전면판으로 복사열을 방사하는 방열기

전면판으로 복사열을 방사하는 방열기{radiator emitting radiant heat through the front panel}

본 발명은 전면판으로 복사열을 방사하는 방열기에 관한 것으로서, 특히 내부발열체에서 발생한 열을 대류에 의해 실내로 토출함과 동시에 내부에 설치된 열유도판에 의해 복사열이 전면판을 통해 외부로 복사하도록 하여 대류형 방열기와 복사형 방열기의 복합기능을 할 수 있는 전면판으로 복사열을 방사하는 방열기에 관한 것이다.

방열기는 내부를 통과하는 온수 또는 증기에 의해 가열된 방열면에서 발생하는 자연대류현상과, 방열면과 주위벽면의 온도 차이를 이용한 복사현상을 이용하여 실내공기 및 주위벽면을 가열하게 된다. 따라서 이러한 대류 및 복사난방 특성에 의해 방열기의 방열효과가 크게 좌우된다.

재료의 종류에 따라 주철방열기, 강판방열기, 알루미늄 방열기, 기타 등이 있다. 주철방열기(鑄鐵放熱器)는 주물로 제작된 단위방열기를 부하량에 따라 필요한 수만큼 조합하여 사용하는 구조로 되어있다.

강판방열기(鋼板放熱器)는 강판을 프레스 가공하여 성형한 형태로, 내부에 온수를 순환시켜 패널 표면에서 발생하는 복사 및 대류현상으로 이용하여 난방을 한다.

알루미늄 방열기는 알루미늄 및 알루미늄 합금 압출 형재로 가공 제작된 것이며, 최고사용압력은 0.6MPa(6kg/cm2), 최고 사용온도는 140℃ 이다.

방열기기는 복사와 대류를 이용하여 열을 공급하는 자연대류형과 팬을 설치하여 열의 분배를 보다 원활히 하는 강제대류형으로 구분된다.

한국실용신안등록 제20-0312231호에 팽창된 밀도가 낮은 더운공기는 실내의 상부에 체류하고 밀도가 높은 차가운 공기는 실내의 하부에 체류하는 점에 착안하여 난방기 상부에 급기구를 설치하고 난방기 하부에 온풍 토출구를 시설한 난방순환방식을 사용하여, 난방기 내부의 더운공기를 온풍송풍기가 하부온풍 토출구로 강제토출하여 실내하부를 난방하는 강제대류 난방방식과 더운공기는 바닥에서 상부로 순환되는 공기의 자연대류 난방방식을 조합하여 다시 난방기 상부의 급기구로 순환되는 열특성에 가장 적합하고 난방효율을 증가시키는 효과와 차가운 공기의 난방기 상부 급기방식을 사용하여 종래 난방기의 더운공기 복사열에 의한 실내거주자 머리부분의 불쾌감을 제거한 쾌적난방, 에너지 절약형 하부토출 전기용 자립형 난방기가 개시된다.

도 1에 종래의 기술에 의한 하부토출형 전기용 자립형 난방기의 외형도가 도시된다.

이와 같이 종래의 하부토출 전기용 자립형 난방기구는 난방기(1)의 상부급기구(2)에 차가운 공기가 유입되어 하부온풍토출구(3)로 난방기 내부의 더운공기가 토출되어 실내를 난방하는 구조를 가진다.

그러나 이 종래의 기술에 의한 하부토출 전기용 자립형 난방기구도 난방기 하부에 온풍 토출구를 시설하여 더운 공기가 하부로 공급되도록 하고 있지만 대류열에 의한 난방에 의존하고 복사열을 거의 사용하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발열체에서 발생하는 열을 대류작용에 의해 실내로 토출함과 동시에 내부에 설치된 열전달판의 반사판으로 전면판을 향하여 반사시켜 전면판에서 복사열로 방출되도록 하여 대류형 방열기와 복사형 방열기의 복합기능을 할 수 있는 전면판으로 복사열을 방사하는 방열기를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전면판으로 복사열을 방사하는 방열기는 그 상부에 공기를 토출할 수 있는 전면그릴이 부착되는 전면판과; 상기 전면판의 후방에서 상기 전면판과 전면그릴에 의해 덮여져서 닫힌 공간을 형성하고 상기 닫힌 공간의 하부에 발열체를 보유하는 후면판과; 상기 후면판의 내면 상부에 설치되어 상기 발열체에서 발생되는 열을 전면판의 뒷면으로 반사하는 열유도판으로 구성된다.

본 발명의 일실시예에 의하면 전면판의 뒷면 하부에는 상부레일과 하부레일이 형성되어 발열체의 방열판이 끼워져서 장착되도록 구성하고, 상기 상부레일과 하부레일은 발열체의 방열판이 끼워져 걸릴 수 있는 간격 d ₀ 을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 상부레일의 단부는 하방으로 절곡된 하방 절곡부를 구비하도록 형성되고, 하부레일의 단부는 상방으로 절곡된 상방 절곡부를 구비하도록 형성되어 상기 발열체의 방열판이 측면에서 슬라이딩되어 삽입된 후 상기 하방 절곡부와 상방 절곡부에 걸려서 장착되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 상기 발열체는 중심에 상하로 세워진 "I"자 형태의 중심지지대가 형성되고, 상기 중심지지대의 하단부와 상단부에 발열부 설치구멍이 형성되어 발열부가 삽입되도록 구성되고, 중심지지대의 상단부와 하단부에서 일체로 4개의 방열판이 방사상으로 연장되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 발열체의 방열판에는 사다리꼴 모양에서 양측변과 짧은 변이 절단되고 긴변은 방열판에 그대로 부착되고, 상기 절단된 양측변과 짧은 변에 의해 형성되는 방열핀은 방열판의 평면에서 상부나 하부로 꺽어져 들어 올려지거나 내려져서 돌출되어 상기 방열판에 다수의 공기구멍이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 열유도판은 발열체에서 방출되는 복사열을 반사시켜 전면판의 내면으로 향하도록 그 표면은 금속으로 도금되는 다수의 반사판과; 그 일단부가 상기 다수의 반사판의 좌우 양단에 각각 부착되고, 타단은 합쳐져 상기 후면판의 내면 중앙에 위치하도록 부착되는 지지대로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 다수의 반사판은 발열체를 향하여 하방으로 45°정도 기울어져 설치되고, 그 표면은 금속으로 도금되어 거울과 같이 발열체에서 복사되는 복사열을 전면판을 향하여 반사하고, 상기 열유도판은 상기 발열체를 통해 가열된 후 상승하는 가열공기에서 열을 전달받아 복사열로 전면판을 향하여 복사하기 위하여 곡면을 갖는 곡면판으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 발열체에서 발생하는 열을 흡입구에서 흡입된 공기를 가열하여 전면 그릴로 토출함과 동시에 내부에 설치된 열전달판의 반사판으로 전면판을 향하여 반사시켜 전면판에서 복사열로 방출되도록 하고, 또한 발열체를 전면판에 설치된 레일에 설치하여 발열체에서 발생한 열이 레일을 통해 전면판을 전달되도록 하여 전면판에서 복사열로 방출되도록 하여 대류형 방열기와 복사형 방열기의 복합기능이 가능하도록 할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 하부토출형 전기용 자립형 난방기의 외형도,
도 2a는 본 발명에 따른 전면판으로 복사열을 방사하는 방열기의 전면판과 후면판을 분리한 분해 사시도,
도 2b는 본 발명에 따른 전면판의 뒷면에 발열체가 장착되는 레일과 발열체를 분리한 분해사시도,
도 3은 본 발명에 의한 발열체의 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 발열체의 "A" 부분을 확대한 부분확대 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 후면판을 전면판과 분리하여 내부를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 의한 방열기의 중심을 종단하는 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2a에 본 발명에 따른 전면판으로 복사열을 방사하는 방열기의 전면판과 후면판을 분리한 분해 사시도가 도시되고, 도 2b에 전면판의 뒷면에 발열체가 장착되는 레일과 발열체를 분리한 분해사시도가 도시된다.

도 2a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전면판으로 복사열을 방사하는 방열기(100)는 그 상부에 공기를 토출할 수 있는 전면그릴(20)이 부착되는 전면판(10)과; 상기 전면판(10)의 후방에서 상기 전면판(10)과 전면그릴(20)에 의해 덮여져서 닫힌 공간을 형성하고 상기 닫힌 공간의 하부에 발열체(50))를 보유하는 후면판(30)과; 상기 후면판(30)의 내면 상부에 설치되어 상기 발열체(50)에서 발생되는 열을 전면판(10)의 뒷면으로 반사하는 열유도판(40)으로 구성된다.

전면그릴(20)은 전면판(10)의 상부에 설치되며 방열기의 내부에서 열을 흡수한 공기가 외부로 토출될 수 있도록 다수의 토출 구멍이 형성된다. 전면판(10)은 열전도성이 좋은 알루미늄 재질로 제작되며, 열의 복사를 위해 광택이 있는 도료로 도포된다.

후면판(30)은 전면이 개방되어 상기 전면판(10)과 전면그릴(20)이 덮여 폐공간을 형성할 수 있도록 구성되고, 밑면과 뒷면 하단에는 다수의 공기 흡입구멍(31)이 형성되어 실내공기를 흡입하여 내부에 설치되는 발열체(50)를 통해 가열되도록 한다.

도 2b에 도시된 바와 같이 전면판(10)의 뒷면 하부에는 상부레일(11)과 하부레일(12)이 형성되어 발열체(50)의 방열판(52a, 52b)이 끼워져서 장착된다. 상부레일(11)과 하부레일(12)은 발열체(50)의 방열판(52a, 52b)이 끼워져 걸릴 수 있는 간격 d ₀ 을 가지도록 확대도 "A"에 도시된 바와 같이 형성된다.

상부레일(11)의 단부는 하방으로 절곡된 하방 절곡부(11a)를 구비하도록 형성되고, 하부레일(12)의 단부는 상방으로 절곡된 상방 절곡부(12a)를 구비하도록 형성되어 발열체(50)의 방열판(52a, 52b)가 측면에서 슬라이딩되어 삽입된 후 상기 하방 절곡부(11a)와 상방 절곡부(12a)에 걸려서 장착되도록 한다.

발열체(50)의 방열판(52a, 52b)의 높이 h는 상부레일(11)과 하부레일(12)의 간격 d0 보다 작고, 하방 절곡부(11a)와 상방 절곡부(12a) 사이의 간격 d ₁ 보다 커서 발열체(50)의 방열핀 지지대(52a, 52b)가 하방 절곡부(11a)와 상방 절곡부(12a) 사이에 끼워진 후 하방 절곡부(11a)와 상방 절곡부(12a)에 걸려서 끼워진 채로 유지되게 한다.

상부레일(11)과 하부레일(12)은 발열체(50)를 지지할 뿐만 아니라 발열체(50)로부터 열을 전달받아 전면판(10)으로 전달하는 역할도 한다. 따라서 열전도율이 좋은 구리, 알루미늄 등의 금속재질로 구성된다.

도 3에 본 발명에 의한 발열체의 사시도가 도시된다.

본 발명에 의한 발열체(50)는 U자 형상의 발열부(53)와 상기 발열부(53)에서 발생하는 열을 방산하기 위한 알루미늄 압출형재인 방열판(52)으로 구성된다. 발열체(50)는 중심에 상하로 세워진 "I"자 형태의 중심지지대(51)가 형성되고, 상기 중심지지대(51)의 하단부와 상단부에 발열부 설치구멍(54)이 형성되어 발열부(53)가 삽입되도록 구성된다.

중심지지대(51)의 상단부와 하단부에서 일체로 4개의 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)이 방사상으로 연장되어 형성되어 있으며, 상부 방열판(52a, 52d)의 단부는 상방으로 향하도록 형성되고, 하부방열판(52b, 52c)의 단부는 하방으로 향하도록 형성되어 상기 전면판(10)의 상부레일(11)과 하부레일(12)에 끼워질 때 상부레일(11)과 하부레일(12)의 하방 절곡부(11a)와 상방 절곡부(12a)에 끼워져 설치되도록 구성된다.

본 발명에 의한 발열체(50)는 중심지지대(51)의 하단부와 상단부에 U자형태의 발열부(53)가 설치됨으로써 종래의 짧은 길이(1/2길이)의 발열체에 비해 발열부(53) 전력밀도를 낮출 수 있어 종래의 발열체에 비하여 열 발생효율과 열 전달효율 및 내구성을 높일 수 있다.

도 4에 본 발명에 의한 발열체의 "A" 부분을 확대한 부분확대 사시도가 도시된다.

본 발명에 의한 발열체(50)의 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)은 중심지지대(51)의 상단부와 하단부에 형성된 발열부 설치구멍(54)에 삽입된 발열부(53)에서 발생되는 열을 전달받아 공기중으로 방출할 뿐만아니라 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 전면판(10)의 상부레일(11)과 하부레일(12)에 끼워져 전도현상에 의해 상기 발열부(53)에서 발생되는 열을 전면판(10)으로 전달한다.

또한 발열체(50)의 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)에는 사다리꼴 모양에서 양측변과 짧은 변이 절단되고 긴변은 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)에 그대로 부착되고, 상기 절단된 양측변과 짧은 변에 의해 형성되는 방열핀(521)은 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)의 평면에서 상부나 하부로 꺽어져 들어 올려지거나 내려져서 돌출되어 상기 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)에 다수의 공기구멍(522)이 형성되게 한다.

따라서 본 발명에 의한 발열체(50)의 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)을 지나는 공기는 상기 다수의 공기구멍(522)을 통과함으로써 공기 접촉면적이 수십배로 증가하여 상기 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)으로부터 공기가 열을 전달받는 면적이 다수의 공기구멍(522)이 없을 때보다 수십배로 증가하여 열전달 효율이 수십배로 증가하여 별도의 송풍장치가 없어도 단순대류에 의한 공기로의 열전달 효율을 증가시킬 수 있다.

또한 상기 다수의 공기구멍(522)을 형성하면서 상부나 하부로 꺽어져 형성되는 방열핀(521)도 방열핀(521)이 없을 때보다 공기와의 접촉면적을 수십배로 증가시킴으로써 본 발명에 의한 발열체(50)의 방열판(52a, 52b, 52c, 52d)은 공기로의 열전달 효율을 종래의 발열체보다 수십배로 증가시킬 수 있다.

도 5에 본 발명에 의한 후면판을 전면판과 분리하여 내부를 나타내는 사시도가 도시된다.

본 발명에 의한 후면판(30)은 전면이 개방된 사각박스형상으로 구성되고, 그 내부 공간에 전면판(10)에 장착된 발열체(50)가 차지하는 공간과 제어박스(도시생략)가 설치될 수 있는 공간을 구비하며 흡입된 공기를 가열하여 실내로 토출하게 된다.

후면판(30)의 개방된 전면은 전면판(10)과 전면그릴(20)이 덮이며 상기 전면판(10)과 전면그릴(20)이 덮여 폐공간을 형성할 수 있도록 구성되고, 밑면과 뒷면 하단에는 다수의 공기 흡입구멍(31)이 형성되어 실내공기를 흡입하여 내부에 설치되는 발열체(50)를 통해 가열되도록 한다.

후면판(30)에서 전면판(10)과 전면그릴(20)을 제거하면 도 5에 도시된 바와 같이 사각박스 형상의 후면판(30)의 내부 중앙에 열유도판(40)이 부착된다. 열유도판(40)은 발열체(50)에서 방출되는 복사열을 반사시켜 전면판(10)의 내면으로 향하도록 그 표면은 금속(예를 들면, 은, 알루미늄 등)으로 도금되는 다수의 반사판(41)과; 그 일단부가 상기 다수의 반사판(41)의 좌우 양단에 각각 부착되고, 타단은 합쳐져 상기 후면판(30)의 내면 중앙에 위치하도록 부착되는 지지대(42)로 구성된다.

상기 다수의 반사판(41)은 발열체(50)를 향하여 하방으로 45°정도 기울어져 설치되고, 그 표면은 금속(예를 들면, 은, 알루미늄 등)으로 도금되어 거울과 같이 발열체(50)에서 복사되는 복사열을 전면판을 향하여 반사한다.

또한 열유도판(40)은 상기 발열체(50)를 통해 가열된 후 상승하는 가열공기에서 열을 전달받아 복사열로 전면판(10)을 향하여 복사하기 위하여 곡면을 갖는 곡면판으로 형성된다.

따라서 상기 발열체(50)를 통해 가열된 후 상승하는 가열공기는 반사판(41)의 곡면을 따라 상승하므로 평판보다 더 오랫동안 접촉하게 되어 반사판(41)으로 열전달이 이루어지고 이렇게 반사판(41)으로 전달된 열은 반사판(41)에서 복사열로 변환되어 전면판(10)을 향하여 복사된다.

그리고 본 발명에 의한 열유도판(40)의 반사판(41)은 다수개 설치되면서 서로 겹쳐지지 않도록 각 반사판(41)을 지지하는 지지대(42)의 길이가 다르게 설치된다.

도 6에 본 발명에 의한 방열기의 중심을 종단하는 측단면도가 도시된다.

도 6에 도시된 바와 같이 상단 지지대(42a)와 중단 지지대(42b)는 그 전단부에 부착된 상단 반사판(41a)과 중단 반사판(41b)이 서로 겹쳐지지 않도록 상단 지지대(42a)의 길이가 상단 반사판(41a)의 설치폭 ℓ만큼 길게 설치되고, 마찬가지로 하단 반사판(41c)이 중단 반사판(41b)과 서로 겹쳐지지 않도록 하단 지지대(42c)의 길이가 하단 반사판(41c)의 설치폭 ℓ만큼 길게 설치되도록 설치함으로써 각 반사판(41a)(41b)(41c)이 교대로 엇갈려 설치되도록 한다.

이때 상단 반사판(41a)과 하단반사판(41c)도 서로 겹쳐지지 않도록 상단 지지대(42a)와 하단 지지대(42c)의 길이도 차이가 나도록 설치할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구 범위 기재의 범위내에 있게 된다.

10: 전면판 11: 상부레일
12: 하부레일 11a: 하방 절곡부
12a: 상방 절곡부 20: 전면 그릴
30: 후면판 31: 흡입구멍
40: 열유도판 41: 반사판
42: 지지대 50: 발열체
51: 중심지지대 52a, 52b, 52c, 52d: 방열판
53: 발열부 521: 방열핀
522: 공기구멍