KR102352057B1 - Cooling-water heater - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 냉각수가 유입되는 입구 파이프 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프가 형성되어 상측에 배치되는 몸체; 내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체에 결합되어 하측에 배치되는 하우징; 상기 몸체와 하우징에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일; 상기 인덕션 코일의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체; 상기 인덕션 코일의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체; 및 상기 하우징의 내부에 구비되며, 상기 하우징의 중심축을 중심으로 나선형으로 형성되는 나선형 배플; 을 포함하여 이루어지며, 상기 입구 파이프로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 인덕션 코일의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되되, 상기 냉각수 유로상에 배치된 나선형 배플에 의해 상기 하우징의 중심축을 중심으로 회전되는 와류가 형성되도록 냉각수 유로가 형성됨으로써, 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있고, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 냉각수의 난류가 방지되어 냉각수의 유동에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 냉각수 히터에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling water heater, comprising: a body having an inlet pipe through which cooling water is introduced and an outlet pipe through which cooling water is discharged and disposed at an upper side thereof; a housing having a hollow interior and being coupled to the body to seal the hollow interior; an induction coil provided inside sealed by the body and the housing; a first heating element spaced apart from the inside of the induction coil, the first heating element being formed in a cylindrical shape and having open ends facing up and down; a second heating element provided to be spaced apart from the outside of the induction coil and formed in a cylindrical shape so that both ends of the open end face up and down; and a spiral baffle provided inside the housing and spirally formed around a central axis of the housing. The cooling water introduced into the inlet pipe flows downward to contact the first heating element, then U-turns through the lower side of the induction coil to flow upward to contact the second heating element, and the outlet The cooling water flow path is formed so as to be discharged to the pipe, and the cooling water flow path is formed to form a vortex rotating about the central axis of the housing by the spiral baffle disposed on the cooling water flow path, thereby reducing the pressure drop due to the flow of the cooling water The present invention relates to a cooling water heater capable of improving heat exchange efficiency between cooling water and a heating element, and preventing turbulence of cooling water to reduce noise caused by the flow of cooling water.
Description
본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 인덕션 코일에 의해 발열되는 발열체를 이용해 냉각수를 가열하는 냉각수 히터에 있어서, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름을 개선함으로써 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있고, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 냉각수의 난류가 방지되어 냉각수의 유동에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 냉각수 히터에 관한 것이다.
The present invention relates to a cooling water heater, and in a cooling water heater that heats cooling water using a heating element generated by an induction coil, by improving the flow of cooling water passing around the heating element, it is possible to reduce the pressure drop due to the flow of the cooling water, The present invention relates to a cooling water heater capable of improving heat exchange efficiency between cooling water and a heating element, and preventing turbulence of the cooling water, thereby reducing noise caused by the flow of cooling water.
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.A vehicle powered by an engine powered by gasoline or diesel as an energy source is currently the most common type of vehicle. As a bar that is gradually emerging, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, etc. are being put to practical use 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 vehicles, and fuel cell vehicles, a heating system using coolant cannot be applied or is difficult to apply, unlike conventional vehicles using an engine using petroleum as an energy source. That is, in the case of a conventional vehicle using an engine that uses petroleum as an energy source as a driving source, the engine generates a lot of heat, a coolant circulation system for cooling the engine is provided, and the heat absorbed by the coolant from the engine is heated to the room. to be used for However, since as much heat as generated from the engine is not generated from the driving sources of electric vehicles, hybrid vehicles, 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 made, such as adding a heat pump to the air conditioning system to use it as a heat source, or providing a separate heat source such as an electric heater. have. Among them, the electric heater is widely used because it can heat the cooling water more easily 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 cooling water heating type heater (or cooling water heater) of a type that heats cooling water.
이중 연료전지 차량에 사용되어 냉각수를 가열하는 종래의 인덕션 방식의 냉각수 히터는, 도 1 및 2와 같이 전력을 생산하는 연료전지스택(10)에 고주파발생기(30)가 전기적으로 연결되고, 고주파 발생기(30)는 자성체인 금속재질의 냉각수 유동배관(2)의 외측에 감긴 코일 형태로 형성되어, 연료전지스택(10)의 전력을 이용해 인덕션 코일(31)에 교류전류가 흐르면 변화되는 자기장에 의해 냉각수 유동배관(2)에 와전류가 발생하고 이로 인해 줄열에 냉각수 유동배관(2)이 가열될 수 있으며, 그리하여 냉각수 유동배관(2)의 내부를 통과하는 냉각수가 가열될 수 있도록 구성된다.In a conventional induction type coolant heater that is used in a dual fuel cell vehicle to heat coolant, the
그런데 이와 같은 종래의 인덕션 방식의 냉각수 히터는 냉각수가 냉각수 유동배관의 내부만을 통과하며 열교환되며 유도가열될 수 있는 발열체인 냉각수 유동배관이 인덕션 코일의 내측에만 배치되므로 가열 효율 및 열교환 효율이 낮으며, 냉각수가 발열체 주변을 직선형태로 통과하면서 열교환되므로 열교환 효율이 저하되는 단점이 있다.
However, in the conventional induction type cooling water heater, the cooling water flows through only the inside of the cooling water flow pipe and heat exchanges, and the cooling water flow pipe, which is a heating element that can be induction heated, is disposed only inside the induction coil, so the heating efficiency and heat exchange efficiency are low, There is a disadvantage in that the heat exchange efficiency is lowered because the cooling water exchanges heat while passing through the heating element in a straight line.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 인덕션 코일에 의해 발열되는 발열체를 이용해 냉각수를 가열하는 냉각수 히터에 있어서, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름을 개선함으로써 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있고, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 냉각수의 난류가 방지되어 냉각수의 유동에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 냉각수 히터를 제공하는 것이다.
The present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the flow of cooling water passing around the heating element in a cooling water heater that heats cooling water using a heating element generated by an induction coil. To provide a cooling water heater capable of reducing a pressure drop due to the flow of cooling water, improving heat exchange efficiency between cooling water and a heating element, and preventing turbulence of cooling water to reduce noise caused by the flow of cooling water.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 히터(1000)는, 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되어 상측에 배치되는 몸체(100); 내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되어 하측에 배치되는 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300); 상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체(400); 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 및 상기 하우징(200)의 내부에 구비되며, 상기 하우징(200)의 중심축을 중심으로 나선형으로 형성되는 나선형 배플(800); 을 포함하여 이루어지며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 인덕션 코일(300)의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체(500)에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되되, 상기 냉각수 유로상에 배치된 나선형 배플(800)에 의해 상기 하우징(200)의 중심축을 중심으로 회전되는 와류가 형성되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 상기 하우징(200)의 바닥면에서 유턴하여 상기 제2발열체(500)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, after the cooling water introduced into the
또한, 상기 나선형 배플(800)은, 상기 제1발열체(400)의 내측, 제1발열체(400)와 인덕션 코일(300) 사이, 인덕션 코일(300)과 제2발열체(500) 사이, 및 제2발열체(500)와 하우징(200) 사이 중 어느 하나 또는 둘 이상의 공간에 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 나선형 배플(800)은, 상기 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 중 어느 하나에 결합되어 고정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 나선형 배플(800)은, 상기 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 중 어느 하나와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the
본 발명의 냉각수 히터는, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름을 개선함으로써 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The cooling water heater of the present invention has the advantage of improving the flow of cooling water passing around the heating element, thereby reducing the pressure drop due to the flow of the cooling water, and improving the heat exchange efficiency between the cooling water and the heating element.
또한, 냉각수의 난류가 방지되어 냉각수의 유동에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
In addition, there is an advantage in that turbulence of the cooling water is prevented, thereby reducing noise caused by the flow of the cooling water.
도 1 및 도 2는 종래의 냉각수 히터를 나타낸 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 몸체를 하측에서 바라본 사시도 및 평면도.
도 8은 도 6에서의 몸체 하측에 보빈 커버가 결합된 상태를 나타낸 사시도.1 and 2 are cross-sectional views showing a conventional coolant heater.
3 and 4 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing the coolant heater of the present invention.
5 is a front cross-sectional view showing the coolant heater of the present invention.
6 and 7 are a perspective view and a plan view of the body according to the present invention viewed from the lower side.
8 is a perspective view showing a state in which the bobbin cover is coupled to the lower side of the body in FIG. 6 .
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 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 3 및 도 4는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이며, 도 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도이다.3 and 4 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing the cooling water heater of the present invention, and FIG. 5 is a front cross-sectional view showing the cooling water heater of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 히터(1000)는, 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되어 상측에 배치되는 몸체(100); 내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되어 하측에 배치되는 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300); 상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체(400); 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 및 상기 하우징(200)의 내부에 구비되며, 상기 하우징(200)의 중심축을 중심으로 나선형으로 형성되는 나선형 배플(800); 을 포함하여 이루어지며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 인덕션 코일(300)의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체(500)에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되되, 상기 냉각수 유로상에 배치된 나선형 배플(800)에 의해 상기 하우징(200)의 중심축을 중심으로 회전되는 와류가 형성되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다.As shown, the
우선, 몸체(100)는 본 발명에 따른 냉각수 히터의 외형을 형성하는 부분이며, 냉각수가 유입되고 배출되는 유로가 형성된다. 즉, 몸체(100)에는 냉각수가 유입되도록 입구 파이프(110)가 형성되고 냉각수가 배출되도록 출구 파이프(120)가 형성될 수 있으며, 몸체(100)에는 입구 파이프(110)에 연결되어 몸체(100)를 통과하도록 유입유로가 형성되며, 또한 몸체(100)를 통과하도록 배출유로가 형성되어 배출유로가 출구 파이프(120)에 연결될 수 있다.First, the
하우징(200)은 몸체(100)와 함께 본 발명에 따른 냉각수 히터의 외형을 형성하는 부분이며, 몸체(100)와 하우징(200)이 결합되어 하우징(200)의 중공된 내부가 밀폐될 수 있도록 형성될 수 있다. 이때, 몸체(100)가 상측에 배치되고 하우징(200)이 하측에 배치된 상태에서 상하로 결합될 수 있다. 또한, 하우징(200)은 내부가 중공되고 상측이 개방되어 몸체(100)와 결합되는 하우징(200)의 개방된 상단 둘레가 밀폐될 수 있으며, 이에 따라 몸체(100)에 형성된 유입유로 및 배출유로가 하우징(200)의 중공된 내부와 연통될 수 있다. 또한, 몸체(100)와 하우징(200)이 접촉되어 결합되는 면에는 실링부재가 개재되어 접촉면이 밀폐되도록 할 수 있다.The
인덕션 코일(300)은 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 밀폐된 하우징(200)의 내부에 구비될 수 있다. 여기에서 인덕션 코일(300)은 원주방향으로 복수회 권취되어 상하방향으로 밀착된 코일스프링 형태로 형성되어, 상하방향을 중심으로 나선형으로 형성된 형태가 될 수 있다. 그리하여 인덕션 코일(300)은 전체적인 형상이 원통형으로 형성되어 개방된 양측이 상하방향을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 인덕션 코일(300)은 코일의 권취된 부분에서 상측으로 연장 형성된 연장선들이 몸체(100)를 관통해 외부로 인출되도록 형성될 수 있으며, 연장선들은 몸체(100)의 일측에 형성된 제어부(700)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
그리고 인덕션 코일(300)은 상단이 몸체(100)에 결합되어 결합된 상단 둘레가 밀폐될 수 있으며, 인덕션 코일(300)의 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 몸체(100)에 결합될 수 있다. 이때, 인덕션 코일(300)의 상단은 몸체(100)에 형성된 유입유로와 배출유로의 사이를 구획하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 유입유로를 통해 유입된 냉각수가 인덕션 코일(300)의 상단쪽으로는 통과되지 못하고 인덕션 코일(300)의 하단쪽을 통해서만 냉각수가 통과될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 상측에서 바라보았을 때, 몸체(100)의 입구 파이프(110)에 연결된 유입유로들은 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 내측에 형성되고 출구 파이프(120)에 연결된 배출유로들은 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 외측에 형성되어, 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수는 인덕션 코일(300)의 내측을 통과하면서 하측으로 유동되어 인덕션 코일(300)의 하단에서 유턴한 후 인덕션 코일(300)의 외측을 통과하면서 상측으로 유동되어 출구 파이프(120)를 통해 배출되도록 구성된다.And the
여기에서 인덕션 코일(300)에 의해 유도가열될 수 있는 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)가 하우징(200)의 내부에 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1발열체(400)는 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되며, 제2발열체(500)는 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비될 수 있다. 또한, 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)는 원통형의 금속이나 자성체 등으로 형성되어, 인덕션 코일(300)에 교류전류가 흐르면 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)에 와전류가 발생되어 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)가 가열될 수 있다.Here, the
그리고 제1발열체(400)는 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 배치되되, 원통형의 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 제1발열체(400)는 상단이 몸체(100)에 결합되어 입구 파이프(110) 연결된 유입유로에 연결될 수 있고, 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 배치될 수 있으며, 유입된 냉각수가 제1발열체(400)의 내측 및 외측으로 함께 유동될 수 있도록 제1발열체(400)가 유입유로에 연결될 수 있다.In addition, the
또한, 제2발열체(500)는 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 배치되되, 원통형의 개방된 양단이 상하방향을 항하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2발열체(500)는 상단이 몸체(100)에 결합되어 출구 파이프(120)에 연결된 배출유로에 연결될 수 있으며, 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 배치될 수 있으며, 냉각수가 제2발열체(500)의 내측 및 외측으로 함께 유동된 후 배출유로에서 합류되어 출구 파이프(120)를 통해 배출될 수 있도록 제2발열체(500)가 배출유로에 연결될 수 있다.In addition, the
나선형 배플(800)은 하우징(200)의 내부에 구비될 수 있으며, 냉각수가 유동되는 유로상에 배치될 수 있다. 그리고 나선형 배플(800)은 하우징(200)의 중심축을 중심으로 하여 나선형으로 형성될 수 있다. 이때, 나선형 배플(800)은 도시된 바와 같이 하측으로 유동되던 냉각수가 인덕션 코일(300)의 하단부에서 유턴한 이후의 냉각수 유로인 냉각수가 상측으로 유동되는 제2발열체(500)의 외측에 배치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 다양한 위치에 배치될 수 있다.The
이에 따라 나선형 배플(800)에 의해 하우징(200)을 중심축을 중심으로 냉각수가 회전되는 와류가 형성될 수 있다. 즉, 나선형 배플(800)에 의해 나선형으로 냉각수 유로가 형성되어 나선형 배플(800)을 따라 냉각수가 유동될 수 있다. 그리하여 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 제1발열체(400)와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 인덕션 코일(300)의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체(500)에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되되, 상기와 냉각수 유로상에 배치된 나선형 배플(800)에 의해 상기 하우징(200)의 중심축을 중심으로 회전되는 와류가 형성된 후 출구 파이프(120)를 통해 냉각수가 배출될 수 있다.Accordingly, a vortex in which the cooling water is rotated about the central axis of the
이에 따라 본 발명의 냉각수 히터는, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름이 개선되어 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 나선형 배플에 의해 형성되는 와류에 의해 냉각수의 난류가 방지되어 냉각수의 유동에 따른 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 냉각수가 나선형 배플에 의해 형성된 나선형 유로를 통과하면서 유속이 느려져 제2발열체와 열교환되는 시간이 길어지게 되어 냉각수를 보다 높은 온도로 가열할 수 있다.Accordingly, in the cooling water heater of the present invention, the flow of cooling water passing around the heating element is improved, so that the pressure drop due to the flow of the cooling water can be reduced, and the heat exchange efficiency between the cooling water and the heating element can be improved. In addition, the turbulence of the cooling water is prevented by the vortex formed by the spiral baffle, thereby reducing noise caused by the flow of the cooling water. In addition, as the cooling water passes through the spiral flow path formed by the spiral baffle, the flow rate is slowed, and the time for heat exchange with the second heating element becomes longer, so that the cooling water can be heated to a higher temperature.
또한, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 상기 하우징(200)의 바닥면에서 유턴하여 상기 제2발열체(500)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다.In addition, after the cooling water introduced into the
즉, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수는 유입유로를 통과하여 인덕션 코일(300)의 내측을 따라 하측방향으로 유동되되, 냉각수가 제1발열체(400)의 주변인 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동되면서, 가열되는 제1발열체(400)의 내측과 외측에서 동시에 냉각수와 1차로 열교환을 일으킬 수 있다. 그리고 하측으로 유동되며 제1발열체(400) 주변을 통과한 냉각수는 인덕션 코일(300)의 하단을 기준으로 유턴하여 상측방향으로 흐름이 바뀌게 된다. 또한, 유턴하여 상측방향으로 유동되는 냉각수는 제2발열체(500)의 주변인 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되면서, 가열되는 제2발열체(500)의 내측과 외측에서 동시에 냉각수와 2차로 열교환을 일으킬 수 있다. 이후 냉각수는 배출유로를 통과해 출구 파이프(120)를 통해 외부로 배출될 수 있다.That is, the cooling water introduced into the
또한, 상기 나선형 배플(800)은, 상기 제1발열체(400)의 내측, 제1발열체(400)와 인덕션 코일(300) 사이, 인덕션 코일(300)과 제2발열체(500) 사이, 및 제2발열체(500)와 하우징(200) 사이 중 어느 하나 또는 둘 이상의 공간에 구비될 수 있다.In addition, the
즉, 나선형 배플(800)은 냉각수가 유동되는 냉각수 유로상에 다양한 위치에 하나 또는 복수개가 구비될 수 있다. 그리고 냉각수가 제2발열체(500)의 외측면에만 접촉되어 유동되도록 냉각수 유로가 형성되는 경우에는, 도시된 바와 같이 나선형 배플(800)이 제2발열체(500)의 외측인 하우징(200)과 제2발열체(500) 사이에 배치되어, 제1발열체(400)보다 발열면적이 넓은 제2발열체(500)와 냉각수가 보다 오랜 시간동안 접촉되도록 하여 열교환량을 증가시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 제2발열체(500)의 외측면과 내측면에 냉각수가 함께 접촉되면서 유동되도록 냉각수 유로가 형성되는 경우에는, 제2발열체(500)의 내측인 제2발열체(500)와 인덕션 코일(300) 사이에도 나선형 배플을 더 배치하여 제2발열체(500)의 내측 및 외측에서 나선형으로 형성되는 유로를 따라 냉각수가 유동되도록 할 수 있다. 또한, 제1발열체(400)와 접촉되도록 유동되는 냉각수 유로상에도 나선형 배플이 배치될 수 있으며, 상기한 바와 같이 냉각수 유로에 따라 제1발열체(400)의 외측 또는 내측에 나선형 배플을 배치하거나 외측과 내측에 모두 배치할 수 있다.That is, one or a plurality of spiral baffles 800 may be provided at various locations on the coolant flow path through which the coolant flows. And when the coolant flow path is formed so that the coolant flows in contact with only the outer surface of the
또한, 상기 나선형 배플(800)은, 상기 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 중 어느 하나에 결합되어 고정될 수 있다.In addition, the
즉, 나선형 배플(800)은 판형의 코일스프링 형태로 별도로 형성된 후 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 등에 결합되어 고정되도록 형성됨으로써, 나선형으로 형성된 유로들 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 일례로 나선형 배플(800)을 하우징(200)의 내측에 삽입한 후 하우징(200)의 내측 벽면에 밀착되도록 하여 접착 및 용접 등으로 결합하여 고정되도록 하거나 하우징(200)의 내측 벽면에 오목하게 나선형의 홈을 형성하여 홈에 나선형 배플(800)을 회전시켜 나선형 배플(800)의 외측이 홈에 삽입되어 고정되는 형태로 형성할 수도 있다. 그리고 제2발열체(500)의 외측에 나선형 배플(800)을 결합하여 고정되도록 하는 것이 바람직하며, 상기한 바와 같이 접착 및 용접 등으로 결합하여 고정되도록 하거나 제2발열체(500)의 외측면에 오목하게 나선형의 홈을 형성하여 홈에 나선형 배플(800)을 회전시켜 나선형 배플(800)의 내측이 홈에 삽입되어 고정되는 형태로 형성할 수도 있다. 또한, 마찬가지로 제2발열체(500)의 내측이나 제1발열체(400)의 외측 또는 내측에도 상기한 바와 같은 형태로 나선형 배플이 결합되어 고정될 수 있다. 이외에도 다양한 방법 및 구조로 나선형 배플이 결합되어 고정되도록 할 수 있다.That is, the
또한, 상기 나선형 배플(800)은, 상기 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 중 어느 하나와 일체형으로 형성될 수 있다.In addition, the
즉, 사출성형 등을 통해 나선형 배플(800)을 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 등과 일체형으로 형성하여, 나선형 배플(800)을 결합하여 고정하거나 나선형의 유로 간격이 유지되도록 하기 위한 별도의 구조나 공정을 삭제할 수 있도록 함으로써 제작 및 조립을 용이하게 수행할 수 있으며, 나선형 배플(800)에 의해 형성된 나선형 유로의 간격을 일정하게 할 수 있다.That is, the
또한, 상기 입구 파이프(110) 및 출구 파이프(120)는 몸체(100)의 상하방향 중심축에 수직인 방향 및 상기 중심축에서 편심된 방향을 향해 형성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 입구 파이프(110) 및 출구 파이프(120)는 수평방향으로 형성되되, 몸체(100)의 상하방향 중심축과 입구 파이프(110)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 편심되며 몸체(100)의 상하방향 중심축과 출구 파이프(120)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 편심되게 형성될 수 있다. 이때, 상기 몸체(100)에는 입구 파이프(110)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 유입유로(111) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 유입유로(111)와 상기 제1발열체(400)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 유입유로(112)가 형성되며, 상기 몸체(100)에는 출구 파이프(120)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 배출유로(121) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 배출유로(121)와 상기 제2발열체(500)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 배출유로(122)가 형성될 수 있다.In addition, the
즉, 몸체(100)에는 입구 파이프(110)를 통해 유입된 냉각수가 회전되면서 와류가 발생되어 하우징(200)의 내부로 유입되기 용이하도록, 수평방향으로 원주방향을 따라 수평방향 유입유로(111)가 형성되고 수평방향 유입유로(111)에 연결되도록 상하방향의 수직방향 유입유로(112)가 형성되어, 수평방향 유입유로(111)를 따라 냉각수가 유동되면서 회전되면서 하측방향으로 유동되어 나선형으로 유동되면서 제1발열제(400)의 내측과 외측을 함께 통과할 수 있다. 또한, 제2발열체(500)의 내측과 외측을 함께 통과하면서 상측으로 유동되는 냉각수가 원주방향으로 회전되어 나선형으로 유동될 수 있도록 몸체(100)에 상하방향의 수직방향 배출유로(122)가 형성되고 수직방향 배출유로(122)에 연결되도록 수평방향으로 원주방향을 따라 수평방향 배출유로(121)가 형성되어 출구 파이프(120)와 연결될 수 있다.That is, a vortex is generated in the
이때, 상기 수평방향 배출유로(121)의 상측에는 원주방향을 따라 형성되되 상기 출구 파이프(120) 쪽으로 갈수록 상측으로 경사지게 형성되는 배출 가이드부(123)가 형성될 수 있다. 그리하여 수평방향 배출유로(121)의 상측에 경사진 형태로 원주방향을 따라 형성된 나선형의 배출 가이드부(123)가 형성되어, 상측으로 유동되며 제2발열체(500) 주변을 통과하는 냉각수가 회전되면서 상측으로 유동되는 나선형의 형태로 용이하게 유동되도록 할 수 있다.In this case, the
또한, 상기 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되도록 원통형으로 형성된 보빈(600)을 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 보빈(600)은 개방된 상단이 몸체(100)에 결합되어 상단 둘레가 밀폐되고, 상기 보빈(600)의 개방된 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 형성될 수 있다. 즉, 인덕션 코일(300)을 원통형의 보빈(600)에 권취함으로써 인덕션 코일(300)을 하우징(200) 내부의 원하는 위치에 원하는 형태로 배치하여 고정하기 용이하도록 할 수 있다. 그리고 상측에서 바라보았을 때 보빈(600)이 유입유로와 배출유로 사이에 배치되도록 보빈(600)의 상단이 몸체(100)에 결합될 수 있다. 그리하여 입구 파이프(110)를 통해 유입된 냉각수가 보빈(600)의 내측을 하측방향으로 통과하여 보빈(600)의 하단에서 유턴한 후 보빈(600)의 외측을 상측으로 통과하여 출구 파이프(120)를 통해 냉각수가 배출되는 흐름이 형성되도록 할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 인덕션 코일(300)을 감싸도록 배치되며, 상기 보빈(600)에 결합되는 코일 커버(620)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라 인덕션 코일(300)의 내측에는 보빈(600)이 배치되고 인덕션 코일(300)의 외측에는 코일 커버(620)가 배치되어, 인덕션 코일(300)이 제1발열체(400)나 제2발열체(500)에 직접적으로 접촉되는 것을 방지하여 인덕션 코일(300)의 파손 및 누전을 방지할 수 있다.In addition, the
또한, 보빈(600)의 상측에 결합되는 보빈 커버(630)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, a
즉, 보빈(600)에 제1발열체(400), 인덕션 코일(300), 코일 커버(620) 및 제2발열체(500)를 삽입하거나 끼워 조립한 후, 보빈(600)의 상측에 보빈 커버(630)를 결합하여 보빈(600) 하측의 지지부(610)와 보빈 커버(630) 사이에 제1발열체(400), 인덕션 코일(300), 코일 커버(620) 및 제2발열체(500)가 고정될 수 있다. 그리고 보빈 커버(630)에는 수직방향 유입유로(112) 및 수직방향 배출유로(122)가 형성될 수 있다. 이때, 몸체(100)에는 수평방향 유입유로(111) 및 수평방향 배출유로(121)만 형성되고 보빈 커버(630)에 수직방향 유입유로(112) 및 수직방향 배출유로(122)가 형성되어, 몸체(100)의 하단에 보빈 커버(630)가 결합될 수도 있다. 그리하여 몸체(100)에 보빈 커버(630)가 결합되도록 함으로써, 수평방향 유입유로(111)와 연결되는 수직방향 유입유로(112) 및 수평방향 배출유로(121)와 연결되는 수직방향 배출유로(122)를 용이하게 형성할 수 있다.That is, after assembling or inserting the
또한, 보빈(600)의 내측면이나 코일 커버(620)의 외측면에 나선형 배플이 결합되어 고정되도록 할 수도 있으며, 나선형 배플(800)이 보빈(600)이나 코일 커버(620)와 일체형으로 형성될 수도 있다.In addition, the spiral baffle may be coupled and fixed to the inner surface of the
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수 코일일 수 있다. 그리하여 인덕션 코일(300)이 냉각수와 접촉되더라도 누전이 발생하지 않으므로, 인덕션 코일(300)에 냉각수가 접촉되도록 몰딩하거나 밀폐되도록 하지 않아도 되므로 구성 및 배치를 용이하게 할 수 있다.Also, the
그리고 도시된 바와 같이 몸체(100)의 상측에는 제어부(700)가 형성될 수 있다. 이때, 제어부(700)는 제어부 케이스(710)가 몸체(100)에 결하되거나 몸체(100)와 일체형으로 형성될 수 있으며, 제어부 케이스(710)는 내부가 중공되고 상측이 개방된 형태로 형성되어 내부에 기판(720) 및 전자 소자(730)가 구비되어 고정될 수 있으며, 제어부 케이스(710)의 개방된 상측에는 상부 커버(740)가 결합될 수 있다. 또한, 전자 소자(730)들은 제어부 케이스(710)의 바닥면에 밀착되도록 결합되어, 발열량이 많은 전자 소자(730)들이 몸체(100)를 통과하는 냉각수와 열교환되어 전자 소자(730)들이 과열되지 않도록 할 수 있다.And as shown, the
본 발명은 상기한 실시예에 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 is varied, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims It goes without saying that various modifications are possible.
1000 : 냉각수 히터
100 : 몸체
110 : 입구 파이프 111 : 수평방향 유입유로
112 : 수직방향 유입유로
120 : 출구 파이프 121 : 수평방향 배출유로
122 : 수직방향 배출유로 123 : 배출 가이드부
200 : 하우징
300 : 인덕션 코일
400 : 제1발열체
500 : 제2발열체
600 : 보빈
610 : 지지부 611 : 결합홈
620 : 코일 커버 630 : 보빈 커버
700 : 제어부
710 : 제어부 케이스 720 : 기판
730 : 전자 소자 740 : 상부 커버
800 : 나선형 배플1000: coolant heater
100: body
110: inlet pipe 111: horizontal inflow path
112: vertical inflow path
120: outlet pipe 121: horizontal discharge flow path
122: vertical discharge flow path 123: discharge guide part
200: housing
300: induction coil
400: first heating element
500: second heating element
600: bobbin
610: support 611: coupling groove
620: coil cover 630: bobbin cover
700: control unit
710: control case 720: board
730: electronic device 740: upper cover
800: spiral baffle
Claims (5)
내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되어 하측에 배치되는 하우징(200);
상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300);
상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체(400);
상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 및
상기 하우징(200)의 내부에 구비되며, 상기 하우징(200)의 중심축을 중심으로 나선형으로 형성되는 나선형 배플(800); 을 포함하여 이루어지며,
상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 인덕션 코일(300)의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체(500)에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되되, 상기 냉각수 유로상에 배치된 나선형 배플(800)에 의해 상기 하우징(200)의 중심축을 중심으로 회전되는 와류가 형성되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
a body 100 having an inlet pipe 110 through which the cooling water is introduced and an outlet pipe 120 through which the cooling water is discharged, which is disposed on the upper side;
a housing 200 having a hollow interior and being coupled to the body 100 so that the hollow interior is sealed;
an induction coil 300 provided inside sealed by the body 100 and the housing 200;
a first heating element 400 spaced apart from the inside of the induction coil 300, formed in a cylindrical shape, and disposed so that both ends thereof face up and down;
a second heating element 500 spaced apart from the induction coil 300, formed in a cylindrical shape, and disposed so that both ends thereof face up and down; and
a spiral baffle 800 that is provided inside the housing 200 and is spirally formed around a central axis of the housing 200; is made, including
After the cooling water introduced into the inlet pipe 110 flows downward to contact the first heating element 400 , it U-turns through the lower side of the induction coil 300 to contact the second heating element 500 . A cooling water flow path is formed to flow in the direction of flow and discharged to the outlet pipe 120 , and a vortex rotating about the central axis of the housing 200 is formed by the spiral baffle 800 disposed on the cooling water flow path. Cooling water heater, characterized in that the flow path is formed.
상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 상기 하우징(200)의 바닥면에서 유턴하여 상기 제2발열체(500)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
According to claim 1,
After the cooling water introduced into the inlet pipe 110 flows downward to contact the inner and outer surfaces of the first heating element 400 together, it makes a U-turn on the bottom surface of the housing 200 to make a U-turn to the second heating element. The cooling water heater, characterized in that the cooling water flow path is formed so as to flow in the upward direction so as to come into contact with the inner and outer surfaces of the 500 to be discharged to the outlet pipe (120).
상기 나선형 배플(800)은,
상기 제1발열체(400)의 내측, 제1발열체(400)와 인덕션 코일(300) 사이, 인덕션 코일(300)과 제2발열체(500) 사이, 및 제2발열체(500)와 하우징(200) 사이 중 어느 하나 또는 둘 이상의 공간에 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
3. The method of claim 2,
The spiral baffle 800 is,
Inside the first heating element 400, between the first heating element 400 and the induction coil 300, between the induction coil 300 and the second heating element 500, and the second heating element 500 and the housing 200 Cooling water heater, characterized in that it is provided in any one or two or more spaces between.
상기 나선형 배플(800)은,
상기 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 중 어느 하나에 결합되어 고정되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
According to claim 1,
The spiral baffle 800 is,
The cooling water heater, characterized in that it is fixed to any one of the first heating element (400), the second heating element (500) and the housing (200).
상기 나선형 배플(800)은,
상기 제1발열체(400), 제2발열체(500) 및 하우징(200) 중 어느 하나와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.According to claim 1,
The spiral baffle 800 is,
The cooling water heater, characterized in that it is integrally formed with any one of the first heating element (400), the second heating element (500), and the housing (200).
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KR1020150133614A KR102352057B1 (en) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Cooling-water heater |
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