오븐, 그릴, 전자레인지 등 고온 가전제품에 사용되는 온도 센서는 제품의 안전, 에너지 효율, 조리 효과 및 수명과 직결되므로 생산 과정에서 매우 높은 정밀도와 신뢰성이 요구됩니다. 생산 과정에서 가장 주의해야 할 핵심 사항은 다음과 같습니다.
I. 핵심 성능 및 안정성
- 온도 범위 및 정확도:
- 요구 사항 정의:센서가 측정해야 하는 최대 온도를 정확하게 지정합니다(예: 오븐은 최대 300°C 이상이며, 범위는 더 높을 수 있음, 마이크로파 내부 온도는 일반적으로 더 낮지만 빠르게 가열됨).
- 재료 선택:모든 재료(감지 소자, 절연체, 캡슐화, 리드)는 성능 저하나 물리적 손상 없이 최대 작동 온도와 안전 여유를 장기적으로 견뎌야 합니다.
- 교정 정확도:생산 중에 엄격한 분류 및 교정을 구현하여 전체 작업 범위(특히 100°C, 150°C, 200°C, 250°C와 같은 중요 지점)에서 출력 신호(저항, 전압)가 실제 온도와 정확하게 일치하도록 하고, 기기 표준(일반적으로 ±1% 또는 ±2°C)을 충족합니다.
- 열 반응 시간:빠른 제어 시스템 반응을 위해 필요한 열 반응 속도(시간 상수)를 달성하기 위해 설계(프로브 크기, 구조, 열 접촉)를 최적화합니다.
- 장기 안정성 및 수명:
- 재료 노화:감지 요소(예: NTC 서미스터, Pt RTD, 열전대), 절연체(예: 고온 세라믹, 특수 유리), 캡슐화가 장기간 고온 노출 시에도 최소한의 드리프트로 안정적으로 유지되도록 고온 노화에 강한 재료를 선택합니다.
- 열 사이클링 저항성:센서는 잦은 가열/냉각 사이클(켜짐/꺼짐)을 견뎌야 합니다. 재료의 열팽창 계수(CTE)는 서로 호환되어야 하며, 구조 설계는 균열, 박리, 리드 파손 또는 드리프트를 방지하기 위해 열 응력을 견뎌야 합니다.
- 열충격 저항성:특히 전자레인지의 경우, 차가운 음식을 넣기 위해 문을 열면 내부 온도가 급격히 떨어질 수 있습니다. 센서는 이러한 급격한 온도 변화를 견뎌야 합니다.
II. 재료 선정 및 공정 관리
- 고온 내성 재료:
- 감지 요소:NTC(일반적이며 특수 고온 제형 및 유리 캡슐화가 필요함), Pt RTD(뛰어난 안정성 및 정확성), K형 열전대(비용 효율적이며 범위가 넓음).
- 단열재:고온 세라믹(알루미나, 지르코니아), 용융 석영, 특수 고온 유리, 마이카, PFA/PTFE(허용 온도가 낮은 경우). 고온에서 충분한 절연 저항을 유지해야 합니다.
- 캡슐화/하우징 재료:스테인리스강(일반적으로 304, 316), 인코넬, 고온 세라믹 튜브. 내식성, 내산화성, 높은 기계적 강도를 가져야 합니다.
- 리드/와이어:고온 합금선(예: 니크롬선, 칸탈선), 니켈 도금 구리선(유리섬유, 마이카, PFA/PTFE 등 고온 절연 처리), 보상 케이블(T/C용). 절연은 내열성 및 난연성이 있어야 합니다.
- 납땜/조인팅:고온 땜납(예: 은납)을 사용하거나 레이저 용접이나 크림핑과 같은 무납땜 방법을 사용하세요. 일반 땜납은 고온에서 녹습니다.
- 구조 설계 및 밀봉:
- 기계적 강도:프로브 구조는 설치 응력(예: 삽입 시 토크)과 작동 시 충격/진동을 견딜 수 있을 만큼 견고해야 합니다.
- 밀폐성/봉인:
- 습기 및 오염 물질 유입 방지:수증기, 기름, 음식물 찌꺼기가 센서 내부로 침투하는 것을 방지하는 것이 중요합니다. 이는 고장(단락, 부식, 드리프트)의 주요 원인이며, 특히 증기가 많고 기름진 오븐/레인지 환경에서는 더욱 그렇습니다.
- 밀봉 방법:유리-금속 밀봉(높은 신뢰성), 고온 에폭시(엄격한 선택 및 공정 관리 필요), 브레이징/O-링(하우징 조인트).
- 리드 출구 씰:특별한 주의가 필요한 중요한 약점(예: 유리 비드 씰, 고온 실런트 충전).
- 청결 및 오염 물질 관리:
- 생산 환경에서는 먼지와 오염물질을 통제해야 합니다.
- 구성 요소와 조립 공정은 오일, 플럭스 잔류물 등이 유입되는 것을 방지하기 위해 깨끗하게 유지해야 합니다. 이러한 물질은 고온에서 휘발, 탄화 또는 부식되어 성능과 수명을 저하시킬 수 있습니다.
III. 전기 안전 및 전자파 적합성(EMC) - 특히 전자레인지용
- 고전압 절연:마이크로파의 마그네트론이나 HV 회로 근처의 센서는 고장을 방지하기 위해 잠재적으로 높은 전압(예: 킬로볼트)을 견딜 수 있도록 절연되어야 합니다.
- 마이크로파 간섭 저항/비금속 디자인(마이크로파 캐비티 내부):
- 비판적인!마이크로파 에너지에 직접 노출된 센서금속을 포함해서는 안 됩니다(또는 금속 부품에 특수한 차폐가 필요함) 그렇지 않으면 아크, 마이크로파 반사, 과열 또는 마그네트론 손상이 발생할 수 있습니다.
- 일반적으로 사용완전 세라믹 캡슐화 서미스터(NTC)또는 비금속 열 전도체(예: 세라믹 막대, 고온 플라스틱)를 사용하여 광파관/차폐막 외부에 금속 프로브를 장착하여 열을 공동 프로브로 전달합니다.
- 리드는 마이크로파 에너지 누출이나 간섭을 방지하기 위해 차폐 및 필터링에 특별한 주의가 필요합니다.
- EMC 설계:안정적인 신호 전송을 위해 센서와 리드는 간섭(방사)을 방출해서는 안 되며 다른 구성 요소(모터, SMPS)의 간섭(면역)에 저항해야 합니다.
IV. 제조 및 품질 관리
- 엄격한 공정 관리:납땜 온도/시간, 밀봉 공정, 캡슐화 경화, 세척 단계 등에 대한 세부적인 사양과 엄격한 준수가 필요합니다.
- 종합 테스트 및 번인:
- 100% 교정 및 기능 테스트:여러 온도 지점에서 사양 내의 출력을 검증합니다.
- 고온 번인:최대 작동 온도보다 약간 높은 온도에서 작동하여 조기 고장을 걸러내고 성능을 안정화하세요.
- 열 사이클링 테스트:구조적 무결성과 안정성을 검증하기 위해 수많은(예: 수백 개의) 고/저 사이클을 통해 실제 사용을 시뮬레이션합니다.
- 절연 및 Hi-Pot 테스트:리드 간 및 리드/하우징 간의 절연 강도를 테스트합니다.
- 씰 무결성 테스트:예를 들어, 헬륨 누출 테스트, 압력솥 테스트(습기 저항성) 등이 있습니다.
- 기계적 강도 시험:예를 들어, 인장력, 굽힘 시험 등입니다.
- 마이크로파 특정 테스트:마이크로파 환경에서 아크, 마이크로파장 간섭 및 정상 출력을 테스트합니다.
V. 규정 준수 및 비용
- 안전 기준 준수:제품은 목표 시장의 필수 안전 인증(예: UL, cUL, CE, GS, CCC, PSE, KC)을 충족해야 하며, 이러한 인증에는 열 센서의 재료, 구조 및 테스트에 대한 세부적인 요구 사항이 포함되어 있습니다(예: 오븐의 경우 UL 60335-2-9, 전자레인지의 경우 UL 923).
- 비용 관리:가전 산업은 비용에 매우 민감합니다. 핵심 성능, 신뢰성, 그리고 안전성을 보장하는 동시에 비용을 절감하기 위해서는 설계, 재료, 그리고 공정을 최적화해야 합니다.
요약
오븐, 레인지, 전자레인지용 고온 센서 생산혹독한 환경에서도 장기적인 신뢰성과 안전성을 확보하는 과제를 해결하는 데 중점을 둡니다.이를 위해서는 다음이 필요합니다.
1. 정확한 재료 선택:모든 재료는 고온을 견뎌야 하며 장기적으로 안정을 유지해야 합니다.
2. 신뢰할 수 있는 밀봉:습기와 오염물질의 침투를 완벽하게 방지하는 것이 가장 중요합니다.
3. 견고한 구조:열 및 기계적 응력에 저항합니다.
4. 정밀 제조 및 엄격한 테스트:극한 상황에서도 모든 장치가 안정적이고 안전하게 작동하도록 보장합니다.
5. 특수 설계(전자레인지):비금속 요구 사항과 마이크로파 간섭을 해결합니다.
6. 규정 준수:글로벌 안전 인증 요구 사항을 충족합니다.
어떤 측면이든 간과하면 열악한 가전제품 환경에서 센서가 조기에 고장나 조리 성능과 기기 수명에 영향을 미치거나 더 나쁜 경우 안전 위험(예: 열 폭주로 인한 화재)이 발생할 수 있습니다.고온 가전제품의 경우, 사소한 센서 고장이라도 연쇄적인 결과를 초래할 수 있으므로 모든 세부 사항에 세심한 주의를 기울이는 것이 필수적입니다.
게시 시간: 2025년 6월 7일