WO2025211668A1 - 히팅 플레이트 일체형 히터 및 이의 제작방법 - Google Patents

히팅 플레이트 일체형 히터 및 이의 제작방법

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WO2025211668A1
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WO
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heating plate
heater
heater housing
paragraph
housing
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PCT/KR2025/004146
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French (fr)
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최규성
박민규
박치용
양현섭
채용하
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Hanon Systems Corp
Original Assignee
Hanon Systems Corp
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    • H05B2203/017Manufacturing methods or apparatus for heaters

Definitions

  • the present invention relates to a water heater for a vehicle and a method for manufacturing the same.
  • a water heater is a device installed in a vehicle that heats coolant and supplies it to the air conditioning system. It is configured in the vehicle's coolant cycle, and when necessary, heats the coolant flowing into the interior for interior heating so that it can exchange heat with cold air.
  • a water pump is additionally installed in the vehicle to supply coolant to the water heater. The water pump compresses the coolant supplied from the air conditioning system and supplies it to the water heater. Accordingly, the water pump allows the coolant circulating inside the vehicle to circulate smoothly through the water heater and the air conditioning system.
  • a heat exchanger may be additionally installed in the vehicle to increase the temperature of the coolant.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a heating plate-integrated heater and a method for manufacturing the same, which reduces the number of parts and further reduces costs by forming the flow path of the heating plate as an integral part of the housing, shortens the process time by eliminating the need to assemble gaskets or bolts, and reduces the package size and enhances internal airtightness by eliminating the need to secure an area where gaskets or bolts are fastened.
  • the present invention provides a heating plate-integrated heater and a manufacturing method thereof that can improve cooling performance for a heating element and an IGBT by forming the heating plate's path integrally with the housing.
  • the insulating structure when high voltage is applied is simplified, thereby reducing design and manufacturing difficulties, and by eliminating fastening members, the entire surface of the heating plate can be utilized, thereby reducing the shape design difficulty and manufacturing difficulty of the heating element, and an integrated heater and a manufacturing method thereof are provided.
  • a heating plate-integrated heater includes a heater housing having a joining groove formed on one surface thereof with a predetermined depth, a heating plate inserted into the joining groove of the heater housing and having one surface joined to one surface of the heater housing, and a joining portion formed between one surface of the heating plate and one surface of the heater housing, wherein one surface of the heater housing and one surface of the heating plate form a single flat surface.
  • the joint is characterized in that one side of the heater housing and one side of the heating plate are joined by friction stir welding.
  • the depth of the joint is characterized by being lower than the depth of the joint groove by a predetermined ratio.
  • the depth of the joint can be formed within a range of 3 mm or more and less than 8 mm.
  • the width of the joint can be formed within a range of 6 mm or more and less than 12 mm.
  • the heating plate is characterized in that a heating wire is formed on one side and a terminal for transmitting power to the heating wire is arranged on one edge side.
  • it is characterized in that it further includes an insulating layer including an insulating material, which is coated on the entire surface consisting of one side of the heater housing and one side of the heating plate.
  • the boundary between one side of the heater housing and one side of the heating plate is characterized in that it is formed along the perimeter of the outermost edge of one side of the heater housing.
  • the heater housing further includes a control unit for controlling the heating plate, and the heater housing further includes a receiving groove formed at a predetermined depth from the other surface, and the control unit is provided inside the receiving groove.
  • the internal spaces of each of the receiving groove and the joining groove can be formed so as not to be connected to each other.
  • the heating plate is characterized by including the steps of (a) manufacturing and providing a heater housing and a heating plate having a joining groove formed therein, (b) inserting a heating plate into the joining groove, (c) forming a joining portion to join one side of the heater housing and one side of the heating plate, and (d) coating an insulating layer on a surface formed by the one side and the one side of the heating plate.
  • step (a) is characterized by including the step of (a1) forming a receiving groove in the heater housing, and the step of (a2) mounting a control unit in the receiving groove of the heater housing.
  • the joint can be formed by joining one side of the heater housing and one side of the heating plate by friction stir welding.
  • the insulating layer can be formed by coating the entire surface consisting of one side of the heater housing and one side of the heating plate.
  • the heating plate-integrated heater of the present invention and its manufacturing method by the above configuration have the effect of reducing the number of parts and further reducing the cost by forming the flow path of the heating plate as an integral part with the housing, shortening the process time by not requiring the assembly of a gasket or bolt, and reducing the package size and enhancing the internal sealing strength by not requiring the area where the gasket or bolt is fastened.
  • the heating plate's filament as an integral part of the housing, there is an effect of improving the cooling performance for the heating element and IGBT.
  • Fig. 1 is a side view of the heating plate-integrated heater of the present invention.
  • Figure 2 is a conceptual diagram illustrating a joint of the present invention.
  • Figure 3 is a conceptual diagram illustrating the depth of the joint of the present invention.
  • Fig. 4 is a photograph of a heating plate-integrated heater to which the joint of the present invention is applied.
  • Figure 5 is a top view of the heating plate-integrated heater of the present invention.
  • Figure 6 is a side view of a heating plate-integrated heater to which an insulating layer of the present invention is applied.
  • Fig. 7 is a side view of a heating plate-integrated heater showing the coupling relationship between the control unit and the heater housing of the present invention.
  • Figure 8 is a plan view illustrating a cooling unit of the present invention.
  • Figure 9 is a side view of a heating plate-integrated heater showing the connection relationship between the cooling unit and the heating plate of the present invention.
  • Figure 10 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a heating plate-integrated heater of the present invention.
  • Figure 11 is a flowchart illustrating detailed steps in the manufacturing process of the heater housing and heating plate of the present invention.
  • the heating plate-integrated heater (1000) of the present invention may include a heater housing (100) and a heating plate (200) that are formed integrally with each other, and a coupling portion (300) that connects the heater housing (100) and the heating plate (200).
  • the heater housing (100) may have a coupling groove (110) having a predetermined depth formed on one surface thereof, and the heating plate (200) may be inserted into the coupling groove (110) of the heater housing (100), and one surface thereof may be coupled with one surface of the heater housing (100).
  • a heating wire (210), which is a heating element, may be printed on one surface of the heating plate (200) to generate heat.
  • the connecting portion (300) can be formed between one side of the heating plate (200) and one side of the heater housing (100), and one side of the heater housing (100) and one side of the heating plate (200) connected through the connecting portion (300) can form one flat surface.
  • the joining portion (300) may be formed by joining one side of the heater housing (100) and one side of the heating plate (200) by friction stir welding.
  • the depth d of the joining portion may be formed to be a depth lower by a predetermined ratio compared to the depth of the joining groove.
  • d may be 3 mm or more and less than 8 mm.
  • the width of the joining portion (300), that is, the diameter w of the friction stir welding tool (T) may be 6 mm or more and less than 12 mm.
  • the depth d and the width w of the joining portion (300) may be adjusted according to the sizes of the heater housing (100) and the heating plate (200), and may not be limited to the above-described numerical range.
  • the boundary between one side of the heater housing (100) and one side of the heating plate (200), i.e., the position where the joining portion (300) is formed, may follow the perimeter of the outermost edge of one side of the heater housing (100). That is, the heater housing (100) may have a joining groove (110) formed in the center excluding the outer perimeter of one side, and the heating plate (200) may be fitted into the joining groove (110). Alternatively, the joining groove (110) may be formed in a shape corresponding to a predetermined shape of the heating plate (200) on one side of the heater housing (100) so that the heating plate (200) may be fitted therein.
  • the number of separate fastening parts such as bolts and gaskets, can be reduced, thereby reducing the cost.
  • the process time can be shortened because the gaskets or bolts do not need to be assembled, and the package size can be reduced and the airtightness inside the heater housing (100) can be enhanced because the area where the gaskets or bolts are fastened does not need to be secured.
  • the flow path of the heating plate (200) as an integral part of the housing, the cooling performance for the heating element and the IGBT can be improved.
  • the insulation structure when high voltage is applied is simplified, thereby reducing the design and manufacturing difficulties.
  • the entire surface of the heating plate (200) can be utilized by eliminating the fastening members, the heating element printed on one side of the heating plate (200) can be designed and manufactured with a higher degree of freedom.
  • the heating plate (200) may have a heating wire (210) formed on one surface.
  • a terminal (220) for transmitting power to the heating wire (210) may be arranged on one edge. Accordingly, by positioning an external power source on one edge, the arrangement of the wire for supplying power to the heating wire (210) may be simplified.
  • the positions of the heating wire (210) and the electrode can be set with a higher degree of freedom for the entire surface of the heating plate (200).
  • an insulating layer (400) including an insulating material may be further included, which is coated on the entire surface formed by one side of the heater housing (100) and one side of the heating plate (200).
  • the heating wire (210) printed on the heating plate (200) can be insulated from the outside, thereby increasing stability.
  • insulation can be easily applied to the entire surface of the heating plate (200).
  • the heater housing (100) further includes a control unit (500) that controls the heating plate (200), and the heater housing (100) further includes a receiving groove (120) formed at a predetermined depth from the other surface, and the control unit (500) may be provided inside the receiving groove (120). At this time, the internal spaces of the receiving groove (120) and the coupling groove (110) may not be connected to each other. That is, by providing the control unit (500) on the opposite side of the surface to which the heating plate (200) is coupled, even if one surface of the heating plate (200) and one surface of the heater housing (100) are formed integrally, an area where the control unit (500) is provided can be secured.
  • the cooling unit (600) further includes a cooling channel (610) through which cooling water for cooling the heating plate (200) flows, and the heating plate (200) may have the cooling channel (610) formed on the other surface.
  • a groove may be formed on the other surface of the heating plate (200), and the cooling channel (610) may be formed in the internal space of the groove formed on the other surface of the heating plate (200), that is, in the space between the other surface of the heating plate (200) and the joining groove (110) of the heater housing (100).
  • the heat transferred to the other side of the heating plate (200) can be smoothly cooled, and by providing the cooling unit (600) on the opposite side of the surface to which the heating plate (200) is coupled, even if one side of the heating plate (200) and one side of the heater housing (100) are formed as one piece, an area where the cooling unit (600) is provided can be secured.
  • the method for manufacturing a heater integrated with a heating plate (200) of the present invention may include (a) a step of manufacturing and providing a heater housing (100) and a heating plate (200) having a joining groove (110) formed therein, (b) a step of inserting the heating plate (200) into the joining groove (110), (c) a step of forming a joining portion (300) to join one side of the heater housing (100) and one side of the heating plate (200), and (d) a step of coating an insulating layer (400) on the entire surface formed by the one side and the one side of the heating plate (200).
  • step (a) includes the steps of (a1) forming a receiving groove (120) in the heater housing (100), and (a2) mounting the control unit (500) in the receiving groove (120) of the heater housing (100).
  • the internal spaces of each of the receiving groove (120) and the joining groove (110) may not be connected to each other. That is, by providing the control unit (500) on the opposite side of the surface to which the heating plate (200) is joined, even if one surface of the heating plate (200) and one surface of the heater housing (100) are formed integrally, an area where the control unit (500) is provided can be secured.
  • the joining portion (300) may be formed by joining one side of the heater housing (100) and one side of the heating plate (200) by friction stir welding.
  • the width w of the joining portion (300) may be 3 mm or more and less than 5 mm.
  • the width w of the joining portion (300) may be adjusted according to the sizes of the heater housing (100) and the heating plate (200), and may not be limited to the numerical range described above.
  • the insulating layer (400) can be coated on the entire surface formed by one side of the heater housing (100) and one side of the heating plate (200).
  • the heating wire (210) printed on the heating plate (200) can be insulated from the outside, thereby increasing stability.
  • insulation can be easily applied to the entire surface of the heating plate (200).
  • the cooling performance of the heating element and IGBT can be improved. Furthermore, this improved structure reduces the number of components, thereby lowering design and manufacturing difficulty, further reducing costs, shortening process times, reducing package size, and enhancing internal sealing.

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Abstract

본 발명은 차량용 수가열 히터 및 이의 제작방법에 관한 것이다. 본원발명의 히팅 플레이트 및 히팅 플레이트 일체형 히터는 히팅 플레이트의 유로를 하우징과 일체화로 형성함으로써 부품수를 줄이고 나아가 원가를 절감하며, 가스켓이나 볼트를 조립하지 않아도 되어 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 가스켓이나 볼트가 체결되는 영역을 확보하지 않아도 되어 패키지 사이즈를 줄이고 내부의 기밀 강건화를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

히팅 플레이트 일체형 히터 및 이의 제작방법
본 발명은 차량용 수가열 히터 및 이의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 수가열히터란, 차량에 설치되며 냉각수를 가열하여 공조계통으로 공급하는 장치로서, 차량의 냉각수 사이클에 구성되어, 필요시 실내 난방을 위해 실내로 유입하는 냉각수를 가열하여 차가운 공기와 열교환 할 수 있도록 한다. 이때, 수가열히터로 냉각수를 공급하기 위하여, 차량에는 워터펌프가 더 구비된다. 워터펌프는 공조계통으로부터 공급받은 냉각수를 압축한 후, 이를 수가열히터로 공급한다. 이에 따라 워터펌프는, 차량 내부를 순환하는 냉각수가 수가열히터 및 공조계통을 걸쳐 원활하게 순환될 수 있도록 한다. 여기서, 냉각수의 온도를 상승시키기 위하여, 차량에는 열교환기가 더 구비될 수 있다.
이러한 차량용 고전압 필름형 수가열히터는 수백V 에서 동작하며 수kW급의 열용량을 요구한다. 이 때 발열체의 표면 온도는 150~300℃ 까지 승온된다. 또한 고전압이 흐르는 발열체로 냉각수 누유 및 발열체 과온이 발생되면 감전 사고 및 화재도 발생될 수 있어 기밀 유지 뿐만 아니라 발열체의 냉각의 관리는 매우 중요하다.
종래의 차량용 고전압 필름형 수가열히터는 발열체와 IGBT를 냉각하는 냉각 유로 조립을 위한 다수의 부품이 필요하였고, 또한 히팅 플레이트와 하우징을 조립하기 위한 가스켓 및 볼트체결부의 볼트 홀, 가스켓 그루브가 형성되는 위치와 절연 및 연면 거리가 형성되는 영역을 고려하여야 하기 때문에 하우징의 크기가 증가한다는 문제점이 있었다. 더 나아가 이에 따른 히팅 플레이트와 하우징의 사이에 빈 공간이 필연적으로 발생하게 되어 히터 전체의 기밀 강건화에 불리하다는 문제점이 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국 공개특허 10-2021-0147145 "수가열히터 모듈장치"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 히팅 플레이트의 유로를 하우징과 일체화로 형성함으로써 부품수를 줄이고 나아가 원가를 절감하며, 가스켓이나 볼트를 조립하지 않아도 되어 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 가스켓이나 볼트가 체결되는 영역을 확보하지 않아도 되어 패키지 사이즈를 줄이고 내부의 기밀 강건화를 높일 수 있는 히팅 플레이트 일체형 히터 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 히팅 플레이트의 유로를 하우징과 일체화로 형성함으로써 발열체와 IGBT에 대한 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 히팅 플레이트 일체형 히터 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 볼트와 같이 전도성 물질로 이루어지는 체결부재를 없앰으로써 고전압 인가 시의 절연구조가 단순화 되어 설계 난이도 및 제작 난이도를 낮출 수 있고 체결부재의 삭제로 히팅 플레이트의 면 전체를 활용할 수 있기 때문에 발열체의 형상 설계 난이도 및 제작 난이도를 낮출 수 있는 일체형 히터 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 플레이트 일체형 히터는 일면에 소정 깊이를 갖는 결합홈이 형성되는 히터 하우징, 히터 하우징의 결합홈에 내삽되며, 일면이 히터 하우징의 일면과 결합되는 히팅 플레이트, 히팅 플레이트의 일면과 히터 하우징의 일면의 사이에 형성되는 결합부를 포함하고, 히터 하우징의 일면과 히팅 플레이트의 일면은 평편한 하나의 면을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 결합부는, 히터 하우징의 일면과 히팅 플레이트의 일면을 마찰교반용접 방식결합한 것을 특징으로 한다.
또한, 결합부의 깊이는 결합홈의 깊이보다 미리 내정된 비율만큼 낮은 것을 특징으로 한다.
이 때 예시적으로, 결합부의 깊이는 3mm 이상 8mm 미만 범위 내로 형성될 수 있다.
또한 예시적으로, 결합부의 폭은 6mm 이상 12mm 미만 범위 내로 형성될 수 있다.
또한, 히팅 플레이트는, 일면에 열선이 형성되며, 일 모서리 측에 열선에 전력을 전달하는 단자가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 히터 하우징의 일면과 히팅 플레이트의 일면으로 이루어진 면 전체에 코팅되되, 절연물질을 포함하는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 히터 하우징의 일면과 히팅 플레이트의 일면의 경계는, 히터 하우징의 일면의 최외곽 모서리의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 히팅 플레이트를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 히터 하우징은, 타면으로부터 소정 깊이로 형성되는 수용홈을 더 포함하며, 제어부는 수용홈의 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 수용홈 및 상기 결합홈 각각의 내부공간은 서로 연결되지 않게 형성될 수 있다.
또한, 히팅 플레이트를 냉각시키는 냉각수가 유동되는 냉각유로를 포함하는 냉각부를 더 포함하고, 히팅 플레이트는, 타면에 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, (a) 결합홈이 형성된 히터 하우징과 히팅 플레이트를 제작 및 구비하는 단계, (b) 결합홈에 히팅 플레이트를 삽입하는 단계, (c) 결합부를 형성하여 히터 하우징의 일면과 히팅 플레이트의 일면을 결합시키는 단계, (d) 일면과 히팅 플레이트의 일면으로 이루어진 면에 절연층을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, (a) 단계는, (a1) 히터 하우징에 수용홈을 형성하는 단계, (a2) 히터 하우징의 수용홈에 제어부를 탑재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, (c) 단계에서, 결합부는, 히터 하우징의 일면과 히팅 플레이트의 일면을 마찰교반용접 방식으로 결합되어 형성될 수 있다.
또한, (d) 단계에서, 절연층은, 히터 하우징의 일면과 히팅 플레이트의 일면으로 이루어진 면 전체에 코팅되어 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 히팅 플레이트 일체형 히터 및 이의 제조방법은 히팅 플레이트의 유로를 하우징과 일체화로 형성함으로써 부품수를 줄이고 나아가 원가를 절감하며, 가스켓이나 볼트를 조립하지 않아도 되어 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 가스켓이나 볼트가 체결되는 영역을 확보하지 않아도 되어 패키지 사이즈를 줄이고 내부의 기밀 강건화를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 히팅 플레이트의 유로를 하우징과 일체화로 형성함으로써 발열체와 IGBT에 대한 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 볼트와 같이 전도성 물질로 이루어지는 체결부재를 없앰으로써 고전압 인가 시의 절연구조가 단순화 되어 설계 난이도 및 제작 난이도를 낮출 수 있고 체결부재의 삭제로 히팅 플레이트의 면 전체를 활용할 수 있기 때문에 발열체의 형상 설계 난이도 및 제작 난이도를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 히팅 플레이트 일체형 히터의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 결합부를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 결합부의 깊이를 도시한 개념도이다.
도 4는은 본 발명의 결합부가 적용된 히팅 플레이트 일체형 히터의 사진이다.
도 5는 본 발명의 히팅 플레이트 일체형 히터의 상면도이다.
도 6은는 본 발명의 절연층이 적용된 히팅 플레이트 일체형 히터의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제어부와 히터 하우징의 결합관계를 도시한 히팅 플레이트 일체형 히터의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 냉각부를 도시한 평면도이다.
도 9는은 본 발명의 냉각부와 히팅 플레이트의 결합관계를 도시한 히팅 플레이트 일체형 히터의 측면도이다.
도 10은는 본 발명의 히팅 플레이트 일체형 히터의 제작방법을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 히터 하우징 및 히팅 플레이트 제작 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
** 부호의 설명 **
1000 : 히팅 플레이트 일체형 히터
100 : 히터 하우징
110 : 결합홈
120 : 수용홈
200 : 히팅 플레이트
210 : 열선
220 : 단자
300 : 결합부
400 : 절연층
500 : 제어부
600 : 냉각부
610 : 냉각유로
T : 마찰교반용접 툴
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하로, 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 히팅 플레이트 일체형 히터(1000)의 기본 구성에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 히팅 플레이트 일체형 히터(1000)는 서로 일체로 형성되는 히터 하우징(100)과 히팅 플레이트(200) 및 히터 하우징(100)과 히팅 플레이트(200)를 연결하는 결합부(300)를 포함할 수 있다. 보다 자세히, 히터 하우징(100)은 일면에 소정 깊이를 갖는 결합홈(110)이 형성될 수 있고, 히팅 플레이트(200)는 히터 하우징(100)의 결합홈(110)에 내삽되며, 일면이 히터 하우징(100)의 일면과 결합될 수 있다. 히팅 플레이트(200)의 일면에는 발열체인 열선(210)이 프린팅되어 열을 발생시킬 수 있다. 이 때 결합부(300)는 히팅 플레이트(200)의 일면과 히터 하우징(100)의 일면의 사이에 형성될 수 있고, 결합부(300)를 통해 연결된 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면은 평편한 하나의 면을 이룰 수 있다.
보다 자세히, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 결합부(300)는, 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면을 마찰교반용접 방식으로 결합한 것일 수 있다. 이 때, 결합부의 깊이 d는 결합홈의 깊이에 비해 소정 비율만큼 낮은 깊이로 형성될 수 있다. 일 예로, d는 3mm 이상 8mm 미만일 수 있다. 또한 결합부(300)의 폭 즉, 마찰교반용접 툴(T)의 직경 w는 6mm 이상 12mm 미만일 수 있다. 단 결합부(300)의 깊이 d 및 폭 w는 히터 하우징(100) 및 히팅 플레이트(200)의 사이즈에 따라 조절될 수 있으며, 상술한 수치범위에 한정되지 않을 수 있다.
또한 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면의 경계, 즉 결합부(300)가 형성되는 위치는, 히터 하우징(100)의 일면의 최외곽 모서리의 둘레를 따를 수 있다. 즉 히터 하우징(100)은 일면의 외곽 둘레를 제외한 중심부에 결합홈(110)이 형성될 수 있고, 결합홈(110)에 히팅 플레이트(200)가 끼워질 수 있다. 또는 히터 하우징(100)의 일면에 미리 결정된 소정의 히팅 플레이트(200)의 형상과 대응되는 형태로 결합홈(110)이 형성되어 히팅 플레이트(200)가 끼워지도록 할 수 있다.
이와 같이 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면이 일체로 형성되도록 함으로써, 볼트, 가스켓과 같은 별도의 체결 부품수를 줄일 수 있고 이에 원가를 절감할 수 있다. 또한, 가스켓이나 볼트를 조립하지 않아도 되어 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 가스켓이나 볼트가 체결되는 영역을 확보하지 않아도 되어 패키지 사이즈를 줄이고 히터 하우징(100) 내부의 기밀 강건화를 높일 수 있다. 또한, 히팅 플레이트(200)의 유로를 하우징과 일체화로 형성함으로써 발열체와 IGBT에 대한 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 뿐민 아니라, 볼트와 같이 전도성 물질로 이루어지는 체결부재를 없앰으로써 고전압 인가 시의 절연구조가 단순화 되어 설계 난이도 및 제작 난이도를 낮출 수 있고 체결부재의 삭제로 히팅 플레이트(200)의 면 전체를 활용할 수 있기 때문에 히팅 플레이트(200) 일면에 프린팅되는 발열체를 보다 높은 자유도로 설계 및 제작할 수 있다.
이하로, 도 5 내지 9를을 참조하여 본 발명의 히팅 플레이트 일체형 히터(1000)의 실시 예에 대해 보다 자세히 설명한다.
상술한 바와 같이 히팅 플레이트(200)는 일면에 열선(210)이 형성될 수 있다. 이 때 도 5에 도시 된 바와 같이, 일 모서리 측에 열선(210)에 전력을 전달하는 단자(220)가 배치될 수 있다. 이에 따라 일 모서리 측에 외부 전원이 위치시키는 것으로 열선(210)에 전력을 공급하기 위한 전선의 배치가 단순해질 수 있다. 상술한 바와 같이 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면을 하나의 면으로 형성함으로써 히팅 플레이트(200) 전체 면에 대해 열선(210)과 전극의 위치가 보다 높은 자유도로 설정될 수 있다.
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면으로 이루어진 면 전체에 코팅되되, 절연물질을 포함하는 절연층(400)을 더 포함할 수 있다. 절연층(400)을 포함함으로써 히팅 플레이트(200)에 프린팅된 열선(210)을 외부로부터 절연하여 안정성을 높일 수 있다. 상술한 바와 같이 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면을 하나의 면으로 형성함으로써 히팅 플레이트(200) 전체 면에 대해 절연적용이 용이해질 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 히팅 플레이트(200)를 제어하는 제어부(500)를 더 포함하고, 히터 하우징(100)은, 타면으로부터 소정 깊이로 형성되는 수용홈(120)을 더 포함하며, 제어부(500)는 수용홈(120)의 내부에 구비될 수 있다. 이 때 수용홈(120)과 결합홈(110) 각각의 내부공간은 서로 연결되지 않을 수 있다. 즉, 제어부(500)를 히팅 플레이트(200)가 결합되는 면의 반대 측에 구비함으로써 히팅 플레이트(200)의 일면과 히터 하우징(100)의 일면을 일체로 형성하더라도 제어부(500)가 구비되는 영역이 확보될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 히팅 플레이트(200)를 냉각시키는 냉각수가 유동되는 냉각유로(610)를 포함하는 냉각부(600)를 더 포함하고, 히팅 플레이트(200)는, 타면에 냉각유로(610)가 형성될 수 있다. 보다 자세히, 도 9에 도시된 바와 같이, 히팅 플레이트(200)의 타면에 홈이 형성될 수 있고, 히팅 플레이트(200)의 타면에 형성된 홈의 내부공간, 즉 히팅 플레이트(200)의 타면과 히터 하우징(100)의 결합홈(110)의 사이 공간에 냉각유로(610)가 형성될 수 있다. 이에 따라 히팅 플레이트(200)의 타면 측으로 전달되는 열을 원활히 냉각시킬 수 있으며, 냉각부(600)를 히팅 플레이트(200)가 결합되는 면의 반대 측에 구비함으로써 히팅 플레이트(200)의 일면과 히터 하우징(100)의 일면을 일체로 형성하더라도 냉각부(600)가 구비되는 영역이 확보될 수 있다.
이하로, 도 10 내지 11을 참조하여 본 발명의 히팅 플레이트(200) 일체형 히터의 제작방법에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 히팅 플레이트(200) 일체형 히터의 제작방법은 (a) 결합홈(110)이 형성된 히터 하우징(100)과 히팅 플레이트(200)를 제작 및 구비하는 단계, (b) 결합홈(110)에 히팅 플레이트(200)를 삽입하는 단계, (c) 결합부(300)를 형성하여 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면을 결합시키는 단계, (d) 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면으로 이루어진 면 전체에 절연층(400)을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 도 111에 도시된 바와 같이 (a) 단계는, (a1) 히터 하우징(100)에 수용홈(120)을 형성하는 단계, (a2) 히터 하우징(100)의 수용홈(120)에 제어부(500)를 탑재하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때 수용홈(120)과 결합홈(110) 각각의 내부공간은 서로 연결되지 않을 수 있다. 즉, 제어부(500)를 히팅 플레이트(200)가 결합되는 면의 반대 측에 구비함으로써 히팅 플레이트(200)의 일면과 히터 하우징(100)의 일면을 일체로 형성하더라도 제어부(500)가 구비되는 영역이 확보될 수 있다.
또한, (c) 단계에서, 결합부(300)는, 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면을 마찰교반용접 방식으로 결합한 것일 수 있다. 이 때, 결합부(300)의 폭 w는 3mm 이상 5mm 미만일 수 있다. 단 결합부(300)의 폭 w는 히터 하우징(100) 및 히팅 플레이트(200)의 사이즈에 따라 조절될 수 있으며, 상술한 수치범위에 한정되지 않을 수 있다.
또한 (d) 단계에서, 절연층(400)은 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면으로 이루어진 면 전체에 코팅될 수 있다. 절연층(400)을 포함함으로써 히팅 플레이트(200)에 프린팅된 열선(210)을 외부로부터 절연하여 안정성을 높일 수 있다. 상술한 바와 같이 히터 하우징(100)의 일면과 히팅 플레이트(200)의 일면을 하나의 면으로 형성함으로써 히팅 플레이트(200) 전체 면에 대해 절연적용이 용이해질 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
본 발명에 의하면, 히팅 플레이트의 유로를 하우징과 일체화로 형성함으로써 발열체와 IGBT에 대한 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 개선구조를 통해 부품수를 줄여 설계 난이도 및 제작 난이도를 낮추고 나아가 원가를 절감하며, 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 패키지 사이즈를 줄이며, 내부의 기밀 강건화를 높일 수 있다.

Claims (15)

  1. 일면에 소정 깊이를 갖는 결합홈이 형성되는 히터 하우징;
    상기 히터 하우징의 상기 결합홈에 내삽되며, 일면이 상기 히터 하우징의 일면과 결합되는 히팅 플레이트;
    상기 히팅 플레이트의 일면과 상기 히터 하우징의 일면의 사이에 형성되는 결합부;를 포함하고,
    상기 히터 하우징의 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면은 평편한 하나의 면을 이루는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 히터 하우징의 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면을 마찰교반용접 방식결합한 것인 히팅 플레이트 일체형 히터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 결합부의 깊이는 상기 결합홈의 깊이보다 미리 내정된 비율만큼 낮은 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 결합부의 깊이는 3mm 이상 8mm 미만 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 결합부의 폭은 6mm 이상 12mm 미만 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트는,
    일면에 열선이 형성되며,
    일 모서리 측에 상기 열선에 전력을 전달하는 단자가 배치되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 히터 하우징의 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면으로 이루어진 면 전체에 코팅되되, 절연물질을 포함하는 절연층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 히터 하우징의 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면의 경계는, 상기 히터 하우징의 일면의 최외곽 모서리의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 히터 하우징은,
    타면으로부터 소정 깊이로 형성되는 수용홈을 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 수용홈의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수용홈 및 상기 결합홈 각각의 내부공간은 서로 연결되지 않게 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트를 냉각시키는 냉각수가 유동되는 냉각유로를 포함하는 냉각부;를 더 포함하고,
    상기 히팅 플레이트는,
    타면에 상기 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터.
  12. 제 1 항의 히팅 플레이트 일체형 히터의 제작방법에 있어서,
    (a) 상기 결합홈이 형성된 상기 히터 하우징과 상기 히팅 플레이트를 제작 및 구비하는 단계;
    (b) 상기 결합홈에 상기 히팅 플레이트를 삽입하는 단계;
    (c) 결합부를 형성하여 상기 히터 하우징의 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면을 결합시키는 단계;
    (d) 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면으로 이루어진 면에 절연층을 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터의 제작방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 상기 히터 하우징에 수용홈을 형성하는 단계;
    (a2) 상기 히터 하우징의 수용홈에 제어부를 탑재하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터의 제작방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 결합부는, 상기 히터 하우징의 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면을 마찰교반용접 방식으로 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터의 제작방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 절연층은, 상기 히터 하우징의 일면과 상기 히팅 플레이트의 일면으로 이루어진 면 전체에 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 히팅 플레이트 일체형 히터의 제작방법.
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