KR20090102394A - 산업용 세라믹 히터 및 이의 제조 방법 - Google Patents
산업용 세라믹 히터 및 이의 제조 방법Info
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Abstract
본 발명에 따른 산업용 세라믹 히터는, 세라믹 계열 소재로 이루어진 본체; 상기 본체의 적어도 일 표면에 코팅 처리되어 있되 전원 인가에 의하여 발열 성질을 가지는 발열 코팅막; 상기 발열 코팅막의 양 측 부위에 형성되어 상기 발열 코팅막으로 전원 인가를 매개하는 전원 연결단자; 상기 전원 연결단자로 전원을 공급하는 전원 선;으로 구성되어 있어, 본체의 표면에 발열체가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹 히터에 의하면 350℃ 이상에서도 내열 충격성을 가지고 발열 회로의 저항 산포를 균일하게 달성할 수 있으며 히터 사이즈를 대형화하였을 때 발열 회로 선폭이 증가함에도 세라믹 본체 상하부와 들뜨는 현상을 막아 소형은 물론 중대형 사이즈로도 용이하게 제작할 수 있는 장점을 가지고, 저항 형성이 손쉽고 편리함과 동시에 발열회로의 선폭을 넓히는 것이 용이할 뿐 아니라 발열 회로의 저항을 낮추기 위하여 발열회로를 병렬로 구성하였을 경우에도 전원을 급격히 인가하였을 때 발열회로에 큰 무리를 주지 않을 수 있다는 효과를 가진다.
Description
본 발명은 산업용 세라믹 히터 및 이의 제조방법으로서, 보다 상세히는 세라믹으로 이루어진 본체의 표면에 발열 성질을 가지는 코팅막을 형성함과 아울러 코팅막의 저항치를 조절하기 위하여 코팅막에 특정 형상을 가진 패턴을 형성하고, 특정 저항치를 발열 코팅막이 가질 수 있는 편리한 공정을 제공하며, 코팅막 표면에 보호막 처리를 하여 내열충격성이 우수하고 온도 응답 특성이 뛰어난 산업용 세라믹 히터 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
산업용 히터(heater)는 현재 상당히 다양한 산업 분야에서 각각의 특정 용도로 활용되고 있는바, 일반적으로 형태에 의한 분류와 기판소재에 의한 분류로 구분이 가능하다.
우선, 형태를 기준으로 산업용 히터를 분류하면, 금속 하우징 내에 열선을 권선 모양으로 감고 산화마그네슘(MgO)을 충진, 압축하여 주로 소형으로 이루어 카트리지 히터, 금속 파이프에 전열선을 중앙에 내장한 다음 산화마그네슘을 충진하여 사용하는 것으로 현재 가장 일반적으로 활용되고 있는 파이프 히터(또는 시즈 히터, Sheath Heater), 세라믹 내지 운모로 절연한 다음 밴드 형태로 제작되어 튜브 내지 실린더를 가열하는 밴드 히터 및, 금속 내지 세라믹 기판에 발열체를 매립하거나 인쇄하여 주로 접촉면을 가열하기 위한 것으로 중대형 사이즈는 주로 금속 기판 소재를 사용하고 소형 사이즈(100ㅧ 100mm 이하)는 세라믹 소재를 사용하는 판상형 히터로 구분이 될 수 있다.
또한, 기판 소재에 따른 히터는 금속재로 이루어진 메탈히터, 실리콘과 고무의 합성물로 이루어진 실리콘 러버 히터, 세라믹 재질로 이루어진 세라믹 히터로 구분이 된다.
이 중, 본체가 세라믹 소재로 제작이 된 세라믹 판상형 히터는 상판 및 하판이라는 두 개의 기판 중 어느 한 판에 발열체를 인쇄하고 두 기판을 적층 처리하는 구조로 이루어져 있다. 이러한 기존의 세라믹 판상형 히터는 소형 사이즈에서는 그다지 문제가 없지만 100ㅧ 100mm 이상으로 사이즈가 중, 대형화될 경우에는 350℃ 이상으로 온도가 증가할수록 열 충격에 의하여 소자가 파손된다는 문제가 있었다.
또한, 발열온도를 증가하기 위하여 회로의 저항성을 낮춰야 하는데, 발열체는 Mo가 일부 포함된 W Paste를 공지의 인쇄방법으로 형성하기 때문에 두께 조절이 어렵고 더불어 저항치를 조절하기 어렵다는 단점이 따랐다. 즉, 발열체가 세라믹 내부에 함입되어 있는 상황에서는 저항치를 조절하기 위하여 특정 형태로 패터닝(patterning)되어 있는 발열회로(발열 라인)(즉 발열체가 자나가는 라인)의 선폭을 조절하여야 하는데, 예를 들어 저항을 감소시키기 위해 금속 발열체의 선폭을 넓게 할 때 발열체 상하부에 위치한 세라믹 기판이 접합되지 않고 서로 들뜨는 격리 현상이 발생하는 치명적인 문제가 존재한다.
이러한 문제를 방지하기 위해서는 발열 라인의 선폭을 3mm 이하로 가늘게 제작해야 하는바, 이 경우는 전원을 급하게 인가하면 저항이 작은 발열 라인으로 전원이 집중되어 역시 파손의 우려가 있어 전원을 천천히 인가하는 불편함을 감내해야하는 문제도 존재한다.
히터의 설계 시에 무엇보다 중요한 것은 사용하는 전원 용량과 온도를 조절하는 컨트롤러, 즉 특정 값을 가진 저항치의 자유로운 형성 방법에 관한 것이고, 결국 히터를 제조할 경우에 히터의 저항 산포를 매우 일정하게 관리하는 것이 추우선적인 과제라 할 수 있겠다.
그러나 기존의 세라믹 히터는 W Paste를 스크린 프린트 방식으로 인쇄하게 되는데 이 경우 발열 라인의 선폭, 두께에서 균일성이 보장되지 못하고 소정 과정을 거치는 동안 저항 산포가 무려 20% 이상 차이가 난다는 문제가 있었다. 이렇게 저항 산포가 발생하는 요인은 W Paste가 현상된 스크린을 통과할 때 작업자마다 W Paste의 양, 고무와 스크린 간의 접착 강도, 스크린의 위치 별 텐션(tension)이 매번 달라질 수 있기 때문이다.
이렇게 저항 산포가 규격 이상으로 벌어진 세라믹 히터의 발열회로는 일정 전원용량과 맞지 않게 되므로 과열 또는 저온 발열 등의 문제가 발생하고 생산단가를 상승시키는 원인이 된다.
국내 특허 제 782063호 세라믹 히터가 바로 상기 설명한 바와 같이 발열회로가 세라믹 본체의 상하 사이에 적층되어 있는바, 이러한 기술은 상기 지적한 문제, 즉 저항 형성 과정에서 세라믹 본체와 들뜨는 문제, 저항 형성의 어려움이 따르는 문제, 사이즈를 크게 할 경우 저항 회로 선폭이 증가하게 되면서 본체와 격리 현상이 발생하는 문제 등에서 자유롭기 어렵다는 지적이 따를 수밖에 없다.
따라서 이러한 문제를 극복할 수 있는 소형은 물론 중대형에서 판상형을 포함한 다양한 형상으로 응용이 가능한 신규하고 진보 세라믹 히터를 연구할 필요성이 절실한 상태이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 세라믹 본체의 내부에 발열체를 삽입하거나 스크린 인쇄하는 것이 아니라 세라믹 본체 표면에 발열 성질을 가진 코팅막을 형성하여 350℃ 이상에서 내열 충격성을 가지고 저항 형성이 용이함과 동시에 사이즈를 대형화하였을 때 발열 회로 선폭이 증가함에도 세라믹 본체 상하부와 들뜨는 현상, 전원을 서서히 인가함으로 발열회로에 무리를 주지 않도록 하는 불편함을 방지할 수 있는 세라믹 히터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본체 표면에 코팅되어 발열 기능을 하는 코팅막을 패턴 처리하여 다양한 절연 및 저항치 조절 특성을 갖는 발열회로를 생성함과 더불어 특정 저항치를 가지기 위해 편리하게 패턴 처리를 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 패턴 형성 방법을 스크린 프린팅 방식이 아닌 기계적 가공 내지 레이저를 이용하여 발열회로가 보다 섬세하고 균일한 저항 특성을 가지도록 하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 본체 표면에 코팅된 발열 성질의 코팅막이 화학적으로 부식되거나 변형되는 것을 방지하기 위하여 알루미나 내지 실리카 성분을 함유한 바인더 계열 용제로 이루어진 보호막을 상기 발열 성질을 가지는 코팅막에 형성하도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 산업용 세라믹 히터는, 세라믹 계열 소재로 이루어진 본체; 상기 본체의 적어도 일 표면에 코팅 처리되어 있되 전원 인가에 의하여 발열 성질을 가지는 발열 코팅막; 상기 발열 코팅막의 양 측 부위에 형성되어 상기 발열 코팅막으로 전원 인가를 매개하는 전원 연결단자; 상기 전원 연결단자로 전원을 공급하는 전원 선;으로 구성되어 있어, 본체의 표면에 발열체가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발열 코팅막은 히터의 상부 및 하부에 각각 이루어져 있고, 각각의 상기 발열 코팅막에 연결된 상기 전원 연결 단자를 상기 전원 선에 의하여 병렬 연결함과 동시에, 상기 발열 코팅막의 표면에 특정 패턴을 가진 음각 선을 형성함으로 상기 발열 코팅막이 특정 저항 수치를 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 세라믹 히터의 제조방법은, 세라믹 계열 소재로 이루어진 본체 표면에 전원 인가를 통해 발열 성질을 가지는 발열 코팅막을 형성하는 제 1 단계; 전원 공급을 위한 전원 선 및 상기 발열 코팅막에 전원 인가를 하는 전원 연결단자를 상기 발열 코팅막에 연결되도록 설치하는 제 2 단계; 상기 전원 연결단자에 저항 측정기를 장착하여 상기 발열 코팅막의 저항 수치를 측정하면서 상기 발열 코팅막이 소정의 기준 저항 수치를 가지도록 상기 발열 코팅막 상에 음각으로 선 처리를 하는 과정으로 특정 패턴을 형성하는 제 3 단계; 특정 패턴이 형성된 상기 발열 코팅막의 저항 수치를 측정하여 기준 저항 수치보다 낮은 경우 음각으로 처리된 선의 폭을 좁힘으로 기준 저항 수치를 발열 코팅막이 가지도록 하는 제 4 단계; 상기 제 4단계를 통하여 최종적인 기준 저항 수치가 도출된 특정 패턴의 음각 처리된 선의 폭 및 길이, 형상을 기본 학습 데이터로 설정하는 제 5 단계; 상기 기본 학습 데이터에 의하여 다른 히터의 발열 코팅막에 패턴 처리를 하는 제 6단계;로 구성된 것을 특징으로 한다.
더불어, 본 발명에 따른 세라믹 히터의 제조 방법은, 상기 발열 코팅막에 40 내지 50 중량비를 가진 알루미나(Al203) 내지 실리카(SiO2) 분말 중 어느 하나가 결합제와 함께 섞여 있는 물질을 도포 처리하는 제 7 단계; 경화 공정을 통하여 상기 물질을 통해 보호막을 형성하는 제 8 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 산업용 세라믹 히터 및 이의 제조 방법에 따르면,
1) 350℃ 이상에서도 내열 충격성을 가지고 발열 회로의 저항 산포를 균일하게 달성할 수 있으며 히터 사이즈를 대형화하였을 때 발열 회로 선폭이 증가함에도 세라믹 본체 상하부와 들뜨는 현상을 막아 소형은 물론 중대형 사이즈로도 용이하게 제작할 수 있는 장점을 가지고,
2) 저항 형성이 손쉽고 편리함과 동시에 발열회로의 선폭을 넓히는 것이 용이할 뿐 아니라 발열 회로의 저항을 낮추기 위하여 발열회로를 병렬로 구성하였을 경우에도 전원을 급격히 인가하였을 때 발열회로에 큰 무리를 주지 않을 수 있으며,
3) 본체 표면에 발열체가 코팅되어 있는 상태를 가지기 때문에 본체에 함입되어 있는 발열체보다 발열 회로에 형성된 패턴의 수정 및 변경과 같은 작업이 편리할 뿐 아니라,
4) 보호막에 의하여 발열체를 보호함으로 화학 공정 중 발열체가 변형되는 문제를 방지할 수 있다는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 히터의 개략적인 분해 구조를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 히터의 개략적인 조립 구조를 도시한 조립 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 세라믹 히터에서 병렬 상태로 발열 회로를 형성한 패터닝 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 세라믹 히터에서 병렬 상태로 발열 회로를 형성하되 본체 중앙 부위의 발열을 감소시키기 위한 패터닝 상태를 도시한 사시도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 세라믹 히터 40: 전원 연결 단자
20: 본체 50: 전원 선
30: 발열 코팅막 60.70: 패턴
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 히터의 개략적인 분해 구조를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 세라믹 히터의 개략적인 조립 구조를 도시한 조립 사시도이다.
도 1,2를 보아 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 세라믹 히터(10)는 공지의 세라믹 히터와 같이 세라믹 본체에 발열체를 삽입하는 것이 아니라 본체(20)의 표면 부위에 발열체를 코팅 처리하는 것을 핵심적인 특징으로 하고 있는바, 구체적으로는 세라믹 계열 소재로 제작이 된 본체(20), 본체(20)의 양 측면에 형성된 전원 연결 단자(40), 상기 전원 연결 단자(40)에 전원을 공급하는 전원 선(50), 본체(20)에서 전원 연결 단자(40)를 제외한 표면 부위에 코팅 처리된 발열 코팅막(30)으로 구성되어 있다.
본체(20)는 알루미나, MgO, TiO2 등을 포함한 세라믹 기판을 사용하여 제작이 되어 있는 것으로, 매우 포괄적인 세라믹 계열 소재를 사용한 모든 것을 포함하는 개념으로 이해하는 것이 타당하다.
발열 코팅막(30)은 전원 선(50)을 통해 공급된 전원을 전원 연결 단자(40)를 매개로 하여 인가받는 부위로서, 자체 발열을 할 수 있는 성질을 가진 코팅막으로 이루어져 있고 이러한 코팅막은 다음과 같은 조성을 가질 수가 있다.
첫 째, 전체 용액 중 전도성 무기 파우더인 ATO(Antimony Tin Oxide) 내지 ITO(Indium Tin Oxide) 파우더 중 어느 하나가 5 내지 30 중량%가 물, 알코올, 이소프로필알코올과 같은 증발성 용매에 용해되어 있는 상태를 본체(20) 표면에 도포한 다음 증발 등의 공정을 통해 용매를 휘발하도록 하여 최종적으로 발열 코팅막(30)을 형성하도록 하는 것이다.
이 때, 용질에는 전도 성질을 증가하기 위하여 파우더 상태의 은을 포함할 수 있는바, 실버 파우더는 ATO(Antimony Tin Oxide) 내지 ITO(Indium Tin Oxide)을 포함한 전체 용질 중 5 내지 50 중량비로 포함될 수 있다.
둘 째, 발열 코팅막(30)은 탄소 내지 탄화규소(SiC) 중 어느 하나가 100%로 이루어진 전도성 코팅막일 수 있다.
이러한 첫 째 내지 둘 째 재료에 의한 발열 코팅막(30)은 세라믹 계열 소재로 이루어진 본체(20)와 열팽창계수가 거의 비슷한 열팽창 성징을 가짐으로, 본체(20)에 코팅 처리된 다음 본체 표면이 히팅되어도 서로 분리되거나 들뜨는 현상이 일어나지 않는다는 장점을 가지고, 발열체를 본체 내에 삽입 처리하는 것이 아니라 본체(20) 표면 자체에 노출된 상태로 존재하도록 함으로 후속적인 저항 형성 내지 저항 형성을 위한 패터닝(patterning) 작업이 상당히 용이할 뿐 아니라 제작 방법이 간단하여 비용 절감 및 제작소요 시간의 단축을 도모할 수 있다는 특성을 제공한다.
이와 같이, 발열 코팅막(30)이 히터 본체(20)의 표면에 코팅되어 있는 구조에 의하여 히터의 형상이 판상형으로만 이루어질 필요가 없고 스틱형, 튜브 형 등과 같은 보다 다양한 형상으로 이루어질 수 있다는 특성도 제공하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 세라믹 히터에서 병렬 상태로 발열 회로를 형성한 패터닝 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 세라믹 히터에서 병렬 상태로 발열 회로를 형성하되 본체 중앙 부위의 발열을 감소시키기 위한 패터닝 상태를 도시한 사시도이다.
상기 발열 코팅막(30)은 본체(20)에 코팅 처리된 이후, 저항치 조절 내지 발열회로를 직렬 또는 병렬로 구성함으로 인해 발열 성능 및 온도 분포를 조절하기 위하여 도 3,4와 같이 발열 코팅막(30)에 특정 저항 수치를 가지도록 특정 패턴을 형성할 수 있다.
도 3,4를 참조하면, 본체(20) 상부 표면에 형성된 제 1 발열 코팅막(상부 발열 코팅막)과 본체 하부 표면에 코팅된 제 2 발열 코팅막(하부 발열 코팅막) 및 이 양 측에 위치한 전원 연결단자(40)를 매개로 전원 선(50)을 병렬 연결하여, 상기 발열 코팅막(30)의 저항 특성을 조절하는 방법을 제시한 것을 알 수 있다.
도 3을 보아 알 수 있듯이, 제 1 및 제 2 발열 코팅막(30)의 표면에는 공지된 기계적 가공 내지 레이저 가공 방법을 통하여 음각으로 이루어진 일정 선 형상으로서 발열 코팅막(30)의 소정 표면 부위를 도려내는 방법을 통해, 특정 패턴(60)을 가진 발열 회로(즉, 도면에서 회색 부위가 발열되는 발열 회로이고 흰 부분(음각 선)이 레이저 가공 등의 방법을 통해 음각으로 도려낸 부위임)를 제작할 수 있다.
또한 도 4와 같이, 제 1 및 제 2 발열 코팅막의 중앙 부위의 발열 상태를 제어하기 위하여 중앙 부위를 기준으로 음각으로 도려낸 부위가 양 측으로 퍼져 나가는 패턴(70)을 형성하는 것이 가능하다. 본 발명에서는 레이저 가공과 같은 방식을 이용하기 때문에 마이크론 단위의 매우 정밀한 패턴을 형성할 수 있고 더불어 발열 코팅막(30)이 상하부 외측으로 드러나 있기 때문에 패터닝 작업이 용이하다는 특성을 제공한다.
더불어, 본 발명에서는 세라믹 히터의 제조방법 즉, 세라믹 히터(10)의 발열 코팅막(30)에 특정 저항 수치를 가지도록 저항을 형성하는 방법을 제공한다.
구체적으로 제 1 단계로서 상기 발열 코팅막(30)을 본체(20) 표면 부위에 형성을 하고, 제 2 단계로서 기본적인 저항값과 온도 분포를 고려하여 샘플 패턴을 별도로 제작한다.
제 3 단계로서, 상기 제 2 단계에서 요구하는 일정 수준의 저항 수치와 온도분포가 얻어진 경우 특정 발열 회로(다시 말해, 발열 라인)(이러한 발열 회로는 음각 선의 길이와 형태, 선폭에 의하여 결정)를 가지는 특정 패턴을 결정하고 패턴 형성용 지그(jig)에 히터(10)를 장착한 다음 양쪽 전원 연결 단자(40)에 저항 측정기를 장착하여 저항을 측정하면서 레이저 가공 방법에 의하여 상기 발열 코팅막(30)에서 상기 결정된 특정 패턴 상태에 따라 음각으로 선을 도려냄으로 샘플 히터를 제조한다. 이 때, 저항 측정기에 의하여 저항을 측정하면서 패터닝을 하게 되므로 발열 코팅막(30)에 형성된 패턴에 대한 저항 수치를 실시간으로 확인할 수 있다.
제 4단계로서, 패터닝 과정이 완료된 이후 저항 수치를 측정하여 그 수치가 요구되는 저항 수치보다 낮은 경우 패턴에 형성된 음각 선의 폭을 좁히는 방식으로 조절을 하여 저항 수치를 상승시키게 된다. 이 과정에서 초기 패턴에서 선폭을 넓게 하여 일단 저항 수치가 낮도록 한 다음, 선폭을 좁히는 방식으로 조절함으로 최종적인 음각 선폭이 결정된 패턴을 완성하게 되며, 제 5단계로서 이렇게 최종적으로 완성된 패턴을 가진 샘플 히터를 기본 학습 데이터(여기에는 패턴의 형상, 음각 선의 길이, 음각 선의 선폭, 발열 코팅막의 두께 등이 포함된다.)로 저장하여 이를 통해 특정 패턴을 구비한 발열 코팅막(30)을 가진 세라믹 히터의 대량 양산 체계를 갖추도록 한다.
이러한 과정을 통하여, 히터에서 요구하는 특정 저항치를 매우 정밀하게 제작할 수가 있고, 저항 수치 확인 및 온도의 균일성을 확인하기 위하여 기판에 패턴 형성, 소성, 전극 형성 후 발열 테스트를 해야 최종적인 패턴 형성을 정할 수 있는 기존의 방식이 대략 1주일 이상 소요되는 것에 반해 본 발명에 따른 상기 방법으로 세라믹 히터의 샘플 패턴 내지 샘플 히터를 통해 저항치를 결정 및 조절하게 되면 온도 균일도, 저항 수치의 균일성을 모두 담보하면서 최초 샘플 패턴 테스트 과정에 걸리는 소요 시간을 제외하고는 매우 신속하고 정밀하게 패터닝을 할 수 있다는 특성을 제공할 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않으나 본 발명에 따른 세라믹 히터는 추가적으로 상기 발열 코팅막 상에 형성되는 보호막을 제공한다.
본체(20) 표면에 코팅 처리된 발열 코팅막(30)에 전원을 인가하면 발열 코팅막(30) 표면 부위가 산화되어 발열 코팅막(30)의 저항을 증가시켜 발열체로서 의미를 상실할 수 있다는 개연성이 있기 때문에, 발열 코팅막(30)의 표면 부위에 내열성이 있고 접착력을 가지면서 전기적으로 비전도성을 가지는 보호막을 형성하도록 한다.
보호막은 전체 보호막 중량 기준으로 40 내지 50 중량비를 가진 알루미나(Al203) 내지 실리카(SiO2) 분말 중 어느 하나가 결합제(바인더)인 용제와 함께 섞여 있는 상태를 가지고, 이러한 물질을 상기 발열 코팅막(30)에 도포 처리 하고 경화 공정을 통하여 최종적으로 보호막으로서의 작용을 가지게 된다.
결합제는 예를 들어 약 알칼리수 내지 중성수에서 순수한 비결정체로 이루어진 단위 구형 규소 입자의 콜로이드 분산 물질로 이루어진 결합제를 의미하고 이를 적절한 점성을 가진 액체에 희석하여 용제로서 사용할 수가 있으며, 도포 과정은 수차례에 걸쳐 상기 발열 코팅막(30)에 멀티 레이어를 이루도록 도포 처리하는 것도 가능하다.
상기 발열 코팅막(30)에 도포 처리 후 300℃ 가량의 온도에서 1시간 정도 경화를 함으로써 최종적으로 보호막 형성을 완료하게 될 경우, 이 보호막은 500 내지 600℃ 의 내열 특성을 가짐과 동시에 접착성에도 테스트 결과 문제를 가지지 않으므로 히터의 발열 시에 발열 코팅막(30)의 산화 부작용 없이 히터 표면을 보호할 수 있는 특성을 제공한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 히터 및 이의 제조 방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
Claims (10)
- 산업용 세라믹 히터로서,세라믹 계열 소재로 이루어진 본체;상기 본체의 적어도 일 표면에 코팅 처리되어 있되 전원 인가에 의하여 발열 성질을 가지는 발열 코팅막;상기 발열 코팅막의 양 측 부위에 형성되어 상기 발열 코팅막으로 전원 인가를 매개하는 전원 연결단자;상기 전원 연결단자로 전원을 공급하는 전원 선;으로 구성되어 있어,본체의 표면에 발열체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 산업용 세라믹 히터.
- 제 1항에 있어서,상기 발열 코팅막은,전체 용액 중량비 기준으로 5 내지 30 중량%을 가진 ATO(Antimony Tin Oxide) 내지 ITO(Indium Tin Oxide) 파우더 중 어느 하나의 용질이 증발성 용매에 용해되어 있는 용액을 상기 본체 표면에 도포한 다음 증발 과정을 통해 용매를 증발하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 산업용 세라믹 히터.
- 제 2항에 있어서,상기 용질은,전체 용질을 기준으로 5 내지 50 중량비를 가진 실버 파우더(silver powder);를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 산업용 세라믹 히터.
- 제 1항에 있어서,상기 발열 코팅막은,탄소 내지 탄화규소(SiC) 중 어느 하나가 100%로 이루어진 것을 특징으로 하는, 산업용 세라믹 히터.
- 제 1항에 있어서,상기 발열 코팅막은 히터의 상부 및 하부에 각각 이루어져 있고,각각의 상기 발열 코팅막에 연결된 상기 전원 연결 단자를 상기 전원 선에 의하여 병렬 연결함과 동시에, 상기 발열 코팅막의 표면에 특정 패턴을 가진 음각 선을 형성함으로 상기 발열 코팅막이 특정 저항 수치를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는, 산업용 세라믹 히터.
- 제 1항에 있어서,상기 발열 코팅막의 표면에는,전체 보호막 중량 기준으로 40 내지 50 중량비를 가진 알루미나(Al203) 내지 실리카(SiO2) 분말 중 어느 하나가 결합제와 함께 섞여 있는 물질을 도포 및 경화 처리하여 생성되는 보호막;이 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 산업용 세라믹 히터.
- 세라믹 히터의 제조방법으로서,세라믹 계열 소재로 이루어진 본체 표면에 전원 인가를 통해 발열 성질을 가지는 발열 코팅막을 형성하는 제 1 단계;전원 공급을 위한 전원 선 및 상기 발열 코팅막에 전원 인가를 하는 전원 연결단자를 상기 발열 코팅막에 연결되도록 설치하는 제 2 단계;상기 전원 연결단자에 저항 측정기를 장착하여 상기 발열 코팅막의 저항 수치를 측정하면서 상기 발열 코팅막이 소정의 기준 저항 수치를 가지도록 상기 발열 코팅막 상에 음각으로 선 처리를 하는 과정으로 특정 패턴을 형성하는 제 3 단계;특정 패턴이 형성된 상기 발열 코팅막의 저항 수치를 측정하여 기준 저항 수치보다 낮은 경우 음각으로 처리된 선의 폭을 좁힘으로 기준 저항 수치를 발열 코팅막이 가지도록 하는 제 4 단계;상기 제 4단계를 통하여 최종적인 기준 저항 수치가 도출된 특정 패턴의 음각 처리된 선의 폭 및 길이, 형상을 기본 학습 데이터로 설정하는 제 5 단계;상기 기본 학습 데이터에 의하여 다른 히터의 발열 코팅막에 패턴 처리를 하는 제 6단계;로 구성된 것을 특징으로 하는, 세라믹 히터의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제 3단계는,레이저 가공 내지 기계적 가공 중 어느 하나의 방법에 의하여 특정 패턴을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는, 세라믹 히터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 6단계 이후,상기 발열 코팅막에 40 내지 50 중량비를 가진 알루미나(Al203) 내지 실리카(SiO2) 분말 중 어느 하나가 결합제와 함께 섞여 있는 물질을 도포 처리하는 제 7 단계;경화 공정을 통하여 상기 물질을 통해 보호막을 형성하는 제 8 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 히터의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,상기 제 8 단계는,300℃의 온도에서 1시간동안 경화 처리되는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는, 세라믹 히터의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| WO2012036416A3 (ko) * | 2010-09-14 | 2012-05-10 | (주)창성 | 세라믹글래스를 이용한 면상발열체 |
| KR102469298B1 (ko) * | 2022-06-03 | 2022-11-22 | 장동석 | 차량의 전면 유리 및 시인성 유리에 적용 가능한 발열필름의 제조방법 |
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-
2008
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