WO2020159122A1 - 피티씨 히터 - Google Patents

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WO2020159122A1
WO2020159122A1 PCT/KR2020/000769 KR2020000769W WO2020159122A1 WO 2020159122 A1 WO2020159122 A1 WO 2020159122A1 KR 2020000769 W KR2020000769 W KR 2020000769W WO 2020159122 A1 WO2020159122 A1 WO 2020159122A1
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heat
ptc
ptc element
heat dissipation
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PCT/KR2020/000769
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김종수
이동원
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Hanon Systems Corp
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Hanon Systems Corp
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    • F24H2250/04—Positive temperature coefficients [PTC]; Negative temperature coefficients [NTC]
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • An embodiment relates to a PTC heater. More specifically, it relates to a PTC heater that increases the efficiency of heat dissipation by changing the structure of the heat dissipation unit.
  • PTC element heating part is a kind of device that has the characteristic that the electric resistance value increases as the temperature rises, and is widely used in temperature sensors or constant temperature heating elements due to the stability accompanied by the above characteristics.
  • the PTC element heating part prevents itself from being increased to a certain temperature or higher, it does not need to provide a separate temperature control device or safety device, and thus has the advantage of reducing the number of parts required and manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic view of a conventional PTC heater 10 in the form of a perspective view
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a part II of FIG. 1, wherein the PTC element heating unit 11 and the terminal plate of the PTC heater 10 are (11-2), an exploded view of one cell including an aluminum tube 14, a guide 11-1, an insulating paper 13, and a radiating fin 12.
  • the PTC element heating unit 11 when a current is applied to the PTC element heating unit 11 by the terminal plate 11-2, the PTC element heating unit 11 generates heat. The generated heat is transmitted to the heat dissipation fin 12 located at the top or the heat dissipation fin (not shown) located at the bottom through the aluminum tube 14, and the heat dissipation fin 12 receiving heat is PTC to the fluid by exchanging heat with the introduced fluid The heat generated from the element heating unit 11 is transferred.
  • the performance of the heat dissipation fin determines the heating performance of the vehicle, and efforts to increase the heat exchange effect of the heat dissipation fin have been continuously conducted.
  • the embodiment aims to increase the heat exchange performance by changing the structure of the heat dissipation unit while minimizing waste of material.
  • the PTC element heat generating portion to generate heat; It is provided in a pair and disposed on both sides of the PTC element heating portion so as to contact the PTC element heating portion, a heat sink having a plurality of flow holes; including, connected to one side of the flow hole is bent into the space between the heat sink A heat sink fin may be provided.
  • the flow hole has a rectangular shape having different lengths and widths, and the heat dissipation fins may be connected to short sides.
  • the flow hole may be arranged in a plurality of columns or a plurality of rows.
  • the heat dissipation fin may be characterized in that it is bent to fix the PTC element heating unit.
  • the heat dissipation fins of the flow holes arranged in the same row may be arranged in the same direction.
  • the heat sink includes a first heat sink and a second heat sink disposed to face each other, and the first flow hole formed in the first heat sink and the second flow hole formed in the second heat sink face each other. It can be characterized by being arranged.
  • the first heat dissipation fin installed on the first heat sink and the second heat dissipation fin installed on the second heat dissipation plate are positioned at opposite positions with diagonal lines. It can be characterized by being bent into a space between.
  • the maximum depth at which the first heat sink fin and the second heat sink fin are bent may be smaller than a separation distance between the first heat sink and the second heat sink.
  • the PTC element heating unit is a PTC element, a current supply unit disposed on the PTC element to supply current, an insulator disposed on the current supply unit, and the PTC element, the current supply unit and the insulator sequentially disposed It includes a tube for receiving, the first heat sink and the second heat sink may be disposed in the first row of the flow hole of the heat sink in contact with the heating surface of the PTC element, the heat sink fins.
  • the embodiment it is possible to increase the thermal shearing efficiency through the improvement of the structure of the heat dissipation unit, and to uniformize the surface temperature of the heat dissipation unit.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic view of a conventional PTC heater in the form of a perspective view
  • FIG. 3 is a perspective view of a PTC heater according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of Figure 3
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the heat dissipation component of Figure 3,
  • Figure 6 is an enlarged view of Figure 3
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line A-A ⁇ of the heat dissipation component of FIG. 6;
  • FIG. 8 is an embodiment of a heat dissipation unit that is a component of FIG. 3,
  • FIG. 9 is a view showing an embodiment of a heat dissipation fin that is a component of FIG. 3.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • a component when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
  • the upper (upper) or lower (lower) when described as being formed or disposed in the “upper (upper) or lower (lower)” of each component, the upper (upper) or lower (lower) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
  • FIG. 3 is a perspective view of a PTC heater according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 3
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the heat dissipation component of FIG. 3.
  • the PTC heater 1 may include a housing part 30, a PTC element heating part 100 and a heat sink 200.
  • the housing part 30 may fix the positions of the PTC element heating part and the heat sink 200.
  • a plurality of terminals 33 for supplying power to the PTC element heating unit 100 may be provided inside the housing unit 30.
  • Holders 32 are provided on both sides of the heat sink 200 to fix the heat sink 200 and the heat generating unit 100 of the PTC element, and the housing 31 is connected to the side where the terminal 33 is connected to provide an overall structure. Can be fixed.
  • the PTC element heating unit 100 may generate heat by receiving power.
  • the PTC device heating unit 100 may include a PTC device 110, a guide unit 111, a current supply unit 120, an insulator 130 and a tube 140.
  • PTC Pressure Temperature coefficient
  • the PTC element 110 prevents itself from being increased above a certain temperature, it does not need to have a separate temperature control device or safety device, and thus has the advantage of reducing the number of parts required and manufacturing cost. Since the PTC device 110 corresponds to a known technology, the following description is omitted.
  • a plurality of PTC elements 110 are provided, and may be spaced apart at regular intervals to increase heat transfer efficiency with the heat sink 200.
  • the guide part 111 is provided in an elongate shape and can fix a plurality of PTC elements 110.
  • a fixing hole for fixing the PTC element 110 may be formed in the guide part 111, and the shape of the fixing hole may be modified according to the shape of the PTC element 110.
  • the current supply unit 120 is disposed on the top of the PTC device 110 and may be in electrical contact with the PTC device 110 to transfer current flowing from the outside to the PTC device 110.
  • the current supply unit 120 is in electrical contact with the terminal 33 disposed in the housing unit 30 and may be provided in an elongated shape. The current supplied from the current supply unit 120 may generate heat in the PTC device 110.
  • the insulator 130 is disposed on the upper portion of the current supply unit 120 and configured for electrical insulation to prevent the current supplied from the current supply unit 120 from being directly transmitted to the heat sink 200 to be applied to the PTC element 110 Element.
  • the insulator 130 may be provided in an elongated structure that is equal to or larger than the size of the current supply unit 120 to block contact with the heat sink 200. When the current flows without being cut off, damage to other devices may occur or power may be lost.
  • the insulator 130 does not have electrical conductivity with respect to electricity, but preferably has heat conductivity with respect to heat. This is to prevent the insulator 130 from transmitting current and to transfer heat generated from the PTC element 110 to the heat sink 200.
  • insulating paper such as insulating paper, condenser paper, kraft paper, cable paper, absorbent paper, red rope paper, and fish paper can be used, and glass, polyethylene, deflon, and oxidized ceramics can be used as materials for electrical insulation.
  • glass, polyethylene, deflon, and oxidized ceramics can be used as materials for electrical insulation.
  • the tube 140 may accommodate the PTC device, the power supply, and the insulator 130 sequentially arranged.
  • the tube 140 is made of a metal material used to transfer heat generated from the PTC device 110, and may have an internal space for accommodating components.
  • the tube 140 may be provided in a removable structure.
  • the heat sink 200 may be provided in a cylindrical shape having a square cross-section for making surface contact, and may be provided in a separate structure to facilitate receiving of components.
  • the heat sink 200 may be provided in a pair to contact the PTC element heating unit 100 so as to face each other.
  • the heat sink 200 may include a contact portion in contact with the PTC element heating portion 100 and an emission portion in which heat transferred through the contact portion is released.
  • the discharge portions on both sides of the contact portion are formed with a plurality of flow holes 210, and heat radiation fins 230 may be connected to one side of the flow holes 210.
  • the heat sink 200 is bent into a space formed by a combination of a pair of heat sink 200, and may exchange heat with a fluid (air) passing through the heat sink 200.
  • the discharge portion in which the flow hole 210 and the heat radiation fin 230 are disposed may be provided symmetrically left and right based on the contact portion to uniformly discharge heat transferred to both sides.
  • the heat dissipation fin 230 is bent into a space between which the heat dissipation plate 200 is formed to increase the contact time with the fluid to increase heat exchange efficiency.
  • the heat sink fin 230 was configured to be removed when the conventional heat sink 200 was manufactured. However, in the present invention, rather than removing the entire hole shape when forming the flow hole 210, one side can be cut to maintain a state connected to the heat sink 200 and bent it to be disposed as an interspace. Through this, a heat dissipation fin 230 can be manufactured without requiring a separate component for manufacturing the heat dissipation fin 230.
  • the flow hole 210 may be provided in a shape of a rectangle having a different length and width.
  • the heat dissipation fins can be connected to a short-length side to release the transferred heat to the outside.
  • the flow hole 210 formed in the heat sink 200 may be arranged to have a plurality of columns or rows. This is to expand the maximum heat exchange area within a given area. In one embodiment, the flow hole 210 may be provided with a plurality of preceding rows and columns in the heat sink 200.
  • the heat sink 200 includes a first heat sink 200a and a second heat sink 200b disposed to face each other, and includes a first flow hole 210a and a second heat sink 200b formed in the first heat sink 200a.
  • the second flow holes 210b formed in the holes may be disposed to face each other. This is to form a flow of fluid passing through the flow hole 210.
  • FIG. 6 is an enlarged view of FIG. 3
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A′ of the component of FIG. 6, and
  • FIG. 8 is another embodiment of a heat sink of the component of FIG. 3.
  • heat dissipation fins 230 disposed in a plurality of rows of the first heat dissipation plate 200a and the second heat dissipation plate 200b may be alternately disposed in the flow hole 210.
  • the space between the first heat sink 200a and the second heat sink 200b is limited in size.
  • the heat dissipation fins 230 are arranged in the first row in the same row in the first heat dissipation plate 200a in order to dispose the heat dissipation fins 230 in such a limited space, the heat dissipation fins 230 are not present in the second row, and the third A heat dissipation fin 230 may be disposed in the heat.
  • the heat sink fins 230 do not exist in the first row of the second heat sink 200b, and the heat sink fins 230 may be disposed in the second row.
  • the space can be arranged without interference from the heat sink fins 230 disposed on the first heat sink 200a and the second heat sink 200b. It can be used efficiently.
  • the first heat dissipation fin 230a and the second heat dissipation fin 230b may be bent toward the same space.
  • the first heat dissipation fins 230a and the second heat dissipation fins 230b may be disposed at opposite positions in diagonal lines. This is because the heat exchange area increases as the area of the heat dissipation fins 230 disposed in the space increases.
  • the length of the heat dissipation fin 230 is not limited, but the maximum depth d in which the first heat dissipation fin 230a and the second heat dissipation fin 230b are bent to prevent interference with each other is the first heat dissipation plate 200a and the 2 It is preferable to bend smaller than the separation distance (D) of the heat sink (200b).
  • the inflowing air may increase heat exchange efficiency while moving to the space where the first heat dissipation fins 230a and the second heat dissipation fins 230b face each other.
  • the heat dissipation fins 230 of the flow holes 210 disposed in the same row may be disposed in the same direction.
  • the heat dissipation fins 230 disposed in the flow hole 210 in a row adjacent to the PTC element heating unit 100 may be arranged to protrude in the same direction of the flow hole 210. This is to increase the efficiency of heat dissipation.
  • the heat dissipation fin 230 is arranged to be bent in the flow hole 210 closest to the PTC device generating heat, thereby increasing heat exchange efficiency.
  • a heat sink fin 230 may be disposed throughout the flow hole 210 disposed in the first row of the first heat sink 200a.
  • FIG. 9 is a view showing an embodiment of a heat dissipation fin that is a component of FIG. 3.
  • the heat dissipation fins may be bent to fix the PTC element heating unit 100.
  • the PTC element heating unit 100 is disposed between the heat sinks 200 disposed to face each other, and heat emitted from the PTC element heating unit 100 may be discharged to the outside through the heat sink 200.
  • the PTC element heating unit 100 may be fixed through a heat radiation fin 230.
  • the first heat dissipation fins 230a and the second heat dissipation fins 230b may be alternately bent to surround one side of the PTC element heating unit 100.
  • the heat dissipation fin 230 may fix the PTC element heat generating portion 100 and simultaneously directly contact the PTC element heat generating portion 100 to increase heat dissipation efficiency.

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Abstract

본 발명은 열을 방생시키는 PTC 소자 발열부, 한 쌍으로 마련되어 상기 PTC 소자 발열부와 접촉하도록 상기 PTC 소자 발열부의 양측에 각각 배치되며, 복수의 유동홀을 구비하는 방열판을 포함하며, 상기 유동홀의 일측에 연결되어 상기 방열판 사이 공간으로 절곡되는 방열핀이 구비되는 피티씨 히터를 제공한다.

Description

피티씨 히터
실시예는 피티씨 히터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 방열부의 구조를 변경하여 방열 효율을 증대하는 피티씨 히터에 관한 것이다.
PTC(Positive Temperature coefficient) 소자 발열부는 온도의 상승에 따라 전기저항 값이 증가하는 특성을 가진 소자의 일종으로서, 위와 같은 특징이 수반하는 안정성 때문에 온도 센서 또는 정온 발열체 등에 널리 쓰인다. 특히 차량 사고 발생 시 과도한 열 발생에 의한 화재의 우려가 없어, 차량 공조장치에서 냉각수 또는 공기의 가열장치에 많이 쓰이고 있다. PTC 소자 발열부는 자체적으로 특정 온도 이상으로 증가되는 것을 막기 때문에, 사용 시 별도의 온도 제어장치 또는 안전 장치를 구비할 필요가 없어서 필요한 부품의 수 및 제작비용을 감소시키는 장점을 가진다.
이러한 PTC 소자 발열부는 차량 공조 장치용 히터에 사용되고 있으며, 저열원 엔진(디젤)의 경우 온수 히터 후방에 저전압 PTC 소자 발열부를 적용하여 난방 성능을 향상시키는 부품으로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 PTC 히터(10)의 개략적인 모습을 사시도의 형식으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 II 부분의 분해 사시도로서 PTC 히터(10) 중 PTC 소자 발열부(11), 단자판(11-2), 알루미늄 튜브(14), 가이드(11-1), 절연지(13) 및 방열핀(12)을 포함하는 하나의 셀에 대한 분해도이다.
종래의 PTC 히터(10)의 개략적인 작동 과정을 살펴보면, 우선 단자판(11-2)에 의해 PTC 소자 발열부(11)에 전류가 인가되면 PTC 소자 발열부(11)는 열을 발생시키게 된다. 발생된 열은 알루미늄 튜브(14)를 통해서 상부에 위치한 방열핀(12) 또는 하부에 위치한 방열핀(미도시)에 전달되며, 열을 전달받은 방열핀(12)은 유입된 유체와 열교환을 함으로써 유체에 PTC 소자 발열부(11)로부터 발생된 열을 전달하게 된다.
이러한, 방열핀의 성능는 차량의 난방성능을 좌우하는 바, 방열핀의 열교환 효과를 증대시키키 위한 노력이 지속적으로 진행되고 있다.
실시예는 재료의 낭비를 최소화하면서 방열부의 구조를 변경하여 열교환 성능을 증대하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는, 열을 방생시키는 PTC 소자 발열부; 한 쌍으로 마련되어 상기 PTC 소자 발열부와 접촉하도록 상기 PTC 소자 발열부의 양측에 각각 배치되며, 복수의 유동홀을 구비하는 방열판;을 포함하며, 상기 유동홀의 일측에 연결되어 상기 방열판 사이 공간으로 절곡되는 방열핀이 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 유동홀은 가로 세로의 길이가 다른 직사각형의 형상을 구비하며, 상기 방열핀은 짧은 길이의 변에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 유동홀은 복수의 열 또는 복수의 행으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
*바람직하게는, 상기 방열핀은 상기 PTC 소자 발열부를 고정하도록 절곡되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 동일한 행에 배치되는 상기 유동홀의 방열핀은 동일한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 방열판은 서로 마주보도록 배치되는 제1 방열판과 제2 방열판을 포함하며, 상기 제1 방열판에 형성되는 제1 유동홀과 상기 제2 방열판에서 형성되는 제2 유동홀은 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판의 복수의 열에 배치되는 상기 방열핀은 동일행에서 교대로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 유동홀과 상기 제2 유동홀이 마주보는 경우, 상기 제1 방열판에 설치되는 제1 방열핀과 상기 제2 방열판에 설치되는 제2 방열핀은 사선으로 마주보는 위치에서 상기 방열판의 사이 공간으로 절곡되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 방열핀과 상기 제2 방열핀이 절곡되는 최대 깊이는 상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판의 이격거리보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 PTC 소자 발열부는 PTC 소자, 상기 PTC 소자 상부에 배치되어 전류를 공급하는 전류공급부, 상기 전류공급부 상부에 배치되는 절연체, 및 순차적으로 배치되는 상기 PTC 소자, 상기 전류공급부 및 상기 절연체를 수용하는 튜브를 포함하며, 상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판 중 상기 PTC 소자의 발열면과 접촉하는 방열판의 상기 유동홀 중 제1 행에는 방열핀이 배치될 수 있다.
상기 PTC 소자 발열부를 기준으로 상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판의 상기 유동홀 및 상기 방열핀은 대칭으로 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따르면, 방열부의 구조개선을 통해 열전단 효율을 증대하고, 방열부 표면온도를 균일화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 PTC 히터의 개략적인 모습을 사시도의 형식으로 나타낸 도면이며,
도 2는 도 1의 II 부분의 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피티씨 히터의 사시도이고,
도 4는 도 3의 분해 사시도이고,
도 5는 도 3의 구성요소인 방열부의 분해사시도이고,
도 6은 도 3의 확대도이고,
도 7은 도 6의 구성요소인 방열부의 A-A` 단면도이고,
도 8은 도 3의 구성요소인 방열부의 실시예이고,
도 9는 도 3의 구성요소인 방열핀의 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
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 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3 내지 도 8은, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피티씨 히터의 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 도 3의 구성요소인 방열부의 분해사시도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피티씨 히터(1)는 하우징부(30), PTC 소자 발열부(100) 및 방열판(200)을 포함할 수 있다.
하우징부(30)는 PTC 소자 발열부와 방열판(200)의 위치를 고정할 수 있다.
하우징부(30) 내부에는 PTC 소자 발열부(100)로 전력을 공급하기 위한 복수의 터미널(33)이 구비될 수 있다. 방열판(200)의 양측에는 홀더(32)가 구비되어 방열판(200) 및 PTC 소자 발열부(100)를 고정할 수 있으며, 터미널(33)이 연결되는 측에는 하우징(31)이 연결되어 전체 구조를 고정할 수 있다.
PTC 소자 발열부(100)는 전력을 공급받아 열을 발생시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, PTC 소자 발열부(100)는 PTC 소자(110), 가이드부(111), 전류공급부(120), 절연체(130) 및 튜브(140)를 포함할 수 있다.
PTC(Positive Temperature coefficient) 소자는 온도의 상승에 따라 전기저항 값이 증가하는 특성을 가진 소자의 일종으로서, 위와 같은 특징이 수반하는 안정성 때문에 온도 센서 또는 정온 발열체 등에 널리 쓰인다.
PTC 소자(110)는 자체적으로 특정 온도 이상으로 증가되는 것을 막기 때문에, 사용 시 별도의 온도 제어장치 또는 안전 장치를 구비할 필요가 없어서 필요한 부품의 수 및 제작비용을 감소시키는 장점을 가진다. 이러한, PTC 소자(110)는 이미 공지의 기술에 해당하는 바 이하 설명을 생략한다.
본 발명에서 PTC 소자(110)는 복수로 마련되며, 방열판(200)으로 열전달 효율을 증대하기 위해 일정간격으로 이격 배치될 수 있다.
가이드부(111)는 세장형으로 마련되며, 복수의 PTC 소자(110)를 고정할 수 있다. 일실시예로, 가이드부(111)에는 PTC 소자(110)를 고정하기 위한 고정홀이 형성될 수 있으며, 고정홀의 형상은 PTC 소자(110)의 형상에 따라 변형실시될 수 있다.
전류공급부(120)는 PTC 소자(110)의 상부에 배치되며, PTC 소자(110)와 전기적으로 접촉하여 외부에서 유입되는 전류를 PTC 소자(110)로 전달할 수 있다. 전류공급부(120)는 하우징부(30)에 배치되는 터미널(33)과 전기적으로 접촉되며, 세장형의 형상으로 구비될 수 있다. 전류공급부(120)에서 공급되는 전류는 PTC 소자(110)에 열을 발생시킬 수 있다.
절연체(130)는 전류공급부(120)의 상부에 배치되어 PTC 소자(110)에 인가되기 위해 전류공급부(120)로부터 공급되는 전류가 방열판(200)으로 직접 전달되는 것을 방지하는 전기적 절연을 위한 구성요소이다. 절연체(130)는 전류공급부(120)의 크기와 같거나 큰 세장형의 구조로 마련되어, 방열판(200)과 접촉을 차단할 수 있다. 전류가 차단되지 않고 흐르게 되는 경우타장치의 파손이 생기거나, 전력의 손실이 발생할 수 있다.
일실시예로, 절연체(130)는 절연부재는 전기에 대해서는 전기에 대해서는 전기전도성을 가지지 않지만 열에 대해서는 열전도성을 가지는 것이 바람직하다. 이는 절연체(130)가 전류가 전달되는 것을 차단함과 동시에 PTC 소자(110)에서 발생된 열을 방열판(200)으로 전달하기 위함이다.
절연부재는 절연박지, 콘덴서지, 크라프트지, 케이블지, 업소벤트지, 레드로프지, 피시지 등의 절연지가 사용될 수 있으며, 유리, 폴리에틸렌, 데플론, 산화계 세라믹스 등이 전기 절연을 위한 재질로 사용될 수 있다.
튜브(140)는 순차적으로 배치되는 상기 PTC 소자, 상기 전원공급부 및 상기 절연체(130)를 수용할 수 있다. 튜브(140)는 PTC 소자(110)에서 발생되는 열을 전달하기 위해 금속재질이 사용되며, 구성부품을 수용하기 위한 내부공간을 구비할 수 있다.
일실시예로, 튜브(140)는 분리가능한 구조로 마련될 수 있다. 방열판(200)과 면접촉을 하기 위한 사각형 단면을 가지는 통형상으로 구비될 수 있으며, 분리되는 구조로 마련되어 구성부품의 수용을 용이하게 할 수 있다.
방열판(200)은 한 쌍으로 마련되어 사로 마주보도록 PTC 소자 발열부(100)와 접촉할 수 있다. 방열판(200)은 PTC 소자 발열부(100)와 접촉하는 접촉부와 접촉부를 통해 전달되는 열이 방출되는는 방출부를 포함할 수 있다. 접촉부의 양측의 방출부는 복수의 유동홀(210)이 형성되며, 유동홀(210)의 일측에는 방열핀(230)이 연결될 수 있다. 방열판(200)은 한 쌍의 방열판(200)의 결합으로 형성되는 사이 공간으로 절곡되며, 방열판(200)을 통과하는 유체(공기)와 열교환을 할 수 있다.
접촉부를 기준으로 열이 전달되는 바, 유동홀(210) 및 방열핀(230)이 배치되는 방출부는 접촉부를 기준으로 좌우 대칭으로 마련되어 양측으로 전달되는 열을 균일하게 배출할 수 있다.
방열핀(230)은 방열판(200)이 형성되는 사이 공간으로 절곡되어 유체와의 접촉시간을 증대하여 열교환 효율을 증대할 수 있다. 방열핀(230)은 종래의 방열판(200)의 제작시 제거되는 구성이었다. 그러나 본원발명에서는 유동홀(210)을 형성시 홀 형상 전체를 제거하는 것이 아니라, 일측이 방열판(200)과 연결된 상태를 유지하도록 절단하고 이를 절곡하여 사이 공간으로 배치할 수 있다. 이를 통해 방열핀(230)을 제작하기 위한 별도의 부품이 필요하지 않으면서 방열핀(230)을 제작할 수 있다.
일실시예로, 유동홀(210)은 가로 세로의 길이가 다른 직사각형의 형상으로 마련될 수 있다. 이 경우 방열핀은 짧은 길이의 변에 연결되어 전달되는 열을 외부로 방출할 수 있다.
방열판(200)에 형되는 유동홀(210)은 복수의 열 또는 행을 가지도록 배치될 수 있다. 이는 주어진 면적안에서 최대한의 열교환 면적을 확대하기 위함이다. 일실시예로, 유동홀(210)은 방열판(200)에 선행의 복수의 행과 열이 배치될 수 있다.
방열판(200)은 서로 마주보도록 배치되는 제1 방열판(200a)과 제2 방열판(200b)을 포함하며, 제1 방열판(200a)에 형성되는 제1 유동홀(210a)과 제2 방열판(200b)에 형성되는 제2 유동홀(210b)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 이는 유동홀(210)을 통과한 유체의 흐름을 형성하기 위함이다.
도 6은 도 3의 확대도이고, 도 7은 도 6의 구성요소인 방열부의 A-A` 단면도이고, 도 8은 도 3의 구성요소인 방열부의 또 다른 실시예이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 제1 방열판(200a)과 제2 방열판(200b)의 복수의 열에 배치되는 방열핀(230)은 유동홀(210)에 교대로 배치될 수 있다. 제1 방열판(200a)과 제2 방열판(200b)의 결합으로 형성되는 사이 공간은 크기가 제한적이다.
이러한 제한된 공간내에서 방열핀(230)이 배치되기 위해 제1 방열판(200a)에서 동일행에서 제1열에 방열핀(230)이 배치되는 경우, 제2열에는 방열핀(230)이 존재하지 않으며, 제3열에는 방열핀(230)이 배치될 수 있다. 이때, 제2 방열판(200b)의 동일에는 제1열에 방열핀(230)이 존재하지 않으며, 제2열에는 방열핀(230)이 배치되는 구조로 마련될 수 있다. 이를 통해 제1 방열판(200a)과 제2 방열판(200b)이 결합하는 경우, 제1 방열판(200a)과 제2 방열판(200b)에 배치되는 방열핀(230)의 간섭이 없이 배치될 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 제1 유동홀(210a)과 제2 유동홀(210b)이 마주보는 경우, 제1 방열핀(230a)과 제2 방열핀(230b)은 동일공간을 향해 절곡될 수 있다. 이때, 제1 방열핀(230a)과 제2 방열핀(230b)은 사선으로 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 이는 사이 공간에 배치되는 방열핀(230)의 면적이 증가할수록 열교환 면적이 증대되기 때문이다.
이때, 방열핀(230)의 길이에는 제한이 없으나, 서로 간섭되는 것을 방지하기 위해 제1 방열핀(230a)과 제2 방열핀(230b)이 절곡되는 최대 깊이(d)는 제1 방열판(200a)과 제2 방열판(200b)의 이격거리(D)보다 작게 절곡되는 것이 바람직하다. 유입되는 공기는 제1 방열핀(230a)과 제2 방열핀(230b)이 마주보는 공간으로 이동하면서, 열교환 효율을 증대할 수 있다.
또한, 동일한 행에 배치되는 유동홀(210)의 방열핀(230)은 동일한 방향에 배치될 수 있다. 일실시예로, PTC 소자 발열부(100)와 인접하는 행의 유동홀(210)에 배치되는 방열핀(230)은 유동홀(210)의 동일한 방향에서 돌출되도록 배치될 수 있다. 이는 방열의 효율을 증대하기 위함이다.
PTC 소자 발열부(100)에서 PTC 소자(110)는 전류공급부(120)에서 전류를 전달받아 발열을 하게 된다. 이때, 제1 방열판(200a)과 제2 방열판(200b) 중 PTC 소자의 발열면과 접촉하는 방열판(200)의 유동홀(210) 중 제1 행에는 방열핀(230)이 연속으로 배치될 수 있다.
*이때, 방열핀(230)은 열이 발생하는 PTC 소자와 가장 가까운 유동홀(210)에서 절곡되도록 배치되어 열교환 효율을 증대할 수 있다. 제1 방열판(200a)이 PTC 소자의 발열면과 접촉하는 경우 제1 방열판(200a)의 제1 행에 배치되는 유동홀(210) 전체에는 방열핀(230)이 배치될 수 있다.
열교환을 통해 공기를 가열하는 피티씨 히터(1)의 경우 공기와 방열판(200)의 접촉면적을 증대하여 열교환 효율을 증대하는 것이 중요하다. 따라서, 상기 방열핀(230)의 구조는 각 행 또는 열 마다 다르게 배치될 수 있다.
도 9는 도 3의 구성요소인 방열핀의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 방열핀은 PTC 소자 발열부(100)를 고정하도록 절곡될 수 있다. PTC 소자 발열부(100)는 마주보도록 배치되는 방열판(200) 사이에 배치되며, PTC 소자 발열부(100)에서 방출되는 열은 방열판(200)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
이때, PTC 소자 발열부(100)는 방열핀(230)을 통해 고정될 수 있다. 이때, 고정력을 증대하기 위해 제1 방열핀(230a)과 제2 방열핀(230b)이 서로 교대로 PTC 소자 발열부(100)의 일측을 감싸도록 절곡될 수 있다.
방열핀(230)은 PTC 소자 발열부(100)를 고정함과 동시에 PTC 소자 발열부(100)와 직접 접촉하여 방열 효율을 증대할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 방열부의 구조개선을 통해 열전단 효율을 증대하고, 방열부 표면온도를 균일화할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.
[부호의 설명] 1 : 피티시 히터, 30 : 하우징부, 31 : 하우징, 32 : 홀더, 33 : 터미널, 100 : PTC 소자 발열부, 110 : PTC 소자, 111 : 가이드부, 120 : 전류공급부, 130 : 절연체, 140 : 튜브, 200 : 방열판, 200a : 제1 방열판, 200b : 제2 방열판, 210 : 유동홀, 210a : 제1 유동홀, 210b : 제2 유동홀, 230 : 방열핀, 230a : 제1 방열핀, 230b : 제2 방열핀

Claims (11)

  1. 열을 방생시키는 PTC 소자 발열부;
    한 쌍으로 마련되어 상기 PTC 소자 발열부와 접촉하도록 상기 PTC 소자 발열부의 양측에 각각 배치되며, 복수의 유동홀을 구비하는 방열판;
    을 포함하며,
    상기 유동홀의 일측에 연결되어 상기 방열판 사이 공간으로 절곡되는 방열핀이 구비되는 피티씨 히터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유동홀은 가로 세로의 길이가 다른 직사각형의 형상을 구비하며,
    상기 방열핀은 짧은 길이의 변에 연결되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 유동홀은 복수의 열 또는 복수의 행으로 배치되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 방열핀은 상기 PTC 소자 발열부를 고정하도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  5. 제3 항에 있어서,
    동일한 행에 배치되는 상기 유동홀의 방열핀은 동일한 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 방열판은 서로 마주보도록 배치되는 제1 방열판과 제2 방열판을 포함하며,
    상기 제1 방열판에 형성되는 제1 유동홀과 상기 제2 방열판에서 형성되는 제2 유동홀은 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판의 복수의 열에 배치되는 상기 방열핀은 동일행에서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 유동홀과 상기 제2 유동홀이 마주보는 경우,
    상기 제1 방열판에 설치되는 제1 방열핀과 상기 제2 방열판에 설치되는 제2 방열핀은 사선으로 마주보는 위치에서 상기 방열판의 사이 공간으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 방열핀과 상기 제2 방열핀이 절곡되는 최대 깊이는 상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판의 이격거리보다 작은 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 PTC 소자 발열부는
    PTC 소자,
    상기 PTC 소자 상부에 배치되어 전류를 공급하는 전류공급부,
    상기 전류공급부 상부에 배치되는 절연체, 및
    순차적으로 배치되는 상기 PTC 소자, 상기 전류공급부 및 상기 절연체를 수용하는 튜브를 포함하며,
    상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판 중 상기 PTC 소자의 발열면과 접촉하는 방열판의 상기 유동홀 중 제1 행에는 방열핀이 배치되는 피티씨 히터.
  11. 제6 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PTC 소자 발열부를 기준으로 상기 제1 방열판과 상기 제2 방열판의 상기 유동홀 및 상기 방열핀은 대칭으로 마련되는 것을 특징으로 하는 피티씨 히터.
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