KR200297917Y1 - 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터에 관한 것으로서, 저압의 불활성기체나 할로겐기체의 분위기로 밀봉된 튜브(11)와, 상기 튜브(11) 내부에 내장되는 활성탄섬유 다공성 발열체(12)와, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(12)의 양단에 접합되는 연결부재(13)와, 연결부재(13)에 접합되는 전극(14)과, 전극(14)에 연결되는 전원공급용 리드선(15)으로 램프형 히터를 제공하거나 전극(14)이 접합된 활성탄섬유 다공성 발열체(12)에 단열판(16)을 설치하여 평판형 히터를 제공한다.

따라서 열원의 단선등이 일어나지 않으면서도 고온을 발산할 수 있어 히터의 수명이 길고 활성탄섬유에서 건강에 유효한 원적외선과 음이온이 다량으로 방출되는 장점이 있을 뿐만 아니라 고 청정도를 유지할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Description

활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터 {An electric heater using a heating unit of activated carbon fiber}

본 고안은 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 활성탄섬유 다공성 발열체를 열원으로 사용하는 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터에 관한 것이다.

일반적으로 램프형 히터는 대개 글래스 튜브나 수정 튜브 속에 저압의 불활성 가스나 할로겐 가스를 넣은 상태로 튜브를 봉입하고 동시에 내부에 필라멘트를 설치하여 외부에서 전원이 인가되면 필라멘트를 통해 전류가 흐르면서 그 저항에 의해 열과 빛을 내도록 하는 구조를 가지고 있으며, 필라멘트에서 발생하는 열과 빛을 가열용으로 사용하도록 한 것이다. 이러한 램프형 히터는 전기를 사용하는 복사방식으로 열을 전달하므로 비교적 좁은 공간에서 집중적으로 열을 전달하는데 사용하고 열의발생, 전달에서 청정도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 조절이 간편하여 높은 청정도가 요구되는 장소에서 열원으로 많이 사용되고 있다.

할로겐 히터에 구비된 필라멘트는 텅스텐합금 등 열에 강한 재질을 사용하며, 산화가 일어나는 것을 방지하기 위해 수정튜브나 글래스 튜브내에는 저압으로 할로겐 가스를 봉입하여 사용하고 있다.

그러나 상기한 램프형 히터는 열원으로 텅스텐합금 등으로 된 필라멘트를 사용하기 때문에 전력소모가 많아 비경제적이라고 하는 결점이 있다.

또한 최근에는 활성탄섬유로 만든 발열체를 이용한 액자형 전기 벽난로가 실용신안등록 제20-263205호로서 개시되어 실시되고 있는 바, 이는 도1, 2에 도시한 바와 같이 액자형 전기 벽난로에 있어서, 액자후면에 두 단열판(1)을 설치하고, 그 중간에 발열체(2)를 고정하되, 발열체(2)는 활성탄섬유(6), 동판(5), 강화된 PVC(7)로 포장, 온도조절기(4) 및 코드(3)로 구성된 것으로서, 에너지의 절감 및 쾌적한 난방환경의 조성에 효과가 있는 것이다.

그러나 상기 전기벽난로는 단열판(1)의 재료로서 선진국에서 공해물질로 사용이 금지된 석면을 사용한 것이어서 운반시나 설치시 부주의에 의해 파손되면 석면에 의해 많은 분진이 발생하는 공해문제가 야기될 우려가 있고, 활성탄섬유 발열체를 강화된 PVC로 포장한 것이어서 활성탄섬유에서 방출되는 원적외선과 음이온의 방출이 대부분 차단되는 결점이 있다.

본 고안은 상기한 실정을 감안하여 열원으로 필라멘트를 사용하는 종래 램프형 히터와 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 액자형 벽난로에서 야기되는 각종 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 열원으로 활성탄섬유 다공성 발열체를 사용하여 전력소모가 매우적은 경제적인 전기히터를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 활성탄섬유 다공성 발열체를 열원으로 사용함으로써 열원의 단선등이 일어나지 않으면서도 고온을 발산할 수 있는 수명이 긴 전기히터를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 열원으로서 활성탄섬유 다공성 발열체를 사용함으로써 원적외선과 음이온을 많이 방출하는 건강유지에 도움을 주는 전기히터를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 사용이 편리하면서도 고 청정도를 유지할 수 있는 활성탄 섬유 다공성 발열체를 이용한 평판 전기히터를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 활성탄섬유로 만든 다공성 발열체를 이용한 액자형 전기 벽난로의 구성도,

도 2는 도 1에 도시한 벽난로에 있어서의 요부인 다공성 발열체의 평면도,

도 3은 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 램프형 전기히터의 일실시예의 구성도,

도 4는 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 램프형 전기히터의 또 다른 실시예의 구성도,

도 5는 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터의 사시도,

도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 튜브 12 : 활성탄섬유 다공성 발열체

13 : 연결부재 14 : 전극

15 : 리드선 16 : 단열판

17 : 방열판 20 : 전기히터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터는 저압의 불활성기체나 할로겐기체의 분위기로 밀봉된 튜브와, 상기 튜브 내부에 내장되는 활성탄섬유 다공성 발열체와, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체의 양단에 접합되는 연결부재와, 연결부재에 접합되는 전극과, 전극에 연결되는 전원공급용 리드선으로 구성된 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터.

본 고안에서 사용하는 활성탄섬유 다공성 발열체는 러시아의 국립탄소연구소에서 개발한 것으로서 흡착속도가 활성탄에 비해 10 ~ 100 배 정도 되며, 그 표면적은 1000㎡/g ∼ 1600㎡/g 이고, 공경이 10 ~ 40Å인 다공성을 갖는 것을 사용함으로써 수많은 구멍들로부터 열이 방출되어 열효율이 매우 높아지게 될 뿐만 아니라 5 ∼ 20㎛ 파장영역 범위에서 이상혹체 대비 84 ∼ 87% 원적외선 방사특성을 갖는 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 실시예로서 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터의 작용을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 사용한 램프형 히터의 일실시예의 구성도로서, 튜브(11)로 이루어진 히터램프 몸체는 전체적으로 밀봉되어 있고, 내부의 활성탄섬유 다공성 발열체(12)에 전류를 흘러주기 위한 전원인가용 전극(14)의 일측 양단에 각각 전원공급용 리드선(15)이 접합되어 연결 설치된다. 그리고 전극(14)의 타측 양단에는 연결부재(13)가 접합되어 연결 설치되며, 이 연결부재(13)에 활성탄섬유 다공성 발열체(12)가 연결 접합되는데, 할성탄섬유 다공성 발열체(12)와 연결부재(13)의 연결은 연결부재(13)를 선형으로 하여 다공성 발열체(12)의 양단을 코일형으로 감아서 연결하거나 도 4에 도시한 바와 같이 활성탄섬유 다공성 발열체(12)의 선단을 압축하여 연결부재 (13)의 선단에 꽂을 수 있도록 연결부재(13)의 선단을 구성한다. 이경우 연결부재( 13)의 선단을 "ㄷ"자형 판을 이루도록 형성하여도 되고, 속이빈 원통형을 이루도록 형성하여도 된다.

또한 연결부재(13)와 전극(14), 전극(14)과 리드선(15)은 용접하여 접합하며, 연결부재(13)로는 텅스텐합금등 열에 강한 재질을, 전극(14)의 재료로는 몰리브덴을 각각 사용하고, 튜부(11)로는 글래스나 수정 또는 석영을 사용하며, 내부에 불활성가스나 활론겐 가스를 채워 저압의 분위기가 되도록 한다.

이러한 활성탄섬유 다공성 발열체를 실제 램프형 전기히터의 열선 대용으로 사용한 가정용 전기히터인 경우 650 ∼ 700W의 전력으로 600 ∼ 700 Kcal/h의 열을 방사하여 기존의 텅스텐합금 필라멘트를 사용한 램프형 히터 보다 소비적력을 30 ∼ 40 % 절감할 수 있으며, 사용 용도와 필요로 하는 발열량에 따라 튜브의 크기와 그에 따른 다공성 발열체의 크기가 결정되는데, 가정용 히터인 경우 대표적인 활성탄섬유 다공성 발열체의 크기는 두께 3㎜, 폭 4㎜, 길이 30㎜인 것을 사용하게 된다.

도 5는 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터의 사시도로서, 통상적으로 램프형 히터가 사용되는 곳에 활성탄섬유 다공성 발열체(12)를 채용한 것으로, 도 6의 A-A선 단면도에 도시한 바와 같이 활성탄섬유 다공성 발열체(12)의 양단에는 전원공급용 리드선(15)이 연결된 전극(14)이 접합되어 있고, 활성탄섬유 다공성 발열체(12)의 한면에만 원적외선이 투과되는 브롬화칼륨(KBr)으로 성형한 단열판(16)을 설치함으로써 활성탄섬유 면다공성 발열체(12)에서 방출되는 열이 전기히터(20)의 방열판(17)을 통해 그대로 복사됨으로써 열효율을 최대화 하고, 원적외선과 음이온의 방출효율이 높아 지게 된다.

지금까지 램프형 전기히터와 평판형 전기히터를 예로서 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다. 예컨대 평판형히터의 단열판으로 면이나 실크를 사용함으로써 활성탄섬유 다공성 발열체를 전기요와 같은 침구류에 간편하게 채용할 수 있고, 주물로서 성형시에 활성탄섬유 다공성 발열체를 내장시키는 방법으로 전기 후라이팬에도 손쉽게 채용할 수 있다.

상기한 바와 같이 작용하는 본 고안 활성탄섬유 다공성 발열체를 사용한 전기히터는 열원으로 필라멘트를 사용하는 히터에 비해 전력소모가 매우 적어 경제적이고, 열원의 단선등이 일어나지 않으면서도 고온을 발산할 수 있는 수명이 길 뿐만 아니라 활성탄섬유에서 건강에 유효한 원적외선과 음이온이 많이 방출되는 장점이 있고, 사용이 편리하면서도 고 청정도를 유지할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (5)

1. 저압의 불활성기체나 할로겐기체의 분위기로 밀봉된 튜브(11)와, 상기 튜브 (11) 내부에 내장되는 활성탄섬유 다공성 발열체(12)와, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(12)의 양단에 접합되는 연결부재(13)와, 연결부재(13)에 접합되는 전극(14)과, 전극(14)에 연결되는 전원공급용 리드선(15)으로 구성된 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 활성탄섬유 다공성 발열체(12)는 표면적이 1000 ~ 1600 ㎡/g이고, 공경 10 ~ 40 Å의 다공성인 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 텅스텐 재질의 연결부재(13)의 일측선단을 전극(14)에 용접 접합하고, 타측 선단은 활성탄섬유 다공성 발열체(12)의 선단을 압축하여 꽂을수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 연결부재(13)를 텅스텐 재질의 선형으로하여 활성탄섬유 다공성 발열체(12)의 양단에다 연결부재(13)의 일측 선단을 코일형으로 감아서 접합하고, 연결부재(13)의 타측 선단을 전극(14)에 용접 접합한 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터.
5. 할성탄섬유 다공성 발열체(12)의 양단에 전원공급용 전극(14)을 접합하고, 일면에 원적외선을 투과하는 브롬화칼륨(KBr)으로 성형한 단열판(16)을 접합하여 후방측으로는 활성탄섬유 면다공성 발열체(12)의 방사열이 직접 방열판(17)으로 방사함과 더불어 전방측으로는 단열판(16)을 통해서 방사되도록 구성한 것을 특징으로 하는 활성탄섬유 다공성 발열체를 이용한 전기히터.