KR102553481B1 - Carbon heater refraining arching between adjacent conductive member - Google Patents

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Abstract

카본 히터가 개시된다. 카본 히터는 복수개의 슬릿을 구비하는 발열부 및 발열부를 전극접속부와 연결시키는 연장부를 포함한다. 발열부와 연장부 사이의 차단 간극의 간격을 조정함으로써, 카본 히터와 인접한 도전체 사이에서의 아크 방전의 발생이 억제된다. 카본 히터는 글래스 수트의 유리화 공정 등에 이용될 수 있다.A carbon heater is disclosed. The carbon heater includes a heating unit having a plurality of slits and an extension unit connecting the heating unit to the electrode connection unit. By adjusting the spacing of the cut-off gap between the heating portion and the extension portion, occurrence of arc discharge between the carbon heater and the adjacent conductor is suppressed. The carbon heater may be used in a glass soot vitrification process or the like.

Description

인접한 도전체 사이에서의 아크 방전 발생이 억제된 카본 히터{Carbon heater refraining arching between adjacent conductive member}Carbon heater in which arc discharge is suppressed between adjacent conductors {Carbon heater refraining arching between adjacent conductive member}

본 발명은 글래스 수트 등의 가열 대상을 가열하는 카본 히터에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon heater for heating a heating target such as glass soot.

카본 히터는 카본의 전기 저항체로 이루어지는 원통 형상의 히터로서, 글래스 수트 등의 대상물을 가열하여 유리화하는 공정 등에 이용된다. A carbon heater is a cylindrical heater made of an electric resistance material of carbon, and is used in a process of heating and vitrifying an object such as glass soot.

일본공개특허 특개평08-059277호, 한국공개특허 2014-0036268호 등에는 광섬유 제조공정에서 이용되는 카본 히터가 개시되어 있다.Japanese Patent Laid-open Publication No. 08-059277 and Korean Patent Publication No. 2014-0036268 disclose carbon heaters used in an optical fiber manufacturing process.

카본 히터의 전압을 올려 정해진 가열 온도로 할 때, 카본 히터와 가장 가까운 도전체 사이에서 아크 방전이 발생하는 일이 있다. 아크 방전이 발생하면, 방전 경로로 전기가 흘러버리기 때문에, 카본 히터에 흐르는 전력에 손실이 발생하고, 열에너지의 제공이 방해된다. 또한, 방전에 의해 설비가 손상될 수 있다.When the voltage of the carbon heater is raised to a predetermined heating temperature, an arc discharge may occur between the carbon heater and the nearest conductor. When an arc discharge occurs, since electricity flows through the discharge path, loss occurs in the electric power flowing through the carbon heater, and supply of thermal energy is hindered. Also, equipment may be damaged by discharge.

본 발명은, 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 카본 히터와 인접한 도전체 사이에서의 아크 방전의 발생이 억제된 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a carbon heater in which generation of an arc discharge between a carbon heater and an adjacent conductor is suppressed.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라, 서로 정해진 각도를 두고 배치되는 전극 접속부; 원통 형상을 갖고 복수개의 슬릿을 구비하며, 가열 대상을 둘러싸고 이를 가열시키는 발열부; 및, 상기 발열부 및 상기 전극접속부의 사이에 배치되고 이들을 전기적으로 연결시키는 연장부를 포함하며, 상기 발열부와 상기 전극 접속부 사이에는, 양자를 구분하는 차단 간극이 원주방향을 따라 마련되고, 카본 히터에 인접한 도전체와의 사이의 최대 전위차를 E1, 상기 차단 간극을 사이에 두고 상기 발열부와 상기 연장부 사이의 최대 전위차를 E2라고 할 때, E2가 E1보다 크도록 상기 차단 간극의 간격이 결정되는 카본 히터가 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the electrode connection portion disposed at a predetermined angle from each other; A heating unit having a cylindrical shape and having a plurality of slits, surrounding a heating target and heating it; and an extension disposed between the heating part and the electrode connection part and electrically connecting them, wherein a blocking gap separating the two is provided in a circumferential direction between the heating part and the electrode connection part, and the carbon heater When the maximum potential difference between the conductor adjacent to E1 and the maximum potential difference between the heating part and the extension part with the blocking gap in between is E2, the spacing of the blocking gap is determined so that E2 is greater than E1. A carbon heater is provided.

카본 히터에 인접한 도전체와의 간격을 D, 카본 히터의 슬릿수를 N, 상기 발열부와 상기 연장부 사이의 간극을 g라고 할 때, g<(1-4/N)D가 되도록, 상기 D, N, g의 값이 설정되는 것이 좋다.When D is the distance between the conductor adjacent to the carbon heater, the number of slits of the carbon heater is N, and the gap between the heating part and the extension part is g, g<(1-4/N)D, It is recommended that the values of D, N, and g be set.

상기 발열부에 마련된 슬릿의 간격보다 상기 차단 간극의 간격이 더 작도록 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the interval between the blocking gaps is smaller than the interval between the slits provided in the heating part.

본 발명에 의하여 카본 히터와 인접한 도전체 사이에서의 아크 방전의 발생이 억제되어 가열 대상물을 보다 효과적으로 가열할 수 있다.According to the present invention, the generation of arc discharge between the carbon heater and the adjacent conductor is suppressed, so that the object to be heated can be heated more effectively.

도 1은 본 발명에 따른 카본 히터의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 카본 히터의 밑면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 카본 히터를 전개한 도면이다.1 is a front view of a carbon heater according to the present invention.
2 is a bottom view of a carbon heater according to the present invention.
3 is an exploded view of the carbon heater according to the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same or similar reference numerals are given to the same or similar components, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. The accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical spirit disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings.

“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며 해당되는 요소들은 이러한 용어들에 의해 한정되지 않는다. 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms including ordinal numbers, such as “first” and “second”, can be used to describe various elements, but these terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another, and corresponding elements are not limited by Expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서 사용된 "포함한다", "구비한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 한정하려는 것으로 이해되어야 하며, 하나 이상의 다른 특징들이나 단계, 요소 또는 이들을 조합한 것들이 존재할 또는 부가될 가능성을 배제하려는 것은 아니다.Terms such as "comprises", "includes" or "has" as used herein should be understood to limit the presence of features, steps, elements or combinations thereof described in the specification, and one or more other features. It is not intended to exclude the possibility that steps, steps, elements, or combinations thereof may be present or added.

도 1 및 도 2에는 각각 카본 히터(17)의 정면도 및 밑면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 카본 히터(17)가 전개된 형태를 나타내는 도면이 도시되어 있다.1 and 2 show a front view and a bottom view of the carbon heater 17, respectively, and FIG. 3 shows a view showing an unfolded form of the carbon heater 17.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 카본 히터(17)는, 서로 180도 간격을 두고 마주하는 한쌍의 전극접속부(18), 가열 대상을 둘러싸는 발열부(20), 이들 발열부(20) 및 전극접속부(18)의 사이에 배치되고 이들을 접속하는 연장부(21)를 포함한다.As shown, the carbon heater 17 according to this embodiment includes a pair of electrode connection parts 18 facing each other at a distance of 180 degrees, a heating part 20 surrounding a heating target, and these heating parts 20 and an extension part 21 disposed between the electrode connection parts 18 and connecting them.

전극접속부(18)에는, 급전부(도시되지 않음)에 연결되는 한쌍의 전극(23)이 연결되고, 이에 의해 히터(17)에 전력이 제공된다. 발열부(20)에는 카본의 전기 저항체로 이루어지는 원통체에 상하단측으로부터 번갈아 슬릿(26, 27)이 형성된다. 하방으로부터 넣어지는 슬릿(26)과 상방으로부터 넣어지는 슬릿(27)이 번갈아 형성됨으로써 소정의 저항 길이를 얻는다.A pair of electrodes 23 connected to a power supply unit (not shown) are connected to the electrode connection unit 18, whereby electric power is supplied to the heater 17. In the heating part 20, slits 26 and 27 are formed alternately from the upper and lower ends in a cylindrical body made of a carbon electric resistor. A predetermined resistance length is obtained by alternately forming the slit 26 inserted from below and the slit 27 inserted from above.

발열부(20)과 연장부(21)의 사이에는, 이들을 구분하는 2개의 차단 간극(25)이 원주방향을 따라 형성되어 있다. 이들 2개의 차단 간극(25)의 중앙부에는, 전극접속부(18)를 분리하기 위한 2개의 분리 간극(28)이 형성되어 있다. 연장부(21)에는 전극접속부(18)과 발열부(20) 사이의 전류 통로가 원주방향으로 구부러지게 하기 위해서, 원주방향 중앙부에 위치하는 슬릿(27)의 상단에 접속하는 수평 간극(30)이 형성되어 있다.Between the heating part 20 and the extension part 21, two blocking gaps 25 separating them are formed along the circumferential direction. At the center of these two blocking gaps 25, two separation gaps 28 for separating the electrode connecting portion 18 are formed. The extension part 21 has a horizontal gap 30 connected to the upper end of the slit 27 located in the central part in the circumferential direction in order to bend the current path between the electrode connection part 18 and the heating part 20 in the circumferential direction. this is formed

도 3의 전개도에서, 슬릿(26, 27)에 의한 발열부(20)의 원주방향에 따른 간격은, 수평 간극(30)에 의한 연장부(21)의 상하방향에 따른 간격보다 좁다. 이렇게 발열부(20)의 전류통로 단면적을 연장부(21)의 전류통로 단면적보다도 작게 형성하여, 발열부(20)에서의 발열량이 충분히 높아지도록 한다.In the developed view of FIG. 3 , the spacing of the heat generating units 20 by the slits 26 and 27 in the circumferential direction is narrower than the spacing by the horizontal gap 30 of the extending portions 21 in the vertical direction. In this way, the cross-sectional area of the current passage of the heating part 20 is smaller than the cross-sectional area of the current passage of the extension part 21 so that the amount of heat generated in the heating part 20 is sufficiently high.

카본 히터(17)는 저항체이며, 길이 방향으로 전압 강하가 생기기 때문에, 발열부(20)와 연장부(21) 사이에도 전위차가 발생한다. 카본 히터(17)에서는, 단자부(18)의 일방에서 가장 전위가 높고, 타방에서 가장 낮아지기 때문에, 발열부(20)와 연장부(21) 사이의 전위차는 도 3에 도시된 두 지점 사이에서 가장 큰 값인 E2를 갖는다. 카본 히터와 인접한 도전체(5) 사이의 전위차를 E1이라고 할 때, E2를 E1 보다 크게 함으로써, 카본 히터와 인접한 도전체와의 사이에서 방전이 발생하지 않고 카본 히터의 발열부와 연장부 사이에서 방전이 일어나도록 한다. 이 경우, 카본 히터의 전력이 외부의 도전체(5)로 흘러나가는 것이 방지되고, 전력 손실에 의하여 가열 작용이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 히터의 차단 간극(25) 사이에서도 방전이 발생하지 않는 것이 바람직하므로, 간극의 대향하는 표면을 곡면으로 처리하는 것이 바람직하다. 곡면의 곡률은 최대한으로 한다. 예를 들어, 발열부(20) 또는 연장부(21)의 두께를 직경으로 하는 곡률을 갖는 것이 좋다.Since the carbon heater 17 is a resistor and causes a voltage drop in the longitudinal direction, a potential difference also occurs between the heating part 20 and the extension part 21. In the carbon heater 17, since the potential is highest on one side of the terminal portion 18 and lowest on the other side, the potential difference between the heating portion 20 and the extension portion 21 is the highest between the two points shown in FIG. It has a large value of E2. When the potential difference between the carbon heater and the adjacent conductor 5 is E1, by making E2 larger than E1, discharge does not occur between the carbon heater and the adjacent conductor 5, and between the heating part and the extension part of the carbon heater allow discharge to occur. In this case, the electric power of the carbon heater can be prevented from flowing out to the external conductor 5, and the heating action can be prevented from deteriorating due to electric power loss. However, since it is preferable that discharge does not occur even between the blocking gaps 25 of the heater, it is preferable to treat the surfaces facing the gaps with curved surfaces. The curvature of the curved surface is maximized. For example, it is preferable to have a curvature with a diameter of the thickness of the heat generating unit 20 or the extension unit 21 .

본 발명에서는, 카본 히터(17)와 인접한 도전체(5)와의 간격을 D로 하고, 이 간격의 최대 전위차를 E1이라 한다. 또한, 차단 간격(25)을 사이에 두고 발열부(20)와 연장부(21) 사이의 최대 전위차를 E2라고 한다. 카본 히터(17)에 번갈아 형성된 슬릿의 수를 N, 상기 발열부와 상기 연장부 사이의 차단 간극(25)의 간격을 g라고 하면, 간극 g를 (1-4/N)×D 미만으로 함으로써 E2가 E1 보다 큰 값을 갖도록 할 수 있다.In the present invention, the distance between the carbon heater 17 and the adjacent conductor 5 is D, and the maximum potential difference at this distance is E1. In addition, the maximum potential difference between the heating part 20 and the extension part 21 with the blocking gap 25 interposed therebetween is referred to as E2. If the number of slits alternately formed in the carbon heater 17 is N and the interval of the blocking gap 25 between the heating part and the extension part is g, the gap g is less than (1-4/N)×D E2 can have a larger value than E1.

임계값이 상기한 값이 되는 이유는 다음과 같다. 발열부(20)의 원주방향에 따른 각각의 간격을 N개의 슬릿으로 분할되는 저항 소자 r이라고 하면, 2개의 단자부(18) 사이는 r×(N/2)인 직렬 저항을 2개 병렬 접속한 형태가 된다. 단자 사이에 가해지는 전압이 +전위와 -전위라고 하면, 단자부(18) 사이의 전위차는 2V가 된다. 발열부(20)와 연장부(21)의 최대 전위차 E2는 도 3에 도시된 두 지점 사이에서 발생하며, 발열부(20)의 저항 소자 4개에 해당한다. 차단 간극(25)의 간격이 g라고 하면, 두 지점 사이의 전위차 E2는 (1-4/N)V/g가 된다. 한편, 카본 히터와 간격 D를 두고 인접한 도전체(5)는 영전위이므로, 카본 히터와 도전체(5) 사이에는 V/D의 전위차(E1)가 발생한다. 카본 히터와 인접한 도전체(5) 사이의 방전이 일어나는 것을 방지하고 차단 간극(25) 사이에서 방전이 일어나도록 하기 위해서는, E2>E1이 되어야 한다. 즉, (1-4/N)V/g>V/D의 관계에서 g<(1-4/N)D인 관계를 얻는다.The reason why the threshold value is the above value is as follows. If each distance along the circumferential direction of the heating part 20 is a resistance element r divided into N slits, two series resistors of r×(N/2) are connected in parallel between the two terminal parts 18. becomes a form If the voltage applied between the terminals is + potential and - potential, the potential difference between the terminal portions 18 is 2V. The maximum potential difference E2 between the heating unit 20 and the extension unit 21 occurs between two points shown in FIG. 3 and corresponds to four resistance elements of the heating unit 20 . If the interval of the blocking gap 25 is g, the potential difference E2 between the two points is (1-4/N)V/g. On the other hand, since the conductor 5 adjacent to the carbon heater at a distance D has zero potential, a potential difference E1 of V/D occurs between the carbon heater and the conductor 5. In order to prevent discharge between the carbon heater and the adjacent conductor 5 and to allow discharge to occur between the blocking gaps 25, E2>E1 must be satisfied. That is, from the relationship of (1-4/N)V/g>V/D, a relationship of g<(1-4/N)D is obtained.

위에서 설명한 실시예에 따라 발열부와 연장부 사이의 차단 간극의 간격이 결정된 카본 히터를 광섬유의 인발(drawing) 공정에 적용한 경우와, 이에 대한 비교예로서, 간격 g가 (1-4/N)D와 같거나 그보다 크게 결정된 카본 히터를 광섬유의 인발 공정에 적용한 경우를 아래에서 대비하여 나타내었다.In the case where the carbon heater in which the interval of the blocking gap between the heating part and the extension part is determined according to the embodiment described above is applied to the drawing process of the optical fiber, and as a comparative example, the distance g is (1-4/N) The case where the carbon heater determined to be equal to or greater than D is applied to the optical fiber drawing process is shown in contrast below.

구분division 투입량input 생산량output 수율transference number 실시예Example 1호기Unit 1 143,552 143,552 137,167 137,167 96%96% 2호기Unit 2 95,127 95,127 91,835 91,835 97%97% 계total 238,680 238,680 229,002 229,002 96%96% 비교예comparative example 3호기unit 3 238,329 238,329 225,071 225,071 94%94% 4호기Unit 4 229,918 229,918 213,677 213,677 93%93% 계total 468,247 468,247 438,748 438,748 94%94%

표 1로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 카본 히터를 이용하는 경우 공정의 수율이 증가하였다. 이는, 본 발명에 따른 카본 히터의 경우, 방전에 의하여 외부의 도전체로 전력을 잃어버리지 않기 때문에, 가열 대상물을 보다 온전히 가열할 수 있어서라고 판단된다. 또한, 차단 간극 사이의 대향하는 표면을 최대 곡률로 형성하였기 때문에, 히터 내에서 발생하는 방전도 방지할 수 있어서, 카본 히터의 청소나 파손에 의한 교체 주기가 비교예와 차이가 없었다.As can be seen from Table 1, the yield of the process increased when the carbon heater according to the present invention was used. It is believed that this is because, in the case of the carbon heater according to the present invention, since power is not lost to an external conductor by discharge, the object to be heated can be more fully heated. In addition, since the opposing surfaces between the cut-off gaps were formed with the maximum curvature, discharge generated in the heater could be prevented, and thus the replacement cycle due to cleaning or damage of the carbon heater was not different from that of the comparative example.

전술한 상세한 설명은 어떤 면에서도 제한적으로 해석되어서는 아니되며 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed as limiting in any way and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (3)

서로 정해진 각도를 두고 배치되는 전극접속부;
원통 형상을 갖고 복수개의 슬릿을 구비하며, 가열 대상을 둘러싸고 이를 가열시키는 발열부; 및,
상기 발열부 및 상기 전극접속부의 사이에 배치되고 이들을 전기적으로 연결시키는 연장부
를 포함하며,
상기 발열부와 상기 전극접속부 사이에는, 양자를 구분하는 차단 간극이 원주방향을 따라 마련되고,
인접한 도전체와의 사이의 최대 전위차를 E1, 상기 차단 간극을 사이에 두고 상기 발열부와 상기 연장부 사이의 최대 전위차를 E2라고 할 때, E2가 E1보다 크도록 상기 차단 간극의 간격이 결정되는
카본 히터.
Electrode connection parts disposed at a predetermined angle from each other;
A heating unit having a cylindrical shape and having a plurality of slits, surrounding a heating target and heating it; and,
An extension part disposed between the heating part and the electrode connection part and electrically connecting them
Including,
Between the heating part and the electrode connection part, a blocking gap separating the two is provided along the circumferential direction,
When the maximum potential difference between adjacent conductors is E1 and the maximum potential difference between the heating part and the extension part with the blocking gap in between is E2, the spacing of the blocking gap is determined so that E2 is greater than E1.
carbon heater.
 청구항 1에 있어서,
인접한 도전체와의 간격을 D, 카본 히터의 슬릿수를 N, 상기 발열부와 상기 연장부 사이의 간극을 g라고 할 때, g<(1-4/N)D가 되도록, 상기 D, N, g의 값이 설정되는 것
을 특징으로 하는 카본 히터.
The method of claim 1,
When D is the distance between adjacent conductors, the number of slits of the carbon heater is N, and the gap between the heating part and the extension part is g, the D and N , to which the value of g is set
Characterized by a carbon heater.
 청구항 1에 있어서,
상기 발열부에 마련된 슬릿의 간격보다 상기 차단 간극의 간격이 더 작도록 형성되는 것
을 특징으로 하는 카본 히터.
The method of claim 1,
Formed so that the interval of the blocking gap is smaller than the interval of the slits provided in the heating part
Characterized by a carbon heater.
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