KR20170040462A - 냉각수 히터 - Google Patents

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KR20170040462A KR1020150139448A KR20150139448A KR20170040462A KR 20170040462 A KR20170040462 A KR 20170040462A KR 1020150139448 A KR1020150139448 A KR 1020150139448A KR 20150139448 A KR20150139448 A KR 20150139448A KR 20170040462 A KR20170040462 A KR 20170040462A
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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 포함하여 이루어지며, 상기 인덕션 코일은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수코일로 형성되며, 상기 몸체에는 연장선이 통과될 수 있는 인출공이 형성되어, 상기 연장선이 인출공을 통과하여 제어부에 연결되되 상기 연장부와 인출공 사이가 밀폐되도록 형성됨으로써, 인덕션 코일의 설계 및 냉각이 용이하며 제어부에 연결되는 인덕션 코일의 연장선이 통과되는 부분을 밀폐하기 용이한 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, 인덕션 코일의 설계 및 냉각이 용이하며 제어부에 연결되는 인덕션 코일의 연장선이 통과되는 부분을 밀폐하기 용이한 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 낮다.
또한, 인덕션 코일의 냉각이 어렵기 때문에 인덕션 코일의 냉각을 위해서는 인덕션 코일과 접하도록 냉각수가 유동되게 설계해야 하는데, 이를 위해서는 인덕션 코일을 플라스틱 사출물을 이용해 몰딩하여 형성해야 하므로 이에 따라 인덕션 코일의 냉각이 더욱 어려워지고 냉각수의 유로구조가 복잡해지는 문제점이 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, 인덕션 코일의 설계 및 냉각이 용이하며 제어부에 연결되는 인덕션 코일의 연장선이 통과되는 부분을 밀폐하기 용이한 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 구비되는 제1발열체(400); 및 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되는 제2발열체(500); 를 포함하여 이루어지며, 상기 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수코일로 형성되며, 상기 몸체(100)에는 연장선(310)이 통과될 수 있는 인출공(130)이 형성되어, 상기 연장선(310)이 인출공(130)을 통과하여 제어부(700)에 연결되되 상기 연장선(310)과 인출공(130) 사이가 밀폐되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130)에 삽입되어 결합되며 상기 연장선(310)이 관통공(321)을 통과하도록 결합되는 와이어 씰(320)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 인출공(130)과 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 와이어 씰(320)의 외주면에는 서로 이격된 한 쌍의 걸림돌기(322)가 돌출 형성되어, 상기 걸림돌기(322)들 사이에 몸체(100)의 인출공(130) 주변이 걸려 상기 와이어 씰(320)이 몸체(100)에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130)과 접촉되는 와이어 씰(320)의 외주면에 밀착돌기(324)가 돌출 형성되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)과 접촉되는 와이어 씰(320)의 내주면에 밀착돌기(323)가 형성되어, 상기 와이어 씰(320)이 몸체(100)의 인출공(130)에 삽입되어 결합되고 상기 연장선(310)이 와이어 씰(320)의 관통공(321)을 통과하도록 결합된 상태에서, 상기 밀착돌기(324,323)들이 눌려 접촉면들이 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 와이어 씰(320)의 상단이 걸려 상측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선이 통과되도록 형성되는 고정 커버(330)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 와이어 씰(320)의 하단이 걸려 하측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 통과되도록 형성되는 고정판(350)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130) 하측에는 오목하게 안치홈(150)이 형성되어 상기 와이어 씰(320)이 안치홈(150)에 삽입되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)은 통과되고 상기 와이어 씰(320)의 하단이 걸려 하측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되는 고정판(350)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 안치홈(150)과 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130) 상측에는 오목하게 충진홈(140)이 형성되어, 상기 몸체(100)에 와이어 씰(320)이 결합되고 상기 와이어 씰(320)에 연장선(310)이 결합된 후 상기 충진홈(140)에 충진재(340)가 채워져 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130)이 형성된 부분에 결합되어 상기 연장선(310)이 관통공(321)을 통과하도록 결합되는 와이어 씰(320)을 더 포함하여 이루어져, 상기 몸체(100)와 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되며, 원통형으로 형성되어 상기 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되며, 상기 몸체(100) 및 하우징(200)에 결합되는 보빈(600); 을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보빈(600)에는 연장선 고정부(602)가 형성되어 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 연장선 고정부(602)에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 연장선(310)이 수직으로 배치되어 와이어 씰(320)에 결합될 수 있도록 몸체(100)의 인출공(130), 와이어 씰(320) 및 보빈(600)의 연장선 고정부(602)가 수직방향으로 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 반경방향으로 단일 권선층 이상으로 권취되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 짝수배로 권선층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 냉각수 히터는, 인덕션 코일을 방수코일로 형성하여 인덕션 코일의 설계 및 냉각이 용이하며 제어부에 연결되는 인덕션 코일의 연장선이 통과되는 부분을 밀폐하기 용이한 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 발명의 일 실시예에 따른 인덕션 코일의 연장부가 밀폐되어 방수되는 구조를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덕션 코일의 연장부가 밀폐되어 방수되는 구조를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 몸체를 하측에서 바라본 사시도 및 평면도.
도 13은 도 11에서의 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 단면도이다.
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 구비되는 제1발열체(400); 및 상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되는 제2발열체(500); 를 포함하여 이루어지며, 상기 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수코일로 형성되며, 상기 몸체(100)에는 연장선(310)이 통과될 수 있는 인출공(130)이 형성되어, 상기 연장선(310)이 인출공(130)을 통과하여 제어부(700)에 연결되되 상기 연장선(310)과 인출공(130) 사이가 밀폐되도록 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 몸체(100)에 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 연장선(310)들이 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 구성될 수 있다.
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. 또는, 입구 파이프(110)로 유입된 냉각수는 유입유로를 통과하여 제1발열체(400)의 내측면 또는 외측면에 접촉되도록 하측방향으로 유동된 후 인덕션 코일(300)의 하단을 기준으로 유턴하여 제2발열체(500)의 내측면 또는 외측면에 접촉되도록 상측방향으로 유동되어 출구 파이프(120)를 통해 외부로 배출될 수도 있다. 이때, 유동되는 냉각수가 인덕션 코일(300)과 접촉되면서 유동될 수 있어 인덕션 코일(300)을 용이하게 냉각시킬 수 있다.
그리고 여기에서 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수코일로 형성되며, 상기 몸체(100)에는 연장선(310)이 통과될 수 있는 인출공(130)이 형성되어, 상기 연장선(310)이 인출공(130)을 통과하여 제어부(700)에 연결되되 상기 연장선(310)과 인출공(130) 사이가 밀폐되도록 형성될 수 있다.
즉, 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수코일로 형성되므로 소선을 플라스틱 사출물 등으로 몰딩하지 않고 원통형으로 권취된 형태 그대로 사용할 수 있으며, 인덕션 코일(300)이 냉각수와 직접 접촉될 수 있으므로 인덕션 코일(300)의 과열이 방지될 수 있다. 또한, 인덕션 코일(300)은 원통형태로 권취된 부분에서 상측방향으로 연장 형성된 연장선(310)이 몸체(100)에 형성된 인출공(130)을 통과하여 제어부(700)의 기판(720)에 연결될 수 있으며, 이때 연장선(310)의 외주면과 인출공(130)의 내주면 사이가 밀폐되도록 형성될 수 있다.
그리하여 몸체(100)를 관통하여 제어부(700)쪽으로 인출되는 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 밀폐되어 제어부쪽으로 냉각수가 누수되는 것을 방지할 수 있으며 동시에 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 고정될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕션 코일의 연장부가 밀폐되어 방수되는 구조를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 히터는, 상기 몸체(100)의 인출공(130)에 삽입되어 결합되며 상기 연장선(310)이 관통공(321)을 통과하도록 결합되는 와이어 씰(320)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 인출공(130)과 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐될 수 있다.
즉, 몸체(100)의 인출공(130)에 와이어 씰(320a)이 삽입되어 결합되고, 연장선(310)이 와이어 씰(320a)의 관통공(321)을 통과하도록 결합되어, 접촉되는 면들이 서로 밀착됨으로써 밀폐되도록 형성될 수 있다. 이때, 와이어 씰(320a)은 탄성 재질로 형성되어 인출공(130)에 삽입이 용이할 수 있으며 밀폐 성능이 우수할 수 있다.
또한, 상기 와이어 씰(320a)의 외주면에는 서로 이격된 한 쌍의 걸림돌기(322)가 돌출 형성되어, 상기 걸림돌기(322)들 사이에 몸체(100)의 인출공(130) 주변이 걸려 상기 와이어 씰(320a)이 몸체(100)에 고정될 수 있다.
즉, 와이어 씰(320a)은 외주면에 상하 방향으로 이격된 한 쌍의 걸림돌기(322)가 돌출 형성되어, 상측의 걸림돌기(322)가 인출공(130) 둘레의 상면에 걸리도록 결합되고 하측의 걸림돌기(322)가 인출공(130) 둘레의 상면에 걸리도록 결합되어, 한 쌍의 걸림돌기(322)에 의해 와이어 씰(320a)이 인출공(130)에 삽입된 상태에서 협지되어 안정적으로 고정될 수 있으며 밀폐력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130)과 접촉되는 와이어 씰(320)의 외주면에 밀착돌기(324)가 돌출 형성되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)과 접촉되는 와이어 씰(320)의 내주면에 밀착돌기(323)가 형성되어, 상기 와이어 씰(320)이 몸체(100)의 인출공(130)에 삽입되어 결합되고 상기 연장선(310)이 와이어 씰(320)의 관통공(321)을 통과하도록 결합된 상태에서, 상기 밀착돌기(324,323)들이 눌려 접촉면들이 밀폐될 수 있다.
즉, 와이어 씰(320)의 외주면 및 내주면에 밀착돌기(324,323)가 돌출 형성되어, 각각의 구성요소들이 결합되어 접촉되는 면에서 밀착돌기(324,323)들이 눌려 밀폐될 수 있어 밀폐력이 향상될 수 있다.
또한, 상기 와이어 씰(320)의 상단이 걸려 상측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선이 통과되도록 형성되는 고정 커버(330)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 인출공(130)이 형성된 몸체(100)의 상측에 고정 커버(330)가 결합되어 고정됨으로써, 연장선(310)을 와이어 씰(320)의 하측에서 상측을 통과하도록 인출하는 경우 상측의 고정 커버(330)에 의해 와이어 씰(320)이 상측 방향으로 밀리지 않고 결합된 상태가 유지되도록 할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덕션 코일의 연장부가 밀폐되어 방수되는 구조를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 냉각수 히터는, 상기 와이어 씰(320)의 하단이 걸려 하측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 통과되도록 형성되는 고정판(350)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이는 와이어 씰(320)이 몸체(100)의 인출공(130)에 삽입된 형태가 아닌 인출공(130)이 형성된 부분의 하측에 배치되어 몸체(100)에 결합되는 경우, 고정판(350)을 이용하여 와이어 씰(320b)이 몸체(100)에 밀착되어 고정되도록 하기 위한 것이다. 이때, 와이어 씰(320b)을 통과하도록 결합된 연장선(310)이 하측으로 당겨지는 경우 와이어 씰(320b)이 몸체(100)에 결합된 상태에서 이탈되지 않을 수 있다. 이때, 와이어 씰(320b)은 상단이 몸체(100)에 걸려 상측으로의 이동이 방지될 수 있으며, 하단이 고정판(350)에 걸려 하측으로의 이동이 방지될 수 있다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130) 하측에는 오목하게 안치홈(150)이 형성되어 상기 와이어 씰(320b)이 안치홈(150)에 삽입되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)은 통과되고 상기 와이어 씰(320b)의 하단이 걸려 하측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되는 고정판(350)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 안치홈(150)과 와이어 씰(320b)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐될 수 있다.
그리하여 와이어 씰(320b)의 상단면 둘레, 측면인 외주면 및 하단면 둘레가 안치홈(150) 및 고정판(350)에 의해 밀착되어 밀폐력이 향상될 수 있으며, 와이어 씰(320b)이 안치홈(150) 내에 안정적으로 고정될 수 있다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130) 상측에는 오목하게 충진홈(140)이 형성되어, 상기 몸체(100)에 와이어 씰(320)이 결합되고 상기 와이어 씰(320)에 연장선(310)이 결합된 후 상기 충진홈(140)에 충진재(340)가 채워져 밀폐될 수 있다.
즉, 몸체(100)의 인출공(130)을 통과하여 상측으로 인출된 연장선(310) 부분에 에폭시 수지나 실리콘과 같은 충진재(340)를 채워 건조시키거나 경화시킴으로써 밀폐력을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이때 몸체(100)의 인출공(130) 상측에 하측으로 오목한 충진홈(140)을 형성하여 충진재(340)를 채우기 용이하도록 할 수 있다.
그리고 와이어 씰(320)은 도시된 바와 같이 각각의 인출공(130)에 삽입되어 결합되도록 분리된 형태로 형성되거나, 하나의 일체형으로 형성되어 인출공(130)의 하측에 결합되는 형태로 형성될 수 있으며, 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체(100)의 인출공(130)이 형성된 부분에 결합되어 상기 연장선(310)이 관통공(321)을 통과하도록 결합되는 와이어 씰(320)을 더 포함하여 이루어져, 상기 몸체(100)와 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되며, 원통형으로 형성되어 상기 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되며, 상기 몸체(100) 및 하우징(200)에 결합되는 보빈(600); 을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 와이어 씰(320)을 이용해 몸체(100) 및 연장선(310)과의 접촉면이 밀폐되도록 결합되는 경우에, 원통형으로 형성되는 보빈(600)의 외측에 인덕션 코일(300)이 권취되어 고정되도록 하고 보빈(600)을 몸체(100) 및 하우징(200)에 결합되어 고정되도록 함으로써, 인덕션 코일(300)에서 연장 형성된 연장선(310)이 흔들리지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 보빈(600)에는 연장선 고정부(602)가 형성되어 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 연장선 고정부(602)에 고정될 수 있다.
즉, 인덕션 코일(300)의 연장선(310)들이 고정되어 흔들리지 않을 수 있도록 보빈(600)에 연장선 고정부(602)가 형성될 수 있으며, 이에 따라 인덕션 코일(300)이 견고하게 고정될 수 있으며 파손을 방지할 수 있다. 이때, 상기 연장선 고정부(602)는 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 배치된 방향으로 관통되게 형성되고 일측이 개방된 형태인 'C'자 형으로 형성되어, 상기 연장선(310)은 일측에서 상기 연장선 고정부(602)의 개방된 부분을 통해 삽입되어 연장선 고정부(602)에 고정될 수 있다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 연장선(310)이 수직으로 배치되어 와이어 씰(320)에 결합될 수 있도록 몸체(100)의 인출공(130), 와이어 씰(320) 및 보빈(600)의 연장선 고정부(602)가 수직방향으로 정렬되어 배치될 수 있다.
즉, 연장선(310)이 수직으로 배치되도록 고정되어야 와이어 씰(320)과 연장선(310) 간의 접촉면에서의 밀폐력이 향상되므로, 몸체(100)의 인출공(130), 와이어 씰(320) 및 보빈(600)의 연장선 고정부(602)의 중심축이 일치하도록 수직방향으로 정렬되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 반경방향으로 단일 권선층 이상으로 권취될 수 있다.
즉, 인덕션 코일(300)은 원통형으로 권취될 수 있으며, 이때 인덕션 코일(300)은 하나의 층인 단일 권선층으로 형성되거나 반경방향으로 복수개의 층이 적층된 형태인 이중 이상의 권선층으로 형성될 수 있다. 여기에서 인덕션 코일(3000이 단일 권선층으로 형성되는 경우 원통형으로 권취된 횟수를 늘려 길이를 조절해야만 성능을 조절할 수 있으나, 복수개의 층으로 권선층을 형성하는 경우 단일 권선층으로 형성하는 것에 비해 상대적으로 길이를 짧게 할 수 있어 컴팩트한 구성이 가능한 장점이 있다.
또한, 상기 인덕션 코일(300)은 짝수배로 권선층이 형성될 수 있다.
즉, 일례로 도시된 바와 같이 짝수배인 2층으로 권선층이 형성되는 경우에는, 하나의 연결된 소선을 이용해 권취하여 2개의 연장선(310)이 같은 방향인 인덕션 코일(300)의 상측에 배치되도록 할 수 있어, 인덕션 코일(300)의 설계 및 구성이 매우 용이할 수 있다.
그리고 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, 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, 수직방향 유입유로(112) 및 수직방향 배출유로(122)는 보빈(600)에 형성될 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
130 : 인출공 140 : 충진홈
150 : 안치홈
200 : 하우징
300 : 인덕션 코일 310 : 연장선
320(320a,320b) : 와이어 씰
321 : 관통공 322 : 걸림돌기
323 : 밀착돌기 324 : 밀착돌기
330 : 고정 커버 340 : 충진재
350 : 고정판
400 : 제1발열체 401 : 키홈
500 : 제2발열체 501 : 키홈
600 : 보빈
601a : 체결공 601b : 후크
602 : 연장선 고정부
610 : 지지부 611 : 결합홈
620 : 코일 커버 621 : 회전방지홈
630 : 보빈 커버 631 : 관통공
632 : 고정 가이드 633 : 키
640 : 체결수단
700 : 제어부
710 : 제어부 케이스 720 : 기판
730 : 전자 소자 740 : 상부 커버

Claims (13)

  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 구비되는 제1발열체(400); 및
    상기 인덕션 코일(300)의 외측에 이격되어 구비되는 제2발열체(500); 를 포함하여 이루어지며,
    상기 인덕션 코일(300)은 소선의 외주면이 절연 코팅된 방수코일로 형성되며, 상기 몸체(100)에는 연장선(310)이 통과될 수 있는 인출공(130)이 형성되어, 상기 연장선(310)이 인출공(130)을 통과하여 제어부(700)에 연결되되 상기 연장선(310)과 인출공(130) 사이가 밀폐되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체(100)의 인출공(130)에 삽입되어 결합되며 상기 연장선(310)이 관통공(321)을 통과하도록 결합되는 와이어 씰(320)을 더 포함하여 이루어지며,
    상기 인출공(130)과 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 와이어 씰(320)의 외주면에는 서로 이격된 한 쌍의 걸림돌기(322)가 돌출 형성되어, 상기 걸림돌기(322)들 사이에 몸체(100)의 인출공(130) 주변이 걸려 상기 와이어 씰(320)이 몸체(100)에 고정되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 몸체(100)의 인출공(130)과 접촉되는 와이어 씰(320)의 외주면에 밀착돌기(324)가 돌출 형성되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)과 접촉되는 와이어 씰(320)의 내주면에 밀착돌기(323)가 형성되어,
    상기 와이어 씰(320)이 몸체(100)의 인출공(130)에 삽입되어 결합되고 상기 연장선(310)이 와이어 씰(320)의 관통공(321)을 통과하도록 결합된 상태에서, 상기 밀착돌기(324,323)들이 눌려 접촉면들이 밀폐되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 와이어 씰(320)의 상단이 걸려 상측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선이 통과되도록 형성되는 고정 커버(330)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 와이어 씰(320)의 하단이 걸려 하측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되며, 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 통과되도록 형성되는 고정판(350)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몸체(100)의 인출공(130) 하측에는 오목하게 안치홈(150)이 형성되어 상기 와이어 씰(320)이 안치홈(150)에 삽입되며,
    상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)은 통과되고 상기 와이어 씰(320)의 하단이 걸려 하측 방향으로의 이동이 제한되도록 상기 몸체(100)에 결합되는 고정판(350)을 더 포함하여 이루어지며,
    상기 안치홈(150)과 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몸체(100)의 인출공(130) 상측에는 오목하게 충진홈(140)이 형성되어, 상기 몸체(100)에 와이어 씰(320)이 결합되고 상기 와이어 씰(320)에 연장선(310)이 결합된 후 상기 충진홈(140)에 충진재(340)가 채워져 밀폐되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몸체(100)의 인출공(130)이 형성된 부분에 결합되어 상기 연장선(310)이 관통공(321)을 통과하도록 결합되는 와이어 씰(320)을 더 포함하여 이루어져, 상기 몸체(100)와 와이어 씰(320)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되고, 상기 와이어 씰(320)과 연장선(310)의 접촉면이 밀착되어 밀폐되며,
    원통형으로 형성되어 상기 인덕션 코일(300)이 외측에 권취되며, 상기 몸체(100) 및 하우징(200)에 결합되는 보빈(600); 을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보빈(600)에는 연장선 고정부(602)가 형성되어 상기 인덕션 코일(300)의 연장선(310)이 연장선 고정부(602)에 고정되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인덕션 코일(300)은 연장선(310)이 수직으로 배치되어 와이어 씰(320)에 결합될 수 있도록 몸체(100)의 인출공(130), 와이어 씰(320) 및 보빈(600)의 연장선 고정부(602)가 수직방향으로 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 인덕션 코일(300)은 반경방향으로 단일 권선층 이상으로 권취되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인덕션 코일(300)은 짝수배로 권선층이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 히터.
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