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KR20100112035A - 차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체 - Google Patents

차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체 Download PDF

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KR20100112035A
KR20100112035A KR1020090030568A KR20090030568A KR20100112035A KR 20100112035 A KR20100112035 A KR 20100112035A KR 1020090030568 A KR1020090030568 A KR 1020090030568A KR 20090030568 A KR20090030568 A KR 20090030568A KR 20100112035 A KR20100112035 A KR 20100112035A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit board
terminal
heat
housing
electric heating
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020090030568A
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English (en)
Inventor
성낙섭
김윤성
Original Assignee
현대자동차주식회사
주식회사 두원공조
기아자동차주식회사
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
Application filed by 현대자동차주식회사, 주식회사 두원공조, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020090030568A priority Critical patent/KR20100112035A/ko
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Abstract

발생 열을 효과적으로 방출하기 위한 차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체가 소개된다. 차량용 전기가열장치는, 히트 로드 조립체와, 히트 로드 조립체에 나란하게 배치되는 음극단자와, 히트 로드 조립체를 전기적으로 제어하는 전자제어조립체를 포함하여 구성되되, 전자제어조립체는 개구에 복수의 단자소켓이 배열되는 하우징과, 하우징에 내장되는 회로기판과, 회로기판과 전기적으로 연결되는 전자소자와, 하우징에서 노출되도록 개구에 삽입되는 냉각핀이 구비되고 전자소자를 개재하여 회로기판과 결합되는 히트싱크를 포함하여 구성된다.
회로기판, 트랜지스터, 히트싱크, 절연패드

Description

차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체{PTC HEATER FOR VEHICLES AND ELECTRONIC CONTROL ASSEMBLY THEREOF}
본 발명은 PTC소자를 통해 차량 실내 공기를 예열하는 차량용 전기가열장치에 관한 것으로, 특히, 전자제어조립체의 발생 열을 효과적으로 방출할 수 있는 차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진 열에 의해 가열된 냉각수의 열에너지를 이용한 차량용 히터장치가 설치되어 있다. 이 차량용 히터장치는 엔진열을 이용하므로, 차량 시동 후 엔진이 작동되어 일정 시간이 흐른 후에야 실내 난방이 가능하다는 단점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, PTC소자를 이용한 차량용 전기가열장치가 제안되고 있다. 이 차량용 전기가열장치와 관련된 종래기술로는, 종래 차량용 전기가열장치(대한민국 등록특허공보: 제0454020호)가 참조될 수 있을 것이다.
도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 종래 차량용 전기가열장치(1)는 적층된 다수의 가열요소들(2)로 구성된 가열블록과, 가열블록을 둘러싸며 지지하는 프레임으로 구성된다. 이 프레임은 대향 배치된 수평 바(4,5)와, 수평 바(4,5)에 직각으 로 배열되어 대향 배치되는 수직 바(3)로 구성되며, 각각의 가열요소(2)는 PTC 소자를 포함한다.
수평바(5)는 상자형으로 구성되고, 수평바(5)의 개구부에는 가열요소(2)의 열출력을 제어하는 제어장치가 결합된다. 이 제어장치는 회로기판(10)과, 회로기판(10) 상에 설치되는 전원 전자부품(11)과 전도성 레일(13) 등으로 구성된다. 그리고 차량용 전기가열장치(1)는 전원으로부터 2개의 연결핀(8)을 경유하여 전도성 레일(13)을 통해 전류가 제어장치로 공급되도록 한다.
예컨대, 전원이 연결되어 차량용 전기가열장치(1)가 작동되면, 전원 전자부품(11)에도 전원이 공급되어 많은 열이 발생되는데, 이렇게 발생된 열을 방출하기 위해, 수평 바(5)에는 다수의 개구창(7)이 형성되고, 이 개구창(7) 주변에는 전원 전자부품(11)과 연결되는 냉각요소(6)가 배열된다.
그러나 종래 기술의 경우 냉각요소(6)가 냉각핀 형태로 되어 있을 뿐이기 때문에 냉각효과가 낮고, 가열요소(2)의 길이방향 양단으로부터 수평 바(4,5)가 각각 조립되는 방식이므로 이들 간에 조립구조가 견고하지 못하며, 다수의 양극(+)단자와 주변 부품이 서로 조밀하게 위치하고 있으므로, 이들 간에 쇼트 가능성이 높다는 등의 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열을 효과적으로 방출시켜 실내의 난방효과를 높일 수 있도록 하는 차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 무풍 발열시 히트 로드 조립체의 발열 온도가 트랜지스터 또는 회로기판으로 역전달되는 것이 방지되도록 하는 차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 양극단자와 주변 부품 간의 쇼트 발생을 미연에 방지하도록 하는 차량용 전기가열장치 및 그 전자제어조립체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 양극단자가 구비된 히트 로드 조립체를 전기적으로 제어하는 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체로서, 하우징, 회로기판, 전자소자, 히트싱크를 포함한다. 하우징은 개구에 복수의 단자소켓이 배열되고, 회로기판은 하우징에 내장되고, 전자소자는 회로기판과 전기적으로 연결되며, 히트싱크는 전자소자를 개재하여 회로기판과 결합되고 하우징에서 노출되도록 개구에 삽입되는 냉각핀이 마련된다.
그리고 단자소켓은 히트 로드 조립체의 삽입 단부를 지지하는 로드 소켓부와, 삽입된 양극단자를 감싸 절연하는 단자 소켓부를 포함하고, 히트싱크, 전자소 자, 회로기판, 및 하우징은 고정볼트를 통해 상호 체결되되, 상기 히트싱크와 전자소자 사이에는 절연패드가 마련되는 것이 바람직하다. 히트싱크에는 상기 단자 소켓부가 관통되는 소켓홀이 형성되고, 양극단자는 단자 소켓부를 관통하여 회로기판에 전기적으로 접촉되고, 전자소자에는 회로기판에 접촉되는 연결핀이 돌출 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 차량용 전기가열장치는 히트 로드 조립체, 음극단자, 및 전자제어조립체를 포함한다. 히트 로드 조립체는 PTC소자와 상기 PTC소자에 접하여 배치되는 양극단자를 포함하고, 음극단자는 히트 로드 조립체에 나란하게 배치되고, 전자제어조립체는 개구가 형성되며 상기 개구에 복수의 단자소켓이 배열되는 하우징과, 상기 하우징에 내장되는 회로기판과, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되는 전자소자와, 상기 전자소자를 개재하여 상기 회로기판과 결합되고 상기 하우징에서 노출되도록 상기 개구에 삽입되는 냉각핀이 마련된 히트싱크를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 단자소켓은 상기 히트 로드 조립체의 삽입 단부를 지지하는 로드 소켓부와, 삽입된 양극단자를 감싸 절연하는 단자 소켓부를 포함하고, 상기 양극단자는 상기 단자 소켓부를 관통하여 상기 회로기판에 전기적으로 접촉될 수 있다.
본 발명에 의하면, 히트싱크의 냉각핀이 하우징의 일측으로 돌출되어 형성되어 열을 효과적으로 방출함으로써, 실내의 난방효과를 높일 수 있다는 이점이 있다. 특히, 본 발명은 히트싱크와 하우징이 서로 결합되어 전자제어조립체의 외형을 형성함으로써, 무풍발열시 히트 로드 조립체의 발열 온도가 트랜지스터 또는 회로기판으로 역전달되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 하우징의 단자소켓이 양극단자를 감싸 절연하는 구조를 통해, 양극단자와 주변 부품 간의 쇼트 발생을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다. 아울러, 본 발명은 히트싱크, 전자소자, 회로기판, 및 하우징이 볼트 결합되므로, 이들 간의 결합이 견고하게 이루어질 수 있다는 이점이 있다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위하여, 도시된 도면의 상하 위치를 구성요소의 상하 위치에 대응시켜 설명하였는 바, 이들 구성요소의 명칭 및 위치 관계는 실제 구성에서 다르게 해석될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 전기가열장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 전기가열장치는, 크게 음극단자(미도시)와, 발열 작용을 구현하는 히트 로드 조립체(200)와, 히트 로드 조립체(200)를 전기적으로 제어하기 위한 전자제어조립체(100)로 구성된다.
히트 로드 조립체(200)는 전압의 인가시 일정한 발열 온도를 유지하는 PTC소자(미도시)와, PTC소자에 접하여 배치되는 양극단자(210)와, PTC소자 및 양극단자(210)가 조립되는 히팅로드(미도시)로 이루어진다. 그리고 히트 로드 조립체(200)는 나란하게 배치되는 복수개로 구성되는데, 이들 히트 로드 조립체(200)는 복수의 방열핀(400)으로 구성되는 코어 조립체와 결합되어 측부 프레임(510) 및 상 부 프레임(520)에 의해 지지된다.
이러한 히트 로드 조립체(200) 및 음극단자 등의 구성요소는, 통상의 차량용 전기가열장치에 사용되는 히트 로드 조립체 및 음극단자에 대응되는 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체를 분해하여 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자제어조립체(100)는, 하우징(110)의 단자소켓(112)을 통해 히트 로드 조립체(200)의 양극단자(210)와 회로기판(120)을 서로 전기적으로 연결하고, 히트싱크(140)의 일부가 하우징(110)의 일측에 노출되도록 하여 열을 효과적으로 방출시키는 구조이다.
구체적으로 하우징(110)은 상부 하우징(110a)과 하부 하우징(110b)이 서로 결합되는 박스 형태를 이룬다. 이때, 상부 하우징(110a)의 측부에는 끼움편(115)이 돌출 형성되고 하부 하우징(110b)의 측부에는 끼움편(115)에 끼움고리(114)가 구비되어, 상부 하우징(110a)과 하부 하우징(110b) 간의 결합시 끼움편(115)과 끼움고리(114) 간에 끼움 결합이 이루어진다. 이렇게 결합된 하우징(110)의 내부에는 회로기판(120), 전자소자(130), 및 히트싱크(140)가 내장되기 위한 소정 공간이 마련된다.
도 3은 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 "B-B"선부를 절개하여 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(110a)에는 개구(111)가 형성되고, 이 개구(111)에는 복수의 단자소켓(112)이 일렬로 배열된다. 이 단자소켓(112)에는 히트 로드 조립체(200)가 삽입되는데, 삽입된 히트 로드 조립체(200)는 단자소켓(112)을 통해 절연이 유지되면서 회로기판(120)과 전기적으로 접촉될 수 있다.
즉, 단자소켓(112)은 히트 로드 조립체(200)의 삽입 단부와 대응되는 내경을 갖는 로드 소켓부(112a)와, 이 로드 소켓부(112a)에서 연장 형성되며 히트 로드 조립체(200)의 양극단자(210)와 대응되는 내경을 갖는 단자 소켓부(112b)로 구성된다. 이 로드 소켓부(112a) 및 단자 소켓부(112b)는 히트 로드 조립체(200)의 삽입 단부와 인접 부품 사이를 서로 절연시키므로, 주변 부품과의 전기적인 접촉에 따른 쇼트 발생을 미연에 방지할 수 있다.
하우징(110)의 내부에는 히트싱크(140)가 마련된다. 이 히트싱크(140)는 해당 길이방향으로 배열되는 복수의 냉각핀(141)을 포함한다. 냉각핀(141)은 열 전자제어조립체(100)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 역할을 하는 바, 이 냉각핀(141)은 단자소켓(112)의 사이 공간인 개구(111)에 삽입되어 하우징(110)의 외부로 노출되는 것이 바람직하다.
히트싱크(140)에는 절연패드(150)를 사이에 두고 전자소자(130)가 장착된다. 전자소자(130)는 통상의 트랜지스터로 구성될 수 있다. 이 트랜지스터는 절연패드(150)를 통해 히트싱크(140)에 절연 상태로 밀착되므로, 트랜지스터의 발열시 히트싱크(140)로 열전달이 이루어질 수는 있지만, 전기적인 접촉은 이루어지지 않는 다. 또한, 전자소자(130)에는 연결핀(131)이 하부로 연장 형성된다. 이 연결핀(131)은 트랜지스터와 회로기판(120)이 서로 전기적으로 연결되도록 한다.
이때, 도 2에서 보듯이, 2개의 트랜지스터가 히트싱크(140)에 이격되어 고정될 수도 있고, 도 3에서 보듯이, 6개의 트랜지스터가 히트싱크(140)에 이격되어 고정될 수도 있을 것이다.
히트싱크(140)에는 단자소켓(112)이 관통되는 싱크 단자홀(142)이 형성된다. 이 싱크 단자홀(142)에는 단자 소켓부(112b)가 삽입되고, 이 단자 소켓부(112b)에는 히트 로드 조립체(200)의 양극단자(210)가 삽입되므로, 히트싱크(140)와 양극단자(210)간의 직접적인 접촉이 방지된다.
히트싱크(140)의 하부에는 회로기판(120)이 배치된다. 이 회로기판(120)에는 소자 삽입홀(122)이 형성되는데, 이 소자 삽입홀(122)에는 트랜지스터와 같은 전자소자(130)가 전기적으로 연결되도록 연결핀(131)이 삽입된다. 그리고 회로기판(120)에는 기판 단자홀(121)이 형성되는데, 이 기판 단자홀(121)에는 단자소켓(112)을 관통한 양극단자(210)가 삽입된다. 기판 단자홀(121)에 삽입된 양극단자(210)는 납땜을 통해 회로기판(120)과 결합된다.
히트싱크(140), 전자소자(130), 회로기판(120), 및 하우징(110)은 고정볼트(116)를 통해 상호 체결되므로 견고하게 이루어질 수 있다. 이때, 각각의 구성요소에는 고정볼트(116)가 체결되는 볼트홀(미도시)이 형성된다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하 여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 전기가열장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체를 분해하여 도시한 분해 사시도.
도 3은 도 1의 "A-A"선부를 절개하여 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 "B-B"선부를 절개하여 도시한 단면도.
도 6은 종래 기술에 따른 차량용 전기가열장치를 도시한 평면도.
도 7은 도 6의 제어장치를 도시한 사시도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※
100 :전자제어조립체 110 :하우징
120 :회로기판 130 :전자소자
140 :히트싱크 200 :히트 로드 조립체
400 :방열핀

Claims (7)

  1. 양극단자가 구비된 히트 로드 조립체를 전기적으로 제어하는 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체로서,
    개구가 형성되며 상기 개구에 복수의 단자소켓이 배열되는 하우징;
    상기 하우징에 내장되는 회로기판;
    상기 회로기판과 전기적으로 연결되는 전자소자; 및
    상기 전자소자를 개재하여 상기 회로기판과 결합되고, 상기 하우징에서 노출되도록 상기 개구에 삽입되는 냉각핀이 구비된 히트싱크를 포함하는 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단자소켓은 상기 히트 로드 조립체의 삽입 단부를 지지하는 로드 소켓부와, 삽입된 양극단자를 감싸 절연하는 단자 소켓부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트싱크, 전자소자, 회로기판, 및 하우징은 고정볼트를 통해 상호 체결되되, 상기 히트싱크와 전자소자 사이에는 절연패드가 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 히트싱크에는 상기 단자 소켓부가 관통되는 소켓홀이 형성되고, 상기 양극단자는 상기 단자 소켓부를 관통하여 상기 회로기판에 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자소자에는 상기 회로기판에 접촉되는 연결핀이 상기 회로기판을 향하여 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체.
  6. PTC소자와 상기 PTC소자에 접하여 배치되는 양극단자를 포함하는 히트 로드 조립체;
    상기 히트 로드 조립체에 나란하게 배치되는 음극단자; 및
    개구가 형성되며 상기 개구에 복수의 단자소켓이 배열되는 하우징과, 상기 하우징에 내장되는 회로기판과, 상기 회로기판과 전기적으로 연결되는 전자소자와, 상기 전자소자를 개재하여 상기 회로기판과 결합되고 상기 하우징에서 노출되도록 상기 개구에 삽입되는 냉각핀이 구비된 히트싱크를 포함하여 구성된 차량용 전기가열장치의 전자제어조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기가열장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 단자소켓은 상기 히트 로드 조립체의 삽입 단부를 지지하는 로드 소켓부와, 삽입된 양극단자를 감싸 절연하는 단자 소켓부를 포함하고, 상기 양극단자는 상기 단자 소켓부를 관통하여 상기 회로기판에 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기가열장치.
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