KR20000047736A - 전기 호브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강력 세라믹으로 제조된 호브 플레이트와, 호브 플레이트의 하면과 넓은 영역이 접하는 가열 컨덕터를 가지는 저전압 범위용 전기 호브에 관한 것이다. 저전압 범위에서의 고전류로 인하여 전원 리드가 과잉으로 가열되지 않는 것을 보장하기 위하여, 각각의 경우에서 가열 컨덕터 및 관련된 전원 리드의 저항값 사이의 저항값을 가지는 적어도 하나의 리드 소자가 가열 컨덕터 및 전원 리드사이에 삽입된다.

Description

전기 호브{An Electric Hob}

본 발명은 강력 세라믹으로 제조된 호브 플레이트와, 호브 플레이트의 하면(lower side)과 넓은 영역이 접하는 가열 컨덕터를 가지는 저전압 범위용 전기 호브에 관한 것이다.

110V 내지 220V의 통상적인 가정용 전압을 위한 호브는 DE 297 02 813 U1으로부터 공지되어 있다. 특히, 실리콘 나이트라이트(silicon nitrite) 또는 실리콘 카바이트(silicon carbite)는 호브 플레이트용 강력 세라믹으로 불려진다. 250℃의 범위의 저온에서는, 산화 알루미늄 같은 다른 전기적으로 절연인 세라믹 또한 사용될 수 있다. 이러한 강력 세라믹은 특히, 열전도성, 열팽창 계수, 허용 표면 변형 및 전기 저항률로 인하여 호브 플레이트로서 사용하기에 적합하다. 이들 물질의 열전도성은 5W/mK 내지 40W/mK 사이의 중간 범위내이다. 이러한 중간 열전도값으로, 하우징으로의 열적 절연 및 가열 소자로의 열전도 모두 절충하여 효과적으로 달성될 수 있다는 것이 알려졌다. 동시에, 이러한 강력 세라믹의 열팽창 계수는 10^-61/K의 범위에서 상당히 낮으므로, 서로 다른 가열에 의하여 야기되는 호브 플레이트의 변형 및 뒤틀림이 감소된다. 여기서의 강력 세라믹의 단위 면적당 설정된 파워는 4 W/㎠ 내지 16 W/㎠ 사이의 다른 강력 호브 플레이트의 범위내 일 수 있다. 어떤 강력 세라믹의 전기 저항률은 10¹³ohm/cm의 범위 내로 상당히 높으므로, 대응하는 전기 가열 컨덕터는 호브 플레이트의 하면에 직접 부착될 수 있다.

이러한 전기 호브가 저전압 범위용으로 고안되는 경우, 내부에서 동일한 가열 파워를 획득하기 위하여 상당한 고전류가 요구될 때, 전원에 특별한 문제가 발생한다. 호브가 예컨대, 12V 자동차 배터리용으로 고안되었을 때, 리드에서는 약 80A 정도의 전류가 흐르는 반면, 내부에서는 몇 암페어의 전류만이 발생한다. 고전류는 원하지 않는 방식으로 전원 리드를 가열시킬 수 있다. 한편, 전원 리드의 저항이 특히 낮도록 유지된다면, 이들은 또한 일반적으로 양호한 열전도성을 가져서 원하지 않는 방식으로 차례로 호브 플레이트에서 전원 리드로 열이 통과되는 위험이 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 전원 리드가 과잉으로 가열되지 않는 것을 보장하는 저전압 범위용 전기 호브를 제공하는 것이다.

본 목적은 청구항 1의 특성에 의하여 해결된다. 본 발명에 따른 해결 방법은 각각의 경우에서 가열 컨덕터와 관련된 전원 리드의 저항값 사이의 저항값을 가지는 적어도 하나의 리드 소자가 가열 컨덕터 및 전원 리드 사이에 삽입된다.

여기서, 본 발명은 가열 컨덕터 및 관련된 전원 리드사이의 또다른 리드 소자가 삽입됨으로써 가열 컨덕터로부터의 열전도 및 관련된 리드 소자의 가열 모두 가능할 수 있다는 사실을 기초로 한다. 전원 리드가 가열 컨덕터에 직접 연결되면, 고전류로 인하여 전원 리드가 가열되는 위험이 해소된다. 그러나, 가열 컨덕터의 가열은 전원 리드의 높은 열전도성으로 인하여 발생된다. 대조적으로, 리드 소자는 본 발명에 따라 가열 컨덕터 및 관련된 전원 리드 사이에 위치하는 경우, 이러한 리드 소자는 가열 컨덕터 및 관련된 전원 리드의 저항값 사이의 저항값을 가지므로, 고전류로 인한 가열 컨덕터로의 리드 소자를 통한 열전도 및 리드 소자의 가열 모두 제한적으로 이뤄질 수 있다.

바람직한 실시예에 따라, 리드 소자는 호브 플레이트의 하면으로부터 떨어져 있으며, 호브 플레이트와 넓은 영역으로 접하는 가열 컨덕터 보다 큰 단면을 가지는 가열 컨덕터 부분으로 구성되어 있다. 이러한 방식으로, 리드 소자 및 가열 컨덕터 사이에서 어떠한 부가적인 접촉 저항도 발생하지 않는 것이 보장된다. 동시에, 특히 리드 소자의 저비용 고안은, 리드 소자가 이미 사용 가능한 가열 컨덕터의 재료로부터 형성될 수 있을 때 가능하다. 여기서, 리드 소자의 단면이 호브 플레이트와 넓은 영역으로 접하는 가열 컨덕터의 단면의 네 배일 때, 리드 소자의 과잉 가열은 이미 피할 수 있다는 것이 알려져 왔다.

다른 문제점은 관련된 전원 리드로의 리드 소자의 연결이며, 리드 소자 및 전원 리드 사이의 접촉 저항이 접촉 지점에서의 고전류로 인하여 상당히 높은 온도로 가열되는 방식으로 상승되는 것을 방지해야 한다. 바람직한 실시예에 따라, 적어도 하나의 리드 소자 및 전원 리드 사이의 거의 저항이 없는 연결에서, 구리 블록이 그 영역에 걸쳐 위치한 관련된 리드 단부상에 제공되어 있다. 리드 소자 또는 관련된 전원 리드와 접하는 넓은 영역은 구리 블록의 측표면으로 제조될 수 있어서, 리드 소자에서 구리 블록으로의 또는 전원 리드에서 구리 블록으로의 접촉 저항이 최소한으로 감소될 수 있다. 또한, 구리 블록의 체적 저항력 또한 상당히 낮으므로 리드 소자 및 전원 라인 사이의 연결로 인한 어떠한 가열도 배제될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 따라, 호브 플레이트는 실리콘 나이트라이트, 실리콘 카바이트 또는 알루미늄 나이트라이트로 제조된다. 이들 세라믹은 상기 전술한 강력 세라믹의 이점을 가지고 있다.

가열 컨덕터 형성에 관한 다양한 고안이 고려될 수 있다. 삽입된 리드 소자를 가지는 본 발명에 따른 고안은 특히, 가열 컨덕터가 절연막에 의하여 호브 플레이트의 하면 상에 압축된 금속 포일로 구성되므로 단순하다. 여기서, 가열 컨덕터의 굴곡 모양은 적절한 절단 장치, 예컨대 레이저 절단 장치를 사용하여 금속 포일로부터 절단되어 분리된 컨덕터를 가열함으로써 형성될 수 있다. 가열 컨덕터로의 전원 공급을 위한 대응하는 리드 소자는 여기서 하나의 동일한 프로세스로 절단될 수 있다.

가열 컨덕터 형성의 또다른 가능성은 후막 기술(thick film technology) 또는 박막 기술(thin film technology)로 호브 플레이트의 하면에 저항막을 도포하는 것이다. 또한, 플레임 스프레이 프로세스(flame spraying process) 또한 점착제 및/또는 전기 절연체로서 작용하는 물질의 중간막이 도포될 수 있는 것으로 사용될 수 있다. 예컨대, 알루미늄 옥사이드는 전기 절연체로서 분무될 수 있으며, 이것은 특히, 실리콘 카바이트 같은 전기적으로 도전인 강력 세라믹이 사용될 때 필수적이다.

또다른 가능성은 저항 페이스트의 형태로 호브 플레이트의 하면에 가열 컨덕터를 부착하는 것이다. 여기서, PTC 특성이라고 불리며, 특히 저항의 포지티브 온도 특성을 가지는 저항 페이스트 또는 가열 저항은 특히 적합하다. PTC 특성은 특정 온도에 도달할 때 관련된 가열 레지스터의 저항이 갑자기 증가하도록 하여, 이 범위에서 가열 레지스터 내에 실행된 온도 또는 파워가 일정하게 된다. 바람직하게는, 가열 레지스터의 대응하는 점프 온도는 여기서 호브 플레이트의 최대 온도로 설정된다.

또다른 바람직한 실시예에 따라, 압축 플레이트에 의하여 호브 플레이트의 하면에 대하여 압축된 절연막이 제공된다. 이러한 방식으로, 절연막은 어떠한 자체 금속 안정성도 가질 필요가 없으므로, 다양한 절연 물질이 사용될 수 있다. 리드 소자를 호브 플레이트의 하면에 위치한 가열 컨덕터로 이동시키기 위하여, 절연막 및 압축 플레이트에 대응하는 경로가 설치되어 있다.

또다른 바람직한 실시예에 따라, 온도 센서가 세라믹 플레이트와 직접 접촉하는 저항 서모미터의 형태로 설치될 수 있어서 세라믹 플레이트 상의 온도를 조절한다. 이러한 방식으로, 효과적인 과열 방지가 부가적으로 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저전압 범위용 전기 호브의 단면도이다.

본 발명의 또다른 이점 및 상세한 설명이 도면에 도시된 실시예에 의하여 보다 상세하게 설명된다. 하나의 형태로 구성된 도면은 본 발명에 따라 저전압 범위를 위한 전기 호브의 단면을 도시하고 있다. 호브의 호브 플레이트(1)는 둥근 실리콘 나이트라이트 원판으로 구성되어 있다. 외부 가장자리 상에, 실리콘 나이트라이트 원판은 하우징 벽(7)의 대응하는 가장자리(11)에 대하여 압축된 챔버(10)를 가진다. 호브 플레이트(1)는 여기서 나사(9)에 의하여 하우징 플로어(8) 상에 지지된 압축면(4)에 의하여 유지된다. 절연층(3)은 압축 플레이트(4) 및 호브 플레이트(1)의 사이에 위치한다. 호브 플레이트를 가열하기 위하여, 금속 포일 형태의 굴곡형 가열 컨덕터는 절연막 및 호브 플레이트 사이로 도입된다. 가열 컨덕터의 리드 단부(12)(13)가 통과하는 호브 플레이트의 중간 및 가장자리에서의 절연막(3) 및 압축 플레이트(4)를 각각 통과하는, 전원을 위한 경로(14)(15)가 제공되었다. 여기서, 단부(12)(13)는 가열 컨덕터(2)의 단면적의 네 배의 단면적을 가진다. 리드(12)(13)의 자유 단부 상에는, 리드(12)(13) 및 전원 리드 사이의 접촉 연결을 형성하는 구리 블록(5)(6)이 설치되었다. 압축 플레이트(4), 절연막(3) 및 가열 컨덕터(2)의 위치를 보다 잘 나타내기 위하여, 문제의 구성소자들이 서로 대응하는 간격으로 떨어져 있도록 각각 도시되어 있는 반면, 동작시에는 개별 소자가 서로 단단히 넓은 영역으로 접해 있다.

도시된 전기 호브는 바람직하게는 12V의 DC 전압과 80A의 전류로 작동된다. 구리 블록(5)(6)은 전원 리드 및 리드(12)(13)의 자유 단부 사이의 접촉 저항이 무시될 수 있어서 이 지점에서의 원하지 않는 가열이 발생하지 않도록 보장한다. 리드(12)(13)는 실제 가열 컨덕터 경로(2)의 단면의 네 배의 면적이므로, 리드의 동일한 리드 길이에 관하여 파워의 4/1만이 동일한 길이의 가열 컨덕터 부분 전반에 인가된다. 이러한 방식으로, 리드(12)(13)는 원하지 않는 방식으로는 가열되지 않는다는 것이 보장된다. 그러나, 동시에 리드(12)(13)는 여전히 충분히 높은 열저항을 가지므로, 가열 컨덕터에 의한 구리 블록(5)(6) 또는 전원 라인의 어떠한 과열도 방지된다.

전원 리드가 과잉으로 가열되지 않는 저전압 범위용 전기 호브로서, 가열 컨덕터와 관련된 전원 리드의 저항값 사이의 저항값을 가지는 적어도 하나의 리드 소자가 가열 컨덕터 및 전원 리드 사이에 삽입되어 호브 플레이트에서 전원 리드로의 열전도를 방지한다.

Claims (11)

1. 강력 세라믹으로 제조된 호브 플레이트와, 호브 플레이트의 하면과 넓은 영역으로 접하는 가열 컨덕터를 가지는 저전압 범위용 전기 호브로서,

   각각의 경우에서 가열 컨덕터 및 전원 리드사이에, 가열 컨덕터 및 관련된 전원 리드의 저항값 사이의 저항값을 가지는 적어도 하나의 리드 소자가 삽입되어있는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 리드 소자는 호브 플레이트의 하면으로부터 떨어져 있으며, 호브 플레이트와 넓은 영역으로 접하는 가열 컨덕터 보다 넓은 단면을 가지는 가열 컨덕터 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 리드 소자의 단면은 호브 플레이트와 넓은 영역으로 접하는 가열 컨덕터의 단면의 네 배인 것을 특징으로 하는 전기 호브.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 리드 소자 및 전원 리드 사이에서의 거의 저항이 없는 연결을 위하여, 구리 블록이 영역에 걸쳐 부착된 관련된 리드 단부 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 호브 플레이트는 실리콘 나이트라이트, 실리콘 카바이트 또는 알루미늄 나이트라이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 컨덕터는 호브 플레이트의 하면상에 증착된 금속막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 컨덕터는 호브 플레이트의 하면 상으로 절연막에 의해 압축된 금속 포일로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 컨덕터는 호브 플레이트의 하면에 직접 또는 점착제를 사용하여 붙여지는 저항 페이스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 호브 플레이트의 하면에 대하여 압축 플레이트로 압축된 절연막이 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
10. 제 9 항에 있어서, 경로가 가열 컨덕터의 리드 단부가 통과하는 절연막 및 압축 플레이트에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 호브.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 플레이트의 온도 조절을 위한 조절 장치에 연결된 세라믹 플레이트와 직접 접하는 온도 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 호브 플레이트.