JP5368827B2 - Ｐｔｃヒーター及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＰＴＣ（ＰＴＣ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒーターに係り、より詳しくは、ＰＴＣロードと放熱ピンがソルダーリング接合方式により結合され、熱伝逹効率、耐久性が向上し、材料コストダウン及び重量低減が可能なＰＴＣヒーター及びその製造方法に関する。
車両には室内の各部位に冷気及び暖気を選択的に供給するための空調システムが備えられており、夏期にはエアコンを作動させて冷気を供給し、冬期にはヒーターを稼動して暖気を供給する。
一般的にヒーターの作動方式は、エンジンの内部を循環しながら加熱された冷却水及び送風機によって流入する空気が熱交換を行いながら車内に暖気を供給して暖房する方式であって、エンジンによって発生する熱を利用するためエネルギー効率の高い暖房方式である。
しかし、冬期には始動後エンジンが加熱されるまでは一定の時間を必要とするため始動後直ちに暖房が行われない。よって暖房のためにエンジンが加熱された後冷却水の温度が高温になるまで、走行前に所定の時間エンジンを空回転させるようになり、それによるエネルギーの浪費及び環境汚染といった問題が生じる。
かかる問題を防ぐために、エンジンが加熱される所定時間の間に別のプリーヒーター（Ｐｒｅ−Ｈｅａｔｅｒ）を利用して車内を暖房する方法が利用されていたが、従来の熱線コイルを用いたヒーターは発熱量が高くて暖房は効果的に行われるが、火事の危険が高く、電熱線の寿命が短くて部品の修理及び交換がしばしば発生する不具合があった。
そのため、近年、ＰＴＣ（ＰＴＣ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を用いたヒーターが開発されている。ＰＴＣヒーターは、火事の危険性が少なく、かつ寿命が長いため半分永久的に使用することができるという長所があるので、最近はその適用範囲が非常に拡大している。さらに、このようなプリーヒーター用に用いられるＰＴＣヒーターはその特性上、相対的に少容量のヒーターが主に使用されていたが、最近は多様な車種とユーザの必要に応じて高容量のＰＴＣヒーターが求められ開発されている傾向にある。
図１及び図２は、従来技術による一般的なＰＴＣヒーターの構造を簡単に示す分解斜視図である。図１及び図２に示すように従来技術による一般的なＰＴＣヒーターは、内部にＰＴＣ素子が挿入され、一側に陽極端子１１が突設されて電気的に発熱する多数個のＰＴＣロード１０と、ＰＴＣロード１０の両面に接触するように結合される放熱ピンモジュール２０と、隣接する放熱ピンモジュール２０の間に放熱ピンモジュール２０と並んで配置される陰極端子３０と、ＰＴＣロード１０の縦方向の両端部にそれぞれ結合される上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０とを含んでなる。
この際、交互に並んで配置されるＰＴＣロード１０と、放熱ピンモジュール２０及び陰極端子３０が、上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０の間において互いに密着結合できるように最外側放熱ピンモジュール２０の左右外郭側にはサイドフレーム６０が装着される。即ち、サイドフレーム６０は内側方向に凸状の曲線形で形成されて上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０に結合され、ＰＴＣロード１０、放熱ピンモジュール２０及び陰極端子３０は、このような曲線形サイドフレーム６０による弾性密着力によって互いに密着結合される。このような密着結合によってＰＴＣロード１０、放熱ピンモジュール２０及び陰極端子３０の間に相互電気伝達及び熱伝達が効率的に行われて全体的にＰＴＣヒーターの構造が形成される。
一方、放熱ピンモジュール２０はＰＴＣロード１０と空気の熱交換効率を向上するためのものであって、図１に示すように長手方向に波形になるように形成されて空気との熱接触面積を増加させる放熱ピン２１と、放熱ピン２１を収容、かつ固定することができるケース２２と、ケース２２の開放された一側を閉鎖するようにボルト２４で結合されるカバー２３とで構成される。即ち、実質的な熱交換効率向上のための構成である放熱ピン２１に対する位置固定のために別途のケース２２及びカバー２３が備えられて放熱ピン２１がＰＴＣロード１０から離脱したり移動しないように構成される。
従って、放熱ピン１０固定のための構成に別のケース２２及びカバー２３が備えられる放熱ピンモジュール２０は、製作が複雑で、部品数が増加するなどの問題があるため、これを解決するためにＰＴＣヒーターの製作方式を異にして放熱ピンモジュール２０’を、図２に示すように単純な形態のピンガイド２５と放熱ピン２１で構成する方式が開発された。しかしこのような形態の放熱ピンモジュール２０’もやはり放熱ピン２１の位置固定のためのピンガイド２５が必要であり、ピンガイド２５は図２に示すように両短部２５ａが突出する形態で形成されるので、これは図１に比して単純化されたと言えるが、放熱ピンモジュール２０’の製作工程及び部品が複雑であるという問題が相変らず残っていた。
また、このような放熱ピンモジュール２０、２０’は放熱ピン２１とＰＴＣロード１０の間に別のケース２２またはピンガイド２５のような部品が介在するため、ＰＴＣロード１０から発熱する熱が放熱ピン２１に伝達される熱伝達効率が低下し、さらにＰＴＣロード１０と放熱ピン２１との接触がサイドフレーム６０による弾性密着力によって行われるため、ＰＴＣロード１０と放熱ピン２１の表面照度によって相互接触が非効率的であり、これによって熱伝達効率が低下する問題があった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＰＴＣロードと放熱ピンがソルダーリング接合方式で結合されるため、結合力が向上して熱伝逹効率が向上し、また堅固な締結力によって耐久性が増加し、サイドフレームや放熱ピンカバーなどの削除が可能であるため材料コストダウン及び重量低減が可能であり、さらに錫を用いたソルダーリング接合方法は相対的に低温状態で接合工程が行われるので接合過程でＰＴＣ素子の特性変化が防止できスムーズに性能が発揮されるＰＴＣヒーター及びその製造方法を提供することにある。
本発明によるＰＴＣヒーターの製造方法は、黄銅素材でロードケースを製作し、その表面を錫メッキする段階と、黄銅素材で放熱ピンを製作し、その表面を錫メッキする段階と、前記ロードケースの内部に発熱モジュールを挿入してＰＴＣロードを組立てる段階と、別途の固定具で前記ＰＴＣロードと前記放熱ピンを仮結合してソルダーリング接合する段階と、前記ＰＴＣロード及び放熱ピンの縦方向の両端部に上部ハウジング及び下部ハウジングを結合する段階と、を含むことを特徴とする。
前記ソルダーリング接合する段階は、無鉛ソルダーを用いてソルダーリング接合することが好ましい。
前記ソルダーリング接合する段階は、前記ＰＴＣロードと放熱ピンが仮結合された状態で前記放熱ピンの外郭側には長手方向に直線型のサイドフレームが結合されてソルダーリング接合されることが好ましい。
本発明によるＰＴＣヒーターは、黄銅素材で製作されて表面に錫メッキされたロードケースの内部に発熱モジュールが挿入されるＰＴＣロードと、黄銅素材で製作されて表面に錫メッキされ、前記ＰＴＣロードの両面に接触されるように結合される放熱ピンと、前記ＰＴＣロードの縦方向の両端部にそれぞれ結合される上部ハウジング及び下部ハウジングと、を含み、前記ＰＴＣロード及び放熱ピンはソルダーリング接合されて結合されることを特徴とする。
前記上部ハウジング及び下部ハウジングの両側端部には長手方向に直線型のサイドフレームが装着されることが好ましい。
本発明によれば、ＰＴＣロードと放熱ピンがソルダーリング接合方式で結合されるため、結合力が向上して熱伝逹効率が向上し、また堅固な締結力によって耐久性が増加し、サイドフレームや放熱ピンカバーなどの削除が可能であるため材料コストダウン及び重量低減が可能であり、さらに錫を用いたソルダーリング接合方法は相対的に低温状態で接合工程が行われるので、接合過程中にＰＴＣ素子の特性変化が防止できスムーズに性能が発揮される効果がある。
本発明によるＰＴＣヒーターの製造方法は、黄銅素材でロードケース１１を製作し、その表面を錫メッキする段階（Ｓ１）と、黄銅素材で放熱ピン２１を製作し、その表面を錫メッキする段階（Ｓ２）と、上記ロードケース１１の内部に発熱モジュールを挿入してＰＴＣロード１０を組立てる段階（Ｓ３）と、別の固定具でＰＴＣロード１０と放熱ピン２１を仮結合してソルダーリング接合する段階（Ｓ４、Ｓ５）と、ＰＴＣロード１０及び放熱ピン２１の縦方向の両端部に上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０を結合する段階（Ｓ６）とを含むことを特徴とする。
また、本発明のＰＴＣヒーターは、黄銅素材で製作されて表面に錫メッキされたロードケース１１の内部に発熱モジュールが挿入されるＰＴＣロード１０と、黄銅素材で製作されて表面に錫メッキされ、ＰＴＣロード１０の両面に接触するように結合される放熱ピン２１と、ＰＴＣロード１０の縦方向の両端部にそれぞれ結合される上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０とを含み、ＰＴＣロード１０及び放熱ピン２１はソルダーリング接合されて結合されることを特徴とする。
以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を用いて詳しく説明する。図３は本実施例によるＰＴＣヒーターの製造方法を示すフローチャートであり、図４は本実施例によるＰＴＣロードの内部構造を概略的に示す断面図である。この実施例によるＰＴＣヒーターは、ＰＴＣロード１０と、放熱ピン２１と、上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０とを含んでなり、陰極端子は従来技術のように放熱ピン２１と並んで配置することもでき、或いはＰＴＣロード１０の外側面に接触するように別途に上部ハウジング４０に結合される方式で配置することもできる。
ＰＴＣロード１０はロードケース１１の内部に電気的に発熱する発熱モジュールが挿入される形態で構成されるが、発熱モジュールは図４に示すように電気的に発熱するＰＴＣ素子１８と、電気が供給される陽極端子１７と、陽極端子１７とロードケース１１を電気的に絶縁するインシュレーター１２で構成される。ＰＴＣヒーターは、従来技術と異なって、サイドフレームの弾性密着力による結合方式ではなく、ソルダーリング（ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）接合する方式により構成要素が結合される方式である。従って、ロードケース１１と放熱ピン２１が黄銅素材で製作され、表面に錫メッキされた後ソルダーリング接合方式で結合されてＰＴＣロード１０と放熱ピン２１との熱伝逹効率が向上する構造である。
より詳しくは、本実施例のＰＴＣヒーターは黄銅素材で製作されて表面に錫メッキされたロードケース１１の内部に発熱モジュールが挿入されるＰＴＣロード１０と、横銅素材で製作されて表面に錫メッキされてＰＴＣロード１０の両面に接触されるように結合される放熱ピン２１と、ＰＴＣロード１０の縦方向の両端部にそれぞれ結合される上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０とを含んでなる。この際、ＰＴＣロード１０及び放熱ピン２１はソルダーリング接合される方式で結合される。
また、図１及び図２に示すように本実施例によるサイドフレーム６０は、上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０と共にフレーム構造を形成するように放熱ピン２１の外郭側に、即ち上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０の両側端部に結合することができるが、サイドフレーム６０は従来の技術と異なってＰＴＣロード１０及び放熱ピン２１に弾性密着力の作用が不要なため、長手方向に湾曲形ではなく、前述のように長手方向に直線形で形成されてフレーム構造を形成する。
本実施例のＰＴＣヒーターは、先ず黄銅素材でロードケース１１を製作し、その表面を錫メッキし（Ｓ１）、黄銅素材で放熱ピン２１を製作し、その表面を錫メッキする（Ｓ２）。このように製作されたロードケース１１の内部に発熱モジュールを挿入してＰＴＣロード１０を組立てた状態で（Ｓ３）、別の固定具（図示せず）で組立てられたＰＴＣロード１０と放熱ピン２１を仮結合する（Ｓ４）。このように結合されたＰＴＣロード１０と放熱ピン２１をソルダーリング用材でソルダーリング接合した後（Ｓ５）、ソルダーリング接合されたＰＴＣロード１０及び放熱ピン２１の縦方向の両端部に上部ハウジング４０及び下部ハウジング５０とをそれぞれ結合してＰＴＣヒーターの製作が完了する。ソルダーリング接合時には、無鉛ソルダー（Ｐｂ ｆｒｅｅ）を用いてソルダーリング接合することができる。
一方、サイドフレームは装着しないこともあるが、本実施例では放熱ピン２１の外郭側に装着する。サイドフレームは、ＰＴＣロード１０と放熱ピン２１が別の固定具によって仮結合された状態で放熱ピン２１の外郭側に長手方向に直線型のサイドフレームが結合され、その後サイドフレームと共にソルダーリング接合される方式で結合することができる。しかしサイドフレームは別に装着しないで構成することもできる。
本実施例のＰＴＣヒーターは、このような構造によってＰＴＣロード１０と放熱ピン２１がソルダーリング接合方式で結合されるため結合力が向上して熱伝逹効率が向上し、また堅固な締結力によって耐久性が増加し、サイドフレームや放熱ピンカバーなどの削除が可能なため材料コストダウン及び重量低減が可能である。また、錫を用いたソルダーリング接合方法は相対的に低温状態で接合工程が行われるので、接合中にＰＴＣ素子の特性変化が防止できスムーズに性能が発揮される。
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１０ ＰＴＣロード
２０ 放熱ピンモジュール
３０ 陰極端子
４０ 上部ハウジング
５０ 下部ハウジング
６０ サイドフレーム
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Claims (5)
- 黄銅素材でロードケースを製作し、その表面を錫メッキする段階と、
黄銅素材で放熱ピンを製作し、その表面を錫メッキする段階と、
前記ロードケースの内部に発熱モジュールを挿入してＰＴＣロードを組立てる段階と、
別途の固定具で前記ＰＴＣロードと前記放熱ピンを仮結合してソルダーリング接合する段階と、
前記ＰＴＣロード及び放熱ピンの縦方向の両端部に上部ハウジング及び下部ハウジングを結合する段階と、を含むことを特徴とするＰＴＣヒーターの製造方法。 - 前記ソルダーリング接合する段階は、無鉛ソルダーを用いてソルダーリング接合することを特徴とする請求項１記載のＰＴＣヒーターの製造方法。
- 前記ソルダーリング接合する段階は、前記ＰＴＣロードと放熱ピンが仮結合された状態で前記放熱ピンの外郭側には長手方向に直線型のサイドフレームが結合されてソルダーリング接合されることを特徴とする請求項１記載のＰＴＣヒーターの製造方法。
- 黄銅素材で製作されて表面に錫メッキされたロードケースの内部に発熱モジュールが挿入されるＰＴＣロードと、
黄銅素材で製作されて表面に錫メッキされ、前記ＰＴＣロードの両面に接触されるように結合される放熱ピンと、
前記ＰＴＣロードの縦方向の両端部にそれぞれ結合される上部ハウジング及び下部ハウジングと、を含み、
前記ＰＴＣロード及び放熱ピンはソルダーリング接合されて結合されることを特徴とするＰＴＣヒーター。 - 前記上部ハウジング及び下部ハウジングの両側端部には長手方向に直線型のサイドフレームが装着されることを特徴とする請求項４記載のＰＴＣヒーター。
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