KR101132380B1 - DC Drive Type Ceramic Heater - Google Patents
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Abstract
본 발명은 DC 구동형 세라믹 히터에 관한 것으로서, 알루미나(Al2O3) 재질의 상부 시트의 저면 또는 알루미나(Al2O3) 재질로서 상기 상부 시트보다 두꺼운 하부 시트의 상면에 DC 전원 인가시 발열되는 특성을 나타내는 저항값을 갖는 저항 패턴을 인쇄형성하고, 상기 상부 시트와 하부 시트를 압착한 상태에서 환원 분위기에서 동시 소성가공하여 상기 상부 시트와 하부 시트를 일체로 형성하되, 상기 상부 시트 및 하부 시트는 알루미나 90 ~ 99 중량%와 질화 알루미늄 분말 또는 질화붕소 분말 중에서 선택된 물질 0.1 ~ 10 중량%를 포함하고, 상기 저항 패턴은 상기 하부시트의 중앙으로부터 외측방향으로 갈수록 선폭이 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a DC-powered ceramic heater, alumina (Al 2 O 3) bottom or alumina of the top sheet of material (Al 2 O 3) is applied as the material DC power to the upper surface of the thick lower sheet than the top sheet during the heating Printing and forming a resistance pattern having a resistance value indicating the characteristic, and the upper sheet and the lower sheet in a reduced atmosphere at the same time by pressing the upper sheet and the lower sheet to form the upper sheet and the lower sheet integrally, wherein the upper sheet and the lower sheet The sheet includes 90 to 99% by weight of alumina and 0.1 to 10% by weight of a material selected from aluminum nitride powder and boron nitride powder, and the resistance pattern is formed to have a smaller line width toward the outside from the center of the lower sheet. do.
상기와 같은 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터를 무선 고대기 등의 휴대형 전열장치에 사용할 경우 신속하게 고온 승온이 가능할 뿐 아니라 장시간 사용이 가능한 효과가 있다. When the DC-driven ceramic heater according to the present invention as described above is used in a portable heating device such as a wireless antique device, it is possible to rapidly increase the high temperature as well as to use it for a long time.
세라믹, 히터, 고대기, 전열기, DC, 알루미나, 패턴. Ceramics, heaters, antiques, heaters, DC, alumina, patterns.
Description
본 발명은 DC 구동형 세라믹 히터, 특히, 배터리를 사용하는 휴대형 전열기기(고대기 등)에 사용되는 세라믹 히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열속도가 빠르고 충전기의 소모 전력량을 감소시켜 전기 안정성과 사용 시간 증대를 가져올 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic heater used in a DC-type ceramic heater, in particular, a portable electric heater (such as an ancient air) using a battery, and more particularly, the heat generation rate is fast and the power consumption of the charger is reduced, thereby reducing the electrical stability and use. It is about a technology that can increase time.
고대기 등의 휴대형 전열기기는 내부에 배터리를 장착하여 충전하여 사용하거나 콘센트에 바로 연결하여 사용한다.Portable electric heaters such as antiques can be used by charging the battery inside or directly connected to an outlet.
이러한 휴대형 전열기기의 내부에 설치되는 발열체는 운모(MICA) 판위에 크롬(NI-CR)선을 권취하여 발열체로서 사용하기도 하고, 절연 필름에 저항을 입혀서 사용하기도 하였으나, 이들 모두 직류용 전압으로 사용 시 열효율이 낮고 내구성이 취약하며, 구조도 불안정하여 잦은 고장에 원인이 된다.The heating element installed inside the portable heating device is used as a heating element by winding a chromium (NI-CR) wire on a mica (MICA) plate, or by using an insulating film with resistance, but all of them are used as DC voltages. Low thermal efficiency, poor durability, and unstable structure cause frequent failures.
또한, 고대기는 상기에서 설명한바와 같이, 기존 히터 와 발열체는 직류전원 을 사용하는데 있어 낮은 열효율로 인한 성능 저하 및 장기간 사용 시 내구성이 떨어지는 문제가 있다.In addition, as described above, the ancient times, the conventional heater and the heating element has a problem of deterioration in performance due to low thermal efficiency and durability in long-term use in using a DC power source.
이러한 문제점을 해결하기 위해 한국등록실용신안 제20-0422000호에는 세라믹 기판 위에 도체와 저항 어레이를 스크린 인쇄기법에 의하여 고온에서 소성시키고 저항값을 레이져 트리밍(Razor Trimming) 과정에 의하여 교정한 후 도체와 인입단자에 고온용 납 페이스트를 인쇄하여 토치로서 불꽃 가열하여 납을 용해하여 인입전선을 접합하여 형성한 기술이 제시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Utility Model Registration No. 20-0422000 discloses that a conductor and a resistor array are fired at a high temperature on a ceramic substrate by a screen printing method, and the resistance value is corrected by a laser trimming process. A technique is disclosed in which a high temperature lead paste is printed on an inlet terminal and flame-heated as a torch to dissolve lead to bond lead wires.
도 1은 한국등록실용신안 제20-0422000호에 따른 DC고대기용 세라믹 히터의 평면도이고, 도2는 한국등록실용신안 제20-0422000호에 따른 DC고대기용 세라믹 히터의 적층상태를 나타낸 단면도이다.1 is a plan view of a DC ancient ceramic heater according to the Korean Utility Model Registration No. 20-0422000, Figure 2 is a cross-sectional view showing the laminated state of the DC ancient ceramic heater according to the Korean Utility Model Model No. 20-0422000.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 등록고안에 따른 DC고대기용 세라믹 히터는 세라믹 박판(1) 위에 도체(2)를 스크린 인쇄하고 850℃에서 소성시킨 후, 그 위에 발열체 저항을 인쇄하여 다시 850℃에 소성한다.1 and 2, the ceramic heater for DC ancient air according to the registration proposal screen-printed the conductor (2) on the ceramic thin plate (1) and baked at 850 ℃, and then printed a heating element resistance thereon 850 again Calcined at < RTI ID = 0.0 >
또한, 상기와 같이 구성된 상태에서 발열체 저항 위에 글라스계열의 보호막(6)을 인쇄하여 570℃에서 소성한 후, 레이져트리밍 작업을 통하여 목표치 저항값으로 교정을 한다.In addition, the glass-based
이 위에 다시 납을 입히기 위하여, 금속으로된 솔더마스크를 통하여 납 페이스트를 도체(1)와 단자(4)에 입히고 인입선(LEAD WIRE) 용의 전선을 용접한 후 세척하여 최종적으로 세라믹 발열체를 형성한다.In order to re-lead on this, lead paste is applied to the conductor 1 and the
그러나, 이러한 등록고안은 저항체가 외부로 노출되어 있어 내전압이 낮고 승온시 열화 현상이 발생함과 아울러 세라믹 기판과 글라스 계열의 보호막 간의 열팽창계수의 차이로 인해 균열이 발생하여 전기적 안정성이 매우 취약한 문제점이 있다.However, such a registration proposal has a problem that the resistor is exposed to the outside, so that the withstand voltage is low, deterioration occurs at elevated temperatures, and cracks are generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the glass-based protective film. have.
또한, 상기 등록고안은 리드선이 납땜으로 단자에 접합되어 있어 300℃ 이상의 고온으로 승온할 경우 납땜이 녹는 문제점이 있다.In addition, the registration design has a problem in that the solder is melted when the lead wire is bonded to the terminal by soldering, the temperature is elevated to 300 ℃ or more.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고융점 텅스텐 저항패턴을 알루미나 재질의 하부 시트에 인쇄하고 알루미나 재질의 상부 시트와 압착하여 저항패턴을 내장시킨 후 고온 환원 분위기에서 소성가공하여 일체로 형성함으로써 장시간 사용 시 산화에 의한 열선 파손 및 열화현상을 방지하고 전기적 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to print a high melting point tungsten resistance pattern on the lower sheet of alumina material and to compress the upper sheet of alumina material to embed the resistance pattern and then high temperature reduction It is formed by plastic processing in an atmosphere to prevent heat wire breakage and deterioration due to oxidation when used for a long time and improve electrical stability.
본 발명의 다른 목적은 상부시트를 하부 시트보다 얇게하여 열전달이 방열판쪽으로 집중되도록 하여 전열 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to make the top sheet thinner than the bottom sheet so that heat transfer is concentrated toward the heat sink to improve heat transfer characteristics.
본 발명의 다른 목적은 알루미나 시트에 질화 알루미늄 및 질화붕소 분말을 첨가하여 열전도도를 향상시킴과 아울러 소비전력을 낮추어 충전시 사용시간을 증가시키도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to add aluminum nitride and boron nitride powder to the alumina sheet to improve thermal conductivity and lower power consumption to increase the use time during charging.
본 발명의 또 다른 목적은 하부 시트의 저면에 다공성 분말층 또는 다공성 필름층을 형성함으로써 하부시트의 저면 방향으로의 열 방출을 방지함으로써 열전달이 방열판쪽으로 집중되도록 하여 전열 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to form a porous powder layer or a porous film layer on the bottom of the lower sheet to prevent heat dissipation in the bottom direction of the lower sheet so that heat transfer is concentrated toward the heat sink to improve heat transfer characteristics. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 알루미나(Al2O3) 재질의 상부 시트의 저면 또는 알루미나(Al2O3) 재질로서 상기 상부 시트보다 두꺼운 하부 시트의 상면에 DC 전원 인가시 발열되는 특성을 나타내는 저항값을 갖는 저항 패턴을 인쇄형성하고, 상기 상부 시트와 하부 시트를 압착한 상태에서 환원 분위기에서 동시 소성가공하여 상기 상부 시트와 하부 시트를 일체로 형성하되, 상기 상부 시트 및 하부 시트는 알루미나 90 ~ 99 중량%와 질화 알루미늄 분말 또는 질화붕소 분말 중에서 선택된 물질 0.1 ~ 10 중량%를 포함하고, 상기 저항 패턴은 상기 하부시트의 중앙으로부터 외측방향으로 갈수록 선폭이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 DC 구동형 세라믹 히터가 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, an alumina (Al 2 O 3) as a bottom surface, or alumina (Al 2 O 3) material of the top sheet of material on the upper surface of the thick lower sheet than the top sheet DC Printing and forming a resistance pattern having a resistance value indicating heat generation when power is applied, and simultaneously forming the upper sheet and the lower sheet in a reduced atmosphere by pressing the upper sheet and the lower sheet in a reducing atmosphere, The upper sheet and the lower sheet include 90 to 99% by weight of alumina and 0.1 to 10% by weight of a material selected from aluminum nitride powder or boron nitride powder, and the resistance pattern is formed to have a smaller line width toward the outside from the center of the lower sheet. DC-driven ceramic heaters are provided.
여기서, 금속 재질의 리드선이 Ag 또는 Ag-Au 합금으로 수소와 질소가스가 혼합된 분위기, 800 ~ 1000℃의 온도에서 브레이징처리되어 상기 저항 패턴의 일측에 형성된 접속전극에 접합되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lead wire made of metal is brazed at a temperature of 800 to 1000 ° C. in an atmosphere in which hydrogen and nitrogen gas are mixed with Ag or Ag-Au alloy, and bonded to the connection electrode formed on one side of the resistance pattern.
상기 상부 시트의 두께는 400 ~ 800μm이고, 상기 하부 시트의 두께는 600 ~ 1200μm인 것이 바람직하다.The thickness of the upper sheet is 400 ~ 800μm, the thickness of the lower sheet is preferably 600 ~ 1200μm.
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또한, 상기 하부 시트의 저면에 10 ~ 20 μm의 두께를 갖는 다공성 파우더층이나 다공성 합성수지 필름층이 형성되는 것이 더욱 바람직하다. In addition, it is more preferable that a porous powder layer or a porous synthetic resin film layer having a thickness of 10 to 20 μm is formed on the bottom of the lower sheet.
상기와 같은 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터를 무선 고대기 등의 휴대형 전열장치에 사용할 경우 신속하게 고온 승온이 가능할 뿐 아니라 장시간 사용이 가능한 효과가 있다. When the DC-driven ceramic heater according to the present invention as described above is used in a portable heating device such as a wireless antique device, it is possible to rapidly increase the high temperature as well as to use it for a long time.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 분해 사시도이다.3 is a perspective view of a DC driven ceramic heater according to the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view of a DC driven ceramic heater according to the present invention.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터는 알루미나 재질의 하부 시트(12)의 상면에 저항 패턴을 갖는 발열체(50)를 형성하고 알루미나 재질의 상부 시트(11)를 압착한 후 동시 소성가공하여 이루어지는 히터 본체(10)에 리드선(30)을 브레이징을 통해 연결된 구조이다.3 and 4, the DC-driven ceramic heater according to the present invention forms a
상부 시트(11)는 알루미나 재질의 그린 시트로서, 상면이 전열 기구의 방열판에 접하여 발열체(50)로부터 발생되는 열을 방열판으로 전달하는 부분으로서 방열판으로의 열전도성을 향상시키기 위해 알루미나 90 ~ 99 중량%에 질화 알루미늄과 질화붕소 분말 혼합물 0.1 ~ 10 중량%가 첨가되어 있다.The
상부 시트(11)는 그 두께가 400 ~ 800μm로서 후술하는 하부 시트(12)보다 상당히 얇게 형성되어 DC 전원에 의한 발열 시 열 전달 방향을 방열판 쪽으로 집중 화시켜 발열 속도 및 발열 온도 및 소비전력을 향상시켜 사용시간을 증가시키도록 되어 있다.The
상부 시트(11)의 후단측에는 리드선 인입을 위한 인입홀(20)이 형성되어 있다.An
하부 시트(12)는 알루미나 재질의 그린 시트로서, 상면에 발열체(50)로서 저항 패턴이 형성되어 있다. 하부 시트의 두께는 600 ~ 1200μm로서 상부 시트(11)보다 두껍게 형성되어 있다. The
발열체(50)는 텅스텐, 몰리브덴 단독 또는 혼합물로부터 선택된 저항 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄되어 형성되는 것으로서, 저항 패턴과 별도로 리드선(30)과의 접속을 위해 저항 패턴 상에 Ni 도금된 접속전극(50a)이 형성되어 있다.The
리드선(30)의 접합은 Ni 재질의 리드선(30)을 Ag 단독 또는 Ag-Cu 합금 금속을 수소와 질소 혼합가스 분위기에서 800 ~ 1000℃에서 브레이징하여 접속전극(50a)에 접합시킨다.The
히터 본체(10)의 조성과 특성 및 소성 조건을 하기 표 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.The composition, properties, and firing conditions of the
상기 조성물의 소성은 1차적으로 저온에서 유기물을 충분하게 제거하여야 하고, 2차적으로 히터용 기판으로 사용할 수 있도록 완전하게 치밀화가 이루어짐과 동시에 텅스텐 전극이 세라믹 기판과 완전하게 접착할 수 있도록 하여야 한다.Firing of the composition should primarily be sufficient to remove the organic material at a low temperature, and to make the tungsten electrode completely adhere to the ceramic substrate while being completely densified to be used as the heater substrate.
공기층에서 소성할 경우 산화되어 히터로서 사용할 수 없을 수 있으므로 텅스텐 전극이 산화되지 않고 히터로서 사용할 수 있도록 환원 분위기에서 소결한다.When firing in the air layer, it may be oxidized and cannot be used as a heater, so that the tungsten electrode is sintered in a reducing atmosphere so that it can be used as a heater without being oxidized.
소성 스케줄은 800℃까지 질소 분위기로 충분하게 탈지시킨 다음 질소와 수소 혼합가스를 7 : 3으로 통과시키면서 소성하였다. 이때의 가습 혼합가스 분위기를 유지하기 위하여 수분량이 4.2V/O(노점 48℃)가 되도록 하였다.The firing schedule was sufficiently degreased with a nitrogen atmosphere up to 800 ° C., and then fired while passing a mixture of nitrogen and hydrogen at 7: 3. In order to maintain the humidified mixed gas atmosphere at this time, the moisture content was adjusted to 4.2 V / O (dew point 48 ° C.).
92% Al2O3 조성에 천연광물을 첨가하고 BN, AlN을 3% 첨가하여 환원 분위기(질소와 산소 혼합 가스)에서 1600℃로 소성한 결과 표 1에서 나타난 바와 같이 열전도율이 원재료 실시예의 경우 16.83 w/m?k 에서 BN, AlN 첨가시 23.03 ~ 23.32 w/m?k 로 상승하였다.Natural mineral was added to the composition of 92% Al 2 O 3 , and BN and AlN were added at 3% and calcined at 1600 ° C. in a reducing atmosphere (nitrogen and oxygen mixed gas) .As shown in Table 1, the thermal conductivity was 16.83. It increased from 23.03 to 23.32 w / m * k when BN and AlN were added at w / m * k.
도 5는 저항 패턴의 구조를 도시한 것이다.5 shows the structure of a resistance pattern.
도 5에 도시된 바와 같이, 저항 패턴은 중앙에서 외측으로 갈수록 선폭을 작게 하여 중앙에서 외측으로 갈수록 저항값을 크게 하여 발열 균일도와 알루미나 세라믹기판과의 열팽창 계수를 맞추어 설계하여 열충격을 크게 향상시킨 것이 특징이다.As shown in Figure 5, the resistance pattern is designed to match the heat uniformity and the coefficient of thermal expansion of the alumina ceramic substrate to greatly improve the thermal shock by reducing the line width from the center to the outside to increase the resistance value from the center to the outside It is characteristic.
이는 종래 세라믹 히터들이 열선이 동일한 선폭으로 이루어져 있어 외측에 비해 방열이 잘 되지 않는 중앙부의 온도가 외측보다 높아져 온도 편차로 인해 세라믹 히터가 파손되는 문제점이 발생하고 있는 점에 착안한 것으로서 중앙부의 발열량을 낮추어 종래 온도 편차의 문제점을 해결하였으며, 실험 결과 장시간 사용시에도 세라믹 히터의 파손이 일어나지 않았다.This is because conventional ceramic heaters are made of the same line width as the heating wire, the temperature of the central portion which is not heat dissipated well compared to the outside is higher than the outside, the problem that the ceramic heater is damaged due to the temperature deviation occurs, the heat generation amount in the center It solved the problem of the conventional temperature deviation by lowering, and as a result of the experiment, the ceramic heater did not break even when used for a long time.
발열체(50)의 저항패턴은 표 2에 나타난 바와 같이, 평균 선폭, 두께, 길이을 조절하여 1 ~ 5Ω의 저항을 갖도록 형성될 수 있다.As shown in Table 2, the resistance pattern of the
도 6은 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view of a DC driven ceramic heater according to the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 저면에 10 ~ 20 μm 두께의 다공성 분말층(60)을 형성하는 것이 가능하다. 다공성 분말층(60)은 소성 가공 전에 미리 하부 시트(12)의 저면에 도포된 후 동시 소성 가공하는 것도 가능하고, 히터 본체(10)가 완성된 후 별도의 접착 공정이나 소성 공정을 통해 형성하는 것도 가능하다.As shown in FIG. 6, it is possible to form the
다공성 분말층(60)은 다수의 미세한 공극을 갖는 분말(Pealite, Mullite(Al6Si2O13), Petalite(LiAlSi3O8), Cordierite(Mg2Al4Si5O18), Zircon(ZrSiO4) 등)로 이루어진 층으로서 미세 공극이 단열 기능을 제공함으로써 발열체(50)에서 발생된 열이 하부 시트(12)의 하부로 전달되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.The
다공성 분말층(60) 외에 다공성 재질로 이루어진 합성수지 필름을 하부 시트(12)의 저면에 부착하는 방식 등도 가능할 것이다.In addition to the
이하에서는 구체적인 실시예들을 통해 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 제조방법 및 특성을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the manufacturing method and characteristics of the DC-driven ceramic heater according to the present invention will be described in detail through specific embodiments.
실시예1Example 1
600μm 두께를 갖는 알루미나 그린시트(상부 시트)와 800μm 두께를 갖는 알루미나 그린시트(하부 시트)를 제조하고, 하부 시트(12) 상에 평균 선폭 0.249mm, 두께 20μm, 길이 624.9mm의 저항 패턴을 인쇄하였다.An alumina green sheet (upper sheet) having a thickness of 600 μm and an alumina green sheet (lower sheet) having a thickness of 800 μm were prepared and a resist pattern having an average line width of 0.249 mm, a thickness of 20 μm, and a length of 624.9 mm was printed on the
알루미나 그린시트는 알루미나(Al2O3) 96중량%에 천연광물 4중량%를 첨가하여 폭 10mm, 길이 70mm의 판상형으로 제조된다.The alumina green sheet is prepared in a plate shape having a width of 10 mm and a length of 70 mm by adding 4 wt% of natural minerals to 96 wt% of alumina (Al 2 O 3 ).
상부 시트(11)와 하부 시트(12)를 압착한 상태에서 1600℃, 수소, 질소 가스 혼합 분위기(노점 48℃)로 동시 소성가공한 후, 전극 부위에 니켈 도금 처리를 하였다. 여기서, 니켈 재질의 리드선(30)을 Au-Cu합금(BAG-8)으로 860℃로 수소, 질소 혼합가스 분위기에서 브레이징하여 접합시킨 후 특성을 측정하였다.After the
테스터기를 이용하여 상온저항(25℃)를 측정한 결과 1Ω으로 나타났으며, DC 12V 전압, 2A 전류 인가시 30초내에 381℃에 도달하였으며, 이때의 저항은 2Ω이었다.As a result of measuring room temperature resistance (25 ℃) using a tester, it appeared as 1Ω, and reached 381 ℃ within 30 seconds when DC 12V voltage and 2A current were applied, and the resistance was 2Ω.
제 1 실시예에서 제조된 세라믹 히터를 무선 고대기에 실장한 후 실험한 결과 100 ~ 130℃ 온도 구간에서 약 45분 구동됨을 확인하였다.The ceramic heater manufactured in Example 1 was mounted in a wireless antique apparatus and then tested for about 45 minutes at a temperature range of 100 to 130 ° C.
무선 고대기에 장착된 충전 배터리는 리튬 폴리머 배터리로서 7.4V, 2.4A,110V, 220V 겸용 출력 8.4V, 1.2A 충전기로 약 2시간 충전하여 구동시험하였으며, 소비전력은 약 45W이었다.The rechargeable battery installed in the wireless ancient times was a lithium polymer battery, which was operated by charging for about 2 hours with a 7.4V, 2.4A, 110V, and 220V combined output 8.4V, 1.2A charger, and consumed about 45W.
1. 상온저항(25℃) 1.0Ω 1. Room temperature resistance (25 ℃) 1.0 Ω
2. 세라믹히터 표면(DC12V 2A 인가)2. Ceramic heater surface (DC12V 2A applied)
3. 실장실험(Field Test)3. Field Test
실시예 2Example 2
실시예 1과 동일한 공정으로 제조하였지만 세라믹 조성물에서 열전도도를 향상시키기 위하여 알루미나(Al2O3) 92중량%, AlN 또는 BN 분말 3중량%, 천연광물 5중량%를 첨가하여 세라믹 그린시트를 제조하였다. Although manufactured in the same process as in Example 1, in order to improve thermal conductivity in the ceramic composition, 92 wt% of alumina (Al 2 O 3 ), 3 wt% of AlN or BN powder, and 5 wt% of natural minerals were added to prepare a ceramic green sheet. It was.
실시예 2의 조성물을 실시예 1과 같은 소성공정, 브레이징 공정을 거쳐 제조된 DC 구동 세라믹 히터의 특성은 다음과 같다.The characteristics of the DC-driven ceramic heater manufactured by the firing process and the brazing process of the composition of Example 2 as in Example 1 are as follows.
기계적 강도 : AlN 첨가 세라믹 히터 : 254MPaMechanical strength: AlN-added ceramic heater: 254MPa
BN 첨가 세라믹 히터 : 247MPa BN-added ceramic heater: 247 MPa
열전도율 : AlN 첨가 세라믹 히터 : 21.9 w/k?mThermal Conductivity: Ceramic Heater with AlN: 21.9 w / k? M
BN 첨가 세라믹 히터 : 23.4 w/k?m Ceramic heater with BN: 23.4 w / k? M
본 실시예에서 사용된 출발원료 규격은 표 3과 같다.Starting material specifications used in this embodiment are shown in Table 3.
제 2 실시예에서 제조된 세라믹 히터를 무선 고대기에 실장한 후 실험한 결과 100 ~ 130℃ 온도 구간에서 약 60분 구동됨을 확인하였다.The ceramic heater manufactured in Example 2 was mounted in a wireless antique apparatus and tested, and it was confirmed that about 60 minutes of operation was performed at a temperature range of 100 to 130 ° C.
무선 고대기에 장착된 충전 배터리는 리튬 폴리머 배터리로서 7.4V, 2.4A,110V, 220V 겸용 출력 8.4V, 1.2A 충전기로 약 2시간 충전하여 구동시험하였으며, 소비전력은 약 40W이었다.The rechargeable battery installed in the wireless ancient times was a lithium polymer battery, which was operated by charging for about 2 hours with a 7.4V, 2.4A, 110V, and 220V combined output 8.4V, 1.2A charger, and consumed about 40W.
실시예 2. DC Voltage 인가시 온도상승 실험Example 2. Temperature Rise Experiment with DC Voltage
상온저항Room temperature resistance
-방열판장착(DC12V 2A 인가)Heat sink mounting (DC12V 2A applied)
최고온도는 232℃로 Display 됨 Maximum temperature is displayed at 232 ℃
-세라믹히터 표면(DC12V 2A 인가)Ceramic heater surface (DC12V 2A applied)
-세라믹히터 표면(DC5V 5A 인가)Ceramic heater surface (DC5V 5A applied)
실시예 2 실장시험Example 2 Mounting Test
실시예 3Example 3
실시예 3은 하부 시트의 저면에 10 ~ 20 μm의 두께를 갖는 다공성 파우더층을 형성한 후 동시 소성가공한 것으로서, 기본적인 제조공정이나 조성비는 실시예 2와 동일하다.Example 3 is a simultaneous plastic working after forming a porous powder layer having a thickness of 10 ~ 20 μm on the bottom of the lower sheet, the basic manufacturing process and composition ratio is the same as in Example 2.
테스터기를 이용하여 상온저항(25℃)를 측정한 결과 1Ω으로 나타났으며, DC 12V 전압, 5A 전류 인가시 20초내에 392℃에 도달하였으며, 이때의 저항은 1.8Ω이었다.As a result of measuring room temperature resistance (25 ℃) using a tester, it appeared as 1Ω, and reached 392 ℃ within 20 seconds when DC 12V voltage and 5A were applied, and the resistance was 1.8Ω.
제 2 실시예에서 제조된 세라믹 히터를 무선 고대기에 실장한 후 실험한 결과 100 ~ 130℃ 온도 구간에서 약 70분 구동됨을 확인하였다.The ceramic heater manufactured in Example 2 was mounted in a wireless antique apparatus and tested, and it was confirmed that about 70 minutes of operation was performed at a temperature range of 100 to 130 ° C.
무선 고대기에 장착된 충전 배터리는 리튬 폴리머 배터리로서 7.4V, 2.4A,110V, 220V 겸용 출력 8.4V, 1.2A 충전기로 약 2시간 충전하여 구동시험하였으며, 소비전력은 약 35W이었다.The rechargeable battery installed in the wireless ancient times was a lithium polymer battery, which was operated by charging for about 2 hours with a 7.4V, 2.4A, 110V, and 220V combined output 8.4V, 1.2A charger, and consumed about 35W.
실시예 3 실장시험Example 3 Mounting Test
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover such modifications or changes as fall within the scope of the invention.
도 1은 한국등록실용신안 제20-0422000호에 따른 DC고대기용 세라믹 히터의 평면도이다.1 is a plan view of a ceramic heater for DC ancient air according to Korean Utility Model Registration No. 20-0422000.
도2는 한국등록실용신안 제20-0422000호에 따른 DC고대기용 세라믹 히터의 적층상태를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the laminated state of the ceramic heater for DC ancient air according to Korean Utility Model Registration No. 20-0422000.
도 3은 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 사시도이다.3 is a perspective view of a DC-driven ceramic heater according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a DC-driven ceramic heater according to the present invention.
도 5는 저항 패턴의 구조를 도시한 것이다.5 shows the structure of a resistance pattern.
도 6은 본 발명에 따른 DC 구동형 세라믹 히터의 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view of a DC driven ceramic heater according to the present invention.
<주요도면부호에 관한 설명><Description of main drawing code>
10 : 히터 본체 11 : 상부 시트10: heater body 11: top sheet
12 : 하부 시트 20 : 인입홀12: lower seat 20: inlet hole
30 : 리드선 40 : 브레이징 접합부30: lead wire 40: brazing joint
50 : 발열체 50a : 접속전극50:
60 : 다공성 분말층60: porous powder layer
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