KR960014101B1 - 원적외선 방사 장치 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 물분자(Ａ)와 사람피부(Ｂ)의 원적외선 흡수파장을 비교한 그래프이다.
제2도는 전열선이 매립된 본 발명의 원적외선 방사 세라믹 성형체와 석고 형틀의 모식 단면도이다.
제3도는 본 발명의 원적외선 방사 장치의 한 태양을 나타내는 도면이다.
제4도는 본 발명의 원적외선 방사 장치의 다른 태양을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 원적원선 방사 세라믹 성형체 2 : 석고 형틀
4 : 원적외선 방사 수단 5 : 반사판
6 : 회전수단 7 : 각도 조절 수단
8 : 높이 조절 수단 9 : 받침 다리 바퀴
10 : 전원 플러그
본 발명은 원적외선 방사 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 원적외적 방사 세라믹에 탄소원을 혼합하여 소성한 원적외선 방사체를 채용하여 원적외선 방사효율을 높인 원적외선 방사 장치에 관한 것이다.
원적외선은 파장 0.76-1000㎛의 적외선 영역에 있어서 파장이 긴 부분을 지칭하는데, 그 파장 경계는 명확하지 않으나 본 발명에서는 2.5㎛ 이하의 근적외선 영역을 제외한 2.5㎛ 이상의 파장 영역을 의미하는데 사용하기로 한다.
상지의 원적외선 파장 영역은 자연계에 존재하는 유기 화합물 분자의 진동수에 가까와 이와 쉽게 공진(共振)하기 때문에, 유기 고분자 화합물로 이루어진 생체내로 잘 흡수되어 생체내의 분자를 활성화시키는 작용을 하게 된다. 즉, 모든 물질은 구성 원자의 질량, 결합방법, 배열상태, 결합력 등에서 차이가 있으며 이에 따라 고유의 진동수와 회전주파수를 갖게 되는데, 파장 2.5㎛ 영역은 대다수 분자의 신축, 변각등 진동상태에 변화를 주고 파장 25-100㎛ 영역은 분자의 회전에너지에 변화를 주어 활성화시키게 되는 파장 영역이다.
이와 같은 특성을 갖는 원자외선은 물체에 흡수되면 에너지가 열로 변화하고 물체를 균일하게 가열하여주므로 가열시간을 단축할 수 있으며, 에너지 절약의 효과가 있다. 또한, 물분자의 활성화 작용을 통하여 동식물의 생장에 영향을 주게 되는데, 주의 모든 동식물 생체의 대부분을 차지하는 것이 물이라는 점을 고려한다면, 원적외선의 물분자 활성화 작용과 동식물의 육성 및 숙성효과를 쉽게 납득할 수 있을 것이다.
이러한 효과는 사람에 있어서 마찬가지로, 물분자의 원적외선 흡수파장과 사람피부의 원적외선 흡수파장을 나타내는 제1도를 보면, 사람피부에서의 원적외선 흡수파장(Ｂ)이 물분자의 원적외선 흡수파장（Ａ)과 일치함을 볼 수 있다. 인체에 있어서 원적외선의 작용을 보면 열적(熱的)작용으로서 피부를 통한 흡수에 의해 발생된 열의 전도로 인한 온열 및 신진대사 촉진효과와 함께, 비열(非熱)작용으로서 피부 수용기의 작극에 의한생체 기능의 촉진효과를 발휘하는 것으로 알려지고 있다.
이에 따라, 원적외선은 의류 및 침구류, 식기 및 조리기, 각종 건축자재 및 난방용 기기의 재료로서 사용되고있을 뿐 아니라, 도장작업 및 건재 등의 각종 건조작업, 플라스틱 사출성형 등의 화학공업 분야, 농업 및 원예, 축산 분야에도 이용되고 있다. 특히 인체에 대한 작용효과를 이용한 각종 의류 및 건강, 미용 기구가 개발되고 있으며, 여기에는 원적외선 사우나, 열마사지기, 매트 요대 등이 있다.
이상과 같은 원적외선의 작용 원리 및 이에 따라 용도를 정리해 보면 다음과 같다.
(1) 원적외선의 방사강도에 다른 발열 작용으로서, 건조, 가열 및 난방 분야에 널리 응용된다. 즉 농축산물, 해조류 및 목재 등의 건조, 자동차와 전자전기제품 등의 가열 도장, 온실, 축사 및 실내의 난방 등에 사용된다. 이러한 건조 가열의 특성은 균일하고 신속하게 나타난다는 것으로서 에너지 절약과 관련된다.
(2) 원적외선의 이온화현상에 따른 물질이동 촉진작용으로서, 음이온 효과는 생체조직의 제기능을 활성화시키므로 의료 및 건강산업 분야에 응용된다. 인체의 혈행촉진, 모세혈과 확장, 발한, 대사활동의 촉진, 진통작용, 조직 재생 촉진 등의 효과가 있다.
(3) 원적외선의 물분자 결합 강화에 따른 생체 고분자 구조의 안정화 및 생체 조직의 활성화 작용으로써, 식품의 선선도 유지 및 발효 등의 화학반응속도 촉진에 응용되며, 따라서 화학, 축산, 농업, 수산업 등에서 광범위하게 이용된다.
(4) 원적외선의 전자파 특성에 기인하는 광전효과 작용으로서, 상기 제기능의 기본이 된다.
이상과 같이 광범위하게 응용되는 원적외선을 방사하는 물질로서는 규사 등의 주성분으로 하는 세라믹이 있다. 인공세라믹은 고순도의 알루미나(Ａｌ2Ｏ3), 실리카(ＳｉＯ2), 지르코니아(ＺｒＯ2), 산화티탄(ＴｉＯ2) 등을 주성분으로 하고, 용도에 따라 천이금속인 산화제2철(Ｆｅ2Ｏ3), 산화망간(MnO2), 산화동(CuＯ), 산화칼슘(CaO), 산화크롬(Ｃｒ2Ｏ3) 등을 부성분으로 참가하여 가소성 점토를 혼합한 후 성형, 소성하여 제조한다. 자연의 원적외선 방사체인 점토는 산지에 따라 그 성분 및 함량이 다르나 공통적으로는 알루미나(Ａｌ2Ｏ3), 실리카,(ＳｉＯ2), 지르코니아(ＺｒＯ2), 산화티탄(ＴｉＯ2), 산화제2철(Ｆｅ2Ｏ3), 산화칼슘(ＣａＯ), 산화마그네슘(ＭｇＯ), 산화나트륨(Nａ2Ｏ), 산화칼륨(Ｋ2Ｏ) 등을 주성분으로 하고 있다.
상기와 같은 원적외선 방사 세라믹은 상온에서도 원적외선을 방사하지만 가열하여 그 온도를 높여주면 그의원적외선 방사율은 한층 증가한다. 혹체의 총방사 에너지와 온도와의 관계를 나타낸 스테판-볼쯔만(Ｓｔｅｆａｎ-Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ)은 다음과 같다.
Ｗ=5.67×10-8Ｔ4
(여기에서, Ｗ는 총방사 에너지 (Ｗ/ｍ２)이고, Ｔ는 절대온도(。Ｋ)이다.)
즉, 총방사 에너지는 물체의 절대온도의 4제곱에 비례하여 증가한다는 것을 알 수 있는데, 원적외선 방사세라믹의 온도를 높여 줄여 줄수록 그 원적외선 방사량도 증가하게 된다. 따라서, 원적외선 방사 세라믹과 발연원을 결합시키면 원적외선 방사 에너지가 증가되어, 상기와 같은 여러 가지 용도에서 그 효율을 훨씬 증진시킬 수 있으므로, 이렇게 가열원이 부착된 원적외선 방사 장치가 개발되어 있다.
그러나, 종래의 가열원이 부착된 원적외선 방사 장치에서 충분한 양의 원적외선 방사를 얻기 위해서는 500 내지 600℃ 정도의 고온을 필요로 하기 때문에 에너지 효율이라는 면에서 바람직하지 못하다는 단점이 있다.
또한, 방사되는 에너지의 파장에 있어서는 순수한 원적외선 외에도 사람의 피부에 손상을 주는 자외선이 상당량 혼재하게 되므로, 인체에 적용하는 의료기기에 사용할 경우에는 자외선 등으로 인한 손상을 입을 우려가있다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 고려하여, 본 발명에서는 500 내지 600℃에 비하여 훨씬 낮은 온도인 250℃ 정도에서도 충분량의 원적외선을 방사할 수 있을 뿐아니라, 그 방사 파장 범위에 있어서도 2 내지 15㎛에 있는 원적외선만을 선택적으로 방사할 수 있는 원적외선 방사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원적외선 방사 장치는 원적외선 방사 세라믹 성형체와 발열원을 구비하는 원적외선 방사 장치에 있어서, 상기 원적외선 방사 세라믹 성형체가 원적외선 방사 세라믹에 탄소 공급원이 되는 화합물을 혼합하여 소성으로써 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기의 탄소 공급원으로서는 당류(糖類)가 바람직한데, 여기에는 예를 들어 포도당 등의 단당류, 설탕 등의 이당류, 그리고 전분 등의 다당류가 포함될 수 있으며, 당류의 양은 세라믹 양의 약 5 내지 15 중량%범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 원적외선 방사 장치는 원적외선 방사 세라믹에 당류 등과 같이 탄소 공급원이 될 수 있는 화합물을 혼합하여 소성함으로써, 보다 낮은 온도에서도 2 내지 15㎛ 범위에 있는 선택적 파장의 원적외선을 보다 높은 효율로 방사하도록 한 것이다.
이하에서는 제2도 및 제3도의 바람직한 태양을 참고로 하여 그 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 원적외선 방사 장치를 상세한 설명하기로 한다.
본 발명의 원적외선 방사 세라믹은 알루미나(Ａｌ2Ｏ3)와 실리카(ＳｉＯ2)를 주요 구성 성분으로 하여 그 조성식이Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5(ＯＨ)4로 되는 인공세라믹을 사용하거나, 또는 상기와 같은 성분을 주로 하는 점토를 원료로 하여, 본 발명자가 1989. 7, 21일자로 출원하여 공고번호 92-5094호(1992. 6 26)로 공고된 원적외선 방사 세라믹 입자 제조방법에 제조되는 천연 원적외선 방사 세라믹을 사용할 수도 있고, 인공세라믹과 천연세라믹을 혼합하여 사용하여도 좋다.
상기와 같은 원적외선 방사 세라믹 Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5(ＯＨ)4을 설탕이나 포도당과 같은 당류의 수용액에 가하여 충분히 혼합한다. 이 때 원적외선 방사 세라믹의 양과 당류의 혼합량은 특별히 한정되지는 않으나 당류의 양을 세라믹양의 약 5 내지 15중량% 범위로 하는 것이 바람직하다.
제2도는 전열선이 매립된 본 발명의 원적외선 방사 세라믹 성형체를 석고 형틀로부터 제작하는 것을 보여주는 모식단면도이다. 석고 형틀(3) 내부에 전열선(2)을 고정시키고 여기에 충분히 혼합된 상기의 원적외선 방사세라믹 현탁액을 부어서 건조시킨 다음 성형체(1)형을 석고 형틀(3)로부터 분리한다. 석고 형틀(3)에 상기 세라믹 현탁액을 부으면 수분이 석고 형틀(3)로 신속히 흡수되고 이에 따라 성형체(1)형이 수축하게 되므로 석고형틀(3)로부터 쉽게 분리된다.
분리된 성형체 형을 약 1100℃ 정도에서 약 3시간 정도 1차 소성에 의하여 원적외선 세라믹 성분의 Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ5(ＯＨ)4로부터 -ＯＨ 기가 탈락하고 ＳｉＯ2는 탄소와 결합하여 ＳｉＣ로 되어 Ａｌ2Ｏ3ＳｉＣ로 변화하는 것으로 생각된다.
다음에는 장석, 물유리(Ｎａ2Ｏ ·ｎＳｉＯ2), 당류 및 원적외선 세라믹을 혼합하여 현택액으로 만들고, 상기 1차 소성된 발열체 표면에 현탁액을 도포하거나, 또는 상기 1차 소성된 발열체를 현탁액에 침적한 다음, 다시 약 1250℃ 정도에서 2차 소성하여 전열선이 매립된 원적외선 방사 세라믹 성형체를 제조한다.
제3도는 본 발명의 원적외선 방사 장치의 한 장치의 한 태양을 도면으로서, 상기와 같이 제조된 전열선이 매립된 원적외선 방사 세라믹 서형체(1)를 3개 장착하여 제작한 것이다. 장착되는 성형체(1)의 수는 용도에 따라 적절히 중감할 수 있다. 성형체(1)가 장착된 원적외선 방사 수단(4)의 내부 표면은 반사판(5)으로 하여 방사되는 원적외선의 증가시킨다. 원적외선 방사 수단(4)과 지지대는 상하좌우 회전이 가능한 회전수단(6)으로 연결하여 용도 및 사용 부위에 따라 각도 조절이 가능하도록 할 수 있다. 용도와 사용 부위에 따른 이러한 위치 조절은 각도 조절 수단(7) 및 높이 조절 수단(8)에 의해서도 가능하다. 또한 받침 다리 바퀴(9)를 사용하면 전후 좌우 거리 조정이 가능하다. 전원 플러그(10)는 전압 조절 수단 및/또는 타이머(도시되지 않음)등과 연결하여 원적외선 방사 강도, 온도 및 시간 등을 조절할 수 있다.
제4도는 본 발명의 원적외선 방사 장치의 다른 태양을 나타내는 도면으로서, 전열선이 매립된 원적외선 방사 세라믹 성형체(1)를 1개 사용하고 반사판(5)이 설치된 원적외선 방사수단(4)을 사용하고 있다. 접었다. 폈다.
할 수 있는 지지대는 높이 조절을 용이하게 만들고, 그 하단이 집게 형태로 되어 있어 탁자 등의 모서리에 고정하여 사용할 수 있다. 또한 원적외선 방사 수단(4)과 지지대가 연결되는 부위 및 지지대 하단의 집게 부분은 나사식으로 연결하여 회전이 가능하도록 되어 있다. 즉 용도 및 사용 부위에 따라 방향, 높이 및 거리 등의 위치 조절이 용이하다. 또한, 전원 플러그(10)는 전압 조절 수단 및/또는 타이머(도시되지 않음) 등과 연결하여 완적외선 방사 강도, 온도 및 시간 등을 조절할 수 있다.
상기와 같이 제조한 본 발명의 원적외선 방사 장치의 효과를 평가하기 위하여 하기와 같은 선능시험을 실시하였다.
성능시험
본 발명의 장치에서 방사하는 원적외선의 파장 영역을 확인하기 위하여, 측정 전압 ＡＣ 100 및 ＡＣ200에서 측정 거리를 각각 150 및 300㎜로 하여 측정한 복사조도는 각각 4.53 및 7.84×10-2ｍＷ/㎠로, 1.7㎛ 이하에서의 GＥ 필터 투과율은 0인 반면에 2 내지 15㎛에서의 투과율은 약 0.45이었다. 이결과를 표로 나타내면 하기 표 1과 같다.
상기의 (표1)에서 보듯이, 본 발명의 장치는 2-15㎛ 영역의 원적외선을 선택적으로 방사한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 원적외선 방사 장치는 원적외선 방사 세라믹 내부에 전열선을 매립하여 온도를 높여 줌으로써 원적외선 방사율을 증가시킨데 더하여, 원적외선 방사 세라믹에 탄소 공급원으로서 포도당 또는 설탕 등의 당류를 혼합물하여 소성함으로써 방사 효율을 높인 장치로서, 종래의 500 내지 600℃ 보다 훨씬 낮은 온도인 약 250℃ 정도의 온도에서도 2 내지 15㎛ 파장범위의 원적외선을 선택적으로 보다 높은 효율로서 방사할 수 있다.
상기와 같은 제조한 본 발명의 원적외선 방사 장치의 용도는 다양한데, 다음과 같은 예를 들수 있다.
(1) 원적외선이 생체 기능을 활성화시키는 작용을 사람의 질병치료 및 건강증진을 위한 의료기구에 이용할 수 있다. 원적외선은 인체의 혈행촉진, 모세혈관 확장, 발한, 진통작용, 대사활동의 촉진, 조직 재생 촉진 등의 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 특히 본 발명의 원적외선 방사 장치는 2-15㎛의 원적와선 만을 선택적으로 방사하고 인체에 유해한 영향을 주는 자외선 등을 방사하지 않으므로 부작용을 일으키지 않는다는 장점이 있다. 치료 목적 및 용도에 따라 방사강도 및 온도, 조사시간 및 거리 등을 적절히 조정하여 사용할 수 있다.
(2) 원적외선의 균일하고 신속한 발열작용을 산업 분야에 이용하는 것으로서, 건조 가열 분야에 다양하게 응용할 수 있다. 즉, 농축산물, 해조류 및 목재 등의 건조, 자동차 및 전자전기제품 등의 가열 도장, 온실, 축사 및 실내의 난방 등에 사용된다. 특히 식품 등을 가열 건조시킬 때 영양소의 파괴가 없이 수분만 선택적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다.
(3) 원적외선의 물분자 결합 강화에 따른 생체 고분자 조직의 안정화 및 조직의 활성화 작용을 식품의 신선도 유지 및 발효 등의 화학반응속도 촉진에 이용하는 것으로서, 식품 등의 숙성 촉진, 양어장 등에서의 부화 촉진 외에도 플라스틱 사출 성형에 사용할 수 있다.
(4) 이 밖에도 본 발명의 원적외선 방사 장치를 지하도 또는 실내 조명에 사용하면 상기와 같은 효과 외에도 세라믹 자체의 흡착, 흡수, 포균(捕菌) 작용에 기인한 살균, 탈취 등의 효과도 기대할 수 있다.
이 밖에서 살펴본 바와 같이, 원적외선 방사 세라믹에 탄소원을 혼합하여 소성한 원자외선 방사체를 체용한 본 발명의 원적외선 방사 장치는, 순도 높은 원적외선을 효율적으로 방사하기 때문에, 각종 건강 및 의료기구, 건조 및 난방용 장치, 식품 가공 및 플라스틱 성형, 조명기구 등으로 다양하게 사용할 수 있다.
Claims (3)
- 원적외선 방사 세라믹 성형체와 발열원을 구비하는 원적외선 방사 장치에 있어서, 상기 원적외선 방사 세라믹 성형체가 원적외선 방사 세라믹에 탄소 공급원이 되는 화합물을 혼합물하여 소성함으로써 이루어진 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 장치.
- 제1항에 있어서. 상기 탄소 공읍원이 포도당 및 설탕 중에서 선택된 적어도 하나의 당류(糖類)인 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 장치.
- 제1항에 또는 제2항에 있어서, 상기 탄소 공급원의 혼합량이 상기 원적외선 방사 세라믹의 5 내지 15 중량% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사 장치.
Priority Applications (1)
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- 1994-01-29 KR KR1019940001644A patent/KR960014101B1/ko not_active IP Right Cessation
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