KR200399652Y1 - Hot plate having thick membrane type heating element - Google Patents

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KR200399652Y1
KR200399652Y1 KR20-2005-0022629U KR20050022629U KR200399652Y1 KR 200399652 Y1 KR200399652 Y1 KR 200399652Y1 KR 20050022629 U KR20050022629 U KR 20050022629U KR 200399652 Y1 KR200399652 Y1 KR 200399652Y1
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heating element
thick film
type heating
hot plate
substrate
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KR20-2005-0022629U
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김종만
최병도
이철영
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김종만
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    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates

Abstract

본 고안은 유리기판 또는 스텐레스 상에 발열체가 형성되며 나노급 세라믹과 금속물질이 복합화된 재료가 함유하여 전기에너지를 열에너지로 변환하여 발열하는 후막형 발열체 및 후막형 발열체에 전류를 공급하기 위한 수단을 포함하여 이루어진 후막형 발열체가 구비된 핫 플레이트에 관한 것으로, 특히 본 고안에 사용되는 후막 재료는 고온에서 산화가 잘되지 않는 성질을 가진 물질을 함유하고 있어서 종래의 금속 물질에 의한 전열기와는 달리 장시간 사용과 온도의 변화에 따른 발열체의 내구성이 우수하고 저항 변화가 적어 후막형 발열체의 온도 특성이 일반 금속보다 안정적으로 사용이 가능하다. 따라서 종래의 전열기에 비하여 재료의 소비가 적고, 얇고 가벼우며, 순간 발열이 가능하여 사용하고자 하는 온도를 올리고 내리는데 걸리는 시간이 현저히 단축되어 전력의 낭비를 크게 줄이는 효과가 있으며, 또한 세라믹 소재를 이용한 결정화 유리 재료 위에 후막형 발열체를 인쇄 과정으로 형성할 수 있어서 전열기의 구조와 모양이 자유롭게 형성할 수 있으며, 전열기의 성능 및 응용 범위를 크게 확대시킬 수 있는 효과가 있고 최고 사용온도가 800℃ 이상의 온도에서 사용이 가능하여 음식 조리용 핫 플레이트부터 반도체 실리콘 웨이퍼 예열 장치 및 항공 우주 장치에도 사용이 가능하다.The present invention is a heating element is formed on a glass substrate or stainless steel, and a material for the nano film ceramic and metal material is contained in the thick film-type heating element and the thick film-type heating element that generates heat by converting electrical energy into thermal energy is provided. The present invention relates to a hot plate provided with a thick film-type heating element, and in particular, the thick film material used in the present invention contains a material having a property of not being easily oxidized at a high temperature, and thus, unlike a conventional metal heater, The durability of the heating element according to the use and the change of temperature is small and the resistance change is small, so the temperature characteristic of the thick film type heating element can be used more stably than the general metal. Therefore, it consumes less material, is thinner and lighter, and can generate instantaneous heat compared to conventional heaters, and the time taken to raise and lower the temperature to be used is significantly shortened, which greatly reduces the waste of power. Also, crystallization using ceramic materials The thick film type heating element can be formed on the glass material by printing process, so that the structure and shape of the heater can be freely formed, and it is effective to greatly expand the performance and application range of the heater, and the maximum operating temperature is higher than 800 ℃. It can be used for food cooking hot plates, semiconductor silicon wafer preheaters, and aerospace devices.

Description

후막형 발열체가 구비된 핫 플레이트{Hot plate having thick membrane type heating element}Hot plate having thick membrane type heating element

본 고안은 핫 플레이트에 관한 것으로 보다 상세하게는 기판에 서멧, 귀금속 및 유리분말로 이루어지는 후막형 발열체가 구비된 조리용 핫 플레이트에 관한 것이다.The present invention relates to a hot plate, and more particularly, to a cooking hot plate provided with a thick film type heating element consisting of a cermet, a noble metal and a glass powder on a substrate.

일반적으로 전열기는 니크롬선, 텅스턴, 몰리브덴 등과 같은 금속 물질을 발열 재료로 사용하며, 주로 코일의 형태 또는 플레이트 형태를 갖는다. 이러한 전열기를 일상생활에 이용한 기구 장치로는 전기렌지, 커피포트, 전기다리미, 전기히터, 전기밥솥, 전기 후라이팬, 전기담요, 전기렌지, 토스터, 전기 드라이어, 핫 플레이트 등이 있으며, 또한 전문 기술 분야에서도 여러 형태로 이용되고 있다.In general, the heater uses a metal material such as nichrome wire, tungsten, molybdenum, or the like as a heating material, and mainly has a coil form or a plate form. Appliances using such heaters in daily life include electric stove, coffee pot, electric iron, electric heater, rice cooker, electric frying pan, electric blanket, electric stove, toaster, electric dryer, hot plate, etc. It is also used in various forms in the field.

그러나, 발열 물질이 코일 형태인 경우에는 전열기 제품의 구조 구현에 많은 어려움을 초래하며, 온도를 올리고 내리는데 많은 시간이 요구되면서, 에너지 변환 효율이 나빠 전력 낭비가 커지는 문제점이 발생한다. 그리고, 상기 코일 형태의 입체 구조는 그 구조로 인하여 제품의 부피가 커지게 되며, 무게가 무거워지고, 발열 재료의 소비가 많아지는 또 다른 문제점을 발생시키게 된다.However, when the heating material is in the form of a coil, it causes a lot of difficulties in implementing the structure of the heater product, and a lot of time is required to raise and lower the temperature, resulting in a problem that power waste is increased due to poor energy conversion efficiency. In addition, the three-dimensional structure of the coil form is due to the structure, the volume of the product becomes large, the weight is heavy, and another problem that the consumption of the heat generating material increases.

그리고, 발열물질이 플레이트 형태인 경우에는 조리기구와 직접 맞닿는 기판과 플레이트형 발열물질이 이격되거나 발열물질이 별도로 기판의 내부에 구비되어 발열물질의 사용량이 많고, 이에 따른 열 손실 증가에 따라 전기효율이 저하되는 등의 문제점이 발생되고 있는 실정이다.In the case where the heating material is in the form of a plate, the substrate directly contacting the cooking utensil and the plate-type heating material are spaced apart, or the heating material is separately provided inside the substrate, thereby increasing the use of the heating material, thereby increasing electrical efficiency. This is a situation where problems such as deterioration have occurred.

이에, 본 고안은 종래의 니크롬, 텡스텐, 몰리브덴과 같은 금속성 발열체는 부피가 크며 무겁고, 장시간 사용시 산화되거나 단선이 발생하며 고온 발열시 장시간 소요되는 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 후막형 구조를 가지도록 함으로써 발열장치의 구조와 모양의 변형이 자유로워 제품의 구조 구현이 용이하고, 가벼울 뿐만 아니라, 에너지 변환 효율이 우수하여 전력의 낭비를 억제하는 등 성능 및 그 응용 범위를 크게 확대시킬 수 있는 후막형 발열체가 구비된 핫 플레이트를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is designed to solve the problems of the conventional metal heating elements such as nichrome, tungsten, molybdenum are bulky and heavy, oxidized or disconnected when used for a long time and takes a long time when heated at high temperature, has a thick film structure The structure and shape of the heating device can be freely deformed, so that the structure of the product can be easily realized and light, and the thick film that can greatly expand the performance and its application range such as suppressing the waste of power due to its excellent energy conversion efficiency. It is an object of the present invention to provide a hot plate with a heating element.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 조리용 핫 플레이트는 핫 플레이트에 있어서,In order to achieve the above object, the cooking hot plate of the present invention in a hot plate,

내열성 강화유리 또는 스텐레스로 이루어지는 기판;A substrate made of heat resistant tempered glass or stainless steel;

상기 기판의 일측면에 도전성 서멧과, 백금, 금, 은 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 귀금속 및 유리분말을 포함한 페이스트를 소결 부착하여 후막을 형성시킨 후막형 발열체; 및A thick film-type heating element which forms a thick film by sintering and attaching a conductive cermet and a paste including a precious metal and a glass powder selected from the group consisting of platinum, gold, silver and alloys thereof to one side of the substrate; And

상기 발열체에 연결되어, 외부 전류를 공급하여 발열체를 발열시키는 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.It is connected to the heating element, it characterized in that it comprises an electrode for generating a heating element by supplying an external current.

이하, 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.In addition, repeated description of the same technical configuration and operation as in the prior art will be omitted.

본 고안의 조리용 핫 플레이트는 발열장치에 있어서, 내열 강화유리 또는 결정화 유리분말이 도포된 스텐레스 기판 위에 통상의 후막 인쇄기법을 사용하여, 도전성 서멧, 귀금속물질 및 유리분말이 혼합된 페이스트로부터 발열체를 형성시키고, 상기 발열체에 전기에너지를 공급하여 열에너지로 변환되도록 하는 전원부가 연결된 후막형 발열부가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.The hot plate for cooking according to the present invention is a heating device, which uses a conventional thick film printing method on a stainless steel substrate coated with heat-resistant tempered glass or crystallized glass powder, and generates a heating element from a paste containing a conductive cermet, a noble metal material, and a glass powder. And a thick film-type heat generating part connected to a power supply for supplying electric energy to the heat generating element to be converted into heat energy.

그리고, 상기와 같은 핫 플레이트의 구조적 특징은 종래 기판과 발열체가 이격됨으로 해서 발생되는 문제점을, 직접 후막 형태의 발열부를 기판에 인쇄 및 결합시킴으로써, 종래의 핫 플레이트의 경우 발열부가 기판 내부에 위치하여 별도로 구성됨으로 발열물질의 사용량이 많았던 것을, 고가의 발열물질의 사용량을 대폭 줄임으로 인해 제조원가를 절감하고 제품이 가벼워지며, 디자인 측면에서 다양한 모양의 후막 발열부를 형성시킬 수 있어 예술적 감각을 제공하면서 온도를 올리고 내리는데 걸리는 시간을 현저히 단축시킬 수 있어 전력의 낭비를 크게 줄이는 효과가 있다.In addition, the structural feature of the hot plate is a problem caused by the separation of the conventional substrate and the heating element, by directly printing and bonding the heating element in the form of a thick film on the substrate, in the case of the conventional hot plate, the heating portion is located inside the substrate It is composed separately, so that the amount of heating material used is high, and the use of expensive heating material is greatly reduced, thereby reducing the manufacturing cost and lightening the product, and it is possible to form various types of thick film heating parts in terms of design. The time required to raise and lower the speed can be significantly shortened, which greatly reduces the waste of power.

일반적으로 상기 후막 인쇄기법은 전자 부품 공정 및 광고물 제작 공정에서 널리 쓰이는 인쇄 기법으로, 서멧을 기본으로 하는 발열소재 외에 유기물(PVB: poly vinyl buthral, 실리콘소포제, 분산제, 용제 등)이 혼합된 잉크로 사용될 수 있도록 조성된 재료를 사용하여 5㎛ 내지 2mm 두께 정도의 두꺼운 막을 기판이나 기재상에 인쇄하는 것인데, 비교적 단순한 공정으로 후막형 발열체와 전극을 기판에 소결 부착할 수 있다. 그러나, 후막형 발열체와 전극을 형성하기 위해서는 각 재료의 열팽창계수가 비슷한 특성의 소재 선택과 상기 기판과 후막형 발열체을 구성하는 발열물질은 1,000℃의 고온 소결 용융 접합이 되어야 하므로 소성 조건이 중요한 변수로 작용한다. 이는 기판과 발열물질의 열팽창계수가 차이가 크면 발열체가 떨어지거나 단선의 원인이 되고 기판이 깨지는 현상도 나타날 수 있기 때문이다. In general, the thick film printing technique is a printing technique widely used in the electronic component process and the advertisement production process, ink mixed with organic materials (PVB: poly vinyl buthral, silicone antifoaming agent, dispersant, solvent, etc.) in addition to the heating material based on cermet. A thick film having a thickness of about 5 μm to 2 mm is printed on a substrate or a substrate by using a material configured to be used as a sintered material. In this relatively simple process, a thick film heating element and an electrode may be sintered to the substrate. However, in order to form the thick film type heating element and the electrode, the material selection has similar thermal expansion coefficients, and the heating material constituting the substrate and the thick film type heating element must be sintered and melt-bonded at 1,000 ° C., so the firing condition is an important parameter. Works. This is because a large difference in coefficient of thermal expansion between the substrate and the heating material may cause the heating element to fall or cause disconnection, and the substrate may break.

이에, 본 고안에서 상기 기판은 전기적으로 절연체이면서 사용되는 온도 범위에서 기판의 재료 특성상 열팽창 계수가 10 X 10-6㎜/℃이하인 변화와 변형이 작은 재료를 선택하여 사용하고, 후막형 발열체도 사용 온도 범위 내에서 열팽창 계수가 5~10 X10-6㎜/℃ 정도인 발열물질을 선택하여 사용하는 것이 바람직한 데, 구체적으로 기판은 절연성, 내열성 및 강도가 우수한 내열강화 유리기판 또는 결정화 유리분말로 이루어지는 절연막이 도포된 스텐레스 기판(이하 기판)을 사용하고, 발열물질은 서멧(세라믹-금속 화합물)과 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 이들의 합금으로 이루어지는 귀금속 및 유리분말이 포함된 소재를 사용하고 설계된 면적에 계산된 전기적 저항값을 구현하기 위해 설계된 발열 회로를 균일하게 인쇄하고,고온소결 접합하는 것이 바람직하다. 이때, 본 고안에서는 발열체의 페이스트화를 위하여 상기 유기물(PVB: poly vinyl buthral, 실리콘소포제, 분산제, 용제)을 필요에 따라 선택하여 소정량을 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, the substrate is an electrical insulator and selects a material having a small change and deformation having a thermal expansion coefficient of 10 × 10 −6 mm / ° C. or less due to the material characteristics of the substrate, and uses a thick film type heating element. It is preferable to select and use a heating material having a thermal expansion coefficient of about 5 to 10 X10 -6 mm / ℃ within the temperature range. Specifically, the substrate is made of a heat-resistant glass substrate or crystallized glass powder having excellent insulation, heat resistance and strength. A stainless steel substrate (hereinafter referred to as a substrate) coated with an insulating film is used. The heating material is cermet (ceramic-metal compound), precious metal and glass powder composed of platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), and alloys thereof. It is advisable to uniformly print the heating circuit designed to achieve the calculated electrical resistance value in the designed area using the included material and to sinter the high temperature bond. The. At this time, in the present invention, it is preferable to use the predetermined amount by selecting the organic material (PVB: polyvinyl buthral, silicone antifoaming agent, dispersant, solvent) as necessary to paste the heating element.

이때, 상기 기판 소재가 철판인 경우에는 팽창계수가 유사한 결정화 유리 분말을 절연 물질로 먼저 인쇄 한 후 그 위에 후막형 발열체를 인쇄 및 고온(1,000℃)소결 접합하는 것이 바람직하다.In this case, when the substrate material is an iron plate, it is preferable to first print a crystallized glass powder having a similar expansion coefficient with an insulating material, and then print and sinter the thick film type heating element thereon.

또한, 상기 후막형 발열체는 높은 인쇄된 폭당 높은 전류 밀도(3A/㎜ 이상)를 가질 수 있도록 조성된 발열물질이 사용되어야 하고, 높은 전력량에도 문제없도록 전력(와트) 파괴 강도에도 견딜 수 있도록 후막의 두께를 10 마이크로 이상이 되게 형성시키고, 상기 인쇄된 발열부 두께 및 폭의 오차 및 균일도가 5% 이하가 되도록 정밀한 인쇄 및 소결 조건에 부합되게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 장시간 사용에도 산화되지 않고 높은 온도에서도 비저항의 변화가 적은 발열물질로 본 고안에서는 바람직하게 도전성 서멧 100 중량부에 귀금속 20∼35 중량부 및 유리분말 45∼55 중량부가 혼합된 페이스트를 기판에 인쇄하여 소결 부착시키는 발열물질로 사용한다. 이는 서멧 100 중량부 기준으로 귀금속의 경우 20 중량부 미만을 사용하면 발열부의 전도성이 저하되고, 35 중량부를 초과하면 서멧의 사용량이 저감되어 내열성이 떨어지며, 결정화 유리분말의 경우, 45 중량부 미만을 사용하면 고온에서 도전성 페이스트를 소결하여 접합시 고온 접합성이 저하되고, 55 중량부를 초과하면 서멧과 귀금속의 사용량이 줄어들어 전도성과 내열성이 떨어지기 때문이다.In addition, the thick film-type heating element should be a heating material that is configured to have a high current density (3A / ㎜ or more) per printed width, and the thick film of the thick film to withstand the power (watts) breaking strength so as not to be a problem in high power It is desirable to form the thickness to be 10 microns or more, and to meet the precise printing and sintering conditions such that the error and uniformity of the printed heating part thickness and width are 5% or less. Specifically, a heat-generating material that does not oxidize even for a long time of use and has a small change in specific resistance even at high temperatures. In the present invention, a paste containing 20 to 35 parts by weight of precious metal and 45 to 55 parts by weight of glass powder is mixed in 100 parts by weight of the conductive cermet. It is used as a heating material to be printed on and sintered. If the use of less than 20 parts by weight of the noble metal on the basis of 100 parts by weight of cermet, the conductivity of the heat generating portion is lowered, and when the amount exceeds 35 parts by weight, the amount of cermet is reduced and the heat resistance is lowered. This is because when used, the conductive paste is sintered at a high temperature, and the high temperature bonding property is lowered at the time of joining. When the content exceeds 55 parts by weight, the amount of the cermet and the precious metal is reduced, so that the conductivity and heat resistance are poor.

또한, 후막형 발열체를 형성한 후, 발열체에 전류를 공급하기 위해 전극을 형성하는데, 전극 물질은 후막 발열체에 공급되는 전류량을 충분히 수용할 수 있도록 충분히 두껍게 형성되어야 하고, 전류를 잘 흘리는 물질이어야 하는데, 구체적으로 귀금속 중 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 이들의 합금 등을 사용할 수 있다.In addition, after forming the thick film type heating element, to form an electrode to supply the current to the heating element, the electrode material should be formed thick enough to accommodate the amount of current supplied to the thick film heating element, and should be a material that flows well current Specifically, platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag) and alloys thereof may be used among the precious metals.

그리고, 전극은 본 고안에 따른 발열체와 유사한 공정으로 인쇄한 후, 고온(약 900∼1,000℃)에서 접합하여 전류가 잘 흐를 수 있도록 소결하여 제조하는 것이 바람직하다.Then, the electrode is printed by a similar process to the heating element according to the present invention, it is preferable to be manufactured by sintering so that the current flows well by bonding at a high temperature (about 900 ~ 1,000 ℃).

그리고, 상기 후막 발열체를 외부 충격으로부터 보호하고, 전기적으로 절연하기 위하여, 보 고안에서는 절연 보호막을 후막 발열체 상에 인쇄 성형하여 열처리하여 형성시킨다. 이때, 상기 절연 보호막은 실리카 졸 또는 티타니아 졸 100 중량부에 알루미나, 질화알루미늄 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 절연분말 35∼50 중량부가 혼합된 용액을 도포하고 400~500℃에서 열처리하여 형성시키는 것이 바람직하다. 이는, 상기 실리카 졸은 내화와 절연 및 다른 절연체와의 페이스트화의 목적으로 사용하고, 상기 알루미나, 질화알루미늄은 상기 실리카 성분을 보조하면서 내화와 내열성을 향상시키기 위해 사용하는 데, 상기 절연체가 50 중량부를 초과하면 페이스트의 점성으로 인하여 균일한 두께의 도포가 용이하지 않고, 35 중량부 미만을 사용하면 상기 알루미나 또는 질화알루미늄의 효과나 졸의 점성 조절이 용이하지 않기 때문이다.In order to protect the thick film heating element from external impact and to electrically insulate, the insulation protective film is formed by heat treatment by printing molding on the thick film heating element. In this case, the insulating protective film is preferably formed by applying a solution containing 35-50 parts by weight of an insulating powder selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, and silica to 100 parts by weight of a silica sol or titania sol and heat-treating at 400 to 500 ° C. Do. The silica sol is used for the purpose of refractory and insulation and paste forming with other insulators, and the alumina and aluminum nitride are used to improve the fire resistance and heat resistance while assisting the silica component. If the amount is greater than the thickness, the coating of uniform thickness is not easy due to the viscosity of the paste, and if it is less than 35 parts by weight, the effect of the alumina or aluminum nitride or the viscosity control of the sol is not easy.

상술한 바와 같이, 본 고안은 기판, 후막형 발열체, 전극, 절연 보호막을 포함하여 이루어지는 후막형 발열체가 핫 플레이트에 구비되는 것을 특징으로 한다. 하지만, 본 고안에서는 상기 후막형 발열부의 구조를 기본으로 하고 필요에 의해 다른 물질을 추가한 구조도 가능하며, 상술한 구성 구조 중에서 일부를 생략한 구조도 가능하다. As described above, the present invention is characterized in that the hot plate includes a thick film type heating element including a substrate, a thick film type heating element, an electrode, and an insulating protective film. However, in the present invention, a structure based on the structure of the thick film-type heat generating unit and other materials may be added as necessary, and a structure in which some of the above-described structural structures are omitted may be possible.

한편, 본 고안에서 상기 기판이 스텐레스인 경우에는 발열체와의 결합 용이성 및 절연성을 위하여 기판상에 결정성 유리분말을 도포하여 절연층을 형성시킨 다음, 상기 기판에 상기 후막형 발열체 페이스트를 인쇄하고, 이를 소결하여 기판에 발열체를 부착하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the present invention, if the substrate is made of stainless steel to form an insulating layer by coating a crystalline glass powder on the substrate for easy bonding and insulation with the heating element, then printing the thick film type heating element paste on the substrate, It is preferable to attach the heating element to the substrate by sintering it.

그리고, 본 고안의 방법에 따라 인쇄되어 후막형 발열부의 전극은 외부 전기에너지를 발열체에 전달하여 열에너지로 변환되도록 전기에너지의 양을 조절하여 발열 온도를 조절할 수 있는 제어부와 이의 조절 장치 등이 구비되는 전원부와 연결되게 하여 핫 플레이트가 완성되게 한다.And, according to the method of the present invention, the electrode of the thick film-type heating unit is provided with a control unit and a control device for controlling the heating temperature by adjusting the amount of electrical energy to be converted into thermal energy by transferring the external electrical energy to the heating element. The hot plate is completed by connecting to the power supply.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시양태를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세하게 설명을 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and examples preferred embodiments according to the present invention in detail as follows.

하지만, 이는 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위해 사용된 것은 아니다.However, this is used for the purpose of illustrating the present invention, not intended to limit the scope of the present invention described in the meaning limitations or claims.

그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해해야 하는 것은 자명하다.Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible.

도 1과 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 핫 플레이트는 절연성을 갖는 기판 또는 유리분말로 이루어지는 절연막이 도포된 기판(1)과, 상기 기판 표면에 형성되어 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 후막형 발열체(2)와, 외부로부터 상기 후막형 발열체(2)에 전기 에너지를 공급하는 전극(3)과, 상기 후막 발열체(2)의 표면에 형성되어 후막 발열체를 전기적으로 절연하는 절연 보호막(4)으로 이루어진다.As shown in Figs. 1 and 2, the hot plate of the present invention has a substrate 1 coated with an insulating substrate made of an insulating substrate or glass powder, and a thick film formed on the surface of the substrate to convert electrical energy into thermal energy. A heat generator 2, an electrode 3 for supplying electrical energy to the thick film heater 2 from the outside, and an insulating protective film 4 formed on the surface of the thick film heater 2 to electrically insulate the thick film heater. )

[실시 예][Example]

본 실시 예는 다음과 같은 재료를 사용하여 평판형 내열성 유리 기판(1)과 절연층이 형성된 스텐레스(2) 위에 후막형 발열부가 구비된 조리용 핫 플레이트를 제작하였다. In the present embodiment, a hot plate for cooking having a thick film-type heating part was manufactured on the plate-type heat resistant glass substrate 1 and the stainless steel 2 on which the insulating layer was formed using the following materials.

(1) 내열성 유리 기판을 사용한 경우(1) When using a heat resistant glass substrate

후막 발열체(2)의 재료는 도전성 서멧 100 중량부, 은(Ag) 분말이 30중량부 및 결정화 유리분말 45중량부에 인쇄하기에 적합한 잉크 형태로 유지되도록 소정량의 유기물(PVB: poly vinyl Butyral, 실리콘소포제, 분산제, 용제 등)을 혼합하여 후막형 발열체의 페이스트를 제조하고, 상기 페이스트를 내열성 강화유리 또는 결정화 유리분말이 도포된 스텐레스에 설계된 형상으로 프린팅하고 건조 소결 후 후막의 두께를 10~20㎛인 후막형 발열체를 형성시켰다. 이때, 상기 유기물은 통상적으로 공지된 방법에 따른 상업적인 제품을 사용하였다.The material of the thick film heating element 2 is a predetermined amount of organic material (PVB: poly vinyl Butyral) such that 100 parts by weight of conductive cermet, 30 parts by weight of silver (Ag) powder, and 45 parts by weight of crystallized glass powder are maintained in ink form suitable for printing. , A silicone antifoaming agent, a dispersant, a solvent, etc.) to prepare a thick film-type heating element paste, and the paste is printed on a stainless steel coated with heat-resistant tempered glass or crystallized glass powder, and dried and sintered to have a thick film thickness of 10 to A thick film-like heating element having a thickness of 20 µm was formed. At this time, the organic material used a commercial product according to a conventionally known method.

그리고, 전극으로는 은(Ag)을 사용하였고, 절연 보호막으로는 실리카 졸에 알루미나를 혼합한 용액을 스프레이 방법으로 도포한 다음, 500℃에서 소결하여 후막형 발열부가 설치된 핫 플레이트 시제품을 제조하였다.In addition, silver (Ag) was used as an electrode, and a solution in which alumina was mixed with silica sol was applied as a spraying method as an insulating protective film, and then sintered at 500 ° C. to prepare a hot plate prototype having a thick film-type heating part.

(2) 절연층이 형성된 스텐레스 기판을 사용한 경우(2) In case of using stainless steel substrate with insulation layer

스텐레스 위에 결정화 유리 분말을 도포하고 상기 실시 예 (1)의 내열 강화유리 기판과 동일한 방법으로 시제품을 제조하였다.Crystallized glass powder was applied on stainless steel, and a prototype was prepared in the same manner as in the heat-resistant tempered glass substrate of Example (1).

[실험 예]Experimental Example

본 실험 예는 시제품의 전력 변환 효율을 측정하여 후막형 발열체의 효과를 확인하고자 하였다.In this experiment example, the effect of the thick film type heating element was measured by measuring the power conversion efficiency of the prototype.

(1) 유리 기판 시제품(1) glass substrate prototype

상기 실시 예의 시제품은 크기가 300mm×300mm×4mm이고, 발열체 면적은 60㎠인 상태에서 교류 220V를 인가할 경우 1300W의 전력을 얻었다. The prototype of the example had a size of 300 mm × 300 mm × 4 mm and a heating element area of 60 cm 2.

이의 결과, 이용할 수 있는 전력은 단위 cm2당 18∼25W에 해당되며, 따라서 전력 변환 효율은 98%임을 알 수 있다.As a result, the available power corresponds to 18 to 25W per unit cm 2 , thus, the power conversion efficiency is 98%.

이는 종래 전열기의 전력 변환 효율이 60% 이하에 불과하다는 것과 비교하면 월등히 우수하다는 사실을 알 수 있다. This can be seen that the power conversion efficiency of the conventional heater is much better than only 60% or less.

(2) 스텐레스 시제품(2) stainless steel prototype

전열적 전기적 특성을 측정 한 결과 1300W에 28W/㎠의 와트 밀도를 갖지며 효율이 98%이상의 고효율 후막 전열 장치의 성능을 나타내었다. 일반적인 니크롬, 텅스텐 발열체의 전력밀도는 10W/㎠이하의 낮은 값을 갖고 있다.As a result of measuring the electrical characteristics, the watt density of 28W / ㎠ at 1300W was shown and the efficiency of the high-efficiency thick film heater was more than 98%. The power density of general nichrome and tungsten heating elements has a low value of 10 W / cm 2 or less.

따라서, 전술한 바와 같이, 종래의 경우 전력 변환 효율은 60% 이하 정도에 불과하나 본 고안의 경우 98% 정도로 매우 우수하고, 본 고안에서 사용되는 후막 재료는 세라믹과 금속의 화합물인 서멧과 공기 중에서 산화가 일어나지 않는 귀금속의 혼합체로 종래의 니크롬 또는 텅스텐, 몰리브덴 물질에 의한 전열장치와는 달리 온도의 변화에 따른 발열체의 저항 변화가 적고, 따라서 발열체의 온도 특성이 안정적이며 정밀한 조정이 가능하다.Therefore, as described above, the conventional power conversion efficiency is only about 60% or less, but in the present invention is very good as about 98%, the thick film material used in the present invention is a cermet and air of a compound of ceramic and metal It is a mixture of noble metals that does not occur oxidation, unlike the conventional heat exchanger made of nichrome, tungsten, or molybdenum material, there is little change in resistance of the heating element according to the change of temperature, and thus temperature characteristics of the heating element are stable and precise adjustment is possible.

이상과 같이, 후막 형태의 발열부를 이용하는 본 고안의 핫 플레이트는 종래의 전열기에 비하여 제조 원가가 낮고, 가벼우며, 온도를 올리고 내리는데 걸리는 시간이 현저히 단축되어 전력의 낭비를 크게 줄이는 효과가 있다.As described above, the hot plate of the present invention using the heat generating part in the form of a thick film has a lower manufacturing cost, lighter weight, and a shorter time taken to raise and lower the temperature than the conventional heater, thereby greatly reducing the waste of power.

또한, 본 고안의 박막형 전열기는 휠 수 있는 재료 위에 제작할 수 있어서 전열기의 구조와 모양이 자유롭게 변형되며, 전열기의 성능 및 응용 범위를 크게 확대시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the thin film heater of the present invention can be manufactured on the material that can be bent, the structure and shape of the heater is freely deformed, there is an effect that can greatly expand the performance and application range of the heater.

도 1 은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 후막형 발열체가 구비된 핫 플레이트의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a hot plate with a thick film-type heating element according to a preferred embodiment of the present invention,

도 2 는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 후막형 발열체가 구비된 핫 플레이트의 평면도이다.2 is a plan view of a hot plate with a thick-film heating element according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 고안의 따라 후막형 발열체가 구비된 핫 플레이트의 사시도이다.3 is a perspective view of a hot plate provided with a thick-film heating element according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 기판 2 : 후막형 발열체1: Substrate 2: Thick Film Heating Element

3 : 전극 4 : 절연 보호막3: electrode 4: insulation protective film

Claims (4)

핫 플레이트에 있어서,In the hot plate, 내열성 강화유리 또는 스텐레스로 이루어지는 기판;A substrate made of heat resistant tempered glass or stainless steel; 상기 기판(1)의 일측면에 도전성 서멧과, 백금, 금, 은 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 귀금속 및 유리분말을 포함한 페이스트를 소결 부착하여 후막을 형성시킨 후막형 발열체; 및A thick film heating element formed by forming a thick film by sintering and attaching a conductive cermet and a paste including a precious metal and a glass powder selected from the group consisting of platinum, gold, silver and alloys thereof to one side of the substrate 1; And 상기 발열체에 연결되어, 외부 전류를 공급하여 발열체를 발열시키는 전극을 포함하여 이루어지는 조리용 핫 플레이트.And a electrode connected to the heating element and supplying an external current to generate the heating element. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 후막형 발열체의 페이스트는 도전성 서멧 100 중량부에 귀금속 20∼35 중량부 및 유리분말 45∼55 중량부가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조리용 핫 플레이트.The thick film-type heating element paste is a hot plate for cooking, characterized in that 100 parts by weight of the conductive cermet includes 20 to 35 parts by weight of noble metal and 45 to 55 parts by weight of glass powder. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 후막형 발열체 상에 실리카 졸 또는 티나니아 졸 100 중량부에 알루미나, 질화알루미늄 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 절연분말 35∼50 중량부가 혼합된 용액을 도포하고 400∼500℃에서 열처리하여 형성시킨 절연 보호막(4)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 조리용 핫 플레이트.Insulation formed by applying a solution containing 35 to 50 parts by weight of an insulating powder selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, and silica to 100 parts by weight of the silica sol or tinania sol on the thick film-type heating element and heat-treating at 400 to 500 ° C. A cooking hot plate, further comprising a protective film (4). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 스텐레스 기판부는 유리분말을 도포하여 유리분말층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 조리용 핫 플레이트.Stainless steel substrate is a hot plate for cooking, characterized in that the glass powder is further coated by applying a glass powder.
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