KR20020029878A - artificial bar generating heat - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전류가 공급됨에 의해 주울열로 발열되는 인공발열체에 관련되는것이고, 구체적으로는 안정성이 좋고 성형성이 우수하여 다양한 형태로 제조가능한 인공발열체에 관련된다.The present invention relates to an artificial heating element that generates heat in Joule heat by supplying current, and more particularly, to an artificial heating element that can be manufactured in various forms due to its good stability and excellent moldability.
특히, 본 발명의 인공발열체는 벤토나이트, 흑연등을 분말상으로하여 교반한 후 임의의 형태로 뽑아 건조시켜 기본적인 형태로 제작됨을 특징으로 한다.In particular, the artificial heating element of the present invention is characterized in that the bentonite, graphite and the like in a powder form, and then stirred in any form and dried to produce a basic form.
온풍기등에는 각종의 발열수단으로서 코일이나 기타의 발열체가 적용되고 있으며 최근에는 카본재질의 소재를 이용하여 상호간의 아크열을 이용한 발열기구들이 나오기도 한다.Coils or other heating elements are applied to the heating fan as various heating means, and recently, heating devices using carbon material are used to generate arcing devices.
그 형태에 있어서도 면상, 봉상등이 있으며 이하에서는 종래기술로서 실용신안출원번호 20-2001-0013376호의 카본발열체에 대해 살펴보기로 한다.Also in the form, there are a plane, a rod, etc. Hereinafter, the carbon heating element of Utility Model Application No. 20-2001-0013376 as a prior art will be described.
첨부되는 도1은 상기 종래기술에 있어서의 부분 확대단면도를 도시하고 있으며, 그 구성을 보면, 카본(21)과 구리 박판(40)을 절연필름(10)으로 밀봉하여, 전류를 통해 발열되도록 한 카본 발열체에 있어서, 카본(21)과 구리 박판(40)의 접속이 원활하도록 하는 실버부(30)를, 상기 구리 박판(40) 하부에 형성하는 것을 특징으로 하는 카본 발열체이다.1 is a partially enlarged cross-sectional view of the prior art, and the configuration thereof shows that the carbon 21 and the copper thin plate 40 are sealed with the insulating film 10 so as to generate heat through electric current. In the carbon heating element, a carbon heating element characterized in that a silver portion 30 is formed below the copper thin plate 40 to facilitate the connection between the carbon 21 and the thin copper plate 40.
상기의 카본발열체에 있어서 전류의 흐름을 보면, 전원이 공급되어 전선을 통해 상기 구리 박판에 전류가 흐르게 되면 상기 구리박판의 하부에 위치하는 실버부에 전류가 흐르게 된다. 그리고 상기 실버부를 통해 상기 카본으로 전류가 흐르게 되며 카본의 저항에 의해 발열부에 열이 발생하게 된다.When the current flows in the carbon heating element, when the power is supplied and the current flows through the wire, the current flows in the silver part located under the copper foil. The current flows to the carbon through the silver part, and heat is generated in the heat generating part by the resistance of the carbon.
이와 같은 종래방식에 의한 카본 발열체는 다수의 이종재료를 적층하여 열전달이 이루어지도록 하고있으므로 열효율이 그만큼 떨어지고 제작비용이나 취급에도불편함이 있었다. 그리고 제작형태도 제한적이라는 문제점이 있었고 온풍기의 목적으로는 적용이 불가능하고 단지 매트등에 적용될 수 있는 한계를 가지고 있었다.In the carbon heating element according to the conventional method, since a plurality of dissimilar materials are laminated to perform heat transfer, thermal efficiency decreases as much and manufacturing cost and handling are inconvenient. In addition, there was a problem that the production form was also limited, and it was not applicable for the purpose of the hot air blower and had a limitation that could be applied only to the mat.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 어떠한 형태로도 제작이 가능하고 안정적인 사용이 가능한 인공발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention devised to solve the above problems is to provide an artificial heating element that can be manufactured in any form and can be used stably.
도 1 - 종래기술에 있어서의 부분 확대단면도.1-A partially enlarged cross-sectional view in the prior art.
도 2 - 본 발명의 일 실시예에 따른 인공발열체에 대한 개략적인 사시도(a)와 에이에이(A-A)선 단면도를 나타낸 도.2 is a schematic perspective view (a) and a-a (A-A) line cross-sectional view of an artificial heating element according to an embodiment of the present invention.
도 3 - 인공발열체에 인가된 전압분포를 도시한 도.3 shows a voltage distribution applied to an artificial heating element.
도 4 - 시간의 변화에 따라 인공발열체에서 측정되는 전류의 변화를 도시한 도.4 is a diagram showing the change of current measured in the heating element with the change of time.
도 5 - 인공발열체의 저항변화를 도시한 도.5 is a diagram showing the resistance change of the artificial heating element.
도 6 - 시간의 변화에 따른 전력변화를 도시한 도.6 shows a change in power over time.
도 7 - 시간변화에 대한 인공발열체의 표면온도 변화를 도시한 도.7 shows the surface temperature change of the artificial heating element with time change.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols Used in Drawings>
10 : 발열바아 20 : 단자부10: heating bar 20: terminal
30 : 기능성코팅막30: functional coating film
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 벤토나이트와 흑연 분말에 메틸셀룰로오스와 물을 섞어 반죽화시키고 바아형태로 건조시킨 발열바아와; 상기 발열바아의 양단부에는 전류가 공급될 수 있도록 전도성의 물질로 코팅되는 단자부와; 상기 단자부와 연이어 발열바아의 외주면 전체에 코팅되어 상기 발열바아의 산화를 방지하고 절연기능을 하게되는 기능성코팅막;을 포함하여 구성되어 발열됨을 기술적 요지로 하는 인공발열체에 관한 것이다.The present invention for achieving the above object is, Bentonite and graphite powder mixed with methyl cellulose and water, kneaded and dried in a bar form exothermic bar; Terminal portions coated at both ends of the heating bar with a conductive material so that a current can be supplied; And a functional coating film coated on the entire outer circumferential surface of the heating bar in series with the terminal part to prevent oxidation of the heating bar and to insulate the heating bar.
본 발명에 따른 인공발열체는 탄소성분의 흑연을 포함한 성분들을 미세하게 분말화시키고 이들을 상호 교반하여 원하는 형태로 뽑아내어 기본적인 형태를 갖추도록 하고 있는바, 매끈한 봉 형태뿐 아니라 각형 혹은 발열체 자체를 특정의 형상으로 제작하여 사용할 수도 있다는 이점도 있다.Artificial heating element according to the present invention is to finely powder the components including the graphite of the carbon component and to agitate them to the desired form to form a basic bar, as well as smooth rod form of the rectangular or heating element itself There is also an advantage that it can also be manufactured in a shape.
본 발명에 의한 인공발열체는 제작뿐 아니라 설치도 용이하여 온풍기외에도 각종의 전열기구에 응용되어 적용될 수 있는 이점을 가지고 있다.Artificial heating element according to the present invention has the advantage that can be applied to a variety of heating appliances in addition to the hot air blower as well as easy to manufacture.
상기 인공발열체는 크게 발열바아(10), 단자부(20) 및 기능성코팅막(30)으로이루어지는 구조를 가지며 첨부되는 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공발열체에 대한 개략적인 사시도(a) 및 에이에이(A-A)선 단면도를 나타내고 있다.The artificial heating element has a structure consisting largely of the heating bar 10, the terminal portion 20 and the functional coating film 30 is attached Figure 2 is a schematic perspective view (a) of the artificial heating element according to an embodiment of the present invention and The AA line sectional drawing is shown.
일 실시예에 따르면, 상기 인공발열체는 둥근 원모양의 단면을 가지는 봉상의 발열체이고, 발열바아(10)의 좌우 끝단부가 단자부(20)가 되고 상기 단자부의 사이는 발열바아의 산화방지 및 절연의 목적으로 기능성코팅막(30)에 의해 코팅처리된다.According to one embodiment, the artificial heating element is a rod-like heating element having a round circular cross section, the left and right ends of the heating bar 10 is the terminal portion 20 between the terminal portion of the oxidation prevention and insulation of the heating bar It is coated by the functional coating film 30 for the purpose.
보다 구체적으로 상기 인공발열체에 대해 설명하기로 하며, 먼저 발열바아에 대해 살펴보기로 한다.More specifically, the artificial heating element will be described. First, the heating bar will be described.
상기 발열바아(10)는, 벤토나이트,흑연, 메틸셀룰로오스 및 물을 섞어 교반하여 제작이 된다. 상기 벤토나이트, 흑연은 분말형태가 되도록 미립화시키며 여기에 메틸셀룰로오스 및 물을 첨가 교반하게 된다. 교반된 혼합물을 특정의 형태로 뽑아 건조시키게되며 본 발명의 일 실시예에서는 둥근 봉형상이 되도록하여 제작된다.The heating bar 10 is manufactured by mixing and stirring bentonite, graphite, methyl cellulose and water. The bentonite and graphite are atomized so as to be in a powder form, and methyl cellulose and water are added thereto and stirred. The stirred mixture is drawn to a specific shape and dried to produce a round rod in one embodiment of the present invention.
이와 같은 과정으로 봉상의 고형체인 발열바아를 만듬에 있어서는 적당한 저항값이 나오도록 재료를 배합하는 것이 중요하다. 즉, 흑연만을 이용하여 고형체를 형성시킬 경우에는 고형체의 저항이 수 옴( Ω)으로 나오기 때문에 일반적인 전기적인 시스템에서는 사용이 어렵게된다. 따라서, 적절한 이종재질의 성분을 배합하여야 한다.In this process, it is important to mix the materials so that an appropriate resistance value is obtained when making a heating bar that is a solid bar. In other words, when the solid is formed using only graphite, the resistance of the solid comes out in several ohms, making it difficult to use in general electrical systems. Therefore, it is necessary to blend the components of the appropriate heterogeneous material.
본 발명에서는 흑연 외에 벤토나이트, 메틸셀룰로오스 그리고 물을 주요한 성분으로 하고있다. 한편, 상기 벤토나이트와 흑연의 배합비율은 중량비로 5:1 ~20:7의 범위로 하고 있다. 그리고, 상기 메틸셀룰로오스의 혼합비율은 아래의 식과 같다.In the present invention, bentonite, methyl cellulose and water are the main components in addition to graphite. In addition, the compounding ratio of the bentonite and graphite is in the range of 5: 1 to 20: 7 by weight. And, the mixing ratio of the methyl cellulose is as shown below.
M.C = { bentonite(g) + graphite(g) } ×0.05M.C = {bentonite (g) + graphite (g)} × 0.05
상기 식에서 M.C는 메틸셀룰로오스를 의미하며, 메틸셀룰로오스의 배합 비율은 상기 벤토나이트와 흑연(graphite)의 혼합중량의 5퍼센트가 되도록 함을 의미한다.In the above formula, M.C means methyl cellulose, and the mixing ratio of methyl cellulose means 5% of the mixed weight of bentonite and graphite.
한편, 물의 혼합비율은 다음과 같다.Meanwhile, the mixing ratio of water is as follows.
Water = { bentonite(g) + graphite(g) + M.C(g) } ×0.80Water = {bentonite (g) + graphite (g) + M.C (g)} × 0.80
윗식이 의미하는 바는, 혼합될 물의 양은 벤토나이트, 흑연 그리고 메틸셀룰로오스의 혼합중량의 80퍼센트임을 뜻한다.This means that the amount of water to be mixed is 80 percent of the mixed weight of bentonite, graphite and methylcellulose.
첨부되는 표1은 하나의 실시예로서 상기 벤토나이트와 흑연의 배합비율이 중량비로 10:2이 되도록 한 경우의 배합비율을 나타낸다.Table 1 shows the compounding ratio when the compounding ratio of bentonite and graphite is 10: 2 by weight as an example.
이상에서 설명한 비율에 따라 각 성분요소들을 혼합하여 반죽상이 되도록 형성시키며, 이후에는 압출등의 방식으로 봉상으로 뽑아내도록 한다. 봉상으로 뽑은 후에는 건조과정을 거치게 된다. 건조과정을 거치면서 점차 상기 발열바아는 단단하게 굳게되며 완전히 수분이 제거된다.According to the ratio described above, each component is mixed to form a dough shape, and then extracted into a rod shape by extrusion or the like. After being pulled out as a rod, it is dried. Gradually, the heating bar hardens and completely removes moisture during the drying process.
발열바아가 제작되면, 다음으로 상기 발열바아(10)에 단자부(20)와 기능성코팅막(30)을 형성시키게 된다. 단자부(20)는 전류를 공급시켜주기 위해 도전성의은으로 발열바아(10)의 양단부측을 코팅시키도록 한다. 한편, 상기 기능성코팅막(30)은 발열바아(10)의 산화를 방지하고 절연기능을 하도록 씌워지는 코팅막이다. 기능성코팅막(30)은 특별히 한정되지는 않으며 고온에서도 코팅막이 녹아내리지 않는 충분한 내열성을 가지는 물질을 사용토록 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 기능성코팅막으로서 흔히 프릿츠(prits)라고 부르는 액체유리성분을 사용하여 산화방지와 절연효과를 갖도록 하고있다.When the heating bar is manufactured, the terminal part 20 and the functional coating film 30 are formed on the heating bar 10. The terminal unit 20 coats both ends of the heating bar 10 with conductive silver to supply current. On the other hand, the functional coating film 30 is a coating film to prevent the oxidation of the heating bar 10 and to cover the insulating function. The functional coating film 30 is not particularly limited, so that a material having sufficient heat resistance that the coating film does not melt even at a high temperature is used. In an embodiment of the present invention, a liquid glass component, commonly referred to as frits, is used as the functional coating film to prevent oxidation and insulation.
이하로부터는 상기의 인공발열체에 대한 시험의 결과를 보여주는 시험치를 가지고 본 발명에 따른 인공발열체의 안정성에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter will be described with respect to the stability of the artificial heating element according to the present invention with a test value showing the results of the test for the artificial heating element.
먼저, 첨부되는 도3은 상기 인공발열체에 인가된 전압분포를 도시한 것이며, 약 130V의 전압이 인가되도록 변압기를 사용하여 조정하였으며 비교적 일정한 전압이 인가됨을 알 수 있다.First, FIG. 3 is a diagram illustrating a voltage distribution applied to the artificial heating element, and it can be seen that a voltage of about 130V is adjusted using a transformer and a relatively constant voltage is applied.
그리고 도 4는 시간의 변화에 따라 상기 인공발열체에서 측정되는 전류의 변화를 도시하고 있다. 상기 도3과 같이 인가되는 전압에 대하여 거의 일정한 전류가 흐르게 되는 것을 알수 있다. 즉, 130V의 전압에 대하여 약 1.5A 정도의 일정한 전류가 흐름을 알 수 있다. 이와 같은 결과에 의하면 본 발명에 따른 인공발열체는 일반적인 전류제어 방식이 아닌 전압제어 방식을 사용함으로서 일정한 전류가 인가되도록 할 수 있게되고 따라서 전기적으로 안정된 시스템을 구축할 수 있다는 특징이 있다.And Figure 4 shows the change in the current measured in the artificial heating element with the change of time. It can be seen that an almost constant current flows with respect to the voltage applied as shown in FIG. 3. That is, it can be seen that a constant current of about 1.5A flows for a voltage of 130V. According to these results, the artificial heating element according to the present invention has a characteristic that a constant current can be applied by using a voltage control method rather than a general current control method, and thus an electrically stable system can be constructed.
한편, 도 5는 시간에 대한 인공발열체의 저항변화를 도시하고 있으며, 이 값은 직접적인 측정저항은 아니며, 전압의 인가치에 대한 전류의 변화치를 이용한 결과값이다. 본 발명에 의한 인공발열체는 저항값이 약 85~90옴( Ω) 정도로 비교적 일정하게 유지됨을 알수 있다.On the other hand, Figure 5 shows the change in the resistance of the artificial heating element with time, this value is not a direct measurement resistance, it is a result of using the change in the current with respect to the applied value of the voltage. Artificial heating element according to the present invention can be seen that the resistance value is maintained relatively constant about 85 ~ 90 Ω (Ω).
그리고, 도6는 시간의 변화에 따른 전력변화를 도시한 것이며, 전력이 일정하게 유지됨을 알 수 있고 인공발열체의 전기적인 안정화에는 문제가 없음을 확인할 수 있다.And, Figure 6 shows the change in power over time, it can be seen that the power is kept constant and it can be seen that there is no problem in the electrical stabilization of the artificial heating element.
마지막으로 도 7은 시간변화에 대한 인공발열체의 표면온도 변화를 도시한 것이다. 인공발열체의 표면온도는 전력을 인가하기 시작하여 약 10분 정도가 지나면서 비교적 일정한 정상적인 온도분포를 보여줌을 알수 있다.Finally, Figure 7 shows the surface temperature change of the artificial heating element with time change. The surface temperature of the artificial heating element shows a relatively constant normal temperature distribution about 10 minutes after the power is applied.
이상과 같은 실험치에서도 알 수 있듯이 본 발명에 따른 인공발열체는 전기적으로 안정하고 일정한 성능을 발휘할 수 있음을 알수 있게된다.As can be seen from the experimental values as described above, it can be seen that the artificial heating element according to the present invention can be electrically stable and exhibit a certain performance.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명은, 안전성이 뛰어난 발열체를 제공할 수 있게되며, 직선의 봉상 타입의 형태뿐 아니라 용이하게 원하는 형상으로 발열체를 제작할 수 있어 다양한 용도로 적용할 수 있다는 효과가 있다.The present invention by the configuration as described above, it is possible to provide a heating element with excellent safety, it is possible to produce a heating element in a desired shape as well as the form of a straight rod-like type, there is an effect that can be applied to various applications.
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