KR102092137B1 - Cooling-water heating type heater - Google Patents

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본 발명은 냉각수 가열식 히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원통형태의 발열체가 형성된 발열 파이프의 내부로 냉각수가 유동되어 열교환이 이루어지는 냉각수 가열식 히터에 있어서, 발열체에 집중 열밀도부를 설계하여 발열체의 과열 시 집중 열밀도부의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여 집중 열밀도부에 연결된 전극이 과열되어 단락되도록 함으로써 발열체로 공급되는 전원이 차단되도록 하여 발열체의 과열로 인한 화재를 방지할 수 있는 냉각수 가열식 히터에 관한 것이다.The present invention relates to a coolant-heated heater, and more specifically, in a coolant-heated heater in which heat is exchanged by cooling water flowing into an inside of a heating pipe in which a cylindrical heating element is formed, in the case of overheating of the heating element by designing a concentrated heat density unit in the heating element A cooling water heater that prevents fire due to overheating of the heating element by blocking the power supplied to the heating element by causing the electrode connected to the concentrated heat density portion to overheat and short-circuit the temperature of the centralized heat density portion before the rest. will be.

Description

냉각수 가열식 히터 {Cooling-water heating type heater}Cooling-water heating type heater}

본 발명은 냉각수 가열식 히터에 관한 것으로, 원통형태의 발열체가 형성된 발열 파이프의 내부로 냉각수가 유동되어 열교환이 이루어지는 냉각수 가열식 히터에 있어서, 발열체에 집중 열밀도부를 설계하여 발열체의 과열 시 집중 열밀도부의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여 집중 열밀도부에 연결된 전극이 과열되어 단락되도록 함으로써 발열체로 공급되는 전원이 차단되도록 할 수 있는 냉각수 가열식 히터에 관한 것이다.
The present invention relates to a cooling water heating heater, in a cooling water heating heater in which cooling water flows and heat exchanges inside a heating pipe in which a cylindrical heating element is formed, in the heating water heating heater, a centralized heat density part is designed in the heating element to overheat the heating element. It relates to a coolant-heated heater that can cut off the power supplied to the heating element by causing the electrode connected to the concentrated heat density unit to overheat and short-circuit as the temperature rises before the rest.

휘발유, 경유 등을 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량이 현재 가장 일반적인 차량의 형태이나, 이러한 차량용 에너지원은 환경오염 문제 뿐 아니라 석유 매장량의 감소 등과 같은 다양한 원인으로 인해 새로운 에너지원의 필요성이 점점 대두되고 있는 바, 현재 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량 등이 실용화되거나 개발중에 있다.Vehicles that use engines that use gasoline, diesel, etc. as the energy source are the most common types of vehicles at present, but these energy sources for vehicles are not only environmentally responsible, but also need for new energy sources due to various causes such as reduction in oil reserves. As it is becoming increasingly popular, electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles are being put into practical use or development.

그런데 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량에서는 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 사용하는 차량과는 달리 냉각수를 이용한 히팅 시스템을 적용할 수 없거나 적용하기 어렵다. 즉, 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량의 경우 엔진에서 매우 많은 열이 발생하게 되고, 엔진을 냉각하기 위한 냉각수 순환 시스템이 구비되며, 냉각수가 엔진으로부터 흡수한 열을 실내 난방에 이용하도록 하고 있다. 그러나 엔진에서 발생하는 것과 같은 많은 열이 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량의 구동원에서는 발생하지 않기 때문에, 이러한 종래의 난방 방식을 사용하기에는 한계가 있었다.However, in electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles, unlike conventional vehicles using engines that use oil as an energy source, it is difficult or impossible to apply a heating system using cooling water. That is, in the case of a vehicle using a conventional oil-based engine as a driving source, a lot of heat is generated in the engine, a cooling water circulation system for cooling the engine is provided, and the heat absorbed by the cooling water is heated indoors. To use it. However, since a lot of heat generated by the engine does not occur in the driving source of the electric vehicle, the hybrid car, and the fuel cell vehicle, there is a limitation in using such a conventional heating method.

이에 따라 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량 등에는, 공조 시스템에 히트펌프(heat pump)를 추가하여 이를 열원으로서 사용할 수 있게 하거나, 전기 히터와 같은 별도의 열원을 구비하는 등 여러 연구가 이루어지고 있다. 이 중 전기 히터는 공조 시스템에 크게 영향을 주지 않고 보다 용이하게 냉각수를 가열할 수 있어 현재 광범위하게 사용이 이루어지고 있다.Accordingly, in electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles, various studies have been conducted such as adding a heat pump to an air conditioning system so that it can be used as a heat source, or by providing a separate heat source such as an electric heater. have. Among them, electric heaters can be used to heat the cooling water more easily without significantly affecting the air conditioning system, and are currently widely used.

여기에서 전기 히터는 차량의 실내로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 형태의 공기 가열식 히터와, 냉각수를 가열하는 형태의 냉각수 가열식 히터(또는 냉각수 히터)가 있다.Here, the electric heater includes an air-heated heater in the form of directly heating air blown into the vehicle interior, and a coolant-heated heater (or coolant heater) in the form of heating the coolant.

이중 냉각수 가열식 히터인 일본특허공개특허(2008-056044)인 "열매체 가열 장치 및 그것을 이용한 차량용 공기 조절 장치"에는, 도 1과 같이 발열원인 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 전극판(41)의 상하부에 열매체 유통 박스(30,50)가 밀착되도록 하고, 상부 열매체 유통 박스(30)의 상측과 하부 열매체 유통 박스(50)의 하측이 각각 기판 수용 박스(20)와 뚜껑(51)에 의해 밀폐되도록 하여, 판형의 핀들 사이에 형성된 공간인 유통로(33,54)로 냉각수가 유통되도록 하여, PTC 전극판과 냉각수 간의 열전달효율을 높여 냉각수를 보다 효과적으로 가열하도록 된 구조를 갖는 냉각수 히터가 개시되어 있다.The "cooling medium heating device and a vehicle air conditioner using the same", which is a dual cooling water heating type heater (Japanese Patent Publication No. 2008-056044), includes a positive temperature coefficient (PTC) electrode plate 41 as a heat source as shown in FIG. The heat medium distribution boxes 30 and 50 are brought into close contact with the upper and lower parts, and the upper side of the upper heat medium distribution box 30 and the lower side of the lower heat medium distribution box 50 are sealed by the substrate receiving box 20 and the lid 51, respectively. Disclosed is a cooling water heater having a structure to cool the cooling water more effectively by increasing the heat transfer efficiency between the PTC electrode plate and the cooling water by allowing the cooling water to flow through the flow paths 33 and 54, which are spaces formed between the fins of the plate. have.

그런데 상기와 같은 냉각수 히터는 발열체의 과열 시 발열체로 공급되는 전원을 차단할 수 있는 안전장치가 미비하며, 이로 인해 발열체가 과열되어 화재가 발생할 수 있는 위험이 있다. 또한, 냉각수의 유동 방향에 따라 발열체의 온도 편차가 크며 열전달 효율이 저하되는 단점이 있다.
However, the cooling water heater as described above lacks a safety device that can cut off the power supplied to the heating element when the heating element is overheated, and there is a risk that the heating element may overheat and cause a fire. In addition, there is a disadvantage that the temperature deviation of the heating element is large and the heat transfer efficiency is lowered according to the flow direction of the cooling water.

JP 2008-056044 A (2008.03.13)JP 2008-056044 A (2008.03.13)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원통형태의 발열체가 형성된 발열 파이프의 내부로 냉각수가 유동되어 열교환이 이루어지는 냉각수 가열식 히터에 있어서, 발열체에 집중 열밀도부를 설계하여 발열체의 과열 시 집중 열밀도부의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여 집중 열밀도부에 연결된 전극이 과열되어 단락되도록 함으로써 발열체로 공급되는 전원이 차단되도록 하여 발열체의 과열로 인한 화재를 방지할 수 있는 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다.
The present invention has been devised to solve the problems as described above, and the object of the present invention is to provide a heat exchanger in a cooling water heating heater in which heat is exchanged by cooling water flowing into a heat generating pipe having a cylindrical heating element. When the heating element is overheated, the temperature of the concentrated heat density portion rises before the rest, so that the electrode connected to the concentrated heat density portion is overheated and shorted, so that power supplied to the heating element is cut off to prevent fire due to overheating of the heating element. It is to provide a cooling water heating heater that can.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는, 원통형의 발열체(120)가 형성되며, 파이프(110)의 양단이 개방되어 내부로 냉각수각 유통되는 발열 파이프(100); 를 포함하며, 상기 발열체(120)는, 나머지 부분의 열밀도(발열량/단위면적)보다 높은 열밀도를 갖는 집중 열밀도부(121-1); 및 상기 집중 열밀도부(121-1)가 연결된 전극(122)에 형성되어 전선이 연결되는 전극 단자(123); 를 포함하여 이루어져, 상기 발열체(120)의 과열 시 집중 열밀도부(121-1)의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여, 상기 집중 열밀도부(121-1)에 연결된 전극(122)이 과열되어 단락됨으로써 상기 발열체(120)로 공급되는 전원이 차단되는 것을 특징으로 한다.Cooling water heating heater 1000 of the present invention for achieving the above object is formed, a cylindrical heating element 120 is formed, both ends of the pipe 110 is opened, the heating pipe (100) that the cooling water is distributed to the inside ; Including, the heating element 120, the concentrated heat density unit (121-1) having a heat density higher than the heat density (heat generation / unit area) of the rest of the portion; And an electrode terminal 123 formed on the electrode 122 to which the concentrated heat density unit 121-1 is connected, and connected to an electric wire. Including, when the heating element 120 is overheated, the temperature of the concentrated heat density unit 121-1 rises before the rest, and the electrode 122 connected to the concentrated heat density unit 121-1 is overheated. It is characterized in that the power supplied to the heating element 120 is cut off by being short-circuited.

또한, 상기 발열체(120)의 집중 열밀도부(121-1)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the concentrated heat density portion 121-1 of the heating element 120 is characterized in that it is formed on the cooling water inlet side of the heating pipe 100.

또한, 상기 발열체(120)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에서 출구측으로 갈수록 열밀도가 점차 낮게 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating element 120 is characterized in that the heat density is gradually lowered from the cooling water inlet side to the outlet side of the heating pipe 100.

또한, 상기 발열체(120)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에서 출구측 방향으로 열밀도가 높은 순서로 집중 열밀도부(121-1), 고용량 발열부(121-2) 및 저용량 발열부(121-3)가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating element 120 is a concentrated heat density unit (121-1), a high-capacity heating unit (121-2) and a low-capacity heating unit in the order of high heat density from the cooling water inlet side to the outlet side of the heating pipe (100) Characterized in that (121-3) is formed.

또한, 상기 발열체(120)의 집중 열밀도부(121-1)에 온도센서(200)가 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the temperature sensor 200 is installed in the concentrated heat density unit (121-1) of the heating element 120.

또한, 상기 발열체(120)는 파이프(110)의 외주면을 감싸도록 원통형으로 형성되고, 상기 발열체(120)는 파이프(110)의 원주방향을 따라 복수개의 발열체 패턴(121)이 형성되되 상기 발열체 패턴(121)들은 파이프(110)의 길이방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 발열체 패턴(121)들은 전극(122)에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating element 120 is formed in a cylindrical shape to surround the outer circumferential surface of the pipe 110, the heating element 120 is a plurality of heating element pattern 121 is formed along the circumferential direction of the pipe 110, the heating element pattern (121) are arranged spaced apart from each other in the longitudinal direction of the pipe 110, the heating element pattern 121 is characterized in that connected in parallel to the electrode (122).

또한, 상기 발열체 패턴(121)들이 파이프(110)의 길이방향을 따라 이격되어 배치된 전체 범위에 걸쳐, 상기 파이프(110)에 온도센서(200)가 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, it is characterized in that the temperature sensor 200 is formed on the pipe 110 over the entire range in which the heating element patterns 121 are spaced apart along the longitudinal direction of the pipe 110.

또한, 상기 발열체(120) 및 온도센서(200)는 파이프(110)에 인쇄 및 소결되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the heating element 120 and the temperature sensor 200 is printed and sintered on the pipe 110 is characterized in that formed integrally.

본 발명의 냉각수 가열식 히터는 발열체의 과열 시 집중 열밀도부의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여 집중 열밀도부에 연결된 전극이 과열되어 단락되도록 함으로써 발열체로 공급되는 전원이 차단되도록 하여 발열체의 과열로 인한 화재를 방지할 수 있는 장점이 있다.In the cooling water heating heater of the present invention, when the heating element is overheated, the temperature of the centralized heat density portion rises before the rest, so that the electrode connected to the concentrated heat density portion is overheated and shorted, so that power supplied to the heating element is cut off, resulting in overheating of the heating element It has the advantage of preventing fire.

또한, 발열체의 과열이 방지되며 발열체의 온도가 균일해져 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
In addition, the overheating of the heating element is prevented, and the temperature of the heating element is uniform, thereby improving the heat transfer efficiency.

도 1은 종래의 냉각수 가열식 히터를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 냉각수 가열식 히터를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 냉각수 가열식 히터를 나타낸 정면 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 발열 파이프(파이프에 발열체가 형성된 상태)를 나타낸 정면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 발열체의 열밀도를 나타낸 그래프 및 열분석 사진.
도 7은 본 발명에 따른 발열체의 발열체 패턴, 전극, 전극 단자 및 온도센서의 회로 패턴을 나타낸 전개도.
1 is a cross-sectional view showing a conventional cooling water heater.
Figure 2 is a perspective view showing the cooling water heater of the present invention.
Figure 3 is a front sectional view showing the cooling water heater of the present invention.
4 is a front view showing a heating pipe according to the present invention (a state in which a heating element is formed in a pipe).
5 and 6 are graphs and thermal analysis pictures showing the heat density of the heating element according to the present invention.
7 is a developed view showing a circuit pattern of a heating element pattern, an electrode, an electrode terminal, and a temperature sensor of a heating element according to the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 가열식 히터를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the cooling water heater of the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 및 도 3은 본 발명의 냉각수 가열식 히터를 나타낸 사시도 및 정면 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발열 파이프(파이프에 발열체가 형성된 상태)를 나타낸 정면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 발열체의 열밀도를 나타낸 그래프 및 열분석 사진이다.2 and 3 are a perspective view and a front sectional view showing a cooling water heating heater of the present invention, and FIG. 4 is a front view showing a heating pipe (a state in which a heating element is formed in a pipe) according to the present invention, and FIGS. 5 and 6 are the present invention Graph and thermal analysis showing the heat density of the heating element according to the.

도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는, 원통형의 발열체(120)가 형성되며, 파이프(110)의 양단이 개방되어 내부로 냉각수각 유통되는 발열 파이프(100); 를 포함하며, 상기 발열체(120)는, 나머지 부분의 열밀도(발열량/단위면적)보다 높은 열밀도를 갖는 집중 열밀도부(121-1); 및 상기 집중 열밀도부(121-1)가 연결된 전극(122)에 형성되어 전선이 연결되는 전극 단자(123); 를 포함하여 이루어져, 상기 발열체(120)의 과열 시 집중 열밀도부(121-1)의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여, 상기 집중 열밀도부(121-1)에 연결된 전극(122)이 과열되어 단락됨으로써 상기 발열체(120)로 공급되는 전원이 차단되도록 구성될 수 있다.Cooling water heating heater 1000 of the present invention as shown, the heating element 120 of the cylindrical is formed, both ends of the pipe 110 is opened, the heating pipe 100 is distributed cooling water to the inside; Including, the heating element 120, the concentrated heat density unit (121-1) having a heat density higher than the heat density (heat generation / unit area) of the rest of the portion; And an electrode terminal 123 formed on the electrode 122 to which the concentrated heat density unit 121-1 is connected, and connected to an electric wire. Including, when the heating element 120 is overheated, the temperature of the concentrated heat density unit 121-1 rises before the rest, and the electrode 122 connected to the concentrated heat density unit 121-1 is overheated. By being short-circuited, the power supplied to the heating element 120 may be cut off.

우선, 발열 파이프(100)는 내부로 냉각수가 유통될 수 있도록 내부가 중공되어 양단이 개방되게 형성된 파이프(110)의 외주면에 원통형의 발열체(120)가 형성된 형태로 형성될 수 있으며, 원통형의 발열체(120)는 얇은 필름 형태로 형성되어 파이프(110)의 외주면에 부착되거나 파이프(110)의 외주면에 발열체(120)를 스크린 인쇄하여 소결함으로써 파이프(110)의 외주면에 원통형태의 발열체(120)가 형성될 수 있다.First, the heating pipe 100 may be formed in a form in which a cylindrical heating element 120 is formed on the outer circumferential surface of the pipe 110, the inside of which is hollow and the both ends are opened so that cooling water can flow therein, and the cylindrical heating element 120 is formed in the form of a thin film is attached to the outer peripheral surface of the pipe 110 or by heating the heating element 120 on the outer peripheral surface of the pipe 110 by sintering the cylindrical heating element 120 on the outer peripheral surface of the pipe 110 Can be formed.

그리고 발열체(120)는 일측의 열밀도(발열량/단위면적)가 나머지 부분의 열밀도보다 높도록 집중 열밀도부(121-1)가 형성된다. 즉, 발열체(120)는 전체 발열체(120) 중에서 상대적으로 높은 열밀도를 갖는 집중 열밀도부(121-1)가 파이프(110)의 길이방향 일측에 형성되고, 나머지 부분은 상대적으로 열밀도가 낮게 형성될 수 있다. 다시말하면 전체 발열체(120) 중에서 파이프(110)의 길이방향으로 좌측의 일부인 발열체(120)의 일측이 열밀도가 높게 형성되고 발열체(120)의 중앙부분 및 타측인 나머지 부분은 상기 집중 열밀도부(121-1)보다 열밀도가 낮게 형성될 수 있다.In addition, the heating element 120 is formed with a concentrated heat density unit 121-1 so that the heat density (heat generation amount / unit area) on one side is higher than the heat density of the remaining parts. That is, in the heating element 120, the centralized heat density part 121-1 having a relatively high heat density among all the heating elements 120 is formed on one side in the longitudinal direction of the pipe 110, and the remaining parts have a relatively high heat density. It can be formed low. In other words, one side of the heating element 120, which is a part of the left side in the longitudinal direction of the pipe 110 among the entire heating elements 120, has a high thermal density, and the central portion of the heating element 120 and the other portion of the other side are the concentrated heat density portion. Thermal density may be lower than that of (121-1).

이때, 발열체(120)는 집중 열밀도부(121-1)가 연결된 전극(122)에 전선이 연결되도록 전극 단자(123)가 형성되어, 전원 공급을 위한 전선이 납땜 등으로 전극 단자(123)에 연결될 수 있다.At this time, the heating element 120 is formed with an electrode terminal 123 so that the electric wire is connected to the electrode 122 to which the concentrated heat density unit 121-1 is connected, so that the electric wire for power supply is soldered or the like to the electrode terminal 123. Can be connected to.

그리하여 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 발열체(120)의 과열 시 도 6의 열분석 사진과 같이 집중 열밀도부(121-1)의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여, 상기 집중 열밀도부(121-1)에 연결된 전극(122)이 과열되어 단락됨으로써 상기 발열체(120)로 공급되는 전원이 차단되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 발열체(120)의 과열 시 전원을 차단하는 별도의 안전장치에 고장이 발생하더라도 집중 열밀도부의 전극이 단락되어 전원이 차단될 수 있어, 주변 부품들의 화재를 방지할 수 있다.Thus, in the cooling water heating heater of the present invention, when the heating element 120 is overheated, the temperature of the concentrated heat density unit 121-1 rises before the rest, as shown in the thermal analysis picture of FIG. 6, and the concentrated heat density unit 121- The electrode 122 connected to 1) may be configured such that the power supplied to the heating element 120 is cut off by overheating and shorting. Accordingly, even if a failure occurs in a separate safety device that shuts off the power when the heating element 120 is overheated, the electrode of the concentrated heat density unit may be shorted to cut off the power, thereby preventing fire of surrounding components.

이때, 집중 열밀도부(121-1)에 근접하여 전극 단자(123)가 배치되어 집중 열밀도부(121-1)에 연결된 전극(122)에 전극 단자(123)가 연결되므로, 집중 열밀도부(121-1)의 과열 시 전극 단자(123)와 전선의 연결을 위한 전선 접속부(납땜 등)도 과열되어 단락됨으로써 발열체(120)로 공급되는 전원이 차단되도록 할 수도 있다.At this time, since the electrode terminal 123 is disposed close to the concentrated thermal density unit 121-1, the electrode terminal 123 is connected to the electrode 122 connected to the concentrated thermal density unit 121-1, so that the concentrated thermal density When the portion 121-1 is overheated, the electrode terminal 123 and a wire connection portion (solder, etc.) for connecting the electric wires are also overheated and shorted, so that power supplied to the heating element 120 may be cut off.

또한, 상기 발열체(120)의 집중 열밀도부(121-1)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 형성될 수 있다.In addition, the concentrated heat density unit 121-1 of the heating element 120 may be formed on the cooling water inlet side of the heating pipe 100.

이는 발열 파이프(100)의 일측으로 냉각수가 유입되고 타측으로 냉각수가 배출되며, 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 발열체(120)의 집중 열밀도부(121-1)가 배치되어 유입되는 온도가 낮은 냉각수와 발열체(120)에서 상대적으로 온도가 높은 집중 열밀도부(121-1)간에 먼저 열교환이 이루어지도록 함으로써 발열체(120)의 온도 편차를 줄일 수 있다. 이에 따라 발열체의 과열이 방지되며 발열체의 온도가 균일해져 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.This is the temperature at which cooling water is introduced into one side of the heating pipe 100 and cooling water is discharged to the other side, and a concentrated heat density unit 121-1 of the heating element 120 is disposed at the cooling water inlet side of the heating pipe 100. The temperature difference of the heating element 120 can be reduced by first performing heat exchange between the cooling water having a low temperature and the concentrated heat density unit 121-1 having a relatively high temperature in the heating element 120. Accordingly, overheating of the heating element is prevented, and the temperature of the heating element becomes uniform, thereby improving heat transfer efficiency.

또한, 상기 발열체(120)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에서 출구측으로 갈수록 열밀도가 점차 낮게 형성될 수 있다.In addition, the heating element 120 may be formed to gradually lower the heat density from the cooling water inlet side to the outlet side of the heating pipe 100.

즉, 발열 파이프(100) 내부를 통과하는 냉각수는 입구측에서 출구측으로 갈수록 열교환이 진행되면서 가열되어 온도가 상승하므로, 도 5의 그래프와 같이 냉각수 입구측에 위치된 발열체(120)에 집중 열밀도부(121-1)를 배치하고 냉각수 유동방향으로 갈수록 열밀도가 낮게 발열체(120)를 형성하여, 발열체(120) 전체가 균일한 온도 분포를 갖도록 할 수 있다.That is, since the cooling water passing through the inside of the heating pipe 100 is heated as the heat exchange progresses from the inlet side to the outlet side, the temperature rises. As shown in the graph of FIG. 5, the concentrated heat density is concentrated in the heating element 120 located at the inlet side of the cooling water. The heating element 120 may be formed with a lower heat density as the portion 121-1 is disposed and the cooling water flows, so that the entire heating element 120 has a uniform temperature distribution.

또한, 상기 발열체(120)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에서 출구측 방향으로 열밀도가 높은 순서로 집중 열밀도부(121-1), 고용량 발열부(121-2) 및 저용량 발열부(121-3)가 형성될 수 있다.In addition, the heating element 120 is a concentrated heat density unit (121-1), a high-capacity heating unit (121-2) and a low-capacity heating unit in the order of high heat density from the cooling water inlet side to the outlet side of the heating pipe (100) (121-3) may be formed.

즉, 상기한 바와 같이 발열체(120)를 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에서 출구측으로 갈수록 열밀도를 점차 낮게 형성할 수도 있으나, 도 4와 같이 냉각수의 유동방향으로 갈수록 순차적으로 발열체(120)의 열밀도가 낮게 형성되되 영역을 나누어 집중 열밀도부(121-1), 고용량 발열부(121-2) 및 저용량 발열부(121-3)로 형성하여 발열체(120) 전체가 균일한 온도 분포를 갖도록 할 수 있다.That is, as described above, the heat density may be gradually lowered from the cooling water inlet side to the outlet side of the heating pipe 120, but as shown in FIG. 4, the heating element 120 sequentially increases toward the cooling water flow direction. The heat density of the heating element 120 is formed by dividing the region into a concentrated heat density unit 121-1, a high-capacity heating unit 121-2, and a low-capacity heating unit 121-3. You can have.

또한, 상기 발열체(120)의 집중 열밀도부(121-1)에 온도센서(200)가 설치될 수 있다.In addition, the temperature sensor 200 may be installed in the concentrated heat density unit 121-1 of the heating element 120.

즉, 집중 열밀도부(121-1)는 정상적인 가열 시 나머지 부분에 비해 발열 표면온도가 약간 높게 유지되므로, 집중 열밀도부(121-1)에 온도센서(200)를 설치하여 측정되는 온도에 따라 발열체(120)의 작동을 제어할 수 있다. 이때, 집중 열밀도부(121-1)의 온도가 설정치를 초과하면 제어회로를 통해 발열체(120)로 공급되는 전원을 차단할 수 있다.That is, since the concentrated heat density unit 121-1 maintains a slightly higher heating surface temperature than the rest of the portion during normal heating, the temperature measured by installing the temperature sensor 200 on the concentrated heat density unit 121-1 Accordingly, the operation of the heating element 120 can be controlled. At this time, when the temperature of the centralized heat density unit 121-1 exceeds the set value, power supplied to the heating element 120 through the control circuit may be cut off.

또한, 상기 발열체(120)는 파이프(110)의 외주면을 감싸도록 원통형으로 형성되고, 상기 발열체(120)는 파이프(110)의 원주방향을 따라 복수개의 발열체 패턴(121)이 형성되되 상기 발열체 패턴(121)들은 파이프(110)의 길이방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 발열체 패턴(121)들은 전극(122)에 병렬로 연결될 수 있다.In addition, the heating element 120 is formed in a cylindrical shape to surround the outer circumferential surface of the pipe 110, the heating element 120 is a plurality of heating element pattern 121 is formed along the circumferential direction of the pipe 110, the heating element pattern The 121s are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the pipe 110, and the heating element patterns 121 may be connected to the electrode 122 in parallel.

즉, 도 7과 같이 발열체(120)는 파이프(110)의 길이방향으로 서로 이격되어 배치된 복수개의 발열체 패턴(121)들이 전극(122)에 의해 병렬로 연결되도록 구성될 수 있으며, 전극(122)은 발열체 패턴(121)들의 길이방향 양단들이 연결되도록 한 쌍으로 형성되어, 전극(122)들의 일측 단부에는 전극 단자(123)가 형성될 수 있다. 이때, 좌측의 일부 발열체 패턴(121)들이 집중 열밀도부(121-1)로 형성될 수 있으며 그 우측에 일부 발열체 패턴(121)들이 고용량 발열부(121-2) 및 나머지 발열체 패턴(121)들이 저용량 발열부(121-3)로 형성될 수 있다. 그리고 발열체 패턴(121)들은 두께, 폭, 이격된 거리, 재질 등을 달리하여 열밀도가 다르게 형성될 수 있다. 또한, 발열체 패턴(121), 전극(122) 및 전극 단자(123)들은 파이프(110)에 스크린인쇄 후 소결되어 얇은 필름형태의 발열체(120)가 파이프(110)의 외주면에 밀착된 원통형으로 형성될 수 있다.That is, as shown in FIG. 7, the heating element 120 may be configured such that a plurality of heating element patterns 121 spaced apart from each other in the longitudinal direction of the pipe 110 are connected in parallel by the electrode 122, and the electrode 122 ) Is formed in a pair such that both ends of the heating element patterns 121 are connected to each other, so that an electrode terminal 123 may be formed at one end of the electrodes 122. At this time, some of the heating element patterns 121 on the left side may be formed of a concentrated heat density unit 121-1, and some heating element patterns 121 on the right side of the high-capacity heating unit 121-2 and the other heating element patterns 121 They may be formed of a low-capacity heating unit (121-3). In addition, the heating element patterns 121 may have different thermal densities by different thicknesses, widths, spaced distances, materials, and the like. In addition, the heating element pattern 121, the electrode 122 and the electrode terminals 123 are sintered after screen printing on the pipe 110 to form a thin film type heating element 120 in a cylindrical shape in close contact with the outer circumferential surface of the pipe 110. Can be.

또한, 상기 발열체 패턴(121)들이 파이프(110)의 길이방향을 따라 이격되어 배치된 전체 범위에 걸쳐, 상기 파이프(110)에 온도센서(200)가 형성될 수 있다. 즉, 발열체 패턴(121)들의 열밀도가 서로 다르게 형성되므로 온도센서(200)를 파이프(110)의 길이방향으로 길게 형성함으로써, 전체적인 발열체(120)의 평균적인 온도를 측정할 수 있다.In addition, the temperature sensor 200 may be formed on the pipe 110 over the entire range in which the heating element patterns 121 are spaced apart along the longitudinal direction of the pipe 110. That is, since the heat densities of the heating element patterns 121 are formed differently, the average temperature of the entire heating element 120 can be measured by forming the temperature sensor 200 in the longitudinal direction of the pipe 110.

이때, 상기 발열체(120) 및 온도센서(200)는 파이프(110)에 인쇄 및 소결되어 일체형으로 형성될 수 있다. 즉, 발열체(120)의 발열체 패턴(121), 전극(122) 및 전극 단자(123)들을 파이프(110)에 스크린인쇄하고 소결시킬 때 온도센서 패턴(210) 및 온도센서 단자(220)를 함께 스크린인쇄 및 소결시켜, 발열체(120)와 온도센서(200)가 일체형으로 파이프(110)의 외주면에 형성될 수 있다. 그리고 온도센서(200)는 발열체(120)의 전극 단자(123)가 형성되는 부분에 온도센서 단자(220)들이 배치되고 이에 연결되도록 'U'자형으로 온도센서 패턴(210)이 형성될 수 있다. 또한, 온도센서(200)는 파이프(110)에 발열체(120)가 원통형으로 형성되는 경우 발열체(120)의 전극(122)들 사이에 전극(122)들과 이격되어 배치될 수 있다.At this time, the heating element 120 and the temperature sensor 200 may be formed integrally by being printed and sintered on the pipe 110. That is, the temperature sensor pattern 210 and the temperature sensor terminal 220 together when screen printing and sintering the heating element pattern 121, the electrode 122 and the electrode terminals 123 of the heating element 120 on the pipe 110 By screen printing and sintering, the heating element 120 and the temperature sensor 200 may be integrally formed on the outer peripheral surface of the pipe 110. In addition, the temperature sensor 200 may have a temperature sensor pattern 210 in a 'U' shape so that the temperature sensor terminals 220 are disposed and connected to the portion where the electrode terminals 123 of the heating element 120 are formed. . In addition, when the heating element 120 is formed in a cylindrical shape in the pipe 110, the temperature sensor 200 may be disposed to be spaced apart from the electrodes 122 between the electrodes 122 of the heating element 120.

또한, 상기 발열 파이프(100)의 외측에 이격되어 배치되며, 상기 발열 파이프(100)의 발열체(120)에 연결되어 발열체(120)를 제어하는 제어회로부(800, 기판)가 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 발열 파이프(100)와 제어회로부(800) 사이에 열차단 플레이트(700)가 구비되어 발열체(120)에서 발생하는 복사열에 의해 제어회로부(800)가 가열되지 않도록 할 수 있다. 또한, 상기 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 트랜지스터(810,IGBT)가 결합되어 열이 많이 발생하는 트랜지스터가 온도가 낮은 유입되는 냉각수에 의해 냉각되도록 할 수 있다.In addition, a control circuit unit 800 (substrate) that is disposed spaced apart from the outside of the heating pipe 100 and connected to the heating element 120 of the heating pipe 100 to control the heating element 120 may be further provided. . In addition, a heat shield plate 700 is provided between the heating pipe 100 and the control circuit unit 800 to prevent the control circuit unit 800 from being heated by radiant heat generated from the heating element 120. In addition, transistors 810 and IGBT are coupled to the cooling water inlet side of the heating pipe 100 so that the transistor generating a lot of heat can be cooled by the coolant flowing at a low temperature.

또한, 발열 파이프(100)의 일측에는 입구 블록(410) 및 입구 파이프(400)가 연결되어 결합될 수 있으며, 타측에는 출구 블록(510) 및 출구 파이프(500)가 연결되어 결합될 수 있다. 그리고 입구 블록(410)의 외측에 트랜지스터(810)가 결합될 수 있다. 또한, 발열 파이프(100)의 외측에 이격되어 외부를 감싸도록 상측에 상부 커버(610) 및 하측에 하부 커버(62)가 결합될 수 있으며, 상부 커버(610) 및 하부 커버(620)는 입구 파이프(400) 및 출구 파이프(500)에 결합될 수 있으며, 상부 커버(610)와 하부 커버(620)의 테두리 부분이 서로 결합될 수 있다. 또한, 열차단 플레이트(700) 및 제어회로부(800)는 상부 커버(610)에 결합되어 고정될 수 있다.In addition, the inlet block 410 and the inlet pipe 400 may be connected and coupled to one side of the heating pipe 100, and the outlet block 510 and the outlet pipe 500 may be connected to and coupled to the other side. In addition, the transistor 810 may be coupled to the outside of the inlet block 410. In addition, the upper cover 610 on the upper side and the lower cover 62 on the lower side may be combined to be spaced apart from the outside of the heating pipe 100, and the upper cover 610 and the lower cover 620 are inlets. It may be coupled to the pipe 400 and the outlet pipe 500, the upper cover 610 and the lower cover 620 of the rim portion may be combined with each other. In addition, the thermal barrier plate 700 and the control circuit unit 800 may be fixed to the upper cover 610.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and of course, the scope of application is diverse, and anyone who has ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.

1000 : 냉각수 가열식 히터
100 : 발열 파이프
110 : 파이프 120 : 발열체(필름 히터)
121 : 발열체 패턴 121-1 : 집중 열밀도부
121-2 : 고용량 열밀도부 121-3 : 저용량 열밀도부
122 : 전극 123 : 전극 단자
200 : 온도센서
210 : 온도센서 패턴 220 : 온도센서 단자
400 : 입구 파이프 410 : 입구 블록
500 : 출구 파이프 510 : 출구 블록
610 : 상부 커버 620 : 하부 커버
700 : 열차단 플레이트
800 : 제어회로부(기판) 810 : 트랜지스터(IGBT)
1000: Cooling water heater
100: heating pipe
110: pipe 120: heating element (film heater)
121: heating element pattern 121-1: concentrated heat density part
121-2: High capacity heat density part 121-3: Low capacity heat density part
122: electrode 123: electrode terminal
200: temperature sensor
210: temperature sensor pattern 220: temperature sensor terminal
400: inlet pipe 410: inlet block
500: outlet pipe 510: outlet block
610: upper cover 620: lower cover
700: thermal barrier plate
800: control circuit (substrate) 810: transistor (IGBT)

Claims (8)

원통형의 발열체(120)가 형성되며, 파이프(110)의 양단이 개방되어 내부로 냉각수가 유통되는 발열 파이프(100); 를 포함하며,
상기 발열체(120)는,
상기 파이프(110)의 원주방향을 따라 형성되되 파이프(110)의 길이방향으로 서로 이격되어 배치된 복수개의 발열체 패턴(121);
상기 복수개의 발열체 패턴(121)들에 연결된 한 쌍의 전극(122); 및
상기 한 쌍의 전극(122)에 연결된 전극 단자(123); 를 포함하여 이루어지고,
상기 발열체(120)는 발열체 패턴(121)들 중 나머지 부분의 열밀도(발열량/단위면적)보다 높은 열밀도를 갖는 집중 열밀도부(121-1)가 형성되되,
상기 파이프(110)의 길이방향으로 집중 열밀도부(121-1)의 일측에 전극 단자(123)가 배치되고 타측에 상기 집중 열밀도부(121-1)보다 상대적으로 열밀도가 낮게 형성된 발열체 패턴(121)들이 배치되어,
상기 발열체(120)의 과열 시 집중 열밀도부(121-1)의 온도가 나머지 부분보다 먼저 상승하여, 상기 집중 열밀도부(121-1)에 연결된 전극(122)이 과열되어 단락됨으로써 상기 발열체(120)로 공급되는 전원이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
A cylindrical heating element 120 is formed, both ends of the pipe 110 is opened, the heating pipe 100 through which coolant flows; It includes,
The heating element 120,
A plurality of heating element patterns 121 formed along the circumferential direction of the pipe 110 and spaced apart from each other in the longitudinal direction of the pipe 110;
A pair of electrodes 122 connected to the plurality of heating element patterns 121; And
An electrode terminal 123 connected to the pair of electrodes 122; Including,
The heating element 120 is formed of a concentrated heat density unit 121-1 having a heat density higher than the heat density (heat generation amount / unit area) of the rest of the heating element patterns 121,
An electrode terminal 123 is disposed on one side of the concentrated heat density portion 121-1 in the longitudinal direction of the pipe 110, and a heating element formed on the other side has a lower thermal density than the concentrated heat density portion 121-1. The patterns 121 are arranged,
When the heating element 120 is overheated, the temperature of the concentrated heat density portion 121-1 rises before the rest of the portion, and the electrode 122 connected to the concentrated heat density portion 121-1 is overheated and shorted. Cooling water heating heater, characterized in that the power supplied to 120 is cut off.
제1항에 있어서,
상기 발열체(120)의 집중 열밀도부(121-1)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
According to claim 1,
The concentrated heat density unit 121-1 of the heating element 120 is formed on the cooling water inlet side of the heating pipe 100.
제2항에 있어서,
상기 발열체(120)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에서 출구측으로 갈수록 열밀도가 점차 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
According to claim 2,
The heating element 120 is a cooling water heating heater, characterized in that the heat density gradually decreases from the cooling water inlet side to the outlet side of the heating pipe 100.
제2항에 있어서,
상기 발열체(120)는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에서 출구측 방향으로 열밀도가 높은 순서로 집중 열밀도부(121-1), 고용량 발열부(121-2) 및 저용량 발열부(121-3)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
According to claim 2,
The heating elements 120 are concentrated heat density parts 121-1, high-capacity heat-generating parts 121-2, and low-capacity heat generating parts 121 in order of high heat density from the cooling water inlet side to the outlet side of the heating pipe 100. Cooling water heating heater, characterized in that -3) is formed.
제1항에 있어서,
상기 발열체(120)의 집중 열밀도부(121-1)에 온도센서(200)가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
According to claim 1,
Cooling water heating heater, characterized in that the temperature sensor 200 is installed in the concentrated heat density unit (121-1) of the heating element (120).
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 발열체 패턴(121)들이 파이프(110)의 길이방향을 따라 이격되어 배치된 전체 범위에 걸쳐, 상기 파이프(110)에 온도센서(200)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
According to claim 1,
The heating element pattern 121, the cooling water heating heater, characterized in that the temperature sensor 200 is formed on the pipe 110 over the entire range arranged spaced apart along the longitudinal direction of the pipe (110).
제7항에 있어서,
상기 발열체(120) 및 온도센서(200)는 파이프(110)에 인쇄 및 소결되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
The method of claim 7,
The heating element 120 and the temperature sensor 200 is printed and sintered on the pipe 110, the cooling water heating heater, characterized in that formed integrally.
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