KR100694999B1 - 자동차 에어콘 증발기용 팬 모타의 피티시 저항기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 등의 에어컨 증발기(Evaporator)의 방열을 돕기 위해 가동하는 팬 모터를 제어하기 위한 피티시(PTC : Positive Temperature Coefficient) 저항기에 관한 것으로, 특히 PTC소자의 방열효율을 극대화시킨 것이다.

종래 PTC 저항기는, 전체적인 구성에 문제가 있어 냉각용 바람을 통과시킴에 있어서 비효율적이었으며, 또한 PTC소자와 방열판과의 사이에 압력을 가하는 판스프링의 탄성력이 일정하지 아니하여 접촉 저항을 낮추는데 한계가 있으며, PTC소자의 경우도 정상 작동조건에서 단면(한쪽면)으로만 열을 방출시킴으로 인하여 PTC소자의 온도상승을 억제하는 냉각 효능에 미흡한 부분이 있었다.

따라서 본 발명이 안출된 것으로, 본 발명은 상하 방열판에 공기 유통 경로를 형성토록 하므로서 바람이 아주 잘 통하는 구조로 구성되도록 하였으며, 또한 PTC소자와 방열판과의 접촉 압력을 아주 균일하게 유지시킴으로서 접촉 저항을 상당히 낮출수 있으며, 또한 인서트된 터미널 단자 및 절연벽, 측벽이 일체로 형성된 베이스 플레이트를 일체형으로 사출시킴으로서, 상기 절연벽에 의하여 상부 방열판의 지지대와 하부 방열판의 지지대 사이에서 발생할 수 있는 쇼트 형상을 방지토록 함과 동시에 전체적인 구조가 매우 견고하게 되도록 하였으며, 또한 PTC 소자의 경우에도 양면으로 열을 발산시킬 수 있도록 하므로서 발산 효율이 종래에 비하여 월등히 향상되도록 한 것으로, 전체적인 구성 및 효과면에서 기존의 PTC 저항기에 비하여 월등히 뛰어나도록 한 것이다.

팬 모터, PTC저항기, 방열판, 터미널

Description

자동차 에어콘 증발기용 팬 모타의 피티시 저항기{The PTC Resistor of a cooling fan motor}

도1은 본 발명에 따른 PTC 저항기의 결합사시도

도2는 본 발명에 따른 PTC 저항기의 분해사시도.

도3은 본 발명의 구성품인 상부 방열판의 저면 사시도.

도4는 본 발명의 구성품인 하부 방열판의 저면 사시도

도5는 상부 방열판, PTC소자, 하부 방열판의 조립사시도

도6은 본 발명의 구성품인 베이스 플레이트 및 터미널 단자의 단면도.

*주요 도면 부호의 설명

1: PTC 저항기

10: 상부 방열판 11: 좌,우 지지대 12: 연결면

13: 냉각날개 14: 공간부 20: 하부 방열판

21: 좌,우 지지대 22:연결면 23: 냉각날개

24: 중앙 냉각날개 단부 30: 베이스 플레이트 31: 절연벽

32: 측벽 33: 창 40: 라운드형 탄성부재

50: 터미널 단자 70: PTC소자

본 발명은 자동차 등의 에어컨 증발기(Evaporator)의 방열을 돕기 위해 가동하는 팬 모터를 강,약으로 제어함에 있어 약의 조건으로 제어하기 위한 피티시(PTC) 저항기의 구조에 관한 것으로, 상세하게는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 저항기를 이루고 있는 PTC소자의 방열효율을 극대화하기 위하여 개발된 것이다.

원래 자동차 등의 에어컨 증발기는 일반적으로 팬 모터(Fan Motor)를 사용하여 강하지도 약하지도 않게 송풍량을 조절하여 사용하고 있는데, 이와 같이 팬 모터의 송풍량을 조절하기 위해 상기 모터에 제어회로를 연결하여, 일정한 용량의 저항을 거쳐서 팬 모터에 일정한 용량의 전류를 공급하므로 일정한 송풍량을 에어컨 증발기에 공급하게 된다.

그런데, 팬 모터의 작동 중에 제어회로에서 외부적인 요인이나 기타 원인으로 인해 팬 모터가 구속될 경우, 과전류로 인한 온도의 상승으로 상기 모터에 과부하가 걸려 팬 모터가 소손되는 경우가 발생되어 화재의 위험성이 있다.

따라서 종래에는 팬 모터의 손상을 방지하기 위해 니크롬선 식 저항기와 온도퓨즈를 사용하여 저항기에 과전류로 인한 열을 감응하는 온도퓨즈가 전류 공급을 완전히 차단하므로 모터의 손상을 방지 했으나, 최근에는 온도 변화에 따라 그 저항 값이 비선형적으로 급속히 증가하는 특성이 있는 PTC소자를 사용하여 일시적으로 전류의 공급을 차단해 팬 모터의 작동을 정지시킴으로써 상기 모터의 손상을 방 지하고 있다.

한편 상기 PTC 소자의 경우, 급속히 증가한 저항 값으로 인해 과전류가 차단된 후 과전류 원인이 해소되어 PTC소자가 정상온도로 온도가 낮아지면 정상전류로 제어회로가 자동 연결되고, 상기 PTC소자는 저항 값이 정상으로 되돌아가는 특성에 따라 저항 값이 정상으로 복귀하면서 팬 모터에 전류를 공급하고 다시 정상적으로 작동시키게 되는 것이다.

한편, 위에 언급한 것과 같은 작용을 하는 종래의 팬 모터용 PTC저항기를 살펴보면 팬 모터가 작동할 때 PTC소자의 온도를 일정하게 유지하기 위한 방열효과를 갖는 한 개의 방열판을 한쪽 면에 설치하고, PTC소자의 다른쪽면에 판 스프링을 설치하여 일정한 힘으로 PTC소자가 방열판에 접촉할 수 있도록 한 구조로 되어 있다.

이와 같이 종래의 팬 모터용 PTC저항기의 구성에서 판 스프링을 사용하는 것은, PTC소자를 방열판에 일정하고 균일한 힘으로 접촉되도록 하므로써 방열효율을 높이거나 접촉저항을 낮추고자 하는 것인바, 상기 판스프링이 갖는 탄성력의 균일함에 문제가 있고, 또한 저항기의 전체적인 구조에 문제가 있어 냉각 효과를 극대화 시킴에 있어서는 한계가 있었다.

또한 PTC소자의 두께로 인해 한쪽에만 공기흐름을 이용한 열 방출하는 방열판이 설치되어 있을 경우, PTC소자가 전체적으로 고르게 방열이 되지 않아 PTC소자가 발열되어 작동불능 상태로 이어지기 쉬운 단점이 발생한다.(정상작동시:약100~200℃, 모터 구속시:약200~300℃).

즉 PTC소자의 저항 성능 특성상 온전하게 방열이 이루어지지 않을 경우, 팬 모터가 구속되지 않은 상온상태에서도 PTC소자 발열 시 저항 상승으로 팬 모터가 작동하지 않을 수도 있으며, 분위기 온도가 고온인(105℃) 상태에서는 이러한 현상이 더욱 일어나기 쉽다.

따라서 이것을 방지하기 위해 한쪽으로만 열을 방출하는 구조의 방열판을 부과한 방식의 구조는 방열 면적보다 더 큰 방열 면적을 갖는 방열판의 설계를 필요로 하는 단점이 생기게 한다.

또한 PTC소자의 두께가 두꺼움으로(약 1.0mm)인해 한쪽에만 방열판이 설치되어 있을 경우, PTC소자의 방열판이 있는 쪽은 방열이 신속하게 이루어지고, 공기흐름을 이용하여 열을 방출하는 방열판이 없는 쪽은 방열이 더디게 이루어지거나 방열이 잘 안되기 때문에 PTC소자에 열 불균형이 발생한다.

이로 인해 PTC소자의 특성을 활용한 이상 작동조건의 전류 차단 특성이 저하된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 팬 모터의 제어를 위한 종래 PTC 저항기의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로,

PTC소자가 밀착되는 상,하측 방열판에 공기 유통경로를 형성시켜 PTC 소자의 양쪽 면 모두에 바람을 통과시키도록 하므로서 방열에 의한 냉각 효과를 월등히 높인 것이며,

또한, 베이스 플레이트의 중앙 바닥에 라운드(U)형 힌지 탄성부재를 형성시키고 상기 탄성부재가 하부 방열판의 중앙 냉각 날개 단면과 편향됨 없이 접촉되도 록 하므로서 균일한 밀착력에 의하여 PTC 소자의 접촉 저항이 높아지는 것을 방지하였으며,

또한 PTC 소자의 경우에도 양면으로 열을 발산시킬 수 있도록 하므로서 발산 효율이 종래에 비하여 월등히 향상되도록 하였으며,

또한 인서트된 터미널 단자 및 절연벽, 측벽이 일체로 형성된 베이스 플레이트를 일체형으로 사출시킴으로서, 상기 절연벽에 의하여 상부 방열판의 지지대와 하부 방열판의 지지대 사이에서 발생할 수 있는 쇼트 형상을 방지토록 함과 동시에 측벽에 의하여 이물질이 유입되는 것을 방지하였다.

본 발명은, 베이스 플레이트 일측에 상부 방열판과 하부 방열판 2개의 방열판과, 그 사이에 PTC소자를 가지며, 베이스 플레이트 타측에는 다수개의 단자를 갖는 통상의 팬 모터의 회로를 제어하기 위한 PTC 저항기에 있어서,

가운데 공간부(14)가 형성되도록 좌우 양측에 지지대(11)를 가지며, 상기 좌우 지지대(11) 사이의 연결면(12) 위에는 돌출된 다수개의 냉각날개(13)를 가지되 상기 냉각날개(13)에는 표면적을 증대시키기 위한 주름이 형성되며, 상기 공간부(14)에는 하부 방열판(20)이 체결되어지는 공기 유통 경로를 갖는 상부 방열판(10);

좌우 양측에 지지대(21)를 가지며, 상기 좌,우 지지대(21) 사이의 연결면(22) 아래에는 다수개의 냉각날개(23)를 가지되 상기 냉각날개(23)에는 표면적을 증대시키기 위한 주름이 형성되며, 그 중 중앙 냉각날개의 단부(24)는 베이스 플레 이트(30) 중앙에 부착한 라운드(U)형 탄성부재(40)에 접촉되도록 둥근 단면이 형성된 공기 유통경로를 갖는 하부 방열판(20);

상기 상부 방열판(10)과 하부 방열판(20) 사이에 밀착된 상태로 끼워지므로서, 상,하측 방열판에 형성된 공기 유통 경로에 의하여 쉽게 열을 방열시킬 수 있도록 한 사각판상의 피티시(PTC)소자(70);

하방에는 인서트된 터미널 단자(50)가 일체로 형성되고, 상방에는 하부 방열판(20)이 내재되는 절연벽(31)과 측벽(32)이 일체로 형성되어지므로서, 상부 방열판(10)의 지지대(11)와 하부 방열판(20)의 지지대(21) 사이에서 발생할 수 있는 쇼트 형상을 방지토록 한 베이스 플레이트(30); 로 구성되어지되,

상기 베이스 플레이트(30)와 상부 방열판(10)의 지지대(11)는 볼트(60)로 연결되도록 한 것이다.

이와같은 구성을 갖는 본 발명에 있어, 가장 큰 특징은

첫째, PTC소자(70)를 밀착한 상,하측 방열판(10)(20)에 공기 유통경로를 형성시켜 PTC소자에서 발생되는 열을 보다 쉽게 방열시킬 수 있도록 하였으며,

둘째, PTC소자를 밀착시킨 방열판간의 전기절연을 위하여, 베이스 플레이트(30) 하방에 터미널 단자(50)를 일체로 인서트 시키고, 절연벽(31)과 측벽(32)을 일체로 형성 사출시킴으로서, 상부 방열판(10)의 지지대(11)와 하부 방열판(20)의 지지대(21) 사이에서 발생할 수 있는 쇼트 형상을 방지토록 하였으며,

세째, PTC 소자의 경우 양면으로 열을 발산시킬 수 있도록 하므로서 발산 효율이 종래에 비하여 월등히 향상되도록 하였으며,

네째, PTC소자를 방열판에 균일하게 밀착시키기 위하여, 베이스 플레이트(30) 중앙에 라운드(U)형 탄성부재(판스프링)를 형성토록 한 것으로서, 하부 방열판(20)의 중앙 냉각날개의 단부(24)가 상기 탄성부재(40)에 밀착되도록 하므로서, 밀착되는 힘의 방향이 중앙에 위치하여 PTC소자 양단 전면에 균일한 밀착력을 확보토록 한 것이다.

이와같은 구성을 갖는 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다

본 발명의 구성품인 상부 방열판(10) 및 하부 방열판(20)에는 다수개의 냉각 날개(13)(23)가 형성되어 있으며, 또한 상기 다수개의 냉각 날개(13)(23)에는 아주 미세한 주름이 상당히 많이 형성되어 있다.

따라서, 상기 냉각 날개(13)(23) 사이로 바람이 쉽게 통과 할 수 있으므로 냉각이 쉽게 이루어지는 것이며, 또한 상기 냉각 날개(13)(23)에 형성된 많은 주름이 방열 면적을 넓어지게하여, 그 방열 효과를 매우 뛰어나게 하였다.

한편, 상기 상부 방열판(10)과 하부 방열판(20) 사이에는 밀착된 상태로 PTC소자(70)가 끼워져 있으며, 상기 PTC소자(70)는 상,하측 방열판에 형성된 공기 유통 경로에 의하여 쉽게 열을 방열시킬 수 있도록 하였다.

원래 상,하 방열판(10)(20) 사이에 끼워져 있는 PTC소자는 저항체이기 때문에 작동시 열(전기 발열)이 발생되므로, 상기 열을 잘 발산시켜야만 PTC소자(70)가 일정한 온도를 유지하게 되는 바, 종래 PTC소자는 발생하는 열을 단면(한쪽면)으로 발산시킴으로 인하여 방열판의 표면적 및 체적이 커지는 단점이 있었다.

또한 종래와 같이 단면만으로 열을 발산시키는 구조는 PTC내에서 온도구배가 형성되므로 특성활용에 제한적일 수 밖에 없는 것이다.

그러나, 본 발명 PTC 소자는 발생하는 열을 양면으로 발산시킴으로 인하여 발산하는 효율이 종래에 비하여 월등히 향상시켰다.

한편, 베이스 플레이트(30) 및 상기 베이스 플레이트에 형성된 절연벽(31)과 측벽(32) 및 인서트된 단자(50) 등을 일체로 형성 사출시킴으로서, 저항기의 전체 구성을 견고하게 유지시킬 수 있음은 물론, 상하 방열판 사이에서 발생할 수 있는 쇼트 현상을 방지할 수 있도록 하였다.

즉, 하부 방열판(20)의 경우, 베이스 플레이트(30)의 측벽(32) 내측에 위치된 상태로 끼워지게 됨으로 그 구성이 견고하게 되며, 또한 측벽(32)의 관통된 창(33)을 통하여 바람이 관통하게 됨으로 전체적인 냉각 효과는 더욱 우수해지게 된다.

또한, 상부 방열판(10)과 하부 방열판(20)이 베이스 플레이(30)트에 형성된 절연벽(31)을 사이에 두고 설치되고, 또한 상부 방열판(10)의 지지대(11)가 볼트(60)에 의하여 베이스 플레이트(30)에 부착됨으로 인하여 그 전체적인 구성이 매우 견고한 상태를 유지하게 된다.

또한, 상기 절연벽(31)은 상부 방열판(10)의 지지대(11)와 하부 방열판(20)의 지지대(21) 사이에 끼워지게 되므로 상하 방열판 사이에서 발생할 수 있는 쇼트도 방지할 수 있는 역할도 하게 된다.

또한 상기 측벽(32)은, 도5에서 보는 바와 같이 상부 방열판(10) 및 하부 방열판(20)의 조립 시 생기는 틈새(71)에 이물질이 유입되는 것도 방지하게 한다.

즉 팬 모터 송풍기로부터 바람이 유입될 때 이물질(먼지, 수분, 철 조각 등)이 유입하게 되면 부식에 의한 접촉불량, 쇼트 등이 일어나 작동불능이 될 수 있으나, 상기 틈새(71)를 측벽(32)이 막아주게 되어 이물질 유입으로 발생되는 문제점을 방지하게 된다.

한편, 베이스 플레이트(30) 중앙에 형성된 라운드형 탄성부재(40)의 경우, 하면은 터미널 단자(50)에 인서트되어 있고, 상면은 하부 방열판(20)의 냉각 날개(23) 중, 중앙에 위치한 냉각 날개의 단부(24)와 편향됨 없이 접촉 통전됨으로 인하여, 상,하부 방열판이 PTC 소자에 일정한 압력을 가할 수 있도록 하였다.

특히, 상기 접촉 상태는 힌지형태로 접촉 통전되어 지렛대 역할을 하므로서 항상 균일한 압력으로 접촉되도록 하였고, 또한 자동으로 중심을 잡고 일정한 접촉면적을 유지할 수 있도록 하므로서, 그 접촉이 언제나 안정된 상태를 유지할 수 있도록 하였다.

또한 밀착되는 힘의 방향이 중앙에 위치하므로 PTC소자 양단 전면에 균일한 밀착력을 확보할 수가 있는 바, 밀착력에 의하여 열 전달계수가 좌우되므로, 이러한 균일한 밀착력 확보는 방열효과를 대단히 향상시키게 된다.

상기에 있어, 미설명부호 51은 터미널 단자핀을 나타낸다.

또한, PTC 소자와 맞닿는 방열판의 부위, 즉 상부 방열판의 하부 저촉면(15)과 하부 방열판의 상부 저촉면(25)에 방열 그리스를 도포토록 하고, 상기 부위에 엠보싱과 같은 미세한 돌기(15')(25')를 형성토록 하여, 상기 부위가 점 접촉을 갖도록 하므로서 접촉저항이 커지는 것을 방지토록 하였다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 PTC 저항기는, PTC소자의 양 측면, 즉 상부 방열판과 하부 방열판에 형성된 공기 유통 경로에 의하여 그 방열 효과가 매우 뛰어나게 된다.

또한, 베이스 플레이트 하방에 인서트되도록 단자를 일체로 형성하고, 상면에 절연벽, 측벽을 일체로 형성 사출시킨 구조는, 하부 방열판이 절연벽과 측벽 내측에 내재되도록 하므로서 그 전체적인 구성이 매우 견고하게 되며, 또한 상하 방열판 사이의 쇼트를 방지할 수 있는 효과도 가져오게 된다.

또한, PTC 소자의 경우도, 양면으로 열을 발산시킬 수 있도록 하므로서 단면으로만 발산하는 종래에 비하여 그 발산 효율을 월등히 향상시켰다.

또한 PTC소자와 맞닿는 상,하부 방열판의 접촉면에는 미세한 돌기가 형성되어 있고, 방열 그리스가 도포되어 있어 그 접촉저항이 매우 뛰어나도록 하였다.

또한, 베이스 플레이트 중앙에 라운드된 힌지형 탄성부재가 형성되어 있고, 상기 탄성부재와 하부 방열판의 중앙 날개의 단부가 편향없이 정확하게 맞닿게 하므로서 언제나 균일한 힘으로 방열판과 PTC소자를 접촉시킬 수 있게 하여, 매우 뛰어난 통전효과 및 방열효과를 가져오게 하였다.

Claims (1)

1. 베이스 플레이트 일측에 상부 방열판과 하부 방열판 2개의 방열판과, 그 사이에 피티시(PTC)소자를 가지며, 베이스 플레이트 타측에는 다수개의 단자를 갖는 통상의 팬 모터의 회로를 제어하기 위한 피티시(PTC) 저항기에 있어서,

   가운데 공간부(14)가 형성되도록 좌우 양측에 지지대(11)를 가지며, 상기 좌우 지지대(11) 사이의 연결면(12) 위에는 돌출된 다수개의 냉각날개(13)를 가지되 상기 냉각날개(13)에는 표면적을 증대시키기 위한 주름이 형성되며, 상기 공간부(14)에는 하부 방열판(20)이 체결되어지는 공기 유통 경로를 갖는 상부 방열판(10);

   좌우 양측에 지지대(21)를 가지며, 상기 좌,우 지지대(21) 사이의 연결면(22) 아래에는 다수개의 냉각날개(23)를 가지되 상기 냉각날개(23)에는 표면적을 증대시키기 위한 주름이 형성되며, 그 중 중앙 냉각날개의 단부(24)는 베이스 플레이트(30) 중앙에 부착한 라운드(U)형 탄성부재(40)에 접촉되도록 둥근 단면이 형성된 공기 유통경로를 갖는 하부 방열판(20);

   상기 상부 방열판(10)과 하부 방열판(20) 사이에 밀착된 상태로 끼워지므로서, 상,하측 방열판에 형성된 공기 유통 경로에 의하여 쉽게 열을 방열시킬 수 있도록 한 사각판상의 피티시(PTC)소자(70);

   하방에는 인서트된 터미널 단자(50)가 일체로 형성되고, 상방에는 하부 방열 판(20)이 내재되는 절연벽(31)과 측벽(32)이 일체로 형성되어지므로서, 상부 방열판(10)의 지지대(11)와 하부 방열판(20)의 지지대(21) 사이에서 발생할 수 있는 쇼트 형상을 방지토록 한 베이스 플레이트(30); 로 구성되어지되,

   상기 베이스 플레이트(30)와 상부 방열판(10)의 지지대(11)는 볼트(60)로 연결되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차 에어콘 증발기용 팬 모타의 피티시(PTC) 저항기.

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