KR20180126997A - Heater having anti-shock structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오븐과 같은 조리기기 분야에서 열을 가하는 히터로서 사용되는 탄소 히터에 있어서, 히터 열원의 외부 충격에 의한 파손 내지는 파괴를 방지하는 내 충격 구조를 가지는 히터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 들어 가정용이나 상업용 조리기기로 히터를 이용한 오븐(Oven)이 널리 사용되고 있다. In recent years, ovens using a heater as a domestic or commercial cooking appliance have been widely used.
도 1은 오븐의 일반적인 구조를 도시한 사시도로서, 도 1을 참조하면, 오븐(1)에는 조리할 음식이 놓여 지는 캐비티(2)와, 상기 캐비티(2)를 선택적으로 개방하기 위한 도어(3)와, 상기 캐비티(2)로 열을 가하는 다수의 히터(6)가 장착된다.1 is a perspective view showing a general structure of an oven. Referring to Fig. 1, the
특히 상기 히터(6)에는 하나 이상의 히터가 장착되고, 상기 히터(6)는 캐비티의 외부에서 커버(8)에 의해 보호되어 있다. Particularly, the
또한, 전자파 가열방식이 적용되도록 하기 위하여 상기 캐비티(2)의 상면 외부에는 마그네트론(4)이 장착되어 있다. Further, in order to apply the electromagnetic wave heating method, a
상기 마그네트론(4)에서 발생되는 전자기파는 소정의 도파관 및 스티러를 통하여 상기 캐비티(2)의 내부공간으로 전자파를 방사한다. Electromagnetic waves generated from the
또한, 상기 캐비티의 내부공간에서 상측에는 필요에 따라 시즈히터(Sheath heater, 5)가 장착되어 있다.A
상기 히터들은 히터의 재질과 가열방식 등에 따라 그 작동이 서로 다르다. The operations of the heaters differ depending on the material of the heater, the heating method, and the like.
이러한 히터들 가운데 상기 시즈히터(5)와 상기 히터(6)로서 일반적으로 사용되는 탄소 히터는, 그릴히터로서 복사가열방식에 의해서 캐비티(2) 내부의 음식물을 가열한다.Among the heaters, the carbon heater, which is generally used as the
탄소 히터의 경우, 종래에는 탄소 섬유(Carbon fibers, CFs)를 주로 사용하였다. In the case of carbon heaters, carbon fibers (CFs) were conventionally used.
탄소섬유는 '탄소'라는 재료로 이루어지므로, 탄소 자체가 가지는 마이크로웨이브 흡수 특성을 그대로 가진다. Since the carbon fiber is made of a material called 'carbon', it has the microwave absorption characteristic of carbon itself.
또한 탄소섬유는 '섬유'라는 형태의 특성상 본질적으로 섬유길이 대 섬유직경의 비가 매우 클 수 밖에 없다는 고유의 특성도 지닌다.In addition, carbon fibers have inherent characteristics that the ratio of fiber length to fiber diameter is essentially very large due to the nature of the 'fiber'.
이와 같은 탄소섬유의 고유의 특성은 오븐의 가열원으로서 탄소섬유를 사용할 때 몇 가지 문제점을 만든다.The inherent properties of such carbon fibers create some problems when using carbon fibers as a heating source in an oven.
먼저 도 2에서 도시한 바와 같이, 탄소 섬유는 각각의 탄소 필라멘트로 이루어 진다. First, as shown in Fig. 2, the carbon fibers are made of carbon filaments.
그런데 상기 필라멘트들은 직경뿐만 아니라 필라멘트-필라멘트간 간격이 수 ㎛ 정도이다. However, the filaments have not only a diameter but also a spacing between filaments and filaments of several micrometers.
따라서 높은 전자기장 하에서는, 필라멘트 사이에는 매우 좁은 거리(간격)에서 높은 전압이 가해진다. Thus, under high electromagnetic fields, a high voltage is applied at very narrow distances (spacing) between the filaments.
예를 들어, 1 ㎛의 간격에 10V의 전압이 인가되면, 필라멘트-필라멘트 사이에는 약 107 V/m의 고전압이 가해진다. For example, when a voltage of 10 V is applied at an interval of 1 占 퐉, a high voltage of about 107 V / m is applied between filaments and filaments.
이 경우 필라멘트들은 절연파괴가 발생할 가능성이 높고, 때로는 스파크(Spark)가 발생하기도 한다.In this case, the filaments are likely to cause dielectric breakdown and sometimes sparks.
한편, 종래의 탄소 히터는 탄소섬유와 상기 탄소섬유에 전기를 인가하는 커넥터, 그리고 상기 탄소섬유와 커넥터를 내부에 포함한 쿼츠(Quartz) 관, 상기 튜브 내에 봉입되는 Ar 등의 불활성가스로 이루어지는 어셈블리(또는 유닛)로 이루어 진다. Meanwhile, a conventional carbon heater includes a carbon fiber, a connector for applying electricity to the carbon fiber, a quartz tube including the carbon fiber and the connector therein, and an assembly made of inert gas such as Ar filled in the tube Or unit).
또한, 상기 봉입가스는 약 10-1 내지 10-2 torr 정도의 진공분위기를 유지한다. Further, the sealed gas maintains a vacuum atmosphere of about 10 -1 to 10 -2 torr.
그런데 앞에서 살펴본 바와 같이, 필라멘트-필라멘트 사이에서 고전압이 가해지면, 비록 필라멘트들의 절연파괴나 스파크는 발생되지 않더라도, 고전압하에서 불활성 가스 분위기로 인해 플라즈마(Plasma)가 발생된다.However, as described above, when a high voltage is applied between the filament and the filament, a plasma is generated due to an inert gas atmosphere under a high voltage even if insulation breakdown or sparking of filaments is not generated.
종래에는 플라즈마 등의 반응과 플라즈마로 인한 광이 캐빈으로 진행되는 것을 억제하고자 탄소히터와 캐빈 사이에 쉴드(Shield) 부재를 설치하였다. Conventionally, a shield member is provided between the carbon heater and the cabin to suppress the reaction of plasma or the like and the propagation of light due to the plasma to the cabin.
그러나 상기 쉴드 부재는 플라즈마 광을 차폐시킬 뿐만 아니라 탄소히터로부터 방출되는 복사광까지도 일부 차단시키므로, 오븐의 복사효율을 크게 저하시키는 문제점이 있다.However, since the shield member not only shields the plasma light but also partially blocks radiation emitted from the carbon heater, there is a problem that the radiation efficiency of the oven is greatly lowered.
따라서 종래의 섬유 형상을 가지지 않는 새로운 형태의 탄소 히터가 필요하며, 벌크(Bulk) 형상의 탄소 발열체는 종래 섬유 형상의 탄소 히터의 문제점을 모두 해소할 수 있다. Therefore, a new type of carbon heater that does not have a conventional fiber shape is required, and a bulk carbon heating element can solve the problems of conventional carbon-shaped carbon heaters.
그러나 벌크 형상의 탄소 발열체는 탄소라는 세라믹 재료가 가지는 고유의 특성인 충격에 약한 취성(brittle)을 띤다는 근본적인 단점이 있다. However, the bulk-shaped carbon heating element has a fundamental disadvantage that it is brittle, which is inherent in the ceramic material, such as carbon.
따라서 본 발명에서는 벌크 형상의 탄소 발열체를 열원으로 가지는 히터에 있어서, 상기 탄소 발열체의 파손 또는 파괴를 막기 위한 내충격 구조를 가지는 히터를 제공하고자 한다. Accordingly, in the present invention, there is provided a heater having an impact resistant structure for preventing breakage or destruction of the carbon heating element in a heater having a bulk carbon heating element as a heat source.
한편 본 발명과 관련된 종래 기술로는 한국공개특허공보 10-2006-0010083호(2006. 02. 02.)이 있다. Meanwhile, Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0010083 (February 02, 2006) discloses a related art related to the present invention.
본 발명은 카본 히터에 있어 고전압 하에서도 절연파괴나 스파크, 그리고 플라즈마가 발생하지 않는 새로운 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a new heater that does not generate dielectric breakdown, spark, and plasma under a high voltage in a carbon heater.
또한, 본 발명은 탄소 발열체에 가해지는 충격을 저감시켜 탄소 발열체로 된 열원의 파손 또는 파괴를 막기 위한 내충격 구조를 가지는 탄소 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a carbon heater having an impact resistant structure for reducing the impact applied to a carbon heating element to prevent breakage or destruction of a heat source made of a carbon heating element.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 열원; 상기 열원을 둘러 싸는 관; 상기 관의 외부 둘레에서 관의 내부의 중심 방향으로 관의 일부분이 들어간 홈부;를 포함하는 히터가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including: a heat source; A tube surrounding the heat source; And a groove in which a portion of the tube enters the center of the inside of the tube at the outer periphery of the tube.
바람직하게는, 상기 열원에 외부로부터 전원을 공급하기 위한 외부 전극부; 상기 외부 전극부와 상기 열원을 연결하기 위한 연결 전도체;를 포함하는 히터이다.Preferably, the external electrode unit supplies external power to the heat source. And a connection conductor for connecting the external electrode portion and the heat source.
바람직하게는, 상기 홈부는 상기 열원과 접촉하는 히터이다.Preferably, the groove portion is a heater in contact with the heat source.
또는, 상기 홈부는 상기 열원과 접촉하지 않는 히터이다.Alternatively, the groove portion is a heater that is not in contact with the heat source.
바람직하게는, 상기 관은 용융 석영(fused quartz) 관인 히터이다.Preferably, the tube is a heater that is a fused quartz tube.
특히, 상기 연결 전도체는 탄성체인 히터이다. Particularly, the connecting conductor is a heater which is an elastic body.
바람직하게는, 상기 홈부는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로 서로 대향하여 복수 개 형성된 것을 특징으로 하는 히터이다.Preferably, the plurality of grooves are formed facing each other in the center direction of the inside of the tube at a predetermined position in the longitudinal direction of the tube.
특히, 상기 홈부는 상기 관의 길이 방향에서 상기 연결 전도체 부위를 둘러 싸는 위치에 형성된 히터이다.In particular, the groove portion is a heater formed at a position surrounding the connecting conductor portion in the longitudinal direction of the tube.
바람직하게는, 상기 홈부는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로 연속적으로 들어간 형상을 가지는 히터이다.Preferably, the groove portion is a heater having a shape continuously entering the center of the inside of the tube at a predetermined position in the longitudinal direction of the tube.
바람직하게는, 상기 홈부는 상기 관의 길이 방향으로 2개 이상 서로 이격되어 존재하는 히터이다.Preferably, the grooves are two or more spaced apart from each other in the longitudinal direction of the tube.
바람직하게는, 상기 홈부는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로 관의 외곽에서 상호 120도(°) 이하의 각도를 형성하면서 복수 개로 형성된 히터이다.Preferably, the grooves are formed at a plurality of positions while forming an angle of not more than 120 degrees with each other at an outer periphery of the tube at a predetermined position in the longitudinal direction of the tube and in the center direction of the tube.
본 발명의 히터는, 기존의 탄소 섬유를 사용하는 탄소 히터와는 달리, 섬유 형상이 아닌 벌크(Bulk) 형상의 탄소 발열체를 열원으로 사용하므로, 탄소 섬유 고유의 단점인 필라멘트들 사이에서 국부적인 전압 집중이 발생하지 않아서 절연파괴나 스파크 및 플라즈마를 원천적으로 방지할 수 있다.The heater of the present invention uses a carbon heating element, which is not a fiber shape but a fiber shape, as a heat source, unlike a carbon heater using a conventional carbon fiber, so that a local voltage Concentration is not generated, and insulation breakdown, spark, and plasma can be prevented originally.
또한 본 발명의 히터는, 내충격 구조를 가짐으로써 탄소 발열체에 가해지는 충격을 저감시켜 탄소 발열체로 된 열원의 파손 또는 파괴를 막을 수 있다.Further, the heater of the present invention has a shock-resistant structure, so that the impact applied to the carbon heating element can be reduced to prevent breakage or destruction of the heat source made of the carbon heating element.
이와 더불어, 본 발명의 내충격 구조를 가지는 히터는 열원인 탄소 발열체를 둘러 싸는 관의 실투(devitrification)를 방지함으로써 관의 수명을 저하시키지 않을 수 있다.In addition, the heater having the impact resistant structure of the present invention can prevent the devitrification of the tube surrounding the carbon heating element, which is a heat source, so that the lifetime of the tube can be prevented from being lowered.
한편, 본 발명의 히터는 탄소 발열체를 둘러 싸는 관의 실투로 인한 난반사를 방지함으로써 탄소 발열체의 복사 효율 저하를 유발시키지 않아 히터의 효율을 유지할 수 있다. Meanwhile, the heater of the present invention prevents diffused reflection due to a slip of a tube surrounding the carbon heating element, so that the heating efficiency of the carbon heating element can be maintained without lowering the radiating efficiency of the carbon heating element.
도 1은 전기 오븐의 일반적인 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 탄소 섬유의 확대도이다.
도 3은 본 발명에서의 내충격 구조를 가지는 히터의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서의 내충격 구조를 가지는 히터의 제2 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에서의 내충격 구조를 가지는 히터의 제3 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에서의 내충격 구조를 가지는 히터의 제3 실시예의 변형예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에서의 내충격 구조를 가지는 히터의 제4 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본원 발명의 탄소 복합체 조성물을 이용하여 탄소 히터를 만드는 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 9는 본원 발명의 실시예 2의 4 성분계 탄소 복합체 조성물을 이용하여 제작한 탄소 히터의 가열 작동 상태를 도시한 사진이다.
도 10은 본 발명의 탄소 복합체 조성물을 이용한 탄소 발열체로 만든 탄소히터 제품을 예시한 도면이다.1 is a perspective view showing a general structure of an electric oven.
2 is an enlarged view of the carbon fiber.
Fig. 3 shows an embodiment of a heater having an impact resistant structure in the present invention.
Fig. 4 shows a second embodiment of a heater having an impact-resistant structure according to the present invention.
Fig. 5 shows a third embodiment of a heater having an impact resistant structure according to the present invention.
Fig. 6 shows a modification of the third embodiment of the heater having the impact resistant structure in the present invention.
Fig. 7 shows a fourth embodiment of a heater having an impact-resistant structure according to the present invention.
8 is a flowchart schematically showing a manufacturing method of making a carbon heater using the carbon composite composition of the present invention.
9 is a photograph showing a heating operation state of a carbon heater manufactured using the four-component carbon composite composition of Example 2 of the present invention.
10 is a view illustrating a carbon heater product made of a carbon heating element using the carbon composite composition of the present invention.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 실시예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that there may be water and embodiments.
이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소 히터에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a carbon heater according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings attached hereto.
먼저, 본 발명에서 탄소 히터를 제조하기 위해 발명한 제조 방법에 대해 설명한다. First, a manufacturing method for manufacturing a carbon heater according to the present invention will be described.
도 3은 본 발명에서의 내충격 구조를 가지는 탄소 히터의 일실시예이다.Fig. 3 is an embodiment of a carbon heater having an impact resistant structure according to the present invention.
도 3에서 도시한 바와 같이, 먼저 본 발명에서의 탄소 히터는 열원으로서의 탄소 발열체(11)와, 상기 탄소 발열체를 둘러 싸는 관(12), 그리고 상기 관의 외부 표면에서 상기 관의 내부 방향으로 관의 일부분이 들어간 홈부(13)를 포함한다.3, the carbon heater according to the present invention includes a
또한 상기 탄소 히터는, 일반적인 탄소 섬유를 열원으로 사용하는 탄소 히터에서도 공통적으로 포함하는, 열원인 탄소 발열체를 탄성적으로 인장력을 가하기 위한 스프링 등으로 된 연결 전도체(14)와, 열원에 외부로부터 전원을 공급하기 위한 외부 전극부를 포함한다. The carbon heater includes a connecting
상기 외부 전극부는 금속 등과 같이 전기 전도도가 우수한 재료로 만들어진 금속 와이어(15)와, 외부 전극(17) 전극과 금속 와이어(15)를 연결하는 금속편(16)을 포함하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 전극(7) 하나만으로도 열원에 전원을 외부에서 공급할 수도 있다.The outer electrode part includes a
한편, 본 발명에서의 탄소 섬유는 열원으로서 세라믹 조성물로 된 탄소 발열체를 소결을 통해 제조한다. On the other hand, the carbon fibers in the present invention are produced by sintering a carbon heating element made of a ceramic composition as a heat source.
그런데 세라믹과 같은 재료는 일반적으로 취성(Brittle)을 가지는 것으로 알려져 있다. However, materials such as ceramics are generally known to have brittleness.
세라믹과 같은 재료가 취성을 가지는 이유는 Griffith의 파괴이론을 통해 잘 설명된다. The reason why materials such as ceramics are brittle is well explained by Griffith's fracture theory.
이 이론에 따르면, 취성 재료 내에는 미세한 균열(crack)이 존재하고, 이 균열에 의한 응력집중 때문에 이론 응집력보다 훨씬 작은 응력을 취성 재료에 가하여도 균열의 첨단(tip)에서는 재료의 원자간의 결합력인 이론응집력에 도달하게 되어 파괴가 일어난다는 이론이다.According to this theory, there is a fine crack in the brittle material, and even if stress is applied to the brittle material much less than the theoretical cohesion due to the stress concentration due to this crack, at the tip of the crack, It is the theory that theoretical cohesion is reached and destruction occurs.
따라서 본 발명의 히터의 열원인 세라믹 조성물로 된 탄소 발열체는 취성을 가질 수 밖에 없으므로, 탄소 발열체의 취성 파괴를 막기 위해서는 미세한 균열을 없애거나 또는 탄소 발열체에 가해지는 응력이나 변위를 감소시켜야 한다.Therefore, the carbon heating element made of the ceramic composition which is the heat source of the heater of the present invention has brittleness. Therefore, in order to prevent the brittle fracture of the carbon heating element, it is necessary to eliminate the minute cracks or reduce the stress or displacement applied to the carbon heating element.
일반적으로 세라믹 재료는 산화물, 탄화물, 질화물 등의 물질로 구성되며, 이러한 물질들은 금속원자와 산소, 탄소 또는 질소 원자와의 강한 결합력으로 인해 융점이 매우 높다. In general, ceramic materials are composed of materials such as oxides, carbides, and nitrides, and these materials have a very high melting point due to the strong bonding force between metal atoms and oxygen, carbon or nitrogen atoms.
따라서 현실적으로 세라믹 재료로 구조체를 만들기 위해서는 용융(Melting)과 같은 방법으로는 불가능하고, 계면에너지 감소를 구동력으로 하는 고온에서의 물질 전달 현상인 확산(Diffusion)을 이용한 소결(Sintering)을 통해 구조체를 제작한다.Therefore, in order to construct a structure with ceramic material in reality, it is impossible to form a structure through sintering using diffusion, which is a material transfer phenomenon at high temperature using a reduction in interfacial energy as a driving force. do.
그런데 이와 같은 소결은 입자(powder) 상태의 세라믹 재료들을 원재료로 이용하므로, 실제적으로 소결에 의해서는 이론 밀도를 100% 달성하는 것은 불가능하다. However, since such sintering uses ceramic materials in powder form as raw materials, it is practically impossible to attain 100% theoretical density by sintering.
이는 세라믹 입자들을 이용하여 소결 공정을 통해 구조체를 형성하게 되면, 그 내부 또는 표면에 필연적으로 미세한 홈 또는 크랙(crack)을 가지게 됨을 의미하며, 이러한 미세한 홈 또는 크랙은 취성 파괴의 이니시에이터(initiator)로서 작용한다.This means that if a structure is formed through a sintering process using ceramic particles, it will inevitably have minute grooves or cracks in the inside or the surface thereof. Such fine grooves or cracks are initiators of brittle fracture .
결국 취성 파괴의 원인인 세라믹 재료의 표면 또는 내부의 미세한 균열은 피할 수 없다.As a result, fine cracks on the surface or inside of the ceramic material, which is the cause of brittle fracture, can not be avoided.
한편 탄소 발열체를 포함하는 조리 기기 등의 경우, 탄소 발열체는 조립 공장에서 조리 기기에 조립하기 전에 장시간 동안 장거리를 이송하게 되는데, 이송 과정 동안 탄소 발열체는 외부로부터의 응력과 함께 변형에 지속적으로 노출되게 된다.On the other hand, in the case of a cooking device including a carbon heating element, the carbon heating element is fed a long distance for a long time before being assembled in the cooking device in the assembly plant. During the feeding process, the carbon heating element is continuously exposed to external stress and deformation do.
이와 함께 탄소 발열체로 된 히터는 조리 기기에 사용하더라도 열원의 작동온도가 1,000℃ 이상의 고온을 초과하는데, 이와 같은 고온과 상온과의 온도차이에서 기인한 열응력과 열충격, 그리고 열변형은 탄소 발열체의 취성 파괴가 발생하기 용이한 환경을 조장한다.In addition, a heater made of a carbon heating element, even when used in a cooker, has an operating temperature exceeding a high temperature of 1,000 ° C. or more, and the thermal stress, thermal shock and thermal deformation caused by the temperature difference between the high temperature and the normal temperature, Thereby promoting an environment in which brittle fracture easily occurs.
따라서 세라믹 재료의 취성 파괴를 막기 위해서는, 균열 제거는 현실적으로는 불가능하므로, 세라믹 재료에 가해지는 응력이나 변위를 감소시키는 방법을 찾아야만 한다.Therefore, in order to prevent the brittle fracture of the ceramic material, it is practically impossible to remove the crack, so a method of reducing the stress or displacement applied to the ceramic material must be found.
본 발명에서는 세라믹 재료의 일종인 탄소 발열체로 이루어진 열원에 가해지는 응력이나 변위를 감소시키기 위해, 상기 탄소 발열체를 둘러 싸는 관(12)의 외부 둘레에서 상기 관의 내부 방향으로 관의 일부분이 들어간 홈부(13)를 형성하는 것을 핵심적 기술 사상이자 구성 상의 특징으로 한다.In the present invention, in order to reduce stress or displacement applied to a heat source made of a carbon heating material, which is a type of ceramic material, a groove portion, in which a portion of the tube is inserted in the inner direction of the tube, (13) is a core technical idea and constitutional characteristic.
보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에서의 홈부(13)는 열원인 탄소 발열체가 받을 수 있는 진동, 응력 및 변형을 방지함으로써, 탄소 발열체의 파괴를 막아서 탄소 히터의 수명을 연장시키는 기능을 수행한다.More specifically, the
상기 홈부는 상기 열원과 접촉하는 깊이까지 관의 내부 방향으로 관의 일부분이 들어가거나 함몰된 형상을 가질 수 있다. The groove may have a shape in which a part of the tube enters or sinks toward the inner side of the tube up to a depth at which the groove comes into contact with the heat source.
이는 탄소 발열체로 된 열원의 움직임을 방지하여, 탄소 발열체에 가해지는 외부의 응력, 충격 또는 변형을 막을 수 있다는 측면에서 바람직하다.This is preferable in view of preventing movement of a heat source made of a carbon heating element and preventing external stress, impact or deformation applied to the carbon heating element.
또한 상기 홈부는 상기 열원과 접촉하지 않는 것이 탄소 히터의 복사 효율 및 에너지 효율 관점에서는 보다 바람직하다. Further, it is preferable that the groove portion is not in contact with the heat source from the viewpoint of the radiation efficiency and energy efficiency of the carbon heater.
또한 탄소 발열체를 둘러 싸는 관의 파괴를 예방할 수 있다는 측면에서 더욱 바람직하다.Further, it is more preferable in terms of preventing destruction of the tube surrounding the carbon heating element.
한편, 본 발명에서의 상기 홈부는 탄소 발열체를 둘러 싸는 관의 길이 방향으로 볼 때 임의의 위치에서 존재해도 무방하다.In the meantime, the grooves in the present invention may exist at an arbitrary position when viewed in the longitudinal direction of the tube surrounding the carbon heating element.
이는 상기 홈부가 관의 길이 방향에서의 어디에 존재하더라도 홈부의 깊이 등의 조절 등을 통해 탄소 발열체에 가해지는 외부 응력, 충격 또는 변형을 막을 수 있기 때문이다.This is because the grooves can prevent external stress, impact, or deformation applied to the carbon heating element through adjustment of the depth of the grooves or the like, regardless of where the grooves are present in the longitudinal direction of the tube.
다만, 상기 홈부가 탄소 발열체의 중앙 또는 양 끝 가까운 곳에 위치하는 것이 보다 바람직한데, 이는 상기 부위들이 탄소 발열체에 가해지는 응력 또는 변위가 클 가능성이 높은 부분이기 때문이다. However, it is more preferable that the grooves are positioned near the center or both ends of the carbon heating element, because the portions are likely to have large stress or displacement applied to the carbon heating element.
일반적으로 탄소 히터와 같이 고온에서 작동하는 히터는 열원을 둘러 싸는 관을 용융 석영(fused quartz) 소재로 된 유리관을 주로 이용한다. Generally, a heater that operates at a high temperature such as a carbon heater uses a glass tube made of a fused quartz material as a tube surrounding a heat source.
상기 용융 석영관은 주로 실리카(Silica, SiO2)가 비정질(amorphous) 형태로 존재하는 유리이다. The fused quartz tube is mainly glass in which silica (SiO 2 ) exists in an amorphous form.
용융 석영관은 통상적인 소다(soda-lime) 유리와는 달리, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 바륨 등 알칼리 금속이나 알칼리 토금속의 산화물 및 납, 알루미늄 등의 산화물로 되어, 유리의 융점과 유리전이온도를 낮출 수 있는, 망목수식산화물(network modifier)을 포함하지 않는다. Unlike a conventional soda-lime glass, a fused quartz tube is made of an oxide of an alkali metal or an alkaline earth metal such as sodium, potassium, calcium, or barium, or an oxide of lead or aluminum and has a glass melting point and a glass transition temperature of It does not include a network modifier, which can be lowered.
이러한 망목수식산화물이 유리에 포함되면 유리의 융점과 유리전이온도를 낮춘다. When the oxide of the mesh is included in the glass, the melting point of the glass and the glass transition temperature are lowered.
따라서 용융 석영관은 망목수식산화물을 포함하지 않으므로, 사용온도 및 용융온도가 매우 높다는 장점이 있다. Therefore, since the fused quartz tube does not contain a mesh-type oxide, there is an advantage that the use temperature and the melting temperature are very high.
결국 용융 석영관의 높은 순도(purity)는 다른 유리에 비해 용융 석영관의 우수한 광학적 및 열적 특성의 원천이 된다.Consequently, the high purity of the fused quartz tube is a source of the excellent optical and thermal properties of the fused quartz tube compared to other glasses.
그런데 열원이 가열됨에 따라, 만일 열원으로부터 전도(conduction)에 의해 열이 직접 관으로 전달되어 용융 석영으로 된 관의 온도가 용융점 또는 연화점(softening point) 근처인 1,650℃ 근처로 올라가게 되면, 용융 석영관은 실투(devitrification)나 용융에 의한 파괴가 일어날 가능성이 높아진다.As the heat source heats up, if heat is directly transferred to the tube by conduction from the heat source and the temperature of the fused quartz tube rises near the melting point or softening point of about 1,650 ° C., The tube is more likely to be destroyed by devitrification or melting.
여기서 실투란, 유리 상태에서 결정이 석출되는 현상을 말한다.Here, the term "emulsion" refers to a phenomenon that crystals precipitate in a free state.
일반적으로 유리는 열역학적으로는 불안정한 비정질(amorphous) 상태로, 저온에서는 점성도(viscosity)가 크거나, 결정핵 생성수가 작거나, 결정 성장 속도가 작은 경우 등이 겹쳐서 불안정한 비정질 상태가 형성되어 유지된다.In general, glass is maintained in an amorphous state thermodynamically unstable, in which an unstable amorphous state is formed when the viscosity is high at low temperature, the crystal nucleus generation number is small, or the crystal growth rate is low.
그런데 유리의 온도가 올라가게 되면, 특히 액체상 온도에 가까운 온도에서는, 유리의 점성도가 작아지고 결정핵 생성수가 증가하며 결정 성장 속도도 커지게 되어, 열역학적으로 안정한 결정질(crystalline)이 비정질인 유리 내에 국부적으로 형성되게 된다. However, when the temperature of the glass increases, particularly at a temperature close to the liquid phase temperature, the viscosity of the glass becomes smaller, the crystal nucleus generation number increases, and the crystal growth rate becomes larger. As a result, thermodynamically stable crystalline .
비정질인 유리 내에 결정질이 존재하게 되면, 유리의 투명성이 사라지고 주로 표면에 흰 결정이 성장하게 된다. When crystalline is present in the amorphous glass, the transparency of the glass disappears and white crystals grow mainly on the surface.
이와 같이 실투에 의해 발생하는 표면의 결정으로 인해 유리의 투명도를 잃게 되면, 열원으로부터의 복사 효율이 저하되어 결국 탄소 히터의 효율이 떨어지게 되는 문제가 있으며, 더 나아가 실투가 발생한 표면은 기계적으로 매우 약하여 쉽게 부스러진다. If the transparency of the glass is lost due to the surface crystallization, the radiation efficiency from the heat source is lowered. As a result, the efficiency of the carbon heater is deteriorated. Further, It is easily broken.
결국 실투가 발생하면, 결국 용융 석영관의 국부적 또는 전체적인 파괴가 일어나기 쉽다.Eventually, when a sloshing occurs, local or total destruction of the fused quartz tube is likely to occur.
따라서 본 발명에서의 홈부는 탄소 히터가 사용되는 환경을 고려하여 설계될 수 있다. Therefore, the groove portion in the present invention can be designed in consideration of the environment in which the carbon heater is used.
보다 구체적으로, 상대적으로 높은 작동온도에서 사용되는 경우 상기 홈부와 열원을 비접촉 방식으로 설계하는 것이 바람직하며, 이에 반해 작동온도가 낮은 경우 상기 홈부와 열원은 접촉하여도 무방하다.More specifically, when used at a relatively high operating temperature, it is desirable to design the groove and the heat source in a noncontact manner, while when the operating temperature is low, the groove and the heat source may contact each other.
또한, 본 발명에서의 상기 연결 전도체는 스프링과 같은 탄성체로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the connecting conductor in the present invention is preferably formed of an elastic body such as a spring.
연결 전도체가 단순히 전기를 외부 전원으로부터 열원으로 전달하는 기능을 수행하는 것 이외에, 구조적으로 도 3에서의 스프링과 같은 탄성체로 설계되게 되면, 연결 전도체 자체의 충격흡수 기능으로 인해 열원으로의 응력, 충격 또는 변형을 방지할 수 있다. When the connecting conductor is designed as an elastic body such as the spring in Fig. 3 in addition to merely functioning to transfer electricity from an external power source to a heat source, if the structure is designed as an elastic body such as a spring in Fig. 3, Or deformation can be prevented.
또한 연결 전도체가 탄성체로 형성되면, 비록 홈부가 열원과 직접적으로 접촉하고 있지 않더라도, 홈부에 의한 변형 억제 기능과 연결 전도체에 의한 충격흡수 기능이 복합적으로 상승 작용하여 보다 향상된 충격방지 기능 내지는 효과를 가지게 된다. Further, when the connecting conductor is formed of an elastic body, even if the groove portion does not directly contact with the heat source, the deformation preventing function by the groove portion and the shock absorbing function by the connecting conductor function in a complex manner, do.
도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에서의 홈부(13)는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로 서로 대향하여 복수 개 형성된 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, it is preferable that the
도 3과 같은 홈부(13)의 구조는, 일반적인 탄소 히터의 배치 내지는 구성과 결합할 때 상승된 상호 작용을 가진다.The structure of the
앞에서 설명한 바와 같이, 탄소 히터에는 연결 전도체(14)와 금속편(16)이 통상적으로 포함된다. As described above, the carbon heater typically includes the connecting
그리고 상기 연결 전도체(14)는 스프링과 같은 탄성체의 형상으로 설계되며, 통상적으로 금속편(16)은 폭의 크기 보다는 두께가 얇은 형상을 가진다. The connecting
만일 탄소 발열체가 외부로부터 응력, 충격 또는 변형을 받게 되면, 탄성체로 된 연결 전도체는 이를 흡수하면서 동시에 탄소 발열체는 자체적으로 응력 내지는 변형을 받게 된다. If the carbon heating element is subjected to stress, impact or deformation from the outside, the connecting conductor made of an elastic material absorbs the carbon conductor, while the carbon heating element undergoes stress or deformation itself.
그런데 연결 전도체와 연결된 금속편은 그 형상적 특징으로 인해, 두께 방향의 강성이 폭 방향의 강성보다 작으므로, 그 결과 실제 탄소 발열체가 변형되는 또는 변형되어 움직이는 방향은 주로 금속편의 두께 방향이 된다.However, the metal piece connected to the connecting conductor has a stiffness in the thickness direction smaller than the stiffness in the width direction due to its shape characteristic. As a result, the direction in which the actual carbon heating element is deformed or deformed and moves is mainly the thickness direction of the metal piece.
따라서 도 3과 같은 홈부(13)를 가질 때, 상기 홈부(13)가 형성되는 위치가 금속편(16)의 두께 방향으로 상하로 배치될 경우, 단지 2개의 불연속적인 홈부만을 가지는 구조로도 탄소 발열체에 실질적으로 모든 방향에서 가해지는 응력, 충격 또는 변형을 방지할 수 있다는 장점이 있다.Therefore, when the
한편, 도 3에서의 홈부(13)가 만일 탄소 발열체인 열원과 접촉하는 구조를 가지게 되면, 이 경우 단지 2개의 불연속적인 홈부만으로도 관의 내부의 중심 방향으로 서로 대향하여 형성함으로써, 모든 방향에서의 응력, 충격 또는 변형을 방지할 수 있다는 상승된 기능 내지는 작용을 가지게 된다. If the
한편 본 발명에서의 상기 홈부(13)는 관의 길이 방향에서 상기 연결 전도체 부위를 둘러싸는 위치에 형성되는 것이 보다 바람직하다.In the meantime, it is preferable that the
앞에서 설명한 바와 같이, 탄소 히터에서 열원을 둘러싸는 관이 비록 관이 용융 석영과 같이 고온에서도 사용 가능한 재료로 형성된다 하더라도, 열원과 관 사이에 물리적인 접촉에서 유래한 전도에 의한 열원으로부터 관으로의 열 전달은 회피하는 것이 바람직하다.As previously described, even though a tube surrounding a heat source in a carbon heater is formed from a material that can be used even at high temperatures, such as fused quartz, Heat transfer is preferably avoided.
탄소 히터의 일반적인 구조를 살펴보면, 도 3에서 예시된 바와 같이, 연결 전도체가 필수적으로 존재하며, 그리고 이 연결전도체는 통상적으로는 니켈(Ni) 또는 몰리브덴(Mo)과 같은 비교적 고온에서 강도를 유지하는 내열금속이 사용된다. Looking at the general structure of a carbon heater, as illustrated in FIG. 3, a connecting conductor is essentially present, and the connecting conductor is typically made of a material that maintains strength at relatively high temperatures, such as nickel (Ni) or molybdenum Heat resistant metal is used.
금속은 비저항이 탄소에 비해 매우 낮으므로, 전자기파에 의한 가열 방식을 이용하는 탄소 히터에서, 탄소 발열체로 된 열원보다는 온도가 현저히 낮은 상태로 유지된다. Since the resistivity of metal is very low compared with that of carbon, the temperature of the carbon heater using the electromagnetic wave heating method is maintained at a significantly lower temperature than the heat source made of the carbon heating element.
따라서 본 발명에서 내충격 구조를 가지는, 관의 외부 표면에서 관의 내부의 중심 방향으로 관의 일부분이 들어간 홈부가, 금속 재료로 형성된 연결 전도체를 둘러 싸는 위치에 형성되면, 홈부의 온도가 상대적으로 낮은 온도로 유지하게 되어 실투로 인한 탄소 히터의 투과도나 효율의 저하 및 관의 파괴를 막을 수 있어 매우 바람직하다.Accordingly, in the present invention, when the groove portion having a shock-resistant structure and having a portion of the tube in the center direction of the inside of the tube at the outer surface of the tube is formed at a position surrounding the connecting conductor formed of the metal material, the temperature of the groove portion is relatively low It is possible to prevent the permeability and efficiency of the carbon heater due to the slip and the destruction of the pipe, which is highly desirable.
한편, 본 발명의 홈부의 형성 방법은 종래에 일반적인 유리가공 방법을 통해 쉽게 반복적으로 재현할 수 있고, 이러한 방법은 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 정도로 널리 알려진 사항이다.Meanwhile, the method of forming the groove portion of the present invention can easily and repeatedly be reproduced by a conventional glass processing method, and such methods are well known to those skilled in the art.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 홈부(23)는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로 연속적으로 들어간 형상을 가지는 것이 바람직하다.According to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the
탄소 히터가 최종 제품인 조리 기기 등에 조립되기 전에 탄소 히터는 장거리 및/또는 장시간의 이송과정을 거치게 되는데, 이와 같은 이송과정 동안 탄소 히터, 특히 열원인 탄소 발열체는 외부로부터 다양한 크기와 방향의 응력, 충격 또는 변형을 받는다.The carbon heater is subjected to a long distance and / or a long time transfer process before the carbon heater is assembled in a final product, such as a cooking appliance. During the transportation process, the carbon heater, particularly, the carbon heating element as a heat source, Or transformation.
이와 같은 경우 홈부(23)가 관의 중심방향으로 연속적으로 들어간 형상을 가지게 되면, 취성(brittle)인 탄소 발열체는 상기 홈부(23)로 인해 모든 방향으로의 응력, 충격, 또는 변형을 흡수할 수 있어, 탄소 히터의 수명 저하와 파괴를 방지할 수 있게 된다.In this case, if the
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 홈부(33)의 형상을 도시한 도면이다.5 is a view showing the shape of the
도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명에서의 홈부(33)는 관의 길이 방향으로 2개 이상 서로 이격되어 존재하는 하는 것이 바람직하다.As shown in Fig. 5, it is preferable that the
통상적으로 탄소 히터가 조리기기 등에 조립이 되고 나면, 탄소 히터가 받는 응력, 충격 또는 변형은 주로 자중에 의한 응력과 열응력 또는 열충격 등으로 분류될 수 있다. Generally, once a carbon heater is assembled into a cooking device or the like, the stress, impact or deformation of the carbon heater can be classified mainly into stress due to its own weight, thermal stress or thermal shock.
이와 같은 경우, 가장 빈번하고 크기가 큰 응력 내지는 변형 중 하나는 자중에 의한 응력 및 변형이다. In this case, one of the most frequent and large stresses or deformations is stress and strain due to its own weight.
따라서 본 발명에서의 관의 길이 방향으로 서로 이격된 홈부(33)를, 중력이 미치는 반대 방향에서 관의 중심부를 향해 2개 이상 형성하게 되면, 탄소 발열체의 자중에 의한 응력 내지는 변형을 크게 줄일 수 있게 된다. Therefore, if two or
물론, 도 5와 같은 홈부(33)의 배치는 탄소 발열체의 이송 과정 등에서 발생할 수 있는 모든 방향으로의 응력, 충격, 또는 변형을 흡수할 수는 없다. Of course, the arrangement of the
그러나 최소한 1방향 또는 다방향(홈부의 들어간 방향이 서로 다른 경우)으로의 응력, 충격, 또는 변형을 흡수할 수 있어, 탄소 히터의 수명 연장과 파괴 방지에 상당한 기여를 할 수 있다.However, it is possible to absorb stresses, impacts, or deformation in at least one direction or multiple directions (when the grooves have different directions), thereby contributing to prolongation of the life of the carbon heater and prevention of fracture.
도 6은, 본 발명의 제3 실시예인 도 5의 변형예의 하나로, 상기 홈부(33')를 3개 이상 형성하면서, 그 중 적어도 1개 또는 2개를 탄소 발열체에 중력이 미치는 반대 방향에 배치하고, 나머지 홈부를 중력 방향으로 배치한 예이다.Fig. 6 is a modification of Fig. 5, which is a third embodiment of the present invention, in which at least one or two of the grooves 33 'are formed in the opposite direction of gravity to the carbon heating element And the remaining groove portions are arranged in the gravity direction.
도 6과 같은 홈부(33')의 배치는, 도 5에서의 홈부(33)의 배치와 비교할 때, 상하 방향으로의 응력 내지는 변형을 방지할 수 있다는 효과가 있다.The arrangement of the grooves 33 'as shown in FIG. 6 has the effect of preventing stress or deformation in the vertical direction as compared with the arrangement of the
특히, 도 6에서의 홈부(33')가 탄소 발열체인 열원과 접촉하는 구조를 가지게 되면, 비록 홈부를 연속적인 형상으로 만들지 않더라도 단순히 상하 방향뿐만 아니라 실질적으로 모든 방향으로의 응력, 충격 또는 변형을 방지할 수 있다는 상승된 기능 내지는 작용을 가지게 된다.Particularly, when the groove 33 'in FIG. 6 has a structure in contact with a heat source which is a carbon heating element, even if the groove portion is not formed into a continuous shape, stress, impact or deformation in substantially all directions It has an elevated function or an effect that can be prevented.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 홈부(43)의 형상을 도시한 것이다.7 shows the shape of the
도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명에서의 홈부는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 둘레로부터 내부의 중심 방향으로 상호 120도 이하의 각도를 형성하면서 복수 개로 형성된 것이 바람직하다.As shown in FIG. 7, it is preferable that the grooves in the present invention are formed in a plurality of angles at a predetermined position in the longitudinal direction of the tube from the circumference of the tube to the center of the inside thereof at an angle of 120 degrees or less.
도 7과 같은 구조는, 탄소 히터의 다른 구성요소들의 존재 유무 내지는 결합관계와 상관없이, 단지 탄소 발열체의 직경과 관의 직경 및 복수의 홈부 사이의 각도(거리)를 조절하는 것만으로도 모든 방향으로의 응력, 충격 또는 변형을 방지할 수 있다는 상승된 기능 내지는 작용을 가지게 된다는 장점을 가진다.The structure as shown in Fig. 7 can be obtained by adjusting the diameter of the carbon heating element alone, the diameter of the tube, and the angle (distance) between the plurality of grooves, regardless of the presence or absence of the other components of the carbon heater It is possible to prevent the stress, impact or deformation from being applied to the surface of the substrate.
보다 구체적으로, 도 7에서 도시한 바와 같이, 만일 탄소 발열체의 직경보다 복수의 홈부 사이의 최단 거리가 짧도록 홈부를 배치하게 되면, 모든 방향에서의 응력, 충격 또는 변형에 대해 상기 홈부가 탄소 발열체의 변형을 방지할 수 있게 된다. 7, if the grooves are arranged so that the shortest distance between the plurality of grooves is smaller than the diameter of the carbon heating element, the grooves are formed so as to prevent stress, impact or deformation in all directions, Can be prevented from being deformed.
그 결과 탄소 히터의 수명 연장과 파괴 방지에 상당한 기여를 할 수 있다. As a result, the life of the carbon heater can be prolonged and a significant contribution can be made to the prevention of destruction.
도 7에서의 홈부의 배치는 기존 다른 불연속적인 홈부를 가지는 실시예들과 대비할 때, 탄소 발열체와 홈부 간의 접촉하는 구조를 가질 필요가 없어 관의 실투방지에 보다 효과적이며, 이로 인해 탄소 히터의 효율 향상과 파괴 방지에 매우 유용하다는 장점이 있다.The arrangement of the grooves in FIG. 7 is not necessary to have a structure in which the carbon heating element and the groove are in contact with each other, as compared with the conventional embodiments having other discontinuous grooves, It is very useful for improvement and prevention of destruction.
또한 도 7과 같은 홈부(43)의 배치는, 기존 연속적인 홈부를 가지는 실시예 대비 홈부가 차지하는 면적 내지는 부피가 줄어듬으로써, 홈부 형성시 발생할 수 있는 크랙 등으로 인한 수율 하락 등에 보다 유리하며, 홈부의 면적이 작으므로 근본적으로 복사효율 측면에서 보다 유리한 장점이 있다.The arrangement of the
한편, 본 발명에서의 탄소 발열체는 다음과 같은 제조 방법에 의해 제조된다.On the other hand, the carbon heating element in the present invention is produced by the following production method.
도 8은 본 발명에서 사용한 탄소 히터의 제조 방법으로, 탄소 복합체 조성물로 된 원재료(이하 탄소 복합체 조성물, 조성물 또는 원재료라 한다)를 혼합하는 공정, 압출 공정, 안정화 열처리 공정, 그리고 탄화 열처리 공정을 포함한다.8 is a view for explaining a manufacturing method of a carbon heater used in the present invention, which includes a step of mixing a raw material (hereinafter referred to as carbon composite composition, composition or raw material) made of a carbon composite composition, an extrusion step, a stabilization heat treatment step, and a carbonization heat treatment step do.
먼저, 본 발명에서 이용한 원재료는 바인더로서의 페놀 수지와, 윤활제와, 고온에서 저항발열체의 비저항을 결정하는 베이스 소재를 포함하는 탄소 복합체 조성물을 이용한다.First, the raw material used in the present invention is a carbon composite composition comprising a phenol resin as a binder, a lubricant, and a base material for determining resistivity of the resistance heating body at high temperature.
본 발명에서의 제조 방법은 원재료를 균일하게 혼합하는 단계(S 100)로부터 출발한다. The manufacturing method of the present invention starts from the step (S 100) of uniformly mixing the raw materials.
원재료를 혼합하는 방법은 먼저 원하는 성분 및 조성범위를 가지는 원재료를 준비한 후, 상기 원재료를 분쇄기(Mill)를 이용하여 충분한 시간 동안 혼합한다.In the method of mixing the raw materials, the raw materials having desired components and composition ranges are prepared, and then the raw materials are mixed for a sufficient time by using a mill.
다음으로, 본 발명에서의 제조 방법은 균일한 원재료를 이용하여 통상적으로 바인더와 같은 고분자 수지 분야에서 형상을 성형할 때 널리 사용하는 압출하는 공정(S 200)을 거친다.Next, the manufacturing method according to the present invention uses a uniform raw material and is subjected to an extrusion step (S 200) which is widely used when forming a shape in a polymer resin field such as a binder.
본 발명의 제조 방법에 따르면, 압출 공정 후에는 안정화 열처리 공정(S 300)이 수행된다. According to the manufacturing method of the present invention, the stabilization heat treatment step (S 300) is performed after the extrusion step.
안정화 열처리 공정은 우선 압출된 탄소 복합체 조성물이 압출된 형상을 그대로 유지하여 기계적 안정성을 확보할 수 있도록 바인더가 경화되는 것을 목적으로 한다.The stabilization heat treatment process aims at first curing the binder so that the extruded carbon composite composition maintains the extruded shape as it is and secures mechanical stability.
다음으로, 경화된 탄소 복합체 조성물은 탄화 열처리 공정을 거친다(S 400). Next, the cured carbon composite composition is subjected to a carbonization heat treatment process (S 400).
상기 탄화 열처리 공정은 일차적으로 탄소 복합체 조성물을 구성하는 구성 성분들 가운데 휘발 성분을 아웃가싱(Out-gassing) 시키는 것과, 다음으로 남은 성분들의 대부분을 탄화시켜 최종 생성물인 탄소 히터 저항체의 유효 성분을 만드는 것을 목적으로 한다.In the carbonization heat treatment process, outgassing of the volatile components among the constituent components of the carbon composite composition is first performed, and then carbonization of most of the remaining components is performed to form an active ingredient of the carbon heater resistor, .
도 9는 본 발명에서의 도 8에서의 제조 방법에 따라 제조한 탄소 발열체를 이용하여 제조한 탄소히터의 작동상태를 도시한 것이다.FIG. 9 shows an operation state of the carbon heater manufactured using the carbon heating element manufactured according to the manufacturing method of FIG. 8 in the present invention.
도 9에서 보이는 바와 같이, 본 발명에서의 탄소 발열체를 이용한 탄소 히터는 기존 탄소섬유로 된 탄소히터 대비, 절연파괴에 따른 스파크나 플라즈마를 발생시키지 않으면서 안정적으로 히터로서 작용함을 확인하였다.As shown in FIG. 9, it was confirmed that the carbon heater using the carbon heating element according to the present invention stably functions as a heater without generating sparks or plasma due to dielectric breakdown as compared with the carbon heater made of the conventional carbon fiber.
또한 도 9에서 도시된 바와 같이, 충격을 흡수할 수 있는 홈부를 가지는 구조를 가짐으로써, 외부로부터의 응력, 충격 또는 변형을 흡수하여 탄소 히터의 수명 단축과 파괴를 방지할 수 있음을 확인하였다.Also, as shown in FIG. 9, it has been confirmed that by having a structure having a groove capable of absorbing impact, stress, impact or deformation from the outside can be absorbed, thereby shortening the life and destruction of the carbon heater.
도 10은 본 발명의 조성물을 이용한 발열체(11)로 만든 탄소히터 제품을 예시한 도면이다. 실제 탄소히터는 발열체(11)와 상기 발열체(11)를 지지하면서 외부로부터 전원을 공급하는 커넥터(14)를 포함한다. 또한 상기 발열체를 둘러 싸면서 내부에 불활성 가스를 포함하는 관(12)과 홈부(13), 상기 발열체에 외부로부터 전기를 공급하기 위한 금속와이어(15), 금속편(16), 외부전극(17), 애자 (18) 및 터미널 단자(19) 등도 포함된다.10 is a view illustrating a carbon heater product made of a
한편 본 발명의 내 충격 구조를 가지는 히터는, 탄소 발열체뿐만 아니라 기타 다른 취성을 나타내는 재료(예를 들면, 세라믹 재료 등)를 열원으로 사용하는 모든 히터에 적용 가능함은 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 사항이라 할 것이다. On the other hand, the heater having the impact resistant structure of the present invention can be applied to all heaters using not only a carbon heating element but also another brittle material (e.g., ceramic material) as a heat source. It is self-evident.
따라서 본 발명에서의 내 충격 구조는 탄소 발열체를 채용한 히터뿐만 아니라, 탄소 발열체와 균등물 및 이들의 변형예 등을 포함한 히터에도 적용이 가능하다. Therefore, the impact-resistant structure of the present invention is applicable not only to a heater employing a carbon heating element but also to a heater including a carbon heating element and an equivalent, and modifications thereof.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is obvious that a transformation can be made.
아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the effects of the present invention are not explicitly described and described, but it is needless to say that the effects that can be predicted by the configurations should also be recognized.
1: 오븐
2: 캐비티
3: 도어
4: 마그네트론
5: 시즈히터
6: 히터
11: 탄소 발열체
12: 관
13: 홈부
14: 커넥터
15: 금속 와이어
16: 금속편
17: 외부 전극
18: 애자
19: 터미널 단자
23: 홈부
33(33'): 홈부
43: 홈부
S 100: 혼합 공정
S 200: 압출 공정
S 300: 안정화 열처리 공정
S 400: 탄화 열처리 공정1: Oven 2: Cavity
3: Door 4: Magnetron
5: Sheath heater 6: Heater
11: carbon heating body 12: tube
13: groove portion 14: connector
15: metal wire 16: metal piece
17: external electrode 18: insulator
19: Terminal terminal 23: Groove
33 (33 '): groove portion 43: groove portion
S 100: mixing step S 200: extrusion step
S 300: stabilization heat treatment process S 400: carbonization heat treatment process
Claims (11)
상기 열원을 둘러 싸는 관;
상기 관의 외부 둘레에서 관의 내부의 중심 방향으로 관의 일부분이 들어간 홈부;를 포함하는 히터.
Heat source;
A tube surrounding the heat source;
And a groove portion in which a portion of the tube enters the center of the inside of the tube at the outer periphery of the tube.
상기 열원에 외부로부터 전원을 공급하기 위한 외부 전극부;
상기 외부 전극부와 상기 열원을 연결하기 위한 연결 전도체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
The method according to claim 1,
An external electrode unit for supplying external power to the heat source;
And a connection conductor for connecting the external electrode portion and the heat source.
상기 홈부는 상기 열원과 접촉하는 것을 특징으로 하는 히터.
The method according to claim 1,
And the groove portion is in contact with the heat source.
상기 홈부는 상기 열원과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 히터.
The method according to claim 1,
And the groove portion does not contact the heat source.
상기 관은 용융 석영(fused quartz) 관인 것을 특징으로 하는 히터.
The method according to claim 1,
Wherein said tube is a fused quartz tube.
상기 연결 전도체는 탄성체인 것을 특징으로 하는 히터.
3. The method of claim 2,
Wherein the connecting conductor is an elastic body.
상기 홈부는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로서로 대향하여 복수 개 형성된 것을 특징으로 하는 히터.
The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the grooves are formed so as to oppose each other as a center direction of the inside of the tube at a predetermined position in the longitudinal direction of the tube.
상기 홈부는 상기 관의 길이 방향에서 상기 연결 전도체 부위를 둘러 싸는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 히터.
3. The method of claim 2,
Wherein the groove portion is formed at a position surrounding the connecting conductor portion in the longitudinal direction of the tube.
상기 홈부는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로 연속적으로 들어간 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 히터.
The method according to claim 1,
Wherein the groove has a shape continuously entering the center of the inside of the tube at a predetermined position in the longitudinal direction of the tube.
상기 홈부는 상기 관의 길이 방향으로 2개 이상 서로 이격되어 존재하는 것을 특징으로 하는 히터.
The method according to claim 1,
Wherein the grooves are spaced apart from each other by two or more in the longitudinal direction of the tube.
상기 홈부는 상기 관의 길이 방향의 소정 위치에서 관의 내부의 중심 방향으로관의 외곽에서 상호 120도(°) 이하의 각도를 형성하면서 복수 개로 형성된 것을 특징으로 하는 히터.The method according to claim 1,
Wherein the grooves are formed at a plurality of locations at an angle of 120 degrees or less with respect to each other at the outer periphery of the tube at a predetermined position in the longitudinal direction of the tube and in a direction toward the center of the inside of the tube.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| KR1020170062251A KR20180126997A (en) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | Heater having anti-shock structure |
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| EP18172775.1A EP3407676B1 (en) | 2017-05-19 | 2018-05-17 | Carbon heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170062251A KR20180126997A (en) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | Heater having anti-shock structure |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210137853A (en) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | 주식회사 상남 | Carbon fiber heating element and electric boiler comprising the same |
| KR102498090B1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-02-10 | 주식회사 영원이엔지 | Apparatus of atmospheric pressure plasma for harmful gas decomposition of pipe |
-
2017
- 2017-05-19 KR KR1020170062251A patent/KR20180126997A/en active Application Filing
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