KR20110124537A - 탄소발열선 난방기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복사열을 발생하는 탄소발열선을 이용하여 공간난방을 할 수 있는 난방기에 관한 것으로, 한 가닥 이상의 탄소발열선이 병렬적으로 배열되거나, 한 가닥의 탄소발열선이 'ㄹ'자 형태로 수 차례 굴곡되고, 상기 탄소발열선에 전기에너지를 전달하는 한 가닥 이상의 전원선이 접촉되어 이루어지는 발열수단의 양측면 방향으로 표면요철이 구비된 금속판이 결합되며, 상기 발열수단과 금속판의 결합체가 일정 간격으로 다수개 배열되어 구성되며, 자체 가열시간이 종래의 일반적인 열매체유 방식의 라디에이터보다 현저히 감소하고, 전원공급량을 조절함으로써 자유롭게 희망온도를 조절할 수 있으며, 제한 최고온도가 높아 신속한 난방효과 구현이 가능하다는 유용한 효과를 제공한다.

Description

탄소발열선 난방기{A CARBON FILAMENT HEATER}
본 발명은 탄소발열선 난방기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복사열을 발생하는 탄소발열선을 이용하여 공간난방을 할 수 있는 난방기에 관련된다.
일반적인 난방은 크게 온돌이나 전기장판 등을 이용한 바닥난방, 열풍을 공급하거나, 주변 공기를 가열하는 공간난방, 복사열을 이용한 근접난방 등으로 구분되어질 수 있다.
이러한 각종 난방기는 에너지원에 따라 기능과 형태등이 많이 진화되고 있으며, 난방의 대상이나 방법, 가동비용 등의 조건들에 따라 선택의 폭도 다양하다고 볼 수 있다.
한편, 종래의 공간난방장치중 대표적인 것으로 라디에이터를 들 수 있는데, 이러한 라디에이터는 배관에 의한 열수공급으로 가동되거나 개별적인 전열선 등의 발열장치를 이용하여 내부의 열매체유를 가열함으로써 가동될 수 있다.
이때, 열매체유 방식의 난방기는 열매체유를 적정수준의 온도로 가열하기 위하여 소모되는 웜업시간이 길어 신속한 난방이 어렵고, 일반적으로 사용되고 있는 열매체유의 경우 약 140℃에서 비등하게 되므로 열매체유의 최고온도가 120℃ 이하로 제한된다는 문제점이 있었다.
또한, 열매체유의 자체온도가 상승하게 되면 열매체유의 부피가 팽창하는데, 이러한 팽창이 지속적으로 반복되면 열매체유를 수용하고 있는 발열체의 연결부위에 미세한 틈이 발생할 수 있으며, 이러한 틈으로 열매체유가 외부로 유출될 수 있을 뿐만 아니라, 열매체유는 독성 화학물질로써, 폐기과정에서 환경오염을 유발할 수 있으며, 폐기비용 또한 막대하게 소모된다는 문제점도 있었다.
한편, 탄소를 이용한 발열선이나 면상발열체들이 최근들어 각광받고 있으며 전기장판 대용으로 널리 사용되고 있는데, 이러한 탄소발열체들은 복사방식으로 열을 방출하므로 거리가 멀어질 수록 복사열의 도달양이 현저히 감소하며, 주변공기를 가열하고자 할 경우 가열효율이 매우 낮기 때문에 공간난방 용도로 활용하기에는 한계가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 신속한 웜업과 자유로운 온도조절이 가능하며 매체의 외부유출이나 폐기시의 환경오염이 최소화 될 수 있도록 하는 난방기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해서는 종전의 전열선과 열매체유를 대체할 수 있는 발열체와, 그 발열체를 이용하여 주변 공기를 가열할 수 있도록 하는 구조가 필요하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 탄소발열선 난방기는, 한 가닥 이상의 탄소발열선이 병렬적으로 배열되거나, 한 가닥의 탄소발열선이 'ㄹ'자 형태로 수 차례 굴곡되고, 상기 탄소발열선에 전기에너지를 전달하는 한 가닥 이상의 전원선이 접촉되어 이루어지는 발열수단의 양측면 방향으로 표면요철이 구비된 금속판이 결합되며, 상기 발열수단과 금속판의 결합체가 일정 간격으로 다수개 배열되어 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 자체 가열시간이 종래의 일반적인 열매체유 방식의 라디에이터보다 현저히 감소하고, 전원공급량을 조절함으로써 자유롭게 희망온도를 조절할 수 있으며, 제한 최고온도가 높아 신속한 난방효과 구현이 가능하다는 유용한 효과를 제공한다.
또한, 열매체유가 필요없기 때문에 열매체유의 유출이나 폐기에 따른 환경오염 문제가 전혀 발생하지 않는 친환경적인 난방기를 제공하며, 단순한 구조이므로 생산효율이 증대되며 원가가 절감된다.
또한, 사용이 간편하며 탄소발열선에서 발생하는 복사열이 방열핀 전체에 고르게 분포하게 되므로 방열효과가 증대된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 요부 구성을 보인 사시도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 요부 구성을 보인 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전체 구성을 보인 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동원리를 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 요부 구성을 보인 사시도, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 요부 구성을 보인 사시도로써, 두개의 금속판(21) 사이에 발열수단(10)이 삽입되는 구성을 예시하고 있다.
본 발명에서 발열원으로써 핵심적인 역할을 하는 탄소발열선(11)은 이미 십여년 전부터 그 조성, 제조방법, 효과 등의 특성에 대한 연구가 이루어져 왔고, 대부분 공개된 기술이므로 추가적인 설명은 생략한다.
먼저, 도 1에서는 짧은 탄소발열선(11) 다수 가닥이 병렬로 배열되고, 상기 탄소발열선(11)의 양단측에 전원선(12)이 접촉될 수 있도록 배열된 구성을 예시하고 있다. 이때, 도면에서는 횡으로 배열된 모든 선이 탄소발열선(11)인 것으로 예시하였으나, 발열량을 조절하기 위하여 일반 섬유와 교대로 배열할 수도 있으며, 일반섬유와 함께 직조할 수도 있다. 이렇게 교대배열이나 직조를 할 경우 저항조절을 통한 발열량의 조절이 자유로우며, 열의 분산효율이 상승하고, 제조공정상 편의성 향상 및 원가절감효과를 얻을 수 있다. 또한, 도면에서는 전원선(12)이 한 가닥인 경우를 예시하였지만, 탄소발열선(11)과의 접촉률을 향상시키고 열팽창에 의한 이격발생현상을 최소화하기 위하여 직경이 얇은 전원선(12)을 다수개의 가닥으로 구현하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 2에서는 비교적 긴 탄소발열선(11)을 'ㄹ'자 형태로 굴곡하면서 배열한 구성를 예시하고 있다.
이때, 본 실시예에서는 탄소발열선(11)이 일체로 연결되어 있기 때문에 도면에서 예시한 바와 같이 전원선(12)을 배치하지 않고 탄소발열선(11)의 앞단과 끝단만을 전원선(12)과 연결하는 방법을 적용할 수도 있다.
상기 도 1 및 도 2에서 예시한 방식 외에도 순면 등의 원사로 면을 직조하고 그 면을 탄소용액에 코팅, 함침 시키는 방법으로 만들어지는 면상발열체를 사용할 수도 있겠지만, 이러한 면상발열체의 경우 탄소의 분포가 불균일하여 화재를 발생하거나, 발열효율이 나빠질 우려가 있으므로 전술한 두 가지 방식 중 하나를 선택하는 것이 바람직하다.
한편, 탄소발열선(11)이 전기에너지에 의하여 발산하는 열은 복사에너지 형태로 전파되므로 탄소발열선(11)만 있거나 단순히 일반적인 전기장판 등과 같이 단순 피복으로 포장한 경우에는 주변의 공기를 효율적으로 덥힐 수가 없다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 탄소발열선(11)에서 발생하는 복사에너지가 금속재질의 방열판을 가열하도록 하고, 가열된 방열판이 주변 공기를 덥히는 방식을 개발하여 적용하게 된 것이다. 이때, 상기 방열판의 표면에는 공기와의 접촉면을 최대한 확장하기 위하여 요철(22)을 구비하는 것이 바람직하며, 이러한 요철(22)은 이미 다양한 난방기구에서 적용되고 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서는 요철(22)의 일 형태를 예시하였을 뿐이며, 다양한 형상의 요철(22)을 구비할 수 있음은 자명하다.
이때, 금속판(21)과 발열수단(10) 또는 전원선(12)이 접촉하게 될 경우 감전사고가 발생할 우려가 있으므로 직접적으로 접촉되지 않도록 발열수단(10) 및 전원선(12)과 금속판(21) 사이에 절연체를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 전열체는 일반적인 부도체를 적용할 수도 있으며, 탄소발열선(11) 또는 탄소발열선(11)이 포함된 직조물과 전원선(12) 전체를 실리콘으로 코팅하는 방법으로 절연효과를 구현할 수도 있다.
이하에서는 상기와 같이 발열수단(10)과 전원선(12)이 금속판(21) 내부에 결합된 것을 방열핀(20) 이라고 칭하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전체 구성을 보인 사시도로써, 전술한 방열핀(20) 다수개를 통상적인 라디에이터의 형상과 유사하게 병렬로 배치한 구성을 예시하고 있다.
사용처에 따른 난방 성능과 에너지 소모율 등을 고려하여 방열핀(20)의 크기나 수량을 적절히 결정할 수 있으며, 고정수단(30) 하부에 바퀴 등을 구비하여 이동이 용이하도록 구성할 수 있다. 이렇게 발열의 최소단위가 방열핀(20)으로 구성되므로 방열핀(20)의 결합수량 조절을 통하여 난방성능에 따른 규격변화가 용이하게 된다.
한편, 도시하지는 않았지만, 전원선(12)에 전원을 공급하고, 전류량을 조절하며, 난방기의 온도를 제어하는 등의 제어부가 구비될 수 있다. 이때, 제어부에서 입력된 제어값이 종래의 열매체유 방식의 라디에이터에 비하여 매우 신속하게 반영될 수 있게 된다.
10 : 발열수단
11 : 탄소발열선
12 : 전원선
20 : 방열핀
21 : 금속판
22 : 요철
30 : 고정수단

Claims (1)

  1. 한 가닥 이상의 탄소발열선이 병렬적으로 배열되거나, 한 가닥의 탄소발열선이 'ㄹ'자 형태로 수 차례 굴곡되고, 상기 탄소발열선에 전기에너지를 전달하는 한 가닥 이상의 전원선이 접촉되어 이루어지는 발열수단의 양측면 방향으로 표면요철이 구비된 금속판이 결합되며, 상기 발열수단과 금속판의 결합체가 일정 간격으로 다수개 배열되어 구성되는 탄소발열선 난방기.
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