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WO2013129814A1 - 차량용 히터 - Google Patents

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Publication number
WO2013129814A1
WO2013129814A1 PCT/KR2013/001507 KR2013001507W WO2013129814A1 WO 2013129814 A1 WO2013129814 A1 WO 2013129814A1 KR 2013001507 W KR2013001507 W KR 2013001507W WO 2013129814 A1 WO2013129814 A1 WO 2013129814A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat generating
support
vehicle heater
region
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2013/001507
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
구중삼
오광헌
전영하
송준영
임홍영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanon Systems Corp
Original Assignee
Halla Visteon Climate Control Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020120020585A external-priority patent/KR101437006B1/ko
Priority claimed from KR1020120074487A external-priority patent/KR101932178B1/ko
Application filed by Halla Visteon Climate Control Corp filed Critical Halla Visteon Climate Control Corp
Priority to CN201380011514.0A priority Critical patent/CN104203612B/zh
Priority to DE112013001177.8T priority patent/DE112013001177T5/de
Priority to US14/381,623 priority patent/US9511648B2/en
Priority to JP2014558688A priority patent/JP6035351B2/ja
Publication of WO2013129814A1 publication Critical patent/WO2013129814A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B60H1/2225—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
    • F24H3/0429—For vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
    • F24H3/0429—For vehicles
    • F24H3/0435—Structures comprising heat spreading elements in the form of fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/02—Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/062—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators using electric energy supply; the heating medium being the resistive element
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/30—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material on or between metallic plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2250/00—Electrical heat generating means
    • F24H2250/04—Positive temperature coefficients [PTC]; Negative temperature coefficients [NTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • H05B2203/023—Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material

Definitions

  • the present invention relates to a heater for a vehicle, and more particularly, the present invention is easy to manufacture by reducing the thickness by forming a heat generating portion using the first support (and the second support) in the form of a plate located perpendicular to the air flow direction.
  • the present invention relates to a vehicle heater capable of miniaturizing and improving heating performance by increasing heat exchange performance.
  • the heating means is used to increase the external temperature, and means using various methods have been proposed, and are also used for various purposes.
  • the heating means for heating the interior is configured to heat the outside air by heating a heat exchange medium for lowering the temperature of the engine while circulating the heater core.
  • the vehicle equipped with a diesel engine in winter has a problem that the heating of the heat exchange medium is delayed after the initial start-up, the initial indoor heating performance is reduced.
  • Such an air-heated heater has the advantage of heating the air directly to increase the heating performance, but according to the trend of miniaturization and high efficiency, occupies the space as much as the size of the heater in a situation where it is difficult to secure enough space inside the engine room. This can cause the miniaturization.
  • the flow direction of air is indicated by an arrow
  • the PTC heater illustrated in FIG. 1 includes a heat source part 11 formed of a PTC element and a heat dissipation part for effectively dissipating heat while contacting the heat source part 11.
  • a housing 20 which surrounds and protects the terminal portion, the heat source portion 11 and the heat dissipation portion 12.
  • Conventional PTC heaters may have some differences in the detailed configuration, but as the heat source portion is formed parallel to the air flow direction, the formation area of the heat source portion directly affects the heating performance, and thus the thickness of the PTC heater (air flow direction) There is a limit to reducing).
  • FIG 3 shows an example of a vehicle air conditioner using a PTC heater.
  • the air vent case 30 in which the floor vent 31, the defrost vent 32, and the face vent 33 whose opening degree is adjusted by the respective doors 31d, 32d, and 33d are formed.
  • An evaporator 41 provided in the air conditioning case 30 to cool the air; It includes; a heater core 42 for heating the air by flowing a high-temperature cooling water, and a PTC heater 43 provided on the rear side of the heater core 42 in the air flow direction.
  • the PTC heater is provided to maintain a predetermined interval with the heater core, so that occupies the space inside the air conditioning case, it can hinder the space efficiency.
  • the PTC heater is often located in the center region of the heater core in the height direction, so that the air passing through the upper and lower regions where the PTC heater is not located is properly heated. There is a problem that the heating performance is inevitably deteriorated by moving to a state that is not.
  • the heater can be directly heat exchanged with the air, the heat exchange performance can be improved to further improve the heating performance, can be miniaturized, easy to control, and further enhance the safety by preventing the problem of overheating in advance. Development is required.
  • Patent 1 Japanese Patent Application Publication No. 2009-255739 (Invention name: vehicle air conditioner, publication date: 2009.11.05)
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to manufacture a heat generating portion using a first support portion (and a second support portion) in the form of a plate positioned perpendicular to the air flow direction. It is easy to reduce the thickness and can be miniaturized, and to provide a vehicle heater that can improve the heating performance by increasing the heat exchange performance.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention has a plate shape positioned perpendicular to the air flow direction, and includes a first heat flow area A110 and a first air flow having a plurality of first hollow portions 101 in which a predetermined area is hollow.
  • the vehicle heater 1000 is the first support portion 100 and the heat generating portion 200 is formed in a modular form, characterized in that a plurality in the height direction is provided.
  • the first support portion 100 is characterized in that a plurality of the first heat generating region (A110) and the first air flow region (A120) are formed in the height direction.
  • the vehicle heater 1000 corresponds to the first heat generating region A110 of the first support part 100 so as to support both sides of the heat generating part 200 together with the first support part 100.
  • a second heat generating region A310 and a plurality of second hollow portions 301 are formed adjacent to the second heat generating region A310 and have a predetermined hollow area, and include a first air flow region of the first support portion 100.
  • a second support part 300 including a second air flow region S320 corresponding to A120 may be further provided.
  • the vehicle heater 1000 is formed so that the hollow region of the first hollow portion 101 overlaps each other in the hollow region and the predetermined region of the second hollow portion 301 in the air moving direction. .
  • each of the first support part 100 and the second support part 300 has a predetermined area corresponding to the first hollow part 101 and the second hollow part 301, respectively, and the cut out area is bent to protrude.
  • the first louver pin 102 and the second louver pin 302 is further characterized in that it is formed.
  • the heat generating unit 200 is characterized in that using carbon nanotubes (CANT, CARBON NANOCURIE).
  • the heat generating part 200 may be coated on the first heat generating area A110 of the first support part 100.
  • the heat generating part 200 includes a first insulating layer 211 formed in the first heat generating area A110 of the first support part 100 and heights of upper portions of the first insulating layer 211.
  • a pair of electrodes 212 formed at both ends in the width direction in the width direction, and a carbon nanotube heating layer 213 formed to be energized with the electrodes 212 at upper sides of the first insulating layer 211;
  • a protective layer 214 formed to surround the electrode 212 and the carbon nanotube heating layer 213 for each upper side of the first insulating layer 211.
  • the heat generating unit 200 is characterized in that using a PTC (Positive Temperature Coefficient) element.
  • the heat generating unit 200 includes a heat generating tube 231 including a PTC (Positive Temperature Coefficient) element, the heat generating tube 231 using a thermally conductive adhesive to the first support ( It may be bonded to the first heat generating region (A110) of 100.
  • a PTC Physical Temperature Coefficient
  • the heat generating unit 200 is provided in the heat generating tube 231, the heat generating tube 231, a guide plate 232 having a plurality of through holes formed in a width direction, and the guide plate.
  • PTC element 220 provided in the through hole 232, and the first-first electrode 233 and the first-second electrode 234 respectively disposed on both sides of the guide plate 232 in the tube. Characterized in that.
  • the heat generating unit 200 is formed to correspond to a PTC element 220 and the first heat generating region A110 and the second heat generating region A310. And an insulator support 241 in which the hollow portion 242 is formed so that the seed element 220 is seated, and a 2-1 electrode 245 for applying power to the PTC element 220. It is done.
  • the heat generating part 200 has a first seating part 243 formed such that a surface corresponding to the first heat generating area A110 of the insulating support 241 is stepped toward the space part 242.
  • the second-first electrode 245 is mounted on the first seating portion 243 of the insulating support 241.
  • the heat generating part 200 is provided with a second seating part 244 having a surface corresponding to the second heat generating area A310 of the insulating support 241 stepped toward the space part 242.
  • the second second electrode 246 is further seated on the second seating portion 244 of the insulating support 241.
  • the heater 1000 for the vehicle may generate heat generated in contact with the second-first insulating layer 247 and the second support part 230 on one side of the heat generating part 200 contacting the first support part 100, respectively.
  • the second-second insulating layer 248 is further formed on the other side of the unit 200.
  • the vehicle heater of the present invention is easy to manufacture by reducing the thickness by forming a heat generating portion using the first support (and the second support) in the form of a plate positioned perpendicular to the air flow direction, it is possible to miniaturize, There is an advantage that can increase the heat exchange performance to improve the heating performance.
  • the vehicle heater of the present invention simplifies the configuration, the first support portion (and the second support portion) can be formed integrally in the height direction while increasing the manufacturability to ensure more manufacturability, or the first support portion and the heat generating portion (and the first) 2) the support portion is formed in the form of a module has the advantage of easy design change by adjusting the number of modules in accordance with the change in the height direction.
  • the vehicle heater of the present invention is further provided with a second support portion can further secure the heat generating region, there is an advantage that can increase the structural stability by supporting both sides of the heat generating portion together with the first support portion.
  • the vehicle heater of the present invention is formed so that the first hollow portion formed in the first support portion and the second hollow portion formed in the second support portion overlap each other in a predetermined area in the air flow direction, thereby turbulizing the air flow to thereby heat exchange performance of air.
  • the vehicle heater of the present invention further increases the heat exchange area, and the first louver fin and the second louver fin capable of guiding air may be further formed, thereby maximizing heat exchange performance.
  • the vehicle heater of the present invention is easy to manufacture by coating directly on the first heat generating region of the first support portion when the heat generating portion is formed by using carbon nanotubes, the thickness can be further reduced, easy to control, and overheating There is an advantage that can further increase the safety by preventing the problems caused by.
  • the heating tube including the PTC element when used as the heat generating unit, the heating tube including the guide plate, the PTC element, the positive electrode plate and the negative electrode plate is bonded to the first heat generating region of the first support unit. It is simple to manufacture and has a merit that it is possible to sufficiently generate heat through the first supporting part to prevent a problem due to overheating.
  • the vehicle heater of the present invention uses a PTC element, the second support portion as a ground terminal, there is an advantage that it is easy to manufacture in a simple form including the 2-1 electrode and the insulating support.
  • 1 is a view showing a conventional PTC heater.
  • FIG. 2 is a view showing a general vehicle air conditioner.
  • 3 and 4 are a perspective view, and an exploded perspective view of a heater for a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 5 is another perspective view of a heater for a vehicle according to the present invention.
  • Figure 6 is another perspective view of a heater for a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a first support part, a heat generator, and a second heat generator module of the vehicle heater shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a view illustrating various examples of a first support part, a heat generating part, and a second heat generating part module of a vehicle heater according to the present invention
  • FIG 9 is a view showing an example of a heat generating unit of a vehicle heater according to the present invention (CNT)
  • FIG 10 is a view showing another example of the heating unit of the vehicle heater according to the present invention (PTC)
  • 11 and 12 are an exploded perspective view and a cross-sectional view of a heater for a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 13 is another cross-sectional view of a heater for a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 14 is another cross-sectional view of a vehicle heater according to the present invention.
  • 15 and 16 are another exploded perspective view and cross-sectional view of a heater for a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic view showing a vehicle air conditioner equipped with a vehicle heater according to the present invention.
  • first support portion 101 first hollow portion
  • A110 first heat generating region
  • A120 first air flow region
  • first insulating layer 212 electrode
  • heating tube 232 guide plate
  • first seating portion 244 second seating portion
  • A310 second heat generating zone
  • A320 second air flow zone
  • the vehicle heater 1000 of the present invention is a means for heat-exchanging heat with a fluid (air) flowing therein, and includes a first support part 100, a heat generating part 200, and a housing 400.
  • the first support part 100 has a plate shape and is positioned perpendicular to the air flow direction, and includes a first heat generating region A110 and a first air flow region A120.
  • the air flow direction is indicated by an arrow in FIG. 3, which is defined by the same meaning as the thickness direction.
  • the first support part 100 forms a first heat generating area A110 in which a predetermined area is a region in which the heat generating part 200 is positioned, and the remaining area is a first air flow area A120 through which air flows. To form.
  • the first air flow region A120 is a region in which a plurality of first hollow portions 101 in which a predetermined region is hollow is formed in the remaining region of the first heat generating region A110.
  • the shape of the first support part 100 including a shape and a number may be variously formed, which will be described below.
  • the heat generating unit 200 is a heat generation is formed, is formed in the first heat generating region (A110) of the first support portion 100 is a configuration for heating the vehicle heater 1000 of the present invention.
  • the heat generating unit 200 may be formed in various ways, which will be described later.
  • the housing 400 is a component for supporting and fixing one end of the first support part 100 and the heat generating part 200, and includes components for applying power to the heat generating part 200.
  • the configuration of the vehicle heater 1000 can be simplified more than the conventional fin shape. Since the heat generating unit 200 is provided, there is an advantage that the size can be reduced by reducing the overall thickness.
  • one first support portion 100 includes one first heat generating region A110 and a plurality of first hollow portions 101 on both sides of the first heat generating region A110.
  • the first air flow region (A120) is formed is formed, in the height direction, an example in which four first support portion 100 in which the heat generating portion 200 is formed is formed in the height direction.
  • the present invention is not limited thereto, and one or more first heat generating regions A110 may be formed in the first support portion 100, and the first hollow portion 101 of the first air flow region A120 may be formed. It may be formed more variously, including.
  • the first support part 100 is a single piece, and the first heat generating area A110 and the first air flow area A120 are plural in one first support part 100. Can be formed.
  • FIG. 5 An example in which a single first support part 100 is formed is illustrated in FIG. 5, and FIG. 5 illustrates an example in which a second support part 300 is further formed.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention may further include a second support part 300 supporting both side surfaces of the heat generating part 200 together with the first support part 100. .
  • the second support part 300 is formed in the same plate shape as the first support part 100, the second heat generating area A310 corresponding to the first heat generating area A110, and the first air flow area A120.
  • a second air flow region (S320) corresponding to) is formed.
  • the second support part 300 corresponds to the first heat generating area A110 of the first support part 100 to support the heat generating part 200, and the second heat generating area A310.
  • a second air flow region corresponding to the first air flow region A120 of the first support portion 100 is formed, and a plurality of second hollow portions 301 are formed adjacent to the second heat generation region A310 and hollow. (S320).
  • the second support part 300 may be formed in the same form as the first support part 100, and as shown in FIGS. 6 and 7, air flow.
  • a second hollow portion 301 different from the shape of the first hollow portion 101 of the first support portion 100 may be formed to adjust the shape.
  • the first hollow portion 101 of the first support portion 100 and the second hollow portion 301 of the second support portion 300 are formed to be inclined at a predetermined angle in the width direction.
  • the degree of inclination is different from each other
  • only a predetermined region of the regions of the first hollow portion 101 and the second hollow portion 301 are formed to correspond to each other (overlap) in the air flow direction. Indicated.
  • part of the air passing through the first hollow part 101 of the first support part 100 may be configured as the second hollow part 301 of the second support part 300. It is directly discharged through, the rest is turbulent by hitting the plate area of the second support 300 is discharged.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention shown in Figures 6 and 7 can further increase the heat exchange time between the air and the heat generating unit 200 by turbulent air flow, thereby improving heat exchange performance There is an advantage.
  • the second support part 300 is preferably formed integrally the same when the first support part 100 is integrally formed in the whole.
  • the second support part 300 may also be formed in a size corresponding to the first support part 100 to form a module together. (See Figures 6 and 7)
  • FIG. 8 illustrates various examples in which the first support part 100, the heat generating part 200, and the second support part 300 are formed in a module form
  • FIG. 8A illustrates the first support part 100 and the second support part. 300 is all formed in the same shape, and the first hollow portion 101 and the second hollow portion 301 are formed to be inclined at a predetermined angle in the width direction.
  • FIG. 8B illustrates an example in which the first support part 100 and the second support part 300 have similar shapes, but the first hollow part 101 and the second hollow part 301 are overlapped only in a predetermined region.
  • 8 (C) is the same as the shape shown in FIG. 8 (A), but the first louver pin 102 is attached to the first hollow part 101 of the first support part 100, and the second support part ( A second louver pin 302 is formed in the second hollow part 301 of 300.
  • the first louver pin 102 and the second louver pin 302 have a predetermined area corresponding to the first hollow part 101 and the second hollow part 301, respectively, and the cut out area is bent to protrude. Part.
  • first louver pin 102 and the second louver pin 302 are formed integrally with the first support part 100 and the second support part 300, respectively, the first hollow part 101 and It has a form extending from the second hollow portion 301.
  • the first louver fin 102 and the second louver fin 302 are formed in the process of forming the first hollow portion 101 and the second hollow portion 301, only the remaining portions except for a specific portion are cut out. By simply adding a process of bending a specific part connected to the first support part 100 and the second support part 300, it may be simply formed.
  • the first louver fin 102 and the second louver fin 302 were removed to form the first hollow part 101 and the second hollow part 301.
  • the region By forming using the region, it can be manufactured by a simple method, and the contact area with air can be further increased, and thus the overall heat exchange performance can be improved.
  • the first louver pin 102 of the first support part 100 protrudes to the rear side in the thickness direction, and the second louver pin 302 of the second support part 300 is in the thickness direction.
  • An example of projecting to the front side of the drawing is shown.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention is not limited thereto, and the first louver fin 102 and the second louver fin 302 may protrude in the same direction, and in this case, the protruding direction may be the air flow direction. Side by side may be formed to be bent in the opposite direction to the coupling with the heat exchanger.
  • the heating unit 200 may be used to generate heat in a variety of ways, as a specific embodiment, as shown in Figure 9, carbon nanotubes may be used, as shown in Figures 10 to 16 Likewise, the PTC element 220 can be used.
  • the heat generating unit 200 using the carbon nanotubes may be directly coated on the first heat generating region A110 of the first support unit 100. .
  • the heat generating part 200 using carbon nanotubes includes a first insulating layer 211 formed in the first heat generating region A110 of the first support part 100 and the first insulating layer 211.
  • a pair of electrodes 212 formed at both ends in the width direction of the upper side of the upper side in the width direction, and a carbon nanotube heating layer formed to conduct electricity with the electrodes 212 on the upper side of the first insulating layer 211.
  • 213 and a protective layer 214 formed on the upper side of the first insulating layer 211 to surround the electrode 212 and the carbon nanotube heating layer 213.
  • the components for using carbon nanotubes are directly coated on the first support part 100 to ensure sufficient durability, and there is an advantage of securing more manufacturability.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention illustrated in FIG. 9 has a form including the first support part 100 and the heat generating part 200, and may further include the second support part 300.
  • FIG. 10 to 16 illustrate various embodiments of the heating unit 200 using the PTC element 220, and FIG. 10 illustrates a form using the heating tube 231 including the PTC element 220. 11 to 16 illustrate a form in which the heating tube 231 is not used.
  • a heat generating unit 200 using a heat generating tube 231 including a PTC element 220 will be described with reference to FIG. 10.
  • the heat generating tube 231 may be bonded to the first heat generating region A110 of the first support part 100 using a heat conductive adhesive.
  • the heating unit 200 is provided with a heating tube 231, the heating tube 231, the guide plate 232 is formed with a plurality of through holes in the width direction, and the guide plate 232 And a first-first electrode 233 and a first-second electrode 234 respectively disposed at both sides of the guide plate 232 in the tube. do.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention is the form provided with the first support portion 100, the first support portion 100 and the second support portion 300 is provided Applicable to all the forms.
  • 11 and 12 are provided in the first heat generating region (A110) of the first support portion 100 and the second heat generating region (A310) of the second support portion (230).
  • the heat generating part 200 is formed to include the PTC element 220, the insulating support 241, and the 2-1 electrode 245.
  • the insulating supporter 241 is a basic body forming the heat generating part 200, and predetermined regions of both sides of the insulating supporter 241 are formed of the first heat generating area A110 and the second supporting part 300 of the first support part 100, respectively. In contact with the second heat generating region (A310).
  • the insulating support 241 is formed with a space portion 242 hollow so that the PTC element 220 is seated.
  • the heat generating part 200 is formed to be in direct contact with the PTC element 220 using the second support part 300 as a ground terminal, and is an example that can be implemented in a state where stability is ensured. .
  • a surface corresponding to the first heat generating region A110 of the first support part 100 is stepped toward the space part 242 so that the second-1 electrode 245 is formed.
  • one side of the insulating support 241 is in contact with the first heat generating region A110 of the first support part 100 together with the second-first electrode 245, and the other side of the insulating support 241 is formed of the PTC element ( 220 and the second heat generating region A310 of the second support portion 300.
  • the thickness of the second first electrode 245 and the depth of the first seating part 243 correspond to each other, and the height of the space part 242 is formed in the PTC.
  • the thicknesses of the elements 220 are formed to correspond to each other.
  • FIG. 13 is a view illustrating an example in which another heat generating unit 200 of the vehicle heater 1000 of the present invention is formed, and is disposed on both side surfaces of the heat generating unit 200 which are in contact with the first support unit 100 and the second support unit 300.
  • FIG. 14 illustrates an example in which another heating part 200 of the vehicle heater 1000 of the present invention is formed, and a surface corresponding to the second heat generating area A310 of the insulating support 241 is formed in the space part ( A second seating portion 244 is formed to be stepped toward the side of 242, and the second-second electrode 246 is further seated on the second seating portion 244 of the insulating support 241.
  • the other surface of the insulating supporter 241 is in the second heat generating region S310 of the second support part 300 together with the second-second electrode 246.
  • the thickness of the second-2 electrode 246 and the depth of the second seating portion 244 are formed to correspond to each other.
  • the first bent portion 245a bent in different directions to facilitate electrical connection inside the housing 400.
  • a second bent portion 246a may be formed.
  • the insulating support 241 is capable of supporting the 2-1 electrode 245 in which the first bent part 245a is formed and the 2-2 electrode 246 in which the second bent part 246a is formed. Is formed.
  • 15 and 16 are exploded perspective views and cross-sectional views showing still another example of the vehicle heater 1000 of the present invention, the first support portion 100 and the second support portion of the heat generating portion 200 of the type shown in FIG.
  • An example in which the second insulator layer 247 and the second insulator layer 248 are further formed on the surface in contact with 300 is shown.
  • the first bent portion 245a and the second end of the second-first electrode 245 are provided.
  • the second bent portion 246a which is an end of the -2 electrode 246, may be formed stepped in different directions to facilitate connection of a power source.
  • first hollow portion 101 of the first support portion 100 and the second hollow portion 301 of the second support portion 300 are inclined at a predetermined angle, respectively, and are inclined.
  • the degrees are different from each other, only certain regions of the regions of the first hollow portion 101 and the second hollow portion 301 correspond to each other in the air flow direction (the width direction shown in the drawing). Example).
  • the heat generating unit 200 is a form that does not use the heating tube 231, the thickness (S200) of the heat generating unit can be further reduced compared to the heat generating unit 200 shown in FIG. There is this.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention can reduce the thickness in the width direction (in the air flow direction), and by using the first support portion 100 and the second support portion 300 to simplify the configuration and reduce the weight There is an advantage to this.
  • 17 is an air conditioner using the vehicle heater 1000 of the present invention.
  • an air conditioning case 500 in which a floor vent 510, a defrost vent 520, and a face vent 530 whose openings are adjusted by respective doors 510d, 520d, and 530d is formed. );
  • An evaporator 700 provided in the air conditioning case 500 to cool air;
  • a heater core 2000 provided inside the air conditioning case 500 to heat air;
  • the heating performance may be more secured, and the size of the vehicle heater 1000 may be reduced.
  • the vehicle heater 1000 of the present invention is manufactured by forming the heat generating part 200 using the first support part 100 (and the second support part 300) in the form of a plate positioned perpendicular to the air flow direction. It is easy to reduce the thickness can be reduced in size, there is an advantage to improve the heating performance by increasing the heat exchange performance.

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Description

차량용 히터
본 발명은 차량용 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 공기 흐름방향에 수직하게 위치되는 판 형태의 제1지지부(및 제2지지부)를 이용하여 발열부를 형성함으로써 제조가 용이하면서도 두께를 줄일 수 있어 소형화가 가능하며, 열교환 성능을 보다 높여 난방 성능을 향상할 수 있는 차량용 히터에 관한 것이다.
가열수단은 외부의 온도를 높이기 위해 이용되는 것으로서, 다양한 방법을 이용한 수단이 제안된 바 있으며, 또한 다양한 용도로 이용되고 있다.
특히, 차량 엔진룸 내부에 구비되는 가열수단 중, 실내 난방을 담당하는 가열수단은 엔진의 온도를 낮추기 위한 열교환매체가 히터코어를 순환하면서 외부 공기를 가열하여 자동차 실내를 난방하도록 되어 있다.
그러나 엔진 중에서 디젤엔진은 열교환율이 높아 자동차의 초기 시동 시, 엔진을 냉각하는 열교환매체가 가열되기 까지 가솔린엔진에 비하여 오래 소요된다.
따라서 겨울철에 디젤엔진이 구비된 차량은 초기 시동 후에 열교환매체의 가열이 늦어지게 되어 초기 실내 난방 성능이 저하되는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다양한 수단을 이용하여 실내 측으로 송풍되는 공기를 직접 가열하는 형태의 차량용 공기 가열식 히터가 제안된 바 있다.
그런, 상기 공기 가열식 히터는 공기를 직접 가열하여 난방 성능을 보다 높일 수 있는 장점이 있으나, 소형화 및 고효율화의 추세에 따라 엔진룸 내부에 충분한 공간을 확보하기 어려운 상황에서 히터의 크기만큼의 공간을 차지하게 되어 소형화를 방해하는 원인이 될 수 있다.
특히, 니크롬선을 이용한 카트리지 히터의 경우에는 온도를 제어하는 것이 어려우며, 상기 히터 측으로 공기가 송풍되지 않을 경우 과열될 우려가 있으며, 또한 고전압에 따른 절연 문제가 발생할 수 있고, 화재의 위험성을 갖고 있는 문제점이 있다.
또, 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 히터를 이용한 차량용 공조 장치가 일본공개특허 2009-255739호에 제안된 바 있으며, 종래의 PTC 히터를 도 1에 도시하였다.
도 1에서, 공기의 흐름방향을 화살표로 표시하였으며, 도 1에 도시한 PTC 히터는 PTC소자로 이루어진 열원부(11)와, 상기 열원부(11)와 접촉하면서 열을 효과적으로 방출하기 위한 방열부(12)와, 상기 단자부, 열원부(11), 방열부(12)를 감싸서 보호하는 하우징(20)으로 이루어진다.
종래의 PTC 히터는 상세 구성에 일부 차이가 있을 수 있으나, 열원부가 공기 흐름방향과 나란하게 형성됨에 따라 열원부의 형성 면적은 발열 성능과 직접적인 영향을 끼치게 되며, 이에 따라 PTC 히터의 두께(공기 흐름방향)를 줄이는 데는 한계가 있다.
특히, PTC 히터의 경우, 방열 조건이 좋지 않을 경우에 전기적 문제가 발생될 수 있어 방열부(일반적으로 방열핀)를 형성해야하므로, 방열부 제조 및 조립 공정이 번거로울 뿐만 아니라, 방열이 효과적으로 이루어지지 않을 경우, PTC 히터 전체의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
도 3에 PTC 히터를 이용한 차량용 공조장치의 일예를 나타내었다.
도 3에 도시한 차량용 공조장치는 각각의 도어(31d, 32d, 33d)에 의해 개도가 조절되는 플로어 벤트(31), 디프로스트 벤트(32) 및 페이스 벤트(33)가 형성되는 공조케이스(30); 상기 공조케이스(30) 내부에 구비되어 공기를 냉각하는 증발기(41); 고온의 냉각수가 유동되어 공기를 가열하는 히터코어(42), 및 상기 공기 흐름 방향으로 상기 히터코어(42) 후측에 구비되는 PTC 히터(43);를 포함한다.
이 때, 상기 PTC 히터는 상기 히터코어와 일정간격을 유지하도록 구비되는데, 그만큼 공조케이스 내부의 공간을 차지하므로 공간 효율성을 저해할 수 있다.
또한, 공기의 압력강하를 방지하고, 원가 절감 등을 위하여 높이방향으로 PTC 히터가 히터코어의 중앙 영역에 위치되는 경우가 많아 PTC 히터가 위치되지 않는 상측 및 하측 영역을 통과한 공기는 적절하게 가열되지 못한 상태로 이동됨으로써 난방 성능이 저하될 수밖에 없는 문제점이 있다.
(적절하게 가열되지 못한 상태로 이동되는 공기의 흐름을 점선 화살표로 나타내었다.)
이에 따라, 공기와 직접 열 교환되되, 열교환 성능을 보다 높여 난방 성능을 보다 향상할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 제어가 용이하며, 과열에 의한 문제점을 미연에 방재하여 안전성을 보다 높일 수 있는 히터의 개발이 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허1) 일본공개특허 2009-255739(발명의 명칭 : 차량용 공조 장치, 공개일 : 2009.11.05)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기 흐름방향에 수직하게 위치되는 판 형태의 제1지지부(및 제2지지부)를 이용하여 발열부를 형성함으로써 제조가 용이하면서도 두께를 줄일 수 있어 소형화가 가능하며, 열교환 성능을 보다 높여 난방 성능을 향상할 수 있는 차량용 히터를 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 히터(1000)는 공기 흐름방향에 수직하게 위치되는 판 형태로, 제1발열영역(A110)과, 일정 영역이 중공되는 복수개의 제1중공부(101)가 형성된 제1공기유동영역(A120)을 포함하는 제1지지부(100); 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 형성되어 발열하는 발열부(200); 및 상기 제1지지부(100) 및 발열부(200)의 일측 단부를 지지하고 고정하는 하우징(400); 을 포함한다.
또한, 상기 차량용 히터(1000)는 상기 제1지지부(100) 및 발열부(200)가 모듈 형태로 형성되며, 높이방향으로 복수가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제1지지부(100)는 상기 제1발열영역(A110) 및 제1공기유동영역(A120)이 높이방향으로 복수가 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 차량용 히터(1000)는 상기 제1지지부(100)와 함께 상기 발열부(200)의 양측 면을 지지하도록, 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 대응되는 제2발열영역(A310)과, 상기 제2발열영역(A310)에 인접하여 일정 영역이 중공되는 복수개의 제2중공부(301)가 형성되며 상기 제1지지부(100)의 제1공기유동영역(A120)에 대응되는 제2공기유동영역(S320)을 포함하는 제2지지부(300)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 히터(1000)는 공기 이동방향으로 상기 제1중공부(101)의 중공 영역이, 상기 제2중공부(301)의 중공 영역과 일정 영역에서 서로 겹쳐지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)는 각각 상기 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)에 대응되는 일정 영역이 각각 절개되며, 절개된 영역이 꺾여 돌출되는 제1루버핀(102) 및 제2루버핀(302)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 발열부(200)는 탄소나노튜브(CANT, CARBON NANOCURIE)를 이용한 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 발열부(200)는 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 코팅될 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 발열부(200)는 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 형성되는 제1절연층(211)과, 상기 제1절연층(211)의 상측별 높이방향으로 양단부에 폭방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(212)과, 상기 제1절연층(211)의 상측별에 상기 전극(212)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(213)과, 상기 제1절연층(211)의 상측별 상기 전극(212) 및 탄소나노튜브 발열층(213)을 감싸도록 형성되는 보호층(214)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열부(200)는 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소자를 이용한 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 발열부(200)는 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소자를 포함하는 발열튜브(231)를 포함하며, 상기 발열튜브(231)가 열전도성 접착제를 이용하여 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 접합될 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 발열부(200)는 상기 발열튜브(231)와, 상기 발열튜브(231) 내부에 구비되며, 폭방향으로 다수개의 관통홀이 형성되는 가이드판(232)과, 상기 가이드판(232)의 관통홀에 구비되는 피티씨 소자(220)와, 상기 튜브 내부의 가이드판(232) 양측에 각각 배치되는 제1-1전극(233) 및 제1-2전극(234)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 형태로서, 상기 발열부(200)는 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소자(220)와, 상기 제1발열영역(A110) 및 제2발열영역(A310)에 대응되도록 형성되며 상기 피티씨 소자(220)가 안착되도록 중공되는 공간부(242)가 형성되는 절연지지체(241)와, 상기 피티씨 소자(220)에 전원을 인가하는 제2-1전극(245)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 발열부(200)는 상기 절연지지체(241)의 상기 제1발열영역(A110)에 대응되는 면이 상기 공간부(242) 측으로 단차지게 제1안착부(243)가 형성되며, 상기 제2-1전극(245)이 상기 절연지지체(241)의 제1안착부(243)에 안착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열부(200)는 상기 절연지지체(241)의 상기 제2발열영역(A310)에 대응되는 면이 상기 공간부(242) 측으로 단차지게 형성되는 제2안착부(244)가 형성되며, 상기 절연지지체(241)의 제2안착부(244)에 제2-2전극(246)이 더 안착되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 차량용 히터(1000)는 각각 상기 제1지지부(100)와 맞닿는 상기 발열부(200)의 일측 면에 제2-1절연층(247) 및 상기 제2지지부(230)와 맞닿는 상기 발열부(200)의 타측 면에 제2-2절연층(248)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 히터는 공기 흐름방향에 수직하게 위치되는 판 형태의 제1지지부(및 제2지지부)를 이용하여 발열부를 형성함으로써 제조가 용이하면서도 두께를 줄일 수 있어 소형화가 가능하며, 열교환 성능을 보다 높여 난방 성능을 향상할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 히터는 구성을 간소화하여, 제조성을 높이면서도 제1지지부(및 제2지지부)가 높이방향으로 일체로 형성가능하여 제조성을 보다 확보하거나, 제1지지부와 발열부(및 제2지지부)가 모듈 형태로 형성되는 경우에 높이방향의 변화에 따라 모듈의 개수를 조절하여 설계 변경이 용이하도록 하는 장점이 있다.
또, 본 발명의 차량용 히터는 제2지지부가 더 구비됨으로써 발열 영역을 보다 확보할 수 있으며, 제1지지부와 함께 발열부의 양측 면을 지지하여 구조적 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.
이 때, 본 발명의 차량용 히터는 제1지지부에 형성된 제1중공부와 제2지지부에 형성된 제2중공부가 공기 흐름 방향으로 일정 영역에서 서로 겹쳐지게 형성되어 공기 흐름을 난류화함으로써 공기의 열교환 성능을 향상할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 히터는 열교환 면적을 더욱 높이며, 공기를 안내가능한 제1루버핀 및 제2루버핀이 더 형성될 수 있어 열교환 성능을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명의 차량용 히터는 탄소나노튜브를 이용하여 발열부를 형성하는 경우에 제1지지부의 제1발열영역에 직접 코팅됨으로써 제조가 용이하며, 두께를 보다 줄일 수 있고, 제어가 용이하고, 과열에 의한 문제점을 미연에 방재하여 안전성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 차량용 히터는 피티씨 소자를 포함하는 발열튜브를 발열부로 이용하는 경우에, 가이드판, 피티씨 소자, 양극판 및 음극판을 포함하는 발열튜브를 제1지지부의 제1발열영역에 접합시켜 간단하게 제조가능하며, 제1지지부를 통해 충분히 발열되어 과열에 의한 문제점을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 히터는 피티씨 소자를 이용하되, 제2지지부를 접지 단자로서, 제2-1전극과, 절연지지체를 포함하는 간단한 형태로 제조가 용이한 장점이 있다.
도 1은 종래의 PTC 히터를 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 차량용 공조 장치를 나타낸 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 차량용 히터의 사시도, 및 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 히터의 다른 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 히터의 또 다른 사시도.
도 7은 상기 도 6에 도시한 차량용 히터의 제1지지부, 발열부, 및 제2발열부 모듈을 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 히터의 제1지지부, 발열부, 및 제2발열부 모듈의 다양한 예를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 차량용 히터의 발열부 일예를 나타낸 도면(CNT)
도 10은 본 발명에 따른 차량용 히터의 발열부 다른 예를 나타낸 도면(PTC)
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 차량용 히터의 분해사시도, 및 단면도.
도 13은 본 발명에 따른 차량용 히터의 다른 단면도.
도 14는 본 발명에 따른 차량용 히터의 또 다른 단면도.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 차량용 히터의 또 다른 분해사시도 및 단면도.
도 17은 본 발명에 따른 차량용 히터가 구비된 차량용 공조장치를 나타낸 개략도.
*부호의 설명*
1000 : 차량용 히터
100 : 제1지지부 101 : 제1중공부
102 : 제1루버핀
A110 : 제1발열영역 A120 : 제1공기유동영역
200 : 발열부
211 : 제1절연층 212 : 전극
213 : 탄소나노튜브 발열층 214 : 보호층
220 : 피티씨 소자
231 : 발열튜브 232 : 가이드판
223 : 제1-1전극 225 : 제1-2전극
241 : 절연지지체 242 : 공간부
243 : 제1안착부 244 : 제2안착부
245 : 제2-1전극 245a : 제1절곡부
246 : 제2-2전극 246a : 제2절곡부
247 : 제2-1절연층 248 : 제2-2절연층
300 : 제2지지부 301 : 제2중공부
302 : 제2루버핀
A310 : 제2발열영역 A320 : 제2공기유동영역
400 : 하우징
500 : 공조케이스
510 : 플로어 벤트 510d : 플로어 벤트 도어
520 : 디프로스트 벤트 520d : 디프로스트 벤트 도어
530 : 페이스 벤트 530d : 페이스 벤트 도어
600 : 템프도어
700 : 증발기
2000 : 히터코어
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 차량용 히터(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 차량용 히터(1000)는 유동되는 유체(공기)와 열교환되어 가열하는 수단으로서, 제1지지부(100), 발열부(200), 및 하우징(400)을 포함하여 형성된다.
상기 제1지지부(100)는 판 형태로, 공기 흐름방향에 수직하게 위치되며, 제1발열영역(A110)과, 제1공기유동영역(A120)을 포함하여 형성된다.
본 발명에서 공기 흐름방향을 도 3에 화살표로, 표시하였으며, 이는 두께방향과 동일한 의미로 정의한다.
즉, 상기 제1지지부(100)는 일정 영역은 상기 발열부(200)가 위치되는 영역인 제1발열영역(A110)을 형성하며, 나머지 영역은 공기가 유동되는 제1공기유동영역(A120)을 형성한다.
상기 제1공기유동영역(A120)은 상기 제1발열영역(A110)의 나머지 영역에 일정 영역이 중공되는 복수개의 제1중공부(101)가 형성된 영역으로서, 상기 제1중공부(101)의 형태, 및 개수를 포함하여 상기 제1지지부(100)의 형태는 다양하게 형성될 수 있으며, 아래에서 다시 설명한다.
상기 발열부(200)는 발열이 이루어지는 구성으로서, 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 형성되며, 본 발명의 차량용 히터(1000)의 난방을 수행하는 구성이다.
상기 발열부(200)는 다양하게 형성될 수 있으며, 아래에서 다시 설명한다.
상기 하우징(400)은 상기 제1지지부(100) 및 발열부(200)의 일측 단부를 지지하고 고정하는 구성으로서, 상기 발열부(200)에 전원을 인가하기 위한 구성들이 내장된다.
본 발명의 차량용 히터(1000)는 간단한 형태를 갖는 판 형태의 제1지지부(100)를 이용함으로써 종래의 핀 형태를 이용하는 것에 비하여 구성을 보다 간소화할 수 있으며, 상기 제1발열영역(A110)에 발열부(200)가 구비됨으로써 전체 두께를 줄여 소형화가 가능한 장점이 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 형태는 하나의 제1지지부(100)가 하나의 제1발열영역(A110)과, 상기 제1발열영역(A110)의 양측에 복수개의 제1중공부(101)가 형성된 제1공기유동영역(A120)이 형성되며, 높이방향으로, 이와 같은 발열부(200)가 형성된 제1지지부(100)가 높이방향으로 4개 형성된 예를 나타내었다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 제1지지부(100)에 하나 이상의 제1발열영역(A110)이 형성될 수 있으며, 상기 제1공기유동영역(A120)의 제1중공부(101)의 형태를 포함하여 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
아울러, 본 발명의 차량용 히터(1000)는 상기 제1지지부(100)가 단일개로, 하나의 제1지지부(100)에 상기 제1발열영역(A110) 및 제1공기유동영역(A120)이 복수개 형성될 수 있다.
단일개의 제1지지부(100)가 형성된 예를 도 5 에 도시하였으며, 이 때, 도 5 는 제2지지부(300)가 더 형성된 예를 나타내었다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량용 히터(1000)는 상기 제1지지부(100)와 함께 상기 발열부(200)의 양측 면을 지지하는 제2지지부(300)가 더 구비될 수 있다.
상기 제2지지부(300)는 상기 제1지지부(100)와 동일하게 판형태로 형성되며, 제1발열영역(A110)에 대응되는 제2발열영역(A310)과, 제1공기유동영역(A120)에 대응되는 제2공기유동영역(S320)이 형성된다.
더욱 상세하게, 상기 제2지지부(300)는 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 대응되어 상기 발열부(200)를 지지하는 제2발열영역(A310)과, 상기 제2발열영역(A310)에 인접하여 일정 영역이 중공되는 복수개의 제2중공부(301)가 형성되며 상기 제1지지부(100)의 제1공기유동영역(A120)에 대응되는 제2공기유동영역(S320)을 포함한다.
이 때, 상기 제2지지부(300)는 도 5에 도시한 바와 같이, 전체 형태가 상기 제1지지부(100)와 동일하게 형성될 수도 있고, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 공기 유동을 조절할 수 있도록 제1지지부(100)의 제1중공부(101) 형태와 다른 제2중공부(301)가 형성될 수 있다.
상기 도 6 및 도 7에 도시한 형태는 상기 제1지지부(100)의 제1중공부(101) 및 제2지지부(300)의 제2중공부(301)가 폭방향으로 일정 각도 경사지게 형성되되, 경사진 정도가 서로 차이가 있는 예를 나타낸 것으로서, 공기 흐름방향으로 상기 제1중공부(101)와 제2중공부(301)의 영역 중 일정 영역만 서로 대응되게(겹쳐지게) 형성된 예를 나타내었다.
즉, 도 6 및 도 7에 도시한 형태는 상기 제1지지부(100)의 제1중공부(101)를 통과한 공기 중 일부는 상기 제2지지부(300)의 제2중공부(301)를 통해 직접 배출되며, 나머지는 제2지지부(300)의 판 영역에 부딪혀 난류화된 후 배출된다.
도 6 및 도 7에 도시한 본 발명의 차량용 히터(1000)는 공기 흐름을 난류화하여 공기와 상기 발열부(200)와의 열교환 시간을 더욱 증대할 수 있으며, 이에 따라 열교환 성능을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 제2지지부(300)가 더 구비되는 형태에서, 상기 제2지지부(300)는 상기 제1지지부(100)가 전체에서 일체로 형성되는 경우에 동일하게 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1지지부(100)가 모듈 형태로 형성되는 경우에, 상기 제2지지부(300) 역시 상기 제1지지부(100)에 대응되는 크기로 형성되어 함께 모듈을 형성하는 것이 바람직하다. (도 6 및 도 7 참조)
도 8은 제1지지부(100), 발열부(200), 및 제2지지부(300)가 모듈 형태로 형성된 다양한 예를 나타낸 것으로서, 도 8 (A)는 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)가 모두 동일한 형태로 형성되며, 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)가 폭방향으로 일정 각도 경사지게 형성된 예를 나타내었다.
도 8 (B)는 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)가 유사한 형태를 갖되, 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)가 일정 영역에서만 겹쳐지게 형성된 예를 나타내었으며, 도 8 (C)는 상기 도 8 (A)에 도시한 형태와 동일하되, 제1지지부(100)의 제1중공부(101)에 제1루버핀(102)이, 제2지지부(300)의 제2중공부(301)에 제2루버핀(302)이 형성된 예를 나타내었다.
상기 제1루버핀(102) 및 제2루버핀(302)은 상기 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)에 대응되는 일정 영역이 각각 절개되며, 절개된 영역이 꺾여 돌출된 부분이다.
즉, 상기 제1루버핀(102) 및 제2루버핀(302)은 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)에 일체로 형성되는 구성으로, 각각 상기 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)로부터 연장된 형태를 갖는다.
상기 제1루버핀(102) 및 제2루버핀(302)의 형성은 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)를 형성하기 위한 공정에서, 특정 부분을 제외한 나머지 부분만 절개되며, 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)에 연결되는 특정 부분을 꺾는 공정만 추가함으로써 간단하게 형성될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 차량용 히터(1000)는 상기 제1루버핀(102) 및 제2루버핀(302)은 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)를 형성하기 위하여 제거되었던 영역을 이용하여 형성함으로써, 간단한 방법으로 제조 가능하며, 공기와의 접촉 면적을 보다 증대할 수 있으며, 이에 따라 전체 열교환 성능을 향상할 수 있다.
도 8 (C)에서, 상기 제1지지부(100)의 제1루버핀(102)이 두께방향으로 도면 후측으로 돌출되며, 상기 제2지지부(300)의 제2루버핀(302)이 두께방향으로 도면 전측으로 돌출되는 예를 나타내었다.
본 발명의 차량용 히터(1000)는 이에 한정되지 않으며, 상기 제1루버핀(102) 및 제2루버핀(302)은 동일한 방향으로 돌출될 수 있으며, 이 때, 돌출된 방향은 공기흐름방향과 나란하게 상기 열교환기와의 결합 반대방향으로 꺾이도록 형성될 수도 있다.
상기 발열부(200)는 다양한 방법으로 발열되는 형태가 이용될 수 있으며, 구체적인 실시예로서, 도 9에 도시한 바와 같이, 탄소나노튜브가 이용될 수 있으며, 도 10 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 피티씨 소자(220)가 이용될 수 있다.
도 9를 참조로 탄소나노튜브를 이용한 발열부(200)를 설명하면, 탄소나노튜브를 이용하기 위한 구성들이 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 직접 코팅형성될 수 있다.
더욱 상세하게, 탄소나노튜브를 이용한 발열부(200)는 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 형성되는 제1절연층(211)과, 상기 제1절연층(211)의 상측면 높이방향으로 양단부에 폭방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(212)과, 상기 제1절연층(211)의 상측면에 상기 전극(212)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(213)과, 상기 제1절연층(211)의 상측면에 상기 전극(212) 및 탄소나노튜브 발열층(213)을 감싸도록 형성되는 보호층(214)을 포함하여 형성된다.
상기 도 9에 도시한 형태에서, 탄소나노튜브를 이용하기 위한 구성들이 제1지지부(100)에 직접 코팅됨으로써 충분한 내구성을 확보할 수 있으며, 제조성을 보다 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 9에 도시한 본 발명의 차량용 히터(1000)는 상기 제1지지부(100) 및 발열부(200)를 포함하는 형태를 나타내었으며, 추가적으로 상기 제2지지부(300)가 더 구비될 수 있다.
도 10내지 도 16은 피티씨 소자(220)를 이용한 발열부(200)의 다양한 실시예들을 나타낸 도면으로서, 도 10은 피티씨 소자(220)를 포함하는 발열튜브(231)를 이용한 형태를 나타내며, 도 11 내지 도 16은 상기 발열튜브(231)가 이용되지 않는 형태를 나타내었다.
도 10을 참조로 피티씨 소자(220)를 포함하는 발열튜브(231)를 이용한 발열부(200)를 설명한다.
상기 도 10에 도시한 발열부(200)는 상기 발열튜브(231)가 열전도성 접착제를 이용하여 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 접합될 수 있다.
이 때, 상기 발열부(200)는 발열튜브(231)와, 상기 발열튜브(231) 내부에 구비되며, 폭방향으로 다수개의 관통홀이 형성되는 가이드판(232)과, 상기 가이드판(232)의 관통홀에 구비되는 피티씨 소자(220)와, 상기 튜브 내부의 가이드판(232) 양측에 각각 배치되는 제1-1전극(233) 및 제1-2전극(234)을 포함하여 형성된다.
도 10은 발열부(200)를 나타내었으며, 본 발명의 차량용 히터(1000)는 상기 제1지지부(100)가 구비된 형태와, 상기 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)가 구비된 형태 모두에 적용될 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시한 발열부(200)는 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110) 및 제2지지부(230)의 제2발열영역(A310)에 구비된다.
이 때, 상기 발열부(200)는 피티씨 소자(220)와, 절연지지체(241)와, 제2-1전극(245)을 포함하여 형성된다.
상기 절연지지체(241)는 상기 발열부(200)를 형성하는 기본 몸체로서, 양측 면의 일정 영역이 각각 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110) 및 제2지지부(300)의 제2발열영역(A310)과 맞닿는다.
상기 절연지지체(241)는 상기 피티씨 소자(220)가 안착되도록 중공되는 공간부(242)가 형성된다.
상기 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같은 발열부(200)는 제2지지부(300)를 접지 단자로서 피티씨 소자(220)와 직접 맞닿게 형성된 것으로서, 안정성이 확보된 상태에서 실시가능한 예이다.
또한, 본 발명의 차량용 히터(1000)는 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 대응되는 면이 상기 공간부(242) 측으로 단차지게 형성되어 상기 제2-1전극(245)이 안착되는 제1안착부(243)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 절연지지체(241)는 일측 면이 상기 제2-1전극(245)과 함께 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 맞닿으며, 타측 면이 상기 피티씨 소자(220)와 함께 제2지지부(300)의 제2발열영역(A310)에 맞닿는다.
이를 위하여, 상기 발열부(200)는 제2-1전극(245)의 형성 두께와 상기 제1안착부(243)의 깊이가 서로 대응되며, 상기 공간부(242)의 형성 높이가 상기 피티씨 소자(220)의 두께가 서로 대응되도록 형성된다.
도 13은 본 발명의 차량용 히터(1000)의 다른 발열부(200)가 형성된 예를 나타낸 것으로서, 상기 발열부(200)의 상기 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)와 맞닿는 양측면에 각각 제2-1절연층(247) 및 제2-2절연층(248)이 더 형성된 예를 나타내었다.
도 14는 본 발명명의 차량용 히터(1000)의 또 다른 발열부(200)가 형성된 예를 나타낸 것으로서, 상기 절연지지체(241)의 상기 제2발열영역(A310)에 대응되는 면이 상기 공간부(242) 측으로 단차지게 형성되는 제2안착부(244)가 형성되며, 상기 절연지지체(241)의 제2안착부(244)에 제2-2전극(246)이 더 안착되는 예를 나타내었다.
상기 제2-2전극(246)이 구비되는 경우에, 상기 절연지지체(241)의 다른 면이 제2-2전극(246)과 함께 제2지지부(300)의 제2발열영역(S310)에 맞닿도록, 상기 제2-2전극(246)의 형성 두께와 상기 제2안착부(244)의 깊이가 서로 대응되도록 형성된다.
상기 제2-1전극(245) 및 제2-2전극(246)이 구비되는 경우에, 상기 하우징(400) 내부에서의 전기적 접속이 용이하도록 각각 다른 방향으로 절곡되는 제1절곡부(245a) 및 제2절곡부(246a)가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 절연지지체(241)는 상기 제1절곡부(245a)가 형성된 제2-1전극(245) 및 제2절곡부(246a)가 형성된 제2-2전극(246)을 지지가능한 형태로 형성된다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 차량용 히터(1000)의 또 다른 예를 나타낸 분해사시도 및 단면도로서, 도 14에 도시한 형태의 발열부(200)의 상기 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)와 맞닿는 면에 각각 제2-1절연층(247) 및 제2-2절연층(248)이 더 형성된 예를 나타내었다.
또한, 상기 제2-1전극(245) 및 제2-2전극(246)이 함께 구비되는 경우에, 상기 제2-1전극(245)의 단부인 제1절곡부(245a) 및 상기 제2-2전극(246)의 단부인 제2절곡부(246a)는 서로 다른 방향으로 단차지게 형성되어 전원연결이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
이 때, 도 11, 및 도 15는 상기 제1지지부(100)의 제1중공부(101) 및 제2지지부(300)의 제2중공부(301)는 각각 일정 각도 경사지게 형성되되, 경사진 정도가 서로 차이가 있는 예를 나타낸 것으로서, 공기 흐름방향(도면에 표시한 폭방향)으로 상기 제1중공부(101)와 제2중공부(301)의 영역 중 일정 영역만 서로 대응되게(겹쳐지게) 형성된 예를 나타내었다.
도 11 내지 도 16에 도시한 발열부(200)는 발열튜브(231)를 이용하지 않는 형태로서, 발열부의 두께(S200)를 도 10에 도시한 발열부(200)에 비해 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 발명의 차량용 히터(1000)는 폭방향(공기 흐름방향으로)으로 두께를 줄일 수 있으며, 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)를 이용함으로써 구성을 간소화하고, 중량을 저감할 수 있는 장점이 있다.
도 17은 본 발명의 차량용 히터(1000)를 이용한 공조 장치이다.
도 17에 도시한 차량용 공조 장치는 각각의 도어(510d, 520d, 530d)에 의해 개도가 조절되는 플로어 벤트(510), 디프로스트 벤트(520) 및 페이스 벤트(530)가 형성되는 공조케이스(500); 상기 공조케이스(500) 내부에 구비되어 공기를 냉각하는 증발기(700); 상기 공조케이스(500) 내부에 구비되어 공기를 가열하는 히터코어(2000); 및 냉기통로 및 온기통로의 개도를 조절하는 템프도어(600)를 포함하되, 상기 히터코어(2000) 후측에 본 발명의 차량용 히터(1000)가 구비되는 예를 나타내었다.
본 발명의 차량용 히터(1000)가 히터코어(2000)와 함께 공기를 난방할 경우, 난방 성능을 보다 확보할 수 있으며, 소형화가 가능한 장점이 있다.
다시 말해, 본 발명의 차량용 히터(1000)는 공기 흐름방향에 수직하게 위치되는 판 형태의 제1지지부(100)(및 제2지지부(300))를 이용하여 발열부(200)를 형성함으로써 제조가 용이하면서도 두께를 줄일 수 있어 소형화가 가능하며, 열교환 성능을 보다 높여 난방 성능을 향상할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (16)

  1. 공기 흐름방향에 수직하게 위치되는 판 형태로, 제1발열영역(A110)과, 일정 영역이 중공되는 복수개의 제1중공부(101)가 형성된 제1공기유동영역(A120)을 포함하는 제1지지부(100);
    상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 형성되어 발열하는 발열부(200); 및
    상기 제1지지부(100) 및 발열부(200)의 일측 단부를 지지하고 고정하는 하우징(400); 을 포함하는 차량용 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 히터(1000)는
    상기 제1지지부(100) 및 발열부(200)가 모듈 형태로 형성되며, 높이방향으로 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지부(100)는 상기 제1발열영역(A110) 및 제1공기유동영역(A120)이 높이방향으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 히터(1000)는
    상기 제1지지부(100)와 함께 상기 발열부(200)의 양측 면을 지지하도록,
    상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 대응되는 제2발열영역(A310)과, 상기 제2발열영역(A310)에 인접하여 일정 영역이 중공되는 복수개의 제2중공부(301)가 형성되며 상기 제1지지부(100)의 제1공기유동영역(A120)에 대응되는 제2공기유동영역(S320)을 포함하는 제2지지부(300)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차량용 히터(1000)는 공기 이동방향으로 상기 제1중공부(101)의 중공 영역이, 상기 제2중공부(301)의 중공 영역과 일정 영역에서 서로 겹쳐지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1지지부(100) 및 제2지지부(300)는 각각
    상기 제1중공부(101) 및 제2중공부(301)에 대응되는 일정 영역이 각각 절개되며, 절개된 영역이 꺾여 돌출되는 제1루버핀(102) 및 제2루버핀(302)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열부(200)는 탄소나노튜브(CNT, CARBON NANOTUBE)를 이용한 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발열부(200)는 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 코팅되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발열부(200)는
    상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 형성되는 제1절연층(211)과,
    상기 제1절연층(211)의 상측면 높이방향으로 양단부에 폭방향으로 길게 형성되는 한 쌍의 전극(212)과,
    상기 제1절연층(211)의 상측면에 상기 전극(212)과 통전되도록 형성되는 탄소나노튜브 발열층(213)과,
    상기 제1절연층(211)의 상측면에 상기 전극(212) 및 탄소나노튜브 발열층(213)을 감싸도록 형성되는 보호층(214)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  10. 제1항 내지 제6항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열부(200)는 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소자를 이용한 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발열부(200)는 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소자를 포함하는 발열튜브(231)를 포함하며, 상기 발열튜브(231)가 열전도성 접착제를 이용하여 상기 제1지지부(100)의 제1발열영역(A110)에 접합되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발열부(200)는
    상기 발열튜브(231)와,
    상기 발열튜브(231) 내부에 구비되며, 폭방향으로 다수개의 관통홀이 형성되는 가이드판(232)과,
    상기 가이드판(232)의 관통홀에 구비되는 피티씨 소자(220)와,
    상기 튜브 내부의 가이드판(232) 양측에 각각 배치되는 제1-1전극(233) 및 제1-2전극(234)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 발열부(200)는
    피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient) 소자(220)와,
    상기 제1발열영역(A110) 및 제2발열영역(A310)에 대응되도록 형성되며 상기 피티씨 소자(220)가 안착되도록 중공되는 공간부(242)가 형성되는 절연지지체(241)와,
    상기 피티씨 소자(220)에 전원을 인가하는 제2-1전극(245)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발열부(200)는
    상기 절연지지체(241)의 상기 제1발열영역(A110)에 대응되는 면이 상기 공간부(242) 측으로 단차지게 제1안착부(243)가 형성되며,
    상기 제2-1전극(245)이 상기 절연지지체(241)의 제1안착부(243)에 안착되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발열부(200)는
    상기 절연지지체(241)의 상기 제2발열영역(A310)에 대응되는 면이 상기 공간부(242) 측으로 단차지게 형성되는 제2안착부(244)가 형성되며,
    상기 절연지지체(241)의 제2안착부(244)에 제2-2전극(246)이 더 안착되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 차량용 히터(1000)는
    각각 상기 제1지지부(100)와 맞닿는 상기 발열부(200)의 일측 면에 제2-1절연층(247) 및 상기 제2지지부(230)와 맞닿는 상기 발열부(200)의 타측 면에 제2-2절연층(248)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 히터.
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