KR102286839B1 - 냉각수 히터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 다수개의 히터 발열체가 하나의 하우징 내부에 배치되어 냉각되도록 형성되되, 하우징 내부에 유동되는 냉각수의 유동 성능을 향상시키기 위한 냉각수 히터에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 냉각수의 유속을 증가시키기 위해, 냉각수 유출구 측으로 갈수록 하우징의 직경이 점차 줄어들도록 형성되거나, 하우징 내면을 따라 나선 형태로 형성되는 유동가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각수 히터{Coolant heater}
본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 다수개의 히터 발열체가 하나의 하우징 내부에 배치되어 냉각되도록 형성되되, 하우징 내부에 유동되는 냉각수의 유동 성능을 향상시키기 위한 냉각수 히터에 관한 것이다.
환경 친화적인 자동차 개발을 위해 자동차 회사들은 연료전지 자동차에 큰 관심을 갖고 개발하고 있다.
일반적으로 연료전지차량은 크게 전기에너지를 발생시키는 연료전지스택과, 연료전지스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치와, 연료전지스택의 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중 산소를 공급하는 공기공급장치와, 연료전지스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물 관리시스템인 TMS(Thermal Management System)로 구성된다.
현재 개발되고 있는 연료전지 자동차에는 해결해야 할 문제점들이 많이 남아 있는데, 그 중 가장 시급하고도 어려운 문제가 냉시동성 확보 전략이라 할 수 있다.
기존 연료전지 차량의 냉시동성 확보를 위한 해결책은 RTA(Rapid Thaw Accumulator) 내부의 히터를 이용한 순수의 급속해빙이었다.
그러나 순수를 이용하게 되면 빙점 이하에서는 순수가 결빙을 할 뿐만 아니라, 냉각수 루프가 복잡해지고 추가적으로 드레인 밸브를 장착해야 하는 등 많은 어려움이 따른다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 한 가지 방안이 스택용 부동액을 냉각수로 사용하며, 빙점 이하의 온도에서 스택의 전력 생성을 원활하게 하기 위해 냉각수 급속 가열을 하는 방법이 있다. 이를 위해서는 히터를 스택 냉각수 라인에 부착하게 된다.
또한, 연료전지 차량의 스타트업/셧다운(start up/shut down)시 촉매 담지 카본의 부식에 의한 스택의 내구성 저하를 방지하기 위해 COD(Cathode Oxygen Depletion)를 스택 양 단자에 물려 수소와 산소를 반응시켜 생성된 전력을 열로 소비함으로써, 스택 내의 잔류 산소를 제거한다.
근본적으로 냉시동성 확보를 위한 히터와, 스타트업/셧다운시 스택의 내구성 저하 방지를 위한 COD는 모두 저항 히터로서 사용시기와 용도만 다른 뿐 하나의 히터로 통합되어 형성될 수 있다.
그런데, 연료전지차량 열관리시스템(Thermal Management System: TMS)의 고전압 냉각수 히터는 순간적인 고출력이 필요하여 발열밀도가 일반 히터보다 월등히 높기 때문에, 과열 방지와 내구성 증대를 위하여 히터의 냉각이 중요하다. 이러한 냉각수 히터에서는 발열체 주변으로 흐르는 냉각수가 균일하게 흘러 냉각시킬 경우 발열체의 국부적인 과열을 방지할 수 있어 내구성 증대될 수 있다.
이를 위해, 기존의 냉각수 히터에서는 히터가 장착된 공간의 냉각수 입구단에 가이드 배플을 설치하거나 다공홀을 설치하여 유동을 균등하게 분배하고자 하였다.
그러나 가이드 배플은 유동을 분배시키기 위한 일정 공간이 필요하여 패키지 축소에 제한이 있다. 또한 냉각을 위해서 빠른 유속도 중요한 요소인데 배플만으로는 국부적으로 정체되어 유속이 저하되는 구역을 해소 할 수 없다.
아울러, 다공홀 가이드는 균등한 유동 분배에는 유리하지만 전체 유속을 떨어뜨린다는 단점이 있다.
이를 개선하기 위한 시도로, 국내공개특허 제2015-0142433호(공개일 2015.12.22, 명칭: 연료전지 차량용 유체 유동 분배 장치)에는 내부의 중공을 포함하는 하우징(4)과, 상기 하우징 내부에 원기둥 형상으로 하나 이상의 히터봉(1), 상기 하우징 내부로 냉각수가 유입되기 위해 상기 하우징에 연결되어 있는 냉각수 유입관(3), 상기 하우징 내부에 상기 히터봉과 일정한 간극을 가지고 감싸고 있으며, 상기 하우징 내부면에 고정되어 있는 유동분배구조부(2) 및 상기 하우징에 연결되어 있는 냉각수 배출관(5)을 포함하는 유체 유동 장치가 제공된 바 있다.(도 1 참조)
상기 선행특허는 냉각수가 유입되는 위치에 배플을 제거하고, 일정한 간극을 이용한 유량분배구조부(1)를 구성하여, 히터를 지나는 냉각수의 유속을 빠르게 하였다.
그런데, 상기 선행특허는 격벽 구조의 유동 분배 장치로, 발열체 상ㆍ하단을 나누어 냉각시키게 되는데, 이는 유동의 정체 구간을 해소하기 어려워 국부적으로 과열되는 문제가 여전히 남아있다.
국내공개특허 제2015-0142433호(공개일 2015.12.22, 명칭: 연료전지 차량용 유체 유동 분배 장치)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수개의 히터 발열체가 하나의 하우징 내부에 배치되어 냉각되도록 형성되되, 냉각수 유출구 측으로 갈수록 하우징의 직경이 점차 줄어들도록 형성되거나, 하우징 내면을 따라 나선 형태로 형성되는 유동가이드를 포함함으로써, 하우징 내부에 유동되는 냉각수의 유동 성능을 향상시킨 냉각수 히터를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 내부가 중공 되게 형성되며, 냉각수가 유입되는 유입구(101) 및 유출되는 유출구(102)를 포함하며, 상기 유출구(102) 측으로 갈수록 단면적이 점차 줄어드는 형태의 하우징(100); 및 상기 하우징(100) 내부에 배치되어 고전압 전원이 인가되는 다수개의 히터 발열체(200); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징(100)은 높이방향으로 하단부에 상기 유입구(101)가 형성되고, 상단부에 상기 유출구(102)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징(100)은 높이방향으로 상단부로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 원통 형태일 수 있다.
또한, 상기 유입구(101) 및 유출구(102)에는 상기 하우징(100)의 접선방향과 나란하게 배치되도록 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉각수 히터는 내부가 중공 되게 형성되며, 냉각수가 유입되는 유입구(101) 및 유출되는 유출구(102)를 포함하는 하우징(100); 상기 하우징(100) 내부에 배치되어 고전압 전원이 인가되는 다수개의 히터 발열체(200); 및 상기 하우징(100) 내면을 따라 나선 형태로 형성되는 유동가이드(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하우징(100)은 원통 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징(100)은 높이방향으로 하단부에 상기 유입구(101)가 형성되고, 상단부에 상기 유출구(102)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징(100)은 높이방향으로 상단부로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 형태일 수 있다.
또한, 상기 유입구(101) 및 유출구(102)에는 상기 하우징(100)의 접선방향과 나란하게 배치되도록 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징(100)은 상기 유입구(101)를 통해 유입된 냉각수가 내면을 따라 회전하며 유동되는 방향과, 상기 유동가이드(300)가 나선 형태로 연장 형성되는 방향이 동일할 수 있다.
또한, 상기 유동가이드(300)는 적어도 1회 이상 회전하며 연장될 수 있다.
또한, 상기 유동가이드(300)는 상기 하우징(100)의 내측 방향으로 돌출되되, 상기 히터 발열체(200)와 일정거리 이격될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 히터(10)는 상기 하우징(100) 내에서, 다수개의 상기 히터 발열체(200) 사이 공간에 높이방향으로 연장되는 유속증대부(400)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유속증대부(400)는 다수개의 상기 히터 발열체(200) 사이 중 가운데 빈 공간에 배치될 수 있다.
또한, 상기 유속증대부(400)는 상기 히터 발열체(200) 사이에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 다른 냉각수 히터는 다수개의 히터 발열체가 하나의 하우징 내부에 배치되어 냉각되도록 형성되되, 원통형의 냉각수 하우징 내에 나선 형태의 유동가이드가 구비되도록 함으로써, 하우징 내부에 유동되는 냉각수의 유동 성능을 향상시킬 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 여러 개의 히터 발열체를 개별 냉각하는 구조가 아닌 통합 하우징으로 냉각하는 구조로 공간을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 별도의 유동 분배 구간이나, 격벽 등의 구조물 설치공간이 불필요하여 콤팩트한 패키지 구현이 가능하다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 하우징 내주면을 따라 형성된 유동가이드를 통해 냉각수 유동의 균일한 흐름 형성이 가능하여, 히터 발열체의 국부 과열을 방지하고, 효과적인 냉각이 이루어질 수 있다.
또, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 히터 발열체 주위의 빈 공간에 유속증대부가 배치되도록 함으로써, 발열체 사이에 냉각수가 정체되어 있거나 속도가 느려질 수 있는 구간에서 유속을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 냉각수 유출구 측으로 갈수록 하우징의 직경이 점차 줄어들도록 형성됨으로써, 상단부에 형성된 유출구 측으로 냉각수가 올라가면서 저항에 의해 유속이 저하되는 문제를 최소화할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 히터 발열체의 냉각 성능 향상으로, 국부 과열이 해소되고, 전체 표면온도가 하락하여 히터의 내구성을 증대시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터는 유동 성능 개선을 통해, 히터 발열체의 냉각 성능 및 내구성을 향상시키고, 콤팩트한 구조로 차량 내 공간 활용도를 높일 수 있다.
도 1은 종래의 연료전지 차량용 유체 유동 장치의 횡단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 냉각수 히터를 나타낸 사시도 및 종단면도.
도 5는 도 2의 하우징 내부에 유속증대부가 형성된 예를 나타낸 종단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 냉각수 히터를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터의 유동가이드를 나타낸 사시도.
도 9는 도 6의 하우징 내부를 나타낸 종단면도.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 냉각수 히터를 위에서 바라본 사시도 및 평면도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터(10)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명은 다수개의 히터 발열체가 하나의 하우징 내부에 배치되어 냉각되도록 형성되되, 냉각수 유출구 측으로 갈수록 하우징의 직경이 점차 줄어들도록 형성되거나, 하우징 내면을 따라 나선 형태로 형성되는 유동가이드를 포함함으로써, 하우징 내부에 유동되는 냉각수의 유동 성능을 향상시킨 냉각수 히터에 관한 것이다.
먼저, 도 2 내지 도 4에 도시된 실시 예에 대해 설명하면,
도 2 내지 도 4에 도시된 냉각수 히터는 유출구 측으로 갈수록 하우징의 직경이 점차 줄어드는 실시 예에 관한 것으로, 하우징 및 히터 발열체를 포함한다.
상기 냉각수 히터(10)는 여러 개의 히터 발열체(200)를 개별 냉각하는 구조가 아닌 통합 하우징으로 냉각하는 구조를 갖는다.
먼저, 상기 하우징(100)은 내부가 중공 되게 형성되며, 냉각수가 유입되는 유입구(101) 및 유출되는 유출구(102)를 포함한다.
이때, 상기 하우징(100)은 상기 유출구(102) 측으로 갈수록 단면적이 점차 줄어드는 형태로 형성됨으로써, 상기 유입구(101)를 통해 내부로 유입된 냉각수가 유출구(102)로 유동되는 과정에서 저항에 의해 유속이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 하우징(100)은 상기 유출구(102)가 위치한 측의 단면적이, 유입구(101)가 위치한 측의 단면적을 기준으로 85%이하로 축소되도록 하여, 유속 저하 방지 효과가 일정 수준 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 하우징(100)은 높이방향으로 하단부에 유입구(101)가 형성되고, 상단부에 유출구(102)가 형성되기 때문에, 냉각수가 상측 방향으로 거슬러 올라가는 과정에서 유속이 점차 늦어지기 쉬운데, 본 발명에서는 상측 방향으로 갈수록 하우징의 단면적이 줄어들어 냉각수의 유동 성능을 개선하였다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)은 원통 형태로 형성될 수 있는데, 이는 반드시 원통 형태로 한정되지 아니하며, 얼마든지 다른 형태로 변경실시가 가능하다.
또한, 상기 유입구(101) 및 유출구(102)에는 상기 하우징(100)의 접선방향과 나란하게 배치되도록 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)가 형성될 수 있다.
특히, 상기 냉각수 히터(10)는 상기 입구파이프(110)가 상기 하우징(100)의 하단에 위치하며, 입구파이프(110) 내부 유로가 상기 하우징(100) 내면의 접선 방향으로 형성됨에 따라, 하우징 하단에서 상기 입구파이프(110)를 통해 내부로 유입된 냉각수가 하우징(100)의 내면을 따라 원주방향으로 회전하며 유동될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 냉각수 히터(10)는 상기 하우징(100) 내부에 배치되는 다수개의 히터 발열체(200)를 더 포함한다.
상기 히터 발열체(200)는 고전압 전원이 인가되는 것으로, CNT 발열체일 수도 있고, PTC 소자를 이용한 발열체이거나, 카트리지 히터일 수 있다.
이때, 다수개의 상기 히터 발열체(200)는 서로 동일한 특성을 가질 수도 있고, 서로 다른 특성을 가질 수도 있는데, 여기서 말하는 특성이란 발열 용량을 의미할 수도 있고, 발열체의 종류일 수도 있다.
상기 히터 발열체(200)는 연료전지 차량의 전원 공급 수단과 연결되며, 이를 통해 고전압 전원이 인가된다.
여기에서 차량의 전원 공급 수단이란, 내연기관 차량의 경우에는 배터리 한 가지가 될 수도 있고, 연료전지 차량이나 하이브리드 차량의 경우에는 배터리 또는 연료전지 스택이 될 수도 있는 등, 차량 내에 구비되어 있는 전원을 공급할 수 있는 수단을 통칭한다.
이때, 상기 히터발열체(200) 상기 하우징(100)의 높이 방향으로 길게 연장 형성되는 형태로, 상기 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)와 수직으로 배치될 수 있다.
아울러, 도 5에 도시된 것처럼, 상기 냉각수 히터(10)는 상기 하우징(100) 내에서, 다수개의 상기 히터 발열체(200) 사이 공간에 높이방향으로 연장되는 유속증대부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 유속증대부(400)는 히터 발열체(200) 사이에 냉각수가 정체되어 있거나 속도가 느려질 수 있는 구간에서 유속을 증대시키기 위한 것으로, 상기 히터 발열체(200)와 대응되는 높이만큼 높이방향으로 길게 연장 형성된 형태일 수 있다.
도 5에 도시된 것처럼, 상기 유속 증대부는 상기 히터 발열체(200) 사이 공간 중, 가운데 빈 공간에 형성됨으로써, 히터 발열체(200)에 의해 둘러싸여 유속이 급감할 수 있는 구간에서 유속이 일정 속도 이상이 되도록 한다.
또한, 상기 유속 증대부(400)는 단면이 사각 형태의 파이프 일 수도 있고, 원통형의 파이프일 수도 있으며, 유선 형태로 형성되어 냉각수의 저항이 최소화되도록 할 수도 있다.
이에 따라, 상기 냉각수 히터(10)는 하우징(100) 내주면을 따라 형성된 유동가이드(300)를 통해 냉각수 유동의 균일한 흐름 형성이 가능하여, 히터 발열체(200)의 국부 과열을 방지하고, 효과적인 냉각이 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 6 내지 도 11에 도시된 실시 예에 대해 설명하면,
상기 냉각수 히터는 하우징 내면을 따라 나선 형태로 형성되는 유동가이드를 포함하는 실시 예에 관한 것으로, 크게 하우징(100), 히터 발열체(200) 및 유동가이드(300)를 포함하여 형성된다.
먼저, 상기 하우징(100)은 내부가 중공 되게 형성되며, 냉각수가 유입되는 유입구(101) 및 유출되는 유출구(102)를 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)은 원통 형태로 형성될 수 있는데, 이는 반드시 원통 형태로 한정되지 아니하며, 얼마든지 다른 형태로 변경실시가 가능하다.
다만, 도 6 내지 도 11 실시 예에 도시된 상기 하우징(100)은 원통 형태로 형성되는데, 이는 상기 유입구(101)를 통해 유입되는 냉각수의 유동이 내면에 형성된 유동가이드(300)를 따라 회전하며 이동하게 하기 위함으로, 유동성 개선을 위해 원통 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 하우징(100)은 높이방향으로 하단부에 유입구(101)가 형성되고, 상단부에 유출구(102)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 냉각수 히터(10)는 냉각수의 유동에 의해 발생되어 냉각수 상측 면에 떠다니는 기포가 상측에 형성된 유출구(102)를 통해 원활하게 배출될 수 있다. 이때, 상기 유출구(102)는 가급적 상단 벽면에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하우징(100)은 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼, 내부에 유동되는 냉각수의 유속 증가를 위해 높이방향으로 상단부, 즉 상기 유출구(102) 측으로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 형태일 수 있다.
한편, 상기 유입구(101) 및 유출구(102)에는 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)가 상기 하우징(100)의 접선방향과 나란하게 배치되도록 형성될 수 있다.
상기 냉각수 히터(1)는 상기 입구파이프(110)가 상기 하우징(100)의 하단에 위치하며, 입구파이프(110) 내부 유로가 상기 하우징(100) 내면의 접선 방향으로 형성됨에 따라, 하우징 하단에서 상기 입구파이프(110)를 통해 내부로 유입된 냉각수가 하우징(100)의 내면을 따라 원주방향으로 회전하며 유동될 수 있도록 한다.
상기 히터발열체(200)는 도 2 내지 도 4의 그것과 동일하므로, 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 상기 유동가이드(300)는 상기 하우징(100) 내면을 따라 나선 형태로 형성되는 것으로, 상기 하우징(100) 내부에 유입되는 냉각수의 유동 방향을 안내하는 역할을 하게 된다.
상기 유동가이드(300)는 상기 하우징(100)과 일체로 형성될 수도 있고, 별도의 구조물로 형성되어 상기 하우징(100) 내부에 결합되는 구조일 수도 있다.
이에 따라, 상기 냉각수 히터(10)는 상기 하우징(100)의 내면을 따라 스프링 형상의 나선형 유동가이드(300)가 형성됨으로써, 냉각수가 상기 하우징(100) 내에서 원주 방향으로 회전할 때, 상ㆍ하 방향으로 과도하게 퍼지는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 하우징(100)은 상기 유입구(101)를 통해 유입된 냉각수가 내면을 따라 회전하며 유동되는 방향과, 상기 유동가이드(300)가 나선 형태로 연장 형성되는 방향이 동일하게 형성되도록 한다.
또한, 상기 유동가이드(300)는 냉각수가 상기 하우징(100) 내에서 회전하면서 상측으로 이동 가능하도록 적어도 1회 이상 회전하며 나선 형태로 연장 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 상기 하우징(100) 내에는 유동가이드(300)와 다수개의 히터 발열체(200)가 배치되는데, 상기 유동가이드(300)는 히터 발열체(200)와 일정 거리 이격되도록 배치됨으로써, 냉각수의 이동 공간을 확보하고, 고온의 히터 발열체(200)에 의해 유동가이드(300)가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 냉각수 히터(10)는 상기 하우징(100) 내에서, 다수개의 히터 발열체(200) 사이 공간에 높이방향으로 연장 형성되는 유속증대부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 유속증대부(400)는, 히터 발열체(200) 사이에 냉각수가 정체되어 있거나 속도가 느려질 수 있는 구간에서 유속을 증대시키기 위한 것으로, 상기 하우징(100) 내에서 히터 발열체(200) 사이의 빈 공간에 설치되며, 상기 히터 발열체(200)와 대응되는 높이만큼 높이방향으로 길게 연장 형성된 형태일 수 있다.
또한, 도 7, 9, 10 및 11에 나타낸 바와 같이, 상기 하우징(100) 내에서 히터 발열체(200)와 유동가이드(300), 유속증대부(400)는 서로 이격되도록 배치되고, 이에 히터 발열체(200)와 유동가이드(300), 유속증대부(400) 사이의 이격된 공간으로 냉각수가 통과할 수 있도록 되어 있다.
도 7 내지 도 11에 도시된 것처럼, 상기 유속 증대부는 상기 히터 발열체(200) 사이 공간 중, 가운데 빈 공간에 형성됨으로써, 히터 발열체(200)에 의해 둘러싸여 유속이 급감할 수 있는 구간에서 유속이 일정 속도 이상이 되도록 한다.
도 7과 같이, 상기 유속 증대부는 단면이 사각 형태의 파이프 일 수도 있고, 원통형의 파이프일 수도 있으며, 도 10과 같이 유선 형태로 형성되어 냉각수의 저항이 최소화되도록 할 수도 있다.
아울러, 상기 유속 증대부는 도 7 및 도 10과 같이 상기 히터 발열체(200)의 가운데 빈 공간에 한 개만 배치될 수도 있고, 도 11과 같이 다수개의 히터 발열체(200) 사이에 다수개가 적절한 간격으로 배치될 수도 있다.
이에 따라, 상기 냉각수 히터(10)는 하우징(100) 내주면을 따라 형성된 유동가이드(300)를 통해 냉각수 유동의 균일한 흐름 형성이 가능하여, 히터 발열체(200)의 국부 과열을 방지하고, 효과적인 냉각이 이루어질 수 있다.
또, 상기 냉각수 히터(10)는 히터 발열체(200) 주위의 빈 공간에 유속증대부(400)가 배치되도록 함으로써, 발열체 사이에 냉각수가 정체되어 있거나 속도가 느려질 수 있는 구간에서 유속을 증대시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각수 히터(10)는 유동 성능 개선을 통해, 히터 발열체(200)의 냉각 성능 및 내구성을 향상시키고, 콤팩트한 구조로 차량 내 공간 활용도를 높일 수 있다.
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.
10 : 냉각수 히터
100: 하우징
101: 유입구 102: 유출구
110: 입구파이프 120: 출구파이프
200: 히터 발열체
300: 유동가이드
400: 유속증대부

Claims (19)

  1. 내부가 중공 되게 형성되며, 냉각수가 유입되는 유입구(101) 및 유출되는 유출구(102)를 포함하며, 상기 유출구(102) 측으로 갈수록 단면적이 점차 줄어드는 형태의 하우징(100);
    상기 하우징(100) 내부에 배치되어 고전압 전원이 인가되는 다수개의 히터 발열체(200); 및
    상기 하우징(100) 내에서, 상기 다수개의 히터 발열체(200) 사이의 빈 공간에 높이방향으로 연장 배치되도록 설치되는 유속증대부(400);를 포함하고,
    상기 히터 발열체(200)와 유속증대부(400)는 서로 이격 배치되어 히터 발열체(200)와 유속증대부(400) 사이의 이격된 빈 공간으로 냉각수가 통과할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징(100)은
    높이방향으로 하단부에 상기 유입구(101)가 형성되고, 상단부에 상기 유출구(102)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하우징(100)은
    높이방향으로 상단부로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 원통 형태인 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 유입구(101) 및 유출구(102)에는
    상기 하우징(100)의 접선방향과 나란하게 배치되도록 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)는
    상기 히터 발열체(200)와 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유속증대부(400)는
    다수개의 상기 히터 발열체(200) 사이 중 가운데 빈 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  8. 내부가 중공되게 형성되며, 냉각수가 유입되는 유입구(101) 및 유출되는 유출구(102)를 포함하는 하우징(100);
    상기 하우징(100) 내부에 배치되어 고전압 전원이 인가되는 다수개의 히터 발열체(200);
    상기 하우징(100) 내면을 따라 나선 형태로 형성되는 유동가이드(300); 및
    상기 하우징(100) 내에서, 상기 다수개의 히터 발열체(200) 사이의 공간에 높이방향으로 연장되는 유속증대부(400);를 포함하고,
    상기 유동가이드(300)와 유속증대부(400)는 서로 이격 배치되어 유동가이드(300)와 유속증대부(400) 사이의 이격된 공간으로 냉각수가 통과할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 하우징(100)은
    원통 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 하우징(100)은
    높이방향으로 하단부에 상기 유입구(101)가 형성되고, 상단부에 상기 유출구(102)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 하우징(100)은
    높이방향으로 상단부로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 형태인 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 유입구(101) 및 유출구(102)에는
    상기 하우징(100)의 접선방향과 나란하게 배치되도록 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 입구파이프(110) 및 출구파이프(120)는
    상기 히터 발열체(200)와 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 하우징(100)은
    상기 유입구(101)를 통해 유입된 냉각수가 내면을 따라 회전하며 유동되는 방향과, 상기 유동가이드(300)가 나선 형태로 연장 형성되는 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 유동가이드(300)는
    적어도 1회 이상 회전하며 연장되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  16. 제 8항에 있어서,
    상기 유동가이드(300)는
    상기 하우징(100)의 내측 방향으로 돌출되되, 상기 히터 발열체(200)와 일정거리 이격되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  17. 삭제
  18. 제 8항에 있어서,
    상기 유속증대부(400)는
    다수개의 상기 히터 발열체(200) 사이 중 가운데 빈 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  19. 제 8항에 있어서,
    상기 유속증대부(400)는
    상기 히터 발열체(200) 사이에 적어도 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
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