碳发热体制造技术

技术编号:19649676 阅读:43 留言:0更新日期:2018-12-05 21:24
本发明专利技术涉及一种碳发热体,在高压下不产生火花和等离子体,实现热量的有效分散,由此能够防止发热体的断线和破坏,从而增加寿命,所述碳发热体包含碳和硅碳化物(SiC),并且热导率为1.6W/m·K以上。

【技术实现步骤摘要】
碳发热体
本专利技术涉及在烤箱这样的烹饪设备领域使用的作为碳加热器的加热源的碳发热体。
技术介绍
最近,作为家用或商用烹饪设备,广泛使用利用加热器的烤箱(Oven)。图1是示出了烤箱的通常结构的立体图。参照图1,烤箱1包括:腔体2,其放置要烹饪的食物;门3,其用于打开腔体2;以及,多个加热器6,其对腔体2进行加热。尤其,在所述加热器6设置一个以上加热器,并且,所述加热器6被外罩8保护以免受到腔体的外部的影响。另外,为了在烤箱1采用电磁波加热方式,在腔体2的上部面的外部设置磁控管4。在磁控管4产生的电磁波通过规定的波导管和引导件来放射到所述腔体2的内部空间。另外,根据需要,在所述烤箱腔的内部空间的上侧设置护套式加热器(Sheathheater)5。在多种加热器中,在所述护套式加热器5和所述加热器6中,主要使用利用辐射加热方式的碳加热器。在现有技术中,作为碳加热器的发热体,主要使用了由碳含量为90%以上的纤维状的碳材料组成的碳纤维(Carbonfibers,CFs)。但是,碳纤维是由被称为“碳”的材料组成,因此,仍然具有碳自身具有的吸收微波的特征。另外,碳纤维具有“纤维”的形态的特性,因此本质上具有:纤维长度与纤维直径之比非常大的固有特性。如上所述,就碳纤维的固有特性而言,在将碳纤维作为碳加热器的加热源使用时,存在一些问题。图2简单地示出了现有的碳加热器10,图3示出了在所述组件构成碳纤维的各个碳细丝。参照图2,现有的碳加热器10包括:石英材料的管11;碳纤维13;以及,金属线15,其连接于碳纤维13的两端。此时,具有外部电极17,该外部电极17通过管11的两端与金属线15电连接,并向管11的外部露出。石英材料的管11的内部密封,并且是真空或者填充有惰性气体,使得配置于内部的碳纤维13不在高温(例如1000℃~1200℃等)下氧化。如图3所示,图2的碳纤维由各个碳细丝组成。不仅所述细丝的直径为几μm,而且细丝与细丝之间的间隔也是几μm。因此,当从外部供应电压时,在细丝之间的非常窄的距离(间隔)施加电压,因此,其结果施加非常高的电压。例如,当在1μm的间隔施加10V的外部电压时,将在细丝与细丝之间施加约107V/m的高压。在该情况下,细丝很可能因局部的高压而产生绝缘破坏,有时也可产生火花(Spark)。另外,即使不产生细丝的绝缘破坏或火花,也因管11的内部的惰性气体环境,而在高压条件下产生等离子体(Plasma)的可能性也非常高。在现有技术中,为了抑制等离子体等的反应和等离子体光进入到舱体,在碳加热器组件和舱体之间设置了屏蔽(Shield)构件。但是,所述屏蔽构件不仅遮蔽等离子体光,而且也会阻断一部分从碳加热器发射的辐射光,因此,存在大幅度降低烤箱的辐射效率的问题。因此,作为碳加热器的发热体,对于不是现有的碳纤维的新的形态的碳发热体的需求日益增长。与本专利技术相关的现有技术,存在韩国公开专利公报第10-2011-0109697号(2011.10.06.)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在碳加热器中,用于在高电压下也不会发生绝缘破坏或火花的新的碳加热器的碳发热体。并且,本专利技术的目的在于提供一种用于在碳加热器内部的封装气体和高电压下也不会产生等离子体的新的碳加热器的碳发热体。根据本专利技术的发热体,在高电压下也不产生火花和等离子体,实现热量的有效分散,由此能够防止发热体的断线和破坏,从而能够增加寿命,根据本专利技术的一方面,所述发热体包含碳和硅碳化物,热导率为1.6W/m·K以上。优选地,在所述发热体中,所述硅碳化物包含β-硅碳化物和α-硅碳化物。优选地,在所述发热体中,在分析所述发热体内的硅碳化物的结晶度时,X射线衍射分析结果中的半高宽为0.14以上。优选地,在所述发热体中,所述发热体包含硅氧化物。优选地,在所述发热体中,所述发热体内的氧的总量为2wt.%以下。优选地,在所述发热体中,所述发热体的使用温度为1100℃以下。优选地,在所述发热体中,所述发热体的电阻率为(11~16)×10-2Ωcm。根据本专利技术的发热体,因表面积相对小,而针对高温下的表面氧化和表面侵蚀的阻抗性优异,所述发热体形成为内部堵塞的形状。另外,所述发热体形成为中空形状。根据本专利技术的碳发热体,与现有的使用碳纤维的碳加热器不同地,由于不发生作为纤维形状所固有的缺点的细丝之间的局部电压集中,因此能够从根源上防止绝缘破坏或火花。并且,根据本专利技术的碳发热体,与现有的使用碳纤维的碳加热器不同地,能够从根源上防止因细丝之间的局部的高电压引起的等离子体的产生,而且,由于不需要设置屏蔽构件,还能够改善辐射效率的降低。此外,根据本专利技术的碳发热体,使用粉末和由树脂构成的粘合剂,来作为起始物质,从而能够容易地制造出多种尺寸和形状的烤箱所需的形状的碳加热器。并且,根据本专利技术的碳发热体,能够通过改变成分、组分范围以及热处理条件来控制碳加热器的电阻率和输出,从而能够改善碳加热器的电设计的自由度。此外,本专利技术的碳发热体具有优异的热导率,从而可在供应外部电源的端子部附近实现热量的有效分散。其结果,防止在碳加热器的端子部附近的发热体的破坏以及断线,由此能够增加寿命。另外,根据本专利技术的碳发热体,与现有的碳纤维相比,表面积的比率相对更小,因此,针对高温下经常发生的表面氧化乃至表面侵蚀的阻抗性是相对优异的。并且,基于这样的特性而可以省去现有的碳纤维中必须要进行的表面涂覆等后处理工序,从而具有如下优点,即,改善交付周期(Leadtime)并能够提高生产率。附图说明图1是示出了电烤箱的通常结构的立体图。图2是简单地示出了现有的碳纤维组件的结构的图。图3是图2的碳纤维的放大图。图4是概略性地示出了利用本专利技术的碳复合体组合物制造碳发热体的制造方法的顺序图。图5是简单地示出了本专利技术的碳加热器的图。图6是示出了与第三碳化热处理对应的本专利技术的碳发热体的电导率的图。图7是示出了与第三碳化热处理对应的本专利技术的碳发热体的电阻率和输出的图。图8是示出了与第三碳化热处理对应的本专利技术的碳发热体的热导率的图。图9是示出了硅碳化物材质的主要结晶多型的温度稳定区域的图。图10是示出了与不同烧结温度对应的硅碳化物(SiC)和硅氧化物(SiO2)的XRD图案的图。图11是例示出热导率低的碳发热体的破坏的图片。图12是示出了本专利技术的碳发热体的XRD图案和与第三碳化热处理温度对应的FWHM的测量结果的图。图13是示出了在对本专利技术的碳发热体进行第三碳化热处理之前和之后,分别通过SEM-EDS分析成分的结果的图。图14是示出了与电阻率对应的碳发热体的输出和表面温度的图。图15是示出了本专利技术的碳发热体组合物的与第三碳化热处理对应的收率测量结果的图。图16是例示出本专利技术的内部堵塞的碳发热体的形状的图。图17是例示出本专利技术的具有中空的管状的碳发热体的图。图18是例示出本专利技术的具有中空的管的一部分被剖开而在圆弧上形成有开放部的形状的碳发热体的图。附图标记的说明1:烤箱2:腔体3:门4:磁控管5:护套式加热器6:加热器11:管13:碳纤维15:金属线17:外部电极19:金属片21:碳发热体22:管23:槽部24:连接器25:金属线26:金属片27:外部电极28:绝缘子29:终端端子S100:混合工序S200:挤压工序S300:稳本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种碳发热体,为碳加热器用发热体,所述碳发热体的特征在于,包含碳和硅碳化物,所述碳发热体的热导率为1.6W/m·K以上。

【技术特征摘要】
2017.05.26 KR 10-2017-00654881.一种碳发热体,为碳加热器用发热体,所述碳发热体的特征在于,包含碳和硅碳化物,所述碳发热体的热导率为1.6W/m·K以上。2.根据权利要求1所述的碳发热体,其特征在于,所述硅碳化物包含β-硅碳化物和α-硅碳化物。3.根据权利要求1或2所述的碳发热体,其特征在于,在分析所述碳发热体内的硅碳化物的结晶度时,X射线衍射分析结果中的半高宽为0.14以上。4.根据权利要求1或2所述的碳发热体,其特征在于,所述碳发热体包含硅氧化物。5...

【专利技术属性】
技术研发人员:李荣峻梁甲承金相完
申请(专利权)人:LG电子株式会社全南大学校产学协力团
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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