KR101089996B1 - 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체에 관한 것으로, 원통형의 탄소섬유가 내측면에 밀착되게 삽입된 한 쌍의 발열체가 유리관의 내부에 나란히 설치되고, 한 쌍의 발열체에 각각 설치되어 전기적으로 서로 연결하고 발열체를 유리관으로부터 일정 간격을 유지시키는 전극받침이 원의 형상으로 서로 접촉되어 유리관의 반대측 내측면을 지지함으로써, 고열 발생시 전극받침의 접촉부가 손상되지 않고 더욱 전기적 접속력을 행상시켜 단선 등의 문제점을 극복하고, 한 쌍의 발열체가 서로의 열적 영향에 의한 내구성이 저하되는 것을 절연관에 의해 해결하는 구조를 가진 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 유리관; 상기 유리관의 내부에 설치된 다수 개의 절연관에 설치된 발열체; 상기 유리관의 일측을 관통하여 각각의 발열체의 일측에 연결된 리드선;을 포함하여 구성된, 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체에 있어서, 상기 각각의 발열체는 각각의 절연관의 내부에 삽입되어 설치되고; 상기 각각의 발열체의 타측에는 전극받침의 일단이 연결되어 둥근 원호의 형상을 가지면서 유리관의 내측면에 지지되어 발열체가 유리관의 내측 공간에 떠 있게 지지하며; 상기 전극받침들은 서로 접촉되어 교차되고; 상기 전극받침들의 교차 부분을 밀착구가 압지하도록 설치된 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체가 제공된다.

히터, 탄소섬유, 유리관, 밀착구

Description

탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체{Tube bulb heater with carbon heating element}

본 발명은 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체에 관한 것으로, 원통형의 탄소섬유가 내측면에 밀착되게 삽입된 한 쌍의 발열체가 유리관의 내부에 나란히 설치되고, 한 쌍의 발열체에 각각 설치되어 전기적으로 서로 연결하고 발열체를 유리관으로부터 일정 간격을 유지시키는 전극받침이 원의 형상으로 서로 접촉되어 유리관의 반대측 내측면을 지지함으로써, 고열 발생시 전극받침의 접촉부가 손상되지 않고 더욱 전기적 접속력을 향상시켜 단선 등의 문제점을 극복하고, 한 쌍의 발열체가 서로의 열적 영향에 의한 내구성이 저하되는 것을 절연관에 의해 해결하는 구조를 가진 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체에 관한 것이다.

탄소섬유를 이용한 발열체는 카본사가 메쉬 형태로 직조되어 원통형으로 된 구조로서, 진공 유리관의 공간에 바로 설치되거나, 유리 튜브 등의 절연관의 외측면에 삽입되어 설치된다.

상기의 발열체는 리드선에 결속되는데, 이러한 접속 구조는 탄소섬유 발열체의 내구 수명과 직결되는 중요한 문제이다. 아래의 [종래 도 1]과 [종래 도 2]와 같은 구조에서는 절연 튜브(3)의 외부에 카본사 발열체(2)가 나선형으로 감기고, 카본사 발열체(2)의 양단부에는 전극선(6)이 접속된다. 전극선(6)은 카본사 발열체(2)를 고정하면서 연결된 고정구(5a)(5b)에 연결된다.

[종래 도 1]

[종래 도 2]

상기의 종래 구조에서는 카본사 발열체(2)가 유리관(1)에 접촉되지 않도록 고정구(5b)에 돌기(7)와 받침대(8)가 설치되어 유리관(1)의 내벽에 지지되는 구조이다. 그리고 카본사 발열체(2)를 압지한 고정구(5a)(5b)에 전극선(6)이 용접으로 접속된 구조를 가진다.

또한 상기의 종래 구조와 달리 다른 구조를 가질 수도 있는데, 하나의 유리관 속에 절연 튜브의 외부에 카본사 발열체가 나선형으로 감긴 구성 두 개가 나란히 설치되기도 한다.

상기의 종래 구조를 보면, 전극선(6)이 카본사 발열체(2)를 고정하면서 연결된 고정구(5a)(5b)에 연결되되, 용접 등의 융착 방식으로 고정된다. 카본사 발열체(2)와 전극선(6)의 연결은 매우 중요한 것으로, 고열이 발생하는 구성에 있어 온오프에 따른 고온과 저온이 반복되므로 연결부의 끊어짐에 매우 취약함을 극복하여야 한다. 그러나 종래의 경우 융착에 의해 완전 고정된 구조이므로, 고온시의 팽창과 저온시의 수축 등의 반복되는 변화에 의하여 융착 지점이 떨어지는 문제가 있다.

그리고 하나의 유리관의 내부에 두 개 이상의 카본사 발열체(2)가 설치되는 경우, 카본사 발열체(2)가 절연 튜브(3) 외측면에 감기기 때문에, 인접되는 카본사 발열체(2)가 직접적으로 대면하는 구조가 된다. 이러한 구조에서는 하나의 카본사 발열체(2)의 발열이 다른 하나의 카본사 발열체(2)에 영향을 끼치게 되어 내구 수명이 급격히 저하되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해소하는 구조를 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전극선이 연결되는 부분을 융착하지 않고 접촉되도록만 하는 전극받침으로 구성하고 이에 밀착구를 고정하여 팽창과 수축시에 더욱더 밀착되는 구조를 제공함과 동시에 발열체가 유리관의 내벽에 부딪히지 않도록 하는 받침대의 역할을 겸하도록 하는 구조를 제공한다.

그리고 탄소섬유 발열체를 인접되는 절연관의 내부에 삽입하여, 인접된 탄소섬유 발열체끼리의 부정적인 역할을 방지하도록 하는 구조를 제공하게 된다.

본 발명에 따르면, 다수 개의 탄소섬유 발열체가 하나의 유리관 내부에 인접되어 설치될 경우, 각각의 탄소섬유 발열체가 절연관의 내측에 설치되거나, 어느 하나만 내측에 설치됨으로써 상호 열적 충격을 방지하여 내구 수명이 증대된다. 그리고 각각의 탄소섬유 발열체를 연결하는 전극받침이 밀착구에 의해 확실하게 접촉되고, 고온과 저온에 의한 팽창과 수축이 반복되더라도 융착된 구조가 아니므로 단락되지 않으며, 오히려 팽창시에 전극받침들이 밀착구에 더욱더 밀착되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체는 유리관(1); 상기 유리관(1)의 내부에 설치된 다수 개의 절연관(2)에 설치된 발열체(3); 상기 유리관(1)의 일측을 관통하여 각각의 발열체(3)의 일측에 연결된 리드선(4);을 포함하여 구성된, 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체에 있어서, 상기 각각의 발열체(3)는 각각의 절연관(2)의 내부에 삽입되어 설치되거나, 어느 하나는 절연관(2)의 내부에 삽입되고 다른 하나는 절연관(2)의 외부에 설치되고; 상기 각각의 발열체(3)의 타측에는 전극받침(5)의 일단이 연결되어 둥근 원호의 형상을 가지면서 유리관(1)의 내측면에 지지되어 발열체(3)가 유리관(1)의 내측 공간에 떠 있게 지지하며; 상기 전극받침(5)들은 서로 접촉되어 교차되고; 상기 전극받침(5)들의 교차 부분을 밀착구(6)가 압지하도록 설치됨을 특징으로 한다.

상기의 밀착구(6)는 유리관(1) 내부에 존재할 수 있는 철분 등의 이물질을 부착할 수 있도록 자석이 설치될 수도 있다.

상기 전극받침(5)들과 밀착구(6)의 결합관계는 도 3에 상세히 도시되어 있는데, 모든 구성이 융착되지 않고 접촉된 상태이고, 이러한 접촉 상태는 밀착구(6)에 의해 더욱 안정되게 유지된다. 그리고 전극받침(5)은 둥근 원호의 형상으로 되어 있어, 고온에 의해 늘어나게 되면 원호의 직경이 커지도록 한 것이다.

상기의 발열체(3)는 원통형의 탄소섬유로 형성된 것이다. 그리고 리드선(4)이 발열체(3)의 일측에 접속되는 구조는 다양할 수 있고, 그 일례도 도면에 도시된 것은 리드선(4)의 단부 일부가 코일의 형태로 감긴 코일부(7)를 형성하고, 상기 코일부(7)가 발열체(3)의 양측 내부에 삽입되어 코일부(7)의 외측이 발열체(3)의 내측면에 접촉되게 설치되며, 코일부(7)가 삽입된 발열체(3)의 단부 외측에 카본체결링(8)이 설치된 구조이다.

상기 카본체결링(8)은 종래의 경우 텅스텐이나 철을 이용하여 제작되었으나, 본 발명은 탄소체가 가공되어 형성된 탄소체이다. 따라서 고온에서 변형이 없고, 열적 충격에 강한 특징을 가지게 되어 내구 수명이 증대된다.

그리고 도 1과 도 2의 경우는 리드선(4)이 유리관(1)의 외부까지 인출된 실시예이고, 도 4 내지 도 6과 같은 실시 예의 경우는 리드선(4)이 유리관(1)의 내부에만 위치하고, 유리관(1)을 관통하는 나사산이 형성된 체결부(9)가 리드선(4)에 연결된 구조이다.

따라서 도 4 내지 도 6의 경우는 체결부(9)가 바로 다른 연결부에 체결될 수 있는 간단한 구조이고, 체결에 의한 직접적인 힘이 유리관(1)에 전해질 수 있으므로, 이를 분산시켜 유리관(1)을 보호하기 위하여 유리관(1)의 내부에 애자(10)와 애자(10)를 둘러 감싸는 주름형 애자캡(11)이 설치된 구조이다.

그리고 상기의 체결부(9)는 도 5에 도시된 바와 같이, 요철 결합되는 두 개의 부분으로 구성되어, 두 부분 중 나사산이 형성된 부분이 회전될 수 있어 유리관(1)에 손상을 주지않고 자유롭게 회전될 수 있어 체결이 안전하고 용이하게 이루어진다.

그리고 상기의 주름형 애자캡(11)은 유리관(1)을 통과하는 체결부(9)의 갯수 만큼 분할된 구조로서, 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 체결부(9)는 분할된 주름형 애자캡(11)에 접속 고정된다. 그리고 리드선(4)은 애자(10)를 관통하여 분할된 주름형 애자캡(11)에 각각 연결되는 구조이다. 또한 애자(10)에는 돌조(12)가 형성되어 분할된 주름형 애자캡(11)이 서로 접촉되는 것을 방지하는 구조이다.

이와 같은 본 발명은 하나의 유리관(1)에 다수 개의 발열체(3)가 설치되고, 유리관(1)의 일측으로만 리드선(4)이나 체결부(9)가 인출되는 구조적 특징을 가진다. 따라서 다수 개의 발열체(3)의 타측부에서는 리드선의 역할을 하는 전극받침(5)이 서로 접촉되게 설치되는 구조적 특징을 가진다.

전원은 유리관(1)의 일측에 위치된 리드선(4) 또는 체결부(9)에 의해 공급되고, 리드선(4)의 코일부(7)가 발열체(3)에 접촉되어 통전됨으로써 발열하게 된다. 발열이 있게되면, 전극받침(5)도 가열되어 체적이 늘어나게 되는데, 이 때 전극받침(5)의 원호형 형상에 의해 길이가 늘어나면서, 유리관(1)의 내벽에 지지되어 반대측으로 밀어주는 힘이 발생된다. 이러한 힘은 밀착구(6) 내측에서 더욱더 전극받침(5)과 접촉되게 하고, 두 가닥의 전극받침(5)이 밀착구(6) 내부에서 접촉이 양호하게 이루어져 전극받침(5) 끼리의 통전도 확실해진다.

그리고 전극받침(5)이 늘어나면 원호형의 직경이 증대되고, 이로 인해 유리관(1) 내측벽에 더욱 견고하게 지지되어, 발열체(3)와 절연관(2)을 유리관(1)의 가운데 공간 부분에 고정시키게 된다.

이와 같이 전극받침(5)이 융착에 의한 고정이 아니고, 서로 접촉만 되게 하고, 밀착구(6)에 의해 한 층 더 신뢰성을 부여하기 때문에, 팽창과 수축이 반복되 더라도 단락의 문제점이 없게 된다.

또한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 발열체(3) 모두가 절연관(2)의 내부에 삽입되는 구조이므로, 인접된 발열체(3)와의 열적 충격을 감소시킬 수 있다. 즉, 발열체(3)가 절연관(2)의 외부에 감기는 경우에는 서로 인접한 발열체(3) 끼리 열적 악영향을 끼치게 되나, 본 발명은 절연관(2)에 의해 열적 쇼크를 없애거나 완화시켜 발열체(3)의 내구 수명을 증대시키게 된다.

그리고 어느 하나의 발열체(3)는 절연관(2)의 내부에 삽입되고, 다른 하나의 발열체(3)는 절연관(2)의 외부에 감싸도록 설치된 경우에도 상기의 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 사시도

도 2는 본 발명의 단면도

도 3은 전극받침과 밀착구의 설치 상태도

도 4 내지 도 6은 다른 실시 예시도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 유리관 2 : 절연관

3 : 발열체 4 : 리드선

5 : 전극받침 6 : 밀착구

7 : 코일부 8 : 카본체결링

9 : 체결부 10 : 애자

11 : 애자캡 12 : 돌조

Claims (2)

1. 유리관(1); 상기 유리관(1)의 내부에 설치된 다수 개의 절연관(2)의 내부에 각각 삽입 설치된 발열체(3); 상기 유리관(1)의 일측을 관통하여 각각의 발열체(3)의 일측에 연결된 리드선(4);을 포함하여 구성된, 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체에 있어서, 상기 각각의 발열체(3)의 타측에는 전극받침(5)의 일단이 연결되어 둥근 원호의 형상을 가지면서 유리관(1)의 내측면에 지지되어 발열체(3)가 유리관(1)의 내측 공간에 떠 있게 지지하며; 상기 전극받침(5)들은 서로 접촉되어 교차되고; 상기 전극받침(5)들의 교차 부분을 밀착구(6)가 압지하도록 설치됨을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체.
2. 제 1항에 있어서, 상기의 발열체(3)의 양단부는 리드선(4)과 전극받침(5)의 일단에 형성된 코일부(7)와 접속되고, 발열체(3)의 양단부와 코일부(7)는 탄소체가 가공되어 형성된 카본체결링(8)에 의해 결합됨을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 튜브 전구 발열체.

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