KR200303819Y1 - 차량용 냉각수의 예열장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 정특성 서미스터인 PTC 소자의 발열을 이용한 차량용 냉각수의 예열장치에 관한 것으로,

하부가 개방되고, 양단에 냉각수 입구 및 출구가 각각 형성된 케이스와;

하면으로부터 상부로 연장되는 소자삽입홈이 형성되고, 상기 케이스의 하부로 삽입결합되어 케이스의 하부를 밀폐하는 방열판과;

상기 소자삽입홈에 삽입되어 방열판 내부에서 서로 대향되어 배치되는 복수개의 PTC 소자와;

상기 소자삽입홈에 삽입되어 서로 대향하는 PTC 소자의 사이에 개재되는 복수개의 통전부재와;를 포함하여 구성되어,

하나의 방열판에 소자 및 통전부재가 삽입되는 구조를 가지므로 수밀성이 우수하고, 공정수 감소 및 부품 감소로 인하여 조립 작업효율 및 생산성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 소자삽입홈, 탄성부재, 절연지지체 등을 테이퍼 형상으로 구성하여 PTC 소자에 일정장력을 부여하여 지지함으로써, PTC 소자의 유격을 방지하여 회로 단락의 위험성을 방지할 수 있다.

Description

차량용 냉각수의 예열장치{Pre-Heater for cooling water in vehicle}

본 고안은, 정특성 서미스터인 PTC 소자의 발열을 이용한 차량용 냉각수의 예열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 PTC 소자를 방열판의 소자삽입홈을 통하여 방열판 내부에 안착시킴으로써, 장치구성을 단순하게 한 차량용 냉각수의 예열장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 난방은 엔진이나 열교환기에 의한 열을 이용하여 행해지고 있다. 그러나, 엔진의 열이 일정온도 이상으로 상승되기 전까지는 실질적인 난방이 이루어지지 못하므로, 차량의 초기난방을 위하여 보조난방장치로서 냉각수 예 열장치가 설치되는 경우가 많다. 이러한 보조난방장치는 일교차가 심한 날씨나 동절기의 초기난방에 유용하게 쓰일 수 있으며, 특히 동절기에 발생하는 차량 유리창의 성에제거를 위한 열을 공급하기도 한다. 최근에는, 차량의 연비향상 등 기술의 발전에 따라서 차량 난방에 쓸 수 있는 총 가용에너지가 감소하고 있으므로 보조난방장치의 중요성이 더욱 커지고 있다.

종래에는, 차량용 냉각수 예열장치의 발열체로서 니켈-크롬 와이어를 사용한 예가 있었으나, 와이어가 단선될 우려가 있어 내구성이 떨어질 뿐 아니라, 차량의 초기 시동 시에 냉각수가 공급되지 않은 상태에서 발열시킬 경우에는 과전류 발생및 과열로 인한 화재의 위험성이 있어서 문제가 많았다.

이러한 단점을 보강하기 위하여, 온도 상승에 따라 저항값이 증가하는 정특성 서미스터인 PTC 소자를 발열체로 채용함으로써, 화재의 위험성을 예방하려 한 냉각수 예열장치가 등장하였다.

도 1은, 본 고안자가 실용신안등록출원 제2002-32241호로 출원한 고안으로서, PTC 소자를 발열체로 채용한 차량용 냉각수 예열장치의 분해사시도이다.

도 1에 도시된 예열장치는, 복수개의 PTC 소자(30)와 전원과 연결되는 복수개의 통전부재(40)를 서로 대향하는 한 쌍의 방열판(20)의 사이에 개재시키고, 상기 방열판(20)을 서로 결합하여 PTC 소자(30)와 통전부재(40)를 고정시킨 다음, 이러한 방열판 결합체를 케이스(10) 하부로 삽입하고, 방열판의 절곡부(21)를 케이스 하부에 결합하여 케이스를 밀폐하는 구조로 되어 있었다.

그러나, 이러한 종래의 냉각수 예열장치는, 이하와 같은 문제점이 있었다.

첫째, 2개의 방열판(20)의 틈새로 냉각수가 침입하여 내부의 PTC 소자(30)가 손상될 가능성이 크기 때문에, 방열판 사이에 실링부재(41)를 설치할 필요가 있었다. 그러나, 실링부재(41)를 설치한다 하더라도, 방열판(20)을 2개로 분리하고 이를 결합하는 구조로는, 수밀성에 한계가 있다.

둘째, 방열판(20) 사이에 안착된 PTC 소자(30)가 치수의 공차로 인하여 방열판 내부공간에서 유격을 일으킬 가능성이 컸다. 이로 인하여, 통전부재(40)가 직접 방열판과 접하게 되면 회로 단락을 일으킬 가능성이 있었다.

셋째, 방열판(20)을 복수의 체결부재로 서로 결합하고 실링부재(41)를 설치하여여야 하는 등 장치 구성이 복잡하고 공수 증가로 인하여 조립 작업효율 및 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.

본 고안은 상기의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단한 장치구성으로도 복수의 PTC 소자를 용이하게 예열장치 내에 설치함과 동시에, 수밀성 및 조립효율이 우수한 차량용 냉각수의 예열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은, 종래의 차량용 냉각수 예열장치의 구성을 나타내는 분해사시도이고,

도 2는, 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 구성을 나타내는 분해사시도이고,

도 3은, 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 방열판의 단면도이고,

도 4는, 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 통전부재의 단면도이고,

도 5는, 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 탄성부재의 일례를 나타내는 단면도이고,

도 6은, 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 조립단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...케이스, 130...플랜지,

150...실링부재, 200...방열판,

210...방열부, 220...베이스부,

225...소자삽입홈, 225a...테이퍼부,

225b...수직단면부, 300...PTC 소자,

400...통전부재, 410...탄성부재,

420...지지단자, 500...연결단자,

S...절연지지체, TS...테이퍼 지지부,

VS...수직단면 지지부.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치는,

하부가 개방되고, 양단에 냉각수 입구 및 출구가 각각 형성된 케이스와;

하면으로부터 상부로 연장되는 소자삽입홈이 형성되고, 상기 케이스의 하부로 삽입결합되어 케이스의 하부를 밀폐하는 방열판과;

상기 소자삽입홈에 삽입되어 방열판 내부에서 서로 대향되어 배치되는 복수개의 PTC 소자와;

상기 소자삽입홈에 삽입되어 서로 대향하는 PTC 소자의 사이에 개재되는 복수개의 통전부재와;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 방열판은, 상기 케이스 하부 개방부의 테두리부에 결합되는 베이스부와, 방열면을 구비하고 상기 케이스의 하부 개방부로 삽입되는 방열부로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 통전부재는, 상기 소자삽입홈에 삽입되어 PTC 소자와 접촉하는탄성부재와, 상기 탄성부재에 결합되며 상기 소자삽입홈에 그 일부가 삽입되는 지지단자로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 소자삽입홈에 삽입되어 PTC 소자를 지지하는 절연지지체가, 상기 탄성부재와 지지단자의 결합부를 감싸며 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 PTC 소자의 형태에 대응하는 외곽형상을 가지며, 그 표면과 이면에는 규칙적으로 배열된 복수개의 돌출부와 상기 돌출부에 대응되는 복수개의 오목부가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 소자삽입홈은, 방열판의 상부방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼형상의 단면형상을 가지는 테이퍼부와, 상기 테이퍼부의 하부에 형성되며 수직의 단면형상을 가지는 수직단면부로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재의 표면과 이면에 배열된 돌출부의 돌출높이는, 상기 소자삽입홈의 테이퍼부의 경사각도에 대응하여 방열판 상부방향으로 갈수록 낮아지는 것이 좋다.

뿐만 아니라, 상기 절연지지체도, 상기 소자삽입홈의 테이퍼부의 경사각도에 대응하여 경사진 측면을 구비하는 테이퍼 지지부와, 상기 테이퍼 지지부의 하부에 형성되며 소자삽입홈의 수직단면부의 폭에 대응하는 폭을 가진 수직단면 지지부로 이루어진 것이 바람직하다.

한편, 상기 케이스와 방열판의 베이스부 사이에 실링부재가 개재되는 것이 좋다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 구성을 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 방열판의 단면도이고, 도 4는 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 통전부재의 단면도이고, 도 5는 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 탄성부재의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치의 조립단면도이다.

도 2를 참조하면, 실린더형의 케이스(100) 양측으로부터 냉각수관과 연결되는 입수관 및 배수관이 돌출 형성되어 있다. 상기 입수관 및 배수관의 단부에는, 입구(110) 및 출구(120)가 각각 형성되어 있다. 케이스(100)의 상부에는 차량 본체에 결합하기 위한 결합부(140)가 형성되어 있으며, 케이스(100) 하부는 개방되어 있다. 또한, 케이스 하부 개방부의 테두리부에는 플랜지(130)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 케이스(100)의 상단 양측부에 완만한 각도의 경사곡면을 형성하여 케이스 내부의 냉각수가 보다 원활하게 흘러갈 수 있도록 되어 있다.

상기 케이스(100) 하부 개방부에는, 방열판(200)이 삽입결합되어 케이스(100)의 하부를 밀폐하게 된다. 상기 방열판(200)은 그 하면으로부터 상부로 연장되는 소자삽입홈(225)을 구비하여, 발열체인 복수개의 PTC 소자(300)가 삽입될 수 있다.

방열판(200)은 케이스 하부 개방부 내로 삽입되는 방열부(210)와, 케이스 하부 개방부의 플랜지(130)에 결합되는 베이스부(220)로 구성된다. 방열부(210)의 양측면은 방열면(211)으로서, 그 표면에는 주름 형상의 굴곡이 형성되어 있는데, 이는 방열 표면적을 크게 하여 방열효율을 좋게 하기 위함이다. 또한, 상기 방열부(210)로부터 연장되는 베이스부(220)에는, 케이스의 플랜지(130)에 체결부재에 의하여 결합될 수 있도록 체결공이 형성되어 있다.

PTC 소자(300)는 상기 방열판의 소자삽입홈(225)에 서로 대향하여 복수개 배치되며, 상기 대향하는 PTC 소자(300)의 사이에는 통전부재(400)가 삽입설치된다.

상기 통전부재(400)는, PTC 소자(300)와 접하는 탄성부재(410)와, 상기 탄성부재(410)의 단부에 결합되며 그 일부가 상기 소자삽입홈(225)에 삽입되는 지지단자(420)로 구성된다.

상기 탄성부재(410)는 PTC 소자(300)에 직접 접촉하여 전원으로부터의 전류를 전달하므로, PTC 소자(300)의 형태에 대응하는 외곽형상을 가질 필요가 있으며, 본 실시예에서는 장방형으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 탄성부재(410)의 표면과 이면에 규칙적으로 배열된 복수개의 돌출부와 상기 돌출부에 대응되는 복수개의 오목부가 각각 형성되어 있다. 이와 같이, 돌출부 및 오목부를 탄성부재(410)에 형성시키면, 탄성부재(410)를 방열판(200)에 조립할 때, 치수오차로 인하여 접촉불량이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 돌출부 및 오목부는 치수오차가 있더라도 탄성부재(410)와 PTC 소자(300)와의 접촉을 안정적으로 유지하는 역할을 한다. 다만, 접촉안정성을 위하여, 상기 돌출부 및 오목부는 규칙적으로 균일하게 배열되는 것이 좋다.

상기 탄성부재(410)는 지지단자(420)의 단부에 돌기를 형성하여 그 돌기와 탄성부재(410)의 단부를 압착용접하는 등의 방식에 의하여 결합할 수 있다. 또한,상기 소자삽입홈(225)에 삽입되어 PTC 소자(300)를 지지하는 절연지지체(S)가, 상기 탄성부재(410)와 지지단자(420)의 결합부를 감싸며 결합함으로써, 지지단자(420)와 방열판(200)이 직접 접촉하여 회로 단락이 생길 위험성을 방지하고 있다.

한편, 상기 지지단자 (420)는 전원에 연결된 와이어 링이 결합되는 연결단자(500)와 결합된다. 상기 지지단자(420)는, 탄성부재(410)가 연결단자(500)로부터 과도한 힘을 받지 않도록 연결단자(500)를 지지하는 일종의 완충재 역할을 한다.

상기 소자삽입홈(225)은, 그 단면형상이 수직의 단면부를 가지도록 구성할 수도 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 방열판(200)의 상부방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼형상의 단면형상을 가지는 테이퍼부(225a)와, 상기 테이퍼부의 하부에 형성되며 수직의 단면형상을 가지는 수직단면부(225b)의 2단부로 구성할 수도 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(410)의 표면과 이면에 배열된 돌출부의 돌출높이를, 일정하게 하거나, 상기 소자삽입홈의 테이퍼부(225a)의 경사각도에 대응하여 방열판(200) 상부방향으로 갈수록 낮아지게 구성할 수도 있다. 특히, 후자와 같이 돌출높이를 구성하면, PTC 소자(300)를 상기 소자삽입홈(225)의 내면에 일정각도로 기울여서 배치하고 이를 탄성부재(410)에 의하여 일정장력을 부여하여 지지할 수 있으므로, PTC 소자의 내부유격을 방지할 수 있게 된다. 더욱 바람직하게는, 탄성부재(410)의 단면 자체를 테이퍼 형상으로 하는 것이 좋다.

뿐만 아니라, 도 4와 같이, 상기 절연지지체(S)도, 상기 소자삽입홈의 테이퍼부(225a)의 경사각도에 대응하여 경사진 측면을 구비하는 테이퍼 지지부(TS)와, 상기 테이퍼 지지부의 하부에 형성되며 소자삽입홈의 수직단면부(225b)의 폭에 대응하는 폭을 가진 수직단면 지지부(VS)로 구성하면, 대향하는 PTC 소자(300)를 지지함과 동시에 그 사이에 탄성부재(410)를 위치시키면서 절연지지체(S)를 끼워넣음으로써, 확실하게 PTC 소자를 방열판 내부에 고정할 수 있게 된다.

본 고안은 또한, 냉각수의 실링을 위하여 상기 방열판의 베이스부(220)와, 케이스하부의 플랜지(130) 사이에 실링부재(150)를 추가적으로 포함할 수 있다. 이를 위하여, 상기 케이스 하단의 플랜지부(130) 저면의 테두리를 따라서, 실링부재 삽입홈을 형성할 수 있다(도 2 참조).

이상과 같이, 본 고안에 따른 냉각수 예열장치에 의하면 조립작업이 매우 간단하면서도, 냉각수의 침입 및 누출을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

즉, PTC 소자(300)를 베이스부(220)의 소자삽입홈(225)에 끼워넣고, 통전부재(400)의 탄성부재(410)가 대향하는 PTC 소자(300)의 사이에 오도록 위치시킨 뒤 절연지지체(S)를 소자삽입홈의 수직단면부(225b)에 끼워넣으면, PTC 소자(300)가 방열판의 소자삽입홈(225) 내벽에 일정각도로 기울어져 안착됨과 동시에, 통전부재도 방열판(200)에 고정되게 된다. 그 후, 연결단자(500)를 지지단자(420)의 단부에 결합시키고, 상기 방열판을 체결부재에 의하여 케이스(100)에 결합시킴으로써, 조립작업을 간단하게 마칠 수 있다(도 6 참조). 필요하다면, 케이스(100)의 외부로 노출된 지지단자(410)와 연결단자(500)를 감싸는 하우징(미도시)을 설치할 수도 있다.

상기 예열장치는, 케이스(100) 상부에 형성된 결합부(140) 중앙의 체결공을 이용하여 자동차 본체에 체결부재로 고정된다. 한편, 상기 각각의 연결단자(500)는 와이어 링을 통하여 차량의 전기제어부에 의하여 제어되는 전원에 연결되어 있으므로, 전기제어부의 지시에 따라 복수개의 PTC 소자(300) 중에서 일부만을 선택하여 발열시킬 수 있도록 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 차량용 냉각수 예열장치는, 하나의 방열판에 소자 및 통전부재가 삽입되는 구조를 가지므로 수밀성이 우수하다는 장점이 있다.

또한, 소자삽입홈, 탄성부재, 절연지지체 등을 테이퍼 형상으로 구성하여 PTC 소자에 일정장력을 부여하여 지지함으로써, PTC 소자의 유격을 방지하여 회로 단락의 위험성을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 2개의 방열판을 결합하는 등의 공정이 필요없고, 방열판 사이에 실링부재를 개재하거나 이를 결합하기 위한 체결부재 등이 필요없으므로, 공정수 감소 및 부품 감소로 인하여 조립 작업효율 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 하부가 개방되고, 양단에 냉각수 입구(110) 및 출구(120)가 각각 형성된 케이스(100)와;

   하면으로부터 상부로 연장되는 소자삽입홈(225)이 형성되고, 상기 케이스(100)의 하부로 삽입결합되어 케이스(100)의 하부를 밀폐하는 방열판(200)과;

   상기 소자삽입홈(225)에 삽입되어 방열판(200) 내부에서 서로 대향되어 배치되는 복수개의 PTC 소자(300)와;

   상기 소자삽입홈(225)에 삽입되어 서로 대향하는 PTC 소자(100)의 사이에 개재되는 복수개의 통전부재(400)와;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방열판(200)은, 상기 케이스 하부 개방부의 테두리부(130)에 결합되는베이스부(220)와, 방열면(211)을 구비하고 상기 케이스(100)의 하부 개방부로 삽입되는 방열부(210)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 통전부재(400)는, 상기 소자삽입홈(225)에 삽입되어 PTC 소자(300)와접촉하는 탄성부재(410)와, 상기 탄성부재(410)에 결합되며 상기 소자삽입홈(225)에 그 일부가 삽입되는 지지단자(420)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 소자삽입홈(225)에 삽입되어 PTC 소자(300)를 지지하는 절연지지체(S)가, 상기 탄성부재(410)와 지지단자(420)의 결합부를 감싸며 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 탄성부재(410)는 상기 PTC 소자(300)의 형태에 대응하는 외곽형상을 가지며, 그 표면과 이면에는 규칙적으로 배열된 복수개의 돌출부와 상기 돌출부에 대응되는 복수개의 오목부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 소자삽입홈(225)은, 방열판(200)의 상부방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼형상의 단면형상을 가지는 테이퍼부(225a)와, 상기 테이퍼부의 하부에 형성되며 수직의 단면형상을 가지는 수직단면부(225b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 탄성부재(410)의 표면과 이면에 배열된 돌출부의 돌출높이는, 상기 소자삽입홈(225)의 테이퍼부(225a)의 경사각도에 대응하여 방열판(200) 상부방향으로 갈수록 낮아지는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 절연지지체(S)는, 상기 소자삽입홈(225)의 테이퍼부(225a)의 경사각도에 대응하여 경사진 측면을 구비하는 테이퍼 지지부(TS)와, 상기 테이퍼 지지부(TS)의 하부에 형성되며 소자삽입홈(225)의 수직단면부(225b)의 폭에 대응하는 폭을 가진 수직단면 지지부(VS)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.
9. 제2항에 있어서,

   상기 케이스(100)와 방열판(200)의 베이스부(220) 사이에 실링부재(150)가 개재되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치
10. 제3항에 있어서,

    상기 지지단자(420)에 전원과 연결되는 연결단자(500)가 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수의 예열장치.