KR102154728B1 - 적외선 방출기 - Google Patents

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헤레우스 노블라이트 게엠베하
헤래우스 크바르츠글라스 게엠베하 ＆ 컴파니 케이지
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Abstract

표면을 포함하고 전기 절연성 재료로 제조된 기판을 갖는 패널 적외선 방출기가 공지되어 있다. 전기 절연성 재료는, 전기 전도성이되 전기가 통과할 때 열을 발생시키는 저항 재료로 제조된 인쇄 전도체에 접촉한다. 이런 이유로, 적외선 방출기, 특히, 가열되는 표면의 기하학적 구조에 맞추기 용이하면서 기판 벽이 얇더라도 균일한 가열을 가능케 하는 단위 면적당 높은 방사속을 갖는 패널 적외선 방출기를 제공하기 위해, 본 발명은 적외선 복사의 스펙트럼 범위를 흡수하는 추가 성분이 내장된 비정질 매트릭스 성분을 포함하는 기판 재료를 제안한다.

Description

적외선 방출기
본 발명은 적외선 방출기, 특히 패널 적외선 방출기에 관한 것으로서, 이 적외선 방출기는 인쇄 전도체와 접촉하는 표면을 포함하는 전기 절연성 재료로 제조된 기판을 구비하고, 인쇄 전도체는 전기 전도성이며 전기가 통과할 때 열을 발생시키는 저항 재료로 제조된다.
적외선 방출기에는 전류가 통과할 때 열을 발생시키는 저항 재료로 제조된 전기 저항 요소가 장착된다. 어떤 실시예에서는, 전기적 저항 요소 자체가 적외선 방출기의 실제 가열 요소를 형성한다. 본 발명의 대상인 다른 실시예에서는, 와이어, 웨브(web), 또는 저항 재료로 제조된 층과 같은 저항 요소가 아래에서 "기판"으로 언급될 다른 성분을 가열하는 역할을 한다. 전기 저항 요소로부터 기판으로의 열 전달은 열 전도, 대류 및/또는 열 복사에 기반할 수 있다.
적외선 방출기는 적외선 복사를 위한 점 또는 선 모양의 방출 특성을 나타내거나, 공간 적외선 방출기로서, 가열될 가열 제품 표면의 기하학적 구조에 적합하면서 2차원 또는 3차원 표면의 균질한 방사를 가능하게 하는 2차원 또는 3차원 방출 특성을 나타낸다.
패널 적외선 방출기에서는 관형 적외선 램프를 이용하는 것이 일반적이고, 이 방출기에서는 코일형 저항 와이어가 석영 유리로 제조된 피복관에 의해 둘러싸이되, 관으로부터 소정 거리를 유지하면서 본질적으로 관과 접촉하지 않는다. 예컨대, DE 10 2011 012 363 A1로 공지된 패널 IR 방출기에서, 복수의 개별 적외선 램프는 공간적인 램프 배열체로 조합되어, 그 기하학적 구조가 가열 제품의 기하학적 구조에 맞춰진다. 여기서, 적외선 램프는 확산 반사기로서 작동하는 불투명 석영 유리로 제조된 질량체에 내장된다. 반사형 석영 유리 질량체와 패널 IR 램프 배열체의 조합은 조립체를 형성하고, 이 조립체에서 석영 유리는 램프 관들을 서로에 대해 고정하도록 질량체를 결합하는 역할을 하면서 반사기로도 역할한다.
이러한 패널 IR 방출기의 실시예에서, 전류가 통하는 저항 와이어로부터 석영 유리 램프 관으로의 열 전달 및 가열 제품으로의 열 전달 양자 모두는, 오직 미미한 역할만을 하는 대류 및 열 전도와 함께, 사실상 복사에 의해서만 진행된다. 이에 관한, 근본적인 하나의 쟁점은 어떻게 이용 가능한 방사속(radiation power)을 가열 제품을 향해 가능한 한 효율적으로(높은 전력 효율로), 그리고 동시에 높은 균일도로 방출하느냐는 것이다. 이와 관련하여 가열 제품과, 패널 방출기의 개별 적외선 램프 사이의 거리가 중요한 역할을 한다. 경험칙에 의하면 균일한 방사를 위해 필요한 최소 거리는 개별 적외선 램프들의 중심 거리의 대략 1.5배에 해당한다. 따라서, 개별 적외선 램프들 사이의 짧은 거리 및 패널 방출기와 가열 제품 사이의 먼 거리가 균일한 방사에 유리하다. 전자의 대안(짧은 램프-램프-방출기 거리)은 물리적 및 기술적 한계가 따르고, 패널 방출기의 제조 비용 상승과 연계된다. 후자의 대안(먼 적외선 방출기-가열 제품 거리)은 이 과정에서 이용된 방사속 효율성의 저하 및 가열면의 비교적 더 낮은 단위 면적당 방사속을 초래한다.
전달 효율성에 관한 어느 정도의 개선이 WO 1999/025154 A1로 공지된 패널 적외선 방출기의 실시예에 의해 얻어지고, 이 문헌에서 전기 저항 요소와 직접적으로 연속하여 접촉하는 석영 유리로 제조된 공간적, 평면형, 관형 또는 다면체 기판이 이용된다. 예컨대, 저항 요소는 사행 형상을 갖고, 필름, 스크린 프린팅 또는 박막 프린팅 기술에 의해 기판의 가열면에 도포되며, 이후 번인(burn-in)된다.
웨이퍼용 가열 시설이 US 5643,483 A로 공지되어 있고, 여기서 기판은 합성적으로 생산된 석영 유리로 이루어진 사각형 판이다. 웨이퍼를 등지는 기판 플레이트의 밑면이 샌드 블라스팅(sand blasting)되어, 거칠어진 표면에 인쇄 전도체가 백금-은 페이스트의 스크린 프린팅에 의해 이중 나선 형태로 도포된다.
위 두 개의 실시예에서, 가열 요소는 주변의 피복관을 가열하지 않지만, 가열 요소와 기판 사이의 열전달이 주로 열 전도 및 대류에 의해 진행되도록 인쇄 전도체의 형태로 직접적이고 공간적으로 연장되는 접촉을 통해 석영 유리 기판을 직접 가열하므로, 전력 효율에 긍정적 효과를 가져올 수 있다.
석영 유리는 양호한 부식, 온도, 및 열 충격 저항을 보유하고, 높은 순도로 이용 가능하다. 따라서, 석영 유리는 패널 적외선 방출기용 기판 재료로서 순도 및 불활성(inertness)에 관한 엄격한 요구사항을 갖는 고온 가열 공정에도 적합하다. 그러나, 원칙적으로, 석영 유리는 비교적 낮은 열 전도율을 가지고, 단열재로 사용되는 것이 훨씬 일반적이다. 따라서, 기판 벽이 얇다면, 불균일한 열 분포의 위험이 존재하고, 극단적인 경우, 열 분포가 전기 저항 요소의 형상을 반영하는 패턴으로 대향하는 기판 측에 나타날 수 있다. 이것은, 고가이나, 인쇄 전도체의 높은 점유 밀도에 의해서만 해소될 수 있다. 기판 벽이 두껍다면, 전력 효율 및 반응 시간이 저하된다(이는 기판의 급속 가열 및 냉각이 필요할 때, 빠른 온도 변화가 불가능하다는 것을 의미한다).
반응 시간에 관한 어느 정도의 개선은, 예컨대, EP 1 185 144 A1로 공지된 질화 알루미늄 세라믹으로 제조된 2차원 기판을 갖는 또 다른 패널 적외선 방출기에 의해 달성된다. 이는 질화 알루미늄(AlN)이 세라믹 재료에 대해 매우 높은, 적어도 180Wm-1K-1의 열 전도성을 보이기 때문이지만, 질화 알루미늄은 고온에서 수분 함유 환경에 민감하다. 또한, 기판은 깨지기 쉽고, 가열면의 다차원적 기하 구조에 맞춰지기 어려워서, 위 재료는 예컨대, 세라믹 및 전기 비전도성 재료, 질화 붕소 또는 산화 알루미늄과 같은 다른 공지의 가열 요소용 결정질 기판 재료와 단점을 공유한다.
본 발명은, 가열될 표면의 기하학적 구조에 용이하게 맞춰질 수 있으면서 기판 벽이 얇은 경우라도 균일한 가열을 허용하는 높은 단위 면적당 방사속을 갖는 적외선 방출기, 특히 패널 적외선 방출기를 제공하기 위한 목적에 기초한다.
위 목적은 상술한 유형의 적외선 방출기에 기초한 본 발명에 따라 달성되며, 이 방출기에 있어 기판 재료가 적외선 복사의 스펙트럼 범위를 흡수하는 추가 성분이 내장된 비정질 매트릭스 성분을 포함한다.
본 발명에 따른 적외선 방출기에서, 기판은 IR 복사선을 방출하는 실제 요소이다. 기판 재료는 다음의 성분을 포함한다.
● 매트릭스 성분은 중량과 부피 측면에서 기판 재료의 가장 큰 비율을 차지한다. 매트릭스 성분은 기판의 기계적 및 화학적 특성, 예컨대 온도 저항, 강도, 부식 특성에 있어 결정적이다. 매트릭스 성분은 비정질 - 예컨대, 유리나 플라스틱으로 구성됨 - 이기 때문에, 적외선 방출기의 특정 응용 과정에서 기판의 기하학적 형상이 결정질 재료보다 더 용이하게 요구사항에 맞춰질 수 있다.
● 추가 성분은 매트릭스 성분 내에 균일하게 분포되거나 목표한 부분에 불균일하게 분포된다. 추가 성분은 기판의 광학 및 열 특성에 있어 결정적이고, 보다 구체적으로, 780㎚ 내지 1㎜의 파장 범위인 적외선 스펙트럼 범위의 흡수를 야기한다. 추가 성분은 이런 스펙트럼 범위에서 복사선의 적어도 일부에 대한 매트릭스 성분의 흡수도보다 높은 흡수도를 나타낸다.
매트릭스에서 추가 성분 상(phase)의 영역은 광학적 결함으로 작용하고, 예컨대 층의 두께에 따라 상온에서 합성물이 눈에 검게 또는 어두운 회색으로 보이게 할 수 있다. 또한, 결함은 열 흡수 효과도 갖는다.
키르히호프의 열 복사 법칙에 따르면, 열 평형에서 실체(real body)의 흡수율(αλ)과 방사율(ελ)은 동일하다.
αλ = ελ (1)
따라서, 추가 성분은 기판 재료에 의한 적외선 복사 방출을 유도한다. 스펙트럼 반구 반사율(Rgh) 및 투과율(Tgh)이 알려진 경우라면, 방사율(ελ)은 다음과 같이 계산될 수 있다.
ελ= 1 - Rgh - Tgh (2)
여기서, "방사율"은 "스펙트럼 정상 방출도(spectral normal degree of emission)"로 이해되어야 한다. 방사율은 흑체 경계 조건(Black-Body Boundary Conditions)(BBC)이란 명칭으로 알려지고, 2008년 네덜란드의 제5회 유럽 열 과학 회의에서 J. 마나라(J. Manara), M. 켈러(M. Keller), D. 크라우스(D. Kraus), M. 아르두니-슈스터(M. Arduini-Schuster)의 "고온에서의 투명 및 반투명 재료의 이투과율 및 방출률 결정(DETERMINING THE TRANSMITTANCE AND EMITTANCE OF TRANSPARENT AND SEMITRANSPARENT MATERIALS AT ELEVATED TEMPERATURES)"에 공개된 측정 원리에 의해 결정된다.
추가 성분을 갖는 기판 재료는 추가 성분이 없는 경우보다 더 높은 열 복사 흡수율을 갖는다. 그 결과, 전류 경로로부터 기판으로의 열 전도성이 향상되고, 열이 보다 신속히 분배되며, 가열 제품으로의 복사율이 더 높아진다. 이런 방법에 의해, 더 높은 단위 면적당 방사속을 제공하고, 얇은 기판 벽 및/또는 비교적 낮은 인쇄 전도체 점유 밀도에 대해서도 균질한 방출과 균일한 온도 필드를 생성하는 것이 가능하다. 얇은 기판은 낮은 열용량을 갖고, 신속한 온도 변화를 허용한다. 이를 위해 냉각은 필요하지 않다.
기판은 비정질 재료로 구성되기 때문에, 특정한 응용에 적합하도록 용이하게 성형될 수 있다. 기판은 예컨대, 플레이트, 링, 대형 실린더, 또는 중공형 실린더로 설계되지만, 노벽 또는 반응기의 일부일 수도 있다.
추가 성분은 매트릭스 성분에 내장된다. 추가 성분은 비정질 매트릭스 성분에 확산된 고유의 비정질 또는 결정질 상을 형성한다.
기판 재료 내에 존재하는 추가 성분의 유형 및 양은 바람직하게는 600℃의 기판 재료에서, 2㎛ 내지 8㎛의 파장에 대해 적어도 0.6의 방사율(ε)을 달성하기에 적합한 것이다.
본 발명에 따른 적외선 방출기의 특히 바람직한 실시예에서, 존재하는 추가 성분의 유형 및 양은 1000℃ 온도의 기판 재료에서, 2㎛ 내지 8㎛의 파장에 대해 적어도 0.75의 방사율(ε)을 달성한다.
따라서, 기판 재료는 2㎛ 내지 8㎛, 즉 적외선 복사의 파장 범위에서 열 복사를 위한 높은 흡수도 및 방출력을 갖는다. 이는 기판 표면에서의 반사를 감소시켜, 무시할 수 있을 정도로 작은 전도를 가정할 때, 2㎛ 내지 8㎛의 파장에 대한 결과적인 반사도가 1000℃ 초과 온도에서 최대 0.25이고, 600℃ 초과 온도에서는 최대 0.4가 된다. 따라서, 반사된 열 복사에 의해 재생 불가능한 열이 방지되어, 균일한 또는 원하는 불균일 온도 분포에 기여한다.
매트릭스는 도핑되지 않은 또는 도핑된 석영 유리로 구성될 수 있고, 적용 가능하다면, SiO2 이외에 최대 10 중량%의 양으로 산화물, 질화물 또는 탄화물 성분을 함유할 수 있다. 기판 재료로부터 발생하는 오염의 위험을 방지하기 위해, 비정질 매트릭스 성분이 석영 유리이고 바람직하게는 적어도 99.99%의 SiO2 화학 순도 및 최대 1% 크리스토발석(cristobalite) 함유량을 갖는 적외선 방출기의 실시예가 특히 유용하다는 것이 입증되었다.
석영 유리는 상술한 양호한 부식, 온도, 및 열충격 저항성을 갖추고 있고, 고순도로 항상 입수 가능하다. 따라서, 석영 유리는 1100℃까지의 온도로 가열하는 공정에서도 적합한 기판 재료다. 냉각은 요구되지 않는다.
매트릭스의 크리스토발석 함유량이 낮으면, 즉 1% 이하면, 실투(devitrification) 경향이 낮아져 이용 중 균열 형성의 위험이 낮아지는 것을 보장한다. 결과적으로, 반도체 제조 공정에서 흔히 있는, 입자의 부재, 순도 및 불활성에 관한 엄격한 요건까지도 충족된다.
기판 재료의 열 흡수는 추가 성분의 분율에 의존한다. 따라서, 추가 성분의 중량 분율은 바람직하게는 적어도 0.1%이어야 한다. 다른 한편으로, 추가 성분의 부피 분율이 높으면, 매트릭스의 화학적 및 기계적 특성에 부정적인 효과를 가져올 수 있다. 이를 고려하면, 추가 성분의 중량 분율은 바람직하게는 0.1% 내지 5%의 범위 내이다.
특히 높은 방사율은, 추가 성분이 추가 성분 상으로서 존재하고, 20㎛ 미만, 그러나 바람직하게는 3㎛보다 큰 최대 평균 치수를 갖는 비구형(non-spherical) 형태를 포함하는 경우에 얻어질 수 있다.
여기서, 추가 성분 상의 비구형 형태는 또한, 기판 재료의 높은 기계적 강도 및 낮은 균열 경향에 기여한다. "최대 치수"라는 용어는 마이크로 사진에서 볼 수 있는 바와 같은 추가 성분 상의 고립된 영역의 가장 긴 크기를 나타낸다. 상술한 평균은 마이크로 사진에서 모든 가장 긴 크기들의 중앙값이다.
적외선 방출기의 바람직한 실시예에서, 추가 성분은 원소 형태의 반도체 재료, 바람직하게는 원소 형태의 실리콘을 함유한다.
매트릭스에서 반도체 상의 미립자 영역은 광학적 결함으로 작용하고, 예컨대, 층 두께에 따라 상온에서 기판 재료가 눈에 검게 또는 어두운 회색으로 보이게 할 수 있다. 다른 한편으로, 결함은 기판 재료의 전체 열 흡수에도 영향을 준다. 이것은 원소 형태로 존재하는 반도체의 미세 분포 상의 특성 - 한편으로는 원자가 전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 에너지(밴드갭 에너지)가 온도에 따라 감소하고, 다른 한편으로는, 활성화 에너지가 충분히 높다면 전자가 원자가 전자대로부터 전도대로 상승하여, 흡수 계수의 명확한 증가와 연계됨 - 에 주로 기인한다. 열적으로 활성화된 전도대의 점유는, (예컨대, 1000㎚부터의) 일부 파장에 대해 상온에서는 어느 정도 투과성이고 고온에서는 불투과성인 반도체 재료를 발생시킨다. 따라서, 흡수도 및 방사율은 기판 재료의 온도 상승에 따라 갑자기 증가할 수 있다. 이 효과는, 그 중에서도, 반도체 재료의 구조(비정질/결정질) 및 도핑에 의존한다. 예컨대, 순수한 실리콘은 약 600℃부터 방출이 현저히 증가하여, 약 1000℃부터 포화에 도달한다.
따라서, 반도체 재료, 특히 바람직하게는 원소 형태로 이용되는 실리콘은 유리질의 매트릭스 재료를 검게 만들며 이는 상온에서뿐만 아니라 이보다 높은 온도, 예컨대 600℃에서도 그렇다. 결과적으로, 고온에서의 높은 광대역 방출에 있어 양호한 방사 특성이 달성된다. 이와 관련하여, 반도체 재료, 바람직하게는 원소 형태의 실리콘은 매트릭스 내에 분산된 그 자체의 Si 상을 형성한다. 이러한 상은 복수의 준금속(metalloid) 또는 금속(그러나, 추가 성분의 중량 분율과 관련하여 금속은 50 중량%까지만이며, 최대 20 중량%를 초과하지 않는 것이 바람직함)을 함유한다. 여기서, 기판 재료는 개방 기공률(open porosity)이 없고, 단지 0.5% 미만의 밀폐 기공률(closed porosity)을 가지며, 적어도 2.19g/㎤의 비밀도(specific density)를 갖는다. 따라서, 기판 재료의 순도 또는 기밀(氣密)성이 중요하다는 점과 관련하여 적외선 방출기에 적합하다.
석영 유리로 제조되어 실리콘 상을 내장하는 매트릭스를 구비한 합성물로 만들어진 성분이 공지되어 있다. WO 2015067688 A1에 따르면, 이들은 예컨대, 산화 또는 어닐링(annealing) 공정, 에피택시 또는 화학 기체상 증착에서 이용하기 위한 반응기, 부품 또는 웨이퍼 홀더를 제조하기 위해 이용된다. 본 발명에 따른 적외선 방출기용 적외선 복사 방출 재료로서 이용하기 위해, 기판은, 바람직하게는 번인된 후막(厚膜)층 형태로 제공되는, 인쇄 전도체로 구성된다.
예컨대, 상기 후막층은 스크린 프린팅에 의한 저항체 페이스트로부터 또는 잉크젯 프린팅에 의한 금속 함유 잉크로부터 생성되고, 그 후 고온에서 번인된다.
가능한 한 균일한 온도 분포와 관련해, 인쇄 전도체의 이웃한 영역들 사이에 적어도 1㎜, 바람직하게는 적어도 2㎜의 사이 공간이 남아있도록 기판의 표면을 덮는 선 패턴으로서 인쇄 전도체를 마련하는 것이 유리하다는 점이 입증되었다.
기판 재료의 높은 흡수 용량으로 인해 가열면에 있어 인쇄 전도체의 점유 밀도가 비교적 낮은 경우에도, 균일한 방출이 가능하다. 낮은 점유 밀도는 인쇄 전도체의 이웃한 영역들 사이의 최소 거리가 1㎜ 이상, 바람직하게는 2㎜ 이상인 것을 특징으로 한다. 인쇄 전도체의 영역들 사이의 거리가 멀면 특히, 진공에서 고전압으로 작동 중에 발생할 수 있는 섬락(flashover)을 방지한다. 따라서, 본 발명에 따른 적외선 방출기는 진공 작업에 특히 적합하다. 예컨대, 인쇄 전도체는 나선형 또는 사행 선 패턴으로 연장된다.
본 발명에 따른 적외선 방출기의 특히 유리한 실시예는 기판이 인쇄 전도체를 향한 표면을 포함하고, 이 표면의 적어도 일부가 다공성 석영 유리로 제조된 커버층으로 구성되며, 인쇄 전도체는 적어도 부분적으로 커버층에 내장되는 것을 특징으로 한다.
이와 관련하여, 불투명 석영 유리로 제조된 커버층은 확산 반사기 역할을 하고, 동시에 인쇄 전도체를 보호하고 안정화시킨다. 이와 같이 불투명 석영 유리로 제조된 유형의 커버층의 효과 및 생산은 공지되어 있으며, 예컨대, WO 2006/021416 A1에 개시되어 있다. 커버층은 액상의 비정질 SiO2 입자를 함유하는 분산물로부터 생성된다. 이 분산물은 인쇄 전도체를 향하는 기판 표면에 도포되고, 미가공 층(green layer)을 형성하도록 건조되며, 미가공 층은 고온에서 소결된다. 미가공 층의 소결 및 인쇄 전도체의 번인은 바람직하게는 하나의 동일한 가열 공정에서 진행된다.
적외선 방출기의 다른 바람직한 실시예에서, 인쇄 전도체는 불투명 석영 유리로 제조된 커버층을 대신하거나 보충하는 유약(glaze)층과 같은, 전기 절연성의 기밀층에 의해 덮여 있다. 이 층은 인쇄 전도체를 외부에 대해 전기적으로 차폐하고, 인쇄 전도체를 기계적 및 부식성 부하로부터 보호하는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 적외선 방출기는 특히, 방출된 복사선의 높은 공간적 균일성을 특징으로 한다. 따라서, 거의 동일한 방사 강도가 평탄한 방출면으로부터의 근거리에서도 측정된다. 따라서, 패널 적외선 방출기의 바람직한 실시예에서, 기판은 인쇄 전도체를 등지고 적외선 복사를 방출하는 평탄한 방출면을 포함하고, 적외선 복사는 방출면으로부터 10㎜ 거리에서 소정 방사 강도를 생성하되, 서로 5㎜ 거리에 위치된 10개의 측정 장소에서 측정할 때 측정 장소 중 어디에서도 방사 강도의 최대값에서 ±5% 이상을 벗어나지 않는 방사 강도를 생성한다.
방사 강도의 측정은 국제 표준 IEC 62798(2014년)의 방법으로 수행된다.
아래에서는 예시적인 실시예 및 도면에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 반사기층을 갖는 본 발명에 따른 적외선 방출기의 실시예를 개략적으로 묘사하는 측면도.
도 2는 개재층으로서 반사기층을 갖는 적외선 방출기의 다층화된 실시예의 개략적 묘사를 도시.
도 3은 본 발명에 따른 다층 적외선 방출기의 다른 실시예의 측면도.
도 4는 사행 인쇄 전도체를 구비하도록 구성된 도 1에 따른 타일형 적외선 방출기를 개략적으로 묘사하는 위에서 본 평면도.
도 5는 적외선 방출기의 시각적으로 감지할 수 있는 글로우(glowing)의 광학 이미지를 타일의 아래에서 본 평면도.
도 6은 전기 절연성의 기밀 유약층에 내장된 인쇄 전도체를 갖는 본 발명에 따른 타일형 적외선 방출기의 실시예를 도시.
도 7은 (a) 및 (b) 두 개의 도표를 통해, 본 발명에 따른 패널 적외선 방출기 및 종래 기술에 따른 패널 적외선 방출기에 의한 방사 균일성 및 방사 강도의 비교를 도시.
도 8은 측정 샘플을 조사(照射)하는 본 발명에 따른 패널 적외선 방출기의 적외선 복사의 방사 프로파일을 나타내는 도표.
도 9는 측정 샘플을 조사하는 개별 탄소 방출기 램프 관으로 구성된 종래 기술에 따른 패널 적외선 방출기의 적외선 복사의 방사 프로파일을 나타내는 도표.
도 10은 측정 샘플을 조사하는 개별 트윈 튜브(twin tube) 방출기로 구성된 종래 기술에 따른 패널 적외선 방출기의 적외선 복사의 방사 프로파일을 나타내는 도표.
도 1은 본 발명에 따른 다층 패널 적외선 방출기(1)의 제1 실시예의 개략적 묘사를 도시한다. 이 적외선 방출기는 판형 기판(2), 인쇄 전도체(3) 및 반사기층(4)을 포함한다.
판형 기판(2)은 사각형이고, 2.5㎜의 판 두께를 갖는다. 이 기판은 석영 유리로 제조된 매트릭스를 갖는 합성물로 구성된다. 매트릭스의 시각적 효과는 반투명 내지 투명하다. 미시적 검사 시, 매트릭스에서는 어떠한 개방 기공도 관찰되지 않고, 기껏해야 10㎛ 미만의 최대 평균 치수를 갖는 밀폐 기공이 관찰된다. 원소 형태의 실리콘의 상은 비구형 영역의 형태로 매트릭스에서 균일하게 분포된다. Si 상 영역의 최대 평균 치수(중앙값)는 약 1㎛ 내지 10㎛의 범위 내이다. 합성물은 기밀성이고, 2.19g/㎤의 밀도를 가지며, 공기 중에서 약 1200℃ 온도까지 안정적이다.
내장된 Si 상은 합성물의 전체 불투명도에 기여할 뿐만 아니라, 합성물의 광학적 특성 및 열적 특성에 영향을 미친다. 합성물은 고온에서 높은 열 복사 흡수성 및 높은 방사율을 나타낸다.
상온에서, 기판(2)용 합성물의 방사율은 적분구(integrating sphere)를 이용하여 측정된다. 이는 스펙트럼 반구 반사율(Rgh) 및 스펙트럼 반구 투과율(Tgh)의 측정이 이루어지게 하고, 이로부터 정상 방사율이 계산될 수 있다. 상승된 온도에서의 방사율은, BBC 샘플 챔버가 추가 광학 시스템에 의해 결합되는 FTIR 분광계[Bruker IFS 66v Fourier Transformation Infrared (FTIR)]에 의해 상술한 BBC 측정 원리를 적용하여 2㎛ 내지 8㎛의 파장 범위에서 측정된다. 이와 관련하여, 샘플 챔버에는 샘플 홀더의 전방 및 후방의 반구에 온도조절되는 흑체 환경이 마련되고, 감지기를 갖는 비임(beam) 출구가 마련된다. 샘플은 별도의 노(furnace)에서 사전 결정된 온도로 가열되고, 측정을 위해, 사전결정된 온도로 설정된 흑체 환경을 갖는 샘플 챔버의 비임 경로 내로 전달된다. 감지기에 의해 감지된 강도는 방출부, 반사부 및 전달부, 즉, 샘플 자체에 의해 방출된 강도, 전방 반구로부터 샘플에 입사되어 샘플에 의해 반사되는 강도, 그리고 후방 반구로부터 샘플 상에 입사되어 샘플에 의해 전달되는 강도로 구성된다. 개별 파라미터, 즉, 방출도, 반사도 및 전달도를 결정하기 위해 3회의 측정이 수행될 필요가 있다.
2㎛ 내지 약 4㎛의 파장 범위에서 합성물 상에서 측정된 방출도는 온도의 함수이다. 온도가 높을수록, 방출도가 더 높다. 600℃에서, 2㎛ 내지 4㎛의 파장 범위에서 정상 방출도는 0.6을 초과한다. 1000℃에서, 2㎛ 내지 8㎛의 전체 파장 범위에서 정상 방출도는 0.75를 초과한다.
인쇄 전도체(3)는 기판(2)의 상부(5) 상의 백금 저항체 페이스트로부터 생성된다. 양 단부는, 이 양 단부에 납땜 된 전기적 에너지의 공급을 위한 케이블 또는 클램프(46)(도 4 참조)를 갖는다. 인쇄 전도체(3)는 기판(2)의 가열면을 매우 조밀하게 덮어서, 인쇄 전도체의 이웃한 영역들 사이에 2㎜의 균등한 거리를 남기는 사행 프로파일(도 4 참조)을 나타낸다. 도시된 횡단면도에서, 인쇄 전도체(3)는 1㎜의 폭 및 20㎛의 두께를 갖는 사각형 프로파일을 갖는다. 얇은 두께로 인해, 적외선 방출기에서 고가의 인쇄 전도체 재료가 차지하는 재료의 비율은 그 효율에 비하여 낮다. 기판(2)으로의 최대 열 전달이 달성되도록 인쇄 전도체(3)는 기판(2)의 상부(5)와 직접 접촉한다. 반대쪽의 바닥면(6)은 적외선 방출기 이용 시 열 복사를 위한 방출면으로서 역할을 한다. 방출 방향은 방향 화살표(7)에 의해 지시된다.
반사기층(4)은 불투명 석영 유리로 구성되고, 약 1.7㎜의 평균 층 두께를 갖는다. 반사기층은 무균열 및 약 2.15g/㎤의 고밀도를 특징으로 하고, 1100℃까지, 그리고 이를 초과하는 온도에서 열적으로 안정하다. 반사기층(4)은 기판(2)의 전체 가열 영역을 덮고, 인쇄 전도체(3)를 완전히 덮으므로, 인쇄 전도체 주변의 화학적 또는 기계적 영향으로부터 차폐한다.
도 1에서와 동일한 참조 번호가 다른 도면들에서 도시된 실시예들에서 사용되는 한, 그 참조 번호는, 본 발명에 따른 적외선 방출기의 제1 실시예의 묘사를 이용하여 위에서 보다 상세히 설명된 바와 같은, 설계상 동일 또는 균등한 성분 및 부품을 나타낸다.
도 6에 도시된 타일형 적외선 방출기(61)의 실시예에서, 인쇄 전도체(3)는 방출면[바닥면(6)]의 반대쪽에 있는 기판(2)의 상부(5) 상에 안착된다. 인쇄 전도체는 유약 형태의 전기 절연층(64)에 의해 덮인다. 절연층(64)은 인쇄 전도체(3)를 외부에 대해 전기적으로 차폐하고, 기계적 및 부식성 부하로부터 인쇄 전도체(3)를 보호하는 역할을 한다. 절연층은 연화된 점성 유리 상으로서 가열 시 상부(5) 상에 균일하게 분포된 유리형 재료로 구성되고, 기밀 차폐를 달성한다. 비교적 낮은 연화 온도를 갖는 유리 상의 연화 거동(softening behavior) 및 대응하는 넓은 온도 범위에 걸친 소성 변형력 때문에, 기판(2)과 절연층(64)의 상이한 열팽창 계수로 인해 발생하는 기판과 절연층 사이의 압축 응력이 대부분 방지된다.
절연층(64)을 생성하기 위해, 인쇄 전도체(3)가 완전히 내장되도록, 스크린 프린팅 페이스트(screen-printing paste)가 기판의 상부(5)에 적절하게 도포된다. 스크린 프린팅 페이스트는 고순도 SiO2 분말(20 내지 80 중량%), 솔벤트(20 내지 50 중량%) 및 결합제(1 내지 15 중량%)로 구성되고, 괄호 안에 주어진 수치는 각 성분을 위한 페이스트의 총 질량에 대한 바람직한 중량 분율을 명시한다. 예컨대, 헥산올(hexanol)이 용제로 이용되고, 예컨대, 프탈산(phthalate)이 가소제(plasticizer)로 이용되며, 예컨대, 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol)이 결합제로 이용된다.
스크린 프린팅 페이스트는 분말-원료 혼합물과, 첨가된 결합제를 포함하는 증류수의 1 대 1 혼합물(분율)로 생성된다. 이후 100㎛ 두께를 갖는 페이스트의 층은, 인쇄 전도체(3)가 완전히 내장되도록, 기판(2)의 상부 상으로 인쇄되고, 기밀성 절연층(64)을 형성하도록 소결된다. 그러나, 인쇄 전도체(2) 및 절연층(64)의 소결은 단일 작업 단계로 진행될 수도 있다.
도 2의 패널 적외선 방출기의 실시예에서, 본질적으로 동일한 구조인 두 개의 기판 본체(2, 22)가 마련되고, 샌드위치형 방식으로 기판 본체에 내장된 반사기층(4) 및 인쇄 전도체(3; 23)를 포함한다. 이 패널 적외선 방출기의 실시예는 두 개의 방출면(6; 26)을 구비함에 따라 양 방향으로 열을 방출하도록 구성된다. 방향 화살표(7, 7')는 방출 방향을 나타낸다.
도 3의 적외선 방출기(31)의 실시예에서 다층 기판(32)이 이용된다. 기판은 도 1에 의해 도시된 바와 같은 합성물로 제조된 기저체(33)와, 기저체(33)의 표면을 완전히 덮는 도핑되지 않은 석영 유리로 제조된 얇은 커버층(34)으로 구성된다. 석영 유리로 제조된 커버층(34)은 0.5㎜의 두께를 가지고, 인쇄 전도체(3)가 마련된 기판 상부(5)를 형성한다. 상기 실시예는 도 1의 실시예와 비교할 때, 인쇄 전도체(3)가 합성물보다 더 매끄러운 커버층의 표면에 마련될 수 있다는 점에서 유리하다.
도형의 형태로 도시되지 않은, 본 발명에 따른 적외선 방출기의 다른 실시예에서, 도 1에 의해 도시된 바와 같은 합성물로 제조된 기저체로 이루어진 다층 기판이 제공되고, 방출면이 도핑되지 않은 석영 유리로 제조된 얇은 커버층으로 완전히 구성되어 있다. 상기 실시예는 도 1의 실시예와 비교할 때, 합성물로부터 가열 제품으로의 불순물 방출뿐만 아니라, 주변으로부터 합성물에 대한 부식성 공격이 방지되도록, 합성물이 조사(照射)될 제품의 주변으로부터 완전히 차폐된다는 점에서 유리하다.
도 4는 실리콘 함유 석영 유리로 제조된 타일형 기판(2)의 상부(5)에 대한 평면도를 도시한다. 기판의 상부 상의 인쇄 전도체(3)의 사행 프로파일 및 전력 공급 단자(46) 양자 모두가 도면에서 확인될 수 있다. 인쇄 전도체의 영역들 사이에 2㎜의 비교적 큰 거리가 존재한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 두 개의 대향하는 면들 상에 있는 단자(46)들을 통해 전기적 접촉이 일어난다. 명백히, 단 하나의 면 상에서의 접촉도 마찬가지로 실현 가능하다.
인쇄 전도체(3)가 점유하는 표면은 기판(2)의 가열면(47)을 형성한다. 가열면(47) 내에서, 약 1000℃의 최대 온도가 기판의 바닥면에 실질적으로 균등하게 형성되고, 이는 도 5에서 균일하게 밝은 영역인 석영 유리 기판(2)의 시각적으로 인식 가능한 글로우(glow)으로부터 명백하다.
패널 적외선 방출기(1)를 생산하는 방법이 예시를 통해 아래에서 보다 상세히 설명된다.
기판(2)의 생산
생산은 WO 2015067688 A1에 기술된 슬러리 주조 공정(slurry casting procedure)을 이용한다. 비정질 석영 유리 입상체는 크리스토발석 함유량을 1 중량% 미만으로 만드는 고온 염소처리(chlorination) 공정에서 미리 정제된다. 250㎛ 내지 650㎛의 범위의 입자 크기를 갖는 석영 유리 입상체는 78%의 고체 함량을 갖는 균질의 기본 슬러리가 형성되도록 탈이온수로 습식 분쇄된다.
후속하여, 분쇄 비드(milling beads)가 기본 슬러리로부터 제거되고, 고체 함량이 83 중량%에 도달할 때까지 실리콘 분말이 첨가된다. 실리콘 분말은 주로 D97 값이 약 10㎛이고 2㎛ 미만 입자 크기의 세립분이 미리 제거된 좁은 입자 크기 분포를 갖는 비구형 분말 입자를 함유한다.
실리콘 분말로 채워진 슬러리는 추가의 12시간 동안 균질화된다. 실리콘 분말은 총 고체 함량의 5%인 중량 분율을 차지한다. 이미 균질화된 슬러리 내의 SiO2 입자는 약 8㎛의 D50 값 및 약 40㎛의 D90 값을 특징으로 하는 입자 크기 분포를 갖는다.
슬러리는 상업용 다이캐스팅(die-casting) 기계의 금형(die)에서 주조되고, 다공성 생소지(green body)를 형성하기 위해 다공성 고분자 막을 이용하여 탈수된다. 생소지는 사각판의 형상을 갖는다. 결합수(bound water)를 제거하기 위해, 생소지는 통기 노(aerated furnace)에서 5일 동안 약 90℃에서 건조된다. 이에 따라 얻은 다공성 중간 제품(blank)이 냉각 후에, 생산될 석영 유리판의 최종 치수에 가깝게 기계적으로 가공되어, 2.5㎜의 판 두께를 갖는다. 소결하는 동안, 중간 제품은 공기가 존재하는 소결로에서 1시간의 과정에 걸쳐 1390℃의 가열 온도로 가열되고, 이 온도에서 5시간 동안 유지된다.
이에 의해 얻어진 석영 유리판(2)은 2.1958g/㎤의 밀도를 갖는 기밀 합성물로 구성되고, 서로 분리되고 크기 및 형태가 공정에서 이용된 Si 분말의 크기 및 형태와 본질적으로 대응하는 원소 Si 상의 비구형 영역들은 불투명 석영 유리로 제조된 매트릭스 내에 균일하게 분포된다. 최대 평균 치수(중앙값)는 약 1㎛ 내지 10㎛의 범위 내에 있다. 매트릭스의 시각적 효과는 반투명 내지 투명하다. 미시적 검사 시, 매트릭스에서는 어떠한 개방 기공도 관찰되지 않고, 기껏해야 10㎛ 미만의 최대 평균 치수를 갖는 밀폐 기공이 관찰되며; 밀도에 기초하여 계산된 기공률은 0.37%이다. 합성물은 공기 중에서 약 1200℃의 온도까지 안정하다.
인쇄 전도체(3) 및 반사기층(4)의 적용
석영 유리판(2)은 약 1㎛의 평균 표면 거칠기가 형성되도록 표면이 연마된다. 사행 형상의 인쇄 전도체(3)는 스크린 프린팅 공정에 의해 그 연마된 상부(5)에 마련된다. 상업용 백금 함유 저항 페이스트가 이러한 목적을 위해 이용된다.
인쇄 전도체(3)가 건조된 후, 슬러리층이 석영 유리판(2)의 상부(5)에 마련된다. 이러한 슬러리는 고체 함유량이 84 중량%에 도달할 때까지, 약 5㎛의 입자 크기를 갖는 구형 입자 형태의 균질의 안정한 기본 슬러리 비정질 SiO2 입상체와 혼합함으로써, 상술한 (실리콘 분말이 첨가되지 않은) 유형의 기본 SiO2 슬러리를 변형시켜 얻어진다. 이러한 혼합물은 25 rpm의 속도로 회전하는 회전밀(tumbling mill)에서 12시간 동안 균질화된다. 이에 따라 얻어진 슬러리는 84%의 고체 함유량 및 약 2.0g/㎤의 밀도를 갖는다. 석영 유리 입상체의 밀링(milling) 후에 얻어진 슬러리 내의 SiO2 입자는 약 8㎛의 D50 값 및 약 40㎛의 D90 값을 특징으로 하는 입자 크기 분포를 갖는다.
알코올로 미리 세척된 석영 유리판(2)은 수 초 동안 상기 슬러리 내에 담긴다. 그 결과, 약 2㎜의 두께를 갖는 균질의 슬러리 층이 석영 유리판(2) 상에 형성된다. 바닥면(6)을 닦은 후, 슬러리 층은 먼저 상온에서 약 5시간 동안 건조되고, 그 뒤에 IR 방출기에 의해 공기 중에서 건조된다. 건조된 슬러리 층은 균열이 없고, 2㎜ 미만의 작은 평균 두께를 갖는다.
후속하여, 건조된 인쇄 전도체 및 건조된 슬러리 층은 번인되고, 그리고/또는 소결로 내 공기 중에서 소결된다. 가열 프로파일은 1200℃의 가열 온도를 포함한다. 유지 시간은 예시적인 실시예에서 2시간이다. 그 뒤에, 인쇄 전도체는 번인되고, 슬리커 층(slicker layer)은 불투명하지만 시각적으로 밀도가 높고 기포가 거의 없다.
본 발명에 따른 적외선 방출기는 열복사를 위한 높은 방출도, 공급된 전력의 효과적인 활용 그리고 그 기하학적 설계에 있어 유연성을 특징으로 한다. 이 방출기는 예컨대, 프린팅 산업에서, 매우 높은 전력 밀도(200㎾/㎡ 초과) 및 기판까지의 짧은 거리(5㎜ 미만)에서 높은 공정 속도(100㎧ 초과)를 실현하기 위한 패널 적외선 방출기로 이용될 수 있다. 높은 면적 출력 및 약 1000℃의 방출기 온도로 인해 인쇄 금속 분말이 컴팩트하게되는 3D 프린팅 분야에도 적용된다.
도 7의 도표 (a) 및 (b)는 방사 균일성 및/또는 방사 강도와 방출기 및 가열 제품 사이의 거리 간의 관계뿐만 아니라, 수 개의 개별 방출기로 구성된 패널 적외선 방출기[도표(a)] 및 본 발명에 따른 타일형 패널 적외선 방출기[도표(b)] 사이의 상관적 차이를 개략적으로 도시한다. 가열 제품에 조사되는 방사 균일성 "H" 및/또는 방사 강도 "I"는 방출기와 가열 제품 사이의 거리 "A"(상대 단위)에 대해 도표 (a) 및 (b)의 좌표 상에 상대 단위로 표시된다. 도표 (a)의 패널 방출기(70)는, 서로 이웃하여 배치되고 그 피복관이 세 개의 원으로 표시되는 복수의 탄소 복사 난방기(carbon radiant heater)로 표현된다. 본 발명에 따른 적외선 방출기는 사각형 타일(71)로 도표 (b)에 나타난다. 타일형 적외선 방출기(71) 및 탄소 방출기의 배열체(70)는 여기서 동일한 전기적 연결 부하를 갖는다.
거리(A)에 대한 균일성(H)의 프로파일은 점선 곡선(H)로 표시되고, 강도(I)의 프로파일은 연속적인 곡선(I)으로 표시된다. 따라서, 방사 강도(I)는 표준 패널 방출기(70) 및 본 발명에 따른 패널 적외선 방출기(71)에서 거리(A)에 따라 대략 동일한 정도로 증가하지만, 본 발명에 따른 패널 적외선 방출기(71)에서 방사의 균일성은 대체로 거리(A)와 무관한 반면에, 표준 패널 적외선 방출기에서는 근거리에서 낮다.
회색 영역은 작업 영역을 개략적으로 획정하고, 이 영역에서 허용 가능한 방사 균일성이 조사되는 제품에 제공된다. 이러한 균일성은 표준 패널 적외선 방출기(70)에서 어느 정도의 거리를 유지함으로써 달성될 수 있지만, 이는 방사 강도의 상당한 손실과 연관되어 있음이 명백하다. 대조적으로, 본 발명에 따른 적외선 방출기(71)는 매우 가까운 거리에서도 방사 강도도 높으면서 충분히 높은 균일성을 허용한다. 따라서, 본 발명에 따른 적외선 방출기(71)는 개별 탄소 방출기로 제조된 패널 방출기(70)와 비교할 때, 상당히 향상된 효율을 특징으로 한다.
방출된 복사선의 공간적 균일성은 IEC 62798(2014)에 따라 시험된다. 이런 목적을 위해, 패널 적외선 방출기는 시험 장치에 설치되고, 이동식 테이블 상에 장착된다. 광전력(optical power)은 적외선 방출기의 방출면으로부터 10㎜의 사전 결정된 작업 거리에서 열전 감지기에 의해 감지된다. 방사 강도는 5㎜의 간격으로 수 개의 측정 장소에서 측정된다. 샘플의 중앙 근처에 있는 10개의 측정 장소에서 측정된 최대값으로부터 ±5%를 초과하여 변하지 않는다면, 방사 강도는 충분히 균일한 것으로 정의된다. 이런 유형의 측정은 이후 "축방향 측정"으로 언급된다.
도 8 내지 도 10의 도표는 상이한 유형의 패널 적외선 방출기 상의 축방향 측정 결과를 도시한다. 각각의 경우에서, 표준화된 광출력[L(%)]은 y축 상에 표시되고, 축의 원점을 통해 연장되고 패널 방출기의 측방향 치수(도 8) 또는 개별 방출기의 공간적 배열체의 측방향 치수(도 9, 도 10)와 관련된 중심선으로부터의 측방향 거리[A(㎜)]는 x축 상에 표시된다.
도 8은 본 발명에 따른 패널 적외선 방출기, 예컨대 도 7의 패널 적외선 방출기(71)의 경우에 대해 10㎜의 작업 거리에서 측정된 광출력의 측방향 프로파일을 도시한다. 측방향 프로파일은 중심선을 중심으로 확장된 영역의 거의 100%에서 비교적 균일하다. 이것은 중심선 둘레에 10개보다 많은 측정 지점을 갖는 작업 영역에서 최대값(100%)의 95% 아래로 떨어지지 않기 때문에 분명하다.
이와 비교하여, 도 9는 도 7의 패널 적외선 방출기(70)와 같은 개별 탄소 방출기로 구성된 패널 적외선 방출기의 경우를 도시하고, 여기서는 10㎜의 표준 작업 거리(곡선 A)에서 광출력(L)의 프로파일이 불균일하다. 허용 가능한 균일성을 갖는 광출력의 측방향 프로파일은 오직 40㎜(곡선 B)의 작업 거리에서만 발생한다. 그러나, 가열 제품의 표면에서 달성될 수 있는 광출력은 최대 전력의 50%보다 작다.
유사한 결과가 도 10에 도시된 것처럼, 소위 트윈 튜브 방출기의 공간적 배열체로서 설계된 패널 적외선 방출기 상의 축방향 측정에서 얻어진다. 상업용 트윈 튜브 방출기에는, 가열 필라멘트의 수용을 위해 서로 평행하게 연장되고 서로 공간적으로 분리된 채널들이 마련된다. 이전과 마찬가지로, 광출력(L)의 불균일한 프로파일은 10㎜의 작업 거리(곡선 C)에서 명백하고; 허용 가능한 균일성을 갖는 광출력의 측방향 프로파일은 오직 60㎜의 작업 거리(곡선 D)에서만 발생한다. 그러나, 가열 제품의 표면에서 달성될 수 있는 결과적인 광출력은 최대 전력의 30%보다도 작다.

Claims (16)

  1. 적외선 방출기에 있어서,
    전기 절연성 재료로 제조된 기판(2; 32)으로서, 전기 전도성이며 전류가 관통하여 흐를 때 열을 발생시키는 저항 재료로 제조된 인쇄 전도체(3)와 접촉하는 표면(5)을 포함하는 기판(2; 32)을 포함하고, 기판 재료는 그 내부에 적외선 복사의 스펙트럼 범위를 흡수하는 추가 성분이 내장되는 비정질 매트릭스 성분을 포함하며, 상기 기판(2; 32)은 상기 인쇄 전도체(3)를 향한 표면(5)을 포함하고, 상기 표면(5)의 적어도 일부분은 다공성 유리로 제조된 커버층(4)으로 구성되며, 상기 인쇄 전도체(3)는 상기 커버층(4)의 적어도 일부분에 내장되고, 상기 커버층(4)은 확산 반사기로서 제공되며, 상기 인쇄 전도체(3)는 번인(burn-in)된 후막(厚膜) 층으로서 제공되는 것인 적외선 방출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추가 성분은 온도 600℃의 기판 재료 내에서, 2㎛ 내지 8㎛의 파장에 대해 적어도 0.6의 방사율(ε)을 달성하는 유형과 양으로 존재하는 것인 적외선 방출기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 추가 성분은 온도 1000℃의 기판 재료 내에서, 2㎛ 내지 8㎛의 파장에 대해 적어도 0.75의 방사율(ε)을 달성하는 유형과 양으로 존재하는 것인 적외선 방출기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비정질 매트릭스 성분은 석영 유리인 것인 적외선 방출기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 석영 유리는 적어도 99.99%의 SiO2 화학 순도 및 최대 1%의 크리스토발석(cristobalite) 함유량을 갖는 것인 적외선 방출기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 추가 성분의 중량 분율은 0.1% 내지 5%의 범위 내인 것인 적외선 방출기.
  7. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 추가 성분은 별개의 추가 성분 상(phase)으로 존재하는 것인 적외선 방출기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 추가 성분상은 3㎛를 초과하고 20㎛ 미만인 최대 평균 치수를 갖는 비구형 형태를 포함하는 것인 적외선 방출기.
  9. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 추가 성분은 원소 형태의 반도체 재료를 함유하는 것인 적외선 방출기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 추가 성분은 원소 형태의 실리콘을 함유하는 것인 적외선 방출기.
  11. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 기판 재료는 0.5% 미만의 밀폐 기공률을 보이고, 적어도 2.19ｇ/㎤의 비밀도를 갖는 것인 적외선 방출기.
  12. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 인쇄 전도체의 이웃한 영역들 사이에 적어도 1㎜의 사이 공간이 남아있도록 상기 인쇄 전도체(3)가 상기 기판(2; 32)의 표면을 덮는 선 패턴으로서 마련되는 것인 적외선 방출기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 인쇄 전도체의 이웃한 영역들 사이에 적어도 2㎜의 사이 공간이 남아있도록 상기 인쇄 전도체(3)가 상기 기판(2; 32)의 표면을 덮는 선 패턴으로서 마련되는 것인 적외선 방출기.
  14. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 인쇄 전도체(3)는 전기 절연성의 기밀(氣密)층에 의해 덮이는 것인 적외선 방출기.
  15. 제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 적외선 방출기는 패널 적외선 방출기로서 설계되고, 상기 기판(2)은 상기 인쇄 전도체(3)를 등지고 적외선 복사를 방출하는 평탄한 방출면(6)을 포함하며, 적외선 복사는 상기 방출면(6)으로부터 10㎜ 거리에서 소정 방사 강도를 발생시키고, 상기 소정 방사 강도는 서로 5㎜ 이격된 10개의 측정 지점에서 측정되며, 상기 측정 지점들 중 어디에서도 방사 강도의 최대값에서 ±10%를 벗어나지 않는 것인 적외선 방출기.
  16. 삭제
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