KR102040483B1 - 냉각수 가열식 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수 가열식 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 발열부의 온도를 측정하는 발열부센서 및 그라운드단자부가 구비됨으로써 안전성을 보다 높인 냉각수 가열식 히터에 관한 것이다.

Description

냉각수 가열식 히터{Cooling-water heating type heater}

본 발명은 냉각수 가열식 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 발열부의 온도를 측정하는 발열부센서가 구비됨으로써 안전성을 보다 높인 냉각수 가열식 히터에 관한 것이다.

본 발명은 냉각수 가열식 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 실내 난방을 위한 냉각수를 가열하는 냉각수 가열식 히터에 관한 것이다.

휘발유, 경유 등을 에너지원으로 하는 엔진을 구동원으로 하는 차량이 현재 가장 일반적인 차량의 형태이나, 이러한 차량용 에너지원 역시 환경오염 문제 뿐 아니라 석유 매장량의 감소 등과 같은 다양한 원인으로 인해 새로운 에너지원의 필요성이 점점 대두되고 있는 바, 현재 가장 실용화 단계에 가까운 기술 중 하나가 연료 전지를 에너지원으로 하여 구동되는 차량이다.

그런데, 이와 같은 연료 전지를 사용하는 차량에서는 종래의 석유를 에너지원으로 하는 엔진을 가지는 차량과는 달리 냉각수를 이용한 히팅 시스템을 사용할 수 없다. 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 있었다. 그러나 엔진에서 발생하는 것과 같은 많은 열이 연료 전지를 사용하는 차량의 구동원에서는 발생하지 않기 때문에, 이러한 종래의 난방 방식을 사용하기에는 한계가 있었다.

이에 따라 연료 전지 차량에서는, 공조 시스템에 열펌프(heat pump)를 추가하여 이를 열원으로서 사용할 수 있게 하거나, 전기 히터와 같은 별도의 열원을 구비하거는 등 여러 연구가 이루어지고 있다. 이 중 전지 히터는 공조 시스템에 크게 영향을 주지 않고 보다 용이하게 냉각수를 가열할 수 있어 현재 광범위하게 실제 사용이 이루어지고 있다.

도 1은 종래의 냉각수 가열식 히터 중 하나인 일본특허공개 제2008-056044호("열매체 가열 장치 및 그것을 이용한 차량용 공기 조절 장치", 2008.03.13)를 도시하였다.

상기 일본공개특허공개 제2008-056044호의 냉각수 가열식 히터는, 발열원인 PTC 전극판의 상하부에 판형 핀을 배치하고, 냉각수가 상기 판형 핀을 통과하여 유통되도록 하여, PTC 전극판으로부터 냉각수로의 열전달효율을 높여 냉각수를 보다 효과적으로 가열하도록 된 구조로 되어 있다.

그런데, 이와 같은 냉각수 가열식 히터의 경우 충분한 냉각수 가열 효과를 얻기 어려운 문제점이 있으며, 이를 포함한 문제점을 아래에서 다시 설명한다.

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.

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.

일본특허공개 제2008-056044호 ("열매체 가열 장치 및 그것을 이용한 차량용 공기 조절 장치", 2008.03.13)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발열부의 온도를 측정하는 발열부센서 및 그라운드단자부가 구비됨으로써 안전성을 보다 높인 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 제1냉각수센서, 및 제2냉각수센서와, 발열부센서를 포함하여 이를 통해 센싱된 정보를 통해 발열부를 제어함으로써 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있으며, 과열됨에 따른 문제점을 미연에 방지할 수 있어 안전성을 보다 높인 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 목적은 과열방지수단이 구비되어 과열에 의한 화재 등을 미연에 방지할 수 있으며, 기판과 발열부 사이의 열을 차단하는 열전달방지판이 구비되어 발열부의 열에 의한 기판 손상을 방지할 수 있으며, 발열부센서의 장착이 용이한 냉각수 가열식 히터를 제공하는 것이다.

본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 실내 난방을 위한 냉각수 가열식 히터(1000)에 있어서, 내부에 일정 공간을 형성하도록 서로 결합되는 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b); 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)가 형성하는 내부 공간에 구비되는 파이브와, 상기 파이프(210)의 양측으로부터 연장되어 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b) 외부로 돌출형성되는 입구부(310) 및 출구부(320)와, 상기 파이프(210) 외면에 형성되어 발열하는 발열부(220)를 포함하는 발열파이프(200); 상기 상부케이스(100b) 내부에 구비되는 기판(600); 상기 기판(600)에 연결되며 상기 발열부(220) 외면의 온도를 측정하는 발열부센서(400); 및 상기 발열부센서(400)로부터 측정된 온도 정보를 통해 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 제어하는 제어부(미도시)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 발열부센서(400)는 상측의 상기 발열파이프(200)의 길이방향으로 상기 발열부(220)의 양측 단부에 각각 구비되는 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 기판(600)과 발열부(220) 사이를 차단하는 판형태로, 일정 영역이 중공되는 센서장착홈(702)이 형성된 열전달방지판(700)이 구비되며, 상기 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)가 상기 발열부(220)에 밀착되는 센싱부(410)와, 상기 센싱부(410)의 일측으로부터 돌출되어 단부 일정영역이 상기 센서장착홈(702)에 삽입되고 외주면에 나사산이 형성되는 보스부(420)를 포함하여 별도의 고정볼트(430)에 의해 상기 열전달방지판(700)에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 발열파이프(200) 상측 외면에 밀착되어 상기 발열파이프(200) 외면의 온도가 기준 온도 이상으로 상승되면 상기 발열부(220)에 공급되는 전원을 차단하는 과열방지수단(800)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 과열방지수단(800)은 상기 몸체(810)의 하측을 차단하며, 외면이 상기 발열부(220)의 외면에 접하는 곡면형태의 캡(820)과, 상기 몸체(810) 내부에 구비되는 바이메탈(830)과, 상기 바이메탈(830)의 변형에 의해 상하방향으로 이동되는 핀(840)과, 상기 브라켓(850)에 의해 고정되며, 상기 핀(840)의 이동에 의해 이동되는 이동단자(860)와, 상기 이동단자(860)와 접촉하면 외부 전원으로부터 상기 발열부(220)로 전원을 공급하는 접촉단자(870)와, 상기 접촉단자(870)와 연결되어 상기 몸체(810) 외측으로 돌출되는 연결부(811)를 포함하며, 상기 발열부(220)의 온도가 기준 온도 이상으로 상승되면, 상기 바이메탈(830)이 변형되고, 상기 이동단자(860)와 접촉단자(870)의 접촉이 해제되어 상기 발열부(220)로의 전원 공급이 차단되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 과열방지수단(800)이 상기 발열파이프(200)의 길이방향으로 중앙에 위치되되, 상기 발열부센서(400)가 상기 과열방지수단(800)에 인접한 측면에서 발열부(220)의 온도를 측정하는 제3발열부센서(400c)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 기판(600)에 연결되어 상기 입구부(310)의 온도를 측정하는 제1냉각수센서(510) 및 상기 기판(600)에 연결되어 상기 출구부(320)의 온도를 측정하는 제2냉각수센서(520)를 더 포함하며, 상기 제어부가 상기 제1냉각수센서(510) 및 제2냉각수센서(520)로부터 측정된 온도 정보를 통해 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 발열부(220)는 상기 파이프(210)의 일정 영역에 형성되는 절연층(221)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 길이방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(222)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 상기 전극(222)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(223)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 상기 전극(222) 및 발열층(223)을 감싸도록 형성되는 보호층(224)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 상부케이스(100b)에 전원 연결을 위한 커넥터부(140)가 형성되며, 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 또는 출구부(320)에 상기 커넥터부(140)와 전선(340)을 통해 연결되는 그라운드단자부(330)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 발열부의 온도를 측정하는 발열부센서 및 그라운드단자부가 구비됨으로써 안전성을 보다 높인 장점이 있다.

특히, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 제1냉각수센서, 및 제2냉각수센서와, 발열부센서를 포함하여 이를 통해 센싱된 정보를 통해 발열부를 제어함으로써 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있으며, 과열됨에 따른 문제점을 미연에 방지할 수 있어 안전성을 보다 높인 장점이 있다.

아울러, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 과열방지수단이 구비되어 과열에 의한 화재 등을 미연에 방지할 수 있으며, 기판과 발열부 사이의 열을 차단하는 열전달방지판이 구비되어 발열부의 열에 의한 기판 손상을 방지할 수 있으며, 발열부센서의 장착이 용이한 높인 장점이 있다.

도 1은 종래의 냉각수 가열식 히터를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 사시도.
도 3 및 도 4는 상기 도 2에 도시한 냉각수 가열식 히터의 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 횡방향 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 종방향 단면도.(도 6은 과열방지수단이 구비되는 영역의 단면도이고, 도 7은 발열부센서가 구비되는 영역의 단면도임)
도 8은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 발열파이프를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 과열방지수단을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터의 다른 횡방향 단면도.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 사시도이고, 도 3 및 도 4는 상기 도 2에 도시한 냉각수 가열식 히터(1000)의 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 냉각수 가열식 히터(1000)의 횡방향 단면도이고, 도 6은 과열방지수단이 구비되는 영역의 단면도이고, 도 7은 발열부센서(400)가 구비되는 영역의 단면도이다.

본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 실내 난방을 위하여 냉각수를 가열하는 수단으로서, 하부케이스(100a), 상부케이스(100b), 발열파이프(200), 기판(600), 발열부센서(400) 및 제어부(미도시)를 포함한다.

상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)는 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)를 구성하는 기본 몸체로서, 나머지 구성들이 구비되도록 내부에 일정 공간을 형성한다.

더욱 상세하게, 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)는 상기 발열파이프(200)의 발열부(220) 형성 영역을 내부에 포함하며, 상기 발열파이프(200)의 길이방향으로 양측 단부에 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 및 출구부(320)를 감싸는 형태로 형성된다.

상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)가 형성하는 내부 공간에 상기 발열부(220)로 전원을 공급함을 제어하는 기판(600)(및 다른 전자 기기)이 구비될 수 있으므로, 상기 상부케이스(100b)에는 전원 공급을 위한 전선이 연결되기 위한 커넥터부(140)가 형성된다.

상기 발열파이프(200)는 관형태로 내부에 냉각수가 유동되는 파이프(210)와 상기 파이프(210)의 외면에 형성되어 발열하는 발열부(220)를 포함하며, 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b) 내부에 구비된다.

즉, 상기 발열파이프(200)는 내부에 냉각수가 유동되며, 외면의 발열부(220)가 작동되어 상기 냉각수를 가열한다.

상기 발열부(220)는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있으며, 일 예로 도 8에 도시한 바와 같이 절연층(221), 전극(222), 탄소나노튜브 발열층(223), 및 보호층(224)을 포함할 수 있다.

다시 말해, 상기 발열부(220)는 상기 파이프(210)의 일정 영역에 형성되는 절연층(221)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 길이방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(222)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 상기 전극(222)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(223)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 상기 전극(222) 및 발열층(223)을 감싸도록 형성되는 보호층(224)을 포함할 수 있다.

상기 입구부(310) 및 출구부(320)는 상기 파이프(210)의 양측으로부터 연장되어 상기 케이스(100) 외부로 돌출된다.

즉, 상기 입구부(310), 파이프(210) 및 출구부(320)는 일체로 형성되는 구성으로서, 냉각수가 누설될 가능성을 줄일 수 있다.

이 때, 상기 냉각수 가열식 히터(1000)는 길이방향으로 순차적으로 입구부 영역(A1)과, 내경이 증가되는 확관 영역(A2)과, 상기 발열부(220)가 형성되며 길이방향으로 내경이 동일한 발열파이프 영역(A3), 내경이 감소되는 축관 영역(A4), 및 출구부 영역(A5)을 포함하는 것이 바람직하다. (도 5 참조)

이를 통해, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 발열부(220)가 형성된 발열파이프(200) 공간을 충분히 확보함으로써 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있는 장점이 있다.

상기 기판(600)은 상기 발열부센서(400) 등의 전원이 필요한 부분으로 전원을 공급하고, 상기 발열부센서(400)로부터 센싱된 정보를 저장하거나 전송하기 위한 구성이 장착되는 부분으로서, 상기 발열파이프(200)의 상측에 구비될 수 있다.

본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 발열부(220)로부터 발생되는 열에 의해 상기 기판(600)이 손상될 가능성을 차단하도록, 상기 기판(600)과 발열부(220) 사이에 판형태의 열전달방지판(700)이 구비될 수 있다.

상기 발열부센서(400)는 상기 발열파이프(200)의 발열부(220) 외면 온도를 측정하는 수단이다.

이 때, 상기 발열부센서(400)는 복수개가 구비될 수 있으며, 상기 발열부(220)의 양측 단부에 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)를 포함하여 2개 형성될 수 있으며,

이는 차량 운행 중에 차량 위치에 따라 냉각수 가열식 히터(1000)가 기울어지게 위치되는 경우, 특정 영역에서 냉각수가 존재하지 않음에 따른 과열을 감지하도록 하기 위한 것이다.

물론, 상기 발열부센서(400)의 개수 및 위치는 더욱 다양하게 형성될 수 있다.

상기 발열부센서(400)는 다양한 방법을 통해 고정될 수 있으며, 그 일 예로서, 상기 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)가 상기 열전달방지판(700)에 센서장착홈(702)이 형성되고, 이에 고정될 수 있다.

도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)는 센싱부(410)와 보스부(420)를 포함하며, 상기 보수부의 일정영역이 상기 센서장착홈(702)에 삽입되어 별도의 고정볼트(430)에 의해 열전달방지판(700)에 고정될 수 있다.

상기 센싱부(410)는 상기 발열부(220) 표면에 접촉되는 부분이며, 상기 보스부(420)는 상기 센싱부(410)의 일측으로부터 돌출되어 단부 일정영역이 상기 센서장착홈(702)에 삽입되고 외주면에 나사산이 형성된다.

즉, 상기 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)는 상기 보스부(420)의 열전달방지판(700)이 상측으로 돌출된 영역에 상기 고정볼트(430)가 체결될 수 있다.

상기 제어부는 상기 발열부센서(400)로부터 측정된 온도 정보를 통해 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 제어한다.

또한, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 냉각수의 온도를 측정하는 제1냉각수센서(510) 및 제2냉각수센서(520)를 더 포함하며, 상기 제어부가 상기 제1냉각수센서(510) 및 제2냉각수센서(520)로부터 측정된 온도 정보를 통해 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 제어할 수 있다.

이 때, 상기 제1냉각수센서(510)는 상기 입구부(310)의 온도를 측정하도록 위치되며, 상기 제2냉각수센서(520)는 상기 출구부(320)의 온도를 측정하여 냉각수의 가열이 필요한지, 냉각수가 충분히 가열되었는지 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 또는 출구부(320)에 상기 커넥터부(140)와 전선(340)을 통해 연결되는 그라운드단자부(330)가 더 구비될 수 있다.

도 3에서, 상기 그라운드단자부(330)는 상기 출구부(320)에 형성되는 예를 나타냈으며, 상기 출구부를 감싸는 형태이다.

본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 그라운드단자부(330)가 형성됨으로써, 안전성을 더욱 향상할 수 있는 장점이 있다.

또, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 안전성을 더욱 높이기 위하여 발열파이프(200) 외면의 온도가 기준 온도 이상으로 상승되면 상기 발열부(220)에 공급되는 전원을 차단하는 과열방지수단(800)이 더 구비될 수 있다. (도 4 ~ 내지 도 6 및 도 9참조)

다시 말해, 상기 과열방지수단(800)은 상기 제어부의 작동과는 별개로, 상기 발열파이프(200)의 발열부(220) 온도(외면)를 직접 센싱하여 일정 온도 이상으로 과열되는 경우에, 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 차단한다.

상기 과열방지수단(800)은 상기 기판(600)에 고정되어 상기 발열파이프(200)의 외면에 접하도록 장착될 수 있다.

상기 과열방지수단(800)은 바이메탈(830)을 이용한 수단이 이용될 수 있으며, 도 7에 그 일 예를 나타내었다.

상기 도 9에 도시한 과열방지수단(800)은 몸체(810)와, 상기 몸체(810)의 하측을 차단하며, 외면이 상기 발열부(220)와 접하는 캡(820)과, 상기 몸체(810) 내부에 구비되는 바이메탈(830)과, 상기 바이메탈(830)의 변형에 의해 상ㆍ하방향으로 이동되는 핀(840)과, 브라켓(850)에 의해 고정되어 상기 핀(840)의 이동에 의해 이동되는 이동단자(860)와, 상기 이동단자(860)와 접촉되면, 외부 전원으로부터 상기 발열부(220)로 전원을 공급하는 접촉단자(870)를 포함하는 예를 나타내었다.

더욱 상세하게, 도 9을 참조로, 바이메탈(810)을 이용하는 과열방지수단(800)의 작동을 설명하면, 도 9 (a)에 도시한 바와 같이, 발열부(220)의 온도가 일정 온도 이상으로 상승되면, 바이메탈(830)의 변형에 의해 상기 핀(840)이 상측방향으로 이동되고, 상기 이동단자(860)가 상기 접촉단자(870)와 일정거리 이격되도록 상측방향으로 이동되며, 이에 따라 상기 이동단자(860)와 접촉단자(870) 간의 접촉이 해제되어 상기 발열부(220)로의 전원 공급이 차단된다.

반대로, 도 9 (b)에 도시한 바와 같이, 정상 작동 시에는 상기 핀(840)이 하측방향으로 이동되고, 상기 이동단자(860)와 접촉단자(870)가 서로 접촉됨으로써 상기 제1발열부(210) 및 제2발열부(310)의 작동이 유지된다.

이에 따라, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 발열부센서(400), 제1냉각수센서(510), 및 제2냉각수센서(520)와 제어부가 연동됨으로써 제어가 용이하고, 제어부의 작동과는 별개로 과열방지수단(800)이 작동됨으로써 안전성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

상기 과열방지수단(800)이 구비되는 경우, 상기 열전달방지판(700)은 상기 과열방지수단(800)의 높이를 고려하여 일정영역이 중공되는 중공부(701)가 형성될 수 있고, 상기 기판(600)에도 일정 영역이 중공되는 중공부(601)가 형성될 수 있다.

도 4 및 도 6에서, 상기 과열방지수단(800)은 몸체(810)를 감싸도록 구비되는 고정수단(900)이 하부케이스(100a)에 고정되어 장착된 예를 나타내 것으로서, 이 외에도 다양한 고정방식을 이용할 수 있다.

또한, 상기 과열방지수단(800)은 상기 발열파이프(200)의 길이방향으로 중앙에 위치되되, 상기 발열부센서(400)가 상기 과열방지수단(800)에 인접한 측면에서 발열부(220)의 온도를 측정하는 제3발열부센서(400c)를 더 포함할 수 있다.

상기 제3발열부센서(400c)는 상기 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)와 같이 발열부(220)의 온도를 측정가능한 수단으로서, 상기 과열방지수단(800)에 인접하여 상기 과열방지수단(800)의 작동 이전에 발열부(220)의 작동을 제어하도록 형성되는 구성이다.

이 때, 상기 제3발열부센서(400c)는 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 과열방지수단(800)이 구비됨을 방해하지 않도록 측면에 위치될 수 있다.

또한, 본 발명의 냉각수 가열식 히터는 제1실링부재(110), 제2실링부재(120), 및 제3실링부재(130)가 더 구비될 수 있다.

상기 제1실링부재(110)는 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)가 서로 맞닿아 결합되는 면에 구비되어 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b) 사이의 밀폐성을 높이는 구성이다.

상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)는 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 및 출구부(320)가 안착되는 영역을 제외하고 서로 맞닿아 결합되므로, 상기 제1실링부재(110)는 상기 발열파이프(200)를 사이에 두고 내부 일정 공간을 감싸는 "ㄷ"자 형태의 제1-1실링부(111) 및 제1-2실링부(113)와, 상기 제1-1실링부(111)의 양단부로부터 상기 발열파이프(200)의 길이방향 내측으로 연장되는 한 쌍의 제1연장부(112)와, 상기 제1-2실링부(113)의 양단부로부터 상기 발열파이프(200)의 길이방향 내측으로 연장되는 제2연장부(114)를 포함하는 형태일 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 제1-1실링부(111) 및 제1-2실링부(113)를 통해 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 및 출구부(320)가 안착되는 영역을 제외한 상기 하부케이스(100a)와 상부케이스(100b)가 맞닿는 영역을 밀폐하며, 상기 제1-1실링부(111)의 양단부에 상기 제1연장부(112) 및 상기 제1-2실링부(113)의 양단부에 상기 제2연장부(114)가 형성됨으로써, 상기 발열파이프(200)의 길이방향으로 상기 제1실링부재(110)의 형성 영역이 연장되어 밀폐성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

이 때, 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)는 하나 또는 양측에 상기 제1실링부재(110)가 안착되는 제1안착홈(101)이 형성되어 상기 실링부재의 조립이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

도 6 및 도 7에서는 상기 제1안착홈(101)이 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b) 양측에 모두 형성된 예를 나타내었다.

상기 제1실링부재(110)는 일정 두께를 갖는 판형태로 형성될 수 있으며, 이 외에도 다양한 단면 형태를 갖도록 변형될 수 있다.

상기 제2실링부재(120)는 상기 발열파이프(200)의 입구부(310)가 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)와 맞닿는 둘레에 구비되며, 상기 제3실링부재(130)는 상기 발열파이프(200)의 출구부(320)가 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)와 맞닿는 둘레에 구비된다.

상기 제2실링부재(120) 및 제3실링부재(130)는 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 및 출구부(320)에 각각 구비되어 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)와 맞닿는 영역을 밀폐한다.

이 때, 상기 발열파이프(200)는 상기 입구부(310)에 상기 제2실링부재(120)가 안착되는 공간을 형성하도록 상기 입구부(310) 둘레에 오목 또는 볼록한 제1장착부(311)가 형성되고, 상기 출구부(320)에 상기 제3실링부재(130)가 안착되는 공간을 형성하도록 상기 출구부(320)에 상기 제3실링부재(130)가 안착되는 공간을 형성하도록 상기 출구부(320) 둘레에 오목 또는 볼록한 제2장착부(321)가 형성된다.

도 5는 상기 제1장착부(311) 및 제2장착부(321)가 외측으로 볼록하게 돌출된 예를 나타내었다.

즉, 상기 입구부(310) 및 출구부(320)는 상기 파이프(210)로부터 길게 연장되는 부분이므로, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 입구부(310)에 제1장착부(311) 및 상기 출구부(320)에 제2장착부(321)가 형성됨으로써 상기 제2실링부재(120) 및 제3실링부재(130)의 정확한 구비 위치를 결정할 수 있는 장점이 있다.

이 때, 상기 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b)는 상기 제2실링부재(120)가 안착되는 제2안착홈(102)이 형성되고, 상기 제3실링부재(130)가 안착되는 제3안착홈(103)이 형성될 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 입구부(310)에 제1장착부(311)가 돌출형성되고, 상기 출구부(320)에 제2장착부(321)가 돌출형성되는 경우, 상기 제2안착홈(102)은 상기 제1장착부(311)와 제2실링부재(120)를 수용할 수 있는 크기로 오목하게 형성되고, 상기 제3안착홈(103) 역시 상기 제2장착부(321)와 제3실링부재(130)를 수용할 수 있는 크기로 오목하게 형성될 수 있다.

또, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 상기 발열부(220)가 정확한 위치에서 상기 하부케이스(100a)에 고정될 수 있도록, 상기 파이프(210) 하측 일정 영역이 돌출되는 회전방지부(230)가 형성되고, 상기 하부케이스(100a)에 상기 회전방지부(230)가 삽입되도록 오목한 회전방지홈(104)이 형성될 수 있다. (도 4, 도 5, 및 도 7 참조)

한편, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 및 출구부(320)가 상기 파이프(210)의 상측으로부터 연장될 수 있다.

상기 발열파이프(200) 내부의 기포는 냉각수의 가열을 방해할 뿐만 아니라, 국부적인 과열의 원인이 된다.

상기 도 10에 도시한 형태는 상기 출구부(320)가 상기 파이프(210)의 상측으로부터 연장됨으로써 상기 발열파이프(200) 내부에서 냉각수와 함께 존재할 수 있는 기포가 용이하게 배출되도록 한 예를 나타내었다.

이에 따라, 본 발명의 냉각수 가열식 히터(1000)는 발열부센서(400), 제1냉각수센서(510), 및 제2냉각수센서(520)를 통해 발열부(220)를 안정적으로 제어할 수 있어 냉각수를 효과적으로 가열할 수 있으며, 과열됨에 따른 문제점을 미연에 방지할 수 있어 안전성을 보다 높인 장점이 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 냉각수 가열식 히터
100a : 하부케이스
100b : 상부케이스
101 : 제1안착홈 102 : 제2안착홈
103 : 제3안착홈
104 : 회전방지홈
110 : 제1실링부재 111 : 제1-1실링부
112 : 제1연장부 113 : 제1-2실링부
114 : 제2연장부
120 : 제2실링부재
130 : 제3실링부재
140 : 커넥터부
200 : 발열파이프 210 : 파이프
220 : 발열부 221 : 절연층
222 : 전극 223 : 탄소나노튜브 발열층
224 : 보호층
230 : 회전방지부
310 : 입구부 311 : 제1장착부
320 : 출구부 321 : 제2장착부
330 : 그라운드단자부 340 : 전선
400 : 발열부센서 410 : 센싱부
420 : 보스부 430 : 고정볼트
400 : 발열부센서
400a : 제1발열부센서 400b : 제2발열부센서
400c : 제3발열부센서
510 : 제1냉각수센서 520 : 제2냉각수센서
600 : 기판 601 : 중공부
700 : 열전달방지판 701 : 중공부
702 : 센서장착홈
800 : 과열방지수단 810 : 몸체
820 : 캡 830 : 바이메탈
840 : 핀 850 : 브라켓
860 : 이동단자 870 : 접촉단자
900 : 고정수단
A1 : 입구부 영역 A2 : 확관 영역
A3 : 발열파이프 영역 A4 : 축관 영역
A5 : 출구부 영역

Claims (9)

1. 내부에 일정 공간을 형성하도록 서로 결합되는 하부케이스(100a)와 상부케이스(100b);
   상기 하부케이스(100a)와 상부케이스(100b)가 형성하는 내부 공간에 구비되는 파이프(210)와, 상기 파이프(210)의 양측에서 연장되어 하부케이스(100a) 및 상부케이스(100b) 외부로 돌출 형성되는 입구부(310)와 출구부(320), 그리고 상기 파이프(210) 외면에 형성되어 발열하는 발열부(220)를 구비하는 발열파이프(200);
   상기 상부케이스(100b) 내부에 구비되는 기판(600);
   상기 기판(600)에 연결되고, 상기 발열부(220) 외면의 온도를 측정하는 발열부센서(400);
   상기 기판(600)과 발열부(220) 사이를 차단하는 판형태로, 일정 영역이 중공되는 센서장착홈(702)이 형성된 열전달방지판(700); 그리고
   상기 발열부센서(400)로부터 측정된 온도 정보를 통해 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 제어하는 제어부로 구성되고;
   상기 발열부센서(400)는, 상측의 발열파이프(200)의 길이방향으로 발열부(220)의 양측 단부에 각각 구비되는 제1발열부센서(400a)와 제2발열부센서(400b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
2. 내부에 일정 공간을 형성하도록 서로 결합되는 하부케이스(100a)와 상부케이스(100b);
   상기 하부케이스(100a)와 상부케이스(100b)가 형성하는 내부 공간에 구비되는 파이프(210)와, 상기 파이프(210)의 양측으로부터 연장되어 상기 하부케이스(100a)와 상부케이스(100b) 외부로 돌출형성되는 입구부(310)와 출구부(320), 그리고 상기 파이프(210) 외면에 형성되어 발열하는 발열부(220)를 포함하는 발열파이프(200);
   상기 상부케이스(100b) 내부에 구비되는 기판(600);
   상기 기판(600)에 연결되며 상기 발열부(220) 외면의 온도를 측정하는 발열부센서(400); 그리고
   상기 발열부센서(400)로부터 측정된 온도 정보를 통해 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하고;
   상기 상부케이스(100b)에 전원 연결을 위한 커넥터부(140)가 구비되고, 상기 발열파이프(200)의 입구부(310) 또는 출구부(320)에 상기 커넥터부(140)와 전선(340)을 통해 연결되는 그라운드단자부(330)가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1발열부센서(400a) 및 제2발열부센서(400b)가 상기 발열부(220)에 밀착되는 센싱부(410)와, 상기 센싱부(410)의 일측으로부터 돌출되어 단부 일정영역이 상기 센서장착홈(702)에 삽입되고 외주면에 나사산이 형성되는 보스부(420)를 포함하여 별도의 고정볼트(430)에 의해 상기 열전달방지판(700)에 고정되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 발열파이프(200) 상측 외면에 밀착되어 상기 발열파이프(200) 외면의 온도가 기준 온도 이상으로 상승되면 상기 발열부(220)에 공급되는 전원을 차단하는 과열방지수단(800)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 과열방지수단(800)은,
   바이메탈(830)을 내부에 구비하는 몸체(810)와,
   상기 몸체(810)의 하측을 차단하며 외면이 상기 발열부(220)의 외면에 접하는 곡면형태의 캡(820)과,
   상기 바이메탈(830)의 변형에 의해 상하방향으로 이동되는 핀(840),
   브라켓(850)에 의해 고정되며, 상기 핀(840)의 이동에 의해 이동되는 이동단자(860), 그리고
   상기 이동단자(860)와 접촉하면 외부 전원으로부터 상기 발열부(220)로 전원을 공급하는 접촉단자(870)로 구성되고;
   상기 발열부(220)의 온도가 기준 온도 이상으로 상승되면, 상기 바이메탈(830)이 변형되고, 상기 이동단자(860)와 접촉단자(870)의 접촉이 해제되어 상기 발열부(220)로의 전원 공급이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 과열방지수단(800)은 상기 발열파이프(200)의 길이방향으로 중앙에 위치하고,
   상기 발열부센서(400)가 상기 과열방지수단(800)에 인접한 측면에서 발열부(220)의 온도를 측정하는 제3발열부센서(400c)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 기판(600)에 연결되어 상기 입구부(310)의 온도를 측정하는 제1냉각수센서(510)와, 상기 기판(600)에 연결되어 상기 출구부(320)의 온도를 측정하는 제2냉각수센서(520)를 더 포함하여 구성되고;
   상기 제어부가 상기 제1냉각수센서(510) 및 제2냉각수센서(520)로부터 측정된 온도 정보를 통해 상기 발열부(220)로 공급되는 전원을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 발열부(220)는 상기 파이프(210)의 일정 영역에 형성되는 절연층(221)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 길이방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(222)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 상기 전극(222)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(223)과, 상기 절연층(221)의 상측 면에 상기 전극(222) 및 발열층(223)을 감싸도록 형성되는 보호층(224)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 가열식 히터.
   
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