하이브리드 히터 document_id A220623031012

화학 물질 처리, 예컨대 복수 개의 성분의 폴리우레탄 처리시에, 화학 물질 성분의 적절한 혼합은 시스템 공급자가 특정하는 최종 물리적 성질을 갖게 하는 데에 중요하다. 충돌 설계된 혼합 헤드 또는 분무 건에 있어서, 가열에 의해 점도를 낮추는 것은 적절한 혼합을 용이하게 하는 데에 일조한다. 충돌 설계된 혼합 헤드/분무 건에는 2개의 유형의 예열기가 이용되는 것이 일반적이다. 제1 유형인 질량체형은 전도에 의해 가열한다. 질량체형 가열은 내부에 구멍이 형성되어 있거나 작은 홈이 절삭되어 있고 화학 물질이 통과하는 래비린스를 형성하도록 유체 역학적으로 연결되어 있으며 통상적으로 알루미늄제인 구조용 블록을 이용한다. 히터 로드는 블록에 부착되거나 블록 내에 매립되어 주위의 구조용 질량체의 온도를 상승시키고, 이러한 온도 상승은 다시 구멍/홈 내의 화학 물질의 온도를 상승시킨다. 이 유형의 가열에 있어서, 히터 로드는 화학 물질이 통과하는 홈 또는 구멍으로부터 절연되어 있다. 따라서, 열은 가열된 질량체로부터 화학 물질 홈 내에서 정적 또는 동적 상태로 있는 화학 물질로 전도 수단에 의해 전달된다. 질량체, 그리고 간접적으로 화학 물질의 온도는 온도 제어기와 질량체 내에 배치된 센서에 의해 공정 온도로 유지된다. 통상적인 질량체형 가열 장치는, 예컨대 McIlrath에게 허여된 미국 특허 제2,866,885호 및 Roller 등에게 허여된 미국 특허 제4,343,988호에 개시되어 있다. 질량체형 히터는 다수의 이점 및 단점을 갖는다. 질량체형 히터는 일단 소정 온도로 되면 작은 온도 변화에 저항하는 경향이 있다는 점에서 높은 열 관성을 보인다. 그 결과, 질량체형 히터는 일반적으로 화학 물질이 일정한 동적 상태나 일정한 정적 상태로 유지되면 안정적인 온도 제어를 제공한다. 그러나, 동적 모드에서 정적 모드로의 전이 중에, 질량체는 그 온도 유지를 종결하고 정적 화학 물질로 지체없이 전이되어 바람직하지 않은 온도 상승을 초래한다. 반대로, 정적 모드에서 동적 모드로의 화학 물질 전이의 경우, 질량체형 히터의 비능률로 인해 히터의 출구에서 온도 강하가 초래된다. 따라서, 질량체형 히터는 통상적으로 유동 변화에 반응하는 것이 느리다. 더욱이, 드릴 가공된 구멍의 래비린스는 비교적 작은 홈을 구비하는 것이 일반적이기 때문에, 동적 상태 중에 배압을 발생시킬 수 있다. 제2 유형은 직접 접촉형 히터이다. 직접 접촉형 히터는 히터 로드를 화학 물질과 직접 접촉하도록 배치시킴으로써 직접적인 가열을 이용한다. 히터 로드는 소정의 직경을 갖는 유압 튜브 내에 배치된다. 하나 이상의 그러한 유압 튜브는 입구와 출구가 있는 다른 유사한 구성의 튜브들을 상호 연결시키는 매니폴드에 연결되는 것이 일반적이다. 화학 물질은 히터 로드와 직접 접촉된 상태로 튜브들을 통과한다. 직접 접촉형 히터의 예로는, 예컨대 Kolibas에게 허여된 미국 특허 제4,465,922호에 도시되어 있다. 질량체형 히터와 관련하여, 직접 접촉형 가열은 이점과 단점을 모두 갖는다. 열 관성이 작기 때문에, 직접 접촉형 가열은 유동 변화에 양호하게 반응한다. 또한, 그러한 히터는 빨리 소정 온도로 되어, 매우 빠른 가온 사이클을 제공한다. 직접 접촉형 히터는 질량체형 히터보다 효과적인 열전달을 제공한다. 직접 접촉형 히터는 안정 상태에서 질량체형 히터보다 덜 안정적이도록 설정점 온도와 가열 로드 표면 온도 사이의 온도차가 매우 크다. 또한, 직접 접촉형 히터는 질량체형 히터보다 사실상 제조 및 조립 비용이 더 많이 든다. 더욱이, 직접 접촉형 히터의 물리적인 치수는 튜브의 개수를 구속하여 열전달에 이용할 수 있는 접촉 표면적을 작게 만든다. 따라서, 현재 시판 중인 히터의 이점을 제공하면서 단점을 최소화하거나 제거하는 가열 장치에 대한 요구가 존재한다. 본 발명은 그러한 장치를 제공한다. 본 발명의 이점 뿐만 아니라 추가적인 본 발명의 특징은 본 명세서에 제공되는 본 발명의 설명으로부터 명백할 것이다.