KR200448475Y1 - Heater using paste composition - Google Patents
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Abstract
페이스트 조성물을 이용한 히터가 개시된다. 본 고안의 페이스트 조성물을 이용한 히터는, 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나와 은을 포함하거나, 루테늄과 팔라듐에서 선택된 적어도 하나와 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나와 은을 포함하는 페이스트 조성물을 갖는 적어도 하나의 발열저항체; 발열저항체가 배치되는 기판; 및 발열저항체 측으로 수분이 유입되는 것을 방지하기 위하여 발열저항체를 덮는 판재 형상의 방수부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면, 전력 소모량이 적으면서도 안정적인 전력 소모량을 가질 뿐만 아니라, 기존의 히터에 비해 안전성이 향상된 히터의 제작이 가능해진다.A heater using a paste composition is disclosed. Heater using the paste composition of the present invention, a paste containing at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers, or at least one selected from ruthenium and palladium and at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers and silver At least one exothermic resistor having a composition; A substrate on which the heat generating resistor is disposed; And a plate-shaped waterproof member covering the heat generating resistor to prevent moisture from flowing into the heat generating resistor. According to the present invention, not only has a low power consumption but also has a stable power consumption, and it is possible to manufacture a heater having improved safety compared to a conventional heater.
히터, 페이스트, 하우징, 운모 Heater, paste, housing, mica
Description
본 고안은 페이스트 조성물을 이용한 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 페이스트 조성물을 발열저항체로 사용함으로써, 전력 소모량이 적으면서도 안정적인 전력 소모량을 가질 뿐만 아니라 기존의 히터에 비하여 안전성이 향상된 페이스트 조성물을 이용한 히터에 관한 것이다.The present invention relates to a heater using a paste composition, and more particularly, by using the paste composition as a heat generating resistor, not only has a low power consumption but a stable power consumption, and a paste composition having improved safety compared to a conventional heater. It is about a heater.
일반적인 발열체용 페이스트에는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru)계 산화물이 주로 사용되고 있다.Silver (Ag), palladium (Pd), and ruthenium (Ru) -based oxides are mainly used for general heating pastes.
이러한 발열체용 페이스트에 사용되는 저저항 도전성 물질인 은(Ag)은 양의 온도저항계수를 갖기 때문에 자체로는 발열 저항으로 사용하기 어렵다. 따라서, 이를 보완하기 위해 발열체용 페이스트에 팔라듐(Pd)과 루테늄(Ru)이 첨가되고, 루테늄(Ru)의 경우에는 은(Ag)에 비하여 비저항이 높기 때문에 낮은 저항값을 갖기 위해서는 고가의 루테늄(Ru)이 다량으로 첨가되어야 한다. 그러나 이러한 은(Ag) 대비 루테늄(Ru) 비율의 증가는 저항의 증가를 가져오기 때문에 루테늄(Ru)의 첨가량에는 한계가 있다.Silver (Ag), which is a low-resistance conductive material used in such a heating element paste, has a positive temperature resistance coefficient and thus is difficult to use as a heat generating resistance by itself. Therefore, to compensate for this, palladium (Pd) and ruthenium (Ru) are added to the heating element paste, and in the case of ruthenium (Ru), since the specific resistance is higher than that of silver (Ag), expensive ruthenium ( Ru) must be added in large amounts. However, since the increase of the ruthenium (Ru) to silver (Ag) ratio leads to an increase in resistance, the amount of ruthenium (Ru) added is limited.
또한, 세정기용 순간 온수 장치 등에 사용되는 발열체는 일반적으로 루테늄 계열로서, 소정의 간격을 두고 복수 개가 고온에서 소성된 상태에서 기판에 프린팅되는 구조를 따르는데, 이러한 발열체의 경우 온도 상승에 따라 저항이 증가하게 되고 결국 전력 소모량이 증가하게 되는 문제점이 있었으며, 안정된 온도저항계수를 확보할 수 없는 문제점이 함께 내포되어 있다.In addition, the heating elements used in the instantaneous hot water device for a scrubber are generally ruthenium-based, and a plurality of heating elements are printed on the substrate in a state where a plurality of pieces are fired at a high temperature at predetermined intervals. There was a problem that the power consumption is increased and eventually increased, and there is a problem that can not secure a stable temperature resistance coefficient.
이러한 발열체의 문제와 함께 종래기술에 따른 히터는, 발열체의 상측에 방수 캡을 결합함으로써 발열체 측으로 외부의 수분이 유입되지 못하도록 하였으나, 방수 캡은 별도의 금형을 제작하고 폴리머 등을 금형에 부은 후 사출 성형하는 방법에 의하여 만들어지므로 히터의 단가를 상승시킬 뿐만 아니라, 히터 전체의 두께를 증가시켜 슬림(Slim)한 형태의 히터를 제작할 수 없게 만드는 요인이 된다.The heater according to the prior art with the problem of such a heating element, by combining the waterproof cap on the upper side of the heating element to prevent the external moisture to flow into the heating element side, the waterproof cap is manufactured after the injection of a separate mold and pouring the polymer into the mold Since it is made by the method of molding, not only increases the unit cost of the heater, but also increases the thickness of the entire heater, thereby making it impossible to manufacture a slim type heater.
또한, 폴리머는 내열온도가 100℃ 미만에 불과하므로, 냉각수가 공급되지 않는 경우 발열체의 온도가 과도하게 상승함에 따라 발열체 온도가 방수 캡의 내열온도를 초과하게 되면 방수 캡 자체가 녹아내리게 되며, 이 경우 히터의 외부를 덮는 하우징과 히터 상호 간에 전기적 쇼트가 발생하게 되고, 이에 따라 히터가 파손될 뿐만 아니라 화재의 위험성이 가중되는 문제점이 있다.In addition, since the polymer has a heat resistance temperature of less than 100 ° C., when the cooling water is not supplied, as the temperature of the heating element is excessively increased, when the heating element temperature exceeds the heat resistance temperature of the waterproof cap, the waterproof cap itself melts. In this case, an electrical short occurs between the housing and the heater that cover the outside of the heater, and thus there is a problem that not only the heater is damaged but also the risk of fire increases.
본 고안의 목적은, 전력 소모량이 적으면서도 안정적인 전력 소모량을 가질 뿐만 아니라, 기존의 히터에 비해 안전성이 향상된 히터를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a heater having a low power consumption and a stable power consumption as well as improved safety compared to a conventional heater.
상기 목적은, 본 고안에 따라, 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나와 은을 포함하거나, 루테늄과 팔라듐에서 선택된 적어도 하나와 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나와 은을 포함하는 페이스트 조성물을 갖는 적어도 하나의 발열저항체; 상기 발열저항체가 배치되는 기판; 및 상기 발열저항체 측으로 수분이 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 발열저항체를 덮는 판재 형상의 방수부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트 조성물을 이용한 히터에 의하여 달성된다.The object is, according to the present invention, a paste composition comprising at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers and silver, or at least one selected from ruthenium and palladium and at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers and silver At least one heating resistor having; A substrate on which the heat generating resistor is disposed; And it is achieved by a heater using a paste composition characterized in that it comprises a plate-shaped waterproof member covering the heat generating resistor in order to prevent water from flowing into the heat generating resistor side.
여기서, 상기 방수부재는 운모 판일 수 있다.Here, the waterproof member may be a mica plate.
상기 방수부재의 테두리는 실링(Sealing)부재에 의하여 실링 처리될 수 있다.The edge of the waterproof member may be sealed by a sealing member.
상기 실링부재는 에폭시 재질일 수 있다.The sealing member may be an epoxy material.
상기 방수부재가 결합되지 않은 상기 기판의 후면은 테프론 코팅이 되어 있을 수 있다.The back surface of the substrate to which the waterproof member is not coupled may be Teflon coated.
상기 페이스트 조성물은, 상기 페이스트 조성물 100중량부에 대하여, 상기 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나는 0.01 내지 20중량부로 포함될 수 있다.The paste composition, based on 100 parts by weight of the paste composition, at least one selected from the carbon nanotubes and carbon fibers may be included in 0.01 to 20 parts by weight.
상기 페이스트 조성물은, 상기 은 5 내지 60중량부; 상기 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부; 유리 프릿 5 내지 40중량부; 및The paste composition, the silver 5 to 60 parts by weight; 0.01 to 20 parts by weight of at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers; 5 to 40 parts by weight of glass frit; And
유기 바인더 10 내지 40 중량부를 포함할 수 있다.10 to 40 parts by weight of the organic binder may be included.
상기 페이스트 조성물은, 상기 은 10 내지 60중량부; 상기 루테늄 0.25 내지 20중량부; 상기 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부; 유리 프릿 5 내지 35중량부; 및 유기 바인더 10 내지 40 중량부를 포함할 수 있다.The paste composition, the silver 10 to 60 parts by weight; 0.25 to 20 parts by weight of the ruthenium; 0.01 to 20 parts by weight of at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers; 5 to 35 parts by weight of glass frit; And 10 to 40 parts by weight of the organic binder.
상기 페이스트 조성물은, 상기 은 10 내지 60중량부; 상기 팔라듐 0.25 내지 20중량부; 상기 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부; 유리 프릿 5 내지 35중량부; 및 유기 바인더 10 내지 40중량부를 포함할 수 있다.The paste composition, the silver 10 to 60 parts by weight; 0.25 to 20 parts by weight of the palladium; 0.01 to 20 parts by weight of at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers; 5 to 35 parts by weight of glass frit; And 10 to 40 parts by weight of the organic binder.
상기 페이스트 조성물은, 상기 은 10 내지 60중량부; 상기 루테늄 0.25 내지 5중량부; 상기 팔라듐 0.25 내지 10중량부; 상기 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부; 유리 프릿 5 내지 35중량부; 및 유기 바인더 10 내지 40중량부를 포함할 수 있다.The paste composition, the silver 10 to 60 parts by weight; 0.25 to 5 parts by weight of the ruthenium; 0.25 to 10 parts by weight of the palladium; 0.01 to 20 parts by weight of at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers; 5 to 35 parts by weight of glass frit; And 10 to 40 parts by weight of the organic binder.
상기 탄소나노튜브는 100 내지 600㎡/g 범위의 비표면적을 가질 수 있다.The carbon nanotubes may have a specific surface area in the range of 100 to 600 m 2 / g.
상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브, 단일벽 탄소나노튜브, 및 박벽 탄소나노튜브에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The carbon nanotubes may include at least one selected from multi-walled carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes, and thin-walled carbon nanotubes.
상기 탄소섬유는 탄소나노섬유일 수 있다.The carbon fiber may be carbon nanofibers.
상기 유리 프릿은 400 내지 850℃의 연화점을 가질 수 있다.The glass frit may have a softening point of 400 to 850 ° C.
본 고안에 의하면, 저항체 크기에 따른 면저항값 및 온도저항계수의 변화가 적으며, 낮은 면저항값 및 온도저항계수를 갖는 다수의 발열저항체를 이용함으로써, 전력 소모량이 적으면서도 안정적인 전력 소모량을 가질 뿐만 아니라, 기존의 방수 캡을 판재 형상의 방수부재로 대체하여 안전성이 향상된 히터의 제작이 가능해진다.According to the present invention, there are few changes in the sheet resistance value and the temperature resistance coefficient according to the size of the resistor, and by using a plurality of heat generating resistors having a low sheet resistance value and the temperature resistance coefficient, not only has a low power consumption but also a stable power consumption. By replacing the existing waterproof cap with a plate-shaped waterproof member, it is possible to manufacture a heater with improved safety.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 고안을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 고안의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present invention, a description of a function or configuration already known will be omitted to clarify the gist of the present invention.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 페이스트 조성물을 이용한 히터의 일부를 절개한 평면도이며, 도 2는 도 1의 페이스트 조성물을 이용한 히터의 측면 요부도이고, 도 3은 도 1의 페이스트 조성물을 이용한 히터의 배면도이다.1 is a plan view of a part of the heater using a paste composition according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view of the heater using the paste composition of Figure 1, Figure 3 is a paste composition of Figure 1 It is a rear view of the used heater.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 페이스트 조성물을 이용한 히터(1)는 전류의 공급에 따라 열을 발산하는 복수 개의 발열저항체(300)와, 발열저항체(300)가 배치되는 기판(100)과, 기판(100) 및 발열저항체(300) 사이에 게재되는 절연층(200)과, 발열저항체(300)를 덮도록 기판에 결합되는 방수부재(400)를 포함한다.1 to 3, a
발열저항체(300)는, 본 고안에 따른 페이스트 조성물을 이용한 히터(1)에서 열을 발생시키는 구성으로, 보다 자세한 사항은 후술한다.The heat generating
기판(100)은 발열저항체(300)가 배열되기 위한 표면적을 제공하는 판재 형상의 부재로, 도 4에 도시된 하우징(700)의 내부에 결합된다.The
와이어 등을 통해 발열저항체(300)에 전류가 공급되면, 발열저항체(300)는 히터(1)가 목적하는 온도에 이르기까지 열을 발산하게 되는데, 이렇게 발산된 열은 기판(100)을 통해 유체에 전달되게 되므로, 기판(100)은 산화 알루미늄 또는 스테인레스강 등의 열 전도율이 높은 재질을 사용하여 제작하는 것이 바람직하다.When a current is supplied to the
또한, 도 3을 참조하면, 발열저항체(300)들이 배치되지 않는 기판(100)의 배면은 테프론(110) 코팅이 되어 있으며, 물과 접촉성이 낮은 테프론(110)의 특성상 히터(1)의 사용에 따라 유체(예컨대, 물)가 기판(100)의 배면을 따라 흐르는 경우라도, 히터(1)에서 발생할 수 있는 누설 전류를 차단할 수 있으며, 히터(1) 자체에 녹이 스는 것도 감소시킬 수 있다.In addition, referring to FIG. 3, the back surface of the
도 1 및 도 2를 참조하면, 절연층(200)은 기판(100) 및 발열저항체(300) 사이와, 발열저항체(300) 및 방수부재(400) 사이에 게재되어 기판(100) 및 발열저항체(300) 상호 간의 전기적 쇼트를 방지하기 위해 마련되는 구성으로, 제1 절연층(210), 제2 절연층(220) 및 제3절연층(230)을 포함한다.1 and 2, the
제1 절연층(210)은 기판(100)의 면적에 대응하여 기판(100) 및 발열저항체(300) 상호 간의 전기적 쇼트를 방지하는 역할을 담당하며, 제2 절연층(220)은 제1 절연층(210)보다 작은 크기로 구성되어 제1 절연층(210) 상면에 결합된다. 즉, 제2 절연층(220)은 발열저항체(300)의 길이보다 약간 큰 정도의 크기로 구성될 수 있으며, 이에 따라 절연물질 소모량을 줄이면서도 기판(100) 및 발열저항체(300) 상호 간의 전기적 쇼트를 안전하게 방지할 수 있도록 한다.The first
또한, 발열저항체(300) 상측으로는 제3 절연층(230)이 결합되어 하우징(700)과 발열저항체(300) 간의 쇼트를 방지하는 역할을 담당한다.In addition, the third
제1 절연층(210), 제2 절연층(220) 및 제3 절연층(230)은 각각 알루미나, 실 리카, 마그네시아 등의 산화금속 막을 코팅하여 완성되며, 코팅방법으로는 ALD/CVD 방법, 스퍼터나 Evaporation, Sol-gel법 등 다양한 방법을 따른다. 물론 절연물질 및 코팅방법은 전술한 예에 한정되는 것이 아니며, 절연층(200)의 기능을 수행할 수 있는 한, 본 고안의 권리범위는 절연층(200)에 사용되는 절연물질 및 절연물질의 코팅방법에 의하여 제한되지 않는다.The first
방수부재(400)는 발열저항체(300)가 배치된 기판(100)의 상면에 발열저항체(300)를 덮도록 기판(100)과 결합되는 부재로, 히터(1)의 외부로부터 유입되는 수분이 발열저항체(300)의 내부로 스며들지 못하도록 막는 역할을 담당한다.The
본 실시예의 경우 방수부재(400)는 발열저항체(300)를 덮는 일정한 두께의 운모(Mica) 판을 말하며, 폴리머로 제작되는 종래기술의 방수 캡(미도시)을 본 실시예에 따른 운모 재질의 방수부재(400)로 대체하는 경우, 우수한 내열온도를 가지면서도 히터(1) 전체의 두께를 감소시킬 수 있는 결과를 얻을 수 있다. 즉, 운모는 내열온도가 700℃ 이상이므로 폴리머로 만들어진 종래기술의 방수 캡(미도시)보다 우수한 열 안전성을 가질 뿐만 아니라, 절연성, 중량 및 두께의 측면에서도 여러 장점을 갖는다.In the present embodiment, the
도 2 및 도 3을 참조하면, 테프론(110) 코팅이 된 기판(100)의 배면으로는 가열하고자 하는 유체(예컨대, 물)가 흐르게 되는데, 이러한 유체는 히터(1)의 과열, 즉 발열저항체(300)의 과열을 방지하는 냉각수의 역할을 겸한다. 따라서, 히터(1)의 작동 중 물공급이 차단되면 발열저항체(300)가 과열될 수 있으며, 이 경우 종래기술에 따른 히터(미도시)는 방수 캡(미도시)이 녹아내리고, 이에 따라 발열 체(미도시)가 파손될 뿐만 아니라 발열체(미도시) 및 하우징(미도시) 상호 간의 전기적 쇼트로 인해 화재가 발생할 가능성이 높아진다.Referring to FIGS. 2 and 3, a fluid (eg, water) to be heated flows to the back surface of the Teflon 110 coated
하지만, 본 실시예에 따른 히터(1)는, 폴리머 재질의 방수 캡(미도시)에 대체하여 내열 온도가 높은 운모 재질의 방수부재(400)를 사용함으로써 발열저항체(300)의 과열에 따른 히터(1)의 파손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 발열저항체(300) 및 하우징(700,도 4 참조) 상호 간의 전기적 쇼트를 방지할 수 있는 장점을 갖는다.However, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 방수부재(400)는 발열저항체(300)를 덮도록 기판(100)의 상면에 배치된 후 실링부재(500)에 의하여 기판(100)과 결합된다. 여기서, 실링부재(500)는 에폭시가 사용되며, 다만 본 고안의 권리범위는 실링부재(500)의 실시 유형에 의하여 제한되지 않는다. 방수부재(400)는 실링부재(500)에 의하여 기판(100)에 실링(Sealing) 처리됨으로써, 수분이 외부로부터 발열저항체(300) 측으로 유입되는 것을 차단할 수 있게 된다.1 and 2, the
발열저항체(300)는 전류의 공급에 따라 열을 발산시키는 히터(1)에서 열을 발생시키는 부분으로 후술하는 바와 같이 다양한 성분을 포함하는 페이스트 조성물로 제작될 수 있다.The heat generating
이하, 본 명세서에서의 은(Ag)은 순수한 은(Ag)뿐만 아니라 은(Ag) 산화물 또는 은(Ag) 화합물을 포함하고, 루테늄(Ru) 또한 순수한 루테늄(Ru)뿐만 아니라 루테늄(Ru) 산화물 또는 루테늄(Ru) 화합물을 포함하며, 팔라듐(Pd) 또한 순수한 팔라듐(Pd) 뿐만 아니라 팔라듐(Pd) 산화물 또는 팔라듐(Pd) 화합물을 포함한다.Hereinafter, silver (Ag) in the present specification includes not only pure silver (Ag) but also silver (Ag) oxide or silver (Ag) compound, and ruthenium (Ru) is also pure ruthenium (Ru) as well as ruthenium (Ru) oxide. Or ruthenium (Ru) compounds, and palladium (Pd) also includes palladium (Pd) oxide or palladium (Pd) compounds as well as pure palladium (Pd).
본 실시예에 따른 페이스트 조성물은 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)와 탄소섬유(carbon fiber)에서 선택된 적어도 하나와 은(Ag)을 포함하는 이루어진다.The paste composition according to the present exemplary embodiment includes at least one selected from carbon nanotubes (CNTs) and carbon fibers and silver (Ag).
은(Ag)은 저 저항용 도전성 물질로서, 열과 전기에 대하여 우수한 도체이지만, 양의 온도저항계수를 갖기 때문에, 그 자체로는 발열 저항으로 사용하기에는 어려움이 있다.Silver (Ag) is a low-resistance conductive material and is a good conductor against heat and electricity, but has a positive temperature resistance coefficient, which makes it difficult to use as a heat generating resistor by itself.
이러한 은(Ag)의 단점을 극복하기 위해, 구리(Cu)에 필적하는 전기 전도도를 가지면서도, 음의 온도저항계수를 갖는 탄소나노튜브 및/또는 탄소섬유를 함께 혼합하여, 저항의 증가를 억제하면서도 동시에 안정된 온도 저항 계수를 갖는 발열체용 페이스트 조성물을 제공할 수 있다.In order to overcome this disadvantage of silver (Ag), carbon nanotubes and / or carbon fibers having a negative electrical resistance coefficient while mixing with copper (Cu) are mixed together to suppress an increase in resistance. At the same time, a paste composition for a heating element having a stable temperature resistance coefficient can be provided.
보다 상세하게 설명하면, 페이스트 조성물은 은(Ag) 5 내지 60중량부, 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부, 유리 프릿(glass flit) 5 내지 40중량부, 및 유기 바인더 10 내지 40중량부를 포함하여 이루어진다.In more detail, the paste composition may contain 5 to 60 parts by weight of silver (Ag), 0.01 to 20 parts by weight of at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers, 5 to 40 parts by weight of glass flit, and an organic binder. It comprises 10 to 40 parts by weight.
상술한 중량부 범위의 은(Ag)은 페이스트 조성물이 낮은 저항값을 갖도록 하며, 페이스트 조성물이 기판에 적용되어 저항체막을 형성시키는 경우, 저항체막이 고온으로 발열되어 손상되는 것을 방지한다.The silver (Ag) in the above-described weight part range causes the paste composition to have a low resistance value, and when the paste composition is applied to the substrate to form a resistor film, the resistor film is prevented from being heated to high temperatures and being damaged.
또한, 유리 프릿은 페이스트 조성물의 바인더(binder)로서, 상술한 중량부 범위의 유리 프릿은 페이스트 조성물이 기판에 적용되어 저항체막을 형성하는 경우, 저항체막의 강도를 증가시키고, 저항체막의 기판에의 부착력을 증가시킬 뿐만 아니라, 낮은 면저항값과 온도저항계수를 갖도록 한다.In addition, the glass frit is a binder of the paste composition, and the glass frit in the above-described weight part range increases the strength of the resistive film when the paste composition is applied to the substrate to form the resistive film, and provides adhesion of the resistive film to the substrate. As well as increasing, it has a low sheet resistance value and a temperature resistance coefficient.
또한, 유기 바인더는 페이스트 조성물 내의 각 구성 성분의 분산을 용이하게 하고, 페이스트 조성물의 실크 인쇄 시 인쇄 도막의 균일성을 확보하기 위한 적절한 점도를 제공한다. 이러한 유기 바인더로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 에틸셀룰로즈, 메틸셀룰로즈, 니트로셀룰로즈, 카복시메틸셀룰로즈 등의 셀룰로즈 유도체와 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄 등의 수지 성분이 사용될 수 있다.In addition, the organic binder facilitates dispersion of each constituent in the paste composition and provides an appropriate viscosity for ensuring uniformity of the print coating film during silk printing of the paste composition. Although it does not specifically limit as such an organic binder, For example, cellulose derivatives, such as ethyl cellulose, methyl cellulose, nitro cellulose, and carboxymethyl cellulose, resin, such as an acrylic acid ester, methacrylic acid ester, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral Ingredients can be used.
또한, 탄소나노튜브 또는 탄소섬유는 전체 페이스트 조성물 100중량부에 대해, 예를 들어 약 0.01 내지 20중량부로 포함될 수 있다. 탄소나노튜브 또는 탄소섬유는 무게 대비 부피비가 매우 크기 때문에 소량으로 페이스트 조성물에 존재하더라도 페이스트 조성물의 점도 유지가 가능하고, 유리 프릿의 바인더로서의 역할을 돕는다.In addition, carbon nanotubes or carbon fibers may be included, for example, about 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total paste composition. Carbon nanotubes or carbon fibers can maintain the viscosity of the paste composition even when present in the paste composition in a small amount because the volume to volume ratio is very large, and serves as a binder of the glass frit.
탄소나노튜브는 예를 들어 100 내지 600㎡/g 범위의 비표면적을 가질 수 있으며, 예를 들어 다중벽 탄소나노튜브, 단일벽 탄소나노튜브, 및 박벽 탄소나노튜브에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 페이스트 조성물에 적용되는 탄소섬유는 예를 들어 탄소나노섬유일 수 있다.The carbon nanotubes may have, for example, a specific surface area in the range of 100 to 600 m 2 / g, and may include, for example, at least one selected from multi-walled carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes, and thin-walled carbon nanotubes. have. In addition, the carbon fiber applied to the paste composition may be, for example, carbon nanofibers.
상술한 다중벽 탄소나노튜브, 단일벽 탄소나노튜브 등의 탄소나노튜브는 열전도도와 전기전도도가 우수하여 가장 활용도가 높으며 산화 온도가 비교적 높아 상대적으로 높은 온도의 발열체의 소재로 적합하며, 탄소나노섬유는 탄소나노튜브 보다 열전도도와 전기전도도는 떨어지나 가격이 저렴하며 상대적으로 낮은 온도의 발열체의 소재로 적용하기 용이하다.Carbon nanotubes such as multi-walled carbon nanotubes and single-walled carbon nanotubes described above have the highest thermal conductivity and electrical conductivity, and thus have the highest utilization, and are relatively suitable for heating materials having relatively high temperatures due to their high oxidation temperature. Thermal conductivity and electrical conductivity are lower than carbon nanotubes, but the price is cheaper and it is easy to apply as a material of heating element of relatively low temperature.
이외에도, 본 실시예에 따른 페이스트 조성물에는 점도를 조절하기 위하여, 예를 들어 터피놀, 부틸칼비톨 아세테이트, 부틸칼비톨 등의 유기 용매가 포함될 수 있다.In addition, the paste composition according to the present embodiment may include, for example, an organic solvent such as terpinol, butyl carbitol acetate, butyl carbitol, etc. to adjust the viscosity.
또한, 본 실시예에 따른 페이스트 조성물은 탄소나노튜브 및 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나와 은(Ag)과, 루테늄(Ru)을 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the paste composition according to the present embodiment may include at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers, silver (Ag), and ruthenium (Ru).
보다 상세하게 설명하면, 페이스트 조성물은 은(Ag) 10 내지 60중량부, 루테늄(Ru) 0.25 내지 20중량부, 탄소나노튜브와 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부, 유리 프릿 5 내지 35중량부, 및 유기 바인더 10 내지 40중량부를 포함하여 이루어진다.In more detail, the paste composition includes 10 to 60 parts by weight of silver (Ag), 0.25 to 20 parts by weight of ruthenium (Ru), 0.01 to 20 parts by weight of at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers, and glass frit 5 to 35 It comprises by weight, and 10 to 40 parts by weight of the organic binder.
루테늄(Ru)은 음의 온도저항계수를 갖는 것으로, 상술한 중량부 범위의 루테늄은 페이스트 조성물이 낮은 저항값을 갖도록 하고, 페이스트 조성물이 기판에 적용되어 저항체막을 형성하는 경우 막의 표면 평활성을 증가시킨다.Ruthenium (Ru) has a negative temperature resistance coefficient. The ruthenium in the above weight parts ranges the paste composition to have a low resistance value, and increases the surface smoothness of the film when the paste composition is applied to a substrate to form a resistive film. .
이러한 페이스트 조성물에서 루테늄(Ru) 이외에 은(Ag), 탄소나노튜브, 탄소섬유, 유리 프릿, 및 유기 바인더는 앞서 살핀 페이스트 조성물에서와 실질적으로 동일하므로, 여기에서는 중복되는 설명은 생략한다.In this paste composition, in addition to ruthenium (Ru), silver (Ag), carbon nanotubes, carbon fibers, glass frits, and organic binders are substantially the same as in the salping paste composition, and thus, redundant descriptions thereof will be omitted.
또한, 페이스트 조성물은 탄소나노튜브 및 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나와, 은(Ag)과, 팔라듐(Pd)을 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the paste composition may include at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers, silver (Ag), and palladium (Pd).
보다 상세하게 설명하면, 페이스트 조성물은 은(Ag) 10 내지 60중량부, 팔라듐(Pd) 0.25 내지 20중량부, 탄소나노튜브 및 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부, 유리 프릿 5 내지 35중량부, 및 유기 바인더 10 내지 40중량부를 포함하여 이루어진다.In more detail, the paste composition comprises 10 to 60 parts by weight of silver (Ag), 0.25 to 20 parts by weight of palladium (Pd), at least one of 0.01 to 20 parts by weight selected from carbon nanotubes and carbon fibers, and glass frit 5 to 35 It comprises by weight, and 10 to 40 parts by weight of the organic binder.
팔라듐(Pd)은 양의 온도저항계수를 갖는 은(Ag)을 보완하기 위한 것으로, 상술한 중량부 범위의 팔라듐(Pd)은 페이스트 조성물이 기판에 적용되어 저항체막을 형성하는 경우 막의 기계적 물성을 향상시킨다.Palladium (Pd) is intended to supplement silver (Ag) having a positive temperature resistance coefficient, and the above-mentioned weight range of palladium (Pd) improves the mechanical properties of the film when the paste composition is applied to a substrate to form a resistive film. Let's do it.
팔라듐(Pd) 이외의 은(Ag), 탄소나노튜브, 탄소섬유, 유리 프릿, 및 유기 바인더는 본 발명의 일 실시예에 따른 페이스트 조성물에서와 실질적으로 동일하므로, 여기에서는 중복되는 설명은 생략한다.Silver (Ag), carbon nanotubes, carbon fibers, glass frits, and organic binders other than palladium (Pd) are substantially the same as in the paste composition according to one embodiment of the present invention, and thus redundant descriptions are omitted here. .
또한, 페이스트 조성물은 탄소나노튜브 및 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나와, 은(Ag), 루테늄(Ru)과, 팔라듐(Pd)을 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the paste composition may include at least one selected from carbon nanotubes and carbon fibers, silver (Ag), ruthenium (Ru), and palladium (Pd).
보다 상세하게 설명하면, 페이스트 조성물은 은(Ag) 10 내지 60중량부, 루테늄(Ru) 0.25 내지 5중량부, 팔라듐(Pd) 0.25 내지 10중량부, 탄소나노튜브 및 탄소섬유에서 선택된 적어도 하나 0.01 내지 20중량부, 유리 프릿 5 내지 35중량부, 및 유기 바인더 10 내지 40중량부를 포함하여 이루어진다. In more detail, the paste composition comprises at least one selected from 10 to 60 parts by weight of silver (Ag), 0.25 to 5 parts by weight of ruthenium (Ru), 0.25 to 10 parts by weight of palladium (Pd), carbon nanotubes and carbon fibers. To 20 parts by weight, 5 to 35 parts by weight of glass frit, and 10 to 40 parts by weight of organic binder.
은(Ag), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd)과 탄소나노튜브, 탄소나노섬유는 상술한 바와 같은 실시예들에서 설명된 바와 실질적으로 동일하므로, 여기에서는 중복되는 설명은 생략한다.Silver (Ag), ruthenium (Ru), palladium (Pd) and carbon nanotubes, carbon nanofibers are substantially the same as described in the above-described embodiments, and thus redundant descriptions are omitted here.
본 실시예에 따른 페이스트 조성물들은 은(Ag), 루테늄(Ag) 등의 발열에 따른 저항 증가분과 탄소나노튜브 등의 저항 감소분이 서로 상쇄됨으로서, 발열에 따른 저항의 변화를 줄일 수 있다. 이는 발열 전후의 저항의 변화가 거의 없음을 의 미하며, 발열체의 저항 설계의 용이성과 안정성을 가질 수 있음을 의미한다.In the paste compositions according to the present embodiment, the increase in resistance due to heat generation such as silver (Ag) and ruthenium (Ag) and the decrease in resistance such as carbon nanotubes cancel each other, thereby reducing the change in resistance due to heat generation. This means that there is almost no change in resistance before and after heating, and it means that the resistance of the heating element can be easily designed and stable.
이하, 실험예들과 비교예들을 통하여 페이스트 조성물들을 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실험예들은 본 실시예에 따른 발열저항체(300)에 사용되는 페이스트 조성물들을 예시하기 위한 것으로서 본 고안이 하기 실험예들에 의하여 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다.Hereinafter, the paste compositions will be described in detail through experimental and comparative examples. However, the following experimental examples are for illustrating the paste compositions used in the
실험예Experimental Example 1 One
은(Ag) 분말 40중량부, 팔라듐(Pd) 분말 5중량부, 단일벽 탄소나노튜브 10중량부, 유리 프릿 35중량부 및 에틸셀룰로즈 10중량부에 테레비네올을 가하여 점도를 조정한 후, 3롤로 분산 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. 40 parts by weight of silver (Ag) powder, 5 parts by weight of palladium (Pd) powder, 10 parts by weight of single-wall carbon nanotubes, 35 parts by weight of glass frit and 10 parts by weight of ethyl cellulose were added to adjust the viscosity, and then 3 The paste composition was prepared by dispersion mixing with a roll.
알루미나(Al2O3) 기판에 상기 페이스트 조성물을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 0.3mm × 450mm 크기의 도막을 형성한 후, 이를 150℃에서 10분간 건조하였다. 이때, 상기 도막의 두께는 약 17㎛였다. 이어, 상기 도막을 20℃/분의 속도로 승온하고, 최고 온도 850℃에서 20분간 유지하여 소성을 행하여 저항체막을 완성하였다. 이러한 저항체막 상에 전극층을 형성하고, 그 위에 유리 페이스트를 도포하여 보호층을 형성하여 발열체를 수득하였다. 얻어진 발열체 후막의 두께는 9㎛였다.The paste composition was printed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate by screen printing to form a coating film having a size of 0.3 mm × 450 mm, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the coating film was about 17 μm. Subsequently, the coating film was heated at a rate of 20 ° C./min, held at a maximum temperature of 850 ° C. for 20 minutes, and fired to complete the resistive film. An electrode layer was formed on this resistor film, and a glass paste was applied thereon to form a protective layer to obtain a heating element. The thickness of the obtained heating element thick film was 9 micrometers.
상기 발열체의 전극층 양단에 220V의 교류를 인가하여, HIOKI 3280-10 디지털 멀티메타를 이용하여 최대 포화 온도 영역에서 전류를 측정하여 초기 저항값과 발열시 저항값을 각각 산출하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.An AC of 220V was applied to both ends of the electrode layer of the heating element, and the initial resistance value and the heating resistance value were calculated by measuring current in the maximum saturation temperature region using a HIOKI 3280-10 digital multimeter. The results are shown in Table 1 below.
실험예Experimental Example 2 2
은(Ag) 분말 42중량부, 루테늄(Ru) 분말 3중량부, 단일벽 탄소나노튜브 15중량부, 유리 프릿 32중량부, 및 에틸셀룰로즈 8중량부에 테레비네올을 가하여 점도를 조정한 후, 3롤로 분산 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. After adjusting the viscosity by adding 42 parts by weight of silver (Ag) powder, 3 parts by weight of ruthenium (Ru) powder, 15 parts by weight of single-walled carbon nanotubes, 32 parts by weight of glass frit, and 8 parts by weight of ethyl cellulose, the viscosity was adjusted. The paste composition was prepared by dispersion mixing with 3 rolls.
알루미나(Al2O3) 기판에 상기 페이스트 조성물을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 0.3mm × 450mm 크기의 도막을 형성한 후, 이를 150℃에서 10분간 건조하였다. 이때, 상기 도막의 두께는 약 15㎛였다. 이어, 상기 도막을 20℃/분의 속도로 승온하고, 최고 온도 850℃에서 20분간 유지하여 소성을 행하여 저항체막을 완성하였다. 이러한 저항체막 상에 전극층을 형성하고, 그 위에 유리 페이스트를 도포하여 보호층을 형성하여 발열체를 수득하였다. 얻어진 발열체 후막의 두께는 8㎛였다.The paste composition was printed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate by screen printing to form a coating film having a size of 0.3 mm × 450 mm, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the coating film was about 15 μm. Subsequently, the coating film was heated at a rate of 20 ° C./min, held at a maximum temperature of 850 ° C. for 20 minutes, and fired to complete the resistive film. An electrode layer was formed on this resistor film, and a glass paste was applied thereon to form a protective layer to obtain a heating element. The thickness of the obtained heating element thick film was 8 micrometers.
상기 발열체의 전극층 양단에 220V의 교류를 인가하여, HIOKI 3280-10 디지털 멀티메타를 이용하여 최대 포화 온도 영역에서 전류를 측정하여 초기 저항값과 발열시 저항값을 각각 산출하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.An AC of 220V was applied to both ends of the electrode layer of the heating element, and the initial resistance value and the heating resistance value were calculated by measuring current in the maximum saturation temperature region using a HIOKI 3280-10 digital multimeter. The results are shown in Table 1 below.
실험예Experimental Example 3 3
은(Ag) 분말 40중량부, 루테늄(Ru) 분말 2중량부, 팔라듐(Pd) 분말 5중량부, 단일벽 탄소나노튜브 12중량부, 유리 프릿 31중량부, 및 에틸셀룰로즈 10중량부에 테레비네올을 가하여 점도를 조정한 후, 3롤로 분산 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. 40 parts by weight of silver (Ag) powder, 2 parts by weight of ruthenium (Ru) powder, 5 parts by weight of palladium (Pd) powder, 12 parts by weight of single-walled carbon nanotubes, 31 parts by weight of glass frit, and 10 parts by weight of ethyl cellulose Neol was added to adjust the viscosity, followed by dispersion mixing with 3 rolls to prepare a paste composition.
알루미나(Al2O3) 기판에 상기 페이스트 조성물을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 0.3mm × 450mm 크기의 도막을 형성한 후, 이를 150℃에서 10분간 건조하였다. 이때, 상기 도막의 두께는 약 20㎛였다. 이어, 상기 도막을 20℃/분의 속도로 승온하고, 최고 온도 850℃에서 20분간 유지하여 소성을 행하여 저항체막을 완성하였다. 이러한 저항체막 상에 전극층을 형성하고, 그 위에 유리 페이스트를 도포하여 보호층을 형성하여 발열체를 수득하였다. 얻어진 발열체 후막의 두께는 12㎛였다.The paste composition was printed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate by screen printing to form a coating film having a size of 0.3 mm × 450 mm, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the coating film was about 20 μm. Subsequently, the coating film was heated at a rate of 20 ° C./min, held at a maximum temperature of 850 ° C. for 20 minutes, and fired to complete the resistive film. An electrode layer was formed on this resistor film, and a glass paste was applied thereon to form a protective layer to obtain a heating element. The thickness of the obtained heating element thick film was 12 micrometers.
상기 발열체의 전극층 양단에 220V의 교류를 인가하여, HIOKI 3280-10 디지털 멀티메타를 이용하여 최대 포화 온도 영역에서 전류를 측정하여 초기 저항값과 발열시 저항값을 각각 산출하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.An AC of 220V was applied to both ends of the electrode layer of the heating element, and the initial resistance value and the heating resistance value were calculated by measuring current in the maximum saturation temperature region using a HIOKI 3280-10 digital multimeter. The results are shown in Table 1 below.
실험예Experimental Example 4 4
은(Ag) 분말 40중량부, 단일벽 탄소나노튜브 15중량부, 유리 프릿 33중량부, 및 에틸셀룰로즈 12중량부에 테레비네올을 가하여 점도를 조정한 후, 3롤로 분산 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. 40 parts by weight of silver (Ag) powder, 15 parts by weight of single-walled carbon nanotubes, 33 parts by weight of glass frit, and 12 parts by weight of ethyl cellulose were added to adjust the viscosity, followed by dispersion mixing with 3 rolls to prepare a paste composition. It was.
알루미나(Al2O3) 기판에 상기 페이스트 조성물을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 0.3mm × 450mm 크기의 도막을 형성한 후, 이를 150℃에서 10분간 건조하였다. 이때, 상기 도막의 두께는 약 15㎛였다. 이어, 상기 도막을 20℃/분의 속도로 승온하고, 최고 온도 850℃에서 20분간 유지하여 소성을 행하여 저항체막을 완성하였 다. 이러한 저항체막 상에 전극층을 형성하고, 그 위에 유리 페이스트를 도포하여 보호층을 형성하여 발열체를 수득하였다. 얻어진 발열체 후막의 두께는 7㎛였다.The paste composition was printed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate by screen printing to form a coating film having a size of 0.3 mm × 450 mm, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the coating film was about 15 μm. Subsequently, the coating film was heated at a rate of 20 ° C./minute, held at a maximum temperature of 850 ° C. for 20 minutes, and calcined to complete a resistive film. An electrode layer was formed on this resistor film, and a glass paste was applied thereon to form a protective layer to obtain a heating element. The thickness of the obtained heating element thick film was 7 micrometers.
상기 발열체의 전극층 양단에 220V의 교류를 인가하여, HIOKI 3280-10 디지털 멀티메타를 이용하여 최대 포화 온도 영역에서 전류를 측정하여 초기 저항값과 발열시 저항값을 각각 산출하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.An AC of 220V was applied to both ends of the electrode layer of the heating element, and the initial resistance value and the heating resistance value were calculated by measuring current in the maximum saturation temperature region using a HIOKI 3280-10 digital multimeter. The results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative example 1 One
은(Ag) 분말 55중량부, 팔라듐(Pd) 분말 6중량부, 유리 프릿 31중량부, 및 에틸셀룰로즈 8중량부에 테레비네올을 가하여 점도를 조정한 후, 3롤로 분산 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. After adjusting the viscosity by adding 55 parts by weight of silver (Ag) powder, 6 parts by weight of palladium (Pd) powder, 31 parts by weight of glass frit, and 8 parts by weight of ethyl cellulose, and adjusting the viscosity, the mixture was dispersed and mixed with 3 rolls to prepare a paste composition. It was.
알루미나(Al2O3) 기판에 상기 페이스트 조성물을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 0.3mm × 450mm 크기의 도막을 형성한 후, 이를 150℃에서 10분간 건조하였다. 이때, 상기 도막의 두께는 약 16㎛였다. 이어, 상기 도막을 20℃/분의 속도로 승온하고, 최고 온도 850℃에서 20분간 유지하여 소성을 행하여 저항체막을 완성하였다. 이러한 저항체막 상에 전극층을 형성하고, 그 위에 유리 페이스트를 도포하여 보호층을 형성하여 발열체를 수득하였다. 얻어진 발열체 후막의 두께는 9㎛였다.The paste composition was printed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate by screen printing to form a coating film having a size of 0.3 mm × 450 mm, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the coating film was about 16 μm. Subsequently, the coating film was heated at a rate of 20 ° C./min, held at a maximum temperature of 850 ° C. for 20 minutes, and fired to complete the resistive film. An electrode layer was formed on this resistor film, and a glass paste was applied thereon to form a protective layer to obtain a heating element. The thickness of the obtained heating element thick film was 9 micrometers.
상기 발열체의 전극층 양단에 220V의 교류를 인가하여, HIOKI 3280-10 디지털 멀티메타를 이용하여 최대 포화 온도 영역에서 전류를 측정하여 초기 저항값과 발열시 저항값을 각각 산출하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.An AC of 220V was applied to both ends of the electrode layer of the heating element, and the initial resistance value and the heating resistance value were calculated by measuring current in the maximum saturation temperature region using a HIOKI 3280-10 digital multimeter. The results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative example 2 2
은(Ag) 분말 55중량부, 루테늄(Ru) 분말 5중량부, 유리 프릿 30중량부, 및 에틸셀룰로즈 40중량부에 테레비네올을 가하여 점도를 조정한 후, 3롤로 분산 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. After adjusting the viscosity by adding 55 parts by weight of silver (Ag) powder, 5 parts by weight of ruthenium (Ru) powder, 30 parts by weight of glass frit, and 40 parts by weight of ethyl cellulose to adjust the viscosity, the mixture was dispersed and mixed with 3 rolls to prepare a paste composition. It was.
알루미나(Al2O3) 기판에 상기 페이스트 조성물을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 0.3mm × 450mm 크기의 도막을 형성한 후, 이를 150℃에서 10분간 건조하였다. 이때, 상기 도막의 두께는 약 15㎛였다. 이어, 상기 도막을 20℃/분의 속도로 승온하고, 최고 온도 850℃에서 20분간 유지하여 소성을 행하여 저항체막을 완성하였다. 이러한 저항체막 상에 전극층을 형성하고, 그 위에 유리 페이스트를 도포하여 보호층을 형성하여 발열체를 수득하였다. 얻어진 발열체 후막의 두께는 7㎛였다.The paste composition was printed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate by screen printing to form a coating film having a size of 0.3 mm × 450 mm, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the coating film was about 15 μm. Subsequently, the coating film was heated at a rate of 20 ° C./min, held at a maximum temperature of 850 ° C. for 20 minutes, and fired to complete the resistive film. An electrode layer was formed on this resistor film, and a glass paste was applied thereon to form a protective layer to obtain a heating element. The thickness of the obtained heating element thick film was 7 micrometers.
상기 발열체의 전극층 양단에 220V의 교류를 인가하여, HIOKI 3280-10 디지털 멀티메타를 이용하여 최대 포화 온도 영역에서 전류를 측정하여 초기 저항값과 발열시 저항값을 각각 산출하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.An AC of 220V was applied to both ends of the electrode layer of the heating element, and the initial resistance value and the heating resistance value were calculated by measuring current in the maximum saturation temperature region using a HIOKI 3280-10 digital multimeter. The results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative example 3 3
은(Ag) 분말 45중량부, 루테늄(Ru) 분말 2중량부, 팔라듐(Pd) 분말 5중량부, 유리 프릿 37중량부, 및 에틸셀룰로즈 48중량부에 테레비네올을 가하여 점도를 조정한 후, 3롤로 분산 혼합하여 페이스트 조성물을 제조하였다. After adjusting the viscosity by adding terebinol to 45 parts by weight of silver (Ag) powder, 2 parts by weight of ruthenium (Ru) powder, 5 parts by weight of palladium (Pd) powder, 37 parts by weight of glass frit, and 48 parts by weight of ethyl cellulose, The paste composition was prepared by dispersion mixing with 3 rolls.
알루미나(Al2O3) 기판에 상기 페이스트 조성물을 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 0.3mm × 450mm 크기의 도막을 형성한 후, 이를 150℃에서 10분간 건조하였다. 이때, 상기 도막의 두께는 약 15㎛였다. 이어, 상기 도막을 20℃/분의 속도로 승온하고, 최고 온도 850℃에서 20분간 유지하여 소성을 행하여 저항체막을 완성하였다. 이러한 저항체막 상에 전극층을 형성하고, 그 위에 유리 페이스트를 도포하여 보호층을 형성하여 발열체를 수득하였다. 얻어진 발열체 후막의 두께는 9㎛였다.The paste composition was printed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate by screen printing to form a coating film having a size of 0.3 mm × 450 mm, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the coating film was about 15 μm. Subsequently, the coating film was heated at a rate of 20 ° C./min, held at a maximum temperature of 850 ° C. for 20 minutes, and fired to complete the resistive film. An electrode layer was formed on this resistor film, and a glass paste was applied thereon to form a protective layer to obtain a heating element. The thickness of the obtained heating element thick film was 9 micrometers.
상기 발열체의 전극층 양단에 220V의 교류를 인가하여, HIOKI 3280-10 디지털 멀티메타를 이용하여 최대 포화 온도 영역에서 전류를 측정하여 초기 저항값과 발열시 저항값을 각각 산출하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.An AC of 220V was applied to both ends of the electrode layer of the heating element, and the initial resistance value and the heating resistance value were calculated by measuring current in the maximum saturation temperature region using a HIOKI 3280-10 digital multimeter. The results are shown in Table 1 below.
표 1TABLE 1
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예들에 따른 페이스트 조성물에 의해 형성된 저항체막을 포함하는 실험예 1 내지 4의 발열체의 초기 저항값과 발열시 저항값을 비교하여 보면, 발열시 저항값은 초기 저항값과 유사하거나 오히려 낮아지는 것을 알 수 있다. 반면, 비교예 1 내지 3의 발열체의 발열시 저항값은 초기 저항값에 비해 약 2배 정도 증가됨을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, when comparing the initial resistance value of the heating element of Experimental Examples 1 to 4 including the resistor film formed by the paste composition according to the present embodiment and the resistance during heating, the resistance value during heating is It can be seen that the resistance is similar to or rather lower than the initial resistance value. On the other hand, it can be seen that the resistance value during heating of the heating elements of Comparative Examples 1 to 3 is increased by about 2 times compared to the initial resistance value.
이로부터, 본 고안에 따른 페이스트 조성물은 저항의 증가를 억제하면서도, 동시에 안정된 온도저항계수를 갖는 것을 알 수 있다.From this, it can be seen that the paste composition according to the present invention has a stable temperature resistance coefficient while suppressing an increase in resistance.
즉, 본 실시예에 따른 페이스트 조성물을 사용하여 발열저항체(300)들을 구성하는 경우 전력 소모량이 적으면서도 안정적인 전력 소모량을 갖는 히터를 제작할 수 있게 된다.That is, when the
도 4는 도 1의 페이스트 조성물을 이용한 히터를 세정기용 순간 온수장치에 사용하는 경우 히터의 외관을 감싸는 하우징의 모습을 나타낸 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing the appearance of the housing surrounding the appearance of the heater when the heater using the paste composition of Figure 1 in the instantaneous hot water device for a washing machine.
도 4를 참조하면, 하우징(700)은 히터(1)의 외곽에 결합되는 프레임 부분으로, 히터(1)를 상측에서 덮는 제1 하우징(710)과, 제1 하우징(710)에 대응되며 히터(1)와 직접 결합되는 제2 하우징(720)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the
즉, 본 실시예에 따른 페이스트 조성물을 이용한 히터(1)는 기판(100) 외주면을 따라 형성된 복수 개의 관통공(100a,도 1 참조) 및 제2 하우징(720) 외주면을 따라 형성된 복수 개의 관통공(720a,도 4 참조)을 관통하는 체결요소(미도시)에 의해 제2 하우징(720)과 결합된다.That is, the
물론, 제2 하우징(720) 및 기판(100) 사이에는 유체(예컨대, 물)가 흐르기 위한 공간이 마련되어 있어야 하며, 또한 흐르는 유체가 기판(100)에 스며들지 못하도록 하는 소정의 통로를 따라 유체가 흐르도록 구성되어야 한다.Of course, a space for the flow of the fluid (eg, water) must be provided between the
히터(1) 및 제2 하우징(720)의 결합을 완료한 후에는 제1 하우징(710)을 덮고, 제1 하우징(710) 및 제2 하우징(720)을 결합하여 누수를 방지하며, 이후 본 고 안의 히터(1)가 활용되는 전기장치의 구성과 결합하여 전체 장치를 완성한다.After the coupling of the
물론, 히터(1)가 사용되는 각각의 장치에 따라 하우징(700)의 외관은 달라질 수 있으며, 도 4에 도시된 하우징(700)은 세정기용 순간 온수장치에서 널리 사용되는 하우징(700)의 외관을 나타낸 것이다.Of course, the appearance of the
이제, 이하에서는 본 실시예에 따른 페이스트 조성물을 이용한 히터(1)의 작동과정에 관하여 간략히 설명한다.Now, the operation of the
도 1을 참조하면, 전극(600)과 결합된 도전판이 발열저항체(300)의 양단부를 전체적으로 연결하고 있는바, 전극(600) 일측을 따라 공급된 전류는 발열저항체(300) 전체에 걸쳐 동시에 흘러 들어가게 되며 전극(600) 타측으로 흘러나온다.Referring to FIG. 1, the conductive plate coupled to the
이에 따라 발열저항체(300)는 열을 발산하기 시작하는데, 발열저항체(300)가 장치 목적에 부합하여 적정량의 열을 발산하게 되는 경우, 입수구(도 4의 좌측 부분)를 통해 유입된 유체는 기판(100) 후면에 갖춰진 통로를 따라 흐르기 시작하게 되며, 이후 적정 온도로 가열된 유체가 출수구(도 4의 우측 부분) 쪽으로 배출되게 되는 것이다.Accordingly, the
또한, 본 고안의 페이스트 조성물을 이용한 히터(1)의 경우 저항체 크기에 따른 면저항값 및 온도저항계수의 변화가 적으며, 낮은 면저항값 및 온도저항계수를 갖는 다수의 발열저항체를 이용함에 따라, 전력 소모량이 적으면서도 안정적으로 유체를 가열할 수 있게 된다. 이와 함께, 본 고안의 페이스트 조성물을 이용한 히터(1)는 종래기술에 따른 방수 캡(미도시)을 운모 재질의 방수부재(400)로 대체함으로써, 히터(1)가 사용되는 전체장치의 생산 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 안전성이 향상된 히터(1)를 제공할 수 있는 장점을 갖는다.In addition, in the case of the
앞에서, 본 고안의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 고안의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 고안의 실용신안청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, but the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have. Therefore, such modifications or variations should not be understood individually from the technical spirit or point of view of the present invention, the modified embodiments will belong to the utility model claims of the present invention.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 페이스트 조성물을 이용한 히터의 일부를 절개한 평면도이다.1 is a plan view of a portion of the heater using a paste composition according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 페이스트 조성물을 이용한 히터의 측면 요부도이다.FIG. 2 is a side elevational view of a heater using the paste composition of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1의 페이스트 조성물을 이용한 히터의 배면도이다.3 is a rear view of the heater using the paste composition of FIG. 1.
도 4는 도 1의 페이스트 조성물을 이용한 히터를 세정기용 순간 온수장치에 사용하는 경우 히터의 외관을 감싸는 하우징의 모습을 나타낸 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing the appearance of the housing surrounding the appearance of the heater when the heater using the paste composition of Figure 1 in the instantaneous hot water device for a washing machine.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 : 히터 100 : 기판1: heater 100: substrate
100a : 관통공 110 : 테프론100a: through hole 110: teflon
200 : 절연층 210 : 제1 절연층200: insulating layer 210: first insulating layer
220 : 제2 절연층 230 : 제3 절연층220: second insulating layer 230: third insulating layer
300 : 발열저항체 400 : 방수부재300: heating resistor 400: waterproof member
500 : 실링부재 600 : 전극500: sealing member 600: electrode
700 : 하우징 710 : 제1 하우징700: housing 710: first housing
720 : 제2 하우징 720a : 관통공720:
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| KR102216363B1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-02-17 | 주식회사 할크 | Heater for electric vehicle |
Citations (2)
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| KR200267587Y1 (en) * | 2001-11-29 | 2002-03-09 | 김종찬 | Heating wooden mat |
| JP2005339841A (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Harison Toshiba Lighting Corp | Heater, heating device and image forming apparatus |
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2008
- 2008-09-19 KR KR2020080012687U patent/KR200448475Y1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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