KR20200013536A

KR20200013536A - 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터

Info

Publication number: KR20200013536A
Application number: KR1020180088848A
Authority: KR
Inventors: 박정준
Original assignee: 박정준
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-02-07
Also published as: KR102133440B1

Abstract

본 발명은, 길이 방향으로 이어지는 복수의 통공이 형성된 봉체; 상기 통공 각각에 삽입되되, 외부 전원과 연결되는 전극선; 상기 봉체 외주면을 따라 권취되되, 상기 전극선에 연결되어 전원 인가에 따라 발열하는 전열선; 내측의 공간으로 상기 봉체가 수용되는 관체; 상기 관체의 각 단부에 결합되는 마감캡; 상기 관체 내면과 상기 전열선 외면 사이 및 상기 통공 내면과 상기 전극선 외면 사이를 완전히 메우는 세라믹바인더;를 포함하는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터에 관한 것이다.

Description

전열선의 산화 방지를 위한 전열히터{electric heater for preventing oxidation of heating wire}

본 발명은 전열히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기와의 접촉으로 인한 전열선의 산화가 방지됨으로써 제품 수명이 장기간 유지될 수 있도록 하는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터에 관한 것이다.

난방 및 가열 수단으로 히터가 이용되고 있다.

이때, 히터는 이용하는 에너지의 종류에 따라 다양하게 구분될 수 있으며, 그 하나로 전열히터가 있다.

전열히터는 전기에너지를 이용하는바, 사용이 간편할 뿐만 아니라 열효율이 우수하므로 가정 및 산업 현장 등에서 폭 넓게 이용되고 있다.

한편, 전열히터는 시즈히터, 카트리지히터, 코일히터 및 밴드히터 등으로 구분될 수 있다.

그러나, 시즈히터, 카트리지히터, 코일히터 및 밴드히터 등의 종래 전열히터는 전열선이 공기와의 접촉에 의해 쉽게 산화되므로 제품 수명(대략 2000~3000 시간)이 비교적 짧아 장기 사용이 곤란한 문제가 있었다.

이러한 이유로 최근 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0055311호(공개일 : 2010. 05. 26.) 등에 개시된 바와 같이 전열선이 수용되는 보호관 내부가 진공으로 유지되어 전열선의 산화가 방지됨으로써 비교적 긴 제품 수명(대략 8000~10000 시간)을 갖는 진공히터의 사용이 늘고 있다.

그러나, 종래 진공히터에서 전열선이 수용되는 보호관 내부는 극히 저압일 뿐 완전 진공이라고는 할 수 없어 미미하게라도 공기가 존재하므로 공기와의 접촉에 의한 전열선의 산화가 진행됨에 따라 제품 수명이 단축되는 문제가 있었다.

상기의 이유로 해당분야에서는 공기와의 접촉으로 인한 전열선의 산화가 방지됨으로써 제품 수명이 장기간 유지될 수 있도록 하는 전열히터의 개발이 시도되고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0055311호(공개일 : 2010. 05. 26.)

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 종래 전열히터에서 전열선이 공기와의 접촉에 의해 쉽게 산화됨에 따라 제품 수명이 단축되어 장기 사용이 곤란하였던 문제를 해소할 수 있도록 하는 전열히터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터는, 길이 방향으로 이어지는 복수의 통공이 형성된 봉체; 상기 통공 각각에 삽입되되, 외부 전원과 연결되는 전극선; 상기 봉체 외주면을 따라 권취되되, 상기 전극선에 연결되어 전원 인가에 따라 발열하는 전열선; 내측의 공간으로 상기 봉체가 수용되는 관체; 상기 관체의 각 단부에 결합되는 마감캡; 상기 관체 내면과 상기 전열선 외면 사이 및 상기 통공 내면과 상기 전극선 외면 사이를 완전히 메우는 세라믹바인더;를 포함한다.

상기 봉체는 세라믹 코팅된 산화알루미늄으로 형성될 수 있다.

상기 봉체는 외부로부터 유입되는 유체의 유동 경로를 제공하는 유체유동로를 포함할 수 있다.

상기 전열선은 2개 가닥이 동시에 상기 봉체 외주면을 따라 권취될 수 있다.

상기 마감캡은, 상기 봉체의 선단 및 말단에 각각 결합되는 제1내측캡; 및 상기 제1내측캡 각각에 결합되는 제2내측캡;을 포함한다.

상기 마감캡은 외부로부터 상기 봉체측으로 유체의 유입을 위한 유체유입관 또는 상기 봉체로부터 외부측으로 유체 유출을 위한 유체유출관이 연결되는 개방구를 구비할 수 있다.

상기 세라믹바인더는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터는, 관체 내면과 전열선 외면 사이가 세라믹바인더로 완전히 메워지는바, 세라믹바인더에 의해 관체 내면과 전열선 외면 사이로의 공기 유입이 원척적으로 차단되므로 공기와의 접촉으로 인한 전열선의 산화가 방지될 수 있어 제품 수명이 장기간 유지될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터는, 통공 내면과 전극선 외면 사이가 세라믹바인더로 완전히 메워지는바, 세라믹바인더에 의해 통공 내면과 전극선 외면 사이로의 공기 유입이 원천적으로 차단되므로 공기와의 접촉으로 인한 전극선의 산화가 방지될 수 있어 제품 수명이 장기간 유지될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터는, 봉체에 유체유동로가 형성되고, 마감캡에 외부로부터 봉체측으로 유체의 유입을 위한 유체유입관 또는 봉체로부터 외부측으로 유체 유출을 위한 유체유출관이 연결되는 개방구가 형성되는바, 봉체 내부에서 유체 유동이 가능하므로 전열선의 발열을 통해 유체를 가열할 수 있어 온수 공급 등이 원활할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터의 구조를 설명하기 위한 결합상태 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터에서 봉체의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터에서 관체의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터에서 마감캡의 구조를 설명하기 위한 분리사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터에서 전열선의 권취를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터를 통한 유체 가열을 설명하기 위한 예시도이다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용하는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석될 것이 아니라 '발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다'는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시한 구성은, 본 발명의 바람직한 실시예에 불과한 것일 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형의 예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.

이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터(A)는, 봉체(10); 전극선(20); 전열선(30); 관체(40); 마감캡(50); 및 세라믹바인더(60);를 포함한다.

본 발명의 봉체(10)는 길이 방향으로 이어지는 복수의 통공(11)이 형성된다.

따라서, 통공(11) 각각에 전극선(20)을 삽입함에 따라 봉체(10) 내에 전극선(20)이 배치된다.

또한, 추가적으로 봉체(10)는 외부로부터 유입되는 유체, 예컨대 물의 유동 경로를 제공하는 유체유동로(12)를 포함할 수 있다.

따라서, 유체유동로(12)에 유체를 투입함으로써 봉체(10) 내에서 유체 유동이 이루어질 수 있다.

이때, 유체유동로(12)는 직선 형태로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 지그재그 형태로 형성될 수 있다.

유체유동로(12)가 지그재그 형태, 예컨대 봉체(10)의 선단부로부터 말단부로 이어지고, 말단부에서 절곡되어 다시 선단부로 이어지며, 선단부에서 재차 절곡되어 다시 말단부로 이어지는 형태로 형성되면 이를 따라 유동하는 유체가 전열선(30)의 발열에 의해 복수 회, 더욱 구체적으로 3번 가열될 수 있으므로 유체의 가열 효율을 더욱 높일 수 있다.

한편, 봉체(10)는 절연 소재로 형성되며, 그 예로는 세라믹 코팅된 산화알루미늄일 수 있다.

이때, 봉체(10)의 세라믹 코팅은 통상의 어떠한 코팅 방식을 따르더라도 무방하고, 그 예로는 플라즈마 코팅 방식일 수 있으며, 봉체(10)가 세라믹 코팅됨으로써 절연성을 높일 수 있다.

본 발명의 전극선(20)은, 통공(11) 각각에 삽입되되, 외부 전원과 연결된다.

따라서, 전극선(20)을 전열선(30)과 연결함으로써 전원 인가에 따라 전열선(30)이 발열한다.

이와 같은 전극선(20)은 전열선(30)으로 전원 공급이 가능한 것이라면 통상의 어떠한 소재로 형성되어도 무방하며, 그 예로는 구리선일 수 있다.

한편, 복수 개 전극선(20) 중의 어느 하나는 접지용이다.

본 발명의 전열선(30)은 봉체(10) 외주면을 따라 권취되되, 전극선(20)에 연결되어 전원 인가에 따라 발열한다.

따라서, 전열선(30)으로부터의 열을 이용하여 난방 및 가열이 가능하다.

이때, 전열선(30)은 2개 가닥이 동시에 봉체(10) 외주면을 따라 권취될 수 있다.

전열선(30)이 단일 가닥으로 봉체(10) 외주면에 권취되는 경우, 권취에 소요되는 길이가 상대적으로 길어질 수밖에 없어 저항 증가에 의해 전력 소요가 증가할 수 있으나, 전열전이 2개 가닥으로 봉체(10) 외주면에 권취되는 경우, 권취에 소요되는 길이가 상대적으로 짧아지므로 저항 감소에 의해 전력 소요가 감소될 수 있다.

또한, 전열선(30)은 권취 후 그 표면이 세라믹 코팅될 수 있다.

전열선(30)의 표면이 세라믹 코팅됨으로써 절연선(30)과 관체(40) 사이의 통전이 완전히 차단된다.

이때, 절연선(30) 표면의 세라믹 코팅은 통상의 어떠한 코팅 방식을 따르더라도 무방하며, 그 예로는 플라즈마 코팅 방식일 수 있다.

이와 같은 전열선(30)은 전원 인가에 따라 발열할 수 있는 것이라면 통상의 어떠한 소재로 형성되어도 무방하며, 그 예로는 니크롬선일 수 있다.

본 발명의 관체(40)는 내측의 공간으로 봉체(10)가 수용된다.

따라서, 관체(40)에 의해 봉체(10)가 보호된다.

이와 같은 관체(40)는 봉체(10)를 보호하는 것일 뿐 특별한 기능을 갖는 것은 아니므로 관체(40)에 관한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 관체(40)의 외주면에는 일정한 높이를 갖는 방열핀(41)이 형성되는 것이 바람직하다.

관체(40) 외주면에 방열핀(41)이 형성됨으로써 관체(40)의 표면적이 상대적을 증가하므로 외부로의 열 방출이 원활할 수 있다.

본 발명의 마감캡(50)은 관체(40)의 각 단부에 결합된다.

따라서, 마감캡(50)에 의해 관체(40) 내에 수용되는 봉체(10)의 이탈이 방지된다.

이와 같은 마감캡(50)은, 봉체(10)의 선단 및 말단에 각각 결합되는 제1내측캡(51); 및 제1내측캡(51) 각각에 결합되는 제2내측캡(52);을 포함한다.

따라서, 제1내측캡(51)이 봉체(10)에 긴밀히 접하고, 제2내측캡(52)이 제1내측캡(51)에 긴밀히 접하며, 마감캡(50)이 제제2내측캡(52)에 긴밀히 접함에 따라 관체(40)의 각 단부가 긴밀하게 마감된다.

이때, 제1내측캡(51)과 제2내측캡(52)의 사이는 세라믹바인더(60)로 메워질 수 있으며, 이로 인해 관체(40)의 각 단부가 더욱 긴밀하게 마감될 수 있다.

또한, 추가적으로 마감캡(50)은 외부로부터 봉체(10)측으로 유체의 유입을 위한 유체유입관(100) 또는 봉체(10)로부터 외부측으로 유체 유출을 위한 유체유출관(200)이 연결되는 개방구(50a)를 구비할 수 있다

따라서, 마감캡(50)의 개방구(50a)를 관통하는 유체유입관(100) 선단을 봉체(10)에 형성되는 유체유동로(12) 입구에 연결함으로써 유체가 봉체(10) 내부를 따라 유동할 수 있고, 마감캡(50)의 개방구(50a)를 관통하는 유체유출관(200) 선단을 봉체(10)에 형성되는 유체유동로(12)의 출구에 연결함으로써 봉체(10) 내에서 유동되는 유체가 외부로 유출될 수 있다.

이때, 개방구(50a)는 제1내측캡(51) 및 제2내측캡(52)을 포함하여 형성됨으로써 개방구(50a)를 관통하는 유체유입관(100) 또는 유체유출관(200) 선단이 봉체(10)의 유체유동로(12)에 연결될 수 있다.

한편, 마감캡(50)은 억지 끼움 방식에 의해 관체(40)에 결합, 즉 마감캡(50)의 내측으로 관체(40)의 선단이 삽입됨에 따라 관체(40)에 결합된다.

본 발명의 세라믹바인더(60)는 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이 및 통공(11) 내면과 전극선(20) 외면 사이에 충전된다.

따라서, 세라믹바인더(60)에 의해 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이의 틈 및 통공(11) 내면과 전극선(20) 외면 사이의 틈이 완전히 메워지므로 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이의 틈 및 통공(11) 내면과 전극선(20) 외면 사이의 틈을 통한 공기 유입이 원천적으로 방지되어 공기와의 접촉에 의한 전열선(30) 및 전극선(20)의 산화가 방지된다.

이때, 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이에 충전되는 세라믹바인더(60)는 상호 인접하는 전열선(30) 사이에도 미치므로 세라믹바인더(60)에 의해 상호 인접하는 전열선(30) 사이 틈이 완전히 메워지는 것은 물론이다.

이때, 세라믹바인더(60)는 탄소나노튜브(도면상 미도시)를 포함할 수 있다.

탄소나노튜브는 열전도율이 우수할 뿐만 아니라 열변형이 극히 낮으므로 세라믹바인더(60) 주변으로의 열 전달이 원활할 수 있을 뿐만 아니라 열 변형에 의한 세라믹바인더(60)의 손상이 최소화될 수 있다.

본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터(A)에서의 전열선(30) 산화 방지에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 전열선(30)은 봉체(10)의 외주면을 따라 권취되고, 봉체(10)는 관체(40)의 내측 공간에 수용된다.

이때, 관체(40)의 내면과 전열선(30)의 외면 사이에는 공간이 형성될 수밖에 없어 공기가 유입될 수 있으므로 공기와의 접촉에 의해 전열선(30)이 산화되어 제품 수명이 단축될 수 있다.

그러나, 본 발명에서 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이에는 세라믹바인더(60)가 충전되어 세라믹바인더(60)에 의해 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이의 틈이 완전히 메워지는바, 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이로의 공기 유입이 원천적으로 방지되어 공기와의 접촉으로 전열선(30)의 산화가 방지되므로 제품 수명이 장기간(대략 40000~50000 시간)유지될 수 있다.

다만, 전열선(30)이 발열할 때 세라믹바인더(60)에 의해 주변, 더욱 구체적으로 외측으로의 열 전달 효율이 저하될 수 있다.

그러나, 본 발명에서 세라믹바인더(60)는 특히 탄소나노튜브를 포함할 수 있어 탄소나노튜브에 의해 열 전달이 원활하므로 열 전달 효율 저하가 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터(A)는 전극선(20)의 산화를 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 세라믹바인더(60)는 관체(40) 내면과 전열선(30) 외면 사이에 충전될 뿐만 아니라 통공(11) 내면과 전극선(20) 외면 사이에도 충전되어 세라믹바인더(60)에 의해 통공(11) 내면과 전극선(20) 외면 사이의 틈이 완전히 메워지는바, 통공(11) 내면과 전극선(20) 외면 사이로의 공기 유입이 원천적으로 방지되어 공기와의 접촉으로 전극선(20)의 산화가 방지되므로 제품 수명이 장기간 유지될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터(A)는 전력 소모를 최소화할 수 있다.

즉, 본 발명의 전열선(30)은 2개 가닥이 동시에 봉체(10) 외주면을 따라 권취될 수 있는바, 전열선(30)이 단일 가닥으로 봉체(10) 외주면에 권취될 때 비해 권취에 소요되는 길이가 상대적으로 감소함에 따라 저항이 감소하므로 전력 소요가 감소될 수 있어 전기에너지 소비를 최소화할 수 있다.

또한, 추가적으로 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터(A)는 유체 가열이 용이할 수 있다.

즉, 본 발명의 봉체(10)는 외부로부터 유입되는 유체의 유동 경로를 제공하는 유체유동로(12)를 포함할 수 있고, 본 발명의 마감캡(50)은 외부로부터 봉체(10)측으로 유체의 유입을 위한 유체유입관(100) 또는 봉체(10)로부터 외부측으로 유체 유출을 위한 유체유출관(200)이 연결되는 개방구(50a)를 포함할 수 있는바, 마감캡(50)의 개방구(50a)를 관통하는 유체유입관(100) 선단을 봉체(10)에 형성되는 유체유동로(12) 입구에 연결하여 유체가 봉체(10) 내부를 따라 유동할 수 있도록 하고, 마감캡(50)의 개방구(50a)를 관통하는 유체유출관 선단을 봉체(10)에 형성되는 유체유동로(12)의 출구에 연결하여 봉체(10) 내에서 유동되는 유체가 외부로 유출될 수 있도록 한 상태에서 전열선(30)이 발열하도록 함으로써 전열선(30)으로부터 전달되는 열에 의해 유체유동로(12)를 따라 유동하는 유체가 간단히 가열될 수 있으므로 이를 통해 온수 등의 공급이 원활할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터(A)는 단일로 설치될 수 있을 뿐만 아니라 난방 면적 및 온수 공급량에 따라서는 복수 개가 병렬로 연결 설치될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터(A)를 병렬로 연결 설치될 때 각 봉체(10)에 유체유동로(12)를 형성함에 따라 일시에 다량의 유체가 유동할 수 있으므로 이에 의해 다량의 온수 공급이 원활할 수 있다.

10 : 본체 11 : 통공
12 : 유체유동로 20: 전극선
30 : 전열선 40 : 관체
41 : 방열핀 50 : 마감캡
50a : 개방구 51 : 제1내측캡
52 : 제2내측캡 60 : 세라믹바인더
100 : 유체유입관 200 : 유체유출관
A : 전열히터

Claims

길이 방향으로 이어지는 복수의 통공(11)이 형성된 봉체(10);
상기 통공(11) 각각에 삽입되되, 외부 전원과 연결되는 전극선(20);
상기 봉체(10) 외주면을 따라 권취되되, 상기 전극선(20)에 연결되어 전원 인가에 따라 발열하는 전열선(30);
내측의 공간으로 상기 봉체(10)가 수용되는 관체(40);
상기 관체(40)의 각 단부에 결합되는 마감캡(50);
상기 관체(40) 내면과 상기 전열선(30) 외면 사이 및 상기 통공(11) 내면과 상기 전극선(20) 외면 사이를 완전히 메우는 세라믹바인더(60);를 포함하는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터.
제1항에 있어서,
상기 봉체(10)는 세라믹 코팅된 산화알루미늄으로 형성되는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터.
제1항에 있어서,
상기 봉체(10)는 외부로부터 유입되는 유체의 유동 경로를 제공하는 유체유동로(12)를 포함하는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터.
제1항에 있어서,
상기 전열선(30)은 2개 가닥이 동시에 상기 봉체(10) 외주면을 따라 권취되는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터.
제1항에 있어서,
상기 마감캡(50)은, 상기 봉체(10)의 선단 및 말단에 각각 결합되는 제1내측캡(51); 및 상기 제1내측캡(51) 각각에 결합되는 제2내측캡(52);을 포함하는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터.
제1항에 있어서,
상기 마감캡(50)은 외부로부터 상기 봉체(10)측으로 유체의 유입을 위한 유체유입관(100) 또는 상기 봉체(10)로부터 외부측으로 유체 유출을 위한 유체유출관(200)이 연결되는 개방구(50a)를 구비하는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터.
제1항에 있어서,
상기 세라믹바인더(60)는 탄소나노튜브를 포함하는 전열선의 산화 방지를 위한 전열히터.