KR100390764B1 - 세라믹제 플래시 tv 증발기 - Google Patents

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와커-헤미 게엠베하
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Abstract

본 발명은 알루미늄으로 수상관(picture tube)을 증발코팅하고, 증발기의 상부에지(upper edge)에서 증발기의 하부에지까지 증발기의 횡단면에서 캐비티(cavity)의 폭이 점차적으로 좁아지는 캐비티를 구비한 세라믹제 플래시 TV 증발기에 관한 것으로, 증발기의 측벽에서 증발기의 하부측면 까지의 이행부(transition)가 증발기의 종축의 최소 한부분의 횡단면에서 타원형상 라운딩(elliptically rounding)의 형상으로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

세라믹제 플래시 TV 증발기{ceramic flash TV evaporator}
본 발명은 세라믹제 플래시 TV 증발기에 관한 것이다.플래시 TV 증발기는 수상관(picture tubes)내에 수 100㎚의 전도성층을 형성하기 위하여 단색 또는 칼라수상관을 알루미늄으로 증발코팅하는데 사용되었다.이 전도성층은 완성된 수상관내에서 전자를 가속시키는 전극으로 구성한다.
도 1a와 도 1b에서는 설정한 종래의 플래시 TV 증발기를 나타낸다.증발코팅시스템에서 그 플래시 TV 증발기(1)는 2개의 스크루(screws)(2)에 의해 2개의 강판(steel plates)(8)사이의 양쪽을 고정시킨다.
그 강판(8)은 동케이블(copper cables)(9)에 의해 전원에 접속되어있다.접촉을 향상시키기 위하여 강판(8)과 플래시 TV 증발기(1)사이에 흑연시트(graphite sheet)(5)를 설정하였다.
종래의 통상적인 플래시 TV 증발기의 크기는 4×6×110mm로서, 그 증발기는 캐비티(cavity)(도 1c의 부호(6)를 가지며, 그 캐비티(6)는 플래시 TV 증발기의 횡단면에서 직사각형 형상이다.
그 캐비티(6)는 일반적으로 크기 2×4×40 또는 60mm를 가진다.캐비티가 각 단부에서 측방으로 클램핑되는 폭은 약 15mm이다.가열시키는 플래시 TV 증발기의 길이는 통상 80mm이다.
그 수상관(picture tubes)은 배치(batch)식으로 증발코팅한다.알루미늄편(〈100mg), 일반적으로 알루미늄 원통형 형성체로서 펠릿(pellet)을 그 플래시 TV 증발기의 캐비티내에 설정한다.증발코팅하도록 하는 수상관 커버링(picture tube covering)은 그 플래시 TV 증발기상에 설정시킨다.그 다음으로 수상관 커버링 아래의 공간을 배기시켜 클램핑 시스템을 구비한 플래시 TV 증발기는 진공(10-5mbar)상태에 있도록 한다.
전류를 직접 통과시킴으로써 그 플래시 TV 증발기는 두 전압 스텝(two voltage steps)(예비가열/증발, 도 7 및 도 8참조)으로 가열되어 이 프로세스에서 캐비티내에 있는 알루미늄을 증발시킨다.이 프로세스에서 필요로 하는 시간은 40초 ~ 2분이고, 전류밀도는 103A/㎠이내이다.
이와같이 전기부하가 클때, 즉 열부하가 클때 플래시 TV 증발기의 사용수명, 즉 가열 주기회수를 한정시킨다.
그 플래시 TV 증발기는 통상적으로 500~900가열주기후의 캐비티 영역에서 균열이 발생되어 파괴됨으로 대치할 필요가 있다.
특허문헌 DE 19735 814(대응특허:USP6,081,652) 명세서에서는 종래의 증발기 시스템에서 사용할 수 없는 사용수명의 향상, 증발행동의 향상 및 습윤행동(wetting behavior)의 향상을 가진 플래시 TV 증발기에 대하여 기재되어 있다.
이 플래시 TV 증발기는 그 증발기의 3각형상 캐비티(6)에 의해 종래에 사용되었던 플래시 TV 증발기와는 구조면에서 서로 다르다,
그 3각형상 캐비티는 도 1d의 횡단면으로 나타낸다.
본 발명의 목적은 수상관을 알루미늄으로 증발코팅시켜 또 다른 특성을 향상시킨 플래시 TV 증발기를 제공하는데 있다.
도 1a ~ 도 1d는 클램핑 시스템(clamping system)에서 종래의 플래시 TV 증발기의 평면도(도 1a), 측면도(도 1b), 직사각형 캐비티의 횡단면도(도 1c)(도 1b의 1c-1c 단면도) 및 직선형벽의 3각형 캐비티의 횡단면도(도 1d)를 각각 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의해 캐비티가 3각형상을 가진 플래시 TV 증발기(1)의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 의해 캐비티가 볼록곡선형벽(3a)의 3각형상을 가진 플래시 TV 증발기(1)의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 의해 캐비티가 오목곡선형벽(3b)의 3각형상을 가진 플래시 TV 증발기(1)의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 의해 캐비티의 최저지점이 반경(4)형상으로 형성된 플래시 TV 증발기(1)의 단면도를 나타낸다.
도 6a ~ 도 6c는 본 발명에 의한 플래시 TV 증발기(1)의 바람직한 실시예에서 평면도 (도 6a), 측면도(도 6b) 및 단면도(도 6c, 도 6d, 도 6e)를 각각 나타낸다.
도 7은 본 발명에 의한 플래시 TV 증발기의 실시예에서 4종 플래시(F16 ~ F19)의 전압 및 전류곡선도를 나타낸다.
도 8은 표준 TV 증발기(V2)의 실시예에서 4종 플래시(F16~F19)의 전압 및 전류 곡선도를 나타낸다.
도 9a 및 도 9b는 도 7 및 도 8에서 4종 플래시에 대한 전압 및 전류곡선 상세도를 각각 나타낸다.〈도면에 나타낸 주요 부분의 부호 설명〉1: 플래시 TV 증발기(flash TV evaporator)2: 스크루(screw)3a: 볼록곡선벽(convexly curved wall)3b: 오목곡선벽(concavely curved wall)4: 반경(radius)5: 흑연시트(graphite sheet)6: 캐비티(cavity)7: 하부측변8: 강판(steel plates)9: 동케이블(cupper cables)10: 단부영역
본 발명은 세라믹제 플래시 TV 증발기에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 그 증발기의 횡단면에서 캐비티의 폭이 증발기의 상부에지에서 증발기의 하부에지에 이르기까지 위에서 아래로 갈수록 점점 좁아지도록 한 캐비티에 있어서 증발기의 측벽에서 증발기의 하부측면에 이르기까지 증발기의 종축의 최소한 부분에 걸처 횡단면이 타원형상으로 라운딩(rounding)되게 이행(transition)시켜 구성한 캐비티를 포함하는 세라믹제 플래시 TV 증발기에 의해 달성된다.본 발명에 의한 플래시 TV 증발기는 그 플래시 TV 증발기의 횡단면이 3각형상인 캐비티(cavity)의 구성이 바람직하다.이 경우, 3각형상 캐비티의 2개 측면은 직선형상(도 2) 또는 볼록곡면형상(curved convexly)(도 3) 또는 오목곡면형상(curved concavely)(도 4)으로 형성할 수 있다.그 캐비티의 최저지점(lowest point)은 반경(radius)(4)의 형상으로 형성할 수 있다(도 5).극단적인 경우, 그 측면이 볼록곡면으로 형성될때 반원형상의 캐비티로 되고, 그 측면이 오목곡면으로 형성될때 캐비티로서 플래시 TV 증발기의 종축에서 협소한 선상의 오목현상(narrow linear indentation)으로 된다.그 캐비티는 증발기의 표면상에서 폭 2mm ~ 5mm를 갖는 것이 바람직하다.그 캐비티의 최저 위치는 그 증발기의 상부에지에서 하방으로 최소 1mm, 최대 3mm가 바람직하다.그 캐비티의 길이는 30mm ~ 80mm가 바람직하다.아래에서 설명하는 플래시 TV 증발기의 "하부측면"(underside)는 플래시 TV 증발기의 측면영역에서 하부측면에 이르기까지의 이행부(transition)도 포함한다.본 발명에 의한 증발기는 그 캐비티영역의 하부측면 횡단면에서 분할타원형상(form of a divided ellipse)을 가지나, 증발기의 양단부 영역 횡단면에서 직사각형상의 하부측면을 가진다.그 분할타원형상은 타원을 장축(major axis)에 따라 분할하는 경우와 같이 형성하는 것이 바람직하다.플래시 TV 증발기의 하부측면의 타원형상라운딩(elliptic rounding)은 그 증발기의 상부에지상에서 직접 시작하지 않는것이 바람직하다.위에서 설명한 통상의 크기의 증발기의 경우, 그 플래시 TV 증발기의 하부 측면의 타원형상 라운딩은 플래시 TV 증발기의 상부에지에서 약 1~3mm정도 하부로 지난 측벽에서 개시하는 것이 바람직하다.그 플래시 TV 증발기의 하부측면의 타원형상라운딩은 그 플래시 TV 증발기의 상부에지에서 동일거리에서 있고 캐비티의 전체 폭(entire width)에 걸처 형성되지 않는 캐비티영역측벽에서 시작하는 것이 특히 바람직하다.그 플래시 TV 증발기의 하부측면의 타원형상라운딩은 캐비티의 센터(center)영역에서 보다 플래시 TV 증발기의 상부에지(upper edge)에서 더 작은 거리의 캐비티 양단부 영역 측벽에서 시작하는 것이 특히 더 바람직하다.그 타원형상 라운딩의 형상은 이 경우 변형되지 않는 것이 바람직하다.캐비티의 단부에서 캐비티의 센터에 이르기까지의 타원형상라운딩의 개시이행(transition of beginning)은 연속적인 것이 특히 바람직하다.위에서 설명한 바람직한 라운딩은 그 플래시 TV 증발기의 횡단면 영역이 캐비티에 의해 발생한 영역손실을 고려하지 않고도 그 증발기의 종축에 따라 변화되는 효과가 있다.특히 바람직한 실시예에서, 그 플래시 TV 증발기는 캐비티에 의해 발생한 영역손실을 고려하지않고, 캐비티의 센터보다 캐비티의 양단부영역에서 횡단면영역이 더 작아지도록 증발기의 종축에 따르는 횡단면영역을 변형시킨다.이 변형을 도 6a ~ 도 6c에 나타낸다.본 발명에 의한 플래시 TV 증발기에서 알루미늄펠릿(Al pellets)을 가진 플래시(flashes)는 대단히 균일하다. 즉, 가열사이클 개시후 동시에 항상 균일하다.더욱이, 그 플래시시간(flash time)(펠릿의 용융개시에서 그 펠릿이 완전증발할때까지의 시간)은 공지의 플래시 TV 증발기에서 보다 더 짧다.그 알루미늄은 캐비티내에서 유동할때 더 신속하게 발산(divergence)하여, 효과가 동일하다.특히, 횡단면이 캐비티의 센터에서 보다 캐비티의 양단부영역에서 더 작은 플래시 TV 증발기는 사용수명이 상당히 길다.그 이유는 이와같은 형상에 의해 캐비티의 센터(center)에서 플래시 TV 증발기의 열부하(thermal loading)가 최소화되고 그 재질의 분해(변화)가 공지의 플래시 TV 증발기의 경우에서 보다 더 늦게 발생하지 않기 때문이다.본 발명에 의해 캐비티의 센터영역에서 플래시 TV 증발기의 횡단면 확대 효과는 최대의 전류밀도를 감소시키며, 다수의 가열주기를 허용하는데 있다.동시에, 본 발명의 형상에 의해 특허문헌 DE 197 358 14의 명세서에 기재되어 있는 V형상 캐비티의 잇점을 사용할 수도 있다.따라서, 그 V형상 캐비티에 의해 그 원통형상의 AI펠릿을 플래시 TV 증발기의 캐비티의 종축에 정확하게 위치시켜, 가열주기수에 관계없이 AI베이퍼클로드(vapor cloud)의 확산(spreading)을 더 균일하게 한다.더욱이, 그 캐비티의 하부에지는 모세관으로 작용하여 AI 베이퍼클로드에 의해 플래시 TV 증발기의 습윤작용을 향상시킨다.본 발명에 의한 플래시 TV 증발기는 증발기에서 통상적인 TiB2, BN 및 선택적으로 AlN을 함유한 세라믹제분말로 부터 제조할 수 있다.이 플래시 TV 증발기는 통상의 증발기시스템에서 변형시킬 필요가 없으며 그 증발기시스템내에서 조작할 수 있다.첨부도면에 따라 본 발명을 더 구체적으로 아래에 설명한다.도 1a 내지 도 1d는 클램핑시스템(clamping system)에 있어서 표준 플래시 TV 증발기의 평면도(도 1a), 측면도(도 1b), 직사각형 캐비티 횡단면도(도 1c) 및 3각형상 캐비티 횡단면도(도 1d)를 각각 나타낸 것이다.도 2는 본 발명에 의한 플래시 TV 증발기(1)를 나타낸 것으로 그 플래시 TV 증발기(1)의 캐비티(6)는 그 플래시 TV 증발기(1)에서 직선형상벽(straight wall)을 가진 3각형상 횡단면을 가지며, 그 플래시 TV 증발기(1)의 하부측면(underside)은 그 캐비티영역에서 타원형상라운딩(rouding)을 형성한다.그 플래시 TV 증발기의 하부측면의 타원형상라운딩은 그 플래시 TV 증발기의 상부에지상에서 바로 시작하지 않고, 그 플래시 TV 증발기의 상부에지에서 약 2mm정도 하방으로 지난 측벽에서 시작하다.도 3은 본 발명의 플래시 TV 증발기(1)를 나타낸 것으로, 그 플래시 TV 증발기(1)의 캐비티(6)는 플래시 TV 증발기의 볼록곡선벽(convexly curved walls)(3a)을 가진 3각형상의 횡단면을 가지며, 그 플래시 TV 증발기의 하부측면은 도 2에서와 같이 캐비티영역에서 타원형상라운딩을 형성한다.도 4는 본 발명에 의한 플래시 TV 증발기(1)를 나타낸 것으로, 그 플래시 TV 증발기(1)의 캐비티(6)는 그 플래시 TV 증발기의 오목곡선벽(3b)을 가진 3각형상의 횡단면을 가지며, 그 플래시 TV 증발기(1)의 하부측면은 도 2에서와 같이 캐비티영역에서 타원형상라운딩으로 형성한다.도 5는 본 발명에 의한 플래시 TV 증발기(1)를 나타낸 것으로, 캐비티(6)의 최하점은 반경(4)형상으로 구성되고 그 플래시 TV 증발기(1)의 하부측면은 도 2에서와 같이 캐비티영역에서 타원형상라운딩으로 형성한다.도 6a ~ 도 6e는 본 발명에 의한 플래시 TV 증발기의 바람직한 실시예에서 평면도(도 6a), 측면도(도 6b) 및 횡단면도(도 6c, 도 6d, 도 6e)를 각각 나타내며, 횡단면은 캐비티(6)의 단부영역(10)에서 감소한다.도 7은 본 발명에 의한 플래시 TV 증발기의 4종 플래시(플래시 F16~F19)샘플의 곡선그래프이다.도 7의 곡선그래프에서 상부곡선은 전압(1)프로파일을 나타내며, 하부곡선은 전류프로파일을 나타낸다(연속컬럼 눈금라인간의 거리 10초, 상하부에지에서 짧은 컬럼눈금 라인간의 거리 2.5초; 열(row)눈금라인(graduation line)간의 거리 20암페어).도 8은 표준 TV증발기의 4종플래시(플래시 F16~F19)샘플을 나타낸 것이다.도 8에서 상부의 곡선그래프는 전압프로파일을 나타내며, 하부곡선그래프는 전류프로파일을 나타낸다(연속 컬럼 눈금라인 간의 거리 10초, 상하부에지에서 짧은 컬럼눈금라인간의 거리 2.5초; 열(row)눈금라인 간의 거리 20암페어).도 9a와 도 9b는 도 7 및 도 8에서 전류프로파일의 확대상세도를 나타낸다.서로간 대비하기 위하여, 도 7와 도 8의 4종플래시는 "증발"개시에서 재생하였다(연속컬럼 눈금 라인간의 거리 10초, 센터(center)와 하부에지에서 짧은 컬럼 눈금라인간의 거리 2.5초; 열(row)눈금라인간의 거리 20암페어).다음 실시예를 사용하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.실시예
본 발명에 의한 타원형상 플래시 TV 증발기(V1)와 플래시 TV 증발기의 통상의 세라믹제재로 제조한 통상의 플래시 TV 증발기(V2)을 증발기 클램핑 시스템내에서 작동하였다.
본 발명에 의한 증발기(V1):전체크기: 4*6*110mm;플래시 TV 증발기의 횡단면에서 직선형상벽을 가진 3각형상캐비티(최대길이* 폭*길이: 2*4*60mm)캐비티의 전체길이에 걸친 그 증발기의 하부측면은 타원형상임;그 증발기의 상부에지에서 최소 1.5mm아래에 있는 그 증발기의 양단부영역에서 타원형상라운딩 개시(증발기의 양단부에서 25mm);캐비티 센터에서 증발기 상부에지 2.0mm 아래의 위치; 이행부는 도 6참조.길이 15mm에 걸친 캐비티의 양단부에서 증발기의 타원형상하부측면은 점차적으로 좁아짐(tapering)테이퍼링(tapering)길이 0.5mm각각의 단부에서 측면으로 클램핑(clamping)시킨 폭길이는 약 15mm임.가열되는 플래시 TV 증발기의 길이는 80mm임.플래시 TV 증발기(대비 증발기 V2):전체크기는 증발기(V1)과 동일함.플래시 TV 증발기의 3각형상캐비티 횡단면은 2*4*60mm임.
측면으로 클램핑시킨 폭길이는 증발기(V1)과 대응됨.가열되는 플래시 TV 증발기의 길이는 증발기(V1)과 대응됨.재질은 증발기(V1)과 대응됨.테스트조건:
(알루미늄펠릿질량: 85mg)/진공: < 1*10-4mbar
증발기 V1: 예비가열: 4.0Ⅴ/25초 증발: 9.0Ⅴ/25초
증발기 V2: 예비가열: 4.5Ⅴ/25초 증발: 9.5Ⅴ/25초
TV증발기를 원활하게 작동시키기 위하여 최소 10종의 플래시 샘플을 실시할 필요가 있기 때문에 플래시샘플 16-19를 도 7 및 도 8에서 각각의 경우 재생하였다.상부곡선그라프는 전압프로파일을 나타내고, 하부곡선그래프는 전류프로파일을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 의한 TV증발기(V1)의 4종 플래시샘플(F1 16, F1 17, F1 18, F1 19)을 나타낸 것이고, 도 8은 표준증발기(V2)의 4종 플래시샘플(F16, F17, F18, F19)를 나타낸다.
더 명백하기 위하여, 도 9a와 도 9b에서는 도 7과 도 8의 확대상세도를 나타낸다.플래시 샘플은 도면에서 고전류피크로 나타낸다.그 고전류피크는 펠릿의 용융과 발산유동에 의해 발생한다(구배증가).그 다음, 알루미늄은 그 TV증발기가 다시 "건조"(dry)될때까지 증발한다(구배저하).
본 발명에 의한 타원형상의 TV증발기(V1)의 플래시시간(flash time)은 약 6초이고, 표준 TV 증발기(V2)의 플래시시간은 약 7초이다.
저하하는 구배(falling slope)는 증발기(V1)의 경우에서 보다 증발기(V2)의 경우에 더 길다.이와같이, 알루미늄이 증발기(V1)의 경우에서 보다 증발기(V2)의 경우에 더 장시간 캐비티내에 잔류된다는 기술적 의미를 가진다.
습윤(welting)과 증발은 증발기(V2)의 경우에서 보다 증발기(V1)의 경우에 저전압에서 발생한다.
이와같이 증발기(V1)의 전류밀도와 재료의 로딩(loading)이 증발기(V2)에서 보다 낮다는 기술적 의미가 있다.더욱이, 이들의 플래시는 증발기(V2)의 경우에서 보다 증발기(V1)의 경우에 약 3초 더 빠르다.또, 이들의 플래시는 증발기(V2)의 경우에서 보다 증발기(V1)의 경우에 상당히 더 균일하게 된다.
이와같이, 증발기(V1)의 경우에 습윤이 더 향상되고 온도가 캐비티영역에서 더 신속하게 상승되는 기술적인 의미를 가진다.증발기(V1)의 경우 이들의 플래시의 균일성이 더 높아저 증발기(V1)의 재질에 대한 로딩(loading)이 감소된다.이와같이 이들의 플래시가 조기에 신속하게 이루어지게 됨으로 증발코팅시스템에서 더 낮은 전압과 더 낮은 전류밀도로 조작을 실시할 수 있어 그 재료로딩을 더 감소시키고 증발기의 사용수명을 더 연장시킨다.
본 발명에 의한 세라믹제 플래시 TV 증발기는 종래의 플래시 TV 증발기와 대비할때 습윤(wetting) 및 증발이 저전압에서 발생하여 전류밀도와 재료의 로딩(loading)이 낮다.또, 플래시의 균일성이 더 높아저 증발기재질의 로딩(loading)이 감소되어 증발코팅시스템에서 더 낮은 전압과 더 낮은 전류밀도로 조작할 수 있으므로 증발기의 사용수명을 더 연장시킨다.

Claims (10)

  1. 알루미늄으로 수상관(picture tubes)을 증발코팅(evaporation coating)시키고, 세라믹제 플래시 TV 증발기의 상부에지(upper edge)에서 그 플래시 TV 증발기의 하부에지(lower edge)까지 그 플래시 TV 증발기의 횡단면에서 캐비티(cavity)의 폭이 점차로 좁아지고, 3각형상횡단면을 가진 캐비티를 포함하는 세라믹제 플래시 TV 증발기에 있어서,
    3각형상 캐비티의 양측면은 직선형상, 볼록곡선형상, 오목곡선형상 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택한 하나의 형상을 가지며;
    그 플래시 TV 증발기의 측벽에서 그 플래시 TV 증발기의 하부측면(under side)에 이르기까지의 이행부(transition)는 그 플래시 TV 증발기 종축의 최소한부분의 횡단면에서 타원형상라운딩(elliptic rounding)을 형성하여, 그 플래시 TV 증발기는 캐비티영역 하부측면 횡단면에서 분할타원형상(form of a divided ellipse)과 그 플래시 TV 증발기의 양단부 횡단면에서 직사각형 형상을 가지고;
    타원형상라운딩은 그 플래시 TV 증발기의 상부에지에서 바로 개시하지 않으며, 캐비티의 센터(center)영역에서 보다 그 플래시 TV 증발기의 상부에지에서 더 짧은 거리에 있는 캐비티의 양단부 영역 측벽에서 개시함을 특징으로 하는 세라믹제 플래시 TV 증발기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    캐비티의 최저지점(lowest point)은 반경(radius)의 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 세라믹제 플래시 TV 증발기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    그 플래시 TV 증발기의 하부측면의 타원형상라운딩은 그 플래시 TV 증발기의 상부에지에서 측정하여 약 1~3mm 지난 측벽에서 시작함을 특징으로 하는 세라믹제 플래시 TV 증발기.
  8. 제1항에 있어서,
    그 플래시 TV 증발기의 하부면의 타원형상라운딩은 캐비티의 전체 길이에 걸처 시작하지않고 그 플래시 TV 증발기의 상부에지에서 동일거리에 있는 캐비티영역 측벽에서 시작함을 특징으로 하는 세라믹제 플래시 TV 증발기.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    타원형상라운딩의 형상은 이행되지 않으며, 캐비티의 단부에서 캐비티의 센터까지의 타원형상라운딩 개시(beginning)의 이행부(transition)는 연속적으로 형성됨을 특징으로 하는 세라믹제 플래시 TV 증발기.
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