KR20000000008A - 저면히터를 가지는 전열기구 및 그의 저면히터 결착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄판을 스테인레스 용기의 저면에 융착시킨 용기에 있어서, 스테인레스 용기의 저면에 상응하는 크기를 가지는 알루미늄판에 히터홀더벽 및 온도센서공을 일체로 형성하고; 상기 중력주조한 알루미늄판을 스테인레스 용기 저면에 안치시켜 고주파 융착 시키며; 상기 융착한 알루미늄판의 히터 홀더벽에 히터를 압착시킨 저면히터를 가지는 전열기구 및 그의 저면히터 결착방법이며,

스테인레스 용기의 저면에 중력주조하여 히터홀더벽을 가진 알루미늄판을 고주파 융착으로 일체화시키고 히터를 압착시켜 수득하므로 히터의 고정이 용이하고, 중력주조한 알루미늄판을 사용하여 스테인레스 용기의 저면에 융착시키므로 중력주조시에 지그 고정공 등을 일체로 형성할수 있어 지그를 고정시키는 별도의 수단이 필요 없게된다.

Description

저면히터를 가지는 전열기구 및 그의 저면히터 결착방법

본 발명은 전열기구 및 그의 저면히터 결착방법에 관한 것으로, 특히 전열기구를 이루는 스테인레스 용기의 저면에 바닥 보강용으로 사용하는 알루미늄판을 히터 홀더벽이 있도록 중력주조하되 융착 가능한 재질로 사용하고, 알루미늄판을 용기의 저면에 고주파 융착시키고, 히터는 압착방식으로 결착시킨 저면히터를 가지는 전열기구 및 그의 저면히터 결착방법에 관한 것이다.

일반적으로 저면히터를 가지는 전열 기구는 전열 기구의 저면 바닥부에 히터가 일체로 결합되는 구성을 이룬다. 이는 도 1 과같이 바닥부(10-2)에 히터(10-4)를 용접부(10-1)를 통하여 용접 고정시키는 방식이다. 이 경우 용접시 과열에 의하여 바닥부(10-2)의 변형 요인이 되어 불량 율이 높은 단점이 있다.

한편 도 2 와같이 본체(10)에 히터 홀더벽(10-3)을 형성하고 이에 히터(10-4)를 고정시킨 다이캐스팅방식이 제안되었으나 히터 홀더벽(10-3)을 다이캐스팅시 용기와 함께 성형함에 따른 성형 금형의 거대화에 의한 원가 상승이 원가 부담으로 작용한다. 이 경우 본체(10)는 알루미늄을 사용하고, 사용하는 재질은 지스(JIS)규격에 의한 비철금속 규격으로 6061 등의 60계열을 주로 사용하므로 강도가 강하여 히터를 압착시 히터 표면을 손상시키기도하는 문제점이 있다. 아울러 60계열의 알루미늄을 사용하여 용기를 형성하므로 강도가 강하여 용기가 깨지고 불순물이 많아 부식이 일어나므로 내부면을 보강하는 테프론 코팅이 필수적이다.

이와는 달리 코일에 히터를 끼워 바닥 부에 압착시켜, 코일이 바닥 부에 결합되도록 함으로써 히터가 바닥 부에 결합 고정되도록 하는 방식이 블레크만에 의하여 미국 특허 제 4,106,179호로 개발되었다. 이는 도 3 과같이 바닥부(10-2)에 히터(10-4)가 결합되며, 히터(10-4)는 코일(14)에 끼워지는 구성을 이룬다. 이는 도 4 의 단면도에서와 같이 바닥부(10-2)는 내부 바닥층(10-21)과, 외부 바닥층(10-22)을 이루도록 하여야 한다. 아울러 외부 바닥층(10-22)은 코일(14)보다 강도가 약한 재질로 구성하여야 한다. 이를 위하여 나선형 스프링 구조의 강철로된 코일(14)을 구비하고, 코일(14)에 의하여 생기는 직경 내부에 히터(10-4)를 끼우고, 그 상태에서 별도의 프레싱 수단을 활용하여 누르면 강도가 센 코일(14)이 외부 바닥층(10-22)을 뚫고 들어가 코일(14)과 바닥층(10-22)이 일체로 된다. 물론 이때 히터(10-4)도 원형에서 각형 또는 호형으로 변하게 되어 바닥층(10-22)과 히터(10-4)의 접촉 면적이 증대된다. 이 경우 히터(10-4)는 내부의 절연재(10-5)가 압축되어 절연성이 더불어 좋아지게 된다. 따라서 별도의 열을 가하지 않고도 바닥층(10-22)에 히터(10-4)가 코일을 매개로 결합 고정되므로 용접시의 변형의 우려가 전혀 없으며, 바닥층(10-22)도 평평한 상태에서 압착되므로 도 2 와같이 별도의 히터 홀더벽(10-3)을 만들 필요가 없게 되는 이점이 있다.

그러나 이러한 방식은 말 그대로 냉각 방식에 의하여 히터(10-4)를 바닥부(10-2)에 냉각 결합(Cool connection)하는 기술이므로 사용할 때에는 거의 바닥면에 히터(10-4)가 노출되어 있어 실제 제품을 생산하여 판매하는 데에는 어려움이 많은 실정이다. 이는 실제로 전원을 연결하여 사용할 때 바닥면에 히터가 있어 단열 기능의 바닥재(예를 들어 돌(Stone))를 구비하고 사용하여야 하고, 어린아이들이 무의식중에 손을 대기도하여 화상의 우려도 있는 등의 단점이 있다.

일반적으로 전열기의 내부용기는 스테인레스 재질을 사용하여 프레스 성형한다. 그리고 바닥에는 과열을 보호하고 내충격성을 향상시키기 위하여 알루미늄판을 붙여 사용한다. 이는 도 5a 와같이 알루미늄판(1)에 프럭스와 알루미늄 파우더(이하 프럭스라함)(2)를 붙여 용기(3)의 저면에 붙인다. 그리고 이를 도 5b 와같이 프레스 받침대(4)에 안치시키고 상승시켜 알루미늄판(1)이 고주파 혼(5)에 당접하는 순간(도 5c) 고주파 가열시키면 약 570-620도로 가열되면서 프럭스(2)가 알루미늄판(1)과 용기(3)의 저면(3-1)을 일체로 결합시킨다. 이는 도 6 과같이 용기(3)의 저면에 알루미늄판(1)이 일체로 결합된 것을 알 수 있다. 이와같이 구성한 용기를 사용하여 히터를 결착시키는 경우는 도 7a 와같이 코일(14)에 결합된 히터(10-4)를 도 3 과같이 안치시키고(바닥부(10-2)는 알루미늄판(1)에 해당), 누름봉(프레스봉)(9)을 사용하여 가압한다. 이 경우는 누름봉(9)에 히터 압착공(9-1)을 형성하여 히터(10-4) 및 코일(14)을 가압하므로 도 7b 상태로 히터(10-4)가 변형되면서 코일(14)이 알루미늄판(1)(도 3 의 바닥부(10-2)에 해당하며 도 4 의 확대도 상태로는 외부 바닥층(10-22)에 해당함)과 냉각 결합된다. 이러한 히터 결합 방식은 용기(3)의 저면을 알루미늄판(1)으로 일차 가공한 상태의 제품을 가지고 히터를 2차 가공 결합시키는 과정을 거치므로 원가의 상승 및 가공시의 불량 확률이 높게 되는 단점이 있다. 이 경우 알루미늄판을 보강판으로 사용하는 방식에서 사용하는 알루미늄은 비철금속의 지스규격(JIS)으로 예를들어 1050과 같은 10계열의 알루미늄을 예시할 수 있다. 즉, 다이캐스팅시에는 60계열의 알루미늄을 사용하고, 보강용으로서 사용하는 고주파 융착시(Brazing)에는 10계열의 알루미늄(합금)을 사용한다. 이는 60계열은 불순물이 3-5% 포함되어있어 단단하므로 자체로서 용기를 이룰수 있으나 깨어지기 쉽고 불순물이 포함되어있어 고주파 융착이 힘든 특성을 갖기 때문이다. 또한 10계열은 순도가 99% 이상되는 순수 알루미늄으로 이루어져 있어 부드럽기에 자체가 하나의 용기를 이루기는 어려우나 고주파 융착이 가능하여 스테인레스 용기의 저면에 용기의 보강용으로 고주파 융착하여 사용하는 특성을 갖는다.

한편 본 출원인이 알루미늄판과 히터를 함께 스테인레스 용기의 저면에 한 번의 공정으로 융착시키는 기술을 개발하였으나, 융착시 발생하는 고온에 의하여 히터표면이 일부 손상되기도하여 제조후 손상여부를 확인하여야 하는 단점이 있는 것이었다.

한편 상기 도 2 에 사용하는 본체(10)의 중력주조에 의한 제조공정의 일 예로는, 도 8a 와 같이 히터 홀더벽(10-3) 및 지그 고정공(10-5)을 가지는 본체(10)를 중력주조로 성형하고, 성형한 히터 홀더벽(10-3)에 히터(10-4)를 프레싱하고, 이어 용기 본체(10)의 내부를 테프론 코팅층(10-6)을 이루도록 코팅후 제조를 완료한다. 이 경우에도 중력주조에 의한 전열기의 본체(10)를 성형하는 재질은 60계열의 알루미늄을 사용하나 본체(10)가 알루미뮴 합금으로 제조되어 내구성에 한계가 있고, 테프론 코팅을 하여야 내부면의 강도를 유지할수 있는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 이를 해결코자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 융착(Brazing)하려는 알루미늄판을 일차 중력주조하되 중력주조시 히터를 고정시키는 고정벽 및 고정지그를 고정시키는 지그 고정공을 함께 형성시킨 것을 스테인레스 용기의 저면에 융착시키고, 융착한 알루미늄판에 히터를 압착시켜, 히터의 손상을 줄이고 고정지그를 쉽게 결착할수 있도록하는 것이다.

이를 위하여 본 발명은 알루미늄판을 다이캐스팅 기술의 일종인 중력주조 방식을 사용하여 히터 홀더벽 및 지그 고정공을 알루미늄판에 일체로 형성하고, 중력주조 알루미늄판을 스테인레스 용기의 저면에 융착시키고, 융착한 알루미늄판의 히터 홀더벽에 히터를 압착 방식으로 결합시킨다. 다시말하면, 중력주조 방식으로 알루미늄판을 형성하고(히터를 고정하는 히터 홀더벽을 갖도록 형성하는 것으로 중력주조시에 알루미늄판만을 중력주조하는 기술은 없었다), 이러한 중력주조 알루미늄판을 융착한다는 기술을 창안하여 스테인레스 용기의 저면에 융착시키고, 융착한 알루미늄판 저면에 히터를 압착한다. 상기에서 중력주조한 알루미늄판을 융착이 가능케한 것은 중력주조시에 중력주조하는 재료를 종래에 중력주조시 사용하던 60계열의 알루미늄 합금이 아니라 융착이 가능한 10계열을 사용하여 중력주조함으로써 기술적인 문제점을 해결하였다. 이는 다이캐스팅용과 융착용으로 알루미늄 재료가 양분되어 사용되는 고정관념을 타파함으로써 본 발명을 가능케한다.

도 1 은 일반적인 히터의 바닥부 고정 방식을 나타내는 단면도,

도 2 는 일반적인 히터의 바닥부 고정 방식의 다른 예를 나타내는 사시도,

도 3 은 일반적인 냉각 접착 방식의 기술이 적용되는 예를 나타낸 일부 사시도,

도 4 는 도 3 의 A-A선 확대 단면도,

도 5a 는 종래의 알루미늄판을 용기의 저면에 붙이기 위한 전처리 과정을 보이는 도면,

도 5b 는 도 1a 상태 후에 고주파 접착하기 전에 받침대에 안치한 상태의 도면,

도 5c 는 도 1a 의 상태에서 고주파 접착하는 과정을 보인 도면,

도 6 은 고주파 접착된 상태의 용기 단면도,

도 7a 는 고주파 접착한 후 히터를 안치시키고 냉각 접착시키기 전의 상태를 보이는 도면,

도 7b 는 고주파 접착한 후 히터를 안치시켜 냉각 접착시킨 상태를 보이는 도면,

도 8a 는 도 2 에 보인 본체를 이루기위한 중력주조된 상태의 일예를 보인 단면도,

도 8b 는 도 8a에 보인 중력주조된 용기에 히터를 압착한 상태를 보인 단면도,

도 8c 는 도 8b 에 이어 내면에 테프론 코팅한 상태를 보인 단면도,

도 9 는 본 발명의 제조 공정도,

도 10 은 본 발명의 히터 압착공정을 보이는 설명도,

도 11 은 히터가 압착된 상태를 보인 단면도,

도 12 는 본 발명에 사용되는 알루미늄판의 저면도,

도 13 은 도 12 의 A-A 선 단면도,

도 14 는 도 12 의 B-B 선 확대 단면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20;알루미늄판 21;히터 홀더벽

22;온도 센서공 23;지그 고정공

즉 본 발명은 전열기구의 히터를 결합하는 히터홀더벽을 일체로 형성하고 스테인레스 용기의 바닥면에 상응하는 크기로 중력주조하되 융착이 가능한 10계열 알루미늄판과; 상기 알루미늄판의 히터홀더벽이 없는 면을 저면에 융착시키는 스테인레스 용기; 및 상기 알루미늄판의 히터홀더벽에 압착되는 히터를 포함하여 구성함을 특징으로하는 저면히터를 가지는 전열기구를 제공하려는 것이다.

또한 본 발명은 알루미늄판을 스테인레스 용기의 저면에 융착시킨 용기를 제조함에 있어서, 스테인레스 용기의 저면에 상응하는 크기를 가지며 히터홀더벽 및 온도센서공을 일체로 형성하는 중력주조 단계; 상기 중력주조 알루미늄판의 히터홀더벽 반대면에 프럭스를 도포하는 단계; 상기 프럭스 도포한 알루미늄판을 스테인레스 용기 저면에 안치시켜 고주파 융착 시키는 단계; 및 상기 융착한 알루미늄판의 히터 홀더벽에 히터를 압착시키는 단계를 수행함을 특징으로하는 전열기구의 저면히터 결착방법을 제공하려는 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 9 는 본 발명의 제조공정을 예시한 설명도로, 융착이 가능한 10계열의 알루미늄 합금으로 이루어지며 히터 홀더벽(21) 및 온도 센서공(22)을 가지는 알루미늄판을 중력주조하여 성형하는 중력주조 단계를 수행한후, 중력주조한 알루미늄판(20)에 프럭스(2)를 도포하고, 프럭스(2)가 용기(3)의 저면(3-1)에 오도록 안치시키고 고주파 융착시켜 알루미늄판(20)이 저면(3-1)에 융착되도록한다.

도 10 은 도 9 의 융착에 의하여 생긴 알루미늄판(20)의 히터 홀더벽(21)에 히터(10-4)를 압착시켜 도 11 과 같이 압착한 상태를 이룬다.

도 12 는 본 발명에 사용하는 중력주조한 알루미늄판의 일 예시 상태를 나타낸 저면도이고 도 13 은 도 12 의 A-A 선 단면도이며, 도 14 는 도 12 의 B-B 선 확대 단면도로, 알루미늄판(20)에는 히터가 압착으로 결합되도록 안내홈을 이루도록 기능하는 히터 홀더벽(10-3)과, 온도센서봉이 플럭 삽입시 동시에 안치되는 온도 센서공(22)과,나사 결합등으로 고정지그를 고정시키도록 형성한 지그 고정공(23)을 포함함을 예시할 수 있다.

상기에서 본 발명은 알루미늄판(20)을 중력주조하되 융착이 가능한 10계열의 알루미늄 합급으로 사용하여 중력주조한 알루미늄판을 스테인레스 용기 저면에 융착시키므로 융착을 가능케하고, 융착한 알루미늄판에는 중력주조시 히터를 고정키는 히터 홀더벽과 고정지그를 고정시키는 지그 고정공을 형성하였으므로, 전열기구에 필요한 히터는 작업시 손상이 없고 공정이 간단한 히터 고정방식을 사용하여 히터를 고정시킬수 있고, 아울러 중력주조시에 각종지그를 고정시키는 지그 고정공을 함께 형성하므로 필요한 지그를 결합시켜 전열기구를 편리하게 제조 가능케하는 요인이된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 발명은 전열기구의 저면을 보강하는 알루미늄판을 융착이 가능한 10 계열의 알루미늄으로 중력주조하고, 중력주조한 알루미늄판을 융착시킨후 히터를 압착결합시키는 방식을 사용하므로, 중력주조한 알루미늄판을 융착이 가능한 10계열로 사용하였으므로 스테인레스 용기의 저면에 중력주조한 알루미늄판을 융착 결합가능케 하고, 융착시킨 알루미늄판에는 중력주조시 형성한 히터 홀더벽이 있으므로 이에 필요한 히터를 단순한 압착을 가하여 결합시키므로 융착시의 히터 표면의 손상(표면이 일부 녹아내려 내구성이 약화됨)을 줄이고, 또한 중력주조시에 형성한 지그 고정공 및 온도 센서공에 의하여 이를 위한 별도의 고정지그를 고정시키는 고정판 등의 고정수단을 부가할 필요가 없는 효과를 제공한다. 아울러 본 발명의 알루미늄판을 10계열의 순수 알루미늄을 사용하므로 히터의 압착시 히터홀더벽이 히터를 부드럽게 결착시키므로 히터의 손상을 막을 수 있다.

Claims (2)

1. 전열기구의 히터를 결합하는 히터홀더벽을 일체로 형성하고 스테인레스 용기의 바닥면에 상응하는 크기로 중력주조하되 융착이 가능한 10계열 알루미늄판과;

   상기 알루미늄판의 히터홀더벽이 없는 면을 저면에 융착시키는 스테인레스 용기; 및

   상기 알루미늄판의 히터홀더벽에 압착되는 히터를 포함하여 구성함을 특징으로하는 저면히터를 가지는 전열기구.
2. 알루미늄판을 스테인레스 용기의 저면에 융착시킨 용기를 제조함에 있어서, 스테인레스 용기의 저면에 상응하는 크기를 가지며 히터홀더벽 및 온도센서공을 일체로 형성하는 중력주조 단계;

   상기 중력주조한 알루미늄판의 히터홀더벽 반대면에 프럭스를 도포하는 단계;

   상기 프럭스 도포한 알루미늄판을 스테인레스 용기 저면에 안치시켜 고주파 융착 시키는 단계; 및

   상기 융착한 알루미늄판의 히터 홀더벽에 히터를 압착시키는 단계를 수행함을 특징으로하는 전열기구의 저면히터 결착방법.