KR20140027848A - 차량용 냉각수 가열장치 - Google Patents

차량용 냉각수 가열장치 Download PDF

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Abstract

차량용 냉각수 가열장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 차량용 냉각수 가열장치는: 냉각수가 이동되는 내측공간이 구비되는 하우징부와, 하우징부의 측면에 복수의 삽입홈을 형성하는 장착부 및 삽입홈에 억지 끼워맞춤으로 결합되며 열을 발생시켜 냉각수를 가열하는 발열부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 냉각수 가열장치{HEATING DEVICE FOR COOLANT OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 냉각수 가열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발열부와 장착부의 밀착력을 향상시켜 열 전달 효율을 높일 수 있는 차량용 냉각수 가열장치에 관한 것이다.
수소연료전지 자동차나 전기 자동차는, 연료 전지 셀 스택과, 모터 등과 같은 전장 부품에서 발열이 발생한다.
따라서 내연 기관의 냉각수를 이용한 냉각 시스템과 유사한 방식으로, 냉각수를 이용하여 이러한 전장 부품들에서 발생되는 열을 흡수하여 냉각을 수행한다.
수소연료전지 자동차나 전기자동차에서, 차량 실내 난방에 공기 가열식 고전압 히터 방식을 사용하는 경우, 밧데리의 소모가 너무 커서 차량 주행거리에 문제가 발생된다.
또한 고전압을 사용하는 전장부품은 수소연료전지 자동차나 전기자동차의 내부에 설치될 수 없는 규정에 의하여 문제의 소지가 있으므로, 가열된 냉각수를 이용하거나, 저온의 냉각수를 가열하는 방식으로 차량의 실내를 난방한다.
냉각수가 이동되는 통로에 설치되는 냉각수 가열장치는, 냉각수가 이동되는 통로에 복수의 히터를 설치하여 냉각수를 설정된 온도로 가열하므로, 냉각수의 온도를 설정된 온도로 상승시킨다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2011-0103508호(2011.09.21 공개, 발명의 명칭: 전기자동차의 냉난방장치)에 개시되어 있다.
냉각수 가열장치의 하우징에 설치되는 발열부의 양측에 절연패드가 구비되므로, 발열소자에서 발생된 열이 장착부로 원활하게 전달되지 못하여서 열 전달 효율이 저하된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 발열부와 장착부의 밀착력을 향상시켜 열 전달 효율을 높일 수 있는 차량용 냉각수 가열장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 냉각수 가열장치는: 냉각수가 이동되는 내측공간이 구비되는 하우징부와, 하우징부의 측면에 복수의 삽입홈을 형성하는 장착부 및 삽입홈에 억지 끼워맞춤으로 결합되며 열을 발생시켜 냉각수를 가열하는 발열부를 포함한다.
또한 하우징부는, 외측면에 삽입홈이 복수로 구비되며 삽입홈을 둘러싸는 열교환돌기가 내측으로 돌출되어 냉각수와 접촉되는 베이스부 및 베이스부에 결합되어 내측공간을 형성하는 커버부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 삽입홈의 양 측면은 하측으로 갈수록 서로 근접되도록 경사지게 설치되며, 삽입홈의 상측 공간은 넓고 하측 공간은 좁게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 발열부는, 열을 발생시키는 발열소자와, 발열소자의 양측에 접하여 설치되며 발열소자로 전원을 공급하는 터미널부재 및 터미널부재의 외측에 접하여 설치되며 삽입홈에 억지 끼워맞춤으로 결합되는 절연하우징을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 터미널부재는, 발열소자와 접하는 측면에 장착홈을 형성하는 터미널몸체 및 터미널몸체에서 연장되어 전원을 공급받는 단자부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 절연하우징은 절연체로 성형되거나 알루미나로 성형됨이 바람직하다.
또한 절연하우징은, 터미널부재에 접하여 설치되는 직사각형 형상의 절연몸체 및 절연몸체의 테두리를 따라 돌출되어 터미널부재의 하측과 측면을 감싸며 설치되는 돌출부재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 차량용 냉각수 가열장치는, 발열부가 장착부에 억지 끼워맞춤으로 결합되어 발열부와 장착부의 밀착력을 향상시켜 열 전달 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부가 장착부에 결합된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부를 분해 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치의 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부가 장착부에 억지 끼워맞춤으로 결합됨을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 냉각수 가열장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차에 설치되는 차량용 냉각수 가열장치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치의 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부가 장착부에 결합된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부를 분해 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치의 측단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치의 정단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열부가 장착부에 억지 끼워맞춤으로 결합됨을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치(1)는, 냉각수가 이동되는 내측공간(19)이 구비되는 하우징부(10)와, 하우징부(10)의 측면에 복수의 삽입홈(22)을 형성하는 장착부(20) 및 삽입홈(22)에 억지 끼워맞춤으로 결합되며 열을 발생시켜 냉각수를 가열하는 발열부(30)를 포함한다.
열교환돌기(15)가 내측을 향하여 돌출된 하우징부(10)는, 냉각수가 이동되는 내측공간(19)이 내측에 구비된다. 이러한 하우징부(10)는, 내측공간(19)과 발열부(30)의 열을 전달받는 열교환돌기(15)가 접촉되는 면적이 넓으므로, 냉각수의 가열이 용이하게 이루어진다.
일 실시예에 따른 하우징부(10)는, 외측면에 삽입홈(22)이 복수로 구비되며 삽입홈(22)을 둘러싸는 열교환돌기(15)가 내측으로 돌출되어 냉각수와 접촉되는 베이스부(12) 및 베이스부(12)에 결합되어 내측공간(19)을 형성하는 커버부(17)를 포함한다.
베이스부(12)는, 판 형상의 테두리부재(13)의 내측에 저면부(14)가 위치한다. 사각틀 형상의 테두리부재(13)의 내부에 단차를 이루며 저면부(14)가 위치한다.
테두리부재(13)의 하측에 위치하는 저면부(14)에 삽입홈(22)을 구비한 장착부(20)가 설치된다.
베이스부(12)의 하측에는 열교환돌기(15)가 복수로 돌출되므로, 하우징부(10)를 통과하는 냉각수와 열교환이 이루어진다.
베이스부(12)와 결합되는 커버부(17)의 내측에는 오목한 홈 형상의 내측공간(19)이 구비된다.
커버부(17)의 양 측에는 냉각수가 이동되는 연결관(18)이 구비되므로, 연결관(18)을 통해 내측공간(19)으로 유입된 냉각수는 열교환돌기(15)와 접촉되어 가열된 후 다시 연결관(18)을 통해 하우징부(10)의 외측으로 이동된다.
하우징부(10)의 측면에 복수의 삽입홈(22)을 형성하는 장착부(20)에 열을 발생하는 발열부(30)가 삽입된 상태로 고정된다.
하우징부(10)의 상측면에 설치된 장착부(20)는, 발열부(30)가 삽입되는 삽입홈(22)이 복수로 구비된다.
삽입홈(22)의 상측은 개방되어 있으며, 삽입홈(22)의 하측은 베이스부(12)의 하측을 향하여 오목한 형상으로 형성된다.
일 실시예에 따른 삽입홈(22)의 양측에 구비된 경사측면(24)은 하측으로 갈수록 서로 근접되도록 경사지게 설치되며, 삽입홈(22)의 상측 공간은 넓고 하측 공간은 좁게 형성된다.
즉, 삽입홈(22)의 전방과 후방은, 삽입홈(22)의 상측에서 하측까지 직선 형상으로 형성되며, 삽입홈(22)의 좌측과 우측은 삽입홈(22)의 내측을 향하여 경사지게 기울어진 형상으로 형성된다.
일 실시예에 따른 삽입홈(22)은 쐐기 형상으로 형성되므로, 직육면체 형상으로 형성된 발열부(30)가 삽입홈(22)에 삽입되는 경우, 삽입홈(22)의 하측에서 억지 끼워맞춤으로 결합된다.
이러한 삽입홈(22)은 복수로 돌출된 열교환돌기(15)의 내측에 각각 위치하므로, 삽입홈(22)과 발열부(30) 및 열교환돌기(15)의 개수는 동일하다.
쐐기 형상의 삽입홈(22)에 발열부(30)가 억지 끼움으로 결합된 경우, 발열부(30)와 장착부(20)의 밀착력이 증가되어 열교환이 보다 원활하게 이루어지며, 발열부(30) 고정을 위한 별도의 부품이 추가되지 아니하므로 생산원가를 절감할 수 있다.
삽입홈(22)에 억지 끼워맞춤으로 결합되는 발열부(30)는, 열을 발생시켜 냉각수를 가열하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 발열장치가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 발열부(30)는, 열을 발생시키는 발열소자(32)와, 발열소자(32)의 양측에 접하여 설치되며 발열소자(32)로 전원을 공급하는 터미널부재(34) 및 터미널부재(34)의 외측에 접하여 설치되며 삽입홈(22)에 억지 끼워맞춤으로 결합되는 절연하우징(40)을 포함한다.
발열소자(32)는 전원의 공급으로 열을 발생시키는 다양한 종류의 발열장치가 사용될 수 있으며, 일 실시예에 따른 발열소자(32)는 피티씨를 사용한다.
피티씨(PTC: Positive Temperature Coefficient) 소자는 퀴리온도 이상이 되면 급격하게 전기 저항값이 상승하는 정온도 특성을 나타내는 반도체 소자이다.
피티씨는, 전압이 인가되면 주위의 온도에 관계없이 일정한 발열 온도를 유지하는 자기온도제어기능을 갖는다.
발열소자(32)의 양측에 위치하는 터미널부재(34)는, 발열소자(32)와 접하는 측면에 장착홈(37)을 형성하는 터미널몸체(36) 및 터미널몸체(36)에서 연장되어 전원을 공급받는 단자부재(38)를 포함한다.
발열소자(32)는 직사각형 형상의 판 형상으로 형성되며, 이러한 발열소자(32)의 양측에 위치하는 터미널부재(34)도 판 형상으로 형성된다.
터미널부재(34)는 도체 재질로 형성되며 직사각형 형상으로 형성된다. 발열소자(32)와 마주하는 터미널부재(34)의 측면에는 발열소자(32)의 일부가 삽입되어 고정되는 장착홈(37)이 형성된다.
이러한 터미널몸체(36)의 상측으로 단자부재(38)가 연장되며, 단자부재(38)를 통해 발열소자(32)로 전원이 공급된다.
발열소자(32)의 양 측에 설치된 터미널부재(34)는 서로 이격된 상태로 설치되며, 터미널부재(34)의 외측에는 방열 및 절연 기능을 갖는 절연하우징(40)이 설치된다.
이러한 절연하우징(40)은 절연체로 성형되므로, 절연하우징(40)이 장착부(20)와 하우징부(10)에 접하여 발생하는 합선을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 절연하우징(40)은 알루미나로 성형되므로, 절연 기능과 함께 방열기능을 수행할 수 있다.
알루미나는 알루미늄의 산화물이며, 녹는점이 2,050℃이며 다이아몬드 다음가는 경도를 가졌으며, 절연체이다.
이러한 알루미나는, 내열성과, 내약품성과 강도 등 세라믹스에 요구되는 일반적인 성질을 거의 만족시키는 한편, 세라믹스 보다 생산단가가 저렴하다.
절연하우징(40)의 재료로 알루미나를 사용하므로, 절연하우징(40)의 외측에 별도의 절연패드를 추가 설치하지 않아도 된다.
따라서, 발열부(30)와 장착부(20) 사이의 밀착력이 증대하며, 열 전달 효율도 증가되어 차량용 냉각수 가열장치(1)의 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 절연하우징(40)은, 터미널부재(34)에 접하여 설치되는 직사각형 형상의 절연몸체(42) 및 절연몸체(42)의 테두리를 따라 돌출되어 터미널부재(34)의 하측과 측면을 감싸며 설치되는 돌출부재(44)를 포함한다.
판 형상의 절연몸체(42)의 테두리를 따라 돌출된 돌출부재(44)는, 터미널부재(34)의 양 측면과 하측을 감싸는 형상으로 설치된다.
따라서, 단자부재(38)가 구비된 터미널부재(34)의 상측을 제외하고, 터미널부재(34)의 양 측면과 하측이 장착부(20)와 접촉되어 발생하는 쇼트를 방지할 수 있다.
이러한 발열부(30)가 삽입홈(22)에 삽입되어 고정된 상태에서, 삽입홈(22)에 몰딩재료가 주입되어 발열부(30)의 외측에 몰딩부가 위치하므로, 삽입홈(22)의 내측에 발열부(30)가 고정된 상태를 유지할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치(1)의 조립 및 작동상태를 상세히 설명한다.
발열소자(32)의 양 측면이 장착홈(37)에 삽입된 상태로, 발열소자(32)의 양 측에 터미널부재(34)가 고정된다.
이러한 터미널부재(34)의 외측에 절연하우징(40)이 설치되므로, 발열소자(32)에서 발생된 열은 터미널부재(34)와 절연하우징(40)을 통해 열교환돌기(15)로 전달된다.
절연하우징(40)은 알루미나 재질로 성형되므로, 열 전달이 용이하게 이루어지는 동시에 절연기능도 겸하여 수행할 수 있다.
발열부(30)의 몸체는 직사각형 형상으로 형성되며, 이러한 발열부(30)는 쐐기 형상으로 형성된 삽입홈(22)에 삽입되어 억지 끼워맞춤으로 결합되므로, 발열부(30)의 착탈 작업이 용이하게 이루어진다.
발열부(30)가 삽입홈(22)에 삽입된 상태에서 발열부(30)의 외측에 몰딩재료를 공급하므로, 삽입홈(22)의 내측에 발열부(30)를 고정시킨다.
장착부(20)에 고정된 발열부(30)에서 발생된 열은 연교환돌기를 통해 내측공간(19)을 통과하는 냉각수로 전달되어 냉각수를 설정된 온도로 가열시킨다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 차량용 냉각수 가열장치(1)는, 발열부(30)가 장착부(20)에 억지 끼워맞춤으로 결합되어 발열부(30)와 장착부(20)의 밀착력을 향상시켜 열 전달 효율을 높일 수 있다.
또한 절연하우징(40)이 방열기능과 절연기능을 겸하므로, 두 개의 부품이 하나로 감소되어 생산원가를 절감할 수 있으며, 조립공정의 생산효율이 향상된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 자동차에 설치되는 차량용 냉각수 가열장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 냉각수를 이용하여 가열풍을 생성하는 다른 장치에도 본 발명에 의한 차량용 냉각수 가열장치가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 차량용 냉각수 가열장치
10: 하우징부 12: 베이스부
13: 테두리부재 14: 저면부
15: 열교환돌기 17: 커버부
18: 연결관 19: 내측공간
20: 장착부 22: 삽입홈
24: 경사측면 30: 발열부
32: 발열소자 34: 터미널부재
36: 터미널몸체 37: 장착홈
38: 단자부재 40: 절연하우징
42: 절연몸체 44: 돌출부재

Claims (8)

  1. 냉각수가 이동되는 내측공간이 구비되는 하우징부;
    상기 하우징부의 측면에 복수의 삽입홈을 형성하는 장착부; 및
    상기 삽입홈에 억지 끼워맞춤으로 결합되며, 열을 발생시켜 상기 냉각수를 가열하는 발열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징부는, 외측면에 상기 삽입홈이 복수로 구비되며, 상기 삽입홈을 둘러싸는 열교환돌기가 내측으로 돌출되어 상기 냉각수와 접촉되는 베이스부; 및
    상기 베이스부에 결합되어 상기 내측공간을 형성하는 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 삽입홈의 양 측면은 하측으로 갈수록 서로 근접되도록 경사지게 설치되며, 상기 삽입홈의 상측 공간은 넓고 하측 공간은 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발열부는, 열을 발생시키는 발열소자;
    상기 발열소자의 양측에 접하여 설치되며, 상기 발열소자로 전원을 공급하는 터미널부재; 및
    상기 터미널부재의 외측에 접하여 설치되며, 상기 삽입홈에 억지 끼워맞춤으로 결합되는 절연하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 터미널부재는, 상기 발열소자와 접하는 측면에 장착홈을 형성하는 터미널몸체; 및
    상기 터미널몸체에서 연장되어 전원을 공급받는 단자부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 절연하우징은 절연체로 성형됨을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 절연하우징은 알루미나로 성형됨을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 절연하우징은, 상기 터미널부재에 접하여 설치되는 직사각형 형상의 절연몸체; 및
    상기 절연몸체의 테두리를 따라 돌출되어 상기 터미널부재의 하측과 측면을 감싸며 설치되는 돌출부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 가열장치.
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