WO2024122738A1 - 공기순환시스템용 히팅모듈 - Google Patents

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WO2024122738A1
WO2024122738A1 PCT/KR2023/000153 KR2023000153W WO2024122738A1 WO 2024122738 A1 WO2024122738 A1 WO 2024122738A1 KR 2023000153 W KR2023000153 W KR 2023000153W WO 2024122738 A1 WO2024122738 A1 WO 2024122738A1
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heating
housing
electrode layer
air circulation
air
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PCT/KR2023/000153
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김진두
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주식회사 디에스더블유
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    • F24H2250/02—Resistances

Definitions

  • the present invention relates to an air circulation system, and more specifically, to a heating module for an air circulation system that is applied to a device that purifies and circulates air and instantly heats the air flowing along the circulation path so that it can be used for heating purposes. .
  • Air circulation systems which are generally installed in buildings or vehicles, are ventilation systems that improve indoor air quality by purifying indoor air or exchanging indoor air with outdoor air.
  • This air circulation system is also used to heat the room, including a heater that heats the air when supplying purified air or outdoor air to the room.
  • heaters used to heat air are pipe-type heaters called sheath heaters or spring coil-type linear heaters. These heaters are configured to be directly exposed to the air flowing along the circuit. Therefore, in the conventional air circulation system, foreign substances such as dust contained in the air stick to the surface of the heater and are burned by high temperature heat, resulting in burning or odor, and even ignition, which poses a risk of causing a fire.
  • the air purification system to solve this problem is operated by installing a filter to filter out foreign substances such as dust before the air flows into the heater unit.
  • the method of removing foreign substances using a filter can prevent risks caused by foreign substances, but there is the inconvenience of having to periodically clean or replace the filter. If the filter is clogged, air circulation efficiency decreases and the heater generates heat rapidly, causing damage to the heater itself. As a result, there is a problem that the installation and operation costs of the air circulation system increase.
  • the present invention was proposed to solve the above problems, and is a heating for an air circulation system that prevents problems caused by contact between foreign substances and the heater by preventing direct contact between the actual heating part of the heater and the flowing air.
  • the task is to provide modules.
  • the object of the present invention is to provide a heating module for an air circulation system that can reduce installation and operating costs by eliminating the need for a separate filter member.
  • the object of the present invention is to provide a heating module for an air circulation system that can improve heating efficiency by improving the heat transfer structure.
  • One embodiment of the present invention to solve the above problems is a heating module that is installed on the air circulation path of the air circulation system and heats the circulating air. It is divided into one or more parts and forms a cylindrical shape when assembled.
  • the internal space includes a housing that forms a flow path through which air flows, and a heater unit formed on the outer surface of the housing to transfer heat to the housing,
  • the heater unit may include a heating electrode layer in which a conductive heating material having a predetermined resistance is printed on the outer surface of the housing to generate heat by power supplied from the outside.
  • the housing may have a core portion that protrudes in the direction of the flow path or in the direction of the heating electrode layer with an area equal to or larger than the area occupied by the heating electrode layer at the position where the heating electrode layer is formed.
  • the heater unit may further include a resistance electrode layer in which a conductive heating material having a predetermined resistance is printed on the outer surface of the housing in an area where the heating electrode layer is not formed to measure resistance according to temperature.
  • a heating module that is installed on the air circulation path of the air circulation system and heats the circulating air. It is divided into one or more parts and has a cylindrical shape when assembled.
  • the internal space includes a housing that forms a flow path through which air flows, and a heater unit formed on the outer surface of the housing to transfer heat to the housing,
  • the heater unit includes a heating plate that contacts the surface of the housing and dissipates heat over a predetermined area, and a conductive heating material with a predetermined resistance is printed on the surface of the heating plate to generate heat by power supplied from the outside. It may include a heating electrode layer.
  • the housing may include a core portion that protrudes in the flow direction or the heating plate direction at a position corresponding to the heating plate with an area equal to or larger than that of the heating plate.
  • the core portion formed in the flow direction may be inclined or curved with respect to the direction in which air flows.
  • the housing may be provided with a plurality of heat dissipation fins formed side by side in the direction in which air flows at predetermined intervals on the inner surface where the heater unit is located.
  • the heater unit may further include a resistance electrode layer in which a conductive heating material having a predetermined resistance is printed on the surface of the heating plate in an area where the heating electrode layer is not formed to measure resistance according to temperature.
  • the resistance electrode layer may be made of the same conductive material as the heating electrode layer and may be configured to selectively operate as a resistance layer or a heating layer.
  • the heater unit is not in direct contact with the air flowing through the flow path, so the heater unit is not damaged or malfunctioned by foreign substances such as dust.
  • the heating module for the air circulation system of this embodiment can greatly improve air heating efficiency by the core portion and heat dissipation fins formed on the inner surface of the upper housing.
  • the heating module for the air circulation system of this embodiment does not have a separate filter member, so installation and operating costs can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heating module for an air circulation system according to this embodiment
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the heating module of Figure 1;
  • Figure 3 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the heating module of Figure 1.
  • Figure 1 is a perspective view showing a heating module for an air circulation system according to this embodiment
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the heating module of Figure 1
  • Figure 3 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the heating module of Figure 1.
  • the air circulation system to which the heating module of this embodiment is applied may include not only buildings and vehicles, but also various types of systems that forcefully circulate air for the purpose of air purification or heating, such as air purifiers, heaters, and dryers. Additionally, the heating module of this embodiment is mounted on the air circulation path of the air circulation system and heats the circulating air.
  • the heating module of this embodiment includes an upper housing 100, a lower housing 200, and a heater unit 300 mounted on the surface of the upper housing.
  • the upper housing 100 and the lower housing 200 form the body of the heating module, and are combined with each other to form a flow path (A) through which air flows, and the flow path (A) they form is an air circulation system. It forms part of the path through which air circulates within. Accordingly, the air circulating within the air circulation system passes through the passage A formed by the upper housing 100 and the lower housing 200 and is heated in this process.
  • the combination of the upper housing 100 and the lower housing 200 may have various shapes, such as a cylindrical shape or a square cylinder shape. Accordingly, the flow path A formed by them may have a circular or square shape.
  • the upper housing 100 and the lower housing 200 may be composed of separate housings and coupled to each other by separate fastening members (not shown), or may be composed of one integrated housing.
  • the upper housing 100 and the lower housing 200 are configured as an integrated housing, they can be divided into the upper housing 100 and the lower housing 200, respectively, by an imaginary line.
  • the heating module is described as an upper housing 100 and a lower housing 200, but it may also be expressed as a left housing and a right housing depending on the position or direction in which the heating module is mounted.
  • the upper housing 100 and the lower housing 200 are made of a material with excellent thermal conductivity and, for example, may be made of an aluminum plate.
  • the heater unit 300 is a heating element mounted on the outer surface of the upper housing 100 and heats the upper housing 100 to heat the air passing through the internal flow path.
  • the heater unit 300 of this embodiment includes a heating plate 310 that radiates heat, a heating electrode layer 320 formed on the surface of the heating plate, and a surface of the heating plate 310 in an area that does not overlap with the heating electrode layer 320. It includes a resistance electrode layer 330 formed on.
  • the heating plate 310 is configured to dissipate heat generated from the heating electrode layer 320 to an area having a predetermined area. It is composed of a plate with a predetermined area and is coupled to contact the surface of the upper housing 100. . Additionally, the heating plate 310 is made of a material with excellent thermal conductivity. For example, it may be made of a square plate made of SUS material.
  • the heating electrode layer 320 is a heating source that generates heat by converting electrical energy into thermal energy, and is formed by printing a conductive heating paste with a predetermined resistance on the surface of the heating plate 310.
  • the heating electrode layer 320 may be formed so that a band with a predetermined width and length forms a zigzag shape, and both ends provide a pair of first electrode pads 321 to which an external power source is contacted, and the first electrode pad (321) is connected to an external power supply module (not shown).
  • the resistance electrode layer 330 is a component that measures the resistance according to the temperature of the heating plate 310, and the conductive heating paste with a predetermined resistance is applied to the area where the heating electrode layer 320 is not formed, that is, between the heating electrode layers 320. It is formed by printing on the surface of the heating plate 310.
  • the heating plate 310 which radiates heat by measuring the resistance of the heating electrode layer 320, which changes depending on the temperature of the heating plate 310 through the resistance electrode layer 330, is predetermined.
  • the power supplied to the heating electrode layer 320 is controlled so that it can be heated to a constant temperature.
  • the resistance electrode layer 330 for this purpose may be formed by printing a conductive paste made of the same material as the heating electrode layer 320. Therefore, based on the resistance information measured in the resistance electrode layer 330, the heating electrode layer 320 rapidly generates heat and the heating plate 310 is overheated, or the heating electrode layer 320 generates sluggish heat and the heating plate 310 reaches the reference value. It is possible to prevent heat generation below the level and at the same time control the heating temperature of the air.
  • the resistance electrode layer 330 may have a strip shape with a predetermined width and length, and both ends provide a pair of second electrode pads 331 to which an external power source is contacted.
  • the resistance electrode layer 330 is connected to an external resistance measurement module through the second electrode pad 331.
  • the resistance electrode layer 330 can be used to predict the heating temperature of the heating plate 310 or air by measuring the resistance of the heating electrode layer 320, but is another heating electrode layer that heats the heating plate 310. It may also function as At this time, the external power supply module may selectively supply power to the heating electrode layer 320 and the resistance electrode layer 330, or may control the heating temperature of the heating plate 310 by supplying power to both.
  • the resistance electrode layer 330 is preferably formed of a conductive paste made of the same material as the heating electrode layer 320 and has an area different from that of the heating electrode layer 320, for example, a relatively small area.
  • the resistance electrode layer 330 is further connected to an external power supply module through the second electrode pad 331.
  • the heating electrode layer 320 and the resistance electrode layer 330 are made of a conductive paste formed by printing, the heating plate 310 can be reused by cleaning the printed layer even if a defect occurs during the printing process. Therefore, resource waste due to defects in the manufacturing process can be minimized and environmental pollution can be prevented.
  • the upper housing 100 heats the air by receiving heat from the heater unit 300 of the above configuration, efficiently absorbs the heat of the heating plate 310, and has a deep portion to efficiently release the absorbed heat. It is provided with (110) and a heat dissipation fin (120).
  • the upper housing 100 has a core portion 110 protruding from the inner surface of the air flow passage A.
  • the core portion 110 is configured to quickly absorb and store the heat of the heating plate 310, and is formed to protrude inward with an area equal to or larger than the area corresponding to the heating plate 310. That is, the core portion 110 has a thickness greater than that of the surrounding plate constituting the upper housing 100. Accordingly, since the heat generated by the heating plate 310 is transferred to the entire volume of the core, a large amount of heat can be transferred.
  • the core portion 110 forms a gentle slope or a curved shape with respect to the direction in which air moves. Since the core portion 110 protrudes from the inner surface of the upper housing 100, if it protrudes in a nearly vertical partition shape, it may obstruct the flow of air. Therefore, when it is inclined or curved with respect to the air flow direction, it does not obstruct the air flow.
  • the core portion 110 may be formed to protrude outside the upper housing 100. That is, the core portion 110 is shaped to protrude outside the upper housing 100, and the heater unit 300 can be mounted on the surface of the core portion 110.
  • the upper housing 100 is provided with a plurality of heat dissipation fins 120 formed in parallel in the direction in which air flows.
  • the heat dissipation fins 120 are spaced at predetermined intervals, and a narrow slit-shaped flow path S is formed between each heat dissipation fin 120.
  • the heat dissipation fin 120 greatly improves the area in contact with air and can quickly heat a large amount of air, thereby improving heating efficiency. Accordingly, the air flowing in the passage S between the heat dissipation fins 120 can be quickly heated.
  • the heater unit 300 illustrates a configuration in which the heating electrode layer 320 and the resistance electrode layer 330 are formed on the housing surface via the heating plate 310, but the housing surface is made of metal. can be formed directly. That is, the heating electrode layer 320 and the resistance electrode layer 320 may be formed by printing a conductive heating material on the outer surface of the upper housing 100.
  • the core portion 110 will be formed to protrude in the direction of the flow path or the heating electrode layer with an area equal to or larger than the area occupied by the heating electrode layer 320.
  • the heating module for the air circulation system of this embodiment promotes heat absorption from the heater unit 300 and heat generation into the air by the core portion 110 and the heat dissipation fin 120 formed on the inner surface of the upper housing 100, thereby heating. Efficiency can be greatly improved.
  • the heater unit 300 is formed on the outer surface of the upper housing 100, which is not in direct contact with the air flowing through the flow path A, so that damage or malfunction of the heater unit 300 due to foreign substances such as dust does not occur. . Therefore, the heating module of this embodiment can reduce installation and operating costs of the air circulation system.

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Abstract

본 발명은 공기를 정화하여 순환하는 장치에 적용되어 순환로를 따라 흐르는 공기를 순간적으로 가열하여 난방 용도로 활용할 수 있도록 하는 공기순환시스템용 히팅모듈에 관한 것으로, 본 실시예는 공기순환시스템의 공기 순환로 상에 설치되어 순환하는 공기를 가열하는 히팅모듈로서, 통 형상을 이루면서 내부 공간은 공기가 흐르는 유로를 형성하는 상부 하우징과 하부 하우징, 및, 상기 상부 하우징의 외부 표면에 형성되어 상기 상부 하우징에 열을 전달하는 히터유닛을 포함하고, 상기 히터유닛은, 상기 상부 하우징 표면에 접촉되어 소정의 면적으로 열을 발산하는 히팅 플레이트, 및, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 페이스트가 상기 히팅 플레이트 표면에 인쇄되어 외부에서 공급되는 전력에 의하여 열을 발생하는 발열 전극층을 포함한다.

Description

공기순환시스템용 히팅모듈
본 발명은 공기순환시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기를 정화하여 순환하는 장치에 적용되어 순환로를 따라 흐르는 공기를 순간적으로 가열하여 난방 용도로 활용할 수 있도록 하는 공기순환시스템용 히팅모듈에 관한 것이다.
일반적으로 건물이나 차량 등에 설치되는 공기순환시스템은 실내 공기를 정화하거나 실내 공기를 실외 공기와 교환하여 실내 공기의 질을 향상시키는 환기 시스템이다.
이러한 공기순환시스템은, 정화된 공기 또는 실외의 공기를 실내로 공급할 때, 공기를 가열하는 히터를 포함하여 실내를 난방하는 용도로도 활용되고 있다.
일반적으로 공기를 가열하는데 사용되는 히터는 시즈히터라고 불리는 파이프형 히터나 스프링 코일형식의 선형 히터를 사용하고 있다. 이러한 히터들은 순환로를 따라 흐르는 공기에 직접 노출되도록 구성된다. 따라서, 종래의 공기순환시스템은 공기에 포함된 먼지와 같은 이물질이 히터 표면에 달라 붙어 고온의 열에 의해 연소됨으로써, 그을림이나 냄새가 발생하고, 심지어 발화하여 화재를 초래할 위험성이 있다.
이러한 문제를 해소하기 위한 공기정화시스템은, 공기가 히터부로 유입되기 전에 필터를 설치하여 먼지 등의 이물질을 미리 걸러주는 방식으로 운영되고 있다. 필터를 이용하여 이물질을 제거하는 방식은 이물질에 의한 위험성은 방지할 수 있으나, 주기적으로 필터를 청소하거나 교환하여야 하는 번거로움이 있다. 필터가 막히는 경우 공기 순환 효율이 저하되고, 심지어 히터가 급속하게 발열하여 히터 스스로 파손되는 불량이 발생하기 때문이다. 이로 인하여 공기순환시스템의 설치와 운영 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 히터의 실제 발열부와 유동하는 공기가 직접 접촉하지 않도록 하여 이물질과 히터의 접촉에 의해 발생되는 문제를 방지할 수 있는 공기순환시스템용 히팅모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 별도의 필터부재를 구비하지 않도록 하여 설치나 운영 비용을 절감할 수 있는 공기순환시스템용 히팅모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 열 전달 구조를 개선하여 가열 효율을 향상시킬 수 있는 공기순환시스템용 히팅모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 공기순환시스템의 공기 순환로 상에 설치되어 순환하는 공기를 가열하는 히팅모듈로서, 1개 이상의 부품으로 구분되고, 조립되면 통 형상을 이루면서 내부 공간은 공기가 흐르는 유로를 형성하는 하우징, 및, 상기 하우징의 외부 표면에 형성되어 상기 하우징에 열을 전달하는 히터유닛을 포함하고,
상기 히터유닛은, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 하우징 외부 표면에 인쇄되어 외부에서 공급되는 전력에 의하여 열을 발생하는 발열 전극층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 발열 전극층이 형성된 위치에서 상기 발열 전극층이 차지하는 면적과 동일하거나 넓은 면적으로 상기 유로 방향 또는 상기 발열 전극층 방향으로 돌출되는 심부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 히터유닛은, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 발열 전극층이 형성되지 않은 영역의 상기 하우징 외부 표면에 인쇄되어 온도에 따른 저항을 측정하는 저항 전극층을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 공기순환시스템의 공기 순환로 상에 설치되어 순환하는 공기를 가열하는 히팅모듈로서, 1개 이상의 부품으로 구분되고, 조립되면 통 형상을 이루면서 내부 공간은 공기가 흐르는 유로를 형성하는 하우징, 및, 상기 하우징의 외부 표면에 형성되어 상기 하우징에 열을 전달하는 히터유닛을 포함하고,
상기 히터유닛은, 상기 하우징 표면에 접촉되어 소정의 면적으로 열을 발산하는 히팅 플레이트 및, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 히팅 플레이트 표면에 인쇄되어 외부에서 공급되는 전력에 의하여 열을 발생하는 발열 전극층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 히팅 플레이트에 대응하는 위치에서 상기 히팅 플레이트와 동일하거나 넓은 면적으로 상기 유로 방향 또는 상기 히팅 플레이트 방향으로 돌출되는 심부를 구비할 수 있다.
또한, 유로 방향으로 형성되는 상기 심부는, 공기가 흐르는 방향에 대하여 경사를 이루거나 곡면 형상을 이룰 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 히터유닛이 위치하는 내면에 소정 간격을 이루면서 공기가 흐르는 방향으로 나란하게 형성되는 다수의 방열핀을 구비할 수 있다.
또한, 상기 히터유닛은, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 발열 전극층이 형성되지 않은 영역의 상기 히팅 플레이트 표면에 인쇄되어 온도에 따른 저항을 측정하는 저항 전극층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항 전극층은, 상기 발열 전극층과 동일 소재의 전도성 물질로 구성되어 저항층 또는 발열층으로 선택적으로 동작하도록 구성될 수 있다.
본 실시예의 공기순환시스템용 히팅모듈은 히터유닛이 유로를 흐르는 공기와 직접 접촉되지 않아 먼지와 같은 이물질에 의한 히터유닛의 손상이나 오동작이 발생되지 않는다.
또한, 본 실시예의 공기순환시스템용 히팅모듈은 상부 하우징 내면에 형성되는 심부와 방열핀에 의하여 공기의 가열 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 공기순환시스템용 히팅모듈은 별도의 필터부재가 구비되지 않아 설치나 운영 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 공기순환시스템용 히팅모듈을 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 히팅모듈을 나타낸 단면도,
도 3은 도 1의 히팅모듈의 내부 구조를 나타낸 부분단면도.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
후술되는, 본 실시예의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상, 하, 전, 후, 제 1, 제 2 등과 같은 표현은 상대적인 위치나 방향, 순서를 나타내는 것으로, 기술적 의의가 사전적 의미에 구속되는 것은 아니라 할 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 공기순환시스템용 히팅모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 히팅모듈을 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 히팅모듈의 내부 구조를 나타낸 부분단면도이다.
본 실시예의 히팅모듈이 적용되는 공기순환시스템은 건물이나 차량뿐만 아니라 공기청정기, 난방장치, 건조기 등 공기 정화나 난방을 목적으로 공기를 강제 순환시키는 다양한 종류의 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예의 히팅모듈은 공기순환시스템의 공기 순환로 상에 장착되어 순환하는 공기를 가열한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 히팅모듈은 상부 하우징(100), 하부 하우징(200) 및 상부 하우징 표면에 장착되는 히터유닛(300)을 포함한다.
상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)은 히팅모듈의 몸체를 형성하는 구성으로, 서로 결합되면서 그 내부에 공기가 흐르는 유로(A)를 형성하고, 이들이 형성하는 유로(A)는 공기순환시스템 내에서 공기가 순환하는 경로의 일부를 구성한다. 따라서, 공기순환시스템 내에서 순환하는 공기는 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)이 형성하는 유로(A)를 통과하고, 이 과정에서 가열된다.
상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)의 결합체는 원통 형상, 사각통 형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있다. 따라서, 이들이 형성하는 유로(A)는 원 형상 또는 사각 형상을 이룰 수 있다.
또한, 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)은 서로 분리되는 하우징으로 구성되어 별도의 체결부재(미도시)에 의하여 결합될 수도 있으며, 일체형을 이루는 하나의 하우징으로 구성될 수도 있다. 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)이 일체형의 하우징으로 구성되는 경우 가상의 선에 의하여 각각 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)으로 구분될 수 있다.
또한, 본 실시예의 설명에서 히팅모듈을 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)으로 설명하고 있으나, 히팅모듈이 장착되는 위치나 방향에 따라 좌측 하우징과 우측 하우징으로 표현될 수도 있다.
이러한 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)은 열전도율이 우수한 소재로 구성되며 일 예로, 알루미늄 플레이트로 구성될 수 있다.
히터유닛(300)은 상부 하우징(100)의 외부 표면에 장착되는 발열체로서, 상부 하우징(100)을 가열하여 내부의 유로를 통과하는 공기를 가열하는 구성이다. 본 실시예의 히터유닛(300)은 열을 발산하는 히팅 플레이트(310)와, 히팅 플레이트 표면에 형성되는 발열 전극층(320)과, 발열 전극층(320)과 중첩되지 않는 영역의 히팅 플레이트(310) 표면에 형성되는 저항 전극층(330)을 포함한다.
히팅 플레이트(310)는 발열 전극층(320)에서 발생되는 열이 소정 면적을 갖는 영역으로 발산되도록 하는 구성으로, 소정의 면적을 갖는 플레이트로 구성되며, 상부 하우징(100)의 표면에 접촉하도록 결합된다. 또한, 히팅 플레이트(310)는 열전도성이 우수한 소재로 구성되며, 일 예로, SUS 소재의 사각 플레이트로 구성될 수 있다.
발열 전극층(320)은 전기적 에너지를 열 에너지로 변환하여 열을 발생하는 발열원으로, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 페이스트가 히팅 플레이트(310) 표면에 인쇄되어 형성된다. 발열 전극층(320)은 소정의 폭과 길이를 갖는 띠가 지그재그 형상을 이루도록 형성될 수 있으며, 양 단부는 외부 전원이 접촉되는 한 쌍의 제 1 전극 패드(321)를 제공하고, 제 1 전극 패드(321)는 외부의 전원 공급모듈(미도시)로 연결된다.
저항 전극층(330)은 히팅 플레이트(310)의 온도에 따른 저항을 측정하는 구성으로, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 페이스트가 발열 전극층(320)이 형성되지 않은 영역 즉, 발열 전극층(320) 사이의 히팅 플레이트(310) 표면에 인쇄되어 형성된다.
일반적으로 온도에 따라 저항도 달라지므로, 저항 전극층(330)을 통하여 히팅 플레이트(310)의 온도에 따라 변하게 되는 발열 전극층(320)의 저항을 측정하여 열을 발산하는 히팅 플레이트(310)가 소정의 일정한 온도로 가열될 수 있도록 발열 전극층(320)에 공급되는 전력을 제어한다. 이를 위한 저항 전극층(330)은 발열 전극층(320)과 동일한 소재의 전도성 페이스트가 인쇄되어 형성될 수 있다. 따라서, 저항 전극층(330)에서 측정되는 저항 정보에 근거하여, 발열 전극층(320)이 급격히 발열하여 히팅 플레이트(310)가 과열되거나 발열 전극층(320)의 발열이 부진하여 히팅 플레이트(310)가 기준값 이하로 발열되는 것을 방지하고, 동시에 공기의 가열 온도를 제어할 수 있다.
저항 전극층(330)은 소정의 폭과 길이를 갖는 띠 형상을 이룰 수 있으며, 양 단부는 외부 전원이 접촉되는 한 쌍의 제 2 전극 패드(331)를 제공한다. 저항 전극층(330)은 제 2 전극 패드(331)를 통하여 외부의 저항 측정모듈과 연결된다.
한편, 저항 전극층(330)은 발열 전극층(320)의 저항을 측정하여 히팅 플레이트(310)나 공기의 가열 온도를 예측하는 용도로 사용할 수 있지만, 히팅 플레이트(310)를 가열하는 또 하나의 발열 전극층으로 기능할 수도 있다. 이때, 외부의 전원 공급모듈은 발열 전극층(320)과 저항 전극층(330)에 선택적으로 전력을 공급하거나, 이들 모두에 전력을 공급하여 히팅 플레이트(310)의 가열 온도를 제어할 수도 있다. 이를 위하여 저항 전극층(330)은 발열 전극층(320)과 동일한 소재의 전도성 페이스트로 구성되면서 발열 전극층(320)과는 다른 면적, 일 예로, 상대적으로 좁은 면적으로 형성되는 것이 바람직하다. 저항 전극층(330) 제 2 전극 패드(331)을 통하여 외부의 전원 공급모듈에도 더 연결된다.
발열 전극층(320)과 저항 전극층(330)이 인쇄로 형성되는 전도성 페이스트로 구성됨으로써, 인쇄 과정에서 불량이 발생하더라도 인쇄층을 세척하여 히팅 플레이트(310)를 재사용할 수 있다. 따라서 제조 과정에서의 불량에 따른 자원 낭비를 최소로 하고, 환경 오염을 방지할 수 있다.
상부 하우징(100)은, 상기와 같은 구성의 히터유닛(300)으로부터 열을 전달받아 공기를 가열하며, 히팅 플레이트(310)의 열을 효율적으로 흡수하고, 흡수한 열을 효율적으로 방출하기 위하여 심부(110)와 방열핀(120)을 구비한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상부 하우징(100)은 공기가 흐르는 유로(A) 내면으로 돌출되는 심부(110)를 구비한다. 심부(110)는 히팅 플레이트(310)의 열을 신속히 흡수하여 저장하는 구성으로, 히팅 플레이트(310)에 대응하는 면적과 동일하거나 넓은 면적으로 내부로 돌출되어 형성된다. 즉, 심부(110)는 주변의 상부 하우징(100)을 구성하는 플레이트보다 두꺼운 두께를 갖는다. 따라서, 히팅 플레이트(310)에서 발생되는 열을 심부의 체적 전체 영역으로 전달되므로, 많은 양의 열이 전달될 수 있다.
또한, 심부(110)는 공기가 이동하는 방향에 대하여 완만한 경사를 이루거나 곡면 형상을 이룬다. 심부(110)는 상부 하우징(100)의 내면으로 돌출되므로 수직에 가까운 격벽 형상으로 돌출되는 경우 자칫 공기의 흐름을 방해할 수 있다. 따라서, 공기 흐름 방향에 대하여 경사 또는 곡면 형상을 이루는 경우 공기의 흐름을 방해하지 않게 된다.
또한, 심부(110)는 상부 하우징(100) 외부로 돌출되어 형성될 수도 있다. 즉, 심부(110)는 상부 하우징(100) 외부로 돌출되어 형서되고, 심부(110) 표면에 히터유닛(300)이 장착될 수 있다.
그리고 상부 하우징(100)은 공기가 흐르는 방향으로 나란하게 형성되는 다수의 방열핀(120)을 구비한다. 방열핀(120)을 소정의 간격을 이루며, 각 방열핀(120) 사이에는 슬릿 형상의 좁은 유로(S)를 형성한다. 방열핀(120)은 공기와 접촉되는 면적을 크게 향상시켜 많은 양의 공기를 신속하게 가열할 수 있어 가열 효율을 향상시킨다. 따라서, 방열핀(120) 사이의 유로(S)를 흐르는 공기는 신속하게 가열될 수 있다.
한편, 본 실시예의 설명에 있어서, 히터유닛(300)은 발열 전극층(320)과 저항 전극층(330)이 히팅 플레이트(310)를 매개로 하우징 표면에 형성되는 구성을 예시하였으나, 금속 소재의 하우징 표면에 직접 형성될 수 있다. 즉, 발열 전극층(320)과 저항 전극층(320)은 전도성의 발열 물질이 상부 하우징(100)의 외부 표면에 인쇄되어 형성될 수 있다.
이 때, 심부(110)는 발열 전극층(320)이 차지하는 면적과 동일하거나 넓은 면적으로 유로 방향 또는 발열 전극층 방향으로 돌출되어 형성될 것이다.
이와 같이 본 실시예의 공기순환시스템용 히팅모듈은, 상부 하우징(100) 내면에 형성되는 심부(110)와 방열핀(120)에 의하여 히터유닛(300)으로부터의 흡열과 공기로의 발열이 촉진되어 가열 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 히터유닛(300)은 유로(A)를 흐르는 공기와 직접 접촉되지 않는 상부 하우징(100) 외부 표면에 형성됨으로써, 먼지와 같은 이물질에 의한 히터유닛(300)의 손상이나 오동작이 발생되지 않는다. 따라서, 본 실시예의 히팅모듈은 공기순환시스템의 설치와 운영 비용을 절감할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

Claims (9)

  1. 공기순환시스템의 공기 순환로 상에 설치되어 순환하는 공기를 가열하는 히팅모듈로서,
    1개 이상의 부품으로 구분되고, 조립되면 통 형상을 이루면서 내부 공간은 공기가 흐르는 유로를 형성하는 하우징; 및,
    상기 하우징의 외부 표면에 형성되어 상기 하우징에 열을 전달하는 히터유닛;을 포함하고,
    상기 히터유닛은,
    소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 하우징 외부 표면에 인쇄되어 외부에서 공급되는 전력에 의하여 열을 발생하는 발열 전극층을 포함하는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 발열 전극층이 형성된 위치에서 상기 발열 전극층이 차지하는 면적과 동일하거나 넓은 면적으로 상기 유로 방향 또는 상기 발열 전극층 방향으로 돌출되는 심부를 구비하는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 히터유닛은, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 발열 전극층이 형성되지 않은 영역의 상기 하우징 외부 표면에 인쇄되어 온도에 따른 저항을 측정하는 저항 전극층;을 더 포함하는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  4. 공기순환시스템의 공기 순환로 상에 설치되어 순환하는 공기를 가열하는 히팅모듈로서,
    1개 이상의 부품으로 구분되고, 조립되면 통 형상을 이루면서 내부 공간은 공기가 흐르는 유로를 형성하는 하우징; 및,
    상기 하우징의 외부 표면에 형성되어 상기 하우징에 열을 전달하는 히터유닛;을 포함하고,
    상기 히터유닛은,
    상기 하우징 표면에 접촉되어 소정의 면적으로 열을 발산하는 히팅 플레이트; 및,
    소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 히팅 플레이트 표면에 인쇄되어 외부에서 공급되는 전력에 의하여 열을 발생하는 발열 전극층;을 포함하는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 히팅 플레이트에 대응하는 위치에서 상기 히팅 플레이트와 동일하거나 넓은 면적으로 상기 유로 방향 또는 상기 히팅 플레이트 방향으로 돌출되는 심부를 구비하는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    유로 방향으로 형성되는 상기 심부는, 공기가 흐르는 방향에 대하여 경사를 이루거나 곡면 형상을 이루는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 히터유닛이 위치하는 내면에 소정 간격을 이루면서 공기가 흐르는 방향으로 나란하게 형성되는 다수의 방열핀을 구비하는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 히터유닛은, 소정의 저항을 갖는 전도성의 발열 물질이 상기 발열 전극층이 형성되지 않은 영역의 상기 히팅 플레이트 표면에 인쇄되어 온도에 따른 저항을 측정하는 저항 전극층;을 더 포함하는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
  9. 제 4 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항 전극층은, 상기 발열 전극층과 동일 소재의 전도성 물질로 구성되어 저항층 또는 발열층으로 선택적으로 동작하도록 구성되는, 공기순환시스템용 히팅모듈.
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