KR20080082247A

KR20080082247A - 히팅장치

Info

Publication number: KR20080082247A
Application number: KR1020070022840A
Authority: KR
Inventors: 백승조; 이영준; 김형준; 박병욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-11
Also published as: WO2008108526A2; EP2130404A4; US8981267B2; CN101632325B; US20080217323A1; CN101632325A; KR101306725B1; EP2130404A2; EP2130404B1; WO2008108526A3

Abstract

본 발명은 전기적 저항으로 인하여 열을 발생시키는 발열부재, 상기 발열부재의 양측 끝단에 설치되며, 상기 발열부재를 고정시키기 위한 고정부재, 그리고 상기 고정부재와 함께 상기 발열부재를 고정시킴과 동시에 상기 고정부재에 전압을 공급하기 위한 도전체를 포함하며, 상기 고정부재는 상기 발열부재와의 접촉으로 인한 접족저항을 줄이기 위하여 상기 발열부재와 전기적 특성이 유사한 재질로 구성되는 히팅장치를 제공한다.

히팅장치, 발열부재, 고정부재, 도전체

Description

히팅장치{Heating device}

도 1은 종래 히팅장치의 일부분을 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 히팅장치에 관한 일 실시 예를 나타내는 도면

도 3은 본 발명에 따른 히팅장치에 관한 다른 실시 예를 나타내는 도면

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 100: 도전체, 20: 제 1고정부

30 : 제2 고정부 40, 400: 발열부재

200: 고정부재

본 발명은 히팅장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내열성이 향상된 구조를 가지는 히팅장치에 관한 것이다.

일반적으로 카본 히터는 밀폐된 용기 내에 발열체를 설치하고, 발열체의 양단에 외부 전원을 연결함으로써 상시 발열체의 저항에 의하여 열을 발생시키는 히팅장치이다. 물론, 상기 발열체로는 탄소-필라멘트를 사용한다.

도 1을 참조하여, 종래 카본 히터의 구조를 간단하게 설명한다.

종래 카본 히터는 외부의 전압이 인가되면 발열하는 발열체(2)와, 상기 발열체(2)가 설치되는 밀폐된 용기(미도시), 상기 발열체(2)에 전압을 인가하기 위한 커넥터(1)를 포함한다. 상기 발열체(2)는 탄소재질로 제작되며, 상기 커넥터(1)는 몰리브덴 또는 니켈의 재질로 사용된다.

상기 커넥터(1)는 상기 용기 내부에서 상기 발열체를 지지하는 역할도 수행한다. 만약, 상기 발열체를 지지하는 별도의 지지부재가 없고, 상기 커넥터가 상기 발열체를 지지하지 않으면 상기 발열체는 용기 내벽에 닿게 된다.

구체적으로, 상기 커넥터는 외부 스프링과 내부 스프링으로 구성되며, 상기 외부 스프링과 내부 스프링 사이에는 상기 발열체가 끼워진 상태로 고정된다.

그러나, 고출력을 위하여 상기 커넥터에 상당히 높은 전압이 인가되면, 상기 커넥터와 발열체의 접촉면에서 이상발열이 발생하게 되고, 궁극적으로는 발열체가 파손되는 문제가 있다.

상기 접촉면에서 이상발열이 발생하게 되는 이유는 서로 다른 재질의 재료의 접촉면에서 형성되는 접촉 저항 때문이다. 상기 접촉저항은 서로 접하고 있는 도체의 접촉면을 지나는 전류를 흘릴 때, 상기 접촉면에 생기는 저항을 의미한다.

특히, 모든 접촉면에서의 접촉저항이 같다고 하더라도 탄소재질의 발열체와 몰리브덴 재질의 커넥터의 접촉이 끝나는 접촉 끝단() 지점에 전류의 흐름이 급격히 커지게 되기 때문에 상기 접촉 끝단에서 발열체의 파손이 발생하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고출력의 상태에서도 안정적으로 발생시킬 수 있는 히팅장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기적 저항으로 인하여 열을 발생시키는 발열부재, 상기 발열부재의 양측 끝단에 설치되며, 상기 발열부재를 고정시키기 위한 고정부재, 그리고 상기 고정부재와 함께 상기 발열부재를 고정시킴과 동시에 상기 고정부재에 전압을 공급하기 위한 도전체를 포함하며, 상기 고정부재는 상기 발열부재와의 접촉으로 인한 접족저항을 줄이기 위하여 상기 발열부재와 전기적 특성이 유사한 재질로 구성되는 히팅장치를 제공한다.

상기 고정부재는 서로 분리되어 구비되는 제1 고정부와 제2 고정부를 포함하며, 상기 제1 고정부와 제2 고정부 사이에 상기 발열부재의 일부가 설치될 수 있다.

상기 제1 고정부는 내부에 중공을 형성하고, 제2 고정부는 상기 중공에 삽입될 수 있다.

상기 제1 고정부의 외측 테두리와 상기 제2 고정부의 내측 테두리 중 하나 이상은 경사지게 형성될 수 있다.

상기 도전체의 일부는 상기 제1 고정부의 내측에 형성되는 내부홀에 삽입되고, 상기 제1 고정부의 외측 둘레에는 상기 발열부재가 설치되고, 상기 발열부재의 외측 둘레에는 제2 고정부가 설치될 수 있다.

상기 제1 고정부는 환상으로 배치되는 두 개 이상의 고정편을 포함하여 구성 될 수 있다.

상기 도전체는 탄성을 가지며, 상기 제1 고정부의 외측을 제2 고정부의 내측으로 가압할 수 있다.

상기 발열부재의 끝단은 상기 고정부재의 내측에 삽입되며, 상기 도전체는 상기 고정부재의 외측에서 상기 고정부재를 가압할 수 있다.

상기 발열부재는 탄소재질로 구성되고, 상기 고정부재는 흑연재질로 구성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 히팅장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 히팅장치에 대한 구조를 설명한다.

상기 히팅장치는 전기적 저항으로 인하여 열을 발생시키는 발열부재(40), 상기 상기 발열부재(40)를 고정시키기 위한 고정부재(20, 30), 그리고 상기 고정부재와 함께 상기 발열부재(40)를 고정시킴과 동시에 상기 고정부재에 전기를 공급하기 위한 도전체(10)를 포함한다.

상기 발열부재(40)로는 통발형태의 필라멘트가 사용되고, 상기 필라멘트는 탄소로 만들어진다. 물론, 상기 필라멘트는 텅스텐 등과 같은 재질로도 만들어질 수 있을 것이다. 또한, 상기 발열부재(40)는 석영관(미도시) 내부에 설치된다.

상기 석영관은 화학적으로 안정화된 이산화규소(SiO₂)로 만들어지기 때문에 고온에서 안정성을 요구하는 반도체 산업에서도 사용되고 있다. 구체적으로, 상기 석영관의 연화점은 1683℃에 달하고, 열팽창 계수가 적기 때문에 급냉각/급가열에 대해서도 잘 견딘다. 또한, 상기 석영관은 자외선 영역의 파장뿐만 아니라 적외선 영역대 파장의 빛을 투과시킬 수 있을 만큼 빛 투과성이 뛰어나고, 전기 절연성이 높다.

상기 고정부재는 상기 발열부재(40)의 양측 끝단에 설치되어 상기 발열부재를 고정시키는 역할을 한다. 상기 고정부재는 상기 발열부재(40)와의 접촉으로 인한 접촉저항을 줄이기 위하여 상기 발열부재(40)와 전기적 특성이 유사한 재질로 구성된다.

상기 발열부재(40)가 저출력, 예를 들어 평균 500W,으로 사용되는 경우에는 인가되는 전압 및 전류의 양이 작아서 고정부재의 재질에는 특별한 제한이 없게 된다. 그러나, 상기 발열부재(40)가 고출력, 예를 들어 3.0kW 이상으로 사용되는 경우에는 상기 발열부재와의 접촉저항이 이상발열의 원인이 되기 때문에 고정부재는 발열부재와 전기적인 특성이 유사한 재질로 제작하는 것이 좋다.

본 실시예에서는 상기 탄소재질의 발열부재와 전기적으로 유사한 물성을 가지는 흑연 재질의 고정부재를 사용하여 접촉면에서의 접촉저항을 최소화시키고 있다. 여기서, 고정부재는 직접적인 발열체, 즉 저항이 높은 물체가 아니기 때문에 상기 도전체와의 사이에서 국부적인 이상과열이 발생되지 않는다.

특히, 상기 흑연재질의 고정부재는 진공분위기에서 열처리 되고, 흑연에 포함된 잔존 수분 및 기타 가스를 제거하는 작업이 수행된다. 그리고, 흑연재질의 고정부재는 기계적 강도를 보완 및 전기적 특성 등을 위하여 일정한 두께를 가진다.

상기 고정부재는 내부에 중공을 형성하는 제1 고정부(30)와, 상기 제1 고정부와 별개로 분리되어 구비되는 제2 고정부(20)를 포함한다. 구체적으로, 상기 제1 고정부(30)는 내부에 중공을 형성하는 링형상을 가지며, 상기 제2 고정부(20)는 상기 제1 고정부(30)에 삽입가능한 원형 막대형상을 가진다.

여기서, 상기 제1 고정부(30)에 형성되는 중공의 직경은 상기 제2 고정부(20)의 외측 직경 이상이 되도록 제작되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 제1 고정부(30)와 제2 고정부(20) 사이에 상기 발열부재의 끝단(41)이 끼워지기 때문이다.

결과적으로, 상기 제1 고정부(30)와 제2 고정부(20)가 형상맞춤 형태로 결합하면서, 상기 제1 고정부(30)와 제2 고정부(20) 사이에 위치하게 되는 발열부재(40)를 고정시키게 된다.

물론, 상기 제1 고정부(30)의 내측 테두리와 상기 제2 고정부(20)의 외측 테두리 중 하나 이상은 경사지게 형성될 수 있다. 상기 제1 고정부(30)의 내측면과 제2 고정부(20)의 외측면 중 어느 하나가 경사지게 형성하고, 상기 제1 고정부와 제2 고정부를 억지끼움 방식으로 결합시킴으로써 상기 발열부재를 보다 견고하게 고정시킬 수 있게 된다.

상기 도전체(10)는 몰리브덴(Mo), 또는 니켈(Ni) 재질의 와이어로 제작되며, 도전체(10)의 일부는 상기 제2 고정부(20)를 감싸도록 설치된다. 물론, 상기 도전체는 상기 제2 고정부의 내부에 형성되는 홀에 삽입되는 형식으로 설치될 수도 있을 것이다.

따라서, 상기 도전체(10)는 일차적으로 상기 고정부재에 전압을 인가하고, 상기 고정부재에 인가된 전압은 이차적으로 상기 발열부재(40)에 영향을 미치게 된다.

물론, 상기 제1 고정부와 제2 고정부의 형상은 본 실시예에 한정되지는 않는다. 구체적으로, 상기 제2 고정부는 환상으로 두 개의 고정편으로 구성되고, 상기 제2 고정부의 외측 둘레에는 발열부재의 일부가 설치되고, 상기 발열부재의 외측 둘레에는 링 형상의 제1 고정부가 설치될 수 있다.

상기 제2 고정부의 내측에는 상기 도전체가 삽입되는 내부홀이 형성될 수 있다. 결과적으로, 탄성을 가지는 도전체는 상기 내부홀에 삽입되면서 두 개의 고정편, 즉 제2 고정부를 제1 고정부의 내측면으로 가압할 수 있게 된다.

도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 히팅장치의 다른 실시 예를 설명한다.

본 실시예에 따른 히팅장치는 상술한 실시예와 마찬가지로, 전기적 저항으로 인하여 열을 발생시키는 발열부재(400), 상기 상기 발열부재(400)를 고정시키기 위한 고정부재(200), 그리고 상기 고정부재(200)와 함께 상기 발열부재(400)를 고정시킴과 동시에 상기 고정부재(200)에 전기를 공급하기 위한 도전체(100)를 포함한다.

다만, 상기 발열부재의 끝단을 고정시키기 위한 구조에 있어서 차이를 보인다. 본 실시 예에 따르면, 상기 발열부재의 끝단(410)은 상기 고정부재(200)의 내측에 삽입되며, 상기 도전체(100)는 상기 고정부재의 외측에서 상기 고정부재를 가압하도록 설치된다.

상기 고정부재(200)는 판 형태로 두 개가 구비되며, 두 개의 판 사이에 발열부재의 끝단(410)이 설치된다. 그리고, 상기 도전체(100)는 탄성력을 가지면서 상기 두 개의 판을 가압함으로써 상기 발열부재(400)를 고정시키게 된다.

물론, 상기 고정부재는 상기 도전체에 의하여 전압이 인가되며, 상기 발열부재를 고정시키는 구조라면 어떠한 형상을 가질 수 있다. 여기서, 고정부재(200)와 발열부재(400)의 접촉으로 인한 접촉저항을 줄이기 위하여 상기 발열부재는 탄소재질로 구성되고, 상기 고정부재는 흑연재질로 구성된다.

본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

본 발명에 따른 히팅장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 발열부재와 전기적 특성이 유사한 고정부재를 사용하여 발열부재를 고정함과 동시에 전압을 인가함으로써 서로 다른 재질의 연결부분에서 발생할 수 있는 국부적인 과열을 방지할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 발열부재와 전기적인 특성이 유사한 고정부재를 설치하여 상기 발열부재와 고정부재 사이의 접촉저항을 줄임으로써, 히팅장치가 고출력으로 운전되는 경우에도 상기 발열부재가 과열로 인하여 파손되지 않는 이점이 있다.

Claims

전기적 저항으로 인하여 열을 발생시키는 발열부재;

상기 발열부재의 양측 끝단에 설치되며, 상기 발열부재를 고정시키기 위한 고정부재; 그리고,

상기 고정부재와 함께 상기 발열부재를 고정시킴과 동시에 상기 고정부재에 전압을 공급하기 위한 도전체를 포함하며, 상기 고정부재는 상기 발열부재와의 접촉으로 인한 접족저항을 줄이기 위하여 상기 발열부재와 전기적 특성이 유사한 재질로 구성되는 히팅장치.
제1항에 있어서,

상기 고정부재는 서로 분리되어 구비되는 제1 고정부와 제2 고정부를 포함하며, 상기 제1 고정부와 제2 고정부 사이에 상기 발열부재의 일부가 설치되는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 고정부는 내부에 중공을 형성하고, 제2 고정부는 상기 중공에 삽입가능한 것을 특징으로 하는 히팅장치.
제3항에 있어서,

상기 제1 고정부의 외측 테두리와 상기 제2 고정부의 내측 테두리 중 하나 이상은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
제2항에 있어서,

상기 도전체의 일부는 상기 제2 고정부의 내측에 형성되는 내부홀에 삽입되고, 상기 제2 고정부의 외측 둘레에는 상기 발열부재가 설치되고, 상기 발열부재의 외측 둘레에는 제1 고정부가 설치되는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
제5항에 있어서,

상기 제2 고정부는 환상으로 배치되는 두 개 이상의 고정편을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
제6항에 있어서,

상기 도전체는 탄성을 가지며, 상기 제2 고정부의 외측을 제1 고정부의 내측으로 가압하는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
제1항에 있어서,

상기 발열부재의 끝단은 상기 고정부재의 내측에 삽입되며, 상기 도전체는 상기 고정부재의 외측에서 상기 고정부재를 가압하는 것을 특징으로 하는 히팅장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 발열부재는 탄소재질로 구성되고, 상기 고정부재는 흑연재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 히팅장치.