KR100933209B1 - 보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보조히터의 구성 부품들간의 접촉성을 증대시켜 열전달을 향상시키고, 차량 주행중에서 발생되는 진동에 의해 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 하며, 조립 및 분해를 아주 용이하게 실시할 수 있도록 한 보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보조히터는, 전기적으로 발열하는 발열 조립체와; 상기 발열 조립체의 적어도 일면에 설치되는 발열핀과; 상기 발열 조립체 및 발열핀의 각면에 부착되어 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 열차단부재와; 상기 발열 조립체와 발열핀 및 열차단부재의 양단에 설치되어 이들을 대상물의 소정 위치에 장착시키기 위한 장착구를 포함하여 이루어지며, 상기 장착구는, 상기 발열 조립체의 양단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈이 형성되고, 외측면에는 상기 대상물에 형성된 설치공에 삽입되게 걸리도록 하는 걸림턱이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 난방용 열교환기는, 서로 소정 간격 이격되어 평행하게 배치되며, 열교환 매체의 유입관 및 유출관을 구비한 제1, 제2 헤더탱크와; 내부로 열교환 매체가 흐르도록 상기 제1, 제2 헤더탱크를 서로 연통시켜 다수개 설치되며, 상기 열교환 매체가 유동되는 튜브와; 상기 튜브의 사이에 배치되는 방열핀과; 전기적으로 발열하는 발열 조립체와, 상기 발열 조립체의 적어도 일면에 설치되는 발열핀과, 상기 발열 조립체 및 발열핀의 각면에 부착되어 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 열차단부재와, 상기 발열 조립체와 발열핀 및 열차단부재의 양단에 설치되어 이들을 상기 튜브들 사이에 삽입하여 장착하기 위한 장착구로 된 보조히터를 포함하며, 상기 장착구는, 상기 발열 조립체의 양단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈이 형성되고, 외측면에는 상기 튜브 사이에 형성된 설치공에 삽입되게 걸리도록 하는 걸림턱이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

난방, 열교환기, 보조히터, 장착구, 발열핀, 열차단부재, 발열 조립체

Description

보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기{Auxiliary heater and heat exchanger using this}

도 1은 종래 기술에 의한 난방용 열교환기의 외관을 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 전기 발열체 설치부의 확대 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 보조히터가 적용된 난방용 열교환기를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 보조히터의 외관을 도시한 사시도.

도 5는 도 4에 도시된 보조히터의 분해 사시도.

도 6은 도 5에 도시된 발열 조립체의 상세 구성을 나타낸 일부 분해 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

300 : 보조히터 400 : 발열 조립체

410 : 가이드 부재 420 : 발열소자

430 : 전극판 440 : 절연부재

500 : 발열핀 600 : 열차단부재

700 : 장착구 830,840 : 제1, 제2 헤더탱크

850 : 튜브 860 : 방열핀

본 발명은 보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보조히터의 구성 부품들간의 접촉성을 증대시켜 열전달을 향상시키고, 차량 주행중에서 발생되는 진동에 의해 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 하며, 조립 및 분해를 아주 용이하게 실시할 수 있도록 한 보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 난방용 열교환기는 엔진을 냉각시키고 난 후의 고온의 엔진 냉각수를 열원으로 하여 공기를 가열하고, 이를 차량 실내로 공급한다. 그런데, 이러한 난방용 열교환기에서는 엔진에 시동을 건 시동 초기에는 효과적으로 난방을 수행할 수 없는 한계가 있었다.

즉, 시동 초기에 엔진이 충분히 가열되지 않아 난방용 열교환기의 열원인 엔진 냉각수를 이용하는 데에는 한계가 있기 때문이다.

또한, 상기 엔진 냉각수를 열원으로 하는 난방장치에 있어서는 차량 엔진의 고성능화 함에 따라 난방 성능이 부족한 경우가 자주 발생하여 이러한 난방 불량 문제는 더욱 대두되고 있다.

이렇게 부족한 난방 성능을 보완하기 위하여 난방용 열교환기에 보조히터를 장착하는 방법이 시도되고 있다.

이러한 보조히터의 일 예로서 전기적으로 발열하는 발열체가 있는데, 이는 온도 증가에 따라 저항이 증대되어 정온도 특성을 가지므로 화재의 위험성이 적고 온도조절 특성을 갖고 있어서 최근 차량에의 적용이 매우 활발히 진행되고 있다.

종래 기술에 의한 난방용 열교환기로 일본 특허 특개평10-288493호가 있다.

이 기술은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 온수 입구측 탱크(1)와, 온수 출구측 탱크(2)와, 이 양 탱크(1)(2)의 사이에 설치된 열교환용 코어부(3)를 가지고 있다.

상기 열교환용 코어부(3)의 일부 부위에 편평 튜브(6)의 대용으로 전기 발열체(9)가 설치되어 있다.

한편, 부호 12,13은 스테인리스와 같은 내식성에 우수한 금속재료로 된 체결 부재이고, 열교환용 코어부(3)의 공기 입구측면 및 공기 출구측면의 양쪽에 배치된다.

상기 체결부재(12)(13)는 그 양단을 절곡된 형상의 후크부를 가지고 있다. 상기 후크부를 상하의 사이드 플레이트(8a)(8b)의 길이 방향으로의 중앙부에 형성된 계지홈부(8c)(8d)에 걸려져 있다.

상기 체결부재(12)(13)의 장착에 의해 전기 발열체(9)를 2장의 지지판(10)(11)의 사이에 압접 지지되는 것이다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래 기술에 따르면, 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 전기 발열체(9)가 난방용 열교환기의 튜브(6)들 사이에 삽입된 상태에서 차량 주행중 진동이 발생된 경우에 이탈을 방지하기 위해 종래에는 체결부재(12)(13)를 사용하고 있다.

상기 체결부재(12)(13)의 상하단에 절곡된 후크부를 두어 사이드 플레이트(8a)(8b) 사이에 걸려지도록 하고 있음에도 불구하고 전기 발열체(9)가 난방용 열교환기로부터 이탈되는 문제점도 있었다.

둘째, 종래 기술은 체결부재(12)(13)의 양단에 형성된 후크부가 각각 사이드 플레이트(8a)(8b)의 계지홈부(8c)(8d)에 걸려져 있는 구조인데, 차량 주행중 발생되는 진동 등에 의해 상기 후크부가 계지홈부(8c)(8d)로부터 쉽게 이탈되는 문제점도 있었다.

셋째, 종래 난방용 열교환기의 양측면에 두 개의 체결부재(12)(13)가 각각 장착되기 때문에 그 조립 및 분해 공수가 많을 뿐만 아니라 조립 및 분해 과정도 불편한 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 보조히터의 구성 부품들간의 접촉성을 증대시켜 열전달을 향상시키고, 차량 주행중에서 발생되는 진동에 의해 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 하며, 조립 및 분해를 아주 용이하게 실시할 수 있도록 한 보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보조히터는, 전기적으로 발열하는 발열 조립체와; 상기 발열 조립체의 적어도 일면에 설치되는 발열핀과; 상기 발열 조립체 및 발열핀의 각면에 부착되어 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 열차단부재와; 상기 발열 조립체와 발열핀 및 열차단부재의 양단에 설치되어 이들을 대상물의 소정 위치에 장착시키기 위한 장착구를 포함하여 이루어지며, 상기 장착구는, 상기 발열 조립체의 양단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈이 형성되고, 외측면에는 상기 대상물에 형성된 설치공에 삽입되게 걸리도록 하는 걸림턱이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 난방용 열교환기는, 서로 소정 간격 이격되어 평행하게 배치되며, 열교환 매체의 유입관 및 유출관을 구비한 제1, 제2 헤더탱크와; 내부로 열교환 매체가 흐르도록 상기 제1, 제2 헤더탱크를 서로 연통시켜 다수개 설치되며, 상기 열교환 매체가 유동되는 튜브와; 상기 튜브의 사이에 배치되는 방열핀과; 전기적으로 발열하는 발열 조립체와, 상기 발열 조립체의 적어도 일면에 설치되는 발열핀과, 상기 발열 조립체 및 발열핀의 각면에 부착되어 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 열차단부재와, 상기 발열 조립체와 발열핀 및 열차단부재의 양단에 설치되어 이들을 상기 튜브들 사이에 삽입하여 장착하기 위한 장착구로 된 보조히터를 포함하며, 상기 장착구는, 상기 발열 조립체의 양단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈이 형성되고, 외측면에는 상기 튜브 사이에 형성된 설치공에 삽입되게 걸리도록 하는 걸림턱이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

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이하, 본 발명에 의한 보조히터 및 이를 이용한 난방용 열교환기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 보조히터가 적용된 난방용 열교환기를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 보조히터의 외관을 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 보조히터의 분해 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 발열 조립체의 상세 구성을 나타낸 일부 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 보조히터는 전기적으로 발열하는 발열 조립체(400)와, 발열핀(500)과, 열차단부재(600)와, 장착구(700)를 포함하여 이루어진다.

상기 발열 조립체(400)는, 일정한 길이를 가지고 있는 가이드 부재(410)와,이 가이드 부재(410)의 적어도 일측면에 안착되는 적어도 하나 이상의 발열소자(420)와, 이 발열소자(420)의 양측면에 배치되어 외부회로와 전기적으로 연결되도록 일정 길이의 단자(480)가 돌출 형성된 한 쌍의 전극판(430)과, 상기 가이드 부재(410)와 전극판(430)을 감싸도록 형성된 절연 부재(440)를 포함한다.

상기 발열핀(500)은 상기 발열 조립체(400)의 적어도 일면에 설치되는데, 본 발명의 실시예에서는 발열 조립체(400)의 양면에 모두 설치되는 것으로 예들 들어 설명하였다.

상기 열차단부재(600)는 상기 발열 조립체(400) 및 발열핀(500)의 각면에 부착되어 열이 외부로 전달되는 것을 차단하게 되는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 발열핀(500)의 양면에 모두 부착되는 것으로 도시하였다.

상기 열차단부재(600)의 재질은 실리콘으로 된 것을 사용한다.

그리고, 상기 열차단부재(600)는 발열핀(500)의 외면에 접착제(550)를 매개로 하여 접착되는데, 여기서 접착제(550)는 일정한 온도 하에는 용융되지 않는 특성이 있다.

그리고, 상기 발열 조립체(400)와 발열핀(500)의 사이에도 접착제(490)가 개재되어 있어 이들을 상호 고정시키며, 이 접착제(490) 또한 상기 접착제(550)와 동일한 특성을 가지고 있다.

즉, 발열 조립체(400)에서 발생되는 열의 최고 온도에서도 용융되지 않는 특성이 있다.

상기 장착구(700)는 상기 발열 조립체(400)와 발열핀(500) 및 열차단부재(600)의 양단에 설치되어 이들을 대상물의 소정 위치에 장착시키기 위한 것이다.

상기 장착구(700)는 상기 발열 조립체(400)의 양단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈(710)이 형성되고, 외측면에는 상기 대상물에 형성된 설치공에 삽입되게 걸리도록 하는 걸림턱(720)이 형성되어 이루어진다.

상기 장착구(700)의 삽입홈(710)에는 상기 발열 조립체(400)를 구성하는 전극판(430)의 단자(480)이 삽입된다.

그리고, 상기 장착구(700)에는 삽입홈(710)을 개폐하기 위한 커버(730)가 체결볼트(760)에 결합 설치된다.

상기 커버(730)에는 상기 단자(480)가 외부로 인출되는 단자 인출공(731)이 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 보조히터는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 종래의 제1, 제2 서포트 부재에 비해 그 형상이 단순화되어 있고, 그 재질이 실리콘 등의 열차단재질로 되어 있기 때문에 외부로 열을 차단하는 성능이 종래보다 우수함을 알 수 있다.

둘째, 종래의 제1, 제2 서포트 부재를 상호 결합하기 위해서는 다수개의 스프링부재를 별도로 사용함과 아울러 이 스프링부재와 서프트 부재를 서로 결합하는 과정이 힘든 문제점이 있었으나 본 발명에서는 양측에 장착구를 간단하게 설치함으로써 그 제작 과정이 용이한 장점이 있다.

상기와 같이 구성된 본 보조히터를 이용한 난방용 열교환기의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 서로 소정 간격 평행하게 배치된 제1 헤더탱크(830)와, 제2 헤더탱크(840)를 구비하며, 상기 제1 헤더탱크(830)에는 엔진을 냉각시킨 고온의 냉각수가 열교환기 내부로 유입되는 유입관(810)과 유출관(820)이 설치된다.

여기서, 상기 유입관(810)과 유출관(820)이 제1 헤더탱크(830)에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 냉각수의 흐름에 따라 달리 구성될 수 있는 것으로, 유입관(810)은 제1 헤더탱크(830)에, 유출관(820)은 제2 헤더탱크(840)에 설치될 수 있다.

뿐만 아니라 상기 난방용 열교환기는 제1, 제2 헤더탱크가 상부와 하부로 각각 설치되고, 이를 따라 수직 방향으로 튜브(850)가 형성되어 냉각수가 상부에서 하부를 거쳐 다시 상부를 통해 토출되는 구조로 형성될 수 있다.

이러한 난방용 열교환기에 있어서 상기 유입관(810)은 차량의 엔진부에 연결되어 고온의 엔진 냉각수가 열교환기로 유입되도록 한다.

상기 제 1헤더 탱크(830)와 제 2헤더 탱크(840)의 사이에는 이들을 서로 연통시키고, 내부로 열교환매체, 즉 냉각수가 흐르는 튜브(850)가 복수개 병렬로 연결된다. 이 튜브(850)들은 도면으로 나타내지는 않았지만, 제 1헤더(830)와 제 2헤더(840)에 형성된 튜브 삽입홈에 삽입되어 접합된다. 그리고, 튜브(850)들이 설치된 헤더 탱크(830,840)의 양단부에는 열교환기 전체 구조를 지지해 주는 지지부재(880)가 설치된다.

상기와 같이 설치된 튜브(850)의 내부로는 유입관(810)으로부터 유입된 냉각수가 흐르고, 각 튜브(850)들 사이에 방열핀(860)이 설치되며, 이 방열핀(860)은 파형으로 굴곡된 코르게이트 핀으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성에서 냉각수와 공기와의 열교환을 통해 이루어지는 난방을 보완해 주기 위하여 상기 튜브(850)들 사이에는 적어도 하나 이상의 보조히터(300)가 설치된다. 이 보조히터(300)는 별도의 전원 인가부(미도시)와 제어부(미도시)에 전기적으로 연결되어 있어 전기적 발열을 하는 것으로 엔진의 시동 초기와 같이 미처 냉각수가 충분히 가열되지 못한 때에 상기 방열핀(860)을 관통하는 공기를 보조적으로 가열하기 위한 것이다.

여기서, 상기 보조히터(300)를 구성하는 장착구(700)는 도 3에 도시된 바와 같이 튜브(850)들 사이에 형성된 공간으로 삽입되며, 이로 인해 보조히터(300)는 튜브(850)들 사이에 완전 설치되는 것이다.

이로 인해, 보조히터를 난방용 열교환기의 튜브들 사이에 삽입한 후, 별도의 고정용 핀을 이용하여 보조히터의 이탈을 방지하도록 하고 있는 종래 기술에 비해 본 발명은 보조히터를 한번의 삽입 과정을 통해 간단하게 난방용 열교환기에 장착할 수 있는 등 조립 과정을 단순화시킬 수 있다.

아울러, 본 발명은 별도의 장착구를 구비하여 튜브들 사이에 삽입함으로써, 차량 주행중의 진동이 발생되더라도 보조히터가 난방용 열교환기로부터 이탈되지 않게 되는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 보조히터 및 이를 이용한 열교환기에 따르면, 보조히터의 구성 부품들간의 접촉성을 증대시켜 열전달을 향상시키고, 차량 주행중에서 발생되는 진동에 의해 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 하며, 조립 및 분해를 아주 용이하게 실시할 수 있게 된다.

Claims (11)

1. 전기적으로 발열하는 발열 조립체(400)와;

   상기 발열 조립체(400)의 적어도 일면에 설치되는 발열핀(500)과;

   상기 발열 조립체(400) 및 발열핀(500)의 각면에 부착되어 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 열차단부재(600)와;

   상기 발열 조립체(400)와 발열핀(500) 및 열차단부재(600)의 양단에 설치되어 이들을 대상물의 소정 위치에 장착시키기 위한 장착구(700)를 포함하여 이루어지며,

   상기 장착구(700)는, 상기 발열 조립체(400)의 양단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈(710)이 형성되고,

   외측면에는 상기 대상물에 형성된 설치공에 삽입되게 걸리도록 하는 걸림턱(720)이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보조히터.
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7. 서로 소정 간격 이격되어 평행하게 배치되며, 열교환 매체의 유입관(810) 및 유출관(820)을 구비한 제1, 제2 헤더탱크(830)(840)와;

   내부로 열교환 매체가 흐르도록 상기 제1, 제2 헤더탱크(830)(840)를 서로 연통시켜 다수개 설치되며, 상기 열교환 매체가 유동되는 튜브(850)와;

   상기 튜브(850)의 사이에 배치되는 방열핀(860)과;

   전기적으로 발열하는 발열 조립체(400)와, 상기 발열 조립체(400)의 적어도 일면에 설치되는 발열핀(500)과, 상기 발열 조립체(400) 및 발열핀(500)의 각면에 부착되어 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 열차단부재(600)와, 상기 발열 조립체(400)와 발열핀(500) 및 열차단부재(600)의 양단에 설치되어 이들을 상기 튜브(850)들 사이에 삽입하여 장착하기 위한 장착구(700)로 된 보조히터(300)를 포함하며,

   상기 장착구(700)는, 상기 발열 조립체(400)의 양단부가 삽입되어 고정되는 삽입홈(710)이 형성되고,

   외측면에는 상기 튜브(850) 사이에 형성된 설치공에 삽입되게 걸리도록 하는 걸림턱(720)이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 난방용 열교환기.
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