KR20040076926A - Apparatus for heating cooling water in diesel engine using PTC thermistor heating elements - Google Patents

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KR20040076926A
KR20040076926A KR1020030012226A KR20030012226A KR20040076926A KR 20040076926 A KR20040076926 A KR 20040076926A KR 1020030012226 A KR1020030012226 A KR 1020030012226A KR 20030012226 A KR20030012226 A KR 20030012226A KR 20040076926 A KR20040076926 A KR 20040076926A
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cooling water
ptc
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heating
diesel engine
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이용성
임종대
오중석
오만주
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현대자동차주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for heating cooling water of a diesel engine using PTC elements is provided to prevent a cooling apparatus from being overheated by cutting off a current by rapidly increasing resistance if a temperature of a heating part becomes higher than a predetermined temperature. CONSTITUTION: An apparatus for heating cooling water is formed of a PTC(Positive Temperature Coefficient) heater(10) including a pair of heat sinks(12) and a plurality of PTC elements(11) connected with electrodes(13) respectively in a state that the plurality of PTC elements are inserted into mounting grooves(12a-2) of the heat sinks. The PTC heater has sealing grooves(12a-1,12b-1) formed at an inside combination surface(12a) and an outside cover combination body(12b), and an insert rubber(14) and a sealing rubber(15) installed at the sealing grooves respectively.

Description

PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치{Apparatus for heating cooling water in diesel engine using PTC thermistor heating elements}Apparatus for heating cooling water in diesel engine using PTC thermistor heating elements}

본 발명은 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 등에 적용되는 디젤엔진의 냉각장치에서 주변온도에 따라 발열량이 상대적으로 증감하는 정온도계수(Positive Temperature Coefficient:PTC)를 가지는 발열소자를 이용하여 냉각수 유출로 인해 발열부가 공기중에 노출되더라도 소정온도(큐리온도) 이상이 되면 저항이 급격히 증가하여 전류가 차단되도록 하는 가열방식을 적용함으로써, 냉각장치의 과열을 방지할 뿐만 아니라, 이러한 소자의 특성을 이용하여 큐리온도 부근으로 발열하는 히터를 사용할 수 있으며, 특히 별도의 전류 조절기 없이도 일정온도를 유지할 수 있는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling water heating device for a diesel engine using a PTC element, and more particularly, a positive temperature coefficient (PTC) in which a heating value is relatively increased or decreased depending on the ambient temperature in a cooling device for a diesel engine applied to an automobile. By using a heating element having a heating element to prevent the overheating of the cooling device by applying a heating method such that the current is cut off by a sudden increase in resistance even if the heating portion is exposed to the air due to the leakage of cooling water due to the leakage of cooling water. In addition, it is possible to use a heater that generates heat near the Curie temperature by using the characteristics of such a device, and more particularly relates to a cooling water heating device of a diesel engine using a PTC element that can maintain a constant temperature without a separate current regulator.

일반적으로, 자동차의 엔진 실린더 내부에서 연소되는 공기와 연료의 혼합기는 2200℃, 또는 그 이상의 온도까지 올라가므로 엔진은 매우 뜨거워지게 되지만, 실린더 벽은 약 260℃ 이상 뜨거워져서는 안된다.In general, the mixture of air and fuel combusted inside an engine cylinder of an automobile rises to a temperature of 2200 ° C. or higher, so the engine becomes very hot, but the cylinder wall should not be hot above about 260 ° C.

그 이상의 높은 온도는 윤활유가 분해되거나 윤활 성능이 떨어지게 되는 원인이 되며, 또한 그 밖의 엔진 부품을 손상시키게 된다.Higher temperatures will cause lubricants to decompose or degrade lubrication, and damage other engine components.

따라서, 엔진의 과열을 방지하기 위해 냉각수를 엔진 내로 순환하도록 하여 과도한 열을 제거하는데, 이렇게 제거되는 열은 연소실 내에서 연소 시 발생하는 열의 약 1/3 가량이다.Thus, the coolant is circulated into the engine to prevent overheating of the engine to remove excess heat, which is about one third of the heat generated during combustion in the combustion chamber.

이러한 자동차 엔진에 적용되는 냉각수의 온도 제어를 위해 몇가지 기본적인 구성부품을 사용하게 되는데, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각장치는 엔진(100)에 의해 구동되어 냉각수를 워터 재킷(water jackets)의 외부로 밀어내고 라디에이터(130)로 흐르게 하는 워터펌프(110)와, 냉각수의 흐름을 조절하는 자동온도 조절 밸브 방식의 서모스탯(thermostat)(120)과, 엔진에서 발생한 열의 일부를 냉각수를 통해 대기속으로 방출하는 라디에이터(radiator)(130) 등으로 구성되어 있다.Some basic components are used to control the temperature of the coolant applied to the automobile engine. As shown in FIG. 6, the cooler is driven by the engine 100 to direct the coolant to the outside of the water jackets. And a thermostat 120 of a thermostatic valve type to control the flow of the coolant, and a portion of the heat generated by the engine through the coolant. It consists of a radiator 130 and the like emitted.

이와 같이, 엔진(100) 내를 순환하면서 엔진(100)의 온도 제어를 수행하는 냉각수는 겨울철에 공조장치의 히터코어(150)를 순환하면서 엔진(100)의 연소실에서 발생하는 열로 자동차 실내를 난방하도록 되어 있다.As such, the coolant that performs temperature control of the engine 100 while circulating in the engine 100 heats the vehicle interior with heat generated in the combustion chamber of the engine 100 while circulating the heater core 150 of the air conditioning apparatus in winter. It is supposed to be.

그런데, 엔진 중, 디젤엔진은 가솔린엔진과 달리, 열효율이 높아서 자동차의 초기 시동 시부터 엔진의 냉각수가 가열되기까지의 시간이 가솔린엔진에 비해 오래 걸리게 된다.However, among the engines, diesel engines, unlike gasoline engines, have high thermal efficiency, and thus, it takes longer for the cooling water of the engine to heat up than the gasoline engine from the initial start of the vehicle.

따라서, 겨울철에 디젤엔진을 장착한 차량은 초기 시동후에 냉각수의 가열이 늦어지게 되어 실내 난방 성능이 저하되는 문제점이 있었다.Therefore, the vehicle equipped with the diesel engine in winter has a problem that the heating of the cooling water is delayed after the initial start-up, the indoor heating performance is lowered.

이러한 문제점을 해결하기 위한 개선 사양으로 시동 초기에 자동차의 전원으로부터 전력을 공급받아 냉각수를 가열하는 전기식 히터(140)가 장착되어 있다.In order to solve these problems, an electric heater 140 is mounted to heat the cooling water by receiving electric power from a vehicle's power supply at an initial stage of startup.

상기 전기식 히터(140)는 도 7에 도시된 바와 같이, 니크롬선 등의 금속재 발열선을 내장한 플러그 형태의 히터를 사용하고 있는데, 이러한 플러그 히터는 필요한 열량에 따라 2~4개 가량을 사용하여 냉각수를 가열하고, 엔진이 작동하여 냉각수의 온도가 난방에 필요한 충분한 온도에 도달하게 되면 전원이 꺼지게 되어 그 기능이 종료된다.As shown in FIG. 7, the electric heater 140 uses a plug-type heater in which a metal heating wire such as nichrome wire is embedded, and the plug heater uses about 2 to 4 coolants according to the amount of heat required. The heating is turned on and the engine is turned on so that the coolant reaches a temperature sufficient for heating and the power is turned off to terminate the function.

상기 플러그 형태의 히터는 발열부위가 냉각수와 접촉하면서 열교환이 이루어지며, 작동 중에는 발열부의 열량이 계속해서 냉각수 쪽으로 이동하기 때문에 발열부 온도는 100℃이하로 유지된다.The plug-type heater is heat-exchanged while the heat generating portion is in contact with the cooling water, and during operation the heat generating portion temperature is maintained below 100 ℃ because the heat quantity of the heat generating portion continues to move toward the cooling water.

그러나 엔진의 냉각수가 유출되었을 경우에는 전기식 히터(140)의 발열부는 공기 중에 노출되고 지속적인 열교환이 이루어지지 않게 되어 발열부의 온도가 600~800℃로 상승하게 된다.However, when the coolant of the engine flows out, the heat generating portion of the electric heater 140 is exposed to the air and continuous heat exchange is not performed, thereby increasing the temperature of the heat generating portion to 600 to 800 ° C.

이러한 상태가 지속되면 발열부의 열량은 전기식 히터(140)가 체결되어 있는 주변 몸체로 전달되고, 냉각수의 출입이 이루어지는 냉각수 호스 체결 부위의 온도가 300℃ 이상으로 상승하여 호스가 변형, 용융 내지는 발화됨으로써, 차량에 화재가 발생할 수 있는 위험성이 커지게 된다.If this condition persists, the heat of the heat generating portion is transferred to the peripheral body to which the electric heater 140 is fastened, and the temperature of the cooling water hose fastening portion where the cooling water enters and rises to 300 ° C. or higher, so that the hose is deformed, melted, or ignited. This increases the risk of fire in the vehicle.

또한, 전기식 히터(140)의 발열코일 재질이 니크롬선 등의 금속재질이기 때문에, 발열부가 냉각수에 접촉하고 있더라도 발열 중 코일의 온도가 600℃ 이상으로 도달하기 때문에 이러한 온도에서는 발열 코일이 주위의 산소와 산화반응하여산화물을 형성하므로 코일의 내구 수명이 저하되는 문제점이 있다.In addition, since the heating coil material of the electric heater 140 is made of a metal such as nichrome wire, even if the heating part contacts the cooling water, the coil temperature reaches 600 ° C. or higher during the heating, so that the heating coil is surrounded by oxygen at such a temperature. There is a problem in that the endurance life of the coil is lowered because it forms an oxide by oxidation.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 주변온도에 따라 저항이 변화하는 정온도계수(Positive Temperature Coefficient:PTC)를 가지는 발열소자를 이용하여 냉각수 유출로 인해 발열부가 공기중에 노출되더라도 소정온도(큐리온도) 이상이 되면 저항이 급격히 증가하여 전류가 차단되도록 하는 가열 방식을 적용함으로써, 냉각장치의 과열을 방지할 뿐만 아니라, 발열소자를 세라믹 소재로 형성하여 발열로 인한 산화 열화가 없어 내구성이 우수한 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the heat generating portion in the air due to the leakage of the cooling water by using a heating element having a positive temperature coefficient (PTC) resistance changes according to the ambient temperature Even if exposed, by applying a heating method that the resistance is rapidly increased to cut off the current when the temperature exceeds the predetermined temperature (Curi temperature), not only prevents overheating of the cooling device, but also forms a heating element made of a ceramic material to deteriorate oxidation due to heat generation. The purpose of the present invention is to provide a cooling water heating device for a diesel engine using a PTC element having excellent durability.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 이외에도 히터를 판상 형태로 제작하여 냉각수와의 접촉 표면적을 기존의 플러그 형태에 비해 증가시켜서 열교환 효율이 향상되도록 함으로서, 낮은 온도로도 동등한 난방 성능을 이룰 수 있는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치를 제공하는데 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to produce a heater in the form of a plate in addition to the above to increase the contact surface area with the cooling water compared to the conventional plug form to improve the heat exchange efficiency, PTC can achieve the equivalent heating performance at low temperatures It is an object to provide a cooling water heating device of a diesel engine using the device.

도 1은 본 발명에 따른 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치를 나타내는 분해 사시도,1 is an exploded perspective view showing a cooling water heating device of a diesel engine using a PTC device according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치를 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing a cooling water heating device of a diesel engine using a PTC device according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 기본적인 PTC소자를 이용한 히터모듈의 조립도,3 is an assembly view of a heater module using a basic PTC device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 PTC소자의 온도 저항 곡선을 나타내는 그래프,4 is a graph showing a temperature resistance curve of a PTC device according to the present invention;

도 5는 본 발명과 종래기술의 차량 난방 시험 결과를 나타내는 그래프,5 is a graph showing the vehicle heating test results of the present invention and the prior art,

도 6은 일반적인 디젤엔진의 냉각수 라인을 나타내는 개념도,6 is a conceptual diagram showing a cooling water line of a general diesel engine,

도 7은 종래의 전기식 히터를 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view showing a conventional electric heater.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : PTC히터 11 : PTC소자10: PTC heater 11: PTC element

12 : 히터몸체 12a : 합체면12: heater body 12a: coalescing surface

12a-1 : 실링홈 12a-2 : 장착홈12a-1: Sealing groove 12a-2: Mounting groove

12b : 커버 결합체 12b-1 : 실링홈12b: cover assembly 12b-1: sealing groove

12c : 요철면 13 : 전극12c: uneven surface 13: electrode

14 : 인서트 러버 15 : 실링 러버14: insert rubber 15: sealing rubber

16 : 스크류 20 : 케이스16: screw 20: case

30 : 커버30: cover

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the features of the present invention for achieving the above object are as follows.

본 발명은 디젤엔진의 냉각수 라인에 장착되어 냉각수를 가열시키는 냉각수가열장치에 있어서,The present invention is a cooling water heating apparatus mounted on the cooling water line of the diesel engine to heat the cooling water,

상기 냉각수 가열장치는 합체가 가능한 한쌍의 히터몸체(12) 및 상기 히터몸체(12) 내의 장착홈(12a-2)에 삽입/장착되는 형태로 그 사이에 각각 전극(13)이 연결되는 다수개의 PTC소자(11)를 포함하는 PTC히터(10)로 이루어진 것을 특징으로 한다.The cooling water heater is a plurality of heater body 12 is possible to coalesce and a plurality of electrodes 13 are connected to each other in the form of being inserted / mounted in the mounting groove 12a-2 in the heater body 12. Characterized in that the PTC heater 10 including the PTC element (11).

특히, 상기 PTC소자(11)와 히터몸체(12)는 판상구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.In particular, the PTC element 11 and the heater body 12 is characterized by consisting of a plate-like structure.

또한, 상기 PTC히터(10)는 냉각수에 노출되지 않도록 그 히터몸체(12)의 내측 합체면(12a)과 외측의 커버 결합체(12b)에 실링홈(12a-1,12b-1)을 형성하고, 각각의 실링홈(12a-1,12b-1)에 인서트 러버(14)와 실링 러버(15)를 내설한 실링구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the PTC heater 10 forms sealing grooves 12a-1 and 12b-1 on the inner union surface 12a and the outer cover assembly 12b of the heater body 12 so as not to be exposed to cooling water. And a sealing structure in which the insert rubber 14 and the sealing rubber 15 are embedded in each of the sealing grooves 12a-1 and 12b-1.

상기 PTC소자(11)는 필요한 발열량 및 발열 면적에 따라 그 개수를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.The PTC element 11 is characterized in that the number can be adjusted according to the required amount of heat generated and heat generated area.

한편, 상기 히터몸체(12)의 표면은 열교환 면적 확보를 위한 요철면(12c)이 형성된 것을 특징으로 한다.On the other hand, the surface of the heater body 12 is characterized in that the concave-convex surface 12c for securing the heat exchange area is formed.

상기 PTC히터(10)는 커버(30)에 의해 튜브형 케이스(20)에 결합된 결합구조인 것을 특징으로 한다.The PTC heater 10 is characterized in that the coupling structure coupled to the tubular case 20 by the cover 30.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.

도 1은 본 발명에 따른 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치를 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치를 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 기본적인 PTC소자를 이용한 히터모듈의 조립도를 나타낸다.1 is an exploded perspective view showing a cooling water heating device of a diesel engine using a PTC device according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a cooling water heating device of a diesel engine using a PTC device according to the invention, Figure 3 The assembly diagram of the heater module using the basic PTC element according to the present invention is shown.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 PTC소자의 온도 저항 곡선을 나타내는 그래프이며, 도 5는 본 발명과 종래기술의 차량 난방 시험 결과를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the temperature resistance curve of the PTC device according to the present invention, Figure 5 is a graph showing the vehicle heating test results of the present invention and the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 디젤엔진의 냉각수 라인에 장착되어 냉각수를 가열시키는 가열장치는 정온도계수(Positive Temperature Codfficient)를 가지는 발열소자, 즉 PTC소자(11)가 내장되어 있는 바, 상기 PTC소자(11)는 주변온도에 따라 저항값이 반응하여 온도가 하강하면 발열량이 증대되고, 온도가 상승하면 다시 발열량이 적어지는 경제적이고, 효율적인 전열소자의 기능을 가지고 있는 센서로서, 일정한 저항값을 유지하다가 소정온도(큐리온도) 이상이 되면 급격하게 저항이 증가하여 전류가 차단되도록 하는 특성을 가지고 있다.As shown in FIG. 1, a heating device mounted on a cooling water line of a diesel engine to heat the cooling water includes a heating element having a positive temperature coefficient, that is, a PTC element 11. The element 11 is a sensor having a function of an economical and efficient heating element in which a heating value increases when the temperature decreases and the heating value decreases again when the temperature decreases. When the temperature is maintained above a predetermined temperature (Curie temperature), the resistance rapidly increases and the current is cut off.

이와 같은 특성을 갖는 PTC소자(11)는 냉각수에 노출되지 않도록 히터몸체(heat sink)(12)에 의해 일체로 모듈화되는 바, 도 3에 도시된 기본적인 히터모듈의 조립도에서와 같이, 한쌍의 판상 형태로 이루어진 알루미늄 소재의 히터몸체(12)와, 상기 히터몸체(12)의 장착홈(12a-2)에 완전하게 삽입되는 형태로 그 사이에 전극(13)이 연결되는 PTC소자(11)가 실링수단에 의해 실링되고, 볼트에 의해 체결되거나 브레이징(납땜) 조립 된다.The PTC element 11 having such characteristics is integrally modularized by a heater sink 12 so as not to be exposed to cooling water. As shown in FIG. 3, a pair of basic heater modules are provided. The PTC element 11 in which the electrode body 12 is connected between the heater body 12 made of a plate shape and inserted into the mounting groove 12a-2 of the heater body 12. Is sealed by sealing means and fastened by bolts or brazed (brazed).

위와 같이, 기본적인 히터모듈의 조립형태를 갖춘 본 발명에 따른 바람직한 구현예에 있어서, 냉각수와의 열교환 작용을 수행하는 상기 PTC히터(10)는 냉각수가 흐를 수 있도록 제작된 튜브형 케이스(20)에 장착되는 바, 다음에 설명하는 구현예는 PTC소자(11)를 일렬로 3개씩 총 6개를 일체로 겹치도록 하여 삽입한 PTC히터(10)를 나타낸다.As described above, in the preferred embodiment according to the present invention having an assembly form of the basic heater module, the PTC heater 10 performing a heat exchange action with the cooling water is mounted in the tubular case 20 made to flow the cooling water. In the following embodiment, the PTC heater 10 is inserted so that a total of six PTC elements 11 are three in a row.

도 1은 본 발명에 따른 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치를 나타내는 분해 사시도로서, 도면부호 20은 일반적인 디젤엔진의 냉각수 라인 상에 연계되어 냉각수가 흐르는 튜브형상의 케이스를 나타낸다.1 is an exploded perspective view showing a cooling water heating device of a diesel engine using a PTC element according to the present invention, reference numeral 20 denotes a tubular case in which cooling water flows in association with a cooling water line of a general diesel engine.

상기 케이스(20)는 그 하부에 냉각수 가열장치, 즉 PTC히터(10)가 장착되도록 일정한 형상의 홈이 형성되어 있으며, 그 양측으로 상기 PTC히터(10)의 히터몸체(12)가 꼭 맞게 장착되도록 하는 일정한 형상의 커버(30)가 형성되어 있다.The case 20 has a groove having a predetermined shape so that the cooling water heater, that is, the PTC heater 10 is mounted at the bottom thereof, and the heater body 12 of the PTC heater 10 is fitted to both sides thereof. A cover 30 having a predetermined shape is formed.

한편, 상기 PTC히터(10)는 상술한 바와 같이, 도 3의 기본적인 히터모듈의 조립 형태와 동일한 형태로 조립하게 되는 바, 한쌍의 판상 형태로 이루어진 알루미늄 소재의 히터몸체(12)와, 상기 히터몸체(12)의 장착홈(12a-2)에 완전하게 삽입되는 형태로 그 사이에 각각 전극(13)이 연결되는 PTC소자(11)로 구성되어 있다.On the other hand, as described above, the PTC heater 10 is assembled in the same form as the assembly form of the basic heater module of Fig. 3, the heater body 12 of aluminum material made of a pair of plate-like form, and the heater It is composed of a PTC element 11 which is connected to the mounting groove 12a-2 of the body 12 to be completely inserted between the electrodes 13, respectively.

상기 PTC소자(11)는 일렬로 3개씩 총 6개가 일체로 겹치도록 배열되어 있으며, 그 사이에 삽입된 각각의 전극(13)이 자동차의 전력이 공급되는 전원(미도시)과 연결되어 있다.The PTC elements 11 are arranged so that a total of six pieces of three elements in a row overlap each other, and each electrode 13 inserted therebetween is connected to a power source (not shown) to which electric power of a vehicle is supplied.

이러한 조립구조로 이루어진 PTC히터(10)는 히터몸체(12)의 내측 합체면(12a)에 형성된 실링홈(12a-1)에 삽입되는 인서트 러버(insert rubber)(14)와, 상기 히터몸체(12)와 일체로 형성된 커버 결합체(12b)에 형성된 실링홈(12b-1)에 삽입되는 실링 러버(sealing rubber)(15)에 의해 실링되고, 스크류(16)에 의해체결되어 냉각수에 노출되지 않도록 되어 있는 한편, 상기 히터몸체(12)의 표면은 열교환 면적 확보를 위한 요철면(12c)이 형성되어 있다.The PTC heater 10 having such an assembly structure includes an insert rubber 14 inserted into a sealing groove 12a-1 formed in the inner union surface 12a of the heater body 12, and the heater body ( 12 is sealed by a sealing rubber (15) inserted into the sealing groove (12b-1) formed in the cover assembly (12b) integrally formed, and fastened by a screw (16) so as not to be exposed to the cooling water. On the other hand, the surface of the heater body 12 is formed with an uneven surface 12c for securing the heat exchange area.

상기와 같이 조립된 PTC히터(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 커버(30)에 의해 케이스(20)에 장착되는 바, 상기 PTC히터(10)가 판상 형태로 형성되어 냉각수와의 접촉 표면적이 기존의 플러그 형태에 비해 증가되어 열교환 효율이 향상되므로 낮은 온도로도 동등한 난방 성능을 이룰 수 있다.As shown in FIG. 2, the PTC heater 10 assembled as described above is mounted to the case 20 by the cover 30, and the PTC heater 10 is formed in a plate shape to form a coolant. The contact surface area is increased compared to the conventional plug type to improve heat exchange efficiency, so that even at low temperatures, equivalent heating performance can be achieved.

또한, 상기 구현예와 같이, 상기 히터몸체(12)와 PTC소자(11)를 일체로 모듈화한 PTC히터(10)는 필요한 발열량 및 발열 면적에 따라 PTC소자(11)의 개수를 조절할 수 있다.In addition, as in the above embodiment, the PTC heater 10 in which the heater body 12 and the PTC element 11 are integrally modularized may control the number of PTC elements 11 according to the required heat generation amount and heat generation area.

도 3은 본 발명에 따른 PTC소자의 온도 저항 곡선을 나타내는 그래프로서, 여기서 사용되는 PTC소자는 냉각수의 큐리온도가 200℃이상이며, 작동 저항값이 3Ω이하인 것을 사용하고 있다.3 is a graph showing the temperature resistance curve of the PTC device according to the present invention, wherein the PTC device used herein has a Curie temperature of 200 ° C. or higher and an operating resistance of 3 Ω or lower.

상기 그래프에 도시된 바와 같이, 큐리온도(200℃) 이전까지는 저항이 일정하지만, 200℃이상이 되면 급격히 저항값이 상승되는 것을 보여주고 있다.As shown in the graph, the resistance is constant until the Curie temperature (200 ° C.), but when the temperature is 200 ° C. or more, the resistance value is rapidly increased.

이는 상술한 바와 같이, 발열소자인 PTC소자(11)에 의해 냉각수가 발열되다가 일정한 한계온도 이상으로 상승하게 되면 PTC소자의 특성으로 인해 급격히 저항값이 상승한 것이다.As described above, when the cooling water generates heat by the PTC element 11 which is a heat generating element and rises above a predetermined limit temperature, the resistance value is rapidly increased due to the characteristics of the PTC element.

따라서, PTC소자(11)는 큐리 온도 부근으로 발열하는 가열장치로 사용할 수 있으며, 특히 별도의 전류 조절기가 없어도 일정 온도로 유지가 가능하다는 장점이 있다.Therefore, the PTC element 11 can be used as a heating device that generates heat near the Curie temperature, and in particular, the PTC device 11 can be maintained at a constant temperature without a separate current controller.

한편, 도 5는 -20℃에서의 본 발명과 종래기술의 차량 난방 시험 결과를 나타낸 그래프로서, PTC히터(10)의 성능을 측정하고자 기존의 전기식 히터(금속재)(140)와 함께 자동차의 난방성능을 측정하였는 바, 첨부도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 PTC히터(10)는 기존의 금속 발열재 제품과 대비하여 동등한 수준의 성능을 나타낸다.On the other hand, Figure 5 is a graph showing the vehicle heating test results of the present invention and the prior art at -20 ℃, in order to measure the performance of the PTC heater 10 with the existing electric heater (metal) 140 heating of the vehicle As a result of measuring the performance, as shown in the accompanying drawings, the PTC heater 10 of the present invention exhibits an equivalent level of performance in comparison with a conventional metal heating material product.

더욱이, 기존의 금속 발열재 제품과 달리, 발열체 자체, 즉 PTC소자(11)가 티탄산바륨(Barium Titanate:BaTiO3)을 주원료로하는 세라믹 소재로 이루어져 있어 공기중에서 발열로 인한 산화 열화가 없으며, 내구성이 매우 우수한 성능 향상을 이루게 된다.Moreover, unlike the existing metal heating material products, the heating element itself, that is, the PTC element 11 is made of a ceramic material mainly made of barium titanate (BaTiO 3 ), there is no oxidation deterioration due to heat generation in the air, durability This is a very good performance improvement.

따라서, 이와 같은 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치는 자동차 실내의 난방을 안정적이며 효율적으로 도모할 수 있는 발명인 것이다.Therefore, the cooling water heating device of the diesel engine using such PTC element is an invention capable of stably and efficiently heating the interior of an automobile.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치는 냉각수 유출로 인해 발열부가 공기중에 노출되더라도 소정온도(큐리온도) 이상이 되면 저항이 급격히 증가하여 전류가 차단되도록 하는 가열방식을 적용함으로써, 냉각장치의 과열을 방지할 뿐만 아니라, 이러한 소자의 특성을 이용하여 큐리온도 부근으로 발열하는 히터를 사용할 수 있고, 특히 별도의 전류 조절기 없이도 일정온도를 유지할 수 있는 한편, 발열소자가 세라믹 소재로 형성되어 발열로인한 산화 열화가 없어 내구성이 우수하며, 히터가 판상 형태로 제작되어 냉각수와의 접촉 표면적이 기존의 플러그 형태에 비해 증가되어 열교환 효율이 향상되므로 낮은 온도로도 동등한 난방 성능을 이룰 수 있는 효과가 있다.As described above, the cooling water heating device of the diesel engine using the PTC element according to the present invention is heated so that the resistance is rapidly increased when the heating element is exposed to the air due to the coolant outflow, the resistance is rapidly increased to cut off the current. By applying the method, it is possible not only to prevent overheating of the cooling device, but also to use a heater that generates heat near the Curie temperature by using the characteristics of such a device, and in particular, to maintain a constant temperature without a separate current regulator, Is made of ceramic material, so there is no oxidative deterioration due to heat generation, and it is excellent in durability.The heater is made in the form of plate, and the contact surface area with the coolant is increased compared to the conventional plug type, so that the heat exchange efficiency is improved, so that even heating at low temperature This has the effect of achieving performance.

Claims (6)

디젤엔진의 냉각수 라인에 장착되어 냉각수를 가열시키는 냉각수 가열장치에 있어서,In the cooling water heating device mounted on the cooling water line of the diesel engine to heat the cooling water, 상기 냉각수 가열장치는 합체가 가능한 한쌍의 히터몸체(12) 및 상기 히터몸체(12) 내의 장착홈(12a-2)에 삽입/장착되는 형태로 그 사이에 각각 전극(13)이 연결되는 다수개의 PTC소자(11)를 포함하는 PTC히터(10)로 이루어진 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치.The cooling water heater is a plurality of heater body 12 is possible to coalesce and a plurality of electrodes 13 are connected to each other in the form of being inserted / mounted in the mounting groove 12a-2 in the heater body 12. Cooling water heating device for a diesel engine using a PTC element, characterized in that the PTC heater (10) comprising a PTC element (11). 제1항에 있어서, 상기 PTC소자(11)와 히터몸체(12)는 판상구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치.The apparatus of claim 1, wherein the PTC element (11) and the heater body (12) have a plate-like structure. 제1항에 있어서, 상기 PTC히터(10)는 냉각수에 노출되지 않도록 그 히터몸체(12)의 내측 합체면(12a)과 외측의 커버 결합체(12b)에 실링홈(12a-1,12b-1)을 형성하고, 각각의 실링홈(12a-1,12b-1)에 인서트 러버(14)와 실링 러버(15)를 내설한 실링구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치.The method of claim 1, wherein the PTC heater 10 is sealing grooves (12a-1, 12b-1) in the inner union surface 12a and the outer cover assembly (12b) of the heater body 12 so as not to be exposed to the cooling water ) And a sealing structure in which the insert rubber (14) and the sealing rubber (15) are built into each of the sealing grooves (12a-1, 12b-1). Heating device. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 PTC소자(11)는 필요한 발열량 및 발열 면적에 따라 그 개수를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치.The apparatus of claim 1 or 2, wherein the PTC element (11) can adjust the number of the PTC element (11) according to the required heat generation amount and heat generation area. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터몸체(12)의 표면은 열교환 면적 확보를 위한 요철면(12c)이 형성된 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치.The apparatus of claim 1 or 2, wherein the surface of the heater body (12) is formed with an uneven surface (12c) for securing a heat exchange area. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 PTC히터(10)는 커버(30)에 의해 튜브형 케이스(20)에 결합된 결합구조인 것을 특징으로 하는 PTC소자를 이용한 디젤엔진의 냉각수 가열장치.The apparatus of claim 1 or 3, wherein the PTC heater (10) has a coupling structure coupled to the tubular case (20) by a cover (30).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100735019B1 (en) * 2005-04-14 2007-07-06 동아전기부품 주식회사 Pre-Heater for cooling water in vehicle
KR101461864B1 (en) * 2009-11-19 2014-11-13 현대자동차 주식회사 Engine that is provided with water pump
KR20180062596A (en) 2016-12-01 2018-06-11 현대자동차주식회사 Moisture inflow prevent device of vehicle dust sensor

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