KR100534083B1 - 분리형 지그를 이용한 전기히터 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이징 시 변형되는 열선의 길이 및 형상의 변화에 따라 제작수율이 저하되는 문제점을 해결하기 위해 마더지그와 삽입지그로 구성되는 분리형지그를 사용하여 열선을 성형 유지하는 제작공정을 포함하는 전기히터를 제작하는 방법에 관한 것으로, 차량용 배기가스 정화를 위해 스트립을 적층하여 제작하는 전기히터 제작방법에 있어서, 내부에 소정의 형상의 삽입지그끼움홈을 가지는 마더지그와 상기 마더지그에 삽입되는 삽입지그로 스트립을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법이다.

Description

분리형 지그를 이용한 전기히터 제작방법{Electric heater manufacturing method using a separated jig}

본 발명은 전기히터 제작방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 브레이징 시 변형되는 열선의 길이 및 형상의 변화에 따라 제작수율이 저하되는 문제점을 해결하기 위해 마더지그와 삽입지그로 구성되는 분리형지그를 사용하여 열선을 성형 유지하는 제작공정을 포함하는 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 피독 되는 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 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 브레이징 시 변형되는 열선의 길이 및 형상의 변화에 따라 제작수율이 저하되는 문제점을 해결하기 위해 마더지그와 삽입지그로 구성되는 분리형지그를 사용하여 열선을 성형 유지하는 제작공정을 포함하는 전기히터 제작방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량용 배기가스 정화를 위해 스트립을 적층하여 제작하는 전기히터 제작방법에 있어서, 내부에 소정의 형상의 삽입지그끼움홈을 가지는 마더지그와 상기 마더지그에 삽입되는 삽입지그로 스트립을 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법이다.

상기에서 삽입지그로 맨틀을 사용하는 것을 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 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.

상기에서 적층된 스트립을 이용하여 원하는 형상으로 성형하는 단계는 스트립을 공극이 일정하도록 하면서 원하는 형상으로 유지하는 것이 곤란하므로, 본 발명은 내부에 소정의 형상의 삽입지그끼움홈을 가지는 마더지그와 상기 마더지그에 삽입되는 삽입지그를 사용하여 열선을 성형한다.

마더지그 및 삽입지그는 반복적으로 사용하여야 하므로 금속 혹은 세라믹으로 제작하는 것이 바람직하다.

금속으로 형성된 지그의 경우, 브레이징 후 맨틀과 지그, 열선과 지그의 접합 방지를 위해 세라믹 코팅을 하여 사용할 수 있다.

스트립과 전기적으로 연결되어 전원공급을 하는 맨틀을 설치하여야 하며, 마더지그에는 적어도 하나 이상의 맨틀이 삽입지그끼움홈에 끼워지게 된다.

상기에서 맨틀은 스트립 바로 외측에 형성되어 스트립에 약간의 밀착력을 줄 수 있게 맨틀이 위치하도록 한다.

따라서, 열선은 삽입지그와 맨틀의 안내에 따라 변형하면서 성형된다.

성형된 열선은 브레이징후, 삽입지그와 마더지그를 제거하면 완성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 통하여 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 중앙부의 열선을 성형하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 1a 및 도 1b에서는 마더지그(100) 위에 열선(300)을 위치시키고, 삽입지그(200)을 끼우면서 열선을 변형시킨다.

도 1c 및 도 1d에서는 중심부에 형성된 열선을 삽입지그 대신 맨틀(210)으로 고정시켜 완성시킨다.

도 2a 내지 도 2g에서는 외곽부의 열선을 성형하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 2a 및 도 2b에서는 또다른 열선(310)을 상기 중심부 외측에 수직하게 두고 삽입지그(220)을 마더지그(100)에 끼우면서 변형시킨다.

도 2c 및 도 2d에서는 열선(310)을 상기 삽입지그(220)와 수직한 방향이고 외측에 위치하는 삽입지그(230)를 이용하여 변형시킨다.

도 2e에서는 상기 삽입지그(230)와 수직하고 외측에 위치하도록 맨틀(240)을 설치한다.

도 2f에서는 최외곽의 삽입지그(250)을 설치하여 도 2g와 같이 열선을 완성시키다.

도 2g의 열선을 브레이징한 후, 마더지그와 삽입지그를 제거하면, 열선과 맨틀만 남아 원하는 형상의 열선을 제작할 수 있게 된다.

상기의 발명을 통하여, 열선 성형의 용이하고, 양산화시 동일한 규격의 열선의 성형이 가능하며, 열선 성형시 열선의 이탈 방지되고, 브레이징시 결합력을 높이기 위해 일정하게 열선간에 장력을 줄 수 있다.

또한 마더지그와 삽입지그만 수정하면 열선의 모양을 수정할 수 있어, 여러가지 형태의 열선의 생산이 가능하다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명을 이용하여 전기히터의 중심부를 성형하는 과정

도 2a 내지 도 2g는 본 발명을 이용하여 전기히터의 외곽부를 성형하는 과정

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100; 마더지그 200,220,230,250: 삽입지그

210, 240: 맨틀 300,310: 열선

Claims (2)

1. 차량용 배기가스 정화를 위해 스트립을 적층하여 제작하는 전기히터 제작방법에 있어서, 내부에 소정의 형상의 삽입지그끼움홈을 가지는 마더지그와 상기 마더지그에 삽입되는 삽입지그로 스트립을 성형하는 단계를 포함하고,

   상기 삽입지그로 맨틀을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기히터 제작방법.
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