KR100534082B1 - 전기히터 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이징으로 접합이 되지 않는 재료로 스트립을 성형하고 브레이징한 후 상기 재료를 제거하여 전기히터를 제작하는 방법에 관한 것으로, 차량용 배기가스 정화를 위해 스트립을 적층하여 제작하는 전기히터 제작방법에 있어서, 비브레이징재료로 스트립을 소정의 형상으로 성형하는 단계와, 상기의 성형된 스트립을 브레이징하는 단계와, 상기 브레이징된 스트립으로부터 비브레이징단계를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법이다.

Description

전기히터 제작방법{Electric heater manufacturing method}

본 발명은 전기히터 제작방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 브레이징으로 접합이 되지 않는 재료로 스트립을 성형하고 브레이징한 후 상기 재료를 제거하여 전기히터를 제작하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 동력을 발생시키는 내연기관에서는 연료의 연소시 많은 양의 유해배기가스가 배출되어 이를 저감하는 목적으로 촉매 등이 사용되고 있다.

촉매는 주로 세라믹 계통의 담체위에 코팅되어 유해 배기가스를 무해한 이산화탄소 등으로 전환하는 역할을 하고 있다. 그러나, 세라믹 계열은 차량의 진동이나 화학반응 중에 촉매활성화 및 산화반응 과정 중에 동반되는 발열반응 등에 의해 열충격을 받을 수 있으며, 연료중의 황성분등에 의해 피독되는 등 물리적 화학적 파손되는 경우가 빈번하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 세라믹(주로 코디어라이트)담체에 귀금속을 코팅하여 사용하는 촉매 대신 금속담체에 코팅하여 사용하는 촉매가 등장하게 되었다. 금속담체는 얇은 금속판을 코루게이션 된 것과 평 스트립을 번갈아 적층하여 제작한 것으로 권선후 서로의 접합력을 높이기 위해 땝납제(filler)를 도포한 상태에서 진공로 등에서 브레이징(brazing)하여 사용한다.

또한, 접합은 평/코루게이션 스트립을 동시에 권취한 후 캔에 삽입하여 브레이징하는 방법을 사용하고 있다. 브레이징 된 금속담체는 기존의 세라믹과 같이 매우 작은 구멍으로 구성되어 있으며, 세라믹과 마찬가지로 촉매코팅하여 사용한다.

금속담체는 기본적으로 세라믹 담체와 구조적으로 유사하나 기존의 단점이었던 열적 기계적 충격에 매우 강한 면을 지니고 있다. 특히, 이러한 장점으로 배기가스의 온도와 유량이 매우 높은 이륜차 등에 상용화 되어 사용되고 있다.

특히, 최근 들어 차량의 배기가스 저감규제가 심화됨에 따라, 가솔린의 경우 냉시동 혹은 아이들링시에도 미연탄화수소 등의 저감을 위해 촉매의 위치를 엔진에 가깝게 설치하거나, 금속담체의 원리를 활용한 전기히터로 사용하여 냉시동시 전기히터를 가열하여 촉매를 빠른 시간 내에 활성화시키기 위한 방법이 사용되고 있다.

한편, 디젤엔진에서도 매연을 저감시키기 위한 매연저감장치(Diesel Particulate Filter)가 사용되고 있는데 매연저감장치의 기술로는 세라믹 필터에 의한 포집기술과 포집된 매연을 주기적으로 산화시키거나 태워주는 재생기술로 구분하는데 최근 들어 이러한 재생기술에 금속담체를 이용한 전기히터가 사용되고 있다.

이 때, 사용되는 전기히터는 주로 상기한 바와 같이 금속담체를 제작할 때 사용되는 얇은 박판을 여러 장 겹쳐 사용하는데, 이 금속담체를 이용한 전기히터의 제작은 서로 다른 셀크기를 가진 코루게이션된 스트립을 번갈아 적층하여 접합하는 방식을 사용하는데 접합면이 일정하지 않아 브레이징한 후 접합력이 저하하는 원인이 되고 있다. 또한, 열선을 권취하는데 불편함은 물론 제작시 각 열선의 비저항이나, 구조적, 전기적으로 일정하게 제작되지 않아 실제 사용에 어려운 점이 발생하였다.

또한, 전기히터 열선의 성형시 열선사이의 간극 유지가 곤란하며, 브레이징시 열선의 팽창현상으로 인해 열선사이의 접합력이 약화되는 현상이 발생하고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 열선 사이에 브레이징이 되지 않는 물질을 삽입하여 스트립을 성형하고 브레이징한 후 상기 물질을 제거함에 의해 열선간의 간극을 일정하게 유지할 수 있는 전기히터 제작방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량용 배기가스 정화를 위해 스트립을 적층하여 제작하는 전기히터 제작방법에 있어서, 비브레이징재료로 스트립을 소정의 형상으로 성형하는 단계와, 상기의 성형된 스트립을 브레이징하는 단계와, 상기 브레이징된 스트립으로부터 비브레이징단계를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법이다.

상기에서 비브레이징재료는 더미열선인 것을 특징으로 한다.

또한, 비브레이징재료로 스트립을 성형하는 단계에서 맨틀을 지그로 사용하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 사용되는 차량용 전기히터는 배기가스 정화장치 용도로 사용되며, 얇은 박판의 금속 스트립을 코루게이션 또는 평스트립으로 하여 적층 후 여러 층의 적층된 열선을 용제 혹은 시트(sheet)형식의 접합제(filler)로 도포 후 상부에 복사열 방지막이 설치되고 진공로 등에서 브레이징하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

내부와 외부의 열량을 달리 제어하는 분할히터의 경우, 적어도 둘 이상의 분할된 히터가 구비되고, 분할히터에는 다시 내부히터와 외부히터로 구분되어 있고, 내부와 외부 히터는 맨틀에 의해 구분되어 있으며, 각 열선 사이에 전원을 주고 전류를 통전하기 위해 전극과 맨틀이 사용된다.

전극과 맨틀은 분할된 열선의 수만큼 구비되게 되었으며, 열선 및 외부 캐닝과 접합되어 전체적인 기계적/열적 강도를 증가시키는 역할을 한다.

상기와 같은 전기히터를 제작하는 일반적인 단계를 살펴보면, 코루게이션 또는 평스트립과 코루게이션이 교호되어 형성된 스트립을 적층하는 단계, 상기 적층된 스트립을 이용하여 원하는 형상으로 성형하는 단계, 소정의 형상을 이룬 스트립에 맨틀 및 전극을 연결하는 단계, 상기 스트립과 맨틀에 접합제를 도포하는 단계, 상기 스트립과 맨틀 위로 복사열방지막을 설치하는 단계, 및 전체를 브레이징하는 단계로 구성된다.

일반적으로 전기히터는 브레이징 단계를 위해 성형된 열선에 땜납제(filler)를 충진한다.

본 발명은 상기 열선을 성형하는데 있어서, 열선사이에 브레이징이 안되는 물질, 즉 비브레이징재료를 삽입하여 성형하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 브레이징 후 상기 비브레이징재료를 제거하면, 열선이 소정의 형상으로 성형된다.

비브레이징재료로 바람직한 것은 열선사이에 땝납제를 삽입하지 않는 열선이다. 이를 더미열선(dummy heating wire)라 하며, 브레이징시에 접합이 되지 않으므로 성형시 삽입하여 브레이징후 제거가 가능하다.

또한, 열선을 비브레이징재료로 사용함으로써, 성형되는 열선과 동일한 재료이므로 재료간 열변화로 인한 화학반응 등이 발생하지 않아 안정적이다.

다시 말해, 열선 자체를 전기히터 성형시 지그로 사용하는 것이다.

비브레이징재료를 이용하여 열선 성형시 맨틀을 지그로 사용하는 것도 가능하다.

맨틀은 전기히터에서 일정위치에 놓이도록 형상을 정하고 있으므로, 맨틀에 맞게 열선을 성형하면 소정의 형상대로 열선을 제작할 수 있다.

더미열선의 삽입은, 열선을 소정의 두께로 적층하고 그 양단에 더미열선을 적층한다. 그 다음, 더미 열선을 제외한 곳에는 땜납제를 충진한다. 이를 단위열선체로 권취하여 전기히터용 열선을 성형한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 통하여 설명한다.

도 1은 일반적인 열선의 적층상태(10)를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일실시예인 열선의 적층상태(20)를 나타낸다.

일반적인 열선(10)은 코루게이션 스트립 또는 평스트립인 열선(1)과 땜납제(2)로 충전된다.

그러나, 본 발명의 일실시예의 열선(20)에서는, 중심부에 코루게이션 스트립 또는 평스트립인 열선(1)과 함께 땜납제(2)를 충진하고, 그 상하 단부에는 더미열선(3)을 땜납제를 도포하지 않고 적층한다.

즉, 비브레이징재료로 더미열선(3)을 사용하고 있다.

도 3은 도 2의 적층된 열선(20)을 성형하기 위해 권취대(100)에 놓인 모습을 나타내고 있다.

도 4a 내지 도 4d는 중심부의 열선을 성형하는 모습을 작업순서대로 나열한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 중심부의 열선제작을 위해 권취대(100)를 회전시키면서 분할식 맨틀(200)을 삽입하는 모습이며, 도 4c는 완성되어 권취대(100)에서 분리한 모습이다.

도 4d는 도 4c를 브레이징한 후 맨틀(200) 및 더미열선(3)을 제거한 모습이다.

따라서, 도 4d에서와 같이 원하는 형상의 열선(1)이 상호 간극을 유지하면서 성형된다.

도 5a 내지 도 5f는 외곽부의 열선을 성형하는 모습을 작업순서대로 나열한 것이다.

도 5a는 열선(20)을 권취대(110)에 위치시키고, 맨틀(200)을 이용하여 열선을 변형시킨다.

도 5b는 열선(20)을 권취대(110,120)에 위치시켜, 도 5a의 작업으로 맨틀(200)과 열선(20)이 맞닿은 상태에서 열선(20)을 다시 회전변형시킨다.

도 5c는 권치대(110)는 같은 위치에서, 또 다른 권취대(120)은 위치를 바꾸어서 권취대를 중심으로 도 5b의 회전방향과 반대방향으로 회전변형시킨다.

도 5d는 도 5c의 상태에 맨틀(210)을 작용시켜 열선을 변형시킨다.

도 5e는 열선의 성형이 완성된 모습이며, 도 5f는 브레이징 후 맨틀(200,210)과 더미열선(3)을 제거한 상태의 모습으로, 소정의 형상을 가지는 열선(1)만 남는다.

상기의 중심부와 외곽부를 조립하여 전기히터가 완성된다.

본 발명을 통하여, 전기히터용 열선의 성형시 균일한 열선 제작이 가능하고, 열선의 이탈 문제가 해결되었다.

또한, 더미열선을 사용할 경우, 더미열선이 성형되는 열선에 압력을 가함으로써 브레이징 시 접합력이 강화된다.

뿐만 아니라, 맨틀을 열선 성형시 동시에 제작이 가능하다.

도 1은 종래의 적층된 열선

도 2는 본 발명의 일실시예의 적층된 열선

도 3은 도 2의 열선을 권취대에 올려놓은 모습

도 4a 내지 도 4d는 중심부의 열선성형공정도

도 5a 내지 도 5f는 외곽부의 열선성형공정도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 열선 2: 땜납제(filler)

3: 더미열선 10,20: 적층된 열선

100,110,120: 권취대 200,210: 맨틀

Claims (3)

1. 차량용 배기가스 정화를 위해 스트립을 적층하여 제작하는 전기히터 제작방법에 있어서, 비브레이징재료로 스트립을 소정의 형상으로 성형하는 단계와, 상기의 성형된 스트립을 브레이징하는 단계와, 상기 브레이징된 스트립으로부터 비브레이징단계를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법.
2. 제1항에 있어서, 비브레이징재료는 더미열선인 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법.
3. 제1항에 있어서, 비브레이징재료로 스트립을 성형하는 단계에서 맨틀을 지그로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법.