KR100798840B1 - 온수히터코어 - Google Patents

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KR100798840B1
KR100798840B1 KR1020050123895A KR20050123895A KR100798840B1 KR 100798840 B1 KR100798840 B1 KR 100798840B1 KR 1020050123895 A KR1020050123895 A KR 1020050123895A KR 20050123895 A KR20050123895 A KR 20050123895A KR 100798840 B1 KR100798840 B1 KR 100798840B1
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Abstract

본 발명은 온수히터코어에 관한 것으로, 보다 자세하게는 차량의 냉각수가 유동하는 관로를 포함하여 방열핀으로 열을 방출하는 히터코어, 상기 히터코어의 방열핀 사이에 배치되어 열을 전달하는 보조히터; 및 상기 보조히터의 일방에서 상기 보조히터를 따라 배치되어 상기 냉각수의 유로를 제공하는 관부를 포함하여, 보조히터가 온수히터코어에 배치되더라도 냉각수 유동이 원활하게 이루어지는 특징을 가진다.
히터코어, 관로, PTC히터, 관부, 냉각수

Description

온수히터코어{HOT WATER HEATER CORE}
도 1은 종래의 PTC히터 일체형의 차량용 온수히터코어를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PTC히터 일체형의 차량용 온수히터코어를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 온수히터코어의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 온수히터코어의 수직단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 온수히터코어에서 유입탱크와 유출탱크가 분리된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 방열핀과 관로 겸용 장착유닛의 결합관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 관로 겸용 장착유닛의 단면도이다.
도 9는 관로 겸용 장착유닛의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100, 200: 히터코어 110, 210: 관로
115, 215: PTC히터(보조히터) 120, 220: 방열핀
135: "U"관 140: 열전도부
235: 관로 겸용 장착유닛 236: 관부
237: 장착부
본 발명은 온수히터코어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보조히터를 온수히터코어에 배치하고 나서 냉각수의 관로의 부족으로 발생되는 냉각수의 유동 저항을 줄일 수 있는 온수히터코어에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 엔진을 냉각시키기 위한 냉각수가 순환되고, 상기 냉각수는 엔진에서 가온되며 히터코어의 방열핀 사이를 유동하는 공기를 가열하여 차량의 실내에 온풍이 공급되도록 한다.
즉, 상기 냉각수는 차량의 운행으로 엔진에서 가열되어 온수로 되는데, 이러한 온수는 차량의 실내로 연결된 송풍경로를 유동하여 차량의 실내로 유입되고, 차량의 운행에서 실내공기를 따뜻하게 만드는 역할을 수행한다.
겨울철과 같이 외기의 온도가 낮은 경우에는, 초기 시동시 차량의 실내로 유입되는 공기의 온도를 단시간 내에 가열시켜야 할 필요성이 요청된다. 이를 위해, 별도의 PTC히터를 설치하여 유입되는 공기를 가열하였다. 그러나, 온수히터코어와 별도의 PTC히터를 설치하면, 장착 상태에서 공간을 많이 차지하게 되므로 공간 확보에 어려움이 발생된다. 또한, PTC히터 주위에 별도의 방열핀을 설치하여야 하므로, 제조 원가가 상승하게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 PTC히터를 온수히터코어에 일체로 장착할 필요성이 요청된다.
도 1은 종래의 PTC히터 일체형의 차량용 온수히터코어를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 PTC히터 일체형의 차량용 온수히터코어는 온수가 유동되어 방열핀(12)으로 열을 방출하는 온수히터코어(10), 상기 온수히터코어(10)의 방열핀(12)에 열을 전달하여 방출하도록 방열핀(12) 사이에 설치되는 PTC히터(25)를 포함한다.
그리고, 상기 온수히터코어(10)는 엔진을 냉각시킨 냉각수가 유동하는 관로(15)를 포함하고 있으며, 상기 관로(15)는 방열핀(12)을 통해 공기 중으로 열을 발산한다. 이때, 상기 PTC히터(25)는 냉각수가 유동하는 관로(15)와 더불어 방열핀(12) 사이에 소정간격으로 배치되어 있다.
또한, 상기 온수히터코어(10)의 방열핀(12) 사이에 배치되는 PTC히터(25)는 차량의 축전지에서 전원을 공급받아 열을 발생시키는 것으로, 차량엔진의 워밍업이 이루어지는 동안, 방열핀(12)에 열을 전달하여 차량의 실내로 온풍이 공급되도록 한다.
여기서, 상기 PTC히터는 히터의 온도가 변화되더라도 온도계수의 변화가 작은 정특성 서미스터(PTC; positive temperature coefficient thermistor)로 주로 만들어진다.
그러나, 상기와 같은 종래의 PTC히터 일체형의 차량용 온수히터코어는 PTC히터가 관로의 위치를 차지하여 히터코어에 배치됨으로 인해 관로가 줄어들고, 관로가 줄어들면 냉각수가 히터코어의 일측에서 타측으로 순환하는 유동면적이 줄게 되어 냉각수의 유동저항이 발생하며, 냉각수의 유동저항은 전반적인 냉각수의 순환을 저하시키는 문제점을 발생시켰다.
또한, 일본특허공개 2000-229514에는 난방용 열교환기에 관한 발명이 개시되어 있다. 개시된 발명은 공기의 흐름 방향으로 나란하게 배치되는 제2튜브와 공간 형성 부재를 각각 3개 이상 인접하게 병렬 배치하고 병렬 배치된 공간 형성 부재 중 중앙쪽의 공간 형성 부재의 공간에 전기 발열체를 배치하는 것을 특징으로 한다. 또한, 개시된 발명은 콜 게이트 핀에 전기 발열체로부터 제2튜브 안의 열원 유체에 열전달되어지는 열량을 억제하기 위한 열전달 억제부를 형성한 것을 특징으로 한다.
그러나, 개시된 발명은 제2튜브와 공간 형성 부재 각각을 적어도 3개 이상 중첩되게 배치함으로써 유체의 유동 통로를 충분히 확보할 수 없게 된다. 따라서, 이로 인한 유체의 유동 저항이 발생될 수 있다. 또한, 중첩 배치된 공간 형성 부재의 중간에 전기 발열체를 배치함으로써 초기 구동시 공기를 데워줄 충분한 열량을 확보할 수 없게 된다. 또한, 전기 발열체로부터 제2튜브 안의 유체로의 열전달을 억제하기 위한 열전달 억제부를 설치함으로써 전기 발열체에서 발생된 열이 유체로 충분히 전달되지 못하게 된다. 또한, 제2튜브와 공간 형성 부재의 끝단이 이격되게 구성됨으로써 전기 발열체에서 발생된 열이 제2튜브 안의 유체로 전달되지 못하게 된다. 즉, 전기 발열체에서 발생된 열이 유체를 가열하는데 이용되지 못하게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 냉각수의 관로 유동 저항을 줄일 수 있는 온수히터코어를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 공기와 냉각수를 동시에 가열할 수 있는 보조히터를 구비하는 온수히터코어를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 보조히터에서 발생된 열이 냉각수로 효율적으로 전달될 수 있는 온수히터코어를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 원가를 절감할 수 있는 온수히터코어를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 냉각수가 유동하는 관로를 포함하여 방열핀으로 열을 방출하는 히터코어, 상기 히터코어의 방열핀 사이에 배치되어 열을 전달하는 PTC히터 및 상기 PTC히터의 일방에서 상기 PTC히터를 따라 배치되어 상기 냉각수의 유로를 제공하는 관부를 포함한다.
이때, 상기 관부는 PTC히터가 관로를 대체하여 히터코어에 배치될 때, 히터코어에서 냉각수 순환에 대한 보다 많은 유로를 확보해 주어 냉각수의 유동저항을 줄이고, PTC히터에서 직접 열을 전달받아 가열되므로 엔진이 신속하게 워밍업(WARMING UP)되도록 하며, 신속하게 가열되는 냉각수에 의해 차량의 실내로 신속하게 온풍이 공급되도록 한다.
그리고, 상기 관부는 상기 PTC히터의 후방에서 냉각수의 유로를 제공하는 "U"관으로 이루어진다. 상기"U"관은 냉각수의 유로를 제공하고, 상하부에 배치된 방열핀으로 열을 전달한다. 즉, 상기 "U"관은 냉각수의 유로를 제공하여 냉각수의 유동저항을 줄이는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 방열핀과 PTC히터 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 그 리스, 열전도 접착제 또는 열전도 테이프 중 어느 하나가 제공된다.
또한, 상기 관부와 PTC히터 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 그리스(GREASE), 열전도 접착제 또는 열전도 테이프가 제공되어 PTC히터에서 관부로 열이 전달되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 열전도 그리스(GREASE), 열전도 접착제 또는 열전도 테이프는 상기 관부와 상기 PTC히터를 밀착시켜 열손실을 방지한다.
이때, 상기 열전도 그리스, 열전도 테이프 및 열전도 접착제는 컴퓨터의 메인보드에서 CPU 및 그래픽카드의 열을 방출하는 방열판의 밀착과 접착을 위해 사용되는 것으로, 전자부품이나 정밀한 기계부품의 열전달을 목적으로 주로 사용되고, 열전도 물질을 포함하는 모재에 의해 최대 사용온도가 결정된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량의 냉각수가 유동하는 복수의 관로; 상기 관로 사이에 배치되어 열을 교환하는 복수의 방열핀; 상기 방열핀 사이에 배치되며, 상기 냉각수의 유로를 제공하는 관부와 상기 관부측으로 폐쇄되게 형성되고 타측으로 개방되게 형성되는 장착부를 구비하는 관로 겸용 장착유닛; 및 상기 장착부에 삽입 장착되어 열을 발생시키는 보조히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 보조히터는 PTC히터를 구비하는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 장착부는 상기 보조히터가 삽입되는 방향으로 개방 단부를 갖는 "U" 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 보조히터의 열이 상기 관부의 냉각수로 효율적으로 전달되도록 상기 관부와 상기 장착부는 일체로 설치되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 보조히터의 열이 상기 관부의 냉각수로 효율적으로 전달되도록 상기 관부와 상기 장착부는 분리 가능하게 마련되며, 서로 밀착되게 설치되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 관로 겸용 장착유닛은 상기 관부가 공기가 유입되는 방향으로 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 방열핀과 상기 보조히터 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 테이프가 제공되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 관부와 상기 보조히터 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 그리스, 열전도 접착제 또는 열전도 테이프 중 어느 하나가 제공되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 관로 겸용 장착유닛은 두 개의 방열핀 사이에 상기 관로 대신에 배치되는 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 관로 겸용 장착유닛은 상기 장착부의 길이가 상기 관부의 길이보다 긴 것이 바람직하다. 여기서, 상기 장착부의 길이는 상기 관부의 길이의 3배 이하인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는, 상기 장착부의 길이는 실질적으로 상기 관부의 길이의 2배인 것이 바람직하다.
일 실시예로서, 상기 관로 겸용 장착유닛의 양 측으로는 적어도 2개 이상의 상기 방열핀과 상기 관로가 교대로 배치되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시된 것이며, 본 기술사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PTC히터 일체형의 차량용 온수히터코어를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A'단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 PTC히터(115) 일체형의 차량용 온수히터코어(100)는 차량의 냉각수가 유동하는 관로(110)를 포함하여 방열핀(120)으로 열을 방출하는 히터코어(100), 상기 히터코어(100)의 방열핀(120) 사이에 배치되어 열을 전달하는 PTC히터(115) 및 상기 PTC히터(115)의 일방에서 상기 PTC히터(115)를 따라 배치되어 상기 냉각수의 유로를 제공하는 관부를 포함한다.
그리고, 상기 관부는 상기 PTC히터(115)의 후방에서 냉각수의 유로를 제공하는"U"관(135)으로 이루어진다. 상기 "U"관(135)은 냉각수의 유동로를 제공하여 냉각수의 유동저항을 줄이고, 방열핀(120)으로 냉각수의 열을 전달한다.
이때, 상기 관부는 PTC히터(115)가 관로(110)를 대체하여 히터코어(100)에 배치될 때, 히터코어(100)에서 냉각수 순환에 대한 보다 많은 유로를 확보해 주어 냉각수의 유동저항을 줄이고, PTC히터(115)에서 직접 열을 전달받아 가열되므로 엔진이 신속하게 워밍업(WARMING UP)되도록 하며, 신속하게 가열되는 냉각수에 의해 차량의 실내로 신속하게 온풍이 공급되도록 한다.
그리고, 상기 방열핀(120)과 PTC히터(115) 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 그리스, 열전도 접착제 또는 열전도 테이프 중 어느 하나가 제공된다. 여기서, 상기 열전도 그리스(GREASE), 열전도 접착제 또는 열전도 테이프는 상기 방열핀(120)과 상기 PTC히터(115)를 밀착시켜 열손실을 방지하는 열전도부(140)이다.
또한, 상기 관부인"U"관(135)과 PTC히터(115) 사이에도 열전도 물질을 포함하는 열전도 그리스(GREASE), 열전도 접착제 또는 열전도 테이프가 제공되어 PTC히터(115)에서 관부로 열이 전달되도록 한다. 여기서, 상기 열전도 그리스(GREASE), 열전도 접착제 또는 열전도 테이프는 상기 관부와 상기 PTC히터(115)를 밀착시켜 열손실을 방지한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 온수히터코어의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 차량용 온수히터코어를 예로 들어 설명하지만, 이는 본 발명의 일 실시예일 뿐이며 도시된 실시예에 의해 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명에 따른 온수히터코어의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 온수히터코어의 수직단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 온수히터코어(200)는 냉각수 유입관(260)으로부터 냉각수가 유입되는 유입탱크(265)와, 유입된 냉각수가 냉각수 유출관(275)으로 유출되는 유출탱크(270)와, 유입탱크(265) 및 유출탱크(270) 사이에 배치되어 냉각수의 유로를 제공하는 복수의 관로(210)를 구비한다. 또한, 온수히터코어(200)는 복 수의 관로(210) 사이에 배치되는 복수의 방열핀(220)과, 복수의 방열핀(220) 사이에 배치되는 관로 겸용 장착유닛(235), 및 상기 관로 겸용 장착유닛(235)에 장착되는 보조히터(215)를 구비한다. 여기서, 보조히터(215)는 PTC히터를 구비하는 것이 바람직하다.
유입탱크(265)는 온수 또는 엔진 냉각수가 차량의 엔진(미도시)으로부터 유입되는 냉각수 유입관(260)을 구비한다. 유출탱크(270)는 유입탱크(265)와 소정 간격 이격되게 배치되며, 관로(210)를 통과한 냉각수가 차량의 엔진으로 되돌아가는 냉각수 유출관(275)을 구비한다. 또한, 본 실시예에서 냉각수는 유동시의 소음을 방지하기 위해 화살표 방향, 즉 F1 → F2 → F3 방향을 따라 유동된다. 또한, 공기는 화살표 I 방향으로부터 유입된 후 온수히터코어(200)를 지나 화살표 O 방향으로 유출된다. 이때, 고온의 냉각수로부터 공급되는 열에너지는 관로(210)의 표면을 따라 후술하는 방열핀(220)으로 전달되므로, 송풍장치(미도시)에 의해 차량 실내로 유입되는 공기들과 방열핀(220) 사이에서 이루어지는 열 교환에 의해 차량 실내에 따뜻한 공기가 공급된다. 열 교환을 행하고 소정의 온도 이하로 냉각된 냉각수는, 유출탱크(270)에 모아져 냉각수 유출관(275)을 따라 다시 엔진 측으로 순환되어 엔진의 냉각을 행하고, 다시 냉각수 유입관(260)을 통해 공급되어 차량 실내로 송풍되는 공기에 열에너지를 공급한다.
복수의 관로(210)는 유입탱크(265) 및 유출탱크(270)와 소정 각도를 이루도록 배치되며, 유입탱크(265)에서 유출탱크(270) 쪽으로 냉각수가 유동되는 통로를 제공한다. 일 실시예로서, 복수의 관로(210)는 유입탱크(265)와 유출탱크(270) 각 각의 대향되는 측에 형성된 구멍에 삽입 장착된 후 용접 등의 방법으로 설치된다. 상기 관로(210)는 납작한 형상의 튜브인 것이 바람직하다.
복수의 방열핀(220)은 관로(210) 사이에 배치되며, 관로(210)를 따라 흘러가는 냉각수와 송풍장치(미도시)에 의해 유입되는 공기 사이의 열을 교환한다. 일 실시예로서, 각각의 방열핀(220)은 인접된 두 개의 관로(210) 사이에 설치된다. 방열핀(220)은 열교환율을 증가시키기 위해 주름핀으로 제조되는 것이 바람직하다. 주름핀은 열교환율을 증가시키기 위해 공기가 유입되는 방향(I)으로 소정 각도로 연장되는 복수개의 루버를 가지는 것이 바람직하다.
관로 겸용 장착유닛(235)은 방열핀(220) 사이에 배치된다. 유입탱크(265)로부터 유입되는 냉각수는 관로(210)를 거쳐 유출탱크(270) 쪽으로 흘러간다. 따라서, 관로(210)가 배치되는 위치에 관로(210) 대신에 PTC히터와 같은 보조히터가 장착되면 냉각수의 유동로가 부족하여 냉각수의 유동저항이 발생되고, 냉각수가 원활하게 유동되지 못한다. 따라서, 관로 겸용 장착유닛(235)은 냉각수의 유로를 제공하는 동시에 보조히터가 장착될 수 있도록 제조되는 것이 바람직하다. 관로 겸용 장착유닛(235)은 인접된 두 개의 방열핀(220) 사이에 설치될 수도 있고, 또는 관로(210)가 설치되는 위치에 관로(210) 대신에 설치될 수도 있다. 인접된 방열핀(220)으로의 열전달 및 후술하는 관부(236)로의 열전달이 효율적으로 이루어지도록 관로 겸용 장착유닛(235)은 두 개의 방열핀(220) 사이에 관로(210) 대신에 배치되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 유입탱크(265)로부터 유입되는 냉각수의 유동로를 확보하기 위해 관로 겸용 장착유닛(235)의 양 측으로는 적어도 2개 이상의 방열핀(220) 과 관로가 교대로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 온수히터코어는 ..., 관로(210), 방열핀(220), 관로(210), 방열핀(220), 관로 겸용 장착유닛(235), 방열핀(220), 관로(210), 방열핀(220), 관로(210), ...와 같은 순서로 배치되는 것이 바람직하다.
도 6은 도 4에 도시된 온수히터코어에서 유입탱크와 유출탱크가 분리된 상태를 도시한 사시도이고, 도 7은 방열핀과 관로 겸용 장착유닛의 결합관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 관로 겸용 장착유닛의 단면도이다. 또한, 도 9는 관로 겸용 장착유닛의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 관로 겸용 장착유닛(235)은 냉각수의 유로를 제공하는 관부(236)와, 관부측(238)으로 폐쇄되게 형성되고 타측(239)으로 개방되게 형성되는 장착부(237)를 구비한다. 전술한 바와 같이, 관로 겸용 장착유닛(235)은 방열핀(220) 사이에 배치된다(도 7 참조).
일 실시예로서, 장착부(237)는 관부측(238)으로 폐쇄되게 형성되고 보조히터(215)가 삽입되는 방향(239)으로 개방 단부를 갖는 "U" 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 보조히터(215)는 도 7에 도시된 바와 같이 장착부(237)의 측방향으로 삽입될 수도 있고, 이와 달리 냉각수의 유동 방향과 나란한 방향으로 삽입될 수도 있다.
관부(236)와 장착부(237)는 도 8에 도시된 바와 같이 일체로 설치될 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 분리 가능하게 설치될 수도 있다. 여기서, 보조히터(215)의 열이 관부(236)의 내부를 흐르는 냉각수로 효율적으로 전달되도록 관부 (236)와 장착부(237)는 일체로 설치되거나, 관부(236)와 장착부(237)는 분리 가능하게 제조된 후 서로 밀착되게 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 관부(236)와 장착부(237)의 경계부(239)는 장착부(237)에 장착되는 보조히터(215)의 열이 관부(236)로 효율적으로 전달되도록 열전달율이 높은 재질로 제조될 수도 있다. 보조히터(215)로부터의 열전달이 효율적으로 일어나도록 관부(236)와 장착부(237)는 일체로 형성되는 것이 보다 바람직하다.
한편, 관부(236)를 따라 유동되는 냉각수와 유입되는 공기가 만나 액화되어 관로 겸용 장착유닛(235)에 수분이 부착될 수 있다. 이와 같이 액화된 공기 중의 수분이 관로 겸용 장착유닛(235)의 표면을 따라 이동되어 보조히터(215)에 부착되면 보조히터(215)에 심각한 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 관로 겸용 장착유닛(235)은 관부(236)가 공기가 유입되는 방향(I)으로 향하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 관부(236)가 공기가 유입되는 방향(I)으로 배치되면, 수분이 관로 겸용 장착유닛(235)의 표면을 따라 이동되더라도 보조히터(215)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
보조히터(215)는 엔진의 시동 초기에 단시간 내에 열을 발생시켜 유입되는 공기를 가열할 수 있다. 따라서, 유입되는 공기를 단시간 내에 가열할 수 있는 충분한 용량을 갖는 보조히터(215)가 장착부(237)에 장착되는 것이 바람직하다. 장착부(237)에 충분한 용량을 갖는 보조히터(215)가 장착될 수 있도록 장착부(237)의 길이가 관부(236)의 길이보다 길게 제조되는 것이 바람직하다. 즉, 보조히터(215)가 공기를 가열하여 차량의 실내로 따뜻한 공기가 유입될 수 있도록 장착부(237)의 길이가 관부(236)의 길이보다 긴 것이 바람직하다. 한편, 관부(236)를 통해 흘러가는 냉각수의 유량을 확보하기 위해 장착부(237)의 길이는 관부(236)의 길이의 3배 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 장착부(237)에 장착되는 보조히터(215)의 성능과 냉각수의 유량을 적절하게 확보하기 위해 장착부(237)의 길이는 실질적으로 관부(236)의 길이의 대략 2배인 것이 바람직하다.
이하, 보조히터만이 방열핀 사이에 장착된 경우(A Type)와, 본 발명의 관로 겸용 장착유닛(235)에 보조히터(215)가 장착된 경우(B Type)의 난방 효과의 차이를 아래의 표를 참조하여 설명한다. [표 1]은 관부(236)의 길이가 대략 6 ㎜, 장착부(237)의 길이가 대략 12 ㎜, 관부(236)와 장착부(237) 사이의 경계부의 두께가 대략 1 mm 인 관로 겸용 장착유닛(235)을 이용하여 실험한 결과를 보여준다. 본 실험에서는 온수히터코어의 성능을 비교하기 위해 온수히터코어가 장착된 차량을 영하 20℃에서 8시간 이상 보관한 후 엔진을 가동시켜 60분이 지난 시점에 있어서의 차량의 실내 온도를 측정하였다. 여기서, 각 실험 데이터는 보조히터가 오프(OFF)된 상태와 비교하여 보조히터를 온(ON) 시켰을 때 실내의 온도가 상승한 정도를 보여준다. [표 1]에 나타난 바와 같이, 관부(236)가 구비된 본 발명의 온수히터코어(B Type)가 종래의 온수히터코어(A Type)보다 성능이 뛰어남을 알 수 있다. 즉, 본원발명의 온수히터코어(B type)는 보조히터(215)에서 발생된 열이 방열핀(220)으로 전달될 뿐 아니라, 관부(236)의 냉각수로도 전달되므로 공기와 냉각수를 동시에 가열할 수 있다. 즉, 본원발명의 온수히터코어(B Type)는 보조히터(215)의 열량을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.
실내 평균 온도(보조히터 작동시 온도 상승 효과)
A Type 4 ℃ ↑
B Type 8 ℃ ↑
또한, 상기 실시예에서 설명한 바와 같이 방열핀(220)과 보조히터(215) 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 테이프(미도시)가 제공될 수 있다. 또한, 관부(236)와 보조히터(215) 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 그리스, 열전도 접착제 또는 열전도 테이프 중 어느 하나가 제공되는 것이 바람직하다. 이는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 구성 및 작용이 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
보조히터(215)는 장착부(237)에 삽입 장착된다. 일 실시예로서, 도면으로 첨부되지는 않았으나 보조히터는 납작한 형상의 발열소자 및 발열소자의 대향 표면에 배치되는 길고 납작한 전극판으로 구성되는 3개층의 샌드위치 구조를 갖는다. 절연물질로 제작되는 절연피복재(예를 들면, 폴리이미드테이프)가 전극판의 외부를 덮는다. 발열소자는 베륨티탄산과 같은 저항물질로 만들어진 PTC히터이며, 소자의 수는 차량의 허용 전력대비 4 ~ 9개의 소자로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 설정온도 TO는 165℃ 이하의 정온도 특성을 가지며, 두께는 1 ~ 1.5㎜를 갖는다. 절연재로는 폴리이미드, 테프론 계열의 필름 타입이 사용된다. 발열소자와 전극판은 양호한 전기전도성을 제공하기 위하여 압착되게 설치된다. 압착시 발열소자와 전극판의 압착을 용이하게 하기 위해 절연재의 두께는 발열소자의 두께보다 0.1 ~ 0.3㎜ 정도 크게 구성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 본 발명은 보조히터(215)가 장착되는 관로 겸용 장착유닛(235)을 통해서도 냉각수가 유동될 수 있도록 구성함으로써 유입탱크(265)로부터 유출탱크(270)로 흘러가는 냉각수의 유량을 확보할 수 있다. 또한, 보조히터(215)에서 발생되는 열이 유입되는 공기뿐 아니라 관부(236)를 통해 흘러가는 냉각수에도 전달됨으로써 공기를 가열하는 동시에 냉각수의 온도도 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 온수히터코어(200)에서 보다 많은 유로를 확보하여 냉각수의 유동저항을 줄일 수 있고, 관부(236)를 통해 흘러가는 냉각수가 보조히터(215)로부터 직접 열을 전달받아 가열되므로 엔진이 신속하게 워밍업(WARMING UP)될 수 있으며, 신속하게 가열되는 냉각수에 의해 차량의 실내로 신속하게 온풍이 공급되도록 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수히터코어의 동작을 설명한다.
먼저, 차량에 시동을 걸면 냉각수 순환장치(미도시)에 의해 냉각수가 유로를 따라 순환된다. 냉각수는 냉각수 유입관(260)을 따라 유입탱크(265)로 유입되고, 관로(210)를 따라 유출탱크(270)로 모아진 후에 냉각수 유출관(275)을 따라 배출된다.
이때, 소정 온도 이상의 냉각수는 관로(210)를 지나면서 열에너지가 배출된다. 냉각수의 열은 관로(210)의 표면을 지나 방열핀(220)으로 전달된다. 이때, 송풍장치(미도시)에 의해 차량 실내로 순환되는 공기는 온수히터코어(200)를 지나면서 방열핀(220), 관로(210) 및 관로 겸용 장착유닛(235)과 접촉되어 온도가 상승한다. 이와 같이 열교환을 통해 따뜻해진 공기가 차량의 실내로 공급된다.
한편, 차량의 주행이 개시된 초기에는 냉각수의 온도가 일정 온도 이상으로 가열되기가 어려우므로, 전원을 인가하여 보조히터(215)를 발열시킨다. 보조히터(215)에서 공급되는 열에너지 또한 방열핀(220)으로 전달되므로, 공기에 열에너지를 공급하여 차량의 내부로 공급되는 공기를 가열하게 된다.
본 발명은 차량용 온수히터코어를 예로 들어 설명하였으나, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 온수히터코어는 종래 발명과 달리 PTC히터가 포함된 방열핀 사이에 유로를 확보하여 보조히터(예를 들면, PTC히터)가 방열핀 사이에 배치되더라도 냉각수가 온수히터코어를 원활하게 순환하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방열핀과 보조히터, 보조히터와 관부 사이에는 열전도 그리스(GREASE), 열전도 접착제 또는 열전도 테이프가 제공되어 열전달 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 관로 겸용 장착유닛를 장착함으로써 냉각수의 수온과 공기의 온도를 동시에 상승시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 관로 겸용 장착유닛의 관부와 장착부를 일체로 제조하거나, 분리되게 제조한 후 밀착되도록 설치하여 보조히터에서 발생되는 열을 관부의 냉각수로 효율적으로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명은 관로 겸용 장착유닛의 관부를 공기가 유입되는 방향으로 배치하여 보조히터의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 보조히터를 온수히터코어에 일체형으로 장착함으로써 제조 원가를 절감할 수 있다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 차량의 냉각수가 유동하는 복수의 관로;
    상기 관로 사이에 배치되어 열을 교환하는 복수의 방열핀;
    상기 방열핀 사이에 배치되며, 상기 냉각수의 유로를 제공하는 관부와 상기 관부측으로 폐쇄되게 형성되고 타측으로 개방되게 형성되는 장착부를 구비하는 관로 겸용 장착유닛; 및
    상기 장착부에 삽입 장착되어 열을 발생시키는 보조히터를 포함하며;
    상기 장착부는 상기 보조히터가 삽입되는 방향으로 개방 단부를 갖는 "U" 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조히터는 PTC히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 보조히터의 열이 상기 관부의 냉각수로 효율적으로 전달되도록 상기 관부와 상기 장착부는 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 보조히터의 열이 상기 관부의 냉각수로 효율적으로 전달되도록 상기 관부와 상기 장착부는 분리 가능하게 마련되며, 서로 밀착되게 설치되는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 관로 겸용 장착유닛은 상기 관부가 공기가 유입되는 방향으로 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 방열핀과 상기 보조히터 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 테이프가 제공되는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 관부와 상기 보조히터 사이에는 열전도 물질을 포함하는 열전도 그리스, 열전도 접착제 또는 열전도 테이프 중 어느 하나가 제공되는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 관로 겸용 장착유닛은 두 개의 방열핀 사이에 상기 관로 대신에 배치되는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 관로 겸용 장착유닛은 상기 장착부의 길이가 상기 관부의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 장착부의 길이는 상기 관부의 길이의 3배 이하인 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 장착부의 길이는 실질적으로 상기 관부의 길이의 2배인 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 관로 겸용 장착유닛의 양 측으로는 적어도 2개 이상의 상기 방열핀과 상기 관로가 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 온수히터코어.
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