KR200234375Y1 - 피티시 소자를 이용한 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 PTC소자가 내장 배열된 PTC소자체(22)와, 상기 PTC소자체의 양면에 밀착하여 PTC소자체를 감싸는 한쌍의 베이스판(24)(24')과, 상기 한쌍의 베이스판의 외측면에 소정의 높이로 구비된 핀으로 이루어지되, 상기 핀은 박판이 상기 베이스판의 길이방향으로 굴곡되게 브레이징 결합된 코루게이트 핀이고, 상기 한쌍의 베이스 판의 폭방향 양측에는 플랜지(24b)(24c)가 돌출형성되며, 상기 플랜지에는 상기 한쌍의 베이스판을 PTC소자체에 압착하도록 클립(28)이 결합되어 있으므로, 가공비를 줄일 뿐 만 아니라 열교환효율을 높일 수 있다.

Description

피티시 소자를 이용한 열교환기{a heat exchanger using positive temperature coefficient elements}

본 고안은 PTC소자를 이용한 열교환기에 관한 것이다.

PTC소자는 positive temperature coefficient의 약자로서, 정온도계수 소자라고도 하며, BaTiO₃를 주성분으로 한 산화물 반도체이며, 동작원리는 주위온도가 큐리 온도(저항급변온도)에 도달하거나, 부동작전류를 초과하면 joule열 작용에 의해 순간에 저항값이 상승하고, 정상 상태에서는 원상으로 회복되는 반 영구적인 제품이다. 또한 정온 발열체이므로 거의 일정한 온도를 유지하고, 과열의 위험성이없고, 소비전력이 작아 저온용 히터, 고온용 히터, 온풍기 히터 등 그 용도가 매우 광범위 하다.

종래 PTC소자를 이용한 열교환기는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, PTC소자(도시안됨)가 배열된 PTC소자체(2)는 한쌍의 케이스(4)(6)에 의해 감싸져 있다. 상기 케이스(4)(6)는, 상기 PTC소자체(2)에 접촉하는 판부(4a)(6a)와, 열전달을 용이하게 하도록 상기 판부(4a)(6a)에서 상기 PTC소자체(2)가 접하는 반대측에 소정높이(h) 및 간격(d)으로 형성된 다수의 핀(4b)(6b)으로 이루어져 있다.

상기 한쌍의 케이스(4)(6)가 서로 분리되지 않게 결합하도록 상기 케이스(4)(6)의 판부(4a)(6b)에는 그 길이방향을 따라 소정의 간격으로 상기 핀과 핀사이에 와이어 클립(8)(8')이 케이스의 폭방향 양측에서 끼워져 있다.

상기 케이스(4)(6)의 길이방향 단부에는 전원을 공급하도록 단자(10)(12)가 구비되어 있다.

상기 케이스(4)(6)는 알루미늄재로 되어 있으며, 폭방향으로 압출함에 의해 상기 핀(4b)(6b)을 일체로 형성하고, 소정의 폭(W)으로 절단한 후, 상기 PTC소자체(2)가 접하는 판부(4a)(6a)를 절삭가공하여 제조한다. 상기 판부(4a)(6a)는 상기 PTC소자체(2)를 감싸도록 그 폭방향 단부에 걸림턱이 형성되어 디귿자 단면형을 이루고 있다.

상기 와이어 클립(8)(8')은 탄성재로서, 와이어 단면 형태로 되어 있으며 대체로 디귿자형으로 구부려져 있다.

이와 같이 구성된 종래 PTC소자를 이용한 열교환기의 조립은, PTC소자체(2)의 양면에 케이스의 판부(4a)(6a)를 각각 밀착시켜 감싼 후, 클립(8)(8')으로 상기 케이스(4)(6)의 폭방향 양측에서 그 핀(4a)(6b)사이에 끼워 상기 판부(4a)(6a)를 상기 PTC소자체(2)에 압착하면 완료된다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래 PTC소자를 이용한 열교환기에 의하면, 케이스를 그 폭방향으로 압출한 후, 소정의 폭(W)으로 절단한 다음, 그 판부(4a)(6a)를 절삭가공하여 제조하므로, 가공비가 많이 든다는 문제점이 있었다.

또한, PTC소자체(2)에서 케이스로 열전달량을 많게 하기 위해서는 그 판부(4a)(6a)와 PTC소자체(2)가 완전한 면접촉을 이루어야 하는데, 절삭가공시 완전한 면접촉을 위한 조도를 확보하기가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

또한, 핀(4b)(6b)은 케이스(4)(6)와 함께 압출성형에 의해 형성되므로, 핀과 핀 사이의 거리를 조밀하게 하는 것에는 한계가 있으므로 더 이상의 열교환효율을 향상시킬 수가 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 가공비를 줄일 뿐 만 아니라 열교환효율을 높일 수 있는 PTC소자를 이용한 열교환기를 제공하는 데 있다.

도1는 종래 PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 입면도,

도2는 도1에서 화살표 A-A선에 따른 단면도,

도3은 본 고안의 일 실시예에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 입면도,

도4는 도3에서 화살표 B-B선에 따른 단면도,

도5는 도1의 핀의 일부 상세도,

도6은 도5에서 화살표 C-C선에 따른 단면도,

도7은 본 고안의 다른 실시예에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 입면도,

도8은 도7에서 화살표 D방향에서 바라본 평면도,

도9은 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 입면도,

도10은 도9에서 화살표 E-E선에 따른 단면도,

도11은 본 고안에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기의 베이스판의 다른 예를 나타내는 단면도,

도12는 도11의 베이스판이 적용된, PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

22 : PTC소자체 24, 24', 124 : 베이스판

24a : 수용부 24b, 24c : 플랜지

24d : 요입홈 24e : 돌출부

26, 26' : 코루게이트 핀 26a, 26b : 루버

28, 28' : 클립 28a : 압착부

30, 130 : 플레이트 130c : 연장부

124g : 요입홈

본 고안에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기는, PTC소자가 내장 배열된 PTC소자체와, 상기 PTC소자체의 양면에 밀착하여 PTC소자체를 감싸는 한쌍의 베이스판과, 상기 한쌍의 베이스판의 외측면에 소정의 높이로 구비된 핀으로 이루어지되,상기 핀은 박판이 상기 베이스판의 길이방향으로 굴곡되게 브레이징 결합된 코루게이트 핀이고, 상기 한쌍의 베이스 판의 폭방향 양측에는 플랜지가 돌출형성되며, 상기 플랜지에는 상기 한쌍의 베이스판을 PTC소자체에 압착하도록 클립이 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 플랜지가 서로 접촉하는 면에는 돌출부 및 이 돌출부가 끼워지는 요입홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 코루게이트 핀의 높이방향 끝단에는 이 코루게이트 핀의 강성을 높임과 동시에 보호하도록 플레이트가 브레이징되어 있는 것이 바람직하다. 상기 플레이트의 중앙부에는 외부공기가 코루게이트 핀에 원할히 접촉하도록 트여 있는 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 코루게이트 핀의 내부로 유입하는 공기량을 증대시키도록, 상기 플레이트는 공기의 유입방향으로 연장되어 있되, 이 연장된 부분은 외측으로 갈수록 벌어져 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3 및 도4는 본 고안의 일 실시예에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 입면도 및 단면도이다. 도시한 바와 같이, 본 고안은 PTC소자(도시안됨)가 내장 배열된 PTC소자체(22)와, 상기 PTC소자체(22)의 양면에 밀착하여 PTC소자체를 감싸는 한쌍의 베이스판(24)(24')와, 상기 한쌍의 베이스판(24)(24')의 외측면에 소정의 높이로 구비된 코루게이트 핀(26)(26')을 구비하고 있다.

상기 한쌍의 베이스판(24)(24')의 폭방향 양측에는 이 한쌍의 베이스판(24)(24')을 PTC소자체(22)에 압착하도록 다수의 클립(28)(28')이 결합되어 있다.

상기 PTC소자체(22)의 상측에 결합된 베이스판(24)은 PTC소자체(22)의 하측에 결합된 베이스판(24')과 동일한 형상으로 되어 있다. 또한 상기 베이스판(24)의 상측에 결합된 코루게이트 핀(26)은 상기 베이스판(24')의 하측에 결합된 코루게이트 핀(26)과 동일한 형상으로 되어 있고, 상기 베이스판(24)(24')의 일측에 결합된 클립(28)은 상기 베이스판(24)(24')의 타측에 결합된 클립(28')과 동일한 형상으로 되어 있다. 따라서, 이하에서는 일측에 결합된 베이스판, 코루게이트 핀 및 클립에 대해서만 그 형상을 상세히 설명한다.

상기 베이스판(24)의 내측에는 상기 PTC소자체(22)를 수용하는 수용부(24a)가 요입되게 형성되어 있다. 상기 베이스판(24)의 폭방향 양측에는 플랜지(24b)(24c)가 돌출형성되어 있고, 상기 플랜지(24b)에서 상기 베이스판(24')의 플랜지에 대향하는 면에는 요입홈(24d)이 형성되어 있고, 상기 플랜지(24c)에서 상기 상기 베이스판(24')의 플랜지에 대향하는 면에는 돌출부(24e)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 플랜지(24b)(24c)의 단부에는 상기 클립(28)이 용이하게 끼워지도록 경사면(24f)(24f')이 형성되어 있다.

상기 수용부(24a)의 깊이는 상기 PTC소자체(22)의 두께의 1/2보다 약간 작게 되어 있는데, 이는 양측의 베이스 판(24)(24')을 PTC소자체에 결합하였을 경우에 양측 베이스 판의 대응하는 플랜지(24b)(24c)가 밀착되지 않게 하여 상기 클립(28)(28')에 의해서 발생하는 베이스판(24)(24')과 PTC소자체(22)와의 압착력을 높이기 위함이다.

상기 요입홈(24d) 및 돌출부(24e)는 상기 PTC소자체(22)에 베이스판(24)(24')가 결합될 시에 그 폭방향으로 어긋나지 않게 한다.

상기 경사면(24f)(24f')은 라운딩면으로 성형될 수도 있다.

상기 베이스판(24)은 길이방향으로 압출성형하여 제조되므로, 상기 수용부(24a), 플랜지(24b)(24c), 요입홈(24d) 및 돌출부(24e)는 별도로 절삭가공하지 않아도 된다. 압출성형에 의하면, 상기 PTC소자체(22)와 밀착하는 부분, 즉 수용부(24a)는 그 내측면의 조도는 충분히 높다.

상기 코루게이트 핀(26)은 알루미늄재로 된 박판이 상기 베이스판(24)의 길이방향으로 상기 베이스판(24)의 외면에 굴곡되게 브레이징 결합된 것으로서, 도5 및 도6에 도시한 바와 같이 그 높이에 걸쳐 외측으로 절기된 루버(26a)(26b)가 형성되어 있는데, 코루게이트 핀(26)의 인접하는 높이면에 형성된 루버(26a)(26b)는 도6에 도시한 바와 같이 서로 외측 반대방향으로 경사지게 절기되어 있다. 상기 루버(26a)(26b)는 코루게이트 핀(26)을 통과하는 공기와의 열교환량을 높인다.

상기 루버가 형성된 코루게이트 핀(26)은, 일체로 성형 제조되므로 양산시 생산성이 높고, 상기 베이스판(24)과의 브레이징은 콘베이어 벨트에 의해 이동되어 로내에서 행해진다.

그리고, 상기 코루게이트 핀(26)은 제조시 그 피치(P) 조절을 용이하게 할 수 있으므로 방열면적을 용이하게 조절할 수 있게 되어 최적사양의 열교환기를 용이하게 구성할 수 있다.

상기 클립(28)은 플랜지와 웨브를 가진 탄성재의 판 클립으로 되어 있고, 그플랜지에는 상기 베이스판(24)의 플랜지(24b)(24c)의 외측평면을 압착하도록 꺽여져 내측으로 돌출된 압착부(28a)가 형성되어 있고, 그 웨브에는 상기 베이스판(24)의 플랜지(24b)(24c)의 단부측면에 밀착하도록 내측으로 돌출된 밀착평면부(28b)가 형성되어 있다. 상기 클립(28)은 열교환기의 전 길이에 걸쳐 하나 또는 다수개로 나누어져 결합되거나, 소정의 간격을 두고 다수개가 결합된다.

도7 및 도8은 본 고안의 다른 실시예에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 입면도 및 평면도이다.

본 실시예는 상기 코루게이트 핀(26)(26')의 높이방향 끝단에는 이 코루게이트 핀의 강성을 높임과 동시에 보호하도록 플레이트(30)(30')가 브레이징되어 있는 구성이다. 도8에 도시한 바와 같이, 상기 플레이트(30)(30')의 중앙부에는 외부공기가 코루게이트 핀(26)(26')에 원활히 접촉하도록 트여 있다. 이때 플레이트의 중간부에는 길이방향으로 띠(30a)가 형성되어 그 양측에 공간부(30b)(30b')를 이루고 있는 것이 바람직하다. 나머지 구성은 도3 및 도4의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.

도9 및 도10은 본 고안의 또 다른 실시예에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기를 나타내는 입면도 및 단면도이다.

본 실시예는 도7 및 도8의 플레이트의 구성에서 연장부가 추가된 구성이다.즉, 상기 코루게이트 핀(26)(26')의 높이방향 끝단에는 이 코루게이트 핀의 강성을 높임과 동시에 보호하도록 플레이트(130)(130')가 브레이징되어 있는데, 이 플레이트(130)(130')에는 코루게이트 핀의 내부로 유입하는 공기량을 증대시키도록 공기의 유입방향으로 연장된 연장부(130c)가 형성되어 있다. 이 연장부(130c)는 외측으로 갈수록 벌어져 있다. 따라서, 도10에서 화살표 방향을 따라 코루게이트 핀의 내부로 유입하는 공기의 량이 많아져 열교환량이 많아진다.

본 실시예의 플레이트(130)(130')에 형성된 띠(130a) 및 공간부(130b)(130'b)의 구성은 도7 및 도8의 구성과 동일하고, 나머지 구성은 도3 및 도4의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.

도11은 본 고안에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기의 베이스판의 다른 예를 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이 본 실시예의 베이스판(124)의 플랜지(124b)(124c)에는 상기 클립(28)의 압착부(28a)가 걸리도록 요입홈(124g)가 형성되어 있다. 수용부(124a), 요입홈(124d) 및 돌출부(124e)의 구성은 도4의 구성과 동일하다.

도12는 도11의 베이스판이 적용된 열교환기의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 클립(28)의 압착부(28a)가 요입홈(124g)에 끼워져 있으므로, 클립(28)의 이탈로 인해 베이스판(124)(124')이 들뜨는 현상을 방지하게 되어 열교환효율의 저하 및 열교환기의 손상을 방지할 수 있다.

본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 고안에 의한 PTC소자를 이용한 열교환기에 의하면, 가공비를 줄일 뿐 만 아니라 열교환효율을 향상할 수 있고, 열교환기의 손상을 방지할 수 있으며, 용량에 맞는 다양한 열교환기를 손쉽게 구성할 수 있다.

Claims (3)

1. PTC소자가 내장 배열된 PTC소자체와, 상기 PTC소자체의 양면에 밀착하여 PTC소자체를 감싸는 한쌍의 베이스판과, 상기 한쌍의 베이스판의 외측면에 소정의 높이로 구비된 핀으로 이루어지되,

   상기 핀은 박판이 상기 베이스판의 길이방향으로 굴곡되게 브레이징 결합된 코루게이트 핀이고,

   상기 한쌍의 베이스 판의 폭방향 양측에는 플랜지가 돌출형성되며, 상기 플랜지에는 상기 한쌍의 베이스판을 PTC소자체에 압착하도록 클립이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 플랜지가 서로 접촉하는 면에는 돌출부 및 이 돌출부가 끼워지는 요입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 열교환기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 코루게이트 핀의 높이방향 끝단에는 이 코루게이트 핀의 강성을 높임과 동시에 보호하도록 플레이트가 브레이징되어 있는 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 열교환기.