KR101088306B1 - 전열히터의 편평튜브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압착후에도 방열부재와 전면이 접촉되게 함과 아울러 직사각형 단면의 내부 공간을 형성할 수 있도록 하며, 열전달 성능을 저하시키지 않도록 하기 위해 편평도를 유지할 수 있으며,
아울러 편평튜브의 장변부 및 단변부를 일정 비율을 갖도록 설계함으로써 압착후에도 방열부재간의 접합도 향상을 통한 열전달 성능을 향상시킬 수 있고, 적절한 압착력 및 복원저항력을 확보할 수 있으며, 생산성을 역시 높일 수 있도록 한 전열히터의 편평튜브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 관통홀이 형성된 가이드판, 상기 가이드판과 접촉되는 전극판, 상기 가이드판의 관통홀에 각각 삽입되어 상기 전극판과 접촉됨으로써 전원공급에 의해 발열되는 복수개의 PTC소자, 및 상기 전극판의 일측면과 접촉되는 절연막으로 이루어진 발열부재가 내부에 삽입되며, 서로 마주보는 한쌍의 장변부와 서로 마주보는 한쌍의 단변부가 사각형 형상으로 이루어진 전열히터의 편평튜브에 있어서,
상기 편평튜브는 내부에 삽입된 상기 발열부재를 조립 고정하기 위해 그 외측면을 가압한 후, 외측면의 편평도가 유지되도록 한 편평유지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
편평튜브, 전열히터, 편평
Description
도 1은 종래 기술에 의한 전열히터의 분해 사시도.
도 2는 종래 기술에 의한 전열히터의 결합 사시도.
도 3은 종래 기술의 결합몸체의 압착전과 압착후를 비교한 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 전열히터의 정면도.
도 5는 본 발명에 의한 전열히터의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 전열히터의 하단부가 조립 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 해당되는 편평튜브의 압착전과 발열부재 내장후 압착후의 상태를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 해당되는 편평튜브의 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 편평튜브를 구성하는 장변부의 길이(A)를 단변부의 길이(B)로 나눈값에 따른 압력강하량, 방열성능 및 컴팩트성 관계를 비교한 그래프.
도 10은 본 발명에 의한 편평튜브를 구성하는 단변부의 두께(t)를 단변부의 길이(B)로 나눈값에 따른 압착력 및 복원저항력 관계를 비교한 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 방열부재
120 : 발열부재
121 : 편평튜브
121a: 장변부
121b: 단변부
본 발명은 전열히터의 편평튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압착후에도 방열부재와 전면이 접촉되게 함과 아울러 직사각형 단면의 내부 공간을 형성할 수 있도록 하며, 열전달 성능을 저하시키지 않도록 하기 위해 편평도를 유지할 수 있으며, 아울러 편평튜브의 장변부 및 단변부를 일정 비율을 갖도록 설계함으로써 압착후에도 방열부재간의 접합도 향상을 통한 열전달 성능을 향상시킬 수 있고, 적절한 압착력 및 복원저항력을 확보할 수 있으며, 생산성을 역시 높일 수 있도록 한 전열히터의 편평튜브에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공조장치는, 자동차의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다. 냉방시스템은 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 냉매를 압축하여 응축기로 보내고, 이 응축기에서 냉각팬의 강제송풍에 의하여 냉매를 응축시킨 다음, 이 냉매를 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거치도록 하여 다시 압축기로 복귀시킨다. 이 과정에서 공조케이스의 입구단에 설치되는 블로어 유니트(Blower Unit)의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 증발기를 거치는 냉매를 열교환시켜 송풍공기를 냉기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 차량 실내를 냉방한다.
한편, 난방시스템은 엔진의 냉각수를 히터코어를 거쳐 엔진으로 복귀시키는 과정에서 블로어 유니트의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 히터 코어를 거치는 냉각수를 열교환시켜, 송풍공기를 온기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 자동차 실내를 난방한다.
특히, 상기 난방시스템은, 엔진이 가동된 후 엔진의 주위를 흐르는 냉각수가 충분히 가열된 상태에서 자동차 실내를 난방하는 것이나, 동절기에는 엔진과 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로, 엔진의 열이 일정온도 이상으로 상승되기 까지는 장시간이 소요됨으로써 엔진 가동후 초기 난방의 효과를 기대할 수 없다.
이에 따라 자동차의 초기 난방을 위해, 온도 상승에 따라 저항값이 증가하는 정온도특성을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 이용한 전열히터가 개발되어 왔다.
상기 PTC 소자를 이용한 전열히터는, 공조장치의 케이스내에 설치된 통상의 히터코어 근방에 배치되어 공기를 직접 가열하므로, 엔진의 초기구동시부터 정상구동시까지 자동차 실내의 온도를 상승시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 종래 전열히터(540)를 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 양단이 관통된 단일체인 결합몸체(541)의 설치공(541a)에는 PTC 소자(542a)를 탑재한 소자 가이드(542)와, 전극용 커넥터 (543a)를 형성한 전극판(543)과, 절연시트(544)를 결합하고, 이 결합몸체(541)의 외부에 방열판(545)을 결합하여 구성되어 있다.
상기 결합몸체(541)에는 전원공급용 커넥터(541b)가 형성되어 있다.
그런데, 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 결합몸체(541)의 설치공(541a)내에는 PTC 소자(542a)를 탑재한 소자 가이드(542)와, 전극용 커넥터(543a)를 형성한 전극판(543)과, 절연시트(544)를 적층하여 구성한 발열수단을 삽입 내장한 후, 이 발열수단이 상기 결합몸체(541)로부터 이탈되지 않도록 상기 결합몸체(541)를 압착하게 된다.
이와 같이, 상기 결합몸체(541)를 압착하게 되면, 상기 발열수단의 이탈은 방지할 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 결합몸체(541)의 장변부(a)가 편평도를 유지하지 못하는 현상이 발생되며, 이로인해 결합몸체(541)의 외면이 편평도를 유지하지 못하게 되면, 이 결합몸체(541)에 결합되는 방열판(545)과의 접촉도가 낮아져 결국에는 PTC 소자(542a)에서 발생된 열이 결합몸체(541)로 전달된 후, 방열판(545)으로 전달되는 열의 전달량이 감소되는 등 열전달 성능이 저하되어 전열히터로서의 기능을 충분히 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
둘째, 종래 기술에 의한 결합몸체(541)의 외면을 압착하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 단변부(b)가 외측으로 볼록하게 변형되어 압착되기 전의 결합몸체(541)의 높이(h1)보다 압착후의 결합몸체(h2)의 더 높아지게 되는 등 전열히터의 두께가 두꺼워지게 되는 등 치수가 불균일하게 되는 문제점도 있었다.
셋째, 결합몸체(541)의 외면에 방열판(545)이 결합되어 있는 구조, 즉 결합 몸체(541)의 외면과 방열판(545)의 사각 통공(545a)의 내측면이 서로 기계적으로 조립되어 있는 구조이기 때문에 결합몸체(541)로부터 방열판(545)으로 열전달이 잘되지 않는 문제점이 있었다.
즉, 방열판(545)의 내면과 몸체(541)의 외면 사이에는 일부분이 들떠 있는 상태로 간극이 형성되어 있기 때문에 열전달이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 압착후에도 방열부재와 전면이 접촉되게 함과 아울러 직사각형 단면의 내부 공간을 형성할 수 있도록 하며, 열전달 성능을 저하시키지 않도록 하기 위해 편평도를 유지할 수 있으며, 아울러 편평튜브의 장변부 및 단변부를 일정 비율을 갖도록 설계함으로써 압착후에도 방열부재간의 접합도 향상을 통한 열전달 성능을 향상시킬 수 있고, 적절한 압착력 및 복원저항력을 확보할 수 있으며, 생산성을 역시 높일 수 있도록 한 전열히터의 편평튜브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 관통홀이 형성된 가이드판, 상기 가이드판과 접촉되는 전극판, 상기 가이드판의 관통홀에 각각 삽입되어 상기 전극판과 접촉됨으로써 전원공급에 의해 발열되는 복수개의 PTC소자, 및 상기 전극판의 일측면과 접촉되는 절연막으로 이루어진 발열부재가 내부에 삽입되며, 서로 마주보는 한쌍의 장변부와 서로 마주보는 한쌍의 단변부가 사각형 형상으로 이루어진 전열히터의 편평튜브에 있어서, 상기 편평튜브는 내부에 삽입된 상기 발열부재를 조립 고정하기 위해 그 외측면을 가압한 후, 외측면의 편평도가 유지되도록 한 편평유지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 전열히터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 전열히터의 정면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 전열히터의 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 전열히터의 하단부가 조립 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 해당되는 편평튜브의 압착전과 발열부재 내장후 압착후의 상태를 나타낸 단면도이며, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 해당되는 편평튜브의 단면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 편평튜브를 구성하는 장변부의 길이(A)를 단변부의 길이(B)로 나눈값에 따른 압력강하량, 방열성능 및 컴팩트성 관계를 비교한 그래프이며, 도 10은 본 발명에 의한 편평튜브를 구성하는 단변부의 두께(t)를 단변부의 길이(B)로 나눈값에 따른 압착력 및 복원저항력 관계를 비교한 그래프이다.
본 발명의 전열히터는 방열부재(110)와, 발열부재(120)가 내장된 편평튜브(121)와, 제1, 제2 지지프레임(130)(140)과, 제1, 제2 캡(160)(170)을 포함하여 이루어진다.
상기 방열부재(110)는 복수개의 방열핀(111)과, 각 방열핀(111)을 감싸는 상기 방열핀(111)과 일체로 브레이징 접합되는 방열핀 지지플레이트(122)로 이루어진다.
상기 편평튜브(121)는 상기 방열부재(110) 사이에 배치되어 상기 방열핀 지 지 플레이트(112)와 접착제를 매개로 하여 접촉되며, 내부에 발열부재(120)가 내장된다.
상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)은 상기 방열부재(110)중 양쪽 최외측의 방열부재(110)의 외측면에 각각 대향되게 배치되어 상기 방열부재(110)와 발열부재(120)를 밀착 지지하여 고정하도록 구성된다.
상기 제1, 제2 캡(160)(170)은 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)의 각 양단부와 상기 편평튜브(121)의 양단부를 지지하여 고정하도록 구성된다.
이하, 본 발명에 의한 전열히터의 상세한 구성을 설명하기로 한다.
먼저, 발열부재(120)는 도 7에 도시된 바와 같이, 일정 간격을 두고 형성된 복수개의 관통홀(122a)을 갖는 절연성 가이드판(122)과, 상기 가이드판(122)의 일측면에 배치되는 도전성 전극판(123)과, 상기 가이드판(122)의 복수개의 관통홀(122a)에 각각 삽입되어 상기 전극판(123)의 일측면과 접촉되는 복수개의 PCT 소자(124)와, 상기 전극판(123)의 일측면에 배치되는 절연막(125)으로 이루어져 있다.
상기 편평튜브(121)내에 설치된 상기 발열부재(120)는 상기 편평튜브(121)의 양쪽 외측면을 가압 처리하여 압축시킴으로써 서로 밀착고정되므로 발열부재(120)의 발열량이 증대되고, 또한 발열부재(120)에서 상기 편평튜브(121)로의 열전달성이 증대됨은 물론, 인접한 방열핀(111)과의 열간접촉력을 향상시킬 수 있고, 또한 외부로부터의 어떠한 충격이나 이물질의 침입을 방지할 수 있어 안정성에 대한 신뢰성이 높아지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 발열부재(120)가 내장되는 편평튜브(121)의 구조를 개량한 것이다.
즉, 편평튜브(121)에는 발열부재(120)를 삽입 내장한 후, 이 발열부재(120)가 이탈되지 않도록 편평튜브(121)의 양측면을 압착하게 되는데, 본 발명은 압착하기 전의 편평튜브(121)의 단면을 변경하여, 압착한 후에 변형된 단면 구조가 직사각형 형상으로 만들어지도록 한 것이다.
본 발명은 서로 마주보는 한쌍의 장변부(121a)와 서로 마주보는 한쌍의 단변부(121b)가 직사각형 형상으로 이루어진 전열히터의 편평튜브(121)에 있어서, 상기 편평튜브는 내부에 삽입된 상기 발열부재를 조립 고정하기 위해 그 외측면을 가압한 후, 외측면의 편평도가 유지되도록 한 편평유지수단을 구비하는 것이다.
상기 편평유지수단은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 단변부(121b)를 편평튜브의 내부 방향으로 오목하게 라운딩지게 형성하여 구성한 것이다.
상기와 같이 단변부(121b)를 오목하게 구성하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 압착을 진행하게 되면, 상기 편평튜브(121)의 내부에 삽입된 발열부재(120)에 의해 상기 단변부(121b)는 편평하게 변형된다.
그리고, 상기 장변부(121a)는 이에 가해진 압착력이 오목한 상태의 상기 단변부(121a)가 편평하게 변형되는데에 사용되어 결국에는 상기 장변부(121a)는 편평 상태를 유지할 수 있게 된다.
따라서, 상기 압착 완료된 편평튜브(121)는 발열부재(120)가 이탈되지 않은 상태가 되고, 장변부(121a)는 방열핀(111)을 둘러싸는 방열핀 지지 플레이트(112)와 면접촉을 이루게 되어 열전달 성능을 손실없이 유지할 수 있게 된다.
한편, 상기 단변부(121b)에는 도 8에 도시된 바와 같이, 오목한 홈(121b-1)을 형성함으로써, 장변부(121a)에서 압력을 가하여 발열부재(120)를 압착할 시에 적절한 변형에 의해 압착 후에 직사각형 형상에 가깝게 변형되도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 장변부(121a)의 길이를 A, 상기 단변부(121b)의 길이를 B라고 하면, 상기 장변부(121a)를 단변부(121b)로 나눈값이 를 만족하도록 제작할 수 있다.
그 이유는 상기 편평튜브(121)의 장변부(121a)의 길이A는 전열히터의 두께를 결정하는 요소이기 때문에 가 되도록 하면 도 11의 그래프에 도시된 바와 같이, 전열히터의 두께가 작게할 수 있어 이를 장착할 때 공조유니트의 전면적당 컴팩트성에 기여하게 된다.
반면, 상기 장변부(121a)의 길이A를 작게 할 수도록 컴팩트화되나, 열전달 면적이 줄어드는 단점이 있다.
편평튜브(121)에는 방열부재(110)로의 열전달 면적이 매우 중요하다. 따라서 적절한 열전달 면적을 확보해야 열전달 효율이 좋아진다.
즉, 도 10에 도시된 그래프에서 같이, 단변부(121b)의 두께(t)가 지나치게 클 경우 압착력이 커져야 하는 문제점이 있다.
따라서, 압착시에 작용하는 힘을 키우기 위해 압착장치가 비대해지는 문제점이 있다.
반면, 단변부(121b)의 두께(t)가 작을 경우에는 압축후 내부 부품의 반발력(복원저항력)을 못견디고 시간이 지난후 파괴되거나 압착이 해제 또는 발열부재를 구성하는 PTC 소자와 전극판간의 밀착력을 떨어드리게 된다.
따라서, 본 발명은, 도 12의 그래프에서 알수 있듯이 상기 단변부(121b)의 두께를 t라고 하면, 압력력 및 복원저항력을 고려하여 상기 두께를 단변부(121b)의 길이(B)로 나눈값이 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.
결국, 상기와 같이 상기 단변부(121b)의 두께를 t라고 하면, 상기 두께를 단변부(121b)의 길이(B)로 나눈값이 이내가 되도록 함에 따라 적절한 압착력 및 복원저항력을 확보하여 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 편평튜브(121)내에 설치된 상기 전극판(123)의 일단부에는 제1 배선을 연결하기 위한 제1 배선연결부(126)가 상기 편평튜브(121)로부터 노출된 상태로 결합되어 있다.
또한, 본 발명의 편평튜브(121)내에 설치된 상기 가이드판(122)의 하단부에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전극판(123)에 접촉되는 상기 절연막(25)의 하단부를 지지하도록 소정 두께를 갖는 지지턱(122d)이 돌출 형성되어 있다.
한편, 복수개의 방열부재(110)중 최외측의 방열부재의 양측면에 서로 대향되도록 설치되는 상기 제1, 제2 지지프레임(130)(140)은 그 각 양측면에 길이 방향으로 가이드홈(130a)(130b)(140a)(140b)이 길게 형성된 'I'자형의 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 제1 캡(160)의 양측에는 상기 복수개의 편평튜브(121)의 하단부가 삽입되도록 복수개의 홈(163)(164)(165)이 형성된다.
그리고, 상기 홈(163)(164)(165)의 각 하단부에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 편평튜브(121)의 하단부를 유동없이 확실하게 고정할 수 있도록 상기 편평튜브(121)의 하단부로부터 돌출된 상기 가이드판(122)의 지지턱(122d)이 삽입되기 위한 복수개의 홈(163a)(164a)(165a)이 형성된다.
한편, 상기 제2 캡(170)은, 상기 복수개의 편평튜브(121)에 각각 돌출된 발 열부재(120)의 상단부가 통과하도록 복수개의 통공(173)과, 이 통공(173)과 연통되는 개구(174)가 형성된다.
상기 제2 캡(170)의 상면에는 도 5에 도시된 바와 같이, 커버(190)를 향하여 돌출된 지지판(176)이 형성되어 있고, 이 지지판(176)의 일면 중앙에는 제1 배선이 삽입되는 제1 삽입홈(177)이 형성되어 있으며, 상기 제1 삽입홈(177)의 와우측에는 상기 제1 배선과 다른 극성을 갖는 제2 배선이 각각 삽입되는 제2 삽입홈(178a)(178b)이 형성되어 있다.
한편, 제2 캡(170)의 상측에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 캡(170)에 형성된 복수개의 개구(174)를 통과하여 돌출된 상기 복수개의 발열부재(120)에 각각 전기적으로 연결하여 전원공급이 이루어지도록 도전성이 우수한 금속제의 공통단자판(180)이 배치되어 있다.
상기 공통단자판(180)은 자동차의 전원장치의 양극단자에 접속되는 제1배선을 연결하도록, 상기 복수개의 편평튜브(121)의 상단부가 각각 삽입되는 복수개의 삽입공(181a)을 갖는 일자형의 튜브삽입부(181)와, 상기 튜브삽입부(181)의 일면으로부터 상기 편평튜브(121)의 길이방향으로 연장되어 직각으로 절곡된 절곡부(182)에 상기 제1 배선과 다른 극성을 갖는 제2 배선을 상기 편평튜브(121)의 길이 방향과 수직한 방향으로 연결하기 위한 제2 배선연결부(185)를 구비한다.
한편, 이러한 공통단자판(180)을 외부로부터 보호하기 위해 상기 제2 캡(170)의 양측부에 각각 돌출 형성된 탄성걸림부(179)에 결합되는 후크부(191)를 각각 구비하는 'ㄷ'자형 구조의 커버(190)가 구비된다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 압착후에도 방열부재와 전면이 접촉되게 함과 아울러 직사각형 단면의 내부 공간을 형성할 수 있도록 하며, 열전달 성능을 저하시키지 않도록 하기 위해 편평도를 유지할 수 있으며,
아울러 편평튜브의 장변부 및 단변부를 일정 비율을 갖도록 설계함으로써 압착후에도 방열부재간의 접합도 향상을 통한 열전달 성능을 향상시킬 수 있고, 적절한 압착력 및 복원저항력을 확보할 수 있으며, 생산성을 역시 높일 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며, 당업자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 그 변형과 응용이 가능할 것이다.
Claims (5)
- 복수개의 관통홀(122a)이 형성된 가이드판(122), 상기 가이드판(122)과 접촉되는 전극판(123), 상기 가이드판(122)의 관통홀(122a)에 각각 삽입되어 상기 전극판(123)과 접촉됨으로써 전원공급에 의해 발열되는 복수개의 PTC소자(124), 및 상기 전극판(123)의 일측면과 접촉되는 절연막(125)으로 이루어진 발열부재(120)가 내부에 삽입되며, 서로 마주보는 한쌍의 장변부(121a)와 서로 마주보는 한쌍의 단변부(121b)가 사각형 형상으로 이루어진 전열히터의 편평튜브에 있어서,상기 편평튜브는 내부에 삽입된 상기 발열부재(120)를 조립 고정하기 위해 그 외측면을 가압한 후, 외측면의 편평도가 유지되도록 한 편평유지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전열히터의 편평튜브.
- 제 1 항에 있어서,상기 편평유지수단은,상기 편평튜브의 내부 방향으로 오목하게 라운딩지게 형성된 단변부(121b)인 것을 특징으로 하는 전열히터의 편평튜브.
- 제 1 항에 있어서,상기 편평유지수단은,상기 편평튜브의 내부 방향으로 오목한 홈(121b-1)이 형성된 단변부(121b)인 것을 특징으로 하는 전열히터의 편평튜브.
Priority Applications (1)
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KR1020050013864A KR101088306B1 (ko) | 2005-02-19 | 2005-02-19 | 전열히터의 편평튜브 |
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KR1020050013864A KR101088306B1 (ko) | 2005-02-19 | 2005-02-19 | 전열히터의 편평튜브 |
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KR20060092747A KR20060092747A (ko) | 2006-08-23 |
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