KR20120136702A - 적외선 구역 복사 전기 가온장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주택ㆍ아파트ㆍ빌딩 등의 실내 천장 또는 벽체에 설치되는 난방용 전기 가온장치에 관한 기술로서, 적외선을 한정된 구역으로 복사하여 인체에 조사함에 따라 인체의 혈액순환 및 신진대사를 촉진하는 한편 음이온을 발생시켜 실내의 각종 유해성 세균과 가스 및 곰팡이를 제거하여 실내환경을 따듯하고 쾌적하게 유지하는 한편 천장이나 벽체로 가해지는 열을 최대한 차단하여 열손실을 방지하므로 실내 기온이 낮은 겨울철 낮은 전력으로 고효율의 난방효과를 제공하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성은 안쪽에 공간이 구비되게 테두리 형태로 구현되는 프레임과; 상기 프레임의 안쪽 공간에 설치되고, 발열선이 내장 설치되어 열을 방출하는 발열소자와; 상기 발열소자의 한쪽 면에 설치되고, 기판의 표면에 코팅층이 구현되어 적외선을 복사하는 복사방사판과; 상기 프레임의 안쪽 공간에 설치된 발열소자를 감싸 천장 또는 벽체로 방출되는 열을 차단하는 단열재와; 상기 프레임의 가장자리에 결합 설치되고, 복사방사판에서 복사되는 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 복사빔 가이드베인;을 포함하여 구현된다.

Description

적외선 구역 복사 전기 가온장치{Infrared Radiating Electric Zone Heater device}
본 발명은 주택ㆍ아파트ㆍ빌딩ㆍ병원ㆍ농축산 시설ㆍ식당 등의 실내 천장 또는 벽체에 설치되는 난방용 전기 가온장치에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 전기 에너지를 열에너지로 변환하는 열을 방출하는 발열소자와, 이 열에너지의 방사면을 넓게 펼치는 방사판과 이 방사된 열에너지를 적외선으로 변환하여 적외선을 복사하는 복사방사판과, 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 복사빔 가이드베인이 구성됨으로써, 적외선을 한정된 구역으로 복사하여 인체 등에 조사함에 따라 인체의 혈액순환 및 신진대사를 촉진하고, 세포조직을 활성화하는 한편 음이온을 발생시켜 실내의 각종 유해성 세균과 가스 및 곰팡이를 제거하여 실내환경을 따듯하고 쾌적하게 유지하는 한편 천장이나 벽체로 가해지는 열을 최대한 차단하여 열손실을 방지하므로 실내 기온이 낮은 겨울철 낮은 전력으로 고효율의 난방효과를 제공하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치에 관한 것이다.
일반적으로 기온이 낮은 겨울철에 사용되고 있는 난방기구는 나무를 사용하는 화목난로 및 화목보일러ㆍ가스를 사용하는 가스난로 및 가스보일러ㆍ석유 등의 기름을 사용하는 석유난로 및 기름보일러ㆍ전기를 사용하는 전기장판과 전기난로 및 전기보일러 등 여러 종류로 다양하다.
근래 널리 사용되고 있는 난방기구에서 석유난로 및 기름보일러는 가스난로 및 가스보일러에 비하여 난방비용이 대략 40?50％ 정도 많게 소요되므로 고유가 시대에 소비자들에게 큰 부담을 주고 있으며, 또한 이같은 난방기구는 가동시 지구 온난화의 주범인 이산화탄소와 유해가스 등의 온실가스를 대량으로 배출하여 심각한 사회적 문제점을 야기하고 있다.
최근 고유가 및 경기침체로 인하여 소비자들이 가장 선호하는 난방기구로서 전기장판과 전기난로가 있으며, 이와 같이 전기를 사용하는 전기장판과 전기난로는 이산화탄소와 유해가스 등의 온실가스가 발생하지 않아 공해가 없고, 인체에도 매우 유용한 기능들이 많이 적용되어 있다.
종래 전기난로 중에서 니크롬선(nichrome wire)을 이용한 전기난로는 구입가격이 저렴한 장점은 있으나, 전원 스위치를 켰을 때, 니크롬선에서 발생하는 열에 의해 주변의 공기온도가 높아지고 나서야 대류에 의하여 흐르는 공기에 따라 열에너지가 전달되므로 열에너지의 전달속도가 느리고, 인체 또는 물체로 전달되는 열량이 적어 온도가 비교적 낮을 뿐만 아니라 발열량에 비하여 전력 소모량이 높은 단점이 있다.
또한 종래 할로겐(halogen)이라 부르는 근적외선 히터를 이용한 전기난로는 구입가격이 비싼 단점이 있으나, 전원 스위치를 켰을 때, 근적외선 히터(전구)에서 발생하는 발열량이 비교적 높고, 열의 전달속도가 빠를 뿐만 아니라 발열량에 비하여 소비전력이 낮은 장점이 있다.
이러한 종래의 전기난로는 실내 기온이 낮은 겨울철 실내공기를 가온하여 난방효과는 있으나, 인체에 유용한 적외선의 방출량이 현저하게 떨어지고, 실내에 잔존하는 각종 유해성 세균과 가스 및 곰팡이를 제거하지 못하여 실내환경을 따듯하고 쾌적하게 유지하지 못하는 문제점들이 있었다.
따라서, 실내 기온이 낮은 겨울철 실내공기를 가온하여 난방하고, 더불어 인체에 유용한 적외선을 방출하는 선행기술로서, 국내 등록특허 제10-0800119호(복사열 방사용 전기가열 장치)와, 제10-1003751호(아파타이트 피복된 광촉매를 포함하는 도료 조성물 및 이를 포함하는 복사열 방사 장치)가 제시된 바 있다.
그러나, 상기의 선행기술을 실내 난방장치에 적용할 경우, 방출되는 적외선이 실내 공간에서 벽체와 바닥면으로 난반사됨에 따라 인체에 미치는 적외선의 조사량이 극히 미비하여 인체에 별다른 효과가 없으며, 또한 실내 천장이나 벽체로 열이 전달됨에 따라 열손실이 비교적 높고, 특히 발열량에 비하여 소비전력이 높은 단점이 있다.
본 발명은 종래 선행기술에서 적외선이 실내 공간에서 벽체와 바닥면으로 난반사되어 인체에 미치는 적외선의 조사량이 극히 미비한 문제점과, 실내 천장이나 벽체로 열이 전달되어 열손실이 높고, 발열량에 비하여 소비전력이 높은 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 적외선을 한정된 구역으로 복사하여 인체에 조사함에 따라 인체의 혈액순환 및 신진대사를 촉진하는 한편 음이온을 발생시켜 실내의 각종 유해성 세균과 가스 및 곰팡이를 제거하여 실내환경을 따듯하고 쾌적하게 유지하는 한편 천장이나 벽체로 가해지는 열을 최대한 차단하여 낮은 전력으로 고효율의 난방효과를 제공하고자 열을 방출하는 발열소자와, 적외선을 복사하는 복사방사판과, 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 복사빔 가이드베인이 구성되고, 발열소자가 단열되는 적외선 구역 복사 전기 가온장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
안쪽에 공간이 구비되게 테두리 형태로 구현되는 프레임과; 상기 프레임의 안쪽 공간에 설치되고, 발열선이 내장 설치되어 열을 방출하는 발열소자와; 상기 발열소자의 한쪽 면에 설치되고, 기판의 표면에 코팅층이 구현되어 적외선을 복사하는 복사방사판과; 상기 프레임의 안쪽 공간에 설치된 발열소자를 감싸 천장 또는 벽체로 방출되는 열을 차단하는 단열재와; 상기 프레임의 가장자리에 결합 설치되고, 복사방사판에서 복사되는 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 복사빔 가이드베인;을 포함하여 구현된다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예로서, 복사방사판의 코팅층은 이산화티탄(TiO2) 10~15 중량%, 이산화규소(SiO2) 25~30 중량%, 규산지르코늄(ZrSiO4) 5~10 중량%, 은나노 분말(100nm) 1~5 중량%, 귀양석 분말 10~15 중량%, 디메틸 실리콘오일 3~6 중량%, 실란 20~25 중량%, 제올라이트(zeolite) 5~10 중량%를 포함하여 구현된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 적외선을 한정된 구역으로 복사하여 인체에 조사함에 따라 인체의 혈액순환 및 신진대사를 촉진하는 한편 음이온을 발생시켜 실내의 각종 유해성 세균과 가스 및 곰팡이를 제거하여 실내환경을 따듯하고 쾌적하게 유지하는 한편 천장이나 벽체로 가해지는 열을 최대한 차단하여 열손실을 방지하므로 실내 기온이 낮은 겨울철 낮은 전력으로 고효율의 난방효과를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 전기 가온장치의 저면 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 발열소자와 복사방사판을 나타낸 요부 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에서 발열소자와 복사방사판을 나타낸 요부 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에서 설치상태를 나타낸 요부 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에서 복사빔 가이드베인을 나타낸 요부 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 사용상태도.
본 발명의 실시예에서 주된 요지는 적외선을 한정된 구역으로 복사하여 인체에 조사함에 따라 인체의 혈액순환 및 신진대사를 촉진하는 한편 음이온을 발생시켜 실내의 각종 유해성 세균과 가스 및 곰팡이를 제거하여 실내환경을 따듯하고 쾌적하게 유지하는 한편 천장이나 벽체로 가해지는 열을 최대한 차단하여 낮은 전력으로 고효율의 난방효과를 제공하고자 하는 것이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 적외선 구역 복사 전기 가온장치의 주요 구성을 살펴보면, 안쪽에 공간이 구비되게 테두리 형태로 구현되는 프레임(10)과; 상기 프레임(10)의 안쪽 공간에 설치되고, 발열선(21)이 내장 설치되어 열을 방출하는 발열소자(20)와; 상기 발열소자(20)의 한쪽 면에 설치되고, 기판(31)의 표면에 코팅층(32)이 구현되어 적외선을 복사하는 복사방사판(30)과; 상기 프레임(10)의 안쪽 공간에 설치된 발열소자(20)를 감싸 천장 또는 벽체로 방출되는 열을 차단하는 단열재(40)와; 상기 프레임(10)의 가장자리에 결합 설치되고, 복사방사판(30)에서 복사되는 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 복사빔 가이드베인(50);을 포함하여 이루어진다.
상기의 주요 구성에서 프레임(10)은 도면에서 도 1 내지 도 2와 같이, 소비자의 요구에 따라 사각이나 원형 등의 다양한 형태로 구성되며, 가볍고 내구성이 우수한 알루미늄(aluminium) 합금 재질로 제작함이 바람직하고, 안쪽에 빈공간이 구비되도록 테두리 형태로 구현되는 한편 하중을 줄이고자 외측부에 빈공간으로 장공(11)이 형성된다.
상기에서 프레임(10)은 본 발명인 적외선 구역 복사 전기 가온장치의 전반적인 틀을 구성하는 것으로서, 실내 공간에서 천장이나 벽체에 부착 설치되거나, 또는 천장이나 벽체에 매립형태로 설치되며, 안쪽에 구비된 빈공간에 발열소자(20)ㆍ복사방사판(30)ㆍ단열재(40)가 내장 설치된다.
또한 상기의 주요 구성에서 발열소자(20)는 전력을 공급받아 고온으로 발열하는 기능으로서, 도면에서 도 2 내지 도 4와 같이 프레임(10)의 안쪽 빈공간에 내장 설치되며, 열반사판(22)의 아래에 위치하도록 일정한 간격으로 다수개의 발열선(21)이 설치되고, 여기서 발열선(21)은 비용이 저렴한 니크롬선(nichrome wire)을 적용함이 바람직하다.
상기에서 발열소자(20)는 가능한 프레임(10)과 이격되고, 복사방사판(30)에 밀착되도록 설치되고, 발열선(21)의 상부에 위치한 열반사판(22)은 발열선(21)에서 방출되는 열을 프레임(10)의 하부로 반사하여 발열선(21)에서 방출된 고온의 열기가 프레임(10)의 상부로 방출되는 것을 차단하게 된다.
또한 상기의 주요 구성에서 복사방사판(30)은 발열소자(20)에서 방출되는 열을 전달받아 적외선을 복사하는 기능으로서, 도면에서 도 2 내지 도 4와 같이 프레임(10)의 안쪽 빈공간에서 발열소자(20)의 한쪽 면인 저면부에 부착 설치되며, 발열선(21)의 아래에 위치하도록 코팅층(32)이 구비된 기판(31)이 설치된다.
상기에서 기판(31)은 열전도성이 우수한 알루미늄(aluminium) 재질로 구현됨이 바람직하고, 상기 기판(31)의 저면부에 도포되는 코팅층(32)은 300~960W의 전력을 공급시 발열소자(20)에 의해 85?100℃의 온도를 유지할 수 있는 물질 또는 1,300~3,900W의 전력을 공급시 발열소자(20)에 의해 360?380℃의 온도를 유지할 수 있는 물질을 적용함이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서 코팅층(32)은 이산화티탄(TiO2), 이산화규소(SiO2), 규산지르코늄(ZrSiO4), 은나노 분말(100nm), 귀양석 분말, 디메틸 실리콘오일, 실란(알콕시,에폭시), 제올라이트(zeolite)의 조성물로 구현되며, 여기서 이산화티탄(TiO2), 규산지르코늄(ZrSiO4), 귀양석 분말, 실란(알콕시,에폭시)은 적외선과 음이온의 방출량이 우수하고, 은나노 분말과 제올라이트(zeolite)는 항균 및 탈취작용이 우수하다.
상기 코팅층(32)의 실시예로 이산화티탄(TiO2) 10~15 중량%, 이산화규소(SiO2) 25~30 중량%, 규산지르코늄(ZrSiO4) 5~10 중량%, 은나노 분말(100nm) 1~5 중량%, 귀양석 분말 10~15 중량%, 디메틸 실리콘오일 3~6 중량%, 실란(알콕시,에폭시) 20~25 중량%, 제올라이트(zeolite) 5~10 중량%로 적용함이 바람직하다.
또한 상기의 주요 구성에서 단열재(40)는 발열소자(20)에서 방출되는 열을 차단하는 기능으로서, 도면에서 도 5와 같이 프레임(10)의 안쪽 빈공간에 설치된 발열소자(20)의 상부와 양측부를 감싸도록 설치되며, 이러한 경우 발열소자(20)에서 방출되는 열이 프레임(10)의 상부와 양측부로 전달되는 것을 차단하게 된다.
상기에서 단열재(40)는 발열소자(20)에서 방출되는 열을 차단하여 결과적으로 프레임(10)의 상부와 양측부로 전달되는 열을 차단함에 따라 천장이나 벽체로 방출되는 열을 최대한 차단하게 된다.
또한 복사방사판(30)에서 방출되는 복사열이 프레임(10)으로 전달되는 것을 차단하고자 복사방사판(30)의 가장자리와 프레임(10)의 하부 안쪽 사이에 단열패드(41)가 내장 설치되며, 이러한 경우 프레임(10)으로 전달되는 열을 최대한 차단하여 난방효과를 높이게 된다.
또한 상기의 주요 구성에서 복사빔 가이드베인(50)은 복사방사판(30)에서 복사되는 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 기능으로서, 도면에서 도 5 내지 도 7과 같이, 상부에 형성된 테두리 형태의 결합부(51)가 프레임(10)의 가장자리에 끼워져 결합 설치되고, 하부가 점점 넓어지는 나팔관 형태로 구현되며, 복사방사판(30)에서 복사되는 적외선을 한정된 구역으로 복사하여 인체에 조사하게 된다.
상기에서 복사빔 가이드베인(50)은 적외선을 한정된 구역으로 복사함에 따라 적외선이 실내공간에서 사방으로 난반사되지 않고, 인체에 미치는 적외선의 조사량을 높이므로 인체의 혈액순환 및 신진대사를 촉진하여 건강에 유용하다.
또한 복사빔 가이드베인(50)은 프레임(10)으로 전달되는 열을 차단하고자 프레임(10)의 가장자리에 끼워져 결합되는 결합부(51)의 안쪽에 단열패드(53)를 내장 설치할 수 있으며, 이러한 경우 복사빔 가이드베인(50)에서 프레임(10)으로 전달되는 열을 최대한 차단하여 난방효과를 높이게 된다.
또한 복사빔 가이드베인(50)은 발열소자(20)에서 방출되는 열을 전달받아 적외선의 복사열을 높이고자 안쪽 표면에 코팅층(52)이 구현되며, 여기서 코팅층(52)은 복사방사판(30)에 구현된 코팅층(32)과 동일하게 구현할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 적외선 구역 복사 전기 가온장치는 도면에서 도 7과 같이, 실내 공간의 천장이나 또는 벽체에 선택적으로 설치되며, 발열소자(20)와 복사방사판(30)을 통하여 복사되는 적외선을 복사빔 가이드베인(50)이 한정된 구역으로 복사하여 인체에 조사함에 따라 인체에 미치는 적외선의 조사량을 높이게 된다.
이하 본 발명의 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.
복사방사판(30)에서 0.5mm 두께의 알루미늄 기판(31)에 이산화티탄(TiO2) 10 중량%, 이산화규소(SiO2) 25 중량%, 규산지르코늄(ZrSiO4) 10 중량%, 은나노 분말(100nm) 5 중량%, 귀양석 분말 10 중량%, 디메틸 실리콘오일 5 중량%, 실란 25 중량%, 제올라이트(zeolite) 10 중량%의 혼합물을 도포하여 코팅층(32)을 형성하였다.
또한 복사빔 가이드베인(50)의 안쪽 표면에 복사방사판(30)의 코팅층(32)과 동일한 혼합물을 도포하여 코팅층(52)을 형성하였다.
상기와 같이 제작된 적외선 구역 복사 전기 가온장치에서 발열소자(20)에 300~960W의 전력을 공급하였을 때, 5분 후 코팅층(32)의 표면 온도가 85?100℃의 범위를 유지하였고, 프레임(10)의 상부 온도는 20~25℃의 범위로 유지되었다.
복사방사판(30)에서 0.5mm 두께의 알루미늄 기판(31)에 이산화티탄(TiO2) 15 중량%, 이산화규소(SiO2) 30 중량%, 규산지르코늄(ZrSiO4) 5 중량%, 은나노 분말(100nm) 5 중량%, 귀양석 분말 15 중량%, 디메틸 실리콘오일 5 중량%, 실란 20 중량%, 제올라이트(zeolite) 5 중량%의 혼합물을 도포하여 코팅층(32)을 형성하였다.
또한 복사빔 가이드베인(50)의 안쪽 표면에 복사방사판(30)의 코팅층(32)과 동일한 혼합물을 도포하여 코팅층(52)을 형성하였다.
상기와 같이 제작된 적외선 구역 복사 전기 가온장치에서 발열소자(20)에 1,300~3,900W의 전력을 공급하였을 때, 5분 후 코팅층(32)의 표면 온도가 360?380℃의 범위를 유지하였고, 프레임(10)의 상부 온도는 40~45℃의 범위로 유지되었다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10: 프레임 11: 장공
20: 발열소자 21: 발열선
22: 열반사판 30: 복사방사판
31: 기판 32: 코팅층
40: 단열재 41: 단열패드
50: 복사빔 가이드베인 51: 결합부
52: 코팅층 53: 단열패드

Claims (6)

  1. 안쪽에 공간이 구비되게 테두리 형태로 구현되는 프레임(10)과;
    상기 프레임(10)의 안쪽 공간에 설치되고, 발열선(21)이 내장 설치되어 열을 방출하는 발열소자(20)와;
    상기 발열소자(20)의 한쪽 면에 설치되고, 기판(31)의 표면에 코팅층(32)이 구현되어 적외선을 복사하는 복사방사판(30)과;
    상기 프레임(10)의 안쪽 공간에 설치된 발열소자(20)를 감싸 천장 또는 벽체로 방출되는 열을 차단하는 단열재(40)와;
    상기 프레임(10)의 가장자리에 결합 설치되고, 복사방사판(30)에서 복사되는 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 복사빔 가이드베인(50);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치.
  2. 제1항에 있어서;
    코팅층(32)은,
    이산화티탄(TiO2) 10~15 중량%, 이산화규소(SiO2) 25~30 중량%, 규산지르코늄(ZrSiO4) 5~10 중량%, 은나노 분말(100nm) 1~5 중량%, 귀양석 분말 10~15 중량%, 디메틸 실리콘오일 3~6 중량%, 실란 20~25 중량%, 제올라이트(zeolite) 5~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치.
  3. 제1항에 있어서;
    복사빔 가이드베인(50)은,
    상부에 형성된 테두리 형태의 결합부(51)가 프레임(10)의 가장자리에 끼워져 결합 설치되고, 하부가 점점 넓어지는 나팔관 형태로 구현되며, 복사방사판(30)에서 복사되는 적외선을 한정된 구역으로 복사하는 것을 특징으로 하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서;
    복사빔 가이드베인(50)은,
    안쪽 표면에 코팅층(52)이 구현되며, 상기 코팅층(52)은 복사방사판(30)에 구현된 코팅층(32)과 동일하게 구현되는 것을 특징으로 하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서;
    복사빔 가이드베인(50)은,
    프레임(10)의 가장자리에 끼워져 결합되는 결합부(51)의 안쪽에 단열패드(53)가 내장 설치되는 것을 특징으로 하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치.
  6. 제1항에 있어서;
    복사방사판(30)의 가장자리와 프레임(10)의 하부 안쪽 사이에 단열패드(41)가 내장 설치되는 것을 특징으로 하는 적외선 구역 복사 전기 가온장치.
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