KR20050112597A - 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법 - Google Patents

순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050112597A
KR20050112597A KR1020040037704A KR20040037704A KR20050112597A KR 20050112597 A KR20050112597 A KR 20050112597A KR 1020040037704 A KR1020040037704 A KR 1020040037704A KR 20040037704 A KR20040037704 A KR 20040037704A KR 20050112597 A KR20050112597 A KR 20050112597A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alumina substrate
heating
hot water
heating element
substrate
Prior art date
Application number
KR1020040037704A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100557398B1 (ko
Inventor
장재영
Original Assignee
(주)한경시화공장
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)한경시화공장 filed Critical (주)한경시화공장
Priority to KR1020040037704A priority Critical patent/KR100557398B1/ko
Publication of KR20050112597A publication Critical patent/KR20050112597A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100557398B1 publication Critical patent/KR100557398B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J13/00—Devices or arrangements of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, specially adapted for supporting or handling copy material in short lengths, e.g. sheets
    • B41J13/26—Registering devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/28—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for printing downwardly on flat surfaces, e.g. of books, drawings, boxes, envelopes, e.g. flat-bed ink-jet printers
    • B41J3/283—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for printing downwardly on flat surfaces, e.g. of books, drawings, boxes, envelopes, e.g. flat-bed ink-jet printers on bank books or the like

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

본 발명은 평판형 알루미나 기판; 상기 알루미나 기판 양면에 형성된 발열체; 및 상기 알루미나 기판 상의 발열체를 전기절연하기 위한 절연층;으로 이루어진 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 순간온수 방식용 히터는 세라믹스 기판을 고가 소재가 아닌 구입이 용이하고 저렴한 알루미나 기판을 사용하고, 종래의 발열체가 기판단면 또는 기판내부에 이중패턴의 구조인 반면에 기판양면에 각각 단일패턴의 구조를 채택하여 발열함으로써, 편발열을 낮추어 고른 열분포를 성취할 수 있다. 따라서 상기 순간온수 방식용 히터는 기판 내 고른 열분포 및 장시간 사용에도 내구성을 갖추었을 뿐 아니라 상대적으로 낮은 열전도율을 가지는 알루미나 기판의 단점을 극복한 경제적인 히터로서 온수 세정 변기 시트 또는 냉온수기 등에 유용하게 사용할 수 있다.

Description

순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법{HEATER FOR INSTANT BOILING SYSTEM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평판형 알루미나 기판; 상기 알루미나 기판 양면에 형성된 발열체; 및 상기 알루미나 기판 상의 발열체를 전기절연하기 위한 절연층;으로 이루어진 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
온수 세정 변기 시트는 변기 시트의 후방 하부에 설치한 소정 노즐로부터 온수를 분사시켜, 그 온수로 인체국부를 세정하는 것이다. 또한, 세정에 대한 쾌적성을 높이기 위해, 종래부터 소정의 온도로 가열된 온수가 사용되고 있다.
그러나, 종래의 온수 세정 변기 시트에서는 세정시에 신속하게 온수를 사용할 수 있도록 하기 위해, 사용할 물을 저수 탱크에 저장한 후, 소정의 온도로 가열하여 보온하는 저탕식이 사용되어 왔으나, 상기 방식은 사용하지 않는 동안도 저수 탱크의 물을 계속 보온해야만 하기 때문에 히터의 전력소비가 매우 커지게 된다.
또한 냉온수기 또는 커피자판기등의 온수시스템의 경우, 마찬가지로 사용할 물을 저수탱크에 저장하여 가열, 보온하는 저탕식이 사용되어 왔으나, 사용하지 않는 동안도 저수탱크의 물을 계속 보온해야만 하기 때문에 병원균이 서식하기 쉽고, 불필요한 소비전력이 발생한다.
따라서, 상기의 문제를 해결하기 위해, 최근에는 순간온수 방식이 채택되고 있는 추세이며, 상기 방식은 온수를 사용하고자 하는 시점에서 저수 탱크없이 초기 높은 전력을 이용하여 관로내 소량의 물을 단시간(수초) 내에 가열하고, 이후 완만한 가열단계를 거쳐 적절한 수온으로 유지하는 것이다.
이에 대해 일본 특허공개공보 평11-43978호는 변좌히터에서 세정시에만 물을 가열하여, 노즐로부터 분사시키는 방법을 공지하고 있으며, 보다 구체적으로 물 가열용으로 평판형 세라믹스 히터를 이용하고, 이 세라믹스 히터의 표면에 복수의 빗살형 리브로 사행 수로를 형성한 유체 가열용 히터를 구비한 온수 세정 변기 시트가 개시되어 있다. 상기의 최근 온수 세정 변기 시트에 사용되는 유체 가열용 히터는 평판형 세라믹스 히터를 이용하여 세정시에만 데우기 때문에, 종래의 저수 탱크로 온수를 보온하는 타입인 것에 비해 보온을 위한 전력이 불필요해져, 전력소비를 대폭으로 절감할 수 있다.
그러나 이러한 온수 세정 변기 시트용 히터는 가열 전의 수온이 가장 차가운 경우 0℃에서 가열 후의 수온이 40℃ 정도까지 가열되는데, 이때 순간적으로 온도를 상승시키면 큰 열충격이 발생하여 세라믹스 기판 자체가 파손되기 쉽기 때문에, 이러한 파손없이 발열체에서 발생한 열을 이용하여 순간적으로 물을 가열하는 것이 기술적인 관건이다.
따라서 국제공개번호 제2002-39027호에서는 열전도율이 높은 세라믹스 기판을 사용하여 기판 내의 온도를 균일하고 신속히 상승시킴과 동시에 이에 의하여 물의 가열시간을 단축시킴으로써 종래의 문제점을 해소하고자 하였다. 보다 상세하게는 상기 발명의 유체 가열용 히터는 평판형 세라믹스 기판과, 상기 세라믹스 기판의 일표면상 또는 내부에 형성한 발열체를 구비하되, 상기 세라믹스 기판의 열전도율이 50 W/mㆍK 이상인 것으로서, 질화 알루미늄 또는 질화 규소를 청구하고 있다. 그러나 상기 질화 알루미늄 또는 질화 규소 소재의 세라믹스 기판은 자체의 높은 열전도율로 인하여 기판 내 온도 분포를 보다 균일하게 할 수 있으나, 고가 소재로서 최종 제품의 가격상승을 동반하여 시장경쟁력이 떨어지는 단점이 있다.
이외에도 열전도율이 높은 세라믹스로 동시소성하여 세라믹스 기판의 내부에 발열체를 형성한 형태의 세라믹히터가 공지되어 있다. 상기 열전도율이 높은 재료로 동시소성된 히터는 열전도성이 높아 히터표면의 온도를 균일하고 신속하게 상승시킬 수 있으나, 고온에서 동시소성 시 수반되는 세라믹스의 소결수축이 상당히 크고, 이로인해 소결 후 저항편차가 커져 제품의 불량률을 높이게 되는 문제가 발생된다. 특히 이러한 소재를 이용하여 기판내부에 발열체를 구비하기 위해서는 고온에서 동시소성 해야 되는데 이를 위한 제조설비는 상당히 고가이기 때문에 더욱 가격 상승요인으로 작용한다.
일반적으로 순간 온수방식의 히터는 관로 내 머물러있던 물의 양을 초기 높은 전력으로 급속가열하고, 이후 인가전력을 낮추어 수온을 유지한다. 즉 초기 수초간은 이중패턴을 병렬로 연결하여 높은 전력으로 급속가열하고, 이 후 이중패턴의 한 개의 패턴을 이용하여 낮은 전력으로 수온을 유지한다. 따라서 상기의 전력을 공급하기 위해서 발열체를 기판의 일면 또는 내부에 이중 패턴(double pattern)으로 도포하여 형성된 히터가 통상적이다. 그러나 일면 또는 내부에 형성된 이중패턴을 병렬로 연결하여 사용하면, 양면에 있는 각각의 단일패턴을 병렬로 이용할 때에 비해 패턴의 발열밀도가 높게 된다. 또한 일면 또는 내부에 형성된 이중패턴 중 한 개의 패턴을 이용할 경우, 양면의 단일패턴 중 한 개의 패턴을 이용할 때에 비해 패턴구조상 두라인을 넘어 주기적으로 형성되어 있기 때문에 발열밀도가 높게 되어 패턴의 장시간 발열에 있어 신뢰성이 떨어진다. 뿐만 아니라 세라믹기판의 일면에만 발열체가 형성되어 있는 경우에는 양면에 발열체가 형성되어있는 경우에 비해 양면의 열전도성 차이에 의해 양면이 서로 다른 발열량을 나타내게 되어 양면이 편발열을 하게 되는 결과를 초래한다.
따라서 본 발명자들은 종래 순간온수 방식의 히터에서 세라믹스 기판의 고가 소재 및 제조장비 설치로 인한 비용상승의 문제점을 해결하려고 노력하던 중, 발열체를 기판의 양면에 각각 단일패턴으로 형성하여 패턴라인의 편발열을 낮춤으로써, 저렴한 소재를 사용하면서도 패턴의 발열밀도를 낮추고 고른 열 분포를 성취할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 종래의 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 알루미나 기판의 양면에 발열체를 형성하고 상기 발열체 상에 절연층으로 이루어진 순간온수 방식용 히터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 순간온수 방식용 히터의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 평판형 알루미나 기판; 상기 알루미나 기판 양면에 형성된 발열체; 및 상기 알루미나 기판 상의 발열체를 전기절연하기 위한 절연층;으로 이루어진 순간온수 방식용 히터를 제공한다.
본 발명의 순간온수 방식용 히터는 상기 발열체가 알루미나 기판 양면에 각각 단일 패턴으로 인쇄되어 소결됨으로써, 상기 발열체가 알루미나 기판 양면에 형성된다.
본 발명의 순간온수 방식용 히터 내 발열체는 비발열 전극부, 발열완충부 및 발열부로 이루어지며, 상기 발열완충부는 발열부 패턴의 선폭에 비해 점차적으로 넓게하거나 패턴의 선간격을 점차 넓게하여 단위면적당의 발열량을 점차적으로 줄임으로써, 발열부와 비발열부 사이의 급격한 온도구배를 완화시키는 부분이다. 또한 발열부는 비발열 전극부 및 발열완충부가 형성된 부분을 제외한 알루미나 기판 전면 상에 단일패턴으로 형성된다.
또한 본 발명은 상기 순간온수 방식용 히터의 제조방법을 제공한다. 보다 상세하게는, 본 발명의 상기 순간온수 방식용 히터의 제조방법은 0.3 내지 3.0 ㎜ 두께로 소결된 알루미나 기판을 이용하고 그 기판 양면에 Ag, Pd, Pt, W 및 Mo으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전극 페이스트를 지그재그 패턴으로 비발열 전극부, 발열완충부 및 발열부를 인쇄한 후 소결하여 발열체를 형성하는 공정; 상기에서 형성된 비발열 전극부의 리드와이어 부착할 부분을 제외한 알루미나 기판 양면에 절연물을 도포하고 700 내지 900℃에서 소부하여 절연층을 형성하는 공정; 및 상기 비발열 전극부 끝부분에 실버 페이스트를 도포하고 500 내지 600℃에서 소결하여 리드와이어를 부착할 수 있도록 전원연결부를 형성하는 공정;으로 이루어진다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 순간온수 방식용 히터를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 순간온수 방식용 히터(1)는 평판형 알루미나 기판; 상기 알루미나 기판 양면에 형성된 발열체; 및 상기 알루미나 기판 상의 발열체를 전기절연하기 위한 절연층;으로 이루어진다(도 1).
보다 구체적으로, 본 발명의 순간온수 방식용 히터의 바람직한 일실시예는 알루미나 기판 양면에 각각 단일 패턴의 발열체가 인쇄된 후 소결되어 상기 발열체가 알루미나 기판 양면에 형성되는 것이다.
이때, 상기 알루미나 기판의 두께는 0.3 내지 3.0 mm이 바람직하며, 0.3 mm 이하이면 강도가 약하고, 3.0 mm 초과시 비열에 의한 승온시간이 길게되어 바람직하지 않다.
본 발명은 상기 발열체가 단일 패턴으로 알루미나 기판 양면에 인쇄된 후 소결되어 형성된 것이 특징이며, 본 발명의 순간온수 방식용 히터는 급속 가열단계 및 완만한 가열단계가 수행될 때 편발열을 최소화할 수 있고 이로 인해, 균일한 열분포를 구현할 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 발열체는 비발열 전극부(12), 발열완충부(13) 및 발열부(11)로 이루어진다. 발열완충부(13)는 비발열 전극부와 발열부 사이에 위치하며, 발열부 패턴의 선폭에 비해 점차적으로 넓게 하거나 패턴의 선간격을 점차 넓게하여 단위면적당의 발열량을 점차적으로 줄임으로써, 발열부(11)와 비발열 전극부(12)의 급격한 온도차를 완화시키기 위하여 형성된다.
이때, 발열완충부(13)는 발열부의 패턴폭에 대비하여, 상기 발열완충부의 패턴폭이 1.5배 및 2배로 점차 넓게 형성하여 단위길이 당 발열밀도를 1/1.5, 1/2로 점차 줄일 수 있어 급격한 온도구배를 피할 수 있고, 급격한 온도구배로 인한 기판의 파괴를 방지할 수 있다.
또한 발열부(11)는 비발열 전극부와 발열완충부(13)가 형성된 부분을 제외한 알루미나 기판 전면 상에 단일 패턴으로 형성된다.
반면에, 도 3은 종래의 순간온수 방식용 히터 내 발열체 구조를 도시한 것으로서, 발열체는 발열부(111a), (111b) 및 비발열 전극부(112a), (112a)로 이루어진 구조로서, 발열체가 기판의 일면 또는 내부에 이중패턴으로 형성된다. 이러한 이중패턴은 한개의 패턴만 사용할 경우 구조상 발열부에서 편발열이 심해지는 문제가 발생되고, 두개의 패턴을 모두 사용하게 되는 경우라도 급속가열단계 및 완만한 가열단계를 단면에서 동시에 수행하기 때문에 패턴이 양면으로 나뉘어져 있는 것에 비하여 발열밀도가 2배로 높아진다. 이로 인해 패턴의 발열밀도가 높아져 패턴 라인 상의 편발열이 심한 문제가 지적된다. 특히 기판의 일면에 이중패턴이 형성되어 있는 경우 발열체를 전기절연하기 위하여 절연물로 사용된 유리재료의 열전도성이 기판으로 사용된 알루미나보다 훨씬 낮아 양면의 발열량이 차이가 나게 되고 이로 인해 양면에 똑같이 발열체가 형성된 히터에 비해 양면 발열 온수용 히터로는 사용이 곤란하다.
따라서, 본 발명의 순간온수 방식용 히터는 상대적으로 낮은 열전도율을 가지는 알루미나 기판을 사용하면서도 발열체가 단일 패턴으로 알루미나 기판 양면에 인쇄 후 소결되어 형성됨으로써, 종래에 지적되는 편발열을 최소화하여, 장시간 사용에 있어서 내구성이 보장된다. 그러므로 본 발명은 우수한 기능을 갖는 동시에 구입이 용이하고 저렴한 알루미나 기판을 사용하여 제품의 가격경쟁력을 갖춘 순간온수 방식용 히터를 제공한다.
본 발명은 0.3 내지 3.0 ㎜ 두께로 소결된 알루미나 기판을 이용하고 그 기판 양면에 Ag, Pd, Pt, W 및 Mo으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전극 페이스트를 지그재그 패턴으로 비발열 전극부, 발열완충부 및 발열부를 인쇄한 후 소결하여 발열체를 형성하는 공정; 상기에서 형성된 비발열 전극부의 리드와이어 부착할 부분을 제외한 알루미나 기판 양면에 절연물을 부착하고 700 내지 900℃에서 소부하여 절연층을 형성하는 공정; 및 상기 비발열 전극부에 실버 페이스트를 도포하고 500 내지 600℃에서 소결하여 리드 와이어를 부착할 수 있는 전원연결부를 형성하는 공정;으로 이루어진다.
단계 1의 알루미나 기판의 제조공정은 알루미나 기판의 제조 방법에 대해서는 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 알루미나(Al2O3) 원료 분말에 소정량의 소결 조제를 가하고, 또한 바인더나 유기 용매를 가하여 볼 밀 등으로 혼합하여 슬러리를 제조한다. 이렇게 얻게 된 슬러리를 독터 블레이드법 등의 수법으로 시트 성형하고, 소정의 치수로 절단한 후, 질소 중 또는 대기 중에서 탈지 처리를 행하여, 비산화성 분위기 속에서 소결된 알루미나 기판을 얻을 수 있다. 또한, 성형 방법에 관해서는 프레스 성형이나 압출 성형 등도 이용할 수 있다. 이때, 알루미나 기판의 열전도율은 20 내지 25 W/mk이다.
단계 2의 발열체를 형성하는 공정에서 발열체의 재료는 Ag, Pd, Pt, W, Mo 등이 바람직하게 이용되지만, 이들에 한정되는 것이 아니다. 이들 발열체는 알루미나 기판 상에 스크린 인쇄 등의 수법에 의해 패턴 형성된 후 기판 상에 소부된다. 더욱 바람직하게는 본 발명의 실시예에서는 Ag-Pd의 전극계를 사용하여, 알루미나 기판 양면에 각각 발열체의 단일 패턴(single pattern)을 형성하는 것이다.
이때, 상기 알루미나 기판의 양면에 형성된 발열체의 두께(a)는 1 내지 20 ㎛이 바람직하며, 1 ㎛ 미만이면 발열체 재료로 사용된 Ag/Pd 분말의 크기한계로 곤란하고, 20 ㎛ 초과시 너무 두꺼운 패턴으로 심한 요철이 생겨 절연층 형성시 기포가 쉽게 발생되어 바람직하지 않다. 그러므로 상기 범위의 두께를 만족시킨다면, 발열체가 알루미나 기판의 양면에 형성되는 방법에는 제한되지 않는다.
발열체 재료는 Ag-Pd 페이스트를 사용하되 Pd 함량이 3 내지 15%가 바람직하다. 만일 3% 미만이면 소결온도가 너무 낮아지고, 15%를 넘으면 제품가격이 너무 상승하게 되어 바람직하지 않다.
단계 3의 절연층의 형성공정에서 절연층 재료로서는 특별한 제한은 없으나, 내전압성, 전기절연성등 전기적특성을 비교적 쉽게 얻을 수 있는 유리재료가 바람직하다. 그러나 절연층으로 사용될 유리재료는 열전도율이 높지 않기 때문에 만일 절연층의 두께차가 크게 발생될 경우 편발열의 원인이 되므로 두께편차가 생기지 않는 방법으로 도포하여야 한다. 구체적으로는, 유리 분말로 페이스트를 제조하고, 이를 스크린 인쇄한 후, 소성하는 방법, 또는 유리분말로 만들어진 그린시트를 제조하여 이를 부착한 후, 소성하는 방법등이 있다.
이때 절연체의 소성후 두께는 20 내지 300㎛이 바람직하다. 20㎛이하이면 내전압 및 절연저항이 너무 낮아져서 사용할 수 없으며, 300㎛이상이면 열전도성이 너무 낮아져 히터 내부발열온도가 너무 상승하게 되어 장기적인 신뢰성이 보장될 수없다.
또한, 절연체의 열팽창계수는 사용된 알루미나 기판의 열팽창계수와 유사하게 맞추어야 바람직하며, 이로써 가온 및 냉각시 발생되는 열이력으로 인한 파괴를 피할 수 있는 200℃에서 4.0×10-6/K 내지 9.0×10-6/K의 열팽창계수가 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 순간온수 방식용 히터 제작 1
단계 1: 발열체 형성공정
통상의 방법으로 제조되거나 상품화된 알루미나(Al2O3) 기판(10)을 사용하고, 상기 알루미나 기판 양면에 각각 발열체로서 Ag-Pd 페이스트를 지그재그 모양의 패턴으로 스크린 인쇄하고 900℃에서 소결하여 소부한다. 발열체 재료로는 Pd 함량이 10%인 Ag-Pd 페이스트를 사용하였다.
발열체의 형성은, 도 2에 도시한 바와 같이 알루미나(Al2O3) 기판(10)의 일면에 비발열 전극부(12), 발열완충부(13) 및 발열부(11)를 Ag-Pd 페이스트를 이용하여 지그재그로 형상으로 스크린 인쇄한 후, 150℃에서 20 동안 충분히 건조하고, 다시 알루미나(Al2O3) 기판(10)의 이면에 상기와 동일한 방법으로 수행하여 비발열전극부(12'), 발열완충부(13') 및 발열부(11')를 인쇄하고 150℃에서 20 동안 건조하였다. 이후 900℃에서 10분간 소부하여 알루미나 기판의 양면에 동일하게 비발열전극부(12),(12'), 발열완충부(13),(13') 및 발열부(11),(11')가 형성되었다.
단계 2: 절연층 형성공정
단계 1에서 비발열전극부(12),(12'), 발열완충부(13),(13') 및 발열부(11),(11')가 형성된 알루미나 기판의 양면에 비발열 전극부의 리드와이어 부착할 부분만 남기고 전체를 전기절연용으로 사용될 유리분말을 부착하여 400℃에서 번아웃(burn-out)한 후, 800℃에서 소부하여 절연층(14),(14')을 형성하였다.
상기 유리분말은 기판의 열팽창계수(200∼300℃에서 6.8×10-6/K)와 일치되고, 800℃에서 소부가 가능한 조성이며, 이를 소부했을 경우 절연두께 편차를 줄이기 위하여 그린시트로 만들고, 그린시트의 바인더는 400℃에서 번아웃(burn-out)이 충분한 아크릴계를 사용하였다.
상기 유리 그린시트는 250 ㎛ 두께로 소부한 후 절연층의 두께가 약 150 ㎛이 되도록 하였다.
단계 3: 전원연결부 형성공정
상기 단계 1에서 제조된 비발열 전극부 중 절연체가 덮이지 않은 부분에 실버 페이스트를 도포하고 550℃에서 소결한 후 리드와이어를 부착할 수있는 전원연결부를 형성하였다. 이로서 순간온수 방식용 히터(1)을 제작하였다.
<비교예 1>
상기 단계 2의 발열체 형성공정 중, 비발열전극부, 발열완층부 및 발열부로 이루어진 발열체를 알루미나 기판 일면에만 단일 패턴으로 형성하고, 상기 단계 3의 절연체 형성공정 중, 절연체를 발열체가 형성되어 있는 일면만 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실험예 1> 온도편차 측정
상기 실시예 1, 비교예 1에서 제작된 히터에 대하여, 편발열을 측정하기 위하여, 1600 와트를 제공한 급속가열 단계에서 발열체 및 절연체와의 온도차를 하기 수학식 1에 의하여 산출하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
상기에서, Q는 열량(Watt), k는 열전도도(W/mk), A는 면적, d는 두께, △T는 온도차, 아래첨자1은 1면, 아래첨자2는 2면을 의미하며, 실시예 1 및 비교예 1의 경우, Q는 1600 Watt, 열전도도는 유리의 경우 0.8 W/mk, 알루미나의 경우 24 W/mk이며, A는 50×65 mm로 동일하고, 두께는 유리의 경우 0.15 mm, 알루미나의 경우 0.64 mm이다.
면 절연재료 열전도도 두께 면발열량(%) 면발열량(W) a)
실시예 1 1면 글라스 0.8 0.15 50 800
2면 글라스 0.8 0.15 50 800
비교예 1 1면 글라스 0.8 0.15 12 199
2면 알루미나 24 0.64 88 1401
a) 상기 발열량은 양쪽 표면온도가 같다고 가정하여 산출되었다.
상기의 결과로부터, 일면에만 발열체가 형성된 경우, 발열체가 형성된 면은 발열체가 형성되어 있지 않은 면에 비해 발열량이 1/7정도 밖에 되지 않는다. 즉, 비교예 1은 히터의 일면은 유리로 이루어진 절연층 및 히터의 이면은 알루미나 기판으로 이루어진 것으로, 각각의 면에서 발열량 차이를 살펴보면, 상기 도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이 각 면의 발열량의 차이가 큰 것을 볼 수 있다. 표 1을 참고하여 도 4a는 유리로 이루어진 절연층 표면에는 199W, 도 4b는 알루미나 기판 표면에는 1401W의 발열량 차이를 보이므로 도 4b의 경우 비약적으로 비등하는 것을 볼 수 있다. 이러한 결과는 양면에서 동시에 동일하게 유체를 가열할 경우, 발열량이 많은 면에서 끊음 현상이 나타날 수 있으므로 사용 시 위험성이 수반된다.
반면에, 본 발명의 순간온수 방식용 히터는 발열체가 기판 양면에 형성됨으로써, 양면의 가열 균형이 잘 이루어져 사용상 안전성이 보장된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 고가 소재의 세라믹스 기판이 아닌, 구입이 용이하고 저렴한 알루미나 기판을 사용한 순간온수 방식용 히터를 제공함으로써, 제품의 가격경쟁력을 갖춘 히터를 제공하였다.
본 발명의 순간온수 방식용 히터의 제조방법은 종래 발열체의 형성방법에 있어서, 동시소성 방법 또는 기판의 단면에 양면패턴 형성방법을 사용한 반면, 본 발명은 기판 양면에 각각 단일 패턴을 스크린 인쇄하고 소결하는 방법을 채택함으로써, 제조공정이 복잡하지 않은 일반적인 방법을 이용하여, 저렴한 소재의 알루미나 기판을 사용하면서도 패턴의 발열밀도를 낮추고 고른 열 분포를 성취하는 히터를 제공하였다.
또한, 본 발명의 순간온수 방식용 히터는 온수 세정 변기 시트 및 냉온수기등에 유용하게 사용될 수 있다
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 순간온수 방식용 히터의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 순간온수 방식용 히터 내 발열체 구조를 도시한 것이고,
도 3은 종래의 순간온수 방식용 히터 내 발열체 구조를 도시한 것이고,
도 4a는 종래의 순간온수 방식용 히터 내 발열체가 기판일면에만 형성된 구조에서, 발열체가 형성되어있는 면의 물이 끓는 정도를 절연층인 유리면상에서 보여주기 위한 사진이고,
도 4b는 종래의 순간온수 방식용 히터 내 발열체가 기판일면에만 형성된 구조에서, 발열체가 형성되어있지 않은 면의 알루미나 기판 표면상에서 물이 끓는 정도를 보여주기 위한 사진이다.

Claims (10)

  1. 평판형 알루미나 기판; 상기 알루미나 기판 양면에 형성된 발열체; 및 상기 알루미나 기판 상의 발열체를 보호하기 위한 절연층;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 순간온수 방식용 히터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 발열체가 알루미나 기판 일면에 단일 패턴으로 인쇄된 후, 상기 알루미나 기판 이면에 발열체가 동일하게 단일 패턴으로 인쇄되고 소결되어 제조된 것으로, 상기 발열체가 알루미나 기판 양면에 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  3. 제 1항에 있어서, 알루미나 기판 양면에 형성된 상기 발열체의 두께가 1 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 발열체가 비발열전극부, 발열완충부 및 발열부로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 발열완충부는 발열부와 비발열전극부의 사이에 위치하며, 상기 발열완충부의 패턴 선폭이 발열부의 패턴 선폭에 비하여 1.5배 내지 3배로 넓게 형성되고, 좌우의 양단이 비발열전극부와 연결된 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 발열부가 비발열전극부 및 발열완충부가 형성된 부분을 제외한 알루미나 기판 전면 상에 단일 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  7. 제 1항에 있어서, 발열체의 재료는 3 내지 15 중량%의 Pd을 함유하는 Ag-Pd 전극계인 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  8. 제 1항에 있어서, 절연층의 재료는 200℃에서 열팽창계수가 4.0×10-6/K 내지 9.0×10-6/K의 유리재료인 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 유리재료를 그린시트로 제작하여 절연층으로 이용한 것을 특징으로 하는 상기 순간온수 방식용 히터.
  10. 0.3 내지 3.0 ㎜ 두께로 소결된 알루미나 기판을 이용하여, 상기 알루미나 기판 양면에 Ag, Pd, Pt, W 및 Mo으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 전극 페이스트를 지그재그 패턴으로 비발열전극부, 발열완충부 및 발열부를 인쇄한 후 소결하여 발열체를 형성하는 공정;
    상기에서 형성된 비발열전극부의 리드 와이어 부착할 부분을 제외한 알루미나 기판 양면에 절연물을 고정하고 700 내지 900℃에서 소부하여 절연층을 형성하는 공정; 및
    상기 발열완충부에 실버 페이스트를 도포하고 500 내지 600℃에서 소결 후 리드 와이어를 부착하여 전극연결부를 형성하는 공정;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 순간온수 방식용 히터의 제조방법.
KR1020040037704A 2004-05-27 2004-05-27 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법 KR100557398B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040037704A KR100557398B1 (ko) 2004-05-27 2004-05-27 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040037704A KR100557398B1 (ko) 2004-05-27 2004-05-27 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050112597A true KR20050112597A (ko) 2005-12-01
KR100557398B1 KR100557398B1 (ko) 2006-03-03

Family

ID=37287457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040037704A KR100557398B1 (ko) 2004-05-27 2004-05-27 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100557398B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100707682B1 (ko) * 2006-03-16 2007-04-13 엘에스전선 주식회사 흡수식 냉온수기용 전열관

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101137302B1 (ko) * 2009-12-16 2012-04-20 이만혁 급속온도상승용 면상 발열체
KR101666810B1 (ko) 2014-08-18 2016-10-18 (주)신우엠테크 가열 효율과 수밀성이 향상된 용접작업이 필요 없는 순간온수 생성기
KR101946388B1 (ko) * 2017-08-29 2019-02-12 (주)오광이티에스 순간온수 방식에 적용되는 히터 및 제조방법
KR101980823B1 (ko) 2017-09-05 2019-05-21 (주) 파루 발열 잉크조성물을 이용한 전기레인지
KR101980822B1 (ko) 2017-09-05 2019-05-21 (주) 파루 발열 잉크조성물을 이용한 발열장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0531190U (ja) * 1991-09-30 1993-04-23 エヌオーケー株式会社 面状発熱装置
JPH08162262A (ja) * 1994-11-30 1996-06-21 Canon Inc 加熱体及びその製造方法
JPH09180867A (ja) * 1995-12-26 1997-07-11 Toyota Motor Corp 積層型セラミックヒータ
JP2002270344A (ja) 2001-03-09 2002-09-20 Canon Inc ヒータの製造方法、加熱装置及び画像形成装置
KR200360205Y1 (ko) 2004-03-15 2004-08-27 김종만 세라믹 히터

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100707682B1 (ko) * 2006-03-16 2007-04-13 엘에스전선 주식회사 흡수식 냉온수기용 전열관

Also Published As

Publication number Publication date
KR100557398B1 (ko) 2006-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100511542B1 (ko) 유체 가열용 히터
JP3198844U (ja) ストレートヘアアイロン
TWI353631B (en) Wafer heating device and semiconductor equipment
AU711898B2 (en) Match head ceramic igniter and method of using same
JP5269975B2 (ja) 温度制御を有する加熱要素
US20040011781A1 (en) Ceramic heater
KR100557398B1 (ko) 순간온수 방식용 히터 및 그의 제조방법
CN111743205B (zh) 发热体和加热装置
EP3253177B1 (en) Double-sided thick film heating element having high thermal conductivity
US11828490B2 (en) Ceramic heater for heating water in an appliance
JP2004146568A (ja) 半導体製造装置用セラミックスヒーター
US6756568B1 (en) Hot plate unit
EP1003351A3 (en) Heating resistor for ceramic heaters, ceramic heaters and method of manufacturing ceramic heaters
JP2000200675A (ja) 電気連続流ヒ―タ―およびその製造方法
CN114423102A (zh) 一种一体化加热板及其制造方法
KR20060088376A (ko) 쾌속 발열 후막히터
JPH11307233A (ja) 発熱体
JPH0420868B2 (ko)
JPH04129189A (ja) セラミックヒータ
JP2006147589A (ja) 流体加熱用ヒータ
JP2713794B2 (ja) セラミックヒーター
JP2664714B2 (ja) ヒーターパネル
EP1080923A3 (en) Thermal head, method of manufacturing the same, and thermal stencil making apparatus using the same
JP2001319761A (ja) 遠赤外線ヒーター基板
KR20060132062A (ko) 라운드형 세라믹 히터 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121210

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131216

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141217

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151210

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170125

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190131

Year of fee payment: 14