KR200448698Y1 - 자동차용 프리 히터 - Google Patents

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KR200448698Y1
KR200448698Y1 KR2020080009206U KR20080009206U KR200448698Y1 KR 200448698 Y1 KR200448698 Y1 KR 200448698Y1 KR 2020080009206 U KR2020080009206 U KR 2020080009206U KR 20080009206 U KR20080009206 U KR 20080009206U KR 200448698 Y1 KR200448698 Y1 KR 200448698Y1
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장재영
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Abstract

본 고안은 자동차용 프리 히터에 관한 것으로, 전자 제어장치로 전자 제어되는 프리 히터에서, 제어 소자를 히트 싱크부재에 밀착시켜 장착함으로써 작동 중 제어 소자에서 발생되는 고열을 원활히 방출하도록 하며, 이러한 구성에서 터미널 가이드부재를 사용하여 터미널부재와 히트 싱크부재의 접속을 완전히 차단하는 것이다.
본 고안은 히트 싱크로 인쇄 회로 기판의 제어 소자, 즉, 트랜지스터에서 발생되는 열을 원활히 방열함은 물론 히트 싱크로 인한 쇼트 발생을 방지하여 전자 제어 시 제어 소자의 내구성을 증대시키고, 안정적인 제어가 가능한 효과가 있는 것이다.

Description

자동차용 프리 히터{Pre-Heater}
본 고안은 자동차용 프리 히터에 관한 것으로 더 상세하게는 펄스 폭 제어 방식으로 동작을 제어하는데 있어 전원 단자를 효율적으로 연결하고, 작동 중 단락(Short Circuit)를 방지할 수 있도록 고안된 것이다.
일반적으로 자동차에는 실내를 난방, 또는 냉방시키기 위한 공기 조화 장치가 설치되어 통풍 계통 및 통풍 경로를 통해 자동차 각 부분에 냉기 및 난기를 골고루 이송시킨다.
즉, 여름철 등 실내의 온도를 낮추는 냉방의 경우에는 에어컨을 동작시켜 냉기를 토출시키고, 겨울철 등 실내의 온도를 높이는 난방의 경우에는 엔진의 과열 방지를 위해 엔진 내부를 순환하여 가열된 냉각수를 송풍기를 통해 실내로 공급되는 외부공기와 열교환시켜 차량 내의 곳곳에 배치된 토출구를 통해 온기를 공급하도록 한다.
그런데, 엔진과 열교환된 냉각수를 이용하여 실내를 난방하는 것이 효율적으로 바람직하기는 하나, 초기 시동 이후에 엔진이 가열되기까지의 시간이 경과해서야 가열된 냉각수를 이용하여 자동차 실내의 난방이 가능해진다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 정저항온도계수(正抵抗溫度係數)를 가진 정특성 서미스터(PTC:positive temperature coefficient thermistor, 이하 'PTC소자'라 함)를 사용한 프리 히터가 제안되고 있다.
상기 프리 히터는 도 1에서 도시한 바와 같이 로드 하우징(11) 내에 내부에 발열체(13)인 PTC소자(13a)를 내장하고, PTC소자(13a)에 전기전원을 공급하는 터미널부재(12)가 관통되어 결합한 히트 로드부재(10)와, 이 히트 로드부재(10)가 관통되어 결합하여 열을 발산하는 다 수의 방열핀부재(20)를 포함한다.
즉, 전기전원이 로드 하우징(11)과 터미널부재(12)를 통해 각각 다른 전극이 PTC소자(13a)로 공급되면 PTC소자(13a)에서 열이 발생하고, 이 발생된 열은 방열핀부재(20)로 전달되어 외부공기를 가열하게 되는 것이다.
그리고 가열된 공기는 통풍계통 및 통풍경로를 통해 차량 내부로 공급되어 엔진이 가열되기 전까지 실내 온도를 높이게 되는 것이다.
한편, 상기 프리 히터는 히트 로드부재(10)의 로드 하우징(11)에 (-)전극을 인가하고, 터미널부재(12)로 (+)전극을 인가하여 PTC소자(13a)에 전류를 흐르게 하여 발열시킴으로써 작동되는 것이다.
그리고 상기 프리 히터는 통상 릴레이 방식으로 PCT소자로의 전류 공급을 제어하여 열출력을 조절하고 있으나, 근래에는 상기 히트 로드부재(10)의 터미널부재(12)가 접속되는 인쇄회로 기판과, 상기 인쇄회로 기판에 장착되는 트랜지스터와 같은 제어 소자를 포함한 전자 제어장치로 발열체 즉, PTC소자(13a)로 공급되는 전류를 제어하여 열출력을 조절하고 있다.
상기한 바와 같이 전자 제어장치로 열출력을 제어하는 프리 히터의 경우에는 전자 제어장치에서 발생되는 자체 열과 함께 전자 제어장치의 각 구성품, 즉, 트렌지스터 등과 같은 제어 소자를 손상시키는 문제점이 있었던 것이다.
따라서, 전자 제어장치에는 열을 방출시키는 히트 싱크부가 히트 로드부재의 단부 측과의 사이에 구비되고 있으나, 상기 히트 싱크부는 열 방출을 위해 통상 알루미늄과 같이 통전되는 금속재로 형성되는데, 사용 중 터미널부재(12)와 접속되어 쇼트(Short Circuit) 즉, 단락이 발생되는 일이 빈번히 발생하는 폐단이 있었던 것이다.
본 고안은 프리 히터의 발열을 전자 제어함에 있어 안정적인 발열과, 작동 제어가 가능한 자동차용 프리 히터를 제공하는 데 있다.
이러한 본 고안의 과제는 길이를 가지는 로드 형상의 로드 하우징 내부에 전기전원을 공급받아 발열하는 발열체를 구비하며, 상기 발열체로 전원을 공급하는 터미널부재가 로드 하우징의 단부로 돌출된 히트 로드부재와;
상기 히트 로드부재에 결합하여 가열되는 방열핀부재와;
전극을 인가하는 제 1 전원선에 연결되며, 상기 히트 로드부재의 단부 측에 결합하여 히트 로드부재의 로드 하우징에 전극을 인가하는 제 1 전원 터미널부재와;
상기 히트 로드부재의 터미널부재가 결합하는 결합구멍이 구비되며, 복수의 핀부가 돌출된 히트 싱크부재와;
제 1 전원선과 다른 전극을 인가하는 제 2 전원선에 연결되며, 히트 로드부재의 터미널부재에 전극을 인가하는 제 2 전원 터미널부재와;
상기 히트 로드부재의 터미널부재가 접속되는 단자부를 구비하고, 상기 단자부에 연결되며 제 2 전원 터미널부재에 접속되어 전류의 흐름을 제어하는 제어 소자를 포함한 제어 회로부를 구비한 인쇄회로기판과;
상기 인쇄회로기판과 히트 싱크부재 사이에 위치되고 히트 싱크부재의 결합 구멍에 결합하며 상기 터미널부재가 관통되어 결합하는 가이드 구멍이 형성된 터미널 가이드부를 구비하고 절연 재질로 형성되는 터미널 가이드부재를 포함한 자동차용 프리 히터를 제공함으로써 해결되는 것이다.
본 고안은 히트 싱크로 인쇄 회로 기판의 제어 소자, 즉, 트랜지스터에서 발생되는 열을 원활히 방열함은 물론 히트 싱크로 인한 쇼트 발생을 방지하여 전자 제어 시 제어 소자의 내구성을 증대시키고, 안정적인 제어가 가능한 효과가 있는 것이다.
본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 고안의 구성을 도시한 분해 사시도로서, 본 고안에서 발열체의 작동을 제어하는 전자 제어 장치의 각 구성을 분해한 예를 나타내고 있다.
도 3은 본 고안의 요부 확대 사시도로서, 도 2의 분해된 전자 제어 장치가 조립된 상태를 나타내고 있다.
도 4는 본 고안의 평면도로서, 전자 제어 장치와 히트 로드부재 사이에 히트 싱크부재가 구비되며, 히트 로드부재의 터미널부재가 히트 싱크부재와, 터미널 가이드부재의 가이드부를 관통하여 결합하여 인쇄회로기판의 단자부에 접속되는 예를 나타내고 있다.
이하, 도 2에서 도시한 바와 같이 본 고안인 자동차용 프리 히터는 복수의 히트 로드부재(10)와 상기 히트 로드부재(10)가 결합하는 제1 로드 결합구멍(21)이 형성된 방열핀부재(20)를 포함한다.
상기 히트 로드부재(10)는 길이를 가지는 로드형상으로 그 내부가 길이방향으로 비어있는 로드 하우징(11)과, 상기 로드 하우징(11) 내부를 관통하여 일단이 외부로 일정 길이만큼 돌출되도록 결합하고 전기 전원부와 연결되어 전기전원을 공급하는 터미널부재(12)와, 로드 하우징(11)의 내부에서 상기 터미널부재(12) 상에 접속된 상태로 장착되어 전기 전원을 공급받아 발열하는 발열체(미도시)를 포함한다.
상기 발열체는 터미널부재(12) 상에 장착되고 로드 하우징(11)의 내측면에 접하는 PTC소자를 사용한다.
상기 PTC(PTC:positive temperature coefficient thermistor)소자는 정온특성을 갖는 세라믹 발열체로서, PTC소자의 온도가 특정온도에 도달하였을 시 임의의 저항값이 급격히 증가하여 주울열이 발생하므로 소자의 온도가 증가하고, 열발생으로 인해 소자의 온도가 상승하여 일정 온도 이하에 도달하면 소자가 큰 부하로 작용하게 되므로 전류가 크게 감소되어 온도가 다시 감소하게 된다.
상기에서와 같이 PTC소자의 온도가 감소하면 저항값이 다시 감소하고 주울열의 발생이 다시 증가하게 되는데 이와 같은 과정은 아주 짧은 시간 내에서 반복되어 PTC소자는 거의 일정한 온도를 유지하는 것이다.
또 상기 로드 하우징(11)과 터미널부재(12)는 각각 전기 전원부로 다른 전극을 가지도록 연결되는데, 로드 하우징(11)에 (-) 전극이 연결되고, 터미널부재(12) 에 (+) 전극을 연결하는 것을 기본으로 하며, 이하, 상기의 예로 설명함을 밝혀둔다.
상기 PTC소자는 로드 하우징(11)으로부터 (-) 전극을 인가받고, 터미널부재(12)로부터 (+) 전극을 인가받아 전류가 발생되고, 발생된 전류의 저항에 의해 발열되어 로드 하우징(11)을 가열하게 되는 것이다.
상기 히트 로드부재(10)는 다 수개로 적층되는 방열핀부재(20)에 결합되어 방열핀부재(20)를 통해 외부 공기와의 접촉 면적을 넓혀 외부 공기를 빠르게 가열하도록 한다.
상기 방열핀부재(20)는 상기 히트 로드부재(10)가 결합하는 제 1 로드 결합구멍(21)이 형성되며, 제 1 로드 결합구멍(21)에는 히트 로드부재(10)와의 접촉 면적을 증대시키기 위한 제 1 버어부가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 방열핀부재(20)와 열교환으로 가열된 공기는 통풍 계통 및 통풍 경로를 통해 차량 내부로 공급되어 엔진이 가열되기 전까지 실내 온도를 높이게 되는 것이다.
상기 히트 로드부재(10)의 단부에는 로드 하우징(11)에 전극을 인가하는 제 1 전원 터미널부재(30)가 결합하며, 상기 제 1 전원 터미널부재(30)는 히트 로드부재(10)가 결합하는 제 2 로드 결합구멍(31)이 형성되며, 양 측 단부에 절곡되어 전극을 인가하는 제 1 전원선(1)에 연결되는 제 1 전선 연결부(32)가 구비되며, 상기 제 1 전선 연결부(32)에는 볼트 결합구멍이 형성되어 제 1 전원선(1)의 단부에 구비되는 터미널과 볼팅으로 접속되어 연결되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 전원 터미널부재(30)의 제 2 로드 결합구멍(31)에는 히트 로드부재(10)와의 접촉 면적을 증대시키기 위한 제 2 버어부가 구비되는 것이 바람직하며, 제 1 전원선(1)은 전기 전원부로부터 (-) 전극을 공급받아 제 1 전원 터미널부재(30)로 전달하는 것이다.
또한 상기 제 1 전원 터미널부재(30)는 후술될 인쇄회로기판(60)에 접속되는 기판 터미널부재(63)로 연결되어 인쇄회로기판(60)에 (-)전극을 전달하는 것이다.
상기 기판 터미널부재(63)의 일단은 인쇄회로기판(60) 상에 접속되어 고정되고, 타단은 상기 제 1 전원 터미널부재(30)의 제 1 전선 연결부(32)에 겹쳐져 제 1 전원선(1)의 터미널과 함께 볼팅으로 접속 고정되는 것이다.
한편, 상기 히트 로드부재(10)의 터미널부재(12)는 후술될 인쇄회로기판(60)과, 히트 로드부재(10)의 단부 사이에 위치되는 히트 싱크부재(40)의 결합구멍(42)에 통해 돌출되어 인쇄회로기판(60)의 단자부(61)에 접속하게 되는 것이다.
상기 히트 싱크부재(40)는 열전도율이 높고, 가격이 저렴한 알루미늄 재질로 제조되며, 방열을 위한 복수의 핀부(41)가 구비되며, 일면에 후술될 제어 소자(62), 즉, 전계효과 트랜지스터(이하 FET ; Field Effect Transistor)(62a)가 장착되는 소자 장착면(40a)이 구비되며, 소자 장착면(40a)에는 FET(62a)가 볼트로 장착 고정되도록 하는 체결홈(40b)이 복수로 구비된다.
상기 FET(62a)는 트랜지스터 하우징의 배면에 후술될 제 2 전원 터미널부재(50)에 접속되는 제 1 단자(62b)가 구비되고, 트랜지스터 하우징의 하부에 돌출되어 인쇄회로기판(60)에 접속되는 제 2 단자(62c)가 구비되어, 제 1 단자(62b)를 통해 (+)전극이 인가되고, 제 2 단자(62c)를 통해 (-)전극이 인가되는 것으로, 이를 이용하여 상기 히트 로드부재(10)로 공급되는 전류를 제어하는 것은 공지의 것으로 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
상기 FET(62a)의 제 2 단자(62c)가 접속되는 인쇄회로기판(60)은 상기한 바와 같이 상면에 터미널부재(12)가 접속되는 복수의 단자부(61)가 돌출되며, 본 고안인 자동차용 프리 히터의 베이스 하우징부재(3) 내에 장착된다.
상기 인쇄회로기판(60)은 상기 FET(62a)를 포함하여 상기 히트 로드부재(10)로 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 제어 회로부를 구비하는 것으로, 이 제어 회로부의 구성은 제어 회로를 구성하는 공지의 것으로 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
상기 인쇄회로기판(60)과 히트 싱크부재(40)의 사이에는 상기 히트 싱크부재(40)의 결합구멍(42)에 결합하며 상기 터미널부재(12)가 관통되어 결합하는 가이드 구멍(71a)이 형성된 터미널 가이드부(71)를 구비하고 절연 재질로 형성되는 터미널 가이드부재(70)가 위치된다.
상기 터미널 가이드부재(70)는 상부로 인쇄회로기판(60)이 안착되며, 상기 FET(62a)의 제 2 단자(62c)가 안착되는 단자 안착홈(72a)이 형성된 가이드 패널부(72)와, 상기 가이드 패널부(72)의 단부에 세워져 이격되게 복수로 구비되어 이격된 사이로 FET(62a)가 끼워지며 상기 터미널부재(12)가 관통되어 결합하는 가이드 구멍(71a)이 형성된 터미널 가이드부(71)를 포함한다.
그리고, 상기 FET(62a)와 히트 싱크부재(40)의 사이에는 상기 제 1 전원선(1)과 다른 전극 즉, (+)전극을 인가하는 제 2 전원선(2)이 연결되며, 상기 FET(62a)의 제 1 단자(62b)가 접속되는 제 2 전원 터미널부재(50)가 구비된다.
상기 제 2 전원 터미널부재(50)는 (+)전극을 인가하는 제 2 전원선(2)에 연결되는 제 2 전선 연결부(51)가 구비되며, 상기 제 2 전선 연결부(51)에는 볼트 결합구멍이 형성되어 제 2 전원선(2)의 단부에 구비되는 터미널과 볼팅으로 접속되어 연결되는 것이 바람직하다.
또, 상기 제 2 전원 터미널부재(50)에는 히트 싱크부재(40)의 결합구멍(42)에 대응되는 관통 구멍(52)이 형성되어 상기 터미널 가이드부재(70)의 터미널 가이드부(71)가 결합되며, 상기 히트 싱크부재(40)의 소자 장착면(40a)에 형성된 체결홈(40b)에 대응되는 볼트 결합구멍이 일면에 형성되어 상기 FET(62a)가 일면에 접속된 상태로 볼팅되어 장착되도록 한다.
즉, 상기 터미널 가이드부(71)는 제 2 전원 터미널부재(50)의 관통 구멍(52)을 통해 히트 싱크부재(40)의 결합구멍(42)에 결합하여 가이드 구멍(71a)을 통해 결합하는 터미널부재(12)가 히트 싱크부재(40)와 접속되는 것을 완전히 차단하여 사용 중 외부 요인에 의해 터미널부재(12)가 히트 싱크부재(40)에 접속되어 쇼트가 발생하는 것을 방지하게 되는 것이다.
또한 상기 제어 소자(62) 즉, FET(62a)는 상기 제 2 전원 터미널부재(50)에 접속된 상태로 히트 싱크부재(40)에 밀착되어 장착되므로, 작동 시 발생하는 열을 히트 싱크부재(40)를 통해 원활히 방열되어 작동 중 발생하는 고열로 인한 손상이 방지되는 것이다.
본 고안은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 고안의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 고안의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
도 1은 종래의 일반적인 프리 히터를 도시한 분해 사시도
도 2는 본 고안의 구성을 도시한 분해 사시도
도 3은 본 고안의 요부 확대 사시도
도 4는 본 고안의 평면도
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
1 : 제 1 전원선 2 : 제 2 전원선
10 : 히트 로드부재 11 : 로드 하우징
12 : 터미널부재 20 : 방열핀부재
30 : 제 1 전원 터미널부재 40 : 히트 싱크부재
50 : 제 2 전원 터미널부재 60 : 인쇄회로기판
61 : 단자부 62 : 제어 소자
70 : 터미널 가이드부재 71 : 터미널 가이드부
72 : 가이드 패널부

Claims (5)

  1. 길이를 가지는 로드 형상의 로드 하우징 내부에 전기전원을 공급받아 발열하는 발열체를 구비하며, 상기 발열체로 전원을 공급하는 터미널부재가 로드 하우징의 단부로 돌출된 히트 로드부재와;
    상기 히트 로드부재에 결합하여 가열되는 방열핀부재와;
    전극을 인가하는 제 1 전원선에 연결되며, 상기 히트 로드부재의 단부 측에 결합하여 히트 로드부재의 로드 하우징에 전극을 인가하는 제 1 전원 터미널부재와;
    상기 히트 로드부재의 터미널부재가 결합하는 결합구멍이 구비되며, 복수의 핀부가 돌출된 히트 싱크부재와;
    제 1 전원선과 다른 전극을 인가하는 제 2 전원선에 연결되며, 히트 로드부재의 터미널부재에 전극을 인가하는 제 2 전원 터미널부재와;
    상기 히트 로드부재의 터미널부재가 접속되는 단자부를 구비하고, 상기 단자부에 연결되며 제 2 전원 터미널부재에 접속되어 전류의 흐름을 제어하는 제어 소자를 포함한 제어 회로부를 구비한 인쇄회로기판과;
    상기 인쇄회로기판과 히트 싱크부재 사이에 위치되고 히트 싱크부재의 결합구멍에 결합하며 상기 터미널부재가 관통되어 결합하는 가이드 구멍이 형성된 터미널 가이드부를 구비하고 절연 재질로 형성되는 터미널 가이드부재를 포함한 것을 특징으로 하는 자동차용 프리 히터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전원 터미널부재는 상기 인쇄회로기판에 접속되는 기판 터미널부재로 연결되며, 상기 기판 터미널부재의 일단은 상기 인쇄회로기판 상에 접속되어 고정되고, 타단은 상기 제 1 전원 터미널부재의 제 1 전선 연결부에 겹쳐져 제 1 전원선의 터미널과 함께 볼팅으로 접속 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 프리 히터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 소자는 전계효과 트랜지스터(FET)를 사용하며, 상기 전계효과 트랜지스터는 배면에 상기 제 2 전원 터미널부재에 접속되는 제 1 단자가 구비되고, 하부에 인쇄회로기판과 접속되는 제 2 단자가 돌출되게 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 프리 히터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 전원 터미널부재는 일면에 전계효과 트랜지스터(FET)의 제 1 단자가 접속되고, 제 1 단자가 접속된 후면은 히트 싱트부재의 일면에 장착 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 프리 히터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 터미널 가이드부재는 상부로 인쇄회로기판이 안착되며, 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 제 2 단자가 안착되는 단자 안착홈이 형성된 가이드 패널부와, 상기 가이드 패널부의 단부에 세워져 이격되게 복수로 구비되어 이격된 사이로 전계효과 트랜지스터(FET)가 끼워지며 상기 터미널부재가 관통되어 결합하는 가이드 구멍이 형성된 터미널 가이드부를 포함한 것을 특징으로 하는 자동차용 프리 히터.
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