KR20190083093A - 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원과 연결되어 나노카본발열체에서 발생하는 열을 이용해 냉각수를 가열하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 관한 것이다.
본 발명은 한 쌍의 전극이 형성되어 있고, 한 쌍의 전극 사이에 탄소바가 형성된 필름, 절연 코딩 재질로 형성되며 일단면 및 타단면이 대칭되도록 내부가 개방되어 내부로 필름을 수용하여 한 쌍의 전극 및 탄소바를 보호하는 보호막, 탄소바에서 발생한 열이 전달되어 내부의 냉각수를 가열하는 유로를 갖는 발열파이프 및 전원과 한 쌍의 전극을 통전시키는 커넥터를 포함한다.

Description

나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터{Coolant heater using nano carbon heating element}
본 발명은 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 등과 같은 유체 상태의 열교환 매체를 가열하여 난방 효과를 얻는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 관한 것이다.
난방장치는 외부의 온도를 높이기 위한 것으로서, 다양한 방법 및 용도를 통해 이용된다. 특히, 자동차에는 실내의 난방, 전면유리 또는 측면유리의 제습 및 성에(유리창이나 벽 같은데 김이 서려서 서리처럼 허옇게 얼어붙은 것)의 제거를 위해 엔진에서 발생하는 열에 의해 데워진 냉각수의 열에너지를 이용하는 난방장치가 설치된다.
자동차용 난방장치는 엔진이 가동된 후 엔진의 주위를 흐르는 냉각수가 난방장치에 유입되기 때문에 냉각수의 가열을 통한 실내의 난방이 장시간 소요된다.
디젤엔진은 가솔린엔진에 비하여 열 교환율이 높아 자동차의 초기 시동 시, 엔진을 냉각하는 열교환매체가 가열되기까지 오래 소요된다.
디젤엔진이 구비된 차량은 특히 겨울철에 초기 시동 후에 열교환 매체의 가열이 늦어지게 되어 초기 실내 난방 성능이 효율을 낮은 문제가 있었다.
종래에는 상술한 초기 실내 난방 성능의 저하를 보완하고자 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터가 이용되었다.
PTC 히터는 PTC 소자로 이루어지는 난방장치로써, 온도가 올라가다가 일정 온도가 되면 급격히 저항이 올라가는 특징을 갖기 때문에 온도가 일정 이상 올라가게 되면 저항이 커지게 되고, 저항이 커져 흐를 수 있는 전류량이 작아 지도록 하며 열을 생산하는 방식이다.
이러한 PCT 히터는 적정 수준의 열이 발생 되기까지 오랜 시간이 걸리고, 모듈화가 되어있지 않아 개별적인 조립에 따른 번거로움이 있기 때문에 생산성 및 작업성이 저하되는 문제가 있었다. 이를 위해, 종래에는 대한민국 공개특허 제10-2004-0076926호가 제시되었다.
종래의 공개특허에 따른 가열장치는, PTC 소자의 특성을 이용하여 디젤엔진의 냉각수를 가열함과 동시에 판 상 형태로 제작된 히터를 통해 냉각수와 접촉 표면적을 증가시켜서 열교환 효율이 향상되도록 하는 효과가 있었다. 하지만, 상술한 PTC 히터의 장시간 발열 과정 및 취급에 대한 문제점을 해결하기에는 한계가 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서, 본 발명은 냉각수 등과 같은 유체 상태의 열교환매체를 신속히 가열하며 난방 효과를 얻을 수 있으면서도, 장시간 안정적으로 발열이 가능하며 취급이 용이한 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터를 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전원과 연결되어 나노카본발열체에서 발생하는 열을 이용해 냉각수를 가열하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 있어서,
한 쌍의 전극이 형성되어 있고, 상기 한 쌍의 전극 사이에 탄소바가 형성된 필름;
절연 코딩 재질로 형성되며, 일단면 및 타단면이 대칭되도록 내부가 개방되어 상기 내부로 상기 필름을 수용하여 상기 한 쌍의 전극 및 상기 탄소바를 보호하는 보호막;
상기 탄소바에서 발생한 열이 전달되어 내부의 냉각수를 가열하는 유로를 갖는 발열파이프; 및
상기 전원과 상기 한 쌍의 전극을 통전시키는 커넥터를 포함하는 나노카본발열체를 이용한다.
상기 필름과 상기 발열파이프 사이에 개재되어 상기 탄소바에서 발생한 열을 전도시키는 전도체를 더 포함할 수 있다.
상기 발열파이프는, 냉각수를 공급받거나 배출하기 위한 연결구 및 상기 연결구와 연통되어 냉각수가 유동 가능하고, 상기 연결구는 원 형상이고, 상기 유로관은 타원 형상일 수 있다.
상기 필름, 상기 보호막, 상기 발열파이프 및 상기 전도체를 상부에서 덮는 제1커버수단 및 하부에서 덮는 제2커버수단이 더 포함되되,
상기 제1커버수단 및 상기 제2커버수단에는 길이 방향으로 제1결합홈이 형성되고, 상기 제1프레임에는 상기 제1결합홈에 대응되는 제1결합돌기가 형성되며,
상기 제1커버수단 및 상기 제2커버수단에는 폭 방향으로 제2결합돌기가 형성되고, 어느 하나의 하우징에는 상기 제2결합돌기에 대응되는 제2결합홈이 형성될 수 있다.
상기 제1프레임에는 상기 제1결합돌기와 이격되는 제3결합돌기 및 제4결합돌기가 형성되되,
상기 제2프레임에는 상기 제3결합돌기에 대응되는 제3결합홈이 형성되고, 어느 하나의 하우징에는 상기 제4결합돌기에 대응되는 제4결합홈이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 전원과 연결되어 나노카본발열체에서 발생하는 열을 이용하여 냉각수를 가열하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 있어서,
일면에 한 쌍의 전극이 형성되고,　상기 한 쌍의 전극 사이에 탄소바가 형성된 필름;
상기 필름의 일면에 부착되어 상기 한 쌍의 전극과 상기 탄소바를 보호하는 보호막;
상기 탄소바에서 발생한 열로 내부를 유동하는 냉각수를 가열시키는 발열파이프;　및 상기 전원과 상기 전극을 통전시키는 커넥터를 포함한다.
상기 발열파이프는 제1방열체 및 제2방열체의 내부에 각각 구비되어, 상기 필름 및 상기 보호막을 관통하여 하나의 입구와 하나의 출구를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트히터는 나노카본발열체에서 발생되는 열을 서펜타인 타입의 발열파이프로 전달시켜 발열파이프 내의 냉각수를 단시간에 특정 온도로 가열할 수 있고, 발열파이프의 열 손실을 최소화해 경제적인 난방 효율을 제공할 수 있다.
아울러, 나노카본발열체를 이용한 쿨런트히터는 복수 개의 결합홈 및 복수 개의 결합돌기를 통해 구성요소 간 견고하고 용이하게 결합할 수 있도록 하며, 구성 요소간 쉽게 분해 가능하게 하고, 이에 따라 관리가 용이해질 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 분해 사시도를 계략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A`를 개략적으로 나타내는 절단면도이다.
도 4(a)는 도 2의 B-B`를 개략적으로 나타내는 절단면도이다.
도 4(b)는 도 2의 C-C`를 개략적으로 나타내는 절단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 나노카본발열체를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 결합 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터를 나타내는 결합 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
먼저, 본 명세서 상에서 나노카본발열체(110)는 필름(111)상에 설치된 한 쌍의 전극(113), 한 쌍의 전극(113) 사이에 일정하게 배치된 탄소바(114) 그리고 필름(111)을 수용하는 보호막(112)을 의미한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 분해 사시도를 계략적으로 나타내는 도면이다. 그리고 도 3은 도 1의 A-A`를 개략적으로 나타내는 절단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터(100)는 필름(111) 내부에 수용되는 발열파이프(130) 에 탄소바(114)에서 발생되는 열을 전달하여, 유로관(133) 내에 흐르는 냉각수를 특정 온도로 예열시킬 수 있다.
특히, 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터(100)는 냉각수를 단시간에 예열하며, 냉각수의 예열을 통해 취득할 수 있는 난방 효율을 극대화 시킬 수 있다.
이러한 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터(100)는 한 쌍의 전극(113)과 탄소바(114)가 형성된 필름(111), 필름(111)을 수용하는 보호막(112), 필름(111)의 내부에 수용되는 발열파이프(130), 한 쌍의 전극(113)과 전원을 연결하는 커넥터(140), 나노카본발열체(110), 보호막(112) 및 발열파이프(130)의 결합체의 양측에 결합 되는 한 쌍의 제1프레임(160), 결합체의 상단 및 하단에 결합 되는 한 쌍의 제2프레임(170) 및 제2프레임(170)을 수용하는 한 쌍의 하우징(180)을 포함한다.
아울러, 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터(100)는 필름(111)과 발열파이프(130) 사이에 전도체(151, 152)가 설치되어, 탄소바(114)에서 발생한 열을 골고루 분산하며 발열파이프(130)로 전달하며, 열 전도를 보다 효율적으로 할 수 있다.
이하, 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터(100)를 구성하는 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.
필름(111)은 폴리이미드 재질의 상측판과 폴리이미드 재질의 하측판이 하나의 바(bar)로 연결되어, 상측판과 하측판 사이에 내부공간을 형성하는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 필름(111)은 상측판과 하측판이 내부공간을 형성하며 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다. 일례로, 필름(111)은 단면이 'ㄷ' 형상이 되는 형상으로 형성될 수 있다.
필름(111)의 상측판과 하측판에는 일정한 간격으로 굴곡지며, 골과 산을 형성하게 배치된 한 쌍의 전극(113)과 한 쌍의 전극(113) 사이에 배치되는 탄소바(114)가 설치된다. 이때, 한 쌍의 전극(113)은 양전극과 음전극으로 형성된다. 양전극과 음전극은 필름(111)의 일측에서 길이 방향을 따라 타측으로 배치되고, 타측에서 굴절된 후, 다시 일측으로 배치되는 구조로 반복되는 형상으로 형성될 수 있다.
양전극과 음전극 사이에는 탄소바(114)가 배치될 수 있다. 탄소바(114)는 한 쌍의 전극(113)에 전압이 인가되어, 전류가 흐를 때 열을 발생시킬 수 있다.
이와 같은 배치된 필름(111)의 외측에는 한 쌍의 전극(113)과 탄소바(114)를 보호하는 보호막(112)이 부착되고, 내부공간에는 탄소바(114)에서 발생하는 열을 전달받는 발열파이프(130)가 수용된다.
보호막(112)은 절연코딩 재질로 형성된 상측판과 절연코딩 재질로 형성된 하측판이 하나의 바(bar)로 연결되어, 상측판과 하측판 사이에 내부공간이 형성된 형상으로 형성된다. 일례로, 보호막(112)은 필름(111)의 단면 형상과 동일하게 단면이 'ㄷ' 형상이 될 수 있다.
이러한 보호막(112)의 내부공간에 필름(111)이 수용되어, 필름(111)상에 형성된 한 쌍의 전극(113) 및 탄소바(114)를 절연시키며, 비정상적인 전원으로부터 외부로부터 보호할 수 있다.
한편, 필름(111)의 내부공간에 수용되는 발열파이프(130)는 냉각수를 공급받아 탄소바(114)에서 전달되는 열을 전도하여 냉각수의 온도를 상승시켜 배출한다. 발열파이프(130)는 냉각수를 공급받기 위한 제1연결구(131)와 냉각수를 온수로 배출하기 위한 제2연결구(132) 및 각 연결구(131, 132)와 연통되어 냉각수가 유동하는 유로관(133)으로 이루어질 수 있다.
유로관(133)은 일정한 길이로 골 및 산이 반복되는 구불구불한 형상으로 형성된다. 이러한 형상의 유로관(133)은 구불구불하게 구부러진 유로관(133)간 이격 면적이 좁아 유로관(133)에서 발생 되는 열 손실을 최소화해 냉각수에 열 용이하게 전달되도록 한다.
아울러, 발열파이프(130)를 중심으로 일측면에 제1전도체(151) 그리고 타측면에 제2전도체(152)가 설치된다. 제1전도체(151)와 제2전도체(152) 즉, 전도체는 탄소바(114)에서 전달되어 가열된 냉각수를 통해 전달되는 열을 표면 전체적으로 전도하며 유로관(133)에 재전달하여 냉각수가 전체적으로 가열될 수 있도록 한다.
여기서, 제1전도체(151)와 제2전도체(152)는 금속 소재의 플레이트로 형성될 수 있다.
본 명세서 상에서는 제1전도체(151) 및 제2전도체(152)를 금속의 플레이트로 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 발생 된 열 에너지를 다른 구성요소에 전도 가능한 금속 소재를 갖는다면 나노카본발열체(110) 및 발열파이프(130)에 대응되는 형상의 한에서 다양하게 변형 형성될 수 있다.
제1프레임(160)은 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터(100)의 길이방향의 골조가 된다. 제1프레임(160)은 나노카본발열체(110), 발열파이프(130), 제1전도체(151) 및 제2전도체(152) 등이 결합된 결합체의 일측면과 타측면에 설치된다.
이때, 제1프레임(160)은 일측면에 설치되는 좌측 제1프레임(160a)과 타측면에 설치되는 우측 제1프레임(160b)으로 구성될 수 있다.
이러한 좌측 제1프레임(160a)과 우측 제1프레임(160b)에는 일면에 길이방향을 따라 상측 및 하측에 복수 개의 제1결합돌기(161)가 형성되고, 제1결합돌기(161)와 수직 한 방향으로 이격되어 제3결합돌기(162)가 형성된다. 그리고 제1결합돌기(161)가 형성된 일면의 끝단에 제4결합돌기(163)가 형성된다.
여기서, 상측에 형성된 제1결합돌기(161)는 상측 제1결합돌기(161a)가 되고, 하측에 형성된 제1결합돌기(161)는 하측 제1결합돌기(161b)가 된다.
이 제1결합돌기(161), 제3결합돌기(162) 및 제4결합돌기(163)는 후술할 커버수단(190), 제2프레임(170) 및 하우징(180)과 연결된다.
제2프레임(170)은 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터(100)의 너비 방향의 골조가 된다. 제2프레임(170)은 제1프레임(160)과 수직 한 방향으로 나노카본발열체(110), 발열파이프(130), 제1전도체(151) 및 제2 전도체(152) 등이 결합 된 결합체의 상측면과 하측면에 설치된다.
제2프레임(170)은 상측면에 설치되는 상측 제2프레임(170a)과 하측면에 설치되는 하측 제2프레임(170b)으로 구성될 수 있다.
여기서, 상측 제2프레임(170a)과 하측 제2프레임(170b)에는 좌측 제1프레임(160a)과 우측 제1프레임(160b)에 형성된 제3결합돌기(162)와 결합되는 제3결합홈(171)이 각각 형성된다.
제1프레임(160)과 제2프레임(170)이 설치된 결합체에는 상부면을 덮는 제1커버수단(190a) 및 하부면을 덮는 제2커버수단(190b)이 설치된다.
제1커버수단(190a)과 제2커버수단(190b)은 외부로부터 나노카본발열체(110), 발열파이프(130), 제1전도체(151) 및 제2 전도체(152) 등이 결합 된 결합체를 보호하는 덮개 판이 된다.
이러한 제1커버수단(190a)에는 상측 제1결합돌기(161a)에 대응하여, 상측 제1결합돌기(161a)와 결합 될 수 있는 위치에 제1결합홈(191a)이 복수 개 형성되고, 제2커버수단(190b)에는 하측 제1결합돌기(161b)에 대응하여, 하측 제1결합돌기(161b)와 결합 될 수 있는 위치에 제2결합홈(192a)이 복수 개 형성될 수 있다.
따라서, 제1커버수단(190a)은 제1결합홈(191a)에 결합되고 제2커버수단(190b)은 제2결합홈(192a)에 결합 되며, 제1커버수단(190a)과 제2커버수단(190b)은 제1프레임(160)에 견고하게 결합 될 수 있다.
한편, 제2프레임(170)의 상측 제2프레임(170a)과 하측 제2프레임(170b)의 각 외측에는 상측 하우징(180a)과 하측 하우징(180b)이 설치된다.
상측 하우징(180a)에는 제1프레임(160)의 일단에 형성된 제4결합돌기(163)와 결합될 수 있는 제4결함홈(182a)이 형성된다. 그리고 상측 하우징(180a)의 일측면에는 외측으로 돌출되어 전원과 한 쌍의 전극(113)를 연결 시키는 커넥터(140)가 형성된다.
이때, 커넥터(140)는 외부에서 전기를 공급하는 전원과 한 쌍의 전극(113)을 연결시켜, 전극에 전류가 흐를 수 있도록 한다. 이러한 커넥터(140)는 외부에서 공급되는 전원 단자 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
외부 전원은 커넥터(140)를 통해 한 쌍의 전극(113)으로 인가되며, 탄소바(114)에서 열 에너지를 발생시킨다. 발생되는 열 에너지는 열 전도율이 높은 전도체(151, 152)를 매개로 발열파이프(130)에 신속하고 균일하게 열을 전달될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 도 2의 절단된 면들과 구성요소 간의 결합들에 대해 설명한다.
도 4(a)는 도 2의 B-B`를 개략적으로 나타내는 절단면도이고, 도 4(b)는 도 2의 C-C`를 개략적으로 나타내는 절단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 나노카본발열체를 나타내는 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터의 결합 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4(a) 및 도 4(b)에서와 같이, 발열파이프(130)는 외부에서 공급된 냉각수가 유동 되어 다시 외부로 배출되기 위한 구조로 형성된다.
이때, 유로관(133)은 나노카본발열체(110)를 통해 전달된 열이 냉각수를 예열하도록 일방으로 골 및 산의 반복 유로를 갖는 형상으로 형성된다.
발열파이프(130)는 냉각수를 공급받기 위한 제1연결구(131)와 배출하기 위한 제2연결구(132) 및 냉각수가 유동하는 유로관(133)으로 이루어질 수 있다.
제1연결구(131), 제2연결구(132)는 원 형상으로 형성된다. 제1연결구(131)는 일단이 외부 냉각수 공급수단(미도시)과 연통되고, 타단이 유로관(133)과 연결되어, 외부에서 공급되는 냉각수를 유로관(133)으로 공급할 수 있다.
제2연결수(132)는 일단이 유로관(133)과 연결되고 타단이 외부 냉각수 배출수단(미도시)와 연결될 수 있다.
여기서, 유로관(133)은 제1연결구(131)와 제2연결구(132)보다 면적이 넓은 타원 형상으로 형성된다.
따라서, 제1연결구(131)는 빠른 속도로 유로관(133)으로 유체를 공급하고, 유로관(133)은 높은 압력으로 제2연결구(132)에 유체를 공급하여 제2연결구(132)는 유체를 빠른 속도로 외부로 배출할 수 있다.
더욱이, 유로관(133)은 하나의 관이 일측에서 길이 방향을 따라 타측으로 연장된 후, 타측에서 굴절되어 다시 일측으로 연장되고, 일측에서 다시 타측으로 연장되는 구조가 반복되는 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 형상의 유로관(133)은 제1전도체(151) 및 제2전도체(152)와 접촉 면적을 넓히며, 발열 면적을 증가시켜 발열파이프(130)의 내부에 유동되는 냉각수의 온도를 단시간 내에 상승시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 발생 된 열에너지를 장시간 유지하여 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 나노카본발열체(110)는 필름(111), 필름(111) 상에 형성된 전극(113) 및 탄소바(114) 그리고 이러한 필름(111)을 수용하는 보호막(112)으로 구성된다.
필름(111)은 커넥터(140)에 전극(113)이 용이하게 삽입될 수 있도록 일단 일부가 돌출 형성된다. 돌출된 부분을 시작으로 전극(113)은 골과 산을 형성하는 형상 즉, 구불구불한 형상으로 반대면 까지 형성된다.
보호막(112)은 나노카본발열체(110)를 내부에 수용하며, 필름(111)의 일단 일부가 돌출된 형성과 동일하게, 일단 일부가 돌출형성 될 수 있다. 이러한 형상은 나노카본발열체(110)의 일단 일부에 형성된 전극(113) 및 탄소바(114)를 보호할 수 있다.
여기서, 한 쌍의 전극(113)은 원활한 전기전도를 위해 은(Ag) 소재로 형성될 수 있다.
탄소바(114)는 전극 사이에 일정한 간격으로 형성되어, 외부에서 전원이 인가되면 짧은 시간 내에 최고 발열 온도로 상승 가능하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 나노카본발열체(110), 발열파이프(130), 제1전도체(151), 제2전도체(152), 한 쌍의 제2프레임(170)이 결합된 결합체의 상면에는 제1커버수단(191)이 결합 되고, 결합체의 하면에는 제2커버수단(192)이 결합 될 수 있다.
이때, 제1커버수단(191)은 제2프레임(170)에 형성된 제1결합돌기(161)에 제1결합홈(191a)이 결합 되어 고정될 수 있고, 제2커버수단(192)은 제2프레임(170)에 형성된 제1결합돌기(161)에 제2결합홈(192a)이 결합 되는 방식으로 결합 되어 고정될 수 있다.
제1커버수단(190a)과 제2커버수단(190b)이 결합 된 상태에서 상측의 하우징(181)은 제2결합홈(181a)을 통해 제1커버수단(190a) 및 제2커버수단(190b)에 형성된 제2결합돌기(191b)에 결합 된다. 그리고 제4결합홈(181b)을 통해 제1프레임(160)에 형성된 제4결합돌기(163)와 결합된다.
상측의 하우징(180a)은 제1커버수단(190a), 제2커버수단(190b) 및 제1프레임(170)에 견고하게 부착되어, 커넥터(140)에 연결되는 전원 단자를 잡아당기더라도 상측의 하우징(180a)이 결합체에서 이탈되지 않을 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트히터에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터를 나타내는 결합 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노카본발열체를 이용한 쿨런트히터(200)는 나노카본발열체(210), 제1방열체(231), 제2방열체(232) 및 제1연결구(251)와 제2연결구(252) 그리고 커넥터(270)가 형성된 전단부 하우징(273)으로 형성될 수 있다.
이러한 나노카본발열체를 이용한 쿨런트히터(200)는 제1연결구(251)로 유입되어 유로관을 흐르는 냉각수를 나노카본발열체(210)에서 발생되는 열로 가열하며, 냉각수의 온도를 상승시킬 수 있다.
나노카본발열체를 이용한 쿨런트히터(200)는 온도가 상승 된 온수의 열을 제1방열체(231) 및 제2방열체(232)로 신속히 빠져나갈 수 있도록 하며, 난방 효과를 발휘할 수 있다.
제1방열체(231) 및 제2방열체(232)는 직육면체의 형상으로 형성되어, 내부에 각각 발열파이프(250)가 형성될 수 있다. 이때, 제1방열체(231)에는 제1연결구(251)와 연결되는 제1유로관(253a)이 형성될 수 있고, 제2방열체(232)에는 제2연결구(252)와 연결되는 제2유로관(미도시)이 형성될 수 있다.
아울러, 제1유로관(253a)과 제2유로관은 일정한 길이로 구부러진 관이 되며, 상호 연결되는 구조로 형성될 수 있다. 또한, 유로관(253)은 열의 흡수율을 높일 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일례로, 유로관(253)은 도 7에 도시된 바와 같이 절단선 B-B' 선으로 절단된 절단면이 타원이 되는 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 형상의 유로관(253)은 구부러진 관의 열 손실을 최소화하고, 제1방열체(231)와 제2방열체(232)와 접촉 면적을 넓혀 방열체로 열을 효과적으로 전달할 수 있다.
제1유로관(253a)과 제2유로관은 연결되어 전술한 바와 같은 발열파이프(250)로 형성될 수 있다.
발열파이프(250)는 단면이 원 형상인 제1연결구(251)를 통해 유입된 냉각수에 열을 신속히 전달하여, 온도가 상승 된 유체를 단면이 원 형상인 제2연결구(252)로 빠르게 배출할 수 있다. 그리고 도 8에 도시된 바와 같이 나노카본발열체(210)는 한 쌍의 전극(113)과 탄소바(114)가 배치된 판 상의 필름(111)과 필름(111)에 부착되는 보호막(112)을 포함한다.
여기서, 필름(111)은 폴리이미드 재질의 판형으로 형성되고 제1유로관(253a)과 제2유로관을 연결되도록 하는 제1관통홀(115)이 형성된다. 그리고 일면에 일측 방향으로 한 쌍의 전극(113)과 탄소바(114)가 일부 돌출되어 형성될 수 있다.
이때, 한 쌍의 전극(113)은 일측면에 일정한 간격으로 골과 산을 형성하게 굴곡지게 형성될 수 있고, 탄소바(114)는 한 쌍의 전극(113)에 일정한 간격으로 설치될 수 있다.
보호막(112)은 절연 코딩 재질의 판형으로 형성되고, 그 일면에 제1관통홀(115)과 중첩되는 제2관통홀(116)이 형성된다. 그리고 필름(111)의 일면 즉, 한 쌍의 전극(113)과 탄소바(114)가 형성된 면에 부착된다. 보호막(112)은 일면에서 돌출된 한 쌍의 전극(113) 및 탄소바(114)까지 덮을 수 있다. 이러한 보호막(112)은 한 쌍의 전극(113) 및 탄소바(114)를 절연시키며, 비정상적인 전원으로부터 차단하고 외부로부터 보호할 수 있다.
이와 같이 필름(111)과 보호막(112)으로 구성된 나노카본발열체(210)는 제1방열체(231)와 제2방열체(232)사이에 설치되어 제1유로관(253a)과 제2유로관에 열을 공급할 수 있다. 아울러, 나노카본발열체(210)와 제1방열체(231) 사이와 나노카본발열체(210)와 제2방열체(232)사이, 다시 말해 나노카본발열체(210)와 제1유로관(253a)사이에는 제1전도체(151)가 설치될 수 있고, 나노카본발열체(210)와 제2유로관 사이에는 제2전도체(152)가 설치될 수 있다.
제1전도체(151)와 제2전도체(152)는 금속 소재의 플레이트로 형성되어, 나노카본발열체(210)에서 발생 되는 열을 유로관(253)에 보다 효과적으로 전달할 수 있다. 아울러, 제1전도체(151)와 제2전도체(152)에는 제1관통홀(115) 및 제2관통홀(116)과 중첩되는 제3관통홀(117)이 각각 형성된다.
나노카본발열체(210)를 중심으로 제1방열체(231)와 제2방열체(232)가 결합 된 결합체는 전단부 하우징(273)에 결합 될 수 있다.
전단부 하우징(273)은 직사각형으로 형성되어, 일면에 커넥턱(270)가 형성되고 타면에 수용부(274)가 형성될 수 있다. 또한, 전단부 하우징(273)의 하단부에는 제1연결구(251)가 삽입되는 제1타공홀(275a)이 형성되고 제2연결구(252)가 삽입되는 제2타공홀(275b)이 형성된다. 여기서, 제1타공홀(275a)과 제2타공홀(275b)은 제1연결구(251)와 제2연결구(252)의 단면 형상과 동일하게 원형으로 형성될 수 있다.
그리고 커넥터(270)는 외부에서 공급되는 전원 단자와 결속력을 높일 수 있도록, 전원 단자의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 수용부(274)는 결합체와 결속력을 높일 수 있도록 결합체의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
100, 200: 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터
110, 210: 나노카본발열체
111: 필름112: 보호막 113: 전극
114: 탄소바 130, 250: 발열파이프
131: 제1연결구 132: 제2연결구
133: 유로관 140, 270: 커넥터
151: 제1전도체 152: 제2전도체
160: 제1프레임 161: 제1결합돌기
162: 제3결합돌기 163: 제4결합돌기
170: 제 2 프레임 171: 제3결합홈
181, 182: 하우징 181a: 제2결합홈
181b: 제4결합홈 190a: 제1커버수단
191a: 제1결합홈 192a: 제2결합홈
192a: 제2결합돌기 192: 제2커버수단
231: 제1방열체 232: 제2방열체
251: 제1연결구 252: 제2연결구

Claims (7)

  1. 전원과 연결되어 나노카본발열체에서 발생하는 열을 이용해 냉각수를 가열하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 있어서,
    한 쌍의 전극이 형성되어 있고, 상기 한 쌍의 전극 사이에 탄소바가 형성된 필름;
    절연 코딩 재질로 형성되며, 일단면 및 타단면이 대칭되도록 내부가 개방되어 상기 내부로 상기 필름을 수용하여 상기 한 쌍의 전극 및 상기 탄소바를 보호하는 보호막;
    상기 탄소바에서 발생한 열이 전달되어 내부의 냉각수를 가열하는 유로를 갖는 발열파이프; 및
    상기 전원과 상기 한 쌍의 전극을 통전시키는 커넥터를 포함하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필름과 상기 발열파이프 사이에 개재되어 상기 탄소바에서 발생한 열을 전도시키는 전도체를 더 포함하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열파이프는, 냉각수를 공급받거나 배출하기 위한 연결구 및 상기 연결구와 연통되어 냉각수가 유동 가능하고, 상기 연결구는 원 형상이고, 상기 유로관은 타원 형상인 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 필름, 상기 보호막, 상기 발열파이프 및 상기 전도체를 상부에서 덮는 제1커버수단 및 하부에서 덮는 제2커버수단이 더 포함되되,
    상기 제1커버수단 및 상기 제2커버수단에는 길이 방향으로 제1결합홈이 형성되고, 상기 제1프레임에는 상기 제1결합홈에 대응되는 제1결합돌기가 형성되며,
    상기 제1커버수단 및 상기 제2커버수단에는 폭 방향으로 제2결합돌기가 형성되고, 어느 하나의 하우징에는 상기 제2결합돌기에 대응되는 제2결합홈이 형성되는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1프레임에는 상기 제1결합돌기와 이격되는 제3결합돌기 및 제4결합돌기가 형성되되,
    상기 제2프레임에는 상기 제3결합돌기에 대응되는 제3결합홈이 형성되고, 어느 하나의 하우징에는 상기 제4결합돌기에 대응되는 제4결합홈이 형성된 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터.
  6. 전원과 연결되어 나노카본발열체에서 발생하는 열을 이용하여 냉각수를 가열하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터에 있어서,
    일면에 한 쌍의 전극이 형성되고,　상기 한 쌍의 전극 사이에 탄소바가 형성된 필름;
    상기 필름의 일면에 부착되어 상기 한 쌍의 전극과 상기 탄소바를 보호하는 보호막;
    상기 탄소바에서 발생한 열로 내부를 유동하는 냉각수를 가열시키는 발열파이프;　및
    상기 전원과 상기 전극을 통전시키는 커넥터를 포함하는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발열파이프는 제1방열체 및 제2방열체의 내부에 각각 구비되어, 상기 필름 및 상기 보호막을 관통하여 하나의 입구와 하나의 출구를 갖도록 형성되는 나노카본발열체를 이용한 쿨런트 히터.
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