KR101543395B1 - 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치에 관한 것으로써, 본 발명은 외주면에 탄소발열체(140)를 나선형으로 권선한 중심관체(110)를 발열관체(100)내부에 내장하고, 일단에 중심관체(110)에 끼워져 결합되는 끼움돌부(121)가 돌출 형성되고 이 끼움돌부(121) 반대편 중심에 내부로 관통형성된 나사홈(122)을 갖는 전극(120)과, 이 전극(120)의 나사홈(122)에 나사 결합되는 나사결합부(131)를 가지며 이 나사결합부(131)의 중심에 관통형성된 리드선삽입공(132)을 갖는 플러그(130)를 갖추고, 상기 플러그(130)의 리드선삽입공(132)에 전선(170)과 연결된 리드선(150)의 일측 단부를 삽입하여 리드선(150)의 절곡부(151)와 전극(120) 내부에 끼워진 탄소발열체(140)를 접촉시켜 전원 연결할 때, 상기 전극(120)의 외주면에는 탄소발열체(140)의 단부를 끼워서 고정할 수 있도록 전극(120)의 나사홈(122)에 직교되게 전극(120)내부를 관통하는 제1통공(123)과 제2통공(125)이 십자형으로 교차형성되고, 상기 탄소발열체(140)의 단부가 제1,2통공(123, 125)을 통해 십자형으로 교차되게 전극(120)내부에 끼워져 고정되며, 이 상태에서 리드선(150)이 삽입된 플러그(130)의 나사결합부(131)가 전극(120)의 나사홈(122)에 나사결합됨에 따라 리드선(150)의 절곡부(151)와 전극(120)내부에 교차 배치된 탄소발열체(140)가 서로 접촉하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치{Duplex tubular type heat unit hasing carbon heating element}

본 발명은 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관상 발열장치에서 탄소발열체와 리드선을 연결하는 데 있어서, 부품을 최소화하면서도 접속 불량을 해소 즉, 접속 효율을 높여 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치에 관한 것이다.

일반적으로 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치는 미세한 굵기의 탄소사 다발을 꼬아서 만든 탄소발열체를 진공관 내부에 내장시키고, 상기 탄소발열체를 전극과 연결시켜 탄소발열체가 전극을 통해 공급되는 전원에 의해 발열하도록 구성된 것으로써, 이러한 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치는 발열효율이 높아서 그 사용빈도가 점진적으로 높아지고 있는 추세이다.

예를 들어, 대한민국 등록실용신안공보 제0311696호(2003.4.26.공고), 대한민국 등록특허공보 제0919748호(2009.9.29.공고) 등에는 탄소발열체를 이용한 히터 혹은 발열장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

그런데, 상기 선행문헌들에 개시된 기술들은 탄소발열체와 전극을 연결해주어야만 하는데 있어서, 클립형태의 연결수단으로 탄소발열체와 전극을 압착하여 연결하는 것이기 때문에 탄소발열체가 클립형태의 연결수단에 의해 과도한 압력으로 눌려지게 되어 탄소발열체와 전원의 연결부위가 매우 취약할 뿐만 아니라, 전원의 접속불량 내지 스파크, 누전, 단선 등의 전기적인 결함이 빈번하게 발생하였고, 내구성이 저하는 물론 장치의 수명이 단축되는 등의 문제점들이 있었다.

이러한 불량의 주원인은 탄소사는 머리카락보다도 가는 실로 구성되어 니크롬이나 텅스텐과 같은 경질성이 없어 전극연결이 어렵고 탄소사와 전극용 금속과의 압착 시 압력에 의해 단락되거나 손상이 되기 때문에 전원인가 후 가열시 접점불량에 의한 스파크 또는 단락이 발생하는 문제점이 있었다.

또한 탄소사와 전극의 금속 간 팽창률이 달라 압착이 잘되었다 하더라도 가열에 의한 열적신율에 의해 느슨해져 종국에는 접점 불량에 의한 국부발열, 단락 등의 원인이 되었다.

이러한 원인들로 인하여 탄소발열체의 용량을 고용량, 고열발생장치로 만들고자 하여도 많은 어려움이 있었다.

이에 상기와 같은 문제점을 보완 개선하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제0921591호(2009.10.13. 공고) 및 대한민국 등록실용신안공보 제0452815호(2011.3. 21. 공고)에는 탄소발열체가 급격히 꺽여지거나 과도한 압력으로 눌려지지 않은 상태로 전극과 연결되도록 하는 연결장치에 관련된 기술이 개시되어 있다.

도 1 내지 도 3에는 등록실용신안공보 제0452815호에 개시된 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치의 전극 구조에 관한 기술이 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치의 전극 구조는, 발열관체(10)의 내부에 탄소발열체(20)가 길이방향으로 설치되고, 상기 탄소발열체(20)의 양단부가 리드선(50)을 통해 외부의 전선(56)과 전기적으로 접속되는 데 있어서, 상기 탄소발열체(20)의 단부가 일측 모서리부의 요홈(35)에 끼워지면서 축방향과 교차하는 통공(34)에 직각으로 삽입되며, 외측면의 중심에 형성된 나사홈(32)이 통공(34)과 연결된 전극(30)과, 상기 전극(30)의 나사홈(32)에 조립되는 일측의 수나사부(42)가 탄소발열체(20)를 가압하여 나사홈(32)의 내측면에 밀착시키며, 상기 리드선(50)이 축방향의 구멍(44)에 결합된 플러그(40)와, 상기 수나사부(42)와 탄소발열체(20)의 사이에 구비된 전기전도성 도전판(46)으로 구성됨을 특징으로 하고 있다.

여기서, 상기 리드선(50)은 플러그(40)를 관통하여 수나사부(42)의 전면으로 노출되고 단부(54)의 절곡부(54')가 도전판(46)과 접촉하며, 중간부에 밴딩부(52)가 형성된 구성을 가지고 있다.

상기 전극(30)은 발열관체(10)의 내부에 미끄럼 접촉하면서 삽입되도록 원기둥으로 형성되고, 안쪽의 모서리부 일측에 형성된 요홈(35)이 길이방향으로 연장되어 축방향과 교차하는 통공(34)과 연결된다.

또한, 상기 플러그(40)에는 축방향의 중심에 구멍(44)이 형성되고, 상기 구멍(44)의 외측에서 리드선(50)이 결합된다.

그리고, 상기 전극(30)의 외측면의 중심에는 나사홈(32)이 일정한 깊이로 형성되고, 상기 나사홈(32)은 내측 단부에 통공(34)이 직각으로 교차하면서 연결된다.

이때, 상기 탄소발열체(20)는 양측의 단부가 요홈(35)에 끼워지면서 통공(34)에 삽입되고, 상기 나사홈(32)에 조립되는 플러그(40)에 의해 긴밀하게 고정된다.

그리고, 상기 플러그(40)는 일측에 단을 두고 직경이 축소된 수나사부(42)가 나사홈(32)에 조립되면서 통공(34)에 직각으로 삽입된 탄소발열체(20)를 가압하여 나사홈(32)의 내측면과 밀착시키게 되며, 이때, 상기 나사홈(32) 안쪽에 도전판(46)을 삽입함에 따라 탄소발열체(20)에 전원을 원활하게 공급하게 되는 것이다.

그런데, 상기와 같이 전극(30)의 나사홈(32)에 직각으로 교차되게 형성된 통공(34)에 탄소발열체(20)를 끼워넣어 리드선(50)과 탄소발열체(20) 사이에 전원이 연결될 수 있도록 조립하는 과정에서 통공(34)에 연결되는 전극(30)의 외측면에 형성된 요홈(35)에 탄소발열체(20)의 단부를 끼워서 통공(34)에 삽입되고, 상기 나사홈(32)에 조립되는 플러그(40)에 의해 긴밀하게 고정되는 구조를 가지고 있었다.

따라서, 상기 탄소발열체(20)의 일측 단부가 통공(34)내에 직선구조로 끼움 삽입된 상태에서 플러그(40)에 눌려 긴밀하게 고정된 구조를 가지고 있기 때문에, 플러그(40)의 조임 상태가 느슷하거나 할 경우에 탄소발열체(20)의 단부가 아무런 제약없이 직선형태로 통공(34) 내부에 배치되어 있는 관계로, 통공(34) 내부에서 쉽게 이탈할 수 있다는 단점이 있었다.

또한, 상기와 같이 플러그(40)와 결합되는 전극(30) 내부에서 리드선(50)과 탄소발열체(20)의 단부를 접촉시켜 전원이 연결되도록 조립 구성함에 있어서, 상기와 같이 탄소발열체의 단부가 직선 형태로 한 줄로 삽입되어 있는 관계로, 리드선의 절곡부(54')와 탄소발열체의 단부가 접촉할 수 있는 면적이 매우 좁기 때문에 부득이 도전판(46)을 삽입하여 리드선(50)의 절곡부(54')와 접촉 면적을 넓혀 전류의 흐름을 원활하게 하고자 하는 구조를 취하고 있었다.

따라서, 종래에는 상기와 같이 전극(30) 내부에 별도의 부품인 니켈 또는 니켈 합금과 같은 전기 도전성이 우수한 도전판(46)을 삽입하여 사용해야 하는 단점이 있었다.

대한민국 등록실용신안공보 제0311696호(2003.4.26.공고, 명칭: 탄소 발열체를 이용한 히터) 대한민국 등록특허공보 제0919748호(2009.9.29.공고, 명칭: 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치) 대한민국 등록특허공보 제0921591호(2009.10.13. 공고, 명칭: 탄소사 히터램프의 탄소사와 전극을 연결하는 연결장치) 대한민국 등록실용신안공보 제0452815호(2011.3. 21. 공고, 명칭: 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치의 전극 구조)

이에 본 발명은 등록실용신안공보 제0452815호에 개시된 전극 연결구조의 문제점을 보완 개선하기 위하여 연구 개발된 것으로써, 본 발명의 목적은 관상 발열장치에서 탄소발열체와 리드선을 연결하는 데 있어서, 종래와 같은 도전판과 같은 부품을 사용하지 않아 부품을 최소화하면서도 접속 불량을 해소 즉, 접속 효율을 높여 탄소발열체를 이용한 히터램프의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치를 제공하는 데 있다.

즉, 본 발명은 등록실용신안공보 제0452815호에 개시된 종래의 전극에 십자형 구조로 관통된 통공을 형성함으로써, 탄소발열체의 단부를 전극 내부의 통공에 끼워서 고정하는 과정에서 탄소발열체의 단부를 십자형 구조의 통공을 통해 전극에 대해서 십자형으로 감아서 고정될 수 있도록 함에 따라 탄소발열체의 단부가 전극에서 쉽게 이탈하지 못하도록 함과 동시에 전극 내부에서 십자형으로 탄소발열체가 교차하는 관계로, 리드선의 절곡부와 접촉하는 면적을 직선형에 비해서 상대적으로 넓혀 줄 수 있도록 하는 데 그 목적을 갖고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외주면에 탄소발열체를 나선형으로 권선한 중심관체를 발열관체 내부에 내장하고, 일단에 중심관체에 끼워져 결합되는 끼움돌부가 돌출 형성되고 이 끼움돌부 반대편 중심에 내부 길이방향으로 관통 형성된 나사홈을 갖는 전극과, 이 전극의 나사홈에 나사 결합되는 나사결합부를 가지며 이 나사결합부의 중심에 관통 형성된 리드선삽입공을 갖는 플러그를 갖추고, 상기 플러그의 리드선삽입공에 전선과 연결된 리드선의 일측 단부를 삽입하여 리드선의 절곡부와 전극 내부에 끼워진 탄소발열체를 접촉시켜 전원 연결하는 구성을 포함하는 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치에 있어서, 상기 전극의 외주면에는 탄소발열체의 일측 단부를 끼워서 고정할 수 있도록 전극의 나사홈에 직교되게 전극 내부를 관통하는 제1통공과 제2통공이 십자형으로 교차 형성되고, 상기 탄소발열체의 일측 단부가 제1통공과 제2통공을 통해 십자형으로 교차되게 전극 내부에 끼워져 고정되고, 이 상태에서 리드선이 삽입된 플러그의 나사결합부가 전극의 나사홈에 나사 결합됨에 따라 리드선의 절곡부와 전극 내부에 교차 배치된 탄소발열체가 서로 접촉하는 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치를 제공함에 그 특징을 갖는다.

여기서, 본 발명에 따르면, 상기 제1통공의 일측에는 전극의 모서리부 일측에 사선방향으로 연장되어 형성된 요홈이 연결되고, 상기 제1통공의 타측에는 전극 외주면을 따라 요홈 형태로 형성된 가이드홈에 의해 제2통공의 일측과 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치에서 리드선과 탄소발열체를 연결하여 전원을 이어주기 위해 전극과 플러그를 이용함에 있어서, 전극의 외주면에 탄소발열체의 일측 단부를 끼워서 고정할 수 있도록 전극의 나사홈에 직교되게 전극 내부를 관통하는 제1통공과 제2통공이 십자형으로 교차 형성함으로써, 탄소발열체를 십자형 교차구조의 제1,2통공을 통해 전극에 대해서 십자형으로 감아서 고정될 수 있도록 함에 따라 탄소발열체의 단부가 전극 내부에서 쉽게 이탈하지 않게 됨과 아울러, 종래와 같이 전극 내부에 별도의 부품인 니켈 또는 니켈 합금과 같은 전기 도전성이 우수한 도전판을 삽입하여 사용하지 않아도 탄소발열체가 전극 내부에서 십자형으로 교차하는 관계로, 리드선의 절곡부와 접촉하는 면적을 직선형에 비해서 상대적으로 넓혀 줄 수 있기 때문에, 부품을 최소화(혹은 간소화)하면서도 접속 불량을 해소 즉, 접속 효율을 높여 줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치의 구성을 부분적으로 절개하여 도시한 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 도 1에 도시된 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치의 주요부를 나타낸 분리 사시도.
도 3은 종래 기술에 따른 도 1에 도시된 탄소발열체를 이용한 관상 발열장치의 주요부를 나타낸 내부 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치의 구성을 부분적으로 절개하여 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 도 4에 도시된 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치의 주요부를 나타낸 분리 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 탄소발열체와 리드선을 연결하는 전극과 플러그의 구성을 보여주는 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 탄소발열체와 리드선을 연결하는 전극과 플러그의 구성을 보여주는 분해 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 탄소발열체와 리드선을 연결하는 전극과 플러그의 구성을 보여주는 결합 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치의 구성을 부분적으로 절개하여 도시한 사시도로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치(1)는, 외주면에 탄소사를 꼬아서 형성한 탄소발열체(120)를 나선형(혹은 코일식)으로 권선한 중심관체(110)를 발열관체(100) 내부에 내장하고, 전선(170)과 연결된 리드선(150)을 전극(120)과 플러그(130)를 이용하여 탄소발열체(140)와 연결하며, 상기 발열관체(100)의 양끝단부에 압착부(101)를 형성하면서 이 압착부(101) 내에서 리드선(150)과 전선(170)이 몰리브덴 금속으로 이루어지는 연결편(180)에 의해 서로 연결되도록 구성된다.

여기서, 상기 발열관체(100)는 투명하면서도 내열성이 우수한 통상의 석영관 또는 강화유리관 등으로 이루어지는 것이 바람직하며, 양측의 단부는 고온으로 가압 성형하여서 된 압착부(101)로 밀폐된다.

이때, 상기 발열관체(100)는 진공관으로 제조되는 것이 바람직한 바, 상기 압착부(101)는 발열관체(100) 내부의 공기를 강제 배출시키는 일반적인 진공화 공정을 통해 진공상태로 유지하기 위해 열압착되는 부위로, 이는 일반적인 진공화 공정에서 사용하는 보편적인 기술인 것으로써, 이렇게 석영관과 같은 재질을 이용하여 발열관체(100)를 진공관으로 제조하는 것은 공지의 기술인 관계로, 여기서는 그 구체적인 제조방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 중심관체(110)는 석영관이나 강화유리관과 같은 내열성이 우수한 재질로 제조되며, 상기 중심관체(110)는 탄소발열체(140)를 나선형(혹은 코일식)으로 감아서 탄소발열체(140)를 지지 고정하는 역할과 동시에 탄소발열체(140)의 길이 및 발열면적을 확장시켜 주는 역할을 수행하게 된다.

상기 탄소발열체(120)는, 외부로부터 공급되는 전기에너지에 의해 열에너지를 발생시키는 것으로, 상기 발열관체(110)의 내부 중심에 길이방향으로 설치되며, 양측 단부에 전극(120)이 결합된다.

이러한 탄소발열체(140)는 미세한 굵기의 탄소사 다발을 꼬아서 만든 것이며, 이러한 탄소발열체(140)는 이미 널리 사용되고 있다. 즉, 상기의 탄소발열체(140)는 2개 이상의 탄소섬유 원사와 불연소재사를 원통형 혹은 선상으로 구성시킨 탄소합사로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 탄소합사는 편조 또는 직조에 의해 제조된다.

한편, 본 발명은 탄소발열체(140)와 리드선(150)을 서로 연결시켜주는 전극(120)과 플러그(130) 부위의 연결구조와 관련된 것으로써, 본 발명에 따른 전극(120)과 플러그(130) 부위에서의 탄소발열체(140)와 리드선(150)의 연결구조는, 도 5 내지 도 8에 보다 구체적으로 도시되어 있다.

즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전극(120)은 중심관체(110)의 양측단에 각각 끼워져 결합되는 것으로써, 상기 전극(120)은 발열관체(100)의 내부에 미끄럼 접촉하면서 삽입되도록 원기둥으로 형성되고, 일단에 중심관체(110)에 끼워져 결합되는 끼움돌부(121)가 돌출 형성된 구조를 가지고 있다.

그리고, 상기 전극(120)의 일측면 중심에는 축방향으로 나사홈(122)이 일정한 깊이로 형성되고, 상기 나사홈(122)은 내측에서 제1,2통공(123,125)과 직각으로 교차하면서 연결되는 구조를 갖고 있다.

즉, 상기 전극(130)의 모서리부 일측에 형성된 요홈(124)이 사선방향으로 연장되어 축방향의 나사홈(122)과 교차하는 제1통공(123)이 전극(120)의 외주면에 대해 관통 형성되어 있고, 상기 제1통공(123)과 십자형으로 교차되면서 제2통공(125)이 축방향의 나사홈(122)과 직각으로 교차하는 구조로 전극(120)의 외주면에 대해 관통 형성되어 있다.

이때, 상기 제1통공(123)의 일측(123a)은 전극(120)의 모서리부 일측에서 사선방향으로 형성된 요홈(124)과 연결되고, 제1통공(123)의 타측(123b)는 제2통공(125)의 일측(125a)과 전극(120)의 외주면에 요홈 형태로 형성된 가이드홈(126)에 의해 연결 형성되어 있다.

상기 가이드홈(126)은 탄소발열체(140)의 단부를 제1,2통공(123,125)을 통해 십자형으로 전극(120)에 감아서 조립할 때, 전극(120)의 외주면에 요홈 형태로 형성된 가이드홈(126)을 따라 탄소발열체(140)가 매립되는 형태로 감길 수 있도록 안내하는 역할을 수행하게 된다.

이와 같이 제1통공(123)의 타측(123b)과 제2통공(125)의 일측(125a) 사이에 전극 외주면을 따라 요홈 형태로 형성된 가이드홈(126)을 구비함으로써, 탄소발열체(140)를 권선하는 과정에서 탄소발열체(140)가 전극(120)의 외주면에서 많이 돌출되지 않고 전극(120)의 외주면과 거의 일치됨에 따라 전극(120)을 발열관체(100) 내부에 삽입할 때, 탄소발열체(140)로 인해 삽입 이동이 제한되지 않고 발열관체(100)의 내부에 미끄럼 접촉상태로 용이하게 삽입될 수 있도록 하는 역할을 하게 되는 것이다.

그리고, 본 발명에 적용되는 전극(120)의 외주연에는 중심관체(110)에 나선형으로 권선된 탄소발열체(140)가 급격하게 꺽이지 않으면서 제1통공(123)로 끼워지도록 안내하는 요홈(124)이 형성되고, 이 요홈(124)은 전극(120)의 외주면에 사선방향으로 형성하여 나선형으로 권선된 탄소발열체(140)의 끝단이 급격하게 꺽이지 않으면서 요홈(124)을 따라 자연스럽게 제1통공(123) 내부로 끼워질 수 있도록 되어 있다.

상기 전극(120)의 나사홈(122)은 플러그(130)의 나사결합부(131)가 나사 결합되는 부위이다.

이때, 상기 전극(120)은 탄소, 몰리브덴, 텡스텐과 같은 도전성을 가지면서 내열성이 우수하여 고열은 견딜 수 있는 소재를 사용하여 제조하는 것이 좋으며, 바람직하게는 탄소 소재를 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.

상기 플러그(130)는 나사홈(122)에 나사 결합되는 나사결합부(131)가 일측에 돌출 형성되고, 리드선(150)의 끝단이 삽입될 수 있도록 리드선삽입공(132)이 플러그(130)의 중심부를 관통하는 구조로 형성되어 있다.

상기 플러그(130)의 나사결합부(131)는 플러그(130) 일측에 단을 두고 직경이 축소된 구조를 가지고 있는 관계로, 상기 나사결합부(131)가 전극(120)의 나사홈(122)에 조립되면서 제1,2통공(123,125)에 십자형으로 삽입된 탄소발열체(140)를 가압하여 나사홈(122)의 내측면과 밀착시키는 역할을 하게 된다.

이때, 상기 플러그(130)는 탄소, 몰리브덴, 텅스텐 중 어느 하나의 소재로 형성할 수 있으며, 도전성을 가지면서도 내열성을 갖도록 하여 고열에 견딜 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 전극(120)과 플러그(130)는 탄소가 분말 형태로 제조된 탄소분말을 일반적인 성형 방법에 따라 소정의 형틀에 투입하고 고온으로 가압 성형된 탄소 성형물로 제조하는 것이 바람직하며, 이는 고온에서도 우수한 내구성을 가지게 된다.

또한, 상기 전극(120)과 플러그(130)는 상기의 방법으로 제조된 소정의 탄소막대(탄소봉)을 NC선반, 밀링 등과 같은 공작기계로 가공하여 제조할 수 있다.

그리고, 상기 전극(120)과 플러그(130)는 탄소 재질 외에도 몰리브덴, 텅스텐과 같이 내열성 및 전기전도성이 우수한 금속부재로 이루어질 수도 있는 것이다.

상기 리드선(150)은 플러그(130)의 리드선삽입공(132)을 관통하여 나사결합부(131)의 전면으로 노출되고, 리드선(150)의 절곡부(151)가 탄소발열체(140)와 접촉하며, 중간부에 밴딩부(152)가 형성된 구성을 가지고 있다.

즉, 상기 탄소발열체(140)와 리드선(150)의 접촉효율이 향상될 수 있도록 하기 위하여 리드선삽입공(132) 밖으로 돌출된 리드선(150)의 끝단을 절곡시켜 절곡부(151)를 이루도록 되어 있다.

따라서, 상기 리드선(150)와 절곡부(151)와 전극(120) 내부에 십자형으로 교차되게 배치된 탄소발열체(140)가 서로 접촉하게 됨에 따라 탄소발열체가 직선형으로 배치되었을 때 보다 상대적으로 접촉면적을 넓혀 전류의 흐름을 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 리드선(150)은 외측 단부가 연결편(180)를 통해 외부의 전선(170)과 연결되며, 상기 연결편(180)은 전기 전도성이 우수하면서 발열관체(100, 즉, 석영관)의 압착부(101)와 밀착력이 우수한 몰리브덴(Mo) 포일(foil)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 진공 상태의 발열관체(100)의 압착부(101)에 몰리브덴 재질의 연결편(180)을 사용하는 것은 전원을 연결하는 분야에서 일반적인 공지의 기술로써, 상기 발열관체(100)의 외측 단부에 형성된 압착부(101)에 의해 흔들리지 않도록 안정적으로 고정된다.

여기서, 상기 리드선(150)은 중간부에 형성된 밴딩부(152)가 탄성적으로 신축 복원됨에 따라 탄소발열체(140)의 고온 발열에 따른 열변형의 완충작용을 하게 된다.

상기 밴딩부(152)는 'V'자 내지는 'W'자, 지그재그, 코일 등의 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 전선(170)은 일정한 길이로 연장되고 끝단에는 전선단자(171)가 결합되어 있어서 전원의 연결을 보다 용이하게 구성되며, 상기 압착부(101)의 외측 단부에 전선(170)이 관통하는 캡(160)이 결합된다.

상기 캡(160)은 세라믹 등과 같은 절연성 부재로 이루어지는 것이 바람직하며, 누전 방지 및 전선의 손상을 방지하게 된다.

본 발명에 따라 상기와 같은 구성을 가지고 있는 관상 발열장치(1)의 조립 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 중심관체(110)의 양측 단부에 본 발명에 따른 전극(120)의 끼움돌부(121)를 끼워서 결합한다.

이때, 상기 끼움돌부(121)의 외주면상에 복수개의 고정홈을 요입 형성하고, 중심관체(110)에는 고정홈에 대응하는 고정돌부를 내향 돌출 형성하여 전극(120)이 중심관체(110)에 고정되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 중심관체(110)에 형성되는 고정돌부는 전극(120)의 끼움돌부(121)를 중심관체(110)의 단부에 끼워 결합한 상태에서 중심관체(110)의 단부를 고온으로 가열하여 물성이 연해지도록 한 후, 중심관체(110)의 단부 외측에서 프레스기구를 작동시켜 중심관체(110)의 단부를 눌러줌에 따라 끼움돌부(121)의 고정홈의 형상에 대응되게 결합되어 견고한 고정이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 구조로 중심관체(110)와 전극(120)을 조립 결합한 다음, 전극(120)의 제1,2통공(123,125)을 통해 탄소발열체(140)를 끼워서 권선하는 과정 및 리드선(150)을 연결하는 과정을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 중심관체(110)에 탄소발열체(140)를 나선형(혹은 코일식)으로 권선하고자 할 때, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 탄소발열체(140)의 끝부분을 제1통공(123)의 일측(123a)을 통해서 끼워넣어 반대편 제1통공(123)의 타측(123b)으로 빼낸 다음, 탄소발열체(140)의 끝단을 가이드홈(126)을 따라 전극(120)의 외주연에 감고, 다시 제2통공(125)의 일측(125a)을 통해 전극(120) 내부로 관통시켜 제2통공(125)의 타측(125a)으로 탄소발열체(140)의 끝단이 노출되도록 한다.

이때, 상기 탄소발열체(140)의 끝단은 제2통공(125)의 외측으로 노출되지 않고 전극(120)의 외주면과 일치되도록 제2통공(125)내 위치시키는 것이 바람직하나, 상기 제2통공(125)의 외측으로 탄소발열체(140)의 끝단이 노출된 경우에는 절단하여 전극(120)의 외주면과 일치되도록 마무리 정리하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제1,2통공(123,125)을 통해 전극(120) 내부에 끼움 삽입된 탄소발열체(140)는 십자형으로 교차되는 구조로 전극(120) 내부에서 나사홈(122)과 맞닿게 된다.

그리고, 도 7과 같이 리드선(150)을 플러그(130)의 리드선삽입공(132)로 삽입하여 리드선삽입공(132)의 끝부분으로 돌출되도록 한 후, 리드선(150)의 돌출된 부분을 수평상으로 절곡시켜 절곡부(151)가 형성되도록 하고, 상기 절곡부(151)가 형성된 플러그(130)의 나사결합부(131)를 전극(120)의 나사홈(122)에 나사조립 함으로써, 도 8과 같이 절곡부(151)가 나사 조임에 따라 탄소발열체(140)을 눌러주면서 탄소발열체(140)와 전기적으로 접촉되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 상기 탄소발열체(140)가 급격한 꺽임없이 전극(120)와 플러그(130)에 의해 리드선(150)에 접속되므로, 탄소발열체(140)의 내구성이 향상되어 탄소발열체(140)가 사용되는 관상 발열장치(1)의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 탄소발열체(140)를 십자형 구조의 제1,2통공(123,125)을 통해 전극(120)에 대해서 십자형으로 감아서 고정될 수 있도록 함에 따라 탄소발열체(140)의 단부가 전극(120) 내부에서 쉽게 이탈하지 않게 됨과 아울러, 탄소발열체(140)가 전극(120) 내부에서 십자형으로 교차하는 관계로, 리드선(150)의 절곡부(151)와 접촉하는 면적을 직선형에 비해서 상대적으로 넓혀 줄 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

따라서, 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

1 : 관상 발열장치 100 : 발열관체
101 : 압착부 110 : 중심관체
120 : 전극 121 : 끼움돌부
122 : 나사홈 123 : 제1통공
124 : 요홈 125 : 제2통공
126 : 가이드홈 130 : 플러그
131 : 나사결합부 132 : 리드선삽입공
140 : 탄소발열체 150 : 리드선
151 : 절곡부 152 : 밴딩부
160 : 캡 170 : 전선
171 : 전선단자 180 : 연결편

Claims (2)

1. 외주면에 탄소발열체(140)를 나선형으로 권선한 중심관체(110)를 발열관체(100)내부에 내장하고, 일단에 중심관체(110)에 끼워져 결합되는 끼움돌부(121)가 돌출 형성되고 이 끼움돌부(121) 반대편 중심에 내부 길이방향으로 관통 형성된 나사홈(122)을 갖는 전극(120)과, 이 전극(120)의 나사홈(122)에 나사 결합되는 나사결합부(131)를 가지며 이 나사결합부(131)의 중심을 관통하여 형성된 리드선삽입공(132)을 갖는 플러그(130)를 갖추고, 상기 플러그(130)의 리드선삽입공(132)에 전선(170)과 연결된 리드선(150)의 일측 단부를 삽입하여 리드선(150)의 절곡부(151)와 전극(120) 내부에 끼워진 탄소발열체(140)를 접촉시켜 전원 연결하는 구성을 포함하는 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치에 있어서,
   상기 전극(120)의 외주면에는 탄소발열체(140)의 일측 단부를 끼워서 고정할 수 있도록 전극(120)의 나사홈(122)에 직교되게 전극(120) 내부를 관통하는 제1통공(123)과 제2통공(125)이 십자형으로 교차 형성되고, 상기 탄소발열체(140)의 일측 단부가 제1통공(123)과 제2통공(125)을 통해 십자형으로 교차되게 전극(120) 내부에 끼워져 고정되며, 이 상태에서 리드선(150)이 삽입된 플러그(130)의 나사결합부(131)가 전극(120)의 나사홈(122)에 나사 결합됨에 따라 리드선(150)의 절곡부(151)와 전극(120) 내부에 교차 배치된 탄소발열체(140)가 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1통공(123)의 일측(123a)에는 전극(130)의 모서리부 일측에 사선방향으로 연장되어 형성된 요홈(124)이 연결되고, 상기 제1통공(123)의 타측(123b)에는 전극(120) 외주면을 따라 요홈 형태로 형성된 가이드홈(126)에 의해 제2통공(125)의 일측(125a)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소발열체를 이용한 이중관 구조의 관상 발열장치.

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