KR20180040054A - 히터 및 이동수단용 히팅 시스템 - Google Patents

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KR20180040054A
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heat generating
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thermal diffusion
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김원진
이인재
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 실시예는 유입구와 배출구가 대향하게 배치되어 열매체가 통과하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되는 발열모듈; 상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 발열모듈과 전기적으로 연결된 파워모듈을 포함하고, 상기 발열모듈은, 일측에서 타측으로 연장된 형태이며, 서로 교번하며 배열된 복수 개의 방열핀과 복수 개의 히팅코어를 포함하고, 상기 히팅코어는, 세라믹기판; 상기 세라믹기판의 내부에 배치된 발열소자를 포함하고, 상기 발열소자는, 일측에서 타측으로 연장되었다가 턴업되어 타측에서 일측으로 연장되는 것을 교번하며 열매체가 통과하는 방향으로 적층되도록 배열된 히터 및 이를 포함하는 이동수단용 히팅 시스템을 제공한다.

Description

히터 및 이동수단용 히팅 시스템{HEATER AND HEATING SYSTEM FOR TRANSPORTER}
본 실시예는 히터 및 이동수단용 히팅 시스템에 관한 것이다.
이하에서 기술되는 내용은 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 기재한 것은 아니다.
히터는 히팅 시스템의 구성기기로 열을 발생시키는 기능을 한다. 히터는 소비자의 요구에 부응하여 자동차 등 이동수단에 필수적으로 설치되고 있으며, "난방기기", "난방 장치"로도 호칭될 수 있다.
한편, 환경문제와 신재생에너지의 이용에 관한 관심이 대두하면서, 전기 자동차에 관한 연구개발이 진행되고 있다. 전기 자동차에도 일반 내연기관 자동차와 마찬가지로 히팅 시스템이 설치된다.
전기자동차의 경우, 내연기관 자동차에 비해 발생하는 열이 적기 때문에(예를 들면, 엔지의 폐열) 손실되는 열을 줄이고 에너지 효율을 높이는 것이 특히 중요하다.
또, 스마트한 자동차의 출현으로 인해, 자동차의 대시보드에 다양한 기능을 가진 스마트 기기 및 디스플레이가 장착되고 있다. 그 결과, 자동차의 대시보드의 면적에서 공조시스템의 송풍면적이 차지하는 비율은 줄어들고 있다. 즉, 설계적 요청에 의해 점차 작아지는 공조시스템의 송풍면적에 대응하여 히터의 에너지 효율을 높여야 하는 실정이다.
그러나 기존의 자동차용 히터는 PTC 서미스터(Positive temperature coefficient-thermistor)를 사용하여 열효율이 낮아 문제된다.
아울러 일반적인 차량용 히터의 경우, 내구성이 약하여 주행에 의한 차체의 흔들림 또는 외력에 의해 구조적 손상이 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 손상은 히팅 시스템의 오작동을 유발하므로 이에 대한 해결책도 필요한 실정이다.
본 실시예는, 에너지 효율과 내구성을 높일 수 있는 히터와 이를 포함하는 차량용 히팅 시스템을 제공하고자 한다.
본 실시예에 따른 히터는, 유입구와 배출구가 대향하게 배치되어 열매체가 통과하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되는 발열모듈; 상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 발열모듈과 전기적으로 연결된 파워모듈을 포함하고, 상기 발열모듈은, 일측에서 타측으로 연장된 형태이며, 서로 교번하며 배열된 복수 개의 방열핀과 복수 개의 히팅코어를 포함하고, 상기 히팅코어는, 세라믹기판부; 상기 세라믹기판부의 내부에 배치된 발열소자를 포함하고, 상기 발열소자는, 일측에서 타측으로 연장되었다가 턴업되어 타측에서 일측으로 연장되는 것을 교번하며 열매체가 통과하는 방향으로 적층되도록 배열될 수 있다.
상기 발열모듈은, 상기 케이스의 내부에서 일측과 타측에 각각 배치되는 제1가스켓과 제2가스켓을 더 포함하고, 상기 히팅코어는, 세라믹기판부를 커버하는 커버부를 더 포함하며, 상기 커버부는, 일측과 타측에서 상기 세라믹기판부보다 연장되어 형성되고, 상기 커버부의 일측은 상기 제1가스켓에 삽입되고, 상기 커버부의 타측은 상기 제2가스켓에 삽입되어 상기 제1가스켓과 상기 제2가스켓에 의해 상기 히팅코어가 지지될 수 있다.
상기 발열모듈은, 일측에 배치되어 상기 발열소자의 일측 끝단부와 전기적으로 연결된 제1전극단자를 더 포함하고, 상기 파워모듈은, 상기 제1전극단자와 결합하는 제1연결단자를 포함하고, 상기 제1전극단자는, 열매체가 통과하는 방향으로 서로 대향하는 제1결속부재와 제2결속부재를 포함하고, 상기 제1결속부재는, 일측으로 연장되며, 상기 제2결속부재와 가까워지다가 멀어지도록 만곡 또는 절곡된 형태이고, 상기 제2결속부재는, 일측으로 연장되며, 상기 제1결속부재와 가까워지다가 멀어지도록 만곡 또는 절곡된 형태이고, 상기 제1연결단자는, 상기 제1결속부재와 상기 제2결속부재 사이에 개재되어 상기 제1전극단자와 결합할 수 있다.
상기 히팅코어의 중앙에 위치하고, 상기 히팅코어가 연장된 방향과 수직한 단면에서 상기 세라믹기판부와 상기 발열소자의 단면적의 비는 180:1 이상 190:1 이하일 수 있다.
상기 방열핀과 상기 히팅코어가 배열된 방향으로 상기 방열핀과 상기 히팅코어의 두께는 12mm 이상 17mm 이하일 수 있다.
MAF(mass air flow)는 300kg/h일 수 있다.
상기 히팅코어는, 서로 이격되어 간극에는 세라믹기판부가 접하여 배치되는 제1열확산판과 제2열확산판을 더 포함하고, 상기 제1열확산판과 상기 제2열확산판의 열팽창계수는 상기 세라믹기판부의 열팽창계수를 반영하여 설정된 조건에 따라 조정할 수 있다.
상기 제1열확산판과 상기 제2열확산판은, 상기 히팅코어가 배열된 방향으로, 서로 대향하게 이격될 수 있다.
상기 제1열확산판과 상기 제2열확산판의 열팽창계수는 상기 세라믹기판부의 열팽창계수와 동일할 수 있다. 상세하게는 상기 세라믹 기판부의 열팽창 계수와 제 1 열확산판 및 제 2 열확산판의 열팽창계수는 그 차이가 0을 포함하여 동일하거나, 0.1 내지 0.9의 범위를 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1내지 0.5의 범위를 가질 수 있다. 세라믹기판부와 제 1 확산판 및 제 2 확산판의 열팽창계수의 차이가 0.9를 초과하면, 세라믹기판부가 깨질 수 있다.
상기 제1열확산판은, 상기 세라믹기판부에서 외측으로 차례로 적층된 제1열확산층과 제2열확산층과 제3열확산층을 포함하고, 상기 제2열확산판은, 상기 세라믹기판부에서 외측으로 차례로 적층된 제4열확산층과 제5열확산층과 제6열확산층을 포함하고, 상기 제1,3,4,6열확산층은, 구리 또는 알루미늄 재질을 포함하고, 상기 제2,5열확산층은, 몰리브덴 재질을 포함할 수 있다.
본 실시예의 이동수단용 히팅 시스템은, 이동수단에 사용되는 히팅 시스템으로, 공기가 이동하는 유로; 상기 유로의 일측에 설치되어 외부로부터 공기를 유입하는 급기부; 상기 유로의 타측에 설치되어 상기 이동수단의 실내로 공기를 배출하는 배기부; 상기 유로에서 상기 급기부와 상기 배기부의 사이에 배치되어 공기를 가열하는 히터를 포함하고, 상기 히터는, 유입구와 배출구가 대향하게 배치되어 공기가 통과하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 배치되는 발열모듈; 상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 발열모듈과 전기적으로 연결된 파워모듈을 포함하고, 상기 발열모듈은, 일측에서 타측으로 연장된 복수 개의 방열핀과 히팅코어가 서로 교번하며 배열되는 형태이고, 상기 히팅코어는, 세라믹기판; 상기 세라믹기판의 내부에 배치된 발열소자를 포함하고, 상기 발열소자는, 일측에서 타측으로 연장되었다가 턴업되어 타측에서 일측으로 연장되는 것을 교번하며 열매체가 통과하는 방향으로 적층되도록 배열될 수 있다.
본 실시예는 발열소자가 열매체(공기)가 통과하는 방향으로 적층 배열되어 있는 세라믹 히터를 사용하여 열효율을 높였다. 이러한 발열소자를 설계조건에 맞추어 자유롭게 적층함으로써, 대시보드에서 차지하는 히터의 단면적을 변화시키지 않고, 히터를 사이즈업(size-up)할 수 있다.
나아가 본 실시예의 발열모듈은 만곡된 한 쌍의 결속부재를 포함하는 전극단자에 의해 파워모듈과 결합한다. 이러한 결속부재의 형태는 발열모듈과 파워모듈의 결합력을 강화시켜 본 실시예의 히터의 내구성을 향상시켰다.
나아가 본 실시예는, 세라믹기판과 발열소자의 단면적의 비와 방열핀과 히팅코어의 두께를 최적으로 조절한 설계조건을 제시한다.
나아가 상술한 본 실시예의 히터를 포함한 이동수단용 히팅 시스템을 제공한다.
도 1은 본 실시예의 히터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 실시예의 발열모듈을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 실시예의 히팅로드를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 실시예의 세라믹기판, 제1열확산판 및 제2열확산판을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 실시예의 세라믹기판을 나타낸 수평단면도이다.
도 6은 본 실시예의 히터를 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 본 실시예의 제1전극단자와 제2연결단자가 결합된 모습을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 실시예의 이동수단용 히팅 시스템을 나타낸 블럭도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서 사용되는 "전후 방향"은 도면에 표시된 y축 방향으로 한다. 이 경우, "전방"은 y축의 화살표 방향으로 한다. 또, "상하 방향"은 도면에 표시된 z축 방향으로 한다. 이 경우, "아래측"은 z축의 화살표 방향으로 한다. 또, "좌우 방향"은 도면에 표시된 x축 방향으로 한다. 이 경우, "좌측"은 x축의 화살표 방향으로 한다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예의 히터의 구조를 설명하고자 한다. 도 1은 본 실시예의 히터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 실시예의 발열모듈을 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 실시예의 히팅로드를 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 본 실시예의 세라믹기판, 제1열확산판 및 제2열확산판을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 실시예의 히터를 나타낸 분해사시도이고, 도 7은 본 실시예의 제1전극단자와 제2연결단자가 결합된 모습을 나타낸 개념도이다. 본 실시예의 히터(1000)는 케이스(100), 발열모듈(200) 및 파워모듈(300)을 포함할 수 있다.
케이스(100)는 히터(1000)의 외장부재일 수 있다. 케이스(100)의 내부에는 발열모듈(200)이 수용될 수 있다. 케이스(100)의 아래측에는 파워모듈(300)이 배치될 수 있다. 케이스(100)는 파워모듈(300)에 의해서 지지될 수 있다. 케이스(100)와 파워모듈(300)은 끼임결합할 수 있다. 이 경우, 케이스(100)의 하부는 후술하는 파워모듈(300)의 케이스가이드홀(310)에 수용되어, 케이스(100)와 파워모듈(300)은 끼임결합할 수 있다. 이 경우, 케이스(100)의 전후방, 좌우 측면의 하부는 케이스가이드홀(310)에 수용될 수 있다.
케이스(100)는 중공의 블럭형태일 수 있다. 케이스(100)는 케이스전방면(110)과 케이스후방면(120)을 포함할 수 있다. 이 경우, 케이스전방면(110)은 케이스(100)의 전방에 위치하는 면일 수 있다. 또, 케이스후방면(120)은 케이스(100)의 후방에 위치하는 면일 수 있다. 케이스전방면(110)에는 복수 개의 유입구가 형성될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 유입구는 상하 좌우 방향으로 열을 맞추어 배열될 수 있다. 케이스후방면(120)에는 복수 개의 배출구가 형성될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 배출구는 상하 좌우 방향으로 열을 맞추어 케이스전방면(110)의 유입구와 대응되게 형성될 수 있다. 외부의 열매체는 케이스전방면(110)의 유입구를 통해 케이스(100) 내부로 유입될 수 있다. 그 후, 케이스(100) 내부의 발열모듈(200)에 의해 가열될 수 있다. 그 후, 케이스후방면(120)의 배출구를 통해 케이스(100) 외부로 배출될 수 있다. 즉, 외부의 열매체(공기)는 케이스(100)를 전방에서 후방으로 통과할 수 있다.
발열모듈(200)은 케이스(100)의 내부에 배치될 수 있다. 발열모듈(200)은 파워모듈(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 발열모듈(200)은 방열핀(210), 히팅코어(220), 제1가스켓(230) 및 제2가스켓(240)을 포함할 수 있다. 발열모듈(200)에서는 하측에서 상측으로 연장된 복수 개의 방열핀(210)과 히팅코어(220)가 서로 교번하며 배열될 수 있다. 이 경우, 방열핀(210)과 히팅코어(220)의 배열방향은 좌우 방향일 수 있다. 또, 히팅코어(220)의 상측은 제1가스켓(230)에 의해 지지될 수 있다. 또, 히팅코어(220)의 하측은 제2가스켓(240)에 의해 지지될 수 있다.
방열핀(210)은 케이스(100)의 내부에 배치될 수 있다. 방열핀(210)은 복수 개일 수 있다. 복수 개의 방열핀(210)은 좌우 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수 개의 방열핀(210) 사이에는 복수 개의 히팅코어(220)가 배치될 수 있다. 따라서 방열핀(210)과 히팅코어(220)는 인접할 수 있다. 이 경우, 방열핀(210)의 좌우 측부와 히팅코어(220)의 좌우 측면은 접합할 수 있다. 방열핀(210)과 히팅코어(220)의 접합제로는 열전도성 실리콘이 이용될 수 있다. 그 결과, 히팅코어(220)에서 발생한 열은 방열핀(210)으로 전달될 수 있다.
방열핀(210)은 하측에서 상측으로 연장된 형태일 수 있다. 방열핀(210)은 루버핀(Louver fin)일 수 있다. 방열핀(210)의 형태는 하측에서 상측으로 진행하는 파동에서 좌우로 진동하는 파형일 수 있다. 즉, 방열핀(210)은 좌우 방향과 이의 역방향으로 경사진 플레이트가 상하 방향으로 적층된 형태일 수 있다. 따라서 방열핀(210)에는 전후 방향으로 열매체(공기)가 통과할 수 있는 복수 개의 간극이 형성될 수 있다. 방열핀(210)에 의해, 히팅코어(220)에서 발생한 열이 열매체(공기)로 전달되는 전열면적이 높아져 열효율이 향상될 수 있다.
히팅코어(220)는 발열부분으로 케이스(100)의 내부에 배치될 수 있다. 히팅코어(220)는 파워모듈(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히팅코어(220)는 복수 개일 수 있다. 본 실시예의 히터(1000)에서는 6개의 히팅코어(220)가 사용되었다. 다만, 히팅코어(220)의 개수는 이에 한정되지 않을 수 있다. 복수 개의 히팅코어(220)는 좌우 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수 개의 히팅코어(220) 사이에는 복수 개의 방열핀(210)이 배치될 수 있다. 따라서 히팅코어(220)와 방열핀(210)은 인접할 수 있다. 이 경우, 히팅코어(220)의 좌우 측면은 방열핀(210)의 좌우 측부와 접할 수 있다. 히팅코어(220)와 방열핀(210)의 접합제로는 열전도성 실리콘이 이용될 수 있다. 그 결과, 히팅코어(220)에서 발생한 열은 방열핀(210)으로 전달될 수 있다.
히팅코어(220)는 하측에서 상측으로 연장된 형태일 수 있다. 히팅코어(220)는 세라믹기판부(221), 발열소자(222), 제1열확산판(223), 제2열확산판(224), 제1전극단자(225), 제2전극단자(226), 커버부(227)를 포함할 수 있다.
세라믹기판부(221)는 세라믹 재질로 발열소자(222)를 수용할 수 있다. 본 실시예의 히팅코어(220)는 발열소자(222)를 커버하는 세라믹에 의해, PTC Thermistor보다 경량이고, 납성분(Pb) 등 중금속으로부터 자유롭고, 원적외선 등이 발산되고, 높은 열전도율을 가질 수 있다. 세라믹기판부(221)의 좌측면에는 제1열확산판(223)이 배치될 수 있다. 세라믹기판부(221)의 우측면에는 제2열확산판(224)이 배치될 수 있다. 세라믹기판부(221)은 제1열확산판(223)과 제2열확산판(224)과 함께 커버부(227)에 수용될 수 있다. 세라믹기판부(221)는 제1세라믹기판(221a)과 제2세라믹기판(221b)을 포함할 수 있다. 세라믹기판부(221)는 좌측면과 이에 대향하는 우측면을 포함할 수 있다. 이 경우, 세라믹기판부(221)의 좌측면은 "제1면"으로 호칭될 수 있다. 또, 세라믹기판부(221)의 우측면은 "제2면"으로 호칭될 수 있다.
제1세라믹기판(221a)은 좌측에 배치되고, 제2세라믹기판(221b)은 우측에 배치될 수 있다. 제1세라믹기판(221a)의 우측면에는 발열소자(222)가 인쇄(printing), 패터닝(patterning), 증착 등의 방법으로 배치될 수 있다. 제1세라믹기판(221a)에 발열소자(222)가 배치된 후, 제1세라믹기판(221a)과 제2세라믹기판(221b)은 소결(1500℃)되어 일체로 세라믹기판부(221)를 형성할 수 있다. 이 경우, 제1세라믹기판(221a)의 우측면과 제2세라믹기판(221b)의 좌측면이 얼라인(정렬)되어 소결될 수 있다.
제1세라믹기판(221a)의 좌측면 또는 제2세라믹기판(221b)의 우측면 또는 제1세라믹기판(221a)과 제2세라믹기판(221b)의 사이에 제1전극단자(225)와 제2전극단자(226)가 배치되어 접합될 수 있다. 이 경우, 제1,2전극단자(225,226)는 제1,2세라믹기판(221a,221b)의 하단부에 배치되어 접합될 수 있다. 또, 제1,2전극단자(225,226)는 발열소자(222)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1,2전극단자(225,226)가 제1,2세라믹기판(221a,221b)의 외측면에 존재하는 경우, 발열소자(222)에서는 제1,2전극단자(225,226)와 전기적으로 연결을 위한 별도의 인출선이 연장될 수 있다.
발열소자(222)는 세라믹기판부(221)의 내부에 배치될 수 있다. 발열소자(222)는 제1세라믹기판(221a)의 우측면에 인쇄, 패터닝, 증착 등의 방법으로 배치될 수 있다. 발열소자(222)는 저항체 라인(line)일 수 있다. 발열소자(222)는 텅스텐(w), 몰리브덴(Mo) 등의 저항체일 수 있다. 따라서 발열소자(222)는 전기가 흐르면 발열할 수 있다. 발열소자(222)는 하측에서 상측으로 연장되었다가 턴업(만곡 또는 절곡)되어 상측에서 하측으로 연장되는 것을 교번하며 전후 방향(열매체가 통과하는 방향)으로 적층되도록 배열될 수 있다. 즉, 발열소자(222)는 일측에서 타측으로 연장되는 제1발열부 및 상기 타측의 소정 지점에서 다시 일측으로 연장되는 제2발열부와 상기 제2발열부의 일측의 소정 지점에서 다시 타측으로 연장되는 제3발열부를 포함하고, 상게 제1발열부, 제2발열부 및 제3발열부는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 열매체(공기)는 발열모듈(200)을 통과하는 동안, 히팅로드(220)에서 발열하는 부분을 차례차례 지나가며 가열될 수 있다. 즉, 발열소자(222)의 배열 형태에 의해 열매체(공기)와 히팅로드(220)에서 발생되는 열의 접촉면적을 높일 수 있다.
발열소자(222)의 양 끝 단부(라인의 시작지점과 끝지점) 각각은 제1,2전극단자(225,226) 각각과 전기적으로 연결될 수 있다. 발열소자(222)의 양 끝 단부 중 전방에 위치하는 단부는 제1전극단자(225)와 전기적으로 연결될 수 있다. 발열소자(222)의 양 끝 단부 중 후방에 위치하는 단부는 제2전극단자(226)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1,2전극단자(225,226)는 후술하는 파워모듈(300)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 따라서 발열소자(222)에는 전류가 흐를 수 있다. 그 결과, 발열소자(222)는 발열할 수 있다. 이 경우, 발열소자(222)에 공급되는 전류의 세기, 방향, 파장은 파워모듈(300)에 의해 제어될 수 있다.
제1,2열확산판(223,224) 각각은 세라믹기판부(221)의 좌우 측면에 접합되어 배치될 수 있다. 제1열확산판(223)은 제1세라믹기판(221a)의 좌측면에 접합되어 배치될 수 있다. 제2열확산판(224)은 제2세라믹기판(221b)의 우측면에 접합되어 배치될 수 있다. 제1,2열확산판(223,224)과 제1,2세라믹기판(221a,221b)의 접합에는 액티브 메탈 레이어(Active metal layer)가 이용될 수 있다. 액티브 메탈 레이어는 티탄족의 활성금속 합금일 수 있다. 액티브 메탈 레이어는 제1세라믹기판(221a)의 좌측면과 제2세라믹기판(221b)의 우측면에 배치될 수 있다. 액테브 메탈 레이어와 세라믹이 반응하여 산화물이나 질화물을 형성할 수 있다. 그 결과, 제1,2열확산판(223,224)과 제1,2세라믹기판(221a,221b)을 정렬한 후 접하여 접합할 수 있다.
제1열확산판(223)은 제1세라믹기판(221a)에서 외측(좌측)으로 차례로 적층된 제1열확산층(223a), 제2열확산층(223b) 및 제3열확산층(223c)을 포함할 수 있다. 제1,2,3열확산층(223a,223b,223c)의 접합은 가압 가열(hot pressing)에 의해 이루어질 수 있다. 제2열확산판(223)은 제2세라믹기판(221b)에서 외측(우측)으로 차례로 적층된 제4열확산층(224a), 제5열확산층(224b) 및 제6열확산층(224c)을 포함할 수 있다. 제4,5,6열확산층(224a,224b,224c)의 접합은 가압 가열(hot pressing)에 의해 이루어질 수 있다.
제1,3,4,6열확산층(223a,223c,224a,224c)의 재질은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 제2,5열확산층(223b,224b)의 재질은 몰리브덴(Mo)를 포함할 수 있다. 따라서 제1,2,3,4,5,6열확산층(223a,223b,223c,224a,224b,224c)는 열전도율이 높아 세라믹기판부(221)에서 발생하는 열을 확산시켜 고르게 분포할 수 있다. 나아가 제2,4열확산층(223b,224b)의 두께(좌우 방향)를 조절하여 열팽창계수를 조절할 수 있다. 따라서 제1,2열확산판(223,224)의 열팽창계수는 세라믹기판부(221)의 열팽창계수를 반영하여 기설정된 조건에 따라 정해질 수 있다. 즉, 제1,2열확산판(223,224)의 열팽창계수는 세라믹기판부(221)의 열팽창계수와 유사한 값을 가질 수 있다. 나아가 제1,2열확산판(223,224)의 열팽창계수는 세라믹기판부(221)의 열팽창계수와 동일한 값을 가질 수 있다. 그 결과, 열전도율은 좋으나 취성을 가져 열충격에 의해 손상되기 쉬운 세라믹기판부(221)를 보강할 수 있다. 세라믹기판부의 열팽창 계수와 제 1 열확산판 및 제 2 열확산판의 열팽창계수는 그 차이가 0을 포함하여 동일하거나, 0.1 내지 0.9의 범위를 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.1내지 0.5의 범위를 가질 수 있다. 세라믹기판부와 제 1 확산판 및 제 2 확산판의 열팽창계수의 차이가 0.9를 초과하면, 세라믹기판부가 깨질 수 있다.
제1,2열확산판(223,224)는 설계적 요청에 의해 변경될 수 있는 부가적인 구성일 수 있다. 즉, 히팅코어(220)에서 제1,2열확산판(223,224) 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 또, 히팅코어(220)에서 제1,2열확산판(223,224) 모두 생략될 수 있다.
제1,2전극단자(225,226)는 히팅코어(220)의 하부에 배치될 수 있다. 제1,2전극단자(225,226)는 세라믹기판부(221)의 하부에 배치될 수 있다. 제1전극단자(225)는 세라믹기판부(221)의 전방 하부에 배치될 수 있다. 제2전극단자(226)는 세라믹기판부(221)의 후방 하부에 배치될 수 있다. 제1,2전극단자(225,226)는 발열소자(222)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1,2전극단자(225,226)는 파워모듈(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극단자(225)는 후술하는 파워모듈(300)의 제1연결단자(330)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2전극단자(226)는 후술하는 파워모듈(300)의 제2연결단자(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1전극단자(225)는 제1연결부(225a), 제1전극단자본체(225b), 제1결속부재(225c) 및 제2결속부재(225d)를 포함할 수 있다. 제1연결부(225a), 제1전극단자본체(225b), 제1결속부재(225c) 및 제2결속부재(225d)는 일체로 형성될 수 있다. 제1연결부(225a)는 좌우 방향으로 면이 형성된 플레이트 형태일 수 있다. 제1연결부(225a)는 제1세라믹기판(221a)의 좌측면의 하부 전방에 접합되어 배치될 수 있다. 제1연결부(225a)는 제1세라믹기판(221a)의 우측면의 하부 전방에 접합되어 배치될 수 있다. 이 경우, 제1연결부(225a)는 제1세라믹기판(221a)과 제2세라믹기판(221b)의 사이에 개재될 수 있다. 제1연결부(225a)는 제2세라믹기판(221b)의 우측면의 하부 전방에 접합되어 배치될 수 있다. 제1연결부(225a)는 발열소자(222)의 양 끝단(발열라인의 시작점과 끝점) 중 전방에 위치하는 끝단과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극단자본체(225b)는 블럭형태로 상부에는 제1연결부(225a)가 연결될 수 있다. 제1전극단자본체(225b)의 하부 전방에는 제1결속부재(225c)가 연결될 수 있다. 제1전극단자본체(225b)의 하부 후방에는 제2결속부재(225d)가 연결될 수 있다. 제1결속부재(225c)는 후방으로 만곡 또는 절곡(구부러진)된 플레이트 형태일 수 있다. 제2결속부재(225d)는 전방으로 만곡 또는 절곡(구부러진)된 플레이트 형태일 수 있다. 제1,2결속부재(225c,225d)는 전후 방향으로 서로 대향하여 배치될 수 있다. 따라서 제1결속부재(225c)는 하측으로 갈수록 제2결속부재(225d)와 가까워지다가 멀어지도록 만곡되거나 절곡된 형태일 수 있고, 제2결속부재(225d)는 하측으로 갈수록 제1결속부재(225c)와 가까워지다가 멀어지도록 만곡되거나 절곡된 형태일 수 있다. 제1,2결속부재(225c,225d) 사이에는 후술하는 제1연결단자(330)가 삽입될 수 있다. 그 결과, 제1전극단자(225)와 파워모듈(300)은 전기적으로 연결될 수 있다.
제2전극단자(226)는 제2연결부(226a), 제2전극단자본체(226b), 제3결속부재(226c) 및 제4결속부재(226d)를 포함할 수 있다. 제2연결부(226a), 제2전극단자본체(226b), 제3결속부재(226c) 및 제4결속부재(226d)는 일체로 형성될 수 있다. 제2연결부(226a)는 좌우 방향으로 면이 형성된 플레이트 형태일 수 있다. 제2연결부(226a)는 제1세라믹기판(221a)의 좌측면의 하부 후방에 접합되어 배치될 수 있다. 제2연결부(226a)는 제1세라믹기판(221a)의 우측면의 하부 후방에 접합되어 배치될 수 있다. 이 경우, 제2연결부(226a)는 제1세라믹기판(221a)과 제2세라믹기판(221b)의 사이에 개재될 수 있다. 제2연결부(226a)는 제2세라믹기판(221b)의 우측면의 하부 전방에 접합되어 배치될 수 있다. 제2연결부(226a)는 발열소자(222)의 양 끝단(발열라인의 시작점과 끝점) 중 후방에 위치하는 끝단과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2전극단자본체(226b)는 블럭형태로 상부에는 제2연결부(226a)가 연결될 수 있다. 제2전극단자본체(226b)의 하부 전방에는 제3결속부재(226c)가 연결될 수 있다. 제2전극단자본체(225b)의 하부 후방에는 제4결속부재(226d)가 연결될 수 있다. 제3결속부재(226c)는 후방으로 만곡 또는 절곡된 플레이트 형태일 수 있다. 제4결속부재(226d)는 전방으로 만곡 또는 절곡된 플레이트 형태일 수 있다. 제3,4결속부재(226c,226d)는 전후 방향으로 서로 대향하여 배치될 수 있다. 따라서 제3결속부재(226c)는 하측으로 갈수록 제4결속부재(226d)와 가까워지다가 멀어지도록 만곡되거나 절곡된 형태일 수 있고, 제4결속부재(226d)는 하측으로 갈수록 제3결속부재(226c)와 가까워지다가 멀어지도록 만곡되거나 절곡된 형태일 수 있다. 제3,4결속부재(226c,226d) 사이에는 후술하는 제2연결단자(340)가 삽입될 수 있다. 그 결과, 제2전극단자(226)와 파워모듈(300)은 전기적으로 연결될 수 있다. 파워모듈(300)로부터 제1,2전극단자(225,226)를 통하여 발열소자(222)에 전류가 공급될 수 있다. 그 결과, 발열소자(222)는 발열할 수 있다.
커버부(227)의 재질은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 커버부(227)는 히팅로드(220)의 외장부재로 상하 방향으로 연장된 중공의 바(bar) 또는 로드 형태일 수 있다. 따라서 커버부(227)에는 상하 방향으로 관통하는 커버홀(227a)이 형성될 수 있다. 커버부(227)의 내부에는 세라믹기판부(221), 발열소자(222), 제1열확산판(223) 및 제2열확산판(224)이 수용될 수 있다. 이 경우, 커버홀(227a)의 내측면은 세라믹기판부(221)의 전방면 및 후방면, 제1열확산판(223)의 좌측면, 제2열확산판(224)의 우측면과 접할 수 있다. 제1,2열확산판(223,224)은 생략될 수 있다. 이 경우, 커버홀(227a)의 내측면은 세라믹기판부(221)의 전후좌우 4방면과 접할 수 있다. 커버부(227)와 세라믹기판부(221), 제1,2열확산판(223,224)를 접합하는 데에는 열전도성 실리콘이 사용될 수 있다. 커버부(227)의 좌측면은 커버부(227)의 좌측에 위치한 방열핀(210)의 우측부와 접할 수 있다. 커버부(227)의 우측면은 커버부(227)의 우측에 위치한 방열핀(210)의 좌측부와 접할 수 있다. 커버부(227)와 방열핀(227)의 접합에는 열전도성 실리콘이 이용될 수 있다. 커버부(227)는 세라믹기판부(221)와 제1,2열확산판(223)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 또, 커버부(227)는 열전도성이 높아 세라믹기판부(221)의 발열소자(222)에서 발생한 열을 확산시키는 역할을 할 수 있다. 또, 커버부(227)는 접착성이 좋아 히팅로드(220)와 방열핀(210)의 접착을 용이하게 할 수 있다.
커버부(227)는 상측은 세라믹기판부(221), 제1,2열확산판(223,224)의 상측보다 상측으로 연장되어 형성될 수 있다. 커버부(227)의 하측은 세라믹기판부(221), 제1,2열확산판(223,224)의 하측보다 하측으로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 커버부(227)의 상하 방향 길이는 세라믹기판부(221)와 제1,2열확산판(223,224)의 상하 방향 길이보다 길 수 있다. 커버부(227)의 상부(상측)는 후술하는 제1가스켓(230)의 제1수용홀(231)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 커버부(227)에서 세라믹기판부(221), 제1,2열확산판(223,224)을 넘어 연장된 상부만이 제1수용부(231)에 삽입될 수 있다. 따라서 제1가스켓(230)은 세라믹기판부(221)와 제1,2열확산판(223,224)으로부터 직접적으로 열전달을 받지 않을 수 있다. 그 결과, 제1가스켓(230)의 열화에 의한 손상이 방지될 수 있다. 커버부(227)의 하부(하측)는 후술하는 제2가스켓(240)의 제2수용부(241)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 커버부(227)에서 세라믹기판부(221), 제1,2열확산판(223,224)을 넘어 연장된 하부만이 제1수용홀(231)에 삽입될 수 있다. 따라서 제2가스켓(240)은 세라믹기판부(221)와 제1,2열확산판(223,224)으로부터 직접적으로 열전달을 받지 않을 수 있다. 그 결과, 제2가스켓(240)의 열화에 의한 손상이 방지될 수 있다. 다만, 이 경우, 히팅코어(220)의 제1,2전극단자(225,226)는 제2수용부를 하측으로 관통하여 아래로 노출될 수 있다. 그 결과, 제1,2전극단자(225,226)는 히팅코어(220)의 하부에 위치하는 파워모듈(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상술한 바를 종합하면, 히팅코어(220)는 커버부(227)가 제1,2가스켓(230,240)에 삽입됨으로써 지지될 수 있다. 따라서 커버부(227)는 지지부재의 기능도 수행할 수 있다. 한편, 커버부(227)는 히팅코어(220)의 필수적 구성요소가 아닐 수 있다. 즉, 커버부(227)는 설계적 요청에 의해 생략될 수 있다. 이 경우, 세라믹기판부(221)의 상부와 하부가 제1,2가스켓(230,240)에 삽입될 수 있다. 또, 세라믹기판부(221)와 제1,2열확산판(223,224)의 상부와 하부가 제1,2가스켓(230,240)에 삽입될 수 있다.
제1가스켓(230)은 케이스(100) 내부의 상측에 위치할 수 있다. 제2가스켓(240)은 케이스(100) 내부의 하측에 위치할 수 있다. 케이스(100)는 중공의 박스형태이며, 케이스(100)의 상부와 하부에는 각각 제1가스켓(230)과 제2가스켓(240)이 끼임, 접착 등에 의하여 결합되어 고정될 수 있다.
제1,2가스켓(230,240)에는 좌우 방향으로 이격되어 배열된 복수 개의 제1,2수용부(231,241)가 형성될 수 있다. 제1가스켓(230)에는 상측으로 돌출된 복수 개의 제1수용부(231)가 형성될 수 있다. 제2가스켓(240)에는 하측으로 돌출된 복수 개의 제2수용부(241)가 형성될 수 있다. 복수 개의 제1,2수용부(231,241)는 복수 개의 히팅코어(220)와 일대일 대응되게 형성될 수 있다. 따라서 히팅코어(220)의 상부는 대응하는 제1수용부(231)에 삽입될 수 있다. 또, 히팅코어(220)의 하부는 대응하는 제2수용부(241)에 삽입될 수 있다. 다만, 이 경우, 히팅코어(220)의 제1,2전극단자(225,226)은 제2수용부(241)를 하측으로 관통하여 아래로 연장될 수 있다. 따라서 제1,2전극단자(225,226)는 하측으로 노출되어 히팅코어(220)의 하부에 배치되는 파워모듈(300)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상술한 바를 종합하면, 히팅코어(220)는 상부와 하부가 고정단인 기둥형태로 안전하게 고정되어 케이스(100)에 내장될 수 있다.
파워모듈(300)은 케이스(100)의 하부에 배치될 수 있다. 파워모듈(300)은 케이스(100)와 결합할 수 있다. 파워모듈(300)은 발열모듈(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 파워모듈(300)은 발열모듈(200)로 공급되는 전류의 세기, 방향, 파장 등을 제어할 수 있다. 파워모듈(300)은 도전라인(미도시)에 의해 외부의 전원 장치와 연결되어 충전되거나 전원을 공급받을 수 있다. 파워모듈(300)은 블럭형태로, 케이스가이드부(310), 연결단자부(320), 제1연결단자(330) 및 제2연결단자(340)를 포함할 수 있다.
케이스가이드부(310)는 파워모듈(300)의 윗면 중심부에 형성될 수 있다. 케이스가이드부(310)는 사각의 홈 또는 홀 형태로, 내부에는 연결단자부(320)가 형성될 수 있다. 이 경우, 케이스가이드부(310)의 사각의 홈 또는 홀과 연결단자부(320)의 측벽에 의해 케이스(100)의 하부와 대응하는 홈 또는 홀이 형성될 수 있다. 따라서 케이스(100)는 케이스가이드부(310)에 삽입되는 형태로 가이드될 수 있다. 그 결과, 케이스(100)의 하부에 파워모듈(300)이 얼라인되어 배치될 수 있다. 이 경우, 케이스(100)의 하부와 파워모듈(300)은 결합할 수 있다. 케이스(100)와 파워모듈(300)의 결합방식에는 기계적(스크류 등), 구조적(끼임 등), 접착(접착제) 등의 다양한 방식이 이용될 수 있다.
연결단자부(320)는 케이스가이드부(310)의 내측 중심부에 형성되어 있는 지지대일 수 있다. 연결단자부(320)의 중앙에는 연결단자홈(321)이 형성될 수 있다. 연결단자홈(321)의 밑면에는 복수 개의 제1,2연결단자(330,340)가 배열될 수 있다.
제1,2연결단자(330,340)는 복수 개일 수 있다. 제1,2연결단자(330,340)는 전후방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 제1연결단자(330)는 전방에 배치될 수 있다. 또, 제2연결단자(340)는 후방에 배치될 수 있다. 제1,2연결단자(330,340)는 전후방 면을 가지는 플레이트 형태일 수 있다. 복수 개의 제1,2연결단자(330,340)는 복수 개의 히팅코어(220)와 일대일 대응될 수 있다. 복수 개의 제1,2연결단자(330,340)는 복수 개의 제1,2전극단자(225,226)와 일대일 대응되어 대향할 수 있다. 따라서 케이스(100)와 파워모듈(300)의 결합시 제1연결단자(330)는 이와 대응하는 제1전극단자(225)와 결합할 수 있다. 또, 제2연결단자(340)는 이와 대응하는 제2전극단자(226)와 결합할 수 있다. 이 경우, 제1연결단자(330)는 제1전극단자(225)의 제1결속부재(225c)와 제2결속부재(225d) 사이에 개재될 수 있다. 따라서 제1연결단자(330)와 제1전극단자(225)는 끼임 결합 또는 조립되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또, 제2연결단자(340)는 제2전극단자(226)의 제3결속부재(226c)와 제4결속부재(226d) 사이에 개재될 수 있다. 따라서 제2연결단자(340)와 제2전극단자(226)는 끼임 결합 또는 조립되어 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예의 이동수단용 히팅 시스템을 설명한다. 도 8은 본 실시예의 이동수단용 히팅 시스템을 나타낸 블럭도이다.
본 실시예의 이동수단용 히팅 시스템(2000)은 다양한 이동수단에 사용될 수 있다. 여기서 이동수단은 자동차 등 육지를 운행하는 차량에 한정되지 않으며, 배, 비행기 등도 포함될 수 있다. 다만, 이하에서는, 본 실시예의 이동수단용 히팅 시스템(2000)이 자동차에 사용되는 경우를 일례로 설명한다.
이동수단용 히팅 시스템(2000)은 자동차의 엔진룸에 수용될 수 있다. 이동수단용 히팅 시스템(2000)은 급기부(400), 유로(500), 배기부(600) 및 히터(1000)를 포함할 수 있다.
급기부(400)로는 송풍팬, 펌프 등 다양한 급기장치가 사용될 수 있다. 급기부(400)는 이동수단용 히팅 시스템(2000)의 외부의 열매체(엔진룸의 공기)를 후술하는 유로(500)의 내부로 이동시키며, 유로(500)를 따라 이동하게 할 수 있다.
유로(500)는 열매체(공기)가 흐르는 통로일 수 있다. 유로(500)의 일측에는 급기부(400)가 배치될 수 있고, 유로(500)의 타측에는 배기부(600)가 배치될 수 있다. 유로(500)는 자동차의 엔진룸과 실내를 공조적으로 연결할 수 있다.
배기부(600)로는 개폐가 가능한 블레이드 등이 사용될 수 있다. 배기부(600)는 유로(500)의 타측에 배치될 수 있다. 배기부(600)는 자동차의 실내와 연통될 수 있다. 따라서 유로(500)를 따라 이동한 열매체(공기)는 배기부(600)를 통하여 자동차의 실내로 유입될 수 있다.
이동수단용 히팅 시스템(2000)의 히터(1000)로는 상술한 본 실시예의 히터(1000)가 사용될 수 있다. 이하, 동일한 기술적 사상에 대한 설명은 생략한다. 히터(1000)는 유로(500)의 중간에 격벽형태로 배치될 수 있다. 이 경우, 히터(1000)의 전후방은 자동차의 전후방과 동일하거나 유사한 방향일 수 있다. 급기부(400)를 통해 유로(500)로 급기된 엔진룸의 차가운 열매체(공기)는 히터(1000)를 전방에서 후방으로 투과하면서 가열된 후, 다시 유로(500)를 따라 흘러 배기부(600)를 통해 실내로 공급될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예의 히터(1000)의 효과에 대해서 설명한다. 도 2는 본 실시예의 발열모듈을 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 실시예의 세라믹기판을 나타낸 수평단면도이고, 도 7은 본 실시예의 제1전극단자와 제2연결단자가 결합된 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예의 히터(1000)는 기존의 PCT 서미스터와 달리 세라믹기판부(221)에 의해 커버된 저항체(발열소자(222))에 의해 열전달이 일어날 수 있다. 저항체(발열소자(222))의 높은 발열량을 이용하여 열효율을 높일 수 있다. 또, 저항체(발열소자(222))의 높은 발열량을 열전달율이 높은 세라믹으로 커버하여 열적 안정을 이루는 동시에 열효율을 유지할 수 있다. 나아가 세라믹기판부(221)와 접하여 배치된 제1,2열확산판(223,224)은 세라믹기판부(221)의 주된 발열지점(발열소자(222)가 배치된 지점))의 열을 확산시켜 열분포를 고르게 할 수 있다. 또, 취성소재를 포함하는 세라믹기판부(221)는 열화에 의한 손상에 취약할 수 있다. 이를 커버하기 위해 세라믹기판부(221)에 세라믹기판부(221)와 동일하거나 유사한 열팽창계수를 가지는 제1,2열확산판(223,224)을 배치하여 세라믹기판부(221)를 열적으로 보강할 수 있다. 나아가 본 실시예의 히터(1000)는 납(Pb)과 같은 중금속재질로부터 자유로울 수 있으며, 경량일 수 있다.
본 실시예의 히터(1000)는 내구성이 높다. 히팅코어(220)는 제1,2가스켓(230,240)에 의해 양단이 고정된 기둥구조를 가지기 때문이다. 나아가 도 7에서 나타내는 바와 같이 제1전극단자(225)에서 전방에 배치된 제1결속부재(225c)는 후방으로 만곡되거나 절곡된 형태일 수 있다. 또, 제1전극단자(225)에서 후방에 배치된 제2결속부재(225d)는 전방으로 만곡되거나 절곡된 형태일 수 있다. 또, 제1,2결속부재(225c,225d)의 사이에 제1연결단자(330)가 개재될 수 있다. 그 결과, 제1연결단자(330)는 제1,2결속부재(225c,225d)의 사이의 최협부에 개재되어 단단하게 고정될 수 있다. 또, 상술한 제1,2결속부재(225c,225d)의 구조는 전후방 진동에 강한 구조이다. 제1연결단자(330)가 제1,2결속부재(225c,225d)의 최협부에서 이탈되더라도 제1,2결속부재(225c,225d)의 만곡 또는 절곡 구조에 의해 쉽게 최협부로 안착되기 때문이다. 나아가 제1,2결속부재(225c,225d)의 하부가 연결단자부(320)의 밑면에 의해 지지되는 경우, 보다 효과적으로 전후방 진동에 대응할 수 있다.
이하, 도 5,7을 참조하여 최적으로 설계될 수 있는 본 실시예의 히터(1000)에 대해서 설명한다. 본 실시예의 히터(1000)의 MAF(mass air flow)는 300kg/h로 설계되어야 한다. 또, 적정 이동수단의 실내를 적정 설정온도로 적정 시간에 도달시켜야 한다. 일반적으로, 발열모듈(200)에서 히팅코어(220, 커버부(227) 제외)의 사이즈는, 180*15*1.3(mm, 차례대로, 상하 방향, 전후 방향, 좌우 방향)일 수 있다. 일반적인 중형차에서 발열소자(222)에 공급되는 전력은 7kW로 이를 기준으로 산정하면, 히팅코어(220)의 중앙에 위치하고, 히팅코어(220)가 연장된 방향과 수직한 단면적에서 세라믹기판부(221, 세라믹)와 발열소자(222, 텅스텐)의 단면적의 비는 180:1 내지 190:1일 수 있다. 이보다 작으면, 실내를 적정 온도로 적정 시간대에 도달시킬 수 없다. 또, 이보다 크면, 발열량이 너무 많아 열적으로 불안정적이며, 오버히트가 될 수 있어 바람직하지 않다.(도 7 참고) 본 발명의 실시예의 히팅코어(220)에서 발열소자(222)는 열매체(공기)가 통과하는 방향(전후 방향)으로 적층되므로 발열소자(222)의 적층 사이즈를 조절하여 설계적 요청에 따른 히팅코어(220)의 발열량을 조절할 수 있다. 나아가 발열소자(222)의 사이즈가 증가하더라도 히팅코어(220)의 전후 방향 길이가 늘어날 뿐, 좌우 방향길이는 늘어나지 않는다. 따라서 히터(1000)의 전방 단면적이 제한되더라도 자유롭게 발열량을 조절할 수 있다.
또, 단일의 방열핀(210)과 히팅코어(220)의 방열핀(210)과 히팅코어(220)가 배열된 방향(좌우 방향)으로의 길이(도 5의 P, 커버부(227) 제외)는 12mm이상 - 17mm이하일 수 있다. 만약, 커버부(227)가 추가된다면 방열핀(210)과 히팅코어(220)의 좌우 방향으로의 길이(도 5의 P)는 14mm이상 - 19mm이하일 수 있다. 히팅코어(220, 커버부(227) 제외)의 좌우 방향으로의 길이는 대개 13mm로 정해져 있으므로, 이는, 방열핀(210)의 좌우 방향 조건으로도 볼 수 있다. 만약 이보다 작으면, 히터(1000)의 MAF(mass air flow)가 300kg/h 미만이 되어 바람직하지 않다. 또, 이보다 크면, 적정시간내에 적정온도로 도달될 수 없어 바람직하지 않다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 히터 2000: 히팅 시스템

Claims (16)

  1. 유입구와 배출구가 대향하게 배치되어 열매체가 통과하는 케이스;
    상기 케이스의 내부에서 상기 유입구와 배출구 사이에 배치되는 발열모듈; 및
    상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 발열모듈과 전기적으로 연결된 파워모듈을 포함하고,
    상기 발열모듈은,
    서로 교번하며 배열된 복수 개의 방열핀과 복수 개의 히팅코어를 포함하고,
    상기 히팅코어는,
    제 1면 및 상기 제 1면과 대향하는 제 2면을 포함하는 세라믹기판부; 및
    상기 세라믹기판부의 내부에 배치된 발열소자를 포함하고,
    상기 세라믹기판부의 제1면 및 제2면 중 어느 하나에 배치된 열확산판을 포함하는 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열소자는,
    일측에서 타측으로 연장되는 제 1 발열부 및 상기 타측의 소정 지점에서 다시 일측으로 연장되는 제 2 발열부와 상기 제 2 발열부의 일측의 소정 지점에서 다시 타측으로 연장되는 제 3발열부를 포함하고, 상기 제 1 발열부, 제 2 발열부 및 제 3 발열부는 서로 이격되어 배치되는 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열모듈은,
    상기 케이스의 내부에서 일측과 타측에 각각 배치되는 제1가스켓과 제2가스켓을 더 포함하는 히터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히팅코어는,
    세라믹기판부를 커버하는 커버부를 더 포함하며
    상기 커버부는,
    일측과 타측에서 상기 세라믹기판부보다 연장되어 형성되고,
    상기 커버부의 일측은 상기 제1가스켓에 삽입되고, 상기 커버부의 타측은 상기 제2가스켓에 삽입되어 상기 제1가스켓과 상기 제2가스켓에 의해 상기 히팅코어가 지지되는 히터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 발열모듈은,
    일측에 배치되어 상기 발열소자의 전기적으로 연결된 제1전극단자를 더 포함하고,
    상기 파워모듈은,
    상기 제1전극단자와 결합하는 제1연결단자를 포함하며,
    상기 제1전극단자는,
    열매체가 통과하는 방향으로 서로 대향하는 제1결속부재와 제2결속부재를 포함하고,
    상기 제1결속부재는,
    일측으로 연장되며, 상기 제2결속부재와 가까워지다가 멀어지도록 구부러진 형태이고,
    상기 제2결속부재는,
    일측으로 연장되며, 상기 제1결속부재와 가까워지다가 멀어지도록 구부러진 형태이고,
    상기 제1연결단자는,
    상기 제1결속부재와 상기 제2결속부재 사이에 개재되어 상기 제1전극단자와 결합하는 히터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 히팅코어의 중앙에 위치하고, 상기 히팅코어가 연장된 방향과 수직한 단면에서 상기 세라믹기판부와 상기 발열소자의 단면적의 비는 180:1 내지 190:1인 히터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열핀과 상기 히팅코어가 배열된 방향으로 상기 방열핀과 상기 히팅코어의 두께는 12mm 이상 17mm 이하인 히터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1열확산판과 상기 제2열확산판은,
    상기 히팅코어가 배열된 방향으로, 서로 대향하게 배치된 히터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1열확산판과 상기 제2열확산판의 열팽창계수는 서로 동일한 히터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1열확산판 및 상기 제2열확산판의 열팽창계수와 상기 세라믹기판부와 열팽창계수의 차이는 0.1 내지 0.5인 히터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1열확산판 또는 상기 제2열확산판 중 어느 하나는,
    상기 세라믹기판부에서 외측으로 차례로 적층된 제1열확산층과 제2열확산층 및 제3열확산층을 포함하는 히터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2열확산층은 몰리브덴을 포함하는 히터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1열확산판 및 제2열확산판은 동일 물질인 히터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1열확산판 및 제2열확산판은 구리 또는 알루미늄을 포함하는 히터.
  15. 이동수단에 사용되는 히팅 시스템으로,
    공기가 이동하는 유로;
    상기 유로의 일측에 설치되어 외부로부터 공기를 유입하는 급기부;
    상기 유로의 타측에 설치되어 상기 이동수단의 실내로 공기를 배출하는 배기부; 및
    상기 유로에서 상기 급기부와 상기 배기부의 사이에 배치되어 공기를 가열하는 히터를 포함하고,
    상기 히터는,
    유입구와 배출구가 대향하게 배치되어 공기가 통과하는 케이스;
    상기 케이스의 내부에서 상기 유입구와 배출구 사이에 배치되는 발열모듈; 및
    상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 발열모듈과 전기적으로 연결된 파워모듈을 포함하고,
    상기 발열모듈은,
    일측에서 타측으로 연장된 형태이며, 서로 교번하며 배열된 복수 개의 방열핀과 복수 개의 히팅코어를 포함하고,
    상기 히팅코어는,
    제 1면 및 상기 제 1면과 대향하는 제 2면을 포함하는 세라믹기판부; 및
    상기 세라믹기판부의 내부에 배치된 발열소자를 포함하고,
    상기 세라믹기판의 내부에 배치된 발열소자를 포함하고,
    상기 세라믹기판부의 제 1면 및 제 2면 중 어느 하나에 배치된 열확산판을 포함하는 히팅시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 발열소자는,
    일측에서 타측으로 연장되는 제1발열부 및 상기 타측의 소정 지점에서 다시 일측으로 연장되는 제2발열부와 상기 제2발열부의 일측의 소정 지점에서 다시 타측으로 연장되는 제3발열부를 포함하고, 상기 제1발열부, 제2발열부 및 제3발열부는 서로 이격되어 배치되는 히터를 포함하는 히팅시스템.
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