KR102236124B1 - 발열구조물 및 그 제조방법 - Google Patents

발열구조물 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102236124B1 KR1020190041361A KR20190041361A KR102236124B1 KR 102236124 B1 KR102236124 B1 KR 102236124B1 KR 1020190041361 A KR1020190041361 A KR 1020190041361A KR 20190041361 A KR20190041361 A KR 20190041361A KR 102236124 B1 KR102236124 B1 KR 102236124B1
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Abstract

본 발명은, 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물에 있어서, 피가열체가 내부로 삽입되는 중공 형상의 삽입관; 상기 삽입관의 외부를 둘러싸도록 배치된 튜브; 상기 삽입관과 상기 튜브의 사이에 개재되며, 금속 소재로 형성된 베이스; 상기 베이스와 상기 튜브의 사이에 개재되며, 열을 발생시키는 발열체; 및 상기 발열체에 연결되며, 외부 전원으로부터 상기 발열체로 전류를 인가하는 메인전극을 포함하는 발열구조물을 제공한다.
본 발명에 따른 발열구조물 및 이러한 발열구조물의 제조방법에 의하면, 삽입관과 발열체의 사이에 금속 소재로 형성된 베이스가 개재됨으로써, 발열체로부터 피가열체로 열이 보다 효과적으로 전달되도록 할 수 있으며, 기구 전체의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 발열구조물 및 이러한 발열구조물의 제조방법에 의하면, 발열구조물의 각 부위 중 보조전극이 배치되는 인가부의 외측과 내측에 각각 보호필름과 보호잉크를 코팅함으로써, 발열구조물의 제조 시 인가부의 강성을 보강할 수 있으며, 인가부의 외측과 내측을 각각 보호할 수 있다.

Description

발열구조물 및 그 제조방법{Heating structure and method of manufacturing the same}
본 발명은 발열구조물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물 및 이러한 발열구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발열구조물이란 외부의 전원으로부터 전류를 인가받아 열을 발생시켜, 피가열체를 가열시키는 구조물을 의미한다. 이러한 발열구조물의 대표적인 예로는, 전자담배가 있다. 전자담배는 니코틴이 포함된 용액을 전자장치를 이용하여 호흡기를 통해 체내에 흡입함으로써 흡연과 같은 효과를 나타낼 수 있도록 만든 담배이다.
전자담배에는 궐련형, 액상형 등이 존재한다. 궐련형은 기존의 담배를 전자장치 내부에 삽입한 후, 이를 가열시켜 발생된 담배 연기를 흡입하는 방식의 전자담배이다. 액상형은 별도로 제조된 액상 물질을 전자장치 내부에 주입한 후, 이를 증발시켜 흡입하는 방식의 전자담배이다.
그중, 궐련형 전자담배는, 담배가 내부에 삽입될 수 있도록 중공의 실린더 형상으로 형성되며, 열을 발생시키기 위한 발열체가 내부에 설치된다. 이때, 종래의 궐련형 전자담배에 의하면, 발열체와 담배 사이에 폴리이미드(Polyimide) 소재가 설치되는 것을 특징으로 한다. 따라서 종래의 궐련형 전자담배 및 이러한 구조의 발열구조물에 의하면, 발열체로부터 담배로 전달되는 열의 전도 효율이 낮게 유지되며, 기구 전체의 내구성이 저하되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1917177호(발명의 명칭 : 전자담배)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 열의 전도 효율이 우수하며 기구 전체의 내구성이 향상된 발열구조물 및 이러한 발열구조물의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물에 있어서, 피가열체가 내부로 삽입되는 중공 형상의 삽입관; 상기 삽입관의 외부를 둘러싸도록 배치된 튜브; 상기 삽입관과 상기 튜브의 사이에 개재되며, 금속 소재로 형성된 베이스; 상기 베이스와 상기 튜브의 사이에 개재되며, 열을 발생시키는 발열체; 및 상기 발열체에 연결되며, 외부 전원으로부터 상기 발열체로 전류를 인가하는 메인전극을 포함하는 발열구조물을 제공한다.
상기 삽입관은, 스테인리스강 소재로 형성되며, 상기 베이스는, 구리, 알루미늄, 스테인리스강 중에서 선택된 소재로 형성된다.
상기 베이스는, 두께가 10㎛ 내지 300㎛ 이다.
상기 발열구조물은, 피가열체가 상기 삽입관의 내부로 삽입되는 방향을 따라 상기 발열체로부터 이격되도록 배치되며, 외부 전원에 연결되어 상기 메인전극으로 전류를 인가하는 보조전극과, 상기 베이스와 상기 발열체의 사이에 개재되어 상기 베이스에 코팅되며, 상기 베이스로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제1절연층을 더 포함한다.
상기 메인전극은, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되어 상기 발열체에 연결되며, 상기 발열구조물은, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되며, 상기 발열체, 상기 메인전극 및 상기 제1절연층의 외주면은 덮되, 상기 보조전극의 외주면은 덮지 않고 개방하도록 형성된 제2절연층을 더 포함한다.
상기 발열구조물은, 상기 삽입관과 상기 베이스의 사이에 개재되며, 상기 삽입관으로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제3절연층을 더 포함한다.
상기 제1절연층은, 폴리에스터, 테프론, 액정고분자 중에서 선택된 소재로 형성된다.
상기 발열체는, 고리 형상으로 형성되며, 상기 메인전극은, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되되, 상기 발열체의 원주방향을 따라 휘어지도록 연장된 형상으로 형성되어 상기 발열체에 결합된다.
상기 삽입관, 베이스, 제1절연층 및 제2절연층 중, 상기 발열체 및 메인전극이 배치되는 부분을 가열부라 하고, 상기 보조전극이 배치되는 부분을 인가부라 하였을 때, 피가열체는, 상기 삽입관 중 상기 가열부의 내주면에 배치되며, 상기 발열구조물은, 상기 삽입관 중 상기 인가부의 내주면에 코팅되는 보호잉크를 더 포함한다.
상기 발열구조물은, 상기 제2절연층 중 상기 인가부의 외주면에 코팅되되, 상기 보조전극의 외주면을 덮지 않고 개방하도록 형성된 보호필름을 더 포함한다.
본 발명은, 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물을 제조하는 방법에 있어서, (A) 중공 형상의 삽입관을 준비하는 단계; (B) 상기 삽입관의 반경방향 외측에 금속 소재로 형성된 베이스를 설치하는 단계; (C) 상기 베이스의 반경방향 외측에 열을 발생시키는 발열체를 설치하는 단계; (D) 외부 전원으로부터 상기 발열체로 전류를 인가하는 메인전극을 상기 발열체에 연결하는 단계; 및 (E) 상기 삽입관, 베이스, 발열체 및 메인전극을 둘러싸도록 튜브를 설치하는 단계를 포함하는 발열구조물 제조방법을 제공한다.
상기 삽입관은, 스테인리스강 소재로 형성되며, 상기 베이스는, 구리, 알루미늄, 스테인리스강 중에서 선택된 소재로 형성된다.
상기 베이스는, 두께가 10㎛ 내지 300㎛ 이다.
상기 발열구조물 제조방법은, 상기 B단계 이후, 상기 베이스의 외주면에, 상기 베이스로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제1절연층을 코팅하는 단계와, 외부 전원에 연결되어 상기 메인전극으로 전류를 인가하는 보조전극을, 상기 제1절연층의 외주면에 설치하되, 피가열체가 상기 삽입관의 내부로 삽입되는 방향을 따라 상기 보조전극을 상기 발열체로부터 이격되도록 배치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 C 단계는, 상기 발열체를 상기 제1절연층의 외주면에 설치한다.
상기 D 단계는, 상기 메인전극을 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재시켜 상기 발열체에 연결하며, 상기 발열구조물 제조방법은, 상기 D 단계 이후, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 제2절연층을 개재시키되, 상기 발열체, 상기 메인전극 및 상기 제1절연층의 외주면은 덮되, 상기 보조전극의 외주면은 덮지 않고 개방하도록 제2절연층을 코팅하는 단계를 더 포함하고, 상기 E 단계는, 상기 튜브를 상기 제2절연층의 반경방향 외측에 설치한다.
상기 발열구조물 제조방법은, 상기 A 단계 이후, 상기 삽입관으로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제3절연층을, 상기 삽입관의 외주면에 설치하는 단계를 더 포함하며,
상기 B 단계는, 상기 베이스를 상기 제3절연층의 외주면에 설치한다.
상기 제1절연층은, 폴리에스터, 테프론, 액정고분자 중에서 선택된 소재로 형성된다.
상기 발열체는, 고리 형상으로 형성되며, 상기 메인전극은, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되되, 상기 발열체의 원주방향을 따라 휘어지도록 연장된 형상으로 형성되어 상기 발열체에 결합된다.
상기 삽입관, 베이스, 제1절연층 및 제2절연층 중, 상기 발열체 및 메인전극이 배치되는 부분을 가열부라 하고, 상기 보조전극이 배치되는 부분을 인가부라 하였을 때, 피가열체는, 상기 삽입관 중 상기 가열부의 내주면에 배치되며, 상기 발열구조물 제조방법은, 상기 A 단계 이후, 상기 삽입관 중 상기 인가부의 내주면에 보호잉크를 코팅하는 단계를 더 포함한다.
상기 발열구조물 제조방법은, 상기 제2절연층을 코팅하는 단계 이후, 상기 제2절연층 중 상기 인가부의 외주면에 보호필름을 코팅하되, 상기 보조전극의 외주면을 덮지 않고 개방하도록 상기 보호필름을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 발열구조물 및 이러한 발열구조물의 제조방법에 의하면, 삽입관과 발열체의 사이에 금속 소재로 형성된 베이스가 개재됨으로써, 발열체로부터 피가열체로 열이 보다 효과적으로 전달되도록 할 수 있으며, 기구 전체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발열구조물 및 이러한 발열구조물의 제조방법에 의하면, 발열구조물의 각 부위 중 보조전극이 배치되는 인가부의 외측과 내측에 각각 보호필름과 보호잉크를 코팅함으로써, 발열구조물의 제조 시 인가부의 강성을 보강할 수 있으며, 인가부의 외측과 내측을 각각 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발열구조물의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 A-A선을 따라 절단된 모습을 도시한 발열구조물의 단면도이다.
도 3은 도 1에서 B-B선을 따라 절단된 모습을 도시한 발열구조물의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발열구조물의 발열체 및 메인전극의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발열구조물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 발열구조물(100)은, 내부로 삽입된 피가열체(10)를 가열시키는 것으로서, 삽입관(110), 베이스(120), 발열체(130), 메인전극(140), 튜브(150), 보조전극(160), 제1절연층(161), 제2절연층(162), 제3절연층(163), 온도센서(170), 보호잉크(180) 및 보호필름(190)을 포함한다.
상기 삽입관(110)은, 중공의 원통 형상으로 형성되며, 그 내부에 피가열체(10)가 삽입된다. 상기 베이스(120)는, 금속 소재로 형성되며, 상기 삽입관(110)의 외측을 둘러싸도록 배치된다. 이때, 상기 삽입관(110)은, 스테인리스강 소재로 형성될 수 있으며, 상기 베이스(120)는, 구리, 알루미늄, 스테인리스강 중에서 선택된 소재로 형성될 수 있다. 구리, 알루미늄, 스테인리스강은 열전도도가 높고 강도, 내열성 및 내부식성이 우수한 금속 소재에 해당한다.
따라서 상기 삽입관(110)을 스테인리스강 소재로 형성하고, 상기 베이스(120)를 구리, 알루미늄, 스테인리스강 중에서 선택된 소재로 형성하는 경우, 상기 발열체(130)로부터 발생된 열이 상기 베이스(120) 및 상기 삽입관(110)을 거쳐 피가열체(10)로 보다 효과적으로 전달되도록 할 수 있으며, 기구 전체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 베이스(120)는, 두께가 10㎛ 내지 300㎛으로 형성될 수 있다. 만약 상기 베이스(120)의 두께가 10㎛ 미만인 경우, 상기 베이스(120)의 두께가 너무 얇아 기구 전체의 내구성이 저하되는 문제가 있다. 반대로 상기 베이스(120)의 두께가 300㎛를 초과하는 경우, 최초에 판형으로 제조된 금속 소재의 상기 베이스(120)를 원통형으로 굽힐 수가 없다는 문제가 있다. 따라서 본 발명에 따른 발열구조물(100) 전체의 내구성을 향상시키고, 본 발명에 따른 발열구조물(100)의 제조를 용이하게 하기 위해, 상기 베이스(120)는, 두께가 10㎛ 내지 300㎛으로 형성된다고 할 수 있다.
상기 발열체(130)는, 상기 베이스(120)의 반경방향을 기준으로 하였을 때의 외측에 설치된다. 그리고 상기 발열체(130)는, 외부 전원(미도시)에 의해 가해진 전기에너지를 통해 열을 발생시킨다. 이렇게 발생된 열은, 상기 베이스(120) 및 상기 삽입관(110)을 통과하여 피가열체(10)로 전달된다. 이때, 상기 발열체(130)는 탄소나노튜브(CNT;Carbon nanotube) 소재로 형성될 수 있다. 탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 튜브 형태의 신소재로서, 전류가 인가되면 열을 발생시키는 특성을 나타낸다. 게다가 이러한 탄소나노튜브는, 전기적 선택성이 우수하고, 뛰어난 전계방출 특성을 나타낸다. 따라서 상기 발열체(130)를 탄소나노튜브 소재로 형성하는 경우, 본 발명에 따른 발열구조물(100)에 의한 피가열체의 가열 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 메인전극(140)은, 외부 전원으로부터 전기에너지를 공급받는 것으로서, 상기 발열체(130)에 연결되어 상기 발열체(130)로 전류를 인가한다. 이때, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 발열체(130)는 고리 형상으로 형성되며, 상기 메인전극(140)은, 상기 발열체(130)의 원주방향을 따라 휘어지도록 연장된 형상으로 형성되어 상기 발열체(130)에 결합될 수 있다. 이와 같이 상기 발열체(130)가 고리 형상으로 형성되는 경우, 상기 삽입관(110)의 내부로 삽입된 피가열체(10)의 전면(Whole surface)에 대하여 열을 가할 수 있게 되므로, 본 발명에 따른 발열구조물(100)의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 튜브(150)는, 본 발명에 따른 발열구조물(100)의 외주면을 이루는 것으로서, 내부에 상기 삽입관(110), 베이스(120), 발열체(130), 메인전극(140), 보조전극(160), 제1절연층(161), 제2절연층(162), 제3절연층(163), 온도센서(170), 보호잉크(180) 및 보호필름(190)이 배치된다. 이에 따라 상기 튜브(150)는, 내부에 존재하는 상기 부품들이 외부로 이탈되지 않고 내부에 고정된 상태로 배치될 수 있도록 한다.
상기 제1절연층(161)은, 상기 베이스(120)와 상기 발열체(130)의 사이에 개재되어 상기 베이스(120)에 코팅된다. 그리고 상기 제1절연층(161)은, 상기 베이스로 전류가 인가되는 것을 차단한다. 상기 보조전극(160)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 피가열체(10)가 상기 삽입관(110)의 내부로 삽입되는 방향을 따라, 상기 발열체(130)로부터 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 보조전극(160)은, 외부 전원에 연결되어 상기 메인전극(140)으로 전류를 인가한다. 한편, 상기 보조전극(160)과 상기 메인전극(140) 사이에는, 서로를 연결하는 연결전극(미도시)이 추가로 구비될 수 있다. 즉, 외부 전원으로부터 상기 보조전극(160)으로 인가된 전류는, 상기 연결전극을 거쳐 상기 메인전극(140)으로 인가될 수 있는 것이다.
상기 제2절연층(162)은, 상기 제1절연층(161)과 상기 튜브(150)의 사이에 개재된다. 그리고 상기 제2절연층(162)은, 상기 발열체(130), 메인전극(140) 및 제1절연층(161)의 외주면을 덮는다. 이때, 상기 제2절연층(162)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보조전극(160)은 덮지 않는다. 즉, 상기 제2절연층(162)은, 상기 보조전극(160)은, 상기 보조전극(160)을 덮지 않고, 상기 보조전극(160)의 외주면이 개방된 상태로 배치되도록 한다. 한편, 이는 어디까지나 상기 보조전극(160)이 상기 제2절연층(162)을 기준으로 외측으로 개방되도록 배치된다는 것을 의미할 뿐, 상기 보조전극(160)은 상기 튜브(150)에 의해 둘러싸여 밀폐되도록 설치된다. 물론, 이때에도, 상기 튜브(150)는 상기 보조전극(160)이 배치된 부위는 외측으로 개방하도록 설치되어, 상기 보조전극(160)이 발열구조물(100)의 외측에서 바라보았을 때 보여질 수 있도록, 발열구조물(100)의 외부로 완전히 노출되도록 개방되게 설계될 수 있다.
상기 제3절연층(163)은, 상기 삽입관(110)과 상기 베이스(120)의 사이에 개재된다. 그리고 상기 제3절연층(163)은, 상기 삽입관(110)으로 전류가 인가되는 것을 차단한다.
만약, 상기 제1 내지 제3절연층(161~163)이 존재하지 않는 경우, 상기 베이스(120)와 상기 튜브(150)는 상기 메인전극(140) 및 상기 발열체(130)와 직접적으로 접촉하게 되고, 외부 전원으로부터 상기 메인전극(140)을 통해 상기 발열체(130)에 전류가 인가되면, 이러한 전류는 상기 베이스(120) 및 상기 튜브(150)에도 가해지게 되어, 안전상의 문제를 발생시킬 수 있다.
하지만 본 발명에 따른 발열구조물(100)과 같이, 상기 삽입관(110), 베이스(120), 발열체(130), 튜브(150)의 사이에 상기 제1 내지 제3절연층(161~163)이 코팅되어 개재되는 경우, 외부 전원으로부터 상기 보조전극(160) 및 상기 메인전극(140)을 통해 상기 발열체(130)로 인가된 전류가 상기 베이스(120) 및 상기 튜브(150)로 통하지 않게 된다. 따라서 본 발명에 따른 발열구조물(100)에 의하면, 전기 사고가 발생되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제3절연층(161,162,163)은, 발열구조물(100)의 사이에 개재되어 각 부품들을 전기적으로 절연시키는 역할을 할 뿐, 각 부품들을 열적으로 절연시키는 역할을 하는 것은 아니다. 따라서 상기 발열체(130)에서 발생된 열은, 상기 제1절연층(161), 베이스(120), 제3절연층(163) 및 삽입관(110)을 거쳐 피가열체(10)에 온전히 전달된다고 할 수 있다.
상기 제1 내지 제3절연층(161~163)은, 폴리에스터, 테프론, 액정고분자 중에서 선택된 소재로 형성될 수 있다. 폴리에스터는 에스테르결합을 분자의 주사슬 속에 갖는 중합체의 총칭으로서, 내구성, 강도 등이 우수하다. 테프론은 테트라플로우르에틸렌의 첨가중합으로 얻어지며, 우수한 내약품성, 내열성, 소수성을 가진다. 액정고분자는 용액 상태에서 액정성을 나타내는 고분자로, 우수한 탄성율과 강도를 나타내며, 매우 우수한 금속피로 저항도를 갖는다. 이러한 폴리에스터, 테프론, 액정고분자 모두 우수한 전기적 절연성을 나타낸다. 따라서 상기 제1 내지 제3절연층(161~163)이 폴리에스터, 테프론, 액정고분자 중에서 선택된 소재로 형성되는 경우, 상기 발열체(130)로 인가되는 전류가 상기 베이스(120) 및 상기 튜브(150)로 통하지 않도록 할 수 있으며, 기구 전체의 내구성 및 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 온도센서(170)는, 상기 발열체(130) 및 상기 튜브(150)의 사이에 설치된다. 그리고 상기 온도센서(170)는, 상기 발열체(130)에서 발생되는 열의 온도를 측정한다. 상기 온도센서(170)에 의해 측정된 정보는, 제어부(미도시)에 전달되어 상기 보조전극(160) 및 상기 메인전극(140)을 통해 상기 발열체(130)로 인가되는 전류의 세기를 조절하는 데 사용된다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 발열구조물(100)은, 상기 발열구조물(100)의 반경방향을 기준으로, 어느 한 쪽(도 3을 기준으로 하였을 때의 우측)을 이루는 가열부(100a)와, 다른 한 쪽(도 3을 기준으로 하였을 때의 좌측)을 이루는 인가부(100b)로 구분될 수 있다. 상기 가열부(100a)에는, 상기 발열체(130), 메인전극(140) 및 온도센서(170)가 배치된다. 그리고 상기 가열부(100a)의 상기 삽입관(110) 내측으로, 피가열체(100)가 삽입되어 배치된다. 상기 인가부(100b)에는, 상기 보조전극(160)이 배치된다. 상기 발열체(130), 메인전극(140) 및 보조전극(160) 이외의 부품들, 즉, 상기 삽입관(110), 베이스(120), 튜브(150), 제1 내지 제3절연층(161~163), 연결전극은, 상기 가열부(100a) 및 상기 인가부(100b) 모두에 걸쳐서 배치된다.
상기 인가부(100b)에는, 상기 삽입관(110)의 내주면에 상기 보호잉크(180)가 코팅된다. 그리고 상기 인가부(100b)에는, 상기 제2절연층(162)의 외주면에 상기 보호필름(190)이 코팅된다. 이때, 상기 보호필름(190)은, 상기 보조전극(160)의 외주면을 덮지 않고 개방하도록 형성된다. 즉, 상기 보호필름(190)은, 상기 인가부(100b) 중, 상기 제2절연층(162)의 외주면에만 코팅되도록 형성된다. 이와 같이 상기 인가부(100b)의 외측에 상기 보호필름(190)이 구비되고, 내측에 상기 보호잉크(180)가 구비되는 경우, 본 발명에 따른 발열구조물(100)의 제조 시 상기 인가부(100b)의 강성을 보강할 수 있으며, 상기 인가부(100b)의 외측과 내측을 물리적, 화학적 손상으로부터 각각 보호할 수 있게 된다.
한편, 도 3에서는 도시되어 있지 않으나, 발열구조물(100)의 최외각(즉, 도 3을 기준으로 하였을 때의 가장 상측)에는 상기 튜브(150)가 배치된다. 상기 인가부(100b)를 기준으로 하였을 때, 상기 튜브(150)는 상기 보호필름(190)의 외주면에 안착된다. 상기 가열부(100a)를 기준으로 하였을 때, 상기 튜브(150)와 상기 제2절연층(162)의 사이에는, 상기 튜브(150)를 지지하기 위한 별도의 지지수단(미도시)이 개재될 수 있다. 물론, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 상기 가열부(100a)에서는, 상기 제2절연층(162)이 상기 보호필름(190)의 두께만큼 외측으로 더 구비되어, 상기 제2절연층(162)의 외주면에 상기 튜브(150)가 안착될 수 있다.
이하부터는, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 발열구조물(100)의 제조방법에 관해 상세히 설명하도록 한다. 이때, 앞서 설명된 부분과 중복되는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 발열구조물(100)의 제조방법은, 우선 스테인리스강 소재의 상기 삽입관(110)을 준비하는 단계로부터 시작된다(A 단계). 상기 A 단계 이후, 상기 삽입관(110)의 외주면에는 상기 제3절연층(163)이 코팅된다. 그리고 이때, 상기 삽입관(100) 중 상기 가열부(100a) 측 내주면에 상기 보호잉크(180)가 코팅된다.
이후에는, 상기 베이스(120)의 내주면이 상기 삽입관(110)에 코팅된 상기 제3절연층(163)의 외주면과 접하도록, 구리, 알루미늄, 스테인리스강 중에서 선택된 소재로 형성된 상기 베이스(120)를 상기 삽입관(110)에 설치한다(B 단계). 이때, 상기 베이스(120)는, 최초에 판형으로 형성된 이후에, 원통 형상으로 휘어지는 방식으로 제조된다. 그리고 상기 B 단계에서는, 이와 같이 제조된 중공의 실린더 형상의 상기 베이스(120)의 내부로, 상기 삽입관(110)을 삽입시키는 방식으로 상기 베이스(120)가 설치된다.
그 다음으로, 상기 베이스(120)의 외주면에 상기 제1절연층(161)을 재차 코팅시킨다. 그리고 상기 베이스(120)의 외주면에 코팅된 상기 제1절연층(161) 상에 상기 발열체(130)를 설치한다(C 단계). 상기 발열체(130)는 고리 형상으로 형성된 것으로서, 상기 베이스(120)의 외주면에 끼워지는 방식으로 설치된다. 이후, 상기 보조전극(160)을 상기 제1절연층(161)의 상기 인가부(100b) 측 외주면에 설치한다.
상기 C 단계 이후에는, 상기 발열체(130)의 원주 방향을 따라 연장된 형상의 상기 메인전극(140)을 상기 발열체(130)에 결합시킨다(D 단계). 그리고 상기 D 단계 이후에는, 상기 발열체(130)와 상기 메인전극(140)의 외부를 덮도록 상기 제2절연층(162)을 다시 코팅시킨다. 이때, 상기 제2절연층(162)은, 상기 보조전극(160)은 덮지 않고 개방하도록 코팅된다. 이후, 상기 제2절연층(162) 중 상기 인가부(100b) 측 외주면에, 상기 보호필름(190)이 코팅된다. 마지막으로, 상기 보호필름(190) 및 상기 제2절연층(162)의 반경방향 외측에, 상기 튜브(150)를 설치하는 것(E 단계)으로 본 발명에 따른 발열구조물(100)의 모든 제조과정을 마무리하게 된다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 발열구조물(100) 및 이러한 발열구조물(100)의 제조방법에 의하면, 삽입관(110)과 발열체(130)의 사이에 금속 소재로 형성된 베이스(120)가 개재됨으로써, 발열체(130)로부터 피가열체(10)로 열이 보다 효과적으로 전달되도록 할 수 있으며, 기구 전체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발열구조물(100) 및 이러한 발열구조물의 제조방법에 의하면, 발열구조물(100)의 각 부위 중 보조전극(160)이 배치되는 인가부(100b)의 외측과 내측에 각각 보호필름(190)과 보호잉크(180)를 코팅함으로써, 발열구조물(100)의 제조 시 인가부(100b)의 강성을 보강할 수 있으며, 인가부(100b)의 외측과 내측을 각각 보호할 수 있다.
10 : 피가열체 100 : 발열구조물
100a : 가열부 100b : 인가부
110 : 삽입관 120 : 베이스
130 : 발열체 140 : 메인전극
150 : 튜브 160 : 보조전극
161 : 제1절연층 162 : 제2절연층
163 : 제3절연층 170 : 온도센서
180 : 보호잉크 190 : 보호필름

Claims (20)

  1. 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물에 있어서,
    피가열체가 내부로 삽입되는 중공 형상의 삽입관;
    상기 삽입관의 외부를 둘러싸도록 배치된 튜브;
    상기 삽입관과 상기 튜브의 사이에 개재되며, 금속 소재로 형성된 베이스;
    상기 베이스와 상기 튜브의 사이에 개재되며, 열을 발생시키는 발열체; 및
    상기 발열체에 연결되며, 외부 전원으로부터 상기 발열체로 전류를 인가하는 메인전극을 포함하되,
    피가열체가 상기 삽입관의 내부로 삽입되는 방향을 따라 상기 발열체로부터 이격되도록 배치되며, 외부 전원에 연결되어 상기 메인전극으로 전류를 인가하는 보조전극과,
    상기 베이스와 상기 발열체의 사이에 개재되어 상기 베이스에 코팅되며, 상기 베이스로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제1절연층을 더 포함하며,
    상기 메인전극은, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되어 상기 발열체에 연결되며,
    상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되며, 상기 발열체, 상기 메인전극 및 상기 제1절연층의 외주면은 덮되, 상기 보조전극의 외주면은 덮지 않고 개방하도록 형성된 제2절연층을 더 포함하는 발열구조물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입관은, 스테인리스강 소재로 형성되며,
    상기 베이스는, 구리, 알루미늄, 스테인리스강 중에서 선택된 소재로 형성된 발열구조물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스는, 두께가 10㎛ 내지 300㎛ 인 발열구조물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입관과 상기 베이스의 사이에 개재되며, 상기 삽입관으로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제3절연층을 더 포함하는 발열구조물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1절연층은, 폴리에스터, 테프론, 액정고분자 중에서 선택된 소재로 형성된 발열구조물.
  8. 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물에 있어서,
    피가열체가 내부로 삽입되는 중공 형상의 삽입관;
    상기 삽입관의 외부를 둘러싸도록 배치된 튜브;
    상기 삽입관과 상기 튜브의 사이에 개재되며, 금속 소재로 형성된 베이스;
    상기 베이스와 상기 튜브의 사이에 개재되며, 열을 발생시키는 발열체; 및
    상기 발열체에 연결되며, 외부 전원으로부터 상기 발열체로 전류를 인가하는 메인전극을 포함하되,
    피가열체가 상기 삽입관의 내부로 삽입되는 방향을 따라 상기 발열체로부터 이격되도록 배치되며, 외부 전원에 연결되어 상기 메인전극으로 전류를 인가하는 보조전극과,
    상기 베이스와 상기 발열체의 사이에 개재되어 상기 베이스에 코팅되며, 상기 베이스로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제1절연층을 더 포함하며,
    상기 발열체는, 고리 형상으로 형성되며,
    상기 메인전극은, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되되, 상기 발열체의 원주방향을 따라 휘어지도록 연장된 형상으로 형성되어 상기 발열체에 결합되는 발열구조물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입관, 베이스, 제1절연층 및 제2절연층 중, 상기 발열체 및 메인전극이 배치되는 부분을 가열부라 하고, 상기 보조전극이 배치되는 부분을 인가부라 하였을 때,
    피가열체는, 상기 삽입관 중 상기 가열부의 내주면에 배치되며,
    상기 삽입관 중 상기 인가부의 내주면에 코팅되는 보호잉크를 더 포함하는 발열구조물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2절연층 중 상기 인가부의 외주면에 코팅되되, 상기 보조전극의 외주면을 덮지 않고 개방하도록 형성된 보호필름을 더 포함하는 발열구조물.
  11. 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물을 제조하는 방법에 있어서,
    (A) 중공 형상의 삽입관을 준비하는 단계;
    (B) 상기 삽입관의 반경방향 외측에 금속 소재로 형성된 베이스를 설치하는 단계;
    (C) 상기 베이스의 반경방향 외측에 열을 발생시키는 발열체를 설치하는 단계;
    (D) 외부 전원으로부터 상기 발열체로 전류를 인가하는 메인전극을 상기 발열체에 연결하는 단계; 및
    (E) 상기 삽입관, 베이스, 발열체 및 메인전극을 둘러싸도록 튜브를 설치하는 단계를 포함하되,
    상기 B단계 이후,
    상기 베이스의 외주면에, 상기 베이스로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제1절연층을 코팅하는 단계와,
    외부 전원에 연결되어 상기 메인전극으로 전류를 인가하는 보조전극을, 상기 제1절연층의 외주면에 설치하되, 피가열체가 상기 삽입관의 내부로 삽입되는 방향을 따라 상기 보조전극을 상기 발열체로부터 이격되도록 배치시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 C 단계는,
    상기 발열체를 상기 제1절연층의 외주면에 설치하고,
    상기 D 단계는,
    상기 메인전극을 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재시켜 상기 발열체에 연결하며,
    상기 D 단계 이후,
    상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 제2절연층을 개재시키되, 상기 발열체, 상기 메인전극 및 상기 제1절연층의 외주면은 덮되, 상기 보조전극의 외주면은 덮지 않고 개방하도록 제2절연층을 코팅하는 단계를 더 포함하고,
    상기 E 단계는,
    상기 튜브를 상기 제2절연층의 반경방향 외측에 설치하는 발열구조물 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 삽입관은, 스테인리스강 소재로 형성되며,
    상기 베이스는, 구리, 알루미늄, 스테인리스강 중에서 선택된 소재로 형성된 발열구조물 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 베이스는, 두께가 10㎛ 내지 300㎛ 인 발열구조물 제조방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 A 단계 이후,
    상기 삽입관으로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제3절연층을, 상기 삽입관의 외주면에 설치하는 단계를 더 포함하며,
    상기 B 단계는, 상기 베이스를 상기 제3절연층의 외주면에 설치하는 발열구조물 제조방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1절연층은, 폴리에스터, 테프론, 액정고분자 중에서 선택된 소재로 형성된 발열구조물 제조방법.
  18. 내부로 삽입된 피가열체를 가열시키는 발열구조물을 제조하는 방법에 있어서,
    (A) 중공 형상의 삽입관을 준비하는 단계;
    (B) 상기 삽입관의 반경방향 외측에 금속 소재로 형성된 베이스를 설치하는 단계;
    (C) 상기 베이스의 반경방향 외측에 열을 발생시키는 발열체를 설치하는 단계;
    (D) 외부 전원으로부터 상기 발열체로 전류를 인가하는 메인전극을 상기 발열체에 연결하는 단계; 및
    (E) 상기 삽입관, 베이스, 발열체 및 메인전극을 둘러싸도록 튜브를 설치하는 단계를 포함하되,
    상기 B단계 이후,
    상기 베이스의 외주면에, 상기 베이스로 전류가 인가되는 것을 차단하는 제1절연층을 코팅하는 단계와,
    외부 전원에 연결되어 상기 메인전극으로 전류를 인가하는 보조전극을, 상기 제1절연층의 외주면에 설치하되, 피가열체가 상기 삽입관의 내부로 삽입되는 방향을 따라 상기 보조전극을 상기 발열체로부터 이격되도록 배치시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 C 단계는,
    상기 발열체를 상기 제1절연층의 외주면에 설치하고,
    상기 발열체는, 고리 형상으로 형성되며,
    상기 메인전극은, 상기 제1절연층과 상기 튜브의 사이에 개재되되, 상기 발열체의 원주방향을 따라 휘어지도록 연장된 형상으로 형성되어 상기 발열체에 결합되는 발열구조물 제조방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 삽입관, 베이스, 제1절연층 및 제2절연층 중, 상기 발열체 및 메인전극이 배치되는 부분을 가열부라 하고, 상기 보조전극이 배치되는 부분을 인가부라 하였을 때,
    피가열체는, 상기 삽입관 중 상기 가열부의 내주면에 배치되며,
    상기 A 단계 이후,
    상기 삽입관 중 상기 인가부의 내주면에 보호잉크를 코팅하는 단계를 더 포함하는 발열구조물 제조방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제2절연층을 코팅하는 단계 이후,
    상기 제2절연층 중 상기 인가부의 외주면에 보호필름을 코팅하되, 상기 보조전극의 외주면을 덮지 않고 개방하도록 상기 보호필름을 형성하는 단계를 더 포함하는 발열구조물 제조방법.
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