KR101955962B1 - 히터 - Google Patents
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Abstract
히터는 제1 발열 몸체, 상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체, 상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체, 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극, 및 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 및 탄소 도전체를 포함하는 발열 몸체를 포함하고, 효율적인 구조를 갖는 히터에 관한 것이다.
친환경 에너지에 대한 관심이 높아지면서 전기 자동차, 연료전지 자동차 등과 같은 친환경 차량 관련 부품의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 친환경 차량에는 엔진이 구비되지 않아 엔진의 폐열을 이용하여 난방을 구현할 수 없으므로, 전기에너지를 이용해 안정적으로 난방을 구현할 수 있는 별도의 히터가 필요하다. 또한, 디젤 엔진의 경우 자동차의 초기 시동 시, 엔진을 냉각하는 열교환매체가 가열되기까지 상당한 시간이 소요되어 별도의 히터가 필요하다.
일반적으로, 차량용 난방장치로서, 화재 위험이 적고 반영구적으로 사용할 수 있는 피티씨 서미스터(PTC thermistor, Positive Temperature Coefficient thermistor)를 채용한 히터가 이용되는데, 주원료인 도전성 세라믹의 제조 비용이 높고 무게가 무거운 문제가 있었다. 또한, 상기 히터의 온도 조절을 위해 별도로 구성하는 과열 방지 회로를 필요로 하여, 히터의 구조가 복잡하고 제조 비용이 높은 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 단순하고 가볍고 강도가 향상되고, 제조 단가가 절감되고, 효율적인 구조를 갖는 히터를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 히터는 제1 발열 몸체, 상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체, 상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체, 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극, 및 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들은 세라믹 및 탄소 도전체의 혼합물로 일체로 성형될 수 있다. 상기 세라믹은 도전성이 없는 구조용 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브, 및 그래핀 중 적어도 어느 한 가지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들에는 각각에는 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 방향과 수직한 제3 방향으로, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들을 관통하는 슬릿 형태의 개구들이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 전극의 상기 제1 부분과 전기적으로 연결되는 제1 전기 단자, 및 상기 제2 전극의 상기 연결부와 접촉하는 제2 전기 단자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 전기 단자와 상기 제1 전극의 상기 제1 부분 사이에 배치되는 과열 방지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 과열 방지부는 탄산바륨계 스위칭 소자인 PTC 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 과열 방지부에 인접하여 상기 과열 방지부에서 발생한 열을 방출하는 열 방출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제3 발열 몸체에 상기 제2 방향으로 인접하여 배치되는 제4 발열 몸체, 및 상기 제4 발열 몸체와 접하고 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되고 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 전극의 상기 연장부와 접하는 제3 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 발열 몸체와 상기 제4 발열 몸체 사이에 상기 제2 전극의 상기 제2 부분이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 발열 몸체와 상기 제1 방향으로 인접하는 제4 발열 몸체, 상기 제2 발열 몸체와 상기 제1 방향으로 인접하는 제5 발열 몸체, 상기 제3 발열 몸체와 상기 제1 방향으로 인접하는 제6 발열 몸체, 및 상기 제3 발열 몸체와 전기적으로 연결되는 제3 전기 단자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제4 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제5 발열 몸체와 상기 제6 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제3 전극, 및 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제4 발열 몸체와 상기 제5 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제6 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제4 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 제4 전극과 상기 제2 전기 단자가 접할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들과 상기 제1 및 제2 전기단자들을 고정하기 위해, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 가장자리를 둘러싸는 결합부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 결합부재는 제1 결합부재, 제2 결합부재, 제3 결합부재 및 제4 결합부재를 포함할 수 있다. 상기 제1 결합부재는 상기 제3 발열 몸체에 상기 제2 방향으로 인접하여, 상기 제3 발열 몸체의 일부를 수용할 수 있다. 상기 제2 결합부재는 상기 제1 발열 몸체에 상기 제2 방향으로 인접하여, 상기 제1 발열 몸체의 일부를 수용할 수 있다. 상기 제3 결합부재는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들에 상기 제1 방향으로 인접하고, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 측면의 일부를 수용할 수 있다. 상기 제4 결합부재는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들에 상기 제1 방향으로 인접하고, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 상기 측면의 반대쪽 측면의 일부를 수용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 표면에 산화막이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체 및 상기 제1 및 제2 전극들 중 서로 인접하는 두개의 구성들 사이 중 적어도 어느 한곳 이상에 배치되어 각 구성들의 결합력을 향상시키는 도전성 접착제를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 히터는 제1 발열 몸체, 상기 제1 발열 몸체에 인접하는 제2 발열 몸체, 상기 제2 발열 몸체에 인접하는 제3 발열 몸체, 상기 제1 발열 몸체와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 전극, 상기 제3 발열 몸체와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 2 전극, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 외부 전원이 인가되는 제1 전기 단자, 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 외부 전원이 인가되는 제2 전기 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터에 상기 외부 전원이 인가되면, 상기 제1 전기 단자, 상기 제1 전극, 상기 제1 발열 몸체(또는 상기 제2 발열 몸체 또는 상기 제3 발열 몸체), 상기 제2 전극, 상기 제2 전기 단자 순서로(또는 그 역순으로) 전류가 흐를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 전기 단자와 상기 제1 전극 사이에 배치되는 PTC 소자를 포함하는 과열 방지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 히터는 복수의 발열 몸체들을 포함한다. 상기 발열 몸체들을 제작한 후, 상기 히터의 크기에 따라 적절하게 상기 발열 몸체들과 이에 적합한 전극들, 전기 단자들 및 결합부재들을 이용하여 상기 히터를 조립할 수 있다. 이에 따라 동일한 발열 몸체 부품을 다양한 크기 및 용량의 히터에 적용할 수 있으므로, 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 히터의 상기 발열 몸체들은 상기 히터의 길이 방향(제2 방향)으로 제1 및 제2 결합 부재들에 의해 가압되어 견고히 고정되는 구조를 가지므로, 상기 발열 몸체들과 상기 전극들 간에 밀착력이 향상되어, 상기 히터 내의 구성들 간의 전기적 접촉 불량을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 히터는 각각의 상기 발열 몸체들의 조립 위치에 상관 없이 상기 히터를 구성하는 구성들 간에 길이 방향(제2 방향)으로의 밀착력이 우수한 구조를 가지므로, 전기적 접촉 불량 등에 의한 품질 저하가 최소화 될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 히터의 주요 구성품들의 결합관계를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 히터의 제1 발열 몸체의 다양한 조립 위치들에 따른 부분 확대 평면도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 과열 방지 로드의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 히터의 주요 구성품들의 결합관계를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 히터의 제1 발열 몸체의 다양한 조립 위치들에 따른 부분 확대 평면도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 과열 방지 로드의 분해 사시도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 히터의 주요 구성품들의 결합관계를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1의 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 상기 히터는 제1 전기 단자(TM1), 열 방출부(500), 과열 방지부(400), 제1 발열 몸체(110), 제2 발열 몸체(120), 제3 발열 몸체(130), 제1 전극(310), 제2 전극(320), 제2 전기 단자(TM2), 제1 결합부재(210), 제2 결합부재(220), 제3 결합부재(230) 및 제4 결합부재(240)를 포함한다.
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)은 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)을 따라 차례로 배열될 수 있다.
각각의 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)은 세라믹 및 탄소 도전체를 포함한다. 상기 세라믹은 구조물 등에 사용되는 구조용 세라믹으로 도전성이 없는 것을 사용할 수 있다. 상기 구조용 세라믹은 파인세라믹, 알루미나 세라믹, 지르코니아 세라믹, 탄화규소 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹은 주성분이 알루미나(Al2O3) 및 산화 규소(SiO2)인 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 세라믹은 다른 부수적인 성분들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹은 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O) 등을 더 포함할 수 있다.
상기 탄소 도전체는 도전성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)에는 상기 탄소 도전체가 전체적으로 분포되어 있으므로, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)이 도전성을 가질 수 있다. 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브 및/또는 그래핀을 포함할 수 있다. 상기 탄소는 6각형 구조를 이루는 원자들이 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 탄소 단일층의 6각형 구조가 원통형으로 이루어진 구조를 가질 수 있다. 상기 그래핀은 상기 탄소를 구성하는 6각형 구조를 한층만 떼어낸 구조를 가질 수 있다.
각각의 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)은 바람직하게 약 60 내지 95 중량%의 상기 세라믹을 포함하고, 약 5 내지 40 중량%의 상기 탄소 도전체를 포함할 수 있다. 예컨대 탄소나노튜브는 전기전도도에 있어서는 구리와 비슷한 정도의 우수한 특성을 가지며, 강도의 측면에서는 거의 철강의 100배 정도의 고강도를 갖는 것으로 알려져 있다. 그래핀 역시 전기전도도나 강도의 측면에서 우수한 특성을 갖는데, 전기전도도는 실리콘보다 대략 100배 정도 좋고 강도는 강철보다 대략 200배 정도 강한 것으로 알려져 있다. 이들 탄소 도전체는 예컨대 알루미늄보다 비중이 낮아 가볍고, 값도 상대적으로 저렴한 편이다. 그러므로 이 물질들을 세라믹과 적정량 혼합하면 전기전도도 및 강도의 측면에서 매우 우수한 특성을 얻을 수 있다. 상기 세라믹 및 탄소 도전체의 함량은 원재료의 가격, 비중, 중량, 강도 등을 고려하여 결정될 수 있다. 즉, 상기 탄소 도전체의 함량이 5중량% 미만인 경우, 단위면적당 비저항 값이 너무 커 전기 히터로서의 전기적 특성이 좋지 않고, 상기 탄소 도전체의 함량이 45중량% 이상인 경우, 상기 세라믹의 결합력이 약하고 강도가 낮은 문제가 있다. 상기 수치 범위에 따르면, 일반적인 구조용 세라믹 정도의 강도를 갖고, 비중이 낮은 고강도 경량의 히터를 제조할 수 있다.
각각의 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)은 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 발열 몸체(110)의 모든 부분이 물리적으로 연결된 하나의 구성일 수 있다. 상기 제1 발열 몸체(110)에는 상기 제1 발열 몸체(110)를 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)과 수직한 제3 방향(D3)으로 관통하고 각각이 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 복수의 슬릿 형태의 개구들(112)이 형성될 수 있다. 상기 제2 및 제3 발열 몸체들(120, 130)은 상기 제1 발열 몸체(110)와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제1 전극(310)은 제1 부분(314), 제2 부분(316) 및 연결부(312)를 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(314)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 상기 제2 부분(316)은 상기 제1 부분(314)과 상기 제2 방향(D2)으로 이격되어 상기 제1 부분(314)과 평행하게 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 상기 연결부(312)는 상기 제1 부분(314)의 끝단과 상기 제2 부분(316)의 끝단을 연결하고, 상기 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.
상기 제1 전극(310)의 상기 제1 부분(314)은 상기 과열 방지부(400)와 상기 제1 발열 몸체(110) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(310)의 상기 제2 부분(314)은 상기 제2 발열 몸체(120) 및 상기 제3 발열 몸체(130) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2 전극(320)은 제1 부분(324), 제2 부분(326) 및 연결부(322)를 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(324)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 상기 제2 부분(326)은 상기 제1 부분(324)과 상기 제2 방향(D2)으로 이격되어 상기 제1 부분(324)과 평행하게 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 상기 연결부(322)는 상기 제1 부분(324)의 끝단과 상기 제2 부분(326)의 끝단을 연결하고, 상기 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.
상기 제2 전극(320)의 상기 제1 부분(324)은 상기 제1 발열 몸체(110)와 상기 제2 발열 몸체(120) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(320)의 상기 제2 부분(324)은 상기 제3 발열 몸체(130) 및 상기 제1 결합부재(210) 사이에 배치될 수 있다.
상기 과열 방지부(400)는 상기 제1 발열 몸체(110)와 상기 제1 전기 단자(TM1) 사이에 배치될 수 있다. 상기 과열 방지부(400)는 온도가 올라감에 따라 저항값이 커져, 상기 히터를 구성하는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)쪽으로 흐르는 전류를 차단 또는 감소 시켜, 상기 히터가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 과열 방지부(400)는 PTC 소자를 포함할 수 있다. 상기 PTC 소자란 탄산바륨계 스위칭 소자로 온도가 상승하면 전기저항이 급격히 커지는 특성을 가지므로, 상기 히터가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 과열 방지부(400)가 PTC 소자를 포함하는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 히터의 온도가 적정 수준 이상으로 높아지는 경우 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)쪽으로 흐르는 전류를 차단 또는 감소 시킬 수 있는 구성이면 무방하다.
상기 제1 전기 단자(TM1)는 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 열 방출부(500)와 상기 과열 방지부(400) 사이에 배치되는 제2 부분(TM1b) 및 상기 제2 부분(TM1b)의 일측에서 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 제1 부분(TM1a)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(TM1a)은 상기 제2 결합부재(220) 외부로 돌출되어, 외부 전원과 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전기 단자(TM1)에는 구동 전압(또는 접지 전압)이 인가될 수 있다.
상기 제2 전기 단자(TM2)는 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고, 상기 제2 전극(320)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전기 단자(TM2)는 상기 제2 전극(320)과 상기 제4 결합부재(240)사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 전기 단자(TM2)의 일단은 상기 제2 결합부재(220) 외부로 돌출되어, 외부 전원과 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전기 단자(TM1)에는 접지 전압(또는 구동 전압)이 인가될 수 있다.
상기 열 방출부(500)는 상기 제1 전기 단자(TM1)의 상기 제2 부분(TM1b)과 접촉하여 배치될 수 있다. 상기 열 방출부(500)에는 효율적인 열 방출을 위해, 상기 제3 방향(D3)으로 상기 열 방출부(500)를 관통하는 복수의 개구들이 형성될 수 있다. 상기 열 방출부(500)는 상기 과열 방지부(400)에서 발생하는 열을 상기 제1 전기 단자(TM1)를 통해 일부 방출시킬 수 있다. 상기 열 방출부(500)에 의해, 상기 과열 방지부(400) 자체의 과열을 방지할 수 있으므로, 상기 과열 방지부(400)가 적정한 온도 범위에서 작동하여, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 발열에 따라 ON/OFF 를 제어할 수 있도록 할 수 있다.
즉, 상기 과열 방지부(400)가 PTC 소자를 포함하는 경우, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)에 충분한 전류가 공급되어, 상기 과열 방지부(400) 자체의 온도가 특정 온도까지 상승하면, 상기 과열 방지부(400)가 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)쪽으로 흐르는 전류를 차단 또는 감소 시킨다. 이때, 상기 과열 방지부(400) 자체도 과열되어 높은 저항값을 가지는 상태가 된다. 이후, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)이 충분히 냉각된 경우에도, 상기 과열 방지부(400) 자체가 과열된 상태에서 냉각되지 못하는 경우가 있을 수 있다. 상기 과열 방지부(400)가 적절하게 냉각되지 못하면, 상기 과열 방지부(400)가 여전히 상기 발열 몸체들쪽으로 전류를 공급하지 못할 수 있으나, 상기 열 방출부(500)에 의해, 상기 과열 방지부(400)도 냉각되므로, 다시 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)쪽으로 전류가 공급될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 상기 열 방출부(500)는 상기 과열 방지부(400)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 상기 열 방출부(500)는 상기 과열 방지부(400)에서 방출하는 열을 방출할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다.
상기 제1 결합부재(210)는 상기 제3 발열 몸체(130)에 상기 제2 방향(D2)으로 인접할 수 있다. 상기 제1 결합부재(210)에는 상기 제3 발열 몸체(130)가 일부 수용될 수 있는 결합홈이 형성되어, 상기 결합홈 내에 상기 제3 발열 몸체(130)의 일부, 상기 제3 결합부재(230)의 제1 결합돌기(232) 및 상기 제4 결합부재(240)의 제1 결합돌기(242)가 수용될 수 있다.
상기 제2 결합부재(220)는 제1 발열 몸체(110)에 상기 제2 방향(D2)으로 인접할 수 있다. 상기 제2 결합부재(220)에는 결합홈(222)이 형성되어, 상기 결합홈(222) 내에 상기 열 방출부(500), 상기 제1 전기 단자(TM1), 상기 과열 방지부(400), 상기 제1 발열 몸체(110)의 일부, 상기 제2 전기 단자(TM2)의 일부, 상기 제3 결합부재(230)의 제2 결합돌기(234) 및 상기 제4 결합부재(240)의 제2 결합돌기(244)가 수용될 수 있다.
상기 제3 결합부재(230)는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)에 상기 제1 방향(D1)으로 인접할 수 있다. 상기 제3 결합부재(230)는 상기 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 상기 제3 결합부재(230)는 상기 제2 방향(D2)의 양 끝부분에 각각 형성된 상기 제1 결합돌기(232) 및 상기 제2 결합돌기(234)를 포함할 수 있다. 상기 제3 결합부재(230)에는 상기 제1 전극(310)의 상기 연결부(312) 및 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 측면의 일부를 수용하여 상기 제1 전극(310), 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)을 고정하기 위한 수용부(236)가 형성될 수 있다.
상기 제4 결합부재(240)는 상기 제2 및 제4 발열 몸체들(120, 140)에 상기 제1 방향(D1)으로 인접할 수 있다. 상기 제4 결합부재(240)는 상기 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 상기 제4 결합부재(240)는 상기 제2 방향(D2)의 양 끝부분에 각각 형성된 상기 제1 결합돌기(242) 및 상기 제2 결합돌기(244)를 포함할 수 있다. 상기 제4 결합부재(240)에는 상기 제2 전극(320)의 상기 연결부(322) 및 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 측면의 일부를 수용하여 상기 제2 전극(320), 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)을 고정하기 위한 수용부가 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 결합부재(210, 220, 230, 240)들이 서로 결합하여, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130), 상기 제1 전극(310), 상기 제2 전극(320), 상기 제1 전기 단자(TM1), 상기 제2 전기 단자(TM2), 상기 열 방출부(500) 및 상기 과열 방지부(400)를 견고하게 고정할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 결합부재들 (210, 220, 230, 240)은 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전기 단자들(TM1, TM2)에 전원을 공급하여 상기 히터를 작동시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전기 단자(TM1)에 구동 전압이 인가되고, 상기 제2 전기 단자(TM2)에 접지 전압이 인가되면, 전류가 상기 제1 전기 단자(TM1), 상기 과열 방지부(400), 상기 제1 전극(310), 상기 제1 발열 몸체(110)(또는 상기 제2 발열 몸체(120) 또는 상기 제3 발열 몸체(130)), 상기 제2 전극(320), 및 상기 제2 전기 단자(TM2)를 통해 흐를 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 제1 발열 몸체들(110, 120, 130)이 발열하며, 히터로서의 기능을 할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 발열 몸체들이 3개의 부분으로 나뉘어진 경우가 설명되었으나, 동일한 크기의 발열 몸체들을 제작한 후, 히터의 크기에 따라 적절하게 상기 발열 몸체들과 이에 적합한 전극들, 전기 단자들 및 결합부재들을 이용하여 상기 히터를 조립할 수 있다. 이에 따라 동일한 발열 몸체 부품을 다양한 크기 및 용량의 히터에 적용할 수 있으므로, 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 히터의 상기 발열 몸체들은 상기 히터의 길이 방향인 상기 제2 방향(D2)으로 상기 제1 및 제2 결합 부재(410, 420)에 의해 가압되어 견고히 고정되는 구조를 가지므로, 상기 발열 몸체들과 상기 전극들 간에 밀착력이 향상되어, 상기 히터 내의 구성들 간의 전기적 접촉 불량을 감소시킬 수 있다.
한편, 도시하지 않았으나, 상기 히터는 상기 히터를 이루는 구성들의 결합력을 향상시키기 위해 도전성 접착제 등을 더 포함할 수 있다. 상기 도전성 접착제는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130), 상기 제1 및 제2 전극들(310, 320), 상기 과열 방지부(400), 상기 제1 및 제2 전기 단자들(TM1, TM2), 상기 열 방출부(500)의 각 구성들 사이에 적용되어, 상기 구성들을 서로 견고하게 결합할 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 표면에는 산화막이 형성되어, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)과 외부가 절연될 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 상기 제1 및 제2 전극(310, 320)과 접하는 부분에는 산화막이 형성되지 않거나 제거되어, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)과 상기 제1 및 제2 전극(310, 320)은 서로 통전되도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 산화막은 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 표면에 열처리를 진행하여, 상기 상면 및 하면 상에 산화막을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 상기 제1 및 제2 전극(310, 320)과 접하는 부분에서는 상기 열처리에 의해 형성된 산화막이 다시 연마 등의 공정을 통해 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 히터는 외부 전원과 연결되는 상기 제1 및 제2 전기 단자들(TM1, TM2)의 끝단들을 제외하면 표면이 상기 산화막 및 상기 제1 내지 제4 결합부재들(410, 420, 430, 440)에 의해 전부 절연된 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)을 제조하는 방법은 원료 분말 혼합 단계, 건조 단계, 성형 단계, 소결 단계, 열처리 단계 및 연마 단계를 포함할 수 있다.
상기 원료 분말 혼합 단계에서는, 세라믹 분말 및 탄소 도전체를 혼합하여 원료 분말을 준비한다. 상기 세라믹 분말은 구조물 등의 형성에 사용되는 구조용 세라믹으로 도전성이 없는 것을 사용할 수 있다. 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브 및/또는 그래핀을 포함할 수 있다. 상기 탄소 도전체는 분말 형태로 제공되어 상기 원료 분말에 혼합될 수 있다.
상기 원료 분말은 바람직하게 약 60 내지 95 중량%의 상기 세라믹 분말을 포함하고, 약 5 내지 40 중량%의 상기 탄소 도전체를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 분말 및 탄소 도전체의 함량은 원재료의 가격, 비중, 중량, 강도등을 고려하여 결정될 수 있다.
한편, 상기 원료 분말은 다양한 방법으로 준비될 수 있다. 예를 들면, 상기 원료 분말은 세라믹과 탄소 도전체를 혼합 분쇄하여 수득할 수도 있다.
상기 건조 단계에서는, 상기 원료 분말을 건조시키다. 예를 들면, 스프레이 드라이어(spray dryer)등을 이용하여 상기 원료 분말을 건조하여 과립화(구상화)할 수 있다.
상기 성형 단계에서는, 건조된 상기 원료 분말로 제1 내지 제3 발열 몸체를 성형할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발열 몸체에 대응하는 몰드 등을 이용하여 상기 원료 분말을 가압하여, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체를 성형할 수 있다. 예를 들면, 유압프레스 등을 이용하여 1차 성형한 다음, 균일한 성형밀도를 얻기 위해 냉간등방가압성형을 통하여 2차 성형할 수 있다.
상기 소결 단계에서는, 상기 제1 내지 제4 발열 몸체로 성형된 상기 원료 분말을 고온으로 소결할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 내지 제4 발열 몸체에 대응하는 핫 프레스 소결용 몰드를 이용하여 진공 또는 아르곤 가스 분위기에서 고온으로 소결할 수 있다.
상기 단계들은 상기 원료 물질의 산화를 방지하기 위해 진공 상태 또는 아르곤 가스 분위기 등에서 진행될 수 있다.
상기 열처리 단계에서는, 상기 제1 내지 제4 발열 몸체에 열처리를 진행하여 상기 제1 내지 제3 발열 몸체의 표면을 산화시킨다. 예를 들면, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체를 약 400도씨 내지 800도씨에서 약 5분 내지 15분 간 가열하여 상기 제1 내지 제4 발열 몸체의 표면을 산화시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체를 약 600도씨에서 약 10분 간 가열하여 상기 표면을 산화시킬 수 있다. 상기 열처리 단계에서의 가열 온도 및 시간은 열처리 되는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체의 구성 성분, 크기, 형태에 따라 적절하게 조절될 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체의 표면을 산화시켜, 상기 표면 상에 산화막을 형성할 수 있는 조건이면 무방하다.
상기 연마 단계에서는, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 측면의 일부를 연마하여, 상기 산화막의 일부를 제거한다. 이에 따라 상기 산화막이 제거된 부분에 제1 및 제2 전극들이 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들과 접촉하여 통전될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 히터의 제1 발열 몸체의 다양한 조립 위치들에 따른 부분 확대 평면도들이다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 제1 발열 몸체(110)가 제1 전극(310)의 연결부(312)에 접촉하도록 왼쪽에 위치하도록 조립된 경우가 도시되어 있다. 상기 제1 발열 몸체(110)가 상기 제1 전극(310)의 상기 연결부(312)와 접촉하더라도, 전류는 상기 제1 전극(310)의 상기 연결부(312) 또는 제1 부분(314)으로부터 상기 제1 발열 몸체(110)를 통해 제2 전극(320)의 제1 부분(324)을 지나 상기 제2 전기 단자(TM2)로 흐르므로, 상기 히터가 정상적으로 작동될 수 있다.
도 1 및 도 4b를 참조하면, 상기 제1 발열 몸체(110)가 상기 제1 전극(310)의 연결부(312)와 이격되고, 상기 제2 전기 단자(TM2)와도 이격되도록 중간에 위치하도록 조립된 경우가 도시되어 있다. 이때, 전류는 상기 제1 전극(310)의 상기 제1 부분(314)으로부터 상기 제1 발열 몸체(110)를 통해 제2 전극(320)의 제1 부분(324)을 지나 상기 제2 전기 단자(TM2)로 흐르므로, 상기 히터가 정상적으로 작동될 수 있다.
도 1 및 도 4c를 참조하면, 상기 제1 발열 몸체(110)가 상기 제2 전기 단자(TM2)에 접촉하도록 오른쪽에 위치하도록 조립된 경우가 도시되어 있다. 상기 제1 발열 몸체(110)가 상기 제2 전기 단자(TM2)와 접촉하더라도, 전류는 상기 제1 전극(310)의 상기 제1 부분(314)으로부터 상기 제1 발열 몸체(110)를 통해 제2 전극(320)의 제1 부분(324) 및 상기 제2 전기 단자(TM2)로 흐르므로, 상기 히터가 정상적으로 작동될 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)은 동일한 공정을 통해 동일한 형상으로 제조 되는 것이 바림직하나, 제조 공정상의 편차에 의해, 크기나 모양에 있어서 편차가 발생할 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 히터는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)의 위치나 크기 편차에 무관하게 견고하게 고정되고, 구성들 간의 전기 접촉이 우수한 구조를 가지므로, 상기 발열 몸체들의 크기가 다소 다른 경우에도 결합력이나 전기 접촉성의 저하에 따른 불량이 최소화 될 수 있다.
도 4a 내지 4c에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 히터는 조립 공정에 있어서 발열 몸체들의 조립위치에 있어서 일부 오차가 있거나, 제조공정에 있어서 복수의 발열 몸체들 간에 크기에 대한 편차가 발생하더라도, 전극과 발열 몸체간의 접촉 특성이 저하되지 않는 구조를 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 히터는 제4 발열 몸체(140) 및 제3 전극(330)을 더 포함하는 것을 제외하고, 도 1 내지 도 3의 히터와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 간략히 하거나 생략한다.
상기 히터는 제1 전기 단자(TM1), 열 방출부(500), 과열 방지부(400), 제1 발열 몸체(110), 제2 발열 몸체(120), 제3 발열 몸체(130), 제4 발열 몸체(140), 제1 전극(310), 제2 전극(320), 제3 전극(330), 제2 전기 단자(TM2), 제1 결합부재(도 1의 210 참조), 제2 결합부재(도 1의 220 참조), 제3 결합부재(도 1의 230 참조) 및 제4 결합부재(도 1의 240 참조)를 포함한다.
상기 제4 발열 몸체(140)가 상기 제3 발열 몸체(130)에 제2 방향(D2)으로 인접하여 배치될 수 있다. 상기 제4 발열 몸체(140)는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들(110, 120, 130)과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제3 전극(330)은 상기 제4 발열 몸체(140)에 접하고 제1 방향(D1)으로 연장되는 제1 부분(336) 및 상기 제1 부분(336)과 연결되고 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 연결부(332)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(332)는 상기 제1 전극(310)의 연결부(도 2의 312 참조)와 접촉할 수 있다. 상기 제2 전극(320)의 제2 부분(도 2의 326 참조)은 상기 제3 발열 몸체(130)와 상기 제4 발열 몸체(140) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 결합부재(210)는 상기 제4 발열 몸체(140)에 상기 제2 방향(D2)으로 인접할 수 있다. 상기 제1 결합부재(210)에는 상기 제4 발열 몸체(140)가 일부 수용될 수 있는 결합홈이 형성되어, 상기 결합홈 내에 상기 제4 발열 몸체(140)의 일부가 수용될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 결합부재들(210, 220, 230, 240)에 의해 상기 히터의 구성들이 견고하게 고정될 수 있다.
한편, 도시하지 않았으나, 상기 히터는 상기 히터를 이루는 구성들의 결합력을 향상시키기 위해 도전성 접착제 등을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 히터가 상기 제2 방향(D2)으로 배열된 네개의 발열 몸체들(110, 120, 130, 140)을 포함하는 경우 설명되고, 도 1 내지 도 3의 히터는 세개의 발열 몸체들을 포함하는 경우가 설명되었다. 유사한 방법으로, 전극 및 발열 몸체들을 추가하여 다양한 개수의 발열 몸체를 갖는 히터를 구성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 주요 구성품들을 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 히터는 제4 발열 몸체(140), 제5 발열 몸체(150), 제6 발열 몸체(160), 제3 전극(330), 제4 전극(340), 제2 과열 방지부(600), 제2 방열부(700), 제3 전기 단자(TM3)를 더 포함하는 것을 제외하고, 도 1 내지 도 3의 히터와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 간략히 하거나 생략한다.
상기 히터는 제1 전기 단자(TM1), 열 방출부(500), 과열 방지부(400), 제1 발열 몸체(110), 제2 발열 몸체(120), 제3 발열 몸체(130), 제1 전극(310), 제2 전극(320), 제2 전기 단자(TM2), 제1 결합부재(도 1의 210 참조), 제2 결합부재(도 1의 220 참조), 제3 결합부재(도 1의 230 참조) 및 제4 결합부재(도 1의 240 참조)를 포함한다. 또한, 상기 히터는 제3 전기 단자(TM3), 제2 열 방출부(700), 제2 과열 방지부(600), 제4 발열 몸체(140), 제5 발열 몸체(150), 제6 발열 몸체(160), 제3 전극(330), 제4 전극(340)을 더 포함한다.
상기 제3 전기 단자(TM3), 상기 제2 열 방출부(700), 상기 제2 과열 방지부(600), 상기 제4 발열 몸체(140), 상기 제5 발열 몸체(150), 상기 제6 발열 몸체(160), 상기 제3 전극(330) 및 상기 제4 전극(340)은 상기 제2 전기 단자(TM2)를 기준으로 상기 제1 전기 단자(TM1), 상기 열 방출부(500), 상기 과열 방지부(400), 상기 제1 발열 몸체(110), 상기 제2 발열 몸체(120), 상기 제3 발열 몸체(130), 상기 제1 전극(310) 및 상기 제2 전극(320)과 대칭으로 배치되며, 실질적으로 동일한 구성일 수 있다.
상기 제1 내지 제4 결합부재들은 상기 제1 내지 제6 발열 몸체들(110, 120, 130, 140, 150, 160)을 감싸며 고정할 수 있다.
본 실시예는 도 1의 히터를 제2 전기 단자를 기준으로 대칭되도록 발열 몸체들을 확장한 실시예이다. 유사한 방법으로, 상기 히터의 상기 발열 몸체들은 상기 제1 방향(D1)으로도 확장될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상기 제2 과열 방지부(600) 및 상기 제2 방열부(700)는 필요에 따라 생략될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 분해 사시도이다. 도 8은 도 7의 과열 방지 로드의 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 히터는 과열 방지부 및 제1 전기 단자 대신 일체로 조립되는 과열 방지 로드(800)를 포함하는 것을 제외하고, 도 1 내지 3의 히터와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 과열 방지 로드(800)는 제1 커버(810) 및 제2 커버(820)를 포함하는 커버, 제1 가이드부(830), 제2 가이드부(840), 제1 전기 단자(TM1), 복수의 PTC 소자부(PTC) 및 복수의 절연부(INS)를 포함할 수 있다.
상기 과열 방지 로드(800)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.
상기 제1 커버(810) 및 상기 제2 커버(820)는 상기 PTC 소자부(PTC), 상기 절연부(INS), 상기 제1 전기 단자(TM1), 상기 제1 및 제2 가이드부들(830, 840)을 수납할 수 있다. 상기 제1 커버(810)는 상기 제2 커버(820)와 결합하여 상기 PTC 소자부(PTC), 상기 절연부(INS), 상기 제1 전기 단자(TM1), 상기 제1 및 제2 가이드부들(830, 840)을 둘러쌀 수 있다. 상기 커버(810, 820)는 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 커버(810, 220)는 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 제1 가이드부(830)는 상기 제1 전기 단자(TM1)와 상기 제1 커버(810) 사이에 배치되고, 상기 제2 가이드부(840)는 상기 제1 전기 단자(TM1)와 상기 제2 커버(820) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 가이드부(830)와 상기 제2 가이드부(840)는 서로 결합하여 상기 제1 전기 단자(TM1)를 둘러쌀 수 있다. 상기 제1 및 제2 가이드부(830, 840)는 전기를 통하지 않는 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 가이드부(830)에는 제1 개구(832) 및 제2 개구(834)가 형성될 수 있다. 상기 제1 개구(832) 내에 상기 절연부(INS)가 수납되고, 상기 제2 개구(834) 내에 상기 PTC 소자부(PTC)가 수납될 수 있다. 이에 따라 상기 PTC 소자부(PTC)가 상기 제1 전기 단자(TM1) 및 상기 제1 커버(810)에 직접 접촉할 수 있다.
상기 제2 가이드부(840)에는 제3 개구(842) 및 제4 개구(844)가 형성될 수 있다. 상기 제3 개구(832) 내에 상기 PTC 소자부(PTC)가 수납되고, 상기 제4 개구(834) 내에 상기 절연부(INS)가 수납될 수 있다. 이에 따라 상기 PTC 소자부(PTC)가 상기 제1 전기 단자(TM1) 및 상기 제2 커버(220)에 직접 접촉할 수 있다.
상기 복수의 절연부들(INS)과 상기 복수의 PTC 소자부(PTC)는 상기 제1 방향(D1)을 따라 서로 번갈아가며 배치될 수 있다.
상기 제1 전기 단자(TM1)의 일측 끝단은 상기 커버 외부로 노출되어 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 상기 제1 전기 단자(TM1)는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전기 단자(TM1)는 구리를 포함할 수 있다.
상기 PTC 소자부(PTC)는 도 1의 과열 방지부(도 1의 400 참조)와 동일하게 PTC 소자를 포함할 수 있다. 상기 절연부(INS)는 전기를 통하지 않는 절연 물질로 형성될 수 있다.
열 방출부(500)는 상기 과열 방지 로드(800)와 상기 제2 방향(D2)으로 접하도록 배치되어 상기 과열 방지 로드(400) 자체의 과열을 방지할 수 있다.
상기 히터의 발열 몸체들(110, 120, 130)의 발열에 따라 ON/OFF 를 제어하는 상기 과열 방지 로드(400)는 어셈블리 구조를 가지므로, 상기 히터의 조립성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 히터는 복수의 발열 몸체들을 포함한다. 상기 발열 몸체들을 제작한 후, 상기 히터의 크기에 따라 적절하게 상기 발열 몸체들과 이에 적합한 전극들, 전기 단자들 및 결합부재들을 이용하여 상기 히터를 조립할 수 있다. 이에 따라 동일한 발열 몸체 부품을 다양한 크기 및 용량의 히터에 적용할 수 있으므로, 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 히터의 상기 발열 몸체들은 상기 히터의 길이 방향(제2 방향)으로 제1 및 제2 결합 부재들에 의해 가압되어 견고히 고정되는 구조를 가지므로, 상기 발열 몸체들과 상기 전극들 간에 밀착력이 향상되어, 상기 히터 내의 구성들 간의 전기적 접촉 불량을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 히터는 각각의 상기 발열 몸체들의 조립 위치에 상관 없이 상기 히터를 구성하는 구성들 간에 길이 방향(제2 방향)으로의 밀착력이 우수한 구조를 가지므로, 전기적 접촉 불량 등에 의한 품질 저하가 최소화 될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 제1 발열 몸체 120: 제2 발열 몸체
130: 제3 발열 몸체 210: 제1 결합부재
220: 제2 결합부재 230: 제3 결합부재
240: 제4 결합부재 310: 제1 전극
320: 제2 전극 400: 과열 방지부
500: 열 방출부 TM1: 제1 전기 단자
TM2: 제2 전기 단자
130: 제3 발열 몸체 210: 제1 결합부재
220: 제2 결합부재 230: 제3 결합부재
240: 제4 결합부재 310: 제1 전극
320: 제2 전극 400: 과열 방지부
500: 열 방출부 TM1: 제1 전기 단자
TM2: 제2 전기 단자
Claims (18)
- 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들은 세라믹 및 탄소 도전체의 혼합물로 일체로 성형되고, 상기 세라믹은 도전성이 없는 구조용 세라믹을 포함하고, 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브, 및 그래핀 중 적어도 어느 한 가지를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들에는 각각에는 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 방향과 수직한 제3 방향으로, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들을 관통하는 슬릿 형태의 개구들이 형성된 것을 특징으로 하는 히터. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들은 세라믹 및 탄소 도전체의 혼합물로 일체로 성형되고, 상기 세라믹은 도전성이 없는 구조용 세라믹을 포함하고, 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브, 및 그래핀 중 적어도 어느 한 가지를 포함하고,
상기 제1 전극의 상기 제1 부분과 전기적으로 연결되는 제1 전기 단자;
상기 제2 전극의 상기 연결부와 접촉하는 제2 전기 단자; 및
상기 제1 전기 단자와 상기 제1 전극의 상기 제1 부분 사이에 배치되는 과열 방지부를 더 포함하고,
상기 과열 방지부는 탄산바륨계 스위칭 소자인 PTC 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들은 세라믹 및 탄소 도전체의 혼합물로 일체로 성형되고, 상기 세라믹은 도전성이 없는 구조용 세라믹을 포함하고, 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브, 및 그래핀 중 적어도 어느 한 가지를 포함하고,
상기 제1 전극의 상기 제1 부분과 전기적으로 연결되는 제1 전기 단자;
상기 제2 전극의 상기 연결부와 접촉하는 제2 전기 단자; 및
상기 제1 전기 단자와 상기 제1 전극의 상기 제1 부분 사이에 배치되는 과열 방지부를 더 포함하고,
상기 과열 방지부에 인접하여 상기 과열 방지부에서 발생한 열을 방출하는 열 방출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들은 세라믹 및 탄소 도전체의 혼합물로 일체로 성형되고, 상기 세라믹은 도전성이 없는 구조용 세라믹을 포함하고, 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브, 및 그래핀 중 적어도 어느 한 가지를 포함하고,
상기 제1 전극의 상기 제1 부분과 전기적으로 연결되는 제1 전기 단자; 및
상기 제2 전극의 상기 연결부와 접촉하는 제2 전기 단자를 더 포함하고,
상기 제3 발열 몸체에 상기 제2 방향으로 인접하여 배치되는 제4 발열 몸체; 및
상기 제4 발열 몸체와 접하고 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되고 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 전극의 상기 연결부와 접하는 제3 전극을 더 포함하고,
상기 제3 발열 몸체와 상기 제4 발열 몸체 사이에 상기 제2 전극의 상기 제2 부분이 배치되는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들은 세라믹 및 탄소 도전체의 혼합물로 일체로 성형되고, 상기 세라믹은 도전성이 없는 구조용 세라믹을 포함하고, 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브, 및 그래핀 중 적어도 어느 한 가지를 포함하고,
상기 제1 전극의 상기 제1 부분과 전기적으로 연결되는 제1 전기 단자; 및
상기 제2 전극의 상기 연결부와 접촉하는 제2 전기 단자를 더 포함하고,
상기 제1 발열 몸체와 상기 제1 방향으로 인접하는 제4 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제1 방향으로 인접하는 제5 발열 몸체;
상기 제3 발열 몸체와 상기 제1 방향으로 인접하는 제6 발열 몸체; 및
상기 제3 발열 몸체와 전기적으로 연결되는 제3 전기 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제4 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제5 발열 몸체와 상기 제6 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제3 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제4 발열 몸체와 상기 제5 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제6 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제4 전극을 더 포함하고,
상기 제4 전극과 상기 제2 전기 단자가 접하는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들은 세라믹 및 탄소 도전체의 혼합물로 일체로 성형되고, 상기 세라믹은 도전성이 없는 구조용 세라믹을 포함하고, 상기 탄소 도전체는 탄소, 탄소나노튜브, 및 그래핀 중 적어도 어느 한 가지를 포함하고,
상기 제1 전극의 상기 제1 부분과 전기적으로 연결되는 과열 방지 로드; 및
상기 제2 전극의 상기 연결부와 접촉하는 제2 전기 단자를 더 포함하고,
상기 과열 방지 로드는 제1 전기 단자, 상기 제1 전기 단자를 감싸는 커버 및 상기 커버와 상기 제1 전기 단자 사이에 배치되는 탄산바륨계 스위칭 소자인 PTC 소자부를 포함하고, 상기 제1 전기 단자의 일부는 상기 커버 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들과 상기 제1 및 제2 전기단자들을 고정하기 위해, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 가장자리를 둘러싸는 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체와 상기 제2 방향으로 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 접하는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 부분, 상기 제1 부분과 평행하게 연장되고 상기 제3 발열 몸체와 접하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하고 상기 제2 방향으로 연장되는 연결부를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들과 상기 제1 및 제2 전기단자들을 고정하기 위해, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 가장자리를 둘러싸는 결합부재를 더 포함하고,
상기 결합부재는 제1 결합부재, 제2 결합부재, 제3 결합부재 및 제4 결합부재를 포함하고,
상기 제1 결합부재는 상기 제3 발열 몸체에 상기 제2 방향으로 인접하여, 상기 제3 발열 몸체의 일부를 수용하고,
상기 제2 결합부재는 상기 제1 발열 몸체에 상기 제2 방향으로 인접하여, 상기 제1 발열 몸체의 일부를 수용하고,
상기 제3 결합부재는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들에 상기 제1 방향으로 인접하고, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 측면의 일부를 수용하고,
상기 제4 결합부재는 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들에 상기 제1 방향으로 인접하고, 상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 상기 측면의 반대쪽 측면의 일부를 수용하는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체들의 표면에 산화막이 형성된 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 발열 몸체 및 상기 제1 및 제2 전극들 중 서로 인접하는 두개의 구성들 사이 중 적어도 어느 한곳 이상에 배치되어 각 구성들의 결합력을 향상시키는 도전성 접착제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터. - 제1 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체에 인접하는 제2 발열 몸체;
상기 제2 발열 몸체에 인접하는 제3 발열 몸체;
상기 제1 발열 몸체와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 발열 몸체와 상기 제3 발열 몸체 사이에 배치되는 제1 전극;
상기 제3 발열 몸체와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 발열 몸체와 상기 제2 발열 몸체 사이에 배치되는 제2 전극;
상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 외부 전원이 인가되는 제1 전기 단자; 및
상기 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 외부 전원이 인가되는 제2 전기 단자를 포함하고,
상기 외부 전원이 인가되면, 상기 제1 전기 단자, 상기 제1 전극, 상기 제1 발열 몸체(또는 상기 제2 발열 몸체 또는 상기 제3 발열 몸체), 상기 제2 전극, 상기 제2 전기 단자 순서로(또는 그 역순으로) 전류가 흐르고,
상기 제1 전기 단자와 상기 제1 전극 사이에 배치되는 PTC 소자를 포함하는 과열 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
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