WO2020153684A2 - 퓨즈 기능을 갖는 발열체 및 이를 포함하는 히터유닛 - Google Patents

퓨즈 기능을 갖는 발열체 및 이를 포함하는 히터유닛 Download PDF

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WO2020153684A2
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heat
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나원산
박진표
이재영
임현철
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주식회사 아모그린텍
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Definitions

  • the present invention relates to a heating element, and more particularly, to a heating element having its own fuse function and a heater unit including the same.
  • Heaters using common nichrome wires may ignite when overheated. Accordingly, the electric vehicle is equipped with a heater unit using a PTC element for heating.
  • the heater unit using a PTC element as a heating element has a limitation in increasing the size of the PTC element, so that a large amount of heat cannot be obtained.
  • the heater unit using the PTC device has a problem in that the temperature distribution to the heat dissipation fins is uneven and the temperature distribution is non-uniform for each part of the conductor because the conductive carbon mixture, which is a conductor, is bonded to only a part of the heating surface of the PTC device.
  • the heater unit using the PTC element is a method of heating the heat generated by the heating element to the heat dissipation fins to heat the air in contact with the heat dissipation fins.
  • the present invention has been devised in view of the above points, and a heating element having a fuse function capable of preventing ignition due to overheating that may occur in a heating process while reducing heat resistance to improve heat density and a heater including the same Its purpose is to provide units.
  • another object of the present invention is to provide a heating element having a fuse function capable of obtaining a uniform temperature distribution and securing a large amount of heat, and a heater unit including the same.
  • the present invention a plurality of heat generators that generate heat when current is applied;
  • a fuse member which is physically connected to two heat sources having both end portions spaced apart from each other to connect the two heat sources in series, and fuses when the set temperature is higher than the temperature to cut off the electrical connection between the two heat sources;
  • an insulation member surrounding the plurality of heat sources and the fuse member.
  • the heat source may be a plate-shaped conductive member having a predetermined area.
  • the heat generating source may be an amorphous ribbon sheet, a metal sheet, a plate-like sheet including at least one or more of Kantal and Pekalloy alloys.
  • the fuse member may be a plate-shaped conductive member having a predetermined area.
  • the fuse member may be made of lead, tin, zinc, cadmium, copper, and one or more metal materials in which they are combined.
  • the fuse member may be connected to the upper or lower surfaces of the two heat sources, which are spaced apart from each other at both ends.
  • the fuse member includes a first fuse member that is connected to the upper surfaces of the two heat sources, which are spaced apart from each other, and a second fuse member, which is connected to the lower surfaces of the two heat sources, respectively. can do. At this time, at least a portion of the first fuse member and the second fuse member may contact between the two first and second heat sources.
  • the insulating member may be a film member having insulating properties.
  • the heating element may be bent multiple times along the longitudinal direction so that a flow path through which the fluid passes is formed.
  • the heating element may be bent multiple times to alternately form the peaks and valleys along the longitudinal direction, and the flow path may be a space formed by the peaks and valleys.
  • the heating element may further include a metal sheet attached to one surface of the insulating member via an adhesive layer.
  • the present invention provides a heater unit including a heating element having the above-described fuse function.
  • the heating element itself has a built-in fuse function, when a plurality of heat sources that generate heat when power is applied generate heat at a temperature higher than a set temperature, the current flows by being melted, thereby preventing ignition caused by overheating. have. Through this, even if a controller malfunctions, the heater itself can be protected.
  • the heating element can be implemented in a plane to lower the thermal resistance, thereby increasing the heating efficiency and increasing the reactivity.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a heating element having a fuse function according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a view seen from the front of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the heating element having a fuse function according to an embodiment of the present invention is unfolded;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 3, showing a connection relationship between two heat sources and a fuse member,
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the direction A-A of FIG. 3, showing another form showing a connection relationship between two heat sources and a fuse member,
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the direction A-A of FIG. 3, showing another form showing a connection relationship between two heat sources and a fuse member,
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the metal sheet is applied to the outer surface of the insulating member in FIG. 4, and
  • FIG 8 is an exemplary view showing a case where a heating element having a fuse function according to an embodiment of the present invention is implemented as a heater.
  • the heating elements 100 and 200 having a fuse function include a plurality of heating sources 110, fuse members 120, 120', 120" and an insulating member 130 as shown in FIGS. Includes.
  • the plurality of heat sources 110 may generate heat by generating heat when power is applied. As illustrated in FIGS. 4 to 7, the plurality of heat sources 110 may be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the heating elements 100 and 200, and the fuse members 120, 120', and 120" may be disposed. It can be electrically connected to each other via a medium.
  • the plurality of heat sources 110 may be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the heating elements 100 and 200, and the two heat sources 110 spaced apart from each other along the longitudinal direction may be the fuse It may be connected in series via the members (120,120',120").
  • the plurality of heat sources 110 may be heated by being electrically connected to each other via the fuse members 120, 120', and 120".
  • the plurality of heat sources 110 may be provided in a plate shape having a predetermined area. That is, the heat generator 110 may be a plate-shaped conductive member that generates heat when power is applied.
  • the heat generating source 110 may be an amorphous ribbon sheet.
  • the amorphous ribbon sheet may be a ribbon sheet including at least one of an amorphous alloy and a nano-crystalline alloy.
  • the heat generating source 110 may be a plate-shaped metal sheet having a predetermined area, and aluminum or copper may be used as the metal sheet.
  • the heat generating source 110 may be a plate-shaped conductive member including at least one of cantal and pekalloy alloys to prevent crystallization due to repeated thermal fatigue exposure.
  • the material of the heat generating source 110 is not limited thereto, and a linear conductive member may be arranged in a predetermined pattern to be implemented in a plate shape or a plane shape, and a heater if the heat source can be implemented in a plane or plate shape. All known heat sources that can be used as can be applied.
  • the plurality of heat sources 110 constituting the heating elements 100 and 200 may be provided to have the same area as each other or may be provided to have different areas.
  • the heating elements 100 and 200 having a fuse function have a plurality of heat generating sources 110 having a predetermined area electrically connected to each other via the fuse members 120, 120' and 120" It can be implemented as a heating element.
  • the heating elements 100 and 200 having a fuse function may increase the heating area by simultaneously heating the heat generating source 110 having a predetermined area when power is applied, and increase heat generation. Since the area of heat exchange with air can be widened through the area, reactivity can be increased.
  • the heating elements 100 and 200 having a fuse function may generate heat at a predetermined area in each heating source 110 so that even when the total length is increased, the heating temperature is uniform regardless of the position. Can be implemented.
  • the fuse members 120, 120', and 120" may physically connect two heat sources 110 spaced apart from each other along the longitudinal direction of the heating elements 100, 200. Through this, the fuse members 120, 120' ,120") may connect the two heat sources 110 in series as described above.
  • the fuse member (120,120',120") is a plurality of heat generating source 110 to generate heat when the power is applied to heat when the heat is higher than the set temperature by fusing to prevent the current from flowing to the plurality of heat source 110 side have.
  • the heating element (100,200) having a fuse function can be prevented from being ignited by overheating by implementing a current blocking function itself through the fuse member (120,120',120"). have.
  • the heating element 100,200 having a fuse function since the heating element 100,200 having a fuse function according to an embodiment of the present invention has a built-in current blocking function, the fuse member 120, 120', 120 even if a failure occurs in an external controller, for example, a heater controller. With "), the self-protection function can be activated to increase stability.
  • the fuse member (120,120',120") is a plurality of heat sources 110 connected in series with each other can be cut off by melting by the heat transmitted from the heat source 110 when the heat generated at a higher temperature than the set value to cut off the current. .
  • the fuse member (120,120',120") may be made of lead, copper, tin, zinc, cadmium and one or more metal materials in which they are combined.
  • the fuse member (120,120',120) The material is not limited thereto, and any known material that can be used as a fuse can be applied.
  • the fuse members 120, 120', 120" may be provided in a linear shape with a predetermined length, but may be provided in a plate shape having a predetermined area as in the heat generating source 110 to reduce the possibility of breakage due to external force. Can.
  • the fuse members 120, 120', and 120" may physically connect the two heat sources 110 spaced apart from each other in various ways.
  • the fuse members 120, 120', and 120" may connect two heating sources 110 in series through the method of FIGS. 4 to 6.
  • the fuse member 120 may connect the same surface of the two heat generating sources 110 spaced apart from each other. That is, the fuse member 120 may be respectively connected to the upper surfaces of the two heat generating sources 110 spaced apart from each other as shown in FIG. 4. In addition, the fuse members 120 may be respectively connected to the lower surfaces of the two heat generating sources 110 spaced apart from each other.
  • the fuse members 120 ′ and 120 ′′ may include first fuse members 121 and 121 ′ and second fuse members 122 and 122 ′ as illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • the first fuse members 121 and 121' may be respectively connected to the upper surfaces of the two heat generating sources 110 spaced apart from each other, and the second fuse members 122 and 122' may be spaced apart from each other.
  • Each of the two heating sources 110 may be connected to the lower surfaces.
  • first fuse member (121,121') and the second fuse member (122,122') may be provided so as not to contact each other between the two heat sources 110, as shown in Figure 5, shown in Figure 6 As described above, at least a portion of the two heat sources 110 may be provided to contact each other.
  • connection method of the fuse member (120,120',120") and the heat source 110 is not limited thereto, and a method that can be melted when the set temperature is exceeded while physically interconnecting the two heat sources 110 is appropriate. can be changed.
  • the insulating member 130 may be disposed to surround a plurality of heat generators 110 arranged in series at intervals along the longitudinal direction and a fuse member 120, 120', 120" connecting the two heat generators 110 in series. have.
  • the insulating member 130 can prevent the heat generating source 110 and the fuse members 120, 120' and 120", which are conductive members, from being exposed to the outside.
  • the insulating member 130 may prevent the heat generating source 110 and the fuse members 120, 120', and 120" from being shorted through contact with other parts when contacted with other parts.
  • the heating element (100,200) having a fuse function is provided with a pair of terminal members (141,142) for applying the power supplied from the outside to the heat generating source 110 on both ends side
  • the pair of terminal members 141 and 142 may be provided so that at least a part of the length is exposed to the outside while one end is connected to the heat source 110.
  • the insulating member 130 includes a first insulating member 131 covering the upper surfaces of the heat generating source 110 and the fuse members 120, 120', and 120", the heat generating source 110, and the fuse members 120, 120', 120 ") may include a second insulating member 132 covering the lower surface, and the first insulating member 131 and the second insulating member 132 may be attached via an adhesive layer.
  • the insulating member 130 may be provided to simultaneously cover the plurality of heat sources 110 and one or more fuse members 120, 120', 120".
  • the insulating member 130 is not limited thereto, and may be formed as a single member.
  • the insulating member 130 may have insulating properties for electrical insulation, and may have heat resistance together to prevent damage caused by heat generated from the heat generating source 110.
  • the insulating member 130 may be a film member made of a resin material having insulation and heat resistance.
  • the insulating member 130 may be a known polyimide (PI) film, but is not limited thereto and may be used without limitation as long as it is a material having insulation and heat resistance.
  • PI polyimide
  • the insulating member 130 may be formed of a coating layer coated with a coating solution having insulating and heat resistance, or may be in a form in which a coating layer and a film member are combined with each other.
  • the heating element 200 having a fuse function may further include a metal sheet 150 attached via an adhesive layer to one surface of the insulating member 130 as shown in FIG. 7. Can.
  • the metal sheet 150 may be a plate-like sheet having a predetermined area, and is disposed on at least one surface of the heat generating source 110 and the insulating member 130 covering the fuse members 120, 120', and 120", thereby generating the heating element. At 200, an exposed surface exposed to the outside may be formed.
  • the metal sheet 150 can protect the heat generating source 110 from external force and maintain the shape of the heat generating source 110, and can quickly dissipate heat generated from the heat generating source 110.
  • copper or aluminum having excellent thermal conductivity may be used as the material of the metal sheet 150.
  • the material of the metal sheet 150 is not limited thereto, and any material having excellent thermal conductivity may be used without limitation.
  • the heating element 200 having a fuse function includes the above-described metal sheet 150, and when the metal sheet 150 forms an exposed surface exposed to the outside, the metal sheet 150 may be a hollow tube having an empty interior.
  • the plurality of heat sources 110, the fuse member (120,120',120") and the insulating member 130 may be in a form inserted into the hollow tube, the hollow tube through pressure It can be implemented in the form of a plate.
  • the metal sheet 150 is provided on the heating element shown in FIG. 4, the present invention is not limited thereto, and the same can be applied to the heating elements shown in FIGS. 5 and 6.
  • the heating element (100,200) having a fuse function is a plurality along the longitudinal direction so that a flow path 102 through which a fluid such as air can be formed as shown in Figures 1 and 2 It can be bent twice.
  • the heating elements 100 and 200 may be bent multiple times to alternately form the peaks 104 and the valleys 106 along the longitudinal direction.
  • the heating elements 100 and 200 having a fuse function may be formed with a flow path 102 through which a fluid such as air can pass through the hill 104 and the valley 106, The fluid may be directly heated through the heating elements 100 and 200 in the process of passing through the flow path 102.
  • the heating element 100,200 having a fuse function is a heating element 100,200 ) Can directly heat the air in the tropical phase, so that the heat transfer process can be minimized, thereby reducing the thermal resistance that can occur in the heat transfer process to increase the heat density.
  • the heating elements 100 and 200 having a fuse function widen the heat exchange area by increasing the contact area and heating area with the fluid to be heated through the flow path 102 repeatedly formed along the longitudinal direction. A large amount of heat can be secured.
  • the heating elements 100 and 200 having the above-described fuse function may be implemented as a heater unit 300 for heating a fluid.
  • the heater unit 300 may include a frame 310 for fixing the plurality of heating elements 100 and 200 described above as shown in FIG. 8.
  • the plurality of heating elements 100 and 200 may be spaced apart along the height direction of the frame 310, and both ends may be fixed to the frame 310.
  • a separate support member 320 may be disposed between the two heating elements 100 and 200 disposed along the height direction of the frame 310, and the heater unit 300 may be disposed outside the frame 310.
  • a controller 330 for controlling the overall driving of the vehicle may be provided.
  • the fluid to be heated can be directly heated through the heating element 100 in the process of passing through the flow path 102 formed in the heating elements 100 and 200, thereby shortening the heating time.
  • the above-described heating elements 100 and 200 and the heater unit 300 may be installed on the air conditioning unit side of the vehicle and applied to a vehicle air conditioning heater for heating the air sucked into the air conditioning unit side.
  • the use of the heating element and the heater unit is not limited to this, and it is revealed that any product capable of raising the temperature of the fluid through heat exchange can be applied.

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Abstract

퓨즈 기능을 갖는 발열체가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체는 전류 인가 시 발열하는 복수 개의 발열원; 양단부측이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원에 물리적으로 연결되어 상기 두 개의 발열원을 직렬연결하고, 설정온도 이상시 용단되어 상기 두 개의 발열원의 전기적인 연결을 차단하는 퓨즈부재; 및 상기 복수 개의 발열원 및 퓨즈부재를 감싸는 절연부재;를 포함한다.

Description

퓨즈 기능을 갖는 발열체 및 이를 포함하는 히터유닛
본 발명은 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자체 퓨즈 기능을 갖는 발열체 및 이를 포함하는 히터유닛에 관한 것이다.
일반적인 니크롬선을 사용하는 히터는 과열시 발화의 우려가 있다. 이에 따라 전기자동차는 난방을 위하여 PTC 소자를 이용한 히터유닛이 장착된다.
그러나 발열체로서 PTC소자를 이용하는 히터유닛은 PTC소자의 크기를 증대시키는데 한계가 있어 큰 발열량을 얻을 수 없다.
또한, PTC소자를 이용한 히터유닛은 전도체인 도전성 카본 혼합물이 PTC소자의 발열면 중 일부에만 결합되기 때문에 전도체 부위별로 온도분포가 불균일하며 방열핀에 전달되는 온도가 상이한 문제가 있다.
따라서, 균일한 온도분포를 형성하고 큰 발열량을 얻을 수 있는 발열체 및 히터유닛의 개발이 요구되고 있다.
또한, 이러한 PTC소자를 이용한 히터유닛은 발열체에서 발생된 열이 방열핀으로 전달되어 방열핀과 접촉하는 공기를 가열하는 방식이므로 발열체에서 핀으로 열이 전달되는 과정에서 열저항이 일어나기 때문에 열 밀도가 크게 떨어지는 구조적인 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 열 저항을 낮춰 열밀도를 향상시키면서도 발열과정에서 발생할 수 있는 과열에 의한 발화를 미연에 방지할 수 있는 퓨즈 기능을 갖는 발열체 및 이를 포함하는 히터유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 균일한 온도분포를 얻을 수 있고 큰 발열량을 확보할 수 있는 퓨즈 기능을 갖는 발열체 및 이를 포함하는 히터유닛을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전류 인가 시 발열하는 복수 개의 발열원; 양단부측이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원에 물리적으로 연결되어 상기 두 개의 발열원을 직렬연결하고, 설정온도 이상시 용단되어 상기 두 개의 발열원의 전기적인 연결을 차단하는 퓨즈부재; 및 상기 복수 개의 발열원 및 퓨즈부재를 감싸는 절연부재;를 포함하는 퓨즈 기능을 갖는 발열체를 제공한다.
또한, 상기 발열원은 소정의 면적을 갖는 판상의 도전성부재일 수 있다. 일례로, 상기 발열원은 비정질 리본시트, 금속시트, 칸탈 및 페칼로이 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 판상의 시트일 수 있다.
또한, 상기 퓨즈부재는 소정의 면적을 갖는 판상의 도전성부재일 수 있다. 일례로, 상기 퓨즈부재는 납, 주석, 아연, 카드뮴, 구리 및 이들이 상호 조합된 1종 이상의 금속재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 퓨즈부재는 양단부측이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원의 상면 또는 하면에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 퓨즈부재는 양단부측이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원의 상면에 각각 연결되는 제1퓨즈부재와, 양단부측이 상기 두 개의 발열원의 하면에 각각 연결되는 제2퓨즈부재를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1퓨즈부재 및 제2퓨즈부재는 상기 두 개의 제1발열원 및 제2발열원 사이에서 적어도 일부가 접촉할 수 있다.
또한, 상기 절연부재는 절연성을 갖는 필름부재일 수 있다.
또한, 상기 발열체는, 유체가 통과하는 유로가 형성될 수 있도록 길이방향을 따라 복수 회 절곡형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 발열체는, 길이방향을 따라 산부와 골부가 교대로 형성되도록 복수 회 절곡형성될 수 있고, 상기 유로는 상기 산부 및 골부에 의해 형성되는 공간일 수 있다.
또한, 상기 발열체는 상기 절연부재의 일면에 접착층을 매개로 부착되는 금속시트를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 퓨즈 기능을 갖는 발열체를 포함하는 히터유닛을 제공한다.
본 발명에 의하면, 발열체 자체에 퓨즈 기능이 내장되기 때문에 전원 인가시 발열하는 복수 개의 발열원이 설정온도 이상의 고온으로 발열하는 경우 용단됨으로써 전류가 흐르는 것을 차단하여 과열에 의한 발화 현상을 미연에 방지할 수 있다. 이를 통해, 컨트롤러의 고장이 발생하더라도 히터 자체를 보호할 수 있다.
또한, 본 발명은 발열체가 면상으로 구현됨으로써 열 저항을 낮춰 발열효율을 높일 수 있고 반응성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체를 나타낸 개략도,
도 2는 도 1을 정면에서 바라본 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체가 펼쳐진 상태를 나타낸 도면,
도 4는 도 3의 A-A 방향 단면도로서, 두 개의 발열원과 퓨즈부재의 연결관계를 나타낸 도면,
도 5는 도 3의 A-A 방향 단면도로서, 두 개의 발열원과 퓨즈부재의 연결관계를 나타낸 다른 형태를 나타낸 도면,
도 6은 도 3의 A-A 방향 단면도로서, 두 개의 발열원과 퓨즈부재의 연결관계를 나타낸 또 다른 형태를 나타낸 도면,
도 7은 도 4에서 절연부재의 외면에 금속시트가 적용된 상태를 나타낸 도면, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체가 히터로 구현된 경우를 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 복수 개의 발열원(110), 퓨즈부재(120,120',120") 및 절연부재(130)를 포함한다.
상기 복수 개의 발열원(110)은 전원인가시 발열하여 열을 발생할 수 있다. 이와 같은 복수 개의 발열원(110)은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 발열체(100,200)의 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 이격배치될 수 있으며, 상기 퓨즈부재(120,120',120")를 매개로 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 상기 복수 개의 발열원(110)은 상기 발열체(100,200)의 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 이격배치될 수 있으며, 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)은 상기 퓨즈부재(120,120',120")를 매개로 직렬연결될 수 있다.
이에 따라, 외부로부터 전원이 인가되는 경우 상기 복수 개의 발열원(110)은 퓨즈부재(120,120',120")를 매개로 서로 전기적으로 연결됨으로써 발열될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 발열원(110)은 소정의 면적을 갖는 판상으로 구비될 수 있다. 즉, 상기 발열원(110)은 전원인가시 열을 발생하는 판상의 도전성부재일 수 있다.
비제한적인 일례로써, 상기 발열원(110)은 비정질 리본시트가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 비정질 리본시트는 비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 리본시트일 수 있다. 또한, 상기 발열원(110)은 소정의 면적을 갖는 판상의 금속시트일 수 있으며, 상기 금속시트로는 알루미늄이나 구리 등이 사용될 수 있다.
더불어, 상기 발열원(110)은 반복적인 열피로 노출에 따른 결정화를 방지할 수 있도록 칸탈 및 페칼로이 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 판상의 도전성부재일 수도 있다.
그러나 상기 발열원(110)의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며, 선형의 도전성부재가 소정의 패턴으로 배열되어 판상 또는 면상의 형태로 구현될 수도 있으며, 발열원이 면상 또는 판상의 형태로 구현될 수 있다면 히터로 사용될 수 있는 공지의 발열원이 모두 적용될 수 있다.
여기서, 상기 발열체(100,200)를 구성하는 복수 개의 발열원(110)은 서로 동일한 면적을 갖도록 구비될 수도 있고 서로 다른 면적을 갖도록 구비될 수도 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 소정의 면적을 갖는 복수 개의 발열원(110)이 상기 퓨즈부재(120,120',120")를 매개로 서로 전기적으로 연결된 면상의 발열체로 구현될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 전원인가시 소정의 면적을 갖는 발열원(110)이 동시에 발열될 수 있음으로써 발열면적을 증가시킬 수 있으며, 증가된 발열면적을 통해 공기와의 열교환면적을 넓힐 수 있으므로 반응성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 각각의 발열원(110)에서 소정의 면적으로 열이 발생할 수 있음으로써 전체길이가 증가되더라도 위치에 상관없이 균일한 발열온도를 구현할 수 있다.
상기 퓨즈부재(120,120',120")는 상기 발열체(100,200)의 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)을 물리적으로 연결할 수 있다. 이를 통해, 상기 퓨즈부재(120,120',120")는 상술한 바와 같이 두 개의 발열원(110)을 직렬연결할 수 있다.
이때, 상기 퓨즈부재(120,120',120")는 전원 인가시 발열하는 복수 개의 발열원(110)이 설정온도 이상의 고온으로 발열하는 경우 용단됨으로써 복수 개의 발열원(110) 측에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 상기 퓨즈부재(120,120',120")를 통해 자체에 전류차단기능이 구현됨으로써 과열에 의한 발화를 미연에 방지할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 자체에 전류차단기능이 내장되기 때문에, 외부의 컨트롤러, 일례로 히터 컨트롤러의 고장이 발생하더라도 상기 퓨즈부재(120,120',120")를 통해 자체 보호 기능이 작동될 수 있음으로써 안정성을 높일 수 있다.
여기서, 상기 퓨즈부재(120,120',120")는 서로 직렬연결된 복수 개의 발열원(110)이 설정값 이상의 높은 온도로 발열하는 경우 상기 발열원(110)으로부터 전달된 열에 의해 녹아 끊어짐으로써 전류를 차단할 수 있다.
일례로, 상기 퓨즈부재(120,120',120")는 납, 구리, 주석, 아연, 카드뮴 및 이들이 상호 조합된 1종 이상의 금속재질로 이루어질 수 있다. 그러나 상기 퓨즈부재(120,120',120")의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며 퓨즈로서 사용될 수 있는 공지의 재질이 모두 적용될 수 있다.
더불어, 상기 퓨즈부재(120,120',120")는 소정의 길이를 갖는 선형으로 구비될 수도 있으나, 외력에 의한 파단가능성을 줄일 수 있도록 상기 발열원(110)과 마찬가지로 소정의 면적을 갖는 판상으로 구비될 수 있다.
이와 같은 퓨즈부재(120,120',120")는 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)을 다양한 방식으로 물리적으로 연결할 수 있다.
일례로, 상기 퓨즈부재(120,120',120")는 도 4 내지 도 6의 방식을 통해 두 개의 발열원(110)을 직렬연결할 수 있다.
구체적으로, 상기 퓨즈부재(120)는 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)의 동일면을 연결할 수 있다. 즉, 상기 퓨즈부재(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)의 상면에 각각 연결될 수 있다. 또한, 상기 퓨즈부재(120)는 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)의 하면에 각각 연결될 수 있다.
다른 예로써, 상기 퓨즈부재(120',120")는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1퓨즈부재(121,121')와 제2퓨즈부재(122,122')를 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 제1퓨즈부재(121,121')는 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)의 상면에 각각 연결될 수 있으며, 상기 제2퓨즈부재(122,122')는 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원(110)의 하면에 각각 연결될 수 있다.
이를 통해, 상기 제1퓨즈부재(121,121') 및 제2퓨즈부재(122,122') 중 어느 하나가 두 개의 발열원(110)으로부터 물리적으로 분리되더라도 다른 하나의 퓨즈부재는 두 개의 발열원(110)과 물리적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다. 이로 인해, 상기 퓨즈부재(120',120")를 통해 전기적으로 연결되는 복수 개의 발열원(110) 사이의 통전안정성을 높일 수 있다.
이때, 상기 제1퓨즈부재(121,121') 및 제2퓨즈부재(122,122')는 도 5에 도시된 바와 같이 두 개의 발열원(110) 사이에서 서로 접촉되지 않도록 구비될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 두 개의 발열원(110) 사이에서 적어도 일부가 서로 접촉하도록 구비될 수도 있다.
그러나 상기 퓨즈부재(120,120',120")와 발열원(110)의 연결방식을 이에 한정하는 것은 아니며, 두 개의 발열원(110)을 물리적으로 상호 연결하면서 설정온도 이상시 용단될 수 있는 방식이라면 적절하게 변경될 수 있다.
상기 절연부재(130)는 길이방향을 따라 간격을 두고 일렬로 배치되는 복수 개의 발열원(110)과 두 개의 발열원(110)을 직렬연결하는 퓨즈부재(120,120',120")를 감싸도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 절연부재(130)는 도전성부재인 발열원(110) 및 퓨즈부재(120,120',120")가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 상기 절연부재(130)는 다른 부품과의 접촉시 상기 발열원(110) 및 퓨즈부재(120,120',120")가 다른 부품과의 접촉을 통해 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 양 단부측에 외부로부터 공급되는 전원을 상기 발열원(110) 측에 인가하기 위한 한 쌍의 단자부재(141,142)가 구비될 수 있으며, 상기 한 쌍의 단자부재(141,142)는 일단이 상기 발열원(110)과 연결되면서 적어도 일부의 길이가 외부로 노출되도록 구비될 수 있다.
일례로, 상기 절연부재(130)는 상기 발열원(110) 및 퓨즈부재(120,120',120")의 상면을 덮는 제1절연부재(131)와 상기 발열원(110) 및 퓨즈부재(120,120',120")의 하면을 덮는 제2절연부재(132)를 포함할 수 있으며, 상기 제1절연부재(131) 및 제2절연부재(132)는 접착층을 매개로 부착될 수 있다.
더불어, 상기 절연부재(130)는 복수 개의 발열원(110) 및 하나 이상의 퓨즈부재(120,120',120")를 동시에 덮도록 구비될 수 있다.
그러나 상기 절연부재(130)를 이에 한정하는 것은 아니며, 하나의 부재로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 절연부재(130)는 전기적인 절연을 위하여 절연성을 가질 수 있으며, 상기 발열원(110)에서 발생된 열에 의한 손상이 방지될 수 있도록 내열성을 함께 가질 수 있다.
일례로, 상기 절연부재(130)는 절연성 및 내열성을 갖는 수지재질로 이루어진 필름부재일 수 있다. 비제한적인 일례로써, 상기 절연부재(130)는 공지의 폴리이미드(PI) 필름일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 절연성 및 내열성을 갖는 재질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
더불어, 상기 절연부재(130)는 절연성 및 내열성을 갖는 코팅액이 도포된 코팅층으로 형성될 수도 있으며, 코팅층과 필름부재가 서로 조합된 형태일 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(200)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 절연부재(130)의 일면에 접착층을 매개로 부착되는 금속시트(150)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 금속시트(150)는 소정의 면적을 갖는 판상의 시트일 수 있으며, 상기 발열원(110) 및 퓨즈부재(120,120',120")를 덮는 절연부재(130)의 적어도 일면에 배치됨으로써 상기 발열체(200)에서 외부로 노출되는 노출면을 형성할 수 있다.
이를 통해, 상기 금속시트(150)는 상기 발열원(110)을 외력으로부터 보호하고 발열원(110)의 형상을 유지할 수 있으며, 상기 발열원(110)으로부터 발생된 열을 빠르게 분산시킬 수 있다.
일례로, 상기 금속시트(150)의 재질로는 열전도도가 우수한 구리 또는 알루미늄 등이 사용될 수 있다. 그러나 상기 금속시트(150)의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며 열전도도가 우수한 재질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(200)가 상술한 금속시트(150)를 포함하고, 상기 금속시트(150)가 외부로 노출되는 노출면을 형성하는 경우 상기 금속시트(150)는 내부가 빈 중공형의 튜브일 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 복수 개의 발열원(110), 퓨즈부재(120,120',120") 및 절연부재(130)는 상기 중공형의 튜브에 삽입된 형태일 수 있으며, 상기 중공형의 튜브는 가압을 통해 판상으로 구현될 수 있다.
도면에는, 상기 금속시트(150)가 도 4에 도시된 발열체에 구비되는 것을 도시하였지만, 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 도 5 및 도 6에 도시된 발열체에도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 공기와 같은 유체가 통과하는 유로(102)가 형성될 수 있도록 길이방향을 따라 복수 회 절곡형성될 수 있다.
즉, 상기 발열체(100,200)는 길이방향을 따라 산부(104)와 골부(106)가 교대로 형성되도록 복수 회 절곡형성될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 산부(104)와 골부(106)를 통해 공기와 같은 유체가 통과할 수 있는 유로(102)가 형성될 수 있으며, 유체는 상기 유로(102)를 통과하는 과정에서 발열체(100,200)를 통해 직접 가열될 수 있다.
이에 따라, 발열체에서 발생된 열이 방열핀으로 전달되고 가열대상인 공기가 방열핀과의 접촉을 통해 가열되던 종래와는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 발열체(100,200)가 열대상인 공기를 직접 가열할 수 있기 때문에 열전달 과정이 최소화될 수 있음으로써 열전달과정에서 일어날 수 있는 열저항을 줄여 열밀도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시예의 일 실시예에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 길이방향을 따라 반복적으로 형성되는 유로(102)를 통해 가열대상인 유체와의 접촉면적 및 가열면적이 넓어짐으로써 열교환면적을 넓혀 큰 발열량을 확보할 수 있다.
한편, 상술한 퓨즈 기능을 갖는 발열체(100,200)는 유체를 가열하기 위한 히터유닛(300)으로 구현될 수 있다.
일례로, 상기 히터유닛(300)은 도 8에 도시된 바와 같이 상술한 복수 개의 발열체(100,200)를 고정하기 위한 프레임(310)을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 복수 개의 발열체(100,200)는 상기 프레임(310)의 높이 방향을 따라 이격배치될 수 있으며, 양단부가 프레임(310)에 고정될 수 있다.
이와 같은 경우, 프레임(310)의 높이 방향을 따라 배치되는 두 개의 발열체(100,200) 사이에는 별도의 지지부재(320)가 배치될 수 있으며, 상기 프레임(310)의 외측에는 상기 히터유닛(300)의 전반적인 구동을 제어하기 위한 컨트롤러(330)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 발열체(100,200)는 전술한 구성이 모두 채용될 수 있다.
이를 통해, 가열대상인 유체는 상기 발열체(100,200)에 형성된 유로(102)를 통과하는 과정에서 상기 발열체(100)를 통해 직접 가열될 수 있음으로써 승온시간이 단축될 수 있다.
상술한 발열체(100,200) 및 히터유닛(300)은 차량의 공조장치 측에 설치되어 상기 공조장치 측으로 흡입된 공기를 가열하기 위한 차량용 공조히터에 적용될 수도 있다. 그러나 상기 발열체 및 히터유닛의 용도를 이에 한정하는 것은 아니며, 열교환을 통해 유체의 온도가 승온되는 제품이라면 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 전류 인가 시 발열하는 복수 개의 발열원;
    양단부측이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원에 물리적으로 연결되어 상기 두 개의 발열원을 직렬연결하고, 설정온도 이상시 용단되어 상기 두 개의 발열원의 전기적인 연결을 차단하는 퓨즈부재; 및
    상기 복수 개의 발열원 및 퓨즈부재를 감싸는 절연부재;를 포함하는 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발열원은 소정의 면적을 갖는 판상의 도전성부재인 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 퓨즈부재는 소정의 면적을 갖는 판상의 도전성부재인 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 퓨즈부재는 양단부측이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원의 상면 또는 하면에 각각 연결되는 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 퓨즈부재는 양단부측이 서로 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 발열원의 상면에 각각 연결되는 제1퓨즈부재와, 양단부측이 상기 두 개의 발열원의 하면에 각각 연결되는 제2퓨즈부재를 포함하는 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1퓨즈부재 및 제2퓨즈부재는 상기 두 개의 발열원 사이에서 적어도 일부가 접촉하는 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 절연부재는 절연성을 갖는 필름부재인 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발열체는, 유체가 통과하는 유로가 형성될 수 있도록 길이방향을 따라 복수 회 절곡형성되는 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 발열체는, 길이방향을 따라 산부와 골부가 교대로 형성되도록 복수 회 절곡형성되고,
    상기 유로는 상기 산부 및 골부에 의해 형성되는 공간인 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 발열체는 상기 절연부재의 일면에 접착층을 매개로 부착되는 금속시트를 더 포함하는 퓨즈 기능을 갖는 발열체.
  11. 청구항 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 퓨즈 기능을 갖는 발열체를 포함하는 히터유닛.
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