KR20220066883A - 전기 히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은,
- 내부에 적어도 하나의 PTC 저항기(3)를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2); 및
- 상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2) 주위에 다이캐스팅에 의해 오버몰딩된 알루미늄 혹은 이의 합금으로 된 블록(4)을 포함하며,
상기 알루미늄 블록(4) 주위에 도포된 플라스틱 재료의 코팅층(5)이 제공되는 전기 히터(1)에 관한 것이다.
- 내부에 적어도 하나의 PTC 저항기(3)를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2); 및
- 상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2) 주위에 다이캐스팅에 의해 오버몰딩된 알루미늄 혹은 이의 합금으로 된 블록(4)을 포함하며,
상기 알루미늄 블록(4) 주위에 도포된 플라스틱 재료의 코팅층(5)이 제공되는 전기 히터(1)에 관한 것이다.
Description
본 발명은 최적의 열전달을 보장하고 시스템이 도달하는 최대 온도에서 높은 수준의 안전성을 보장하는데 필요한 응용분야를 위한 전기 히터에 관한 것이다.
마그네슘 산화물에 내장된 적어도 하나의 저항성 와이어를 포함하는 장갑관형 카트리지 및/또는 저항기를 포함하는 전기 히터가 시판되고 있다
이의 첫번째 단점은 온도 조절이 온도 조절장치 또는 열전대와 같은 추가적인 구성요소를 통해 수행된다는 점이다.
이의 두번째 단점은 종종 장갑관형 카트리지와 카트리지 외부에 부착된 다른 구성요소간의 열교환이 해당 구성요소와 장갑관형 카트리시 사이의 공기의 존재로 인해 최적으로 이루어지지 않는다는 점이다.
따라서 상기의 배경기술을 극복할 수 있는 전기 히터가 필요하다고 여겨진다.
본 발명의 목적은 구조적 및 기능적 관점에서 보다 단순한 전기 히터를 제작하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 연결된 외부 부품과 장갑관형 카트리지 사이의 열 교환을 최적화하는 전기 히터를 제작하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 온도 센서의 오작동이 있는 경우에도 오류의 가능성 없이 최대의 시스템 온도를 보장하는 전기 히터를 제작하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 작동 온도에 따라 전력을 조절함으로써 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 전기 히터를 제작하는 것이다.
본 발명은 다음을 포함하는 전기 히터를 통해 이러한 목적 및 본 설명에 비추어 명백해질 기타의 목적을 달성하며, 이 전기 히터는:
- 내부에 적어도 하나의 PTC 저항기를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지; 및
- 상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지 주위에 다이캐스팅에 의해 오버몰딩된 알루미늄 혹은 이의 합금으로된 블록을 포함하며,
상기 알루미늄 블록 주위에 도포된 플라스틱 재료의 코팅층이 제공된다.
일 구현예에 따르면, 본 발명은 또한 하기 단계들을 포함하는 전술한 전기 히터의 제조 방법을 포함하며, 이 방법은:
- 내부에 적어도 하나의 PTC 저항기를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지를 제공하는 단계;
- 상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지 주위에 알루미늄 혹은 이의 합금 블록을 다이캐스팅하여 오버몰딩하는 단계; 및
- 코팅층을 생성하기 위해 상기 알루미늄 블록(4) 주위에 플라스틱 재료를 도포하는 단계를 포함한다.
본 발명의 해결방안에서, 적어도 하나의 장갑관형 카트리지가 알루미늄 다이캐스트 내부에 배치되며 적어도 하나의 PTC 스톤(석재)을 적용하여 열을 발생시킨다.
이 카트리지 덕분에, 스톤의 PTC 효과로 인해 스톤이 사전 선택된 온도 임계값을 절대 초과하지 않기 때문에 추가적인 온도 제어 시스템이 필요하지 않을 것이다.
PTC(양의 온도계수) 저항기에서 실제로 온도가 증가함에 따라 저항값이 증가하므로 회로에 흐르는 최대 전류에 제한이 있어 예정된 최대 온도를 초과하지 않도록 보장한다.
본 발명의 해결방안의 장점은 다음과 같다.
- 현재 고도의 산업화 단계에 있는 다이캐스팅 공정을 통해 저렴한 비용으로 고생산성을 제공한다;
- 다이캐스팅 과정에서 알루미늄이 카트리지 주위에서 직접 압력을 받아 응고되고 이는 공기가 단열재인 탓에 결과적으로 시스템의 열효율을 감소시키는 기포의 형성을 방지하므로, 외측에 다이캐스트 알루미늄을 구비한 장갑관형 카트리지의 열교환이 개선된다;
- 알루미늄 블록을 전기 절연할 필요가 없다;
- PCT 저항기를 예를 들어 물과 같은 액체의 가열에 사용할 때, 액체가 증발한 후에 PTC 저항기가 손상되지 않는다;
- PCT 저항기는 운전수명이 길고 통상의 환경에서 최대 10년의 사용기간을 갖는다.
유리하게는, 본 발명의 전기 히터는 가정용 또는 산업용 증발기, 또는 커피 기계에 사용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 배타적이지 않은 예시적인 실시예의 상세한 설명에 비추어 더욱 명백해질 것이다.
청구범위의 종속항은 본 발명의 구체적인 구현예들을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 히터의 제1 실시예의 구성요소의 부분 단면 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1도의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 히터의 상기 제1 구현예의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 히터의 제2 구현예의 구성요소의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 전기 히터의 제3 구현예의 구성요소의 측면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 전기 히터의 제4 구현예의 구성요소의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 전기 히터의 변형예의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 전기 히터의 또다른 변형예의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1도의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 히터의 상기 제1 구현예의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 히터의 제2 구현예의 구성요소의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 전기 히터의 제3 구현예의 구성요소의 측면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 전기 히터의 제4 구현예의 구성요소의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 전기 히터의 변형예의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 전기 히터의 또다른 변형예의 단면도를 도시한다.
본 발명의 설명에서, 비제한적인 예로서 제공되는 첨부 도면을 참조한다.
동일한 구성요소 혹은 기능적으로 동등한 구성요소들은 동일한 부호를 갖는다.
도면을 참조하여, 본 발명의 전기 히터(1)을 개시하며 이는 모든 구현예에서 다음을 포함한다:
- 내부에 적어도 하나의 PTC(양의 온도계수) 저항기(3)를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2); 및
- 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2) 주위에 다이캐스팅에 의해 오버몰딩된 알루미늄(4) 혹은 이의 합금의 블록 또는 구성요소를 포함한다.
따라서, 알루미늄 블록(4)은 하나 이상의 장갑관형 카트리지(2) 외부에 인접하고, 바람직하게는 완전히 접촉한다.
유리하게는, 알루미늄 블록(4)은 단일 장갑관형 카트리지 (도 3) 또는 2개 이상의 장갑관형 카트리지(2) (도 7 및 8)를 완전히 둘러싼다. 알루미늄 블록(4)으로부터 전기공급 케이블(9)만 돌출되며 이는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)에 전기를 공급한다. 둘 이상의 장갑관형 카트리지(2)의 경우, 각 장갑관형 카트리지에 한쌍의 전기공급 케이블(9)이 제공된다.
유리하게는, 알루미늄(4) 블록을 보호하기 위해 플라스틱 재료, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리아미드 또는 테플론으로 된 코팅층(5)이 또한 제공되며, 이는 알루미늄 블록(4) 주위에 도포 예컨대 오버몰딩된다. 따라서, 상기 코팅층(5)은 알루미늄 블록(4)의 외부에 인접, 바람직하게는 완전히 접촉되어 있다.
플라스틱 코팅층(5)은 약 0.1 내지 5 mm의 두께를 가질 수 있다.
바람직하게는, 각각의 장갑관형 카트리지(2) 내부에는 전체 장갑관형 카트리지(2)를 따라 순서대로 서로 연결된 다수의, 바람직하게는 세라믹 재료로 된 PTC 저항기(3)가 제공된다. 이러한 PTC 저항기는 예를 들어 스톤 형태이며 실질적으로 평평한 평행 직육면체 형상으로서, 스톤의 다른 면의 면적에 비해 훨씬 작은 면적을 갖는 말단면에서 일면이 다음 면과 직렬로 연결된다.
상기 PTC 저항기는 알루미늄 혹은 이의 합금으로 만들어진 2개의 방열판 또는 전극(8) 사이에 삽입된다. 각 알루미늄 방열판 또는 전극(8)은 각각의 장갑관형 카트리지(2)의 말단에서 돌출된 각각의 전기공급 케이블(9)에 연결된다.
알루미늄 방열판 또는 전극(8)과 PTC 저항기(3)에 의해 정의된 어셈블리는 절연 재료, 바람직하게는 분말형 산화마그네슘 혹은 폴리이미드로 된 층(10)으로 에워싸고, 또한 바람직하게는 강철로 된 금속 외피(11)에 의해 외부 경계가 형성된다. 따라서, 알루미늄 블록(4)은 상기의 금속 외피(11) 주위를 다이캐스팅 함으로써 오버몰딩된다.
.도 1 내지 도 3에 도시된 제1 구현예에서, 장갑관형 카트리지(2)는 직선 종축(X)만을 한정한다.
예를 들어, 3개의 PTC 저항기(3)는 장갑관형 카트리지(2) 내부에 직렬로 제공된다. 그러나 PTC 저항기(3)의 수는 3 이하일 수 있다.
도 3에 도시된 변형예에서, 장갑관형 카트리지(2)은 원통형이며, 원형 단면을 갖는 금속 외피(11), 및 반원통 형상을 갖고 서로 대향 배치되는 2개의 방열판(8)이 구비되고, 한편 카트리지(2)를 둘러싸는 알루미늄 블록(4)의 단면은 사각형이다.
장갑관형 카트리지(2) 및 알루미늄 블록(4)은 임의의 다른 형상을 가질 수도 있다. 장갑관형 카트리지(2)와 알루미늄 다이캐스트 블록(4)이 모두 동일한 단면 형상을 갖는 것도 배제하지 않는다. 이 제1 구현예의 변형에서는 장갑관형 카트리지(2)가 직선형이 아니라 곡선형 종축을 독점적으로 한정한다.
이 제1 구현예에서, 단일 장갑관형 카트리지(2)가 제공되거나, 또는 서로 동일하거나 상이한 두개 이상의 장갑관형 카트리지가 알루미늄 다이캐스트 블록 내부에 제공될 수 있다.
본 발명의 전기 히터의 다른 변형예는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)가 하나 이상의 스트레치(신장부) 또는 부분을 포함하고; 여기서 적어도 하나의 제1 스트레치(6)는 직선 종축을 한정하는 한편 적어도 하나의 제2 스트레치(7)는 곡선축을 한정한다.
도 4에 도시된 제2 구현예에서, 장갑관형 카트리지(2)는 적어도 하나의 곡선 스트레치(7), 바람직하게는 유일한 곡선 스트레치(7)에 의해 함께 연결된 2개의 직선 스트레치(6, 6')를 포함하거나 이로 구성된다. 바람직하게, 2개의 스트레치(6, 6')은 서로 수직한다.
도 5에 도시된 제3 구현예에서, 장갑관형 카트리지(2)는 적어도 하나의 곡선 스트레치(7), 바람직하게는 유일한 곡선 스트레치(7)에 의해 함께 연결된 2개의 직선 스트레치(6, 6')를 포함한다. 추가적인 직선 스트레치(6")가 직선 스트레치(6')에 이어서 순서대로 제공된다.
바람직하게는 스트레치(6, 6')가 서로 수직하고, 가능하게는 또한 스트레치(6', 6")가 서로 수직하며 따라서 스트레치(6, 6")는 서로 평행하다.
도시되지 않은 제3 구현예의 변형에서 직선 스트레치(6')와 직선 스트레치(6") 사이에 추가적인 곡선 스트레치가 존재할 수 있으며 이 추가적인 곡선 스트레치는 곡선 스트레치(7)에 반대되는 곡률 반경을 갖는다.
도시되지 않은 상기 제3 구현예의 또다른 변형에서, 직선 스트레치(6)와 직선 스트레치(6") 사이에 반대의 곡률 반경을 갖는 2개의 곡선 스트레치를 대신 포함할 수 있다. 후자의 경우, 직선 스트레치(6')가 제공되지 않는다.
도 6에 도시된 제4 구현예에서, 장갑관형 카트리지(2)는 적어도 2개의 직선 스트레치(6, 6')를 포함하고, 이 각각의 스트레치(6, 6')는 각각의 직선 종축을 한정하며 이 직선 종축은 도면에서 파쇄선(broken line)으로 표현된다.
도 6에 도시된 변형예에서는 3개의 직선 스트레치(6, 6', 6")가 제공된다. 반드시는 아니지만 바람직하게, 직선 스트레치(6 및 6")는 서로 수직인 반면 중간의 직선 스트레치(6')는 상기 2개의 스트레치(6, 6") 중 하나에 대해 예각, 바람직하게는 30°내지 60°, 예를 들어 45°의 각도로 경사진다.
도 4, 5 및 6은 장갑관형 카트리지(2)를 둘러싸고 있는 알루미늄 블록(4)을 도시하지 않는다.
제2, 제3 및 제4 구현예에서도, 단일 장갑관형 카트리지(2)가 제공될 수 있거나, 서로 동일하거나 다른 2개 이상의 장갑관형 카트리지가 알루미늄 다이캐스트 블록 내부에 제공될 수 있다. 서로 다른 종축을 갖는 적어도 2개의 스트레치가 제공된 본 발명에 따른 전기 히터의 구현예에서, 각각의 스트레치(6, 6', 6", 7)는 적어도 하나의 PTC 저항기(3)를 포함한다.
특히, 각각의 직선 스트레치(6, 6', 6")는 바람직하게는 세라믹 재료로 된 복수의 PTC 저항기(3)를 포함하며, 이들은 전체 스트레치를 따라 서로 순서대로 연결되고 또한 알루미늄 또는 합금으로 된 2개의 방열판 또는 전극(8) 사이에 삽입된다. 여기서 각각의 알루미늄 방열판 또는 전극(8)은 장갑관형 카트리지(2)의 일단부로부터 돌출된 각각의 전기공급 케이블(9)에 연결된다.
각각의 곡선 스트레치(7)에서, 실질적으로 편평하고 곡선축을 갖는 단일 PTC 저항기(3)가 대신 제공되거나, 또는 실질적으로 편평하고 직선축을 갖지만 곡선축이 있는 단일 PTC 저항기보다 훨씬 더 짧은 종방향 연장부를 가진 복수의 PTC 저항기가 제공될 수 있다. 후자의 경우에, PTC 저항기는 곡선 스트레치(7)를 따라 상호 입사하는 직선축들과 함께 배열된다.
또한 곡선 스트레치(7)에서, 단일 PTC 저항기 또는 복수의 PTC 저항기는 알루미늄 또는 이의 합금으로 된 2개의 방열판 또는 전극(8) 사이에 삽입되고, 각각의 알루미늄 방열판 또는 전극(8)은 장갑관형 카트리지(2)의 일단부로부터 돌출하는 각각의 전기공급 케이블(9)에 연결된다.
다음은 본 발명에 따른 전기 히터(1)의 제조 공정을 설명한다.
이에 관한 모든 구현예에서, 제조 공정은 다음의 단계들을 포함한다, 즉:
- 내부에 적어도 하나의 PTC 저항기(3)를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)를 제공하는 단계; 및
- 상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2) 주위에 알루미늄 혹은 이의 합금으로 된 블록(4)을 다이캐스팅하여 오버몰딩하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 상기 알루미늄 블록(4) 주위에, 예를 들어, 플라스틱 재료를 오버몰딩하여 코팅층(5)을 생성하는 방식으로 응용한다.
Claims (11)
- - 내부에 적어도 하나의 PTC 저항기(3)를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2); 및
- 상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2) 주위에 다이캐스팅에 의해 오버몰딩된 알루미늄 혹은 이의 합금으로 된 블록(4)을 포함하며,
상기 알루미늄 블록(4) 주위에 도포된 플라스틱 재료의 코팅층(5)이 제공되는 것인 전기 히터(1). - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)는 직선 종축(X) 또는 곡선 종축만을 한정하는 것인 전기 히터(1). - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)는 하나 이상의 스트레치를 포함하고; 또한 적어도 하나의 제1 스트레치(6)는 직선 종축을 한정하며 적어도 하나의 제2 스트레치(7)는 곡선축을 한정하는 것인 전기 히터(1). - 제3항에 있어서,
적어도 2개의 제1 스트레치(6, 6', 6"), 바람직하게는, 적어도 1개의 제2 스트레치(7)에 의해 바람직하게는 단 1개의 제2 스트레치(7)에 의해 서로 연결된 단 2개의 제1 스트레치(6, 6')가 제공되는 것인 전기 히터(1). - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)는 적어도 2개의 스트레치(6, 6')를 포함하고, 이 각각의 스트레치(6, 6')는 각각의 직선 종축을 한정하며, 또한 이 직선 종축은 파쇄선(broken line)으로 표현되는 것인 전기 히터(1). - 제5항에 있어서,
3개의 스트레치(6, 6', 6")가 제공되는 것인 전기 히터(1). - 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
바람직하게는 세라믹 재질로 된 복수의 PTC 저항기(4)가 제공되고, 이들은 전체 장갑관형 카트리지(2)를 따라 순서대로 서로 연결되는 것인 전기 히터(1). - 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 PCT 저항기(3)는 알루미늄 혹은 이의 합금으로 된 2개의 방열판 또는 전극 사이에 삽입되고, 이 각각의 알루미늄 방열판 또는 전극(8)이 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)의 일단부로부터 돌출하는 각각의 전기공급 케이블(9)에 연결되는 것인 전기 히터(1). - 제8항에 있어서,
상기 알루미늄 방열판 또는 전극(8)에 의해 어셈블리가 한정되며, 상기 적어도 하나의 PTC 저항기(3)는 절연재료, 바람직하게는 분말형 산화마그네슘 혹은 폴리이미드로 된 층(10)으로 에워싸고, 또한 바람직하게는 강철로 된 금속 외피(11)에 의해 외부의 경계가 형성되는 것인 전기 히터(1). - 제9항에 있어서,
알루미늄 혹은 이의 합금으로 된 블록(4)은 상기 금속 외피(2) 주위를 다이캐스팅하여 오버몰딩되는 것인 전기 히터(1). - 전술한 항들 중 어느 한 항에 따른 전기 히터(1)의 제조방법으로서, 이 방법은:
- 내부에 적어도 하나의 PTC 저항기(3)를 포함하는 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2)를 제공하는 단계;
- 상기 적어도 하나의 장갑관형 카트리지(2) 주위에 알루미늄 혹은 이의 합금 블록을 다이캐스팅하여 오버몰딩하는 단계; 및
- 코팅층을 생성하기 위해 상기 알루미늄 블록(4) 주위에 플라스틱 재료를 도포하는 단계를 포함하는 것인 제조방법.
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