KR101311154B1 - 히터용 제어기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 히터용 제어기에 관한 것으로서, 특히, 고용량의 히터에 설치되는 제어기의 인쇄회로기판이 과열되는 것을 방지할 수 있는 히터용 제어기에 관한 것이다.
본 발명은, 케이스와, 케이스에 결합되는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 방출하는 방열부와, 방열부 측으로 냉각유체를 안내하는 냉각부를 포함하는 히터용 제어기를 제공한다.

Description

히터용 제어기 {CONTROLLER FOR HEATER}
본 발명은 히터용 제어기에 관한 것으로서, 특히, 고용량의 히터에 설치되는 제어기의 인쇄회로기판이 과열되는 것을 방지할 수 있는 히터용 제어기에 관한 것이다.
차량에는 실내의 각 부위로 냉기와 온기를 선택적으로 공급하기 위한 공조시스템이 구비되는데, 하절기에는 에어컨을 작동시켜 냉기를 공급하고, 동절기에는 히터를 가동하여 온기를 공급하게 된다.
일반적으로 히터의 작동 방식은 엔진 내부를 순환하며 가열된 냉각수와 송풍기에 의하여 유입된 공기가 상호 열교환이 이루어지면서 차량 실내로 온기를 공급하며 난방을 하는 방식으로서, 엔진에 의해 발생되는 열을 이용하는 것이므로 에너지 효율이 높은 난방 방식이다.
동절기에는 시동 후 엔진이 가열되기까지는 일정 시간이 필요하게 되므로 시동 후 곧바로 난방이 이루어지지 않는다.
따라서 난방을 위하여 엔진이 가열되고 냉각수의 온도가 고온이 될 때까지 주행 전 소정 시간 엔진을 공회전시키게 되는데, 이에 따른 에너지 낭비 및 환경 오염이란 문제가 발생하였다.
이러한 문제를 방지하기 위해 엔진이 가열되는 소정 시간 동안에 별도의 프리히터(Pre-Heater)를 이용하여 차량 실내를 난방하는 방법이 이용되었는데, 종래의 열선 코일을 이용한 히터는 발열량이 높아 난방은 효과적으로 이루어지나 화재 위험이 높고 전열선의 수명이 짧아 부품의 수리 및 교환이 빈번하게 발생하는 불편이 있었다.
따라서 최근에는 피티씨(PTC: Positive Temperature Coefficient)소자를 이용한 히터가 개발되고 있는데, 화재 위험이 적고 수명이 길어 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
이러한 피티씨 히터는 상대적으로 작은 용량의 히터가 주로 사용되었는데, 최근에는 다양한 차종과 사용자의 필요에 따라 고용량의 피티씨 히터가 요구되어 개발되고 있는 추세이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-00064775호(2010년 6월 15일 공개, 발명의 명칭 : PWM 제어 고용량 피티씨 히터)에 개시되어 있다.
일반적인 히터용 제어기는 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 자연대류에 의해 방열하므로 방열효율이 일정치 이상 향상되기 어려워 고용량의 피티씨 히터에 설치되는 제어기인 경우에 과열에 의한 오작동 및 파손이 발생되는 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 고용량의 히터에 설치되는 제어기의 인쇄회로기판이 과열되는 것을 방지할 수 있는 히터용 제어기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 케이스; 상기 케이스에 결합되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 방출하는 방열부; 및 상기 방열부 측으로 냉각유체를 안내하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터용 제어기를 제공한다.
또한, 상기 케이스에는 상기 방열부가 안착되는 지지부가 형성되고, 상기 케이스의 테두리에는 상기 방열부를 구속하는 턱부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방열부는 상기 케이스에 설치되는 다수 개의 방열핀을 포함하고, 상기 냉각부는 상기 방열핀에 공급되는 냉각유체를 안내하는 덕트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 덕트는, 상기 방열핀을 감싸는 분사부; 및 상기 분사부로부터 연장되고 냉각유체가 안내되는 공급홀부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사부는 다수 개의 상기 방열핀의 일측 단부를 감싸도록 형성되고, 상기 턱부에 대향되는 걸림부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공급홀부는 상기 방열부의 중앙부에 대향되게 배치되고, 상기 공급홀부는 상기 방열핀으로부터 경사지게 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 히터용 제어기는 방열부에 냉각유체를 압송하므로 방열부를 통해 방열되는 인쇄회로기판의 열을 효과적으로 배출할 수 있어 고용량의 히터에 설치되는 제어기의 인쇄회로기판이 과열되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 히터용 제어기는 방열부에 공급되는 냉각유체에 와류가 형성되도록 하므로 냉각유체와 방열부 사이의 접촉면적을 증가시켜 고용량의 히터에 설치되는 제어기의 인쇄회로기판이 과열되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기가 도시된 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 연결부 장착구조가 조시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 냉각부 장착구조가 도시된 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 냉각부 장착구조가 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 덕트가 도시된 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 히터용 제어기의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기가 도시된 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기가 도시된 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 연결부 장착구조가 조시된 단면도이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 냉각부 장착구조가 도시된 절개 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 냉각부 장착구조가 도시된 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기의 덕트가 도시된 사시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기는, 케이스(10)와, 케이스(10)에 결합되는 인쇄회로기판(30)과, 인쇄회로기판(30)에서 발생되는 열을 방출하는 방열부(50)와, 방열부(50)와 인쇄회로기판(30)을 전기적으로 연결하며 방열부(50)와 인쇄회로기판(30)을 결합시키는 연결부(80)와, 방열부(50) 측으로 냉각유체를 안내하는 냉각부(90)를 포함한다.
케이스(10)에는 한 쌍의 커넥터(12)가 설치되므로 인쇄회로기판(30)에 전류가 공급되고, 인쇄회로기판(30)에 설치되는 다수 개의 소자에 의해 전류량이 조절되며, 인쇄회로기판(30)에서 발생되는 열을 방열부(50)를 통해 배출된다.
이때, 냉각부(90)에 의해 방열부(50)에 냉각유체가 압송되므로 냉각유체와 방열부(50) 사이에 접촉량이 증가되면서 방열부(50)의 방열효율이 향상되는 효과가 나타나게 된다.
방열부(50)는 열전도율이 좋은 알루미늄재질을 포함하여 이루어지고, 인쇄회로기판(30)에는 전도성재질로 이루어지는 회로패턴이 인쇄되기 때문에 전기적 오작동을 방지하기 위해 접지선이 연결된다.
본 실시예는 연결부(80)에 의해 인쇄회로기판(30)과 방열부(50)가 전기적으로 연결되기 때문에 방열부(50) 또는 인쇄회로기판(30) 중 어느 하나에만 접지선이 연결되면 방열부(50) 및 인쇄회로기판(30)을 동시에 접지할 수 있게 된다.
케이스(10)에는 인쇄회로기판(30)이 안착되는 지지부(14)가 형성되고 체결부재(82)가 관통되는 관통홀부(16)가 형성된다.
케이스(10)는 좌우방향으로 긴 직사각형의 평면형상을 이루고, 상면과 저면이 개방되며, 케이스(10) 내부에는 다수 개의 소자가 안착될 수 있도록 불규칙한 격자 모양을 이루는 다수 개의 지지부(14)가 형성된다.
지지부(14)의 일측면에는 인쇄회기판이 안착되고, 지지부(14)의 타측면에는 방열부(50)가 안착되며, 인쇄회로기판(30)과 방열부(50)는 연결부(80)에 의해 전기적으로 연결된다.
또한, 케이스(10)의 테두리에는 방열부(50)를 구속하는 턱부(10a)가 형성되며, 턱부(10a)는 케이스(10)의 테두리로부터 상측으로 돌출되는 리브 모양으로 형성되므로 지지부(14)에 방열부(50)가 안착되면 터부에 의해 방열부(50)의 테두리가 구속된다.
또한, 케이스(10)에는 인쇄회로기판(30)을 감싸는 쉴드(72)가 설치되고, 케이스(10)에 수납되는 인쇄회로기판(30)이 감싸지도록 쉴드(72)에 연결되는 커버(70)가 설치된다.
쉴드(72)는 케이스(10)의 내벽에 설치되는 금속재질의 박막이므로 인쇄회로기판(30)의 테두리를 감싸게 되고, 커버(70)는 케이스(10)의 저면을 덮도록 쉴드(72)의 하단에 연결되는 금속재질의 패널 모양으로 형성된다.
따라서 쉴드(72)와 커버(70)가 인쇄회로기판(30)의 테두리 및 저면을 감싸게 되어 인쇄회로기판(30)에서 발생되는 전기적인 노이즈를 차폐하게 된다.
연결부(80)는 관통홀부(16)에 삽입되고 방열부(50)에 결합되는 체결부재(82)를 포함하므로 체결부재(82)에 의해 인쇄회로기판(30)과 방열부(50)가 전기적으로 연결된다.
또한, 연결부(80)는 체결부재(82)가 관통되는 인쇄회로기판(30)의 장착홀부(32)에 설치되고 체결부재(82)와 전기적으로 연결되는 전도부재(84)를 더 포함한다.
따라서 금속재질의 체결부재(82)는 인쇄회로기판(30)에 설치되는 전도부재(84)와 방열부(50)를 전기적으로 연결하여 하나의 접지선을 인쇄회로기판(30) 또는 방열부(50)에 연결하여 인쇄회로기판(30)과 방열부(50)를 동시에 접지할 수 있게 된다.
또한, 전도부재(84)는 쉴드(72)와 접촉되어 전기적으로 연결되므로 하나의 접지선이 인쇄회로기판(30), 방열부(50), 쉴드(72) 및 커버(70) 중 어느 하나에 연결되면 인쇄회로기판(30), 방열부(50), 쉴드(72) 및 커버(70)를 동시에 접지시킬 수 있게 된다.
방열부(50)는 케이스(10)에 설치되는 다수 개의 방열핀(52)을 포함하고, 냉각부(90)는 방열핀(52)에 공급되는 냉각유체를 안내하는 덕트(92)를 포함한다.
방열핀(52)은 상측으로 돌출되고 일정한 간격을 유지하는 다수 개의 패널 모양으로 형성되므로 방열핀(52) 사이의 간격을 통과하는 냉각유체에 의해 방열부(50)에 전달되는 열이 배출된다.
덕트(92)는, 방열핀(52)을 감싸는 분사부(96)와, 분사부(96)로부터 연장되고 냉각유체가 안내되는 공급홀부(94)를 포함한다.
공급홀부(94)에는 냉각유체를 압송하는 송풍관이 연결되므로 송풍관을 따라 공급되는 냉각유체가 공급홀부(94)를 통해 분사부(96)를 지나 방열핀(52)의 일측 단부에 분사된다.
분사부(96)는 공급홀부(94)와 비교하여 단면적이 넓게 형성되므로 공급홀부(94)를 통해 공급되는 냉각유체는 분사부(96)를 지나면서 넓게 분사되므로 다수 개의 방열핀(52)에 접촉되면서 열교환을 이루게 된다.
방열핀(52) 사이의 간격을 지나는 냉각유체는 인쇄회로기판(30)으로부터 방열부(50)에 전달되는 열을 흡수하여 방열핀(52)의 타측 단부를 지나 대기로 배출되면서 방열작용을 행하게 된다.
분사부(96)는 다수 개의 방열핀(52)의 일측 단부를 감싸도록 형성되고, 턱부(10a)에 대향되는 걸림부(96b)가 형성되므로 걸림부(96b)가 턱부(10a)에 대향되도록 분사부(96)를 배치시킨 후에 분사부(96)의 양측 단부 및 하단에 형성되는 체결홀부(96a)와 케이스(10)에 볼트를 조립하여 분사부(96)를 케이스(10)에 결합한다.
상기한 바와 같이 케이스(10)의 턱부(10a)에 분사부(96)의 걸림부(96b)를 안착시켜 볼트를 조립하므로 분사부(96)를 정확한 위치에 조립할 수 있게 된다.
또한, 공급홀부(94)는 방열부(50)의 중앙부에 대향되게 배치되고, 공급홀부(94)는 방열핀(52)으로부터 경사지게 배치되므로 공급홀부(94)를 통해 공급되고 분사부(96)를 지나 방열핀(52)에 접촉되는 냉각유체는 방열부(50)의 상면에 충돌된 후에 와류를 형성하여 냉각유체와 방열부(50) 사이의 접촉량이 증가되는 효과가 나타나게 된다.
공급홀부(94)는 방열부(50)의 상면을 향해 하측으로 경사지게 배치되므로 공급홀부(94)를 통해 공급되는 냉각유체는 방열부(50)의 상면에 충돌되면서 진행방향이 바뀌게 된다.
따라서 분사부(96)를 통해 방열부(50) 측으로 분사되는 냉각유체는 방열핀(52)의 일측 단부 사이의 간격을 따라 공급된 후에 방열부(50) 상면에 충돌되고 방열핀(52) 타츨 단부를 통해 대기로 배출된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 히터용 제어기작동을 살펴보면 다음과 같다.
히터용 제어기에 전원이 인가되면 커넥터(12)를 통해 인쇄회로기판(30)에 전류가 흐르면서 히터에 공급되는 전압을 조절하게 되므로 히터의 발열량을 조절할 수 있게 된다.
이때, 인쇄회로기판(30)에서 발생되는 열은 방열부(50)에 전달되고, 방열부(50)의 방열핀(52)에 접촉하면서 이동되는 냉각유체에 의해 외부로 방열된다.
방열부(50)에 공급되는 냉각유체는 송풍관을 통해 공급홀부(94)를 따라 분사부(96)에 공급되므로 분사부(96)에 방열핀(52)의 일측 단부로 공급되는 냉각유체가 방열핀(52)의 일측 단부 사이로 유입된 후에 방열부(50)의 상면에 충돌되면서 와류를 형성하게 된다.
따라서 냉각유체와 방열부(50) 사이의 접촉량이 증가되고, 방열핀(52)의 타측 단부를 통해 대기로 배출되는 냉각유체에 의해 인쇄회로기판(30)으로부터 방열부(50)에 전달되는 열이 효과적으로 방열된다.
상기한 바와 같은 작동에 의해 인쇄회로기판(30)의 열이 방열되고, 인쇄회로기판(30), 방열부(50), 쉴드(72) 및 커버(70)에 전기적인 오작동이 발생되면 체결부재(82) 및 전도부재(84)에 의해 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(30), 방열부(50), 쉴드(72) 및 커버(70) 중 어느 하나로부터 연장되는 접지선에 의해 접지작용이 이루어지게 된다.
따라서 하나이 접지선에 의해 인쇄회로기판(30), 방열부(50), 쉴드(72) 및 커버(70) 모두를 접지할 수 있게 된다.
이로써, 고용량의 히터에 설치되는 제어기의 인쇄회로기판이 과열되는 것을 방지할 수 있는 히터용 제어기를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 히터용 제어기를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 히터가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 제어기가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 케이스 10a : 턱부
12 : 커넥터 14 : 지지부
16 : 관통홀부 30 : 인쇄회로기판
32 : 장착홀부 50 : 방열부
52 : 방열핀 70 : 커버
72 : 쉴드 80 : 연결부
82 : 체결부재 84 : 전도부재
90 : 냉각부 92 : 덕트
94 : 공급홀부 96 : 분사부
96a : 체결홀부 96b : 걸림부

Claims (6)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 결합되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에서 발생되는 열을 방출하며, 상기 케이스에 설치되는 다수 개의 방열핀을 포함하는 방열부; 및
    냉각유체가 상기 방열부의 열을 흡수하여 대기로 배출되도록 상기 방열부 측으로 냉각유체를 안내하는 냉각부를 포함하고,
    상기 냉각부는 냉각유체가 상기 방열핀에 공급되도록 냉각유체를 안내하는 덕트를 포함하고,
    상기 덕트는, 상기 방열핀을 감싸는 분사부 및 상기 분사부로부터 연장되고 냉각유체가 안내되는 공급홀부를 포함하고,
    상기 공급홀부는 상기 방열부의 중앙부에 대향되게 배치되고,
    상기 공급홀부는 상기 방열핀으로부터 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 히터용 제어기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 방열부가 안착되는 지지부가 형성되고, 상기 케이스의 테두리에는 상기 방열부를 구속하는 턱부가 형성되는 것을 특징으로 하는 히터용 제어기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열부와 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하며 상기 방열부와 상기 인쇄회로기판을 결합시키는 연결부를 더 포함하고,
    상기 케이스에는, 상기 인쇄회로기판이 안착되는 지지부 및 상기 연결부가 설치되는 관통홀부가 형성되고,
    상기 케이스에는, 상기 인쇄회로기판을 감싸는 쉴드 및 상기 케이스에 수납되는 상기 인쇄회로기판이 감싸지도록 상기 쉴드에 연결되는 커버가 설치되고,
    상기 연결부는,
    상기 관통홀부에 삽입되고 상기 방열부와 전기적으로 연결되도록 상기 방열부에 결합되는 체결부재; 및
    상기 체결부재가 관통되는 상기 인쇄회로기판의 장착홀부에 설치되어 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되고, 상기 체결부재와 전기적으로 연결되며, 상기 쉴드와 접촉되어 전기적으로 연결되는 전도부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터용 제어기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는 다수 개의 상기 방열핀의 일측 단부를 감싸도록 형성되고, 상기 턱부에 대향되는 걸림부가 형성되는 것을 특징으로 하는 히터용 제어기.
  6. 삭제
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