KR102161517B1 - Safety control method and apparatus of the cooling-water heating type heater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 냉각수 입구측의 온도와 냉각수 출구측의 온도를 측정하여 온도차를 계산하고 발열체의 전압 및 전류를 측정하여 저항값을 계산함으로써 발열체의 온도를 안정적으로 제어할 수 있어, 발열체의 손상, 발열체에 근접하여 배치된 전자 부품들의 열화 및 주변 부품들의 화재를 방지할 수 있는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a safety control method and apparatus for a cooling water heating type heater, wherein the temperature of the heating element is calculated by measuring the temperature at the inlet side of the coolant and the temperature at the outlet side of the coolant to calculate the temperature difference, and by measuring the voltage and current of the heating element to calculate the resistance value A method and apparatus for safety control of a cooling water-heated heater capable of stably controlling the heating element, preventing damage to the heating element, deterioration of electronic components disposed close to the heating element, and fire of surrounding components.

Description

냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치 {Safety control method and apparatus of the cooling-water heating type heater}Safety control method and apparatus of the cooling-water heating type heater}

본 발명은 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 냉각수 가열식 히터에서 발열체의 온도를 안정적으로 제어할 수 있어 발열체의 손상, 발열체에 근접하여 배치된 전자 부품들의 열화 및 주변 부품들의 화재를 방지할 수 있는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a safety control method and apparatus for a cooling water heating type heater, wherein the temperature of the heating element can be stably controlled in the cooling water heating type heater, thereby preventing damage to the heating element, deterioration of electronic components disposed close to the heating element, and fire of surrounding components. It relates to a method and apparatus for safety control of a preventable cooling water heating type heater.

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 powered by engines using gasoline or diesel as an energy source are currently the most common types of vehicles, but these vehicle energy sources require a new energy source due to various causes such as reduction in oil reserves as well as environmental pollution. As it is increasingly emerging, electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles are currently being commercialized or under 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 using petroleum as an energy source, a heating system using coolant cannot or is difficult to apply. That is, in the case of a vehicle that uses an engine that uses oil as an energy source as a driving source, a lot of heat is generated from the engine, a coolant circulation system is provided to cool the engine, and the heat absorbed from the engine is heated indoors To use it. However, since much heat such as that generated by the engine is not generated from the driving sources of electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles, there is a limit to 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 the air conditioning system so that it can be used as a heat source, or having a separate heat source such as an electric heater. have. Among them, electric heaters are widely used because they can more easily heat cooling water without significantly affecting the air conditioning system.

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 heating type heater that directly heats air blown into the interior of the vehicle, and a coolant heating type heater (or coolant heater) that heats 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.In the "heat medium heating device and vehicle air conditioning device using the same" of the Japanese Patent Publication (2008-056044), which is a double cooling water heating type heater, as shown in FIG. 1, a PTC (Positive Temperature Coefficient) electrode plate 41 The upper and lower heat medium distribution boxes (30, 50) are in close contact, 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. Thus, a cooling water heater having a structure to more effectively heat the cooling water by increasing the heat transfer efficiency between the PTC electrode plate and the cooling water by allowing the cooling water to flow through the circulation paths 33 and 54 formed between the plate-shaped fins is disclosed. have.

그런데 상기와 같은 냉각수 히터는 발열체의 온도가 높아 히터의 정지 및 가동 시 발열체의 온도변화가 극심하여 발열체가 쉽게 파손되는 단점이 있다. 그리고 발열체의 열이 전자회로부(제어기판, 22)로 전달되어 전자부품의 오작동을 유발시키거나 내구성을 저하시키는 단점이 있다. 또한, 발열체의 열로 인해 열매체 유통 박스(30,50)의 온도가 높아지므로 열손실이 과다하게 발생하며 발열체의 과열 발생 시 안전장치가 미비하여 주변 부품들에 화재가 발생할 수 있는 위험이 있다.
However, the cooling water heater as described above has a disadvantage in that the heating element is easily damaged due to extreme temperature change of the heating element when the heater is stopped and operated because the temperature of the heating element is high. In addition, there is a disadvantage in that heat from the heating element is transferred to the electronic circuit unit (control board, 22), causing malfunction of the electronic component or deteriorating durability. In addition, since the temperature of the heat medium distribution boxes 30 and 50 increases due to the heat of the heating element, excessive heat loss occurs, and there is a risk that a fire may occur in surrounding parts due to insufficient safety devices when overheating of the heating element occurs.

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 냉각수 가열식 히터에서 발열체의 온도를 안정적으로 제어할 수 있어 발열체의 손상, 발열체에 근접하여 배치된 전자 부품들의 열화 및 주변 부품들의 화재를 방지할 수 있는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
The present invention was conceived to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to stably control the temperature of the heating element in the cooling water heating type heater, so that damage to the heating element, deterioration of electronic components disposed close to the heating element, and It is to provide a safety control method and apparatus for a coolant-heated heater that can prevent fire of surrounding parts.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법은, 발열체(120)가 가열되어 내부를 유동하는 냉각수와 열교환을 일으키는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측의 온도(Ti) 및 냉각수 출구측의 온도(To)를 측정하는 단계(S10); 및 상기 S10단계에서 측정된 냉각수 출구측의 온도에서 냉각수 입구측의 온도를 뺀 온도차(dT = To - Ti)를 계산하고, 상기 계산된 온도차가 발열체(120)의 정상 히팅 범위내인지를 판단하여 비정상 히팅인 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S20); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The safety control method of the cooling water-heated heater of the present invention for achieving the above object is the temperature at the cooling water inlet side of the heating pipe 100 in which the heating element 120 is heated to cause heat exchange with the cooling water flowing therein (Ti ) And measuring the temperature (To) of the outlet side of the cooling water (S10); And calculating a temperature difference (dT = To-Ti) obtained by subtracting the temperature of the cooling water inlet from the temperature of the cooling water outlet measured in step S10, and determining whether the calculated temperature difference is within the normal heating range of the heating element 120 In case of abnormal heating, stopping the operation of the heating element 120 (S20); It characterized in that it comprises a.

또한, 상기 S20단계에서 정상 히팅으로 판단되는 경우 상기 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하여 상기 발열체(120)의 저항값을 계산하는 단계(S30); 및 상기 S30단계에서 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 큰 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S40); 를 더 포함하여 이루어지며, 상기 S40단계에서 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 작은 경우 상기 S10단계 내지 S40단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, when it is determined that the heating is normal in the step S20, calculating the resistance value of the heating element 120 by measuring the voltage and current of the heating element 120 (S30); And stopping the operation of the heating element 120 when the resistance value Ra calculated in step S30 is greater than a preset resistance value Rs (S40). It further includes, and when the resistance value Ra calculated in the step S40 is smaller than the preset resistance value Rs, the steps S10 to S40 are repeatedly performed.

또한, 상기 S20단계 후 또는 상기 S30단계 전에, 상기 S10단계에서 측정된 냉각수 출구측의 온도 및 냉각수 입구측의 온도가 정상 온도 범위인지를 판단하여 히팅 에러인 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S25); 가 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, after step S20 or before step S30, it is determined whether the temperature at the outlet side of the coolant and the temperature at the inlet side of the coolant measured in step S10 are within the normal temperature range, and in case of a heating error, the operation of the heating element 120 is stopped. Step (S25); It is characterized in that it is performed.

또한, 상기 S20단계에서 정상 히팅 범위는, 상기 계산된 온도차(dT)가 0보다 크고 미리 설정된 온도차(dTs)보다 작거나 같은 범위인 것을 특징으로 한다.In addition, the normal heating range in step S20 is characterized in that the calculated temperature difference (dT) is greater than 0 and less than or equal to the preset temperature difference (dTs).

또한, 상기 미리 설정된 온도차(dTs)는 아래의 수식으로 계산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the preset temperature difference dTs is characterized in that it is calculated by the following equation.

dTs = Q / (m * C)dTs = Q / (m * C)

(Q: 흡열량, m: 냉각수 유량, C: 냉각수 비열)(Q: heat absorption, m: cooling water flow rate, C: specific heat of cooling water)

또한, 상기 Q(흡열량)는 상기 발열체(120)에 인가되는 전력값으로 대체하여 계산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the Q (heat absorption amount) is characterized in that it is calculated by substituting the power value applied to the heating element 120.

또한, 상기 발열체(120)의 저항값(Ra)을 실시간으로 모니터링하여, 상기 저항값(Ra)이 무한대, 0 및 감소되는 것 중 어느 하나로 나타나는 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.In addition, by monitoring the resistance value (Ra) of the heating element (120) in real time, when the resistance value (Ra) appears to be one of infinite, zero, or decreasing, the operation of the heating element 120 is stopped. To do.

또한, 상기 발열체(120)는 온도에 따라 저항이 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating element 120 is characterized in that the resistance linearly increases according to the temperature.

그리고 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 장치(1000)는, 발열체(120)가 가열되어 내부를 유동하는 냉각수와 열교환을 일으키는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 설치되는 입구 온도센서(310) 및 냉각수 출구측에 설치되는 출구 온도센서(320); 상기 발열체(120)의 작동을 제어하는 트랜지스터(820); 및 상기 발열체(120), 입구 온도센서(310), 출구 온도센서(320) 및 트랜지스터(820)와 연결되어, 상기 입구 온도센서(310) 및 출구 온도센서(320)에서 측정되는 온도값에 따라 상기 트랜지스터(820)를 제어하는 메인 제어부(810); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the safety control device 1000 of the cooling water heating type heater of the present invention includes an inlet temperature sensor 310 installed on the cooling water inlet side of the heating pipe 100 in which the heating element 120 is heated to cause heat exchange with the cooling water flowing therein. And an outlet temperature sensor 320 installed at the outlet side of the cooling water. A transistor 820 for controlling the operation of the heating element 120; And connected to the heating element 120, the inlet temperature sensor 310, the outlet temperature sensor 320, and the transistor 820, according to the temperature values measured by the inlet temperature sensor 310 and the outlet temperature sensor 320. A main control unit 810 that controls the transistor 820; It characterized in that it comprises a.

또한, 상기 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하며, 상기 메인 제어부(810)에 연결되는 전압·전류 센서(830); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, a voltage/current sensor 830 that measures voltage and current of the heating element 120 and is connected to the main control unit 810; It characterized in that it further comprises a.

또한, 상기 발열체(120)의 일측은 전원의 양극에 연결되고 타측은 트랜지스터(820)와 연결되며 상기 트랜지스터(820)가 전원의 음극에 연결되며, 상기 발열체(120)와 트랜지스터(820) 사이에서 전압 및 전류를 측정하도록 상기 전압·전류 센서(830)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
In addition, one side of the heating element 120 is connected to the anode of the power source, the other side is connected to the transistor 820, the transistor 820 is connected to the cathode of the power source, and between the heating element 120 and the transistor 820 The voltage/current sensor 830 is installed to measure voltage and current.

본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치는, 냉각수 가열식 히터에서 발열체의 온도를 안정적으로 제어할 수 있고, 이에 따라 발열체의 손상을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 발열체 및 제어기의 오류에 대한 확실한 안전장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.The safety control method and apparatus of the cooling water heating type heater of the present invention can stably control the temperature of the heating element in the cooling water heating type heater, thereby preventing damage to the heating element, improving reliability, and preventing errors in the heating element and the controller. There is an advantage of being able to provide a reliable safety device for

또한, 발열체의 온도제어 및 안전제어를 위한 부품을 최소화 할 수 있으며, 발열체의 과열을 방지하여 발열체에 근접하여 배치된 전자 부품들의 열화 및 주변 부품들의 화재를 방지할 수 있는 장점이 있다.
In addition, it is possible to minimize components for temperature control and safety control of the heating element, and by preventing overheating of the heating element, there is an advantage of preventing deterioration of electronic components arranged close to the heating element and fire of surrounding components.

도 1은 종래의 냉각수 가열식 히터를 나타낸 단면 개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터 및 안전 제어 장치의 일 실시예를 나타낸 사시도 및 정면 단면도.
도 4는 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법을 나타낸 단계도.
도 5는 본 발명에 따른 발열체의 저항-온도 특성을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 장치를 나타낸 구성도.1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional cooling water heating type heater.
2 and 3 are a perspective view and a front sectional view showing an embodiment of a cooling water heating type heater and safety control device according to the present invention.
Figure 4 is a step diagram showing a safety control method of the cooling water heating type heater of the present invention.
5 is a graph showing the resistance-temperature characteristics of the heating element according to the present invention.
6 is a block diagram showing a safety control device of the cooling water heating type heater of the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법 및 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a safety control method and apparatus for a cooling water-heated 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 발명에 따른 냉각수 가열식 히터 및 안전 제어 장치의 일 실시예를 나타낸 사시도 및 정면 단면도이며, 도 4는 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법을 나타낸 단계도이다.2 and 3 are a perspective view and a front cross-sectional view showing an embodiment of a cooling water heating type heater and a safety control device according to the present invention, Figure 4 is a step diagram showing a safety control method of the cooling water heating type heater of the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법은, 발열체(120)가 가열되어 내부를 유동하는 냉각수와 열교환을 일으키는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측의 온도(Ti) 및 냉각수 출구측의 온도(To)를 측정하는 단계(S10); 및 상기 S10단계에서 측정된 냉각수 출구측의 온도에서 냉각수 입구측의 온도를 뺀 온도차(dT = To - Ti)를 계산하고, 상기 계산된 온도차가 발열체(120)의 정상 히팅 범위내인지를 판단하여 비정상 히팅인 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S20); 를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown, in the safety control method of the cooling water heating type heater of the present invention, the temperature (Ti) of the cooling water inlet side of the heating pipe 100 and the cooling water outlet side in which the heating element 120 is heated to cause heat exchange with the cooling water flowing therein. Measuring the temperature (To) of (S10); And calculating a temperature difference (dT = To-Ti) obtained by subtracting the temperature of the cooling water inlet from the temperature of the cooling water outlet measured in step S10, and determining whether the calculated temperature difference is within the normal heating range of the heating element 120 In case of abnormal heating, stopping the operation of the heating element 120 (S20); It can be made including.

우선, 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터는, 도 2 및 도 3과 같이 파이프(110)의 외주면에 원통형의 발열체(120)가 형성되는 발열 파이프(100), 발열 파이프(100)의 일측에 냉각수가 유입되도록 연결되는 입구 파이프(400) 및 발열 파이프(100)의 타측에 냉각수가 배출되도록 연결되는 출구 파이프(500)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 냉각수가 일측으로 유입되어 가열된 발열체(120)와 열교환을 일으킨 후 배출되는 구조로 형성될 수 있다. 그리고 발열 파이프(100)와 입구 파이프(400) 사이에는 입구 블록(410)이 형성될 수 있으며, 발열 파이프(100)와 출구 파이프(500) 사이에는 출구 블록(510)이 형성될 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터는 상기한 바 이외에도 냉각수가 유입되어 발열체와 열교환을 일으켜 냉각수가 가열된 후 배출되는 다양한 형태로 형성될 수 있다.First, the cooling water heating type heater according to the present invention includes a heating pipe 100 in which a cylindrical heating element 120 is formed on the outer circumferential surface of the pipe 110 as shown in FIGS. 2 and 3, and cooling water on one side of the heating pipe 100. It may include an inlet pipe 400 connected to be introduced and an outlet pipe 500 connected to discharge coolant to the other side of the heating pipe 100. That is, it may be formed in a structure in which cooling water is introduced to one side to cause heat exchange with the heated heating element 120 and then discharged. In addition, an inlet block 410 may be formed between the heating pipe 100 and the inlet pipe 400, and an outlet block 510 may be formed between the heating pipe 100 and the outlet pipe 500. In this case, the cooling water heating type heater according to the present invention may be formed in various forms in which the cooling water is introduced and heat exchanged with the heating element in addition to the above, and the cooling water is heated and then discharged.

그리고 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법은, 상기한 바와 같이 발열체(120)의 양측에 위치하는 냉각수 입구측과 냉각수 출구측의 온도를 측정하고, 측정된 온도에서 온도차를 계산한 후, 계산된 온도차가 정상인지를 판단하여 비정상인 경우에 발열체(120)의 작동을 정지시키도록 구성된다.And the safety control method of the cooling water heating type heater of the present invention, as described above, measures the temperature of the cooling water inlet side and the cooling water outlet side located on both sides of the heating element 120, calculates the temperature difference from the measured temperature, and then calculates It is configured to determine whether the generated temperature difference is normal and to stop the operation of the heating element 120 when it is abnormal.

보다 상세하게는, 도 4를 참조하면 먼저 발열체(120)가 형성된 발열 파이프(100)의 일측에 연결된 냉각수 유입측인 입구 파이프(400) 또는 입구 블록(410)에서 냉각수의 입구측 온도(Ti)를 측정하고, 발열 파이프(100)의 출구측에 연결된 냉각수 출구측인 출구 파이프(500) 또는 출구 블록(510)에서 냉각수의 출구측 온도(To)를 측정할 수 있다.In more detail, referring to FIG. 4, first, the temperature at the inlet side of the cooling water in the inlet pipe 400 or the inlet block 410, which is the cooling water inlet side connected to one side of the heating pipe 100 on which the heating element 120 is formed. And the outlet pipe 500 or the outlet block 510 connected to the outlet side of the cooling water connected to the outlet side of the heating pipe 100 to measure the outlet side temperature To of the cooling water.

그리고 측정된 냉각수 입구측 온도와 출구측 온도의 온도차인 dT 값을 계산한다. 이때, 온도차(dT)는 유입된 냉각수가 유동되면서 발열체(120)와 열교환을 일으켜 온도가 상승된 후 배출되므로, 냉각수 출구측의 온도에서 냉각수 입구측의 온도를 뺀 온도차(dT = To - Ti)를 계산한다.Then, the dT value, which is the temperature difference between the measured cooling water inlet temperature and outlet temperature, is calculated. At this time, the temperature difference (dT) is the temperature difference obtained by subtracting the temperature at the cooling water inlet from the temperature at the outlet side of the cooling water, as the temperature at the outlet side of the cooling water is subtracted from the temperature at the outlet side of the coolant (dT = To-Ti). Calculate

이후 계산된 온도차가 발열체(120)의 정상 히팅 범위내인지를 판단하여 비정상 히팅으로 판단되는 경우 발열체(120)의 작동을 정지시킬 수 있다. 즉, 온도차가 미리 설정된 정상 히팅 범위보다 낮으면 발열체(120)가 정상인 경우보다 약하게 작동되거나 작동되지 않을 수 있으며, 또는 유동되는 냉각수의 유량이 정상인 경우보다 많을 수 있으므로 발열체(120) 또는 냉각수 계통 등에 이상이 있는 것(비정상 히팅)으로 판단하여 발열체(120)의 작동을 정지시킬 수 있다. 이때, 발열체(120)의 정지와 함께 에러 메시지를 송출하여 이상이 있는 부분을 점검하거나 유지보수 하도록 할 수 있다. 또한, 온도차가 미리 설정된 정상 히팅 범위보다 높으면 발열체(120)가 과열되거나 냉각수의 유량이 부족하거나 냉각수가 흐르지 않을 수 있으므로, 이를 비정상 히팅으로 판단하여 발열체(120)의 작동을 정지시키고 에러 메시지를 송출할 수 있다.Thereafter, it is determined whether the calculated temperature difference is within the normal heating range of the heating element 120, and when it is determined as abnormal heating, the operation of the heating element 120 may be stopped. That is, if the temperature difference is lower than the preset normal heating range, the heating element 120 may or may not operate weaker than a normal case, or the flow rate of the cooling water flowing may be greater than a normal case, so the heating element 120 or the cooling water system, etc. It is determined that there is an abnormality (abnormal heating) and the operation of the heating element 120 may be stopped. At this time, the heating element 120 may be stopped and an error message may be transmitted to check or maintain an abnormal part. In addition, if the temperature difference is higher than the preset normal heating range, the heating element 120 may be overheated, the flow rate of the cooling water may be insufficient, or the cooling water may not flow, so it is determined as abnormal heating and the operation of the heating element 120 is stopped and an error message is transmitted. can do.

그리하여 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법은, 냉각수 가열식 히터에서 발열체의 온도를 안정적으로 제어할 수 있고, 이에 따라 발열체의 과열에 따른 손상을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 발열체 및 제어기의 오류에 대한 확실한 안전장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.Thus, the safety control method of the cooling water heating type heater of the present invention can stably control the temperature of the heating element in the cooling water heating type heater, thereby preventing damage due to overheating of the heating element, thereby improving reliability, and There is an advantage in that it can provide a reliable safety device against errors.

또한, 발열체의 온도제어 및 안전제어를 위한 부품을 최소화 할 수 있으며, 발열체의 과열을 방지하여 발열체에 근접하여 배치된 전자 부품들의 열화 및 주변 부품들의 화재를 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to minimize components for temperature control and safety control of the heating element, and by preventing overheating of the heating element, there is an advantage of preventing deterioration of electronic components arranged close to the heating element and fire of surrounding components.

또한, 상기 S20단계에서 정상 히팅으로 판단되는 경우 상기 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하여 상기 발열체(120)의 저항값을 계산하는 단계(S30); 및 상기 S30단계에서 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 큰 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S40); 를 더 포함하여 이루어지며, 상기 S40단계에서 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 작은 경우 상기 S10단계 내지 S40단계를 반복하여 수행할 수 있다.In addition, when it is determined that the heating is normal in the step S20, calculating the resistance value of the heating element 120 by measuring the voltage and current of the heating element 120 (S30); And stopping the operation of the heating element 120 when the resistance value Ra calculated in step S30 is greater than a preset resistance value Rs (S40). It further includes, and when the resistance value Ra calculated in the step S40 is smaller than the preset resistance value Rs, the steps S10 to S40 may be repeated.

이는 상기한 바와 같이 냉각수 입구측의 온도와 출구측의 온도를 측정하고 온도차를 계산하여 이를 이용해 정상 히팅 범위인지를 판단하여 발열체의 작동을 제어하되, 온도차가 정상 히팅 범위인 경우(정상 히팅으로 판단되는 경우) 발열체(120)의 저항값을 통해 발열체(120)가 과열되지 않고 정상적으로 작동하고 있는 지를 추가로 판단할 수 있도록 하는 것이다.This is to control the operation of the heating element by measuring the temperature at the inlet side of the coolant and the temperature at the outlet side as described above and calculating the temperature difference to determine whether it is in the normal heating range, but when the temperature difference is within the normal heating range (determined as normal heating). In this case), it is possible to additionally determine whether the heating element 120 is operating normally without overheating through the resistance value of the heating element 120.

보다 상세하게는 온도차가 정상 히팅으로 판단되는 경우에, 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하여 발열체(120)의 저항값을 계산할 수 있다. 그리고 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 큰 경우 발열체(120)가 과열된 것으로 판단할 수 있으므로 발열체(120)의 작동을 정지시키고 에러 메시지를 송출할 수 있다. 즉, 온도차가 정상 히팅 범위내에 있더라도 발열체(120)가 과열될 수 있으므로, 발열체(120)의 저항값을 계산하고 이를 정상적인 상태일 때의 저항값인 미리 설정도니 저항값(Rs)과 비교하여 발열체(120)의 과열 여부를 판단하여 발열체(120)의 작동을 제어할 수 있다.In more detail, when the temperature difference is determined to be normal heating, the resistance value of the heating element 120 may be calculated by measuring the voltage and current of the heating element 120. In addition, when the calculated resistance value Ra is greater than the preset resistance value Rs, it may be determined that the heating element 120 is overheated, so that the operation of the heating element 120 may be stopped and an error message may be transmitted. That is, even if the temperature difference is within the normal heating range, the heating element 120 may be overheated, so the resistance value of the heating element 120 is calculated and compared with the preset resistance value Rs, which is the resistance value in the normal state, It is possible to control the operation of the heating element 120 by determining whether the 120 is overheated.

그리고 상기 S40단계에서 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 작은 경우 상기 S10단계 내지 S40단계를 반복하여 수행할 수 있다. 즉, 온도차(dT)와 저항값(Ra)을 연속적으로 모니터링하여 이상이 발견되면 발열체(120)의 작동을 정지시키고 에러 메시지를 송출하며, 이상이 없으면 발열체(120)를 작동시켜 냉각수를 가열시키도록 할 수 있다.In addition, when the resistance value Ra calculated in the step S40 is smaller than the preset resistance value Rs, the steps S10 to S40 may be repeated. That is, the temperature difference (dT) and the resistance value (Ra) are continuously monitored, and if an abnormality is found, the operation of the heating element 120 is stopped and an error message is transmitted. If there is no abnormality, the heating element 120 is operated to heat the cooling water. Can be done.

또한, 상기 S20단계 후 또는 상기 S30단계 전에, 상기 S10단계에서 측정된 냉각수 출구측의 온도 및 냉각수 입구측의 온도가 정상 온도 범위인지를 판단하여 히팅 에러인 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S25); 가 수행될 수 있다.In addition, after step S20 or before step S30, it is determined whether the temperature at the outlet side of the coolant and the temperature at the inlet side of the coolant measured in step S10 are within the normal temperature range, and in case of a heating error, the operation of the heating element 120 is stopped. Step (S25); Can be performed.

이는 냉각수 입구측과 출구측의 온도차(dT)가 정상 온도 범위이더라도, 발열체(120)가 과열되거나 가열되지 않거나 냉각수 유량이 비정상인 경우 냉각수 입구측의 온도(Ti)와 냉각수 출구측의 온도(To) 각각의 온도가 정상 온도 범위가 아닐 수 있으므로, 냉각수 출구측의 온도 및 냉각수 입구측의 온도가 정상 온도 범위가 아닌 히팅 에러로 판단되는 경우 발열체(120)의 작동을 정지시킬 수 있다. 그리고 냉각수 출구측의 온도 및 냉각수 입구측의 온도가 정상 온도 범위내인 정상 히팅으로 판단되는 경우에는 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하여 저항값(Ra)을 계산하여 미리 설정된 저항값(Rs)과 비교하여 발열체(120)의 작동을 제어할 수 있다.This means that even if the temperature difference (dT) between the cooling water inlet side and the outlet side is within the normal temperature range, when the heating element 120 is overheated, not heated, or the cooling water flow rate is abnormal, the temperature at the cooling water inlet side (Ti) and the temperature at the cooling water outlet side (To ) Since each temperature may not be within the normal temperature range, when it is determined that the temperature at the outlet side of the coolant and the temperature at the inlet side of the coolant are not within the normal temperature range, the operation of the heating element 120 may be stopped. And when it is determined that the temperature at the outlet side of the coolant and the temperature at the inlet side of the coolant are within the normal temperature range, the voltage and current of the heating element 120 are measured to calculate the resistance value Ra, and the preset resistance value Rs Compared with ), the operation of the heating element 120 can be controlled.

또한, 상기 S20단계에서 정상 히팅 범위는, 상기 계산된 온도차(dT)가 0보다 크고 미리 설정된 온도차(dTs)보다 작거나 같은 범위인 것을 특징으로 한다. 즉, 유동되는 냉각수가 발열체(120)에 의해 가열되므로 냉각수 입구측 온도에 비해 냉각수 출구측 온도가 높게 되며, 이에 따라 정상 히팅 범위는 온도차(dT)가 0보다 커야 한다. 그리고 온도차(dT)가 미리 설정된 온도차(dTs)보다 크게 되면 냉각수의 유량이 부족하거나 흐르지 않는 것일 수 있으므로, 온도차(dT)가 미리 설정된 온도차(dTs)보다 작거나 같은 경우 정상 히팅 범위로 판단할 수 있다.In addition, the normal heating range in step S20 is characterized in that the calculated temperature difference (dT) is greater than 0 and less than or equal to the preset temperature difference (dTs). That is, since the flowing coolant is heated by the heating element 120, the temperature at the outlet side of the coolant is higher than the temperature at the inlet side of the coolant, and accordingly, the temperature difference dT must be greater than 0 in the normal heating range. And if the temperature difference (dT) is greater than the preset temperature difference (dTs), the flow rate of the cooling water may be insufficient or not flowing.Therefore, if the temperature difference (dT) is less than or equal to the preset temperature difference (dTs), it can be determined as a normal heating range. have.

또한, 상기 미리 설정된 온도차(dTs)는 아래의 수식으로 계산될 수 있다.In addition, the preset temperature difference dTs may be calculated by the following equation.

dTs = Q / (m * C) 식(1)dTs = Q / (m * C) Equation (1)

(Q: 흡열량, m: 냉각수 유량, C: 냉각수 비열)(Q: heat absorption, m: cooling water flow rate, C: specific heat of cooling water)

즉, 미리 정해진 적정한 양의 냉각수가 흐르는 상태에서 발열체(120)가 과열되지 않고 정상적으로 히팅하는 경우, 상기한 수식으로 미리 설정된 온도차(dTs)가 계산될 수 있다.That is, when the heating element 120 is normally heated without overheating in a state where a predetermined appropriate amount of coolant flows, a preset temperature difference dTs may be calculated by the above equation.

이때, 상기 Q(흡열량)는 상기 발열체(120)에 인가되는 전력값으로 대체하여 계산될 수 있다. 즉, 손실이 없는 경우 발열체(120)에 인가되는 전력이 모두 Q(흡열량)가 될 수 있으므로, Q 값을 전력값으로 대체하여 계산할 수 있다. 그리고 손실을 고려하면 상기 미리 설정된 온도차(dTs)는 상기 식(1)로 계산된 값보다 낮게 설정될 수 있다.In this case, the Q (heat absorption amount) may be calculated by substituting a power value applied to the heating element 120. That is, when there is no loss, since all of the power applied to the heating element 120 can be Q (heat absorption), it can be calculated by replacing the Q value with the power value. In consideration of the loss, the preset temperature difference dTs may be set lower than the value calculated by Equation (1).

또한, 상기 발열체(120)의 저항값(Ra)을 실시간으로 모니터링하여, 상기 저항값(Ra)이 무한대, 0 및 감소되는 것 중 어느 하나로 나타나는 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시킬 수 있다.In addition, by monitoring the resistance value Ra of the heating element 120 in real time, the operation of the heating element 120 can be stopped when the resistance value Ra appears to be infinity, zero, or decrease. .

즉, 상기 발열체(120)가 가열되는 동안 발열체(120)의 전압 및 전류를 주기적으로 측정하여 저항값(Ra)을 계산하고 계산되는 저항값(Ra)을 실시간으로 모니터링 함으로써, 저항값(Ra)에 따라 발열체(120)의 작동 및 정지를 제어할 수 있다. 이때, 발열체가 손상되거나 단선된 경우 및 발열체와 연결된 회로에 단선이 발생한 경우에는 저항값(Ra)이 무한대가 되므로 발열체(120)로 공급되는 전원을 차단하여 작동을 정지시키고 에러 메시지를 송출할 수 있으며, 발열체가 단락되는 경우 저항값(Ra)이 0으로 되므로 이때 역시 발열체(120)의 작동을 정지시키고 에러 메시지를 송출할 수 있다. 또한, 발열체나 발열체와 연결된 회로에 스파크 발생 시 저항값(Ra)이 급격히 감소하는 현상이 나타나므로 발열체(120)로 공급되는 전원을 차단하고 에러 메시지를 송출하며, 회로 점검 메시지를 송출하도록 할 수 있다.That is, by periodically measuring the voltage and current of the heating element 120 while the heating element 120 is heating, the resistance value Ra is calculated, and the calculated resistance value Ra is monitored in real time, so that the resistance value Ra According to the operation and stop of the heating element 120 can be controlled. At this time, when the heating element is damaged or disconnected, or when the circuit connected to the heating element is disconnected, the resistance value (Ra) becomes infinite, so the power supplied to the heating element 120 is cut off to stop the operation and an error message can be transmitted. In addition, when the heating element is short-circuited, since the resistance value Ra becomes 0, the operation of the heating element 120 is also stopped and an error message can be transmitted. In addition, when a spark occurs in the heating element or the circuit connected to the heating element, the resistance value (Ra) rapidly decreases, so the power supplied to the heating element 120 is cut off, an error message is transmitted, and a circuit check message can be sent. have.

또한, 상기 발열체(120)는 온도에 따라 저항이 선형적으로 증가할 수 있다.In addition, resistance of the heating element 120 may linearly increase according to temperature.

즉, 도 5와 같이 온도가 상승하면 저항이 선형적으로 상승하는 특성을 갖는 발열체(120)인 박막 저항 발열체(필름 히터)가 사용될 수 있으며, 이러한 발열체(120)를 사용하면 발열체(120)의 저항값이 특정한 범위내에서만 정상적인 히팅 범위인 것으로 판단하기 용이하다. 이때, 저항값이 너무 낮으면 히팅이 없는 것으로 볼 수 있으며, 저항값이 너무 높으면 발열체(120)가 과열된 상태인 것으로 판단할 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, a thin film resistance heating element (film heater), which is a heating element 120 having a property of linearly increasing resistance when the temperature rises, can be used, and when the heating element 120 is used, the heating element 120 It is easy to determine that the resistance value is a normal heating range only within a specific range. In this case, if the resistance value is too low, it may be considered that there is no heating, and if the resistance value is too high, it may be determined that the heating element 120 is in an overheated state.

그리고 본 발명의 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 장치(1000)는, 발열체(120)가 가열되어 내부를 유동하는 냉각수와 열교환을 일으키는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 설치되는 입구 온도센서(310) 및 냉각수 출구측에 설치되는 출구 온도센서(320); 상기 발열체(120)의 작동을 제어하는 트랜지스터(820); 및 상기 발열체(120), 입구 온도센서(310), 출구 온도센서(320) 및 트랜지스터(820)와 연결되어, 상기 입구 온도센서(310) 및 출구 온도센서(320)에서 측정되는 온도값에 따라 상기 트랜지스터(820)를 제어하는 메인 제어부(810); 를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the safety control device 1000 of the cooling water heating type heater of the present invention includes an inlet temperature sensor 310 installed on the cooling water inlet side of the heating pipe 100 in which the heating element 120 is heated to cause heat exchange with the cooling water flowing therein. And an outlet temperature sensor 320 installed at the outlet side of the cooling water. A transistor 820 for controlling the operation of the heating element 120; And connected to the heating element 120, the inlet temperature sensor 310, the outlet temperature sensor 320, and the transistor 820, according to the temperature values measured by the inlet temperature sensor 310 and the outlet temperature sensor 320. A main control unit 810 that controls the transistor 820; It can be made including.

즉, 도 3 및 도 6을 참조하면 냉각수 입구측 온도를 측정할 수 있도록 냉각수 입구 파이프(400) 또는 입구 블록(410)에 입구 온도센서(310)가 설치될 수 있고, 냉각수 출구측 온도를 측정할 수 있도록 냉각수 출구 파이프(500) 또는 출구 블록(510)에 출구 온도센서(320)가 설치될 수 있다.That is, referring to FIGS. 3 and 6, an inlet temperature sensor 310 may be installed in the cooling water inlet pipe 400 or the inlet block 410 to measure the cooling water inlet temperature, and the cooling water outlet temperature is measured. The outlet temperature sensor 320 may be installed in the cooling water outlet pipe 500 or the outlet block 510 so that it can be performed.

트랜지스터(820, IGBT)는 발열체(120)의 전원 라인상에 설치되어 발열체(120)의 작동을 제어할 수 있으며, 트랜지스터(820)는 트랜지스터 드라이버(821)에 연결되어 트랜지스터(820)가 제어될 수 있다.The transistor 820 (IGBT) is installed on the power line of the heating element 120 to control the operation of the heating element 120, and the transistor 820 is connected to the transistor driver 821 to control the transistor 820. I can.

메인 제어부(810)는 발열체(120), 입구 온도센서(310), 출구 온도센서(320) 및 트랜지스터(820)와 연결되어, 입구 온도센서(310) 및 출구 온도센서(320)에서 측정되는 온도값에 따라 상기 트랜지스터(820)를 제어하는 메인 제어부(810); 를 포함하여 이루어질 수 있다.The main control unit 810 is connected to the heating element 120, the inlet temperature sensor 310, the outlet temperature sensor 320, and the transistor 820, and the temperature measured by the inlet temperature sensor 310 and the outlet temperature sensor 320 A main controller 810 for controlling the transistor 820 according to a value; It can be made including.

이때, 메인 제어부(810)는 입구 온도센서(310)에서 측정되는 온도와 출구 온도센서(320)에서 측정되는 온도를 이용해 온도차(dT)를 계산하고, 입구 온도센서(310) 및 출구 온도센서(320)에서 측정되는 온도값과 계산된 온도차(dT)에 따라 트랜지스터(820)를 제어할 수 있다.At this time, the main controller 810 calculates the temperature difference dT using the temperature measured by the inlet temperature sensor 310 and the temperature measured by the outlet temperature sensor 320, and the inlet temperature sensor 310 and the outlet temperature sensor ( The transistor 820 may be controlled according to the temperature value measured at 320 and the calculated temperature difference dT.

또한, 상기 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하며, 상기 메인 제어부(810)에 연결되는 전압·전류 센서(830); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, a voltage/current sensor 830 that measures voltage and current of the heating element 120 and is connected to the main control unit 810; It may be made including more.

즉, 발열체(120)의 저항값(Ra)을 계산할 수 있도록 전압 및 전류를 측정하는 전압·전류 센서(830)가 발열체(120)에 연결되거나 발열체(120)의 주변에 설치될 수 있다. 이때, 메인 제어부(810)는 상기 저항값(Ra)에 따라 트랜지스터(820)를 제어하여 발열체(120)의 작동시키거나 정지시킬 수 있다.That is, the voltage/current sensor 830 for measuring voltage and current so as to calculate the resistance value Ra of the heating element 120 may be connected to the heating element 120 or installed around the heating element 120. In this case, the main controller 810 may control the transistor 820 according to the resistance value Ra to operate or stop the heating element 120.

또한, 상기 발열체(120)의 일측은 전원의 양극에 연결되고 타측은 트랜지스터(820)와 연결되며 상기 트랜지스터(820)가 전원의 음극에 연결되며, 상기 발열체(120)와 트랜지스터(820) 사이에서 전압 및 전류를 측정하도록 상기 전압·전류 센서(830)가 설치될 수 있다.In addition, one side of the heating element 120 is connected to the anode of the power source, the other side is connected to the transistor 820, the transistor 820 is connected to the cathode of the power source, and between the heating element 120 and the transistor 820 The voltage/current sensor 830 may be installed to measure voltage and current.

즉, 발열체(120)의 전압은 발열체(120)의 양단에 전압계를 설치하여 측정할 수도 있으나, 발열체(120)를 통과한 후 강하된 전압을 측정하여 발열체(120)에 걸리는 순수한 전압을 측정할 수 있도록 발열체(120)가 음극측과 연결되는 발열체(120)와 트랜지스터(820) 사이에서 전압을 측정할 수 있다. 이때, 전압은 홀센서 등을 이용해 측정할 수 있으며, 전류는 발열체(120)가 전원과 연결된 라인상의 어디에서든 측정할 수 있으나, 전압을 측정하는 위치에서 함께 전류를 측정할 수 있다.That is, the voltage of the heating element 120 may be measured by installing a voltmeter at both ends of the heating element 120, but the voltage dropped after passing through the heating element 120 is measured to measure the pure voltage applied to the heating element 120. Thus, the voltage between the heating element 120 and the transistor 820 to which the heating element 120 is connected to the cathode side may be measured. In this case, the voltage may be measured using a Hall sensor, etc., and the current may be measured anywhere on the line connected to the power source, but the current may be measured at a location where the voltage is measured.

또한, 메인 제어부(810), 트랜지스터(820, IGBT) 및 트랜지스터 드라이버(821)는 기판(800, PCB)상에 형성될 수 있다. 그리고 트랜지스터(820, IGBT)는 열이 발생하므로 냉각을 위해 입구 블록(410)에 설치될 수 있다. 그리고 전자파 차폐부(840)는 기판(800)에 형성되거나 기판(800)과 발열체(120) 사이에 형성될 수도 있으며, 센서들 및 트랜지스터 드라이버(821)와 메인 제어부(810) 사이를 구획하도록 배치되는 등 전자파의 차폐가 필요한 부분에 다양하게 배치될 수 있다.In addition, the main control unit 810, the transistor 820 (IGBT), and the transistor driver 821 may be formed on the substrate 800 (PCB). In addition, since the transistor 820 (IGBT) generates heat, it may be installed in the inlet block 410 for cooling. In addition, the electromagnetic wave shielding part 840 may be formed on the substrate 800 or may be formed between the substrate 800 and the heating element 120, and disposed to partition between the sensors and the transistor driver 821 and the main control unit 810. It can be variously arranged in areas where shielding of electromagnetic waves is required.

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 the scope of application thereof is diverse, as well as anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible.

1000 : 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 장치
10 : 냉각수 가열식 히터
100 : 발열 파이프
110 : 파이프 120 : 발열체(필름 히터)
310 : 입구 온도센서 320 : 출구 온도센서
400 : 입구 파이프 410 : 입구 블록
500 : 출구 파이프 510 : 출구 블록
800 : 기판 810 : 메인 제어부
820 : 트랜지스터(IGBT) 821: 트랜지스터 드라이버
830 : 전압·전류 센서 840 : 전자파 차폐부1000: safety control device for cooling water heating type heater
10: cooling water heating type heater
100: heating pipe
110: pipe 120: heating element (film heater)
310: inlet temperature sensor 320: outlet temperature sensor
400: inlet pipe 410: inlet block
500: outlet pipe 510: outlet block
800: substrate 810: main control unit
820: transistor (IGBT) 821: transistor driver
830: voltage/current sensor 840: electromagnetic wave shield

Claims (11)

발열체(120)가 가열되어 내부를 유동하는 냉각수와 열교환을 일으키는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측의 온도(Ti) 및 냉각수 출구측의 온도(To)를 측정하는 단계(S10); 및
상기 S10단계에서 측정된 냉각수 출구측의 온도에서 냉각수 입구측의 온도를 뺀 온도차(dT = To - Ti)를 계산하고, 상기 계산된 온도차가 발열체(120)의 정상 히팅 범위내인지를 판단하여 비정상 히팅인 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S20); 를 포함하여 이루어지며,
상기 S20단계에서 정상 히팅 범위는, 상기 계산된 온도차(dT)가 0보다 크고 미리 설정된 온도차(dTs)보다 작거나 같은 범위인 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법.
Measuring the temperature (Ti) of the cooling water inlet side and the temperature (To) of the cooling water outlet side of the heating pipe 100 by heating the heating element 120 to cause heat exchange with the cooling water flowing therein (S10); And
The temperature difference (dT = To-Ti) obtained by subtracting the temperature at the cooling water inlet side from the temperature at the cooling water outlet side measured in step S10 is calculated, and it is determined whether the calculated temperature difference is within the normal heating range of the heating element 120 to be abnormal. In the case of heating, stopping the operation of the heating element 120 (S20); It is made including,
The normal heating range in step S20 is a safety control method of a cooling water heating type heater, characterized in that the calculated temperature difference (dT) is greater than 0 and less than or equal to a preset temperature difference (dTs).
 제1항에 있어서,
상기 S20단계에서 정상 히팅으로 판단되는 경우 상기 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하여 상기 발열체(120)의 저항값을 계산하는 단계(S30); 및
상기 S30단계에서 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 큰 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S40); 를 더 포함하여 이루어지며,
상기 S40단계에서 계산된 저항값(Ra)이 미리 설정된 저항값(Rs)보다 작은 경우 상기 S10단계 내지 S40단계를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법.
The method of claim 1,
Calculating a resistance value of the heating element 120 by measuring the voltage and current of the heating element 120 when it is determined as normal heating in the step S20 (S30); And
Stopping the operation of the heating element 120 when the resistance value Ra calculated in the step S30 is greater than the preset resistance value Rs (S40); It is made including more,
When the resistance value (Ra) calculated in the step S40 is less than the preset resistance value (Rs), the step S10 to step S40 are repeatedly performed.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 S20단계 후 또는 상기 S30단계 전에, 상기 S10단계에서 측정된 냉각수 출구측의 온도 및 냉각수 입구측의 온도가 정상 온도 범위인지를 판단하여 히팅 에러인 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 단계(S25); 가 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법.
The method according to claim 1 or 2,
After the S20 step or before the S30 step, determining whether the temperature at the outlet side of the cooling water and the temperature at the inlet side of the coolant measured in step S10 are within the normal temperature range, and stopping the operation of the heating element 120 in case of a heating error (S25); Safety control method of a cooling water-heated heater, characterized in that is performed.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 온도차(dTs)는 아래의 수식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법.
dTs = Q / (m * C)
(Q: 흡열량, m: 냉각수 유량, C: 냉각수 비열)
The method of claim 1,
The predetermined temperature difference (dTs) is a safety control method of a cooling water heating type heater, characterized in that calculated by the following formula.
dTs = Q / (m * C)
(Q: heat absorption, m: cooling water flow rate, C: specific heat of cooling water)
 제5항에 있어서,
상기 Q(흡열량)는 상기 발열체(120)에 인가되는 전력값으로 대체하여 계산되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법.
The method of claim 5,
The Q (heat absorption amount) is calculated by substituting the power value applied to the heating element 120, the safety control method of the cooling water heating type heater.
 제2항에 있어서,
상기 발열체(120)의 저항값(Ra)을 실시간으로 모니터링하여,
상기 저항값(Ra)이 무한대, 0 및 감소되는 것 중 어느 하나로 나타나는 경우 상기 발열체(120)의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법.
The method of claim 2,
By monitoring the resistance value (Ra) of the heating element 120 in real time,
The safety control method of the cooling water heating type heater, characterized in that the operation of the heating element 120 is stopped when the resistance value (Ra) appears as one of infinite, zero, and decreased.
 제2항에 있어서,
상기 발열체(120)는 온도에 따라 저항이 선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 방법.
The method of claim 2,
The heating element 120 has a safety control method of a cooling water heating type heater, characterized in that the resistance linearly increases according to the temperature.
 발열체(120)가 가열되어 내부를 유동하는 냉각수와 열교환을 일으키는 발열 파이프(100)의 냉각수 입구측에 설치되는 입구 온도센서(310) 및 냉각수 출구측에 설치되는 출구 온도센서(320);
상기 발열체(120)의 작동을 제어하는 트랜지스터(820); 및
상기 발열체(120), 입구 온도센서(310), 출구 온도센서(320) 및 트랜지스터(820)와 연결되어, 상기 입구 온도센서(310) 및 출구 온도센서(320)에서 측정되는 온도값에 따라 상기 트랜지스터(820)를 제어하는 메인 제어부(810); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 장치.
An inlet temperature sensor 310 installed at an inlet side of the cooling water of the heating pipe 100 in which the heating element 120 is heated and heat exchange with the cooling water flowing therein, and an outlet temperature sensor 320 installed at an outlet side of the cooling water;
A transistor 820 for controlling the operation of the heating element 120; And
It is connected to the heating element 120, the inlet temperature sensor 310, the outlet temperature sensor 320, and the transistor 820, according to the temperature value measured by the inlet temperature sensor 310 and the outlet temperature sensor 320 A main control unit 810 that controls the transistor 820; Safety control device of a cooling water heating type heater, characterized in that comprising a.
 제9항에 있어서,
상기 발열체(120)의 전압 및 전류를 측정하며, 상기 메인 제어부(810)에 연결되는 전압·전류 센서(830); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 장치.
The method of claim 9,
A voltage/current sensor 830 that measures voltage and current of the heating element 120 and is connected to the main controller 810; Safety control device for a cooling water heating type heater, characterized in that it further comprises a.
 제10항에 있어서,
상기 발열체(120)의 일측은 전원의 양극에 연결되고 타측은 트랜지스터(820)와 연결되며 상기 트랜지스터(820)가 전원의 음극에 연결되며,
상기 발열체(120)와 트랜지스터(820) 사이에서 전압 및 전류를 측정하도록 상기 전압·전류 센서(830)가 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터의 안전 제어 장치.The method of claim 10,
One side of the heating element 120 is connected to the anode of the power source, the other side is connected to the transistor 820, and the transistor 820 is connected to the cathode of the power source,
The safety control device for a coolant heating type heater, characterized in that the voltage/current sensor 830 is installed to measure voltage and current between the heating element 120 and the transistor 820.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111685603A (en) * 2019-03-13 2020-09-22 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 Water purifying dispenser, instant heating system of water purifying dispenser and control method of instant heating system
KR102612972B1 (en) 2019-10-11 2023-12-13 한온시스템 주식회사 Cooling water heater and method for measuring current of cooling water heater
KR102591135B1 (en) * 2019-11-14 2023-10-18 자화전자(주) Overheating protecting method for core of vehicle heater and module thereof
KR102407438B1 (en) * 2021-09-01 2022-06-10 주식회사 그린디바이스 Fluid cylinder temperature smart control device
KR102712539B1 (en) * 2022-06-30 2024-10-02 우리산업 주식회사 A heater device for electric vehicle with temperature-based protection of coolant

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004106634A (en) * 2002-09-17 2004-04-08 Denso Corp Hot water producing device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100409157B1 (en) * 2001-11-19 2003-12-12 주식회사 경동보일러 Water heater and method for controlling of water heater
JP4981386B2 (en) 2006-08-30 2012-07-18 三菱重工業株式会社 Heat medium heating device and vehicle air conditioner using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004106634A (en) * 2002-09-17 2004-04-08 Denso Corp Hot water producing device

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