KR100668108B1 - Combination structure of heater and heating plate of hair iron with high thermal conductivity using high thermal conductivity ceramic substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고열전도성 세라믹 기판을 이용하여 전기적 절연특성을 높인 헤어아이론의 히터와 발열판 결합 구조에 관한 것으로,The present invention relates to a heater and heating plate coupling structure of a hair iron having a high thermal conductivity ceramic substrate, which has improved electrical insulation characteristics.
더욱 상세하게는 히터에서 새어나올 수 있는 누설전류가 발열판쪽으로 흘러들어가는 것을 방지하고 히터가 상온뿐만 아니라 고온에서도 기계적 충격이나 열충격에 잘 깨지지 않도록 하는 고열전도성 세라믹 기판을 이용하여 전기적 절연특성을 높인 헤어아이론의 히터와 발열판 결합 구조에 관한 것이다.More specifically, the hair iron has high electrical insulation properties by using a high thermal conductivity ceramic substrate that prevents leakage current from leaking from the heater to the heating plate and prevents the heater from being easily broken by mechanical shock or thermal shock at high temperature as well as at room temperature. It relates to a heater and a heating plate coupling structure.
이러한 본 발명은 걸림턱(11)이 형성된 발열판(10)에 설치되는 히터(13)를 고정 스프링(16)으로 설치하는 결합구조에 있어서,In the present invention, in the coupling structure for installing the heater 13, which is installed on the heating plate 10 formed with the locking step 11, with a fixed spring 16,
상기 발열판(10)에 설치되어 열전도도가 높은 세라믹 재질로 이루어져 히터(13)의 열을 발열판(10)에 전달하는 세라믹 기판(12)과;A ceramic substrate 12 installed on the heating plate 10 and made of a ceramic material having high thermal conductivity to transfer the heat of the heater 13 to the heating plate 10;
상기 히터(13)의 상측에 설치하여 고정 스프링(16)이 히터(13)를 누르는 힘을 완화하여 기계적 충격이나 열충격에도 깨지지 않도록 하는 절연시트(15)로 이루어짐을 특징으로 하는 것이다.Installed above the heater 13 is characterized in that the fixing spring 16 is made of an insulating sheet 15 to relieve the force to press the heater 13 so as not to break even in mechanical shock or thermal shock.
Description
도 1 은 종래 PTC 히터에 대한 구조를 나타낸 분리 사시도1 is an exploded perspective view showing a structure of a conventional PTC heater
도 2 는 종래 세라믹 히터에 대한 구조를 나타낸 분리 사시도Figure 2 is an exploded perspective view showing a structure for a conventional ceramic heater
도 3 은 종래 헤어 아이론의 히터와 발열판의 결합구조를 나타낸 분리 사시도Figure 3 is an exploded perspective view showing a coupling structure of the heater and the heating plate of the conventional hair iron
도 4 는 종래 헤어 아이론의 도 3 에 대한 조립 상태도Figure 4 is an assembled state of Figure 3 of the conventional hair iron
도 5 는 종래 헤어 아이론의 히터와 발열판의 결합구조를 나타낸 다른 예시의 분리상태 사시도Figure 5 is a perspective view of another example of a separation state showing a coupling structure of the heater and the heating plate of the conventional hair iron
도 6 은 종래 헤어 아이론의 도 5 에 대한 조립 상태도FIG. 6 is an assembled state diagram of FIG. 5 of a conventional hair iron. FIG.
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 분리 사시도Figure 7 is an exploded perspective view showing a preferred embodiment of the present invention
도 8 은 본 발명의 조립 상태를 나타낸 정면 단면도8 is a front cross-sectional view showing an assembled state of the present invention.
도 9 는 본 발명의 조립 상태의 주요 부분에 대한 확대 단면도9 is an enlarged cross sectional view of an essential part of the assembled state of the present invention;
도 10 은 본 발명의 조립 상태를 나타낸 측면 단면도10 is a side cross-sectional view showing an assembled state of the present invention.
도 11 은 본 발명과 종래 히터와 발열판의 결합구조를 이용한 헤어아이론의 발열판 표면 온도 비교 측정 그래프11 is a graph comparing the heating plate surface temperature of a hair iron using a combination structure of the present invention and a conventional heater and a heating plate
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
10 : 발열판 11 : 걸림턱10: heating plate 11: locking jaw
12 : 세리믹 기판 13 : 히터12
14 : 도선 15 : 절연시트14: wire 15: insulation sheet
16 : 고정 스프링 17: 누름판16: fixed spring 17: pressure plate
본 발명은 고열전도성 세라믹 기판을 이용하여 전기적 절연특성을 높인 헤어아이론의 히터와 발열판 결합 구조에 관한 것으로,The present invention relates to a heater and heating plate coupling structure of a hair iron having a high thermal conductivity ceramic substrate, which has improved electrical insulation characteristics.
더욱 상세하게는 히터에서 새어나올 수 있는 누설전류가 발열판쪽으로 흘러들어가는 것을 방지하고 히터가 상온뿐만 아니라 고온에서도 기계적 충격이나 열충격에 잘 깨지지 않도록 하는 고열전도성 세라믹 기판을 이용하여 전기적 절연특성을 높인 헤어아이론의 히터와 발열판 결합 구조에 관한 것이다.More specifically, the hair iron has high electrical insulation properties by using a high thermal conductivity ceramic substrate that prevents leakage current from leaking from the heater to the heating plate and prevents the heater from being easily broken by mechanical shock or thermal shock at high temperature as well as at room temperature. It relates to a heater and a heating plate coupling structure.
기존의 헤어 아이론의 발열체와 발열판의 결합구조는 도 1 에 도시한 바와 같은 PTC 히팅 발열체 방식은 일반적으로 전기 헤어 아이론에 많이 쓰이는 것으 로, 히팅 발열체(20)에 기판(21)과 전극(22)이 형성되고 그 외측으로 절연층(23)이 형성되는 구조를 제공하는 것이다.In the conventional coupling structure of the heating element of the hair iron and the heating plate, the PTC heating heating element method as shown in FIG. 1 is generally used for electric hair iron, and the
상기의 PTC 히터는 온도가 상승하면 저항값이 올라가는 특성을 지닌 물질(PTC)의 양쪽면에 전극으로서 금속 도체를 사용하게 된다.The PTC heater uses a metal conductor as an electrode on both sides of a material (PTC) having a property of increasing resistance when the temperature rises.
따라서 이들 노출된 금속전극을 절연시키기 위해 전기절연 필름 또는 테이프 등으로 히터를 보호하여야 하며, 전기 공급시 전기적 열전도는 낮고, 필름에 의해 차단되므로 열판에 열전달이 잘 안 되는 결점이 있었다.Therefore, in order to insulate these exposed metal electrodes, the heater must be protected with an electrically insulating film or tape, and the electrical heat conduction is low at the time of electricity supply, and is blocked by the film.
도 2 는 열전도성이 뛰어난 세라믹 기판(30)위에 금속 발열체(31)를 인쇄하고 그 발열체(31) 위에 또 다른 세라믹 기판(32)을 덮은 뒤 고온(1000도 이상)에서 열처리(소성)하여 만든 것이다. FIG. 2 is made by printing a
이와 같은 구조는 열전도성이 뛰어난 세라믹 기판 위에 금속 발열체를 인쇄하고 그 발열체 윗면에 또 다른 세라믹 기판을 덮은뒤 고온(1,000도 이상)에서 열처리를 하여 만들어지므로 전기안전규격에 적합한 전기적 절연성을 가지는 두께이상으로 세라믹 기판을 가지는 히터를 기술적 한계에 의해 만들지 못하는 결점이 있었다.Such a structure is made by printing a metal heating element on a ceramic substrate having excellent thermal conductivity, covering another ceramic substrate on the upper surface of the heating element, and then performing heat treatment at a high temperature (more than 1,000 degrees). As a result, a heater having a ceramic substrate could not be made due to technical limitations.
도 3 과 도 4 는 종래 전기 헤어 아이론의 히터와 발열판 결합구조를 나타낸 것으로, 발열판(10)에 히터(13)를 삽입하고 그 히터(13)의 상측에서 고정 스프링(16)으로 발열판(10)에 고정하는 구조를 제공한다.3 and 4 illustrate a coupling structure of a heater and a heating plate of a conventional electric hair iron, in which the
이러한 결합구조는 히터에서 발생하는 열이 열판에 직접 전달되어 발열판의 온도를 빠르고 효율적으로 상승시킬 수 있으며, 발열판의 온도제어가 용이하다는 장점이 있다.This coupling structure has the advantage that the heat generated from the heater is directly transmitted to the hot plate to quickly and efficiently raise the temperature of the heat generating plate, it is easy to control the temperature of the heat generating plate.
그러나 히터 자체의 전기 절연특성에 의존하기 때문에 내전압 테스트(1,000~4,000AVC 전압을 제품에 인가하여 안전성 여부를 판단하는 테스트) 및 누설전류 테스트(내전압 테스트 또는 제품 사용중에 누설되는 전류의 량을 측정하는 테스트) 등의 전기안전규격에 미달하며,However, because it depends on the electric insulation characteristics of the heater itself, it can be used to test the withstand voltage test (a test for determining safety by applying 1,000 ~ 4,000 AVC voltage to the product) and the leakage current test (withstand voltage test or measuring the amount of current leaked during use of the product The electrical safety standards such as test)
고정 스프링이 히터를 직접적으로 누르면서 고정하기 때문에 스프링과 맞닿은 히터의 표면이 국부적으로 스트레스를 받아 높은 온도에서 깨지기 쉬우며, 상온 및 고온에서의 기계적 충격에 약한 결점이 있고,Since the fixing spring fixes the heater directly by pressing it, the surface of the heater in contact with the spring is locally stressed and easily broken at high temperatures, and has a weakness in mechanical shock at room temperature and high temperature,
히터가 깨졌을 때에 히터 내부에 있는 금속 발열체가 외부에 노출되어 감전 사고의 위험이 존재하는 등의 결점이 있다.When the heater is broken, a metal heating element inside the heater is exposed to the outside, such that there is a risk of electric shock.
도 5 와 도 6 은 종래 전기 고대기에 대한 히터와 발열판의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 발열판(10)에 삽입되는 히터(13)의 전체면을 절연 필름(19)으로 감싸고 절연 필름(19)을 고온 그리스(18)에 담갔다가 결합하며 상측에서 고정 스프링(16)을 통하여 고정한다.5 and 6 show another embodiment of a heater and a heating plate for a conventional electric ancient device, and covers the entire surface of the
이러한 결합구조는 전기 절연 및 내전압 특성이 우수한 폴리머 필름을 이용하여 히터를 보호함으로써 전기안전규격에 적합하고, 신축성이 있는 폴리머 재질의 절연필름을 이용하기 때문에 고온 및 상온에서의 기계적 충격에 잘 견디며, 고정 스프링에서 받는 스트레스를 줄여주는 장점이 있다.This bonding structure is suitable for electrical safety standards by protecting the heater using a polymer film with excellent electrical insulation and withstand voltage characteristics, and withstands mechanical shock at high temperature and room temperature because it uses an insulating polymer film. This has the advantage of reducing the stress on the fixed spring.
그러나 대부분의 폴리머 필름의 열전도도는 1W/mK 이하의 낮은 열전도도(예: 폴리이미드 필림의 경우 약 0.8W/m)를 지니기 때문에 히터에서 발생하는 열이 발열판 쪽으로 전달되는 것을 방해하게 된다.However, the thermal conductivity of most polymer films has a low thermal conductivity of less than 1 W / mK (eg, about 0.8 W / m for polyimide films), which prevents heat generated from the heater from being transferred to the heating plate.
따라서 히터를 구동하였을 때 낮은 열전달로 인하여 발열판의 온도 상승이 늦어지게 되며, 온도 제어가 힘들어져 발열판을 일정 온도로 유지하기 힘들어 진다.Therefore, when the heater is driven, the temperature rise of the heating plate is delayed due to low heat transfer, and it becomes difficult to maintain the heating plate at a constant temperature due to difficulty in temperature control.
본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 높은 열전도도를 가지는 세라믹 기판에 의하여 히터에서 발생하는 열을 빠르고 효율적으로 발열판에 전달하며, 높은 전기적 절연성을 제공하고, 히터에서 새어나올 수 있는 누설전류가 발열판쪽으로 흘러들어가는 것을 방지함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, the ceramic substrate having a high thermal conductivity to transfer the heat generated from the heater to the heating plate quickly and efficiently, provide high electrical insulation, can leak from the heater The purpose is to prevent any leakage current from flowing into the heating plate.
본 발명은 히터 상부에 장착되는 절연시트에 의하여 높은 전기적 절연성을 유지하고, 히터에서 발생하는 열이 히터의 상측으로 빠져나가는 것을 방지하며, 히터가 상온뿐만 아니라 고온에서도 기계적이나 열충격에 잘 깨지지 않도록 함을 목적으로 한다.The present invention maintains a high electrical insulation by the insulating sheet mounted on the heater, to prevent the heat generated from the heater to escape to the upper side of the heater, so that the heater is not easily broken by mechanical or thermal shock at high temperature as well as room temperature For the purpose.
이러한 목적으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명하기로 한다.Preferred embodiments of the present invention made for this purpose will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
발열판(10)은 금속재질로 압출에 의해 성형하는 것이며, 주로 알루미늄 재질을 사용함을 원칙으로 하고 내부의 상측에는 걸림턱(11)이 설치되어 그 내부에 히터(13)를 설치할 수 있도록 하였다.The
상기 발열판(10)의 내부에는 열전도도가 높은 세라믹 재질인 Al2O3(기판의 열전도도 : 20W/mK), MgO 등을 사용한 세라믹 기판(12)을 설치한다.The
상기 세라믹 기판(12)은 열전도성이 높은 실리콘 그리스 등의 고온 그리스(18)를 상측면과 하측면에 스프레이 하거나 코팅 되도록 하여 공기층이 형성되지 않아 열전도성을 높이는 것이다.The
상기 세라믹 기판(12)의 상측에는 도선(14)이 외부로 연결되며 일부가 절연튜브로 코팅되어 있도록 하는 히터(13)가 설치되고, 이 히터(13)의 상측에는 절연시트(15)가 설치된다.A
상기 세라믹 기판(12)은 히터(13)에 비하여 폭과 길이가 더 길게 형성하며, 상기 절연시트(15) 역시 히터(13)에 비하여 폭과 길이가 더 길게 형성되도록 설치한다.The
상기 절연시트(15)는 실리콘, 불소수지, 폴리이미드 등의 절연성이 우수한 재질의 시트, 패드, 테이프 등의 형태로 사용한다.The
절연시트(15)의 외측에는 고정 스프링(16)을 이용하여 고정하며, 필요한 경우 고정 스프링(16)과 절연시트(15)의 사이에 얇은 금속판인 누름판(17)을 설치하 는 것도 가능하다.The outer side of the
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 세라믹 기판(12)을 발열판(10)의 상측에 설치하여 높은 열전도도를 가지는 것이어서 히터(13)에서 발생하는 열을 빠르고 효율적으로 발열판(10)에 전달하는 것이다.According to the present invention having the above configuration, the
Al2O3의 절연파괴 전압은 약 10,000V/mm 으로 높은 전기적 절연성을 제공하며, 히터(13)보다 가로와 세로 방향에서 더 큰 크기의 세라믹 기판(12)을 발열판(10)과 히터(13)사이에 장착함으로써 히터(13)에서 새어나올 수 있는 누설전류가 발열판(10)쪽으로 흘러들어가는 것을 방지해줌으로써 감전 사고를 예방할 수 있는 것이다.The breakdown voltage of Al 2 O 3 is about 10,000 V / mm, which provides high electrical insulation. The
히터(13)의 상측에 설치하는 절연시트(15)는 다양한 재질을 사용하며, 높은 전기적 절연성을 제공하고, 단열재 역할을 수행하면서 좋은 신축성을 제공하는 것이다.The
이 절연시트(15)의 신축성은 고정 스프링(16)이 히터(13)를 누르는 힘을 완화해줌으로써 히터(13)가 높은 온도에서도 잘 깨지지 않도록 보호하는 것이며, 상온 및 고온에서 발생할 수 있는 기계적 충격 및 열충격을 완화시킴으로써 히터(13)를 충분하게 보호하는 것이다.The elasticity of the
세라믹 기판(12)에 코팅하는 고온 그리스(18)는 발열판(10)과 세라믹 기판(12) 사이에 공기층이 형성되지 않게 하여 열전도성을 높이며, 열팽창 계수가 서로 다른 발열판(10)과 세라믹 기판(12) 및 히터(13)의 사이에서 결합 구조를 안정되게 유지시키는 것이다.The
도 11에 나타낸 바와 같이 본 발명의 발열판 결합구조를 이용한 헤어아이론과 기존의 헤어아이론의 히터와 발열판의 결합구조를 이용한 헤어아이론의 발열판 표면 온도 비교 측정 그래프를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 기존의 히터와 발열판의 결합구조를 이용하는 경우에는 온도의 상승과 하강 곡선이 W형으로 이루어지는데 반하여, 본 발명은 히터 전류제어 온도의 그래프와 거의 유사하게 온도의 상승 및 하강과 유지가 이루어짐을 확인할 수 있으며, 기존의 히터와 발열판으로 결합구조를 이용하는 경우에는 온도가 과열하는 현상을 확인할 수 있고, 본 발명의 경우에서는 온도의 상승 속도가 빠르게 이루어져 일정시간 동안 유지함을 확인할 수 있는 것이다.As shown in FIG. 11, as can be seen from a graph comparing the heating plate surface temperature of the hair iron using the heating structure of the heating plate of the present invention and the hair iron using the coupling structure of the heater and the heating plate of the conventional heating iron, the conventional heater In the case of using the combined structure of the heating plate and the temperature rise and fall curve is made of W type, the present invention can be seen that the temperature rise and fall and maintenance is almost similar to the graph of the heater current control temperature, In the case of using a coupling structure as a conventional heater and a heating plate, the phenomenon in which the temperature is overheated can be confirmed, and in the case of the present invention, it can be confirmed that the rate of temperature rise is fast and maintained for a predetermined time.
본 발명은 열전도도가 높은 세라믹 기판에 의하여 히터에서 발생하는 열을 빠르고 효율적으로 발열판에 전달하며, 높은 전기적 절연성을 제공하고, 히터보다 큰 크기의 기판을 설치하여 히터에서 새어나올 수 있는 누설전류가 발열판쪽으로 흘러들어가는 것을 방지해줌으로써 감전 사고를 예방할 수 있는 것이다.According to the present invention, a ceramic substrate having high thermal conductivity transfers heat generated from a heater to a heating plate quickly and efficiently, provides high electrical insulation, and installs a substrate having a size larger than that of a heater to prevent leakage current from leaking from the heater. By preventing the flow to the heating plate to prevent an electric shock accident.
본 발명은 절연시트가 높은 전기적 절연성을 제공하고, 단열재 역할을 하면서 고정 스프링이 히터를 누르는 힘을 완화시켜 줌으로서 히터가 높은 온도에서도 잘 깨지지 않으며, 상온 및 고온에서 발생할 수 있는 기계적 충격 및 열충격을 줄여주는 것이다.According to the present invention, the insulating sheet provides high electrical insulation and acts as a heat insulator, while the fixing spring relieves the pressing force of the heater. To reduce it.
본 발명은 세라믹 기판에 코팅하는 고온 그리스에 의하여 발열판과 세라믹 기판 사이 및 세라믹 기판과 히터 사이에 공기층이 형성되지 않도록 하여 열전도성을 높이며, 열팽창 계수가 서로 다른 발열판과 세라믹 기판 및 히터의 결합구조를 유지시키는 것이다.The present invention improves thermal conductivity by preventing the formation of an air layer between the heating plate and the ceramic substrate and between the ceramic substrate and the heater by the high temperature grease coated on the ceramic substrate, and improves the coupling structure of the heating plate, the ceramic substrate, and the heater having different thermal expansion coefficients. To keep.
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