KR20150011635A

KR20150011635A - 차량용 공조장치

Info

Publication number: KR20150011635A
Application number: KR1020130086831A
Authority: KR
Inventors: 구중삼; 임홍영; 전영하; 송준영; 신현근; 오광헌; 권용성
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-02
Also published as: KR102011015B1

Abstract

본 발명은 전기 히터; 및 공조 케이스를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 전기 히터는 발열부와; 공기 흐름 방향에 대하여 수직으로 배치되되, 적어도 하나 이상의 제1관통홀이 형성되고, 상기 발열부의 일측면이 결합되는 영역인 제1발열영역을 포함하는 제1방열판 및; 상기 제1방열판과 대향하여 이격되되, 적어도 하나 이상의 제2관통홀이 형성되고, 상기 발열부의 타측면이 결합되는 영역인 제2발열영역을 포함하는 제2방열판을 포함하여 구비된 박막형 전기 히터가 제공된다.
아울러, 차량용 공조장치 내에는 전기히터를 슬라이딩 안착시키는 안내부가 구비될 수 있는데, 상기 안내부는 공조 케이스 내에 구비된 가이드 리브 또는 가이드 홈부일 수 있다. 다른 실시예로서, 전기 히터는 온수 히터의 후위에 병행 사용되되, 상기 안내부는 온수 히터의 헤더탱크에 결합되기 위한 헤더측 가이드 리브일 수 있다.

Description

차량용 공조장치{HVAC for motor vehicle}

본 발명은 전기 히터 및 공조 케이스를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 발열 성능이 향상되면서 콤팩트한 형상의 전기 히터를 제공하고, 이에 따라 전기 히터를 공조 케이스 또는 온수 히터의 헤더탱크에 효과적으로 장착하기 위한 구조를 지닌 차량용 공조장치에 관한다.

차량의 실내 난방을 위하여 사용되는 온수 히터는, 엔진을 경유하여 가열된 열교환매체(냉각수)를 온수 히터의 히터코어로 경유시킴으로써 유입 공기를 가열시킨다. 그러나, 자동차의 초기 시동시에는 열교환매체가 가열될 때까지 상당 시간이 지체된다.

이를 보완하기 위한 방안으로써 전기 히터 또는 전열 히터가 최근 사용되고 있는데, 일례로 유입 공기를 전기적으로 직접 가열하는 피티씨 히터(PTC Heater, Positive Temperature Coefficient Heater)가 보조 가열수단으로서 온수히터와 함께 또는 독립적으로 사용되고 있다.

통상적으로, 온수 히터는 통상 가열된 냉각수에 의해 온도 조건이 유지되지만, 전기 히터는 차량의 제한된 전기를 사용하게 되므로 한정적인 시간 동안만 작동되고 이후에는 온수 히터에 의한 작동이 주를 이루게 된다.

피티씨 히터에 관한 특허문헌으로는, 대한민국 공개특허 제2010-0055262호, 대한민국 등록특허 제1163448호 및 본 출원인에 의한 대한민국 공개특허 제2006-0119163호 등을 예로 들 수 있다.

종래의 기술인 도 1을 참조하면, 종래의 피티씨 히터는 피티씨 소자가 담지된 발열부(P10)와, 이와 접촉하면서 열을 방출하기 위한 파형상의 방열핀(P30)들이 접착 수단에 의해 다수개가 상하로 중첩 결합되어 있다. 이에 더하여, 전기를 공급하는 커넥터를 포함하는 소켓부(P90, 또는 하우징)가 일측에 결합되고, 히터의 보호를 위해 케이스(P60)가 제공된다.

종래 기술에서는 발열부(P10)가 공기 흐름방향과 나란하게 배치됨에 따라 발열부 및 방열핀들의 형성 면적은 발열 성능과 직접적인 영향을 받게 된다. 이에 따라, 피티씨 히터의 두께(공기 흐름방향의 폭)를 줄이는데는 한계가 있었다.

한편, 종래의 기술인 도 1에서는 공조 케이스의 에어덕트(PC120)에 형성된 나사산과 체결캡(PC140)을 이용하여, 피티씨 히터를 공조 케이스에 조립하는 예가 도시되어 있다. 아울러, 종래의 기술인 도 2에서는 온수 히터(PW)가 설치된 공조 케이스(PC)에 보조 히터인 전기 히터(PH)를 삽입구(PC30)에 삽입한 후, 전기 히터(PH)의 양측 말단 각각에 안착을 위한 부재들이 체결되는 예가 도시되어 있다.

종래 기술에 따른 전기 히터들은 올바른 삽입을 위해서는 별도의 부재들이 전기 히터에 구비되어야 하거나, 삽입 과정을 육안으로 확인할 수 없어 조립이 용이하지 않은 단점이 지적되어 왔다.

한편, 도 2를 참조하면, 피티씨 히터를 이용한 전기 히터가 기존의 온수 히터의 후위에서 보조적으로 사용될 경우에는, 전기 히터의 공기 흐름방향에 대향한 면적이 온수 히터의 방열핀과 튜브들로 이루어진 유효면적 보다는 작은 면적을 갖도록 구비되는 것이 통상적이었다. 이는 전기 히터가 공기 흐름방향으로 상당한 두께로 제공되기 때문에, 온수 히터를 관통한 공기가 압력강하 또는 풍량 저감 현상이 발생될 수 있음을 감안한 조치이다.

또한, 온수 히터와 전기 히터 사이에는 소정 간격의 이격 거리가 요구되었다. 이는 온수 히터 측면의 유출입 파이프, 전기 히터 자체의 실링성을 확보하기 위하여 하우징들 간의 간섭을 해소하고, 체결을 위한 조립 공간의 확보를 위한 조치이다.

그러나, 종래 기술에 따르면, 전기 히터 자체의 두께로 인해 HVAC 자체의 슬림화를 구현하기 어렵고, 이로 인해 실내 공간의 확보 면에서 불리하다. 뿐만 아니라, 전기 히터가 온수 히터의 유효면적에 상응하는 크기로 구비되지 못하므로 전기 히터가 커버하지 못하는 영역에서는, 온수 히터 영역으로부터 빠져나온 공기가 전기 히터에 의하여 제대로 가열되지 않고 그대로 실내로 유입되는 단점이 있었다.

한편, 종래의 기술에 따르면, 발열부가 다수의 방열핀들을 접착 수단 등으로 결합하여야 하므로 부품의 제조 및 조립과정이 까다롭다. 또한, 접착 수단의 도포량에 따라 방열 성능의 편차가 생기고, 반복적인 열부하시 상호 간에 간극 또는 공극이 생겨 발열 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제2010-0055262호 (2010.05.26 공개) 대한민국 등록특허 제1163448호 (2012.07.02 등록) 대한민국 공개특허 제2006-0119163호 (2006.11.24 공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 한 것으로, 간단한 부품들로 구성되어 제조 및 조립이 용이한 차량용 공조장치를 제공하되, i)종래 전기히터보다 두께가 얇으면서도 ii)공조 케이스에 용이하게 삽입될 수 있는 안착 구조를 가지며, iii)접착 수단의 사용을 최소화하여 조립성을 향상시키고, iv)열부하에 따른 내구성이 유지되는 차량용 공조장치를 제공하고자 한다.

나아가, 온수 히터와 병행적으로 전기 히터가 사용될 경우에도, v)온수 히터 의 유효면적에 상응하는 크기로 구비되면서도, 두께가 얇아서 압력 강하 또는 풍량 저감의 부영향이 없이도 효율적으로 사용 가능하며, vi)온수 히터와 근접 사용가능하여 콤팩트 패키징 실현이 가능한 차량용 공조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가, 별도의 추가적인 부품 없이도 온수 히터와 전기 히터가 일체적으로 결합되어 사용될 수 있는 체결 구조를 갖춘 차량용 공조장치를 제공하고자 한다.

본 발명은, 전기 히터; 및 상기 전기 히터를 내장하기 위한 공조 케이스를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 전기 히터는 발열부와; 공기 흐름 방향에 대하여 수직으로 배치되되, 적어도 하나 이상의 제1관통홀이 형성되고, 상기 발열부의 일측면이 결합되는 영역인 제1발열영역을 포함하는 제1방열판 및; 상기 제1방열판과 대향하여 이격되되, 적어도 하나 이상의 제2관통홀이 형성되고, 상기 발열부의 타측면이 결합되는 영역인 제2발열영역을 포함하는 제2방열판을 포함하여 구비되며, 상기 차량용 공조장치 내에는 상기 전기히터를 슬라이딩 안착시키는 안내부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 공조 케이스는 상기 전기 히터를 외부로부터 슬라이딩 삽입하기 위한 슬릿부를 더 포함할 수 있으며, 상기 전기 히터는 전기히터 하우징을 더 포함할 수 있다.

상기 발열부는 전기적으로 열을 발생시키는 열원체와 상기 열원체를 수납하는 전열용 로드 수납체를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 열원체는 피티씨 소자, 상기 피티씨 소자를 안착시키고 절연시키는 절연용 가이드부재, 상기 피티씨 소자와 전기적으로 접촉되는 전극판 및 절연층을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전열용 로드 수납체는 로드 측벽 및 로드 커버를 포함하여 이루어지되, 상기 로드 측벽 또는 상기 로드 커버는 상기 제1방열판 또는 제2방열판 중에서 선택되는 어느 하나에 일체로 압출 성형될 수 있다.

바람직하게는, 상기 안내부는 상기 공조케이스내측에 형성되되, 상기 제1방열판과 상기 제2방열판 사이의 내부이격 폭에 대응하여 구비되는 적어도 하나 이상의 가이드 리브인 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 안내부는 상기 공조케이스 내측에 구비되되, 상기 제1방열판과 상기 제2방열판 사이의 외부이격 폭이 끼워져 안내되도록 형성된 적어도 하나 이상의 가이드 홈부인 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 전기 히터의 전방에는 온수 히터가 병행 사용되되, 상기 안내부는 상기 온수히터의 헤더탱크에 구비된 헤더측 가이드 리브인 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, 상기 전기 히터의 상기 제1방열판 및 상기 제2방열판은 상기 온수 히터의 유효면적에 해당하는 크기로 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치에 따르면, 전기 히터 자체의 형상적 특징으로 인하여, 공조 케이스 또는 헤더 탱크에 구비되는 안내부와 협응하여 조립의 용이성이 확보된다.

또한, 본 발명을 구성하는 전기 히터는 종래 기술에 비해 현저히 얇은 두께로 제공되면서도 탁월한 방열 성능 및 온도 분포성을 가지고 있다. 따라서, 온수 히터의 유효면적에 상응하는 대면적으로 구비될 수 있다. 또한, 얇은 두께와 방열 성능으로 인하여 온수 히터와 일체적으로 또는 근접하여 설치하는 것이 가능하다.

특히, 온수 히터와 전기 히터가 일체적으로 또는 이격거리가 근접될 경우, 전기 히터에 전원이 해제되는 경우라도 전기 히터 자체가 온수 히터의 방열체로서 작용할 수 있다. 따라서, 온수 히터의 잔열로 인한 열전도도 확장 효과가 발생하여 온수 히터의 효율이 보다 증대되는 효과가 있다.

아울러, 전기 히터를 구성하는 방열판들은 접착 수단이 최소로 사용되는 기계적인 구조를 취함으로써 공극을 최소화하는 한편, 열부하에 따른 방열 성능을 유지하고, 내구성을 향상시키는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기 히터의 체결 과정을 나타내는 결합사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 전기 히터를 공조 케이스에 삽입하는 과정을 나타내는 결합사시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 전기 히터의 일 구성예를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 전기 히터의 다른 구성예를 나타내는 분해 사시도.
도 5는 도 4의 조립 중 상태를 나타내는 단면도.
도 6은 도 4의 결합후 상태를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명을 구성하는 전기히터들이 복수개 적층되고, 하우징이 결합된 상태를 나타내는 결합 사시도.
도 8은 본 발명을 구성하는 전기 히터의 발열부를 나타내는 조립 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 차량용 공조장치로서, 전기 히터를 공조 케이스에 삽입하는 과정을 나타내는 조립 사시도.
도 10은 본 발명에 따라 전기 히터가 공조 케이스에 장착된 제1실시예를 나타내는 단면도.
도 11은 본 발명에 따라 전기 히터가 공조 케이스에 장착된 제2실시예를 나타내는 단면도.
도 12는 본 발명에 따라 전기 히터가 공조 케이스에 장착된 제3실시예를 나타내는 단면도.
도 13은 본 발명에 따라 전기 히터가 공조 케이스에 장착된 제4실시예를 나타내는 단면도.
도 14는 본 발명에 따라 전기 히터가 장착될 온수 히터를 나타내는 단면도.
도 15는 본 발명에 따라 전기 히터가 온수 히터에 장착된 제5실시예를 나타내는 단면도.

본 발명은 전기 히터(H); 및 상기 전기 히터를 내장하기 위한 공조 케이스(C)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 전기 히터는 발열부(10), 제1방열판(30) 및 제2방열판(50)을 포함하여 이루어지고, 상기 차량용 공조장치 내에는 상기 전기히터(H)를 슬라이딩 안착시키는 안내부(C10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치를 개시한다.

상기 안내부(C10)는 공조 케이스(C)의 내부에 구비되는 가이드 리브(C120) 또는 가이드 홈부(C140)일 수 있다. 또는, 상기 전기 히터(H)가 온수 히터(W)의 후위에 병행 사용될 경우에는 상기 안내부(C10)는 온수 히터의 헤더 탱크에 구비되는 헤더측 가이드 리브(W120)일 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명을 구성하는 전기 히터(H)의 일실시예를 나타내는 분해 사시도이다. 도 3을 참조하면, 전기 히터(H)는 발열부(10)를 사이에 두고 제1방열판(30)과 제2방열판(50)이 서로 이격되어 대향 배치된다. 이 때, 제1방열판 및 제2방열판은 도면에서 공기 흐름방향인 Z축에 대하여 수직으로 각각 이격 배치된다.

발열부는 열을 발생하는 구성으로써, 본 발명을 구성하는 발열부(10)는 전기적으로 열을 발생시키는 열원체(100)와 상기 열원체를 안정적으로 수납하고 제1방열판(30) 및 제2방열판(50)에 열을 전달하는 작용을 하는 전열용 로드 수납체(R)를 포함하여 구비될 수 있다.

도 3을 참조하면, 하나의 구성예로서 전열용 로드 수납체(R)는 로드 측벽이 형성된 로드 몸체(RS0)의 내부 공간에 열원체(100)를 수납한 후, 로드 커버(RC1)로 폐쇄한다. 이와 같이, 전열용 로드 수납체(R)에 열원체(100)가 탑재된 후에는 발열부(10)의 일측면(즉, Z축 방향에 대하여 제1방열판을 향한 방향의 일면)은 제1방열판(30)의 제1발열영역(H1)의 내면에 결합되고, 발열부의 타측면(즉, Z축 방향에 대하여 제2방열판을 향한 방향의 일면, 도 3에서는 로드 커버(RC1)의 일면에 해당)은 제2방열판(50)의 제2발열영역(H2)의 내면에 각각 결합된다. 접착수단은 방열 실리콘이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 적용 가능한 다양한 열전도성 접착제가 사용될 수 있음은 물론이다.

다음으로, 도 4는 본 발명을 구성하는 전기 히터(H)의 다른 구성예를 나타내는 분해 사시도이다. 도 3과의 차이점은 전열용 로드 수납체(R)를 형성하는 로드 측벽(RS1)이 제1방열판(30) 또는 제2방열판(50)에 일체로 압출 성형된다는 점이다. 이와 같은 경우, 도 3에 비해 전열용 로드 수납체(R)에서 어느 일면의 제조가 생략될 수 있고, 중량의 감소가 가능하며, 접착 수단의 사용을 최소화할 수 있다.

바람직하게는, 제1,2방열판(30, 50)은 알루미늄, 알루미늄 합금 등이 사용될 수 있는데, 이러한 소재에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 적용 가능한 것으로서 압출 성형이 가능하고, 열전도성이 우수한 재료를 선택하여 적용할 수 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 제1방열판(30)은 공기 흐름 방향에 대하여 수직으로 배치되되, 적어도 하나 이상의 제1관통홀(340)이 제1플레이트(320) 상에 형성되고, 상기 발열부(10)의 일측면이 결합되는 영역인 제1발열영역(H1)을 포함하여 이루어진다. 제1발열영역(H1)을 제외한 제1플레이트(320)의 영역은 제1관통홀(340)을 통해 공기가 유통하는 제1공기유동영역(P1)에 해당한다.

마찬가지로 제2방열판(50)도 공기 흐름 방향에 대하여 수직으로 배치되되, 적어도 하나 이상의 제2관통홀(540)이 제2플레이트(520) 상에 형성되고, 상기 발열부(10)의 타측면이 결합되는 영역인 제2발열영역(H2)을 포함하여 이루어진다. 제2발열영역(H2)을 제외한 제2플레이트(520)의 영역은 제2관통홀(540)을 통해 공기가 유통하는 제2공기유동영역(P2)에 해당한다. 제1방열판(30)과 제2방열판(50)은 서로 이격되어 대향 배치되며, 제1방열판(30)과 제2방열판(50)의 사이에는 발열부(10)가 개재된다.

도 4를 참조한 바람직한 구성예에서는, 제1관통홀(340)과 제2관통홀(540)의 사선 방향은 서로 반대로 교차하도록 함으로써, 제1방열판(30) 및 제2방열판(50) 사이의 공기가 난류 형성에 의해 보다 가열이 촉진되도록 배려하였다. 그러나, 여기에 한정되는 것은 아니고, 관통홀의 형상, 개수, 배치 및 패턴 등은 공기가 유출입 될 때의 가열 효과를 상승시키기 위한 다양한 변형 설계가 가능함은 물론이다.

한편 도 4에서는 제1발열영역(H1)이 제1플레이트(320)의 정중앙에 배치되어 Y축 방향으로 횡으로 배치되는 것으로 예시하였으나, 방열판들(30, 50)이 도 7과 같이 수직방향으로 복수 개 적층될 때에는 중앙에 배치되지 않아도 무방하다. 또한, 도 4에서 X축 방향 또는 Y축 방향으로의 제1방열판 또는 제2방열판의 크기는 차량의 종류에 따라 적절히 변형 사용될 수 있다.

도 5는 도 4에 적용된 구성예에 따른 조립 과정을 나타내는 단면도이며, 도 6은 도 5의 결합후 상태를 나타내는 단면도이다. 도 3 내지 도 5에서는, 로드 측벽(RS)의 일실시예로서, 한 쌍의 제1 로드 측벽(RS1)이 제1방열판(30)에 일체로 압출 성형된 것을 도시하였으나, 제1 로드 측벽(RS1)이 제2방열판(50)에 일체로 압출 성형되어도 무방함은 물론이다.

도 5를 참조하면, 한 쌍의 제1 로드 측벽(RS1)은 각각 제1측벽(rs11), 제1걸림턱(rs12) 및 제1연장탭(rs14)을 포함하여 구비될 수 있다. 열원체(100)는 한 쌍의 제1 로드 측벽(RS1) 사이에 형성된 내부 공간에 안착된 다음, 로드 커버(RC)의 일 구성예인 분리형 로드 커버(RC1)가 열원체(100)의 상면에 안착된다.

이 때, 분리형 로드 커버(RC1)는 로드 커버 몸체(rc12)와 양단부에 형성된 단차부분(rc14)을 포함한다. 도 5에서 단차부분의 상면은 도번 rc14a, 단차부분의 하면은 도번 rc14b로 표기되어 있다.

아울러, 열원체(100)는 피티씨 소자(120), 상기 피티씨 소자를 안착시키고 절연시키는 절연용 가이드부재(160), 상기 피티씨 소자와 전기적으로 접촉되는 전극판(140) 및 절연층(180)을 포함하여 구비될 수 있다. 각 구성들의 세부적인 사항은 도 8에서 후술하기로 한다.

도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 제1 로드 측벽(RS1)의 제1걸림턱(rs12)에는 분리형 로드 커버(RC1)의 단차부분 하면(rc14b)이 안착되고, 제1 로드 측벽(RS1)의 제1연장탭(rs14)의 단부는 외부로부터 가압되어 단차부분 상면(rc14a)으로 절곡되는 제1변형부분(rs16)으로 변형되어 가조립이 이루어진다. 이후, 분리형 로드 커버(RC1)의 상면 및/또는 제1변형부분(rs16)의 상면은 공지의 접착 수단에 의하여 제2방열판(50)과 결합됨으로써, 전기 히터(H)가 구비된다.

다만, 이는 바람직한 일 구성예일 뿐, 전기를 인가하여 발열을 하는 것이라면, 다양한 조합이 적용 가능함은 물론이다. 즉, 도면에 첨부되지는 아니하였으나, 본 명세서 및 도면에서 설명된 열원체의 구성과는 달리, 양극판과 음극판으로 이루어진 2개의 전극판을 사용하여 열원체를 구성하는 것도 본 발명의 범주에 해당함은 물론이다. 또한, 절연을 위한 절연용 가이드부재(160) 및/또는 절연층(180)은 실질적으로 동일한 작용, 효과를 갖는다면 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

또한, 제1방열판과 제2방열판을 결합하기 위한 전열용 로드 수납체(R)는 다양한 변형예가 적용 가능하다. 도면으로 나타내지는 않았으나, 제1 로드 측벽(RS1)이 일체로 형성된 제1방열판(30)에 대하여, 제1 로드 측벽(RS1)의 말단부가 관통되어 접혀질 수 있는 체결홈(미도시)이 구비된 제2방열판(50)을 제공할 수 있다. 이러한 경우에는 도 4 및 도 5에 도시된 분리형 로드 커버(RC1)가 생략될 수 있다.

또한, 도면으로 나타내지는 않았으나, 로드 측벽 자체에 도 5에 도시된 분리형 로드 커버(RC1)의 단차부분(rc14)이 슬라이딩 삽입될 수 있는 가이드레일(미도시)을 형성함으로써 분리형 로드 커버와 슬라이딩 결합시킬 수도 있다.

또한, 도면으로 나타내지는 않았으나, 단차부분이 형성된 로드 커버(RC) 자체를 제2방열판에 일체로 압출 성형하여 일체형 로드 커버를 구비하고, 단차부분을 슬라이딩 삽입될 수 있도록 하는 가이드레일이 형성된 로드 측벽(RS)을 제1방열판에 일체로 압출 성형하여 상호 슬라이딩 결합시킬 수도 있을 것이다.

다음으로, 도 7은 본 발명을 구성하는 전기 히터들이 복수개 적층되고, 일측에 하우징이 결합된 상태를 나타내는 결합 사시도이다. 도 7을 참조하면, 전기 히터는 단수 또는 복수로 구비되어 요구되는 발열량을 제공할 수 있다. 이 때, 전기 히터(H)는 일측에 전기를 공급하고 고정하는 커넥터, 공조 케이스에 조립할 때의 공기 누출을 방지하기 위한 실링부가 형성된 전기히터 하우징(90)이 결합되는 것이 바람직하다. 또한, 도 7에는 나타내지는 않았으나, 적층시 견고한 결합력을 유지할 수 있는 결합용 부재들이 더 포함될 수 있다.

한편, 도 7에서는 제1방열판, 발열부 및 제2방열판으로 구비되는 단위 전기 히터가 수직 방향으로 4개가 적층되는 것으로 도시되었으나, 개수에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 또한 하나의 방열판들(30, 50) 각각에 복수개의 발열부를 배치할 수도 있을 것이다.

다음으로, 도 8은 본 발명을 구성하는 전기 히터의 발열부를 나타내는 조립 예시도이다. 도 8을 참조하면, 제1 로드 측벽(RS1)이 일체로 형성된 제1방열판(30)이 놓여지고, 열원체(100)가 안착된다. 열원체(100)는 보다 상세하게는, 도면의 아래로부터 절연층(180), 전극판(140), 절연용 가이드부재(160) 및 피티씨 소자(120)가 안착되어진다. 절연용 가이드부재(160)의 하단에는 한 쌍의 돌출부분(164)이 형성되고 이에 의해 전극판 수납부분(166)을 형성한 후 여기에 전극판(140)이 안착될 수 있다. 절연용 가이드 부재(160)에는 적어도 하나 이상의 개구부분(162)이 형성되어 여기에 적어도 하나 이상의 피티씨 소자(120)가 안착된다.

특히, 피티씨 소자를 사용하는 종래의 기술과는 달리 본 발명을 구성하는 열원체(100)의 피티씨 소자는 가장 얇은 두께(t) 방향이 공기 흐름방향(Z축 방향)으로 놓여져 있고, 피티씨 소자의 가장 큰 면적이 제1방열판 및 제2방열판을 향하도록 배치됨으로써 발열 효율을 극대화시킬 수 있다.

다음으로, 도 9 내지 도 14에서는 본 발명에 따른 차량용 공조장치로서, 전기 히터를 공조 케이스 또는 온수 히터에 장착하기 위한 다양한 실시예를 나타낸다.도 9는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 제1실시예로서, 전기 히터를 공조 케이스에 삽입하는 과정을 나타내는 조립 사시도이며, 도 10은 도 9의 A-A' 에서 바라본 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명은 전기 히터(H)와 전기 히터를 내장하기 위한 공조 케이스(C)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 전기 히터(H)를 구성하는 제1방열판(30) 및 제2방열판(50) 자체의 형상을 이용하여 공조 케이스(C)에 구비된 안내부(C10)로 슬라이딩 안착시키는 구조이다. 이 때, 공조 케이스(C)는 전기 히터(H)를 외부로부터 슬라이딩 삽입하기 위한 슬릿부(C30)가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 전기 히터(H)의 차량 전방에는 온수 히터(W)가 병행 사용될 수 있다.

즉, 전기 히터(H)가 공조 케이스(C)의 슬릿부(C30)에 삽입되되, 공조 케이스(C)의 소정 부위에 구비된 안내부(C10)에 의해 슬라이딩 장착됨으로써 조립성을 보다 향상시킬 수 있다. 도 9에서는 안내부(C10)의 바람직한 일실시예인 가이드 리브(C120)가 공조 케이스(C)의 소정 부위에 상하로 가이드 리브(C120a, C120b)가 형성된 상태를 도시하였다.

한편, 온수 히터(W)의 측면에는 냉각수의 유출입을 위한 파이프(W30)들이 노출되어 있는 경우가 많아 작업자가 온수 히터(W)의 후위에 전기 히터(H)를 올바르게 장착하는 것은 종래 기술에서는 상당히 어려움이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 도 9와 같이, 종래보다 상당히 얇은 두께의 박막형(薄膜形) 전기 히터를 사용함에 따른 다양한 효과를 기대할 수 있다.

도 9에서는 공기 흐름방향에 대하여 각각 수직으로 이격 배치된 제1방열판(30)과 제2방열판(50)에 있어서, 방열판들(30,50)의 두께를 제외한 내부이격 폭을 도번 g1이라 명하고, 두께를 포함한 외부이격 폭을 도번 g2로 표기하였다. 내부이격 폭(g1)은 특히, 피티씨 소자의 배치방향에 따라 영향을 받는데, 본 발명과 같은 배치에 따라 종래보다 상당한 두께 감소가 가능하다.

도 10은 본 발명에 따라 전기 히터가 공조 케이스에 장착된 제1실시예를 나타내는 단면도로서, 도 9의 A-A' 방향에서 바라본 단면도이다. 도 10을 참조하면, 공조 케이스(C)에 형성되는 안내부(C10)의 일실시예로서, 전기 히터(H)의 제1방열판(30) 및 제2방열판(50) 사이의 내부이격 폭(g1)에 대응하여 형성되며, 내부이격의 상단 일부 및/또는 하단 일부에 구비되는 가이드 리브(C120a, C120b)가 도시되어 있다.

이 때, 온수 히터(W)의 코어부(튜브와 방열핀) 면적에 해당하는 유효면적(WA)에 대하여 본 발명을 구성하는 전기 히터(H)는 유효면적(WA)에 실질적으로 동일한 면적으로 구비되더라도, 상당히 얇은 두께이기 때문에 종래 기술과는 달리 풍량 저감을 일으키지 않고도 충분한 발열 성능을 유지할 수 있다.

한편, 안내부의 일실싱예인 가이드 리브(C120)는 온수 히터(W)와 공조 케이스(C)의 내부 구조 형상에 따라 다음과 같은 다양한 위치 및 형상으로 구비될 수 있음은 물론이다.

다른 실시예로서(중복되는 설명은 생략하고, 주요한 특이 사항만을 설명하기로 함), 도 11은 본 발명에 따라 전기 히터(H)가 공조 케이스(C)에 장착된 제2실시예를 나타내는 단면도이다. 도 11을 참조하면, 공조 케이스(C)에는 온수 히터(W)의 상단과 하단이 결합되기 위한 온수히터용 홈부(C50)가 구비될 수 있다. 도 11에서는 온수 히터(W)의 유효면적에 해당하는 높이로 전기 히터(H)의 방열판들을 구성할 수 있고, 최상단의 제1방열판(30)과 제2방열판(50) 사이의 내부이격 폭(g1) 및/또는 최하단의 제1방열판(30)과 제2방열판(50) 사이의 내부이격 폭(g1)에 대응하는 가이드 리브(C120a, C120b)가 각각 구비될 수 있다.

다른 실시예로서, 도 12는 본 발명에 따라 전기 히터가 공조 케이스에 장착된 제3실시예를 나타내는 단면도이다. 도 12를 참조하면, 공조 케이스(C)에 구비된 안내부(C10)는 외부이격 폭(g2)에 대응하는 폭과 동일하거나 그 이상으로 제공될 수 있는 몸체부(C124a)에, 걸림턱(C12a)이 형성되도록 내부이격 폭(g1)으로 돌출되어 구비되는 가이드 리브(120a)를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 도 13은 본 발명에 따라 전기 히터가 공조 케이스에 장착된 제4실시예를 나타내는 단면도이다. 공조 케이스(C)에 구비된 안내부(C10)는 외부이격 폭(g2) 만큼 형성된 가이드 홈부(C140)으로 구비될 수 있다. 도 13을 참조하면, 상측의 가이드 홈부(C140a)는 한 쌍의 가이드 측벽(C142a, C144a)에 의해 구비될 수 있고, 하측의 가이드 홈부(C140b)는 한 쌍의 가이드 측벽(C142b, C144b)에 의해 구비될 수 있다.

한편, 전기 히터(H)를 차량용 공조장치에 슬라이딩 장착하기 위한 다른 실시예로서, 공조 케이스가 아닌 온수 히터(W)의 헤더측 가이드리브(W120)에 전기 히터(H)가 일체적으로 결합하는 경우도 본 발명의 범주에 속한다.

도 14는 본 발명에 따라 전기 히터가 장착될 온수 히터를 나타내는 단면도이며, 도 15는 도 14의 온수 히터에 전기히터가 장착된 제5실시예를 나타내는 단면도이다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 온수 히터(W)의 상측 헤더탱크(W10a)에는 헤더측 가이드 리브(W120a)가 구비되고, 하측 헤더탱크(W10b)에도 헤더측 가이드 리브(W120b)가 구비된다. 헤더측 가이드 리브(W120a, W120b)는 내부이격 폭(g1)에 상당하도록 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 도 9 내지 도 15에서는 안내부(C10) 또는 헤더측 가이드 리브(W120)가 일체로 Y축 방향으로 연장된 상태를 도시하였으나, 단속적으로 구비되더라도 전기 히터(H)를 슬라이딩 안착될 수 있도록 작용 한다면 본 발명의 범주에 속하는 것은 물론이다.

또한, 도 10 내지 도 15에서는 가이드 리브(C120, W120)들이 일체로 구비되는 것만을 도시하였으나, 본 발명에서 정의하는 가이드 리브는 내부이격 폭(g1)보다 폭이 작은 리브(미도시)에 덧붙여서, 제1방열판(30) 또는 제2방열판(50)의 진동을 방지하는 흡음재(미도시) 또는 열차단재(미도시) 등이 캡 형상으로 리브의 외주면에 커버된 상태로 구비되어 방열판들 사이에 끼워질 수 있는 실시예도 포함될 수 있음을 유의하여야 한다.

본 발명에 따르면, 간단한 부품들로 구성되며 매우 얇은 두께를 가진 박막형(薄膜形) 전기 히터를 사용함에 따라 콤팩트 패키징이 가능하다. 즉, 제1방열판과 제2방열판 자체의 형상적 특징을 이용하여 차량용 공조장치 내에 구비된 안내부와 용이하게 슬라이딩 장착될 수 있다. 또한, 접착 수단 사용을 최소화한 기계적 결합이 보다 용이해져 내구성 및 열부하 반복에 따른 문제점을 해소할 수 있다.

본 발명에 따르면, 온수 히터(W)와 전기 히터(H)가 일체적으로 또는 이격거리가 매우 근접하므로, 전기 히터(H)에 전원이 해제되는 경우라도 전기 히터 자체가 열전도성이 높은 알루미늄 합금 등으로 이루어져 방열체로서 작용하므로, 온수 히터의 잔열로 인한 열전도도 확장 효과가 발생한다. 따라서, 전기 오프된 상태라도 온수 히터의 효율이 보다 증대되는 효과가 있다. 또한, 온수 히터(W)와 전기 히터(H)의 이격거리가 최소화됨에 따라, 공조 케이스 자체의 부피가 감소하여, 차량의 실내공간 확보에 유리하다.

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

1 : 차량용 공조장치
H : 전기 히터
10 : 발열부
100 : 열원체
120 : 피티씨 소자 140 : 전극판
160 : 절연용 가이드부재 180 : 절연층
R : 전열용 로드 수납체
RS : 로드 측벽 RC : 로드 커버
30 : 제1방열판
320 : 제1플레이트 340 : 제1관통홀
H1 : 제1발열영역 P1 : 제1공기유동영역
50 : 제2방열판
520 : 제2플레이트 540 : 제2관통홀
560a : 제1체결홈 560b : 제2체결홈
H2 : 제2발열영역 P2 : 제2공기유동영역
70 : 접착 수단
90 : 전기히터 하우징
C : 공조 케이스
C10 : 안내부
C120 : 가이드 리브 C140 : 가이드 홈부
C30 : 슬릿부 C50 : 온수히터용 홈부
W : 온수 히터
WA : 온수 히터의 유효면적 W10 : 헤더탱크
W120 : 헤더측 가이드 리브 W30 : 파이프

Claims

전기 히터(H); 및 상기 전기 히터를 내장하기 위한 공조 케이스(C)를 포함하는 차량용 공조장치(1)에 있어서,
상기 전기 히터(H)는 발열부(10)와; 공기 흐름 방향에 대하여 수직으로 배치되되, 적어도 하나 이상의 제1관통홀(340)이 형성되고, 상기 발열부의 일측면이 결합되는 영역인 제1발열영역(H1)을 포함하는 제1방열판(30) 및; 상기 제1방열판(30)과 대향하여 이격되되, 적어도 하나 이상의 제2관통홀(540)이 형성되고, 상기 발열부(10)의 타측면이 결합되는 영역인 제2발열영역(H2)을 포함하는 제2방열판(50)을 포함하여 구비되며,
상기 차량용 공조장치 내에는 상기 전기히터(H)를 슬라이딩 안착시키는 안내부(C10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 공조 케이스(C)는 상기 전기 히터(H)를 외부로부터 슬라이딩 삽입하기 위한 슬릿부(C30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 발열부(10)는 전기적으로 열을 발생시키는 열원체(120)와 상기 열원체를 수납하는 전열용 로드 수납체(R)를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제3항에 있어서,
상기 열원체(120)는 피티씨 소자(120), 상기 피티씨 소자를 안착시키고 절연시키는 절연용 가이드부재(160), 상기 피티씨 소자와 전기적으로 접촉되는 전극판(140) 및 절연층(180)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제3항에 있어서,
상기 전열용 로드 수납체(R)는 로드 측벽(RS) 및 로드 커버(RC)를 포함하여 이루어지되, 상기 로드 측벽 또는 상기 로드 커버는 상기 제1방열판(30) 또는 제2방열판(50) 중에서 선택되는 어느 하나에 일체로 압출 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 전기 히터(H)는 전기히터 하우징(90)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내부(C10)는 상기 공조케이스(C) 내측에 형성되되, 상기 제1방열판(30)과 상기 제2방열판(50) 사이의 내부이격 폭(g1)에 대응하여 구비되는 적어도 하나 이상의 가이드 리브(C120)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내부(C10)는 상기 공조케이스(C) 내측에 구비되되, 상기 제1방열판(30)과 상기 제2방열판(50) 사이의 외부이격 폭(g2)이 끼워져 안내되도록 형성된 적어도 하나 이상의 가이드 홈부(C140)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제1항에 있어서,
상기 전기 히터(E)의 전방에는 온수 히터(W)가 병행 사용되되, 상기 안내부(C10)는 상기 온수히터(W)의 헤더탱크에 구비되며, 상기 제1방열판(30)과 상기 제2방열판(50) 사이의 내부이격 폭(g1)에 대응하여 구비되는 적어도 하나 이상의 헤더측 가이드 리브(W120)인 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제9항에 있어서,
상기 전기 히터(E)의 상기 제1방열판(30) 및 상기 제2방열판(50)은 상기 온수 히터(W)의 유효면적(WA)에 해당하는 크기로 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.