KR20070005254A - 차량용 히터코어유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 내부로 순환되는 공기 유로에 설치되어 열에너지를 공급하는 차량용 히터코어유닛에 관한 것으로서, 특히 냉각수가 순환되는 튜브와 튜브 사이에 개재되는 전기발열소자와 냉각핀의 배열 순서를 개선함으로써, 전기발열소자와 차량의 내부로 유입되는 공기 사이의 열전달율이 가장 효율적인 상태를 유지할 수 있도록 한 차량용 히터코어유닛에 관한 것이다.

본 발명에 따른 차량용 히터코어유닛은, 차량의 엔진으로부터 연결되는 냉각수 유입관이 설치된 유입측 헤더탱크와, 상기 유입측 헤더탱크와 일정 간격을 유지하도록 배치되고, 냉각수 유출관이 설치된 유출측 헤더탱크와, 상기 유입측 헤더탱크와 유출측 헤더탱크 사이에 연결된 다수 개의 튜브와, 상기 튜브와 튜브 사이에 설치된 다수 개의 냉각핀과, 상기 튜브 중 임의의 튜브와 냉각핀 사이에 형성된 다수 개의 발열층과, 상기 발열층에 설치된 다수 개의 전기발열소자가 포함된 것을 특징으로 한다.

히터코어유닛, 튜브, 냉각핀, 발열층, 전기발열소자

Description

차량용 히터코어유닛 {HEATER CORE UNIT FOR VEHICLES}

도 1은 종래 기술에 의한 차량용 히터코어유닛이 도시된 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛이 도시된 정면도,

도 3은 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛이 도시된 단면도,

도 4는 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛이 도시된 부분 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 히터코어유닛 52 : 유입측 헤더탱크

54 : 유출측 헤더탱크 56 : 튜브

58 : 냉각핀 60 : 발열층

62 : 지지패널 70 : 전기발열소자

본 발명은 차량 내부로 순환되는 공기 유로에 설치되어 열에너지를 공급하는 차량용 히터코어유닛에 관한 것으로서, 특히 냉각수가 순환되는 튜브와 튜브 사이 에 개재되는 전기발열소자와 냉각핀의 배열 순서를 개선함으로써, 전기발열소자와 차량의 내부로 유입되는 공기 사이의 열전달율이 가장 효율적인 상태를 유지할 수 있도록 한 차량용 히터코어유닛에 관한 것이다.

근래의 엔진은 그 성능이 크게 향상되었기 때문에 시동 초기에 엔진냉각수의 가열시간이 길어지게 되었으며, 냉각수의 가열이 늦어지기 때문에 히터코어유닛을 이용하는 난방 시스템에 있어서는 시동 초기의 차량 실내 난방이 미흡한 문제점이 발생하였다.

따라서 차량용 히터코어유닛 외에 열에너지를 공급하는 보조발열장치가 제안되었는데, 이는 히터코어유닛이 설치되는 유로 내측에 전기발열소자를 열원으로 하는 별도의 보조히터를 내장하는 것으로서, 엔진이 구동되는 초기에 상기 전기발열소자를 열원으로 하는 보조히터에 의해 차량 내부에 열에너지를 공급할 수는 있으나, 엔진냉각수를 이용하는 히터코어유닛과 별도의 유닛이 구비되어야 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 전기발열소자가 엔진 냉각수를 이용하는 히터코어유닛에 설치되도록 하는 기술이 대두된 바, 종래 기술에 의한 히터코어유닛(30)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수 유입관(31a)을 가지는 유입측 헤더탱크(31)와, 냉각수 유출관(32a)을 가지는 유출측 헤더탱크(32)와, 이 들 사이로 냉각수가 흐르도록 연결된 다수의 튜브(33)들과, 이들 튜브와 튜브 사이에 설치된 냉각핀(34)들로 이루어진다.

여기서, 상기한 임의의 튜브(33)와 튜브(33) 사이에 전기발열소자(40)를 삽 입하고, 그 나머지 공간에 좁은 폭의 냉각핀(34)을 채워서 구성한다.

그러나, 종래 기술에 의한 차량용 히터코어유닛(30)은, 열전도율이 높은 알루미늄 소재로 이루어지는 것이 보통이고, 상기 냉각핀(34)이 전기발열소자(40)의 외벽을 감싸도록 설치되기 때문에 차량 내부로 유입되는 외부 공기가 일정 온도 이하일 때는, 열전도율이 높은 알루미늄 소재 특성에 의해 냉각핀(34)이 일정 온도 이상으로 가열되기 전에 열에너지가 외부 공기로 방출되므로 차량 내부로 유입되는 공기의 온도가 난방작용을 이루는 못하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히터코어유닛을 이루는 튜브 및 전기발열소자, 냉각핀이 배열되는 순서가 개선됨으로써, 전기발열소자에서 공급되는 열에너지가 냉각핀과 튜브로 동시에 전달되도록 하므로 전기발열소자와 외부 공기 사이의 열전달율이 일정 범위 내에 유지되도록 하여 차량 내부로 유입되는 공기의 온도에 관계없이 차량 내부로 공급되는 공기가 일정 온도 이상으로 유지될 수 있도록 한 차량용 히터코어유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 히터코어유닛은, 차량의 엔진으로부터 연결되는 냉각수 유입관이 설치된 유입측 헤더탱크와, 상기 유입 측 헤더탱크와 일정 간격을 유지하도록 배치되고, 냉각수 유출관이 설치된 유출측 헤더탱크와, 상기 유입측 헤더탱크와 유출측 헤더탱크 사이에 연결된 다수 개의 튜브와, 상기 튜브와 튜브 사이에 설치된 다수 개의 냉각핀과, 상기 튜브 중 임의의 튜브와 냉각핀 사이에 형성된 다수 개의 발열층과, 상기 발열층에 설치된 다수 개의 전기발열소자가 포함된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛이 도시된 정면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛이 도시된 단면도이다.

본 발명에 따른 차량용 히터코어유닛(50)은, 차량의 엔진으로부터 연결되는 냉각수 유입관(52a)이 설치된 유입측 헤더탱크(52)와, 상기 유입측 헤더탱크(52)와 일정 간격을 유지하도록 배치되고, 냉각수 유출관(54a)이 설치된 유출측 헤더탱크(54)와, 상기 유입측 헤더탱크(52)와 유출측 헤더탱크(54) 사이에 연결된 다수 개의 튜브(56)와, 상기 튜브와 튜브 사이에 설치된 다수 개의 냉각핀(58)과, 상기 튜브(56) 중 임의의 튜브(56)와 냉각핀(58) 사이에 형성된 다수 개의 발열층(60)과, 상기 발열층(60)에 설치된 다수 개의 전기발열소자(70)가 포함되어 구성된다.

이로써, 상기 냉각수 유입관(52a)을 통해 유입측 헤더탱크(52)를 지나 히터코어유닛(50)으로 공급된 냉각수는, 상기 튜브(56)를 따라 유동되는데, 이때, 고온의 냉각수로부터 공급되는 열에너지는, 튜브(56)의 표면을 따라 상기 냉각핀(58)으 로 전달되므로 송풍장치(미도시)에 의해 차량 실내로 유입되는 공기들과 냉각핀(58) 사이에서 이루어지는 열 전달에 의해 차량 실내에 따뜻한 공기가 공급되도록 한다.

이렇게 열 전달을 행하고 일정 온도 이하로 냉각된 냉각수는, 유출측 헤더탱크(54)에 모아져 상기 냉각수 유출관(54a)을 따라 다시 엔진 측으로 순환되어 엔진의 냉각을 행하고, 차량 실내로 송풍되는 공기에 열에너지를 공급하도록 한다.

이때, 상기 전기발열소자(70)에서 공급되는 열에너지도 후술될 지지패널(62)을 통해 냉각핀(58)에 열전달되어 유입되는 외부 공기의 온도를 상승시킴과 동시에 상기 튜브(56)에 열에너지가 공급되어 일정 온도 이상인 냉각수와 함께 열평형을 이루고, 이후에 튜브(56)의 외벽을 통해 냉각핀(58)에 열전달을 이룸으로써, 보다 높은 온도의 열에너지를 지속적으로 공급할 수 있다.

상기 발열층(60)은, 상기 튜브(56)와 평행하게 배치되고, 일 측면이 상기 튜브(56)와 일정 간격 유지되도록 설치되며, 타 측면에 상기 냉각핀(58)이 설치된 지지패널(62)에 의해 이루어지는 바, 상기 발열층(60) 내부에 전기발열소자(70)가 설치됨으로써, 전기발열소자(70)의 일 측면에서 방출되는 열에너지는, 지지패널(62)을 통해 냉각핀(58)에 직접 전달되고, 전기발열소자(60)의 타 측면에서 방출되는 열에너지는, 튜브(56)를 따라 순환되는 냉각수에 전달되므로 고온의 냉각수로부터 공급되는 열에너지가 포함되어 튜브(56) 외벽에 설치된 냉각핀(58)에 열전달된다.

이로써, 발열층(60)에 인접하게 설치된 튜브(56) 및 그 튜브(56) 외벽에 설치된 냉각핀(58)에는, 다른 튜브(56)와 비교할 때에 상대적으로 높은 온도의 열에 너지가 공급된다.

그리고, 상기 튜브(56)를 따라 순환되는 냉각수는, 알루미늄 재질로 이루어지는 냉각핀(58)과 비교하여 열전달율이 상대적으로 낮기 때문에 상기 전기발열소자(70)로부터 열에너지를 공급받은 냉각수 및 튜브(56)는, 일정 온도 이상의 열에너지가 냉각핀(58)에 지속적으로 공급되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 차량의 주행이 개시되면 냉각수 순환장치에 의해 냉각수가 유로를 따라 순환되는 바, 히터코어유닛(50)으로 순환되는 냉각수는, 상기 냉각수 유입관(52a)을 따라 유입측 헤더탱크(52)로 유입되고, 상기 튜브(56)를 따라 유동되어 유출측 헤더탱크(54)로 모아진 후에 상기 냉각수 유출관(54a)을 따라 배출되면서 순환된다.

이때, 일정 온도 이상의 냉각수는, 상기 튜브(56)를 지나면서 열에너지가 배출되는데, 튜브(56)의 표면을 지나 상기 냉각핀(58)으로 열에너지가 전달됨으로써, 송풍장치에 의해 차량 실내로 순환되는 공기가 히터코어유닛(50)을 지나면서 냉각핀(58)과 접촉되므로 차량의 실내에 따뜻한 공기가 공급될 수 있다.

아울러, 차량 주행이 개시된 초기에는 냉각수의 온도가 일정 온도 이상으로 가열되기가 어려우므로 상기 전기발열소자(70)에 전원이 인가되도록 하는 바, 전기발열소자(70)에서 공급되는 열에너지 또한 냉각핀(58)으로 열전달되므로 냉각핀(58)에 접촉되는 공기에 열 에너지를 공급하여 차량의 내부로 공급되는 공기가 일 정 온도 이상을 유지할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 전기발열소자로(70)부터 일 측면으로 방출되는 열에너지는 지지패널(62)을 통과하여 냉각핀(58)으로 열전달되고, 전기발열소자의 타 측면으로 방출되는 열에너지는, 상기 튜브를 통과하여 냉각수에 열전달되면서 고온의 냉각수를 보다 높은 온도로 변화시켜 튜브의 외벽에 설치된 냉각핀에 보다 높은 온도의 열에너지를 공급한다.

이로써, 상기 전기발열소자(70)의 타 측면에 배치된 냉각핀(58)에는 일정 온도 이상의 높은 열에너지가 지속적으로 공급되므로 히터코어유닛(50)을 통과하는 외부 공기가 일정 온도 이하의 매우 낮은 온도의 공기일 때에도, 차량 내부로 공급되는 공기의 온도가 일정 온도 이상으로 유지될 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 차량용 히터코어유닛은, 전기발열소자가 냉각핀과 튜브 사이에 형성되는 발열층에 설치됨으로써, 전기발열소자의 일 측면으로 방열되는 열에너지는, 냉각핀에 직접 열전달되므로 냉각핀의 높은 열전달율에 의해 비교적 작은 양의 열에너지를 신속하게 외부 공기에 전달할 수 있고, 전기발열소자의 타 측으로 방열되는 열에너지는, 비교적 열전달율이 낮은 냉각수를 일정 온도 이상의 초고온으로 가열시키므로 차량 실내로 유입되는 외부 공기가 충분히 가열될 수 있도록 하여 차량 내부로 유입되는 외부 공기가 일정 온도 이상으로 유지될 수 있는 이점이 있다.

이로써, 냉대지방이나 한대지방에서도 본 발명에 의한 히터코어유닛이 설치된 차량은 차량 운전이 개시된 초기부터 지속적으로 따뜻한 난방작동을 행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 차량의 엔진으로부터 연결되는 냉각수 유입관이 설치된 유입측 헤더탱크와;

   상기 유입측 헤더탱크와 일정 간격을 유지하도록 배치되고, 냉각수 유출관이 설치된 유출측 헤더탱크와;

   상기 유입측 헤더탱크와 유출측 헤더탱크 사이에 연결된 다수 개의 튜브와;

   상기 튜브와 튜브 사이에 설치된 다수 개의 냉각핀과;

   상기 튜브 중 임의의 튜브와 냉각핀 사이에 형성된 다수 개의 발열층과;

   상기 발열층에 설치된 다수 개의 전기발열소자가 포함된 것을 특징으로 하는 차량용 히터코어유닛.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 발열층은, 상기 튜브와 평행하게 배치되고, 일 측면이 상기 튜브와 일정 간격 유지되도록 설치되며, 타 측면에 상기 냉각핀이 설치된 지지패널에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 히터코어유닛.

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