KR20210153577A - 건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터 - Google Patents

건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 건축물 내에서 복사광을 방출하여 난방 효과를 제공하기 위한 건축용 복사히터로서, 200℃ 이상의 고온 발열시에도 열전달효율 및 내구성이 우수한 건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터에 관한 것이다.

Description

건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터{Radiation heater module for architecture and Radiation heater for architecture including the same.}
본 발명은 건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 건축물 내에서 복사광을 방출하여 난방 효과를 제공하기 위한 건축용 복사히터로서, 200℃ 이상의 고온 발열시에도 열전달효율 및 내구성이 우수한 건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터에 관한 것이다.
일반적으로 전기히터는 전류에 의한 줄히팅 (Joule heating)을 이용해서 온열감을 제공하는 기구로서, 화석연료를 열원으로 하는 난방기구에 비해 설치가 간편하고 유지비가 저렴하며 화재의 위험이 적은 장점을 가지므로, 사용 목적, 설치 대상, 가열 매체의 종류, 처리용량 등의 요건에 따라서 다양한 형태의 것이 개발되어 이미 널리 활용되어 오고 있다.
다양한 전기히터 중에서도 최근 들어서는 복사광선을 방사하여 파장의 형태로 중간 매개체 없이 직접 피가열체에 직진하여 열을 전달하는 복사히터가 널리 이용되고 있으며, 복사히터에서 방사되는 복사광선은 직진성으로 인하여 난방 효과가 먼 거리에 미침과 함께 전달되는 열효율이 우수하고, 예열 시간이 극히 짧아 건축물 내에서 난방 효과를 구현하기 위한 건축용 복사히터로도 활용 가능하다.
도 1은 종래 건축용 복사히터에서의 발열체 모듈의 단면 구조에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 건축용 복사히터의 발열체 모듈은 베이스 기판(10)의 일면에 서로 다른 극성을 갖고 서로 전기적으로 분리된 한 쌍의 전극(20), 양 말단이 상기 한 쌍의 전극(20) 각각에 전기적으로 연결된 발열체(30), 및 상기 발열체(30) 위에 적층된 절연체(40)가 구비된 발열 필름 및 방사판(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
그러나, 종래 건축용 복사히터의 발열체 모듈은 상기 발열 필름의 단면에서의 단층 구조에 의해 상기 방사판(50)과의 사이에서 공기층(60)이 형성될 수 있고, 이러한 공기층(60)은 상기 발열 필름에서 상기 방사판(50)으로의 열전달효율을 저하시켜 결과적으로 상기 방사판(50)으로부터 피사체로의 열전달효율을 저하시킬 수 있으며, 또한 상기 발열 필름의 발열에 의한 상기 공기층(60) 내의 공기의 팽창에 의해 상기 발열 필름과 상기 방사판(50)의 밀착 구조의 변형이 유발될 수 있다.
한편, 종래 건축용 복사히터의 발열체 모듈은 상기 발열 필름과 상기 방사판(50) 사이에 에폭시 접착제, 써멀구리스 등으로 이루어진 접착층을 도입함으로써 상기 발열 필름의 단면에서의 단층 구조를 보상하고 있으나, 상기 발열체 모듈이 200℃이상의 고온으로 발열하는 경우 상기 접착층의 내열성이 불충분한 것으로 인해서 기포 발생 등에 의한 접착력 저하, 접착층 열화 등의 문제가 유발되거나 상기 접착층의 열전도도 불충분으로 열전달효율이 저하될 수 있다.
따라서, 건축물 내에서 복사광을 방출하여 난방 효과를 제공하기 위한 건축용 복사히터로서, 200℃ 이상의 고온 발열시에도 열전달효율 및 내구성이 우수한 건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터에 대한 요구가 절실한 상황이다.
본 발명은 건축물 내에서 복사광을 직접 방출하여 난방 효과를 장시간 동안 효과적으로 제공하기 위해, 200℃ 이상의 고온 발열시에도 열전달효율 및 내구성이 우수한 건축용 복사히터 모듈 및 이를 포함하는 건축용 복사히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
열에너지를 생성하는 필름형태의 발열층, 상기 발열층으로부터 전달받은 열에너지를 이용하여 피사체로 복사광을 방사하는 방사층, 및 상기 발열층과 상기 방사층 사이에 구비되는 0.2mm 이하 두께의 계면층을 포함하고, 상기 계면층은 열전도율이 0.15 내지 2 W/m·K이고, 사용 내열온도가 150 내지 250℃인 엘라스토머 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다. 계면층은 방사판과 필름히터 사이의 계면 밀착력을 증대하고 공기 갭을 효과적으로 제거하는 역할을 한다.
여기서, 상기 엘라스토머 소재는 실리콘이나 변성 실리콘, 우레탄이나 변성 우레탄, 테프론, 탄성 섬유 등 계열의 엘라스토머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다.
또한, 상기 방사층은 이의 방사 표면에 하나 이상의 함몰형 굴곡이 형성되는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다.
그리고, 상기 함몰형 굴곡은 깊이가 2 내지 5 mm이고, 너비가 3 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다.
나아가, 상기 방사층은 이의 방사 표면이 부채꼴 호의 굴곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다.
여기서, 상기 부채꼴 호의 굴곡면은 반경이 400 mm 이상인 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다.
한편, 상기 발열층은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 적층되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극, 양 말단이 상기 한 쌍의 전극 각각에 연결됨으로써 상기 한 쌍의 전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 경우 보유한 고유 저항에 의해 발열하는 하나 이상의 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다.
또한, 상기 발열층은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 적층되는 복수개의 전극, 상기 복수개의 전극을 매개로 서로 직렬 연결되는 복수개의 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈을 제공한다.
한편, 상기 건축용 복사히터 모듈, 상기 복사히터 모듈의 상부면에 배치되는 제1 단열재, 상기 제1 단열재 위에 구비된 제1 공기층, 상기 제1 공기층 위에 구비된 제1 반사층, 상기 제1 반사층 위에 구비된 제2 공기층, 상기 제2 공기층 위에 구비된 제2 단열재, 상기 제2 단열재 위에 구비된 제3 공기층, 상기 제3 공기층 위에 구비된 제2 반사층, 및 상기 복사히터 모듈, 상기 단열재, 상기 공기층 및 상기 반사층이 실장되는 하우징을 포함하는 건축용 복사히터를 제공한다.
여기서, 상기 제1 단열재 및 상기 제2 단열재는 글라스울(glass wool), 세라크울(cerak wool), 미네랄울, 우레탄, 실리콘, 바소폼 및 유리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 단열 소재로 이루어지고, 각각 5 내지 25 mm의 두께로 형성되며, 상기 제1 반사층 및 상기 제2 반사층은 구리, 알루미늄, 아연, 니켈, 철, 은, 텅스텐, 티타늄, 백금 및 은으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 소재로 이루어지고, 각각 0.1 내지 3 mm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터를 제공한다.
본 발명에 따른 건축용 복사히터 모듈은 특정 소재의 계면층을 통해 200℃ 이상의 고온 발열시에도 열전달효율 및 내구성이 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 건축용 복사히터는 단열 성능이 우수하여 열손실을 최소화함으로써 피사체로의 복사광 전달을 집중할 수 있어 난방 효과가 우수하다.
도 1은 종래 건축용 복사히터에서의 발열체 모듈의 단면 구조에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 건축용 복사히터의 발열 모듈의 적층 구조를 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발열 모듈의 단면 구조에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 발열 모듈의 단면 구조에 관한 다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 발열 모듈에서 방사층의 표면 구조에 관한 실시예를 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 건축용 복사히터의 단면 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 발열 모듈에서 계면층의 두께에 따른 밀착력 및 이에 따른 속효성을 평가한 결과를 도시한 그래프이다.
도 8은 발열 모듈의 방사판 표면 구조에 따른 속효성 평가 결과를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 건축용 복사히터의 내부에서 부위별/시간별 온도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 건축용 복사히터의 발열 모듈의 적층 구조를 개략적으로 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 발열 모듈의 단면 구조에 관한 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건축용 복사히터의 발열 모듈(1000)은 피사체에 전달할 열에너지를 생성하는 발열층(100), 상기 발열층(100)으로부터 전달받은 열에너지를 이용하여 피사체로 복사광을 방사하는 방사층(300) 및 상기 발열층(100)과 상기 방사층(300) 사이에 구비되어 이들을 견고하고 밀접하게 접착시키는 계면층(200)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 발열층(100)은 베이스 기판(110), 상기 베이스 기판(110) 위에 적층되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극(120), 양 말단이 상기 한 쌍의 전극(120) 각각에 연결됨으로써 상기 한 쌍의 전극(120)에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 경우 보유한 고유 저항에 의해 발열하는 하나 이상의 발열체(130), 상기 베이스 기판(110), 상기 전극(120) 및 상기 발열체(130)를 전체적으로 덮는 절연체(140)를 포함할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 발열 모듈의 단면 구조에 관한 다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발열층(100)에 포함되는 복수개의 발열체(130)는 양 말단이 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극(120) 각각에 연결되어 서로 병렬 연결될 수 있고, 한편 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 발열체(130')가 복수개의 전극(120')을 매개로 서로 직렬 연결되는 구조로 발열층(100')이 형성될 수 있다.
상기 베이스 기판(110,110')은 절연 특성, 내열 특성이 우수한 고분자 수지 필름으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는, 장기 열안정성 230℃이상, 단기 열안정성 400℃ 이상, 열변형온도(HDT/A) 470℃이상, 230℃이상의 온도에서도 고강도, 탄성 및 강성 유지, 진공상태에서의 높은 순도 및 낮은 가스 배출, 우수한 가공성 및 자체 난연성을 보유한 고분자 수지, 예를 들어, 폴리이미드(PI), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 액정고분자(LCP), 폴리에틸렌설파이드(PES), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리설폰(PSU) 등의 고분자 수지를 포함하는 필름을 포함할 수 있다.
상기 전극(120,120')은 복수개의 발열체(130,130')를 병렬 또는 직렬로 연결하기 위한 패턴으로 형성될 수 있고, 포토리소그래피에 의한 에칭 등에 의해 형성될 수 있으며, 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 스테인레스 스틸(SUS), 니켈(Ni), 이들의 합금 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다.
상기 발열체(130,130')는 복수 개의 행 또는 열로 배치될 수 있는 복수 개의 발열체를 포함할 수 있고, 각각의 발열체는 양 말단 각각이 서로 다른 극성의 한 쌍의 전극 각각에 접속되고, 예를 들어, 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 발열체 조성물을 인쇄한 후 건조시켜 형성할 수 있고, 이렇게 형성된 발열체(130,130')의 두께는 약 1 내지 20 ㎛일 수 있다.
상기 혼합 바인더는 300℃가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 페놀계 수지, 아세탈계 수지, 이소시아네이트계 수지, 에폭시계 수지 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2종 이상을 포함할 수 있고, 상기 전도성 입자는 상기 발열체(130,130')의 내열성도 향상시킬 수 있는 탄소 입자를 포함하고, 추가로 은, 구리, 니켈 등의 금속 분말을 포함할 수 있다.
상기 탄소 입자로는 카본블랙, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소 등, 바람직하게는 탄소나노튜브와 그라파이트를 포함할 수 있고, 상기 탄소 입자로서 탄소나노튜브는 종횡비가 크기 때문에 소량으로 충분한 전기적 네트워크 형성을 가능하게 할 뿐만 아니라 발열체 조성물의 유리전이온도 및 내열도를 증대시키는 효과가 있고, 그라파이트는 탄소나노튜브만으로 도달할 수 없는 저저항을 달성할 수 있도록 한다.
상기 절연체(140,140')는 상기 베이스 기판(110,110') 위에 형성된 복수개의 전극(120,120'), 복수개의 발열체(130,130') 등을 전기적으로 절연시키고 외부의 압력이나 충격으로부터 이들을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 계면층(200)은 열전도율이 0.15 내지 2 W/m·K이고, 사용 내열온도, 즉 사용 가능한 온도가 150 내지 250℃, 바람직하게는 200 내지 250℃인 엘라스토머 소재로 이루어질 수 있고, 이러한 물성을 만족한다면 엘라스토머의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 실리콘이나 변성 실리콘, 우레탄이나 변성 우레탄, 테프론, 탄성 섬유 등의 계열인 엘라스토머로 이루어질 수 있다.
상기 계면층(200)은 발열층(100,100')과 방사층(300) 사이에 구비되고, 그 두께는 0.05 내지 0.9mm, 바람직하게는 0.05 내지 0.2mm, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.1mm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 계면층(200)의 두께가 0.05mm 미만인 경우 밀착력이 불충분할 수 있는 반면, 0.9mm 초과인 경우, 계면층의 높은 열용량으로 인해서 상기 발열층(100,100')으로부터 상기 방사층(300)으로의 열전달효율이 크게 저하될 수 있다.
상기 방사층(300)은 알루미늄 플레이트, 샌드 블라스트(sand blast) 처리된 알루미늄 플레이트 등의 금속 플레이트의 일면 또는 양면에는 Al2O3, TiO2, SiO2 등의 금속산화물로 구성되어 원적외선이 방사되는 세라믹 방사층 또는 애노다이징을 통해 형성된 산화피막층 등의 코팅층이 형성될 수 있고, 특히 검은색으로 형성되는 상기 산화피막층에 의해 인체에 이로운 원적외선 방사율이 0.88 이상으로 구현될 수 있다.
한편, 알루미나(Al2O3), 티타네이트(TiO2) 등으로 구성된 세라믹 방사층의 경우, 0.96까지 원적외선 방사율을 구현할 수 있다. 원적외선 방사층은 본 명세서의 내용에 국한되는 것이 아니라, 당 업계의 전문가라면 다른 형태의 원적외선 방사층은 다양한 조성으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 방사층(300)의 두께는 예를 들어 1 내지 10 mm, 바람직하게는 1mm 내지 3mm일 수 있다. 방사층의 두께가 1mm 미만인 경우 고온 발열 및 방사물질 코팅 중 변형의 우려가 있으며, 3mm를 초과할 경우, 복사히터의 중량의 증가 및 열전달 속도의 저하를 유발하기 때문에 바람직하지 않다.
도 5는 도 2에 도시된 발열 모듈에서 방사층의 표면 구조에 관한 실시예를 확대 도시한 단면도이다.
상기 방사층(300)을 형성하는 금속 플레이트의 방사 표면은 도 5a에 도시된 바와 같이 하나 이상의 함몰형 굴곡이 형성될 수 있고, 구체적으로 상기 함몰형 굴곡은 방사층(300)의 방사 표면으로부터 내측으로 깊이(d2)가 2 내지 5mm이고, 너비(d1)가 3 내지 20mm로 형성될 수 있다.
이러한 함몰형 굴곡에 의해, 상기 방사층(300)의 방사 표면으로부터 직진으로 방사되는 적외선 형태의 복사광이 함몰형 굴곡 표면에서 다양한 각도로 방사됨으로써 복사광이 조사되는 범위가 증가되어 열전달효율이 향상될 수 있다.
한편, 상기 방사층(300)을 형성하는 금속 플레이트의 방사 표면은 도 5b에 도시된 바와 같이 반경 400mm 이상의 부채꼴 호의 굴곡면으로 형성될 수 있어, 직진으로 방사되는 적외선 형태의 복사광이 넓은 각도로 방사됨으로써 복사광이 조사되는 범위가 증가되어 열전달효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 건축용 복사히터의 발열 모듈(1000)은 이를 구성하는 발열층(100), 계면층(200) 및 방사층(300)이 앞서 기술한 바와 같이 적층되고 볼트와 너트 또는 클립형 구조나 블록형 구조 등의 다양한 방식으로 서로 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 건축용 복사히터의 단면 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건축용 복사히터는 내부에 발열 모듈(1000), 단열재(2000), 반사층(3000), 공기층(4000) 등이 구비될 수 있는 하우징(5000)이 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징(5000)에서 피사체를 대향하는 최하부에는 앞서 기술한 발열 모듈(1000)이 배치되고, 상기 발열 모듈(1000)은 도 6의 확대도에 도시된 바와 같이 방사판(300)이 최하부에 배치되도록 구비될 수 있으며, 베이스 기판(110)의 상부면에는 단열재(2000) 중 제1 단열재(2100)가 물리적으로 접촉되면서 구비될 수 있다.
또한, 제1 단열재(2100)의 이격된 상부에는 제2 단열재(2200)가 구비될 수 있고, 상기 제1 단열재(2100)와 상기 제2 단열재(2200) 사이에는 상기 제1 단열재(2100)와 상기 제2 단열재(2200)와 각각 이격된 상태로 제1 반사층(3100)이 구비될 수 있으며, 상기 제1 단열재(2100)와 상기 제1 반사층(3100) 사이에는 제1 공기층(4100), 상기 제2 단열재(2200)와 상기 제1 반사층(3100) 사이에는 제2 공기층(4200)이 각각 구비될 수 있다.
그리고, 상기 하우징(5000)의 최상단 부재는 하우징으로서의 기능과 함께 제2 반사층(3200)으로서의 기능도 함께 수행할 수 있으며, 이러한 경우 상기 제2 반사층(3200)과 상기 제2 단열재(2200) 사이에는 제3 공기층(4300)이 형성될 수 있다.
상기 제1 단열재(2100)와 상기 제2 단열재(2200)를 포함하는 단열재(2000)는 상기 발열 모듈(1000)의 베이스 기판(110)의 상부면으로 열에너지가 유출되는 것을 방지하는 기능을 수행하고, 상기 제1 단열재(2100)과 상기 제2 단열재(2200) 사이 및 상기 제2 단열재(2200) 위에 배치되는 제1 내지 제3 공기층(4100,4200,4300)은 추가적인 공기 단열 기능을 수행하며, 상기 제1 공기층(4100)과 제2 공기층(4200) 사이 및 상기 제3 공기층(4300) 위에 구비된 제1 반사층(3100) 및 제2 반사층(3200)은 각각 제1 단열재(2100) 및 제2 단열재(2200)로부터 방사되는 복사광을 다시 단열재로 반사시키는 기능을 수행한다.
상기 건축용 복사히터에서 앞서 기술한 단열재(2000), 반사층(3000), 공기층(4000)의 적층 구조를 통해 상기 발열 모듈(1000)에서의 발열층(100)이 200℃이상의 고온으로 발열하는 경우에도 효과적으로 단열 성능을 구현함으로써 상기 발열층(100)의 발열에 의한 열에너지가 방사층(300)을 통해 복사광의 형태로 피사체에 집중적으로 전달될 수 있어 난방 효과가 극대화될 수 있다.
한편, 상기 단열재(2000)를 구성하는 제1 단열재(2100) 및 제2 단열재(2200)는 각각 5 내지 25 mm의 두께로 형성될 수 있고, 글라스울(glass wool), 세라크울(cerak wool), 미네랄울, 우레탄, 실리콘, 바소폼, 유리 등의 단열 소재로 구성될 수 있다.
또한, 제1 공기층(4100), 제2 공기층(4200) 및 제3 공기층(4300)은 각각 0.1 내지 20mm의 두께로 형성될 수 있으며, 제1 반사층(3100) 및 제2 반사층(3200)은 각각 0.1 내지 3mm의 두께로 형성될 수 있고, 구리, 알루미늄, 아연, 니켈, 철, 은, 텅스텐, 티타늄, 백금, 은 등의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하우징(5000)의 측면을 감싸는 측면 프레임의 양쪽 내측 수용공간, 즉 단열재(2000) 또는 반사층(3000)과 프레임부(5000) 사이의 빈 공간에 공기층이 더 구획되어 단열 성능을 향상시킬 수 있으며, 이 경우에 상기 측면 프레임의 외측으로 하나 이상의 방열핀(5100)이 구비될 수 있어 상기 공기층 내부에서 발생하는 열을 외부로 방열해줌으로써 상기 공기층 내의 공기의 부피 팽창에 의한 하우징(5000) 등의 손상을 방지할 수 있다.
상기 하우징(5000)은 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 경량 금속 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 재질로 이루어질 수 있다.
<실시예>
1. 계면층 두께에 따른 속효성 평가
원적외선을 방사하는 알루미늄 플레이트를 포함하는 방사층과 필름히터를 포함하는 발열층 사이의 밀착력 및 속효성(방사판 표면 온도의 상승)이 실리콘 계면층의 두께에 따라 어떻게 달라지는지를 평가했고, 평가 결과는 도 7에 도시된 바와 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, 실리콘 계면층의 두께가 0.2 mm 이하일 때 현저히 빠르게 방사층의 온도가 상승하는 것을 볼 수 있었고, 더욱 바람직하게는 실리콘 계면층의 두께가 0.1 mm일 때 가장 우수한 밀착력 및 이에 따른 속효성을 보이며, 실시콘 계면층의 두께가 1 mm 이상인 경우 실리콘 계면층이 구비되지 않아 방사층과 발열층이 직접 접촉한 경우보다 속효성이 저하되는 것으로 확인되었다.
2. 방사판 표면 구조에 따른 속효성 평가
방사판 표면이 곡면(곡률반경 : 400 mm)인 실시예의 발열 모듈 및 방사판 표면이 평면인 비교예의 발열 모듈 각각을 지면과 평행하게 배치하고 우측 말단으로부터 오른쪽 20 cm 및 아래쪽 40 cm 이격된 위치에 수열부를 위치시킨 상태로 각각의 발열 모듈에 교류(AC) 220 V의 전압 및 기전류 2.3 A로 전원을 인가한 후 수열부에 구비된 K형 온도센서를 이용하여 수열부의 시간별 온도를 측정했으며, 측정 결과는 도 8에 도시된 바와 같다.
도 8에 도시된 바와 같이, 방사판 표면이 곡면인 실시예의 발열 모듈이 방사판 표면이 평면인 비교예의 발열 모듈에 비해 다양한 배치의 피사체에 대한 속효성이 우수한 것으로 확인되었다.
3. 건축용 복사히터 내부의 단열 성능 평가
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 발열 모듈, 제1 단열재(글라스울, 두께 20 mm), 제1 공기층, 제1 반사층(알루미늄, 두께 0.1 mm), 제2 공기층, 제2 단열재(글라스울, 두께 20 mm), 제3 공기층 및 제2 반사층(알루미늄, 두께 0.1 mm)이 순차적으로 구비된 본 발명에 따른 복사히터에서 발열 모듈에 교류(AC) 220 V의 전압 및 기전류 2.3 A로 전원을 인가한 후 3200 초 후에 K 타입 온도센서(접촉식 온도센서)를 통해 부위별 온도를 측정했고, 측정결과는 아래 표 1 및 도 9에 도시된 바와 같다.
부위 온도
Sensor 1 (발열 모듈에서 방사판의 방사 표면) 191.2℃
Sensor 2 (발열 모듈에서 베이스 기판 상부면) 208.5℃
Sensor 3 (제1 단열재 상부면) 139.9℃
Sensor 4 (제1 반사층 상부면) 128.5℃
Sensor 5 (제2 단열재 상부면) 53.0℃
Sensor 6 (제2 반사층 상부면) 44.2℃
상기 표 1 및 도 9에 도시된 바와 같이, 발열 모듈에 전원이 인가되어 발열을 시작한 후 약 800초 경과한 시점에서부터 복사히터의 내부 부위별 온도가 일정하게 유지되면서 복사히터 내부의 단열에 의해 열손실이 최소화되고, 이로써 발열 모듈에서 방사판의 방사 표면의 온도가 거의 200℃로 유지되면서 복사광 방사에 의한 열전달효율이 극대화되는 것으로 확인되었다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
1000 : 발열 모듈 2000 : 단열재
3000 : 공기층 4000 : 반사층
5000 : 하우징

Claims (10)

  1. 열에너지를 생성하는 필름형태의 발열층,
    상기 발열층으로부터 전달받은 열에너지를 이용하여 피사체로 복사광을 방사하는 방사층, 및
    상기 발열층과 상기 방사층 사이에 구비되는 0.2mm 이하 두께의 계면층을 포함하고,
    상기 계면층은 열전도율이 0.15 내지 2 W/m·K이고, 사용 내열온도가 150 내지 250℃인 엘라스토머 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머 소재는 실리콘이나 변성 실리콘, 우레탄이나 변성 우레탄, 테프론 및 탄성 섬유 계열의 엘라스토머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방사층은 이의 방사 표면에 하나 이상의 함몰형 굴곡이 형성되는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 함몰형 굴곡은 깊이가 2 내지 5 mm이고, 너비가 3 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방사층은 이의 방사 표면이 부채꼴 호의 굴곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부채꼴 호의 굴곡면은 반경이 400 mm 이상인 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발열층은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 적층되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극, 양 말단이 상기 한 쌍의 전극 각각에 연결됨으로써 상기 한 쌍의 전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르는 경우 보유한 고유 저항에 의해 발열하는 하나 이상의 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발열층은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 적층되는 복수개의 전극, 상기 복수개의 전극을 매개로 서로 직렬 연결되는 복수개의 발열체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터 모듈.
  9. 제1항 또는 제2항의 건축용 복사히터 모듈,
    상기 복사히터 모듈의 상부면에 배치되는 제1 단열재,
    상기 제1 단열재 위에 구비된 제1 공기층,
    상기 제1 공기층 위에 구비된 제1 반사층,
    상기 제1 반사층 위에 구비된 제2 공기층,
    상기 제2 공기층 위에 구비된 제2 단열재,
    상기 제2 단열재 위에 구비된 제3 공기층,
    상기 제3 공기층 위에 구비된 제2 반사층, 및
    상기 복사히터 모듈, 상기 단열재, 상기 공기층 및 상기 반사층이 실장되는 하우징을 포함하는 건축용 복사히터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 단열재 및 상기 제2 단열재는 글라스울(glass wool), 세라크울(cerak wool), 미네랄울, 우레탄, 실리콘, 바소폼 및 유리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 단열 소재로 이루어지고, 각각 5 내지 25 mm의 두께로 형성되며,
    상기 제1 반사층 및 상기 제2 반사층은 구리, 알루미늄, 아연, 니켈, 철, 은, 텅스텐, 티타늄, 백금 및 은으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 소재로 이루어지고, 각각 0.1 내지 3 mm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 건축용 복사히터.
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