KR20180068395A - 차량용 컵홀더 - Google Patents
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Abstract
원통형상으로 음료용기가 수납되는 홀더바디; 홀더바디의 바닥면에 위치하고 일면이 홀더바디 내부에 노출된 열확산 플레이트; 및 열확산 플레이트의 타면에 위치하여 열확산 플레이트에 열에너지를 공급하는 발열체;를 포함하는 차량용 컵홀더가 소개된다.
Description
본 발명은 컵홀더에 수납된 음료수를 빠르게 냉각 또는 가열하여 사용자의 기호에 부응할 수 있도록 성능을 향상시킨 차량용 컵홀더에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 음료용기를 수납하기 위한 컵홀더가 구비되어 있다. 이러한 컵홀더는 일반적으로 단순 파지 기능만을 보유하고 있지만, 일부 차종에 따라서는 온장기능도 겸비한 컵홀더가 소개되고 있기도 하다.
다만, 온장 성능을 겸비한 컵홀더라 할지라도 실질적으로 제 성능을 발휘하기 위해서는 음료용기가 수납되는 홀더바디 부분과 발열체 사이의 밀착이 잘 이루어져야 한다.
종래에는 열전달이 잘 일어날 수 있도록 하기 위해 컵홀더를 금속과 비금속의 이종 재질로 형성하고, 금속 바디 부분에 PTC소자를 접촉시키거나, 또는 써멀 그리스를 통해 둘 간의 접착을 수행하는 기술이 소개되었다. 그러나 이를 위해서는 이중의 컵홀더 구조가 필요하여 중량과 원가가 증대되는 문제가 있었고, 써멀 그리스는 내구력이 약한 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 발열체와 음료용기에 열전도를 시키는 홀더바디과의 결합구조를 제시하여 열전도 효율을 향상시킬 수 있는 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 컵홀더는, 음료용기가 수납되는 홀더바디; 홀더바디의 바닥면에 위치하고 홀더바디 바닥면의 적어도 일부를 이루며, 상면이 홀더바디 내부 공간으로 노출된 열확산 플레이트; 및 상면이 열확산 플레이트의 하면에 밀착되도록 열확산 플레이트에 일체로 결합됨으로써 열확산 플레이트에 열에너지를 공급하는 발열체;를 포함한다.
발열체 및 열확산 플레이트를 감싸며 홀더바디 하부와 결합하는 하부 케이스;를 더 포함할 수 있다.
하부 케이스와 홀더바디가 형성하는 공간에는 단열재가 충진될 수 있다.
열확산 플레이트의 하면에는 복수의 고정다리가 돌출 형성되고, 발열체는 고정다리의 사이에 배치되며, 고정다리를 변형하여 헤밍함으로써 고정다리가 발열체를 가압하여 발열체 상면과 열확산 플레이트의 하면이 밀착될 수 있다.
발열체의 측단과 고정다리 사이는 일정 거리 이격되어 발열체의 열팽창을 흡수할 수 있다.
홀더바디는 플라스틱 재질로 형성되고, 열확산 플레이트는 금속 재질로 형성될 수 있다.
홀더바디와 열확산 플레이트는 플라스틱 재질로써 일체로 사출되고, 열확산 플레이트의 하면에 발열체가 인서트되어 이중 사출될 수 있다.
발열체의 하면에는 지지부가 마련되고, 지지부는 발열체의 측방에서 열확산 플레이트와 연결부를 통해 연결되며, 홀더바디, 열확산 플레이트, 지지부 및 연결부는 동일 재질로써 일체로 사출될 수 있다.
연결부와 홀더바디 또는 연결부와 열확산 플레이트 하부 사이는 일정 거리 이격됨으로써 발열체의 열팽창을 흡수하는 이격거리를 형성할 수 있다.
발열체의 일측 측단은 연결부에 의해 폐쇄되고 타측 측단은 외부로 노출될 수 있다.
발열체는 PTC소자일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 컵홀더에 따르면, 생산단가를 낮추고 작업공정을 간소화하여 생산성이 향상되며, 발열체와 홀더바디의 열전도 효율을 향상시켜 속효성이 상승된다.
특히 발열체와 홀더바디 간의 열 접촉을 구조적으로 이룰 수 있어 열전달의 지속력과 내구성이 보장된다.
또한, 홀더바디를 이중 구조로 하지 않고 단일 구조로 하더라도 필요한 성능을 충분히 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 컵홀더의 단면도
도 2a 내지 도 2b는 열확산 플레이트와 발열체의 결합과정을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차량용 컵홀더의 단면도
도 4는 본 발명의 또다른 실시예로서 이중사출 공법을 이용한 차량용 컵홀더의 단면도
도 5는 도 4에 도시된 차량용 컵홀더의 바닥면으로서 발열체가 위치하는 곳을 기준으로 절단하여 나타낸 도면
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절개하여 본 단면도
도 7은 도 5의 B-B선을 따라 절개하여 본 단면도
도 2a 내지 도 2b는 열확산 플레이트와 발열체의 결합과정을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차량용 컵홀더의 단면도
도 4는 본 발명의 또다른 실시예로서 이중사출 공법을 이용한 차량용 컵홀더의 단면도
도 5는 도 4에 도시된 차량용 컵홀더의 바닥면으로서 발열체가 위치하는 곳을 기준으로 절단하여 나타낸 도면
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절개하여 본 단면도
도 7은 도 5의 B-B선을 따라 절개하여 본 단면도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 컵홀더의 단면도이고, 도 2a 내지 도 2b는 열확산 플레이트(103)와 발열체(201)의 결합과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 차량용 컵홀더의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 또다른 실시예로서 이중사출 공법을 이용한 차량용 컵홀더의 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 차량용 컵홀더의 바닥면으로서 발열체(201)가 위치하는 곳을 기준으로 절단하여 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절개하여 본 단면도이며, 도 7은 도 5의 B-B선을 따라 절개하여 본 단면도이다.
본 발명에 따른 차량용 컵홀더는 원통형상으로 음료용기가 수납되는 홀더바디(101); 홀더바디(101)의 바닥면에 위치하고 일면이 홀더바디(101) 내부에 노출된 열확산 플레이트(103); 및 열확산 플레이트(103)의 타면에 위치하여 열확산 플레이트(103)에 열에너지를 공급하는 발열체(201);를 포함한다. 발열체(201) 및 열확산 플레이트(103)를 감싸며 홀더바디(101)와 결합하는 하부 케이스(105);를 더 포함할 수 있다.
홀더바디(101)는 플라스틱 재질로 형성되고, 열확산 플레이트(103)는 금속성 재질로 형성될 수 있다. 발열체(201)는 PTC소자일 수 있다. 하부 케이스(105)와 홀더바디(101)가 형성하는 공간에는 단열재(301)가 충진될 수 있다.
본 발명의 차량용 컵홀더는 기본적으로 발열체(201)로부터 전도를 통해 음료용기의 온장을 수행하게 된다. 발열체(201)는 온장만을 수행하는 PTC소자(Positive Temperature Coefficient Element)가 될 수 있으며, 필요에 따라서는 인가되는 전기적 특성에 따라 냉장과 온장을 모두 수행할 수 있는 열전소자가 될 수도 있다. 본 발명에서는 온장을 수행하는 경우를 우선으로 하여 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참고하여 살펴보면, 음료용기는 홀더바디(101) 바닥면에 위치하는 열확산 플레이트(103)와 접촉에 의한 전도를 통해 가열된다. 음료용기와 열확산 플레이트(103)와의 접촉도 음료의 가열에 매우 중요한 요소이지만 이는 직접적으로 제어할 수 있는 요소가 아니므로 제외한다. 이를 제외하면 전도에 있어서 효율을 상승시키기 위해서는 발열체(201)와 열확산 플레이트(103)의 접촉과 외부로 손실되는 에너지의 차단이 핵심 요소가 된다.
먼저 손실 에너지의 차단의 측면을 도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명에서는 홀더바디(101)를 플라스틱 재질로 형성하고, 열확산 플레이트(103)는 열전도성이 좋은 금속성 재질로 형성하며, 하부 케이스(105)를 이용하여 발열체(201) 및 열확산 플레이트(103) 감싸며 홀더바디(101)와 결합시킨다.
열확산 플레이트(103)는 열전도성이 좋은 금속성 재질로 형성하여 발열체(201)의 크기나 모양에 상관없이 음료용기에 고르게 열을 전달할 수 있도록 한다. 홀더바디(101)의 경우 플라스틱 재질로 형성하여 발열체(201)에 의해 전도되는 열을 차단함으로써 홀더바디(101)가 불필요하게 가열되어 에너지가 낭비되는 것을 방지하고, 사용자의 피부가 접촉하더라도 화상의 위험이 없도록 한다. 하부케이스는 발열체(201) 및 열확산 플레이틀 감싸는 형상으로 마련하여 내부공간에 공기단열층을 형성함으로써 에너지가 음료용기측이 아닌 다른 부분으로 손실되는 것을 줄여준다. 추가적으로 하부 케이스(105)와 홀더바디(101)가 형성하는 공간에 단열재(301)를 충진하는 경우 에너지의 손실을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
에너지 전도 효율을 향상시킴에 있어서 핵심은 열전달을 위한 면적의 확보이다. 이는 면접촉의 기밀성과도 연관되는 것이다. 면접촉에 의한 전도에 있어서 면과 면사이의 접촉이 제대로 이루어지지 않으면 열전달의 효과는 매우 낮아진다. 면접촉이 제대로 이루어지지 않는 경우 면과 면사이에 공기층이 형성되게 되는데 공기의 열전도율은 매우 낮기 때문이다.
구체적으로 열확산 플레이트(103)의 재료로 사용될 수 있는 다양한 재질중 하나인 스테인리스 스틸의 경우 열전도율이 평균적으로 20W/m·K가 되는 반면 공기의 열전도율은 0.025W/m·K로 약 800배 정도의 차이가 나기 때문이다.
따라서 본 발명에서는 열확산 플레이트(103)와 발열체(201)의 접촉면적을 향상시키며 공기층을 제거하기 위하여 두 가지 방법을 사용한다.
첫번째는 도 2a 내지 도 2b에서 나타내는 바와 같이 열확산 플레이트(103)의 타면에서 돌출되는 한 쌍의 고정다리(107)를 형성시키고, 발열체(201)를 고정다리(107)의 사이에 배치하되 고정다리(107)를 가압하여 굴곡 변형시켜 헤밍함으로써 발열체(201)를 눌러주고 발열체(201)와 열확산 플레이트(103)를 접촉 고정시킨다. 이 방법의 경우 고정다리(107)가 공구에 의해 물리적 변형을 일으켜 발열체(201)와 열확산 플레이트(103)를 고정하는바 결합력이 우수하고 이후 홀더바디(101)와 하부 케이스(105)를 이용한 조립이 수월하여 생산성이 향상된다.
이 점에서 써멀 그리스를 사용하는 종래 기술과는 차이가 있는 것이다. 써멀 그리스의 경우 서로 다른 두 물질의 열팽창 차이에 따라 크랙이 발생하고 내구력이 약한데 반해 본 발명의 경우 물리적으로 가압하며 약간의 슬립을 허용하는 구조로써 면접촉의 내구성이 증대되는 것이다.
또한, 발열체(201)의 측단과 고정다리(107)의 사이에는 일정 거리 이격되도록 함으로서 발열체가 과도히 팽창되더라도 고정다리와는 닿지 않고, 고정다리의 구속력을 유지하여 면 접촉에는 문제가 없도록 하는 것이다.
두 번째는 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 홀더바디(101)와 열확산 플레이트(103)는 일체형으로 형성되고 발열체(201)를 함께 이중사출하는 방법이다.
고온에서도 내구성이 확보되는 재질의 플라스틱을 사용하여 이중사출을 수행하여 발열체(201)를 열확산 플레이트(103) 내부에 내장시킴으로써 발열체(201)와 열확산 플레이트(103)의 기밀성을 극대화 시킬 수 있게 된다. 이를 통해 발열체(201)의 열전달 효율을 극대화 시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 홀더바디는 플라스틱 재질로써 사출된다. 그리고 그 홀더바디의 바닥면이 바로 열확산 플레이트를 이루도록 함으로써 홀더바디와 열확산 플레이트는 동일 재질로 한번에 사출된다. 그리고 그 열확산 플레이트의 바닥면에 열전소자를 인서트하는 형식으로 이중 사출을 수행함으로서 제조가 용이하고 발열체의 접촉을 원천적으로 구현하도록 하는 것이다. 다만, 일체로 성형함에 있어 발열체의 열팽창률을 고려한 설계가 필요하다.
도 7 내지 도 8을 살펴보면 발열체(201)를 중심으로 좌우에 비어있는 이격거리(109)가 형성된다. 이는 이중사출 과정에서 발열체(201)를 고정하던 지그가 위치하던 공간으로써, 이중 사출 과정이 완료된 후 지그가 제거되며 만들어진 공간이다.
이 이격거리(109)를 사후처리과정에서 제거할 수도 있으나, 본 발명에서는 오히려 이격거리(109)를 유지한다. 이격거리(109)는 발열체(201)의 발열과정에서 생기는 부피팽창에 의한 공차를 흡수하여 열확산 플레이트(103)의 내구성과 발열체의 면 접촉 성능을 향상시킨다.
구체적으로, 발열체(201)의 하면에는 지지부(a)가 마련되고, 지지부(a)는 도 6과 같이 발열체(201)의 측방에서 열확산 플레이트(103)와 연결부(b)를 통해 연결되며, 홀더바디(101), 열확산 플레이트(103), 지지부(a) 및 연결부(b)는 동일 재질로써 일체로 사출될 수 있다.
또한, 도 6과 같이 연결부(b)와 홀더바디(101) 또는 연결부(b)와 열확산 플레이트(103) 하부 사이는 일정 거리 이격됨으로써 발열체의 열팽창을 흡수하는 이격거리(109)를 형성할 수 있다. 발열체(201)가 더 많이 팽창되더라도 연결부(b)가 함께 신장되며 그 팽창을 흡수하도록 하는 것이다. 또한, 발열체(201)의 일측 측단은 도 6과 같이 연결부(b)에 의해 폐쇄되지만, 타측 측단은 도 7과 같이 외부로 노출되어 발열체(201)의 용이한 팽창을 유도한다.
이와 같은 방식 또한 별도의 스프링이나 써멀 그리스 없이 물리적으로 그리고 원천적으로 발열체와 열확산 플레이트를 접촉시키며 그 접촉의 내구성을 보장하는 것이다. 이러한 방식은 별도의 부품이나 기구가 필요 없는 점에서, 제조원가의 하락에도 큰 도움이 된다. 특히 금속성의 내부 홀더를 필요로 하지 않는 점에서 중량 절감에도 큰 도움이 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 컵홀더에 따르면, 생산단가를 낮추고 작업공정을 간소화하여 생산성이 향상되며, 발열체와 홀더바디의 열전도 효율을 향상시켜 속효성이 상승된다.
특히 발열체와 홀더바디 간의 열 접촉을 구조적으로 이룰 수 있어 열전달의 지속력과 내구성이 보장된다.
또한, 홀더바디를 이중 구조로 하지 않고 단일 구조로 하더라도 필요한 성능을 충분히 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
101 : 홀더바디 103 : 열확산 플레이트
105 : 하부 케이스 107 : 고정다리
109 : 공극 201 : 발열체
301 : 단열재
105 : 하부 케이스 107 : 고정다리
109 : 공극 201 : 발열체
301 : 단열재
Claims (11)
- 음료용기가 수납되는 홀더바디;
홀더바디의 바닥면에 위치하고 홀더바디 바닥면의 적어도 일부를 이루며, 상면이 홀더바디 내부 공간으로 노출된 열확산 플레이트; 및
상면이 열확산 플레이트의 하면에 밀착되도록 열확산 플레이트에 일체로 결합됨으로써 열확산 플레이트에 열에너지를 공급하는 발열체;를 포함하는 차량용 컵홀더. - 청구항 1에 있어서,
발열체 및 열확산 플레이트를 감싸며 홀더바디 하부와 결합하는 하부 케이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 2에 있어서,
하부 케이스와 홀더바디가 형성하는 공간에는 단열재가 충진된 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 1에 있어서,
열확산 플레이트의 하면에는 복수의 고정다리가 돌출 형성되고, 발열체는 고정다리의 사이에 배치되며, 고정다리를 변형하여 헤밍함으로써 고정다리가 발열체를 가압하여 발열체 상면과 열확산 플레이트의 하면이 밀착된 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 4에 있어서,
발열체의 측단과 고정다리 사이는 일정 거리 이격되어 발열체의 열팽창을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 1에 있어서,
홀더바디는 플라스틱 재질로 형성되고, 열확산 플레이트는 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 1에 있어서,
홀더바디와 열확산 플레이트는 플라스틱 재질로써 일체로 사출되고, 열확산 플레이트의 하면에 발열체가 인서트되어 이중 사출된 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 7에 있어서,
발열체의 하면에는 지지부가 마련되고, 지지부는 발열체의 측방에서 열확산 플레이트와 연결부를 통해 연결되며, 홀더바디, 열확산 플레이트, 지지부 및 연결부는 동일 재질로써 일체로 사출된 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 8에 있어서,
연결부와 홀더바디 또는 연결부와 열확산 플레이트 하부 사이는 일정 거리 이격됨으로써 발열체의 열팽창을 흡수하는 이격거리를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 8에 있어서,
발열체의 일측 측단은 연결부에 의해 폐쇄되고 타측 측단은 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더. - 청구항 1에 있어서,
발열체는 PTC소자인 것을 특징으로 하는 차량용 컵홀더.
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Cited By (3)
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