펴보면, 통상 냉수공급관(32)에 의해 식수가 온수탱크(31) 내부로 유입되면 열교환장치에 의해 일정온도 이사의 온수로 가열되고, 이러한 온수는 온수급수관(33)을 통해 급수되어 온수를 공급하게 된다. 이때, 상기 온수기(30)의 열교환장치를 탄소섬유 발열체(10)로 구성함으로써, 탄소섬유 발열체(10)를 이용한 온수기(30)를 형성하게 된다.
즉, 상기 탄소섬유 발열체(10)를 이용한 보일러(20)와 마찬가지로 탄소섬유 발열체(10)를 온수탱크(31)의 일측 내부로 구비하고, 양단부를 온수탱크(31) 외부로 구비하며, 온수탱크(31) 내의 온도센서(35)를 감지하면서, 전기공급선(13)에 연결되어 전기를 공급하는 제어부(34)가 형성됨으로써, 온수기(30)를 구성하게 된다.
그리고 마찬가지로 상기 온수탱크(31) 내부로 구비되는 탄소섬유 발열체는 약 2mm 내지 5mm 정도의 적절한 간격으로 소폭 이 격되도록 코일형태로 감아 형성하거나, 봉체 등의 내부심재에 코일형태로 감아 형성함으로써, 근접한 탄소섬유 발열체(10)의 발열면적을 넓혀, 저전력으로도 고온으로 발열하는 동시에 열전도율을 향상시켜, 단시간에 효율적으로 온수를 제조하게 된다.
이를 통해, 냉수공급관(32)을 통해 온수탱크(31) 내부로 공급되는 식수의 온도를 온도센서(34)를 통해 제어부(34)가 감지하면, 상기 제어부(34)는 온수탱크(31) 내의 식수가 일정온도 이상을 가지도록 전기공급선(13)에 전기를 공급하여 탄소섬유 발열체(10)를 발열시키게 된다. 이렇게 발열하는 탄소섬유 발열체(10)는 온수탱크(31) 내의 식수와 열교환이 이루어져, 약 40℃ 내지 100℃의 음용 가능한 온도를 가지는 식수가 온수공급관(33)을 통해 급수된다. 이러한 온수의 온도는 제 어부(34)를 통해 전기공급선(13)에 공급되는 전기를 조절하여 탄소섬유 발열체(10)의 발열 온도를 조절하는 방법으로 쉽게 제어할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 온수기(30) 역시 그 구성이 간단하고 소형화할 수 있어, 제작이 쉽고, 유지 및 보수가 쉽고 저렴할 뿐만 아니라, 적은 소비전력만으로도 빠르게 고온 발열을 할 수 있어 전력소비를 줄일 수 있다. 또한, 그 표면이 실리콘 피복체(15)로 마감되어, 각종 전기사고의 위험이 낮아 안정적이고, 위생적이어서 식수와 직접적으로 접해도 오염이 없고 안전하며, 이를 통해 높은 열전도율을 가진다.
이상에서 설명한 본 발명인 탄소섬유 발열체(10)는, 탄소섬유(12)가 저전력으로도 단시간에 고온으로 발열하고, 일정비율로 혼합된 유리섬유(12)를 통해 탄소섬유 발열체(10)가 전체적으로 높은 인장 강도를 가져, 장력이 가해져도 끊기거나 파손되지 않도록 안전성을 확보하고, 유연성을 가지며, 실리콘 피복체(15)를 통해 마감하여, 물속에서 안전하고 위생적으로 사용할 수 있게 된다.
그리고 이러한 탄소섬유 발열체(10)를 보일러(20)와 온수기(30)의 열교환장치로 적용함으로써, 높은 열전도율을 가져 온수공급을 단시간에 하고, 그 구성을 간단하고 소형화하며, 유지 및 보수를 용이하게 하며, 전력소비를 줄이고, 안정적이고 위생적으로 사용 가능하다.
또한, 상기와 같이 보일러(20)나 온수기(30)의 각 온수탱크(21)(31) 내부로 구비되는 탄소섬유 발열체(10)는 석영 유리관이나 스테인리스 스틸관 또는 동관 등 관 내부로 밀착, 삽입하여 구비함으로써, 물과의 직접적인 접촉을 방지하여 안정성 을 더욱 향상시키고, 유연한 탄소섬유 발열체(10)의 고정을 더욱 용이하게 할 수도 있다.
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 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 발열체의 일부절취 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 열교환장치의 일실시예로서 보일러를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 열교환장치의 일실시예로서 온수기를 나타낸 구성도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10: 탄소섬유 발열체 11: 탄소섬유
12: 유리섬유 13: 전기공급선
14: 접속고정체 15: 실리콘 피복체
20: 보일러 30: 온수기
21,31: 온수탱크 22: 배관라인
23: 급수라인 32: 냉수공급관
33: 온수공급관 24,34: 제어부
25,35: 온도센서

Claims (5)

  1. 적어도 둘 이상의 가닥을 일정비율로 엮어 다발을 형성하는 탄소섬유 및 유리섬유;
    상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발의 양단에 형성되어 전기를 인가하는 전기공급선;
    상기 전기공급선을 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발에 접속 고정시키는 접속고정체;
    상기 탄소섬유, 유리섬유 및 접속고정체 들의 표면을 감싸는 실리콘 피복체를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소섬유 발열체는,
    상기 탄소섬유 60％ 내지 95％에 상기 유리섬유 40％ 내지 5％의 비율로 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환용 탄소섬유 발열체.
  3. 온수탱크 내부로 유입된 물을 온수로 가열하는 열교환장치에 있어서,
    적어도 둘 이상의 가닥을 일정비율로 엮어 다발을 형성하는 탄소섬유 및 유리섬유; 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발의 양단에 형성되어 전기를 인가하는 전기공급선; 상기 전기공급선을 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발에 접속 고정시키는 접 속고정체; 상기 탄소섬유, 유리섬유 및 접속고정체 들의 표면을 감싸는 실리콘 피복체로 구성되고, 상기 온수탱크 내부에 형성되어 내부로 유입된 물을 가열시키는 탄소섬유 발열체;
    상기 온수탱크 내부에서 가열된 물을 외부로 급수하는 급수라인;
    상기 온수탱크 내부에서 가열된 물을 순환시키는 배관라인;
    상기 온수탱크 내부의 온수 온도를 감지하는 온도센서;
    상기 온도센서로 감지된 상기 온수탱크 온수의 온도에 따라 상기 전기공급선의 전기 공급상태를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열체를 이용한 열교환장치.
  4. 온수탱크 내부로 유입된 물을 온수로 가열하는 열교환장치에 있어서,
    상기 온수탱크 내부로 식수를 유입하는 냉수공급관;
    적어도 둘 이상의 가닥을 일정비율로 엮어 다발을 형성하는 탄소섬유 및 유리섬유; 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발의 양단에 형성되어 전기를 인가하는 전기공급선; 상기 전기공급선을 상기 탄소섬유 및 유리섬유 다발에 접속 고정시키는 접속고정체; 상기 탄소섬유, 유리섬유 및 접속고정체 들의 표면을 감싸는 실리콘 피복체로 구성되고, 상기 온수탱크 내부에 형성되어 내부로 유입된 물을 가열시키는 탄소섬유 발열체;
    상기 온수탱크 내부에서 가열된 온수를 급수하는 온수급수관;
    상기 온수탱크(31) 내부의 온수 온도를 감지하는 온도센서;
    상기 온도센서로 감지된 상기 온수탱크 온수의 온도에 따라 상기 전기공급선의 전기 공급상태를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열체를 이용한 열교환장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 탄소섬유 발열체는,
    상기 온수탱크 내부에서 2mm 내지 5mm 정도의 간격으로 서로 이격되도록 코일형태로 감아 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 발열체를 이용한 열교환장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101321338B1 (ko) * 2010-12-15 2013-10-23 김운학 탄소나노튜브섬유 발열체 및 이 탄소나노튜브섬유 발열체를 이용한 발열장치
WO2015093758A1 (ko) * 2013-12-19 2015-06-25 주식회사 그린탑 탄소섬유 발열제품의 탄소섬유 발열체와 전원선 결속구조
KR20190024713A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 엘에스전선 주식회사 열선 케이블 및 이를 포함하는 발열시트
CN110319577A (zh) * 2019-06-18 2019-10-11 广东万家乐燃气具有限公司 一种电磁加热管及热水器
KR20220072350A (ko) * 2020-11-25 2022-06-02 주식회사 워머스 발열히터

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101321338B1 (ko) * 2010-12-15 2013-10-23 김운학 탄소나노튜브섬유 발열체 및 이 탄소나노튜브섬유 발열체를 이용한 발열장치
WO2015093758A1 (ko) * 2013-12-19 2015-06-25 주식회사 그린탑 탄소섬유 발열제품의 탄소섬유 발열체와 전원선 결속구조
WO2015093896A1 (ko) * 2013-12-19 2015-06-25 주식회사 그린탑 탄소섬유 발열제품의 탄소섬유 발열체와 전원선 결속구조
KR20190024713A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 엘에스전선 주식회사 열선 케이블 및 이를 포함하는 발열시트
CN110319577A (zh) * 2019-06-18 2019-10-11 广东万家乐燃气具有限公司 一种电磁加热管及热水器
KR20220072350A (ko) * 2020-11-25 2022-06-02 주식회사 워머스 발열히터

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