KR20170035024A - 냉각수 히터 - Google Patents

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KR20170035024A
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Abstract

본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 냉각수가 유입되는 입구 파이프 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프가 형성되어 상측에 배치되는 몸체; 내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체에 결합되어 하측에 배치되는 하우징; 상기 몸체와 하우징에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일; 상기 인덕션 코일의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체; 및 상기 인덕션 코일의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체; 를 포함하며, 상기 입구 파이프로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 상기 하우징의 바닥면에서 유턴하여 상기 제2발열체의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프로 배출되도록 냉각수 유로가 형성됨으로써, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름이 개선되어 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 냉각수 히터에 관한 것이다.

Description

냉각수 히터 {Cooling-water heater}
본 발명은 냉각수 히터에 관한 것으로, 인덕션 코일에 의해 발열되는 발열체를 이용해 냉각수를 가열하는 냉각수 히터에 있어서, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름을 개선함으로써 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 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 인덕션 방식의 냉각수 히터는 냉각수가 냉각수 유동배관의 내부만을 통과하며 열교환되며 유도가열될 수 있는 발열체인 냉각수 유동배관이 인덕션 코일의 내측에만 배치되므로 가열 효율 및 열교환 효율이 낮은 단점이 있다.
KR 2011-0075118 A1 (2011.07.06)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 인덕션 코일에 의해 발열되는 발열체를 이용해 냉각수를 가열하는 냉각수 히터에 있어서, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름을 개선함으로써 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 냉각수 히터를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각수 히터(1000)는, 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되어 상측에 배치되는 몸체(100); 내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되어 하측에 배치되는 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300); 상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체(400); 및 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 를 포함하며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 상기 하우징(200)의 바닥면에서 유턴하여 상기 제2발열체(500)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입구 파이프(110) 및 출구 파이프(120)는 몸체(100)는 수평방향으로 형성되되, 몸체(100)의 상하방향 중심축과 입구 파이프(110)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 형성되며 몸체(100)의 상하방향 중심축과 출구 파이프(120)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입구 파이프(110)를 통해 유입된 냉각수가 몸체(100)의 상하방향 중심축을 중심으로 회전되면서 하측인 하우징(200)의 내부로 유동되어 와류가 발생될 수 있도록, 상기 몸체(100)의 반경방향 중앙부에 원주방향을 따라 스월 형성부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)에는 입구 파이프(110)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 유입유로(111) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 유입유로(111)와 상기 제1발열체(400)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 유입유로(112)가 형성되며, 상기 몸체(100)에는 출구 파이프(120)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 배출유로(121) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 배출유로(121)와 상기 제2발열체(500)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 배출유로(122)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수평방향 배출유로(121)의 상측에는 원주방향을 따라 형성되되 상기 출구 파이프(120) 쪽으로 갈수록 상측으로 경사지게 형성되는 배출 가이드부(123)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징(200)의 바닥면 중앙은 상기 제1발열체(400)의 중앙을 향해 상측으로 볼록하게 돌출 형성되고, 상기 하우징(200)의 바닥면 둘레는 라운드형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되는 원통형의 형성된 보빈(600)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 보빈(600)은 개방된 상단이 몸체(100)에 결합되어 상단 둘레가 밀폐되고, 상기 보빈(600)의 개방된 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되게 형성되어 상기 보빈(600)의 하단과 하우징(200)의 바닥면 사이로 냉각수가 통과할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보빈(600)의 하단에는 방사상으로 형성되며 원주방향을 따라 서로 이격된 복수개의 지지부(610)가 형성되어, 상기 보빈(600)의 상단이 몸체(100)에 결합되고 하단의 지지부(610)는 하우징(200)의 바닥면에 지지되며, 상기 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)가 상기 몸체(100)와 지지부(610) 사이에 밀착되어 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부(610)에는 결합홈(611)들이 형성되어, 상기 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)의 하단이 상기 결합홈(611)에 삽입되도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)을 감싸도록 배치되며, 상기 보빈(600)에 결합되는 코일 커버(620)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수 코일인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 냉각수 히터는, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름을 개선함으로써 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 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 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 몸체를 하측에서 바라본 사시도 및 평면도.
도 8은 도 6에서의 몸체 하측에 보빈 커버가 결합된 상태를 나타낸 사시도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 히터를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 몸체를 하측에서 바라본 사시도 및 평면도이며, 도 8은 도 6에서의 몸체 하측에 보빈 커버가 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 히터(1000)는, 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되어 상측에 배치되는 몸체(100); 내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되어 하측에 배치되는 하우징(200); 상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300); 상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체(400); 및 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 를 포함하며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 상기 하우징(200)의 바닥면에서 유턴하여 상기 제2발열체(500)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성될 수 있다.
우선, 몸체(100)는 본 발명에 따른 냉각수 히터의 외형을 형성하는 부분이며, 냉각수가 유입되고 배출되는 유로가 형성된다. 즉, 몸체(100)에는 냉각수가 유입되도록 입구 파이프(110)가 형성되고 냉각수가 배출되도록 출구 파이프(120)가 형성될 수 있으며, 몸체(100)에는 입구 파이프(110)에 연결되어 몸체(100)를 통과하도록 유입유로가 형성되며, 또한 몸체(100)를 통과하도록 배출유로가 형성되어 배출유로가 출구 파이프(120)에 연결될 수 있다.
하우징(200)은 몸체(100)와 함께 본 발명에 따른 냉각수 히터의 외형을 형성하는 부분이며, 몸체(100)와 하우징(200)이 결합되어 하우징(200)의 중공된 내부가 밀폐될 수 있도록 형성될 수 있다. 이때, 몸체(100)가 상측에 배치되고 하우징(200)이 하측에 배치된 상태에서 상하로 결합될 수 있다. 또한, 하우징(200)은 내부가 중공되고 상측이 개방되어 몸체(100)와 결합되는 하우징(200)의 개방된 상단 둘레가 밀폐될 수 있으며, 이에 따라 몸체(100)에 형성된 유입유로 및 배출유로가 하우징(200)의 중공된 내부와 연통될 수 있다. 또한, 몸체(100)와 하우징(200)이 접촉되어 결합되는 면에는 실링부재가 개재되어 접촉면이 밀폐되도록 할 수 있다.
인덕션 코일(300)은 몸체(100)와 하우징(200)의 결합에 의해 밀폐된 하우징(200)의 내부에 구비될 수 있다. 여기에서 인덕션 코일(300)은 원주방향으로 복수회 권취되어 상하방향으로 밀착된 코일스프링 형태로 형성되어, 상하방향을 중심으로 나선형으로 형성된 형태가 될 수 있다. 그리하여 인덕션 코일(300)은 전체적인 형상이 원통형으로 형성되어 개방된 양측이 상하방향을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 인덕션 코일(300)은 코일의 권취된 부분에서 상측으로 연장 형성된 연장선들이 몸체(100)를 관통해 외부로 인출되도록 형성될 수 있으며, 연장선들은 몸체(100)의 일측에 형성된 제어부(700)에 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 인덕션 코일(300)은 상단이 몸체(100)에 결합되어 결합된 상단 둘레가 밀폐될 수 있으며, 인덕션 코일(300)의 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 지지될 수 있다. 이때, 인덕션 코일(300)의 상단은 몸체(100)에 형성된 유입유로와 배출유로의 사이를 구획하도록 배치되어, 유입유로를 통해 유입된 냉각수가 인덕션 코일(300)의 상단으로는 통과되지 못하고 인덕션 코일(300)의 하단을 통해서만 냉각수가 통과될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 상측에서 바라보았을 때, 몸체(100)의 입구 파이프(110)에 연결된 유입유로들은 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 내측에 형성되고 출구 파이프(120)에 연결된 배출유로들은 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 외측에 형성되어, 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수는 인덕션 코일(300)의 내측을 통과하면서 하측으로 유동되어 인덕션 코일(300)의 하단에서 유턴한 후 인덕션 코일(300)의 외측을 통과하면서 상측으로 유동되어 출구 파이프(120)를 통해 배출되도록 구성된다.
여기에서 인덕션 코일(300)에 의해 유도가열 될 수 있는 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)가 하우징(200)의 내부에 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1발열체(400)는 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되며, 제2발열체(500)는 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비될 수 있다. 또한, 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)는 원통형의 금속이나 자성체 등으로 형성되어, 인덕션 코일(300)에 교류전류가 흐르면 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)에 와전류가 발생되어 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)가 가열될 수 있다.
그리고 제1발열체(400)는 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 배치되되, 원통형의 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 제1발열체(400)는 상단이 몸체(100)에 결합되어 입구 파이프(110) 연결된 유입유로에 연결될 수 있으며, 유입된 냉각수가 제1발열체(400)의 내측 및 외측으로 함께 유동될 수 있도록 제1발열체(400)가 유입유로에 연결될 수 있다.
또한, 제2발열체(500)는 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 배치되되, 원통형의 개방된 양단이 상하방향을 항하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2발열체(500)는 상단이 몸체(100)에 결합되어 출구 파이프(120)에 연결된 배출유로에 연결될 수 있으며, 냉각수가 제2발열체(500)의 내측 및 외측으로 함께 유동된 후 배출유로에서 합류되어 출구 파이프(120)를 통해 배출될 수 있도록 제2발열체(500)가 배출유로에 연결될 수 있다.
그리하여 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수는 유입유로를 통과하여 인덕션 코일(300)의 내측을 따라 하측방향으로 유동되되, 냉각수가 제1발열체(400)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동되면서, 가열되는 제1발열체(400)의 내측과 외측에서 동시에 냉각수와 1차로 열교환을 일으킬 수 있다. 그리고 하측으로 유동되며 제1발열체(400) 주변을 통과한 냉각수는 인덕션 코일(300)의 하단을 기준으로 유턴하여 상측방향으로 흐름이 바뀌게 되고, 상측방향으로 유동되는 냉각수는 제2발열체(500)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되면서, 가열되는 제2발열체(500)의 내측과 외측에서 동시에 냉각수와 2차로 열교환을 일으킬 수 있다. 이후 냉각수는 배출유로를 통과해 출구 파이프(120)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 냉각수 히터는, 상기와 같은 냉각수 유로의 구성에 따라 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름이 개선되어 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 도시된 바와 같이 입구 파이프(110) 및 출구 파이프(120)는 몸체(100)의 상하방향 중심축에 수직인 수평방향으로 형성되되, 몸체(100)의 상하방향 중심축과 입구 파이프(110)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 편심되게 형성되며 몸체(100)의 상하방향 중심축과 출구 파이프(120)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 편심되게 형성될 수 있다. 이때, 입구 파이프(110)에 연결되는 유입유로는 유입된 냉각수가 상하방향 중심축을 중심으로 회전되면서 하측인 하우징(200)의 내부로 유동되어 와류가 발생할 수 있도록, 상기 몸체(100)의 반경방향 중앙부에 충분한 공간을 갖도록 원주방향을 따라 스월 형성부가 형성될 수 있다.
그리하여 유입되는 냉각수 및 배출되는 냉각수에 와류가 발생되도록 함으로써 냉각수와 발열체들 간에 보다 효과적인 열교환이 일어나 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
여기에서 스월 형성부는 수평방향 중심축이 몸체(100)의 상하방향 중심축과 만나지 않도록 형성된 입구 파이프(110), 상기 입구 파이프(110)와 수평방향 유입유로(111)를 연결하는 연결유로, 및 수평방향 수평방향 유입유로(111)를 포함할 수 있다. 이외에도 스월 형성부는 수평방향으로 유입된 냉각수가 수직방향 하측으로 유동되면서 와류가 발생할 수 있도록 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 출구 파이프(120)에 연결되는 배출유로는 하우징(200)의 내부에서 배출되는 냉각수가 회전되면서 상측의 배출유로를 통과해 출구 파이프(120)를 통해 배출될 수 있도록 배출유로가 원주방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체(100)에는 입구 파이프(110)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 유입유로(111) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 유입유로(111)와 상기 제1발열체(400)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 유입유로(112)가 형성되며, 상기 몸체(100)에는 출구 파이프(120)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 배출유로(121) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 배출유로(121)와 상기 제2발열체(500)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 배출유로(122)가 형성될 수 있다.
즉, 몸체(100)에는 입구 파이프(110)를 통해 유입된 냉각수가 회전되면서 와류가 발생되어 하우징(200)의 내부로 유입되기 용이하도록, 수평방향으로 원주방향을 따라 수평방향 유입유로(111)가 형성되고 수평방향 유입유로(111)에 연결되도록 상하방향의 수직방향 유입유로(112)가 형성되어, 수평방향 유입유로(111)를 따라 냉각수가 유동되면서 회전되면서 하측방향으로 유동되어 나선형으로 유동되면서 제1발열제(400)의 내측과 외측을 함께 통과할 수 있다. 또한, 제2발열체(500)의 내측과 외측을 함께 통과하면서 상측으로 유동되는 냉각수가 원주방향으로 회전되어 나선형으로 유동될 수 있도록 몸체(100)에 상하방향의 수직방향 배출유로(122)가 형성되고 수직방향 배출유로(122)에 연결되도록 수평방향으로 원주방향을 따라 수평방향 배출유로(121)가 형성되어 출구 파이프(120)와 연결될 수 있다.
또한, 상기 수평방향 배출유로(121)의 상측에는 원주방향을 따라 형성되되 상기 출구 파이프(120) 쪽으로 갈수록 상측으로 경사지게 형성되는 배출 가이드부(123)가 형성될 수 있다.
즉, 수평방향 배출유로(121)의 상측에 경사진 형태로 원주방향을 따라 형성된 나선형의 배출 가이드부(123)가 형성되어, 상측으로 유동되며 제2발열체(500) 주변을 통과하는 냉각수가, 회전되면서 상측으로 유동되는 나선형의 형태로 용이하게 유동되도록 할 수 있다.
또한, 상기 하우징(200)의 바닥면 중앙은 상기 제1발열체(400)의 중앙을 향해 상측으로 볼록하게 돌출 형성되고, 상기 하우징(200)의 바닥면 둘레는 라운드형으로 형성될 수 있다.
즉, 도 5와 같이 하측으로 유동되면서 제1발열체(400) 주변을 통과한 냉각수가 인덕션 코일(300)의 하단 부분에서 유턴하여 상측으로 유동방향을 전환하기 용이하도록, 하우징(200)의 바닥면 중앙부가 상측으로 볼록하게 돌출된 형태로 형성되고 바닥면 둘레가 굴곡된 라운드형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되는 원통형의 보빈(600)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 보빈(600)은 개방된 상단이 몸체(100)에 결합되어 상단 둘레가 밀폐되고, 상기 보빈(600)의 개방된 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되게 형성되어 상기 보빈(600)의 하단과 하우징(200)의 바닥면 사이로 냉각수가 통과할 수 있도록 형성될 수 있다.
즉, 인덕션 코일(300)을 원통형의 보빈(600)에 권취함으로써 인덕션 코일(300)을 하우징(200) 내부의 원하는 위치에 원하는 형태로 배치하여 고정하기 용이하도록 할 수 있다. 그리고 상측에서 바라보았을 때 보빈(600)이 유입유로와 배출유로 사이에 배치되도록 보빈(600)의 상단이 몸체(100)에 결합될 수 있다. 또한, 원통형의 보빈(600) 상단이 몸체(100)에 결합되어 상단 둘레가 밀폐되도록 하고 보빈(600)의 하단이 하우징(200)의 바닥면에서 이격되어 냉각 유로가 형성되어, 입구 파이프(110)를 통해 유입된 냉각수가 보빈(600)의 내측을 하측방향으로 통과하여 보빈(600)의 하단에서 유턴한 후 보빈(600)의 외측을 상측으로 통과하여 출구 파이프(120)를 통해 냉각수가 배출되는 흐름이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 상기 보빈(600)의 하단에는 방사상으로 형성되며 원주방향을 따라 서로 이격된 복수개의 지지부(610)가 형성되어, 상기 보빈(600)의 상단이 몸체(100)에 결합되고 하단의 지지부(610)는 하우징(200)의 바닥면에 지지되며, 상기 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)가 상기 몸체(100)와 지지부(610) 사이에 밀착되어 고정될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 보빈(600)의 하단에 방사상으로 형성된 지지부(610)들에 의해 보빈(600)의 하측이 하우징(200)의 바닥면에 지지될 수 있으며, 또한 지지부(610)들 사이 공간이 냉각수가 통과될 수 있는 유로로 형성될 수 있어 보빈(600)의 하단에서 냉각수가 용이하게 유턴될 수 있다. 이때, 지지부(610)들은 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 도시된 바와 같이 수직한 판형으로 형성되어 원통형의 보빈(600) 하단에서 하측으로 돌출되며 반경방향 내측 및 외측으로 연장된 형태로 형성되어 보빈(600)의 위치 고정이 용이하도록 할 수 있다.
이때, 상기 지지부(610)에는 결합홈(611)들이 형성되어, 상기 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)의 하단이 상기 결합홈(611)에 삽입되도록 결합될 수 있다.
즉, 지지부(610)들의 상측에 오목한 형태로 복수개의 결합홈(611)이 형성되어, 직경이 다른 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)의 하단이 대응되는 위치의 결합홈(611)에 삽입되어 결합됨으로써 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)의 고정이 용이할 수 있으며, 제1발열체(400)와 보빈(600)과의 간격이 일정하도록 결합될 수 있고 제2발열체(500)와 보빈(600)과의 간격이 일정하도록 결합될 수 있다. 이때, 지지부(610)는 보빈(600)과 일체형으로 형성되거나 분리형으로 형성되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)을 감싸도록 배치되며, 상기 보빈(600)에 결합되는 코일 커버(620)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 인덕션 코일(300)의 내측에는 보빈(600)이 배치되고 인덕션 코일(300)의 외측에는 코일 커버(620)가 배치되어, 인덕션 코일(300)이 제1발열체(400)나 제2발열체(500)에 직접적으로 접촉되는 것을 방지하여 인덕션 코일(300)의 파손 및 누전을 방지할 수 있다.
또한, 보빈(600)의 상측에 결합되는 보빈 커버(630)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 보빈(600)에 제1발열체(400), 인덕션 코일(300), 코일 커버(620) 및 제2발열체(500)를 삽입하거나 끼워 조립한 후, 보빈(600)의 상측에 보빈 커버(630)를 결합하여 보빈(600) 하측의 지지부(610)와 보빈 커버(630) 사이에 제1발열체(400), 인덕션 코일(300), 코일 커버(620) 및 제2발열체(500)가 고정될 수 있다. 그리고 보빈 커버(630)에는 수직방향 유입유로(112) 및 수직방향 배출유로(122)가 형성될 수 있다. 이때, 몸체(100)에는 수평방향 유입유로(111) 및 수평방향 배출유로(121)만 형성되고 보빈 커버(630)에 수직방향 유입유로(112) 및 수직방향 배출유로(122)가 형성되어, 몸체(100)의 하단에 보빈 커버(630)가 결합될 수도 있다. 그리하여 몸체(100)에 보빈 커버(630)가 결합되도록 함으로써, 수평방향 유입유로(111)와 연결되는 수직방향 유입유로(112) 및 수평방향 배출유로(121)와 연결되는 수직방향 배출유로(122)를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수 코일일 수 있다. 즉, 인덕션 코일(300)은 전류가 흐르기 때문에 소선의 외주면이 절연 코팅처리된 방수 코일로 형성됨으로써, 인덕션 코일(300)이 냉각수와 접촉되더라도 누전이 발생하지 않으므로, 인덕션 코일(300)에 냉각수가 접촉되도록 몰딩하거나 밀폐되도록 하지 않아도 되므로 구성 및 배치를 용이하게 할 수 있다.
그리고 도시된 바와 같이 몸체(100)의 상측에는 제어부(700)가 형성될 수 있다. 이때, 제어부(700)는 제어부 케이스(710)가 몸체(100)에 결합되거나 몸체(100)와 일체형으로 형성될 수 있으며, 제어부 케이스(710)는 내부가 중공되고 상측이 개방된 형태로 형성되어 내부에 기판(720) 및 전자 소자(730)가 구비되어 고정될 수 있으며, 제어부 케이스(710)의 개방된 상측에는 상부 커버(740)가 결합될 수 있다. 또한, 전자 소자(730)들은 제어부 케이스(710)의 바닥면에 밀착되도록 결합되어, 발열량이 많은 전자 소자(730)들이 몸체(100)를 통과하는 냉각수와 열교환되어 전자 소자(730)들이 과열되지 않도록 할 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
110 : 입구 파이프 111 : 수평방향 유입유로
112 : 수직방향 유입유로
120 : 출구 파이프 121 : 수평방향 배출유로
122 : 수직방향 배출유로 123 : 배출 가이드부
200 : 하우징
300 : 인덕션 코일
400 : 제1발열체
500 : 제2발열체
600 : 보빈
610 : 지지부 611 : 결합홈
620 : 코일 커버 630 : 보빈 커버
700 : 제어부
710 : 제어부 케이스 720 : 기판
730 : 전자 소자 740 : 상부 커버

Claims (8)

  1. 냉각수가 유입되는 입구 파이프(110) 및 냉각수가 배출되는 출구 파이프(120)가 형성되어 상측에 배치되는 몸체(100);
    내부가 중공 형성되며, 상기 중공된 내부가 밀폐되도록 상기 몸체(100)에 결합되어 하측에 배치되는 하우징(200);
    상기 몸체(100)와 하우징(200)에 의해 밀폐된 내부에 구비되는 인덕션 코일(300);
    상기 인덕션 코일(300)의 내측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제1발열체(400); 및
    상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 를 포함하며,
    상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 상기 하우징(200)의 바닥면에서 유턴하여 상기 제2발열체(500)의 내측면 및 외측면에 함께 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입구 파이프(110) 및 출구 파이프(120)는 몸체(100)는 수평방향으로 형성되되, 몸체(100)의 상하방향 중심축과 입구 파이프(110)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 형성되며 몸체(100)의 상하방향 중심축과 출구 파이프(120)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입구 파이프(110)를 통해 유입된 냉각수가 몸체(100)의 상하방향 중심축을 중심으로 회전되면서 하측인 하우징(200)의 내부로 유동되어 와류가 발생될 수 있도록, 상기 몸체(100)의 반경방향 중앙부에 원주방향을 따라 스월 형성부가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 몸체(100)에는 입구 파이프(110)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 유입유로(111) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 유입유로(111)와 상기 제1발열체(400)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 유입유로(112)가 형성되며,
    상기 몸체(100)에는 출구 파이프(120)에 연결되어 수평방향으로 원주방향을 따라 형성되는 수평방향 배출유로(121) 및 상하방향으로 관통 형성되어 상기 수평방향 배출유로(121)와 상기 제2발열체(500)의 내측 및 외측이 함께 연통되도록 하는 수직방향 배출유로(122)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수평방향 배출유로(121)의 상측에는 원주방향을 따라 형성되되 상기 출구 파이프(120) 쪽으로 갈수록 상측으로 경사지게 형성되는 배출 가이드부(123)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(200)의 바닥면 중앙은 상기 제1발열체(400)의 중앙을 향해 상측으로 볼록하게 돌출 형성되고, 상기 하우징(200)의 바닥면 둘레는 라운드형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인덕션 코일(300)은 상단이 몸체(100)에 결합되어 결합된 상단 둘레가 밀폐되고 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 형성되며,
    상기 제1발열체(400) 및 제2발열체(500)의 상단은 몸체(100)에 결합되고 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되는 원통형의 보빈(600)을 더 포함하여 이루어지며,
    상기 보빈(600)은 개방된 상단이 몸체(100)에 결합되어 상단 둘레가 밀폐되고, 상기 보빈(600)의 개방된 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되게 형성되어 상기 보빈(600)의 하단과 하우징(200)의 바닥면 사이로 냉각수가 통과할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
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