KR200318915Y1 - 코일필라멘트 램프 히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 진공 유리관(밀폐용기)에 발열체로 니크롬 필라멘트 코일을 내장시켜 전원을 외부로 노출된 리드선을 통하여 공급토록 이루어진 전기스토브용 가열램프에서,

코일필라멘트(33)를 수용하도록 적어도 하나의 코일공을 가지는 관체형 내열홀더(30)와,

내열홀더(30)외주연을 감싸며 진공밀폐용기(3)내벽과의 충격을 흡수하는 링상의 고정구(34)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 코일필라멘트 램프히터이다.

Description

코일필라멘트 램프 히터{Lamp heater with coil filament}

본 고안은 코일필라멘트 램프 히터에 관한 것으로, 내열홀더를 램프 내에 안치시키고, 내열홀더에는 코일필라멘트를 안치시키는 코일공을 형성하고, 코일필라멘트의 단부는 리드선과 연결시킨 코일필라멘트 램프 히터에 관한 것이다.

일반적으로 램프는 전구라고도 하는데 진공관의 내부에 설치한 필라멘트에 전류를 흐르게 하여 고온으로 가열함으로써 생기는 빛을 이용하기도 하고, 필요에 따라서는 발열하는 열을 이용하는 히터용 램프로 사용하기도 한다. 이는 진공 상태에서 내부에 필라멘트를 설치하고 유리관의 양단에 필라멘트와 연결하는 단자를 설치한 구성을 예시할 수 있다. 또한 유리관의 축을 따라서 텅스턴 필라멘트를 설치하고 관내에 요오드 가스를 봉입하여 필라멘트에 전류를 보내면(전원을 인가하면) 필라멘트에서 발생한 텅스텐 원자가 관벽에서 요오드와 결합하여 요오드화텅스텐으로 되어 필라멘트로 되돌아가고, 여기서 또 분해되어 텅스텐을 필라멘트에 남기는 이른바 요오드 사이클에 의하여 장시간 사용 가능한 고 효율의 램프로 사용한다.

그러나 이러한 방식의 램프는 필라멘트의 손상이 외부 충격에 약하고, 가열에 의한 형태변형 등으로 내구성이 약한 문제점이 있으며, 코일을 설치하는데 따른 원가 상승 등의 부담이 있다.

한편 면상 발열체 등에 사용하는 카본사는 미세한 굵기의 카본섬유다발을 하나의 군으로 하여 사용한다. 예를 들어 카본섬유가 26400개로 이루어진 경우 길이가 1 미터, 직경이 0.3 미리미터 인 경우 약 60옴의 저항치를 이룬다. 때문에 이를 기초로 원하는 출력(와트)을 설계하여 면상발열체 등을 제조한다. 물론 이 경우 저항치는 저항식(식에서 R;저항, rho ;저항률, l;길이, s;단위면적 이다)에 따라 결정한다. 그러나 이들은 면상발열체의 발열원으로 사용하는 것이어서 주로 약 50도 내지 70도의 온도를 발산토록 설계하며, 그 이상이 되면 화재의 위험이 있고, 공기와 산화되어 내구성이 현격히 저하된다.

한편 이러한 카본사를 열원으로 하여 진공튜브에 내장시킨 히터가 개발되었는데, 카본사를 일정한 묶음으로 저항치를 설정하여 원하는 출력을 제공토록 하는 것이나 카본사를 단자에 고정하는 기술과 카본사를 집속하는 기술이 미비하여 산업화에 어려움을 겪고 있다. 이러한 기술의 일 예로는 일본 공개특허 2000-123960호로 공개된 탄소계 발열체가 알려져 있는바, 이는 도 1 과 같이 탄소계 발열체(1)의 양단에 캡형 전극부(2)를 두고 탄소계 발열체(1)와 캡형 전극부(2)가 진공밀폐용기(3)내에 내장되고, 캡형 전극부(2)는 리드선(4)을 접속시켜 전원을 인가하도록 이루어진다. 상기 리드선(4)은 도 2 와 같이 다수의 다발로 이루어진 탄소계 탄소사(6)의 다발 외주연을 탄소실(7)로 감아 묶어 고정 형태를 이룬다.

도 3 은 이 경우 필요한 탄소사(6)의 다발을 제공 가능토록 구성한 예시도면으로, 일정 다발의 탄소사(6)를 각각 탄소실(7)로 감고, 탄소실(7)로 감은 이들 3가닥을 함께 탄소실(7')로 감아 일체로 만드는 구성을 나타낸다.

즉, 도 2 와 같은 단위 탄소속체(5)나, 도 3 과 같은 3가닥의 탄소속체(5)를 탄소실(7')로 감은 복수 탄소속체(5)로 된 탄소체(1)를 이용하여 그 양단을 캡 형태의 전극부(2)로 결합시켜 진공밀페용기(3)를 씌우도록 성형한다.

그러나 이러한 방식은 원하는 탄소사(6)를 원하는 다발의 수를 사용하여 원하는 저항치를 만들어 원하는 출력(W)을 출력토록 사용하나, 탄소사(6)를 탄소실(7)로 묶어야 하는 번거러움 등의 문제가 있다.

아울러 탄소체(1)의 특성상 리드선(4)과의 용접이 불가능하기에 접속을 위한 별도의 전극부(2)를 구비하여야 하고, 전극부(2)를 탄소체(1)의 양단과 접속시키기 위한 복잡한 공정을 요하는 문제점이 있다.

또한 코일형 필라멘트를 발열체로 사용한 방식의 램프히터는 필라멘트가 늘어나거나 하여 내구성이 낮은 문제점이 있다.

본 고안은 이를 해결코자 하는 것으로, 본 고안의 목적은 코일형 니크롬선(코일필라멘트)을 열원으로 사용하고 내열홀더를 램프 안에 안치시키며, 내열홀더에는 코일공을 형성하고 코일필라멘트가 쉽게 고정되도록 하여 내구성을 증진시킨 코일필라멘트 램프히터를 제공하려는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 내열홀더를 내열성이 있는 재질로 하여 코일필라멘트가 가열되면 열을 받아 가열되어 전원을 차단하여도 코일필라멘트는 순간 오프되지만 내열홀더에 잠열이 유지되는 온돌 효과를 제공할 수 있는 코일필라멘트 램프 히터를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본 고안은 내열홀더에 코일필라멘트를 삽입 고정 가능한 코일공을 형성하고, 내열홀더에는 진공밀폐용기의 중앙에 코일필라멘트와 동시에 고정되도록 한다.

도 1 은 일반적인 탄소계 발열체의 구성도,

도 2 는 도 1 에 사용되는 탄소체의 요부 확대도,

도 3 은 도 2 의 탄소속체를 3개 사용하여 결속한 상태의 도면,

도 4 는 본 고안의 단면도,

도 5 는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 6 은 본 고안의 또 다른 예를 나타낸 단면도,

도 7 은 본 고안의 요부 사시도,

도 8 은 본 고안의 다른 예를 나타낸 내열홀더 사시도,

도 9 는 도 8 의 좌측면도 이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

3;진공밀폐용기 3-1;평면단자부 4,4-1;리드선 21;연결편 22;내열단자 22-1;스포트편 30;내열홀더 31,32;코일공 33;코일필라멘트 34;고정구 34-1;절곡부 35~38;코일공 39;개방부

즉, 본 고안은 진공 유리관(밀폐용기)에 발열체로 니크롬 코일필라멘트를 내장시켜 전원을 외부로 노출된 리드선을 통하여 공급토록 이루어진 전기스토브용 가열램프에서,

코일 필라멘트를 수용하도록 적어도 하나의 코일공을 가지는 관체형 내열홀더와,

내열홀더 외주연을 감싸며 진공밀폐용기 내벽과의 충격을 흡수하는 링 상의 고정구를 포함하여 구성한 코일필라멘트 램프히터를 제공하려는 것이다.

상기 내열홀더의 외주연에는 진공밀폐용기의 내벽과의 충격을 흡수하는 링상의 고정구를 설치한 것이 좋다.

상기 고정구의 직경 방향 양단은 진공밀폐용기의 내벽과 접촉토록 절곡한 절곡부를 형성한 것이 좋다.

상기 내열홀더의 외주연에는 방사상의 코일공이 길이방향으로 수 개 형성되며, 각 코일공은 원호의 일부가 개방된 개방부를 이룬 것이 좋다.

이하 본 고안의 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 는 본 고안의 코일필라멘트 램프 히터의 단면도로, 진공 유리관(밀폐용기)(3)에 일정 직경의 봉상을 이루고 적어도 하나의 코일공(31)을 이룬 내열홀더(30)를 안치시키고, 코일공(31)에는 발열체로 필라멘트 코일(33)을 내장시키고, 필라멘트코일(33)의 양단은 전원을 외부로 노출된 리드선(4)을 통하여 공급하는 리드선(4,4-1)과 도통토록 구성한다.

본 고안은 코일필라멘트(33)의 양단에는 각각 내열단자(22) 일단을 고정시키도록 진공밀폐용기(3)에 수용하는 스포트편(22-1)을 스포트용접으로 조정시키고,

내열단자(22) 타단에는 리드선(4,4-1)을 결합시키며 진공밀폐용기(3)의 평면단자부(3-1)에 안치되는 연결편(21)을 포함하여 구성한다.

상기 봉상을 이룬 내열홀더(30)에는 리드선(4)과 도통된 코일필라멘트(33)의 타단이 초기 위치로 복귀토록 안내하는 안내공(32)을 도 4 와 같이 추가로 형성할 수도 있다.

복귀한 코일필라멘트(33)의 타단은 다른 리드선(4-1)과 도통토록 구성한다.

상기 내열홀더(30)의 외주연 일단에는 진공밀폐용기(3)의 내벽과의 충격을 흡수하는 링 상의 고정구(34)를 고정 설치한다.

상기 고정구(34)의 직경 방향 양단은 진공밀폐용기(3)의 내벽과 접촉토록 절곡한 절곡부(34-1)를 형성한다.

상기 진공밀폐용기(3)의 리드선(4,4-1) 결합부는 가열하여 누름 접착시킨 평면 단자부(3-1)를 이룬다. 상기 리드선(4,4-1)은 연결편(21)을 통하여 내열단자(22)와 접속하고, 내열단자(22)는 진공밀폐용기(3)의 내부에서 스포트편(22-1)을 통하여 니크롬선(33)과 결합하도록 구성한다.

상기 내열홀더(20)의 바람직한 재료는 마그네시아(MgO)를 들 수 있으며, 내화재, 도자기 등으로 사용하는 것을 사용한다. 물론 안내공(31)등을 이루도록 일차 프레스 성형한 후 약 1600도 정도로 구어 소결 성형한 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 내열단자(22)와 연결편(21)은 몰리브덴을 사용한 것을 예시할 수 있다.본 고안에 사용하는 몰리브덴은 용융점이 2610℃ 로 전기회로의 접점용이나 내열재료 고온 부품용으로 사용되는 것을 이용한다.

아울러 본원고안은 유리관의 진공밀폐용기(3)내에 있는 내열홀더(20)의 코일공에 코일필라멘트(33)를 삽입하여 고정시켰기에 니크롬선(33)의 산화가 원천적으로 차단되어 내구성이 반영구적이다.

또한 설계 시에도 예를 들어 전원이 220볼트이고, 니크롬선의 1미터당의 저항이 60옴이고, 길이가 1미터 일 때의 출력(와트)은 ()가 된다. 따라서 이러한 출력의 기초를 가지고 코일필라멘트(33)의 길이를 짧게 하거나 두께를 조정하면 램프의 유리관 길이를 조정하여 동일 출력의 다양한 램프를 제조 가능케 된다. 실제로 700-900도의 발열을 이루는 것을 확인하였는바, 히터로서의 사용하기에 충분한 조건을 만족시켰다. 이는 유리관(5)의 내부가 진공이어서 산화가 원천적으로 차단되고, 길이에 따라 저항치를 조절하여 원하는 출력을 제공 가능하기 때문인 것으로 판단된다.

도 5 는 도 4 와 같은 구성에 코일공(32)까지 코일필라멘트(33)를 삽입 형성한 상태를 예시한 도면이다.

도 6 은 내열홀더(30)에 하나의 코일공(31)이 있고, 리드선(4,4-1)이 양단에 각각 형성된 구성을 예시한 도면으로, 기타 구성은 도 4 와 동일하여 구성 설명은 생략한다.

도 7 은 본 고안을 이루는 내열홀더(30)를 진공밀폐용기(3)의 내벽에 고정시키는 고정구(34)의 일 예시도로, 내열홀더(30)의 외주연을 감는 형태로 고정하는 내열홀더 고정부(34-2)와, 고정구(34)의 직경방향 양단을 돌출 절곡시킨 절곡부(34-1)로 이루어진다. 고정구(34)는 판재로 도시하였으나 선재로도 구현 가능하다.

도 8 은 본 고안의 다른 실시예로, 내열홀더(30)의 외주연에 길이방향으로 수 개의 코일공(35~38)을 방사상으로 형성한다. 각 코일공(35~38)에는 코일필라멘트(33)를 끼움 고정시킨다. 이 경우 각 코일공(35~38)의 일부는 개방부(39)를 이루어 코일의 삽입과 과열을 방지토록 구성한다. 성형의 편리를 위하여 내열홀더(30)의 중앙에는 보조공(37)을 형성한다.

이와 같이 구성한 본 고안은 코일필라멘트(33)의 양단에 스포트편(22-1)과 내열단자(22,22-4)를 통하여 리드선(4,4-1)과 연결되도록 구비하고, 내열홀더(30)의 코일공(31)에 코일필라멘트(33)가 안치되도록 한 다음, 내열홀더(30)의 외주연 일단에는 링 상의 고정구(34)를 끼움 결합시킨다.

상기에서 내열단자(22)와 리드선(4)은 상호 일정크기의 연결편(21)을 통하여 접속되는 구성을 이루는바, 내열단자(22,22-4)와 연결편(21)은 몰리브덴으로, 리드선(4,4-1)은 텅스텐으로 구성함이 좋은바, 이는 용융온도가 몰리브덴은 섭씨 2600도이고, 텅스텐은 3387도로 높기 때문이다. 본 고안에서는 또한 내열단자(22)와 코일필라멘트(33)를 스포트편(22-1)을 통하여 연결하는 방열 구조를 사용하였는바, 이는 내부 발열을 분산 냉각시키는 효과를 제공하도록 하기 위함이다.

이어 상기와 같이 먼저 코일필라멘트(33)를 내열홀더(30)의 코일공(31)에 삽입하고, 코일필라멘트(33)의 양단에 스포트편(22-1)을 통하여 내열단자(22,22-4) 및 리드선(4)으로 인가하도록 하고, 이전에 코일필라멘트(33)의 양단은 스포트편(22-1)을 스포트 용접시키고, 스포트편(22-1)에 용접된 내열단자(22)의 다른 단은 연결편(21)을 통하여 리드선(4,4-1)과 차례로 용접으로 고정토록 한다

이와 같이 성형한 것을 개방된 리드선 부위를 1800-2000도로 가열시켜 프레싱 하면 도 4 와 같이 끝단이 밀착된 평면단자부(3-1)를 이루고 중앙은 공간을 그대로 유지토록 성형된다. 특히 본원고안은 내열단자(22)를 사용하는 방식을 채택하였기에 평면단자부(3-1)를 이루기 위한 압착 후 냉각시켜 진공을 만들 때 리드선(4)으로 인한 공간면적이 넓어도 연결편(21)은 얇아서 접착성을 좋게 함으로써 진공을 이룰 때 외기와 차단되는 특성을 지속토록 기능 한다. 아울러 내열단자(22)를 사용하는 것은 평면단자부(3-1)를 이루기 위하여 유리관의 단부를 가열할 때 산소에 노출된 니크롬선(33)이 산화되어 직접 가열되는 것을 막아주기 위함이다. 즉, 가열되는 열을 일단 내열단자(22)로 인가하여(몰리브덴으로 용융온도가 2600도이므로 유리관을 1800-2000도로 가열하여도 내열성을 가지게 된다) 코일필라멘트(33)로 직접 열이 전달되는 것을 막아주어 제조시 코일필라멘트(33)가 손상되는 것을 막아주어 제조 수율을 높인다. 물론 평면단자부(3-1)의 성형을 완료하면 도시하지 않은 진공 형성용 보조 파이프를 통하여 내부 공기를 흡입하여 진공을 만들고 이를 절단시켜 막아 진공밀폐용기(3)를 완성시킨다.

이와 같이 제조한 본원고안은 리드선(4)(4-1)의 양단에 전원을 인가하면, 저항이 높은 리드선(4)(4-1), 연결편(21), 내열단자(22), 스포트편(22-1)보다는 저항이 상대적으로 낮은 코일필라멘트(33)에서 집중 발열되고 이를 이용하여 히터로 사용한다. 예를 들어 전원이 220볼트이고, 코일필라멘트(33)의 1 미터 당의 저항이 60옴이고, 길이가 1미터 일 때의 출력(와트)은 () 가 된다. 따라서 이러한 출력의 기초를 가지고 길이를 짧게 하거나 두께를 조정하고 램프의 유리관 길이를 조정하여 동일 출력의 다양한 램프를 제조 가능케 된다. 실제로 섭씨 700-900도의 발열을 이루는 것을 확인하였는바, 본원 고안에서는 내열단자(22), 연결편(21) 및 리드선(4)(4-1)을 통하여 발열이 감소하여 사용시의 내열 설계의 고려를 줄여 제품의 사용상의 편리를 제공한다.

아울러 본원 고안은 내열홀더(30)를 산화마그네시움으로 성형한 것을 사용하였기에 1600도 이상의 내열성을 가져 코일필라멘트(33)의 가열에도 내열성을 유지 가능하고, 코일필라멘트(33)를 통하여 동시에 가열되므로 코일필라멘트(33)에 전원의 인가가 차단되어도 잠열이 존재하여 일정 시간 동안은 발열을 지속할 수 있는 이점이 있다.

또한 본원 고안은 도 4 에서 내열홀더(30)를 고정토록 진공밀페용기(3)의 내벽과 당접하는 고정구(34)를 두어 내열홀더(30)를 안정적으로 고정 사용할 수 있고, 링상의 고정구(34)의 직경 양단 방향에는 진공밀폐용기(3)의 내벽에 당접토록 하는 절곡부(34-1)를 이루도록 하여 절곡부(34-1)이외의 부분은 내열홀더(30)의 외주연과 당접시킨 내열홀더 고정부(34-2)를 통하여 내열홀더(30)를 고정하고, 절곡부(34-1)는 진공밀페용기(3)의 내벽을 지지하는 기능을 수행토록 하여 안정적으로 내열홀더(30)가 지지되도록 한다.

본 고안은 도 4 와 같이 리드선(4,4-1)이 한 곳에 형성되고 하나의 코일공(31)에 코일필라멘트(33)가 삽입된 구조로 구성할 수도 있고(이때는 내열홀더(30)의 중앙 유지를 위하여 고정구(34)를 설치 사용한다), 도 5 와 같이 각 코일공(31,32)에 코일필라멘트(33)가 동시에 삽입된 구조로 구성할 수도 있고, 도 6 과 같이 리드선(4,4-1)이 양단에 각각 형성되도록 구성할 수도 있다.

한편 본 고안에서 도 8 과 같은 구성을 이룬 경우, 내열홀더(30)의 외주연에 방사상으로 코일공(35~38)을 이루도록 성형하고, 코일필라멘트(33)를 삽입할 때는 예를 들어 코일공(35)좌측을 통하여 먼저 삽입하고 이어 코일공(36)의 우측단을 통하여 삽입하고, 이어 코일공(38)의 좌측을 통하여 계속 삽입한 후 코일공(37)우측에서 삽입을 시작 한 후, 도 8 과 같이 삽입을 완료한다. 도 8 의 좌측면도는 도 9 와 같이 나타낼 수 있다. 물론 도 8에서 도 4 내지 도 6 에 보인 스포트편(22-1)의 도시와 고정구(34)의 도시는 생략한다. 이 경우 개방부(39)는 코일필라멘트(33)의 삽입을 용이하게 하고 코일필라멘트(33)의 이상 여부를 바로 확인할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. (보조공(39-1)은 내열홀더(30)의 성형의 편리와 사용의 다양성을 제공토록 기능한다.)

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

이상과 같이 본원고안은 코일필라멘트를 발열체로 사용하고 코일필라멘트를 내열홀더 코일공에 삽입 고정시키므로, 발열시 코일필라멘트와 내열홀더의 발열로 인하여 발열효과가 지속되고, 내열홀더는 산화마그네시움으로 구성하여 사용 후 전원을 오프시켜도 일정 시간 동안 내열홀더를 통한 잠열로 발열되도록 하는 효과를 제공한다.

또한 본원 고안은 니크롬선이 스포트편과 연결편을 차례로 통하여 리드선과 도통하도록 하여 니크롬선을 통한 열의 전달이 리드선으로 전도되는 것을 차단하여 히터의 내구성을 증진시킨다.

또한 본원 고안은 내열홀더의 외주연에 개방부(39)가 일부 개방된 구조의 경우 사용자가 코일필라멘트의 이상 여부를 바로 시각적으로 확인할 수 있는 편리함을 제공한다.

Claims (5)

1. 진공 유리관(밀폐용기)에 발열체로 니크롬 필라멘트 코일을 내장시켜 전원을 외부로 노출된 리드선을 통하여 공급토록 이루어진 전기스토브용 가열램프에서,

   코일필라멘트(33)를 수용하도록 적어도 하나의 코일공을 가지는 관체형 내열홀더(30)와,

   내열홀더(30)외주연을 감싸며 진공밀폐용기(3)내벽과의 충격을 흡수하는 링 상의 고정구(34)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 코일필라멘트 램프히터.
2. 제 1 항에 있어서, 코일공은 2개인 것을 특징으로 하는 코일필라멘트 램프히터.
3. 제 1 항에 있어서, 내열홀더(30)의 외주연에는 진공밀폐용기(3)의 내벽과의 충격을 흡수하는 링 상의 고정구(34)를 설치한 것을 특징으로 하는 코일필라멘트 램프히터.
4. 제 3 항에 있어서, 고정구(34)의 직경 방향 양단은 진공밀폐용기(3)의 내벽과 접촉토록 절곡한 절곡부(34-1)를 형성한 것을 특징으로 하는 코일필라멘트 램프히터.
5. 제 1 항에 있어서, 내열홀더(30)의 외주연에는 방사상의 코일공(35-38)이 길이방향으로 수 개 형성되며, 각 코일공(35-38)은 원호의 일부가 개방된 개방부(39)를 이룬 것을 특징으로 하는 코일필라멘트 램프히터.