KR200358164Y1 - 탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 진공유리관(밀폐용기)(3)에 발열체로 띠상의 탄소체를 내장시키고 탄소체는 고정단자 및 연결편(4-1)을 통하여 외부리드선(4)과 도통토록 하고, 탄소체(10)는 스프링 형상을 한 전기스토브용 가열램프에 있어서,

고정단자는 외주면이 원기둥을 이룬 내경부(41)와;

내경부(41)와 동축으로 공간을 두고 일단에서 상호 결합 수단으로 결합되며, 내주면이 원통을 이룬 외경부(43)와;

상기 내외경부 사이에 삽입되어 누름 고정되는 탄소체를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조이다.

Description

탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조{Terminal Connecter of Carbon Fibers for lamp heater}

본 고안은 진공유리관(밀폐용기)에 발열체로 띠상의 탄소체를 내장시키고 탄소체는 고정단자 및 연결편을 통하여 외부리드선과 도통토록 하고, 탄소체는 스프링 형상을 한 전기스토브용 가열램프에 관한 것으로, 상세히는 스프링형 탄소체와 외부단자를 연결하는 고정단자를 동축 원통형으로 공간을 갖도록 구성하여 코일형 탄소체의 양단을 공간에 결합시켜 고정하기 쉽고 내구성을 향상시키도록 하는 램프히터의 탄소체 고정단자구조에 관한 것이다.

일반적으로 램프는 전구라고도 하는데 진공관의 내부에 설치한 필라멘트에 전류를 흐르게 하여 고온으로 가열함으로써 생기는 빛(Light)을 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 탄소속체(5)를 이루도록 하는 고정 형태를 이룬다.

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 번거러움과, 필요시 묶은 탄소실(7)이 벗겨지지 않도록 필요에 따라 액상수지를 함침 시켜야 하는 등의 문제가 있다.

한편 출력을 높이기 위한 방식으로 가닥수를 증가시키는 방식 대신 길이를 늘려 출력을 높이는 방식이 제안되었는바, 이는 일본국 공개특허 제 2002-63870호(미국특허 공개2001/0055478A1 호)로 알려져 있다. 이는 도 3 과 같이 예시할 수 있는바, 진공밀페용기(3)의 양단은 리드선(4)을, 진공밀폐용기(3)의 양단을 누름 고정하는 평면단자부(3-1)에는 상기 리드선(4)과 도통토록 안치되는 전극편(4-1)을 안치시키고, 코일밴드형의 카본사필라멘트인 탄소체(10)는 진공밀페용기(3)의 내벽에 지지되도록 일정 길이마다 스페이스 홀더(13)를 설치한다. 상기 카본사필라멘트의 탄소체(10)의 양단은 전원 인가용 슬리브(20-1)를 가지는 고정단자(20)를 설치하고, 고정단자(20)는 슬리브(20-1)와, 슬리브(20-1)에 일체로 되어 중간단자(20-3)와 결합하는 접속편(20-2)을 포함하여 구성한다.

상기 고정단자(20)의 일 실시예로는 도 4 의 A-A 선 단면도로 보인 도 5 와 같이 계단형으로 절곡된 접속편(20-2)과, 절곡된 상단 수평부가 다시 절곡된 슬리브(20-1)와, 상기 슬리브(20-1)와 접속편(20-2)의 공간에 안치되어 코일형 카본사 탄소체(10)를 도통 가능토록 감싸는 그라파이트지(20-4)를 포함하는 구성을 이룬다.

상기 고정단자(20)의 다른 실시 예로는 도 3 의 A-A 선 단면도로 보인 도 5 와 같이 원통형의 슬리브(20-1)와, 슬리브(20-1) 내경에 끼움 안치되는 코일형 카본사 필라멘트 탄소체(10)와, 카본사 필라멘트 탄소체(10)의 내외측 부분을 감싸는 내외측 그라파이트지(20-4, 20-41)와, 상기 내측 그라파이트지(20-4)의 내측에서 그라파이트지(20-4)와 카본사필라멘트 탄소체(10)를 슬리브(20-1)의 내경 부분을 향하여 밀착 고정토록 탄발력을 가지고 끼움 고정하는 내측슬리브(20-5)와, 내측 슬리브(20-5)의 중앙에서 단부로 연장되어 중간단자(20-3)와 접속하는 접속편(20-2)으로 이루어진다.

그러나 이러한 기술은 카본사필라멘트 탄소체(10)를 단순히 중간단자(20-3)에 고정하는 기능을 수행하는 것이어서, 진공밀페용기(3)의 중앙에 위치토록 하는 기능이 약하여 별도의 스페이스홀더(13)를 설치하여야 하는 문제점이 있다. 그리고 도 4 의 구조는 카본사필라멘트(10)를 고정시키기 위하여 단순히 절곡시킨 구조이어서 절곡 유지력이 약화되면 정위치에 고정되기가 어려워 내구성이 약화되고, 도 5 의 구조는 원통형 슬리브의 내경부에 안치시키는 방식이어서 충격시 분리되기 쉽고, 작업성이 떨어지는 문제점이 있다. 그리고 카본사필라멘트 탄소체(10)는 카본사 속을 일정폭으로 배열하여 띠 형상으로 만든 구조이므로 카본사 상호간의 결속력이 약하여 충격시나 장기간 사용시 카본사속을 이루는 카본사가 상호 분리되어 내구성이 약화되는 문제점이 있다.

본 고안은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 고안의 목적은 스프링형 탄소체와 외부단자를 연결하는 고정단자를 동축 원통형으로 구성하여 코일형 탄소체의 양단을 고정하기 쉽고 내구성을 향상시키도록 하는 탄소체 고정단자를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본원 고안은 스프링형 탄소체의 양단을 감는 공간을 제공하는 내외경부를 이루도록 하고, 각 내외경부는 단부에서 상호 결합수단으로 결합시킨다.

도 1 은 일반적인 탄소계 발열체의 단면도,

도 2 는 도 1 에 보인 탄소계 발열체의 일 예를 보인 사시도,

도 3 은 종래의 일 예를 보인 램프히터의 구성도,

도 4 는 도 3 의 A-A 선 단면도,

도 5 는 도 4 의 다른 예를 보인 단면도,

도 6 은 본 고안에 사용하는 스프링형 탄소체를 띠상으로 펼친 상태로 보인 도면,

도 7 은 도 6 의 B-B 선 확대 단면도,

도 8 은 본 고안의 고정단자가 사용된 램프히터의 구성도,

도 9 는 도 8 의 C-C 선 확대 단면도,

도 10 은 도 9 의 B-B 선 단면도,

도 11 은 도 9 의 다른 예를 보인 분해 단면도,

도 12 는 도 11 의 결합 상태를 보인 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1;탄소계 발열체 2;전극부 3;진공밀폐용기 3-1;평면 단자부 4;외부리드선 4-1;연결편 5;탄소속체 6;탄소사 7;탄소속 10;탄소체 10-1, 10-2;탄소체 11;위사 12;경사 13;스페이스 홀더 20;고정단자 20-1;슬리브 20-2;접속편 20-3;중간단자 20-4;내측 그라파이트지 29;중간단자 30;세라믹층 40;고정단자 41;내경부 41-1;누름홈 41-2;내경부 저면돌기 43;외경부 43-1;누름홈 44;바닥면 44-1;결합공 45;공간 47;바닥원판 49;단자편 49-2;단자편공

즉, 본 고안은 진공유리관(밀폐용기)에 발열체로 띠상의 탄소체를 내장시키고 탄소체는 고정단자 및 연결편을 통하여 외부리드선과 도통토록 하고, 탄소체는 스프링 형상을 한 전기스토브용 가열램프에 있어서,

고정단자는 외주면이 원기둥을 이룬 내경부와;

내경부와 동축으로 공간을 두고 일단에서 상호 결합 수단으로 결합되며, 내주면이 원통을 이룬 외경부; 및

상기 내외경부 사이에 삽입되어 누름 고정되는 탄소체를 포함하여 구성한 탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조를 제공하려는 것이다.

이하 본원 고안의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6 은 본 고안에 사용하는 스프링형 탄소체를 띠 상으로 펼친 상태의 일 예를 나타낸 도면으로, 탄소사(6)를 위사(31)와 경사(32)로 사용하여 직조하고 일정 폭으로 절단 한 것을 나타낸다. 이를 사용시에는 램프의 진공밀폐용기(3) 내경 보다 작도록 스프링 형상으로 감아 사용한다.

도 7 은 본 고안을 이루는 탄소체(10-1)를 도 6 의 B-B 선 단면도 형태로 나타낸 도면으로, 위사(31)와 경사(32)로 직조한 표면에 세라믹층(33)을 코팅하여 카본사 상호간의 결착력을 제공하도록 구성한다.

도 8 은 본 고안의 고정단자를 포함하는 램프히터의 구성도로, 스프링형 탄소체(10-2)의 양단을 누름 고정하고 진공유리관(밀폐용기)(3)의 중심축 직경 방향으로 연장하여 중간단자(20-3)와 결합하는 단자편(42-2)을 가지는 고정단자(40)를 포함하도록 구성한다.

상기 중간단자(20-3)는 내열재인 몰리브덴 도선으로 구성한다.

(3-1)은 진공밀페용기(3)의 양단을 실링하면서 중간단자(20-3)와 외부리드선(4)을 고정토록 이루어진 평면단자부 이다.

상기 중간단자(20-3)와 연결편(4-1)은 몰리브덴을 사용하는 것이 좋다. 본 고안에 사용하는 몰리브덴은 용융점이 2610℃ 로 전기회로의 접점용이나 내열 부품용으로 사용되는 것을 이용한다.

상기 탄소체(10-2)는 표면을 매끄럽게 하고 결착력을 증대시키는 세라믹층(30)으로 코팅된 것을 사용하는 것이 좋다. 본 고안에서 사용하는 세라믹층은 세라믹 분말을 희석시켜 유약형태로, 직조한 탄소체(10-2) 표면에 바르고 소성시켜 세라믹층(30)을 이루도록 사용하는 형태를 예시할 수 있다. 본 고안에 사용되는 세라믹층의 재료는 세라믹()을 들 수 있다. 물론 본원 고안은 카본사인 탄소사(6)로 된 위사(11)와 경사(12)를 큰 사이즈로 직조하되, 경사(12)는 일정 속으로 직조함과 동시에 도 6 에 나타낸 바와 같이 일정 거리(L1)를 두고 반복 직조토록 하여 직조를 이루되 저항에는 큰 영향을 미치지 않도록 기능 한다.

상기 고정단자(40)는 순도 99% 이상의 니켈박판으로 구성함이 좋은바, 이는 니켈이 내열성이 있고 원가가 저렴하고, 접힘성이 좋기 때문이다.

도 9 는 본 고안의 고정단자를 나타낸 도 8 의 C-C 선 확대 단면도이고, 도 10 은 도 9 의 D-D 선 단면도로, 진공유리관(밀폐용기)(3)에 발열체로 띠상의 탄소체를 내장시키고 탄소체는 고정단자 및 연결편(4-1)을 통하여 외부리드선(4)과 도통토록 하고, 탄소체(10)는 스프링 형상을 한 전기스토브용 가열램프에 있어서,

고정단자는 외주면이 원기둥을 이룬 내경부(41)와;

내경부(41)와 동축으로 공간을 두고 일단에서 상호 결합 수단으로 결합되며, 내주면이 원통을 이룬 외경부(43)와;

상기 내외경부(41, 43) 사이에 삽입되어 누름 고정되는 탄소체(10-2)를 포함하여 구성한다.

상기 결합수단은 도너츠형 바닥원판(47)을 이루도록 구성한 것을 예시할 수 있고, 내경부(41), 외경부(43) 또는 바닥원판(47)중의 한 곳을 일부 절단하여 축 방향으로 펴서 일체로 중간단자(20-3)를 고정시키는 단자편(49)을 일체로 형성한다. (41-1, 43-1)은 내경부(41) 및 외경부(43)를 상호 누름 결합토록 하는 누름공 이다.

도 11 은 도 9 의 D-D 선 분해 단면도이고, 도 12 는 도 9 의 D-D 선 결합상태 단면도로, 내경부(41)와 외경부(43)가 상호 동축상으로 공간(45)을 이루어 공간에 스프링형 탄소체(10-2)의 단부가 결합하도록 하고, 내외경부(41, 43)를 동축으로 결합하는 결합수단은 외경부(43)의 저면을 막는 바닥면(44)과, 바닥면(44) 중앙에 형성한 결합공(44-1)과, 상기 내경부(41)의 저면에 결합공(44-1)과 리베팅 가능토록 돌출된 내경부 저면돌기(41-2)로 이루어진다. 외경부(43)에는 중간단자(20-3)를 결합하는 단자편(49)이 일체로 연장된다. 이 경우 내경부(41)는 봉상을 이루며, 하단에는 내경부 저면돌기(41-2)를 돌출시켜 결합공(44-1)으로 리베팅시켜 외경부(43)와 일체로 된 바닥면(44)에 고정시킨다.

이를 사용시에는 램프히터를 조립할 때 먼저 도 6 등에 보인 직조 카본사 원사를 도 6 과 같이 띠 상으로 절단하고, 이를 가열 상태로 봉상의 로드에 스프링상으로 감은 다음 이를 냉각시켜 스프링 형상으로 성형한다. 이어 일정 길이로 절단한 다음, 단부를 고정단자(40)의 공간(45)에 안치시키고, 도 9 와 같이 누름홈(41-1, 43-1)을 이루도록 눌러 탄소체(10-2)를 고정단자(40)와 결합시킨다.

이어 단자편(49)에 중간단자(20-3)를 용접 결합시킨다.

마찬가지로, 도 11 및 12의 경우도 역시 공간(45)에 탄소체(10-2)를 안치시키고, 역시 프레스 등으로 눌러 누름홈(43-1)을 이루도록 함으로써 탄소체(10-2)를 고정단자(40)에 고정토록 기능 한다. 따라서 탄소체(10-2)가 직경 방향으로 방사상으로 누름 고정되므로 고정단자(40)에 단단히 고정되어 내구성을 향상시킨다. 또한 탄소체(10-2)의 단부를 공간(45)에 끼우고 프레싱하여 고정하므로 고정이 간단하고, 고정을 위한 그라파이트 등과 같은 추가 재료가 필요 없어 고정에 따른 원가 절감을 이룬다.

이상과 같이 본원 고안은 램프히터의 양단을 이루는 고정단자가 동축상의 내외경부에 의한 공간을 이루고 , 그 공간에 탄소체를 끼워 누름 고정함으로써, 고정이 용이하고, 별도의 추가 재료가 필요 없어 원가 절감을 이루고, 탄소체를 동축상으로 인한 공간에 삽입하고 누름 고정 역시 방사상으로 고정함으로써 고정력이 증가하여 제품의 내구성을 증진시키고, 별도의 추가 고정 수단을 필요치 않아 원가절감에 기여한다.

아울러 본원 고안은 탄소체를 내외경부로 이루어지는 고정단자의 원통형 공간에 끼워 넣고 단지 누르기만 하여 탄소체를 결합하는 방식이므로, 누름 고정시 고정단자의 파손이 없어 수율이 향상된다.

Claims (4)

1. 진공유리관(밀폐용기)(3)에 발열체로 띠상의 탄소체를 내장시키고 탄소체는 고정단자 및 연결편(4-1)을 통하여 외부리드선(4)과 도통토록 하고, 탄소체(10)는 스프링 형상을 한 전기스토브용 가열램프에 있어서,

   고정단자는 외주면이 원기둥을 이룬 내경부(41)와;

   내경부(41)와 동축으로 공간을 두고 일단에서 상호 결합 수단으로 결합되며, 내주면이 원통을 이룬 외경부(43)와;

   상기 내외경부 사이에 삽입되어 누름 고정되는 탄소체를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조.
2. 제 1 항에 있어서, 결합수단은 도너츠형 바닥원판인 것을 특징으로 하는 탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조.
3. 제 1 항에 있어서, 결합수단은 외경부(43)의 저면을 막는 바닥면(44)과, 바닥면(44) 중앙에 형성한 결합공(44-1)과, 상기 내경부(41)의 저면에 결합공(44-1)과 리베팅 가능토록 돌출된 내경부 저면돌기(41-2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조.
4. 제 1 항에 있어서, 외경부(43)에는 중간단자(20-3)를 결합하는 단자편(49)이 일체로 연장된 것을 특징으로 하는 탄소체 램프히터의 탄소체 고정단자구조.