KR102436016B1 - 세라믹 히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경적이면서 열효율이 높고, 발열면적이 넓으면서 원적외선이 방사되어 긴 파장으로 인해 복사열에 의한 전열효과를 높이며, 전자파 차단을 통해 인체 유익성을 강화시키도록 개선된 세라믹 히터에 관한 것이다.
Description
본 발명은 세라믹 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경적이면서 열효율이 높고, 발열면적이 넓으면서 원적외선이 방사되어 긴 파장으로 인해 복사열에 의한 전열효과를 높이며, 전자파 차단을 통해 인체 유익성을 강화시키도록 개선된 세라믹 히터에 관한 것이다.
일반적으로 세라믹히터는 세라믹기판에 열선을 인쇄하거나 혹은 히팅코일을 내장하여 고온을 발생시키도록 만들어진 발열체이다.
이러한 세라믹히터는 통전시 급속 발열하여 짧은 시간내에 500℃ 이상의 높은 온도까지 승온 가능하고, 내화학성과 내약품성이 뛰어나 통전시 노이즈가 발생하지 않으며, 통전시 세라믹 재료의 특성이 나타나 원적외선이 발생되면서 다양한 형태의 응용이 가능하도록 구성된다.
특히, 파마용 미용기구, 납땜인두, 열풍기, 건조기, 전기보일러 및 석유스토브의 기화기, 각종 금형 보온장치, 급탕기, 의료기기(부인용 치료기, 마사지기) 등에 다양하게 적용되고 있다.
이와 같은 세라믹히터는 다양한 형태로 개시되고 있지만, 열효율이 높으면서 넓은 발열면적을 갖고, 동시에 원적외선 방사에 따른 인체 유용성을 높이며, 아울러 전자파 차단 효과까지 함께 갖춘 기능성 세라믹히터를 찾아보기는 어려웠다.
이에, 소비자 입장에서는 기능적으로 향상된 세라믹히터의 개시를 요구하고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 만족시키기 위해 창출된 것으로, 친환경적이면서 열효율이 높고, 발열면적이 넓으면서 원적외선이 방사되어 긴 파장으로 인해 복사열에 의한 전열효과를 높이며, 전자파 차단을 통해 인체 유익성을 강화시키도록 개선된 세라믹 히터를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 세라믹으로 된 절연체(100)와, 상기 절연체(100)에 내장되는 금속으로 된 히터봉(200)과, 상기 히터봉(200)에 내장된 히팅코일(300)과, 상기 히팅코일(300)에 결선된 전선(400)을 포함하며; 상기 절연체(100)는 점토 20-30중량%와 세라믹분말 70-80중량%를 혼합한 점토-세라믹 혼합물을 1600℃ 이상에서 소결처리하여 제조된 것을 특징으로 하는 세라믹 히터를 제공한다.
본 발명은 친환경적이면서 열효율이 높고, 발열면적이 넓으면서 원적외선이 방사되어 긴 파장으로 인해 복사열에 의한 전열효과를 높이며, 전자파 차단을 통해 인체 유익성을 강화시키도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 세라믹히터의 예시적인 단면도이다.
도 2는 세라믹히터의 예시적인 사진이다.
도 3은 세라믹히터가 장착된 발열제품의 예시도이다.
도 2는 세라믹히터의 예시적인 사진이다.
도 3은 세라믹히터가 장착된 발열제품의 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명에 따른 세라믹 히터는 도 1 내지 도 3의 예시와 같이, 애자인 세라믹으로 된 절연체(100)와, 상기 절연체(100)에 내장되는 금속으로 된 히터봉(200)과, 상기 히터봉(200)에 내장된 히팅코일(300)과, 상기 히팅코일(300)에 결선된 전선(400)을 포함한다.
이때, 상기 절연체(100)는 점토 20-30중량%와 세라믹분말 70-80중량%를 혼합한 점토-세라믹 혼합물을 1600℃ 이상에서 소결처리하여 제조된다.
여기에서, 점토는 암석이나 광물의 풍화와 분해, 또는 변성 작용에 의하여 생긴 아주 미세한 입자의 집합체로서, 특히 할로이사이트(Halloysite)를 사용함이 바람직하다.
이 경우, 할로이사이트는 알루미늄과 실리콘의 비가 1:1 인 규산알루미늄 점토광물로서 평균적으로 종횡비 10의 튜브형태로 존재하며, 외부는 Si-O-Si 형태의 실록산 표면 구조로 존재하고, 내부는 Al-OH-Al 형태의 수산화알루미늄 구조의 연속으로 구성되어 있어 유해물질 흡착, 열기 발산을 통한 전열면적 확산에 기여하게 된다.
뿐만 아니라, 원적외선 방출 특성이 있다.
또한, 세라믹분말은 질화규소, 탄화규소 중에서 선택된 어느 하나의 분말을 사용한다.
이때, 질화규소는 가볍고 열팽창율이 적어 상온이나 고온에서 강도, 파괴에 대한 인성, 열충격 저항성, 내산화성, 내식성이 우수하고; 탄화규소는 내용해성·내용융성·내산화성 외에 열전도도가 크다.
덧붙여, 상기 절연체(100)를 소결처리할 때 점토 20-30중량%와 세라믹분말 70-80중량%를 혼합한 혼합물, 즉 점토-세라믹 혼합물 100중량부에 대해, 100nm의 입도를 갖는 페그마타이트 미분 25-35중량부, 맥반석분말 5-10중량부를 첨가할 수 있다.
특히, 사이알론과 황토가 9:1의 중량비로 혼합된 혼합물 10-15중량부를 더 첨가하면 더욱 좋다. 이 경우, 사이알론은 내열성, 발산성, 열전도성이 우수하고 내식성, 내산화성이 강하다. 그리고, 황토는 대표적인 원적외선 방출 물질이다.
그리고, 페그마타이트는 마그마의 분화 광상 생성물로서 거정질 화강암이라고도 불리며, 약리 작용을 할 수 있는 광석을 특히 거정석 페그마타이트라고 하는데 조크러셔 혹은 임팩트크러셔로 분쇄된 후 마쇄기(제트밀)로 마쇄하여 미분 상태로 첨가된다.
이 페그마타이트는 단일 20종의 성분 중 인체에 유리한 9종의 성분을 함유한 광물질인 바, 단독 방사체의 소재로서 원적외선 방사 및 항균 탈취 기능이 매우 뛰어난 것으로 보고된 바 있다.
또한, 백반석 미분도 동일 입도를 갖도록 마쇄된 것을 사용하며, 대표적인 원적외선 방사물질이며, 정화작용, 탈취작용, 유해물질 분해작용을 하는 물질이다.
이들은 본 발명에서 원적외선 방사 특성을 증대시키기 위해 첨가된다.
본 발명에서는 원적외선 방사 특성을 확인하기 위해, 페그마타이트 미분 25중량부, 맥반석 미분 5중량부가 첨가된 상태에서 측정한 결과, 페그마타이트와 맥반석 미분이 첨가되지 않았을 때 보다 훨씬 높은 원적외선 방출 결과를 얻었다.
예컨대, 본 발명에 따른 기본성분들로 구성된 세라믹히터에서는 ICM-FR-1005, 40℃의 조건에 따라 방출테스트를 수행한 결과, 원적외선 방사율은 0.749로 나타났고, 방사에너지는 2.48×102W/㎥으로 나타났다.
하지만, 페그마타이트 미분과 맥반석미분을 함유시켰을 때는 원적외선 방사율이 0.898로 나타났고, 방사에너지는 3.79×102W/㎥으로 나타나 원적외선 방출효율이 급격히 상승했음을 확인할 수 있었다.
특히, 본 발명에서는 열효율을 높이고, 발열면적을 넓히며, 전자파를 차단할 수 있도록 상기 점토-세라믹 혼합물 100중량부에 대해, 산화크롬 나노분말 5-10중량부, SrCO3 나노분말 15-25중량부, 질산리튬 5-10중량부, CsSnO 나노분말 15-25중량부 더 첨가될 수 있다.
이때, 산화크롬 나노분말은 세라믹히터의 경도를 높여 내구성을 강화하고, 발열특성을 증대시켜 전열면적을 넓히는데 기여한다. 이에 따라 열효율을 넓히게 된다.
그리고, SrCO3 나노분말은 분말 평활도를 증대시켜 복굴절에 의한 반사능력을 높임으로써 발열면적을 넓히게 된다.
아울러, 질산리튬은 이온교환성을 증대시켜 정전기적 인력으로 전자파 차폐 효율을 강화시킨다.
또한, CsSnO 나노분말은 산화를 억제하고 변색을 방지한다.
뿐만 아니라, 상기 절연체(100)의 외표면에는 분체도료로 분체도장되어 보호되도록 구성될 수 있다.
여기에서, 분체도료는 실리카 분체 100중량부에 대해, 탄산바륨 5-10중량부, 이산화티탄 20-30중량부, 알루미나 10-20중량부가 혼합 조성된다.
이때, 실리카 분체는 고정안정성과 열보지력이 뛰어나고, 열분산 안정성을 제공한다. 아울러, 탄산바륨은 응집을 촉진하여 경화성을 좋게 하고, 매끄러운 표면을 형성하도록 유도하며, 자외선을 흡수하지 않아 산화방지, 변색방지에도 기여한다. 또한, 이산화티탄은 방열효율을 높이고, 전열면적을 넓히기 위해 첨가된다. 그리고, 알루미나는 열전도율을 증대시켜 방열특성을 강화하기 위해 첨가된다.
이와 같이 구성함으로써 높은 열효율과 원적외선 방사특성을 가지면서 넓은 전열면적에 따른 방열특성이 우수하고, 친환경적인 세라믹히터를 만들 수 있게 된다.
100: 절연체
200: 히터봉
300: 히팅코일
400: 전선
200: 히터봉
300: 히팅코일
400: 전선
Claims (4)
- 세라믹으로 된 절연체(100)와, 상기 절연체(100)에 내장되는 금속으로 된 히터봉(200)과, 상기 히터봉(200)에 내장된 히팅코일(300)과, 상기 히팅코일(300)에 결선된 전선(400)을 포함하며; 상기 절연체(100)는 점토 20-30중량%와 세라믹분말 70-80중량%를 혼합한 점토-세라믹 혼합물을 1600℃ 이상에서 소결처리하여 제조된 세라믹 히터에 있어서;
상기 점토-세라믹 혼합물에는 상기 점토-세라믹 혼합물 100중량부에 대해, 산화크롬 나노분말 5-10중량부, SrCO3 나노분말 15-25중량부, 질산리튬 5-10중량부, CsSnO 나노분말 15-25중량부를 더 첨가하고;
상기 절연체(100)의 외표면에는 분체도료로 분체도장되되, 상기 분체도료는 실리카 분체 100중량부에 대해, 탄산바륨 5-10중량부, 이산화티탄 20-30중량부, 알루미나 10-20중량부가 혼합 조성된 것을 특징으로 하는 세라믹 히터.
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| KR20110061049A (ko) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 송은미 | 히터봉 |
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