KR20230150138A

KR20230150138A - 핀 고정식 스트립 스택 타입 ehc 히터

Info

Publication number: KR20230150138A
Application number: KR1020220049718A
Authority: KR
Inventors: 박성서; 장성욱; 한동희
Original assignee: 세종중앙연구소 주식회사
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2023-10-30

Abstract

본 발명의 핀 고정식 스트립 스택 타입 EHC 히터(1)는 서로 마주보는 대칭 구조 배열의 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)로 감싸여 제1,2 스택(20A,20B)을 스트립 핀(30B)이 고정하고, 상기 스트립 핀(30B)이 중심점(O)을 지나는 히터 축 핀 배열 라인(a,g)을 기준으로 하고, 스트립 핀 각(Zc)을 등간격으로 하여 대칭을 이루는 복수개의 상부 구간 핀 배열 라인(b,c,d,e,f)과 복수개의 하부 구간 핀 배열 라인(h,i,j,k,l)에 의한 핀 고정 패턴(Pattern)으로 스택 고정 구조가 적용되고, 전극플레이트 고정을 위한 플레이트 핀(30A)의 고정한다.

Description

핀 고정식 스트립 스택 타입 EHC 히터{Pin Fixed Strip stack type EHC Heater}

본 발명은 EHC 히터에 관한 것으로, 특히 복수개의 서포트 핀의 핀 고정 패턴(Pattern)으로 스택이 고정됨으로써 히터 내부 구조에서 전기적 단락이 효과적으로 방지되는 스트립 스택 타입 EHC 히터에 관한 것이다.

일반적으로 EHC 히터(Electrically Heated Catalyst Heater)는 전력 인가로 발생된 열이 촉매 온도를 높여줌으로써 촉매를 빠르게 활성화시켜주는 장치이다.

이를 위해 상기 EHC 히터는 발열부가 원형 배열을 형성함으로써 촉매에 대한 열전달 성능을 높여 주는 구조를 갖는다.

일례로 상기 EHC 히터는 최근 들어 심화되는 배기가스 배출 규제 법규의 강화를 위해 요구되는 차량 배기계의 촉매 장치에 적용됨으로써 히터 발열이 촉매를 빠르게 활성화시켜 배기가스에 대한 촉매의 정화 성능 향상에 매우 중요한 역할을 하여 준다.

특히 상기 EHC 히터는 항시적인 전원 공급으로 차량의 저속운전 및 잦은 시동 온/오프시에 차량 배기계의 촉매 활성 성능을 보다 우수하게 유지하는데 크게 기여할 수 있다.

국내등록특허 KR 10-1265025 B1

상기 EHC 히터에서 EHC 히팅부는 전체 길이에 맞춘 일체형 스택 구조로 형성됨으로써 외부 진동이나 충격으로부터 내부적인 전기적 단락이 취약한 문제가 발생될 수 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 복수개의 서포트 핀의 핀 고정 패턴(Pattern)으로 스택이 고정됨으로써 히터 내부 구조에서 전기적 단락이 효과적으로 방지되고, 특히 서포트 핀을 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조로 배열된 제1,2 스택을 삽입 고정 방식으로 고정하는 스트립 핀과 제1,2 스택을 감싸는 제1,2 전극 플레이트를 브레이징방식으로 용접 고정하는 플레이트 핀으로 구분됨으로써 외부 진동이나 충격으로부터 보다 효과적으로 전기적 단락 방지가 가능한 핀 고정식 스트립 스택 타입 EHC 히터의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스트립 스택 타입 EHC 히터는 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조로서 각각 스트립 형상으로 가열디스크를 이루는 제1 스택 및 제2 스택; 상기 제1 스택 및 상기 제2 스택의 스트립 중간에 각각 형성된 제1 유턴부 및 제2 유턴부; 상기 가열 디스크를 고정하고, 제1 전극 플레이트와 제2 전극 플레이트를 위치 고정하는 복수의 서포트 핀; 상기 가열디스크의 중심 및 상기 제1 유턴부의 중심 및 상기 제2 유턴부의 중심은 일직선 상에 위치하며, 상기 디스크의 중심, 상기 제1 유턴부의 중심, 및 상기 제2 유턴부의 중심에는 복수의 상기 서포트 핀 중 3개가 각각 위치한 것을 특징으로 한다.

실시예로서로서, 상기 서포트 핀은 상기 제1 전극 플레이트와 상기 제2 전극 플레이트을 위치 고정하는 플레이트 핀, 및 상기 제1 스택 및 상기 제2 스택을 위치 고정하는 스트립 핀으로 이루어지고, 상기 스트립 핀은 중심점을 지나도록 배열된 히터 축 핀 배열 라인, 상기 중심점에 대해 30°의 등간격으로 스트립 핀 각을 갖고 한쪽 영역으로 배열된 복수개의 상부 구간 핀 배열 라인, 및 상기 스트립 핀 각을 갖고 반대쪽 영역 으로 배열된 복수개의 하부 구간 핀 배열 라인을 형성하고, 상기 제1 스택과 상기 제2 스택을 각각 고정한다.

실시예로서로서, 상기 상부 구간 핀 배열 라인과 상기 하부 구간 핀 배열 라인은 상기 히터 축 핀 배열 라인을 기준으로 하여 대칭 구조를 형성하며, 상기 상부 구간 핀 배열 라인과 상기 하부 구간 핀 배열 라인은 상기 중심점과 동일한 간격을 갖는 평행선으로 형성된다.

실시예로서로서, 상기 평행선은 상기 상부 구간 핀 배열 라인의 제1 상부 라인과 상기 하부 구간 핀 배열 라인의 제1 하부 라인, 제2 상부 라인과 제2 하부 라인, 제3 상부 라인과 제3 하부 라인, 제4 상부 라인과 제4 하부 라인, 및 제5 상부 라인과 제5 하부 라인으로 형성된다.

실시예로서로서, 상기 스트립 핀은 스트립 핀 간격을 갖고 상기 제1 스택과 상기 제2 스택의 각각에 삽입되고, 상기 스트립 핀 간격은 상기 제1 스택과 상기 제2 스택의 스트립 스택 폭 대비 180~185%로 설정된다.

실시예로서로서, 상기 스트립 핀은 360°원 둘레를 분할한 30°간격 마다 상기 제1 스택과 상기 제2 스택을 고정해 주며, 상기 제1 스택과 상기 제2 스택을 동일한 수량으로 고정한다.

실시예로서로서, 상기 플레이트 핀은 제1 전극 포트와 제2 전극 포트로 중간 구간이 각각 지지된 상기 제1 전극 플레이트와 상기 제2 전극 플레이트의 좌측 구간과 우측 구간을 각각 지지하고, 상기 중간 구간은 상기 중심각 150°구조에서 75°간격으로 형성되며, 상기 좌측 구간과 상기 우측 구간의 각각은 상기 중심각 150°구조에서 37.5°간격으로 형성된다.

실시예로서로서, 상기 제1 스택과 상기 제2 스택의 각각은 스트립 형상으로 상기 스트립 스택 폭을 형성하며, 상기 제1 스택의 제1 유턴부와 상기 제2 스택의 제2 유턴부가 갖는 스택 바디 간격 대비 스택 엔드 간격은 1 : 80~85% 비율로 형성된다.

실시예로서로서, 상기 제1 전극 플레이트와 상기 제2 전극 플레이트는 상기 중심점에 대해 서로 마주보는 대칭 구조를 형성하고, 플레이트 핀이 각각 브레이징 용접으로 위치 고정된다.

실시예로서로서, 상기 스트립 핀과 상기 플레이트 핀은 케이스의 안쪽에 위치된 서포트 부재와 결합되고, 상기 케이스에는 전극 포트가 체결되며, 상기 전극 포트는 상기 제1 전극 플레이트와 접촉되는 제1 전극 포트 및 상기 제2 전극 플레이트와 접촉되는 제2 전극 포트로 이루어진다.

실시예로서로서, 상기 케이스는 반원 형상의 제1 하우징과 제2 하우징으로 이루어지고, 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징의 각각에는 상기 제1 전극 포트와 상기 제2 전극 포트를 위치시키는 제1 포트 홀과 제2 포트 홀이 형성된다.

본 발명의 스트립 스택 타입 EHC 히터는 전원 공급의 발열 히터를 구성하는 제1,2 스택 및 제1,2 전극 플레이트의 스트립(Strip) 스택 타입에 의한 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조가 서포트 핀을 이용한 핀 고정 패턴(Pattern)이 내부 결합 구조로 적용됨으로써 기존의 EHC 히터 대비 전기적 단락 방지가 가능하다.

특히 본 발명의 스트립 스택 타입 EHC 히터는 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조의 스트립 스택을 등간격 배열로 결합하는 서포트 핀이 스택 및 전극 플레이트에 삽입 및 브레이징 방식을 적용하여 고정됨으로써 전기적 단락 방지 구조가 외부 진동이나 충격에 대해 보다 효과적으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 핀 고정식 EHC 히터의 서포트 핀 배열 예이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 핀 고정식 EHC 히터의 가열 디스크를 구성하는 제1,2 스택에 적용된 서포트 핀 배열의 레이아웃 예이며, 도 4는 본 발명에 따른 핀 고정식 EHC 히터의 전극 플레이트를 구성하는 제1,2 전극 플레이트 배열 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 핀 고정식 EHC 히터의 분해도이다.

본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, EHC 히터(1)는 스트립 형상의 EHC 히터로서, 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조를 형성한 각각 스트립 형상으로 가열디스크(20)를 이루는 제1 스택(20A) 및 제2 스택(20B); 상기 제1 스택(20A) 및 상기 제2 스택(20B)의 스트립 중간에 각각 형성된 제1 유턴부(21) 및 제2 유턴부(25); 상기 가열 디스크(20)를 고정하고, 상기 제1 전극 플레이트(10A)와 상기 제2 전극 플레이트(10B)를 위치 고정하는 복수의 서포트 핀(30); 상기 가열디스크의 중심(O) 및 상기 제1 유턴부의 중심(O-1) 및 상기 제2 유턴부의 중심(O-2)는 일직선 상에 위치하며, 상기 디스크의 중심(O), 상기 제1 유턴부의 중심(O-1), 및 상기 제2 유턴부의 중심(O-2)에는 복수의 상기 서포트 핀 중 3개가 각각 위치한 것을 특징으로 한다.

이를 위해 상기 EHC 히터(1)의 구성요소는 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 전극 플레이트(10), 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조를 형성하는 스트립(Strip) 타입 제1,2 스택(20A,20B)으로 이루어진 가열 디스크(20), 서포트 핀(30), 스테인레스 재질로 이루어진 제1,2 전극 포트(40A,40B)의 전극 포트(40), 케이스(50) 및 서포트 부재(60)를 포함한다.(도 4 참조)

구체적으로 상기 플레이트 핀(30A)과 상기 스트립 핀(30B) 중 플레이트 핀(30A)은 전극 플레이트(10)를 구성하는 한 쌍의 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 각각을 서포트 부재(60)에 스테인레스 재질의 제1,2 전극 포트(40A,40B)에 브레이징으로 용접되어 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)를 위치 지지 상태로 부착시킨다. 즉, 상기 서포트 핀(30)(즉, 스트립 핀(30B))은 가열 디스크(20)를 고정하면서 제1 전극 플레이트(10A)와 제2 전극 플레이트(10B)를 위치 고정하도록 복수개의 서포트 핀으로 이루어지고, 특히 상기 가열 디스크(20)의 중심(O), 상기 제1 유턴부(21)의 중심(O-1), 및 상기 제2 유턴부(25)의 중심(O-2)에는 복수의 상기 서포트 핀(30) 중 3개가 각각 위치한다. 한편, 스트립 핀(30B)은 제1,2 스택(20A,20B)을 후단의 담체에 고정한다.

특히 상기 서포트 핀(30)을 구성하는 플레이트 핀(30A)과 스트립 핀(30B)은 등간격 배치에 따른 삽입 및/또는 브레이징에 의한 고정으로 제1,2 스택(20A,20B)의 전기적 단락을 방지한다.

즉, 상기 플레이트 핀(30A)은 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 각각을 약 4개 분할 구간으로 형성하는 약 37.5°의 플레이트 핀 각(Za)로 배열된다.

그러므로 상기 4개 분할 구간을 제1 분할 구간, 제2 분할 구간, 제3 분할 구간 및 제4 분할 구간으로 구분할 때, 상기 플레이트 핀(30A)은 제1 분할 구간의 좌/우 끝단에 2개 및 제4 분할 구간의 좌/우 끝단에 2개가 위치됨으로써 제1 전극 플레이트(10A)에 적용되는 4개 및 제2 전극 플레이트(10B)에 적용되는 4개로 총 8개를 사용한다. 이러한 이유는 상기 제2 분할 구간과 상기 제3 분할 구간의 중간 위치는 제1,2 전극 포트(40A,40B)를 각각 포트 지지부로 하여 지지됨으로써 플레이트 핀(30A)이 적용되지 않기 때문이다.

반면, 상기 스트립 핀(30B)은 제1,2 스택(20A,20B)의 스트립 핀 간격(E)을 형성하고, 상기 스트립 핀 간격(E)은 스트립 스택 폭(t) 대비 약 180~185%로 설정된다. 이 경우 상기 스트립 스택 폭(t)을 약 6mm로 할 때 상기 스트립 핀 간격(E)을 약 11mm로 설정될 수 있다.

그리고 상기 스트립 핀(30B)은 a-g 라인에 대해 b,c,d,e,f 라인과 h,i,j,k,l 라인의 대칭 구조로 배열되며, 이는 중심점(O)을 지나는 히터 축 핀 배열 라인(a,g)을 기준으로 할 때 스트립 핀 각(Zc)을 등간격으로 하여 대칭을 이루는 복수개의 상부 구간 핀 배열 라인(b,c,d,e,f)과 복수개의 하부 구간 핀 배열 라인(h,i,j,k,l)으로 구비된다.

일례로 상기 a-g 라인은 두개의 직선 라인이 중심점(O)을 지나도록 형성되며, 상기 b-h 라인은 a 라인과 g 라인에 대해 각각 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)틀 갖는 위치에서 두개의 직선 라인이 중심점(O)과 간격을 갖고 서로 평행하게 형성되고, 상기 c-i 라인은 b 라인과 h 라인에 대해 각각 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)틀 갖는 위치에서 두개의 직선 라인이 중심점(O)과 간격을 갖고 서로 평행하게 형성되며, 상기 d-j 라인은 c 라인과 i 라인에 대해 각각 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)틀 갖는 위치에서 두개의 직선 라인이 중심점(O)과 간격을 갖고 서로 평행하게 형성되고, 상기 e-k 라인은 d 라인과 j 라인에 대해 각각 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)틀 갖는 위치에서 두개의 직선 라인이 중심점(O)과 간격을 갖고 서로 평행하게 형성되며, 상기 f-l 라인은 e 라인과 k 라인에 대해 각각 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)틀 갖는 위치에서 두개의 직선 라인이 중심점(O)과 간격을 갖고 서로 평행하게 형성된다.

그러므로 상기 스트립 핀(30B)의 배열 레이아웃은, EHC 히터(1)의 원형 구조의 중심점(O)을 잇는 가상의 히터 축 라인(M-M)을 따라 배열된 a 라인과 g 라인을 기준으로 할 때, b,c,d,e,f 라인과 h,i,j,k,l 라인으로 대칭을 형성하고, 상기 a,b,c,d,e,f,h,i,j,k,l 라인 각각은 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)을 갖고 제1,2 스택(20A,20B)의 스트립 스택 폭(t)의 중앙 위치로 스트립 핀(30B)이 일렬 배열되도록 구비된다.

나아가 상기 스트립 핀(30B)은 제1 스택(20A)의 제1 유턴부 중심(O-1)을 감싸는 “U"형상 제1 유턴부(21)와 제2 스택(20B)의 제2 유턴부 중심(O-2)을 감싸는 “U"형상 제2 유턴부(25)의 스트립 스택 폭(t)에서 그 중앙 위치에 각각 1개씩 구비된다.

이로부터 상기 스트립 핀(30B)은 상기 디스크의 중심(O)에 대한 상기 제1 유턴부의 중심(O-1), 및 상기 제2 유턴부의 중심(O-2)의 중앙 위치와 함께 제1 스택(20A)에서 분기되는 제1 유턴부(21)의 제1 내측스트립(23)과 제1 외측스트립(22) 및 제2 스택(20B)에서 분기되는 제2 유턴부(25)의 제2 내측스트립(27)과 제2 외측스트립(26)에 각각 1개씩 총 3개가 위치된다. 이 경우 상기 제1 유턴부 중심(O-1)과 상기 제2 유턴부 중심(O-2)은 상기 중심점(O)과 동일한 거리로 설정된다.

따라서 상기 스트립 핀(30B)은 EHC 히터(1)(즉, 서포트 부재(60))의 360°원 둘레가 약 12개 분할 구간을 형성하도록 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)을 고정 간격으로 형성하고, 약 40개로 제1 스택(20A)을 고정하면서 또 다른 약 40개로 제2 스택(20B)을 고정함으로써 총 80개를 사용한다.

그 결과 상기 플레이트 핀(30A)과 상기 스트립 핀(30B)의 배열 레이아웃은 EHC 히터(1)에서 등간격 배열로 제1,2 스택(20A,20B)과 제1,2 전극 포트(40A,40B) 및 케이스(50) 간 전기적 단락이 방지되는 고정력을 형성하여 준다.

한편 도 2를 참조하면, 상기 플레이트 핀(30A)은 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 각각은 약 150°구간이 약 4개 분할 구간을 형성하도록 약 37.5°의 플레이트 핀 각(Za)을 위치 간격으로 형성한다.

그러므로 상기 4개 분할 구간을 제1 분할 구간, 제2 분할 구간, 제3 분할 구간 및 제4 분할 구간으로 구분할 때, 상기 플레이트 핀(30A)은 제1 분할 구간의 좌/우 끝단에 2개 및 제4 분할 구간의 좌/우 끝단에 2개가 위치됨으로써 제1 전극 플레이트(10A)에 적용되는 4개 및 제2 전극 플레이트(10B)에 적용되는 4개로 총 8개를 사용한다.

다만, 상기 제2 분할 구간과 상기 제3 분할 구간의 중간 위치는 제1,2 전극 포트(40A,40B)가 각각 위치되어져 포트 지지부(W)를 형성함으로써 제1,2 전극 포트(40A,40B)의 단부가 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)를 각각 지지하여 플레이트 핀(30A)이 적용되지 않는다.

따라서 상기 플레이트 핀(30A)은 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 각각이 약 37.5°의 4개 분할 구간으로 구분되더라도 제1,2 전극 포트(40A,40B)의 포트 지지부(W)에 의한 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 지지로 그 수량을 10개에서 4개로 줄여 줄 수 있다.

일례로 상기 스트립 핀(30B)은 EHC 히터(1)(즉, 서포트 부재(60))의 360°원 둘레가 약 12개 분할 구간을 형성하도록 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)을 스트립 핀(30B)의 고정 간격으로 형성한다.

그러므로 상기 스트립 핀(30B)은 약 30°의 스트립 핀 각(Zc)을 따라 약 40개로 제1 스택(20A)을 고정하면서 또 다른 약 40개로 제2 스택(20B)을 고정함으로써 총 80개를 사용하고, 상기 제1,2 스택(20A,20B)을 이루는 제1,2 유턴부(21,25)의 길이 구간 및 제1,2 내측 스트립(23,27)와 제1,2 외측 스트립(22,26)의 길이 구간은 약 30°로 배열된 80개의 스트립 핀(30B)으로 고정된다.

특히 상기 제1,2 스택(20A,20B)의 각각은 꺾어진 제1,2 유턴부(21,25)의 “U"형상으로 이중 스트립 판 구조로 형성됨으로써 스트립 간격을 형성한다. 이 경우 상기 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 각각은 케이스(50)의 안쪽에 대해 플레이트 간격을 형성한다.

구체적으로 상기 제1 스택(20A)은 대략 “U"형상의 제1 유턴부(21)에서 이어져 서로 길이 차이를 갖는 제1 내측 스트립(22)과 제1 외측 스트립(23)으로 이중 스트립 판 구조를 통해 의 스트립 스택을 형성하며, 제1 내측 스트립(22)은 제2 전극 플레이트(10B)의 제1 플레이트 엔드(11) 중 한쪽 단부와 일치되는 길이인 반면 상기 제1 내측 스트립(23)은 제2 전극 플레이트(10B)의 제2 플레이트 엔드(13) 중 한쪽 단부와 겹침 구간을 갖는 길이로 형성된다.

또한, 상기 제2 스택(20B)은 대략 “U"형상의 제2 유턴부(25)에서 이어져 서로 길이 차이를 갖는 제2 내측 스트립(26)과 제2 외측 스트립(27)로 이중 스트립 판 구조를 통해 의 스트립 스택을 형성하며, 상기 제2 외측 스트립(27)은 제2 전극 플레이트(10B)의 제2 플레이트 엔드(13) 중 한쪽 단부와 일치되는 길이인 반면 상기 제2 내측 스트립(26)은 제1 전극 플레이트(10A)의 제1 플레이트 엔드(11) 중 한쪽 단부와 겹침 구간을 갖는 길이로 형성된다.

특히 상기 제1,2 내측 스트립(22,26)과 제1,2 외측 스트립(23,27)의 각각은 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)와 밀착력을 높이도록 스트립의 말단으로 갈수록 두께(반경방향의 폭)이 작아져 최종 말단부는 뾰족한 형상을 가지며, 상기 제1,2 내측 스트립(22,27)은 말단부로 갈수록 전극 플레이트와 소정길이로 겹침 구간을 가지며, 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 전체 구간에서 약 40~50°로 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 제1,2 유턴부(21,25)에서 제1,2 내측 스트립(22,26)과 제1,2 외측 스트립(23,27)으로 이어져 이중 스트립 판 구조를 형성하는 스트립은 스트립 폭(t) 및 스트립 간 간격(G)을 형성한다.

즉, 스트립에 의해 형성되는 스택은 스트립 자체의 폭(t)과 스트립 간 간격(G)에 의해 공간을 형성한다. 스트립 간 간격(G)은 일정하고, 스트립 폭(t)은 제1,2 전극플레이트와 접촉되는 부위(스트립 엔드부)를 제외하면 일정하다.

스트립의 내부 형상은 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조를 갖는다. 본 발명에서는 3개의 적층구조를 이루며, 스트립 엔드부로 갈수록 적층갯수는 줄어들게 된다. 적층(layer)는 편차가 발생할 수도 있다고 하더라도, 스트립 폭(t)과 스트립 간격(G)의 합보다는 작아야 한다. 이를 적층간격(Q)이라고 하면, 스트립 엔드부를 제외한 스택 적층간격(Q)은 스트립 폭(t)과 스트립 간격(G)의 합으로 일정하고, 스트립 엔드부 적층간격(q)는 스트립 간격(G)은 일정하지만, 스트립 폭이 작아지므로, 그 합은 감소하게 된다.

이 경우 상기 스택 적층간격(Q)과 상기 스트립 엔드부 적층간격(q)은 약 1 : 80~85% 비율로 형성됨으로써 스택 적층간격(Q)을 약 11mm로 할 때 스트립 엔드부 적층간격(q)을 약 9mm로 설정될 수 있다.

또한 도 4를 참조하면, 상기 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 각각은 EHC 히터(1)의 중심점(O)을 잇는 가상의 중앙라인에 대해 제1 단부를 제1 전극 플레이트(10A)의 시작 위치로 하면서 제2 단부를 제2 전극 플레이트(10B)의 시작 위치를 형성하며, 상기 중앙라인은 제1 스택(20A)이 갖는 제1 유턴부(21)의 제1 유턴부 중심(O-1)(도 1 참조)을 잇는 가상의 제1 라인과 제2 유턴부(25)의 제2 유턴부 중심(O-2)(도 1 참조)을 잇는 가상의 제2 라인과 거리가 동일하게 설정된다. 이 경우 상기 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)의 각각은 중앙라인의 단부에서 각각 시작해 중심각 150°(X,Y)로 형성되는 크기로 이루어진다.

한편 도 5의 상기 EHC 히터(1)에 대한 분해도를 참조하면, 상기 전극 플레이트(10), 상기 가열 디스크(20), 상기 서포트 핀(30), 상기 전극 포트(40), 상기 케이스(50) 및 상기 서포트 부재(60)의 구성은 아래와 같다.

일례로 상기 전극 플레이트(10)는 가열 디스크(20)를 바깥쪽에서 감싸는 한 쌍의 제1 전극 플레이트(10A)와 제2 전극 플레이트(10B)로 구성되고, 상기 제1 전극 플레이트(10A)와 상기 제2 전극 플레이트(10B)는 EHC 히터(1)의 원형 구조에서 그 중심점(O)에 대해 서로 분리된 구조로 이루어진다. 이 경우 상기 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)는 서포트 핀(30)의 플레이트 핀(30A)이 브레이징으로 용접되어 고정된다.

일례로 상기 가열 디스크(20)는 각각이 한 개의 스트립 판으로 이루어진 한 쌍의 제1 스택(20A)과 제2 스택(20B)으로 구성되어 EHC 히터(1)의 원형 형상에 스트립 스택으로 을 형성하여 준다. 이 경우 상기 제1,2 스택(20A,20B)은 소정 높이를 갖는다.

일례로 상기 서포트 핀(30)은 플레이트 핀(30A)과 스트립 핀(30B)으로 구성되고, 상기 플레이트 핀(30A)은 제1 전극 플레이트(10A)와 제2 전극 플레이트(10B)의 각각을 서포트 부재(60)의 내부에 위치 지지 상태로 부착시켜주며, 상기 스트립 핀(30B)은 제1 스택(20A)과 제2 스택(20B)의 각각을 후단의 담체에 고정한다.

이 경우 상기 서포트 핀(30)의 총수량은 플레이트 핀(30A)과 스트립 핀(30B)의 합을 약 88개로 예시하였으나, 이러한 플레이트 핀(30A)의 약 88개 수량은 EHC 히터(1)의 성능 향상 및 사이즈(Size)에 따라 적절하게 조절되는 수량이다.

일례로 상기 전극 포트(40)는 EHC 히터(1)의 외부에서 케이스(50)를 관통한 제1 전극 포트(40A)와 EHC 히터(1)의 우측에서 케이스(50)를 관통한 제2 전극 포트(40B)로 구성되고, 상기 제1,2 전극 포트(40A,40B)는 EHC 히터(1)의 중심점(O)에 대해 서로 대칭을 형성한다. 이 경우 상기 제1,2 전극 포트(40A,40B)는 전원 공급을 위한 전선이 연결되어 전극 플레이트(10)와 가열 디스크(20)에 전류를 공급하며, 특히 스테인레스 재질로 이루어져 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)에 브레이징으로 용접되어 전력을 공급한다.

일례로 상기 케이스(50)는 제1,2 전극 포트(40A,40B)가 체결되며, 서포트 부재(60)를 수용하는 원통형 몸체로 이루어진다.

특히 상기 케이스(50)는 각각 반원 형상으로 이루어져 원형으로 합쳐지는 제1 하우징(50A)과 제2 하우징(50B)으로 구성되며, 상기 제1 하우징(50A)에는 그 상부쪽에서 서로 대향되는 180 위치로 제1 포트 홀(51)를 상기 제2 하우징(50B)에는 그 상부쪽에서 서로 대향되는 180도 위치로 제2 포트 홀(53)를 각각 형성한다. 이 경우 상기 제1,2 포트 홀(51,53)는 반원으로 형성된다.

상기 제1 유턴부 및 상기 제2 유턴부에 위치한 각각 3개의 상기 스트립 핀(30B) 중 헤드부를 제외한 각각 2개의 상기 스트립 핀(30B)은 일직선 상에 위치한다. 또한, 상기 제1 전극플레이트(10A)와 상기 제2 전극플레이트(10B)의 반경방향 외측에서 상기 제1 전극플레이트(10A)와 상기 제2 전극플레이트(10B)의 위치를 고정한다.

그러므로 상기 제1,2 하우징(50A,50B)은 서로 합쳐진 상태에서 제1,2 포트 홀(51,53)을 원형으로 형성함으로써 제1,2 전극 포트(40A,40B)가 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)에 브레이징 용접된 상태에서 제1,2 하우징(50A,50B)에서 돌출되도록 한다.

스트립 스택 타입 EHC 히터(1)는 원형 형상의 중심점(O)을 지나는 가상의 히터 축 라인(M-M)에 대해 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조의 제1,2 스택(20A,20B)이 스트립 핀(30B)의 삽입 고정 방식으로 고정되면서 제1,2 스택(20A,20B)을 감싸는 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)가 플레이트 핀(30A)의 브레이징 용접으로 고정됨으로써 외부 진동이나 충격으로부터 보다 효과적으로 전기적 단락 방지가 구현될 수 있는 핀 고정식 스트립 스택 타입 EHC 히터로 특징된다. 이 경우 상기 EHC 히터(1)는 차량의 배기 배출 라인에 설치되어 촉매 시스템이 활성화되도록 배기가스 온도를 상승시키는 EHC(Electrically Heated Catalyst)에 적용되어 배기가스 온도를 상승시켜 준다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 핀 고정식 스트립 스택 타입 EHC 히터(1)는 서로 마주보는 대칭 구조 배열의 제1,2 전극 플레이트(10A,10B)로 감싸여 원형의 을 형성한 제1,2 스택(20A,20B)을 스트립 핀(30B)이 고정하고, 상기 스트립 핀(30B)이 의 중심점(O)을 지나는 히터 축 핀 배열 라인(a,g)을 기준으로 하고, 스트립 핀 각(Zc)을 등간격으로 하여 대칭을 이루는 복수개의 상부 구간 핀 배열 라인(b,c,d,e,f)과 복수개의 하부 구간 핀 배열 라인(h,i,j,k,l)에 의한 핀 고정 패턴(Pattern)으로 스택 고정 구조가 적용되고, 특히 등간격 배치의 스트립 핀(30B)과 함께 플레이트 핀(30A)의 브레이징 용접 고정을 적용함으로써 외부 진동이나 충격으로부터 내부적인 전기적 단락 방지가 효과적으로 구현될 수 있다.

1 : EHC 히터(Electrically Heated Catalyst Heater)
10 : 전극 플레이트 10A,10B : 제1,2 전극 플레이트
20 : 가열 디스크 20A,20B : 제1,2 스택
21,25 : 제1,2 유턴부 22,26 : 제1,2 내측 스트립
23,27 : 제1,2 외측 스트립
30 : 서포트 핀
30A : 플레이트 핀 30B : 스트립 핀
40 : 전극 포트 40A,40B : 제1,2 전극 포트
50 : 케이스
50A,50B : 제1,2 하우징 51,53 : 제1,2 포트 홀
60 : 서포트 부재

Claims

스트립 형상의 EHC 히터에 있어서,
내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로된 레이어 적층구조로서 각각 스트립 형상으로 가열디스크(20)를 이루는 제1 스택(20A) 및 제2 스택(20B);
상기 제1 스택(20A) 및 상기 제2 스택(20B)의 스트립 중간에 각각 형성된 제1 유턴부(21) 및 제2 유턴부(25);
상기 제1 스택(20A)은 상기 제1 유턴부(21)를 기점으로 일정 간격의 제1 내측스트립(22) 및 제1 외측스트립(23)으로 분기되고,
상기 제2 스택(20B)은 상기 제2 유턴부(25)를 기점으로 일정 간격의 제2 내측스트립(26) 및 제2 외측스트립(27)으로 분기되고,
상기 제1 외측스트립(23) 및 상기 제2 내측스트립(26)과 통전되는 제1 전극플레이트(10A);
상기 제1 내측스트립(22) 및 상기 제2 외측스트립(27)과 통전되는 제2 전극플레이트(10B);
상기 제1 내측스트립(22), 제1 외측스트립(23), 제2 내측스트립(26), 제2 외측스트립(27), 제1 전극플레이트(10A), 제2 전극플레이트(10B)를 고정하는 서포트 핀(30)을 포함하는,
스트립 형상의 EHC 히터.
제1항에 있어서,
상기 서포트 핀은 플레이트 핀(30A)과 스트립 핀(30B)로 구분되는 것을 특징으로 하는 스트립 형상의 EHC 히터
제2항에 있어서,
상기 플레이트핀은 상기 제1 전극플레이트(10A)와 상기 제2 전극플레이트(10B)의 반경방향 외측에서 상기 제1 전극플레이트(10A)와 상기 제2 전극플레이트(10B)의 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 스트립 형상의 EHC 히터.
제2항에 있어서,
상기 가열 디스크(20)의 중심(O), 상기 제1 유턴부(21)의 중심(O-1), 및 상기 제2 유턴부(25)의 중심(O-2)로부터 일정거리에 상기 스트립 핀(30B) 중 3개가 각각 위치한 것을 특징으로 하는 스트립 형상의 EHC 히터.
제4항에 있어서,
상기 제1 유턴부 및 상기 제2 유턴부에 위치한 각각 3개의 상기 스트립 핀(30B) 중 헤드부를 제외한 각각 2개의 상기 스트립 핀(30B)은 일직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 스트립 형상의 EHC 히터.
청구항 2에 있어서,
상기 스트립 핀(30B)은 상기 가열 디스크(20)의 중심(O)을 지나도록 배열된 히터 축 핀 배열 라인(a,g),
상기 중심(O)에 대해 등간격의 스트립 핀 각(Zc)을 이루는 상부 구간 핀 배열 라인(b,c,d,e,f), 및
상기 스트립 핀 각(Zc)을 이루는 하부 구간 핀 배열 라인(h,i,j,k,l)을 형성하고, 상기 제1 스택(20A)과 상기 제2 스택(20B)을 각각 고정하는 것을 특징으로 하는 스트립 스택 타입 EHC 히터.
청구항 6에 있어서,
상기 상부 구간 핀 배열 라인(b,c,d,e,f)과 상기 하부 구간 핀 배열 라인(h,i,j,k,l)은 상기 히터 축 핀 배열 라인(a,g)을 기준으로 하여 대칭 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 스트립 스택 타입 EHC 히터.
청구항 6에 있어서,
상기 상부 구간 핀 배열 라인(b,c,d,e,f)과 상기 하부 구간 핀 배열 라인(h,i,j,k,l)은 상기 중심점(O)과 동일한 간격을 갖는 평행선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 스택 타입 EHC 히터.
청구항 8에 있어서,
상기 평행선은 상기 상부 구간 핀 배열 라인의 제1 상부 라인(b)과 상기 하부 구간 핀 배열 라인의 제1 하부 라인(h), 제2 상부 라인(c)과 제2 하부 라인(i), 제3 상부 라인(d)과 제3 하부 라인(j), 제4 상부 라인(e)과 제4 하부 라인(k), 및 제5 상부 라인(f)과 제5 하부 라인(l)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 스택 타입 EHC 히터.
청구항 2에 있어서,
상기 스트립 핀(30B)은 360°원 둘레를 분할한 30°간격(Zc) 마다 상기 제1 스택(20A)과 상기 제2 스택(20B)을 고정해 주는 것을 특징으로 하는 스트립 스택 타입 EHC 히터.