KR20230150079A - coolant heating device having a heat sink - Google Patents

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KR20230150079A
KR20230150079A KR1020220049603A KR20220049603A KR20230150079A KR 20230150079 A KR20230150079 A KR 20230150079A KR 1020220049603 A KR1020220049603 A KR 1020220049603A KR 20220049603 A KR20220049603 A KR 20220049603A KR 20230150079 A KR20230150079 A KR 20230150079A
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lower housing
heat sink
coolant
housing
heat
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KR1020220049603A
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박수수
박성현
김영근
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대우전자부품(주)
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Abstract

본 발명에 따른 방열판을 갖는 냉각수 가열 장치는, 입구부(110)와 냉각수가 배출되는 출구부(120)가 형성된 하부 하우징(100); 하측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되며 상기 하부 하우징(100)의 상단부에 결합된 상부 하우징(200); 상기 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 사이에 배치되어져 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막도록 결합된 방열판(300); 및 상기 방열판(300)의 상면 상에 결합된 히팅부재(400);를 포함하고, 상기 방열판(300)은 상기 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막는 방식으로 하부 하우징(100)에 결합되어 상기 하부 하우징(100)의 개방된 상측 개구를 밀폐하며, 상기 방열판(300)은 하부 측으로는 상기 하부 하우징(100)에 유입된 냉각수에 접하는 것과 동시에 상부 측으로는 상기 방열판(300)과 상부 하우징(200) 사이의 공간에 배치된 상기 히팅부재(400)에 결합되는 구조를 통해서, 상기 히팅부재(400)로부터의 열을 전달받아 냉각수에 전달하는 것을 특징으로 한다.A coolant heating device having a heat sink according to the present invention includes a lower housing 100 having an inlet 110 and an outlet 120 through which coolant is discharged; An upper housing (200) formed in the form of a concave container with an open lower side and coupled to the upper end of the lower housing (100); a heat sink 300 disposed between the lower housing 100 and the upper housing 200 and coupled to cover and block the open upper side of the lower housing 100; and a heating member 400 coupled to the upper surface of the heat sink 300, wherein the heat sink 300 is coupled to the lower housing 100 in a manner that covers and blocks the open upper side of the lower housing 100. This seals the open upper opening of the lower housing 100, and the heat sink 300 is in contact with the coolant flowing into the lower housing 100 on the lower side, and at the same time, the heat sink 300 and the upper housing are on the upper side. It is characterized in that it receives heat from the heating member 400 and transfers it to the cooling water through a structure coupled to the heating member 400 disposed in the space between (200).

Description

방열판을 갖는 냉각수 가열 장치{coolant heating device having a heat sink}Coolant heating device having a heat sink}

본 발명은 전기차 배터리에서 전기를 받은 발열체에서 발생한 열을 최대한 냉각수로 전달하기 위하여 히트싱크 구조의 핀 설계를 적용한 방열판을 갖는 냉각수 가열 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a coolant heating device having a heat sink applying a heat sink fin design to transfer heat generated from a heating element receiving electricity from an electric vehicle battery to the coolant as much as possible.

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 실용그런데 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. Vehicles driven by engines that use gasoline or diesel as an energy source are currently the most common type of vehicle, but the need for new energy sources for such vehicle energy sources is increasing due to various reasons such as environmental pollution problems and a decrease in oil reserves. As it is increasingly emerging, electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles are currently in practical use. However, unlike vehicles that use conventional engines using oil as an energy source, electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles use heating using coolant. The system is not applicable or difficult to apply. In other words, in the case of a vehicle driven by a conventional engine using oil as an energy source, a large amount of heat is generated from the engine, and a coolant circulation system is provided to cool the engine, and the heat absorbed from the engine by the coolant is used to heat the interior. It is intended to be used for.

그러나 엔진에서 발생하는 것과 같은 많은 열이 전기자동차, 하이브리드카 및 연료전지 차량의 구동원에서는 발생하지 않기 때문에, 이러한 종래의 난방 방식을 사용하기에는 한계가 있었다.However, because as much heat as that generated by the engine is not generated in the driving source of electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles, there are limitations in using this conventional heating method.

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.Accordingly, various studies are being conducted on electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles, such as adding a heat pump to the air conditioning system to use it as a heat source or providing a separate heat source such as an electric heater. there is.

이 중에서 전기 히터는 공조 시스템에 크게 영향을 주지 않고 보다 용이하게 냉각수를 가열할 수 있어 현재 광범위하게 사용이 이루어지고 있다. 전기 히터는 차량의 실내로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 형태의 공기 가열식 히터와, 냉각수를 가열하는 형태의 냉각수 가열식 히터(또는 냉각수 히터)가 있다.Among these, electric heaters are currently widely used because they can more easily heat coolant without significantly affecting the air conditioning system. Electric heaters include air heaters that directly heat the air blown into the vehicle's interior, and coolant heaters (or coolant heaters) that heat the coolant.

냉각수 가열식 히터를 제시하는 한국공개특허 10-2019-0024388에서는 발열체의 과열 감지 응답성을 향상시켜 발열체의 과열을 방지할 수 있으며, 온도퓨즈가 결합된 부분에서의 고장요소가 감소되어 내구성이 향상된 냉각수 히터가 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-2019-0024388, which proposes a coolant heating type heater, can prevent overheating of the heating element by improving the overheating detection response of the heating element, and the durability of the coolant is improved by reducing failure factors at the part where the thermal fuse is combined. The heater is turned on.

냉각수 히팅을 위한 냉각수 히팅 모듈의 경우 모듈화를 통해 요구되는 공간을 줄이기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2019-0122566호에서 냉각수 가열 히터, 펌프 및 밸브가 일체로 모듈화된 구조로 이루어진 냉각수 가열 히터 모듈을 개시하고 있다. 그러나 상기 종래기술의 경우에도 모듈화를 위하여 베이스 브라켓, 유체 펌프 고정 브라켓, 유로 전환 밸브 고정 브라켓, 체결볼트 등 연결을 위한 부재들이 다수 요구된다. 이처럼 다수의 연결부재에 의하여 냉각수 히팅 모듈을 구성하게 되는 경우 필요한 부품의 수가 증가하게 된다. 따라서 원가가 증가하고, 중량의 증가에 따른 전비 하락의 문제점이 발생하게 된다.In the case of coolant heating modules for cooling water heating, various studies are being conducted to reduce the space required through modularization. For example, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0122566 discloses a coolant heating heater module in which a coolant heating heater, a pump, and a valve are integrated into a modular structure. However, even in the case of the prior art, a number of connection members such as a base bracket, a fluid pump fixing bracket, a flow path switching valve fixing bracket, and fastening bolts are required for modularization. In this way, when the coolant heating module is configured with a large number of connection members, the number of required parts increases. Therefore, the cost increases and the problem of a decrease in fuel efficiency due to an increase in weight occurs.

본 발명은 전기차 배터리에서 전기를 받아 고전압 커넥터를 통해 전기를 공급받아 발열하는 발열체에서 열을 인가받은 상태에서 최대한 효과적으로 냉각수로 열을 전달하기 위하여 히트싱크 구조의 핀 설계를 적용한 방열판을 갖는 냉각수 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is a coolant heating device having a heat sink applying a fin design of a heat sink structure to transfer heat to the coolant as effectively as possible while receiving heat from a heating element that receives electricity from an electric vehicle battery and generates heat by receiving electricity through a high-voltage connector. The purpose is to provide.

본 발명에서의 방열판을 구성하는 방열핀의 형상으로는 전체적으로는 물방울의 형상을 갖게 하는 것으로서 일측의 지름을 타측의 지름보다는 크게 설정하여 방열핀에 부딪힌 냉각수의 와류 발생을 제거하여 열적인 전달을 원활하게 한다.The shape of the heat dissipation fin constituting the heat dissipation plate in the present invention is to have the overall shape of a water drop, and the diameter of one side is set larger than the diameter of the other side to eliminate the generation of eddy currents in the coolant hitting the heat dissipation fin to facilitate thermal transfer. .

한편, 발열발생 소자 및 단자류를 포함한 발열체를 방열판 상에 결속시키는 구조를 제시함으로써 제품의 내구성 증진을 가능하게 한다.Meanwhile, it is possible to improve the durability of the product by presenting a structure that binds the heating element, including the heat generating element and terminals, to the heat sink.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방열판을 갖는 냉각수 가열 장치는, 입구부(110)와 냉각수가 배출되는 출구부(120)가 형성된 하부 하우징(100); 하측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되며 상기 하부 하우징(100)의 상단부에 결합된 상부 하우징(200); 상기 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 사이에 배치되어져 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막도록 결합된 방열판(300); 및 상기 방열판(300)의 상면 상에 결합된 히팅부재(400);를 포함하고, 상기 방열판(300)은 상기 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막는 방식으로 하부 하우징(100)에 결합되어 상기 하부 하우징(100)의 개방된 상측 개구를 밀폐하며, 상기 방열판(300)은 하부 측으로는 상기 하부 하우징(100)에 유입된 냉각수에 접하는 것과 동시에 상부 측으로는 상기 방열판(300)과 상부 하우징(200) 사이의 공간에 배치된 상기 히팅부재(400)에 결합되는 구조를 통해서, 상기 히팅부재(400)로부터의 열을 전달받아 냉각수에 전달하는 것을 특징으로 한다.A coolant heating device having a heat sink according to the present invention for achieving the above object includes a lower housing 100 having an inlet 110 and an outlet 120 through which coolant is discharged; An upper housing (200) formed in the form of a concave container with an open lower side and coupled to the upper end of the lower housing (100); a heat sink 300 disposed between the lower housing 100 and the upper housing 200 and coupled to cover and block the open upper side of the lower housing 100; and a heating member 400 coupled to the upper surface of the heat sink 300, wherein the heat sink 300 is coupled to the lower housing 100 in a manner that covers and blocks the open upper side of the lower housing 100. This seals the open upper opening of the lower housing 100, and the heat sink 300 is in contact with the coolant flowing into the lower housing 100 on the lower side, and at the same time, the heat sink 300 and the upper housing are on the upper side. It is characterized in that it receives heat from the heating member 400 and transfers it to the cooling water through a structure coupled to the heating member 400 disposed in the space between (200).

상기 방열판(300)은 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 사이에 배치되어져 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 간의 공간을 분리하는 베이스 플레이트(310) 및 상기 베이스 플레이트(310)의 하면 상에 형성되는 복수의 방열핀(320)을 포함한다.The heat sink 300 is disposed between the lower housing 100 and the upper housing 200 and separates the space between the lower housing 100 and the upper housing 200. It includes a plurality of heat dissipation fins 320 formed on the lower surface.

상기 방열핀(320)은 물방울 형태 내지 긴 타원 형상을 적용한다.The heat dissipation fin 320 has a water drop shape or a long oval shape.

상기 복수의 방열핀(320)은 각각 상기 방열핀(320)의 일측단인 R1의 지름을 방열핀(320)의 타측단인 R2의 지름보다 크게 하여 상기 방열핀에 부딪힌 냉각수의 와류 발생을 제거한다.The plurality of heat dissipation fins 320 each have a diameter of R1, which is one end of the heat dissipation fin 320, that is larger than the diameter of R2, which is the other end of the heat dissipation fin 320, to eliminate eddy currents in the coolant hitting the heat dissipation fins.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 방열판을 갖는 냉각수 가열 장치는 히트싱크 구조의 핀 설계를 적용하여 설계한 방열핀 형상을 통해 하부 하우징에 형성된 냉각수 수로 내에서 와류의 발생을 제거하기 위해 물방울 형태 내지 긴 타원 형상을 적용함으로써, 전기차 배터리에서 공급받은 열을 인가받은 상태에서 최대한 효과적으로 냉각수로 열을 전달하게 한다.As described above, the coolant heating device having a heat sink according to the present invention has a heat sink fin shape designed by applying a fin design of a heat sink structure to eliminate the generation of eddy currents in the coolant channel formed in the lower housing by forming a water droplet shape or a long oval. By applying the shape, the heat supplied from the electric vehicle battery is transferred to the coolant as effectively as possible.

본 발명에서의 방열판을 구성하는 방열핀의 형상으로는 전체적으로는 물방울의 형상을 갖게 하는 것으로서 일측의 지름을 타측의 지름보다는 크게 설정하여 방열핀에 부딪힌 냉각수의 와류 발생을 제거하여 열적인 전달을 원활하게 한다.The shape of the heat dissipation fin constituting the heat dissipation plate in the present invention is to have the overall shape of a water drop, and the diameter of one side is set larger than the diameter of the other side to eliminate the generation of eddy currents in the coolant hitting the heat dissipation fin to facilitate thermal transfer. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 히트싱크 구조의 핀 설계를 적용한 방열판을 갖는 냉각수 가열 장치를 보인다.
도 2는 냉각수 가열 장치의 상방 분해 사시도를 보인다.
도 3은 냉각수 가열 장치의 하방 분해 사시도를 보인다.
도 4는 냉각수 가열 장치에 적용되는 방열판 구조를 보인다.
도 5는 냉각수 가열 장치에 적용되는 방열판의 평면도를 보인다.
도 6는 방열판의 하부 구조를 보인다.
도 7은 냉각수 가열 장치를 통한 냉각수의 유출입 모델링을 보인다.
Figure 1 shows a coolant heating device having a heat sink applying a fin design of a heat sink structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an exploded upward perspective view of the coolant heating device.
Figure 3 shows a downward exploded perspective view of the coolant heating device.
Figure 4 shows the heat sink structure applied to the coolant heating device.
Figure 5 shows a top view of a heat sink applied to a coolant heating device.
Figure 6 shows the lower structure of the heat sink.
Figure 7 shows modeling of the inflow and outflow of coolant through the coolant heating device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information. In the drawings, like symbols refer to like elements.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 가열 장치는, 상측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되며 냉각수가 유입되는 입구부(110)와 냉각수가 배출되는 출구부(120)가 형성된 하부 하우징(100), 하측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되며 상기 하부 하우징(100)의 상단부에 결합된 상부 하우징(200), 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 사이에 배치되어져 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막도록 결합된 방열판(300), 및 상기 방열판(300)의 상면 상에 결합된 히팅부재(400)를 포함한다.A coolant heating device according to an embodiment of the present invention includes a lower housing 100 formed in the form of a concave container with an open top and an inlet 110 through which coolant flows in and an outlet 120 through which coolant is discharged; The upper housing 200 is formed in the form of a concave container with an open lower side and is coupled to the upper end of the lower housing 100, and is disposed between the lower housing 100 and the upper housing 200 to open the lower housing 100. It includes a heat sink 300 coupled to cover and block the upper side, and a heating member 400 coupled on the top surface of the heat sink 300.

히팅부재(400)는 200~460V 가변 가능영역을 갖는 별도의 HV 배터리(미도시)를 통해 전원을 공급하도록 구성되며, HV 배터리에서부터 히팅부재(400)까지 HV 케이블인 전압 커넥터로 연결되어 있고, 전압 커넥터에서 연장되는 양극 케이블은 온도 퓨즈를 거쳐 히팅부재(400)의 양극 상에 접속된다. 한편, 전압 커넥터에서 연장되는 음극 케이블은 히팅부재(400)의 음극 상에 접속된다. 즉, 전기차 배터리에서 전기를 받아 고전압 커넥터(210)를 통해 상부 하우징(200)의 내측에 배치된 PCB(미도시)로 전기가 들어오고, 전기차 승객 및 배터리에서부터 요청받은 신호를 받아 소프트웨어 S/W가 히팅부재(400)에 전기를 인가하여 발열하는 시스템을 구성한다.The heating member 400 is configured to supply power through a separate HV battery (not shown) with a variable range of 200 to 460V, and is connected from the HV battery to the heating member 400 with a voltage connector that is an HV cable, The anode cable extending from the voltage connector is connected to the anode of the heating member 400 via a thermal fuse. Meanwhile, the negative cable extending from the voltage connector is connected to the negative electrode of the heating member 400. That is, electricity is received from the electric vehicle battery and supplied to the PCB (not shown) placed inside the upper housing 200 through the high-voltage connector 210, and the software S/W receives signals requested from the electric vehicle passengers and the battery. Constructs a system that generates heat by applying electricity to the heating member 400.

고전압 커넥터(210)에서 연장되는 양극 케이블 상에는 제어부에 의해 회로를 개폐하는 ON/OFF 스위치와 자체의 온도에 따라 작동하는 온도 퓨즈가 연결되어 있을 수 있다.On the anode cable extending from the high voltage connector 210, an ON/OFF switch that opens and closes the circuit by the control unit and a thermal fuse that operates depending on its temperature may be connected.

하부 하우징(100)은 하측으로 오목한 용기 형태로 형성되어 개방된 측이 상측을 향하도록 배치될 수 있으며, 길이방향으로 일측 일단 상에 냉각수가 유입되는 입구부(110)가 형성되고 길이방향으로 일측 타단 상에 냉각수가 배출되는 출구부(120)가 형성될 수 있다. 하부 하우징(100)은 일례로 금속 재질로 형성될 수 있으며, 이외에도 다양한 재질이나 형태로 형성될 수 있다.The lower housing 100 is formed in the shape of a container concave downward and can be arranged so that the open side faces upward. An inlet 110 through which coolant flows is formed on one end in the longitudinal direction and an inlet 110 through which coolant flows in is formed on one end in the longitudinal direction. An outlet 120 through which coolant is discharged may be formed on the other end. The lower housing 100 may be formed of, for example, a metal material, and may be formed of various other materials or shapes.

상부 하우징(200)은 일례로 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 상측으로 오목한 용기 형태로 형성되어 개방된 측이 하측을 향하도록 배치될 수 있다. 상부 하우징(200)은 하부 하우징(100)의 상단부에 결합될 수 있다. 일례로 하부 하우징(100)의 상단부와 상부 하우징(200)의 상단부가 맞닿도록 배치되어 결합될 수 있으며, 하부 하우징(100)의 상단부에는 둘레를 따라 이격되어 복수의 체결공이 형성되고 상부 하우징(200)에는 복수의 체결공에 대응되는 위치에 관통공이 형성되어, 별도의 체결수단에 의해 결합될 수 있다. The upper housing 200 may be made of a plastic material, for example, and may be formed in the shape of a container concave upward and disposed so that the open side faces downward. The upper housing 200 may be coupled to the upper end of the lower housing 100. For example, the upper end of the lower housing 100 and the upper end of the upper housing 200 may be disposed and coupled to each other, and a plurality of fastening holes are formed at the upper end of the lower housing 100 and spaced apart along the circumference, and the upper housing 200 ), a through hole is formed at a position corresponding to a plurality of fastening holes, and can be coupled by a separate fastening means.

방열판(300)은 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막는 방식으로 하부 하우징(100)에 결합될 수 있으며, 방열판(300)에 의해 하부 하우징(100)의 개방된 상측 개구가 밀폐될 수 있다. 하부 하우징(100)과 방열판(300)의 결합에 의해 형성된 내부 공간인 제1 공간 상에 냉각수가 유동되는 냉각수 유로가 되며, 입구부(110)인 입구 파이프로 냉각수가 유입되면 하부 하우징(100)의 제1 공간을 통과하여 출구부(120)인 출구 파이프를 통해 배출되도록 구성될 수 있다.The heat sink 300 may be coupled to the lower housing 100 by covering and blocking the open upper side of the lower housing 100, and the open upper opening of the lower housing 100 may be sealed by the heat sink 300. there is. It becomes a coolant flow path through which coolant flows in the first space, which is an internal space formed by the combination of the lower housing 100 and the heat sink 300, and when coolant flows into the inlet pipe, which is the inlet portion 110, the lower housing 100 It may be configured to pass through the first space and be discharged through the outlet pipe, which is the outlet part 120.

방열판(300)은 하부 측으로는 하부 하우징(100)의 제1 공간에서 유입된 냉각수에 접하는 것과 동시에 상부 측으로는 방열판(300)과 상부 하우징(200) 사이의 공간인 제2 공간에 배치된 히팅부재(400)에 결합되는 구조를 갖는다. The heat sink 300 is in contact with the coolant flowing in from the first space of the lower housing 100 on the lower side, and is a heating member disposed in the second space, which is the space between the heat sink 300 and the upper housing 200, on the upper side. It has a structure bound to (400).

상기 구조를 통해서, 히팅부재(400)로부터의 열을 전달받아 냉각수에 전달하는 기능을 한다.Through the above structure, it functions to receive heat from the heating member 400 and transfer it to the cooling water.

도 5를 참조하면, 방열판(300)은 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 사이에 배치되어져 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 간의 공간을 분리하는 베이스 플레이트(310), 베이스 플레이트(310)의 하면 상에 형성되는 복수의 방열핀(320) 및 베이스 플레이트(310)의 일측 상에 형성되는 발열홈(330)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the heat sink 300 is disposed between the lower housing 100 and the upper housing 200, and the base plate 310 separates the space between the lower housing 100 and the upper housing 200. It includes a plurality of heat dissipation fins 320 formed on the lower surface of 310 and a heating groove 330 formed on one side of the base plate 310.

베이스 플레이트(310)는 그 가장자리를 따라서 복수의 결합구(312)가 형성되어져 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 상에 견고한 결합을 가능하게 한다.The base plate 310 has a plurality of coupling holes 312 formed along its edges to enable firm coupling between the lower housing 100 and the upper housing 200.

복수의 방열핀(320)은 고전압 전기차용 냉각수 가열용 히터의 방열 구조를 개선하고자 하는 것으로서, 10kW 급의 발열체에서 발생한 열을 최대한 냉각수로 전달하기 위해 히트싱크 구조의 핀 설계를 적용하여 설계한 것을 특징으로 한다.The plurality of heat dissipation fins 320 are intended to improve the heat dissipation structure of the heater for heating coolant for high-voltage electric vehicles, and are designed by applying a heat sink-structured fin design to transfer the heat generated from the 10kW class heating element to the coolant as much as possible. Do it as

방열핀(320) 형상은 하부 하우징(100)의 제1 공간에 형성된 냉각수 수로 내에서 와류의 발생을 제거하기 위해 물방울 형태 내지 긴 타원 형상을 적용한다.The shape of the heat dissipation fin 320 is a water drop shape or a long oval shape to eliminate the generation of vortices in the cooling water channel formed in the first space of the lower housing 100.

도 6을 참조하면, 방열핀(320) 각각의 형상의 특징으로는 방열핀(320) 일측단인 R1의 지름을 방열핀(320) 타측단인 R2의 지름 보다 크게 하여 방열핀에 부딪힌 냉각수의 와류 발생을 제거한다.Referring to FIG. 6, a feature of the shape of each heat dissipation fin 320 is that the diameter of R1, which is one end of the heat dissipation fin 320, is made larger than the diameter of R2, which is the other end of the heat dissipation fin 320, to eliminate the generation of eddy currents in the coolant hitting the heat dissipation fin. do.

베이스 플레이트(310) 상에서 복수의 방열핀(320) 배치 구조를 보면 다음과 같다.The arrangement structure of the plurality of heat dissipation fins 320 on the base plate 310 is as follows.

좌측 1행에서의 복수의 방열핀(320)을 보면, 지름이 큰 R1이 우측 하방을 향하는 동시에 하도록 지름이 작은 R2가 좌측 상방을 향하도록 배열한다.Looking at the plurality of heat dissipation fins 320 in the first row on the left, R1 with a large diameter is arranged so that R2 with a small diameter faces upward and left so that R1 with a large diameter faces downward to the right.

좌측 2행에서의 복수의 방열핀(320)을 보면, 지름이 큰 R1이 우측 상방을 향하는 동시에 하도록 지름이 작은 R2가 좌측 하방을 향하도록 배열한다. 여기에서, 좌측 2행의 방열핀들 각각의 하단은 좌측 1행의 방열핀의 사이 공간 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.Looking at the plurality of heat dissipation fins 320 in the two rows on the left, R1 with a large diameter is arranged to face upward and right, while R2 with a small diameter faces downward and to the left. Here, the bottom of each of the two left rows of heat dissipating fins is located in the space between the left one row of heat dissipating fins.

한편, 좌측 3행에서의 복수의 방열핀(320)을 보면, 지름이 큰 R1이 우측 하방을 향하는 동시에 하도록 지름이 작은 R2가 좌측 상방을 향하도록 배열한다. 여기에서, 좌측 3행의 방열핀들 각각의 상단은 좌측 2행의 방열핀의 사이 공간 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, looking at the plurality of heat dissipation fins 320 in the third row on the left, R1 with a large diameter is arranged so that R1 with a large diameter faces downward to the right, while R2 with a small diameter faces upward to the left. Here, the upper end of each of the three rows of heat dissipation fins on the left is located in the space between the heat dissipation fins of the two rows on the left.

즉, 각 행에 배치된 복수의 방열핀(320)들 각각에서 지름이 작은 R2 부분이 인접한 행에 배치된 복수의 방열핀들의 지름이 큰 R1 사이 공간 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.That is, the small diameter R2 portion of each of the plurality of heat dissipation fins 320 arranged in each row is located in the space between the large diameter R1 of the plurality of heat dissipation fins arranged in the adjacent row.

한편, 베이스 플레이트(310)에는 단자 결속홈(340)이 형성된다. 상기 단자 결속홈(340)은 핀 형상을 활용하여 발열할 수 있는 상대물(예를 들어, 발열발생 소자, 단자류) 등을 조립하는 구조를 통해 제품의 내구성 증진 역할 또한 가능하다. 즉, 작동 시에 열을 발생하는 열발생 소자의 하단을 상기 단자 결속홈(340)에 삽입하는 구조를 통해서 열발생 소자에서 발생하는 열을 안정적으로 상기 베이스 플레이트(310) 상에 전달하는 것을 가능하게 한다. Meanwhile, a terminal binding groove 340 is formed in the base plate 310. The terminal binding groove 340 can also serve to improve the durability of the product through a structure that utilizes the shape of a pin to assemble heat-generating objects (e.g., heat generating elements, terminals), etc. That is, it is possible to stably transfer the heat generated from the heat generating element to the base plate 310 through a structure in which the lower end of the heat generating element that generates heat during operation is inserted into the terminal binding groove 340. Let's do it.

기존에 히팅부재(400)와 방열판(300)과의 사이에 접합방식에 따른 열저항 발생 및 열효율이 떨어진다는 문제점이 발생한바, 본 발명은 방열판(300)에 직접적으로 용사 코팅을 하여 열전달력이 우수하고 모서리 및 굴곡 부분에 밀착성을 높이는 방안을 제공한다Previously, problems arose between the heating member 400 and the heat sink 300 due to the generation of thermal resistance and low thermal efficiency due to the bonding method. Therefore, the present invention improves the heat transfer ability by directly spraying coating on the heat sink 300. It is excellent and provides a way to increase adhesion to corners and curved areas.

방열판(300)은 방열 재질로 유명한 알루미늄 재질로 선정하여 그 위에 발열체인 히팅부재(400)를 접합하는 방식을 사용한다. 즉, 예를 들어, 페이스트를 적용한 인쇄코팅방식, 파우더를 적용한 용사코팅방식을 적용한다. The heat sink 300 is selected from aluminum, which is famous for its heat dissipation material, and the heating member 400, which is a heating element, is joined on top of it. That is, for example, a printing coating method using paste or a thermal spray coating method using powder is applied.

페이스트를 적용한 인쇄코팅방식의 단점으로는 800℃ 정도의 고온의 소결과정이 필요하기 때문에 방열플레이트 재질이 SUS 또는 세라믹으로 한정된다. 알루미늄 녹는 온도는 600℃ 이다. The disadvantage of the paste-based printing coating method is that it requires a high-temperature sintering process of about 800℃, so the heat dissipation plate material is limited to SUS or ceramic. The melting temperature of aluminum is 600℃.

그러나, 용사코팅방식은 200~300℃정도의 온도로 파우더를 스프레이방식으로 얇고 균일하게 발열체를 제작할 수 있다.However, the thermal spray coating method can produce a thin and uniform heating element by spraying powder at a temperature of about 200~300℃.

본 발명에 따른 냉각수 가열 장치는 히트싱크 구조의 핀 설계를 적용하여 설계한 방열핀 형상을 통해 하부 하우징에 형성된 냉각수 수로 내에서 와류의 발생을 제거하기 위해 물방울 형태 내지 긴 타원 형상을 적용함으로써, 전기차 배터리에서 공급받은 열을 인가받은 상태에서 최대한 효과적으로 냉각수로 열을 전달하게 한다.The coolant heating device according to the present invention adopts a water drop shape or a long oval shape to eliminate the generation of eddy currents in the coolant water channel formed in the lower housing through a heat dissipation fin shape designed by applying a fin design of a heat sink structure, thereby heating the electric vehicle battery. The heat supplied from is transferred to the coolant as effectively as possible.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

100 : 하부 하우징
110 : 입구부
120 : 출구부
200 : 상부 하우징
300 : 방열판
310 : 베이스 플레이트
320 : 방열핀
330 : 발열홈
400 : 히팅부재
100: lower housing
110: entrance part
120: exit part
200: upper housing
300: heat sink
310: base plate
320: Heat dissipation fin
330: Heating groove
400: Heating member

Claims (4)

입구부(110)와 냉각수가 배출되는 출구부(120)가 형성된 하부 하우징(100);
하측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되며 상기 하부 하우징(100)의 상단부에 결합된 상부 하우징(200);
상기 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 사이에 배치되어져 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막도록 결합된 방열판(300); 및
상기 방열판(300)의 상면 상에 결합된 히팅부재(400);를 포함하고,
상기 방열판(300)은 상기 하부 하우징(100)의 개방된 상측을 덮어 막는 방식으로 하부 하우징(100)에 결합되어 상기 하부 하우징(100)의 개방된 상측 개구를 밀폐하며,
상기 방열판(300)은 하부 측으로는 상기 하부 하우징(100)에 유입된 냉각수에 접하는 것과 동시에 상부 측으로는 상기 방열판(300)과 상부 하우징(200) 사이의 공간에 배치된 상기 히팅부재(400)에 결합되는 구조를 통해서, 상기 히팅부재(400)로부터의 열을 전달받아 냉각수에 전달하는 것을 특징으로 하는,
냉각수 가열 장치.
A lower housing 100 having an inlet 110 and an outlet 120 through which coolant is discharged;
An upper housing (200) formed in the form of a concave container with an open lower side and coupled to the upper end of the lower housing (100);
A heat sink 300 disposed between the lower housing 100 and the upper housing 200 and coupled to cover and block the open upper side of the lower housing 100; and
It includes a heating member 400 coupled to the upper surface of the heat sink 300,
The heat sink 300 is coupled to the lower housing 100 in a manner that covers and blocks the open upper side of the lower housing 100 to seal the open upper opening of the lower housing 100,
The heat sink 300 is in contact with the coolant flowing into the lower housing 100 on the lower side and at the same time is on the heating member 400 disposed in the space between the heat sink 300 and the upper housing 200 on the upper side. Characterized in that heat is transmitted from the heating member 400 and transmitted to the cooling water through the coupled structure,
Coolant heating device.
제 1 항에 있어서,
상기 방열판(300)은 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 사이에 배치되어져 하부 하우징(100)과 상부 하우징(200) 간의 공간을 분리하는 베이스 플레이트(310) 및 상기 베이스 플레이트(310)의 하면 상에 형성되는 복수의 방열핀(320)을 포함하는, 냉각수 가열 장치.
According to claim 1,
The heat sink 300 is disposed between the lower housing 100 and the upper housing 200 and separates the space between the lower housing 100 and the upper housing 200. A coolant heating device comprising a plurality of heat dissipation fins 320 formed on the lower surface.
제 2 항에 있어서,
상기 방열핀(320)은 물방울 형태 내지 긴 타원 형상을 적용한, 냉각수 가열 장치.
According to claim 2,
The heat dissipation fin 320 is a coolant heating device having a water drop shape or a long oval shape.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀(320)은 각각 상기 방열핀(320)의 일측단인 R1의 지름을 방열핀(320)의 타측단인 R2의 지름보다 크게 하여 상기 방열핀에 부딪힌 냉각수의 와류 발생을 제거하게 하는, 냉각수 가열 장치.
According to claim 2,
The plurality of heat dissipation fins 320 each have a diameter of R1, which is one end of the heat dissipation fin 320, to be larger than the diameter of R2, which is the other end of the heat dissipation fin 320, to eliminate eddy currents of the coolant hitting the heat dissipation fin. Heating device.
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CN117799393A (en) * 2024-03-01 2024-04-02 致瞻科技(上海)有限公司 Automobile heater

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