KR20100106007A - Heating, ventilation, and air conditioning using dual pack heater method for fuel cell automobile or electric automobile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내연기관의 엔진을 사용하지 않는 연료전지 자동차 및 전기 자동차의 실내를 난방할 수 있도록 한 전기유도가열 난방장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric induction heating apparatus capable of heating an interior of a fuel cell vehicle and an electric vehicle that do not use an engine of an internal combustion engine.
일반적으로 자동차는 그 내부에 엔진을 탑재하여 이 엔진에서 연소되는 화석연료의 연소로 발생하는 열에너지를 운동에너지로 전환시켜 이에 따른 구동력으로 사람이나 물건을 운송하기 위한 것이다.In general, automobiles have an engine mounted therein to convert thermal energy generated by combustion of fossil fuels burned by the engine into kinetic energy, thereby transporting people or objects with driving force.
하지만, 디젤 자동차 및 가솔린 자동차들은 지구촌 환경 오염의 주범이며, 상기의 자동차는 원유에서 추출한 연료들로 차량의 구동 상태 및 엔진의 상태에 따라 연료가 완전 연소되지 못하여 배출됨에 따라 환경오염의 심각성을 한층 더 해가고 있다. 따라서 상기와 같은 환경오염 문제들을 해결하고 디젤 및 가솔린 자동차와 동일한 효과를 얻을 수 있는 연료전지 및 전기 자동차의 개발에 많은 인력과 노력, 자금 등이 투자되고 있다.However, diesel cars and gasoline cars are the main culprit of global environmental pollution, and the above-mentioned cars are fuels extracted from crude oil, and the fuel is not completely burned according to the driving state and engine state of the vehicle. It's getting worse. Therefore, a lot of manpower, effort, and money are invested in the development of fuel cells and electric vehicles that can solve the environmental pollution problems and obtain the same effect as diesel and gasoline vehicles.
즉, 이러한 자동차에서 근래에는 화석연료의 연소로 발생하는 오염물질에 의 한 환경오염을 줄이기 위한 자동차가 속속 개발되고 있는데, 이 중에서 가장 대표적인 것은 연료전지 또는 전기 자동차이다. 이는 구동모터를 탑재하고 모터를 구동시키기 위한 동력원을 연료전지 또는 전기 배터리를 사용하여 자동차를 구동시키기 위한 것으로서 아직까지는 그 완전한 실용화에는 많은 난재가 산적하고 있다.In other words, in recent years, automobiles are being developed one after another to reduce the environmental pollution caused by the pollutants caused by the combustion of fossil fuels. The most representative of these vehicles are fuel cells or electric vehicles. This is to drive a vehicle using a fuel cell or an electric battery as a power source for mounting a driving motor and driving a motor, and many difficulties have been accumulated for its practical use.
더불어, 상기와 같은 기존의 내연기관 자동차에서는 히터코어방식 난방장치를 사용하고 있는데, 이러한 히터코어방식은 내연기관의 엔진열을 열원으로 하여 자동차 실내의 난방을 하는 것으로, 내연기관의 엔진을 사용하지 않는 FC 또는 전기 자동차에서는 자동차 난방 열원으로써 상기의 히터코어를 더 이상 쓰지 못하기에 새로운 난방방식 또한 절실히 요구되고 있는 실정이다.In addition, the conventional internal combustion engine vehicle as described above uses a heater core type heating device, which uses the engine heat of the internal combustion engine as a heat source to heat the interior of the car, do not use the engine of the internal combustion engine. In the FC or electric vehicles that do not use the heater core as a heating source for automobiles, the new heating method is also urgently required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내연기관 자동차에서 사용되는 기존의 히터코어방식 난방장치가 연료전지 자동차 또는 전기 자동차에서 사용될 수 없으므로 인하여, 상기 연료전지 자동차 및 전기 자동차에서 사용될 수 있도록 전기유도가열(DPH) 방식의 히팅기술을 이용한 연료전지 자동차 및 전기 자동차의 새로운 실내 난방장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is because the conventional heater core heating device used in an internal combustion engine vehicle can not be used in a fuel cell vehicle or an electric vehicle, the fuel cell vehicle And to provide a new indoor heating device for fuel cell vehicles and electric vehicles using electric induction heating (DPH) heating technology to be used in electric vehicles.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. Furthermore, the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations indicated in the claims.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 전기 및 연료전지 자동차에 사용되는 전기유도가열 난방장치에 있어서, 내부 동공을 가지는 부전도체 재질의 인설트부와, 육각 단면을 가지는 관 형태로 상기 내부 동공에 길이방향으로 다수개가 유입되어 복수의 셀을 형성함으로써, 균일한 공기 유로를 형성하는 다수의 기공층을 형성하여 상기 인설트부 내의 전열면적을 증대시켜 열교환 효율을 높이는 히팅셀과; 차량 내 연료전지 시스템 또는 전기 배터리로부터 전원을 공급받는 전원부와 전기적으로 연결되어, 공급된 전원에 의해 고주파 전류를 발생시키되, 상기 인설트부의 외주연에 권취됨으로써 상기 발생된 고주파 전류에 의해 인설트부에 2차 유도전류가 유도되도록 하여, 상기 인설트부 내 히팅셀을 고온으로 가열하여 발열시키는 코일 형태의 인덕션부와; 상기 인설트부와 인덕션부의 사이에 도포되어, 상기 인설트부에서 발생되는 고온의 열이 인덕션부에 전도되지 않도록 차단하는 단열부재와; 상기 인설트부의 전단에 설치되어 외기를 유입시키는 송풍장치와, 상기 인설트부의 후단에 연결되며, 상기 송풍장치에 의해 인설트부로 유입되어 열교환 작용에 의해 온도가 상승된 외부공기가 일방향으로 이동되도록 하는 에어 덕트로 이루어지는 송풍부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is a means for solving the above problems, in the electric induction heating apparatus used in electric and fuel cell vehicles, the insulator portion of the non-conductor material having an internal pupil and the tubular shape having a hexagonal cross section A heating cell for increasing heat exchange efficiency by increasing a heat transfer area in the insulator part by forming a plurality of pore layers forming a plurality of cells by forming a plurality of cells by introducing a plurality of cells in a longitudinal direction into the inner cavity; It is electrically connected to a power supply unit that receives power from an in-vehicle fuel cell system or an electric battery, and generates a high frequency current by the supplied power, and is wound around the insulator part by the high frequency current generated by the generated high frequency current. A coil induction unit configured to generate a secondary induction current so as to generate heat by heating the heating cell in the insulator to a high temperature; An insulating member applied between the insulator part and the induction part to block high temperature heat generated from the insulator part from being conducted to the induction part; A blower installed at the front end of the insulated portion and connected to the rear end of the insulated portion, and connected to the rear end of the insulated portion, and introduced into the insulated portion by the blower so that the outside air whose temperature is increased by heat exchange action is moved in one direction; A blowing unit comprising an air duct; And a control unit.
또한, 상기 히팅셀은 하니콤형 셀을 다수 형성하는 판재 형태로 대체되어, 상기 인설트부의 내부 동공에 외부 공기가 유동되는 방향으로 등 간격 이격되며 다수개가 내설되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating cell is replaced with a plate form forming a plurality of honeycomb-type cells, characterized in that the plurality of the inner space is spaced at equal intervals in the direction in which the outside air flows in the inner cavity of the insulated portion.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 다수의 히팅셀이 내설되는 인설트부와, 유도전류를 발생시켜 상기 히팅셀을 가열하는 인덕션부를 구비하여, 전기유도가열(DPH, Dual Pack Heater)을 이용한 히팅기술에 의해 연료전지 또는 전기 차량의 실내가 난방될 수 있도록 함으로써, 기존에 차량에 장착되는 난방장치에 비해 열교환효율이 우수하며, 경량화가 가능함은 물론, 제조비용이 절감되는 효과가 있다.As described above, the present invention includes an insulation part in which a plurality of heating cells are installed, and an induction part for generating an induction current to heat the heating cell, and a heating technology using electric induction heating (DPH, dual pack heater). By allowing the interior of the fuel cell or the electric vehicle to be heated, the heat exchange efficiency is superior to the existing heating device mounted on the vehicle, it is possible to reduce the weight, and there is an effect of reducing the manufacturing cost.
또한, 본 발명은 차가운 외부공기의 온도를 상승시키는 인설트부의 내부 히팅셀을 육각관 또는 육각 셀을 다수 형성하는 판재로 사용하여 인설트부에 다수 내설함으로써 전열면적의 증가가 가능하고, 그로 인하여 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is possible to increase the heat transfer area by the internal heating cell of the insulated portion to increase the temperature of the cold outside air as a plate material forming a large number of hexagonal tubes or hexagonal cells in the insulated portion, thereby increasing the heat transfer area. There is an effect that can maximize the efficiency.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.Before describing the various embodiments of the present invention in detail, it will be appreciated that the application is not limited to the details of construction and arrangement of components described in the following detailed description or illustrated in the drawings. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예 들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 및 연료전지 자동차에 사용되는 전기유도가열 난방장치를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an electric induction heating apparatus used in an electric and fuel cell vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 및 연료전지(FC) 자동차에 사용되는 전기유도가열(DPH, Dual Pack Heater) 난방장치(HVAC, (Heating, Ventilation, and Air Conditioning))는 FC 차량 또는 전기 자동차의 전면부에 설치되는 것으로, 연료전지(Fuel Cell) 차량 또는 전기 자동차의 실내를 난방할 수 있도록 전기유도가열(DPH) 히팅 기술을 이용한 FC 자동차의 난방장치로 크게 히팅셀(Heating Cells, 12)을 내재하는 인설트부(Insert Part, 10)와 상기 인설트부(Insert Part, 10)의 외측에 설치된 인덕션부(Induction Part, 20)와 인설트부(10)와 인덕션부(20) 사이에 위치하는 단열부재(Heat Insulator, 30)로 이루어진 전기유도가열부(1)와, 상기 전기유도가열부(1)에 전원을 공급하는 전원부(40)와, 공기를 안내하는 에어 덕트(Air Duct, 50), 공기를 이송시키는 송풍장치(Fan, 60a, 60b)를 포함한다.As shown, the Dual Pack Heater (DPH) heating system (HVAC, Heating, Ventilation, and Air Conditioning) used in an electric and fuel cell (FC) vehicle according to the present invention is an FC vehicle or an electric vehicle. It is installed in the front part of the car. It is a heating cell of FC car using electric induction heating (DPH) heating technology to heat the inside of fuel cell vehicle or electric vehicle.Heating Cells, 12 Located between the insert part (10) and the induction part (20) installed outside the insert part (Insert part, 10) and the insert part (10) and the induction part (20) embedded therein Electric
상기 인설트부(10)는 길이방향으로 향해 내부가 비어 있는 내부 동공(11)이 천공형성되고, 양단이 개구된 형태를 가지도록 하며, 전단에는 외부 공기를 유입시키는 별도의 송풍장치(60a)와 연결되어 외기 공기가 상기 내부 동공(11)을 통해 유동되도록 한다. 또한, 상기 인설트부(10)는 세라믹 등과 같은 부전도체 재질을 가지도록 한다.The
상기 히팅셀(12)은 인설트부(10)의 내부 동공(11)에 길이방향으로 다수개 내설되어, 상기 히팅셀(12)이 가열될 시, 전열면적을 증가시켜 열교환 효율을 증대되도록 한 것이다.The
본 발명에서의 히팅셀(12)은 육각 단면을 가지는 하니콤(Honey comb)형의 다수개의 육각관을 외주면이 상호간 접촉되는 형태로 상기 인설트부(10)의 내부 동공(11)에 길이방향으로 내설하거나, 또는 하니콤형의 다수 셀(C)을 천공하는 판재를 상기 인설트부(10)에 등간격 이격시키며 외부 공기가 유동되는 방향으로 향해 다수개 설치하도록 한다. 이로써, 상기 인설트부 내에는 공기가 균일하게 분배되어 유동되는 유로, 즉 다수의 기공층(R)이 형성되는 것이다.The
즉, 상기와 같은 하수의 히팅셀(12)을 통해, 인설트부(10) 내에 셀(S)을 다수개 형성하되, 상기 셀(C)의 개수는 사용자가 원하는 전열면적의 증대에 따라 히팅셀(12)이 선택적으로 사용되어 증가되거나 감소될 수 있을 것이다.That is, through the
상기 인덕션부(20)는 코일(유도코일)의 형태로 상기 인설트부(10)에 권취되는 것으로, 후설되는 전원부(40)와 전기적으로 연결되어 상기 전원부(40)로부터 전원을 공급받되, 공급받은 전원을 통해 유도코일로부터 고주파 전류를 발생시킨다.The
발생된 상기 고주파 전류는 상기 인설트부(10)에 2차 유도전류를 유도하여 상기 인설트부(10)의 히팅셀(12)을 가열시켜, 상기 히팅셀(12)에서 고열이 발생되도록 한다. The generated high frequency current induces a secondary induction current in the
상기 단열부재(30)는 유도전류를 발생시키는 인덕션부(20)와, 상기 인덕션부(20)로 인하여 내설되어 있는 히팅셀(12)이 가열되어 열이 발생되는 인설트부(10)의 사이에 위치되어, 상기 인덕션부(20)의 외주연에 도포되는 것이다.The
상기 단열부재(30)는 인설트부(10)에서 발생되는 열이 인덕션부(20)로 전도되어, 상기 열로 인하여 인덕션부(20)를 이루는 유도코일이 타지 않도록 하기 위하여, 인설트부(10)에서 발생되는 열을 인덕션부(20)로 전도되지 않도록 하는 역할을 한다.The
상기 전원부(40)는 차량 내 FC 시스템(S) 및 후술 될 인덕션부(20)와 전기적으로 연결되어, 상기 FC 자동차의 경우에는 FC 시스템(S)에서 발전된 전기를, 전기 자동차의 경우에는 탑재되어 있는 전기 배터리로부터 공급된 전기를 고전압 전류공진을 일으켜 인덕션부(20)에 공급하는 역할을 한다.The
상기 송풍부(60)는 송풍장치(60a)와 에어 덕트(50)로 이루어지는 것으로, 상기 송풍장치(60a)는 차가운 외기를 전기유도가열부(1) 측으로 유입시키기 위한 것이며, 상기 에어 덕트(50)는 상기와 같은 송풍장치(60a)가 연결된 인설트부(10)의 타단에 연통결합되는 것으로, 후설 될 송풍장치(60b)와 함께 주변장치(BOP, Balance of Plant)로 이용된다. The
상기 인설트부(10), 단열부재(30), 인덕션부(20)로 이루어지는 전기유도가열 부(DPH, 1)으로 유입되는 차가운 외기가 상기 전기유도가열부(1)를 통과하면서 온도가 상승되는데, 이를 차량 내로 유입하기 위해 상기 더운 공기를 사용자가 원하는 방향으로 이송시키는 것이다. (더불어, 상기 송풍장치(60b)는 전단에 전기유도가열부(1)와 연결된 에어 덕트(50)의 타단에 결합되는 것으로, 온도가 상승된 외부 공기를 차량의 실내로 공급한다.)The temperature is increased while the cold outside air flowing into the electric induction heating unit (DPH, 1) consisting of the insulation unit (10), the heat insulating member (30), the induction unit (20) passes through the electric induction heating unit (1). In this case, the hot air is transferred in a direction desired by the user so as to be introduced into the vehicle. (In addition, the blower (60b) is coupled to the other end of the
더불어, 장착되는 FC 도는 전기 자동차의 설치공간에 따라, 선술된 전기유도가열부(1)는 도 1과 같이 사각 단면의 형태로 형성되거나, 도 3과 같이 원형 단면의 형태로 제작될 수 있으며, 그 외의 다각형 형태로 형성될 수도 있다.In addition, depending on the installation space of the FC or the electric vehicle to be mounted, the electric
본 발명에 도 3과 도 4와 같이 전기유도가열부(1)가 원형의 단면 형태로 형성된 경우에는 유도가열이 잘 이루어짐으로써 보통 중, 대형 자동차에 적합하고, 사각의 단면형태를 가지는 경우에는 소형 자동차에 적합하다. 3 and 4 in the present invention, when the
상기에서 설명되지 않은 도번인 70은 하우징을 나타내며, 도번 100은 본 발명의 전기 및 연료전지 자동차에 사용되는 전기유도가열 난방장치를 나타낸다.The
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
도 1은 본 발명에 다른 난방장치를 나타낸 일실시예의 사시도.1 is a perspective view of one embodiment showing another heating device in the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 난방장치의 차량 장착을 나타낸 일실시예의 개념도.Figure 2 is a conceptual diagram of an embodiment showing the vehicle mounting of the heating apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 난방장치를 나타낸 또 다른 실시예의 사시도.3 is a perspective view of another embodiment showing a heating apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 전기유도가열부를 나타낸 일실시예의 사시도.Figure 4 is a perspective view of one embodiment showing an electric induction heating unit according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시><Indication of symbols for main parts of drawing>
1: 전기유도가열부 10: 인설트부1: electric induction part 10: insert part
11: 내부 동공 12: 히팅셀11: internal pupil 12: heating cell
20: 인덕션부 30: 단열부재20: induction part 30: heat insulating member
40: 전원부 50: 에어 덕트40: power supply section 50: air duct
60: 송풍부 60a, 60b: 송풍장치60:
70: 하우징70: housing
C: 셀 S: FC 시스템C: cell S: FC system
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090024424A KR20100106007A (en) | 2009-03-23 | 2009-03-23 | Heating, ventilation, and air conditioning using dual pack heater method for fuel cell automobile or electric automobile |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| KR20100106007A true KR20100106007A (en) | 2010-10-01 |
Family
ID=43128450
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100106007A (en) |
-
2009
- 2009-03-23 KR KR1020090024424A patent/KR20100106007A/en active IP Right Grant
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