KR100858462B1

KR100858462B1 - 세라믹히터

Info

Publication number: KR100858462B1
Application number: KR1020070047060A
Authority: KR
Inventors: 김대흥; 조숙철; 마용준; 남희동
Original assignee: (주) 세라트론
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-09-12

Abstract

본 발명은 세라믹히터에 관한 것으로서, 발열패턴(11a)을 갖는 히터본체(10)와, 이 발열패턴(11a)의 발열단자연결부(11b)와 통전 가능하게 연결되는 발열단자(20)와, 상기 히터본체(10)에 장착되는 온도센서(30) 및 이 온도센서(30)와 통전 가능하게 연결되는 센서단자(40)를 포함하여 구성되는 세라믹히터에 있어서, 상기 온도센서(30)는 히터본체(10)의 내부에 내장되는 구조로 되고, 이 온도센서(30)와 센서단자(40)를 연결시키는 연결패턴(13a)이 더 구비된 것을 특징으로 한다. 따라서, 상판 중앙에 소정의 센서장착공을 형성하고 이 센서장착공을 통해 온도센서를 히터본체에 내장하여 납땜 고정시킨 후 그 위로 몰딩부재를 덮어씌우도록 구성함으로써, 우선, 센서장착공을 통해 온도센서를 삽입하고 납땜 용접하여 몰딩부재로 몰딩하는 정도로서 온도센서의 설치작업이 용이하게 되고, 또한, 일정한 위치 및 크기를 갖는 센서장착공을 통해 연결패턴 상에 온도센서가 안착되고 견고히 고정되는 구조로서 온도 센싱 편차가 최소화되며, 또한, 온도센서를 납땜 용접 후 센서장착공 외부를 몰딩부재로 몰딩시키도록 하여 결과적으로 온도센서의 내구성이 우수하게 되는 등의 효과를 얻는다.

세라믹히터, 히터본체, 발열패턴, 온도센서, 몰딩부재

Description

세라믹히터{Ceramic heater}

도 1은 종래 기술에 따른 세라믹히터를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹히터를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹히터 중 히터본체를 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹히터 중 히터본체를 나타낸 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹히터의 히터본체에 각 단자가 연결되되 온도센서는 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹히터의 히터본체에 각 단자가 연결되고 온도센서가 내장된 상태를 나타낸 사시도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

2 : 온도센서 4 : 센서단자

6 : 발열단자 8 : 덮개

10 : 히터본체 11 : 하판

11a : 발열패턴 11b : 발열단자연결부

11c : 센서단자연결부 11c1 : 접속점

13 : 중판 13a : 연결패턴

13a1 : 패턴선 13a2 : 접속공

13b : 제1관통부 13c : 제2관통부

15 : 상판 15a : 센서장착공

15b : 보조관통부 20 : 발열단자

30 : 온도센서 40 : 센서단자

50 : 몰딩부재

본 발명은 세라믹히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상판 중앙에 소정의 센서장착공을 형성하고 이 센서장착공을 통해 온도센서를 히터본체에 내장하여 납땜 고정시킨 후 그 위로 몰딩부재를 덮어씌우는 구조로 하여, 온도센서의 설치작업이 용이하게 되는 동시에 온도 센싱 편차가 최소화되며, 또한, 온도센서의 내구성이 우수하게 되는 세라믹히터에 관한 것이다.

일반적으로 세라믹히터는 세라믹기판에 열선을 인쇄하여 1600℃ 이상의 고열에서 소결하여 만들어진 발열체로서, 전기를 통전시 급속 발열하여 30초 이내에 800℃까지 승온이 가능하고, 또한, 내화학성과 내약품성이 뛰어나 통전시 노이즈가 발생하지 않으며, 또한, 통전시 세라믹 재료의 특성이 나타나 원적외선이 발생되면서 다양한 형태의 응용이 가능하게 되며, 특히, 파마용 미용기구, 납땜인두, 열풍 기, 건조기, 전기보일러 및 석유스토브의 기화기, 각종 금형 보온장치, 급탕기, 의료기기(부인용 치료기, 마사지기) 등에 다양하게 적용할 수 있는 것이다.

그리고, 이러한 세라믹히터가 응용되는 분야에서는 세라믹히터의 발열온도 특성을 제어하기 위해 세라믹히터 상에 온도센서를 부착하여 세라믹히터의 온도를 제어하고 있다.

일례로 도 1을 참조하여, 세라믹히터에 온도센서가 부착되는 종래 기술의 실시예들을 살펴보면, 우선, 첫 번째 실시예로서, 세라믹히터의 측면 또는 표면상에 봉 형상의 온도센서(2)를 부착하는 방식이 있었다.

미 설명 부호 4는 센서단자, 6은 발열단자, 8은 온도센서(2)의 일단부를 덮어씌우는 덮개를 나타낸 것이다.

그러나, 이러한 종래 기술은 온도센서가 세라믹히터의 표면온도를 감지하는 방식이기 때문에 세라믹히터의 중앙부 및 저면 등 다른 부위와의 온도센싱 응답속도가 불균일하게 되고, 또한, 세라믹히터의 표면에 수작업으로 장착하는 방식이기 때문에 온도센서 장착 위치가 불균일하게 되며 이에 따른 편차에 의해 온도 센싱이 부정확하게 되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술의 두 번째 실시예로서, 세라믹히터의 표면상에 고가의 글라스형 또는 에폭시형 온도센서를 에폭시 본드로 부착하는 방식이 있었다.

그러나, 이러한 종래 기술은 글라스나 에폭시가 열 변형에 의해 세라믹히터 표면에서 이탈될 우려가 있었고, 또한, 이 역시 작업자가 수작업으로 온도센서를 부착하였기 때문에 온도센서의 장착 위치에 편차가 심하게 발생하였으며, 또한, 부 착시 소정의 접착제를 사용함에 따라 제조원가가 상승하게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

그리고, 종래 기술의 세라믹히터는 온도센서가 외부로 노출되는 관계로 온도센서의 강도 보강 차원에서 고가의 온도센서를 사용하였었고, 또한, 이러한 온도센서들은 수작업으로 부착시켜야 하기 때문에 고온 처리되는 세라믹히터의 제조와는 당연히 별도로 작업이 이루어지게 되면서 이 역시 제조원가의 상승 요인으로 작용하게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 상판 중앙에 소정의 센서장착공을 형성하고 이 센서장착공을 통해 온도센서를 히터본체에 내장하여 납땜 고정시킨 후 그 위로 몰딩부재를 덮어씌우도록 구성함으로써, 우선, 센서장착공을 통해 온도센서를 삽입하고 납땜 용접하여 몰딩부재로 몰딩하는 정도로서 온도센서의 설치작업이 용이하게 되고, 또한, 일정한 위치 및 크기를 갖는 센서장착공을 통해 연결패턴 상에 온도센서가 안착되고 견고히 고정되는 구조로서 온도 센싱 편차가 최소화되며, 또한, 온도센서를 납땜 용접 후 센서장착공 외부를 몰딩부재로 몰딩시키도록 하여 결과적으로 온도센서의 내구성이 우수하게 되는 세라믹히터를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세라믹히터는 발열패턴을 갖는 히터본체와, 이 발열패턴의 발열단자연결부와 통전 가능하게 연결되는 발열단 자와, 상기 히터본체에 장착되는 온도센서 및 이 온도센서와 통전 가능하게 연결되는 센서단자를 포함하여 구성되는 세라믹히터에 있어서, 상기 온도센서는 히터본체의 내부에 내장되는 구조로 되고, 이 온도센서와 센서단자를 연결시키는 연결패턴이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹히터에 있어서, 상기 히터본체는, 상기 발열단자연결부를 갖는 발열패턴이 인쇄되고 발열단자연결부의 인접 부위에 접속점을 갖는 센서단자연결부가 더 구비된 하판; 상기 하판의 상면을 덮어씌우고 그 상면 일단부에 온도센서가 안착되고 타단부에 센서단자연결부의 접속점과 접속되도록 저면까지 패턴선이 연장되는 접속공을 갖는 연결패턴과, 상기 센서단자연결부가 외부로 노출되도록 상하로 관통된 제1관통부 및 그 인접 부위에 발열단자연결부가 외부로 노출되도록 상하로 관통된 제2관통부를 갖는 중판; 및 상기 중판의 상면을 덮어씌우고 중앙에 연결패턴 상으로 온도센서가 안착되도록 관통된 센서장착공이 구비된 상판을 포함하여 구성됨이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹히터에 있어서, 상기 센서장착공을 통해 연결패턴에 안착된 온도센서를 덮어씌우는 몰딩부재가 더 구비된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹히터에 있어서, 상기 상판 중 중판의 각 관통부에 대응되는 위치에 이들 중판의 관통부들과 상하 방향으로 각각 동일하게 연통된 보조관통부가 더 구비된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 6에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 히터는 발열패턴(11a)을 갖는 히터본체(10)와, 이 발열패턴(11a)의 발열단자연결부(11b)와 통전 가능하게 연결되는 발열단자(20)와, 상기 히터본체(10)에 장착되는 온도센서(30) 및 이 온도센서(30)와 통전 가능하게 연결되는 센서단자(40)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기 히터본체(10)는 얇은 사각 판재 형상의 하판(11), 중판(13) 및 상판(15)이 서로 적층되는 구조로 되어 있다.

상기 하판(11)은 표면상에 길이방향을 따라 지그재그 형상으로 인쇄되고 그 양단부에 발열단자연결부(11b)를 갖는 발열패턴(11a)이 마련되며, 이 발열단자연결부(11b)의 인접 부위에는 연결패턴(13a)의 접속공(13a2)을 통해 저면으로 연장된 패턴선(13a1)과 접속되는 접속점(11c1)을 갖는 센서단자연결부(11c)가 구비되어 있다.

상기 중판(13)은 하판(11)의 상면을 덮어씌우고 그 상면 일단부에 온도센서(30)가 안착되고 타단부에 센서단자연결부(11c)의 접속점(11c1)과 접속되도록 저면까지 패턴선(13a1)이 연장되는 접속공(13a2)을 갖는 연결패턴(13a)과, 상기 센서단자연결부(11c)가 외부로 노출되도록 상하로 관통된 제1관통부(13b) 및 그 인접 부위에 발열단자연결부(11b)가 외부로 노출되도록 상하로 관통된 제2관통부(13c)를 갖는 형상으로 되어 있다.

여기서, 상기 하판(11)과 중판(13)의 발열패턴(11a), 발열단자연결부(11b), 센서단자연결부(11c) 및 연결패턴(13a)은 텅스텐 또는 몰리브덴과 같은 고융점 금속 성분의 페이스트(paste)로 형성됨이 바람직하다.

상기 상판(15)은 중판(13)의 상면을 덮어씌우고 중앙에 연결패턴(13a) 상으로 온도센서(30)가 안착되도록 관통된 센서장착공(15a)이 구비되며, 상판(15) 중 중판(13)의 각 관통부(13b,13c)에 대응되는 위치에는 이들 중판(13)의 관통부(13b,13c)들과 상하 방향으로 각각 동일하게 연통된 보조관통부(15b)가 형성되어 있다.

상기 발열단자(20)는 하판(11)의 발열단자연결부(11b)에 납땜 접합되는 길다란 전선 형상으로 되어 있다.

상기 온도센서(30)는 상판(15)의 센서장착공(15a)을 통해 중판(13)의 연결패턴(13a) 상에 안착되고 납땜 접합되는 동시에 센서단자(40)와 통전 가능하게 연결되는 직육면체 형상으로 되어 있다.

여기서, 상기 온도센서(30)는 에스엠디(SMD)형 엔티시(NTC : negative temperature coefficient) 서미스터를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 센서단자(40)는 하판(11)의 센서단자연결부(11c)에 납땜 접합되는 동시에 중판(13)의 연결패턴(13a)과 통전 가능하게 연결되는 길다란 도체 와이어 형상으로 되어 있다.

상기 몰딩부재(50)는 센서장착공(15a)을 통해 연결패턴(13a)에 안착된 온도센서(30)를 완전히 덮어씌워 보호하기 위한 실리콘계 내열 에폭시 재질의 돔 형상으로 되어 있다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 세라믹히터의 제조 과정을 살펴보면, 우선 상기 하판(11)과 중판(13)의 각각 발열패턴(11a), 발열단자연결부(11b), 센서단자연 결부(11c) 및 연결패턴(13a)을 인쇄한 후 이들 하판(11), 중판(13) 및 상판(15)을 각각 차례대로 적층시키고 나서 이 적층된 히터본체(10)를 대략 1600℃의 고열에서 소결하여 1차 과정의 소결된 세라믹히터를 제조한다.

그리고 나서, 상기 제조된 세라믹히터에 니켈(Ni) 도금을 한 후, 하판(11)의 발열단자연결부(11b) 및 센서단자연결부(11c)에 각각의 발열단자(20) 및 센서단자(40)를 브레이징(납땜) 처리하여 2차 과정의 세라믹히터를 완성한다.

그런 다음, 상기 완성된 세라믹히터의 상판(15) 중앙의 센서장착공(15a)을 통해 온도센서(30)를 집어넣어 중판(13)의 연결패턴(13a) 상에 안착시키고 나서 이 온도센서(30)를 연결패턴(13a)과 납땜 접합시킨 후 상판(15)의 센서장착공(15a)을 몰딩부재(50)로 몰딩 처리하여 본 발명의 세라믹히터의 제조를 완성한다.

이렇게 완성된 세라믹히터는 각각의 발열단자(20) 및 센서단자(40)를 통해 외부 전원과 연결되어 발열패턴(11a)에서는 발열이 일어나고 온도센서(30)를 통해서는 이러한 발열패턴(11a)의 발열 상태를 센싱하여 온도를 제어할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명의 세라믹히터는 상판 중앙에 소정의 센서장착공을 형성하고 이 센서장착공을 통해 온도센서를 히터본체에 내장하여 납땜 고정시킨 후 그 위로 몰딩부재를 덮어씌우도록 구성함으로써, 우선, 센서장착공을 통해 온도센서를 삽입하고 납땜 용접하여 몰딩부재로 몰딩하는 정도로서 온도센서의 설치작업이 용이하게 되고, 또한, 일정한 위치 및 크기를 갖는 센서장착공을 통해 연결패턴 상에 온도센서가 안착되고 견고히 고정되는 구조로서 온도 센싱 편차가 최소화되며, 또한, 온도센서를 납땜 용접 후 센서장착공 외부를 몰딩부재로 몰딩시키도록 하여 결과적으로 온도센서의 내구성이 우수하게 되는 등의 효과를 얻는다.

Claims

발열패턴(11a)을 갖는 히터본체(10)와, 이 발열패턴(11a)의 발열단자연결부(11b)와 통전 가능하게 연결되는 발열단자(20)와, 상기 히터본체(10)에 장착되는 온도센서(30) 및 이 온도센서(30)와 통전 가능하게 연결되는 센서단자(40)를 포함하여 구성되는 세라믹히터에 있어서,

상기 온도센서(30)는 히터본체(10)의 내부에 내장되는 구조로 되고, 이 온도센서(30)와 센서단자(40)를 연결시키는 연결패턴(13a)을 더 구비하되,

상기 히터본체(10)는,

상기 발열단자연결부(11b)를 갖는 발열패턴(11a)이 인쇄되고 발열단자연결부(11b)의 인접 부위에 접속점(11c1)을 갖는 센서단자연결부(11c)가 더 구비된 하판(11);

상기 하판(11)의 상면을 덮어씌우고 그 상면 일단부에 온도센서(30)가 안착되고 타단부에 센서단자연결부(11c)의 접속점(11c1)과 접속되도록 저면까지 패턴선(13a1)이 연장되는 접속공(13a2)을 갖는 연결패턴(13a)과, 상기 센서단자연결부(11c)가 외부로 노출되도록 상하로 관통된 제1관통부(13b) 및 그 인접 부위에 발열단자연결부(11b)가 외부로 노출되도록 상하로 관통된 제2관통부(13c)를 갖는 중판(13); 및

상기 중판(13)의 상면을 덮어씌우고 중앙에 연결패턴(13a) 상으로 온도센서(30)가 안착되도록 관통된 센서장착공(15a)이 구비된 상판(15);

을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 세라믹히터.
삭제
제1항에 있어서,

상기 센서장착공(15a)을 통해 연결패턴(13a)에 안착된 온도센서(30)를 덮어씌우는 몰딩부재(50)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 세라믹히터.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 상판(15) 중 중판(13)의 각 관통부(13b,13c)에 대응되는 위치에 이들 중판(13)의 관통부(13b,13c)들과 상하 방향으로 각각 동일하게 연통된 보조관통부(15b)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 세라믹히터.