KR20200011642A - Ptc히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 PTC히터는 공조케이스의 내부에 마련된 히터로드 및 방열핀이 서로 교번하면서 배열되도록 형성된 PTC히터부; PTC히터부를 지지하도록 둘레를 따라 형성된 프레임; 프레임에 설치되어, PTC히터부의 각 히터로드에 선택적으로 배터리 전류를 인가하여 히터로드의 발열량을 조절하는 다수의 IGBT소자; 프레임에 설치되고, IGBT소자를 제어하여 목표온도값에 따라 PTC히터부의 히터로드 발열량을 조절하는 제어모듈; 및 프레임에 설치되어 다수의 IGBT소자와 열교환하도록 연결되고, PTC히터부를 수평방향으로 지나가도록 형성되어 공조케이스 내부의 유동공기를 통해 IGBT소자의 열을 방열시키는 히트싱크;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 운전석과 동승석의 공조방식이 서로 다르게 설정되는 듀얼(Dual)공조의 효율을 극대화하는 PTC히터에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 그 차량의 실내 온도를 조절하기 위한 공조장치가 설치된다.
이러한 공조장치는 내연기관 엔진 차량의 경우 냉각수가 순환하는 배관에 열교환기를 설치하고 그 열교환기에 공기를 이동시키면서 차량 내부의 온도를 조절한다.
일반 차량에서 난방장치는 주로 엔진의 폐열을 사용하도록 마련되는데, 하이브리드(hybrid) 차량이나 전기차량은 엔진의 사용이 제한적이거나 엔진을 사용하지 않기 때문에 난방에 필요한 폐열이나 엔진 냉각수를 얻을 수 없다.
따라서, 하이브리드 차량이나 전기차량의 공조장치에는, 엔진 냉각수없이도 차실내를 난방할 수 있는 전기식 히터인 PTC히터(Positive Temperature Coefficient Heater)가 사용되고 있다.
상기한 PTC 히터는, 일반 공조장치일 경우 소형 저전압 PTC히터가 사용되고, 전기 및 하이브리드 차량일 경우에 대형 고전압 PTC히터가 사용된다.
구체적으로, PTC히터는 다수의 발열로드와 발열로드들의 사이에 설치되는 방열핀들을 포함한다. 특히 발열로드들은, PTC소자를 갖추고 있는 것으로, 인가되는 전기신호 제어에 의해 발열량이 조절된다.
아울러, 마이컴과 다수의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)소자를 이루는 제어모듈이 PTC소자의 케이스 측면에 설치되는데, 마이컴은 PTC히터의 발열량을 조절하기 위한 "듀티비"를 출력하고, IGBT소자는 각 발열로드에 대응되어 마이컴의 "듀티비"에 따라 각 발열로드에 인가되는 배터리의 전류를 제어하는 역할을 수행한다.
특히, IGBT소자는 마이컴의 "듀티비"에 의거하여 발열로드의 인가전류를 주기적으로 온,오프하면서 PWM 스위칭 제어를 실시하는데, 이 과정에서 소자에서 발열이 발생하게 된다.
이를 방열시키기 위해 종래에는 IGBT소자와 열교환하도록 접하면서 공조케이스 내부로 연장되어 IGBT소자의 열을 공조케이스를 유동하는 토출풍으로 방열시키는 히트싱크(Heat Sink) 구성이 마련되었다. 이를 통해 IGBT소자의 온도를 낮추어 소자에 고장이 발생하는 것을 방지하였다.
일반적으로 PTC히터는 일측영역은 운전석, 타측영역은 동승석을 히팅하기 위한 영역으로 구분되고, PTC히터의 상류 측에 구비된 덕트도어가 PTC히터 일측영역 또는 타측영역으로의 공기유동을 선택적으로 차단하여 운전석과 동승석의 공조방식을 서로 다르게 제어할 수 있다.
예를 들어, 운전석은 냉방하고, 동승석은 히팅제어할 경우, 덕트도어가 PTC히터 일측영역의 상류 부분을 막도록 동작하여 공기가 PTC히터의 타측영역만을 거쳐 동승석만 히팅되도록 동작한다.
이때, 히트싱크가 덕트도어에 의해 공기 흐름이 차단되면서 방열이 이루어지지지 않아 IGBT소자가 과열되고, 이를 냉각하기 위해 결국 덕트도어가 원상태로 복구되면서 운전석 냉방제어가 중단되어 궁극적으로는 운전석과 동승석의 적절한 공조제어를 수행할 수 없게 된다는 문제점이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 운전석과 동승석에 서로 다른 공조방식이 요구되더라도 IGBT소자가 원활히 방열되도록 형성됨으로써, PTC 과열을 방지하여 듀얼 공조가 원활히 수행되도록 하는 PTC히터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PTC히터는 공조케이스의 내부에 수직방향으로 마련된 히터로드 및 방열핀이 서로 교번하면서 배열되도록 형성된 PTC히터부; PTC히터부를 지지하도록 둘레를 따라 형성된 프레임; 프레임에 설치되어, PTC히터부의 각 히터로드에 선택적으로 배터리 전류를 인가하여 히터로드의 발열량을 조절하는 다수의 IGBT소자; 프레임에 설치되고, IGBT소자를 제어하여 목표온도값에 따라 PTC히터부의 히터로드 발열량을 조절하는 제어모듈; 및 프레임에 설치되어 다수의 IGBT소자와 열교환하도록 연결되고, PTC히터부를 수평방향으로 지나가도록 형성되어 공조케이스 내부의 유동공기를 통해 IGBT소자의 열을 방열시키는 히트싱크;를 포함할 수 있다.
다수의 IGBT소자는 히트싱크와 함께 프레임의 상부 또는 하부에 설치되고, 제어모듈은 프레임의 일측부에 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
제어모듈은, 프레임의 일측부에 설치되고 내부공간이 형성된 수납부와, 수납부의 내부공간에 수납되어 히터로드의 발열량을 조절하는 신호를 IGBT소자로 출력하는 마이컴으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
PTC히터부는, 공조케이스의 내부에서 서로 수평방향으로 이격된 지점에 나란하게 구비된 제1PTC히터부와 제2PTC히터부로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
히트싱크는, 일측부가 프레임의 상부 또는 하부에 설치되어 다수의 IGBT와 열교환하도록 결합되고, 타측부가 프레임의 일측부에 설치되어 제어모듈과 열교환하도록 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.
히트싱크의 일측부는 제1PTC히터부와 마주하는 영역의 면적이 제2PTC히터부와 마주하는 영역의 면적과 동일하게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
제어모듈은 운전석 목표온도값에 따라 제1PTC히터부의 히터로드 발열량을 조절하고, 동승석 목표온도값에 따라 제2PTC히터부의 히터로드 발열량을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제1PTC히터부의 수평방향 단면적과 제2PTC히터부의 수평방향 단면적은 서로 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
제1,2PTC히터부의 사이 공간에 채워져 제1,2PTC히터부를 구획하는 절연 재질의 분리벽;을 더 포함할 수 있다.
분리벽은 프레임과 일체로 성형된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 PTC히터에 따르면 운전석 냉방, 동승석 난방인 듀얼 공조가 수행되더라도 히트싱크를 통한 IGBT소자 방열이 원활히 이루어지는바, 승객의 요구에 대응하는 공조를 제공하여 궁극적으로 차량의 상품성을 개선시킬 수 있다.
또한, 히터로드가 공조케이스에 대해 수직방향으로 연장되도록 마련함으로써, 운전석과 동승석 제어를 위한 히팅 영역을 구분할 수 있다.
이에 따라, 운전석과 동승석의 PTC 동작여부 및 온도를 개별적으로 제어할 수 있는바, 불필요하게 소비되던 에너지를 감소시켜 소비전력이 줄어들고, 전기차의 경우 주행거리가 증대된다.
아울러, 히트싱크는 제1,2PTC히터부 각각과 마주하는 면적이 동일하게 마련되는바, 방열면적의 차이로 인해 운전석과 동승석의 난방 불균형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC히터를 도시한 조립도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC히터의 단면을 도시한 단면도,
도 3은 PTC히터를 포함한 공조장치에서의 공기흐름을 도시한 도면,
도 4는 PTC히터에 장착된 히트싱크를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC히터의 단면을 도시한 단면도,
도 3은 PTC히터를 포함한 공조장치에서의 공기흐름을 도시한 도면,
도 4는 PTC히터에 장착된 히트싱크를 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 PTC히터에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC히터를 도시한 조립도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC히터의 단면을 도시한 단면도이며, 도 3은 PTC히터를 포함한 공조장치에서의 공기흐름을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 PTC히터는 공조케이스(1)의 내부에 수직방향으로 연장된 히터로드(12,22) 및 방열핀(14,24)이 서로 교번하면서 수평방향으로 배열되도록 형성된 PTC히터부(10,20); PTC히터부(10,20)를 지지하도록 둘레를 따라 형성된 프레임(30); 프레임(30)에 설치되어, PTC히터부(10,20)의 각 히터로드(12,22)에 선택적으로 배터리 전류를 인가하여 히터로드(12,22)의 발열량을 조절하는 다수의 IGBT소자(16,26); 프레임(30)에 설치되고, IGBT소자(16,26)를 제어하여 목표온도값에 따라 PTC히터부(10,20)의 히터로드 발열량을 조절하는 제어모듈(50); 및 프레임(30)의 상부 또는 하부에 설치되어 다수의 IGBT소자(16,26)와 열교환하도록 연결되고, PTC히터부(10,20)를 수평방향으로 지나가도록 형성되어 공조케이스(1) 내부의 유동공기를 통해 IGBT소자(16,26)의 열을 방열시키는 히트싱크(40);를 포함할 수 있다.
공조케이스(1)는 입구 측에 공기유입구가 형성되고, 출구 측에 다수의 벤트들이 형성되며, 내부에 증발기와 PTC히터가 설치되어 차량의 냉,난방을 수행할 수 있도록 마련된다.
공조케이스(1)로 유입된 내외기는 증발기를 통과하면서 냉풍이 되고, PTC히터를 선택적으로 통과하면서 가열되며, 열교환된 내외기는 벤트를 통해 실내로 토출됨으로써 차량 실내를 냉,난방하게 된다.
본 발명에서 PTC히터를 구성하는 히터로드(12,22)와 방열핀(14,24)은 공조케이스(1)에 대해 수직방향으로 연장되도록 마련된다.
종래에는 히터로드가 공조케이스(1)에 대해 수평방향으로 연장되도록 형성되어 좌우 영역에서 동일한 온도로 제어되었는데, 본 발명에서는 수직방향으로 연정되도록 형성됨으로써, 좌우 영역에서의 히터로드(12,22) 발열량을 개별적으로 용이하게 제어할 수 있다. 이는 운전석과 동승석의 개별 공조를 수행함에 있어서 소비전력을 감소시키는 장점으로 작용한다.
이러한 PTC히터부(10,20)는 프레임(30)에 의해 둘러싸여 지지되는데, 프레임(30) 상에는 히터로드(12,22)로 배터리 전류를 인가하는 IGBT소자(16,26)와 목표온도값에 따라 IGBT소자(16,26)에 제어신호를 송신하는 제어모듈(50)이 설치된다.
여기서, 제어모듈(50)은 PTC히터의 발열량을 조절하기 위한 듀티비를 출력하고, IGBT소자(16,26)는 각 히터로드(12,22)에 대응되어 제어모듈(50)에 의해 수신된 듀티비에 따라 각 히터로드(12,22)에 인가되는 배터리 전류를 제어하는 역할을 수행한다.
본 발명에서 히트싱크(40)는 IGBT소자(16,26)가 PWM스위칭 제어를 실시하면서 발생하는 열을 방열시키기 위해 구비된 것인데, 프레임(30)의 상부 또는 하부를 따라 설치되어 다수의 IGBT소자(16,26)와 열교환하도록 연결되는데, PTC히터부(10,20)를 수평방향으로 지나가도록 형성된다.
즉, 종래에는 히트싱크(40)가 프레임(30)의 일측부에만 형성됨으로써, 덕트도어(60)에 의해 프레임(30) 일측부의 공기흐름이 차단되었을 시 방열이 이루어지지 않으면서 IGBT소자(16,26)가 과열되어 개별공조가 중단되는 현상이 발생하였다.
하지만, 본 발명에서는 히트싱크(40)가 프레임(30)의 상부 또는 하부를 따라 수평방향으로 연장되도록 형성되기 때문에, PTC히터 상류 측에서 덕트도어(60)에 의해 일부 영역의 공기흐름이 차단되더라도 나머지 영역에 히트싱크(40)가 노출되기 때문에 히트싱크(40)를 통한 IGBT소자(16,26) 방열이 지속적으로 이루어져 과열현상으로 인한 개별공조 중단을 방지할 수 있다.
따라서, 운전석과 동승석이 서로 다른 냉,난방 공조를 수행하는 듀얼공조 또는 개별공조를 요구할 경우에 안정적으로 개별공조를 유지할 수 있어 차량의 안정성 및 상품성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서, 다수의 IGBT소자(16,26)는 히트싱크(40)와 함께 프레임(30)의 상부 또는 하부에 설치되고, 제어모듈(50)은 프레임(30)의 일측부에 설치될 수 있다.
본 발명의 PTC히터부(10,20)에서 히터로드(12,22)들이 공조케이스(1)의 수직방향으로 연장되기 때문에 각 히터로드(12,22)에 배터리 전류를 인가하기 위해서 IGBT소자(16,26)는 히터로드(12,22)의 상단부 또는 하단부에 연결되는 것이 부피 패키지 측면에서 가장 바람직하다.
따라서, IGBT소자(16,26)가 프레임(30)의 상부 또는 하부에 설치됨으로써, IGBT소자(16,26)가 히터로드(12,22)와 인접하게 구비되어 PTC히터의 전체적인 부피 패키지를 최소화할 수 있다.
아울러, IGBT소자(16,26)는 프레임(30)의 상부 또는 하부 중 히트싱크(40)가 구비된 지점에 마련됨으로써, IGBT소자(16,26)와 히트싱크(40)가 용이하게 열교환하도록 연결되어 부피 패키지를 최소화하도록 구비된다.
한편, 제어모듈(50)은 프레임(30)의 일측부에 설치될 수 있는데, 이를 통해 종래에 PTC히터 형상을 크게 변화시키지 않게 되어 설계를 용이하게 할 수 있다. 여기서, IGBT소자(16,26)는 제어모듈(50)의 제어신호를 수신할 수 있도록 전기적으로 연결된다.
여기서, 제어모듈(50)은, 프레임(30)의 일측부에 설치되고 내부공간이 형성된 수납부(52)와, 수납부(52)의 내부공간에 수납되어 히터로드(12,22)의 발열량을 조절하는 신호를 IGBT소자(16,26)로 출력하는 마이컴(54)으로 구성될 수 있다.
따라서, IGBT소자(16,26)에 제어신호를 송신하는 마이컴(54) 유닛이 프레임(30)의 일측부에 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에서 PTC히터부는, 공조케이스(1)의 내부에서 서로 수평방향으로 이격된 지점에 나란하게 구비된 제1PTC히터부(10)와 제2PTC히터부(20)로 구성될 수 있다.
여기서, 제어모듈(50)은 운전석 목표온도값에 따라 제1PTC히터부(10)의 히터로드(12) 발열량을 조절하고, 동승석 목표온도값에 따라 제2PTC히터부(20)의 히터로드(22) 발열량을 조절할 수 있다.
본 발명에서 PTC히터는 히팅되는 영역을 제1PTC히터부(10)와 제2PTC히터부(20) 두 군데로 구분하도록 마련됨으로써, 운전석과 동승석 각각의 PTC 온도를 제어할 수 있다.
따라서, 개별공조시 운전석 또는 동승석에서의 PTC 기능을 오프(OFF)할 수 있어 소비전력이 줄어드는바, 전기차량의 경우 주행거리가 증가하는 효과가 발현된다.
또한, 좌우의 독립적인 PTC온도 제어가 가능해지는바, 운전석과 동승석 설정온도에 따른 토출온도 차이를 명확히 확보할 수 있어 소비자 만족도가 향상될 수 있다.
한편, 히트싱크(40)는 일측부(42)가 프레임(30)의 상부 또는 하부에 설치되어 다수의 IGBT(16,26)와 열교환하도록 결합되고, 타측부(44)가 프레임(30)의 일측부에 설치되어 제어모듈(50)과 열교환하도록 결합될 수 있다.
도 4는 PTC히터에 장착된 히트싱크를 도시한 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 IGBT소자(16,26)가 프레임(30)의 상부 또는 하부에 구비되고, 제어모듈(50)의 마이컴(54)이 프레임(30)의 일측부에 구비되는바, PWM 스위칭 제어로 인해 열이 발생하는 IGBT소자(16,26) 및 마이컴(54)을 적절히 방열시키기 위해, 히트싱크(40)는 프레임(30)의 상부 또는 하부, 일측부를 따라 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, IGBT소자(16,26)는 도 1에 도시된 바와 같이 히트싱크(40) 내부에 구비되면서 열교환하도록 구비될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 히트싱크(40)의 일측부(42)는 제1PTC히터부(10)와 마주하는 영역의 면적이 제2PTC히터부(20)와 마주하는 영역의 면적과 동일하게 형성될 수 있다.
즉, 히트싱크(40)가 제1PTC히터부(10)와 제2PTC히터부(20)와 마주하는 방열 면적이 동일하게 형성됨으로써, 제1,2PTC히터부(10,20)에서 동일한 방열 성능이 발휘되어 운전석과 동승석의 난방이 불균형적으로 이루어지는 현상을 방지할 수 있다. 이는 차량의 공조 제어 성능을 향상시키는 요인이 된다.
또한, 제1PTC히터부(10)의 수평방향 단면적과 제2PTC히터부(20)의 수평방향 단면적은 서로 동일하게 마련될 수 있다.
따라서, 운전석과 동승석의 난방이 균형있게 수행될 수 있도록 하여 차량의 공조 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 PTC히터는 제1,2PTC히터부(10,20)의 사이 공간에 채워져 제1,2PTC히터부(10,20)를 구획하는 절연 재질의 분리벽(35);을 더 포함할 수 있다.
따라서, 제1PTC히터부(10)와 제2PTC히터부(20)가 각각 난방온도를 제어할 수 있도록 마련된다. 여기서, 분리벽(35)은 프레임(30)과 일체로 성형될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 PTC히터에 따르면 운전석 냉방, 동승석 난방인 듀얼 공조가 수행되더라도 히트싱크를 통한 IGBT소자 방열이 원활히 이루어지는바, 승객의 요구에 대응하는 공조를 제공하여 궁극적으로 차량의 상품성을 개선시킬 수 있다.
또한, 히터로드가 공조케이스에 대해 수직방향으로 연장되도록 마련함으로써, 운전석과 동승석 제어를 위한 히팅 영역을 구분할 수 있다.
이에 따라, 운전석과 동승석의 PTC 동작여부 및 온도를 개별적으로 제어할 수 있는바, 불필요하게 소비되던 에너지를 감소시켜 소비전력이 줄어들고, 전기차의 경우 주행거리가 증대된다.
아울러, 히트싱크는 제1,2PTC히터부 각각과 마주하는 면적이 동일하게 마련되는바, 방열면적의 차이로 인해 운전석과 동승석의 난방 불균형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1: 공조케이스
10: 제1PTC히터부
12,22: 히터로드
14,24: 방열핀
16,26: IGBT소자
20: 제2PTC히터부
30: 프레임
35: 분리벽
40: 히트싱크
42: 일측부
44: 타측부
50: 제어모듈
52: 수납부
54: 마이컴
60: 덕트도어
10: 제1PTC히터부
12,22: 히터로드
14,24: 방열핀
16,26: IGBT소자
20: 제2PTC히터부
30: 프레임
35: 분리벽
40: 히트싱크
42: 일측부
44: 타측부
50: 제어모듈
52: 수납부
54: 마이컴
60: 덕트도어
Claims (10)
- 공조케이스의 내부에 마련된 히터로드 및 방열핀이 서로 교번하면서 배열되도록 형성된 PTC히터부;
PTC히터부를 지지하도록 둘레를 따라 형성된 프레임;
프레임에 설치되어, PTC히터부의 각 히터로드에 선택적으로 배터리 전류를 인가하여 히터로드의 발열량을 조절하는 다수의 IGBT소자;
프레임에 설치되고, IGBT소자를 제어하여 목표온도값에 따라 PTC히터부의 히터로드 발열량을 조절하는 제어모듈; 및
프레임에 설치되어 다수의 IGBT소자와 열교환하도록 연결되고, PTC히터부를 수평방향으로 지나가도록 형성되어 공조케이스 내부의 유동공기를 통해 IGBT소자의 열을 방열시키는 히트싱크;를 포함하는 PTC히터. - 청구항 1에 있어서,
다수의 IGBT소자는 히트싱크와 함께 프레임의 상부 또는 하부에 설치되고,
제어모듈은 프레임의 일측부에 설치된 것을 특징으로 하는 PTC히터. - 청구항 2에 있어서,
제어모듈은, 프레임의 일측부에 설치되고 내부공간이 형성된 수납부와, 수납부의 내부공간에 수납되어 히터로드의 발열량을 조절하는 신호를 IGBT소자로 출력하는 마이컴으로 구성된 것을 특징으로 하는 PTC히터. - 청구항 2에 있어서,
PTC히터부는, 공조케이스의 내부에서 서로 수평방향으로 이격된 지점에 나란하게 구비된 제1PTC히터부와 제2PTC히터부로 구성된 것을 특징으로 하는 PTC히터. - 청구항 4에 있어서,
히트싱크는, 일측부가 프레임의 상부 또는 하부에 설치되어 다수의 IGBT와 열교환하도록 결합되고, 타측부가 프레임의 일측부에 설치되어 제어모듈과 열교환하도록 결합된 것을 특징으로 하는 PTC히터. - 청구항 5에 있어서,
히트싱크의 일측부는 제1PTC히터부와 마주하는 영역의 면적이 제2PTC히터부와 마주하는 영역의 면적과 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 PTC히터. - 청구항 4에 있어서,
제어모듈은 운전석 목표온도값에 따라 제1PTC히터부의 히터로드 발열량을 조절하고, 동승석 목표온도값에 따라 제2PTC히터부의 히터로드 발열량을 조절하는 것을 특징으로 하는 PTC히터. - 청구항 4에 있어서,
제1PTC히터부의 수평방향 단면적과 제2PTC히터부의 수평방향 단면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 PTC히터. - 청구항 4에 있어서,
제1,2PTC히터부의 사이 공간에 채워져 제1,2PTC히터부를 구획하는 절연 재질의 분리벽;을 더 포함하는 PTC히터. - 청구항 9에 있어서,
분리벽은 프레임과 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 PTC히터.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210149312A (ko) | 2020-06-02 | 2021-12-09 | 우진공업주식회사 | 차량 히터용 방열핀, 히터부 및 이를 포함하는 ptc 히터 장치 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USD1011493S1 (en) * | 2021-09-03 | 2024-01-16 | Webasto SE | Air heating apparatus |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140001445A (ko) | 2012-06-27 | 2014-01-07 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 공조장치의 ptc 히터 및 그 제어방법 |
KR20170105148A (ko) * | 2016-03-08 | 2017-09-19 | 한온시스템 주식회사 | 전열히터 |
KR101828202B1 (ko) * | 2017-01-13 | 2018-02-13 | 군산대학교산학협력단 | 열차단 성능이 향상된 이중 히터 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19957452B4 (de) | 1999-11-19 | 2019-03-28 | Mahle International Gmbh | Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
FR2838599B1 (fr) | 2002-04-11 | 2004-08-06 | Valeo Climatisation | Dispositif de chauffage electrique, notamment pour appareil de chauffage et ou climatisation de vehicule |
DE10224265A1 (de) | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Behr Gmbh & Co | Elektrische Heizvorrichtung zum Beheizen von Luft, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
ES2328018T3 (es) | 2002-09-02 | 2009-11-06 | EBERSPACHER CATEM GMBH & CO. KG | Calefaccion electrica para vehiculos a motor. |
ES2225714T5 (es) | 2002-10-30 | 2009-09-14 | CATEM GMBH & CO. KG | Dispositivo calefactor electrico con varios elementos calefactores. |
KR20100055262A (ko) * | 2008-11-17 | 2010-05-26 | 현대자동차주식회사 | 고용량 피티씨 히터 |
DE102010004034A1 (de) * | 2010-01-05 | 2011-07-07 | Valeo Klimasysteme GmbH, 96476 | Elektrische Heizvorrichtung für Fahrzeuge mit Hochspannungs-Bordnetz |
EP2371589B1 (de) | 2010-03-26 | 2012-09-05 | Eberspächer catem GmbH & Co. KG | Elektrische Heizvorrichtung |
CN202190488U (zh) * | 2011-07-06 | 2012-04-11 | 上海创斯达热交换器有限公司 | 防渣热交换装置 |
EP2608631B1 (de) * | 2011-12-22 | 2016-09-14 | Eberspächer catem GmbH & Co. KG | Wärme erzeugendes Element |
DE102012200570A1 (de) | 2012-01-16 | 2013-07-18 | Webasto Ag | Elektrische Heizung |
KR101431074B1 (ko) * | 2012-02-15 | 2014-08-20 | 한라비스테온공조 주식회사 | 전기자동차용 공조장치 |
KR101518924B1 (ko) * | 2013-12-10 | 2015-05-11 | 현대자동차 주식회사 | 친환경 자동차의 히터 제어장치 및 방법 |
KR101592708B1 (ko) * | 2014-06-13 | 2016-02-15 | 현대자동차주식회사 | 냉온장 컵홀더 |
KR101694712B1 (ko) * | 2014-11-28 | 2017-01-11 | 동아하이테크 주식회사 | 차량용 프리히터 장치 |
CN204392593U (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-10 | 长城汽车股份有限公司 | 一种ptc加热器、ptc加热控制装置、空调及车辆 |
KR101913121B1 (ko) * | 2016-01-28 | 2018-10-31 | 자화전자(주) | 독립제어 피티씨히터 및 장치 |
CN205970739U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-22 | 重庆世纪精信汽车热能科技有限公司 | 电动汽车空调的电加热器总成 |
CN108116195A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-05 | 江苏超力电器有限公司 | 新能源汽车水加热器 |
CN108260239A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-07-06 | 黄明峰 | 一种长寿命新能源汽车ptc液体电加热器 |
-
2018
- 2018-07-25 KR KR1020180086307A patent/KR102579304B1/ko active IP Right Grant
- 2018-11-20 US US16/196,869 patent/US20200031199A1/en not_active Abandoned
- 2018-12-03 DE DE102018220826.3A patent/DE102018220826B4/de active Active
- 2018-12-05 CN CN201811479287.5A patent/CN110758061B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140001445A (ko) | 2012-06-27 | 2014-01-07 | 한라비스테온공조 주식회사 | 차량용 공조장치의 ptc 히터 및 그 제어방법 |
KR20170105148A (ko) * | 2016-03-08 | 2017-09-19 | 한온시스템 주식회사 | 전열히터 |
KR101828202B1 (ko) * | 2017-01-13 | 2018-02-13 | 군산대학교산학협력단 | 열차단 성능이 향상된 이중 히터 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210149312A (ko) | 2020-06-02 | 2021-12-09 | 우진공업주식회사 | 차량 히터용 방열핀, 히터부 및 이를 포함하는 ptc 히터 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110758061A (zh) | 2020-02-07 |
CN110758061B (zh) | 2024-05-07 |
KR102579304B1 (ko) | 2023-09-18 |
DE102018220826B4 (de) | 2023-08-10 |
US20200031199A1 (en) | 2020-01-30 |
DE102018220826A1 (de) | 2020-01-30 |
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