KR101160525B1 - 꽈배기형 세라믹히터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 꽈배기형 세라믹 히터에 관한 것으로, 기존의 금속히터 가열방식에 따른 부식이나 파열을 방지하고, 열효율이 향상되어 에너지 절감을 꾀할 수 있는 꽈배기형 세라믹히터에 관한 것이다.
본 발명에 의할 경우, 외관인 꽈배기형 세라믹 본체와 그 내부에 수밀하게 구비되는 카본발열체가 꽈배기 형으로 체적 면이 많아 발열량이 증가하여 전기 소모량이 적으며 월간 유지비의 70%이상을 절약할 수 있고, 기존의 히터는 물속에서 취약하였던 부분을 세라믹을 이용하여 절연과 발열체를 보호하여 단전과 파열,부식을 방지시켜 발열을 안정적으로 공급할 수 있으며, 기존의 카본히터는 대기 중에서 사용할 때는 카본에 특성상 고온에서는 산화하여 2,100℃를 올릴 수 없지만 꽈배기형 세라믹 히터는 산화를 방지하여 발열체를 보호하고 발열량을 안정적으로 고온을 발산할 수 있으며 진공 상태에서는 전기 가열로의 제작비용 절감과 저전압으로 안정적인 발열량을 낼 수 있으며 에너지 절감과 제품의 품질과 균일화를 이룰 수 있다.
세라믹, 히터, 발열체

Description

꽈배기형 세라믹히터{TWISTED CERAMIC HEATER}
본 발명은 꽈배기형 세라믹 히터에 관한 것으로, 기존의 금속히터 가열방식에 따른 물속과 대기에서 부식이나 파열을 방지하고, 열효율이 향상되어 에너지 절감을 꾀할 수 있는 꽈배기형 세라믹히터에 관한 것이다.
종래의 공업용 온수기, 순간온수기, 가정용 보일러는 가열방식이 기름, 가스, 금속히터 등으로 되어 있는데, 그 중 금속히터 가열방식의 경우 발열 부위가 직접적으로 물에 접촉하여 부식으로 인하여 잦은 고장과 잦은 파열을 일으키며 유지보수비가 많이 들어감은 물론 에너지효율도 높지 않았다.
특히, 기존의 금속히터는 물속에서 부식현상에 취약하고 순간에 고열을 발생할 수 없는 한계를 지님으로 종래의 금속히터 방법에서는 400℃ 이하로 가열하는 경우만 제작이 가능하였다.
상기한 문제점에 대응하여, 세라믹히터를 구성함에 있어서도 그 효율을 극대화하고 내구성을 확보하기 위해 세라믹히터를 어떠한 방법으로 구성하는가는 또 다른 문제점이라 할 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 온수기나 보일러 등에 사용되는 히터로써 꽈배기형 세라믹히터를 제시하되, 세라믹히터의 내구성을 향상시킴과 동시에 발열량을 최적화하여 에너지 효율의 향상을 꾀할 수 있는 꽈배기형 세라믹 히터를 제시함을 그 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 카본발열체(14)를 내장한 세라믹본체(10)와 그 세라믹 본체의 상단(12)에 수밀하게 결합하는 상캡(20)과 그 세라믹 본체의 하단(13)에 수밀하게 결합하는 하캡(30)을 포함하여 구성되되, 상기 세라믹본체(10)는 그 외표면에 균등하게 분할되고 반원형의 단면을 가지는 적어도 1 이상의 돌기(11)를 형성하되, 상기 돌기(11)는 꽈배기 형으로 뒤틀리면서 형성됨으로써 체적면을 넓히도록 구성됨을 특징으로 하는 꽈배기형 세라믹히터를 제시하며,
상기 카본발열체(14)는 세라믹본체에 꽈배기형으로 뒤틀리면서 형성된 돌기(11)와 같이 세라믹본체 내부에서 세라믹본체의 돌기의 뒤틀림과 동일한 정도로 꽈배기형으로 뒤틀리면서 적어도 1 이상 세라믹본체 내부에 구비됨을 특징으로 하는 꽈배기형 세라믹히터를 제시한다.
본 발명에 의할 경우, 외관이 꽈배기 형으로 체적 면이 많아 발열량이 증가하여 전기 소모량이 적으며 월간 유지비의 70%이상을 절약할 수 있으며 물속에서 취약한 부분을 세라믹을 이용하여 절연과 발열체를 보호하여 단전 파열을 방지시켜 발열을 안정적으로 공급할 수 있으며 대기 중에서 사용할 때는 카본에 특성상 고온에서는 산화하여 2,100℃를 올릴 수 없지만 세라믹 슈퍼히터는 산화를 방지하여 발열체를 보호하고 발열량을 안정적으로 고온을 발산할 수 있으며 고가에 진공로 장비를 제작하여야 하지만 카본 발열체를 보호 할수 있는 2중구조 카본발열체를 보호할수 있는 구로되여 대기 상황에서도 안정적인 발열을 할수 있서 가열로에 제작비용 절감과 안정적인 발열량을 낼 수 있으며 제품의 품질과 균일화를 이룰 수 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위하여 생략한다.
본 발명에 따른 꽈배기형 세라믹히터는 저전압으로 에너지를 절감시키며 대기 2,100℃까지 진공에서는 3,000℃까지 순간적으로 열을 발산할 수 있으며 물(해수포함), 대기에서 강력한 내구성을 가진 세라믹 발열체이다.
또한, 본 발명의 꽈배기형 세라믹히터는 세라믹본체와 상캡 및 하캡을 구비한 밀폐구조로 조립성과 다용도에 접목성을 가진수 있게 구성되고, 세라믹본체의 내부에 구비되는 카본발열체는 외경20Φ 기준에 내부에 5개의 카본줄기 - , + 극을 형성하며 외부를 감싸는 형식으로 세라믹본체를 형성을 하여 통전을 하기위한 하캡 하단에 맨홀을 형성하며 상캡 내부에 비발열부와 단자부를 형성 조립하여 이를 소성하는 공정을 거침에 따라 외부의 물이나 공기와의 접촉이 없는 수밀하고 기밀하게 구비됨으로써 물에 직접적으로 접촉을 하지 않는 방법으로 발열체를 보호하며 발열, 절연, 절전을 할 수 있으며 순간적으로 가열하여 고효율의 열량을 발산시켜 전기저항을 0.117Ω이하, 전압 35.1V이하, 전력 10,740W(φ20*310L기준)에 용량으로 3,000℃(진공조건) 온도를 2시간 이내에 올릴 수 있는 구조로 되어 있다.
또한, 직선으로 구성한 때보다 발열부의 길이를 길게 함과 동시에 본체 내부에 카본 발열체를 요구되는 수만큼 구비하고 -, + 극으로 결속을 할 수 있는 구성을 하며 다용도에 세라믹 발열체를 제작 가능하며 짧은 길이로도 발열량을 극대화할 수 있도록 외부, 내부구조를 꽈배기 형식으로 설계 제작하여 작은 공간에서도 발열에 효율성을 극대화할 수 있는 치밀한 구조로 열매체유, 물, 해수, 대기에서 강하며, 꽈배기형식 설계를 하여 길이 와 취적면적을 높여서 단면적에 대비해 발산하는 열을 극대화하여 순간에 대용량 가열 체나 물을 가열할 수 있으며 전기를 절전할 수 있는 구조로 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명인 꽈배기형 세라믹히터의 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다. 우선, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 꽈배기형 세라믹히터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 꽈배기형 세라믹히터의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 꽈배기형 세라믹히터의 카본발열체의 개념도이다.
도시된 바와 같이 본 발명인 꽈배기형 세라믹히터는 카본발열체(14)를 내장한 세라믹본체(10)와 그 세라믹본체의 상단(12)에 비 발열부 및 단자 대를 수밀하게 결합하는 상캡(20)과 그 본체의 하단(13)에 -, + 를 연결하는 맨홀을 형성하여 통전을 도우며 수밀하게 결합하는 하캡(30)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 세라믹본체(10)는 그 외표면에 균등하게 분할되고 반원형의 단면을 가지는 적어도 1 이상의 돌기(11)를 형성한다. 한편, 상기 돌기(11)는 꽈배기형으로 뒤틀리면서 형성됨으로써 체적면을 넓히도록 구성된다.
또한, 상기 세라믹본체는 세라믹을 주성분으로 하여 C, Si3N4, Zr,Co, AI2O3를 혼합하여 만들어진다. 한편, 세라믹본체 및 세라믹본체 내부의 카본발열체를 꽈배기 형상으로 형성하여 취적 길이를 세라믹본체 및 세라믹 본체내부의 카본발열체를 직선으로 구성할 때보다 더 길게 연장하여 발열량을 높일 수 있는 구조로 형성제작하여 온도상승 속도를 높일 수 있도록 구성된다. 또한, 세라믹본체는 그 내 부의 카본발열체의 열을 전달받아 외부로 발열함에 있어 그 효율을 높이고 절연을 위해 상기한 AI2O3를 혼합하여 구성함이 바람직하다.
한편, 상기 상캡(20)의 상단면을 관통하여 적어도 1 이상의 전기단자부(21)를 구비하며, 상기 세라믹본체(10)의 상단(12)에는 상기 상캡의 전기단자부와 대응하여 세라믹본체의 카본발열체가 결합할 수 있도록 카본발열체의 일단에 카본발열체 단자접속부(14a,14b,14c,14d,14e)를구비할 수 있다. 이를 통해 세라믹본체 내부의 카본발열체와 전기적으로 결합할 수 있게 된다.
따라서, 세라믹본체 내부에 적어도 1 이상 구비되는 카본발열체의 종단은 상기 상캡(20)에 구비된 전기단자부(21)의 일단과 결합하여 발열에 필요한 전기를 공급받게 된다.
한편, 상기한 카본발열체단자접속부(14a,14b,14c,14d,14e)는 카본발열체의 종단에 구비된 홈형으로 형성하여 전기단자부(21)와 억지끼움에 의하거나 기타 통상의 단자 접속법에 의해 체결될 수 있다.
한편, 상기 카본발열체(14)는 세라믹본체에 꽈배기형으로 뒤틀리면서 형성된 돌기(11)와 같이 세라믹본체 내부에서 세라믹본체의 돌기의 뒤틀림과 동일한 정도로 꽈배기형으로 뒤틀리면서 세라믹본체 내부에 구비된다. 상기한 카본발열체는 필요에 따라 적어도 1 이상 구비될 수 있다.
또한, 상기 세라믹본체는 도 1에 도시된 바와 같이 막대형은 물론 "U자형"이나 "S자형" 등과 같이 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 다만, 그 외표면은 본체의 다양한 형상에 불구하고 꽈배기형으로 뒤틀리면서 형성된 돌기를 구비하는 것은 분명하다. 한편, 세라믹본체 내부에 적어도 1 이상 구비되는 카본발열체 또한 전술한 세라믹 본체와 같이 다양한 형상으로 세라믹본체 내부에 구비될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 4 및 도 5를 참조하면 본 발명에 의할 경우 온수기, 발전기 등에 발열효율이 향상되고 에너지 절감의 이익을 향유할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 가열이 필요한 탱크 등에 수밀하게 삽입설치된 본 발명의 꽈배기형 세라믹히터에 의해 짧은 시간에 가열이 가능하게 되어 온수기, 발전기터빈 등의 구동에 따른 에너지 소비를 줄이고, 세라믹소재로 구성된 세라믹본체의 부식이 방지됨으로써 차후 보수의 필요성을 획기적으로 줄일 수 있다 하겠다. 또한, 일례로써 본 발명을 보일러에 적용한 경우 기존의 보일러와는 달리 가스버너장치와 가스누출탐지기 등을 요하지 않아 보일러의 구조를 간소화하고 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 꽈배기형 세라믹히터의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 꽈배기형 세라믹히터의 분해사시도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 꽈배기형 세라믹히터의 카본발열체의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 꽈배기형 세라믹히터의 적용 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 꽈배기형 세라믹 히터의 적용예시도인 상기 도 4의 설명도.
*도면 주요부호에 대한 간단한 설명*
10 : 세라믹본체
20 : 상캡
30 : 하캡
14 : 카본발열체 단자접속부

Claims (5)

  1. 온수기, 발전기 등에 이용되는 히터에 있어서,
    카본발열체(14)를 내장한 세라믹본체(10)와 그 세라믹본체의 상단(12)에 수밀하게 결합하는 상캡(20)과 그 세라믹본체의 하단(13)에 수밀하게 결합하는 하캡(30)을 포함하여 구성되고,
    상기 세라믹본체(10)는 그 외표면에 균등하게 분할되고 반원형의 단면을 가지는 적어도 1 이상의 돌기(11)를 형성하되, 상기 돌기(11)는 꽈배기형으로 뒤틀리면서 형성됨으로써 체적면을 넓히도록 구성됨을 특징으로 하는 꽈배기형 세라믹 히터.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹본체는 세라믹을 주성분으로 하여 C, Si3N4, Zr,Co, AI2O3를 혼합하여 구성됨을 특징으로 하는 꽈배기형 세라믹 히터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상캡(20)의 상단면을 관통하여 적어도 1 이상의 전기단자부(21)를 구비하며, 상기 세라믹본체(10)의 상단(12)에는 상기 상캡의 전기단자부와 대응하여 세라믹본체의 카본발열체가 결합할 수 있도록 카본발열체의 일단에 카본발열체 단자접속부(14a,14b,14c,14d,14e)가 구비됨을 특징으로 하는 꽈배기형 세라믹 히터.
  5. 온수기, 발전기 등에 이용되는 히터에 있어서,
    카본발열체(14)를 내장한 세라믹본체(10)와 그 세라믹본체의 상단(12)에 수밀하게 결합하는 상캡(20)과 그 세라믹본체의 하단(13)에 수밀하게 결합하는 하캡(30)을 포함하여 구성되고, 상기 카본발열체(14)는 세라믹본체에 꽈배기형으로 뒤틀리면서 형성된 돌기(11)와 같이 세라믹본체 내부에서 세라믹본체의 돌기의 뒤틀림과 동일한 정도로 꽈배기형으로 뒤틀리면서 적어도 1 이상 세라믹본체 내부에 구비됨을 특징으로 하는 꽈배기형 세라믹 히터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20080108372A (ko) * 2003-12-24 2008-12-12 쿄세라 코포레이션 세라믹 히터 및 그 제조 방법

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