WO2015167140A1 - Cooling-water heating type heater - Google Patents
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Abstract
A cooling-water heating type heater (1000) according to the present invention comprises: a heating pipe (200) that includes a pipe (210) through which cooling water flows and a heating element (220) formed on the pipe (210) to generate heat; and a controller (104) that controls electric power supplied to the heating element (220) of the heating pipe (200), wherein the heating element (220) includes: a first heating part (220a) having a heat density (heat value/unit area) higher than that of the remaining part; and a second heating part (220b) formed in the area other than the first heating part (220a). Therefore, the first heating part (220a) having a higher heat density is formed on a portion where cooling water needs to be rapidly heated, thereby effectively heating the cooling water.
Description
본 발명은 냉각수 가열식 히터에 관한 것으로, 본 발명은 파이프의 길이방향으로 빠르게 냉각수를 가열할 필요한 부분(냉각수가 유입되는 입구측)에 높은 열밀도를 갖는 제1발열부 및 그 나머지 영역에 제2발열부가 형성됨으로써 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있으며, 과열을 방지할 수 있어 안전성을 높인 냉각수 가열식 히터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coolant heating heater, and the present invention relates to a first heat generating unit having a high thermal density and a second portion in the remaining region in a necessary portion (inlet side into which coolant is introduced) for heating the coolant rapidly in the longitudinal direction of the pipe. By forming a heat generating unit, the cooling water can be efficiently heated, and overheating can be prevented, and the present invention relates to a cooling water heating heater having improved safety.
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 개발 중에 있다.Vehicles powered by engines using gasoline, diesel, etc. as the energy source are the most common types of vehicles at present.However, such energy sources for automobiles are not only needed for environmental pollution but also for various reasons such as the reduction of oil reserves. Increasingly, electric vehicles, hybrid cars and fuel cell vehicles are being put into practical use or under development.
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.However, electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles, unlike vehicles using engines using petroleum as a source of energy, cannot use or apply a heating system using cooling water. That is, in the case of a vehicle driven by an petroleum-based energy source, a large amount of heat is generated in the engine, and a coolant circulation system for cooling the engine is provided, and the heat absorbed by the coolant from the engine is heated indoors. I am going to use it. However, since much of the heat generated by the engine does not occur in the driving source of electric vehicles, hybrid cars and fuel cell vehicles, there is a limit to using such a 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. 이 중 전기 히터는 공조 시스템에 크게 영향을 주지 않고 보다 용이하게 냉각수를 가열할 수 있어 현재 광범위하게 사용이 이루어지고 있다.Accordingly, various studies have been conducted on electric vehicles, hybrid cars, and fuel cell vehicles by adding a heat pump to an air conditioning system to use it as a heat source, or by providing a separate heat source such as an electric heater. have. Among them, electric heaters can be used to heat the cooling water more easily without significantly affecting the air conditioning system.
여기에서 전기 히터는 차량의 실내로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 형태의 공기 가열식 히터와, 냉각수를 가열하는 형태의 냉각수 가열식 히터(또는 냉각수 히터)가 있다.Here, the electric heater includes an air heating heater in the form of directly heating the air blown into the vehicle interior, and a coolant heating heater (or the coolant heater) in the form of heating the cooling water.
이중 냉각수 가열식 히터인 일본특허공개특허(2008-056044)인 "열매체 가열 장치 및 그것을 이용한 차량용 공기 조절 장치"에는, 도 1과 같이 발열원인 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 전극판(41)의 상하부에 열매체 유통 박스(30,50)가 밀착되도록 하고, 상부 열매체 유통 박스(30)의 상측과 하부 열매체 유통 박스(50)의 하측이 각각 기판 수용 박스(20)와 뚜껑(51)에 의해 밀폐되도록 하여, 판형의 핀들 사이에 형성된 공간인 유통로(33,54)로 냉각수가 유통되도록 하여, PTC 전극판과 냉각수 간의 열전달효율을 높여 냉각수를 보다 효과적으로 가열하도록 된 구조를 갖는 냉각수 히터가 개시되어 있다. 그런데, 이와 같은 냉각수 가열식 히터의 경우 충분한 냉각수 가열 효과를 얻기 어려운 문제점이 있으며, 이를 포함한 문제점을 아래에서 다시 설명한다. 더욱 상세하게, 종래의 냉각수 가열식 히터는 첫째, 발열원(PTC 전극판)이 별도의 부품으로 들어가게 되므로 부품 수가 많아지고, 부피 및 중량이 증가하는 문제가 있다. 둘째, PTC 전극판으로부터 발생되는 열이 냉각수로 온전히 전달되지 못하고 일부가 바깥쪽으로 전달되어 열손실이 발생하게 된다. 셋째, PTC 전극판으로부터 냉각수로의 열전달 경로 상에 절연층 등 여러 물체들이 존재하여 열저항이 커지고, 따라서 열전달 효율이 떨어지는 문제가 있다. 넷째, 이러한 형태의 냉각수 가열식 히터를 차량에 장착할 때 냉각수 파이프라인이나 전기 공급선 회로 등의 설계가 복잡해지며, 또한 냉각수 가열식 히터 자체의 부피가 크기 때문에 실제 장착이 어려워진다. 다섯째, 발열체의 과열 시 발열체로 공급되는 전원을 차단할 수 있는 안전장치가 미비하며, 이로 인해 발열체가 과열되어 화재가 발생할 수 있는 위험이 있다. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2008-056044, which is a dual-cooling water heater, includes a heat medium heating device and a vehicle air conditioner using the same, as shown in FIG. 1 of a positive temperature coefficient (PTC) electrode plate 41 which is a heating source. The heating medium distribution boxes 30 and 50 are brought into close contact with the upper and lower parts, and the upper side of the upper heating medium distribution box 30 and the lower side of the lower heating medium distribution box 50 are respectively sealed by the substrate accommodating box 20 and the lid 51. The cooling water heater having a structure to heat the cooling water more effectively by increasing the heat transfer efficiency between the PTC electrode plate and the cooling water to flow through the flow paths (33, 54) which is a space formed between the plate-shaped fins have. However, such a coolant heating heater has a problem that it is difficult to obtain a sufficient cooling water heating effect, the problem including this will be described again below. In more detail, the conventional cooling water heating heater has a problem that, firstly, the heat generating source (PTC electrode plate) enters a separate part, so that the number of parts increases and the volume and weight increase. Second, the heat generated from the PTC electrode plate is not completely transferred to the cooling water, but part of the heat is transferred to the outside to generate heat loss. Third, various objects such as an insulating layer are present on the heat transfer path from the PTC electrode plate to the cooling water, thereby increasing the heat resistance, and thus reducing the heat transfer efficiency. Fourth, when the cooling water heating heater of this type is mounted on a vehicle, the design of the cooling water pipeline, the electric supply line circuit, and the like becomes complicated, and the actual cooling of the cooling water heating heater itself is difficult. Fifth, the safety device that can cut off the power supplied to the heating element when the heating element is overheated, there is a risk that the heating element is overheated and a fire may occur.
즉, 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있으며, 제작 및 장착이 용이하면서도, 부피, 중량, 단가를 줄일 수 있고, 안전성을 확보할 수 있는 냉각수 가열식 히터가 요구되고 있다. That is, there is a need for a coolant heating heater capable of effectively heating the coolant, making it easy to manufacture and install, reducing the volume, weight, and cost, and ensuring safety.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 파이프의 길이방향으로 빠른 냉각수의 가열이 필요한 영역에 제1발열부가 형성되고, 나머지 영역에 제1발열부보다 낮은 열밀도를 갖는 제2발열부가 형성됨으로써, 빠른 냉각수의 가열이 필요한 입구부에 인접한 영역에서 효과적으로 냉각수를 가열할 수 있으며, 과열을 방지할 수 있어 안전성을 높인 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-described problems, an object of the present invention is to form a first heat generating portion in the region requiring rapid heating of the coolant in the longitudinal direction of the pipe, lower than the first heat generating portion in the remaining region By forming the second heat generating unit having a thermal density, it is possible to effectively cool the cooling water in the region adjacent to the inlet portion in which the fast cooling water needs to be heated, and to provide a cooling water heating heater having improved safety by preventing overheating.
또한, 본 발명의 목적은 제1발열부 및 제2발열부를 형성하는 발열층의 폭 또는 발열층의 이격거리를 조절하는 간단한 방법을 이용하여 열밀도 조절이 가능하며, 제1발열부 및 제2발열부를 형성하는 발열층이 동일한 발열 페이스트를 이용함으로써 한 번의 인쇄 공정에 의하여 형성할 수 있어 제조성을 높일 수 있는 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to control the thermal density by using a simple method of adjusting the width of the heating layer or the separation distance of the heating layer forming the first and second heat generating portion, the first heat generating portion and the second It is to provide a cooling water heating heater which can be formed by one printing process by using the same heat generating paste for forming the heat generating portion, thereby improving the manufacturability.
아울러, 본 발명의 목적은 과열이 발생될 경우, 제1발열부와 연결된 전극단자가 먼저 단락되어 발열체로 공급되는 전원이 차단되도록 하거나, 과열방지부에 의해 제1발열부 및 제2발열부에 공급되는 전원을 제어할 수 있어 과열에 의한 화재 등을 미연에 방지할 수 있으며, 특히, 과열방지부가 파이프에 직접 형성됨으로써 별도의 과열방지부를 장착하기 위한 공간 및 조립 공정이 필요치 않은 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention, when the overheat occurs, the electrode terminal connected to the first heat generating unit is first shorted so that the power supplied to the heating element is cut off, or the first heat generating unit and the second heat generating unit by the overheat prevention unit The power supply can be controlled to prevent fire due to overheating.In particular, since the overheat protection unit is directly formed on the pipe, a coolant heating heater that does not require a space and an assembly process for mounting a separate overheat protection unit is required. To provide.
또, 본 발명의 목적은 과열방지부의 센서패턴부가 장착된 상태에서, 발열파이프의 상측에 위치됨으로써 파이프 내부의 기포 발생에 따른 과열을 빠르게 감지할 수 있어 안전성을 더욱 높일 수 있는 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to provide a coolant heating heater that can detect the overheat caused by the generation of bubbles in the pipe quickly by being located on the upper side of the heating pipe in the state that the sensor pattern portion of the overheat prevention unit is mounted. It is.
본 발명의 냉각수 가열식 히터는 내부에 냉각수가 이동되는 파이프와, 상기 파이프에 형성되어 발열하는 발열체를 포함하는 발열파이프; 및 상기 발열파이프의 발열체로 공급되는 전원을 제어하는 제어부가 구비된 냉각수 가열식 히터에 있어서, 상기 발열체는, 나머지 부분의 열밀도(발열량/단위면적)보다 높은 열밀도를 갖는 제1발열부; 및 상기 제1발열부의 나머지 영역에 형성되는 제2발열부를 포함하여, 빠르게 냉각수를 가열할 필요한 부분에 높은 열밀도를 갖는 제1발열부가 형성됨으로써 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있다. The cooling water heating heater of the present invention includes a heating pipe including a pipe in which the cooling water is moved and a heating element formed in the pipe to generate heat; And a control unit for controlling power supplied to the heating element of the heating pipe, wherein the heating element comprises: a first heating unit having a heat density higher than the heat density (heating amount / unit area) of the remaining portion; And a second heat generating unit formed in the remaining regions of the first heat generating unit, and thus, the first heat generating unit having a high heat density is formed at a necessary portion for rapidly cooling the cooling water, thereby effectively heating the cooling water.
이 때, 상기 제1발열부 및 제2발열부는 각각 상기 파이프의 외면을 감싸는 형태의 발열층이 상기 파이프의 길이방향으로 서로 이격되어 복수개 형성되는 것으로서, 복수개의 발열층이 전극에 병렬 연결되는 구조일 수 있다. In this case, the first heat generating unit and the second heat generating unit are formed as a plurality of heat generating layers surrounding each other in the longitudinal direction of the pipe are formed, respectively, the plurality of heat generating layers are connected in parallel to the electrode Can be.
아울러, 상기 제1발열부의 발열층 및 제2발열부의 발열층은 서로 다른 열용량을 갖도록 다른 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다.In addition, the heat generating layer of the first heat generating unit and the heat generating layer of the second heat generating unit may be formed using different pastes to have different heat capacities.
또한, 상기 제1발열부의 발열층 및 제2발열부의 발열층은 동일한 페이스트를 이용하되, 폭이 서로 다르게 형성되어 열밀도가 서로 다르게 형성될 수 있다.In addition, the heat generating layer of the first heat generating portion and the heat generating layer of the second heat generating portion may be formed using different pastes, but different widths may be formed with different thermal densities.
또, 상기 제1발열부의 발열층 및 제2발열부의 발열층은 동일한 페이스트를 이용하되, 상기 제1발열부의 발열층 간 이격거리와 상기 제2발열부의 발열층 간 이격거리가 서로 다르게 형성될 수 있다.The heat generating layer of the first heat generating unit and the heat generating layer of the second heat generating unit may use the same paste, and the distance between the heat generating layers of the first heat generating unit may be different from that of the heat generating layer of the second heat generating unit. have.
다른 예로서, 상기 제2발열부는 냉각수 입구측에서 출구측 방향으로 열밀도가 점차 낮아지는 제2-1발열부 내지 제2-N발열부를 포함하는 것으로서, 제2발열부가 서로 다른 열밀도를 갖는 복수개의 제2-1발열부 내지 제2-N발열부를 형성할 수 있다.(N은 2 이상의 정수) As another example, the second heat generating portion includes a 2-1 heat generating portion to a 2-N heat generating portion whose heat density gradually decreases from the cooling water inlet side to the outlet side, and the second heat generating portion has different heat densities. It is possible to form a plurality of second-first heating parts and second-N heating parts. (N is an integer of 2 or more)
또 다른 예로서, 상기 냉각수 가열식 히터는 상기 제2발열부가 상기 파이프의 냉각수가 유입되는 입구측에서 냉각수가 배출되는 출구측으로 갈수록 열밀도가 점차 낮게 형성될 수 있다.As another example, the coolant heating heater may have a low heat density gradually from the inlet side through which the coolant of the pipe is introduced to the outlet side through which the coolant is discharged.
특히, 상기 냉각수 가열식 히터는 상기 제1발열부가 상기 파이프의 냉각수가 유입되는 입구측에 형성되어 유입되는 냉각수를 빠르고 효과적으로 가열할 수 있다. In particular, the cooling water heating heater may be formed on the inlet side of the first heat generating portion is the cooling water of the pipe flows to quickly and effectively heat the cooling water introduced.
이 때, 상기 발열체는 상기 제1발열부가 연결된 전극에 형성되어 전선이 연결되는 전극단자를 포함하며, 과열되면 상기 제1발열부의 온도가 제2발열부보다 먼저 상승되어 상기 전극이 단락됨으로써 상기 발열체로 공급되는 전원이 차단되어 안전성을 높일 수 있다.In this case, the heating element is formed on the electrode connected to the first heat generating portion includes an electrode terminal to which a wire is connected, and when overheated, the temperature of the first heat generating portion is raised before the second heat generating portion, the electrode is short-circuited by the short circuit Power supply to the power supply is cut off to increase safety.
또한, 상기 발열체는 높은 열용량을 갖는 제1발열부에 온도센서가 구비되어 효과적으로 과열을 감지하여 상기 제1발열부 및 제2발열부에 인가되는 전원을 제어할 수 있다.In addition, the heating element may be provided with a temperature sensor in the first heat generating unit having a high heat capacity to effectively sense overheating to control the power applied to the first heat generating unit and the second heat generating unit.
아울러, 상기 냉각수 가열식 히터는, 상기 파이프에 형성되어 온도에 따라 저항이 변화되는 센서패턴부와, 상기 센서패턴부와 연결되는 센서단자부를 포함하는 과열방지부를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 센서패턴부는 상기 파이프의 길이방향을 따라 상기 제1발열부 및 제2발열부가 형성된 전체 범위에 걸쳐 형성되어 복수개의 발열층을 갖는 제1발열부 및 제2발열부 전체에서 발생되는 국부적인 과열을 먼저 감지할 수 있어 안전성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 상기 센서패턴부는 상기 냉각수 가열식 히터가 장착된 상태에서 상기 발열파이프의 상측에 위치되어 파이프 내부의 기포 발생에 따른 과열을 빠르게 감지할 수 있다. In addition, the coolant heating heater may include an overheat prevention part including a sensor pattern part formed in the pipe and having a resistance changed according to a temperature, and a sensor terminal part connected to the sensor pattern part. At this time, the sensor pattern portion is formed over the entire range in which the first heat generating portion and the second heat generating portion are formed along the longitudinal direction of the pipe and is generated in the first heat generating portion and the second heat generating portion having a plurality of heat generating layers. Local overheating can be detected first, further increasing safety. In addition, the sensor pattern part is located on the upper side of the heating pipe in the state where the cooling water heating heater is mounted, it is possible to quickly detect the overheat caused by the generation of bubbles in the pipe.
또한, 상기 발열체는, 절연층과, 상기 절연층의 상측에 상기 파이프의 길이방향으로 길게 배치되는 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극을 연결하는 상기 발열층과, 상기 절연층의 상측에 상기 전극 및 발열층을 감싸도록 형성되는 보호층을 포함한다. The heating element may include an insulating layer, a pair of electrodes disposed to extend in the longitudinal direction of the pipe on the upper side of the insulating layer, the heat generating layer connecting the pair of electrodes, and an upper side of the insulating layer. And a protective layer formed to surround the electrode and the heating layer.
한편, 상기 발열파이프는, 상기 발열체가 필름 형태로 상기 파이프의 외주면에 부착되거나, 상기 발열체가 상기 파이프의 외주면에 인쇄 및 소결되어 일체로 형성될 수 있다. The heating pipe may be integrally formed by attaching the heating element to the outer circumferential surface of the pipe in the form of a film or by printing and sintering the heating element on the outer circumferential surface of the pipe.
이에 따라, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 파이프의 길이방향으로 빠른 냉각수의 가열이 필요한 영역에 제1발열부가 형성되고, 나머지 영역에 제1발열부보다 낮은 열밀도를 갖는 제2발열부가 형성됨으로써, 빠른 냉각수의 가열이 필요한 입구부에 인접한 영역에서 효과적으로 냉각수를 가열할 수 있으며, 과열을 방지할 수 있어 안전성을 높인 장점이 있다.Accordingly, in the cooling water heating heater of the present invention, the first heat generating portion is formed in a region requiring rapid heating of the coolant in the longitudinal direction of the pipe, and the second heat generating portion having a lower heat density than the first heat generating portion is formed in the remaining region. Cooling water can be effectively heated in an area adjacent to the inlet portion requiring rapid cooling water heating, and can prevent overheating, thereby increasing safety.
또한, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 제1발열부 및 제2발열부를 형성하는 발열층의 폭 또는 발열층의 이격거리를 조절하는 간단한 방법을 이용하여 열밀도 조절이 가능하며, 제1발열부 및 제2발열부를 형성하는 발열층이 동일한 발열 페이스트를 이용함으로써 한 번의 인쇄 공정에 의하여 형성할 수 있어 제조성을 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, the cooling water heating heater of the present invention is capable of adjusting the thermal density by using a simple method of adjusting the width of the heating layer or the distance of the heating layer forming the first and second heat generating portion, the first heat generating portion and The heat generating layer forming the second heat generating unit may be formed by a single printing process by using the same heat generating paste, thereby improving the manufacturability.
아울러, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 과열이 발생될 경우, 제1발열부와 연결된 전극단자가 먼저 단락되어 발열체로 공급되는 전원이 차단되도록 하거나, 과열방지부에 의해 제1발열부 및 제2발열부에 공급되는 전원을 제어할 수 있어 과열에 의한 화재 등을 미연에 방지할 수 있으며, 특히, 과열방지부가 파이프에 직접 형성됨으로써 별도의 과열방지부를 장착하기 위한 공간 및 조립 공정이 필요치 않은 장점이 있다.In addition, the coolant heating heater of the present invention, when the overheat occurs, the first terminal and the electrode terminal connected to the first heating unit is short-circuited to cut off the power supplied to the heating element, or the first heating unit and the second heat generation by the overheat prevention unit It can control the power supplied to the unit to prevent the fire due to overheating in advance. Especially, since the overheat prevention unit is formed directly on the pipe, there is an advantage that does not require space and assembly process for mounting a separate overheat prevention unit. have.
또, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 과열방지부의 센서패턴부가 장착된 상태에서, 발열파이프의 상측에 위치됨으로써 파이프 내부의 기포 발생에 따른 과열을 빠르게 감지할 수 있어 안전성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, the cooling water heating heater of the present invention has an advantage of being able to quickly detect overheating caused by bubbles generated inside the pipe by being positioned above the heating pipe in a state where the sensor pattern part of the overheat prevention unit is mounted, thereby further increasing safety. .
도 1은 종래의 냉각수 가열식 히터를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional cooling water heater.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 사시도 및 단면도.2 and 3 are a perspective view and a cross-sectional view of the coolant heating heater according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열파이프를 나타낸 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a heating pipe of the cooling water heating heater according to the present invention.
도 5는 상기 도 4에 도시한 발열파이프의 전개도.5 is an exploded view of the heating pipe shown in FIG. 4;
도 6 및 도 7은 각각 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열파이프의 열밀도 그래프.6 and 7 are heat density graphs of the exothermic pipes of the cooling water heater according to the present invention, respectively.
도 8은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열파이프의 다른 전개도.8 is another development of the exothermic pipe of the cooling water heating heater according to the present invention.
도 9는 상기 도 8에 도시한 발열파이프의 열밀도 그래프. 9 is a heat density graph of the heating pipe shown in FIG.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열파이프를 나타낸 다른 사시도 및 전개도.10 and 11 are another perspective view and a developed view showing a heating pipe of the cooling water heating heater according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열파이프의 다른 전개도.12 is another development of the heating pipe of the cooling water heating heater according to the present invention.
도 13은 상기 도 12에 도시한 발열파이프의 열밀도 그래프.13 is a thermal density graph of the heating pipe shown in FIG.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열파이프를 나타낸 다른 사시도 및 전개도.14 and 15 are another perspective view and a developed view showing a heating pipe of the cooling water heating heater according to the present invention.
도 16은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열체를 나타낸 도면.16 is a view showing a heating element of the cooling water heating heater according to the present invention.
**부호의 설명**** Description of the sign **
1000 : 냉각수 가열식 히터1000: Coolant Heated Heater
100 : 케이스100: case
101 : 상부 커버, 102 : 하부 커버101: upper cover, 102: lower cover
103 : 열차단 플레이트103: heat shield plate
104 : 제어부(기판), 105 : 트랜지스터(IGBT)104: control unit (substrate), 105: transistor (IGBT)
110 : 커넥터부110: connector
200 : 발열파이프200: heating pipe
210 : 파이프, 220 : 발열체210: pipe, 220: heating element
220a : 제1발열부, 220b : 제2발열부220a: first heat generating unit, 220b: second heat generating unit
220b-N : 제2-N발열부220b-N: 2-N heat generating unit
(220b-1 : 제2-1발열부, 220b-2 : 제2-2발열부)(220b-1: 2-1 heating unit, 220b-2: 2-2 heating unit)
221 : 절연층221: insulation layer
222 : 전극, 222-1 : 전극단자222: electrode, 222-1: electrode terminal
223 : 발열층223 heating layer
224 : 보호층224: protective layer
230 : 입구블록, 240 : 출구블록230: entrance block, 240: exit block
D223a : 제1발열부에서 발열층의 폭D223a: width of the heating layer in the first heat generating portion
D223b : 제2발열부에서 발열층의 폭D223b: width of the heating layer in the second heat generating portion
I223a : 제1발열부에서 발열층의 이격거리I223a: separation distance of the heating layer from the first heating part
I223b : 제2발열부에서 발열층의 이격거리I223b: separation distance of the heating layer from the second heating part
250 : 과열방지부250: overheat protection
251 : 센서패턴부, 252 : 센서단자부251: sensor pattern portion, 252: sensor terminal portion
310 : 입구부310: entrance
320 : 출구부 320: exit section
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the cooling water heated heater 1000 of the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 사시도 및 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 발열파이프(200)를 나타낸 사시도이며, 도 5는 상기 도 4에 도시한 발열파이프(200)의 전개도이고, 도 6 및 도 7은 각각 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 발열파이프(200)의 열밀도 그래프이다. 2 and 3 are a perspective view and a cross-sectional view of the cooling water heating heater 1000 according to the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the heating pipe 200 of the cooling water heating heater 1000 according to the present invention, Figure 5 4 is an exploded view of the heating pipe 200 shown in FIG. 4, and FIGS. 6 and 7 are thermal density graphs of the heating pipe 200 of the cooling water heating heater 1000 according to the present invention, respectively.
본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 발열파이프(200)와 제어부(104)를 포함하여 구비된다. Cooling water heating heater 1000 of the present invention includes a heating pipe 200 and the control unit 104.
상기 발열파이프(200)는 파이프(210) 및 발열체(220)를 포함한다. The heating pipe 200 includes a pipe 210 and the heating element 220.
상기 파이프(210)는 관 형태로 내부에 냉각수가 이동되며, 상기 발열체(220)에 의해 내부 냉각수가 가열되는 공간을 형성한다. The pipe 210 moves the coolant therein in the form of a pipe, and forms a space in which the internal coolant is heated by the heating element 220.
상기 발열체(220)는 상기 파이프(210) 외주면에 형성되어 발열하는 것으로서, 상기 발열체(220)는 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)를 포함한다. 상기 발열체(220)는 얇은 필름 형태로 형성되어 상기 파이프(210)의 외주면에 부착되거나, 상기 파이프(210)의 외주면에 스크린 인쇄하여 소결함으로써 형성될 수도 있다. The heating element 220 is formed on the outer circumferential surface of the pipe 210 to generate heat, and the heating element 220 includes a first heat generating part 220a and a second heat generating part 220b. The heating element 220 may be formed in a thin film form and attached to the outer circumferential surface of the pipe 210 or may be formed by screen printing and sintering the outer circumferential surface of the pipe 210.
상기 제1발열부(220a)는 나머지 부분의 열밀도(발열량/단위면적)보다 높은 열밀도를 갖는 부분으로서, 전체 발열체(220)를 구성하는 부분 중 상대적으로 높은 열밀도를 갖는 부분이다. The first heat generating part 220a is a part having a heat density higher than the heat density (heating amount / unit area) of the remaining part, and is a part having a relatively high heat density among the parts constituting the entire heating element 220.
상기 제2발열부(220b)는 상기 발열체(220) 중 상기 제1발열부(220a)의 나머지 영역으로서, 상기 제1발열부(220a)보다 낮은 열밀도를 갖는다. The second heat generating unit 220b is a remaining region of the first heat generating unit 220a among the heating elements 220 and has a lower heat density than the first heat generating unit 220a.
이 때, 상기 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)는 길이방향으로 형성되되, 각각 상기 파이프(210)의 외면을 감싸는 형태의 발열층(223)이 파이프(210)의 길이방향으로 서로 이격되어 복수개 형성되는 형태일 수 있다. 즉, 파이프(210)의 길이방향으로 일측 일정 영역에 복수개 발열층(223)의 조합으로 이루어진 제1발열부(220a)를 형성하며, 타측 나머지 영역에 복수개 발열층(223)의 조합으로 이루어진 제2발열부(220b)를 형성한다. At this time, the first heat generating unit 220a and the second heat generating unit 220b are formed in the longitudinal direction, respectively, the heating layer 223 having a shape surrounding the outer surface of the pipe 210 is the length of the pipe 210. A plurality of spaced apart from each other in the direction may be formed. That is, the first heat generating part 220a formed of a combination of the plurality of heat generating layers 223 is formed in one predetermined region in the longitudinal direction of the pipe 210, and the first heat generating part 220a is formed of a combination of the plurality of heat generating layers 223 in the other remaining region. The second heat generating unit 220b is formed.
상기 발열층(223)들은 전극(222)을 통해 전원을 인가받을 수 있으며, 상기 발열층(223)들이 파이프(210)의 외주면을 감싸는 형태로, 복수개가 파이프(210)의 길이방향으로 상기 전극(222)에 병렬 연결되는 형태일 수 있다. 상기 발열층(223) 및 전극(222)을 포함하는 상기 발열체(220)의 상세한 구성은 아래에서 다시 설명한다. The heating layers 223 may receive power through the electrode 222, and the heating layers 223 surround the outer circumferential surface of the pipe 210, and a plurality of the heating layers 223 may extend in the longitudinal direction of the pipe 210. 222 may be connected in parallel. A detailed configuration of the heating element 220 including the heating layer 223 and the electrode 222 will be described later.
본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 발열체(220)가 높은 열밀도를 갖는 제1발열부(220a)를 포함함으로써 빠르게 냉각수를 가열할 필요한 부분(특히, 냉각수가 유입되는 입구측)에 높은 열밀도를 갖는 제1발열부(220a) 및 그 나머지 영역에 제2발열부(220b)가 형성됨으로써 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있는 장점이 있다. 다시 말해, 상기 제1발열부(220a)는 상기 파이프(210)의 냉각수가 유입되는 입구측에 형성되어 냉각수를 빠르게 가열할 수 있다. The cooling water heating heater 1000 of the present invention includes a first heat generating unit 220a having a high heat density, so that the heating element 220 has a high portion at a necessary portion (especially, an inlet side into which the cooling water flows) to heat the cooling water. Since the second heat generating unit 220b is formed in the first heat generating unit 220a and the remaining region having the thermal density, the cooling water can be efficiently heated. In other words, the first heat generating unit 220a may be formed at an inlet side through which the cooling water of the pipe 210 flows, thereby rapidly heating the cooling water.
이 때, 상기 발열파이프(200)는 일측에 입구블록(230) 및 입구부(310)가 연결되고, 타측에 출구블록(240) 및 출구부(320)가 연결된 수 있다.At this time, the heating pipe 200 may be connected to the inlet block 230 and the inlet portion 310 on one side, the outlet block 240 and the outlet 320 on the other side.
상기 제어부(104)는 상기 발열파이프(200)의 발열체(220)로 공급되는 전원을 제어하는 부분이다. 도 4에서 기판을 제어부(104)의 도면부호 104로 나타내었다. 상기 기판이 구비되는 경우에, 상기 발열파이프(200)와 기판 사이에 열차단 플레이트(103)가 구비되어 상기 발열체(220)에서 발생하는 복사열이 상기 기판으로 전달되어 작동을 방해하지 않도록 할 수 있다. 아울러, 상기 발열파이프(200)의 냉각수가 유입되는 입구측에 트랜지스터(105)(IGBT)가 결합되어 열이 많이 발생하는 트랜지스터(105)가 온도가 낮은 상태로 유입되는 냉각수에 의해 냉각되도록 할 수 있다. The controller 104 is a part for controlling the power supplied to the heating element 220 of the heating pipe 200. In FIG. 4, the substrate is indicated by the reference numeral 104 of the controller 104. When the substrate is provided, a heat shield plate 103 may be provided between the heating pipe 200 and the substrate so that radiant heat generated from the heating element 220 is transmitted to the substrate so as not to interfere with the operation. . In addition, the transistor 105 (IGBT) is coupled to an inlet side of the cooling pipe 200 to which the coolant flows, so that the transistor 105 that generates a lot of heat may be cooled by the coolant introduced at a low temperature. have.
또한, 상기 발열파이프(200)가 케이스(100) 내부에 구비되는 형태일 수 있다. 상기 케이스(100)는 기본 몸체로서, 내부에 상기 발열파이프(200)가 내장될 수 있는 일정 공간을 형성한다. 이 때, 상기 케이스(100)는 상부케이스(101) 및 하부케이스(102)가 서로 조립된 형태일 수 있으며, 상기 발열파이프(200)와 연결된 입구부(310) 및 출구부(320)가 상기 케이스(100) 외측으로 돌출되어 냉각수가 상기 발열파이프(200)로 유입 및 배출되고, 상기 발열파이프(200)를 보호할 수 있는 다양한 형태로 변형 실시될 수 있다. 또한, 상기 제어부(104)의 작동을 위하여 상기 케이스(100)에 전원 연결을 위한 커넥터부(110)의 구성이 구비될 수 있다. In addition, the heating pipe 200 may have a form provided in the case 100. The case 100 is a basic body, and forms a predetermined space in which the heating pipe 200 may be built. At this time, the case 100 may have a form in which the upper case 101 and the lower case 102 are assembled with each other, and the inlet part 310 and the outlet part 320 connected to the heating pipe 200 are Protruding out of the case 100, the coolant may be introduced into and discharged from the heating pipe 200, and may be modified in various forms to protect the heating pipe 200. In addition, a configuration of a connector unit 110 for power connection to the case 100 may be provided for the operation of the control unit 104.
한편, 상기 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. Meanwhile, the first heat generating unit 220a and the second heat generating unit 220b may be formed in various forms.
먼저, 도 4 및 도 5에 도시한 형태로서, 상기 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)가 동일한 폭, 이격거리, 및 두께를 갖되, 서로 다른 열밀도를 갖는 페이스트를 이용하여 제조될 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 제1발열부(220a)의 발열층(223)을 형성하는 페이스트의 저항이 상기 제2발열부(220b)의 발열층(223)을 형성하는 페이스트의 저항보다 낮게 조절할 수 있다. 이 때, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1발열부(220a)를 형성하는 복수개의 발열층(223)은 동일한 열밀도를 가지며, 상기 제2발열부(220b)를 형성하는 복수개 발열층(223)은 동일한 열밀도를 갖도록 할 수도 있고, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제2발열부(220b)를 형성하는 복수개의 발열층(223)이 상기 파이프(210)의 냉각수가 유입되는 입구측에서 냉각수가 배출되는 출구측으로 갈수록 열밀도가 점차 낮게 형성될 수도 있다. First, as shown in FIGS. 4 and 5, the first heat generating unit 220a and the second heat generating unit 220b have the same width, separation distance, and thickness, but use different pastes having different thermal densities. Can be prepared. More specifically, the resistance of the paste forming the heat generating layer 223 of the first heat generating unit 220a may be lower than the resistance of the paste forming the heat generating layer 223 of the second heat generating unit 220b. . In this case, as shown in FIG. 6, the plurality of heat generating layers 223 forming the first heat generating unit 220a have the same heat density and the plurality of heat generating layers forming the second heat generating unit 220b. 223 may have the same thermal density, and as shown in FIG. 7, a plurality of heat generating layers 223 forming the second heat generating part 220b are introduced into the cooling water of the pipe 210. The heat density may be gradually lowered toward the outlet side from which the cooling water is discharged from the inlet side.
도 8은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 발열파이프(200)의 다른 전개도이고, 도 9는 상기 도 8에 도시한 발열파이프(200)의 열밀도 그래프이다. 8 is another exploded view of the heating pipe 200 of the cooling water heating heater 1000 according to the present invention, Figure 9 is a thermal density graph of the heating pipe 200 shown in FIG.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제2발열부(220b)는 복수개의 제2-1발열부(220b-1) 내지 제2-N발열부(220b-N)를 포함할 수 있다.(N은 2 이상의 정수) 이 때, 도 8에는 상기 제2발열부(220b)가 2개, 즉, 제2-1발열부(220b-1) 및 제2-2발열부(220b-2)인 예를 나타내었다. 도 9는 상기 도 8에 도시한 발열파이프(200)의 열밀도 그래프로서, 제1발열부(220a), 제2-1발열부(220b-1), 및 제2-2발열부(220b-2) 순으로 열밀도가 단계적으로 낮아지는 형태를 가질 수 있다. As shown in FIG. 8, the second heat generating unit 220b may include a plurality of second-first heat generating units 220b-1 to 2-N heat generating units 220b-N. Is an integer of 2 or more). In this case, in FIG. 8, the second heat generating unit 220b is two, that is, the second heat generating unit 220b-1 and the second heat generating unit 220b-2. Indicated. FIG. 9 is a thermal density graph of the heating pipe 200 shown in FIG. 8, wherein the first heat generating unit 220a, the second heat generating unit 220b-1, and the second heat generating unit 220b-are included. 2) It may have a form in which the thermal density is lowered step by step.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 발열파이프(200)를 나타낸 다른 사시도 및 전개도이고, 도 12는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 발열파이프(200)의 다른 전개도이며, 도 13은 상기 도 12에 도시한 발열파이프(200)의 열밀도 그래프이다. 10 and 11 are another perspective view and an exploded view showing a heating pipe 200 of the cooling water heating heater 1000 according to the present invention, Figure 12 is a heating pipe 200 of the cooling water heating heater 1000 according to the present invention. Another development view, Figure 13 is a thermal density graph of the heating pipe 200 shown in FIG.
도 10 및 도 11에 도시한 형태는 상기 제1발열부(220a)의 발열층(223)과 상기 제2발열부(220b)의 발열층(223)은 동일한 페이스트를 이용하되, 그 폭이 서로 다르게 형성되는 예를 나타내었다. 10 and 11, the heat generating layer 223 of the first heat generating unit 220a and the heat generating layer 223 of the second heat generating unit 220b use the same paste, but have different widths. An example of different formation is shown.
더욱 상세하게, 상기 제1발열부(220a)의 발열층 폭(223a)이 상기 제2발열부(220b)의 발열층 폭(D223b)보다 크게 형성(D233a > D233b)되어 상기 제1발열부(220a)에서 냉각수를 보다 효과적으로 가열할 수 있는 예를 나타내었다. 이 때, 상기 제1발열부(220a)의 발열층(223) 간 이격거리(I223a)와 상기 제2발열부(220b)의 발열층(223) 간 이격거리(I223b)는 서로 같다.(I233a = I233b)More specifically, the width of the heat generating layer 223a of the first heat generating part 220a is greater than the width of the heat generating layer D223b of the second heat generating part 220b (D233a> D233b), so that the first heat generating part ( 220a) shows an example in which the cooling water can be heated more effectively. In this case, the separation distance I223a between the heating layers 223 of the first heating unit 220a and the separation distance I223b between the heating layers 223 of the second heating unit 220b are the same. = I233b)
또한, 도 12에 도시한 형태는 상기 제1발열부(220a)의 발열층(223)과 상기 제2발열부(220b)의 발열층(223)은 동일한 페이스트를 이용하되, 상기 제1발열부(220a)의 발열층(223) 간 이격거리(I223a)와 상기 제2발열부(220b)의 발열층(223) 간 이격거리(I223b)가 서로 다르게 형성된 예를 나타내었다. 12, the heat generating layer 223 of the first heat generating unit 220a and the heat generating layer 223 of the second heat generating unit 220b may use the same paste, and the first heat generating unit may be used. An example in which the separation distance I223a between the heating layers 223 of 220a and the separation distance I223b between the heating layers 223 of the second heating unit 220b are different from each other is illustrated.
더욱 상세하게, 상기 제1발열부(220a)의 발열층 폭(223a)이 상기 제2발열부(220b)의 발열층 폭(D223b)과 같게 형성(D233a = D233b)되되, 상기 제1발열부(220a)의 발열층(223) 간 이격거리(I223a)가 상기 제2발열부(220b)의 발열층(223) 간 이격거리(I223b) 보다 좁게 (I233a < I233b) 형성된 예를 나타내었다. In more detail, the width of the heating layer 223a of the first heating unit 220a is formed to be the same as the width of the heating layer D223b of the second heating unit 220b (D233a = D233b), but the first heating unit An example in which the separation distance I223a between the heating layers 223 of 220a is narrower than the separation distance I223b of the heating layers 223 of the second heat generating unit 220b is illustrated in an example in which I233a <I233b.
상기 도 10, 도 11, 및 도 12에 도시한 형태는 동일한 페이스트를 이용하는 형태로서, 상기 제1발열부(220a)의 발열층(223)과 제2발열부(220b)의 발열층(223)이 서로 다른 페이스트를 이용하는 형태에 비하여, 한 번의 인쇄 공정에 의해 하여 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)의 발열층(223)을 동시에 형성할 수 있는 장점이 있다. 10, 11, and 12 are formed using the same paste, the heat generating layer 223 of the first heat generating portion 220a and the heat generating layer 223 of the second heat generating portion 220b. Compared to the form using the different pastes, there is an advantage in that the heat generating layer 223 of the first heat generating portion 220a and the second heat generating portion 220b can be simultaneously formed by one printing process.
도 13은 도 12에 도시한 발열파이프(200)의 열밀도 그래프로, 상기 도 6에 도시한 형태의 열밀도 그래프와 유사하나, 상기 파이프(210)의 길이방향으로 상기 제1발열부(220a)의 영역이 더 길게 형성된 예를 나타내었다. FIG. 13 is a heat density graph of the heating pipe 200 shown in FIG. 12, which is similar to the heat density graph of the type shown in FIG. 6, but the first heat generating part 220a in the longitudinal direction of the pipe 210. An example in which the region of) is formed longer is shown.
또한, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 안전성을 더욱 높이기 위하여, 상기 발열체(220)는 상기 제1발열부(220a)가 연결된 전극(222)에 형성되어 전선이 연결되는 전극단자(222-1)를 포함하며, 과열되면 상기 제1발열부(220a)의 온도가 제2발열부(220b)보다 먼저 상승되어 상기 전극(222)이 단락됨으로써 상기 발열체(220)로 공급되는 전원이 차단될 수 있다. 이 경우, 발열체(220)의 과열시 상기 제1발열부(220a)가 제2발열부(220b)보다 먼저 상승되고, 상기 제1발열부(220a)와 연결된 전극단자(222-1)가 단락됨으로써 상기 발열체(220) 전체로 공급되는 전원이 차단될 수 있다. 이 때, 상기 전극단자(222-1)뿐만 아니라 전극단자(222-1)와 전선의 연결을 위한 전선 접속부(납땜 등)도 과열되어 단락됨으로써 상기 발열체(220)로 공급되는 전원이 차단되도록 할 수 있다.In addition, the cooling water heating heater 1000 of the present invention in order to further increase the safety, the heating element 220 is formed on the electrode 222 to which the first heat generating portion 220a is connected to the electrode terminal 222- 1), and when overheated, the temperature of the first heat generating unit 220a is increased before the second heat generating unit 220b so that the electrode 222 is short-circuited to cut off power supplied to the heating element 220. Can be. In this case, when the heating element 220 is overheated, the first heat generating unit 220a is raised before the second heat generating unit 220b, and the electrode terminal 222-1 connected to the first heat generating unit 220a is short-circuited. As a result, power supplied to the entire heating element 220 may be cut off. At this time, not only the electrode terminal 222-1 but also the wire connection part (solder, etc.) for connecting the electrode terminal 222-1 and the wire are overheated so that the power supplied to the heating element 220 is cut off. Can be.
또, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 온도센서(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이 때, 상기 온도센서는 정상적인 작동 시 나머지 부분에 비해 발열 표면온도가 높게 유지되는 제1발열부(220a)에 설치되고, 상기 제어부(104)는 상기 온도센서를 통해 측정된 온도에 의해 발열체(220)의 작동을 제어할 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 제어부(104)는 상기 온도센서를 통해 측정된 제1발열부(220a)의 온도가 설정치를 초과하면 제어회로를 통해 상기 발열체(220)로 공급되는 전원을 차단할 수 있다.In addition, the cooling water heater 1000 of the present invention may be further provided with a temperature sensor (not shown). At this time, the temperature sensor is installed in the first heat generating unit 220a in which the heating surface temperature is maintained higher than the rest during normal operation, and the control unit 104 is a heating element by the temperature measured by the temperature sensor ( 220 can be controlled to operate. More specifically, the controller 104 may cut off the power supplied to the heating element 220 through a control circuit when the temperature of the first heat generating unit 220a measured by the temperature sensor exceeds a set value.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 발열파이프(200)를 나타낸 다른 사시도 및 전개도이다. 또 다른 방법으로서, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 과열방지부(250)가 더 구비될 수 있다. 14 and 15 are another perspective view and a developed view showing a heating pipe 200 of the cooling water heating heater 1000 according to the present invention. As another method, the cooling water heater 1000 of the present invention may be further provided with an overheat prevention unit (250).
상기 과열방지부(250)는 상기 파이프(210)에 인쇄되어 온도에 따라 저항이 변화되는 센서패턴부(251)와, 상기 센서패턴부(251)와 연결되는 센서단자부(252)를 포함하여 형성된다. 이 때, 상기 제어부(800)는 상기 센서단자부(252) 및 상기 전극(222)과 연결되어 상기 센서패턴부(251)의 저항에 따른 발열체(220)의 온도를 추정하여 상기 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)로 공급되는 전원을 제어한다. 즉, 상기 제어부(800)는 상기 센서패턴부(251)의 온도에 따라 다르게 측정되는 저항을 통해 역으로 발열체(220)의 온도를 추정하고, 이를 통해 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)를 제어함으로써 과열을 방지한다. 이 때, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 냉각수 가열식 히터(1000)가 장착된 상태에서, 상기 과열방지부(250)의 센서패턴부(251)가 상기 발열파이프(200)의 상측에 위치되는 것이 바람직하다. 상기 파이프(210) 내부의 기포가 위치되는 부분은 발열층(223)의 발열에 의해 빠르게 가열되어 과열이 유발될 위험이 높다. 특히, 파이프(210) 내부의 기포는 상측으로 이동되므로, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 과열이 유발될 위험이 높은 부분인 상기 냉각수 가열식 히터(1000)가 장착된 상태에서, 상기 발열파이프(200)의 상측에 상기 센서패턴부(251)가 형성되도록 함으로써, 과열을 빠르게 감지할 수 있으며, 안전성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.The overheat prevention unit 250 is formed to include a sensor pattern portion 251 printed on the pipe 210 and the resistance is changed according to the temperature, and a sensor terminal portion 252 connected to the sensor pattern portion 251. do. In this case, the controller 800 is connected to the sensor terminal 252 and the electrode 222 to estimate the temperature of the heating element 220 according to the resistance of the sensor pattern unit 251 to the first heat generating unit ( 220a) and the power supplied to the second heat generating unit 220b are controlled. That is, the controller 800 inversely estimates the temperature of the heating element 220 through the resistance measured differently according to the temperature of the sensor pattern part 251, and thereby the first heat generating part 220a and the second heat generating part. By controlling the unit 220b, overheating is prevented. At this time, in the coolant heating heater 1000 of the present invention, in the state where the coolant heating heater 1000 is mounted, the sensor pattern part 251 of the overheat prevention part 250 is located above the heating pipe 200. It is preferred to be located. The portion in which the bubble inside the pipe 210 is located is rapidly heated by the heat of the heat generating layer 223, so there is a high risk of overheating. In particular, since the bubbles inside the pipe 210 are moved upwards, the cooling water heated heater 1000 of the present invention is a portion in which the coolant heated heater 1000 is mounted at a high risk of overheating. By forming the sensor pattern part 251 on the upper side of the 200, overheating can be quickly detected, and the safety can be further increased.
도 16은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 발열체(220)(제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b))를 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a view illustrating a heating element 220 (a first heat generating unit 220a and a second heat generating unit 220b) of the coolant heating heater 1000 according to the present invention.
한편, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)가 절연층(221), 전극(222), 상기 발열층(223) 및 보호층(224)을 포함할 수 있다.(상기 도 16 참조)On the other hand, in the cooling water heating heater 1000 of the present invention, the first heat generating unit 220a and the second heat generating unit 220b include an insulating layer 221, an electrode 222, the heat generating layer 223, and a protective layer ( 224) (see FIG. 16 above).
상기 절연층(221)은 상기 파이프(210)에 넓게 형성되며, 상기 전극(222)은 상기 절연층(221)의 상측에 상기 파이프(210)의 길이방향으로 길게 배치된다. The insulating layer 221 is widely formed in the pipe 210, and the electrode 222 is disposed longer in the longitudinal direction of the pipe 210 above the insulating layer 221.
상기 발열층(223)은 상술한 바와 같은 특징을 가지며, 상기 한 쌍의 전극(222)을 연결하도록 상기 절연층(221)의 상측에 형성된다. The heat generating layer 223 has the characteristics as described above, and is formed on the insulating layer 221 to connect the pair of electrodes 222.
상기 보호층(224)은 상기 절연층(221)의 상측에 상기 전극(222) 및 발열층(223)을 감싸도록 형성된다. The protective layer 224 is formed to surround the electrode 222 and the heating layer 223 on the insulating layer 221.
만약, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 발열층(223)이 루테늄과 유리성분을 주성분으로 하는 발열 페이스트를 인쇄하여 형성되는 경우, 상기 절연층(221)이 유리 및 세라믹을 주성분으로 하는 페이스트가 인쇄되며, 상기 전극(222)이 비스무스를 주성분으로 하는 페이스트가 인쇄되어 형성될 수 있다. If the cooling water heating heater 1000 of the present invention is formed by printing a heating paste containing ruthenium and a glass component as a main component, the insulating layer 221 includes glass and ceramic as a main component. The paste may be printed, and the electrode 222 may be formed by printing a paste containing bismuth as a main component.
본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 제1발열부(220a) 및 제2발열부(220b)가 상술한 예 외에도 더욱 다양하게 형성될 수 있다. Cooling water heating heater 1000 of the present invention may be formed in various ways in addition to the above-described example the first heat generating unit 220a and the second heat generating unit 220b.
본 발명은 상기한 실시 예에 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.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.
Claims (15)
- 내부에 냉각수가 이동되는 파이프와, 상기 파이프에 형성되어 발열하는 발열체를 포함하는 발열파이프; 및 상기 발열파이프의 발열체로 공급되는 전원을 제어하는 제어부가 구비된 냉각수 가열식 히터에 있어서, A heating pipe including a pipe in which cooling water is moved and a heating element formed in the pipe and generating heat; And a control unit for controlling the power supplied to the heating element of the heating pipe.상기 발열체는, The heating element,나머지 부분의 열밀도(발열량/단위면적)보다 높은 열밀도를 갖는 제1발열부; 및 A first heat generating portion having a heat density higher than the heat density (heating amount / unit area) of the remaining portion; And상기 제1발열부의 나머지 영역에 형성되는 제2발열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. Cooling water heating heater comprising a second heat generating portion formed in the remaining region of the first heat generating portion.
- 제1항에 있어서, The method of claim 1,상기 제1발열부 및 제2발열부는 각각 상기 파이프의 외면을 감싸는 형태의 발열층이 상기 파이프의 길이방향으로 서로 이격되어 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The first heating unit and the second heating unit is a cooling water heating heater, characterized in that a plurality of heat generating layers surrounding the outer surface of the pipe are formed to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the pipe.
- 제2항에 있어서,The method of claim 2,상기 제1발열부의 발열층 및 제2발열부의 발열층은 동일한 페이스트를 이용하되, 폭이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The heat generating layer of the first heat generating portion and the heat generating layer of the second heat generating portion, but using the same paste, the cooling water heating heater, characterized in that the width is formed different.
- 제2항에 있어서,The method of claim 2,상기 제1발열부의 발열층 및 제2발열부의 발열층은 동일한 페이스트를 이용하되, 상기 제1발열부의 발열층 간 이격거리와 상기 제2발열부의 발열층 간 이격거리가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The heat generating layer of the first heat generating unit and the heat generating layer of the second heat generating unit may use the same paste, and the separation distance between the heat generating layers of the first heat generating unit and the heat generating layer of the second heat generating unit may be different from each other. Cooling water heater.
- 제2항에 있어서,The method of claim 2,상기 제2발열부는 냉각수 입구측에서 출구측 방향으로 열밀도가 점차 낮아지는 제2-1발열부 내지 제2-N발열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. (N은 2 이상의 정수) The second heat generating unit includes a cooling water heating heater, characterized in that the heat density is gradually lowered from the inlet side to the outlet side 2-1 heat generation unit to the 2-N heat generating unit. (N is an integer of 2 or more)
- 제2항에 있어서,The method of claim 2,상기 냉각수 가열식 히터는 상기 제2발열부가 상기 파이프의 냉각수가 유입되는 입구측에서 냉각수가 배출되는 출구측으로 갈수록 열밀도가 점차 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The coolant heating heater is a coolant heating heater, characterized in that the second heat generating portion is gradually formed in the heat density toward the outlet side of the cooling water discharge from the inlet side of the cooling water of the pipe is introduced.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 냉각수 가열식 히터는 상기 제1발열부가 상기 파이프의 냉각수가 유입되는 입구측에 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The cooling water heating heater is the cooling water heating heater, characterized in that the first heat generating portion is formed on the inlet side into which the cooling water of the pipe flows.
- 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein상기 발열체는 상기 제1발열부가 연결된 전극에 형성되어 전선이 연결되는 전극단자를 포함하며, The heating element includes an electrode terminal is formed on the electrode connected to the first heat generating portion is connected to the wire,과열되면 상기 제1발열부의 온도가 제2발열부보다 먼저 상승되어 상기 전극이 단락됨으로써 상기 발열체로 공급되는 전원이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. When overheated, the temperature of the first heat generating unit is raised before the second heat generating unit, the electrode is short-circuited, the power supplied to the heating element is cut off, characterized in that the heater.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 발열체는 제1발열부에 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The heating element is a cooling water heating heater, characterized in that the temperature sensor is provided in the first heat generating unit.
- 제2항에 있어서,The method of claim 2,상기 냉각수 가열식 히터는, The cooling water heater is,상기 파이프에 형성되어 온도에 따라 저항이 변화되는 센서패턴부와, 상기 센서패턴부와 연결되는 센서단자부를 포함하는 과열방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.Cooling water heating heater characterized in that it comprises a sensor pattern portion formed in the pipe and the resistance is changed according to the temperature, and the overheat prevention portion including a sensor terminal portion connected to the sensor pattern portion.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 센서패턴부는 상기 파이프의 길이방향을 따라 상기 제1발열부 및 제2발열부가 형성된 전체 범위에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The sensor pattern part is a cooling water heating heater, characterized in that formed over the entire range in which the first heat generating portion and the second heat generating portion formed along the longitudinal direction of the pipe.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 센서패턴부는 상기 냉각수 가열식 히터가 장착된 상태에서 상기 발열파이프의 상측에 위치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The sensor pattern unit is a coolant heating heater, characterized in that located on the upper side of the heating pipe in the state where the coolant heating heater is mounted.
- 제1항에 있어서, The method of claim 1,상기 발열체는, The heating element,절연층과, With insulation layer,상기 절연층의 상측에 상기 파이프의 길이방향으로 길게 배치되는 한 쌍의 전극과, A pair of electrodes arranged to extend in the longitudinal direction of the pipe above the insulating layer;상기 한 쌍의 전극을 연결하는 상기 발열층과, The heat generating layer connecting the pair of electrodes,상기 절연층의 상측에 상기 전극 및 발열층을 감싸도록 형성되는 보호층을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.Cooling water heating heater comprising a protective layer formed to surround the electrode and the heating layer on the upper side of the insulating layer.
- 제13항에 있어서, The method of claim 13,상기 발열파이프는 상기 발열체가 필름 형태로 상기 파이프의 외주면에 부착되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The heating pipe is a cooling water heating heater, characterized in that the heating element is attached to the outer peripheral surface of the pipe in the form of a film.
- 제13항에 있어서, The method of claim 13,상기 발열파이프는 상기 발열체가 상기 파이프의 외주면에 인쇄 및 소결되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터. The heating pipe is a cooling water heating heater, characterized in that the heating element is formed integrally by printing and sintering on the outer peripheral surface of the pipe.
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