KR100722316B1 - 세라믹 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열체를 구성하기 위해 세라믹 소결체에 인쇄되는 페이스트를 구성함에 상기 페이스트가 고온에서 발열특성이 우수하고, 고온 환경의 공기 중에서도 물리, 전기, 화학적 특성을 그대로 유지면서도 소결과정에서 산화가 되지 않는 SiC 또는 C를 포함한 재질로 구성되도록 하여 발열체 구성시 산화를 근본적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라, 제조시 산화 방지를 위한 별도의 단계와 첨가물 등을 배제하여 제조 비용을 절감하고 제조효율을 높일 수 있는 세라믹 히터에 관한 것이다.

세라믹 히터, 소결, 페이스트, 발열체, Sic, C

Description

세라믹 히터{Ceramic Heater}

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 히터를 나타낸 분해사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 세라믹 소결체 3: 와이어

5: 발열체 10: 세라믹 히터

본 발명은 세라믹 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열체를 구성하기 위해 세라믹 소결체에 인쇄되는 페이스트를 구성함에 상기 페이스트가 고온에서 발열특성이 우수하고, 고온 환경의 공기 중에서도 물리, 전기, 화학적 특성을 그대로 유지면서도 소결과정에서 산화가 되지 않는 SiC 또는 C를 포함한 재질로 구성되도록 하여 발열체 구성시 산화를 근본적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라, 제조시 산화 방지를 위한 별도의 단계와 첨가물 등을 배제하여 제조 비용을 절감하고 제조효율을 높일 수 있는 세라믹 히터에 관한 것이다.

최근 전기에너지을 이용한 발열장치로서 세라믹 히터가 각광을 받고 있다. 상기 세라믹 히터는 인체에 무해하며, 발열시 원적외선을 방출하는 이점에 기인하여 다양한 용도에 이용되고 있다.

예로서, 상기 세라믹 히터는 미용기구, 건조기, 의료기, 보온장치 등 열이 필요한 곳에는 폭넓게 이용되고 있다.

상기 세라믹 히터는 그 구조와 형태에 따라 크게 판형, 원형, 원통형 세라믹 히터로 나뉜다.

여기서, 상기 세라믹 히터의 기본 구조를 판형 상기 세라믹 히터를 예로 살펴보면, 상기 세라믹 히터는 크게 2개 이상 적층되는 알루미나 세라믹 재질의 판재와 적층된 판재들 사이에 개재되는 발열체와 상기 발열체에 전기에너지를 인가하기 위해 연결되는 와이어로 구성된다.

상기와 같은 세라믹 히터의 발열체는 고온에서의 높은 내열성을 갖는 재질로 구성되어야 하며, 이에 따라 종래에는 주로 상기 발열체가 텅스텐, 몰리브덴이 함유된 합금으로 구성되었다.

그런데, 상기와 같은 발열체의 구성은 세라믹 히터의 제조시 알루미나 세라믹 재질의 판재와 발열체를 동시 소결할 경우에 상기 발열체가 산화되지 않도록 환원분위기(수소-질소 혼합가스 흘림)에서 이루어져야 하기 때문에 양산시 고가의 소결로와 혼합가스의 비용이 많이 들어 유지 관리가 어려운 문제가 있었다.

한편, 비록 실용화 되지는 않았지만 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발열체를 고온에서 산화가 잘 되지 않는 MoSi2 로 구성시키는 기술이 제안된 바 있다.

그러나 상기와 같이 MoSi2 만으로 발열체를 구성할 경우, 제조시 역시 산화되는 문제점을 회피할 수 없는 문제점이 있었다. 즉, MoSi2 는 전극 제조시 세라믹 소결체에 인쇄되어 상기 세라믹 소결체와 동시 소결되는데, 이때, 상기 즉, MoSi2는 페이스트화 되기 위해서 작은 입자의 분말상태로 존재하게 되며, 이 과정에서 산화가 되는 것이다. 좀 더 상세히 설명하면, 상기 즉, MoSi2는 일정크기(1㎛ 전후) 이상에서 몸체를 형성하면 표면에 얇은 산화막이 생기고 그 이상 산화가 되지 않더라도 페이스트 전극으로 만들기 위한 입자 크기가 작은 상태(10㎛ 전후)에서는 공기 중에서 소결시 산화가 일어나기 때문에 세라믹 히터의 발열체로 사용하기에는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발열체를 구성하기 위해 세라믹 소결체에 인쇄되는 페이스트를 구성함에 상기 페이스트가 고온에서 발열특성이 우수하고, 고온 환경의 공기 중에서도 물리, 전기, 화학적 특성을 그대로 유지면서도 소결과정에서 산화가 되지 않는 SiC 또는 C를 포함한 재질로 구성되도록 하여 발열체 구성시 산화를 근본적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라, 제조시 산화 방지를 위한 별도의 단계와 첨가물 등을 배제하여 제조 비용을 절감하고 제조효율을 높일 수 있는 세라믹 히터를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 세라믹 히터에 있어서, 세라믹 소결체와; 상기 세라믹 소결체 내부에 페이스트 상태로 인쇄되어 상기 세라믹 소결 체와 동시 소결되는 발열체와; 상기 발열체에 전기를 인가하기 위해 연결되는 와이어를 포함하여 구성되고, 상기 세라믹 소결체 내부에 인쇄되는 페이스트는 SiC로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 세라믹 히터에 있어서, 세라믹 소결체와; 상기 세라믹 소결체 내부에 페이스트 상태로 인쇄되어 상기 세라믹 소결체와 동시 소결되는 발열체와; 상기 발열체에 전기를 인가하기 위해 연결되는 와이어를 포함하여 구성되고, 상기 세라믹 소결체 내부에 인쇄되는 페이스트는 C로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 세라믹 히터에 있어서, 세라믹 소결체와; 상기 세라믹 소결체 내부에 페이스트 상태로 인쇄되어 상기 세라믹 소결체와 동시 소결되는 발열체와; 상기 발열체에 전기를 인가하기 위해 연결되는 와이어를 포함하여 구성되고, 상기 세라믹 소결체 내부에 인쇄되는 페이스트는 SiC와 C 및 MoSi2로 이루어진 군으로 부터 하나 또는 둘 이상이 사용되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 히터를 나타낸 분해사시도 이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 히터(10)는 크게 세라믹 소결체(1), 발열체(5), 와이어(3)로 구성된다.

상기 세라믹 소결체(1)는 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 판형으로 복수개 구성되어 상호 적층된다.

상기 와이어(3)는 후술될 발열체(5)로 전기를 인가하기 위한 것이며, 이에 따라 일단은 상기 발열체(5)와 전기적으로 연결되며 타단은 외부로 돌출된 구성을 갖는다.

상기 발열체(5)는 적층된 세라믹 소결체(1)들 사이에 마련되는 것으로서, 제조시 분말상태로 페이스트화 되어 상기 세라믹 소결체(1)의 표면에 인쇄된다. 여기서 상기 페이스트를 구성하는 분말 입자의 크기는 1㎛ 전후가 바람직하며, 그 재질에 있어서는 보다 특징되어지는 바, 이를 설명하면 다음과 같다.

상기 발열체(5)의 제조를 위한 페이스트는 SiC 또는 C(Graphite)를 그 재질로 할 수 있다. 상기 SiC나 C는 고온에서 발열 특성이 우수하고, 고온의 공기 중에서 산화가되지 않으며, 물리, 전기, 화학적 특성을 그대로 유지할 수 있으며, 반복적인 가열과 냉각 시에도 안정한 재료로 알려져 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 발열체(5)를 구성하기 위한 페이스트가 SiC나 C로 이루어지게 되며 이에 따라, 발열체(5) 제조시, 상기 페이스트가 세라믹 소결체(1)에 인쇄되어 동시 소결되는 과정에서 산화되는 것이 방지된다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 발열체(5) 제조를 위한 페이스트를 구성함에 있어, 상기 페이스트가 SiC와 C 및 MoSi2로 이루어진 군으로 부터 하나 또는 둘 이상이 사용되어 이루어질 수도 있다. 이에 따르면 다양한 저항값을 획득하는 것이 가능하며, 그 함량은 요구되는 저항값에 따라 달라질 것이다.

예로서, 상기 페이스트는 SiC와 C 분말의 혼합, SiC와 MoSi2 분말의 혼합, C와 MoSi2 분말의 혼합 등으로 구성될 수 있으며, SiC와 C 및 MoSi2 분말이 혼합되어 구성될 수 있는 것이다. 즉, 본 발명은 발열체(5)가 높은 발열성과 내열성을 유지하면서도 제조시 산화가 방지되도록 SiC 또는 C를 포함한 재질로 구성된다는 것이 진정한 요지인 바, 타 첨가물질과의 혼합과 그 함량에 있어 다양한 실시예가 가능하며 이 또한, 본 발명에 속함은 당연하다.

또한, 본 발명의 설명을 위해 전술된 실시예에서는 복수개의 평판형 세라믹 소결체(1)가 적층되며, 상기 세라믹 소결체(1) 사이에 발열체(5)가 인쇄되는 구성 즉, 판상형 세라믹 히터(10)를 예시하였으나, 본 발명이 원형, 원통형, 입체 구조등을 갖는 다양한 형태의 세라믹 히터에 적용될 수 있음은 물론이다.

즉, 본 발명은 세라믹 소결체(1)와 상기 세라믹 소결체(1)에 인쇄되어 소결되는 발열체(5)를 갖는 모든 세라믹 히터(10)에 적용될 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 발열체를 구성하기 위해 세라믹 소결체에 인쇄되는 페이스트를 구성함에 상기 페이스트가 고온에서 발열특성이 우수하고, 고온 환경의 공기 중에서도 물리, 전기, 화학적 특성을 그대로 유지면서도 소결과정에서 산화가 되지 않는 SiC 또는 C를 포함한 재질로 구성되도록 하여 발열체 구성시 산화를 근본적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라, 제조시 산화 방지를 위한 별도의 단계와 첨가물 등을 배제하여 제조 비용을 절감하고 제조효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 세라믹 히터에 있어서,

   세라믹 소결체와; 상기 세라믹 소결체 내부에 페이스트 상태로 인쇄되어 상기 세라믹 소결체와 동시 소결되는 발열체와; 상기 발열체에 전기를 인가하기 위해 연결되는 와이어를 포함하여 구성되고, 상기 발열체는 SiC로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 히터.
2. 세라믹 히터에 있어서,

   세라믹 소결체와; 상기 세라믹 소결체 내부에 페이스트 상태로 인쇄되어 상기 세라믹 소결체와 동시 소결되는 발열체와; 상기 발열체에 전기를 인가하기 위해 연결되는 와이어를 포함하여 구성되고, 상기 발열체는 C로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 히터.
3. 세라믹 히터에 있어서,

   세라믹 소결체와; 상기 세라믹 소결체 내부에 페이스트 상태로 인쇄되어 상기 세라믹 소결체와 동시 소결되는 발열체와; 상기 발열체에 전기를 인가하기 위해 연결되는 와이어를 포함하여 구성되고, 상기 발열체는 SiC와 C 및 MoSi2로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘 이상이 사용되어 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 히터.

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