KR101479645B1 - A Carbon Heater and Method of Manufacturing for the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빛 또는 열을 발산하는 램프에서 사용되는 탄소 발열체로, 2차 열처리 공정만으로 제조할 수 있는 경제적인 탄소 발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 카본사를 물, 계면활성제 또는 실리콘 유제 중 어느 하나 이상의 윤활제에 침지하는 단계와, 상기 침지한 카본사를 가열수단 내 필라멘트의 장방향 길이에 대응하는 석영관을 이용하여 직조하는 단계와, 상기 직조한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하며 전류를 인가하여 원통형으로 만드는 성형 공정 단계와, 상기 성형 공정한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하여 소비전력을 맞추는 전력 맞춤 단계로 이루어진다.
본 발명에 따른, 탄소 발열체는 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 혼합 기체 분위기의 노에서 가열 공정을 행함으로써, 3차에 진행되는 기존의 공정과정을 2차로 단축시켰고, 이에 따른 공정 시간 및 비용 절감의 효과가 있다.The present invention relates to a carbon heating element and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a carbon heating element used in a lamp which emits light or heat and which can be manufactured only by a secondary heat treatment process and a manufacturing method thereof will be.
The present invention relates to a method for producing a carbon fiber, comprising the steps of: immersing the carbon fiber in a lubricant of at least one of water, a surfactant or a silicone emulsion; weaving the immersed carbon fiber in a heating means using a quartz tube corresponding to the length of the filament; A molding process step of heating the woven carbon fiber in a furnace atmosphere of a mixture of hydrocarbon and hydrogen and applying a current to form a cylindrical shape, and heating the carbon fiber material in a mixed gas atmosphere of hydrocarbon and hydrogen to obtain power consumption The fit is made up of the power customization step.
The carbon heating element according to the present invention was subjected to a heating process in a furnace in a mixed gas atmosphere having a ratio of hydrocarbon to hydrogen of 1:10 to reduce the existing process steps in the third cycle to a second time, There is a saving effect.
Description
본 발명은 탄소 발열체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빛 또는 열을 발산하는 램프에서 사용되는 탄소 발열체로, 2차 열처리 공정만으로 제조할 수 있는 경제적인 탄소 발열체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon heating element and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a carbon heating element used in a lamp which emits light or heat and which can be manufactured only by a secondary heat treatment process and a manufacturing method thereof will be.
일반적으로 가열 수단 또는 발열 수단에 사용되는 발열체는 탄소체로 이루어지고 3차의 공정 및 가열 과정을 통해 제조된다.Generally, a heating element used for a heating means or a heating means is made of a carbon body and is manufactured through a tertiary process and a heating process.
한국등록특허 제10-1065185호 '원통형 탄소발열체 제조방법'은 탄소사를 원사로 사용하여 팔사기(八絲機)에서 관체형으로 직조를 할 때, 히타 필라멘트 기능의 탄소 발열체 길이에 상응하는 단위 내열관을 심재로 지속공급하면서 직조하는 직조단계(가), 이를 원통형태를 유지하도록 단위 내열관이 삽입된 상태에서 단위 내열관의 길이로 절단하여 단위원통체를 이루도록 하는 절단단계(나), 단위 내열관이 삽입된 상태로 단위 원통체를 기상탄화수소 분위기하의 반응로에서 열처리하여 탄소층 피막이 기상증착되어 일정형태의 탄소발열체를 이루도록 하는 공정을 수행하는 열처리단계(다), 및 열처리된 탄소발열체에서 내부 단위내열관을 분리하는 분리단계(라)를 포함하여 제조함을 특징으로 하는 원통형 탄소발열체 제조방법이다.Korean Patent No. 10-1065185 'Cylindrical carbon heating element manufacturing method', when carbon fiber yarn is used as a yarn, is woven into a tubular shape from an eight yarn machine, a unit corresponding to the length of the carbon heating element of the heater filament function (A) Weaving step of weaving while continuously supplying the heat-resistant tube to the core, cutting step (b) of cutting the unit heat-tube to the length of unit tube with unit heat-resistant tube inserted to maintain the cylindrical shape, (C) a heat treatment step (c) of heat-treating the unit cylindrical body in a reactor in a gaseous hydrocarbon atmosphere in the state where the unit heat-resistant tube is inserted to vaporize the carbon layer coating to form a certain type of carbon heating body, And a separating step (d) of separating the inner unit heat-resisting tube from the inner unit heat-resisting tube.
그러나 한국등록특허 제10-1065185호에 따른 탄소발열체는 탄소층 피막이 증착된 탄소체를 수득하는 1차 열처리 단계(다1 단계), 표면에 나노결정구소의 탄소층 피막이 증착된 탄소피막 발열체를 형성하는 2차 열처리 단계(다2 단계), 불순물을 증발시키고 잔류한 비결정 탄소를 그라파이트화하는 3차 열처리 단계(다3 단계)를 모두 거쳐야만 제조 가능하다.However, the carbon heating element according to Korean Patent No. 10-1065185 includes a first heat treatment step (Step 1) for obtaining a carbon body on which a carbon layer coating is deposited, a carbon film heating element having a carbon layer coating deposited on the surface thereof , A second heat treatment step (step 2), a third heat treatment step (step 3) in which the impurities are evaporated and the residual amorphous carbon is graphitized.
따라서, 한국등록특허 제10-1065185호에 따른 탄소발열체는 3차에 걸친 가열 공정에 따른 제조 시간 지연, 공정과정의 복잡성 및 공정비용 부담의 문제가 있다. Therefore, the carbon heating element according to Korean Patent No. 10-1065185 has a problem of delay in manufacturing time, complexity of the process, and burden of the process cost due to the third heating process.
따라서, 본 발명은 위에서 서술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 2차에 걸친 가열 공정만으로 카본사를 성형하고 소비 전력을 맞추는 탄소 발열체 및 그 제조방법을 제공하려는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a carbon heating element and a method of manufacturing the carbon heating element, which can form a carbon fiber and adjust power consumption only through a second heating process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 탄소 발열체는 카본사를 물, 계면활성제 또는 실리콘 유제 중 어느 하나 이상의 윤활제에 침지하는 단계, 상기 침지한 카본사를 가열수단 내 필라멘트의 장방향 길이에 대응하는 석영관을 이용하여 직조하는 단계, 상기 직조한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하며 전류를 인가하여 원통형으로 만드는 성형 공정 단계, 상기 성형 공정한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하여 소비전력을 맞추는 전력 맞춤 단계로 이루어진다.In order to achieve the above object, the carbon heating element according to the present invention comprises a step of immersing the carbon fiber in a lubricant of at least one of water, a surfactant, and a silicone emulsion, heating the immersed carbon fiber in a longitudinal direction A step of forming a woven carbon fiber by using a quartz tube corresponding to the woven carbon fiber, a step of heating the woven carbon fiber in a gas atmosphere of a mixture of hydrocarbon and hydrogen and applying a current to form a cylindrical shape, And a power adjusting step for adjusting the power consumption by heating in a mixed gas atmosphere furnace.
상기 침지하는 단계에서는, 상기 카본사를 상기 윤활제에 30분 내지 1시간 동안 침지한다. 상기 직조하는 단계에서는, 상기 침지한 복수의 카본사를 서로 교차한 후, 상기 석영관에 나선형으로 감아 형성한다.In the immersing step, the carbonaceous material is immersed in the lubricant for 30 minutes to 1 hour. In the step of weaving, a plurality of the carbon fibers immersed in water are crossed with each other, and then spirally wound around the quartz tube.
상기 성형 공정 단계는, 상기 카본사를 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 상기 혼합 기체 분위기에서 500℃ 내지 1500℃로 열처리한다.In the molding step, the carbonaceous material is heat-treated at 500 to 1500 DEG C in the mixed gas atmosphere at a ratio of hydrocarbon to hydrogen of 1:10.
더하여, 상기 전력 맞춤 단계에서는, 상기 성형 공정 한 카본사를 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 상기 혼합 기체 분위기에서 1500℃ 내지 2500℃로 열처리한다. 또한, 상기 열처리 후에는 상기 탄소 발열체가 감싸고 있는 상기 석영관을 제거한다.In addition, in the power matching step, the carbon paper of the molding step is heat-treated at a temperature of 1500 ° C to 2500 ° C in the mixed gas atmosphere in which the ratio of hydrocarbon to hydrogen is 1:10. After the heat treatment, the quartz tube enclosing the carbon heating element is removed.
상기 카본사의 직조를 위해 사용하는 상기 석영관은, U자형, ㅡ자형, ∑자형 또는 N자형 중 어느 하나로 형성되어 있는 원통형이다.The quartz tube used for weaving the carbon yarn is a cylindrical shape formed of any one of a U-shape, a U-shape, a C-shape, and an N-shape.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 탄소 발열체는 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 혼합 기체 분위기의 노에서 가열 공정을 행함으로써, 3차에 진행되는 기존의 공정과정을 2차로 단축시켰다.As described above, according to the present invention, the heating process is performed in a furnace in a mixed gas atmosphere in which the ratio of hydrocarbon to hydrogen is 1:10, thereby shortening the existing process steps in the third step to a second time.
따라서, 본 발명에 따른 탄소 발열체는 공정 시간 및 비용 절감 효과가 있다.Therefore, the carbon heating element according to the present invention has a process time and cost saving effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 발열체의 제조방법 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직조되어, 석영관의 외면부를 나선형으로 감싸고 있는 탄소 발열체의 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 석영관을 제거한 탄소 발열체의 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon heating element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a carbon heating body which is woven according to an embodiment of the present invention and spirally surrounds an outer surface of a quartz tube. FIG.
3 is a view illustrating a carbon heating element in which a quartz tube is removed according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 재현할 수 있도록 상세히 기술하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 발열체의 제조방법 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon heating element according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 발열체(100)는 카본사를 물, 계면활성제 또는 실리콘 유제 중 어느 하나 이상의 윤활제에 침지하는 단계(S101)와, 상기 침지한 카본사를 가열수단 내 필라멘트의 장방향 길이에 대응하는 석영관을 이용하여 직조하는 단계(S102)와, 상기 직조한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하며 전류를 인가하여 원통형으로 만드는 성형 공정 단계(S103)와, 상기 성형 공정한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하여 소비전력을 맞추는 전력 맞춤 단계(S104)를 포함하여 제조된다.1, the
상기 침지하는 단계(S101)에서는, 상기 카본사를 상기 윤활제에 30분 내지 1시간 동안 침지한다. 상기 윤활제는 상기에 나열된 물, 계면활성제 또는 실리콘 유제에 국한하지 않고 카본사의 표면을 매끄럽게 하고 결착력을 증대시키는 액체이면 모두 가능하다.In the immersion step (S101), the carbon paper is dipped in the lubricant for 30 minutes to 1 hour. The lubricant is not limited to the water, the surfactant or the silicone emulsion listed above, but can be any liquid that smoothes the surface of the carbon yarn and increases the binding force.
상기 직조하는 단계(S102)에서는, 상기 침지한 복수의 카본사를 서로 교차한 후, 상기 석영관(101)의 외면에 나선형으로 감아 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 석영관(101)은, U자형(101a), ㅡ자형(101b), ∑자형 또는 N자형 중 어느 하나로 형성되어 있는 원통형인 것을 특징으로 한다. 상기 침지한 복수의 카본사는 상기 석영관(101)의 외면부에서 직조함과 동시에 나선형으로 감거나, 모두 직조한 후에 나선형으로 감을 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 상기 카본사의 형태를 고정할 수 있는 모양 또는 방법이면 모두 가능하다. 또한, 본 발명은 상기 언급된 석영관 외에도 카본사를 직조하여 열처리할 수 있는, 높은 점이 높고 변성되지 않는 성질을 가진 물질이면 모두 가능하다.In the weaving step (S102), a plurality of the carbon fibers immersed in water are crossed with each other and then spirally wound on the outer surface of the quartz tube (101). As shown in FIG. 2, the quartz tube 101 is a cylindrical shape formed of any one of a
상기 성형 공정 단계(S103)에서는, 상기 침지하여 나선형으로 형성한 카본사를 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 상기 혼합 기체 분위기에서 500℃ 내지 1500℃로 열처리한다. 따라서, 상기 카본사는 상기 성형 공정 단계(S103)의 열처리 과정을 거치면서 나선형 모양을 형성하게 되고 표면에 탄소층 피막이 증착된다. 만약, 상기 열처리 온도가 500℃ 미만이면 상기 카본사 표면에 탄소층 피막이 증착되지 않는다.In the molding process step (S103), the carbon paper formed by dipping and spirally formed is heat-treated at 500 to 1500 DEG C in the mixed gas atmosphere of hydrocarbon and hydrogen at a ratio of 1:10. Therefore, the carbon yarn forms a spiral shape through the heat treatment process of the molding step (S103), and a carbon layer coating is deposited on the surface. If the heat treatment temperature is less than 500 ° C, the carbon layer coating is not deposited on the surface of the carbon paper.
상기 전력 맞춤 단계(S104)에서는, 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 상기 혼합 기체 분위기에서 1500℃ 내지 2500℃로 열처리한다. 만약, 상기 열처리 온도가 1500℃ 미만이면, 카본사의 저항값을 조절할 수 없고 전력값을 맞출 수 없다. 또한, 2500℃ 초과 시 카본사가 고온으로 인해 카본사가 열화 또는 연소될 수 있다.In the power matching step (S104), heat treatment is performed at 1500 ° C to 2500 ° C in the mixed gas atmosphere having a ratio of hydrocarbon to hydrogen of 1:10. If the heat treatment temperature is less than 1500 ° C, the resistance value of the carbon fiber can not be adjusted and the power value can not be adjusted. Further, when the temperature exceeds 2500 DEG C, the carbon yarn may be deteriorated or burned due to the high temperature.
상기 성형 공정 단계(S103)와 전력 맞춤 단계(S104)에서의 1차, 2차 열처리는 전기 가열, 진공 가열 모두 가능하며 이에 국한되지 않고 탄소 발열체(100)를 형성할 수 있는 가열방식이면 모두 가능하다.The primary and secondary heat treatments in the molding step S103 and the power matching step S104 can be both electric heating and vacuum heating, but not limited thereto, and any heating method capable of forming the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전력 맞춤 단계(S104)는 상기 탄소 발열체(100)가 감싸고 있는 상기 석영관(101a, 101b)을 제거하는 단계를 더 포함한다. 상기 석영관(101a, 101b)은 상기 탄소 발열체(100)를 밀어내어 제거 가능하나, 제거방법은 이에 한정하지 않고 상기 석영관(101a, 101b)을 제거할 수 있는 방법이면 모두 가능하다.As shown in FIG. 3, the power fitting step S104 further includes removing the
본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms used throughout the specification of the present invention have been defined in consideration of the functions of the embodiments of the present invention and can be sufficiently modified according to the intentions and customs of the user or operator. It should be based on the contents of.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조 되는 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
100: 탄소 발열체
101a: U자형 석영관
101b: ㅡ자형 석영관100: carbon heating element
101a: U-shaped quartz tube
101b: shaped quartz tube
Claims (9)
상기 침지한 카본사를 가열수단 내 필라멘트의 장방향 길이에 대응하는 석영관을 이용하여 직조하는 단계;
상기 직조한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하며 전류를 인가하여 원통형으로 만드는 성형 공정 단계;
상기 성형 공정한 카본사를 탄화수소와 수소의 혼합 기체 분위기 노에서 가열하여 소비전력을 맞추는 전력 맞춤 단계; 및
상기 석영관을 제거하는 단계;
를 포함하며,
상기 성형 공정 단계는, 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 상기 혼합 기체 분위기 속에서 500℃ 내지 1500℃로 열처리하며,
상기 전력 맞춤 단계는, 탄화수소와 수소의 비가 1:10인 상기 혼합 기체 분위기 속에서 1500℃ 내지 2500℃로 열처리하는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 제조방법.Immersing the carbonaceous material in a lubricant of at least one of water, a surfactant, and a silicone emulsion;
Woven by using a quartz tube corresponding to the length of filaments in the heating means in the immersed carbon paper;
A molding process step of heating the woven carbon fiber yarn in a mixed gas atmosphere of hydrocarbon and hydrogen and applying a current to form a cylindrical shape;
A power adjusting step of heating the carbon paper formed in the molding step in a mixed atmosphere atmosphere of hydrocarbon and hydrogen to adjust power consumption; And
Removing the quartz tube;
/ RTI >
Wherein the forming step is a heat treatment at 500 to 1500 占 폚 in the mixed gas atmosphere having a ratio of hydrocarbon to hydrogen of 1:10,
Wherein the power matching step is performed at a temperature of 1500 ° C to 2500 ° C in the mixed gas atmosphere having a hydrocarbon / hydrogen ratio of 1:10.
상기 침지하는 단계는,
상기 카본사를 상기 윤활제에 30분 내지 1시간 동안 침지하는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the dipping comprises:
Wherein the carbon paper is dipped in the lubricant for 30 minutes to 1 hour.
상기 직조하는 단계는,
상기 침지한 복수의 카본사를 서로 교차한 후, 상기 석영관에 나선형으로 감아 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the weaving comprises:
Wherein the plurality of carbon fibers immersed in water are crossed with each other and then spirally wound around the quartz tube to form the carbon heating body.
상기 석영관은,
U자형, ㅡ자형, ∑자형 또는 N자형 중 어느 하나로 형성되어 있는 원통형인 것을 특징으로 하는 탄소 발열체 제조방법.
The method according to claim 1,
In the quartz tube,
Shaped, U-shaped, S-shaped, S-shaped, or N-shaped.
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