KR20100061107A - Induction heating apparatus having carbon nano layer - Google Patents

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KR20100061107A
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induction
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induction heating
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장원석
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최두선
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: An induction heater is provided to easily heat an object by heating a carbon nano tube heating layer through an induction coil. CONSTITUTION: An induction heater includes a carbon nano tube heating layer(116), an induction coil(123), a power source(121), a temperature sensor(160), and a controller(150). A carbon nano tube heating layer is attached to the object. The carbon nano tube heating layer has light transmittance. An induction coil is arranged near the carbon nano tube heating layer. The power source is electrically connected to the induction coil. The temperature sensor is arranged near the object. The controller is connected to the temperature sensor and the power source to control the temperature of the object.

Description

탄소나노튜브 발열층을 갖는 유도 가열 장치{INDUCTION HEATING APPARATUS HAVING CARBON NANO LAYER}Induction heating apparatus having a carbon nanotube heating layer {INDUCTION HEATING APPARATUS HAVING CARBON NANO LAYER}

본 발명은 탄소나노튜브 발열층을 갖는 유도 가열 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소나노튜브 발열층이 유도 코일에 의하여 가열 대상을 가열하는 유도 가열 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an induction heating apparatus having a carbon nanotube heating layer, and more particularly, to an induction heating apparatus in which a carbon nanotube heating layer heats a heating object by an induction coil.

일반적으로 미세한 구조물을 가열하는 방법으로는 열선을 이용한 직접 가열과 유도 가열이 있다.In general, a method of heating a fine structure is a direct heating and induction heating using a hot wire.

열선을 이용한 가열의 경우, 미세한 구조물에 전원을 직접 연결해야 하는 불편이 있어서 미세한 구조물의 부피가 증가하고, 이동의 제한이 따르는 문제가 있다. 또한, 1회용 또는 소모성의 미세한 기기에 가열 장치를 설치하면 비용이 지나치게 증가하는 문제가 있다.In the case of heating using a hot wire, there is a problem in that a power source must be directly connected to the microstructure, thereby increasing the volume of the microstructure and causing a problem of limitation of movement. In addition, there is a problem in that the cost is excessively increased when the heating device is installed in the disposable or consumable fine device.

이러한 문제를 해결하기 위해서 유도 가열 방법이 제안되는데, 유도 가열을 위해서는 금속 등을 미세 구조물에 설치하고 금속과 인접하게 유도 코일을 설치하여 금속을 가열한다.In order to solve this problem, an induction heating method is proposed. For induction heating, a metal is installed in a microstructure, and an induction coil is installed adjacent to the metal to heat the metal.

그러나, 금속을 미세 구조물에 부착하면 투명한 용기의 내부 관찰이 불가능 한 문제가 있다. 특히, 레이저 또는 광원을 이용하여 대상을 측정함에 있어서, 금속이 설치되면 내부를 측정하지 못하는 문제가 발생한다.However, when the metal is attached to the microstructure, there is a problem that the internal observation of the transparent container is impossible. In particular, in measuring an object using a laser or a light source, when a metal is installed, there is a problem in that the inside cannot be measured.

내부를 측정하기 위해서 도전성 투명 박막이 적용될 수 있다. 도전성 투명 박막은 다양한 소재를 활용할 수 있는데, 전통적으로 가장 많이 사용되는 것은 ITO(Indium Tin Oxide)이며, 도전성 폴리머, 탄소나노튜브를 포함하는 탄소 기반 소재 등이 최근 들어 점차 많이 사용되고 있다. A conductive transparent thin film may be applied to measure the inside. The conductive transparent thin film can use a variety of materials, traditionally the most commonly used is ITO (Indium Tin Oxide), and carbon-based materials including conductive polymers, carbon nanotubes, etc. are increasingly used in recent years.

이 외에도 Oxide계열의 ZnO, SnO2, In2O3, CdSnO4와 같은 다양한 소재들이 활용되고 있으며, Au. Al, Ag 등과 같은 금속이나 주석(Fluorine) 등의 기능성 물질이 일부 포함되도록 하여 도전성이 개선된 박막 필름을 제조하는 경우가 있다. In addition, various materials such as ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 and CdSnO 4 in the oxide series are being used. In some cases, a thin film film having improved conductivity may be manufactured by partially including a functional material such as a metal such as Al, Ag, or tin (Fluorine).

예를 들어, 불소도핑 주석 산화물(FTO; Fluorine-doped Tin Oxide), 알루미늄 도핑 아연 산화물(AZO; Aluminum-doped Zinc Oxide)의 박막 등이 현재 활용되고 있다. 본 발명에서 박막 필름은 두께가 10㎛이하인 도전성 필름을 말한다.For example, thin films of fluorine-doped tin oxide (FTO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), and the like are currently utilized. In the present invention, the thin film refers to a conductive film having a thickness of 10 μm or less.

또 다른 투명한 전기 도전성 물질로 도전성 유기 폴리머를 들 수 있는데, 도전성 폴리머 및 도전성 플라스틱의 발달은 1970년대 이래로 진행되어 왔다. 이러한 노력으로 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 및 폴리아세틸렌과 같은 폴리머류를 기재로 한 도전성 물질이 개발되었다.Another transparent electrically conductive material includes conductive organic polymers, and the development of conductive polymers and conductive plastics has been in progress since the 1970s. With this effort, conductive materials based on polymers such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole and polyacetylene have been developed.

이러한 도전성 투명박막은 전계방출 디스플레이(Field Emission Display), 정전차폐, 터치스크린, LCD Display용 전극, 히터, 기능성 광학필름, 복합재료, 화학 및 바이오 센서, 태양 전지, 에너지 저장물질, 전자소자 등에 활용이 가능하다. Such conductive transparent thin films are used for field emission displays, electrostatic shielding, touch screens, electrodes for LCD displays, heaters, functional optical films, composite materials, chemical and biosensors, solar cells, energy storage materials, and electronic devices. This is possible.

특히 탄소나노튜브는 유연성이 요구되는 플렉서블 디스플레이나 플렉서블 태양전지 등의 전극재료에 효과적으로 사용될 수 있다. In particular, carbon nanotubes can be effectively used in electrode materials such as flexible displays or flexible solar cells that require flexibility.

투명히터로서 기존에 사용되는 ITO의 경우에는 진공상에서 기판 표면에 증착하는 것이 일반적이며, 많은 비용과 까다로운 공정을 요구한다. 또한 ITO의 경우에는 주로 증착하고자 하는 소재에 제한이 있기 때문에 광학용의 소재를 임의로 선택하기 어려운 단점이 있다. In the case of ITO, which is conventionally used as a transparent heater, deposition on the substrate surface in vacuum is common and requires a high cost and a complicated process. In addition, ITO has a disadvantage in that it is difficult to arbitrarily select a material for optics mainly because there is a limitation on a material to be deposited.

또한, 상기한 도전성 투명 박막은 금속성을 나타내지 아니하므로 유도 가열을 할 수 없는 문제가 있다. 따라서 도전성 투명 박막에 전극을 설치하고, 전원을 연결하여 직접 가열하여야 하나, 직접 가열 방식의 경우 상기한 바와 같이 미세한 구조물의 부피가 증가하고, 이동의 제한이 따르는 등의 문제가 있다.In addition, since the conductive transparent thin film does not exhibit metallicity, there is a problem that induction heating cannot be performed. Therefore, the electrode must be installed on the conductive transparent thin film and connected directly to a power source, but in the case of the direct heating method, there is a problem that the volume of the fine structure increases as described above, and the movement is restricted.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유도 가열 방식으로 가열할 수 있는 투명 히터를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention to provide a transparent heater that can be heated by the induction heating method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 탄소나노튜브(carbon nano tube; CNT)를 포함하며, 가열 대상에 부착되는 탄소나노튜브 발열층과, 상기 탄소나노튜브 발열층과 이격되어 인접하게 배치된 유도 코일, 및 상기 코일과 전기적으로 연결된 전원을 포함한다.In order to achieve the above object, an induction heating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a carbon nanotube (CNT), a carbon nanotube heating layer attached to a heating target, and the carbon nanotube And an induction coil disposed adjacent to and spaced apart from the heating layer, and a power source electrically connected to the coil.

상기 유도 가열 장치는 상기 가열 대상에서 이격되어 인접하게 배치된 온도 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도 센서 및 상기 전원과 연결되어 상기 온도를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The induction heating apparatus may further include a temperature sensor disposed adjacent to and spaced apart from the heating target, and may further include a controller connected to the temperature sensor and the power source to adjust the temperature.

상기 탄소나노튜브에는 금속산화물, 반도체, 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질이 도핑 또는 흡착될 수 있으며, 상기 탄소나노튜브 발열층은 광투과성을 갖도록 형성될 수 있다.The carbon nanotubes may be doped or adsorbed with one or more materials selected from the group consisting of metal oxides, semiconductors, and metals, and the carbon nanotube heating layer may be formed to have light transparency.

상기 탄소나노튜브 박막은 도전성을 갖는 금속성 탄소나노튜브를 포함할 수 있으며, 상기 탄소나노튜브 발열층은 상기 기판에 융착될 수 있다.The carbon nanotube thin film may include a metallic carbon nanotube having conductivity, and the carbon nanotube heating layer may be fused to the substrate.

또한, 상기 탄소나노튜브 발열층은 필름 형태로 이루어지고 상기 기판에 접착될 수 있으며, 상기 유도 코일은 공심형 코일로 이루어질 수 있다.In addition, the carbon nanotube heating layer may be formed in a film form and adhered to the substrate, and the induction coil may be formed of an air core coil.

상기 유도 코일은 원판 형태로 이루어지며 상면 또는 하면이 상기 탄소나노튜브 박막과 대향하도록 배치될 수 있으며, 상기 가열 대상은 유리, 폴리머, 프릿 글래스(flit glass)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.The induction coil may be formed in a disc shape and may be disposed so that an upper surface or a lower surface thereof faces the carbon nanotube thin film, and the heating target may be made of any one selected from the group consisting of glass, polymer, and frit glass. have.

또한, 상기 가열 대상은 바이오 칩 또는 유체 칩으로 이루어질 수 있으며, 상기 탄소나노튜브 발열층 위에는 보조판이 설치되어 상기 탄소나노튜브 발열층은 기판과 보조판 사이에 위치할 수 있다.In addition, the heating target may be formed of a biochip or a fluid chip, and an auxiliary plate may be installed on the carbon nanotube heating layer so that the carbon nanotube heating layer may be positioned between the substrate and the auxiliary plate.

본 발명의 탄소나노튜브를 포함하는 유도 가열 장치는 열선이나 후막형 히터에 비해 매우 빠른 속도로 온도가 상승하고, 온도가 일정하게 유지되는 특징을 가진다.Induction heating apparatus including a carbon nanotube of the present invention has a feature that the temperature rises at a very high speed compared to the heating wire or thick-film heater, the temperature is kept constant.

본 실시예와 같이 탄소나노튜브 발열층을 유도 코일로 가열하면, 미세한 구 조물을 비접촉 유도 가열 방식으로 용이하게 가열할 수 있다.When the carbon nanotube heating layer is heated with an induction coil as in this embodiment, the fine structure can be easily heated by a non-contact induction heating method.

또한, 유도 가열 방식으로 가열하므로 소모성 부재에 별다른 장치를 설치하지 아니하고 간단하게 가열할 수 있으며, 투명한 탄소나노튜브 발열층을 이용하여 유도 가열하므로 레이저 또는 광원을 이용하여 측정함에 있어서 제한을 받지 아니한다. In addition, since the heating by the induction heating method can be simply heated without installing a separate device in the consumable member, induction heating using a transparent carbon nanotube heating layer is not limited in the measurement using a laser or a light source.

또한, 직접적으로 전기를 연결하기 곤란한 이동성을 갖는 대상을 용이하게 가열할 수 있다.Moreover, the object which has the mobility which is hard to connect electricity directly can be heated easily.

또한, 탄소나노튜브에 금속 또는 금속 산화물을 흡착시키거나, 도핑하여 탄소나노튜브 발열층이 더욱 잘 가열될 수 있다.In addition, by adsorbing or doping the metal or metal oxide on the carbon nanotubes, the carbon nanotube heating layer may be heated better.

본 명세서에 있어서, 투명이라 함은 광투과성을 갖는 것을 말하며, 반드시 100%의 투명도를 것이 아니라, 50% 이상의 투명도를 갖는 것을 투명하다고 정의한다. In the present specification, the term transparent refers to having light transmittance and is not necessarily 100% transparency, but is defined as having transparency of 50% or more.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an induction heating apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 유도 가열 장치는 탄소나노튜브(carbon nano tube; CNT)를 포함하는 탄소나노튜브 발열층(116)과 탄소나노튜브 발열층(116)에서 이격되어 인접하게 배치된 유도 가열부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the induction heating apparatus according to the first embodiment includes a carbon nanotube heating layer 116 and a carbon nanotube heating layer 116 including carbon nanotubes (CNTs). It includes an induction heating unit 120 spaced adjacent to each other.

유도 가열부(120)는 인가된 전류로 인하여 전자기장을 발생시켜서 탄소나노튜브 발열층(116)을 가열하는 역할을 하며, 탄소나노튜브 발열층(116)에서 이격 배치된 유도 코일(123)과 유도 코일(123)에 전기적으로 연결된 전원(121)을 포함한다.Induction heating unit 120 serves to heat the carbon nanotube heating layer 116 by generating an electromagnetic field due to the applied current, induction coil 123 and induction spaced apart from the carbon nanotube heating layer 116 And a power source 121 electrically connected to the coil 123.

탄소나노튜브 발열층(116)은 탄소나노튜브들이 밀집된 얇은 레이어 구조로 이루어지며, 1㎛ 이하 수준의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 탄소나노튜브 발열층(116)은 유가 가열부(120)에 의하여 가열되어 열을 발생시키며 광투과성을 갖도록 투명하게 형성된다.The carbon nanotube heating layer 116 has a thin layer structure in which carbon nanotubes are densely formed, and may have a thickness of 1 μm or less. In addition, the carbon nanotube heating layer 116 is heated to be heated by the oil value heating unit 120 to generate heat and is formed transparently to have a light transmittance.

전기 전도성이 우수하여 전도성 물질로 사용되고 있는 탄소나노튜브는 단일벽 나노튜브(SWNT; Single-Walled Nanotube), 이중벽 나노튜브(DWNT; Double-Walled Nanotube)와 다중벽 나노튜브(MWNT; Multi-Walled Nanotube)로 대별된다. 단일벽 나노튜브는 한층의 원통으로 이루어지고 그 선단은 개구되어 있으며, 다중벽 나노튜브는 여러 개의 동심원층으로 이루어지고 그 선단은 닫혀있다. 탄소 나노튜브는 전자소자 센서, 기능성 재료 등의 분야에서 응용되고 있다.Carbon nanotubes are used as conductive materials because of their excellent electrical conductivity. It is roughly divided into). Single-walled nanotubes consist of a single cylinder and their ends are open, and multi-walled nanotubes consist of several concentric layers and their ends are closed. Carbon nanotubes have been applied in fields such as electronic sensor and functional materials.

또한, 탄소나노튜브는 반도체성을 갖는 반도체성 탄소나노튜브와 도전성을 갖는 금속성 탄소나노튜브로 구별될 수 있다. 여기서 금속성 탄소나노튜브가 전기장의 변화에 따라 가열된다.In addition, the carbon nanotubes may be classified into semiconducting carbon nanotubes having semiconductivity and metallic carbon nanotubes having conductivity. Here metallic carbon nanotubes are heated in accordance with the change of the electric field.

본 실시예에 따른 탄소나노튜브들은 순수한 탄소나노튜브로 이루어지거나, 탄소나노튜브에 금속산화물, 반도체, 또는 금속이 도핑되거나 흡착된 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 물질들은 탄소나노튜브에 결합되어 탄소나노튜브의 도전성을 향상시키거나 금속성을 증가시킬 수 있으며, 저항을 증가시킬 수 있다. 따라서 탄소나노튜브에 흡착되는 물질을 조절함으로써, 탄소나노튜브 발열층(116)의 도전성 및 저항을 조절할 수 있다.Carbon nanotubes according to the present embodiment may be made of pure carbon nanotubes, or may be made of a structure in which a metal oxide, a semiconductor, or a metal is doped or adsorbed on the carbon nanotubes. These materials may be bonded to the carbon nanotubes to improve the conductivity or increase the metallicity of the carbon nanotubes, and may increase resistance. Therefore, by controlling the material adsorbed on the carbon nanotubes, the conductivity and resistance of the carbon nanotubes heat generating layer 116 can be controlled.

탄소나노튜브 발열층(116)은 성장방법, 진공 여과법(vacuum filtration), 스프레이 코팅법(spray coating) 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다.The carbon nanotube heating layer 116 may be formed by various methods such as a growth method, a vacuum filtration method, a spray coating method, and the like.

탄소나노튜브 발열층(116)은 필름 형태로 이루어지고 가열 대상(111)에 접착되는 바, 가열 대상(111)은 바이오 칩 또는 유체 칩 등의 소모성 부품이 될 수 있다. 또한, 가열 대상(111)은 유리, 폴리머, 프릿 글래스(flit glass)로 이루어질 수 있다. 이와 같이 가열 대상(111)이 투명한 소재로 이루어지면 가열 대상의 내부를 레이저 또는 광원 등으로 측정할 수 있다.The carbon nanotube heating layer 116 is formed in a film form and adhered to the heating target 111, and the heating target 111 may be a consumable part such as a biochip or a fluid chip. In addition, the heating object 111 may be made of glass, polymer, or frit glass. As such, when the heating object 111 is made of a transparent material, the inside of the heating object may be measured by a laser or a light source.

유도 코일(123)은 공심형 코일로 이루어지며, 그 형상은 나선형(spiral type)으로 감겨져 대략 원판 형태로 이루어진다. 유도 코일(123)은 상면 또는 하면이 탄소나노튜브 발열층(116)과 평행하게 배치되어 유도 코일(123)의 상면 또는 하면이 탄소나노튜브 발열층(116)과 대향한다. 이 상태에서 유도 코일(123)이 탄소나노튜브 발열층(116)에 포함된 금속성 탄소나노튜브를 가열한다. 이와 같이 유도 코일(123)이 탄소나노튜브 발열층(116)과 마주하도록 배치되면 필름 형상으로 이루어진 탄소나노튜브 발열층(116)에 미치는 전자기장의 영향을 최대화할 수 있 다.Induction coil 123 is made of an air core coil, the shape of which is wound in a spiral (spiral type) to form a substantially disk. The induction coil 123 has a top surface or a bottom surface disposed in parallel with the carbon nanotube heating layer 116 so that the top or bottom surface of the induction coil 123 faces the carbon nanotube heating layer 116. In this state, the induction coil 123 heats the metallic carbon nanotubes included in the carbon nanotube heating layer 116. As such, when the induction coil 123 is disposed to face the carbon nanotube heating layer 116, the influence of the electromagnetic field on the carbon nanotube heating layer 116 having a film shape may be maximized.

유도 코일(123)에 연결된 전원(121)은 교류 전원으로 이루어진다. 전원(121)의 전압 및 주파수는 유도 코일(123)의 크기 및 성질에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.The power source 121 connected to the induction coil 123 is made of AC power. The voltage and frequency of the power source 121 may be variously set according to the size and nature of the induction coil 123.

본 실시예에 따른 유도 가열 장치는 가열 대상(111)에서 이격되어 인접하게 배치된 온도 센서(160)를 더 포함하는데, 온도 센서(160)는 비접촉식 온도 센서로 이루어진다.The induction heating apparatus according to the present embodiment further includes a temperature sensor 160 disposed adjacent to and spaced apart from the heating object 111, and the temperature sensor 160 is formed of a non-contact temperature sensor.

한편, 유도 가열 장치는 제어부(150)를 더 포함하는데, 제어부(150)는 전원(121)과 온도 센서(160)에 연결 설치된다. 제어부는 온도 센서(160)로부터 정보를 전달받아서 전원을 제어함으로써 가열 대상(111)의 특정 부위 온도를 일정한 수준으로 유지하는 역할을 한다.On the other hand, the induction heating apparatus further includes a control unit 150, the control unit 150 is connected to the power source 121 and the temperature sensor 160 is installed. The control unit controls the power by receiving the information from the temperature sensor 160 and serves to maintain a specific part temperature of the heating target 111 at a constant level.

탄소나노튜브 발열층(116)이 가열 대상(111)을 전체적으로 가열하는 경우에는 탄소나노튜브 발열층(116)의 온도가 일정하게 유지되는 특성이 있으므로 상기한 온도 센서(160)와 제어부(150)가 설치되지 아니할 수 있다. 다만, 본 실시예와 같이 가열 대상(111)의 일 부분을 특정한 온도를 유지할 때에는 온도 센서(160)와 제어부(150)를 이용하여 온도를 제어한다.When the carbon nanotube heating layer 116 heats the heating object 111 as a whole, the temperature of the carbon nanotube heating layer 116 is kept constant, so the temperature sensor 160 and the controller 150 are described above. May not be installed. However, when maintaining a specific temperature of a part of the heating target 111 as in the present embodiment, the temperature is controlled using the temperature sensor 160 and the controller 150.

본 실시예와 같이 탄소나노튜브 발열층(116)을 유도 코일(123)로 가열하면, 미세한 구조물을 비접촉 유도 가열 방식으로 용이하게 가열할 수 있다.When the carbon nanotube heating layer 116 is heated by the induction coil 123 as in this embodiment, the fine structure can be easily heated by a non-contact induction heating method.

또한, 유도 가열 방식으로 가열하므로 소모성 부재에 별다른 장치를 설치하지 아니하고 간단하게 가열할 수 있으며, 투명한 탄소나노튜브 발열층(116)이 투명 하게 형성되므로 이를 이용하여 유도 가열할 때, 레이저 또는 광원을 이용하여 측정함에 있어서 제한을 받지 아니한다. 또한, 직접적으로 전기를 연결하기 곤란한 이동성을 갖는 대상을 용이하게 가열할 수 있다.In addition, since the heating by the induction heating method can be simply heated without installing a separate device in the consumable member, since the transparent carbon nanotube heating layer 116 is formed transparent, induction heating using this, laser or light source It is not restricted in the measurement by using. Moreover, the object which has the mobility which is hard to connect electricity directly can be heated easily.

또한, 탄소나노튜브에 금속 또는 금속 산화물을 흡착시키거나, 도핑하여 탄소나노튜브 발열층(116)이 더욱 잘 가열될 수 있다.In addition, by adsorbing or doping the metal or metal oxide on the carbon nanotubes, the carbon nanotube heating layer 116 may be heated better.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도 가열 장치를 도시한 구성도이다.2 is a block diagram showing an induction heating apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 유도 가열 장치는 탄소나노튜브 발열층(136)과 유도 가열부(120), 온도 센서(160), 및 제어부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the induction heating apparatus according to the present embodiment includes a carbon nanotube heating layer 136, an induction heating unit 120, a temperature sensor 160, and a controller 150.

탄소나노튜브 발열층(136)은 밀집된 탄소나노튜브들(135)을 포함하며, 가열 대상(131)에 융착되어 고정된다. 탄소나노튜브 발열층(136)을 형성한 후에 고온의 분위기에서 가열 대상(131)에 가압하면 탄소나노튜브 발열층(136)을 가열 대상(131)에 융착할 수 있다. 이와 같이 탄소나노튜브 발열층(136)이 가열 대상에 융착되면 탄소나노튜브 발열층(136)에서 가열 대상(131)으로 열을 용이하게 전달할 수 있으며, 열 손실이 감소된다.The carbon nanotube heating layer 136 includes dense carbon nanotubes 135 and is fused and fixed to the heating target 131. After the carbon nanotube heating layer 136 is formed, the carbon nanotube heating layer 136 may be fused to the heating target 131 by pressing the heating target 131 in a high temperature atmosphere. As such, when the carbon nanotube heating layer 136 is fused to the heating target, heat can be easily transferred from the carbon nanotube heating layer 136 to the heating target 131, and heat loss is reduced.

유도 가열부(120)는 유도 코일(125)과, 전원(121)을 포함하며, 유도 코일(125)은 공심형 코일로 이루어지며, 직선형 솔레노이드 형태로 형성된다. 직선형 솔레노이드 코일의 경우, 일방향으로 길게 형성된 부분을 가열하기에 유리하다.The induction heating unit 120 includes an induction coil 125 and a power source 121, and the induction coil 125 is formed of an air core coil and is formed in a straight solenoid form. In the case of the straight solenoid coil, it is advantageous to heat the portion formed long in one direction.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유도 가열 장치를 도시한 구성도이다. 3 is a configuration diagram showing an induction heating apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 유도 가열 장치는 탄소나노튜브 발열층(142)과 유도 가열부(120), 온도 센서(160), 제어부(150), 보조판(141)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the induction heating apparatus according to the present embodiment includes a carbon nanotube heating layer 142, an induction heating unit 120, a temperature sensor 160, a controller 150, and an auxiliary plate 141. do.

탄소나노튜브 발열층(142)은 밀집된 탄소나노튜브들(145)을 포함하며, 가열 대상(143)에 융착되어 고정되는데, 탄소나노튜브 발열층(142)은 가열 대상(143)과 보조판(141) 사이에 위치한다.The carbon nanotube heating layer 142 includes dense carbon nanotubes 145 and is fused and fixed to the heating target 143. The carbon nanotube heating layer 142 is the heating target 143 and the auxiliary plate 141. Is located between).

보조판(141)은 투명한 소재로 이루어지며, 바람직하게는 유리, 폴리머 등으로 이루어질 수 있다. 탄소나노튜브 발열층(142)을 형성한 후에 탄소나노튜브 발열층(142)을 가열 대상(143)과 보조판(141) 사이에 위치시킨 상태에서 고온으로 압착하면 탄소나노튜브 발열층(142)이 보조판(141)과 가열 대상(143)에 융착될 수 있다.The auxiliary plate 141 is made of a transparent material, preferably made of glass, polymer, or the like. After the carbon nanotube heating layer 142 is formed, the carbon nanotube heating layer 142 is pressed at a high temperature while being positioned between the heating target 143 and the auxiliary plate 141. It may be fused to the auxiliary plate 141 and the heating target 143.

다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 탄소나노튜브 발열층(142)의 양면에 접착제가 도포되어 가열 대상(143) 및 보조판(141)에 접착될 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto, and an adhesive may be applied to both surfaces of the carbon nanotube heating layer 142 to be bonded to the heating target 143 and the auxiliary plate 141.

이와 같이 탄소나노튜브 발열층(142)이 가열 대상(143) 및 보조판(141) 사이에 위치하면 외부로 방출되는 열을 최소화할 수 있어서 열효율이 향상된다. 또한, 탄소나노튜브 발열층(142)에 포함된 탄소나노튜브들(145)은 전기적으로 연결된 망 형태로 이루어질 수 있다. 이와 같이 탄소나노튜브들(145)이 서로 이어져 형성되면 전류가 자유롭게 이동하여 보다 용이하게 가열될 수 있다.As such, when the carbon nanotube heating layer 142 is positioned between the heating target 143 and the auxiliary plate 141, heat emitted to the outside may be minimized, thereby improving thermal efficiency. In addition, the carbon nanotubes 145 included in the carbon nanotube heating layer 142 may be formed in an electrically connected network. As such, when the carbon nanotubes 145 are formed to be connected to each other, the current may move freely and be heated more easily.

유도 가열부(120)는 전자기장을 발생시켜서 탄소나노튜브 발열층을 가열하며 유도 코일(127)과, 전원(121)을 포함한다. 유도 코일(127)은 공심형 코일로 이루어지며, 직선형 솔레노이드 형태로 형성된다. 온도 센서(160)는 보조판(141)과 이격하여 배치되어 비접촉식으로 온도를 측정하며, 온도 정보를 제어부(150)로 전달한 다. 제어부(150)는 전달된 온도 정보를 바탕으로 전원(121)을 제어하여 가열 대상이 적정한 온도를 유지할 수 있도록 한다.The induction heating unit 120 generates an electromagnetic field to heat the carbon nanotube heating layer, and includes an induction coil 127 and a power source 121. The induction coil 127 is made of an air core coil, and is formed in the form of a straight solenoid. The temperature sensor 160 is disposed to be spaced apart from the auxiliary plate 141 to measure the temperature in a non-contact manner, and transmits the temperature information to the controller 150. The controller 150 controls the power source 121 based on the transmitted temperature information so that the heating target maintains an appropriate temperature.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.In the above description of the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유도 가열 장치를 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram showing an induction heating apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유도 가열 장치를 도시한 구성도이다.2 is a block diagram showing an induction heating apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유도 가열 장치를 도시한 구성도이다.3 is a configuration diagram showing an induction heating apparatus according to a third embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

111: 가열 대상 116: 탄소나노튜브 발열층111: heating target 116: carbon nanotube heating layer

120: 유가 가열부 121: 전원120: oil price heating unit 121: power

123: 유도 코일 141: 보조판123: induction coil 141: auxiliary plate

Claims (13)

탄소나노튜브(carbon nano tube; CNT)를 포함하며, 가열 대상에 부착되는 탄소나노튜브 발열층;Carbon nanotube (CNT), including carbon nanotube heating layer attached to the heating target; 상기 탄소나노튜브 발열층과 이격되어 인접하게 배치된 유도 코일; 및An induction coil disposed adjacent to and spaced apart from the carbon nanotube heating layer; And 상기 유도 코일과 전기적으로 연결된 전원;A power source electrically connected to the induction coil; 을 포함하는 유도 가열 장치.Induction heating apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열 대상에서 이격되어 인접하게 배치된 온도 센서를 더 포함하는 유도 가열 장치.Induction heating apparatus further comprises a temperature sensor disposed adjacent to and spaced apart from the heating object. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 온도 센서 및 상기 전원과 연결되어 온도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 유도 가열 장치.Induction heating apparatus further comprises a control unit connected to the temperature sensor and the power source to adjust the temperature. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브에는 금속산화물, 반도체, 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질이 도핑 또는 흡착된 유도 가열 장치.Induction heating apparatus in which the carbon nanotubes are doped or adsorbed at least one material selected from the group consisting of metal oxides, semiconductors, and metals. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 발열층은 광투과성을 갖는 유도 가열 장치.The carbon nanotube heating layer has an optical transmission. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 발열층은 도전성을 갖는 금속성 탄소나노튜브를 포함하는 유도 가열 장치.The carbon nanotube heating layer includes an inductive heating device comprising metallic carbon nanotubes having conductivity. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 발열층은 상기 기판에 융착된 유도 가열 장치.The carbon nanotube heating layer is induction heating apparatus fused to the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 발열층은 필름 형태로 이루어지고 상기 기판에 접착된 유도 가열 장치.The carbon nanotube heating layer is in the form of a film and induction heating device bonded to the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유도 코일은 공심형 코일로 이루어진 유도 가열 장치.The induction coil is made of an air core coil. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유도 코일은 나선형으로 감겨지며 상면 또는 하면이 상기 탄소나노튜브 박막과 대향하도록 배치된 유도 가열 장치.The induction coil is spirally wound and the induction heating device is disposed so that the upper surface or the lower surface facing the carbon nanotube thin film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열 대상은 유리, 폴리머, 프릿 글래스(flit glass)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 유도 가열 장치.The heating target is induction heating device consisting of any one selected from the group consisting of glass, polymer, frit glass. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열 대상은 바이오 칩 또는 유체 칩인 유도 가열 장치.The heating target is a biochip or a fluid chip. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브 발열층 위에는 보조판이 설치되어 상기 탄소나노튜브 발열층은 상기 가열 대상과과 상기 보조판 사이에 위치하는 유도 가열 장치.An auxiliary plate is provided on the carbon nanotube heating layer, the carbon nanotube heating layer is located between the heating target and the auxiliary plate.
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