KR102368138B1 - 냉각수 히터 - Google Patents

냉각수 히터 Download PDF

Info

Publication number
KR102368138B1
KR102368138B1 KR1020150139544A KR20150139544A KR102368138B1 KR 102368138 B1 KR102368138 B1 KR 102368138B1 KR 1020150139544 A KR1020150139544 A KR 1020150139544A KR 20150139544 A KR20150139544 A KR 20150139544A KR 102368138 B1 KR102368138 B1 KR 102368138B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating element
cooling water
induction coil
housing
water heater
Prior art date
Application number
KR1020150139544A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170040495A (ko
Inventor
김준수
박수두
오동훈
이동규
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Priority to KR1020150139544A priority Critical patent/KR102368138B1/ko
Publication of KR20170040495A publication Critical patent/KR20170040495A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102368138B1 publication Critical patent/KR102368138B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/004—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for vehicles having a combustion engine and electric drive means, e.g. hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/03—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant
    • B60H1/034—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant from the cooling liquid of the propulsion plant and from an electric heating device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2221—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating an intermediate liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2225—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements

Abstract

본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 냉각수가 유입되는 입구 파이프 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프가 형성되는 몸체; 내부가 중공 형성되어 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체에 결합되는 하우징; 상기 몸체와 하우징에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일; 상기 몸체와 하우징에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일의 내측에 이격되어 구비되는 제1발열체; 상기 몸체와 하우징에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일을 기준으로 상기 제1발열체와 대향되도록 배치되는 제2발열체; 상기 몸체와 하우징에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일의 중심축 방향 일측에 배치되는 제3발열체 및 타측에 배치되는 제4발열체; 를 포함하며, 상기 입구 파이프로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체, 제2발열체, 제3발열체 및 제4발열체에 접촉되도록 유동된 후 상기 출구 파이프로 배출되도록 냉각수 유로가 형성됨으로써, 발열체들에 의해 인덕션 코일에서 발생하는 자기장의 폐자로가 형성되어 인덕션 코일에서 발생되는 자기장의 손실을 최소화 할 수 있어, 발열체의 발열 효율 및 성능을 향상시킬 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 냉각수 히터에 관한 것이다.

Description

냉각수 히터 {Cooling-water heater}
본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 발열체의 발열 효율 및 성능을 향상시킬 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 냉각수 히터에 관한 것이다.
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.
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.
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.
여기에서 전기 히터는 차량의 실내로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 형태의 공기 가열식 히터와, 냉각수를 가열하는 형태의 냉각수 가열식 히터(또는 냉각수 히터)가 있다.
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.
그런데 이와 같은 종래의 인덕션 방식의 냉각수 히터는 냉각수가 냉각수 유동배관의 내부만을 통과하면서 열교환되며 유도가열 될 수 있는 발열체인 냉각수 유동배관(2)이 인덕션 코일(31)의 내측에만 배치되므로 가열 효율 및 열교환 효율이 낮은 단점이 있다. 즉, 유도가열 될 수 있는 발열체가 인덕션 코일(31)의 외측에는 배치되지 않으며 또한 냉각수가 유입되고 배출되는 양측인 인덕션 코일(31)의 중심축 방향 양측에도 발열체가 배치되지 않으므로, 인덕션 코일(31)에서 발생하는 자기장이 폐자로로 형성되지 않아 인덕션 코일(31)의 외측으로 자기장이 손실되어 히터의 효율 및 성능이 저하되는 문제점이 있다.
KR 2011-0075118 A1 (2011.07.06)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 인덕션 코일에 의해 발열되는 발열체를 이용해 냉각수를 가열하는 냉각수 히터에 있어서, 인덕션 코일을 감싸도록 배치되는 발열체에 의해 인덕션 코일에서 발생하는 자기장의 폐자로가 형성되어 발열체의 발열 효율 및 성능을 향상시킬 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 냉각수 히터를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 히터(1000)는, 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되는 몸체(100); 내부가 중공 형성되어 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되는 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되는 제1발열체(410); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일(300)을 기준으로 상기 제1발열체(410)와 대향되도록 배치되는 제2발열체(420); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일(300)의 중심축 방향 일측에 배치되는 제3발열체(430) 및 타측에 배치되는 제4발열체(440); 를 포함하며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(410), 제2발열체(420), 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)에 접촉되도록 유동된 후 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3발열체(430)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)와 연결되도록 결합되며, 상기 제4발열체(440)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)와 연결되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3발열체(430)에는 냉각수가 유입되는 유입유로(431) 및 냉각수가 배출되는 배출유로(432)가 형성되며, 상기 제4발열체(440)에는 냉각수가 통과될 수 있는 연통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 냉각수가 상기 제1발열체(410)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되며 유동되고 냉각수가 상기 제2발열체(420)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되며 유동되도록, 상기 제3발열체(430)의 유입유로(431) 및 배출유로(432)가 형성되며 상기 제4발열체(440)의 연통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)는 원통형으로 형성되어 양단이 개방되게 형성되고, 상기 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)의 개방된 양단에 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)가 결합되며, 상기 제3발열체(430)의 유입유로(431)는 제1발열체(410)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성되고 배출유로(432)는 제2발열체(420)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 제1발열체(410)의 내측을 따라 유동되는 냉각수가 통과되도록 중앙 연통공(441)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 제1발열체(410)에 결합된 부분에 인접하여 내측 연통공(422)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 제2발열체(420)에 결합된 부분에 인접하여 외측 연통공(422)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4발열체(440)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)에 결합된 반대방향으로 볼록하게 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4발열체(440)는 인덕션 코일(300)의 하단에서 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3발열체(430)의 외경이 제2발열체(420)의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 지지돌기(444)가 돌출 형성되어, 상기 지지돌기(444)에 의해 제4발열체(440)가 하우징(200)에서 이격되도록 지지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 냉각수 히터는, 인덕션 코일을 감싸도록 배치되는 발열체에 의해 인덕션 코일에서 발생하는 자기장의 폐자로가 형성되어 인덕션 코일에서 발생되는 자기장의 손실을 최소화 할 수 있어, 발열체의 발열 효율 및 성능을 향상시킬 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 냉각수 히터를 나타낸 개략도 및 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 발열체들에 의해 폐자로가 형성된 것을 나타낸 개략도.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 발열체들이 결합된 형태 및 냉각수가 유동되는 형태를 나타낸 사시도.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 몸체를 하측에서 바라본 사시도 및 평면도.
도 12는 도 10에서의 몸체 하측에 보빈 커버가 결합된 상태를 나타낸 사시도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 히터를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 발열체들에 의해 폐자로가 형성된 것을 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 히터(1000)는, 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되는 몸체(100); 내부가 중공 형성되어 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되는 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되는 제1발열체(410); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일(300)을 기준으로 상기 제1발열체(410)와 대향되도록 배치되는 제2발열체(420); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일(300)의 중심축 방향 일측에 배치되는 제3발열체(430) 및 타측에 배치되는 제4발열체(440); 를 포함하며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(410), 제2발열체(420), 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)에 접촉되도록 유동된 후 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다.
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.
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 하단은 밀폐되게 형성되며 상단이 개방되게 형성되어, 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 실링부재(131)가 개재되어 접촉면이 밀폐되도록 할 수 있으며, 일례로 도시된 바와 같이 몸체(100)의 하단에 오목하게 실링부재 안치홈(130)을 형성하고 오링(O-ring)과 같은 실링부재(131)를 실링부재 안치홈(130)에 삽입한 후 몸체(100)와 하우징(200)을 결합하여 밀착되어 결합되는 부분이 밀폐되도록 할 수 있다.
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 밀착된 코일스프링 형태로 형성될 수 있으며, 상하방향을 중심으로 나선형으로 형성된 형태가 될 수 있다. 그리하여 인덕션 코일(300)은 전체적인 형상이 원통형으로 형성되어 개방된 양측이 상하방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고 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.
여기에서 인덕션 코일(300)에 의해 유도가열 될 수 있는 제1발열체(410), 제2발열체(420), 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)가 하우징(200)의 내부에 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1발열체(410)는 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되고, 제2발열체(420)는 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 인덕션 코일(300)을 기준으로 제1발열체(410)와 대향되도록 배치되며, 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)는 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 인덕션 코일(300)의 중심축 방향 일측과 타측에 배치되어 인덕션 코일(300)을 기준으로 제3발열체(430)와 제4발열체(440)가 대향되도록 배치될 수 있다. 즉, 발열체들(410,420,430,440)에 의해 인덕션 코일(300)의 내측과 외측이 모두 둘러싸인 형태가 되도록 발열체들이 배치될 수 있다. 그리고 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)는 원통형으로 형성되어 개방된 양측이 상하방향으로 배치될 수 있으며, 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)는 평판형태 또는 캡 형태 등과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 발열체들은 금속이나 자성체 등으로 형성되어 인덕션 코일(300)에 교류전류가 흐르면 발열체들에 와전류가 발생되어 발열체들이 가열될 수 있다.
또한, 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수는 상기 제1발열체(410), 제2발열체(420), 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)에 접촉되도록 유동된 후 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다. 즉, 입구 파이프를 통해 유입된 냉각수가 발열체들과 모두 접촉하면서 열교환된 후 출구 파이프를 통해 배출될 수 있도록 형성될 수 있으며, 이와 같은 형태로 냉각수 유로는 다양하게 형성될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 냉각수 히터는, 인덕션 코일을 감싸도록 배치되는 발열체에 의해 인덕션 코일에서 발생하는 자기장의 폐자로가 형성되어 인덕션 코일에서 발생되는 자기장의 손실을 최소화 할 수 있어, 발열체의 발열 효율 및 성능을 향상시킬 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 제3발열체(430)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)와 연결되도록 결합되며, 상기 제4발열체(440)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)와 연결되도록 결합될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 제3발열체(430)는 반경방향 내측이 제1발열체(410)에 결합되고 반경방향 외측이 제2발열체(420)에 결합되어, 제3발열체(430)에 의해 제1발열체(410)와 제2발열체(420)의 상단이 연결될 수 있다. 그리고 제4발열체(440)는 반경방향 내측이 제1발열체(410)에 결합되고 반경방향 외측이 제2발열체(420)에 결합되어, 제4발열체(440)에 의해 제1발열체(410)와 제2발열체(420)의 하단이 연결될 수 있다.
그리하여 도 6 내지 도 8과 같이 발열체들에 의해 인덕션 코일의 내측 및 외측이 완전히 감싸진 형태로 형성됨으로써, 폐자로가 형성되어 자기장이 외부로 손실되지 않도록 할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 발열체들이 결합된 형태 및 냉각수가 유동되는 형태를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 상기 제3발열체(430)에는 냉각수가 유입되는 유입유로(431) 및 냉각수가 배출되는 배출유로(432)가 형성되며, 상기 제4발열체(440)에는 냉각수가 통과될 수 있는 연통공이 형성될 수 있다.
즉, 유입되는 냉각수가 제3발열체(430)를 통과하여 제1발열체(410)와 접촉되며 유동될 수 있도록 유입유로(431)가 형성될 수 있고 제2발열체(420)와 접촉되며 유동된 냉각수가 제3발열체(430)를 통과할 수 있도록 배출유로(432)가 형성될 수 있다. 그리고 제1발열체(410)를 거친 냉각수가 제4발열체(440)를 통과할 수 있도록 제4발열체(440)에는 연통공이 형성될 수 있다.
이때, 냉각수가 상기 제1발열체(410)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되며 유동되고 냉각수가 상기 제2발열체(420)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되며 유동되도록, 상기 제3발열체(430)의 유입유로(431) 및 배출유로(432)가 형성되며 상기 제4발열체(440)의 연통공이 형성될 수 있다.
즉, 몸체(100)의 입구 파이프(110)를 통해 유입된 냉각수가 제3발열체(430)의 유입유로(431)를 통과해 제1발열체(410)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되면서 유동될 수 있도록 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 내측에 대응되는 위치에 제3발열체(430)의 유입유로(431)가 형성될 수 있다. 그리고 제1발열체(410)를 거친 냉각수가 제2발열체(420)쪽으로 유턴될 수 있도록 제4발열체(440)에는 냉각수가 통과될 수 있는 연통공이 형성될 수 있다. 또한, 제2발열체(420)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되면서 유동될 수 있도록 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 외측에 대응되는 위치에 제3발열체(430)의 배출유로(432)가 형성될 수 있다.
여기에서 상기 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)는 원통형으로 형성되어 양단이 개방되게 형성되고, 상기 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)의 개방된 양단에 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)가 결합되며, 상기 제3발열체(430)의 유입유로(431)는 제1발열체(410)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성되고 배출유로(432)는 제2발열체(420)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성될 수 있다.
즉, 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)는 원통형으로 형성되어 양단이 개방되게 형성될 수 있고 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치될 수 있으며, 제3발열체(430)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)의 개방된 상단에 결합되고 제4발열체(440)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)의 개방된 하단에 결합될 수 있다. 이때, 제3발열체(430)의 유입유로(431)는 유입되는 냉각수가 제1발열체(410)의 내측 및 외측으로 모두 유동될 수 있도록 제1발열체(410)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성될 수 있으며, 제2발열체(420)의 내측 및 외측으로 유동되는 냉각수가 제3발열체(430)의 배출유로(432)를 통해 배출될 수 있도록 배출유로(432)는 제2발열체(420)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성될 수 있다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 제1발열체(410)의 내측을 따라 유동되는 냉각수가 통과되도록 중앙 연통공(441)이 형성될 수 있다.
즉, 제1발열체(410)의 내측으로 유동되는 냉각수가 제4발열체(440)를 통과할 수 있도록 제4발열체(440)의 중앙에는 중앙 연통공(441)이 형성될 수 있다. 그리하여 제1발열체(410)의 내측을 따라 유동된 냉각수가 제4발열체(440)의 중앙 연통공(441)을 통과하여 제4발열체(440)의 외측을 따라 유동된 후 제2발열체(420)의 외측으로 유동되도록 할 수 있다. 이때, 제1발열체(410)의 외측 및 인덕션 코일(300)의 내측 사이로 유동되는 냉각수는 제4발열체(440)의 내측을 따라 유동된 후 제2발열체(420)의 내측 및 인덕션 코일(300)의 외측 사이로 유동될 수 있다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 제1발열체(410)에 결합된 부분에 인접하여 내측 연통공(442)이 형성될 수 있다.
즉, 제1발열체(410)의 외측 및 인덕션 코일(300)의 내측 사이로 유동된 냉각수의 일부가 상기 내측 연통공(442)을 통과하여 제4발열체(440)의 외측을 따라 유동되고 나머지 냉각수가 제4발열체(440)의 내측을 따라 유동되도록 할 수 있다. 이때, 제4발열체의 내측 연통공(442)은 반경방향으로 제1발열체(410)와 인덕션 코일(300)의 사이에 해당되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 제2발열체(420)에 결합된 부분에 인접하여 외측 연통공(422)이 형성될 수 있다.
즉, 제4발열체(440)의 내측을 따라 유동되는 냉각수의 일부가 제4발열체(440)의 외측 연통공(443)을 통과하여 제2발열체(420)의 외측으로 유동되도록 하고 나머지 냉각수가 제2발열체(420)의 내측과 인덕션 코일(300)의 외측 사이로 유동되도록 할 수 있다. 이때, 제4발열체의 외측 연통공(443)은 반경방향으로 제2발열체(420)와 인덕션 코일(300)의 사이에 해당되는 위치에 형성될 수 있다.
그리하여 상기한 바와 같이 제4발열체(440)에 내측 연통공(442) 또는 외측 연통공(443)이 형성됨으로써, 냉각수가 유턴되면서 발생하는 압력강하를 줄이거나 압력강하 정도를 조절할 수도 있어 보다 효율적인 냉각수 유동을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제4발열체(440)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)에 결합된 반대방향으로 볼록하게 곡면 형태로 형성될 수 있다.
즉, 제4발열체(440)의 주변을 지나는 냉각수가 보다 원활하게 유동되어 유턴될 수 있도록 제4발열체(440)는 아래쪽으로 볼록하게 형성될 수 있다. 그리하여 제4발열체(440)는 아래쪽으로 볼록한 도너츠 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제4발열체(440)는 인덕션 코일(300)의 하단에서 이격되어 배치될 수 있다.
즉, 제4발열체(440)의 내측면인 상면이 인덕션 코일(300)의 하단에서 이격되도록 배치되어, 제1발열체(410)의 외측 및 인덕션 코일(300)의 내측 사이로 유동된 냉각수가 상기 제4발열체(440)의 내측을 따라 유동된 후 제2발열체(420)의 내측과 인덕션 코일(300)의 외측 사이로 유동되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제3발열체(430)의 외경이 제2발열체(420)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 제3발열체(430)의 외경이 제2발열체(420)의 외경보다 크게 형성됨으로서, 발열체들을 조립한 후 제2발열체(420)의 외측보다 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 제3발열체(430)의 바깥쪽 부분을 몸체(100)에 결합하여 고정하기 용이하도록 할 수 있다.
또한, 상기 제4발열체(440)에는 지지돌기(444)가 돌출 형성되어, 상기 지지돌기(444)에 의해 제4발열체(440)가 하우징(200)에서 이격되도록 지지되도록 할 수 있다.
즉, 제4발열체(440)의 하면에서 아래쪽으로 지지돌기(444)가 돌출 형성되어 제4발열체(440)의 하면이 하우징(200)의 내측 바닥면에서 이격되도록 지지될 수 있으며, 이에 따라 제4발열체(440)와 결합된 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)가 안정적으로 지지될 수 있으며 인덕션 코일(300) 및 제3발열체(300)도 안정적으로 지지될 수 있다. 그리고 지지돌기(444)에 의해 제4발열체(440)의 하면과 하우징(200)의 내측 바닥면 사이에 냉각수 유로가 형성될 수 있다.
그리고 인덕션 코일(300)은 상단이 제3발열체(430)에 결합되어 결합된 상단 둘레가 밀폐될 수 있다. 이때, 인덕션 코일(300)의 상단은 제3발열체(430)에 형성된 유입유로(431)와 배출유로(432)의 사이를 구획하도록 배치되어, 유입유로(431)를 통해 유입된 냉각수가 인덕션 코일(300)의 상단으로는 통과되지 못하고 인덕션 코일(300)의 하단을 통해서만 냉각수가 통과될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 상측에서 바라보았을 때, 몸체(100)의 입구 파이프(110)에 연결되는 유입유로(431)는 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 내측에 형성되고 출구 파이프(120)에 연결되는 배출유로(432)는 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 구성될 수 있다.
또한, 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되는 원통형의 보빈(600)을 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 보빈(600)은 개방된 상단이 제3발열체(430)의 하면에 결합 상단 둘레가 밀폐되고, 보빈(600)의 개방된 하단은 제4발열체(440)의 상면에서 이격되도록 형성되어, 보빈(600)의 하단과 제4발열체(440)의 상면 사이로 냉각수가 통과할 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 보빈(600)의 하단에는 복수개의 지지부(610)가 형성되어 지지부(610)가 하우징(200)의 바닥면에 지지될 수 있으며, 지지부(610)에는 결합홈(611)들이 형성되어 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)의 하단이 결합홈(611)에 삽입되도록 결합될 수 있다.
여기에서 제4발열체(440)는 보빈(600)의 지지부(610)와의 간섭 없이 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)에 결합될 수 있도록, 도시된 바와 같이 복수개의 조각으로 형성되어 분리형으로 형성될 수 있다. 이외에도 제4발열체(440)는 복수개의 조각들이 연결된 하나의 일체형으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)을 감싸도록 배치되며, 상기 보빈(600)에 결합되는 코일 커버(620)를 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 보빈(600)의 상측에 결합되는 보빈 커버(630)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 보빈 커버(630)는 몸체(100)에 결합될 수 있으며, 보빈(600)의 상측에는 제3발열체(430)가 배치되므로 제3발열체(430)를 관통하여 보빈(600)의 상단이 보빈 커버(630)에 결합되거나 보빈(600)이 제3발열체(430)에 결합되고 제3발열체(430)가 보빈 커버(630)에 결합될 수도 있다.
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.
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
130 : 실링부재 안치홈 131 : 실링부재
200 : 하우징
300 : 인덕션 코일
410 : 제1발열체(내측 발열체)
420 : 제2발열체(외측 발열체)
430 : 제3발열체(상부 발열체)
431 : 유입유로 432 : 배출유로
440 : 제4발열체(하부 발열체)
441 : 중앙 연통공 442 : 내측 연통공
443 : 외측 연통공 444 : 지지돌기
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

Claims (12)

  1. 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되는 몸체(100);
    내부가 중공 형성되어 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되는 하우징(200);
    상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300);
    상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되는 제1발열체(410);
    상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일(300)을 기준으로 상기 제1발열체(410)와 대향되도록 배치되는 제2발열체(420);
    상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되며, 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되되 상기 인덕션 코일(300)의 중심축 방향 일측에 배치되는 제3발열체(430) 및 타측에 배치되는 제4발열체(440); 를 포함하며,
    상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(410), 제2발열체(420), 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)에 접촉되도록 유동된 후 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3발열체(430)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)와 연결되도록 결합되며,
    상기 제4발열체(440)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)와 연결되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3발열체(430)에는 냉각수가 유입되는 유입유로(431) 및 냉각수가 배출되는 배출유로(432)가 형성되며,
    상기 제4발열체(440)에는 냉각수가 통과될 수 있는 연통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  4. 제3항에 있어서,
    냉각수가 상기 제1발열체(410)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되며 유동되고 냉각수가 상기 제2발열체(420)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되며 유동되도록, 상기 제3발열체(430)의 유입유로(431) 및 배출유로(432)가 형성되며 상기 제4발열체(440)의 연통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)는 원통형으로 형성되어 양단이 개방되게 형성되고, 상기 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)의 개방된 양단에 제3발열체(430) 및 제4발열체(440)가 결합되며,
    상기 제3발열체(430)의 유입유로(431)는 제1발열체(410)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성되고 배출유로(432)는 제2발열체(420)의 내측 및 외측에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제4발열체(440)에는 제1발열체(410)의 내측을 따라 유동되는 냉각수가 통과되도록 중앙 연통공(441)이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제4발열체(440)에는 제1발열체(410)에 결합된 부분에 인접하여 내측 연통공(422)이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제4발열체(440)에는 제2발열체(420)에 결합된 부분에 인접하여 외측 연통공(422)이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제4발열체(440)는 제1발열체(410) 및 제2발열체(420)에 결합된 반대방향으로 볼록하게 곡면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제4발열체(440)는 인덕션 코일(300)의 하단에서 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제3발열체(430)의 외경이 제2발열체(420)의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제4발열체(440)에는 지지돌기(444)가 돌출 형성되어, 상기 지지돌기(444)에 의해 제4발열체(440)가 하우징(200)에서 이격되도록 지지되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
KR1020150139544A 2015-10-05 2015-10-05 냉각수 히터 KR102368138B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150139544A KR102368138B1 (ko) 2015-10-05 2015-10-05 냉각수 히터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150139544A KR102368138B1 (ko) 2015-10-05 2015-10-05 냉각수 히터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170040495A KR20170040495A (ko) 2017-04-13
KR102368138B1 true KR102368138B1 (ko) 2022-03-02

Family

ID=58579777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150139544A KR102368138B1 (ko) 2015-10-05 2015-10-05 냉각수 히터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102368138B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001203069A (ja) 2000-01-21 2001-07-27 Hitachi Hometec Ltd 電磁誘導加熱装置
JP2011238449A (ja) 2010-05-10 2011-11-24 Kame Takeharu 電磁誘導加熱装置及びそれを用いた暖房・給湯装置
KR101192976B1 (ko) 2012-05-03 2012-10-23 곽영진 전자기 유도 진공 가열 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310264A (ja) * 1993-04-28 1994-11-04 Miyaden:Kk 高周波誘導加熱装置の変流器
KR20110075118A (ko) 2009-12-28 2011-07-06 한라공조주식회사 차량용 잉여전력 소진장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001203069A (ja) 2000-01-21 2001-07-27 Hitachi Hometec Ltd 電磁誘導加熱装置
JP2011238449A (ja) 2010-05-10 2011-11-24 Kame Takeharu 電磁誘導加熱装置及びそれを用いた暖房・給湯装置
KR101192976B1 (ko) 2012-05-03 2012-10-23 곽영진 전자기 유도 진공 가열 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170040495A (ko) 2017-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102478729B1 (ko) 냉각수 히터
KR102381086B1 (ko) 냉각수 히터
KR102413769B1 (ko) 냉각수 히터
KR20130099462A (ko) 냉각수 가열식 히터
KR102411276B1 (ko) 냉각수 히터
KR101827252B1 (ko) 확장성을 갖는 히팅 모듈이 일체로 형성된 소형 자기유도가열 보일러
JP2017045792A (ja) コイル装置
JP6173932B2 (ja) 熱電発電装置
KR102416191B1 (ko) 냉각수 히터
KR102415658B1 (ko) 전기차량의 냉각수 가열장치
KR20180109170A (ko) 냉각수 유도가열 히터
KR102587588B1 (ko) 냉각수 히터
KR102352057B1 (ko) 냉각수 히터
KR102368138B1 (ko) 냉각수 히터
KR20170035038A (ko) 냉각수 히터
KR102352084B1 (ko) 냉각수 히터
KR102408704B1 (ko) 냉각수 히터
US20200269657A1 (en) Vehicle induction heater
KR20210029573A (ko) 차량용 냉각수 히터
US11040598B2 (en) Induction heater and method for controlling overheating of induction heater
CN102202435B (zh) 带冷却腔的电磁加热装置
KR100749043B1 (ko) 고주파 유도가열 보일러장치
CN109980834B (zh) 用于车用电机的冷却结构
KR102544509B1 (ko) 냉각수 히터
KR102368141B1 (ko) 냉각수 히터

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant