KR100673441B1 - 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조는, 튜브 내에 선형 구조로 연결된 탄소 필라멘트가 구비되고, 상기 탄소 필라멘트는 적어도 한 부분 이상이 상기 튜브의 내면에 접촉되도록 형성되며, 상기 탄소 필라멘트의 튜브 내면에 접촉되는 부분은 상기 튜브에 접촉되지 않은 부분보다 표면적이 커지도록 형성됨으로써, 접촉 부분의 온도를 국부적으로 낮게 유지할 수 있게 되어 발열 부분의 온도를 높일 수 있게 되고, 이에 따라 전체적인 탄소 필라멘트의 복사량을 증가시켜 히터의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

석영 튜브, 탄소 필라멘트, 봉지부, 전극, 접촉부, 발열부

Description

탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조{Carbon filament structure of carbon heater}

도 1은 종래 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조가 도시된 개략적인 사시도,

도 2는 종래 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조가 도시된 개략적인 종단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조가 도시된 종방향 절개 사시도,

도 4는 도 3의 A-A 선 방향의 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조가 도시된 종방향 절개 사시도,

도 6은 도 5의 B-B 선 방향의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 석영 튜브 51 : 봉지부

52 : 탄소 필라멘트 52a : 발열부

52b : 접촉부 55 : 금속 와이어

56 : 외부 전극 58 : 금속편

본 발명은 발열체로 탄소 필라멘트를 이용하는 탄소 히터에 관한 것으로서, 특히 일부분이 석영 튜브 내에 접촉되도록 구성함으로써 접촉되지 않은 부분의 온도를 높게 유지하여 복사량을 증가시킬 수 있도록 하는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조에 관한 것이다.

일반적으로 탄소 히터는 발열체로 탄소 성분으로 제작된 필라멘트를 이용한 히터로서, 열효율이 좋고, 폐기시 환경에 무해하며, 원적외선 방사 및 탈취효과, 살균 및 항균작용 등 여러 가지 효과가 있는 것으로 알려지면서 최근 가열 장치는 물론, 난방 장치, 건조 장치 등에도 점차 많이 보급되고 있는 추세에 있다.

도 1과 2는 종래 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조가 도시된 개략적인 내부 구성도면들이다.

종래 기술의 탄소 히터는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 양쪽 봉지부(11)를 통해 내부가 밀봉되는 석영 튜브(quartz tube)(10)와, 상기 석영 튜브(10) 내에 나선형 구조로 길게 배열된 탄소 필라멘트(12)와, 상기 탄소 필라멘트(12)의 양단부에서 상기 석영 튜브(10)의 양쪽으로 연결되는 금속 와이어(14)와, 상기 석영 튜브(10)의 봉지부(11) 내의 금속편을 통해 상기 금속 와이어(14)와 전기적으로 연결 되어 외부로 노출되는 외부 전극(16)으로 구성된다.

상기 석영 튜브(10)는 내부가 밀봉되어, 상기 탄소 필라멘트가 250 ~ 300℃ 이상에서 산화하지 않도록 밀봉된 내부에 진공 또는 불활성 가스가 채워져 있다.

상기 탄소 필라멘트(12)는 상기 금속 와이어(14)와 연결된 나선 형상으로, 이외에도 시트형, 직선형, 직물형, 스펀지형 등 다양한 형태와 종류의 탄소 필라멘트가 있다.

그러나, 상기 나선 구조의 탄소 필라멘트(12)는 양단부에 금속 와이어(14)가 연결되어 상기 석영 튜브(10) 내에 지지되나, 장시간 사용할 경우 탄소 필라멘트(12)가 발열 과정에서 늘어나는 등의 변형이 발생하면서 상기 석영 튜브(10) 내에 직접 접촉하게 되고, 이렇게 석영 튜브(10)내에 접촉된 탄소 필라멘트(12)는 쉽게 손상되어 발열 기능이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 상기 탄소 히터에서 상기 나선 구조의 탄소 필라멘트(12)의 온도가 높을수록 복사량이 많기 때문에 히터 성능이 높아지게 되나, 탄소 필라멘트(12)의 온도가 높아진 상태에서 탄소 필라멘트(12)가 석영 튜브(10) 내에 접촉하게 되면 발열량에 의해 산화되면서 탄소 필라멘트(12)가 쉽게 손상된다. 따라서 상기 히터의 성능을 높이기 위해 상기 탄소 필라멘트(12)의 온도를 높이는 것이 좋으나, 그만큼 히터의 수명은 짧아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 탄소 필라멘 트의 일부분만 석영 튜브 내에 접촉하도록 구성함으로써 전체적인 탄소 필라멘트의 복사량을 증가시켜 히터의 성능을 향상시킬 수 있는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 탄소 필라멘트가 석영 튜브 내에 접촉되는 부분의 표면적이 다른 부분의 표면적보다 크게 형성함으로써 접촉 부분의 온도를 국부적으로 낮게 유지할 수 있게 되어 고온 발열 조건에서도 탄소 필라멘트가 손상되지 않고 장시간 사용할 수 있도록 하는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조는, 튜브 내에 선형 구조로 연결된 탄소 필라멘트가 구비되고, 상기 탄소 필라멘트는 적어도 한 부분 이상이 상기 튜브의 내면에 접촉되도록 형성되며, 상기 탄소 필라멘트의 튜브 내면에 접촉되는 부분은 상기 튜브에 접촉되지 않은 부분보다 표면적이 커지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소 필라멘트는 나선 구조로 형성되고, 일부분이 상대적으로 더 큰 반경의 나선으로 형성되어 상기 튜브 내면에 접촉된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 탄소 필라멘트는 상기 튜브의 내면에 접촉되는 부분을 제외한 나머지 부분은 선형 구조로 연결된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조가 도시된 종방향 절개 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 선 방향의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 히터는, 도 3에 도시된 바와 같이, 양단부에 봉지부(51)가 형성된 석영 튜브(50)와, 상기 석영 튜브(50) 내에 나선 구조로 길게 연결되는 탄소 필라멘트(52)와, 상기 석영 튜브(50)의 봉지부(51)에서 외부로 노출되는 외부 전극(56)과, 상기 석영 튜브(50)의 양측에서 봉지부(51)에 고정된 금속편(58)을 통해 상기 외부 전극(56)에 연결되는 금속 와이어(55)로 구성된다.

상기 석영 튜브(50)는 내부에 진공 또는 불활성 가스로 채워진 상태에서 내부가 밀봉되게 구성된다. 여기서 상기 튜브는 석영재로 이루어진 튜브가 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 특수 유리관 등 충분한 내열성과 강도를 가진 관이면 가능할 것이다.

상기 탄소 필라멘트(52)는 꼰 모양의 로프(rope) 구조의 선형 구조로 이루어지고, 적어도 한 부분 이상이 상기 석영 튜브(50)의 내면에 접촉되는 접촉부(52b)가 형성된다. 그리고, 상기 탄소 필라멘트(52)는 상기 석영 튜브(50)의 내면에 접촉되는 접촉부(52b)의 나선 반경이 상기 석영 튜브(50)의 내면에 접촉되지 않는 발열부(52a)의 나선 반경보다 더 크게 형성된다.

상기 접촉부(52b)는 상기 석영 튜브(50)의 길이 방향으로 일정 간격마다 균일하게 형성되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 탄소 필라멘트(52)의 접촉부(52b)는 그 폭이 상기 발열부(52a)의 폭보다 크게 형성되는데, 그 구조는 로프의 꼰 모양이 펴진 구조로 형성될 수 있다.

이와 같이 상기 접촉부(52b)의 폭이 크게 형성되면, 폭이 커진 부분에서 탄소 필라멘트(52)의 길이 당 표면적을 증가되므로, 발열되는 필라멘트의 온도를 국부적으로 낮출 수 있게 된다. 따라서, 상기 탄소 필라멘트(52)에서 접촉부(52b)는 표면적이 커짐에 따라 상기 석영 튜브(50)에 접촉되더라도 상대적으로 온도가 낮게 유지되나, 상기 발열부(52a)는 표면적이 크지 않고 뭉쳐진 모양으로 형성되므로 필라멘트 온도를 높게 유지하여 복사량을 증가시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조가 도시된 종방향 절개 사시도이고, 도 6은 도 5의 B-B 선 방향의 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에서의 탄소 필라멘트 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 접촉부(52b')는 원형 구조로 감긴 모양으로 형성되어 석영 튜브(50)의 내면에 접촉되고, 나머지 발열부(52a')는 접촉부(52b')와 접촉부(52b')를 연결하는 직선형 구조로 형성된다.

물론, 상기 탄소 필라멘트(52')에서 상기 접촉부(52b')도 일 실시예에서 설명한 바와 같이 상기 석영 튜브(50)의 길이 방향으로 일정 간격마다 균일하게 형성됨과 아울러, 폭이 상기 발열부(52a')의 폭보다 크게 형성된다.

따라서, 상기 탄소 필라멘트(52')의 접촉부(52b')도 길이 당 표면적을 증가되어 온도를 국부적으로 낮출 수 있고, 상기 발열부(52a)에서는 온도를 높게 유지 하여 복사량을 높일 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조는, 탄소 필라멘트가 석영 튜브 내에 접촉되는 부분의 표면적이 다른 부분의 표면적보다 크게 형성되기 때문에 접촉 부분의 온도를 국부적으로 낮게 유지할 수 있게 되어 발열 부분의 온도를 높일 수 있게 되고, 이에 따라 전체적인 탄소 필라멘트의 복사량을 증가시켜 히터의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 튜브 내에 선형 구조로 연결된 탄소 필라멘트가 구비되고,

   상기 탄소 필라멘트는 적어도 한 부분 이상이 상기 튜브의 내면에 접촉되도록 형성되며, 상기 탄소 필라멘트의 튜브 내면에 접촉되는 부분은 상기 튜브에 접촉되지 않은 부분보다 표면적이 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄소 필라멘트는 나선 구조로 형성되고, 일부분이 상대적으로 더 큰 반경의 나선으로 형성되어 상기 튜브 내면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄소 필라멘트는 상기 튜브의 내면에 접촉되는 부분을 제외한 나머지 부분은 선형 구조로 연결된 것을 특징으로 하는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄소 필라멘트는 상기 튜브의 내면에 접촉되는 부분이 일정 간격마다 형성된 것을 특징으로 하는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조.
5. 삭제
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탄소 필라멘트는 꼰 모양의 로프(rope) 구조로 이루어지되, 상기 튜브의 내면에 접촉되는 부분은 꼰 모양이 펴진 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 탄소 히터의 탄소 필라멘트 구조.

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