KR20170035038A

KR20170035038A - 냉각수 히터

Info

Publication number: KR20170035038A
Application number: KR1020150133575A
Authority: KR
Inventors: 정윤섭; 박태용; 이동규; 김준수; 박수두; 한성석
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-03-30

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; 상기 인덕션 코일의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체; 및 상기 제1발열체의 하측에 구비되며, 방사상으로 형성되되 일측으로 굽은 깃들이 원주방향을 따라 서로 이격되어 형성된 임펠러; 를 포함하며, 상기 입구 파이프로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 임펠러에 의해 수평방향으로의 회전류가 발생하면서 인덕션 코일의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프로 배출되도록 냉각수 유로가 형성됨으로써, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름이 개선되어 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며, 이에 따른 캐비테이션 현상을 방지할 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, 이에 따른 캐비테이션 현상을 방지할 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 낮으며, 냉각수가 발열체 주변을 직선형태로 통과하면서 열교환되므로 열교환 효율이 저하되는 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, 또한 이에 따른 캐비테이션 현상을 방지할 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); 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 및 상기 제1발열체(400)의 하측에 구비되며, 방사상으로 형성되되 일측으로 굽은 깃(810)들이 원주방향을 따라 서로 이격되어 형성된 임펠러(800); 를 포함하며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 임펠러(800)에 의해 수평방향으로의 회전류가 발생하면서 인덕션 코일(300)의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체(500)에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 임펠러(800)는 중앙에 관통공(820)이 형성되고, 상기 하우징(200)의 바닥면에는 상측으로 돌출된 회전축(210)이 형성되며, 상기 관통공(820)에 회전축(210)이 삽입되도록 결합되어, 상기 임펠러(800)가 하우징(200)의 회전축(210)을 중심으로 회전 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 한다.

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 형성되며, 상기 임펠러(800)는 중앙부 상측이 보빈(600)의 하측 내부로 삽입되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 임펠러(800)는 중앙부 상측이 제1발열체(400)의 내부로 삽입되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 임펠러(800)의 깃(810)들은 반경방향으로 제1발열체(400)의 내측에서부터 인덕션 코일(300)의 외측까지 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징(200)의 바닥면 둘레는 라운드형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 냉각수 히터는, 발열체 주변을 통과하는 냉각수의 흐름을 개선함으로써 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며, 이에 따른 캐비테이션 현상을 방지할 수 있어 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 냉각수 히터를 나타낸 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 임펠러를 나타낸 상측 평면도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 몸체를 하측에서 바라본 사시도 및 평면도.
도 9는 도 7에서의 몸체 하측에 보빈 커버가 결합된 상태를 나타낸 사시도.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 히터를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 냉각수 히터를 나타낸 정면 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 임펠러를 나타낸 상측 평면도이다.

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); 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 및 상기 제1발열체(400)의 하측에 구비되며, 방사상으로 형성되되 일측으로 굽은 깃(810)들이 원주방향을 따라 서로 이격되어 형성된 임펠러(800); 를 포함하며, 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 임펠러(800)에 의해 수평방향으로의 회전류가 발생하면서 인덕션 코일(300)의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체(500)에 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 몸체(100)에 결합될 수 있다. 이때, 인덕션 코일(300)의 상단은 몸체(100)에 형성된 유입유로와 배출유로의 사이를 구획하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 유입유로를 통해 유입된 냉각수가 인덕션 코일(300)의 상단쪽으로는 통과되지 못하고 인덕션 코일(300)의 하단쪽을 통해서만 냉각수가 통과될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 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 유도가열될 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 있고, 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 배치될 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, 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 배치될 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.

임펠러(800)는 상기 제1발열체(400)의 하측에 구비되어 하우징(200)의 바닥면에 임펠러(800)가 지지되도록 배치될 수 있다. 그리고 임펠러(800)의 상면에는 복수개의 깃(810)이 원주방향으로 이격되어 배열된 형태로 형성될 수 있으며, 깃(810)들은 방사상으로 형성되되 시계방향 또는 반시계방향으로 휘어진 형태로 형성될 수 있다.

그리하여 상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수는 유입유로를 통과하여 인덕션 코일(300)의 내측을 따라 하측방향으로 유동되되, 냉각수가 제1발열체(400)의 주변인 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 되며, 이때 제1발열체(400) 주변을 통과하며 하측으로 유동된 냉각수는 임펠러(800)에 형성된 복수개의 깃(810)들에 의해 수평방향으로 회전되는 흐름이 발생하면서 인덕션 코일(300)의 하측을 통과하여 상측으로 유턴하게 된다. 또한, 유턴하여 상측방향으로 유동되는 냉각수는 제2발열체(500)의 주변인 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. 이에 따라 임펠러(800)에 의해 수평방향으로 회전되는 수평방향 회전유동과 유턴되어 수직 상측방향으로 유동되는 냉각수의 유동이 합쳐져 상하방향 중심축을 기준으로 한 하나의 나선형 유동이 발생하게 되고, 나선형으로 유동되는 냉각수가 제2발열체(500)의 주변을 통과하면서 열교환 될 수 있다.

이로 인해 냉각수의 전체적인 흐름이 개선되어 냉각수의 유동에 따른 압력강하를 줄일 수 있으며, 이에 따른 캐비테이션 현상(압력강하에 따라 기포가 발생되는 현상)을 방지할 수 있어 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 나선형으로 유동되는 냉각수가 제2발열체와 열교환되므로, 냉각수와 발열체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 임펠러(800)는 중앙에 관통공(820)이 형성되고, 상기 하우징(200)의 바닥면에는 상측으로 돌출된 회전축(210)이 형성되며, 상기 관통공(820)에 회전축(210)이 삽입되도록 결합되어, 상기 임펠러(800)가 하우징(200)의 회전축(210)을 중심으로 회전 가능하도록 결합될 수 있다.

즉, 하우징(200)에 형성된 회전축(210)을 중심으로 임펠러(800)가 자유롭게 회전될 수 있도록 결합되어, 입구 파이프(110)를 통해 유입되어 제1발열체(400)의 주변을 하측방향으로 유동되는 냉각수에 의해 임펠러(800)가 회전되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 임펠러(800)가 회전되면서 원심력이 발생하게 되고, 냉각수의 수평방향 회전유동이 원활하게 형성되어 유턴되는 부분이 인덕션 코일(300)의 하단쪽 부분에서 압력강하에 의한 손실을 줄일 수 있으며, 역시 캐비테이션을 방지할 수 있다.

또한, 상기 임펠러(800)는 반경방향 외측보다 중앙부가 상측으로 돌출되도록 원뿔형으로 형성될 수 있다.

즉 상기 임펠러(800)는 정면 단면을 볼 때 중앙부가 상측으로 돌출된 삼각형 또는 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 반경방향으로 제1발열체(400)의 중앙부분에서부터 바깥쪽으로 가면서 점차적으로 회전류가 발생하도록 하여 보다 원활하게 회전류가 발생하도록 할 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 형성되며, 상기 임펠러(800)는 중앙부 상측이 보빈(600)의 하측 내부로 삽입되어 배치될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 보빈(600)은 개방된 상단이 몸체(100)에 결합되어 상단 둘레가 밀폐되고, 상기 보빈(600)의 개방된 하단은 하우징(200)의 바닥면에서 이격되도록 형성될 수 있다. 그리고 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. 그리하여 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. 여기에서 상기 임펠러(800)는 중앙부 상측이 보빈(600)의 하측 내부로 삽입되어 배치될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 깃(810)의 내측 단부 부분인 임펠러(800)의 중앙부 상측이 보빈(600)의 하측 내부에 삽입되어 배치됨으로써, 제1발열체(400)의 하단을 통과한 냉각수의 대부분이 임펠러(800)의 깃(810)들 사이를 통과하도록 할 수 있어, 임펠러(800)에 의한 회전류 발생이 더욱 용이할 수 있다. 이때, 임펠러(800)의 중앙부 상측은 제1발열체(400)와는 약간 이격되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 임펠러(800)의 깃(810)들은 반경방향으로 제1발열체(400)의 내측에서부터 인덕션 코일(300)의 외측까지 형성될 수 있다.

즉, 임펠러(800) 깃(810)의 내측 단부가 반경방향으로 제1발열체(400)의 내주면보다 안쪽에 형성되고 깃(810)의 외측 단부가 반경방향으로 인덕션 코일(300)의 외측인 제2발열체(500)의 하단 부분까지 형성되어, 깃(810)들이 반경방향으로 제1발열체(400)의 내측에서부터 인덕션 코일(300)의 외측인 제2발열체(500)의 하단 부분까지 연속되게 형성되어, 제1발열체(400)를 통과하면서 하측으로 흐르던 냉각수가 임펠러(800)의 깃(810)들에 의해 수직방향 중심축을 중심으로 회전류가 발생하면서 인덕션 코일(300)의 하단부를 보다 용이하게 통과할 수 있다.

또한, 상기 하우징(200)의 바닥면 둘레는 라운드형으로 형성될 수 있다.

즉, 상기와 같이 수평방향으로 회전류가 발생하면서 인덕션 코일(300)의 하단부를 통과한 냉각수가 상측으로 흐름을 바꾸어 제2발열체(500)를 향해 상측으로 용이하게 유동되도록 하우징(200)의 바닥면 둘레가 라운드 라운드형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 입구 파이프(110) 및 출구 파이프(120)는 몸체(100)의 상하방향 중심축에 수직인 방향 및 상기 중심축에서 편심된 방향을 향해 형성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 입구 파이프(110) 및 출구 파이프(120)는 수평방향으로 형성되되, 몸체(100)의 상하방향 중심축과 입구 파이프(110)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 편심되며 몸체(100)의 상하방향 중심축과 출구 파이프(120)의 수평방향 중심축이 서로 만나지 않도록 편심되게 형성될 수 있다. 이때, 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.

이때, 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. 그리하여 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 인덕션 코일(300)을 감싸도록 배치되며, 상기 보빈(600)에 결합되는 코일 커버(620)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이에 따라 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)과 보빈 커버(630)에 의해 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. 그리하여 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 결하되거나 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 210 : 회전축
300 : 인덕션 코일
400 : 제1발열체
500 : 제2발열체
600 : 보빈 620 : 코일 커버
630 : 보빈 커버
700 : 제어부
710 : 제어부 케이스 720 : 기판
730 : 전자 소자 740 : 상부 커버
800 : 임펠러
810 : 깃 820 : 관통공

Claims

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);
상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되고, 원통형으로 형성되어 개방된 양단이 상하방향을 향하도록 배치되는 제2발열체(500); 및
상기 제1발열체(400)의 하측에 구비되며, 방사상으로 형성되되 일측으로 굽은 깃(810)들이 원주방향을 따라 서로 이격되어 형성된 임펠러(800); 를 포함하며,
상기 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수가 상기 제1발열체(400)와 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후, 임펠러(800)에 의해 수평방향으로의 회전류가 발생하면서 인덕션 코일(300)의 하측을 통해 유턴하여 상기 제2발열체(500)에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 상기 출구 파이프(120)로 배출되도록 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
제1항에 있어서,
상기 임펠러(800)는 중앙에 관통공(820)이 형성되고, 상기 하우징(200)의 바닥면에는 상측으로 돌출된 회전축(210)이 형성되며, 상기 관통공(820)에 회전축(210)이 삽입되도록 결합되어,
상기 임펠러(800)가 하우징(200)의 회전축(210)을 중심으로 회전 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
제1항에 있어서,
상기 임펠러(800)는 반경방향 외측보다 중앙부가 상측으로 돌출되도록 원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
제3항에 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 형성되며,
상기 임펠러(800)는 중앙부 상측이 보빈(600)의 하측 내부로 삽입되어 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
제1항에 있어서,
상기 임펠러(800)의 깃(810)들은 반경방향으로 제1발열체(400)의 내측에서부터 인덕션 코일(300)의 외측까지 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
제1항에 있어서,
상기 하우징(200)의 바닥면 둘레는 라운드형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.