KR102197535B1 - 전기 가열장치를 제조하는 방법 및 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 가열장치를 제조하는 방법을 서술한 것으로, 여기서 전기 발열 저항체들은 압출가공된 형상의 튜브들(2)에 배치되고, 개구부들(8)은 튜브들(2)을 연결하는 압출가공된 형상의 플레이트 안으로 절개된다. 본 발명에 따르면, 압출가공된 형상의 고정 부분들(6,9)은 소성 변형되고, 그에 의해 히트 싱크들(1)은 압출가공된 형상에 고정된다. 상응하는 전기 가열장치들이 또한 기술된다.

Description

전기 가열장치를 제조하는 방법 및 가열장치{METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTRICAL HEATING DEVICE AND HEATING DEVICE}

본 발명은 국제공개공보 WO 2007/071335 A1호를 통해 공지된 바와 같이, 청구항 1의 전제부의 특징을 갖는 전기 가열장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.

국제공개공보 WO 2007/071335 A1호는 압출가공된 형상으로 제조되는 하우징을 포함하는 전기 가열장치들을 개시하고 있다. 압출가공된 형상은 각 튜브 사이에 연장된 하나 또는 두 개의 플레이트들에 의해 연결되는 복수의 튜브들을 포함한다. 플레이트 안쪽으로 개구부들이 절개된다. 가열될 유체는 개구부들을 통해 흐를 수 있으며, 이로써 튜브들에 배치된 발열 저항체들(heating resistors)에 의해 발생된 열을 흡수할 수 있다.

이러한 가열장치들의 한 가지 장점은 발열 저항체들이 튜브들에 의해 보호된다는 점이다. 따라서, 발열 저항체들과의 의도하지 않은 접촉으로 인한 사고들은 사실상 불가능하다. 또한, 발열 저항체들은 가열될 유체로부터 보호된다. 그러나, 단점은 튜브들 사이의 방열판들(heat dissipation plates)의 높은 유동 저항이다. 이 유동 저항은 개구부들의 수 또는 표면적을 증가시킴으로써 감소될 수 있지만, 이것은 열 전달을 점점 감소시킨다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기 가열장치를 비용면에서 효율적으로 생산하기 위한 방법을 보여주는 것이며, 전기 가열장치에서 발열 저항체들은 보호되는 방식으로 튜브들에 배치되고, 낮은 유동 저항이 양호한 방열성과 결합한다.

이 문제는 청구항 1에 기재된 특징들을 갖는 방법에 의해, 그리고 청구항 7에 따른 가열장치에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선점들은 종속항들의 주제이다.

본 발명에 따른 방법에서, 복수의 튜브들 및 상기 튜브들을 연결하는 적어도 하나의 플레이트를 포함하는 형상이 제공된다. 압출가공된 형상의 튜브들에 전기 발열 저항체들이 배치되고, 튜브들을 연결하는 플레이트에 개구부들이 절개된다. 히트 싱크들은 방열 목적으로 튜브들에 연결된다. 히트 싱크들은 압출가공된 형상의 고정 부분들을 소성 변형(plastically deforming)함으로써 고정된다.

플레이트를 절단하여 수직으로 접은 블레이드들은 고정 부분들로서 사용될 수 있다. 블레이드들은 개구부들의 영역에서 플레이트의 재질로 만들어진다. 블레이드들은 클램핑 방식으로 상기 히트 싱크들을 유지하기 위해 히트 싱크들 주위로 구부려질 수 있다. 블레이드들은 구부려질 때 소성 변형된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 튜브들로부터 연장된 플랜지들도 또한 고정 부분들로서 사용될 수 있다. 이 경우, 각각의 히트 싱크는 플레이트와, 튜브들 중 하나로부터 연장된 플랜지 사이에 배치되고, 플랜지 또는 그 반대편의 플레이트의 부분은 소성 변형된다.

본 발명에 따른 방법에서, 발열 저항체들은 튜브들에 배치될 수 있고, 그 다음 개구부들이 절개될 수 있거나, 또는 개구부들이 절개될 수 있고, 그 다음 발열 저항체들이 튜브들에 배치될 수 있다. 고정 부분들의 소성 변형은 발열 저항체들이 튜브에 배치되기 전 또는 후에 발생할 수 있다. 발열 저항체들이 튜브에 배치된 후에 튜브들이 압축될 수 있다. 그렇게 함으로써, 튜브들 상에 발열 저항체들의 열적 결합(thermal coupling)을 향상시킬 수 있다. 튜브들의 이러한 압축은 플랜지들의 소성 변형과 동시에 발생할 수 있다.

예를 들면, 구불구불한 형상으로 구부러진 금속 박판(sheet metal)의 조각들인 히트 싱크들은 낮은 유동 저항과 결합하여 큰 방열면(heat dissipation surface)을 제공한다. 따라서, 압축 형상의 플레이트는 더 이상 방열하는데 필요치 않고, 오히려 단지 인접한 튜브들을 서로 연결하는데만 필요하다. 따라서, 플레이트의 개구부들은, 인접한 튜브들을 서로 연결하는 단지 소수의 웨브들(webs)만이 남도록 큰 표면적을 갖는 것으로 설계될 수 있다. 이 웨브들의 유동 저항은 바람직하게는 낮고, 그래서, 전체적으로, 가열장치는 양호한 방열성과 낮은 유동 저항을 결합한다.

히트 싱크들은 웨브들과 플랜지 사이에서 튜브들에 유지될 수 있다. 가열장치를 제조하기 위해, 히트 싱크들은 웨브들과 플랜지 사이에서, 튜브들에 배치되고, 그런 후 플랜지가 소성 변형된다. 플랜지의 소성 변형에서, 하부 히트 싱크의 일부 또한 변형될 수 있다.

플랜지는, 예를 들면 그것이 히트 싱크의 가장자리 주위를 둘러싸도록, 상기 플랜지를 구부림으로써 소성 변형될 수 있다. 히트 싱크의 특성에 따라, 플랜지는 그의 전체 길이를 따라 또는 단지 개별 부분들에서 위로(over) 구부러질 수 있다. 구불구불한 형상으로 구부러진 금속 박판의 조각들이 히트 싱크들로서 사용될 경우, 예를 들면 위로 구부러진 플랜지 부분들은 금속 박판 조각들의 곡선 안으로 각각 내접하는 것이 바람직할 수 있다. 플랜지는 굽힘을 단순화하기 위해 곡선 부분들 사이에 절개부들을 가질 수 있다.

히트 싱크들을 튜브들에 고정하기 위한 하나의 방법은 플랜지를 엠보싱(embossing), 스탬핑(stamping) 또는 크림핑(crimping)에 의해 소성 변형시키는 것이다. 플랜지의 아래(underneath)에 위치된 히트 싱크의 한 부분도 또한 그렇게 함으로써 소성 변형될 수 있다. 예를 들면, 플랜지 안에 일련의 홈들을 스탬핑하기 위해 다이(die)가 사용될 수 있으며, 일련의 홈들은 플랜지의 밑면에 대응하는 양각 영역들을 만들며 히트 싱크들을 클램핑하거나 히트 싱크들 속에 내접한다.

본 발명에 따르면, 낮은 유동 저항과 양호한 방열성을 갖는 전기 가열장치를 비용면에서 효율적으로 생산할 수 있다.

본 발명의 추가의 상세한 설명 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하고, 실시예들을 사용하여 설명된다. 도면들에서,
도 1은 전기 가열장치의 개략도를 나타내고;
도 2는 도 1의 상세도를 나타내고; 그리고
도 3은 추가의 실시예에 관한 상세도를 나타낸다.

도 1 및 2에 도시된 가열장치는 히트 싱크들(1)을 포함하고, 히트 싱크들(1)은 튜브들(2)에 고정되며, 히트 싱크들(1)의 각각에 하나 이상의 발열 저항체들, 예를 들면 세라믹 PTC 소자들이 배치된다. 튜브들(2)은 웨브들(3)에 의해 서로 연결된다. 튜브들(2)은 일 단부가 베이스(4)에 고정될 수 있고, 및/또는 타 단부에 부가장치(5)를 구비할 수 있으며, 여기서 상기 부가장치는 전기 접속장치 및/또는 제어 전자장치를 포함할 수 있다.

히트 싱크들(1)은 웨브들(3)과 플랜지(6) 사이에서 튜브들(2)에 각각 고정된다. 튜브들(2)은 두 반대면들에 고정부(fastening section)로서 플랜지(6)를 포함할 수 있다. 히트 싱크(1)가 제 위치에 설치된 다음, 플랜지(6)는 예를 들어 도 1에 개략적으로 도시된 프레싱 또는 스탬핑 툴(pressing or stamping tool; 7)을 사용하여 소성 변형된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 소성 변형 후에, 플랜지(6)의 부분들(6a)은 히트 싱크(1)의 가장자리 주위에 접합할 수 있다. 플랜지(6)가 소성 변형될 경우, 하부의 히트 싱크(1)도 또한 소성 변형될 수 있다.

구불구불한 형상으로 구부러진 금속 박판 조각들은, 예를 들면 히트 싱크들(1)로서 사용될 수 있다.

튜브들(2), 튜브들의 플랜지(6), 및 웨브들(3)은 압출가공된 형상(profile)으로 제조되며, 여기서 튜브들(2)을 연결하는 플레이트에 개구부들(8)이 절개되어 있다. 웨브들(3)은 개구부들이 절개된 후에 이 플레이트의 남은 부분들이다. 개구부들(8)의 전체 표면적은, 바람직하게는 플레이트의 남은 표면적보다 크고, 즉 웨브들(3)의 전체 표면적보다 크다. 예를 들면, 모든 개구부들(8)의 전체 표면적은 모든 웨브들(3)의 전체 표면적의 2배보다 클 수 있다.

웨브들(3)은 튜브(2)의 측면들 사이에서 연장해 있다. 튜브들(2)은 정사각형 튜브들로 구현될 수 있다. 이 경우, 웨브들(3)은 측면들에 대해 수직으로 위치한다. 웨브들(3)은 튜브 가장자리에 배치될 수 있다. 웨브들(3)은 이 측면을 한정하는 두 가장자리들로부터 떨어진 튜브들(2) 중 하나의 측면에 위치하는 것이 또한 가능하다.

대안적으로 또는 거기에 덧붙여, 상술된 가열장치의 히트 싱크들(1)은 또한 블레이드들(9)에 의해 유지될 수 있으며, 블레이드들(9)은 개구부들(8)의 영역에 플레이트의 재질로 형성된다. 블레이드들(9)은 고정 부분들로서 플레이트로부터 절취되며, 그 다음 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 수직으로 접혀지고, 히트 싱크들(1)을 유지하기 위해 구부려진다.

Claims (11)

1. 전기 가열장치를 제조하는 방법으로서,
   튜브들(2) 및 상기 튜브들(2)을 연결하는 플레이트를 포함하는 압출가공된 형상을 제공하고,
   상기 압출가공된 형상의 튜브들(2)에 전기 발열 저항체들을 배치하며,
   상기 압출가공된 형상의 플레이트에 개구부들을 절개하며,
   상기 압출가공된 형상의 고정 부분들(6,9)을 소성 변형시킴으로써 상기 압출가공된 형상에 히트 싱크들(1)을 고정하는 것을 특징으로 하는 전기 가열장치 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정 부분들은, 상기 플레이트로부터 절취되고, 이어서 상기 개구부들을 형성하기 위해 수직으로 접혀지며, 그리고 소성 변형 후 클램핑 방식으로 히트 싱크들(1)을 유지하는 블레이드들(9)인 것을 특징으로 하는 전기 가열장치 제조 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정 부분들은 튜브들(2)에 인접한 플레이트의 부분들이거나 튜브들(2)로부터 연장된 플랜지들(6)이며, 히트 싱크들(1)은 각각의 히트 싱크를 플레이트와 플랜지들(6) 중 하나 사이에 위치시킴으로써 튜브들(2)에 고정되고, 그런 후 플랜지(6) 또는 튜브들(2)에 인접한 부분을 소성 변형시키는 것을 특징으로 하는 전기 가열장치 제조 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 히트 싱크(1)는 구불구불한 형상으로 구부러진 금속 박판을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 가열장치 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 고정 부분들은, 히트 싱크들(1)을 고정할 때 상기 히트 싱크들(1)의 가장자리 위로 구부려지는 것을 특징으로 하는 전기 가열장치 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서, 절개된 개구부들(8)의 전체 표면적은 상기 플레이트의 남은 표면적보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 가열장치 제조 방법.
7. 가열장치로서,
   전기 발열 저항체들,
   상기 발열 저항체들이 배치되는 튜브들(2), 및
   튜브들(2)에 대하여 지탱하고 고정 부분들(6,9)에 의해 웨브들(3) 상에 유지되는 히트 싱크들(1)을 포함하고,
   상기 튜브들(2)은, 상기 튜브들(2)을 연결하는 웨브들(3)을 포함하고,
   상기 고정 부분들은 상기 웨브들(3) 또는 상기 튜브들(2)로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 고정 부분들 중 적어도 일부는, 상기 웨브들(3)로부터 연장되고 튜브들(2)을 유지하는 블레이드들(9)인 것을 특징으로 하는 가열장치.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 고정 부분들 중 적어도 일부는 튜브들(2)로부터 연장된 플랜지들(6)이며, 히트 싱크들(1)의 각각은 플랜지들(6) 중 하나와 웨브들(3)에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
10. 제 9항에 있어서, 튜브들(2), 플랜지들(6), 및 웨브들(3)은 일체형으로서 압출가공된 형상으로 제조되고, 튜브들(2)을 연결하는 플레이트에 개구부들(8)이 절개되며 그에 의해 플레이트의 외측에 웨브들(3)이 형성되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
11. 제 9항에 있어서, 상기 웨브들(3)은 튜브들(2)의 측면들을 연결하는 것을 특징으로 하는 가열장치.

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