KR20170090235A - 독립제어 피티씨히터 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 독립제어 피티씨 히터는 인가된 전원에 의하여 발열하는 제1 및 제2피티씨(PTC)소자, 상기 제1 및 제2피티씨소자가 장착되는 개구부가 구비된 가이드 프레임, 상기 개구부를 통하여 노출된 제1 및 제2피티씨소자의 각 일측면과 각각 대접하는 제1 및 제2전극판, 상기 개구부를 통하여 노출된 제1피티씨소자 및 제2피티씨소자의 타측면 모두와 대접하는 공통전극판과, 상기 제1전극판, 제2전극판 및 공통전극판과 외부 사이의 절연을 위한 절연부재를 포함하는 피티씨 유닛; 상기 피티씨 유닛이 내부에 장착되는 금속 재질의 히팅 튜브; 및 상기 히팅 튜브의 측면에 구비되는 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

독립제어 피티씨히터 및 장치{PTC HEATER AND APPARATUS FOR HEATER USING THE SAME}
본 발명은 피티씨히터 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 피티씨히터에 포함된 PTC를 섹터별로 독립적으로 제어할 수 있는 히터 및 이를 포함한 히터장치에 관한 것이다.
정특성 서미스터라고도 지칭되는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자 내지 PTC 서미스터는 특정 온도 영역에 도달하면 상전이(Phase transition)에 의해 온도가 상승하며 전기저항이 급증하는 거동특성을 가지는 소자이다.
PTC 소자는 이와 같이 전기 저항이 급증하는 전기적 특성을 가지고 있으므로 전력 공급 on/off 기능을 수행하는 스위치로 활용되며, 또한 비교적 짧은 시간 안에 높은 온도에 도달하며 상승된 온도를 지속적으로 유지할 수 있다는 거동 특성을 가지므로 차량용 히터, 드라이어, 보온기, 의료기기, 온열 매트, 난방기 등에서 발열체로도 활용되고 있다.
PTC소자를 이용한 PTC 히터는 통상적으로 PTC소자의 열확산 효율을 높이기 위한 방열핀이 PTC 소자에 부착될 수 있으며, 전원이 인가되어 PTC소자에서 열이 발생되면 PTC소자 또는/및 방열핀 방향으로 에어(air)가 통과되도록 하여 히팅된 에어가 타겟(target) 방향으로 유출되도록 구동된다.
통상적으로 차량에 구비되는 히터는 엔진룸의 열원을 이용하는 방식이 주로 사용되는데, 엔진룸의 온도가 적정 수준의 온도까지 오르기 전 예비적이고 사전적(beforehand) 기능을 위한 프리히터(pre-heater)로 PTC히터가 적용되기도 한다.
한편, 근래 에너지 효율, 친환경 문제 등이 집중되면서 전기자동차에 대한 관심이 높아지고 있는데, 전기자동차의 경우 엔진룸이 따로 구비되지 않으므로 상술된 PTC 히터와 같은 전기 전원에 의하여 구동되는 히터가 장착된다.
전기자동차의 경우 충전된 전기 에너지를 구동 에너지로 사용하므로 적절한 주행 거리 등을 확보하기 위하여 전기자동차에는 가능한 소비 전력이 낮은 전장품들이 탑재되는 것이 바람직하다.
그러나 종래 PTC 히터의 경우, 범용적인 히터로 주로 개발되어 있어 차량 구동에 따른 진동 환경, 외부 노출, 침수 방지 등과 같은 차량 환경의 특성에 최적화되지 못하며 에너지 효율에 대한 최적의 구조가 적용되지 못하고 있다는 한계점을 가진다고 할 수 있다.
특히 전기자동차의 경우 에너지 효율이 무엇보다 중요한 이슈임에도 불구하고, 종래 PTC 히터의 경우 전원 인가에 의하여 발열되는 구조만을 가지고 있어 유출 공간(예를 들어, 운전석과 보조석 등)을 구분하여 개별적인 제어가 이루어지지지 않고 전체로서 하나의 히팅(heating)만이 가능하므로 불필요한 에너지 낭비가 발생될 수 있다는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 2012-0041322호 및 한국공개특허공보 2015-0078826호에 차량에 장착되는 PTC히터가 개시되어 있으나, 이를 선행문헌들은 열적 효율을 높이기 위한 물리적 구조, 배치 등만을 개시하고 있을 뿐이며, 운전석과 조수석의 온도 조정을 수행하는 구성이 일부 개시되어 있기는 하나 이 또한, PWM 제어신호에 의하여 수행되는 것이므로 차량이라는 한정된 공간에서 간단한 구조적 개선을 통하여 히팅 섹터(sector)가 완벽하게 구분되어 독립적으로 제어되는 데에는 한계가 있다고 할 수 있다.
한국공개특허공보 2012-0041322호(2012.05.02.) 한국공개특허공보 2015-0078826호(2015.07.08.)
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 추가 공간 확보가 요구되지 않는 간단한 구조적 개선을 통하여 단일 히팅 장치 내에서 각각 히팅되는 섹터(sector)가 정확히 이원화 내지 다원화될 수 있도록 구성하여 차량 내 난방 공간의 선택과 그 선택에 따른 정확한 히팅 섹터의 선별적 난방이 가능하도록 구현함으로써, 에너지 사용 효율을 극대화시킬 수 있는 독립제어 피티씨히터 및 이를 이용한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.
상기 목적을 구현하기 위한 본 발명의 독립제어 피티씨히터는, 인가된 전원에 의하여 발열하는 제1 및 제2피티씨소자, 상기 제1 및 제2피티씨소자가 장착되는 개구부가 구비된 가이드 프레임, 상기 개구부를 통하여 노출된 제1 및 제2피티씨소자의 각 일측면과 각각 대접하는 제1 및 제2전극판, 상기 개구부를 통하여 노출된 제1피티씨소자 및 제2피티씨소자의 타측면 모두와 대접하는 공통전극판과, 상기 제1전극판, 제2전극판 및 공통전극판과 외부 사이의 절연을 위한 절연부재를 포함하는 피티씨 유닛; 상기 피티씨 유닛이 내부에 장착되는 금속 재질의 히팅 튜브; 및 상기 히팅 튜브의 측면에 구비되는 방열핀을 포함하는 구성된다.
여기에서 본 발명의 상기 제1전극판은 상기 제1피티씨소자의 일측면과 대접하는 제1몸체부; 및 외부 전원과 연결되며 상기 제1몸체부에서 연장 형성되어 외부로 노출되는 제1커넥터를 포함할 수 있으며, 이에 상응하여 본 발명의 상기 제2전극판은 상기 제1전극판과 동일 평면상에 위치하며, 상기 제2피티씨소자의 일측면과 대접하는 제2몸체부; 및 상기 제2몸체부에서 연장 형성되어 외부로 노출되되, 상기 제1커넥터와 동일한 방향으로 연장 형성되어 외부 전원과 연결되는 제2커넥터를 포함할 수 있다.
이 경우, 본 발명의 상기 제1커넥터는 상기 제1몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제1몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 어느 하나 방향으로 편향되어 연장 형성되며, 상기 제2커넥터는 상기 제2몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제2몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 상기 제1커넥터가 편향된 방향과 반대 반향으로 편향되어 연장 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여, 상기 본 발명의 제2커넥터는 상기 제1몸체부의 측부와 이격되며 상기 제1전극판의 길이 이상 상기 제2몸체부에서 연장형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 공통전극판은 상기 제1 및 제2피티씨소자의 타측면 모두와 대접하는 제3몸체부; 및 외부 전원과 연결되며 상기 제3몸체부의 상부 가운데 부분에서 상기 제1커넥터 및 제2커넥터와 동일 방향으로 연장 형성되어 외부로 노출되는 제3커넥터를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 개구부는, 상기 제1피티씨소자가 장착되는 제1개구부; 및 상기 제2피티씨소자가 장착되는 제2개구부를 포함할 수 있으며 이 경우, 상기 제1 및 제2개구부는 상기 가이드 프레임에서 상호 편향되는 위치에 구비되도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 방열핀은 상기 제1 및 제2피티씨소자의 위치와 대응되도록 이원화되어 상기 히팅 튜브의 측면에 구비될 수 있으며, 나아가 본 발명은 상기 이원화된 방열핀 사이에 구비되는 열차단 부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 히팅 튜브의 하부에 결합되는 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
나아가 본 발명의 상기 제1커넥터, 제2커넥터 또는 제3커넥터는 전기 단자와의 연결 시 탄성력이 제공되도록 단부가 벤딩된 형상을 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 의한 독립제어 히터장치는 복수 개의 독립제어 피티씨히터를 가지며, 상기 복수 개 독립제어 피티씨히터가 수직 방향으로 구비되는 하우징; 상기 복수 개 제1전극판 모두와 전기적으로 연결되는 제1전원부; 상기 복수 개 제2전극판 모두와 전기적으로 연결되는 제2전원부; 상기 복수 개 공통전극판 모두와 전기적으로 연결되는 공통전원부; 및 외부 제어 신호에 의하여 상기 제1 및 제2전원부에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 독립제어 피티씨히터는 서로 다른 복수 개의 피티씨히터를 개별적으로 구비하지 않고도 단일 피티씨히터에서 전기 인가 등에 대한 간단한 구조적 개선만으로 이원화 내지 다원화된 섹터별로 개별적인 히팅 구동이 완벽하게 구현될 수 있다.
본 발명의 독립제어 피티씨 히터 내지 히터장치는 이와 같이 하나의 피티씨히터 내지 장치에서 섹터별로 독립제어가 가능하므로 전기 자동차에 적용되는 경우 최소화된 전기 에너지를 소비할 수 있어 에너지 효율성을 극대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 의할 때, 진동, 충격, 침수 등의 외부 환경에 더욱 강인하게 대처할 수 있어 전기자동차 환경에 더욱 최적화된 히터 내지 히터 장치를 구현할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 독립제어 피티씨히터의 구조를 도시한 분해 결합도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 가이드 프레임, PTC소자 및 전극판의 상세 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 가이드 프레임의 구조를 상세히 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 독립제어 히터장치의 구조를 도시한 도면,
도 5는 도 4에 도시된 독립제어 히터장치의 섹터별 히팅 구동을 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 커넥터의 단부를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 독립제어 피티씨히터(이하 ‘피티씨히터’로 지칭한다)(1000)는 PTC소자와 이 PTC소자에 대한 전원 인가의 구조적 개선을 통하여 단일의 모듈(module) 내지 유닛(unit)에서 둘 이상의 섹터가 각각 개별적이고 독립적으로 히팅(heating)되는 히터이다.
도 1 등에 도시된 방향축(Z)는 본 발명의 설명에서 방향 기준을 설정하기 위한 방향축으로서 상기 Z축은 본 발명의 피티씨히터(1000)의 수직 길이 방향을 의미한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 피티씨히터(100)의 구조를 도시한 분해 결합도이다. 본 발명의 피티씨히터(1000)는 도 1에 도시된 바와 같이 피티씨 유닛(100), 히팅 튜브(200) 및 방열핀(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 피티씨 유닛(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 구체적으로 피티씨소자(110), 가이드 프레임(120), 전극판(130, 140, 150) 및 절연부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
피티씨 소자(110)는 인가된 전원에 의하여 줄열이 발생되는 객체를 의미하며 도면에 도시된 바와 같이 대체적으로 판상의 사각 형상을 이룰 수 있으며 도 2에 도시된 바와 같이 구분 구동되는 섹터마다 이원화되어 제1피티씨 소자(110-1) 및 제2피티씨소자(110-2)로 구분될 수 있다.
본 발명은 이와 같이 복수 개 섹터마다 구분되어 독립된 히팅 구동이 이루어지도록 하는 기술로서 이하 설명에서는 2개의 섹터로 구분된 예를 하나의 실시예로 설명하나 본 발명의 기술 사상이 적용되는 범위에서 3개 이상의 섹터로 구분되어 개별 구동이 이루어질 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.
도 1 등에 도시된 바와 같이 제1피티씨 소자(110-1) 및 제2피티씨소자(110-2)는 각각 하나 이상의 PTC 소자로 이루어질 수 있으며, 도면 등에는 동수의 개수를 기준으로 설명하나, 제1피티씨 소자(110-1) 및 제2피티씨소자(110-2) 각각을 구성하는 PTC 소자의 개수를 상호 다르게 구성할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 피티씨히터(1000) 내지 후술되는 피티씨히터장치(200)가 차량에 구현되는 경우 보조석 공간의 섹터보다는 운전석 공간의 섹터가 상대적으로 더 빈번하게 히팅 구동될 수 있으므로 이 경우 제1피티씨 소자(110-1)(운전석 공간 섹터 담당)는 5개, 제2피티씨 소자(110-2)(보조석 공간 섹터 담당)는 3개와 같이 차등적인 개수로 구비될 수도 있다.
상기 피티씨 소자(110)는 도 1 등에 도시된 바와 같이 가이드 프레임(120)에 끼움 결합되는 형태로 결합되는데, 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 가이드 프레임(120)에 개방된 공간을 형성된 제1개구부(121-1) 및 제2개구부(121-2) 각각에 제1피티씨소자(110-1) 및 제2피티씨소자(110-2)가 각각 끼움 결합된다.
본 발명의 전극판(130, 140, 150)은 피티씨 소자에 전원을 인가하는 전도성 재질의 금속 플레이트로 구현될 수 있는데, 도 1 등에 도시된 바와 같이 양극(플러스) 전극판은 제1전극판(130) 및 제2전극판(140)으로 이원화되며, 공통 전극 즉, 접지 내지 음극(마이너스) 전극판은 단일의 공통전극판(150)이 적용된다.
구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 제1전극판(130)은 상기 제1개구부(121-1)를 통하여 양면부가 노출되는 제1피티씨소자(110-1)의 일측면과 대접하며, 제2전극판(140)은 상기 제2개구부(121-2)를 통하여 양면부가 노출되는 제2피티씨소자(110-2)의 일측면과 대접한다.
도면에 도시된 바와 같이 제1전극판(130)와 제2전극판(140)이 제1 및 제2피티씨소자(110-1, 110-2)에 대접하는 면부의 방향은 동일하며, 동일 평면상 즉, 동일 높이로 각각의 피티씨 소자에 대접한다.
이에 상응하여 본 발명의 공통전극판(150)은 상기 제1전극판(130) 및 제2전극판(140)이 각각의 피티씨 소자(110-1, 110-2)에 대접하는 일면과 반대되는 면부인 타측면에서 상기 제1피티씨소자(110-1)와 제2피티씨소자(110-2) 모두와 대접하도록 구성된다.
제1전극판(130)과 공통전극판(150) 및 제2전극판(140)와 공통전극판(150)은 각각 폐회로를 구성하고 있으므로 제1전극판(130)에 전원이 인가되는 경우 제1피티씨소자(110-1)에서 발열이 이루어지며, 제2전극판(140)에 전원이 인가되는 경우 제2피티씨소자(110-2)에서 발열이 이루어진다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 제1전극판(130), 제2전극판(140) 및 공통전극판(150) 바깥 방향으로는 전기적 절연을 위한 절연부재(160)가 구비된다. 이 절연부재(160)는 다양한 형상으로 구비될 수 있는데, 부피의 최소화 및 경량화 등을 구현하기 위하여 필름 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 피티씨 유닛(100)은 상술된 피티씨 소자(110), 가이드 프레임(120), 전극판(130, 140, 150), 절연부재(160)를 포함하는 구성으로서, 각각의 구성이 조립된 후, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 히팅 튜브(200)에 내삽된다.
상기 히팅튜브(200)는 전도성을 가지며, 열전도율이 높으며 성형 가공이 용이한 알루미늄 소재로 구현될 수 있으며, 내부에 상기 피티씨 유닛(100)이 장착되면 상기 히팅 튜브(200)는 내부 구성 간의 전기적 접촉 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있도록 외부에서 가해지는 가압으로 압착되는 것이 바람직하다.
본 발명의 방열핀(300)은 열전도를 더욱 향상시키기 위한 구성으로서 히팅 튜브(200) 외주에 부착된다. 본 발명의 방열핀(300)은 각 섹터마다의 독립된 히팅 구동이 더욱 효과적으로 구현되도록 도 1에 도시된 바와 같이 제1피티씨소자(110-1)와 제2피티씨소자(110-2)의 위치에 대응되도록 이원화되어 상기 히팅 튜브(200)에 구비되는 것이 더욱 바람직하다.
이 경우, 실시 형태에 따라서 이원화된 각각의 히팅핀(300) 사이에 열차단 부재(도 5의 2400)가 더 구비되도록 하여 각 히팅 튜브(200)에서 발생된 열이 다른 히팅 튜브로 전달되는 현상이 최소화되도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 피티씨히터(1000)는 히팅 튜브(200) 하부의 개구부를 실링하는 실링 부재(400)이 더 포함될 수 있다. 이 실링부재(400)가 히팅 튜브(200)를 실링함으로써 수분 침투, 침수 등의 상황에 더욱 강인하게 대처할 수 있게 된다. 실링부재(400)는 도면에 도시된 바와 같이 마개(캡(cap))의 형태로 구현될 수 있음은 물론, 다양한 형상, 재질, 구조 등으로 구현될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 전극 배치, 구조, 피티씨 소자의 위치 구성 등에 대한 상세한 설명을 기술하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 가이드 프레임(120), PTC소자(110) 및 전극판(130, 140, 150)의 상세 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 가이드 프레임(120)에서 피티씨소자(110)가 장착되는 개구부(121-1, 121-2)와 전극판(130, 140, 150)이 장착되는 공간은 도 2에 도시된 바와 같이 단차진 형상을 이루도록 구성하여 피티씨소자(110)와 전극판(130, 140, 150) 사이의 접촉 신뢰성이 더욱 향상되도록 하고 전체적인 부피를 더욱 작게 구성하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1전극판(130)은 구체적으로 제1몸체부(131) 및 제1커넥터(133)으로 이루어지며, 상기 제1몸체부(131)는 제1피티씨소자(110-1)의 일측면과 대접하며, 상기 제1커넥터(133)는 외부 전원과 연결되는 부분으로서 상기 제1몸체부(131)에서 연장 형성되어 외부로 노출 내지 돌출되도록 구성된다.
제2전극판(140) 또한, 제1전극판(130)과 대응되는 구조를 가지는데 구체적으로 상기 제2피티씨소자(110-2)의 일측면과 대접하는 제2몸체부(141) 및 상기 제2몸체부(141)에서 연장 형성되며 외부로 노출 내지 돌출되어 외부 전원과 연결되는 제2커넥터(143)를 포함한다.
공통전극판(150)은 도면에 도시된 바와 같이 제3몸체부(151)와 제3커넥터(153)으로 구성되며 상기 제3몸체부(151)는 상기 제1피티씨소자(110-1) 및 제2피티씨소자(110-2)의 타측면 모두와 대접한다.
또한, 공통전극판(150)을 구성하는 제3커넥터(153)는 상기 제3몸체부(151)보다 폭(너비)가 작게 형성되며 상기 제3몸체부(151)의 상부 가운데 부분에서 상기 제1 및 제2 커넥터(133, 143)과 동일 방향으로 연장 형성되어 외부로 노출되며 외부의 공통 전원과 전기적으로 연결된다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2전극판(140)은 제1전극판(130)과 동일 평면상에 위치한다. 이와 같이 동일 평면상에 위치하도록 구성하여야 피티씨히터(1000)의 크기 내지 부피(볼륨)을 최소화시킬 수 있어 장치 확장성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제2전극판(140)을 구성하는 제2커넥터(143)는 상기 제2몸체부(141)에서 연장 형성되어 외부로 노출되되, 상기 제1커넥터(133)와 동일한 방향으로 연장 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제1 및 제2전극판(130, 140)의 제1 및 제2커넥터(133, 143)가 동일 방향으로 돌출 내지 노출되도록 구성하는 경우, 외부 전원과의 전기적 연결 구조를 간단하게 구현할 수 있고, 차량 등에 장착되는 경우 전극 접속 부위를 모두 동일한 윗 방향에 위치하도록 할 수 있어 침수, 먼지 등의 이물질 유입에 의한 단락 현상 등을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
제1전극판(130)의 제1몸체부(131)과 제1커넥터(133)는 일체화된 형태로 구현될 수 있음은 물론, 가공, 형성 등의 효율성을 고려하여 도면에 예시된 바와 같이 각각의 부품으로 제조된 후 결합되는 방식으로도 구현될 수 있다.
본 발명의 공통전극판(150)은 도 2 등에 도시된 바와 같이 상기 제1피티씨소자(110-1) 및 제2피티씨소자(110-2) 모두에 대접하는 제3몸체부(151)와 상기 제3몸체부(151)에서 연장 형성되어 외부로 노출되어 외부 전원과 전기적으로 연결되는 제3커넥터(153)을 포함하여 구성될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 공통전극판(150)은 길이 방향(Z축 방향) 가운데 부분에 오목부를 형성될 수 있으며, 이러한 형상에 대응되도록 가이드 프레임(120)에 홈부가 형성될 수 있다. 이러한 구조적 결합을 통하여 본 발명의 공통전극판(150)이 가이드 프레임(120)에서 이탈되지 않도록 구현할 수 있으며 조립 내지 장착의 편의성을 높일 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이 공통전극판(150)의 가운데 부분이 안쪽으로 들어가는 형태로 구현하는 경우, 제1피티씨소자(110-1) 또는 제2피티씨소자(110-2) 중 어느 하나의 소자만이 히팅 구동되는 경우, 히팅 구동된 소자에서 히팅 구동이 이루어지지 않은 소자 방향으로의 열전달을 최소화시킬 수 있어, 구동되지 않는 소자 및 이와 관련 부품들의 전기적, 열적 안전성 내지 안정성을 더욱 보장할 수 있게 된다.
전극 구조를 더욱 간단히 하고 외부 전원과의 전기적 접속에 대한 구조를 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 제1전극판(130)의 제1커넥터(133)는 상기 제1몸체부(131)보다 폭(너비)이 작게 형성되며, 상기 제1몸체부(131)의 상부(Z방향을 기준으로 윗 방향) 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 어느 하나의 방향으로 편향되어 연장 형성될 수 있다.
이에 상응하여, 제2전극판(140)의 제2커넥터(143)는 제2몸체부(141)보다 폭(너비)가 작게 형성되며 상기 제2몸체부(141)의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 어느 한 방향으로 편향되어 연장 형성되되, 상기 제1커넥터(133)가 편향된 방향과 반대 방향으로 편향되어 연장 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조를 통하여 제1전극판(130)의 제1커넉터(133)와 제2커넥터(143)는 본 발명의 피티씨히터(1000)의 물리적 크기 한계 범위 내에서 서로 멀리 이격된 상태로 외부로 노출되므로 전기적 단락을 방지함은 물론, 외부 전원과의 전기적 연결 구조를 더욱 정확하게 구현할 수 있다.
더욱 바람직하게, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2커넥터(143)는 제1전극판(130)의 제1몸체부(131)의 측부와 이격되며 상기 제1전극판(130)전체 길이(Z축 방향 기준) 이상 제2몸체부(141)에서 연장 형성되도록 구성한다.
이와 같은 구조를 통하여 제1전극판(130)과 제2전극판(140)은 상호 효과적으로 이격되며 제1커텍터(133) 및 제2커넥터(143)을 동일 방향으로 연장시킬 수 있어 제1전극판(130)과 제2전극판(140) 각각에 전원을 인가시키는 구조를 더욱 간단하고 정확하게 구현할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 공통전극판(150)은 상기 제1전극판(130) 및 제2전극판(140)과 다른 평면상에 존재하므로 공통전극판(150)의 제3커넥터(153)는 제1 및 제2전극판(130, 140)의 제1 및 제2커넥터(133, 143)과 이격되어 위치하며, 나아가 제3커넥터(153)는 공통전극판(150)의 상부 가운데 부분에서 연장 형성되므로 좌측과 우측으로 각각 편향되어 위치하는 제1커넥터(133) 및 제2커넥터(143)와 3차원적으로 이격된다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 가이드 프레임(120)에 대한 상세 구성을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 가이드 프레임(120)의 구조를 상세히 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 가이드 프레임(120)은 개방된 공간을 형성되는 제1개구부(121-1)와 제2개구부(121-2)를 구비한다. 앞서 설명된 바와 같이 상기 제1개구부(121-1)는 제1피티씨소자(110-1)가 장착되는 공간이며, 제2개구부(121-2)는 제2피티씨소자(110-2)가 장착되는 공간에 해당한다.
도면 등에 도시된 바와 같이 상기 제1개구부(121-1)와 제2개구부(121-2)는 수직 방향(Z축)을 기준으로 제1개구부(121-1)가 오른쪽(도 3 기준 아래 방향)으로 편향되어 위치하면, 제2개구부(121-2)는 왼쪽(도 3 기준 윗 방향)로 편향되어 위치하도록 구성된다. 제1개구부(121-1)가 상기 예와 반대 방향으로 편향된다면 제2개구부(121-2)는 이에 상응하여 이와 반대 방향으로 편항된다.
이와 같이 피티씨 소자(110)가 장착되는 각 개구부(121-1, 121-2)가 수직 방향(Z축 방향)을 기준으로 상호 편향되도록 구성하여 상호 전기적 연결 관계를 더욱 명확하게 분리시킬 수 있고 제1커넥터(133)과 제2커넥터(143)가 배치되는 공간을 더욱 효과적으로 확보할 수 있다.
이와 같이 제1개구부(121-1)와 제2개구부(121-2)가 수직 방향을 기준으로 각각 편향되도록 구성되면, 이에 상응하여 제1전극판(130)와 제2전극판(140) 또한, 이들 제1개구부(121-1)와 제2개구부(121-2)의 편향된 방향과 대응되도록 편향되도록 구성하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 3을 기준으로 할 때, 제1개구부(121-1)가 아래쪽으로 편향된다면(Z축 기준 오른쪽) 제1전극판(130) 또한, 아래쪽으로 편향되며 또한, 제1전극판(130)의 제1커넥터(133) 또한, 아래 방향(Z축 기준 오른쪽)으로 치우쳐져 제1몸체부(131)에서 연장 형성된다.
동일한 관점에서 제2개구부(121-2)는 위쪽으로 편향(Z축 기준 왼쪽)되며, 이에 상응하여 제2전극판(140) 또한, 위쪽 방향으로 편향되고 제2커넥터(143) 또한, 윗 방향으로(Z축 기준 왼쪽) 치우쳐져 제2몸체부(141)에서 연장 형성된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 가이드 프레임(120)에는 제1커넥터(133), 제2커넥터(143) 및 제3커넥터(153)가 안착되는 가이드 홈부(123)와 안착된 커넥터(133, 143, 153)가 외부로 이탈되지 않도록 단차가 형성되는 돌출부(125)가 단부에 형성되어 제1커넥터(133), 제2커넥터(143) 및 제3커넥터(153)가 유격되지 않고 원 위치에 고정되도록 유도한다.
이하에서는 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 상술된 본 발명의 피티씨히터(1000)가 하나 이상 구비되는 본 발명의 독립 제어 히터장치(2000)에 대한 상세한 구성을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 독립제어 히터장치(200)(이하 ‘히터장치’로 지칭한다)의 구조를 도시한 도면이며, 도 5는 도 4에 도시된 독립제어 히터장치의 섹터별 히팅 구동을 설명하는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 히터장치(2000)는 하우징(2100), 상술된 하나 이상의 피티씨히터(1000), 제1전원부(2210), 제2전원부(2220), 공통전원부(2230) 및 제어부(2300)를 포함하여 구성될 수 있다.
상술된 하나 이상의 피티씨히터(1000)는 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 히터장치(2000)를 구성하는 하우징(2100)에 수직 방향으로 구비된다. 상술된 바와 같이 상기 피티씨히터(1000)는 Z축 방향(수직 방향)을 기준으로 제1커넥터(133), 제2커넥터(143) 및 제3커넥터(153)가 윗 방향에, 상술된 실링부재(400)가 바닥면에 오도록 상기 하우징(2100)의 하부홀더(2120)에 장착된다.
이러한 구조를 통하여 전원 인가 내지 연결 구조가 가능한 차량의 바닥면과 이격된 위치에 구비될 수 있게 되어 여러 가지 안전사고를 방지할 수 있게 된다.
상기 하우징(2100)은 본 발명의 히터장치(2000)의 케이스에 해당하는 구성으로서, 도면에 도시된 바와 같이 아래 방향에 위치하는 하부홀더(2120), 측면 방향에 위치하는 사이드프레임(2110)을 포함하여 구성되며, 상방향 쪽으로는 피티씨히터(1000)의 전원 공급 제어, 사용자 인터페이싱(user interfacing)에 의한 제어 신호 수신 등의 기능을 담당하는 제어부(2300)가 구비되는 상부 케이스(2130)를 포함한다.
상기 사이드프레임(2110)에는 추가적인 히트 싱크(heat sink)가 구비될 수 있으며, 공기 유로를 형성하고 열풍(heated air)이 효과적으로 이동할 수 있는 개폐부가 하나 이상 구비될 수 있다.
상기 제어부(2300)는 다양한 전기, 전자 소자 및 부품 등이 조합으로 구성될 수 있음은 자명하므로 그 상세한 형상이나 구조는 생략하도록 한다.
앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 피티씨히터(1000)에 구비되는 제1 내지 제3커넥터(133, 143, 153)는 동일 방향으로 노출되며 상호 이격되도록 구성되므로 외부 전원과의 전기적 연결 구조를 간단히 구현할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1전원부(2210)는 복수 개의 끼움홈부(2211)가 형성되며 이 제1끼움홈부(2211)에 상술된 복수 개 제1전극판(130)의 복수 개 제1커넥터(133)들이 결합됨으로써 제1커넥터(133) 전체가 하나의 제1전원부(2210)에 모두 전기적으로 연결된다.
마찬가지로 복수 개 제2전극판(140)의 복수 개 제2커넥터(143)들은 제2전원부(2220)의 제2끼움홈부(2221)를 통하여 전체가 하나의 제2전원부(222)에 모두 전기적으로 연결되며, 복수 개 공통전극판(150)의 복수 개 제3커넥터(153)들은 공통전원부(2230)의 제3끼움홈부(2231)를 통하여 전체가 하나의 공통전원부(2230)에 모두 전기적으로 연결된다.
본 발명의 상기 제어부(2300)는 외부 제어 신호에 의하여 상기 제1전원부(2210) 및 제2전원부(2220)에 인가되는 전원을 제어하여 본 발명의 히터장치(2000)에 구비되는 복수 개 피티씨히터(1000)들의 각 섹터별 히팅을 제어한다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 단일 장치 내에 섹터를 구분하고 구분된 섹터(A sector 및 B sector)마다 독립된 히팅 구동을 수행할 수 있고 공조 구조 내지 열풍(heated air)의 유로를 형성하는 덕트 구조를 상기 A sector 및 B sector와 결합시킴으로써, 각각의 섹터별로 히팅이 필요한 공간 방향으로 열풍이 유출되도록 형성할 수 있다.
그러므로 본 발명에 따른 히터장치(2000)가 차량 등에 장착되는 경우 공간 효율성을 높일 수 있음은 물론, 섹터별 개별 내지 독립 제어를 통하여 필요한 공간만의 선별적 히팅을 수행할 수 있어 전기적 에너지 효율과 히팅 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 커넥터(133, 143, 153)의 단부를 도시한 도면이다. 본 발명의 제1, 제2 또는 제3커넥터(133, 143, 153)는 그 단부가 도 6에 도시된 바와 같이 롤링(rolling)된 형태 또는 휘어진 형태(bending)로 구현될 수 있다.
이와 같이 구성하는 경우, 금속 재질로 이루어지는 커넥터의 단부가 전기 단자와 끼움 결합 등으로 연결되는 경우 전기 단자와의 사이에서 탄성력을 제공할 수 있어 전기 단자와의 밀착력을 높여 전기 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
커넥터(133, 143, 153)와의 상호 탄성력에 의한 접촉 신뢰성이 더욱 향상되도록 상기 커넥터들과 전기적으로 연결되는 제1전원부(2210)의 끼움홈부(2211), 제2전원부(2220)의 끼움홈부(2221) 또는 공통전원부(2230)의 끼움홈부(2231)는 그 양측 또는 일측이 경사진 형태로 구성될 수 있다.
상술된 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2, 제3 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.
1000 : 피티씨히터
100 : 피티씨 유닛 110 : 피티씨 소자
120 : 가이드프레임 130 : 제1전극판
140 : 제2전극판 150 : 공통전극판
160 : 절연부재 200 : 히팅 튜브
300 : 방열핀 400 : 실링부재
2000 : 히터 장치 2100 : 하우징
2210 : 제1전원부 2220 : 제2전원부
2230 : 공통전원부 2300 : 제어부
2400 : 열차단 부재

Claims (11)

  1. 인가된 전원에 의하여 발열하는 제1 및 제2피티씨소자, 상기 제1 및 제2피티씨소자가 장착되는 개구부가 구비된 가이드 프레임, 상기 개구부를 통하여 노출된 제1 및 제2피티씨소자의 각 일측면과 각각 대접하는 제1 및 제2전극판, 상기 개구부를 통하여 노출된 제1피티씨소자 및 제2피티씨소자의 타측면 모두와 대접하는 공통전극판과, 상기 제1전극판, 제2전극판 및 공통전극판과 외부 사이의 절연을 위한 절연부재를 포함하는 피티씨 유닛;
    상기 피티씨 유닛이 내부에 장착되는 금속 재질의 히팅 튜브; 및
    상기 히팅 튜브의 측면에 구비되는 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1전극판은,
    상기 제1피티씨소자의 일측면과 대접하는 제1몸체부; 및
    외부 전원과 연결되며 상기 제1몸체부에서 연장 형성되어 외부로 노출되는 제1커넥터를 포함하고,
    상기 제2전극판은,
    상기 제1전극판과 동일 평면상에 위치하며,
    상기 제2피티씨소자의 일측면과 대접하는 제2몸체부; 및
    상기 제2몸체부에서 연장 형성되어 외부로 노출되되, 상기 제1커넥터와 동일한 방향으로 연장 형성되어 외부 전원과 연결되는 제2커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제1커넥터는,
    상기 제1몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제1몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 어느 하나 방향으로 편향되어 연장 형성되며,
    상기 제2커넥터는 상기 제2몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제2몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 상기 제1커넥터가 편향된 방향과 반대 반향으로 편향되어 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제1커넥터는,
    상기 제1몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제1몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 어느 하나 방향으로 편향되어 연장 형성되며,
    상기 제2커넥터는 상기 제2몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제2몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 상기 제1커넥터가 편향된 방향과 반대 반향으로 편향되어 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제1커넥터는,
    상기 제1몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제1몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 어느 하나 방향으로 편향되어 연장 형성되며,
    상기 제2커넥터는 상기 제2몸체부보다 폭이 작게 형성되며 상기 제2몸체부의 상부 가운데를 기준으로 왼쪽 또는 오른쪽 중 상기 제1커넥터가 편향된 방향과 반대 반향으로 편향되어 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 개구부는,
    상기 제1피티씨소자가 장착되는 제1개구부; 및
    상기 제2피티씨소자가 장착되는 제2개구부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2개구부는 상기 가이드 프레임에서 상호 편향되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 방열핀은,
    상기 제1 및 제2피티씨소자의 위치와 대응되도록 이원화되어 상기 히팅 튜브의 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 이원화된 방열핀 사이에 구비되는 열차단 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅 튜브의 하부에 결합되는 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  10. 제 2항에 있어서, 상기 제1커넥터 또는 제2커넥터는,
    전기 단자와의 연결 시 탄성력이 제공되도록 단부가 벤딩된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 독립제어 피티씨히터.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 독립제어 피티씨히터를 복수 개 구비하는 독립 제어 히터 장치에 있어서,
    상기 복수 개 독립제어 피티씨히터가 수직 방향으로 구비되는 하우징;
    상기 복수 개 제1전극판 모두와 전기적으로 연결되는 제1전원부;
    상기 복수 개 제2전극판 모두와 전기적으로 연결되는 제2전원부;
    상기 복수 개 공통전극판 모두와 전기적으로 연결되는 공통전원부; 및
    외부 제어 신호에 의하여 상기 제1 및 제2전원부에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립제어 히터장치.
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