KR20190056136A - Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit - Google Patents

Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit Download PDF

Info

Publication number
KR20190056136A
KR20190056136A KR1020170153276A KR20170153276A KR20190056136A KR 20190056136 A KR20190056136 A KR 20190056136A KR 1020170153276 A KR1020170153276 A KR 1020170153276A KR 20170153276 A KR20170153276 A KR 20170153276A KR 20190056136 A KR20190056136 A KR 20190056136A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
heating
alumina
heating element
heat exchanger
Prior art date
Application number
KR1020170153276A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김성주
이율재
양성혁
박용규
김철호
Original Assignee
대호전기 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대호전기 주식회사 filed Critical 대호전기 주식회사
Priority to KR1020170153276A priority Critical patent/KR20190056136A/en
Publication of KR20190056136A publication Critical patent/KR20190056136A/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2221—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating an intermediate liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/142—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H05B6/802—Apparatus for specific applications for heating fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H2001/2268—Constructional features
    • B60H2001/2271—Heat exchangers, burners, ignition devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2250/00—Electrical heat generating means
    • F24H2250/12—Microwaves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

An embodiment of the present invention relates to a heating heater for an electric vehicle using a porous heating element, comprising: a resonance chamber having an inner space; an electromagnetic wave oscillator oscillating microwaves from a side wall of the resonance chamber to the inside thereof; at least one heat exchanger disposed in the inner space of the resonance chamber while having an inner pipeline provided with an inlet and an outlet, and allowing heat medium oil filled in the inner pipeline by the microwaves oscillated in the electromagnetic wave oscillator to be heated; a core heater allowing the heat medium oil heated in the inner pipeline of the heat exchanger to be introduced along an induction pipeline, and raising temperature of air introduced from the outside of the electric vehicle by released heat of the heat medium oil; and a ventilation fan allowing the air at high temperature by the heat released from the core heater to be introduced to the inside of the vehicle.

Description

다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치{Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electric heater for an electric vehicle using a porous heating element,

본 발명은 전기자동차용 전열히터 장치로서, 적은 에너지를 이용하여 전기자동차를 난방시킬 수 있는 전열히터 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an electric heater apparatus for an electric vehicle, and an electric heater apparatus capable of heating an electric vehicle using less energy.

종래 자동차의 난방시스템은 열교환매체(엔진냉각수)를 유로 상에 흐르게 하고, 상기 엔진냉각수가 열교환기를 통과할 때 차 실내로 공급되는 공기와 상기 연교환매체의 열을 열교환시켜 공기의 온도를 높임으로써 차량의 실내를 난방하였다.Conventionally, a heating system of an automobile increases the temperature of air by causing a heat exchange medium (engine cooling water) to flow on a flow path, exchanging heat between the air supplied to the vehicle interior and the heat of the soft exchange medium when the engine cooling water passes through the heat exchanger The interior of the vehicle was heated.

최근의 자동차는 유류를 사용하지 않아 공해를 발생시키지 않는 무공해 전기자동차가 개발되고 있는데, 이러한 순수하게 모터로만 구동되는 전기자동차의 경우에는 모터를 냉각하기 위한 냉각수의 발열량이 연소식 엔진을 이용하는 일반 자동차 또는 하이브리드 자동차에 비해 현저하게 낮기 때문에 전기자동차의 경우에는 난방에 대한 대책이 시급하다.[0002] In recent automobiles, a pollution-free electric vehicle that does not use oil and does not cause pollution has been developed. In the case of an electric vehicle driven purely by a motor, the amount of heat of the cooling water for cooling the motor Or a hybrid vehicle, it is urgent to take measures against heating in the case of an electric vehicle.

이에 전기자동차의 경우 난방에 대한 대책으로서 온도조절도어가 장착되지 않으면서도 증발기의 후방에 피티씨히터(Positive Temperature Coefficient Heater)(이하, 'PTC히터'라 함)를 설치하여 전기자동차 운전자의 냉난방 요구에 맞는 온도를 차량의 실내에 보낼 수 있도록 개발된 기술이 다수 개시되어 있다.Accordingly, a positive temperature coefficient heater (hereinafter referred to as a PTC heater) is installed at the rear of the evaporator to prevent an electric vehicle from being heated and / A plurality of technologies have been developed which are capable of sending temperatures to the interior of the vehicle.

도 1은 전기자동차에 적용되는 이러한 종래기술의 PWM제어방식의 PTC히터장치의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a PWM control type PTC heater apparatus of this prior art applied to an electric automobile.

도 1과 같이 종래기술의 전기자동차의 PTC히터장치(10)는 전기자동차 내부의 냉난방 및 송풍을 제어하는 공조기 제어부(11)와, 공조기제어부(11)의 난방 제어 명령에 따라 PTC히터(17)로 전력을 공급하는 고전압 스위칭부(13)를 제어하는 PTC마이콤(12)과, PTC마이콤(12)의 스위칭 제어 명령에 따라 스위칭되어 배터리부(미도시)의 전력을 PTC히터(17)로 공급하는 스위칭부(13)와, 스위칭부(13)의 스위칭에 의해 공급되는 전력에 의해 정온 발열을 수행하는 PTC히터(17)를 포함하여 구성된다.1, a conventional PTC heater apparatus 10 for an electric vehicle includes an air conditioner control unit 11 for controlling cooling and heating of the interior of an electric vehicle and a PTC heater 17 according to a heating control command of the air conditioner control unit 11. [ A PTC microcomputer 12 for controlling a high voltage switching unit 13 for supplying electric power to the PTC heater 17 in accordance with a switching control command of the PTC microcomputer 12 to supply electric power of a battery unit And a PTC heater 17 for performing constant-temperature heat generation by electric power supplied by switching of the switching unit 13. The switching unit 13 includes a switching unit 13,

상술한 종래기술의 PTC히터장치(10)에서 상기 스위칭부(13)는 고전압 스위칭소자인 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)로 구성되며, IGBT의 소비 전류 허용치의 제한에 의해 최대 출력 부하에 따라 다수의 IGBT가 적용된다. 도 1의 경우에는 최대 6kW급 PTC히터를 위하여 3개의 2kW급 IGBT가 제 1 내지 제 3 스위칭모듈(13a~13c)로 분리 구성된 것을 예로 하여 도시하였다In the conventional PTC heater apparatus 10, the switching unit 13 is composed of an IGBT (Insulated Gate Bipolar mode Transistor), which is a high voltage switching device. Due to the limitation of the consumption current of the IGBT, Of IGBT is applied. In the case of FIG. 1, three 2 kW IGBTs are separated into first to third switching modules 13a to 13c for a maximum 6 kW class PTC heater

이와 같이, 종래의 기술들의 전기자동차용 PTC 히터는 배터리의 전력을 이용하여 난방을 수행하며, PTC 히터에 인가하는 전압을 변화시켜 온도를 제어하는 방식으로 이루어진다. As described above, the PTC heater for an electric vehicle of the related art performs heating by using electric power of the battery, and the temperature is controlled by changing the voltage applied to the PTC heater.

그런데, 상술한 종래의 기술은 PTC 히터 장치에서는 최대 6kW의 출력부하를 가지는데, 이는 전기자동차의 특성상 차량의 실내 온도는 적은 에너지로 빠르게 가열되어야 하는데, 실제 주 에너지원이 배터리라는 점을 감안하면, 항속거리가 감소한다는 단점을 가지고 있다. However, in the conventional technology described above, the PTC heater apparatus has an output load of 6 kW at maximum. This is because the interior temperature of the vehicle must be rapidly heated with a low energy due to the characteristics of the electric vehicle. Considering that the actual main energy source is the battery , And it has a disadvantage that the range of travel is reduced.

한국공개특허 10-2010-0038571호Korean Patent Publication No. 10-2010-0038571

본 발명의 기술적 과제는 적은 에너지로서 전기자동차이 실내 온도를 빠르게 가열시킬 수 있는 전기자동차용 전열히터를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric heater for an electric vehicle capable of rapidly heating an indoor temperature of an electric vehicle with less energy.

본 발명의 실시 형태는 내부 공간을 가지는 공진실; 공진실 측벽에서 내부를 향해 마이크로파를 발진시키는 전자파 발진기; 유입구와 유출구를 가지는 내부 관로를 구비하여 공진실의 내부 공간에 마련되어 있으며, 상기 전자파 발진기에서 발진되는 마이크로파에 의해 내부 관로에 충진된 열매체유가 가열되는 하나 이상의 열교환기; 상기 열교환기의 내부 관로에서 가열된 열매체유가 유도관로를 따라 유입되며, 전기자동차 외부에서 유입된 공기를 열매체유의 발산되는 열에 의해 승온시키는 코어히터; 및 상기 코어히터에서 발산되는 열에 의해 승온된 공기를 자동차 실내로 유입시키는 환풍팬;을 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention is a communication system comprising: a public room having an internal space; An electromagnetic wave oscillator for oscillating a microwave toward the inside from the sidewall of the resonance chamber; At least one heat exchanger provided in an inner space of the resonant chamber and having an inner channel having an inlet and an outlet and heating the heating oil filled in the inner duct by a microwave oscillated from the electromagnetic wave oscillator; A core heater for heating the heating medium in the inner duct of the heat exchanger and flowing the heated air through the induction duct to increase the temperature of the air introduced from the outside of the electric motor by the heat radiated from the heating medium; And a ventilating fan for introducing the air heated by the heat emitted from the core heater into the passenger compartment of the automobile.

상기 열교환기는, 내부 관로에 유전율을 가지는 발열체가 배치되어 있음을 특징으로 할 수 있다.The heat exchanger may be characterized in that a heat generating element having a permittivity is disposed in an internal conduit.

상기 발열체는, 알루미나 발열체임을 특징으로 할 수 있다.The heating element may be an alumina heating element.

상기 알루미나 발열체는, 최대 발열 온도가 300℃를 초과하지 않는 알루미나 함량을 가짐을 특징으로 할 수 있다.The alumina heating element may be characterized by having an alumina content with a maximum exothermic temperature not exceeding 300 캜.

9.5~17 범위 내의 유전율을 가지도록 알루미나가 함유되도록 할 수 있다.Alumina may be contained so as to have a dielectric constant within the range of 9.5 to 17.

상기 알루미나 발열체는, 다공성 구조를 가짐을 특징으로 할 수 있다.The alumina heating element may be characterized by having a porous structure.

상기 알루미나 발열체는, 길이방향을 따라 지그재그로 굴곡된 구조를 가짐을 특징으로 할 수 있다.The alumina heating element may have a zigzag structure along the longitudinal direction.

상기 알루미나 발열체는, 열교환기의 유입구에서 유출구 방향으로 내부 관로의 내부를 따라서 배치됨을 특징으로 할 수 있다.The alumina heat generating element may be arranged along the interior of the internal duct in the direction of the outlet from the inlet of the heat exchanger.

유입구에 가까울수록 알루미나 발열체에 형성된 다공성을 이루는 구멍의 직경이 커짐을 특징으로 할 수 있다.And the diameter of the porous hole formed in the alumina heating body is increased as the distance is closer to the inlet.

유입구에 가까울수록 알루미나 발열체의 표면적이 커짐을 특징으로 할 수 있다.And the surface area of the alumina heating body becomes larger as the temperature is closer to the inlet.

본 발명의 실시 형태에 따르면 전기자동차의 실내를 난방함에 있어서 적은 에너지로서 마이크로파를 발진시켜 전기자동차의 실내를 난방시킬 수 있어, 기존의 PTC 난방보다 에너지 효율성을 대폭 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to heat the room of the electric vehicle by oscillating the microwave with a low energy in heating the room of the electric vehicle, and thus the energy efficiency can be significantly improved compared to the existing PTC heating.

도 1은 전기자동차에 적용되는 종래기술의 PWM제어방식의 PTC히터장치의 개략적인 구성을 나타내는 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치를 도시한 그림.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다공성 알루미나 발열체를 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 유입구에 가까운 정도 여부에 따라서 다공성의 구멍 직경이 달라지는 구조를 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 유입구에 가까운 정도 여부에 따라서 발열체 표면적이 커진 예시 그림이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a conventional PWM control type PTC heater apparatus applied to an electric vehicle; Fig.
2 is a view illustrating an electric heater unit for an electric vehicle using a porous heating element according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a porous alumina heating element according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a view showing a structure in which a porous hole diameter varies depending on the degree of proximity to an inlet according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the surface area of a heating element is enlarged according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. And the present invention is only defined by the scope of the claims. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치를 도시한 그림이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다공성 알루미나 발열체를 도시한 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 유입구에 가까운 정도 여부에 따라서 다공성의 각 구멍 직경이 달라지는 구조를 도시한 그림이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 유입구에 가까운 정도 여부에 따라서 발열체 표면적이 커진 예시 그림이다.3 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view showing a structure in which the diameter of each porous hole varies according to the degree of proximity to the inlet according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view showing the structure of the porous alumina heating element according to the embodiment And the surface area of the heating element is enlarged depending on whether it is close to the inlet or not.

본 발명은 전자파 에너지를 흡수하여 중온 발열하는 다공성 알루미나를 사용하고, 열매체유를 열전달 매개체로서 직접 열에너지를 전달하고, 상기 열 보존된 열매체유를 열전도율이 뛰어난 알루미나를 통해 외부에 위치한 히터코어장치에 연결하고, 팬을 사용하여 전기자동차 내부로 더운 공기를 유도하는 장치를 포함하는 전기자동차용 전열장치를 제공한다.The present invention uses porous alumina that absorbs electromagnetic wave energy to generate heat at a middle temperature and directly transfers thermal energy as a heat transfer medium as a heat transfer medium and connects the heat-preserved thermal oil to an external heater core device through alumina having a high thermal conductivity And an apparatus for inducing hot air into the electric vehicle using a fan.

즉, 다공성 유전발열체(310)가 전자파로부터 에너지를 흡수하여 중온(300도 내외) 발열하고, 상기 중온 발열된 발열체(310)의 열을 에너지원으로 사용하여 열매체유에 전달하는 열 교환 장치로서, 외부로 열교환시켜 공기를 순환시키는 구조를 가지는 다공성 유전 발열체(310)를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.That is, the heat exchanger of the present invention is a heat exchanger in which the porous dielectric heat sink 310 absorbs energy from electromagnetic waves and generates heat at a middle temperature (about 300 degrees Celsius) and transfers the heat of the heat sink 310 heated at a high temperature to the heat medium oil as an energy source. The present invention relates to an electric heater apparatus for an electric vehicle using a porous dielectric heating element 310 having a structure in which air is circulated through heat exchange between a porous dielectric heating element 310 and a manufacturing method thereof.

이를 위하여 본 발명의 다공성 발열체(310)를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이 공진실(100), 전자파 발진기(200), 열교환기(300), 코어히터(500), 및 환풍팬(400)을 포함할 수 있다.2, the electric heater device for an electric vehicle using the porous heating element 310 of the present invention includes a resonance chamber 100, an electromagnetic wave oscillator 200, a heat exchanger 300, a core heater 500, , And a ventilation fan (400).

공진실(100)은, 내부 공간을 가져 내부 공간상에 마이크로파가 존재하는 챔버이다. 공진실(100) 내벽은 마이크로파가 투과되지 않고 반사되도록 하는 물질로 코팅 또는 내벽 처리되어 있는 것이 바람직하다. 이는, 전자파 발진기(200)에서 발진된 마이크로파가 공진실(100)을 벗어나지 않아야 열교환기(300)의 열교환 효율이 좋아지기 때문이다. The resonance chamber 100 has an internal space, and is a chamber in which microwaves exist on the internal space. It is preferable that the inner wall of the resonance chamber 100 is coated or inner-walled with a material that allows microwaves to be reflected without being transmitted. This is because the heat exchange efficiency of the heat exchanger 300 is improved unless the microwave emitted from the electromagnetic wave oscillator 200 departs the resonance chamber 100.

또한 공진실(100)의 형상은 도면에서는 사각면체를 예를 들어 도시하였지만, 사각면체가 아니더라도, 원구체, 육각면체 등의 다양한 형상을 가질 수 있음은 자명할 것이다.Further, although the shape of the resonance chamber 100 is shown as an example of a rectangular shape in the drawing, it will be apparent that the shape of the resonance chamber 100 can be various shapes such as a spherical shape and a hexagonal shape.

전자파 발진기(200)는, 공진실(100) 측벽에서 내부를 향해 마이크로파를 발진시키는 전자파 발진 모듈이다. 공진실(100) 측벽에서 내부를 향해 발진되는 마이크로파는, 열교환기(300)의 내부에 있는 열매체유를 가열시키게 된다.The electromagnetic wave oscillator 200 is an electromagnetic wave oscillation module that oscillates a microwave from the sidewall of the resonance chamber 100 toward the inside. The microwave oscillated inward from the sidewall of the resonant chamber 100 heats the heat medium oil in the heat exchanger 300.

참고로, 유전 가열에 이용할 수 있는 전자파는 주파수가 초극단파나 센티파의 주파수 영역(300MHz~30GHz)까지의 영역이 사용될 수 있다. 전자파 발진기(200)에 의해 초극단파나 센티파의 주파수 영역(300MHz~30GHz) 전자파를 방사해서 고주파 전계를 만들고, 그곳에 유전체인 발열체(310)를 놓고 유전 가열할 수 있다.For reference, an electromagnetic wave that can be used for dielectric heating can be used in a frequency range of the ultrafast wave or centimeter wave (300 MHz to 30 GHz). An electromagnetic wave in the frequency range (300 MHz to 30 GHz) of an ultra-short wave or a centimeter wave is radiated by the electromagnetic wave oscillator 200 to generate a high frequency electric field, and a dielectric body 310, which is a dielectric body, is placed thereon.

예를 들어, 마이크로파 가열에서는 주파수가 2450MHz, 915MHz를 사용하며 모든 방향에서 마이크로파의 조사를 받아서 가열되어, 발열체(310)의 가열이 쉽다. 전자파 발진기(200)의 출력은 2450MHz에서는 소전력(~6kW), 915MHZ에서는 대전력(30~100kW)에 대응한다.For example, in microwave heating, the frequency is 2450 MHz and 915 MHz is used, and the heating element 310 is easily heated by being irradiated with microwaves in all directions and heated. The output of the electromagnetic wave oscillator 200 corresponds to a small power (~ 6 kW) at 2450 MHz and a large power (30 to 100 kW) at 915 MHz.

열교환기(300)는, 유입구와 유출구를 가지는 내부 관로를 구비하여 공진실(100)의 내부 공간에 하나 이상 마련된다. 열교환기(300)는, 전자파 발진기(200)에서 발진되는 마이크로파에 의해 내부 관로에 충진된 열매체유가 가열될 수 있다. The heat exchanger 300 is provided with one or more internal passages having an inlet port and an outlet port in the internal space of the sensor chamber 100. In the heat exchanger 300, the heat medium oil filled in the inner pipe by the microwave oscillated by the electromagnetic wave oscillator 200 can be heated.

열매체유의 가열이 수월하게 이루어지도록, 열교환기(300)는, 내부 관로에 유전율을 가지는 발열체(310)가 배치되어 있도록 한다. In order to facilitate the heating of the heat medium oil, the heat exchanger (300) is provided with a heating element (310) having a dielectric constant in the inner pipe.

예를 들어, 전자파 발진기(200)에 의해 초극단파나 센티파의 주파수 영역(300MHz~30GHz) 전자파에 의한 고주파 전계에 위치한 유전체가 가열되기 때문에, 열교환기(300)의 내부 관로에 유전 특성(유전율)을 가지는 발열체(310)를 위치시키는 것이다.For example, since the dielectric, which is located in the high-frequency electric field due to the electromagnetic wave in the frequency region (300 MHz to 30 GHz) of the ultrafast wave or centimeter wave, is heated by the electromagnetic wave oscillator 200, The heat generating element 310 having the heating element 310 is positioned.

발열체(310)는, 길이방향을 따라서 지그재그로 굴곡된 구조를 가진다. 이와 같이 길이방향을 따라 지그재그로 굴곡되게 하는 것은 내부 관로내에서 마이크로파에 의하여 더욱 많은 가열을 받도록 하기 위해 내부 관로에 위치하는 발열체(310)의 표면적을 최대로 하기 위함이다. The heating element 310 has a zigzag bent structure along the longitudinal direction. The zigzag bending along the longitudinal direction is intended to maximize the surface area of the heating element 310 located in the inner conduit so as to receive more heat by the microwave in the inner conduit.

이러한 발열체(310)는, 열교환기(300)의 유입구에서 유출구 방향으로 내부 관로의 내부를 따라서 배치된다. 따라서 유입구로 유입되는 열매체유가 내부 관로를 따라서 유출구로 배출되면서, 내부 관로에 위치한 발열체(310)에 의하여 열매체유가 가열된다.The heat generating element 310 is disposed along the inside of the internal duct in the direction of the outlet from the inlet of the heat exchanger 300. Accordingly, the heat medium oil flowing into the inlet port is discharged to the outlet port along the inner pipe, and the heat medium oil is heated by the heat generating element 310 located in the internal pipe.

한편, 발열체(310)는, 알루미나 재질의 알루미나 발열체(310)로 구현하는 것이 바람직하다.On the other hand, the heating element 310 is preferably implemented by an alumina heating element 310 made of alumina.

특히, 알루미나 발열체(310)는, 최대 발열 온도가 300℃를 초과하지 않는 알루미나 함량을 가지도록 하며, 9.5~17 범위 내의 유전율을 가지도록 알루미나가 함유되도록 한다. 나아가 알루미나 발열체(310)는, 도 4에 도시한 바와 같이 복수개의 구멍으로 이루어지는 구조인 다공성 구조를 가지는 것이 바람직하다.Particularly, the alumina heating element 310 has an alumina content with a maximum exothermic temperature not exceeding 300 DEG C, and contains alumina so as to have a dielectric constant within the range of 9.5 to 17. [ Further, it is preferable that the alumina heat generating element 310 has a porous structure which is a structure composed of a plurality of holes as shown in Fig.

상술하면, 알루미나는 함량에 따라 유전율을 9.5~17 내외로 조정할 수 있고, 경우에 따라서는 첨가물에 따라 원하는 유전율을 얻을 수 있는 물질이다. 예컨대, 알루미나 발열체(310)는 1,000W 전력을 가진 전자파 발진기(200)에서 방사되는 2.45GHz 마이크로파에 의해 7~8분 후 300℃ 에 도달한다. 열매체유의 최대 승온 온도는 270~300℃ 정도이며 그 이상이 되면 유증이 발생되어 사용이 어렵게 된다. As described above, the dielectric constant of alumina can be adjusted to about 9.5 to 17 according to the content, and in some cases, a material having a desired dielectric constant can be obtained depending on the additive. For example, the alumina heating element 310 reaches 300 DEG C after 7 to 8 minutes by the 2.45 GHz microwave radiated from the electromagnetic wave oscillator 200 having a power of 1,000 W. [ The maximum heating temperature of the heat medium is around 270 ~ 300 ℃.

더구나 다공성 구조를 가지는 알루미나 발열체(310)는 즉, 세라믹 히터의 다공 사이로 발열 온도가 300℃ 이내로 제한될 수 있도록 알루미나 함량에 따라 유전율을 9.5~17 내외로 조정할 수 있는 물질을 사용할 수 있다.In addition, the alumina heating element 310 having a porous structure may be a material capable of adjusting the dielectric constant to about 9.5 to 17 according to the alumina content so that the exothermic temperature of the ceramic heater can be limited to 300 ° C or less.

또한 지그재그 구조의 알루미나 발열체(310)는, 도 5에 도시한 바와 같이 유입구에 가까울수록 다공성을 이루는 구멍의 직경이 커지도록 구현한다. 이는, 유입구를 통해 유입되는 열매체유의 온도가 낮기 때문에 발열체(310)의 다공성을 이루는 구멍의 직경을 크게 하여 발열체(310)의 다공성 구조로 유입되는 열매체유의 승온 속도가 빨라지도록 하기 위함이다. 열매체유의 승온이 어느정도 이루어진 후 유출구로 배출될 때는, 발열 온도가 300℃ 이내로 제한되도록 하여 유증이 발생되지 않도록, 유출구에 인접한 발열체(310)의 다공성의 구멍 직경을 작게 하여 가열 효율을 낮추는 것이다.As shown in FIG. 5, the alumina heating element 310 having a zigzag structure is formed such that the diameter of the hole forming the porous body becomes larger as it is closer to the inlet. This is because the temperature of the heat medium oil flowing through the inlet port is low so that the diameter of the hole forming the porous body of the heat generating element 310 is increased to accelerate the heating rate of the heat medium flowing into the porous structure of the heat generating element 310. When the temperature of the heat medium oil is discharged to the outflow port after the temperature is raised to some extent, the heating efficiency is lowered by decreasing the porous hole diameter of the heating element 310 adjacent to the outlet port so that the heating temperature is limited to 300 ° C or less.

마찬가지로 이유로서, 도 6에 도시한 바와 같이 유입구에 가까울수록 발열체의 표면적이 커지도록 구현한다. 유입구쪽이 가까울수록 발열체의 표면적을 크게 함으로써, 발열 면적이 커지기 때문에 초기에 유입구를 통해 유입되는 낮은 온도의 열매체유를 빠르게 승온시킬 수 있다. 승온 된 후에는 발열 온도가 300℃ 이내로 제한되도록 하여 유증이 발생되지 않도록, 유출구에 인접한 발열체의 표면적을 작게 하여 가열 효율을 낮추는 것이다.Likewise, as shown in FIG. 6, the surface area of the heat generating element is increased as it is closer to the inlet. Since the surface area of the heating element is increased as the inlet port is closer to the inlet port, the heating surface area is increased, so that the temperature of the heating medium flowing through the inlet port at an early stage can be rapidly increased. After the temperature is raised, the heating temperature is limited to 300 ° C or less so that the surface area of the heating element adjacent to the outlet is reduced so as not to generate bequest, thereby lowering the heating efficiency.

코어히터(500)는, 열교환기(300)의 내부 관로에서 가열된 열매체유가 유도관로를 따라 유입되며, 전기자동차 외부에서 유입된 공기를 열매체유의 발산되는 열에 의하여 승온시키는 히터이다. The core heater 500 is a heater that heats the heating medium heated in the inner pipe of the heat exchanger 300 along the induction pipe and heats the air introduced from the outside of the electric motor by the heat radiated from the heating medium oil.

환풍팬(400)은, 코어히터(500)에서 발산되는 열에 의해 승온된 공기를 자동차 실내로 유입시키는 팬이다. 따라서 코어히터(500)에서 발산되는 열에 의해 승온된 공기가 자동차 실내로 유입되면서, 자동차 실내를 난방시킬 수 있다.The ventilation fan 400 is a fan for introducing the air heated by the heat emitted from the core heater 500 into the passenger compartment. Accordingly, the air heated by the heat emitted from the core heater 500 flows into the interior of the vehicle, thereby heating the interior of the vehicle.

결국, 기존의 전기자동차의 경우 난방에 대한 대책으로서 증발기의 후방에 피티씨히터(Positive Temperature Coefficient Heater)를 설치하여 전기자동차 운전자의 냉난방 요구에 맞는 온도를 차량의 실내에 보낼 수 있도록 하였는데, 전기자동차용 PTC 히터는 배터리의 전력을 이용하여 난방을 수행한다.As a result, in the case of conventional electric vehicles, a positive temperature coefficient heater was installed at the rear of the evaporator as a countermeasure against heating, so that the temperature suitable for the electric / PTC heaters use the power of the battery to perform heating.

이러한 PTC 히터 장치에서는 최대 6kW의 출력부하를 가지는데, 실제 주 에너지원이 배터리라는 점을 감안하면, 항속거리가 감소한다는 단점을 가진다.Such a PTC heater device has a maximum output load of 6 kW. However, considering that the actual main energy source is a battery, it has a disadvantage that the cruising distance decreases.

이에 반해 본 발명은, 적은 전력으로 마이크로파를 발진시켜 가열되는 열매체유를 이용하여 전기자동차의 실내를 난방시킬 수 있어, 적은 에너지로 빠르게 전기자동차의 실내를 가열시킬 수 있게 된다.On the contrary, the present invention can heat the room of the electric vehicle by using the heating medium oil heated by oscillating the microwave with a small power, and it is possible to quickly heat the room of the electric vehicle with less energy.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.The embodiments of the present invention described above are selected and presented in order to facilitate the understanding of those skilled in the art from a variety of possible examples. The technical idea of the present invention is not necessarily limited to or limited to these embodiments Various changes, modifications, and other equivalent embodiments are possible without departing from the spirit of the present invention.

100:공진실
200:전자파 발진기
300:열교환기
400:환풍팬
500:코어히터100: the truth truth
200: electromagnetic wave oscillator
300: heat exchanger
400: Ventilation fan
500: Core heater

Claims (7)

내부 공간을 가지는 공진실;
공진실 측벽에서 내부를 향해 마이크로파를 발진시키는 전자파 발진기;
유입구와 유출구를 가지는 내부 관로를 구비하여 공진실의 내부 공간에 마련되어 있으며, 상기 전자파 발진기에서 발진되는 마이크로파에 의해 내부 관로에 충진된 열매체유가 가열되는 하나 이상의 열교환기;
상기 열교환기의 내부 관로에서 가열된 열매체유가 유도관로를 따라 유입되며, 전기자동차 외부에서 유입된 공기를 열매체유의 발산되는 열에 의해 승온시키는 코어히터; 및
상기 코어히터에서 발산되는 열에 의해 승온된 공기를 자동차 실내로 유입시키는 환풍팬;
을 포함하는 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치.
A public room having an internal space;
An electromagnetic wave oscillator for oscillating a microwave toward the inside from the sidewall of the resonance chamber;
At least one heat exchanger provided in an inner space of the resonant chamber and having an inner channel having an inlet and an outlet and heating the heating oil filled in the inner duct by a microwave oscillated from the electromagnetic wave oscillator;
A core heater for heating the heating medium in the inner duct of the heat exchanger and flowing the heated air through the induction duct to increase the temperature of the air introduced from the outside of the electric motor by the heat radiated from the heating medium; And
A ventilation fan for introducing the air heated by the heat emitted from the core heater into a vehicle interior;
Wherein the heat generating element is a porous heat generating element.
청구항 1에 있어서, 상기 열교환기는,
내부 관로에 유전율을 가지는 발열체가 배치되어 있음을 특징으로 하는 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치.
The heat exchanger according to claim 1,
Wherein a heat generating element having a dielectric constant is disposed in an inner conduit.
청구항 2에 있어서, 상기 발열체는,
알루미나 발열체임을 특징으로 하는 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치.
The heat sink according to claim 2,
Wherein the heating element is an alumina heating element.
청구항 3에 있어서, 상기 알루미나 발열체는,
최대 발열 온도가 300℃를 초과하지 않는 알루미나 함량을 가짐을 특징으로 하는 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치.
4. The alumina heating element according to claim 3,
And an alumina content not exceeding 300 DEG C at a maximum exothermic temperature.
청구항 4에 있어서,
9.5~17 범위 내의 유전율을 가지도록 알루미나가 함유되도록 함을 특징으로 하는 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치.
The method of claim 4,
Wherein the alumina is contained so as to have a dielectric constant within the range of 9.5 to 17.
청구항 3에 있어서, 상기 알루미나 발열체는,
다공성 구조를 가짐을 특징으로 하는 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치.
4. The alumina heating element according to claim 3,
Wherein the porous heating element has a porous structure.
청구항 6에 있어서, 상기 알루미나 발열체는,
길이방향을 따라 지그재그로 굴곡된 구조를 가짐을 특징으로 하는 다공성 발열체를 이용한 전기자동차용 전열히터 장치.
7. The alumina heating element according to claim 6,
Wherein the heat generating element has a zigzag bent structure along the longitudinal direction.
KR1020170153276A 2017-11-16 2017-11-16 Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit KR20190056136A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170153276A KR20190056136A (en) 2017-11-16 2017-11-16 Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170153276A KR20190056136A (en) 2017-11-16 2017-11-16 Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190056136A true KR20190056136A (en) 2019-05-24

Family

ID=66680373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170153276A KR20190056136A (en) 2017-11-16 2017-11-16 Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190056136A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100038571A (en) 2008-10-06 2010-04-15 현대자동차주식회사 Air conditioning device for vehicles

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100038571A (en) 2008-10-06 2010-04-15 현대자동차주식회사 Air conditioning device for vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108973596A (en) Heating, ventilation and the air handling system of vehicle
CN102529690A (en) Temperature control system and method
CN111446520A (en) Device and method for heating power battery pack by adopting electromagnetic induction
US10059306B2 (en) Defroster and a vehicle having the same
KR20130019343A (en) Electric heater apparatus for electric vehicle and its control method
JP4111070B2 (en) Heat exchanger for heating and air conditioner for vehicle
CN108454349B (en) Electric vehicle motor waste heat utilization device and utilization method thereof
KR20120094567A (en) Heating system for electric vehicles using waste heat
KR20190056136A (en) Apparatus for electricity-powered heater using porous heating unit
CN211510432U (en) Thawing device and refrigerator
JP2003104041A (en) Fluid heating device and air conditioner for vehicle using the same
JP2019098906A (en) Vehicular waste heat utilization device
CN209863500U (en) Radio frequency oven
CN108340754A (en) A kind of on-board air conditioner
JP2018119724A (en) Hot air heating apparatus
KR101836514B1 (en) Air conditioner apparatus for vehicle
JP5252744B2 (en) Heating unit for vehicle heating system
KR101780070B1 (en) Heating unit of vehicle heating system
JP2021008841A (en) Cooling water temperature raising device
KR20160007086A (en) Cooling-water heating type heater
KR101469755B1 (en) Air conditioning system for electric vehicle
CN212950045U (en) Warm air system for vehicle and vehicle with warm air system
CN220720878U (en) Automobile seat ventilation fan
CN113531697B (en) Energy-saving air conditioning system
US20240208301A1 (en) Heating control device, control program, fluid heating unit, heating cycle device, and vehicle air conditioner including the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application