KR101132277B1 - 에어히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은: 유동홀을 갖는 히터하우징; 그리고 일측에 발열부가 형성되고 타측에 전원 연결을 위한 단자연결부가 형성되는 몸체를 포함하며, 상기 몸체는 상기 유동홀에 상기 발열부가 위치되고 상기 히터하우징의 외부로 상기 단자연결부가 돌출되도록 상기 히터하우징에 인서트(insert) 방식으로 설치되는 발열부재를 포함하여 구성되는 에어히터를 개시한다.
본 발명은 빠른 예열을 통해 종래 에어히터와 동일한 성능 대비 예열성을 향상할 수 있고, 엔진 내부로 유입된 공기의 예열을 위한 발열부재의 내진성 및 내구성을 높일 수 있으며, 발열부재를 히터하우징에 직접 인서트 방식으로 체결하여 설치함으로써 제품의 구조를 단순화하고 부품수를 줄여 조립성 및 작업성을 향상시키며 나아가 제조비용 절감 및 생산성을 높일 수 있다.

Description

에어히터{AIR HEATER}

본 발명은 내연기관용 에어히터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 더욱 신속하고 높은 예열성능을 가지며 내구성 및 조립성을 향상하여 제조비용 절감할 수 있고 생산성을 향상할 수 있는 에어히터에 관한 것이다.

일반적으로 에어히터는 자동차에 장착되는 내연기관인 디젤엔진에 설치되어 엔진내부로 유입되는 공기를 예열함으로써, 엔진의 저온 시동성을 향상시키고 연소효율을 높일 뿐 아니라 배기가스 저감에 기여하는 연소 보조장치이다.

이하, 종래 기술에 따른 내연기관용 에어히터를 첨부된 도 1 내지 도 4b를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 종래 에어히터는, 중앙이 관통된 사각 테두리 형상의 히터하우징(1)과, 상기 히터하우징(1)의 관통부 내에 설치되는 히터엘레멘트(2)와, 상기 히터엘레멘트(2) 양단부에 각각 고정되어 상기 히터엘레멘트(2)를 상기 히터하우징(1)에 나사체결방식으로 고정하기 위한 연결 플랜지(3)와, 상기 히터엘레멘트(2)로 전원을 공급하기 위한 전원인입단자(4)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 히터엘레멘트(2)는 금속 발열체로서, 일단부에서 타단부까지 상하 벤딩부(2a, 2b)를 가지면서 연속된 띠 형태로 형성되며, 상기 상하 벤딩부(2a, 2b)를 상기 히터하우징(1)에 지지하기 위하여 상기 히터하우징(1)에 세라믹으로 소결된 인슐레이터(5)가 구비되고 상기 히터엘레멘트(2)의 발열시 열 팽창 및 열 수축에 따른 응력 감소와 차량 내진을 완충하기 위하여 상기 인슐레이터(5)를 지지하는 판스프링(6)이 구비된다. 이때, 상기 인슐레이터(5) 및 상기 판스프링(6)을 상기 히터하우징(1) 내에 수납하기 위하여 상기 히터하우징(1)에는 홀더(7)가 추가로 구비된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 에어히터는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 종래 에어히터는 전술한 바와 같이 상기 히터엘레멘트(2)의 상하 벤딩부(2a, 2b)를 상기 히터하우징(1)에 지지하기 위하여 인슐레이터(5)가 구비되고 상기 히터엘레멘트(2)의 발열시 열 팽창 및 열 수축에 따른 응력 감소와 차량 내진을 완충하기 위하여 상기 인슐레이터(5)를 지지하는 판스프링(6)이 구비되며 상기 인슐레이터(5) 및 상기 판스프링(6)을 상기 히터하우징(1) 내에 수납하기 위하여 상기 히터하우징(1)에는 홀더(7)가 추가로 구비되는 등 에어히터의 제조공수 및 부품수가 늘어나 제조비용이 상승되고 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 종래 에어히터는 상기 히터엘레멘트(2)가 직접 발열되어 흡입공기를 직접 가열하는 구조로 차량의 시동 후 장시간 통전 및 작동 횟수가 늘어남에 따라 히터엘레멘트(2)의 구조 및 재료 특성상 열 팽창 및 열 수축이 가중되어 히터엘레멘트(2)의 휨, 단락이 발생하며, 특히 차량의 진동에 의해 상기 히터엘레멘트(2)에 피로 진동이 가해져 상기 히터엘레멘트(2) 및 상기 인슐레이터(5)가 마모 절손되어 손상 및 파손의 위험이 있다.

또한, 상기 파손된 히터엘레멘트(2) 및 인슐레이터(5)가 엔진 실린더 내부로 유입되어 엔진의 심각한 손상 및 파손을 초래하는 문제점 있었다.

따라서, 본 발명은 종래 에어히터에서 제기되고 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 에어히터와 동일한 성능 대비 신속하고 효과적인 예열성능을 갖는 에어히터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 차량의 진동에 의한 부품의 손상 및 파손을 극소화 내지 방지하여 내구성을 극대화할 수 있는 에어히터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 구조를 단순화하고 부품수를 줄여 조립성 및 작업성을 향상시키고 나아가 제조비용 절감 및 생산성을 높일 수 있는 에어히터를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 형태로서, 본 발명은: 유동홀을 갖는 히터하우징; 그리고 일측에 발열부가 구비되고 타측에 전원 연결을 위한 단자연결부가 구비되며, 상기 히터하우징에 인서트(insert)되어 설치됨으로써 상기 유동홀에 상기 발열부가 위치되고 상기 단자연결부가 상기 히터하우징의 외부로 돌출되는 발열부재를 포함하여 구성되는 에어히터를 제공한다.

상기 발열부재는 상기 발열부와 상기 단자연결부 사이에 구비되는 체결부를 더 포함하며, 상기 체결부는 상기 히터하우징에 나사체결될 수 있다.

이때, 상기 에어히터는 상기 체결부에 구비되어 상기 유동홀의 공기가 외부로 누출되는 것을 방지하는 패킹을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 발열부재 중 상기 히터하우징에 상기 발열부재를 설치할 때 상기 패킹을 압착하는 면은 상기 단자연결부로 갈수록 직경이 커지는 테이퍼 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발열부재는 상기 히터하우징에 복수개로 구비될 수 있으며, 상기 복수개의 발열부재의 단자연결부들은 연결브라켓을 통하여 상호 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 에어히터는 상기 단자연결부에 연결되어 상기 단자연결부로 외부 전원을 공급하기 위한 전원인입단자를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 발열부는; 상기 단자연결부와 전기적으로 연결되는 발열코일과, 상기 발열코일을 둘러싸도록 상기 발열부재의 일측에 구비되는 발열관을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 발열코일은 발열 저항선 및 상기 발열 저항선과 용접 결합되는 제어 저항선을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 발열관은 상기 발열부재의 일측에 압입 결합될 수 있으며, 상기 발열관의 내부는 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 절연 분말로 충진되어 밀봉됨으로써 상기 발열부재 자체가 접지 기능을 갖도록 할 수 있다.

또한, 상기 발열코일은 코발트-니켈(Co-Ni)계 또는 철-크롬(Fe-Cr)계 물질을 포함할 수 있으며, 아울러 상기 발열관은 스테인레스 또는 인코넬 재질을 포함할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어히터에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 에어히터에 의하면, 빠른 예열을 통해 종래 에어히터와 동일한 성능 대비 신속하고 효과적인 예열성능을 가질 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 에어히터에 의하면, 차량의 내진 등으로 인한 발열부재의 피로 진동을 최소화 내지 방지하여 발열부재의 내진성 및 내구성을 높일 수 있다.

셋째, 본 발명에 따른 에어히터에 의하면, 발열부와 단자연결부가 일체로 구비된 발열부재를 히터하우징에 직접 인서트 방식으로 체결하여 설치함으로써 제품의 구조를 단순화하고 부품수를 줄여 조립성 및 작업성을 향상시키며 나아가 제조비용 절감 및 생산성을 높일 수 있다.

넷째, 본 발명에 따른 에어히터에 의하면, 발열코일의 코일 권수 및 전장 등의 설계 변경 및 적용 등이 자유롭기 때문에 차량의 에어히터에 요구되는 정격과 열용량 및 내열성을 고려한 최적의 효율적인 설계가 가능하다.

도 1은 종래 기술에 따른 에어히터를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 배면도.
도 3은 도 2의 I-I선을 따른 단면도.
도 4a는 도 1의 히터엘레먼트를 나타낸 정면도.
도 4b는 도 4a의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 에어히터를 나타낸 사시도.
도 6은 도 5의 정면도.
도 7은 도 5의 평면도.
도 8은 도 7의 A-A선을 따른 단면도.
도 9는 도 7의 B-B선을 따른 단면도.
도 10은 도 5의 측면도.
도 11은 도 5의 발열부재를 나타낸 부분 단면도.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

첨부된 도 5 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 에어히터의 바람직한 일 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어히터의 일 실시예(100)는, 크게 히터하우징(110)과, 상기 히터하우징(110)에 인서트(insert)되어 설치되는 발열부재(120)를 포함하여 구성된다.

상기 히터하우징(110)은 중앙에 엔진 내부로 유입된 공기가 유동되는 유동홀(111)이 형성되며, 이때 상기 유동홀(111)은 본 실시예에서 원형으로 형성된 것을 개시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 히터하우징(110)의 측면에는 상기 발열부재(120)가 인서트되어 체결되기 위한 체결홀(112)이 형성되며, 이때 상기 히터하우징(110)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

상기 발열부재(120)는 일측에 발열부(121)가 구비되고 타측에 전원 연결을 위한 단자연결부(123)가 구비되며, 이에 따라 상기 발열부재(120)는 상기 히터하우징(110)에 상기 체결홀(112)을 통하여 인서트(insert)되어 설치됨으로써 상기 유동홀(111)에 상기 발열부(121)가 위치되고 상기 단자연결부(123)가 상기 히터하우징(110)의 외부로 돌출된다.

여기서, 상기 발열부재(120)의 발열부(121)와 단자연결부(123) 사이에는 상기 히터하우징(120)에 상기 발열부재(120)를 인서트하기 위한 체결부(122)가 형성되고, 상기 체결부(122)는 상기 히터하우징(110)의 체결홀(112)에 나사체결되며, 이에 따라 상기 발열부재(120)는 상기 히터하우징(110)에 인서트 방식으로 직접 체결될 수 있다.

그리고, 상기 발열부재(120)의 체결부(122)와 단자연결부(123) 사이에는 상기 히터하우징(110)의 내부로 상기 발열부재(120)의 인서트를 제한하는 걸림부(124)가 형성될 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 에어히터(100)는 상기 발열부재(120)의 체결부(122)와 상기 걸림부(124)의 인접부위에 고무 또는 합성수지 재질의 패킹(125)을 구비하여 상기 히터하우징(110)의 유동홀(111) 내부를 유동하는 공기 즉, 흡기의 외부 누출을 방지할 수 있다.

또한, 상기 발열부재(120)의 체결부(122) 보다 상세하게 상기 히터하우징(110)에 상기 발열부재(120)를 설치할 때 상기 패킹(125)을 압착하는 상기 걸림부(124)의 일면(124a)은 상기 단자연결부(123)로 갈수록 직경이 커지는 테이퍼 형태로 형성되며, 이에 따라 흡기의 외부 누출을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 에어히터(100)는 상기 발열부재(120)의 단자연결부(123)에 연결되어 상기 단자연결부(123)를 통해 상기 발열부재(120)의 발열부(121)로 외부 전원을 공급하여 상기 발열부(121)를 발열시키기 위한 전원인입단자(126)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 전원인입단자(126)는 장착 브라켓(127)을 매개로 상기 단자연결부(123)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 장착 브라켓(127)의 일단은 상기 단자연결부(123)에 삽입되어 상기 걸림부(124)에 밀착된 상태에서 너트(128)와 같은 체결부재에 의해 고정되고 상기 장착 브라켓(127)의 타단부에는 상기 전원인입단자(126)가 구비될 수 있다.

한편, 상기 발열부재(120)는 상기 히터하우징(110)에 복수개로 구비될 수 있으며, 이때 상기 발열부재의 단자연결부들은 연결 브라켓(129)을 통하여 상호 전기적으로 연결될 수 있다.

따라서, 상기 발열부재의 단자연결부들은 직렬 형태의 전기회로를 이루도록 함으로써 전원 전달의 효율성을 높일 수 있다.

한편, 상기 발열부재(120)의 발열부(121)는 상기 단자연결부(123)와 전기적으로 연결되는 발열코일(1211)과, 상기 발열코일(1211)을 둘러싸도록 상기 발열부재(120)의 일측에 구비되는 발열관(1212)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 발열코일(1211)은 발열 저항선(1211a) 및 상기 발열 저항선(1211a)과 용접 결합되는 제어 저항선(1211b)을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 발열 저항선(1211a)과 상기 제어 저항선(1211b)은 상호 용접 결합되어 연속된 코일 형태의 발열코일(1211)을 형성하고 상기 제어 저항선(1211b)은 상기 단자연결부(123)와 전기적으로 연결되며, 이에 따라 상기 단자연결부(123)에 전원이공급될 경우 인가되는 전압에 의해 상기 발열 저항선(1211a)을 통한 초기 급속 발열이 가능하고 발열 후 상기 발열 저항선(1211a)의 저항비가 안정화되면 상기 제어 저항선(1211b)을 통해 일정 온도 영역대를 유지할 수 있어 원활한 냉시동성 및 후열 즉 시동 이후의 예열을 안정화할 수 있다.

그리고, 상기 발열관(1212)은 상기 발열부재(120)의 일측에 압입 결합될 수 있으며, 이에 따라 흡기누출을 막기 위한 제품의 실링 즉 기밀성이 안정적으로 유지될 수 있다.

또한, 상기 발열관(1212)의 내부는 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 절연 분말로 충진되어 밀봉됨으로써 상기 발열부재(120) 자체가 접지 기능을 갖도록 할 수 있다.

한편, 상기 발열코일(1211)은 코발트-니켈(Co-Ni)계 또는 철-크롬(Fe-Cr)계 물질을 포함할 수 있으며, 아울러 상기 발열관(1212)은 스테인레스 또는 인코넬 재질을 포함할 수도 있다.

상기 발열부재의 실시형태로는 디젤 엔진의 예열장치 중에서 연소실 내의 공기를 직접 가열하는 히팅성능이 우수한 예열 플러그(Glow Plug)가 적용될 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 에어히터 110: 히터하우징
111: 유동홀 112: 체결홀
120: 발열부재 121: 발열부
122: 체결부 123: 단자연결부
124: 걸림부 125: 패킹
126: 전원인입단자 127: 장착브라켓
128: 너트 129: 연결브라켓

Claims (10)

1. 유동홀을 갖는 히터하우징; 그리고
   일측에 발열부가 구비되고 타측에 전원 연결을 위한 단자연결부가 구비되며, 상기 히터하우징에 인서트(insert)되어 설치됨으로써 상기 유동홀에 상기 발열부가 위치되고 상기 단자연결부가 상기 히터하우징의 외부로 돌출되는 발열부재를 포함하여 구성되는 에어히터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발열부재는 상기 발열부와 상기 단자연결부 사이에 형성되는 체결부를 더 포함하며, 상기 체결부는 상기 히터하우징에 나사체결되는 에어히터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 체결부에 구비되어 상기 유동홀의 공기가 외부로 누출되는 것을 방지하는 패킹을 더 포함하는 에어히터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 발열부재 중 상기 히터하우징에 상기 발열부재를 설치할 때 상기 패킹을 압착하는 면은 상기 단자연결부로 갈수록 직경이 커지는 테이퍼 형태로 형성되는 에어히터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 단자연결부에 연결되어 상기 단자연결부로 외부 전원을 공급하기 위한 전원인입단자를 더 포함하는 에어히터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 발열부재는 상기 히터하우징에 복수개로 구비되며, 상기 복수개의 발열부재의 단자연결부들은 연결브라켓을 통하여 상호 전기적으로 연결되는 에어히터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 발열부는; 상기 단자연결부와 전기적으로 연결되는 발열코일과, 상기 발열코일을 둘러싸도록 상기 발열부재의 일측에 구비되는 발열관을 포함하는 에어히터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 발열코일은 발열 저항선 및 상기 발열 저항선과 용접 결합되는 제어 저항선을 포함하는 에어히터.
9. 제7항에 있어서,
   상기 발열관은 상기 발열부재의 일측에 압입 결합되며, 상기 발열관의 내부는 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 절연 분말로 충진되어 밀봉되는 에어히터.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열코일은 코발트-니켈(Co-Ni)계 또는 철-크롬(Fe-Cr)계 물질을 포함하며, 상기 발열관은 스테인레스 또는 인코넬 재질을 포함하는 에어히터.

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