KR100484730B1 - An electric heating device, especially for use in motor vehicles - Google Patents

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KR100484730B1 KR10-2003-0057553A KR20030057553A KR100484730B1 KR 100484730 B1 KR100484730 B1 KR 100484730B1 KR 20030057553 A KR20030057553 A KR 20030057553A KR 100484730 B1 KR100484730 B1 KR 100484730B1
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클라우스 비츠
프란츠 볼렌더
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카템 게엠베하 운트 캄파니 카게
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Abstract

본 발명은 자동차용 가열장치로서 특히 적절히 사용될 수 있는 전기가열장치에 관한 것이다. 가열블록을 형성하도록 층층이 구성된 다수의 가열요소들은 제어장치와 함께 하나의 구조적 유닛을 형성한다. 이러한 목적으로 상기 제어장치는 가열요소들이 함께 지지되는 프레임의 수평 바에 설치된다. 가열될 공기는 상기 제어장치의 전원공급 전자부품들에 각각 연결되는 냉각요소들을 지나 상기 수평 바에 제공된 관통창 뿐만 아니라 가열블록을 통해 통풍된다.The present invention relates to an electric heating device which can be used particularly suitably as a heating device for automobiles. A plurality of heating elements, each of which is layered to form a heating block, form a structural unit with the control device. For this purpose the control device is mounted on a horizontal bar of the frame in which the heating elements are supported together. The air to be heated is ventilated through heating blocks as well as through- windows provided in the horizontal bar past cooling elements respectively connected to the power supply electronics of the control device.

Description

자동차용 전기가열장치{AN ELECTRIC HEATING DEVICE, ESPECIALLY FOR USE IN MOTOR VEHICLES} Electric heating device for automobiles {AN ELECTRIC HEATING DEVICE, ESPECIALLY FOR USE IN MOTOR VEHICLES}

본 발명은 자동차에서 보조적인 전기가열장치로서 사용하기에 특히 적합한 공기가열용 전기가열장치(히터)에 관한 것이다.The present invention relates to an electric heating device (heater) for air heating which is particularly suitable for use as an auxiliary electric heating device in automobiles.

자동차에 있어서 가열장치(히터) 또는 라디에이터는 차량내부나 엔진을 가열하기 위하여 주로 사용된다. 또한, 엔진이 충분한 열에너지를 제공하지 않는 한 엔진이 시동될 때 이들이 사용된다. 한편으로, 특히 연료소비가 최적화된 내연기관을 구비한 자동차에 있어서 이러한 가열장치를 사용하는 것을 필요로 한다.In automobiles, a heating device (heater) or a radiator is mainly used to heat a vehicle or an engine. Also, they are used when the engine is started unless the engine provides sufficient heat energy. On the one hand, it is necessary to use such a heating device, especially in an automobile having an internal combustion engine with optimized fuel consumption.

그러나 그러한 가열장치의 사용은 자동차분야에 한정되는 것은 아니다. 이러한 가열장치는 또한 매우 다양한 다른 목적들을 위해, 예를 들면, 가정용 설비(실내용 에어콘디션 장치), 산업용 플랜트 및 그와 유사한 것들에도 사용하기에 적합하다. However, the use of such a heating device is not limited to the automotive field. Such heating devices are also suitable for use for a wide variety of other purposes, for example in household equipment (indoor air conditioning equipment), industrial plants and the like.

유럽특허 EP-A2-0 901 311호는 자동차용 전기가열수단을 개시한다. 개시된 상기 가열장치는 하나의 가열블록을 형성하도록 구성된 다수의 가열요소들을 구비한다. 가열요소들을 조절하기 위한 제어장치와 상기 가열블록은 공통의 프레임에 지지된다. 이러한 방식으로 제어장치는 프레임에 지지된 가열블록과 함께 하나의 구성유닛을 형성한다. 상기 제어장치는 냉각기들이 제공된 전자스위치들을 갖는 전원공급용 전자장치를 포함한다. 상기 제어장치는, 가열될 공기흐름의 주요부분이 상기 가열블록을 통해 흐르도록 그리고 상기 공기흐름의 경계부분이 냉각의 목적으로 제어장치에 공급되도록 배열된다. EP-A2-0 901 311 discloses an electric heating means for automobiles. The disclosed heating device has a plurality of heating elements configured to form one heating block. The control unit and the heating block for regulating the heating elements are supported in a common frame. In this way, the control unit forms one component unit with the heating block supported on the frame. The control device includes a power supply electronics having electronic switches provided with coolers. The control device is arranged such that a major part of the airflow to be heated flows through the heating block and the boundary of the airflow is supplied to the control device for cooling purposes.

이러한 공지의 가열장치는 제어장치 상으로 유동하는 공기흐름이 가열전력의 전체효율을 감소시키는 한 불리하다. 상기한 가열블록을 통과한 가열될 공기흐름의 일부와 제어장치를 지나 유동하는 공기의 일부는 서로 다른 출력온도를 갖는다. 제어장치에 공급되는 공기흐름의 출력온도는 주 공기흐름의 온도 보다 현저하게 낮다. 이것은 특히 비균질적인 공기방출온도를 초래한다. 게다가, 상기 가열장치는 낮은 온도의 공기가 흘러 들어올 때 훨씬 더 비효과적일 것이다. This known heating device is disadvantageous as long as the air flow flowing onto the control device reduces the overall efficiency of the heating power. The part of the airflow to be heated through the heating block and the part of the air flowing through the control device have different output temperatures. The output temperature of the air stream supplied to the controller is significantly lower than the temperature of the main air stream. This results in particularly inhomogeneous air release temperatures. In addition, the heater will be even more ineffective when low temperature air flows in.

따라서 본 발명의 목적은 더 효과적인 가열이 이루어질 수 있는 전기가열장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric heating device that can be more effective heating.

상기한 본 발명의 목적은 청구범위 제1항에 기재된 특징적 장치에 의해 달성된다.The object of the invention described above is achieved by the characteristic device described in claim 1.

본 발명에 따르면, 가열될 공기는 전체적으로 제어장치에 공급되지는 않는다. 그러나 전원장치를 냉각하기 위해 사용되는 통과하는 공기의 양이 열려진 창을 통해 조절될 수 있다. 이러한 방법으로, 가열블록을 통해 통과하는 공기의 양에 대한 적응이 가능해지고, 두 경우의 공기의 양이 실질적으로 동일한 출력온도를 가질 것이다. 또한 이러한 방법을 사용하면, 제어장치를 냉각하기 위하여 분류되는 공기흐름에 의해서도 전체 가열장치의 효율성이 감소되지 않을 것이다.According to the invention, the air to be heated is not supplied to the controller as a whole. However, the amount of air passing through used to cool the power supply can be controlled through an open window. In this way, it is possible to adapt to the amount of air passing through the heating block, and the amount of air in both cases will have substantially the same output temperature. In addition, using this method, the efficiency of the entire heater will not be diminished by the air flow being classified to cool the control.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공기흐름에 영향을 주기 위한 수단이 서로 대향된 개구부들 사이의 공간에 제공된다. 이러한 방법으로, 냉각용 공기흐름에 대한 최대로 가능한 가열이 이루어질 수 있도록 전원장치의 냉각요소들에 최적화되어 공급되게끔 공기흐름이 제공된다. 특히 바람직한 변형은 U자 형의 냉각요소들에 의해 달성될 수 있는데, 이 경우에 상기 U자 형의 냉각요소들의 다리 사이에서 돌출하는 보조적인 공기안내 요소들이 제공되도록 구성된다.According to a preferred embodiment of the present invention, means for influencing airflow are provided in the spaces between the openings opposite each other. In this way, the airflow is provided to be optimally supplied to the cooling elements of the power supply so that maximum possible heating to the cooling airflow is achieved. A particularly preferred variant can be achieved by U-shaped cooling elements, in which case it is arranged to provide auxiliary air guiding elements which protrude between the legs of the U-shaped cooling elements.

냉각공기는 제어장치의 부품들 위로 인도될 때 더 가열될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제어장치의 회로기판은 바람직하게는 그의 일측면 상에서만 부품들이 장착된다. 이러한 방법으로 구성요소들에 공기를 특히 간단하게 공급할 수가 있다. 게다가, 그러한 구성요소들의 배열은 생산공학적 이유에서 특히 바람직하다.Cooling air can be further heated as it is directed over the components of the control. For this purpose, the circuit board of the control device is preferably mounted only on one side thereof. In this way it is possible to supply air to the components particularly simply. In addition, the arrangement of such components is particularly desirable for production engineering reasons.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회로기판은 프레임의 평면에 직각으로 배치된다. 한편, 이러한 종류의 배열에 의해 구성부품들에 대한 간단한 공기공급 구조가 가능해 진다. 다른 한편으로는, 이러한 방법으로 낮은 깊이의 구조를 갖는 전기가열장치가 구현될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the circuit board is disposed perpendicular to the plane of the frame. On the other hand, this kind of arrangement enables a simple air supply structure for the components. On the other hand, an electric heating device having a low depth structure can be implemented in this way.

상기한 제어장치는 특히 간단한 방법으로 고정되는데, 수평 바의 상자에 돌출한 가열요소들의 전기적 연결수단(lug)이 그러한 고정에 이용된다. 이러한 목적을 위해, 상기 연결수단에 보조적인 스프링요소들이 회로기판에 제공될 수 있다. 이러한 실시예는 동일한 수단의 도움으로 기계적인 연결뿐만 아니라 전기적인 연결, 예를 들면 가열요소들을 위한 제어전류를 인도하는 것을 가능케 해준다. 따라서 이것은 본 발명에 따른 전기가열장치에 필요한 재료의 양과 상기한 전기가열장치의 생산과정에 있어서의 투자비가 실질적으로 절감되는 효과를 갖는다.The control device is fastened in a particularly simple manner, in which the electrical lugs of the heating elements protruding into the box of the horizontal bar are used for such fastening. For this purpose, spring elements auxiliary to the connecting means may be provided on the circuit board. This embodiment makes it possible to lead not only mechanical connections but also electrical connections, for example control currents for heating elements, with the aid of the same means. This has the effect of substantially reducing the amount of material required for the electric heating apparatus according to the present invention and the investment cost in the production process of the electric heating apparatus described above.

본 발명의 더 바람직한 실시예들은 후술하는 다수의 종속 청구항들에 기재되고 있다. Further preferred embodiments of the present invention are described in a number of dependent claims which follow.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 기술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 전기가열장치 1의 측면도이고, 도 1b는 상기 전기가열장치 1의 평면도이다. 전기가열장치 1은 층들로 배열되거나 겹겹이 쌓여진(stacked) 다수의 가열요소들 2를 포함하는 가열블록을 구비한다. 각각의 가열요소 2는 저항가열요소와 이 저항가열요소 근방에 배열된 라디에이터 또는 열 안내판들로 이루어진다. 저항가열요소로서 사용되는 상기 가열요소는 바람직하게는 정특성온도계수(Positive Temperature Coefficient: 이하 'PTC'라 함)요소들이다. 상기 가열요소 2를 포함하는 가열블록은 프레임에 지지된다. 이 프레임은 서로 직각으로 배열되어 있는 수평 바(bar)들 4 및 5 그리고 대향된 수직 바들 3으로 이루어진다. 상기 프레임 바(구성재)들은 금속 또는 플라스틱 재질로 제조된다. 1A is a side view of the electric heating apparatus 1 according to the present invention, and FIG. 1B is a plan view of the electric heating apparatus 1. The electric heating device 1 has a heating block comprising a plurality of heating elements 2 arranged in layers or stacked on top of each other. Each heating element 2 consists of a resistive heating element and a radiator or heat guide plate arranged near the resistive heating element. The heating elements used as resistive heating elements are preferably positive temperature coefficients ('PTC') elements. The heating block comprising the heating element 2 is supported on the frame. The frame consists of horizontal bars 4 and 5 and opposite vertical bars 3 arranged at right angles to each other. The frame bars (components) are made of metal or plastic material.

수직 바 3은 실질적으로 대칭적인 구조로 설계된 반면에, 두 개의 수평 바들 4 및 5는 도 1에 도시된 실시예에서 서로 상이하다.The vertical bars 3 are designed in a substantially symmetrical structure, while the two horizontal bars 4 and 5 are different from each other in the embodiment shown in FIG.

수평 바 4와는 달리 수평 바 5는 일 측면이 개방된 상자의 형태로 구현된다. 이 상자형 수평 바 5의 개구부는 가열요소들 2의 맞은편에 위치한 수평 바 측면에 위치한다. 상기한 상자는 가열요소들 2에 공급되는 전류를 제어함으로서 각각의 가열요소 2의 열 출력을 제어하는 제어장치를 삽입하도록 구성된다. 상자형 수평 바 5의 상기 개구부는 제어회로의 삽입 후에 플러그(plug-on) 또는 클립(clip-on)의 수단에 의해 폐쇄된다.Unlike the horizontal bar 4, the horizontal bar 5 is implemented in the form of a box with one side open. The opening of this box-shaped horizontal bar 5 is located on the side of the horizontal bar opposite the heating elements 2. The box is configured to insert a control to control the heat output of each heating element 2 by controlling the current supplied to the heating elements 2. The opening of the box-shaped horizontal bar 5 is closed by means of a plug-on or clip-on after insertion of the control circuit.

삽입 후에 제어장치의 회로기판 10은 바람직하게는 프레임의 평면에 직각으로 배치되지만, 평행한 배치도 또한 가능하다(미도시).After insertion, the circuit board 10 of the control device is preferably arranged at right angles to the plane of the frame, but a parallel arrangement is also possible (not shown).

가열장치 1은 두 개의 연결핀 8을 경유해 공급되는 전류가 제공된다. 이 연결핀들은 요구되는 가열전류를 용이하게 안내하도록 구현된다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서 연결핀 8은 상자형의 수평 바 5가 개방되어 있는 측면 상에서 돌출하게 되어있다.Heater 1 is supplied with current supplied via two connecting pins 8. These connecting pins are implemented to easily guide the required heating current. In the embodiment shown in Fig. 1, the connecting pin 8 is projected on the side where the box-shaped horizontal bar 5 is open.

동일한 측면에 제어장치를 제어하기 위한 다른 플러그 베이스(기부)가 제공되는데, 이것은 도 1에 도시되지 않는다.On the same side another plug base (base) for controlling the control device is provided, which is not shown in FIG.

상기 수평 바 5는 프레임의 평면에 위치한 측면 상에 다수의 개구창들 7을 갖는다. 이 개구창은 가열될 공기흐름 상에 위치되도록 배열된다. 냉각요소들 6이 마주보는 개구창들 7 사이에 배열되고, 이 냉각요소들은 제어회로의 전원장치 전자부품들에 속하도록 구성된다. 가열장치가 동작될 때, 가열될 공기는 가열요소들 2로 이루어진 가열블록 뿐만 아니라 상기한 개구창을 통해서도 유동한다.The horizontal bar 5 has a plurality of openings 7 on the side located in the plane of the frame. This aperture is arranged to be located on the airflow to be heated. Cooling elements 6 are arranged between the opposing openings 7, which are configured to belong to the power supply electronics of the control circuit. When the heating device is operated, the air to be heated flows through the opening window as well as the heating block consisting of the heating elements 2.

냉각요소들 6을 지나 흐르는 공기의 양은 상기 개구창 7의 크기를 선택함으로써 결정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 공기의 유동율은 상기 가열블록을 통해 흐르는 공기와 냉각요소들 6을 지나 흐르는 공기 사이의 온도의 차이가 가능하면 작게끔 조절된다. 개구창 7을 통해 흐르는 공기의 온도가 상기 가열블록을 통해 흐르는 공기의 온도에 가급적 근접하게 접근한다면, 가열장치는 가능한 가장 높은 열효율로 동작될 것이다.The amount of air flowing through the cooling elements 6 can be determined by selecting the size of the aperture 7. According to the present invention, the flow rate of air is adjusted to be as small as possible the difference in temperature between the air flowing through the heating block and the air flowing through the cooling elements 6. If the temperature of the air flowing through the aperture 7 approaches the temperature of the air flowing through the heating block as close as possible, the heating device will be operated at the highest thermal efficiency possible.

도 2는 상자형 수평 바 내에 배열된 제어장치의 상세 도면이다. 회로기판 10은 그 위에 전원 전자부품들에 추가하여 제어요소 12가 제공된다. 상기 제어요소 12는 전원전자부품 11, 특히 파워트랜지스터들에 의해 각각의 관련된 가열요소 2에 전달될 전류의 양을 결정한다. 전류의 양은 도전성 레일 13을 거쳐 연결핀 8 중의 어느 하나로부터 제어장치에 공급된다. 상기 파워트랜지스터 11의 출력은 회로기판 10에 견고하게 납땜되어 있고, 또한 이 트랜지스터와 연관되는 스프링요소들 14에 연결된다.2 is a detailed view of the control device arranged in the box-shaped horizontal bar. The circuit board 10 is provided thereon with a control element 12 in addition to the power electronics. The control element 12 determines the amount of current to be delivered to each associated heating element 2 by the power electronics 11, in particular the power transistors. The amount of current is supplied to the controller from one of the connecting pins 8 via the conductive rail 13. The output of the power transistor 11 is firmly soldered to the circuit board 10 and is also connected to the spring elements 14 associated with this transistor.

상기 스프링요소들 14는, 제어장치가 수평 바 5에 부착될 때, 가열요소들의 연결 러그(connection lugs)에 연결되도록 상기 회로기판 상에 배열된다. 그러한 연결 러그들은 도 3 및 4에 도시되어 있다.The spring elements 14 are arranged on the circuit board to be connected to the connection lugs of the heating elements when the control device is attached to the horizontal bar 5. Such connecting lugs are shown in FIGS. 3 and 4.

도시된 실시예에 있어서, 상기 연결 러그들 15는 도 2의 회로기판 10을 통과해 지나가고 스프링요소들 14에 삽입된다. 그러한 연결에 의해 프레임의 제어 전자장치에 대한 회로기판의 신속한 기계적 부착이 가능하게 된다. 동시에 각 가열요소들에 대한 전기적 접속이 수행된다.In the embodiment shown, the connecting lugs 15 pass through the circuit board 10 of FIG. 2 and are inserted into the spring elements 14. Such a connection allows for rapid mechanical attachment of the circuit board to the control electronics of the frame. At the same time an electrical connection to each heating element is carried out.

회로기판에는 그것의 일 측면에만 부품들이 제공된다. 가열단계들의 수에 따라서 회로기판에는 그것에 수평으로 고정되는 파워트랜지스터들 11이 제공된다. 개시된 실시예에서는 세 개의 가열단계와 그에 따른 세 개의 파워트랜지스터가 제공되어 있다. 각 파워트랜지스터 11은 그의 출력단자에서 상기 회로기판 10에 견고하게 납땜으로 부착된다.The circuit board is provided with parts only on one side thereof. Depending on the number of heating stages, the circuit board is provided with power transistors 11 fixed horizontally thereto. In the disclosed embodiment three heating stages and thus three power transistors are provided. Each power transistor 11 is firmly soldered to the circuit board 10 at its output terminal.

하나의 연결 러그가 상기 트랜지스터를 넘어서 돌출하도록 되어 있는데, 이 연결 러그는 그에 고정된 하나의 냉각요소 6을 구비한다. 비도전성 방법으로 냉각요소 6을 가열요소에 연결하는 것이 유리할 것이다.One connecting lug is adapted to protrude beyond the transistor, which has one cooling element 6 fixed thereto. It would be advantageous to connect cooling element 6 to the heating element in a non-conductive manner.

상기 냉각요소 6은 회로기판에 직각으로 신장하는 평면에 배치되는 냉각핀(fin)이 제공된다. 도시된 실시예에서 냉각 핀들은 회로기판의 아무것도 장치되지 않은 측면에 부가적으로 배열된다. 상기 냉각요소 6의 단지 하나의 다리만이 회로기판 상의 물건들이 장치된 측면으로 돌출하고 상기 트랜지스터에 의해 발생된 열을 소비하도록 트랜지스터 11의 연결 러그에 연결된다. 도시된 실시예에서 트랜지스터 11에 연결된 냉각요소의 다리는 회로기판 10의 물건이 부착된 쪽으로 회로기판 10의 개구부를 통해 돌출하도록 구성된다. 그러나 상기 회로기판 10에 있는 개구부가 필요 없게 되도록 회로기판의 모서리를 넘어서 돌출하도록 할 수도 있다.The cooling element 6 is provided with a cooling fin disposed in a plane extending perpendicular to the circuit board. In the embodiment shown, the cooling fins are additionally arranged on the side on which nothing is mounted on the circuit board. Only one leg of the cooling element 6 is connected to the connecting lug of the transistor 11 to protrude to the side on which the objects on the circuit board are mounted and to consume the heat generated by the transistor. In the illustrated embodiment, the legs of the cooling elements connected to the transistors 11 are configured to protrude through the openings of the circuit board 10 to which the object of the circuit board 10 is attached. However, it may be possible to protrude beyond the edge of the circuit board so that the opening in the circuit board 10 is unnecessary.

전술한 바와 같은 트랜지스터 11, 스프링요소 14 및 냉각요소 6을 포함하는 부품들의 상응하는 구성이 각각의 가열단계에 대해 회로기판 상에 제공된다.Corresponding configurations of components comprising transistor 11, spring element 14 and cooling element 6 as described above are provided on the circuit board for each heating step.

도 3은 상자형 수평 바 5 및 상기 수평 바에 삽입되도록 구성된 제어장치의 세부적 구성을 도시한다. 상기 수평 바 5의 일측은 수직 바 3과 가열요소 2를 구비한 가열블록에 연결된다. 상기 수평 바 5의 상측 면에는 가열될 공기가 통과하는 창 모양의 개구부 7이 제공된다.3 shows a detailed configuration of a box-shaped horizontal bar 5 and a control device configured to be inserted into the horizontal bar. One side of the horizontal bar 5 is connected to a heating block having a vertical bar 3 and a heating element 2. The upper side of the horizontal bar 5 is provided with a window-shaped opening 7 through which air to be heated passes.

상기한 상자형 수평 바 5 내에 세 개의 연결 러그들 15 및 하나의 연결핀 8a가 제공된다. 이 연결핀은 모든 가열요소들 2를 위한 적극적인 연결관계를 나타낸다. 이 도면은 또한 부가적으로 수평 바 5의 상자에 삽입되도록 구성된 제어장치 5a의 사시도를 보여준다. 제어장치 5a는 수평 바에 마주하는 측면으로 수평 바 5에 삽입된다.Three connecting lugs 15 and one connecting pin 8a are provided in the box-shaped horizontal bar 5 described above. This connecting pin represents an active connection for all heating elements 2. This figure also shows a perspective view of controller 5a which is additionally configured to be inserted into a box of horizontal bars 5. Control 5a is inserted into horizontal bar 5 on the side opposite the horizontal bar.

수평 바 5를 대면하는 제어장치 5a의 일측에는 회로기판 10의 하부 면이 배치된다. 세 개의 냉각요소들 6은 이 회로기판 10을 넘어서 돌출한다. 이러한 냉각요소들 또는 냉각 판 각각은 한 가열단계의 파워트랜지스터들 11 중의 하나와 연관된다.The lower surface of the circuit board 10 is disposed on one side of the control device 5a facing the horizontal bar 5. Three cooling elements 6 protrude beyond this circuit board 10. Each of these cooling elements or cooling plates is associated with one of the power transistors 11 in one heating stage.

각 냉각요소 6에 대하여 보충적인 개구창 7이 수평 바 5의 일면에 제공된다. 이것은 가열장치가 동작될 때 각각의 냉각요소가 그것에 공기흐름을 효율적으로 공급하는 효과를 갖는다.A supplemental opening 7 is provided on one side of the horizontal bar 5 for each cooling element 6. This has the effect that each cooling element efficiently supplies airflow to it when the heater is operated.

상기 수평 바에서 벗어난 측면 상에 다른 연결핀 8b가 배치된다. 이 연결핀은 전류가 공급될 때, 전기적 접지로서 역할을 한다. 상기 연결 핀 8b는 도 2 및 4에 도시된, 각 가열단계에 가열전류를 공급하는 전도성 바 13에 연결된다. 각각의 가열단계는 그것의 파워트랜지스터 11을 통해 전도성 레일 13을 거쳐 공급되는 전류의 양으로부터 대략 40 암페어 정도의 전류를 끌어당긴다.Another connecting pin 8b is disposed on the side that is off the horizontal bar. This connecting pin serves as an electrical ground when current is supplied. The connecting pin 8b is connected to a conductive bar 13 which supplies a heating current to each heating step, shown in FIGS. 2 and 4. Each heating step draws approximately 40 amps of current from the amount of current supplied through its power transistor 11 via conductive rail 13.

도 4는 상자형 수평 바 5 및 상기 수평 바의 상자형 개구부에 삽입되도록 구성된 제어장치의 더 상세한 사시도이다. 4 is a more detailed perspective view of the control device configured to be inserted into the box-shaped horizontal bar 5 and the box-shaped opening of the horizontal bar.

도 4의 상부영역에서, 두 개의 개구창 7이 수평 바 5의 표면상에 도시되어 있다. 이 개구창들은 상기 제어회로가 수평 바 5에 삽입될 때 그것들이 냉각요소 6의 위아래로 배치되도록 배열된다.In the upper region of FIG. 4, two opening windows 7 are shown on the surface of the horizontal bar 5. These opening windows are arranged such that when the control circuit is inserted into the horizontal bar 5 they are arranged above and below the cooling element 6.

상기 수평 바 5의 상자형 개구부 내에 가열요소 2의 연결 러그들 15가 배치된다. 각 연결 러그 15는 각각의 가열단계에 대하여 제공된다.The connecting lugs 15 of the heating element 2 are arranged in the box-like opening of the horizontal bar 5. Each connecting lug 15 is provided for each heating step.

도 4의 하부영역에서, 수평 바 5에 삽입되도록 구성된 제어장치가 도시된다. 구조상의 설계에 대해 더욱 명확하게 보여주기 위하여, 단지 하나의 파워트랜지스터만 냉각요소 6이 제공된다. 나머지 제어회로의 구성설계는 도 2와 관련되어 설명된 제어회로에 상응하게 이루어진다.In the lower region of FIG. 4, a control device is shown configured to be inserted into the horizontal bar 5. To show more clearly the structural design, only one power transistor is provided with cooling element 6. The configuration design of the remaining control circuits corresponds to the control circuits described in connection with FIG.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 예시하는데, 여기서 도 5a, 5b 및 5c는 이제까지 기술한 이전의 실시예와는 특히 다른 상세도를 보여준다.Figure 5 illustrates another embodiment of the present invention, in which Figures 5a, 5b and 5c show particularly different details from the previous embodiments described so far.

도 5a는 수평 바5의 다소 변형된 설계를 도시한다. 개구창 7의 배열이 상술한 실시예에 해당한다. 공기흐름에 더 정확하게 영향을 주기 위해서 수평 바 5에 서의 제어회로의 삽입을 방해하지 않고 소정의 벽(wall)의 형성이 가능한 한도 내에서 수평 바 5의 개구창들 사이에 벽이 제공된다. 이 벽들과 가열요소를 대면하는 측면 사이의 상측에 배치된 모든 중간공간들은 추가의 벽들 18에 의해 닫혀진다. 이러한 방법으로, 가열장치가 동작할 때 공기가 목적 없이 주변에서 유동하는 것이 방지된다.5A shows a somewhat modified design of horizontal bar 5. The arrangement of the aperture 7 corresponds to the embodiment described above. In order to more accurately affect the airflow, a wall is provided between the openings of the horizontal bar 5 to the extent possible to form a wall without disturbing the insertion of the control circuit in the horizontal bar 5. All intermediate spaces arranged above between these walls and the side facing the heating element are closed by additional walls 18. In this way, air is prevented from flowing around without purpose when the heater is operating.

도 5a 및 5b는 개구창 7 사이에서 공기가 어떻게 인도되는지를 상세히 도시한다. 공기를 더 정확하게 인도하기 위하여 공기안내요소 17이 개구창들 7 사이에 위치한 영역에 삽입된다. 도 5b에서 알 수 있는 것과 같이, Y자형의 스포일러(spoiler)요소에 의해 U자형의 냉각요소 6의 냉각 핀(fin)들 주변에서의 더 양호한 공기흐름이 가능하게 된다. 냉각요소 6의 각각의 냉각핀들은 개구창 7에 인접하게 배열된다. 5a and 5b show in detail how air is guided between the apertures 7. In order to guide the air more accurately, air guide element 17 is inserted in the area located between the opening windows 7. As can be seen in FIG. 5B, the Y-shaped spoiler element allows for better airflow around the cooling fins of the U-shaped cooling element 6. Each of the cooling fins of the cooling element 6 is arranged adjacent to the opening window 7.

도 5b에서 파워트랜지스터 11을 구비한 회로기판 10이 부가적으로 표시되고 있다.In FIG. 5B, the circuit board 10 having the power transistor 11 is additionally shown.

도 5c는 냉각요소 6의 상응하는 구성설계를 도시한다. 상술한 실시예에 있어서 실질적으로 U자형의 냉각요소 6은 회로기판 상에 수직으로 U자형의 측면으로써 놓여져 있는 반면에, 본 실시예에 따른 냉각요소 6은 이러한 U자형 구성이 회로기판 10에 평행하게 배열된 그것의 하부측면을 갖도록 배열된다. 따라서 상기 Y자형 공기안내요소 17은 제어장치의 방향으로 가열요소들을 마주하는 수평 바 측으로부터 돌출하도록 배열된다. 상기 제1실시예에 따른 냉각요소 6이 사용될 때, 서로 대향하는 개구창들 7 사이의 수평영역 상에 보충적인 공기안내요소들이 배열될 수도 있다. 5c shows a corresponding structural design of cooling element 6. In the above-described embodiment, the substantially U-shaped cooling element 6 is placed on the circuit board as a vertically U-shaped side, whereas the cooling element 6 according to the present embodiment has such a U-shaped configuration parallel to the circuit board 10. Arranged to have a lower side thereof. The Y-shaped air guide element 17 is thus arranged to protrude from the side of the horizontal bar facing the heating elements in the direction of the control device. When the cooling element 6 according to the first embodiment is used, supplementary air guide elements may be arranged on the horizontal area between the opening windows 7 facing each other.

도 5c에 도시된 실시예에 있어서 하나의 냉각 핀의 폭 b1은 대략 3mm이고, 반면에 냉각 핀들 사이의 거리 b2는 대략 2.5mm이다. 냉각체는 바람직하게는 알루미늄 또는 구리로부터 제조된다.In the embodiment shown in FIG. 5C the width b1 of one cooling fin is approximately 3 mm, while the distance b2 between the cooling fins is approximately 2.5 mm. The cooling body is preferably made from aluminum or copper.

도 6 및 7에서 본 발명에 따른 또 다른 실시예가 도시된다. 이 실시예에서는 특히 냉각체들과 파워트랜지스터들의 구조설계에 있어서 이전의 실시예와 상이하다. 이 실시예에 따른 냉각체 20은 이전의 실시예들에서의 파워트랜지스터에 다른 방식으로 연결되고, 파워트랜지스터 11은 그 위에 냉각 날개(vane)들을 구비하는데, 이것들은 한 쪽 측면으로 상기 파워트랜지스터를 벗어나 돌출하도록 구성된다. 전술한 실시예들의 냉각체들은 이러한 냉각날개에 고정된다. 파워트랜지스터들의 냉각날개들은 회로기판에 납땜으로 고정된다. 다음에 기술된 실시예에서는 냉각체가 클립연결 수단에 의해서 트랜지스터에 연결된다. 도 6 및 7에서는 이 실시예의 냉각체들 20이 특별한 구조로 설계된 것을 나타낸다. 클립 21이 맞물리도록 하기 위해서 냉각체 20의 냉각 핀은 비대칭적 구조로 설계된다. 이러한 목적을 위하여, 가급적으로 U자형으로 구성된 냉각체는 그것의 일측에 정상적인 경우보다 더 적은 수의 핀(fin)들을 가지며, 따라서 이것은 상기 클립 21이 맞물리도록 하여준다. 상기 클립은 바람직하게는 파워트랜지스터 19와 냉각체 20을 외부로부터 맞물리게 하여 상기 냉각체 29를 이러한 방법으로 제어장치와 트랜지스터 19에 고정한다.6 and 7 another embodiment according to the invention is shown. This embodiment differs from the previous embodiment in particular in the structural design of the cooling bodies and the power transistors. The cooling body 20 according to this embodiment is connected in a different way to the power transistors in the previous embodiments, and the power transistor 11 has cooling vanes thereon, which carry the power transistor to one side. Configured to protrude out. The cooling bodies of the above-described embodiments are fixed to these cooling vanes. The cooling vanes of the power transistors are fixed to the circuit board by soldering. In the embodiment described next, the cooling body is connected to the transistor by clip connection means. 6 and 7 show that the cooling bodies 20 of this embodiment are designed with a special structure. In order to engage the clip 21, the cooling fins of the cooling body 20 are designed asymmetrically. For this purpose, the coolant, preferably U-shaped, has on its one side fewer fins than normal, thus allowing the clip 21 to engage. The clip preferably engages the power transistor 19 and the cooling body 20 from the outside to secure the cooling body 29 to the control device and the transistor 19 in this manner.

이 실시예는 SMD형의 파워트랜지스터에 특히 적합하다. 냉각체가 고정될 수 있는 냉각날개가 제공되지 않는다는 것은 이러한 SMD형 트랜지스터의 구조에 따른 특성이다. 파워트랜지스터 19의 하부 면에 상기 냉각체를 연결할 수 있기 위해서 상기 회로기판은 그 안에 구멍이 제공되며 이 구멍은 바람직하게는 대략 7.5mm의 직경을 갖는다.This embodiment is particularly suitable for SMD type power transistors. It is a characteristic of the structure of such an SMD type transistor that no cooling vane is provided to which the cooling body can be fixed. In order to be able to connect the cooling body to the lower surface of the power transistor 19, the circuit board is provided with a hole therein which preferably has a diameter of approximately 7.5 mm.

따라서 냉각체 20은 그의 하부 측에 핀 20a가 제공된다. 도시된 실시예에서 이 핀은 각각의 냉각 핀 방향에 반대인 방향으로 돌출한다. 상기 핀 20a의 직경은 바람직하게는 대략 7mm이다.Therefore, the cooling body 20 is provided with the pin 20a in the lower side. In the embodiment shown this fin projects in a direction opposite to the direction of each cooling fin. The diameter of the pin 20a is preferably approximately 7 mm.

냉각체 20에 형성된 상기 핀 20a는 회로기판 10에 있는 구멍을 통해 튀어나오도록 구성되고 트랜지스터 19를 직접적으로 접촉한다.The pin 20a formed in the cooling body 20 is configured to protrude through a hole in the circuit board 10 and directly contacts the transistor 19.

이러한 구조적 설계는 도 7a, 7b 및 7c에 상세하게 도시된다. 도 7a는 파워트랜지스터 11을 구비하는 회로기판 10의 평면도를 도시한다. 파워트랜지스터 11은 상기 회로기판 10의 경계영역에 배열되어 냉각체 20을 고정하기 위해 사용되는 클립 21이 용이하게 단단히 고정될 수 있게 된다. 상기한 회로기판은 클립 21이 위아래에서 회로기판을 맞물게 하는 위치에 오목한 새김자국(indentation)이 제공되어도 좋은데, 상기 클립 21은 더 큰 깊이 구조의 회로기판 10을 필요로 하지 않도록 한다. 바람직하게는 이러한 새김자국의 깊이는 이 영역에서의 클립 21의 두께에 대략 상응한다. 상기 트랜지스터 19는 연결 접촉점 22가 회로기판의 반대편 모서리를 향해 지향하도록 배열하는 것이 바람직하다.This structural design is shown in detail in FIGS. 7A, 7B and 7C. FIG. 7A shows a top view of a circuit board 10 having a power transistor 11. The power transistor 11 is arranged at the boundary region of the circuit board 10 so that the clip 21 used to fix the cooling body 20 can be easily and firmly fixed. The circuit board may be provided with a recessed indentation at the position where the clip 21 engages the circuit board from above and below, so that the clip 21 does not require a circuit board 10 of larger depth. Preferably, the depth of this mark corresponds approximately to the thickness of clip 21 in this region. The transistor 19 is preferably arranged such that the connecting contact point 22 is directed toward the opposite edge of the circuit board.

도 7b는 측면도를 도시하고, 도 7c는 도 7b에서 절단선 A-A를 따른 단면도를 도시한다. 도 7c는 냉각체 20과 스프링 21이 최적의 압력으로 정확한 위치에 고정되는 것을 보장하도록 하는 방식으로 기하학적으로 서로 적응적으로 배열된다. FIG. 7B shows a side view and FIG. 7C shows a cross section along cut line A-A in FIG. 7B. FIG. 7C is geometrically adaptively arranged with each other in such a way as to ensure that the cooling body 20 and the spring 21 are fixed in the correct position at the optimum pressure.

이상 상술한 바와 같이 자동차용 보조 가열장치로 사용하기에 적합한 전기가열장치를 개시하였다.As described above, an electric heating device suitable for use as an auxiliary heating device for a vehicle has been disclosed.

전술한 실시예들은 단지 예를 들어 설명한 것이며 본 발명의 정신을 이탈하지 않고 어떠한 변경도 가능할 것임을 이해하여야 할 것이다. 본 발명의 범위는 단지 첨부한 청구범위에 의해서만 정해질 것이다. It is to be understood that the foregoing embodiments have been described by way of example only, and that modifications may be made without departing from the spirit of the invention. It is intended that the scope of the invention only be limited by the appended claims.

도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 전기가열장치의 평면도 및 측면도.1a and 1b are a plan view and a side view of an electric heating apparatus according to the present invention.

도 2는 제어장치의 회로기판(printed circuit board)의 상세도로서, 상기 회로기판에 여러 구성요소들이 장착되어 있는 것을 도시하는 도면.FIG. 2 is a detailed view of a printed circuit board of a control device, showing the various components mounted on the circuit board. FIG.

도 3은 상자형 수평 바 및 상기 수평 바에 삽입되도록 구성된 제어장치의 세부구성도.3 is a detailed configuration diagram of a box-shaped horizontal bar and a control device configured to be inserted into the horizontal bar.

도 4는 상자형 수평 바 및 상기 수평 바에 삽입되도록 구성된 제어장치의 더 상세한 도면.4 is a more detailed view of a box-shaped horizontal bar and a control configured to be inserted into the horizontal bar.

도 5a, 5b 및 5c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세부구성도.Figures 5a, 5b and 5c is a detailed configuration according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 제어장치의 다른 실시예를 구현하는 구성의 단순화된 상세 사시도. 6 is a simplified detailed perspective view of a configuration for implementing another embodiment of a control device according to the present invention.

도 7a, 7b 및 7c는 도6에 따른 제어장치의 구조적 설계를 도시하는 다양한 세부구성도.7a, 7b and 7c show various details of the structural design of the control device according to FIG. 6;

Claims (8)

직사각형의 프레임(3, 4, 5)에 지지되는, 하나의 가열블록을 형성하도록 구성된 다수의 가열요소들(2), 및A plurality of heating elements 2 configured to form one heating block, supported by rectangular frames 3, 4, 5, and 상기 가열요소들(2)을 제어하기 위한 제어장치를 포함하되, 상기 제어장치는 상기 프레임(3, 4, 5)에 지지되는 가열블록을 갖는 하나의 구조적 유닛을 형성함과 아울러, 회로기판(10) 상에 배열된 파워 트랜지스터들(11)이 제공되며, 상기 파워 트랜지스터들(11)의 각각은 각각의 가열요소들(2)에 공급될 동력의 양을 조절하도록 구성된, 자동차용 보조 전기가열장치로 사용하기 위한 전기가열장치에 있어서,A control device for controlling the heating elements 2, the control device forming a structural unit having a heating block supported on the frames 3, 4, 5, and a circuit board Power transistors 11 arranged on 10 are provided, wherein each of the power transistors 11 is configured to regulate the amount of power to be supplied to the respective heating elements 2. In the electric heating device for use as a device, 연결 핀(8b)으로부터 상기 각각의 파워 트랜지스터들(11)에 동력을 공급하기 위한 파워 레일(13)을 구비함을 특징으로 하는 전기 가열장치.And a power rail (13) for powering the respective power transistors (11) from a connecting pin (8b). 제1항에 있어서, 각 파워 트랜지스터(11)의 출력은 상기 파워 트랜지스터(11)에 할당된 연결부(14)에 접속되어 하나의 가열단계의 가열요소들(2)을 위해 사용됨을 특징으로 하는 전기가열장치.2. Electricity according to claim 1, characterized in that the output of each power transistor 11 is connected to the connection 14 assigned to the power transistor 11 and used for the heating elements 2 of one heating stage. Heating device. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 핀(8b)이 상기 제어장치의 하우징으로부터 돌출하도록 구성됨을 특징으로 하는 전기가열장치.3. Electric heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting pin (8b) is configured to protrude from the housing of the control device. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 프레임은 수직 바들(4,5)에 대해 직각으로 배열된 수평 바(4,5) 및 대향하는 수직 바들(3)에 의해 한정되며,The frame is defined by horizontal bars 4, 5 and opposing vertical bars 3 arranged at right angles to the vertical bars 4, 5, 상기 수평 바들(5) 중의 적어도 하나는 그것의 측면에서 개방되어 그에 삽입된 제어장치를 갖도록 이루어진 상자형으로서 구현되며,At least one of the horizontal bars 5 is embodied as a box which is open at its side and has a control inserted into it, 개구창들(7)이 상기 수평 바(5)에 제공되며, 그리고Opening windows 7 are provided in the horizontal bar 5, and 상기 파워 트랜지스터들(11)의 냉각요소들(6)은 제어장치의 삽입된 조건에서 각각의 대향하는 개구창들(7) 사이에 배치됨을 특징으로 하는 전기가열장치.The cooling elements (6) of the power transistors (11) are characterized in that they are arranged between respective opposing openings (7) in the inserted condition of the control device. 제1항에 있어서, 상기 제어장치의 회로기판(10)은 그것의 일 측면에만 부품들이 장착됨을 특징으로 하는 전기가열장치.2. The electric heating apparatus according to claim 1, wherein the circuit board (10) of the control device is mounted on only one side thereof. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 회로기판(10)은 프레임의 평면에 직각으로 배열되고, 그의 길이가 상기 수평 바(5)의 길이에 실질적으로 상응하도록 구성됨을 특징으로 하는 전기가열장치.6. The electric heating apparatus according to claim 4 or 5, wherein the circuit board (10) is arranged at right angles to the plane of the frame and its length is configured to substantially correspond to the length of the horizontal bar (5). . 제4항에 있어서, 상기 제어장치는 가열장치(2)로부터 상기 수평 바(5)의 내부로 돌출된 전기적 연결 러그들(15)에 의해 수평 바(5)에 고정되도록 구성됨을 특징으로 하는 전기가열장치.5. The electrical device according to claim 4, wherein the control device is configured to be fixed to the horizontal bar 5 by electrical connecting lugs 15 protruding from the heating device 2 into the horizontal bar 5. Heating device. 제7항에 있어서, 상기 연결 러그들(15)을 수용하기 위한 스프링 요소들(14)이 상기 회로기판(10)에 제공되고, 상기 스프링 요소들(14)은 연결 러그들(15)에 보완적인 것임을 특징으로 하는 전기가열장치.A spring element (14) for receiving the connecting lugs (15) is provided on the circuit board (10), the spring elements (14) complementing the connecting lugs (15). Electric heating device characterized in that the.
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