보일러 및 난방제품 시장의 90% 이상을 차지하는 시즈히터 등의 금속소재를 대체하고자 탄소섬유를 이용한 진공관히터에 대한 관심이 증대되어지고 있다. 하지만, 기존의 탄소히터의 경우 전극 단자부근의 돌입전류의 발생에 따른 과열 및 단선 문제가 발생하게 되며 장시간 사용 및 제품 이동 시 피치간격 변화와 처짐 현상등의 고질적인 문제를 지니고 있으며 이에 대한 문제점을 해결하고자 하였다. 본 연구의 대상 제품인 질소퍼징 진공관히터의 경우 선행연구를 기반으로 대량생산과 통전효과 향상에 상대적으로 유리한 무전해도금법을 선택하여 질소가 충진된 진공관 내부의 상황을 고려하여 구리의 산화문제는 크게 부각되지 않을 것으로 판단하여 최종 구리 15분 도금 샘플을 진공관 히터의 전극물질로 선정하였다. 또한, 고형화 코팅의 경우 내열성이 내열성과 접착성이 우수한 송진(Rosin)을 ...
보일러 및 난방제품 시장의 90% 이상을 차지하는 시즈히터 등의 금속소재를 대체하고자 탄소섬유를 이용한 진공관히터에 대한 관심이 증대되어지고 있다. 하지만, 기존의 탄소히터의 경우 전극 단자부근의 돌입전류의 발생에 따른 과열 및 단선 문제가 발생하게 되며 장시간 사용 및 제품 이동 시 피치간격 변화와 처짐 현상등의 고질적인 문제를 지니고 있으며 이에 대한 문제점을 해결하고자 하였다. 본 연구의 대상 제품인 질소퍼징 진공관히터의 경우 선행연구를 기반으로 대량생산과 통전효과 향상에 상대적으로 유리한 무전해도금법을 선택하여 질소가 충진된 진공관 내부의 상황을 고려하여 구리의 산화문제는 크게 부각되지 않을 것으로 판단하여 최종 구리 15분 도금 샘플을 진공관 히터의 전극물질로 선정하였다. 또한, 고형화 코팅의 경우 내열성이 내열성과 접착성이 우수한 송진(Rosin)을 에탄올과 희석하는 형태로 최종 적용 이에 대한 반복 이송 시험을 통해 안정성을 확보하였다. 전극부 도금과 고형화가 진행된 3K6합의 탄소섬유 다발을 질소가 퍼징된 1kW급 진공관 히터로 제조하고 이에 대한 성능평가를 진행하였으며 기존의 진공관히터 대비 향상된 온도 특성, 안전한 열 지속성, On/Off 작동 특성, 진동 내구성 등을 확보하였다. 진공관히터를 실제 난방제품에 적용하기 위한 모듈 1구와 3구를 설계 제작하고 해당 모듈을 적용하여 30L(2kW)급 온수기, 70L(3kW)급 보일러를 설계 제작, 1kW급 건조기와 2kW급 온풍기를 설계 제작하여 이에 대한 온도 특성을 확인하여 건조기, 온풍기의 경우 기존 제품과 비슷한 수준의 성능을 만족하였다. 온수기의 경우 96.4%의 우수한 효율을 보였으며 보일러의 경우 수십kW에 이르는 실제 보일러와의 직접적 비교는 할 수 없으나 진공관 히터의 용량 설계, 보일러의 내부 구조설계 따라 적용이 가능할 것으로 판단하였다.
보일러 및 난방제품 시장의 90% 이상을 차지하는 시즈히터 등의 금속소재를 대체하고자 탄소섬유를 이용한 진공관히터에 대한 관심이 증대되어지고 있다. 하지만, 기존의 탄소히터의 경우 전극 단자부근의 돌입전류의 발생에 따른 과열 및 단선 문제가 발생하게 되며 장시간 사용 및 제품 이동 시 피치간격 변화와 처짐 현상등의 고질적인 문제를 지니고 있으며 이에 대한 문제점을 해결하고자 하였다. 본 연구의 대상 제품인 질소퍼징 진공관히터의 경우 선행연구를 기반으로 대량생산과 통전효과 향상에 상대적으로 유리한 무전해도금법을 선택하여 질소가 충진된 진공관 내부의 상황을 고려하여 구리의 산화문제는 크게 부각되지 않을 것으로 판단하여 최종 구리 15분 도금 샘플을 진공관 히터의 전극물질로 선정하였다. 또한, 고형화 코팅의 경우 내열성이 내열성과 접착성이 우수한 송진(Rosin)을 에탄올과 희석하는 형태로 최종 적용 이에 대한 반복 이송 시험을 통해 안정성을 확보하였다. 전극부 도금과 고형화가 진행된 3K6합의 탄소섬유 다발을 질소가 퍼징된 1kW급 진공관 히터로 제조하고 이에 대한 성능평가를 진행하였으며 기존의 진공관히터 대비 향상된 온도 특성, 안전한 열 지속성, On/Off 작동 특성, 진동 내구성 등을 확보하였다. 진공관히터를 실제 난방제품에 적용하기 위한 모듈 1구와 3구를 설계 제작하고 해당 모듈을 적용하여 30L(2kW)급 온수기, 70L(3kW)급 보일러를 설계 제작, 1kW급 건조기와 2kW급 온풍기를 설계 제작하여 이에 대한 온도 특성을 확인하여 건조기, 온풍기의 경우 기존 제품과 비슷한 수준의 성능을 만족하였다. 온수기의 경우 96.4%의 우수한 효율을 보였으며 보일러의 경우 수십kW에 이르는 실제 보일러와의 직접적 비교는 할 수 없으나 진공관 히터의 용량 설계, 보일러의 내부 구조설계 따라 적용이 가능할 것으로 판단하였다.
In order to replace metal materials such as sheath heaters, which account for more than 90% of the boiler and heating product market, interest in vacuum tube heaters using carbon fiber is increasing. However, in the case of existing carbon heaters, overheating and disconnection problems occur du...
In order to replace metal materials such as sheath heaters, which account for more than 90% of the boiler and heating product market, interest in vacuum tube heaters using carbon fiber is increasing. However, in the case of existing carbon heaters, overheating and disconnection problems occur due to the occurrence of inrush current near the electrode terminals, and they have chronic problems such as pitch interval change and sagging phenomenon during long-term use and product movement. wanted to solve it. In the case of the nitrogen purging vacuum tube heater, which is the target product of this study, the electroless plating method, which is relatively advantageous for mass production and improvement of energization effect, was selected based on previous research, and the oxidation problem of copper was greatly highlighted in consideration of the situation inside the vacuum tube filled with nitrogen. It was judged that it would not work, and the final copper 15-minute plating sample was selected as an electrode material for a vacuum tube heater. In addition, in the case of solidification coating, rosin, which has excellent heat resistance and adhesion, was diluted with ethanol, and stability was secured through repeated transfer tests for the final application. A bundle of 3K6 composite carbon fibers with plating and solidification of electrodes was manufactured as a 1kW vacuum tube heater purged with nitrogen, and performance evaluation was conducted. Vibration durability and the like were secured. Design and manufacture of module 1 and 3 to apply vacuum tube heater to actual heating products, design and manufacture 30L (2kW) class water heater, 70L (3kW) class boiler, 1kW class dryer and 2kW class heater by applying the module It was manufactured and its temperature characteristics were checked, and in the case of the dryer and the hot air fan, it satisfied the performance at a level similar to that of the existing product. In the case of the water heater, it showed excellent efficiency of 96.4%, and in the case of the boiler, direct comparison with actual boilers reaching several tens of kW was not possible.
In order to replace metal materials such as sheath heaters, which account for more than 90% of the boiler and heating product market, interest in vacuum tube heaters using carbon fiber is increasing. However, in the case of existing carbon heaters, overheating and disconnection problems occur due to the occurrence of inrush current near the electrode terminals, and they have chronic problems such as pitch interval change and sagging phenomenon during long-term use and product movement. wanted to solve it. In the case of the nitrogen purging vacuum tube heater, which is the target product of this study, the electroless plating method, which is relatively advantageous for mass production and improvement of energization effect, was selected based on previous research, and the oxidation problem of copper was greatly highlighted in consideration of the situation inside the vacuum tube filled with nitrogen. It was judged that it would not work, and the final copper 15-minute plating sample was selected as an electrode material for a vacuum tube heater. In addition, in the case of solidification coating, rosin, which has excellent heat resistance and adhesion, was diluted with ethanol, and stability was secured through repeated transfer tests for the final application. A bundle of 3K6 composite carbon fibers with plating and solidification of electrodes was manufactured as a 1kW vacuum tube heater purged with nitrogen, and performance evaluation was conducted. Vibration durability and the like were secured. Design and manufacture of module 1 and 3 to apply vacuum tube heater to actual heating products, design and manufacture 30L (2kW) class water heater, 70L (3kW) class boiler, 1kW class dryer and 2kW class heater by applying the module It was manufactured and its temperature characteristics were checked, and in the case of the dryer and the hot air fan, it satisfied the performance at a level similar to that of the existing product. In the case of the water heater, it showed excellent efficiency of 96.4%, and in the case of the boiler, direct comparison with actual boilers reaching several tens of kW was not possible.
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