KR102587584B1 - 냉각수 히터 - Google Patents

냉각수 히터 Download PDF

Info

Publication number
KR102587584B1
KR102587584B1 KR1020170015586A KR20170015586A KR102587584B1 KR 102587584 B1 KR102587584 B1 KR 102587584B1 KR 1020170015586 A KR1020170015586 A KR 1020170015586A KR 20170015586 A KR20170015586 A KR 20170015586A KR 102587584 B1 KR102587584 B1 KR 102587584B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coolant
heating element
header
heat transfer
upper header
Prior art date
Application number
KR1020170015586A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180090573A (ko
Inventor
김준수
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 KR1020170015586A priority Critical patent/KR102587584B1/ko
Publication of KR20180090573A publication Critical patent/KR20180090573A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102587584B1 publication Critical patent/KR102587584B1/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
    • B60H1/2218—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters controlling the operation of 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
    • B60H1/22—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/02—Casings; Cover lids; Ornamental panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/12—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
    • F24H9/13—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
    • F24H9/139—Continuous flow heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
    • F24H9/2028—Continuous-flow 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
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2268—Constructional features
    • B60H2001/2278—Connectors, water supply, housing, mounting brackets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2250/00—Electrical heat generating means
    • F24H2250/08—Induction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 몸체; 상기 몸체의 일측에 결합된 하우징; 상기 몸체와 하우징의 결합에 의해 형성된 내부 공간에 구비된 발열체; 상기 내부 공간의 상단과 하단에서 이격되고 높이방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 몸체에 결합되어 상기 발열체의 양단을 지지하는 상부 헤더 및 하부 헤더; 및 상기 발열체가 가열되거나 가열되지 않도록 제어하는 제어부(700); 를 포함하여 이루어지며, 상기 제어부에는 발열체가 가열되거나 가열되지 않도록 하는 전류의 공급을 제어하는 전자 소자가 구비되되, 상기 전자 소자는 상부 헤더 및 하부 헤더 중 어느 하나 이상에 대응되는 위치에 배치되어 몸체의 타측에 접촉되도록 구성되어, 발열체의 과열 시 발생된 열을 몸체를 통해 빠르게 전자 소자에 전달하여 전자 소자가 사용 온도를 초과하도록 만들어 전자 소자를 소손시킴으로서 발열체가 가열되지 않도록 하여, 안전장치의 고장 시에도 발열체의 과열을 방지할 수 있어 화재를 방지할 수 있는 냉각수 히터에 관한 것이다.

Description

냉각수 히터 {Cooling-water heater}
본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 발열체가 가열되어 냉각수를 가열하도록 구성된 냉각수 히터에 있어서 발열체의 과열을 방지하여 화재를 방지할 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 냉각수 히터는 발열체의 과열을 방지하기 위해 하드웨어 또는 소프트웨어로 안전장치가 마련되어 있는데, 안전장치의 고장 시 발열체의 과열을 방지할 수 없어 냉각수 히터 자체 및 주변 부품들에 화재를 일으킬 수 있는 문제점이 있다.
KR 2011-0075118 A1 (2011.07.06)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발열체가 가열되어 냉각수를 가열하는 냉각수 히터에 있어서 발열체의 과열을 방지할 수 있는 안전장치에 고장이 발생한 경우에도 발열체의 과열을 방지할 수 있는 냉각수 히터를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 히터(1000)는, 몸체(100); 상기 몸체(100)의 일측에 결합된 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에 구비된 발열체(310); 상기 내부 공간의 상단과 하단에서 이격되고 높이방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 몸체(100)에 결합되어 상기 발열체(310)의 양단을 지지하는 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500); 및 상기 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 제어하는 제어부(700); 를 포함하여 이루어지며, 상기 제어부(700)에는 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 하는 전류의 공급을 제어하는 전자 소자(730)가 구비되되, 상기 전자 소자(730)는 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500) 중 어느 하나 이상에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에는 상면 또는 하면에서 돌출 형성되어 일측이 중앙부(C)에 연결되고 타측이 몸체(100)와 접촉되도록 제1열전달부재(401, 501)가 형성되며, 상기 전자 소자(730)는 상기 제1열전달부재(401, 501)에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에는 상측 또는 하측으로 연장 형성되어 상기 제1열전달부재(401, 501)에 결합되어 있으며 상기 몸체(100)에 접촉되도록 제2열전달부재(402, 502)가 형성되며, 상기 전자 소자(730)는 상기 제2열전달부재(402, 502)에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2열전달부재(402, 502)에는 관통공(402a, 502a)이 형성되고 몸체(100)에는 결합공(100a)이 형성되어, 상기 관통공(402a, 502a)을 통해 결합공(100a)에 체결된 체결수단(100b)에 의해 상기 제2열전달부재(402, 502)가 몸체(100)에 밀착되어 결합될 수 있다.
또한, 파이프 형태로 형성되어 개방된 양단이 상기 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)에 의해 지지되도록 결합된 보빈(600); 및 상기 보빈(600)의 외측에 권취되며 제어부(700)에 연결된 인덕션 코일(300); 을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전자 소자(730)는 스위칭 소자 또는 커패시터일 수 있다.
또한, 상기 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)에는 상하를 관통하는 냉각수 배출공(410)과 냉각수 유입공(510)이 형성되며, 상기 하부 헤더(500)의 하측 공간으로 유입된 냉각수는 발열체(310)와 접촉되며 열교환되도록 상측 방향으로 유동되어 상기 상부 헤더(400)의 상측을 통과하여 냉각수가 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다.
또한, 냉각수가 배출되는 출구 파이프(220)는 냉각수 유로의 최상단에 형성될 수 있다.
본 발명의 냉각수 히터는 발열체의 과열을 방지하는 안전장치의 고장 시에도 히터의 과열을 방지할 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 5 및 도 6은 본 발명에 따른 상부 헤더, 하부 헤더, 보빈, 인덕션 코일 및 발열체의 결합구조를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 7은 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 단면도.
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 5 및 도 6은 본 발명에 따른 상부 헤더, 하부 헤더, 보빈, 인덕션 코일 및 발열체의 결합구조를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이며, 도 7은 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 히터(1000)는, 냉각수 히터(1000)는, 몸체(100); 상기 몸체(100)의 일측에 결합된 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에 구비된 발열체(310); 상기 내부 공간의 상단과 하단에서 이격되고 높이방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 몸체(100)에 결합되어 상기 발열체(310)의 양단을 지지하는 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500); 및 상기 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 제어하는 제어부(700); 를 포함하여 이루어지며, 상기 제어부(700)에는 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 하는 전류의 공급을 제어하는 전자 소자(730)가 구비되되, 상기 전자 소자(730)는 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500) 중 어느 하나 이상에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉되도록 형성될 수 있다.
우선, 몸체(100)는 발열체(310), 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)가 내부에 구비될 수 있도록 내부 공간을 형성하며 냉각수가 유동될 수 있는 공간을 형성하는 일부분으로써, 일례로 도시된 바와 같이 일측 측면이 안쪽으로 오목하게 형성될 수 있다.
하우징(200)은 몸체(100)의 일측에 결합되어, 몸체(100)에 접하는 테두리 부분이 밀폐되도록 몸체(100)에 결합될 수 있다. 이때, 하우징(200)은 몸체(100)와 마주보는 측면이 개방된 용기 형태로 형성되어 일측 측면이 안쪽으로 오목하게 형성될 수 있다. 그리고 일례로 하우징(200)에는 하측에 입구 파이프(210)가 형성되고 상측에 출구 파이프(220)가 형성될 수 있다. 또한, 내부에 형성된 공간에는 상기한 바와 같이 발열체(310), 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)가 내부에 구비될 수 있다. 그리하여 몸체(100)쪽의 공간에 발열체(310)의 일부가 배치되고 하우징(200)쪽의 공간에 발열체(310)의 나머지 부분이 배치될 수 있다.
발열체(310)는 가열되어 열을 발생시킬 수 있는 부분이며, 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에 구비될 수 있다. 그리고 발열체(310)는 일례로 원통형으로 형성되어 상하 양단이 개방되게 형성될 수 있다. 또한, 발열체(310)는 몸체(100) 및 하우징(200)과 직접적으로 접촉되지 않도록 내부 공간에 이격되어 배치될 수 있으며, 이하에 설명할 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)에 의해 몸체(100) 또는 하우징(200)에 결합되어 고정될 수 있다.
상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)는 발열체(310)를 고정하기 위한 것으로, 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)는 서로 높이방향으로 이격되어 배치되어 몸체(100)에 결합되거나 몸체(100) 및 하우징(200)에 모두 결합되어 고정될 수 있다. 이때, 상부 헤더(400)에는 냉각수가 통과될 수 있도록 상하면을 관통하는 냉각수 배출공(410)이 형성되고, 하부 헤더(500)에는 냉각수가 통과될 수 있도록 상하면을 관통하는 냉각수 유입공(510)이 형성될 수 있다. 또한, 상부 헤더(400)는 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 형성된 내부 공간의 상단에서 하측으로 이격된 위치에 배치되며, 하부 헤더(500)는 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 형성된 내부 공간의 하단에서 상측으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 또한, 상부 헤더(400)는 높이방향으로 출구 파이프(220)의 하측에 배치될 수 있으며, 하부 헤더(500)는 높이방향으로 입구 파이프(210)의 상측에 배치될 수 있다. 또한, 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)는 판형으로 형성되어 수평으로 놓인 형태로 배치될 수 있으며, 서로 나란하게 배치될 수 있다.
그리하여 하우징(200)의 하측에 형성된 입구 파이프(210)를 통해 유입된 냉각수는 하부 헤더(500)의 하측 공간인 입구측 탱크부(A1)를 통해 하부 헤더(500)에 형성된 냉각수 유입공(510)을 통과하여 상측으로 유동되고 발열체(310)의 주변을 통해 상측으로 상측으로 유동되면서 발열체(310)와 냉각수 간에 열교환이 일어나고, 이후 상부 헤더(400)에 형성된 냉각수 배출공(410)을 통과하여 상부 헤더(400)의 상측 공간인 출구측 탱크부(A2)를 통해 하우징(200)의 상측에 형성된 출구 파이프(220)를 통해 외부로 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다.
제어부(700)는 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 제어하는 역할을 한다. 그리고 제어부(700)는 몸체(100)의 타측에 형성될 수 있으며, 일례로 도시된 바와 같이 하우징(200)이 결합되는 몸체(100)의 반대측에 제어부(700)가 형성될 수 있다. 또한, 제어부(700)에는 전자 소자(730)가 구비되며, 전자 소자(730)는 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 하는 전류의 공급을 제어하는 역할을 할 수 있다. 그리고 전자 소자(730)는 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500) 중 어느 하나 이상에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉되어 있도록 구성될 수 있다. 즉, 일례로 도시된 바와 같이 제어부(700)의 기판(720)에 전자 소자(730)들이 배치되어 결합되어 있으며, 전자 소자(730)이 몸체(100)쪽을 향하도록하여 기판(720)이 몸체에 고정됨으로써 전자 소자(730)가 몸체(100)에 밀착되어 접촉된 상태로 유지될 수 있다. 또한, 전자 소자(730)들 중 어느 하나 또는 일부가 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)가 있는 위치에 배치될 수 있으며, 모든 전자 소자(730)들이 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)가 있는 위치에 배치될 수도 있다. 또한, 제어부(700)는 몸체(100)의 타측에 오목하게 형성된 부분에 기판(720)이 안치되어 고정될 수 있으며, 기판(720)에는 전자 소자(730)들이 결합될 수 있다. 그리고 몸체(100) 타측을 덮어 밀폐할 수 있도록 제어부 커버(740)가 결합될 수 있다.
여기에서 발열체(310)의 과열 온도보다 전자 소자(730)의 사용 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 발열체의 과열 시 발생된 열을 몸체(100)를 통해 전자 소자(730)에 전달하여 전자 소자(730)의 온도가 사용 온도를 초과하도록 만들어 의도적으로 전자 소자(730)를 소손시킬 수 있도록 하는 것이다.
그리하여 발열체의 과열에 의해 전자 소자가 소손되면 더 이상 발열체를 가열시킬 수 없다. 즉, 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500) 중 어느 하나 이상과 몸체(100)가 발열체(310)와 전자 소자(730)간의 열전달이 원활하게 이루어지도록 하는 역할을 하여, 발열체의 온도가 화재를 발생시킬 만한 온도에 이르기 전에 전자 소자가 그 사용 온도를 초과하도록 함으로써 모든 안전장치의 고장 시에도 발열체의 과열을 방지할 수 있어 화재를 방지할 수 있다.
또한, 상기 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에는 상면 또는 하면에서 돌출 형성되어 일측이 중앙부(C)에 연결되고 타측이 몸체(100)와 접촉되도록 제1열전달부재(401, 501)가 형성되며, 상기 전자 소자(730)는 상기 제1열전달부재(401, 501)에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉되도록 형성될 수 있다.
일례로 도시된 바와 같이 상부 헤더(400)는 상면에서 상측으로 돌출된 형태로 제1열전달부재(401)가 형성될 수 있으며, 이때 제1열전달부재(401)는 길이 방향으로 특정한 두께를 갖도록 형성되며 높이 방향 및 폭 방향으로 연장 형성되어 일측이 상부 헤더(400)의 중앙부(C)에 연결되어 있도록 형성되며 타측이 몸체(100)와 접촉되도록 형성될 수 있다. 여기에서 상부 헤더(400)의 중앙부(C)는 높이 방향으로 길게 배치된 발열체(310)의 중심축에 대응되는 위치가 될 수 있으며, 상부 헤더(400)는 중앙부(C)에서 방사형으로 연결부들이 형성되어 발열체(310)가 연결부들에 접촉되도록 결합되어 있을 수 있다. 또한, 하부 헤더(400)는 상부 헤더(500)와 상하 대칭인 형태로 제1열전달부재(501)가 형성될 수 있다. 그리고 제1열전달부재(401, 501)는 상기 도시된 형태 이외에도 발열체(310)의 열을 전자 소자(730)가 배치된 부분의 몸체(100)쪽으로 빠르게 전달할 수 있는 형태로 다양하게 형성될 수 있다.
그리하여 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에 형성된 제1열전달부재(401, 501)를 통해 발열체(310)에서 발생된 열을 전자 소자(730)가 접촉된 부분의 몸체(100)쪽으로 빠르게 전달할 수 있어, 발열체의 과열 시 전자 소자를 소손시켜 발열체가 더 이상 가열되지 않도록 함으로써 다른 주변의 부품들의 소손 및 화재를 방지할 수 있다.
또한, 상기 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에는 상측 또는 하측으로 연장 형성되어 상기 제1열전달부재(401, 501)에 결합되어 있으며 상기 몸체(100)에 접촉되도록 제2열전달부재(402, 502)가 형성되며, 상기 전자 소자(730)는 상기 제2열전달부재(402, 502)에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉되도록 형성될 수 있다.
일례로 도시된 바와 같이 상부 헤더(400)에는 상측으로 돌출된 형태로 제2열전달부재(402)가 형성될 수 있으며, 이때 제2열전달부재(402)는 폭 방향으로 특정한 두께를 갖도록 형성되며 높이 방향 및 길이 방향으로 연장 형성되어 하측이 상부 헤더(400)의 일측 단부에 연결되어 있고 폭 방향 일측이 제1열전달부재(401)에 연결되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2열전달부재(402)는 폭 방향 타측이 몸체(100)와 접촉되도록 형성될 수 있다. 여기에서 일례로 상기 제1열전달부재(401)는 수평 형태로 배치된 상부 헤더(400)와 일체로 형성될 수 있으며, 제2열전달부재(402) 역시 일체로 형성될 수도 있다. 또한, 하부 헤더(400)는 상부 헤더(500)와 상하 대칭인 형태로 제2열전달부재(502)가 형성될 수 있다. 그리고 제2열전달부재(402, 502)는 상기 도시된 형태 이외에도 발열체(310)의 열을 전자 소자(730)가 배치된 부분의 몸체(100)쪽으로 빠르게 전달할 수 있는 형태로 다양하게 형성될 수 있다.
그리하여 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에 형성된 제2열전달부재(402, 502)를 통해 발열체(310)에서 발생된 열을 전자 소자(730)가 접촉된 부분의 몸체(100)쪽으로 빠르게 전달할 수 있으며, 제2열전달부재(402, 502)에 의해 몸체(100)와 접촉되어 열을 전달할 수 있는 면적이 넓어지므로 전자 소자(730)의 배치를 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 제2열전달부재(402, 502)에는 관통공(402a, 502a)이 형성되고 몸체(100)에는 결합공(100a)이 형성되어, 상기 관통공(402a, 502a)을 통해 결합공(100a)에 체결된 체결수단에 의해 상기 제2열전달부재(402, 502)가 몸체(100)에 밀착되어 결합될 수 있다.
즉, 상부 헤더(400)를 예로 설명하면, 도 6 및 도 7과 같이 제2열전달부재(402)는 폭 방향으로 양면을 관통하는 관통공(402a)이 형성되고 관통공(402a)에 대응되는 위치에 몸체(100)에는 결합공(100a)이 형성되어, 볼트 등의 체결수단(100b)을 이용해 체결수단(100b)이 관통공(402a)을 통과해 결합공(100a)에 결합되도록 함으로써 제2열전달부재(402)가 몸체(100)에 밀착되어 결합될 수 있다. 그리고 하부 헤더(500)도 상부 헤더(400)와 마찬가지 형태로 결합될 수 있다.
그리하여 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)의 제2열전달부재(402, 502)와 몸체(100)와의 열전달이 빠르게 일어날 수 있으며, 또한, 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)가 몸체(100)에 결고하게 결합되어 고정될 수 있다.
또한, 파이프 형태로 형성되어 개방된 양단이 상기 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)에 의해 지지되도록 결합된 보빈(600); 및 상기 보빈(600)의 외측에 권취되며 제어부(700)에 연결된 인덕션 코일(300); 을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명의 냉각수 히터(1000)는 일례로 인덕션 코일(300)에 의해 발열체(310)가 유도가열될 수 있는 인덕션 코일(300)을 포함한 인덕션 히터일 수 있다. 그리하여 전자 소자(730)는 인덕션 코일(300)로 공급되는 전류를 제어하도록 구성될 수 있다. 이때, 인덕션 코일(300)이 권취되도록 보빈(600)이 구비될 수 있으며, 보빈(600)은 원통형 파이프 형태로 형성되어 개방된 양단이 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)에 의해 지지되어 결합될 수 있다. 그리고 전기적인 절연 재질의 원통형으로 형성된 원통부(610)의 개방된 양단이 높이방향을 향하도록 배치되어 양단이 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)에 결합될 수 있다. 그리하여 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500) 사이에 보빈(600)이 개재되어 상하로 밀착되도록 결합될 수 있으며, 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)에 의해 보빈(600)이 지지되도록 결합되어 보빈이 상하로 움직이지 않도록 고정될 수 있다. 또한, 인덕션 코일(300)은 보빈(600)의 외측에 감긴 형태로 형성될 수 있으며, 복수회 권취되어 밀착된 코일스프링 형태로 형성될 수 있다. 그리고 인덕션 코일(300)은 코일의 권취된 부분에서 연장 형성된 연장선들이 몸체(100)를 관통해 제어부(700)쪽으로 인출되도록 형성될 수 있으며, 인출된 연장선들은 몸체(100)의 타측에 형성된 제어부(700)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 인덕션 코일(300)의 연장선들이 몸체(100)를 관통하는 부분에는 와이어 씰링과 같은 실링부재를 이용해 연장선들이 관통되는 부분이 밀폐되도록 할 수 있다.
또한, 상기 전자 소자(730)는 스위칭 소자 또는 커패시터일 수 있다.
즉, 전자 소자(730)는 인덕션 코일(300)로 공급되는 교류 전류를 스위칭하여 제어할 수 있는 스위칭 소자이거나 전류의 공급을 제어할 수 있는 커패시터가 될 수도 있으며, 이외에도 인덕션 코일(300)의 작동을 제어할 수 있는 다양한 전자 소자가 사용될 수 있다.
또한, 상기 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)에는 상하를 관통하는 냉각수 배출공(410)과 냉각수 유입공(510)이 형성되며, 상기 하부 헤더(500)의 하측 공간으로 유입된 냉각수는 발열체(310)와 접촉되며 열교환되도록 상측 방향으로 유동되어 상기 상부 헤더(400)의 상측을 통과하여 냉각수가 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 상부 헤더(400)에는 상하 양면을 관통하도록 복수의 냉각수 배출공(410)들이 형성될 수 있으며, 하부 헤더(500)에는 상하 양면을 관통하도록 복수의 냉각수 유입공(510)들이 형성될 수 있다. 그리고 상기 하부 헤더(500)의 하측 공간인 입구측 탱크부(A1)쪽으로 유입된 냉각수는 상측으로 유동되어 발열체(310)의 주변을 통과해 상부 헤더(400)의 상측 공간인 출구측 탱크부(A2)를 통해 외부로 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다. 여기에서 상부 헤더(400)에 형성된 냉각수 배출공(410)들 또는 냉각수 유입공(510)들로 인해 수평 형태로 배치된 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)를 통해 몸체(100)쪽으로의 열전달이 줄어들 수 있으므로, 발열체(310)에서 발생되는 열을 제1열전달부재(401, 501)와 제2열전달부재(402, 502)를 통해 빠르게 몸체(100)로 전달할 수 있다.
또한, 냉각수가 배출되는 출구 파이프(220)는 냉각수 유로의 최상단에 형성될 수 있다.
즉, 발열체에 의해 냉각수가 가열되어 발생할 수 있는 기포가 냉각수의 흐름을 따라 부력이 작용하는 방향으로 유동되어 냉각수와 함께 원활하게 배출될 수 있어 냉각수의 기포 배출성이 향상되므로, 출구측 탱크부(A2)가 형성된 몸체(100)의 상부측에 기포가 차있지 않을 수 있어 상부 헤더(400) 및 몸체(100) 상부측의 이상 과열을 방지할 수 있어 보다 정확한 발열체의 과열 방지 기능을 할 수 있다.
그리고 상기 몸체(100)에는 오목한 내측면에 수평방향으로 오목하게 가이드 홈(110)이 형성되어, 상기 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)가 가이드 홈(110)을 따라 삽입되어 결합될 수 있어 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)를 몸체(100)에 용이하게 결합하여 고정되도록 할 수 있다. 또한, 상기 하우징(200)에는 오목한 내측면에 수평방향으로 오목하게 고정 홈(230)이 형성되어, 상기 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)가 고정 홈(230)에 삽입되어 결합될 수 있다. 또한, 몸체(100)는 오목하게 형성된 내면 중 폭방향 면에서 돌출되어 인덕션 코일(300)을 지지할 수 있도록 지지부(120)가 형성될 수 있으며, 하우징(200)은 높이방향으로 길게 형성되어 상하 양단이 막힌 관 형태를 수직으로 반으로 자른 형태로 형성되어 입구 파이프와 출구 파이프가 형성될 수 있다. 또는 입구 파이프와 출구 파이프는 몸체에 형성될 수도 있다. 또한, 발열체(310)는 인덕션 코일(300)에 의해 유도가열 될 수 있도록 원통형의 금속이나 자성체 등으로 형성될 수 있으며, 인덕션 코일(300)에 교류전류가 흐르면 발열체(310)가 가열되도록 구성될 수 있다. 또한, 발열체(310)는 보빈(600)의 내측 또는 외측에 배치되어 인덕션 코일(300)과 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 발열체(310)는 인덕션 방식에 의해 발열이 잘 될 수 있도록 투자율이 매우 큰 페라이트계 물질로 형성될 수 있으며, 페라이트계 물질로는 일례로 스테인레스 스틸 중 STS430이 될 수 있다. 그리고 발열체(310)는 인덕션 코일(300)보다 전기 저항력이 높은 물질로 형성될 수 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
100a : 결합공 100b : 체결수단
110 : 가이드 홈 120 : 지지부
200 : 하우징
210 : 입구 파이프 220 : 출구 파이프
230 : 고정 홈
300 : 인덕션 코일 310 : 발열체
400 : 상부 헤더
401 : 제1열전달부재 402 : 제2열전달부재
402a : 관통공 410 : 냉각수 배출공
C : 중앙부
500 : 하부 헤더
501 : 제1열전달부재 502 : 제2열전달부재
502a : 관통공 510 : 냉각수 유입공
C : 중앙부
600 : 보빈
610 : 원통부
700 : 제어부 720 : 기판
730 : 전자 소자 740 : 제어부 커버
A1 : 입구측 탱크부 A2 : 출구측 탱크부

Claims (8)

  1. 몸체(100);
    상기 몸체(100)의 일측에 결합된 하우징(200);
    상기 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에 구비된 발열체(310);
    상기 내부 공간의 상단과 하단에서 이격되고 높이방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 몸체(100)에 결합되어 상기 발열체(310)의 양단을 지지하는 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500); 및
    상기 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 제어하는 제어부(700); 를 포함하여 이루어지며,
    상기 제어부(700)에는 발열체(310)가 가열되거나 가열되지 않도록 하는 전류의 공급을 제어하는 전자 소자(730)가 구비되되, 상기 전자 소자(730)는 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500) 중 어느 하나 이상에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에는 상면 또는 하면에서 돌출 형성되어 일측이 중앙부(C)에 연결되고 타측이 몸체(100)와 접촉되도록 제1열전달부재(401, 501)가 형성되며,
    상기 전자 소자(730)는 상기 제1열전달부재(401, 501)에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 헤더(400) 또는 하부 헤더(500)에는 상측 또는 하측으로 연장 형성되어 상기 제1열전달부재(401, 501)에 결합되어 있으며 상기 몸체(100)에 접촉되도록 제2열전달부재(402, 502)가 형성되며,
    상기 전자 소자(730)는 상기 제2열전달부재(402, 502)에 대응되는 위치에 배치되어 몸체(100)의 타측에 접촉된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2열전달부재(402, 502)에는 관통공(402a, 502a)이 형성되고 몸체(100)에는 결합공(100a)이 형성되어, 상기 관통공(402a, 502a)을 통해 결합공(100a)에 체결된 체결수단(100b)에 의해 상기 제2열전달부재(402, 502)가 몸체(100)에 밀착되어 결합된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  5. 제1항에 있어서,
    파이프 형태로 형성되어 개방된 양단이 상기 상부 헤더(400)와 하부 헤더(500)에 의해 지지되도록 결합된 보빈(600); 및
    상기 보빈(600)의 외측에 권취되며 제어부(700)에 연결된 인덕션 코일(300); 을 더 포함하여 이루어지는 냉각수 히터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전자 소자(730)는 스위칭 소자 또는 커패시터인 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 헤더(400) 및 하부 헤더(500)에는 상하를 관통하는 냉각수 배출공(410)과 냉각수 유입공(510)이 형성되며,
    상기 하부 헤더(500)의 하측 공간으로 유입된 냉각수는 발열체(310)와 접촉되며 열교환되도록 상측 방향으로 유동되어 상기 상부 헤더(400)의 상측을 통과하여 냉각수가 배출되도록 냉각수 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  8. 제1항에 있어서,
    냉각수가 배출되는 출구 파이프(220)는 냉각수 유로의 최상단에 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
KR1020170015586A 2017-02-03 2017-02-03 냉각수 히터 KR102587584B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170015586A KR102587584B1 (ko) 2017-02-03 2017-02-03 냉각수 히터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170015586A KR102587584B1 (ko) 2017-02-03 2017-02-03 냉각수 히터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180090573A KR20180090573A (ko) 2018-08-13
KR102587584B1 true KR102587584B1 (ko) 2023-10-11

Family

ID=63250645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170015586A KR102587584B1 (ko) 2017-02-03 2017-02-03 냉각수 히터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102587584B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014525372A (ja) 2011-09-06 2014-09-29 ヴァレオ システム テルミク 自動車用の電気加熱装置ならびに関連付けられた空調および／または加熱ユニット
JP2016180547A (ja) 2015-03-24 2016-10-13 カルソニックカンセイ株式会社 加熱装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110075118A (ko) 2009-12-28 2011-07-06 한라공조주식회사 차량용 잉여전력 소진장치
KR101578671B1 (ko) * 2014-04-30 2015-12-18 김주영 인덕션 스팀 보일러
KR102141874B1 (ko) * 2015-01-19 2020-08-07 한온시스템 주식회사 자동차용 인덕션 히터

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014525372A (ja) 2011-09-06 2014-09-29 ヴァレオ システム テルミク 自動車用の電気加熱装置ならびに関連付けられた空調および／または加熱ユニット
JP2016180547A (ja) 2015-03-24 2016-10-13 カルソニックカンセイ株式会社 加熱装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180090573A (ko) 2018-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102411276B1 (ko) 냉각수 히터
KR102381086B1 (ko) 냉각수 히터
KR102478729B1 (ko) 냉각수 히터
KR102148527B1 (ko) 온도 퓨즈에 대한 단열 차폐 구조를 갖는 배터리용 냉각수 가열 장치
KR102186980B1 (ko) 냉각수 유도가열 히터
KR20170040462A (ko) 냉각수 히터
KR102416191B1 (ko) 냉각수 히터
KR101463892B1 (ko) 냉각수 가열식 히터
KR102587588B1 (ko) 냉각수 히터
KR102587584B1 (ko) 냉각수 히터
US11378000B2 (en) Coolant heater for a vehicle
KR101894465B1 (ko) 냉각수 가열식 히터
KR102053024B1 (ko) 냉각수 가열식 히터
US11040598B2 (en) Induction heater and method for controlling overheating of induction heater
KR102544525B1 (ko) 차량용 유도가열 히터
KR102408704B1 (ko) 냉각수 히터
US20200269657A1 (en) Vehicle induction heater
KR102352057B1 (ko) 냉각수 히터
KR102092137B1 (ko) 냉각수 가열식 히터
CN110573366B (zh) 冷却剂加热器
KR102544509B1 (ko) 냉각수 히터
KR101435668B1 (ko) 냉각수 가열식 히터
KR20210025243A (ko) 플레이트 열변형 방지구조를 갖는 배터리용 냉각수 가열 장치
KR20210025245A (ko) 온도 퓨즈 반응속도 개선을 위한 열전달 구조를 갖는 배터리 외장가열장치
KR102040483B1 (ko) 냉각수 가열식 히터

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant