KR930003206B1 - 적외선 방사체 - Google Patents

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KR930003206B1
KR930003206B1 KR1019890016158A KR890016158A KR930003206B1 KR 930003206 B1 KR930003206 B1 KR 930003206B1 KR 1019890016158 A KR1019890016158 A KR 1019890016158A KR 890016158 A KR890016158 A KR 890016158A KR 930003206 B1 KR930003206 B1 KR 930003206B1
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히로시 가게지까
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엔케이 케이 코오포레이숀
사이도오 히로시
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Abstract

내용 없음.

Description

적외선 방사체
제 1 도는 난방장치로 사용되는 선행기술의 적외선 방사체의 개략수직 단면도.
제 2 도는 본 발명의 적외선 방사체의 제 1 실시형태를 나타낸 개략 수직부분 단면도.
제 3 도는 본 발명의 적외선 방사체의 제 2 실시형태를 나타낸 개략 수직부분 단면도.
제 4 도는 본 발명의 적외선 방사체의 실시예를 나타낸 개략사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 적외선 방사체 2 : 중공상의 케이싱
3 : 니크롬선 4 : 적외선 방사체
5 : 기판 6 : 금속피막
7 : 적외선 방사입자 8 : 적외선 방사체
9 : 기판 10 : 금속판
11 : 플라스틱의 피막 12 : 기판
13 : 금속피막 14 : 적외선방사입자
15 : 전극 16 : 전극
A : 적외선 방사체
본 발명은, 적외선가열에 사용되는 적외선 방사체에 관한 것이다.
열의, 전달기구는, 열전도, 열대류 및 열방사로 대별할 수 있다. 적외선 가열은, 열방사를 이용한것이며, 그리고, 열매체가 불필요하다.
따라서, 열방사를 이용한 적외선 가열에의한 에너지의 전달효율은, 열전도 또는 열대류를 이용한 다른 가열에 의한 에너지의 전달효율 보다도 높다. 따라서, 적외선 가열은 기계, 금속, 화학, 전기, 전자, 인쇄, 식품가공, 의료 등의 많은 분야에서 널리 이용되고 있으며, 예컨대, 자동차의 차체의 열처리 도장(baking finish), 열가소성 수지의 경화, 냉동식품의 해동, 실내의 난방, 인체의 치료등에 이용되고 있다.
상술한 적외선 가열은 전기에너지를 열방사에너지로 변환하기 위한 적외선 방사체에 의하여 하게 된다.
이러한 종류의 적외선 방사체중의 하나가 일본의 통상자료 조사회가 1986년 1월 5일부로서 발행한 "신소재편람" 69페이지에 기재되어 있다(이하, ""선행기술"이라 한다).
다음에 선행기술의 적외선 방사체(1)를 제 1 도를 참조하면서 설명한다.
제 1 도는 난방장치로서 사용되는 선행기술의 적외선 방사체(1)의 개략 수직 단면도이다. 제 1 도에 나타낸 바와 같이, 선행기술의 적외선 방사체(1)는 세라믹제의 속이 빈 형상의 케이싱(2)과, 그리고 그 내부에 설치된, 저항발열체로서의 니크롬선(즉, 니켈크롬합금선)(3)등으로 되어 있다.
선행기술의 적외선 방사체(1)의 니크롬선(3)에 전류를 흘리면 니크롬선(3)이 발열하고 그 결과 세라믹제의 케이싱(2)은 적외선을 방사한다.
그러나, 상술한 선행기술의 적외선방사체(1)는 다음의 결정음 지니고 있다.
(1) 세라믹스의 성형상의 문제로부터, 케이싱(2)의 크기가 제약되어, 그 결과, 대형의 적외선 방사체(1)를 제조할 수 없다. 따라서, 넓은 방을 난방하는 경우에, 여러개의 적외선 방사체(1)를 사용하지 않으면, 아니되며, 불경제이다.
(2) 케이싱(2)과, 그리고 저항발열체로서의 니크롬선(3)과의 사이에 간극이 있으며, 그결과, 니크롬선(3)에서 케이싱(2)에의 열전달의 손실이 크고, 따라서 적외선발사효율이 나쁘다.
(3) 세라믹스제의 케이싱은 무르고, 그리고 파손하기쉽기 때문에, 그 취금에 상당한 주의를 요한다.
(4) 저항발열체로서의 니크롬선(3)은 절단하기 쉽고 그 수명이 짧다.
나아가서, 세라믹제 판(板)과, 그리고 그 한편의 표면상에 맞붙인 저항발열체로서의 니크롬선으로 된 다음 적외선 방사체가 제안되어 있다. 이 적외선 방사체는 상술한 선행기술의 적외선 방사체(1)의 결점(2)를 지니고 있지 않다고는 하지만, 다른 결점(1), (3) 및 (4), 더불어 다음의 결점을 지니고 있다.
세라믹제 판과, 그리고 저항발열체로서의 니크롬선과의 사이의 열팽창율에 있어서의 차가 크기 때문에, 사용중에 커다란 열변형이 생기고, 그 결과, 판과 니크롬선 사이의 접합면에 박리가 생긴다거나 판의 쪼개짐이나 니크롬선의 절단이 발생하기 쉽다.
따라서, 이러한 다른 적외선 방사체는 장기간의 반복사용에 견딜 수 없다.
이러한 사실로부터 그 제조에 있어서 크기의 제약을 받지 않으며, 적외선 방사효율이 좋고, 파손이 용이하지 않아서 장기간 반복하여 사용함에 견디므로, 좋은 효률도 또한 경제적으로 제조할 수 있는 적외선 방사체의 개발이 강하게 요망되고 있으나, 그와 같은 적외선 방사체는, 아직 제안되어있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은, 그 제조에 있어서 크기의 제약을 받지 않으며, 적외선 방사효률이 좋고, 잘파손되지 않으므로 장기간 반복하여 사용하여도 잘견디므로, 좋은 효률로 또한 경제적으로 제조할 수 있는 적외선방사체를 제공함에 있다.
본 발명의 특징의 하나에 따라서, 다음으로 되는 적외선 방사체를 제공하게 되었다.
그 적어도 하나의 표면부분이 전기절연성을 지닌기판 : 동기판의 적어도 하나의 표면부분상에 형성된 저항발열체로서의 금속피막, 및 금속피막속에 균일하게 분산한 적외선방사입자.
본인은 상술한 관점으로부터, 그 제조에 있어서 크다란 제약을 받지않고, 적외선방사효률이 좋고, 파손이 잘되므로, 장기간 반복사용함에 견디고, 효률이 좋으면 또한 경제적을 제조할 수 있는 적외선 방사체를 개발하도록 예의 연구를 거듭하였다.
그 결과, 본 발명자는 다음의 식견을 얻을 수 있었다.
즉, 기판의 전기절연성을 지닌 적어도 하나의 표면 부분상에 저항발열체로서의 금속 피막을 형성하고, 그리고 금속 피막속에 적외선 방사입자를 균일하게 분산시킴에 따라서, 그 제조에 있어서 크기의 제약을 받지 않으며, 적외선 방사효율이 좋고, 용이하게 파손되지 않아서 장기간의 반복 사용에 견디며, 또한 효율이 좋을뿐 아니라 경제적으로 제조할 수 있는 적외선 방사체를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 식견에 따라서 성취한 것이다.
다음에 본 발명의 적외선 방사체의 제 1 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
제 2 도는 본 발명의 적외선 방사체의 제 1 실시형태를 나타낸 개략 수직부분 단면도이다. 제 2 도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태의 적외선 방사체(4)는 기판(5)과 그 한편의 표면상에 형성된 저항발열체로서의 금속피막(6)과, 그리고, 그 속에 균일하게 분산한 적외선 방사입자(7)등으로 되어있다.
기판(5)은, 내열성, 전기절연성, 단열성 및 바람직한 강도를 지닌 플라스틱등으로 되어있다.
이와 같은 플라스틱으로서는, 폴리이미드수지, 폴리아미드아미드수지, 방향족아미드수지 등을 사용할 수 있다. 기판(5)의 크기는, 적외선 방사체(4)의 크기에 따라서 결정되며, 그리고, 기판(5)의 두께는 적외선 방사체(4)에 요구되는 강도에 따라서 결정된다.
나아가서, 기판(5)은, 내열성, 전기절연성, 단열성 및 바람직한 강도를 지닌 유리등으로 된것도 좋다.
금속피막(6)은, 저항발열체로서, 기판(5)의 한편의 표면상에 형성되어 있다. 금속피막(6)은, 약 100μΩcm의 비전기저항을 지닌 니켈합금, 예컨데, 니켈크로합금, 니켈인합금 등으로 되어있다.
적외선방사입자(7)는, 상기한 금속피막(6)속에 균일하게 분산하고 있다. 적외선 방사입자(7)는 세라믹, 예컨대 산화지르콘(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 실리카(SiO2), 또는 이것들의 혼합물 등으로 되어 있다.
적외선 방사입자(7)의 평균입자지름은 적외선 방사체(4)의 품질에 커다란 영향을 준다.
적외선 방사입자(7)의 평균입자지름이 0.01㎛ 미만이면 나중에 설명하는 제 2 방법의 적용에 있어 금속피막(6) 속으로의 적외선 방사입자(7)의 석출효율이 저하한다.
한편, 적외선 방사입자(7)의 평균입자지름이 3㎛을 초과하면 금속 피막(6)속에 적외선 방사입자(7)가 균일하게 분산하지 않게 되며, 그리고 적외선 방사체(4)의 발열효율이 저하한다. 따라서, 적외선 방사입자(7)의 평균입자지금을 0.01~3㎛의 범위내에 한정하여야 한다.
상술한 구조를 지닌 적외선 방사체(赤外線 放射體)(4)는, 예컨대 다음의 제 1 방법 및 이것에 이어지는 제 2 방법에 따라서 제조된다. 즉, 제 1 방법은 기판(5)의 한쪽 표면에 도전성(導電性)을 부여하기 위한 방법으로서 다음과 같이 되어있다.
기판(5)의 다른쪽 표면상에 비닐제보호막을 접착하고, 이와 같이 그 다른쪽의 표면상에 비닐체보호피막이 첨부된 기판(5)에, 차아인산염 및 pH 완충제가 첨가된, 니켈이온을 함유하는 침지도금액속에서, 일정시간 동안 침지도금을 하여, 기판(5)의 전체표면상에, 일정한 두께를 지닌 니켈-인 합금 피막을 형성하였다. 기판(5)의 다른쪽표면상에 첨부된 비닐제보호막을, 그 표면상에 형성된 니켈-인합금피막을 남긴다.
제 2 방법은, 적외선 방사입자(7)가 균일하게 분산한, 저항발열체로서의 금속피막(6)을, 기판(5)의 한쪽표면상에 형성하기위한 방법으로서, 다음과 같이 되어있다.
제 1 방법에 의하여, 그 한편 표면상에, 니켈-인합금 피막이 형성된 기판(5)에, 황산니켈, 염화니켈, 봉산 및 아인산을 함유하고, 또한 산화지르콘(ZrO2)입자가 첨가된 전기도금 액속에서, 전기도금을 하여, 적외선방사입자(7)가 균일하게 분산한 금속피막(6)으로서의 니켈-인 합금피막을, 제 1 방법에 따라서, 기판(5)의 한쪽표면상에 형성된 니켈-인합금 피막의 표면상에 형상한다.
상술한 제1 및 제 2 방법에 따라서 제조된 적외선 방사체(4)에 있어서, 금속피막(6)을 통하여 전류가 흐르면, 저항발열체로서의 금속피막(6)이 발열하여, 그 결과, 그속에 균일하게 분산한 적외선 방사입자(7)는, 적외선을 방사한다.
제 2 도는, 본 발명의 적외선 방사체의 제 2 실시형태를 나타낸 개략 수직부분 단면도이다.
제 3 도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태의 적외선 방사체(8)는, 기판(9)이 금속판(10)과, 그 전체표면상에 형성된 단열플라스틱의 피막(11) 등으로 되는것을 제외하고, 본 발명의 상술한 제 1 실시형태의 적외선 방사체(4)와 구성요소에서 동일하다.
따라서, 제 1 실시형태에 있어서의 구성요소와 동일하 구성 요소에는 동일한 부호번호를 부치고, 그 설명을 생략하였다.
기판(9)은 예컨대 스테인레스강제의 금속판(10)과, 그리고, 그 전체표면상에 형성된, 폴리아미드수지, 폴리아미드이미드수지, 방향족아미드수지등의 플라스틱의 피막(11) 등으로 되어 있다.
상술한 금속판(10)은, 기판(9)의 강도를 높이는 작용을 지니고 있다. 기판(9)의 피막(11)은, 금속판(10)은, 내열성, 전기절연성, 단열성 및 바람직한 강도를 지닌 유리등으로 된것이라도 좋다.
기판(9)의 피막(11)은, 금속판(11)의 전체 표면상에 형성되는일은 없고, 하나의 표면상에만 형성되어서, 금속판(10)을, 저항발열체로서의 금속피막(6)으로부터 전기적으로 절연하는 것이라도 좋다.
본 발명의 제 2 실시형태의 적외선 방사체(8)는, 본 발명의 상술한 제 1 실시형태의 적외선 방사체(4)의 제조방법과 동일한 방법에 따라서 제조된다.
따라서, 그 제조방법의 설명을 생략하였다. 본 발명의 제 2 실시형태의 적외선방사체(8)에 있어서, 금속피막(6)을 통하여 전류가 흐르면, 저항발열체로서의 금속피막(6) 발열하고, 그 결과, 그 속에 균일하게 분산한 적외선 방사입자(7)는, 적외선을 방사한다.
다음에, 본 발명의 적외선 방사체를, 실시예에 따라, 제 4 도를 참조하면서, 더욱 상세히 설정한다.
제 4 도에 나타낸, 본 발명의 적외선 방사체(A)를 다음 스텝에 따라서 조제하였다.
기판(12)으로서, 100㎛의 두께를 지닌, 폴리이미드 수지제의 판을 사용하였다. 기판(12)의 한쪽표면상에 도전성을 부여하기위하여, 그 한쪽표면상에, 니켈-인합금피막을 형성하였다.
즉, 기판(12)의 다른쪽표면상에 비닐제보호피막을 점착하고, 이어서 이와 같이 그 다른쪽 표면상에 비닐제보호피막이 접착된 기판(12)에, 다음과 같은 조건하에서,
(a) 침지도금액의 화학성분조성
염화니켈(NiCl2) : 50g/ℓ
차아인사나트륨(NaPH2O2) : 10g/ℓ, 및
구연산나트륨 : 10g/ℓ(Na3C6H5O72H2O)
(b) 욕실온도 : 90℃
(c) PH값 : 5,
(d) 침지도금시간 : 분,
에 있어서, 침지도금을 하여, 기판(12)의 전체표면상에 0.1㎛의 두께를 지닌 니켈-연합금 피막을 형성하였다.
이어서, 기판(12)의 다른쪽표면상에 점착된 비닐제보호막을, 그 표면상에 형성된 니켈-연합금 피막과 함께 제거하여, 기판(12)의 한쪽표면상에만 니켈-인합금피막을 남겼다.
이어서, 이와 같이 하여 그 한쪽표면상에 니켈-인 합금피막이 형성된 기판(12)에 다음과 같은 조건하에서, (a) 전기도금액의 화학성 분조성
황산니켈(NiSO4) : 250g/ℓ
염화니켈(NiCl2) : 60g/ℓ
붕산(H3BO3) : 30g/ℓ
아인산(H2PHO3) : 45g/ℓ, 및 산화지르콘입자(평균입경 : 0.3㎛) : 150g/ℓ
(b) 전류밀도 : 3A/dm2
(c) 욕실온도 : 50℃
(d) PH값 : 4
(e) 전기도금시간 :10분,
에 있어서, 전기도금을 가하여, 기판(12)의 한쪽표면상에 형성된 니켈-인합금 피막의 표면상에 산화지르콘입자(14)가 균일하게 분산한 5㎛의 두께를 지닌, 저항발열체로서의 니켈-인합금 피막(13)을 형성하였다.
이어서, 이와 같이 그 한쪽평면상에 니켈-인합금 피막(13)이 형성된 기판(12)에 에칭(etching)가공을 하여, 니켈-인합금 피막(13)을, 제 4 도에 나타낸 바와 같이, 여러개의 가늘고 길게 병렬하는 소편(小片)으로 분할하였다.
즉, 형성하게되는 여러개의 가늘고길게 병렬하는 소편에 대응하는, 기판(12)의 한쪽 평면상의 니켈인합금피막(13)의 표면부분을 레지스트피막으로 피복하였다.
이어서, 산성 에칭액을 사용하여 레지스트막으로 피목되어 있지않는, 니켈-인합금피막(13)의 부분을 제거하여 니켈-인합피막의 제거된 부분에 대응하는, 기판(12)의 표면부분을 노출시켰다.
이어서, 용제를 사용하여, 상술한 레지스트막을 제거하고, 그리하여, 기판(12)의 한쪽평면상의 니켈-인합금피막(13)을, 제 4 도에 나타낸 바와 같이, 저항발열체로서의 병렬하는 여러개의 가늘고 긴 소편으로 분할하였다. 이어서, 기핀(12)의 한쪽표면상의 니켈-연합금 피막(13)으로서의 여러개의 가늘고길게 병렬하는 소편의 양단에 전극(15) 및 (16)을 각기 형성하였다.
즉, 형성하게되는 전극(15) 및 (16)에 대응하는, 기판(12)의 한쪽표면부분을 제거하여, 니켈-인합금피막(13)으로서의 여러개의 가늘고 길게 병렬하는 소편을 그 한쪽표면상에 지닌 기판(12)의 전체표면에, 레지스트용액을 도표하여 이것들의 표면을 레지스트피막으로 피복하였다.
이어서, 형성하게되는 전극(15) 및 (16)에 대응하는, 한쪽표면부분만이, 레지스트 피막으로 피복되어있지 않는 기판(12)에, 다음의 조건하에서,
(a) 침지도금액의 화학성 분조성 :
황산구리(Cu4SO4) : 15g/ℓ
에틸렌디아민 4초산 : 45g/ℓ, 및 (HOOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2)
포름알데히드(HCHO) : 15g/ℓ
(b) 욕조온도 : 60℃
(c) PH값 : 12
(d) 침지도금시간 : 30분
에 있어서, 침지도금을 하여, 레지스트피막으로 피복되어 있지않는, 기판(12)의 한쪽표면부분에, 5㎛의 두께를 지닌, 구리로되는 전극(15) 및 (16)을 형성하였다.
이어서, 상술한 레즈스트막을 제거하여 제 4 도에 나타낸 적외선 방사체(A)를 조제하였다.
이와 같이 조제된 적외선방사체(A)에 있어서, 산화지르콘 입자(14)의 노출표면적률은, 약 70%이였다.
상기한 적외선 방사체(A)에 있어서, 산화지르콘 입자(14)가 균일하게 분산한 금속피막(13)의 비전기저항은, 119μΩcm이였다.
상기한 적외선 방사체(A)의 전극(15) 및 (16) 사이에 통전하여, 산화지르콘 입자(14)가 균일하게 분산한 금속피막(13)의 표면온도를 150℃로 유지하여, 이와 같은 상태에 있어서의 적외선 방사효률을 구하였다.
이와 같이하여 구하여진 적외선방사효률은, 동일한 조건하에서, 제 1 도에 나타낸 선행기술의 적외선방사체(1)에 관하여 구하여진 적외선방사효률을 상회하고 있었다.
나아가서, 상술한 적외선방사체(A)의 금속 피막(13)속에 균일하게 분산한 세라믹입자로서, 산화지르콘 입자의 대신에, 이것과 같은 량의 산화알루미늄 입자 또는 실리카입자를 사용하였을 경우에 있어서도, 또 상술한 적외선방사체(A)의 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
이상으로 상술한 바와 같이, 본 발명에의 하면, 그 제조상에 있어서, 크기의 제약을 받지 않으며, 적외선 방사효률이 좋고, 파손되기 쉽지않아서, 장기간의 반복사용에 견딜뿐 아니라 좋은 효률도 또한 경제적으로 제조할 수 있는 적외선방사체를 사용할 수 있고, 그리하여, 여러가지 공업상 유용한 효과를 가져오게 하였다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 표면부분이 전기절연성을 지닌 기판과, 동기판의 적어도 하나의 표면부분상에 형성된, 저항 발열체로서의 금속피막 및 금속피막속에 균일하게 분산한 적외선 방사입자로된 것을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  2. 제 1 항에 있어서, 기판은 내열플라스틱으로 되어 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  3. 제 2 항에 있어서, 플라스틱은, 폴리이미드 수지, 폴리아미드수지 및 방향족아미드 수지로된 무리중에서 선택한 한가지로 되어 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  4. 제 1 항에 있어서, 기판은, 내열유리로 되어있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  5. 제 1 항에 있어서, 기판은 금속판과, 그리고, 적어도 하나의 표면상에 형성된 내열 플라스틱의 피막으로 되어 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  6. 제 1 항에 있어서, 기판은 금속판과, 그리고, 적어도 하나의 표면상에 형성된 내열유리의 피막등으로 되어 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  7. 제 5 항 및 제 6 항에 있어서, 금속판은 스테인레스강으로되어 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  8. 제 1 항에 있어서, 금속피막은, 니켈합금으로 되어있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  9. 제 8 항에 있어서, 니켈합금은, 니켈크롬합금 및 니켈인합금 중의 어느 하나로 되어있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  10. 제 1 항에 있어서, 적외선 방사입자는 세라믹스로 되어있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  11. 제10항에 있어서, 적외선방사입자의 평균입경은, 0.01-3㎛의 범위내에 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  12. 제10항 및 제11항에 있어서, 적외선 방사입자는, 산화지르콘(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 실리카(SiO2)로 된 무리로부터 선택한 적어도 한지로 되어 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
  13. 제 1 항에 있어서, 금속피막은, 여러개의 가늘고 길게 병렬하는 소편으로 분할되어 있고, 그리고, 여러개의 가늘고 길게 병렬하는 소편의 각각의 한쪽끝은, 전극에 접속되어 있으며, 또 여러개의 가늘고 길게 병렬는 소편의 각각의 다른쪽끝은, 다른전극에 접속되어 있음을 특징으로 하는 적외선 방사체.
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