CN103171405B - 电加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电加热装置，特别是用于机动车辆的电加热装置，其具有：框架，该框架在相对地定位的侧面上形成有用于待加热的介质的通行的开口；层结构，该层结构布置在框架中，该层机构包括波纹肋元件和发热元件的多个层，由此发热元件具有布置在平行的接触板之间的至少一个PTC元件；以及连接壳体，在该连接壳体中设置有产生功耗的至少一个电力开关，为该电力开关分配散热片，该散热片暴露地位于连接壳体的外部上。由于散热片以密封的方式***到连接壳体中，产生对具有电力开关的电加热装置的改进的且足够的冷却。

Description

电加热装置
技术领域
本发明涉及一种电加热装置，特别是涉及一种用于机动车辆的电加热装置。特别地，本发明涉及像那些例如从EP1253808A1或EP0901311A1已知的电加热装置。
背景技术
在这些先前已知的电加热装置中，层结构位于框架中，该框架在相对地定位的侧面上形成有用于待加热的介质的通行的开口。这个层结构包括波纹肋元件和发热元件的多个层，由此发热元件具有至少一个PTC元件。这个PTC元件位于平行延伸的接触板之间，并且通过这些接触板供给电流。该电加热装置此外具有连接壳体，在该连接壳体中设置有产生功耗的至少一个电力开关，并且将散热片分配给该连接壳体，所述散热片暴露地位于连接壳体的外部上。
连接壳体因此有规律地用于将所选的或者偶尔所有的接触板连接至电力开关。这个电力开关通常包括电路板，该电路板通常设置有至少一个半导体电力开关。这控制一个或多个发热元件的加热功率，并且因此产生必须传导出去的功耗。这种功耗的消除（即，散热片的冷却）通常通过待在电加热装置中的加热的介质而发生。这个介质通常是空气。
发明内容
然而，根据本发明的电加热装置还可以用于加热除了空气之外的介质。因此，可以想到，使用电加热装置加热液体介质（例如水）。根据其中构建有电加热装置的HVAC的工作，待加热的空气还可以用于加热携带有水的空气。因此，可以想到，在高大气湿度水平的情况下，并且由于HVAC中的冷凝器的作用，随空气携带的水凝结。还可能携带污物。
然而，应当保护容纳在连接壳体中的控制部件和载流部件免受已进入的污物和湿气影响。另一方面，通过环绕连接壳体的壳体外壳形成用于散热片的广阔通行开口，因此，这特别容易受到进入湿气和污物影响。
本发明的目的是指定一种电加热装置，其形成产生功耗的电力开关的有效冷却，并且同时保护设置在连接壳体中的构件免受环境影响。
在本发明中，通过具有权利要求1的特征的电加热装置实现这个目的。这与限定类型的加热装置的区别在于，散热片以密封方式***到连接壳体中。因此，密封元件通常位于用于散热片的通行开口的高度处，该密封元件桥接并且密封散热片与连接壳体的周边之间的间隙。该密封元件可以***，或者该密封元件可以通过二次成型设置，特别是设置在由塑料形成的连接壳体上。
该密封元件因此优选地形成为使得将散热片保持在由连接壳体形成的散热片***开口中，从而散热片可在***方向上移动。散热片在***方向上在散热片***开口中的这种可动性具有这样的优点，即，散热片可以适当地避开施加在连接壳体上的压力，而没有通过散热片***开口被压紧，使得散热片可以在张力下放置成抵靠功率晶体管。这个张力可以通过单独的张力元件产生，例如，通过作用在散热片或电力开关上的弹簧元件产生。
然而，优选地，这个张力由形成密封的元件的压缩产生。违背前面已知的现有技术，本发明假设散热片通常直接附接至连接壳体，并且没有安装至支撑电力开关的导体板等。前述的现有技术EP1253808A1以及EP1395098A1提出这样的解决方案，特别是考虑到功率晶体管与散热片之间的良好导热。
在根据本发明的电加热装置中，优选地，将至少所选的电接触板容纳在连接壳体中，并且还与之接触。优选地，所有的接触板都有规律地电连接在连接壳体中。这个连接优选地在密封完整的情况下发生，使得一方面，连接壳体容纳用于接触板和散热片的电连接元件，并且因此必须提供从层结构到连接壳体的必要通道，以用于这种容纳。然而，通常所有的通道都是密封的，使得连接壳体相对于层结构并且因此相对于待加热的流体整体地密封。
根据本发明，散热片以这样的密封方式***到连接壳体中，即，使得连接壳体的内部相对于待加热的介质通常是密封的，因此散热片也暴露于待加热的介质的喷射。通常，水和/或空气因此可以没有通过散热片***开口而进入连接壳体中。
根据本发明的一个优选的进一步改进，散热片具有平的（flat，平坦的）接触底座，在该接触底座上，电力开关以导热方式与散热片接触。这个接触底座通常与散热片的***开口成直角地延伸。电力开关在张力下邻接这个接触底座。如已提及的，这个张力通常由用于散热片的密封引起。由于该张力，在散热片上产生反向移动，使得该散热片在张力下不变地邻接电力开关，并且可以以导热方式将其功耗传导出去。散热片在连接壳体中的可动性因此通常选择成使得，散热片可以在***移动中移位5/10mm，优选地7/10mm，并且因此可以在不损失密封的情况下补偿电力开关的厚度公差。在此通常用作密封元件的是由弹性体（特别是EPDM或硅）制成的环形或圆柱形密封体。这些材料已被证明是特别适合于保持张力和密封，即使在相对高的温度下并且经过长时间使用。
根据本发明的一个优选的进一步改进，在连接壳体布置有密封元件，该密封元件的压缩使得电力开关在张力下邻接散热片。在这个优选实施方式中，电力开关通常单独地紧密地（即，不可移动地）安装在连接壳体中。考虑到散热片的期望可动性大约为7/10mm，连接壳体通常具有分布在散热片***开口的周向上的支撑尖物（supporting point），密封元件支撑在这些支撑尖物上。位于支撑尖物的侧面并且靠近这些支撑尖物的密封元件在压缩时可以在朝着层结构的方向上移位，并且因此避开散热片的适当移动。换言之，密封元件不是完全周向地支撑在***开口中，而是仅支撑在支撑尖物上，这些支撑尖物布置在分布于周向方向上的***开口中。由此，用于均衡压缩移动的密封元件的可动性得以加强。由于作为半导体部件的电力开关具有相当大的厚度公差的事实，大约为7/10mm的均衡是显著的。在此，存在的特殊问题是足够且耐久的密封，即使是对于电力开关的给定厚度公差。
考虑到散热片在连接壳体上的最简单可能安装，根据本发明的一个优选的进一步改进，散热片具有闭锁脊（latching ridge），其与设置在连接壳体上的闭锁台肩（latching shoulder）相互作用。通常闭锁脊位于散热片的整个外部周向上，因此对于这个闭锁脊而言并非必须连续地形成在那里。相应的适用于闭锁台肩。这些闭锁台肩实际上有规律地设置在闭锁支柱的内端部上，这些闭锁支柱周向地环绕散热片***开口，并且每个闭锁支柱具有成圆锥形地倾斜的内表面，使得***开口在***方向上以漏斗形状逐渐变细。在组装过程中，闭锁脊沿着这些闭锁支柱的内表面滑动，并且迫使这些闭锁支柱相对于散热片***开口径向地朝外。最后，闭锁脊通过闭锁台肩并且在闭锁支柱后方闭锁。因此，散热片在与***方向相反的方向上不可拆卸地保持。密封元件通常位于相对地定位的侧面上，该密封元件同样以前述方式在背离闭锁脊的侧面上支撑在***开口中。因此，以这样的方式将引入到***开口中的冷却元件最初临时地保持在连接壳体上。此后，将电力开关固定在位。
优选地，出于这个目的，使用压力元件（pressure element），该压力元件在背离散热片的侧面上作用在电力开关上。压力元件优选地是塑料蜂窝状元件，由于是塑料蜂窝状，其具有相对高的刚度水平以及低重量，并且其此外表现出一定的载热能力，因为空气始终通过各个蜂窝进入直至电力开关的上侧。压力元件连接（有规律地旋拧）至连接壳体。
在通常使用在散热片的***方向上将安装压力施加在电力开关上的螺钉的压力元件的安装过程中，最初将电力开关放置成抵靠散热片的接触底座。随着旋拧的进行，电力开关与散热片一起在朝着层结构的方向上被挤压并且密封件被压缩，使得一方面，在散热片与电力开关之间形成良好附接，并且另一方面，然而，在密封元件中产生张力，所述张力确保电力开关与散热片之间的紧密附接，即使在电加热装置的较长使用期过程中。
通过具有作用在几个电力开关上的压力元件，该组装得以进一步简化，由于单个组装步骤，使得几个电力开关以描述的方式以导热方式连接至相关的散热片。本发明因此特别假设这样的情况，其中，为每个单独的电力开关设置单独的冷却元件，尽管也存在为几个电力开关设置共用的散热片的可能性。
考虑到电力开关和散热片之间的良好导热连接，根据本发明的一个优选的进一步改进，建议在导体板的底面上设置有电力开关，所述底面背离散热片。在这个优选的进一步改进中，压力元件可以在相对地定位的侧面上邻接导体板。然而，考虑到将导体板缓和地安装在连接壳体中以及直接传递由压力元件产生的接触压力，建议将压力元件放置成直接抵靠电力开关。出于这个目的，导体板通常具有孔，穿过该孔，从上侧起作用的压力元件到达电力开关的上侧，在此压力元件与电力开关接触。
考虑到电加热装置的改进的电安全性，根据另一个优选实施方式，建议将散热片放置在电力开关上，并且中间定位有绝缘层。这个绝缘层优选地是陶瓷层。该绝缘层因此优选地形成为使得其周向地突出到散热片以外，由此在功率晶体管与散热片之间形成增大的爬径。不言而喻的是，绝缘层的突出边缘通常也并非支撑在连接壳体中，而是可在散热片的***方向上移动，从而避免当散热片张紧时损坏。
用于施加张力的散热片的可动性（由此散热片压在电力开关上）形成为使得，在每种情况下可以产生足够的张力，无论电力开关的特定具体厚度如何，所述厚度出于公差范围内。在每种情况下，这出于在散热片上的张力下所预期的公差范围内。导体板在散热片的***方向上以及因此在散热片的均衡移动方向上的位置而且电力开关在散热片的***方向上以及因此在散热片的均衡移动方向上的位置通常是固定的。因此，压力元件不会导致远离导体板挤压电力开关。而是，压力元件仅通过直接位于电力开关上而脱离导体板。对于厚度公差，仅在张力下更新散热片。除了用于通过导体板的通行开口布置在电力开关上的接触底座之外，压力元件还可以具有与导体板的上侧直接接触的其它接触表面。与作用在电力开关上的接触点相反，这些接触点以在***方向上偏移的方式围绕导体板的厚度形成，使得压力元件可以同时邻接导体板的上侧和电力开关的上侧。
附图说明
在以下参照附图对实施方式的描述中给出本发明的其他细节和优点。在此，附图示出了其中构建有生热元件的电加热装置的基本构造，该电加热装置本身可以仅对于本发明来说是必要的。附图示出了：
图1示出了用于机动车辆的电加热装置的一个实施方式的立体侧视图；
图2示出了图1所示的电加热装置的生热元件的立体分解侧视图；
图3示出了图2所示的实施方式的立体正面视图；
图4以实施方式的主要构成部件的分解图示出了图1所示的实施方式的立体侧视图；
图5示出了介于图1和图4所示的电加热装置的实施方式的连接壳体和层结构之间的连接区域，其中省略了各种元件；
图6示出了沿着根据图1的线VI-VI的剖视图，即，在相同的中间高度处穿过根据图2的生热元件的剖视图，其中省略了屏蔽壳体；
图7示出了电加热装置的图1所示的实施方式的立体正面视图，其给出了连接壳体内部的视图，并且其中省略了导体板和壳体盖；
图8以放大图示出了图7中描绘的细节VIII；
图9示出了在散热片高度上根据本发明的电加热装置的连接壳体的剖视图；
图10示出了可以构建在根据图1的电加热装置中的加热棒的第一实施方式的立体侧视图；
图11示出了沿着根据图10所示的线XI-XI的横截面图；
图12示出了图10所示的加热棒的实施方式的侧视图；
图13示出了加热棒的一个可替换实施方式的根据图10的立体侧视图；
图14示出了沿着根据图13所示的线XIV-XIV的横截面图；
图15示出了图13所示的加热棒的另一个实施方式的侧视图；
图16示出了适于容纳根据图13至图15的加热棒的框架的立体分解图；
图17示出了根据本发明的加热装置的另一个实施方式的边缘区域的立体平面图，其中部分地省略了层结构的层；以及
图18示出了图17所示的实施方式的部分地切去的立体剖视图。
具体实施方式
图1示出了电加热装置的一个实施方式，该电加热装置具有以参考标号2标出的电力部分和以参考标号4标出的控制部分。电力部分2和控制部分4形成电加热装置的构造单元。
控制部分4通过连接壳体6形成在外部，如在根据图4的图示中具体示出的，该连接壳体包括屏蔽壳体（screening housing）8（其形成为例如分别深拉或铸造的深拉金属壳体）、塑料壳体元件10（其***到金属壳体8中）以及壳体盖12。在连接后的状态中，壳体盖12可以扣在片状金属杯8的自由凸缘上，并且由金属构成，使得控制部分4的内部完全被金属连接壳体6屏蔽。然而，壳体盖12也可以由塑料形成。
壳体盖12承载用于电力电流的凹入插头壳体14以及形成为控制插头壳体16的另一个凹入壳体元件。插头壳体14、16两者都作为塑料元件连接至金属壳体盖12，并且形成在每种情况下用于未示出的凸出插头元件的引导和滑动表面。
塑料壳体元件10将导体板18容纳在其中，该导体板部分地由以下更详细地说明的压力元件20覆盖。导体板18具有突出到导体板以外的正连接接头22和负连接接头，这些连接接头暴露地位于电力插头壳体中并且电连接至条形导体。导体板18此外承载控制接触元件26，该控制接触元件包含控制元件接头，并且该控制接触元件可以经由控制插头壳体16通过线路触及。如从图4可见，控制插头壳体16布置成与控制接触元件26偏移。由于电加热装置在机动车辆中的安装情况，这个距离是必需的。控制接触元件26和控制插头壳体16或所设置的接触元件之间的电接触通过在壳体盖12内按规定路线布置的电导线而发生。此外，在组装好的状态中，壳体盖具有突出到壳体盖以外的用于接地连接的连接螺栓28，该接地连接电连接至屏蔽壳体8。
在与导体板18相对地定位的端侧上，塑料壳体元件10形成用于散热片32的两个冷却通道30，这些散热片仅在图4中示出，但可以从图1和图5中更清楚地识别。散热片32的自由端包括大体彼此平行地延伸的几个冷却脊，这些冷却脊在每种情况下限定空气通行通道34。散热器32由例如铝或铜的良好导热材料制成。
如在图1和图4中特别阐明的，省略的片状金属壳体8（其在图5中未示出）具有与冷却通道30对应的、相对地定位的用于空气的通行开口36，该通行开口设置成用于冷却通道30的进口和出口。这些通行开口36形成在金属壳体8中。在纵向方向上的大约中央高度处，金属壳体8具有闭锁开口（latching opening）38，在控制部分4在电力部分2上的最后组装之后，闭锁凸耳（latching lug）40穿过该闭锁开口，该闭锁凸耳完全锁定在与电力部分2的接合中，并且形成在塑料壳体元件10的外部边缘上（参看图1）。在相对地定位的端侧上，金属壳体8在每种情况下还具有安装孔42，以下将对这些安装孔进行更详细描述。
电力部分2具有框架44，在根据图1的实施方式中，该框架被周向地围绕，并且周向地环绕以参考标号46标出的层结构，该层结构也被称为加热块。框架44由两个框架元件48形成，这两个框架元件通过特别在图16中以参考标号50（凸出闭锁元件）和参考标号52（凹入闭锁元件）标出的闭锁连接件闭锁在一起。
在相对地定位的外侧54上，框架44在每种情况下形成用于待由该实施方式中示出的空气加热器加热的空气的通行的开口56。在所示实施方式中，这些开口56通过横向支柱（lateral strut）58而加强，这些横向支柱连接框架44的相对地定位的侧面边缘。
在其内部中，框架44限定容纳空间60，该容纳空间适于使得层结构46可以适合紧密地装配在框架44中。
加热块或层结构46基本由加热棒62形成，这些加热棒在图10和图13中示出，并且布置成一个位于另一个上方地层叠在容器60中。加热棒62由至少两个波纹肋元件64组成，这些波纹肋元件将生热元件66容纳在其间。如图10和图11所阐明的，波纹肋元件由曲折型弯曲片状金属条68组成，这些金属条在一侧上由片状金属盖70覆盖，并且在边缘处由片状金属盖70的弯曲边缘72扣住。曲折型弯曲片状金属条68的相应另一上侧是自由的，并且由片状金属条68的弯曲自由端74直接形成。当图10和图11所示的加热棒62处于待加热的空气的通行方向上（即，与框架44的由外侧54夹持的表面成直角）时，两个波纹肋元件64在每种情况下相邻地设置。在流动方向上一个接一个地设置的波纹肋元件64的这种布置形成层。在此，在以参考字母L标出的每个层中，在每种情况下，在每个高度E设置有一个波纹肋元件64。S表示图11中待加热的空气流的流动方向。因此，该空气流首先到达第一高度E1（即，设置在第一高度中的第一层L1和第二层L2的波纹肋元件64），并且仅在此后，到达设置在第二高度E2中的波纹肋元件64。波纹肋元件64在此在流动方向S上（即，严格地一个接一个地）与限定开口56的外侧54成直角地布置。在此，生热元件66形成用于波纹肋元件64的平的接触底座。
如从图2尤其可见的，生热元件66由一个位于另一个上方的几个层组成。生热元件66大体对称地构造，由此在中心设置以参考标号76标出的由电绝缘材料（特别是塑料）制成的位置框架。在本实例中，位置框架76形成用于PTC元件80的三个容器78。在容器78中容纳有几个、至少两个PTC元件80。两个外部容器78每个容纳四个PTC元件80。接触板82邻接PTC元件80的相对地定位的侧面。这两个接触板82相同地形成，并且由导电片状金属冲压而成。接触板82作为单独的元件放置在PTC元件80上，并且位置框架76或至少位置框架76的容器夹在接触板82之间。如通常的，这些接触板可以另外设置有气相沉积电极层。然而，就本发明的目的来说，电极层不是接触板82。
如图11特别示出的，分配给高度E1的PTC元件80位于所分配的波纹肋元件64的前侧和后侧中。换言之，没有位于设置在一个层L1中的两个波纹肋元件64之间的PTC元件80。这样，避免了不同高度E1、E2的PTC元件之间的热相互作用。
接触板82的尺寸形成为使得它们容纳在位置框架76内，但是布置成关于位置框架76周向地具有间隔。在图11中，这样形成的周向间隙以参考标号84标出。在大约接触板82的高度处，位置框架76构成周向密封凹槽86，将弹性粘合边端件（edging）88作为环形缘饰填充在该周向密封凹槽中。粘合边端件88完全周向地环绕所有容器78，并且用于粘合以参考标号90表示的绝缘层，在本实例中，该绝缘层由绝缘塑料膜形成，并且向上延伸至位置框架76的边界区域，在任何情况下，在周向方向上过量地突出到粘合边端件88以外。由于通过粘合边端件88而更容易的绝缘层90与位置框架76的连接，容器78和接触板82相对于外部周向密封。
仅在位置框架76的正面上且通过连接件92提供接近位置框架76的内部，所述连接件由其材料形成为一个部件，并且完全周向地环绕用于容纳针状接触元件96的通道94。在其自由端上，连接件92承载密封元件98，这些密封元件由热塑性弹性体或PTFE形成，并且具有迷宫式密封结构，这些密封元件可以通过二次成型（overmould）或***连接至相关的连接件92。在每个位置框架76的正面上，设置有具有相同的实施方式和密封的两个连接件92，以用于容纳用于电接触接触板82的两个接触针96。
如此外可以从图2得到的，接触板82具有通过冲压和弯曲制造的凹入夹持元件容器100，该凹入夹持元件容器形成在接触板82的横向偏移突起102上，所述突起102终止在由粘合边端件88提供且在每种情况下桥接由位置框架76构成的所分配的夹持开口104、106的周向边缘中。在夹持开口106中，设置有与连接件92相对地形成在位置框架76上的夹持脊（clip ridge）108，并且这些夹持脊由位置框架76的材料形成为一个部件。这些夹持脊108的实施方式和直径与接触针96的直径对应。接触针96暴露地位于夹持开口104中，并且连接至接触板82的凹入夹持元件容器100，同时在相对侧上，凹入夹持元件容器100突出到夹持开口106中，并且与夹持脊108闭锁。在生热元件66的呈现连接件92的连接侧上，所述夹持连接件可以通过以下方式实现：将接触板82定位在其安装位置中，之后穿过通道94***接触针96，或者将凹入夹持元件容器100闭锁至已设置在位的接触针96。
在图2所示的其上侧上，生热元件66设置有片状金属盖110。该片状金属盖110覆盖分配给片状金属盖110的整个绝缘层90，并且具有周向边缘112，该周向边缘摩擦地邻接位置框架76的周向边界区域114，并且因此通过夹持力将片状金属盖110固定至位置框架76（也参看图11）。此外，由于边缘112，确保了片状金属盖110相对于位置框架的外部周向的精确定位。在边缘112的自由端处，片状金属盖110略微成圆锥形地加宽，其充当用于位置框架的漏斗状***开口。周向边缘112仅在角部区域中且在连接件92的高度处被穿透，并且形成用于生热元件66的单侧屏蔽。
如图3所示，形成为匹配接触针96的通道94径向地加宽，以用于形成凹槽状检查通道116。该检查通道116从连接件92的前自由正面一直延伸至所分配的夹持开口104，并且因此形成接近容器78的外部，这些容器在绝缘层90或接触板82下方彼此连通。
如图3此外所示，片状金属盖110在用于周向边缘112的略微向上弯曲的唇状区域118之间形成平的接触底座。这些唇状区域118因此为邻接片状金属盖110的波纹肋元件64提供一种定心（也参看图11）。
在所示实施方式中，前述层结构46在弹簧张力下保持在框架44中。为此，框架44具有由两个框架元件48形成的弹簧***开口120，这些框架元件从图4和图5中可见，并且在还未组装辅助加热器时，暴露在电力部分2的控制侧上的正面上。在这些弹簧***开口120中，***弹簧元件121，以用于夹持，这些弹簧元件在源自本申请人的EP2298582中描述，通过该引证将其公开内容包含在本发明的公开中。与这些弹簧***开口120直接相邻，每个框架元件48形成保持元件部件122。由框架元件48形成的每个保持元件部件122提供倾斜斜坡表面124。保持元件部件122形成为使得，对于连接的框架44，在每种情况下，分配给框架元件48的两个保持元件部件122与另一框架元件48的保持元件部件122在相对地定位的端侧上形成完整的保持元件126。这些保持元件126具有朝着自由端逐渐变细的实施方式，使得倾斜斜坡表面124用于将控制部分4相对于电力部分2的粗略定位，即，塑料壳体元件10的定位开口127相对于电力部分的粗略定位（参看图5）。此外，在连接框架元件48之后，保持元件部件122上的横向地延伸的凹槽128形成周向闭合孔130（参看图4）。安装螺钉可以通过金属壳体8的安装孔42装配到该孔130中，以提供电力部分2在控制部分4上的定位和固定，从而实现用于电力部分2和控制部分4的一个构造单元。
如图5和6所示，用于每个生热元件66的塑料壳体元件10形成两个圆柱形套管容器132，这些套管容器匹配成，使得连接件42和密封元件98一起在每种情况下可以被引入而密封在所分配的套管容器132中。如图6所示，套管容器132在端部处成圆锥形地加宽，并且最初具有加宽的圆柱形部分，以用于容纳密封元件98，并且此外在内部具有较小直径的圆柱形部分，该较小直径的圆柱形部分以略微的间隙保持前部成圆锥形地逐渐变细的连接件92，并且从而在组装之后限制密封元件98的变形。
每个接触针96穿过接触表面元件134，这些接触表面元件由片状金属通过冲压和弯曲形成，并且这些接触表面元件将相同极性的几个接触针96聚合在接触壳体6中，使得将它们分配给加热台。下接触表面元件是第一正接触表面元件134，同时上接触表面元件是负接触表面元件136。如图7特别说明的，塑料壳体元件10容纳另一个第二正接触表面元件138。负接触表面元件136和正接触表面元件134、138通过隔离脊140彼此分离。该隔离脊140突出到由用于接触表面元件134、136、138的塑料壳体元件10形成的邻接高度以外。塑料壳体元件10的由邻接高度限定的这些表面在图6中以参考标号142标出。由于脊140，正极的接触表面元件134、138与负极的接触表面元件136之间的漏电电流路径（creepage currentpath）延伸成使得不期望两个接触件之间的漏电电流。并且分别代替接触表面元件134和136、138和136之间的空隙。接触表面元件134、136、138具有通向接触针96之间的隔离脊140的半圆形凹口143。在图6中，在每种情况下可以看见接触舌状件144、146，这些接触舌状件穿过导体板18，，并且通过冲压和弯曲在接触表面元件134上形成为一个部件，并且保持这些接触舌状件在接触舌状件保持区域148中相对于接触底座142升高。这些细节可以在图8中看到。如在此所示出的，相应的接触表面元件134、136在它们的端部处具有连接凸耳145，这些连接凸耳朝外通向接触舌状件144、146。如此外在图6和图8中可以看到的，用于各个接触针96的接触表面元件134、136、138已通过冲压和弯曲形成接触开口。因此，相对地定位的接触突起150在弹性应变下邻接接触针96的外部周向。如此外从图8可以看到的，弹性壳体元件10形成闭锁突起152，这些闭锁突起被引入到接触表面元件134、136、138的闭锁开口154中，这些闭锁开口被定界在片状金属材料的形成接触表面元件134、136、138的锋利夹持部分156的相对侧上。这些夹持部分156因此抓住闭锁突起152，并且在被推动之后将接触表面元件134、136、138固定在闭锁突起上。
图8还示出了前述散热片32，这些散热片暴露地位于塑料壳体元件10中，并且在具有平的接触底座158的上侧上突出到隔离脊140以外。
在散热片32之间的中央且在塑料壳体元件10的边缘处，在每种情况下可以看到用于前面大体提及的压力元件20的安装孔（amounting eye）160。如在图4和图9中特别示出的，这形成为具有以直角延伸的大量蜂窝状脊162的蜂窝形状。
根据图9的剖视图示出了散热片32在塑料壳体元件10中的安装。如从图8可以看到的，这具有大量闭锁柱166，这些闭锁柱设置成分布在塑料壳体元件10的升高的散热片***开口164的周向上，这些闭锁柱在边缘处成圆锥形地限制散热片***开口164并且形成闭锁台肩168，这些闭锁台肩扣在形成于散热片32上的周向闭锁脊170上，从而摩擦地防止向上压紧并且在该方向上压在连接壳体6上。接触表面元件134、136、138的凹口143的周线与散热片***开口164的周线对应，使得其升高的边缘由接触表面元件134、136、138紧密地定界。两个正接触表面元件134、138相同地形成，使得它们可以可替换地用于第一接触表面元件134或第二接触表面元件138的形成。在闭锁脊170的与闭锁台肩168相对的侧面上，具有密封元件172，该密封元件周向地环绕散热片32，并且在周向方向上由在图9中不能看出的脊支撑在背离闭锁脊170的底面上，使得密封元件72不能通过以参考标号174标出的密封容器在朝着电力部分2的方向上滑动。该密封容器174与塑料壳体元件形成为一体件，并且提供散热片***开口164。
在图9中以仅略微压缩的实施方式示出了密封元件。然而，密封元件172可以在密封容器174的纵向方向上压缩，因为失去了圆柱形密封容器174的内部周向表面和散热片32的外部周向表面之间的密封。在此，通过闭锁脊170在密封容器174的纵向延伸方向上的位移，密封元件172可以压缩大约2/10mm至7/10mm。在将导体板18的组装之后，通过将压力元件20旋拧在安装孔160上而施加均衡运动，该导体板在其面向散热片32的底面176上设置有两个半导体电力开关178。每个电力开关178位于所分配的散热片32的平的接触底座158上。在电力开关178的高度处，导体板在每种情况下具有孔180，该孔被压力元件20的压力脊（pressureridge）182穿过。这些压力脊182直接邻接电力开关178，并且将电力开关压在散热片32上。因为电力开关178可能具有相当大的制造厚度公差，在没有失去散热片32在塑料壳体元件10中的密封的情况下，通过使散热片32在朝着电力部分2的方向上后退，在该实施方式中设置的密封元件172有助于均衡。如从透视图可以看出的，特别从图4和图9可以看出，在旋拧在塑料壳体元件10上之后，压力元件20作用在两个电力开关176上，并且将每个电力开关压在分配给它们的散热片32上。由于放置在散热片32的接触底座158上的绝缘层184，电力开关178与所分配的散热片32电绝缘。绝缘层184是陶瓷绝缘层。并且，这个绝缘层184突出到散热片32以外，以增大基本在宽度方向上的爬径（creep path）（参看图9）。
接触表面元件134、136通过接触舌状件144、146接触导体板18。其第二接触表面元件138（参看图4）通过突出到其外的第二接触舌状件186将由第二正接触表面元件138和负接触表面元件136形成的加热电路连接至导体板18（参看图4）。如此外从图9可以看到的，半导体电力开关178接触导体板18，并且将电力电流切换至相关的电路。在本实例中，实现两个加热台，每个加热台可以由一个半导体电力开关178切换和控制。
密封的散热片
如上所述，散热片32还保持密封在散热片***开口164中。在此，该实施方式（即，图9中的实施方式）示出了电力开关178具有可能的公差范围内的最小厚度的情形。在这种情况下，闭锁脊170直接位于闭锁台肩168下方。然而不发生接触，使得由密封元件172的压缩（即使仅仅是轻微的）导致的压缩力作用在散热片32和电力开关178之间的相界面处。与厚度公差无关，这个电力开关178在每种情况下在底面176上邻接导体板18。通过其压力脊82，压力元件20仅释放导体板18，使得电力开关178保持不是在整个导体板18上被夹紧，而是仅在压力元件20和散热片32之间被夹紧，以绝缘层184的中间定位实现了张力。
因此，电力开关178、导体板18和压力元件20的位置不随着具有与较大厚度的电力开关178而改变。而是，在散热片***开口164中在朝着电力部分2的方向上推动散热片32，使得在保持散热片32的密封的同时，密封元件172压缩更多，并且与图9所示的相比，闭锁脊170布置在更低的位置中，即，与闭锁台肩168隔开地更远。
用于PTC元件的限定的邻接点；空隙和爬径
附图所示的电加热装置的实施方式具有生热元件，这些生热元件以特殊的方式形成，以延长爬径，并且降低爬电电流传输的风险。以下特别参照图2和图11阐述这种特殊的布置。从而，如在图2中可以看到的，由位置框架76的基本平的内部周向表面确定的每个容器78在相对地定位的侧面上具有以参考标号188标出的至少两个突起。突起188在每种情况下限定用于容器78中的一个PTC元件80的支撑尖物。这些支撑尖物188防止PTC元件直接邻接框架76的限定容器78的光滑内壁。从而，延长PTC元件80的相对表面之间的爬径。
如从图2可以看到的，支撑尖物188大体形成为金字塔形，并且因此具有朝着顶端逐渐变细的形式。此外，支撑尖物188的表面是弯曲凹面，如图11的剖视图所示。该表面的弯曲也进一步延长爬径。设置在接触板82和位置框架之间的前述周向间隙84也有助于延长爬径。
该实施方式的特殊EMC保护
此外，生热元件66是特别EMC保护的。例如，位置框架76基本完全由屏蔽件环绕，该屏蔽件一方面由位置框架76的片状金属盖110形成，另一方面由波纹肋元件64的片状金属盖70形成。如图11所示，在不同盖70、110之间的边缘处仅保持小的间隙。因此，生热元件66不能够发射任何实质性电磁辐射。
所有波纹肋状件64此外由形成在金属壳体8上的闭锁元件连接在一起，这些闭锁元件在附图中未示出，但可以形成为如在源自本申请人的EP2299201A1中所描述的，在这种程度上将其公开内容包含在本发明的公开内容中。唯一要紧的是，金属壳体8电形成连接的突起，这些突起接触波纹肋元件64，使得所有波纹肋元件64直接地或间接地电连接至金属壳体8并且接地。
密封和密封测试
前面讨论的实施方式具有生热元件66，生热元件的容器78相对于周围环境是密封的，使得湿气和污物不能进入PTC元件80。这样，获得PTC元件80的高度绝缘，因为PTC元件的绝缘的任何电荷载体（在现有技术中它们可以进入容器78）削弱绝缘。对于本发明，同样，所有生热元件66都***到连接壳体6中。通常，为了在连接电力部分2之后检查必要的密封，在塑料壳体元件10的自由端上放置测试钟（testing bell），该自由端通常由壳体盖12封闭，所述测试铃邻接塑料壳体元件10的自由边缘，以用于密封。电加热装置的连接至该测试钟的部分遭受例如由压缩空气导致的增大的静水压力。保持特定的压力水平，并且检查其是否随着时间由于任何泄露而减小。如果不是这样，该部件被评定为通过测试。
简化的组件
因此，首先，在所示实施方式的制造过程中，电力部分2是单独制造的。首先，组装生热元件66。在此，片状金属盖110可以封闭底面，并且从而，在任何情况下，在分配给片状金属盖110的绝缘层90的粘合之后，封闭在底面上在一侧上开口的位置框架76，使得PTC元件80可以从另一侧***，并且然后可以将所分配的接触板82放置在它们上，从而最终将绝缘层90在所述接触板上放置在位，并且通过粘合边端件88将其密封在位置框架76上。在特别参照图11的所述方法中，将因此制备的生热元件66放入框架44的框架元件48中，即，在每种情况下，相对于波纹肋元件64的布置而改变。如特别从图4可知的，通常，两个波纹肋元件64在每种情况下邻接在两个生热元件66之间。换言之，波纹肋元件的层L邻接在生热元件66的每侧上。图4和图11之间的比较还示出了，在根据图4的实施方式中，在一层中布置有至少两个波纹肋元件64。
一旦层结构46的所有元件已放置在框架元件48中，通过将另一框架元件48放置在位并且将其闭锁而使框架44闭合。此后，通过弹簧***开口120将相应的弹簧元件121***到层结构46和由框架44形成的容器60的外部边缘之间。最后，如在EP2298582中所描述的，使弹簧元件121彼此抵靠地夹持。此后，将以这种方式制备的电力部分2连接至金属壳体8和塑料壳体元件10。由于它们朝着顶端逐渐变细的形式，斜坡表面124在此用作定位和定心辅助，使得可以将保持元件126有效地引入到定位开口127中。保持元件126在此通常在接触针96之前，从而使用保持元件126进行初步粗略定位，并且然后将接触针96引入到圆柱形套管容器132中。
改进的热传递
图12至图15示出了本发明的另一个方面，其中，在层L中在流动方向上一个接一个地设置的波纹肋元件64设置在横切于流动方向S的方向上，但是在它们在层结构46中的对应安装高度上彼此偏移。因此，在图12所示的加热棒62的放大侧视图中，可以看到波纹肋元件64的曲折型弯曲片状金属条68在层L中一个接一个地设置。这些曲折型弯曲片状金属条以参考标号68.1和68.2标出，并且因此可以区分。显然，与绘图平面成直角地流动的待加热的空气几乎全面流经单独的曲折型弯曲片状金属条68.1和68.2。特别地，后面的片状金属条元件没有被前面的片状金属条元件遮挡。形成了良好的热传递。此外，待加热的空气流S在从第一高度E1传递至第二高度E2的过程中重新分布，其伴随有湍流，通过该湍流也改进了热传递。
图13至图15示出了根据图10至图12的第二实施方式。加热条的所示实施方式与前面讨论的实施方式的区别仅在于，三个波纹肋元件64分别在层L1和L2中一个接一个地布置。在此同样，布置在高度E1、E2、E3中的每个波纹肋元件64严格地分配给PTC元件80。如图15所示，流经加热棒62的空气重新分配多次。在每种情况下由彼此偏移地设置的曲折型片状金属条68形成的片状金属条68.1、68.2和68.3的迷宫式结构导致非常好的热传递和功率输出。
框架的模块结构
图16示出了前面已描述的框架元件48以及框架中间元件190，该框架中间元件设置有与框架元件48对应的凹入闭锁元件50和凸出闭锁元件52，使得框架中间元件190可以以简单的方式闭锁在框架元件48之间。用于层结构46的设置在框架中的容器60因此精确地增大了由波纹肋元件46贡献的宽度。在图10至图15所示的加热棒62的实施方式中，每个生热元件66统一地形成，即，不论是否在流动方向S上以一个接一个地布置两个或三个PTC元件80；每个PTC元件80容纳在统一的位置框架76中。然而，波纹肋元件64是相同的。对于设置有一个接一个地布置的三个波纹肋元件64的加热棒62以及设置有两个波纹肋元件64的加热棒62而言，在每种情况下，使用一个相同的塑料壳体元件10。这是因为框架中间元件190具有保持元件部件122，这些保持元件部件与框架元件48中的一个的保持元件部件122相互作用，从而形成完整的保持元件126，可以通过该保持元件，根据图16的加宽的框架44也可以连接至塑料壳体元件10。例如，如果在流动方向上一个接一个地布置的四个波纹肋元件64形成加热棒，则可以在框架44中构建第二框架中间元件190。
与前面讨论的实施方式相比，图17和图18示出了略微不同的实施方式。相同的部件以相同的参考标号标出。前面描述的屏蔽壳体元件8特别不同于在图17和图18所示的实施方式中的屏蔽壳体元件。
代替容纳塑料壳体元件10的壳状壳体元件，设置有屏蔽接触板192，该屏蔽接触板完全锁定地邻接塑料壳体元件10的外部接触底座。这此外形成腔体194，将屏蔽接触板192的屏蔽接触舌状件196容纳在该腔体中。每个屏蔽接触舌状件196设置在生热元件66的高度处，并且接触这个元件66的边缘112。此外，屏蔽接触板192形成通过冲压和弯曲而形成的弹簧杆198，每个弹簧杆在正面上邻接一个散热片32并且与其接触。如从图18尤其可以看到的，屏蔽接触板192紧密地环绕圆柱形套管容器132，该圆柱形套管容器由塑料壳体元件10形成。
此外，如从图18特别可知的，图17和图18所示的实施方式具有接地的连接螺栓200。这个连接螺栓200例如通过二次成型保持在塑料壳体元件10中。夹在塑料壳体元件10上的屏蔽接触板192形成通过冲压和弯曲而制成的螺栓容器202，该螺栓容器邻接连接螺栓200，以在弹性周向应力下用于导电。
形成了该实施方式的所有载流元件的完全屏蔽。此外，散热片32通过屏蔽接触板192接地，从而可以通过监控在连接螺栓200上获得的地电势来检查电力开关178和散热片32之间的可靠电绝缘。可以检测并输出电绝缘的任何缺陷，以防止由于不充分的电绝缘而使得服务人员在服务工作过程中在电加热装置上受到电伤害。
参考标号列表
2电力部分
4控制部分
6连接壳体
8屏蔽壳体/金属壳体
10塑料壳体元件
12壳体盖
14凹入电力插头壳体
16凹入控制插头壳体
18导体板
20压力元件
22正连接接头
24负连接接头
26控制接触元件
28连接螺栓/地面
30冷却通道
32散热片
34空气通行通道
36通行开口
38闭锁开口
40闭锁凸耳
42安装孔
44框架
46层结构/加热块
48框架元件
50凸出闭锁元件
52凹入闭锁元件
54框架的外侧
56开口
58横向支柱
60容纳空间
62加热棒
64波纹肋元件
66生热元件
68曲折型弯曲片状金属条
70片状金属盖
72边缘
74弯曲片状金属条的波纹肋元件的自由端
76位置框架
78容器
80PTC元件
82接触板
84周向间隙
86密封凹槽
88粘合边端件
90绝缘层
92连接件
94通道
96接触针
98密封元件
100凹入夹持元件容器
102偏移突起
104夹持开口
106夹持开口
108夹持脊
110片状金属盖
112边缘
114边界区域
116检查通道
118用于边缘112的唇状区域
120弹簧***开口
121弹簧元件
122保持元件部件
124斜坡表面
126保持元件
127定位开口
128凹槽
130孔
132圆柱形套管容器
134第一正接触表面元件
136负接触表面元件
138第二正接触表面元件
140隔离脊
142邻接高度的接触底座
143凹口
144第一正接触舌状件
145连接凸耳
146负接触舌状件
148接触舌状件保持区域
150接触突起
152锁定突起
154闭锁开口
156夹持部分
158接触底座
160安装孔
162蜂窝状脊
164散热片***开口
166闭锁柱
168闭锁台肩
170闭锁脊
172密封元件
174密封容器
176底面
178电力开关
180孔
182压力脊
184绝缘层
186第二正接触舌状件
188突起/支撑尖物
190框架中间元件
191椭圆形凹口
191a椭圆形凹口部分
191b椭圆形凹口部分
192屏蔽接触板
194腔体
196屏蔽接触舌状件
198弹簧杆
200连接螺栓
201螺栓容器
L层
E高度
S流动方向

Claims (10)

1.电加热装置，所述电加热装置具有：框架(44)，所述框架在相对地定位的侧面上形成有用于待加热的介质的通行的开口(56)；层结构(46)，所述层结构布置在所述框架(44)中，所述层结构包括波纹肋元件(64)和发热元件(66)的多个层，其中，所述发热元件(66)具有布置在平行的接触板(82)之间的至少一个PTC元件(80)；以及连接壳体(6)，在所述连接壳体中设置有产生功耗的至少一个电力开关(178)，为所述电力开关分配有散热片(32)，所述散热片暴露地位于所述连接壳体(6)的外部上，所述散热片以导热方式邻接所述电力开关(178)，
其特征在于
所述散热片(32)以密封方式***到所述连接壳体(6)中，并且使得所述散热片在张力下通过平的接触底座(158)邻接所述电力开关(178)。
2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，密封元件(172)，所述密封元件布置在所述连接壳体(6)中，所述密封元件的压缩使得所述电力开关(178)在张力下邻接所述散热片(32)。
3.根据权利要求1或2所述的电加热装置，其特征在于，所述散热片(32)具有闭锁脊(170)，所述闭锁脊设置在闭锁台肩(168)与所述密封元件(172)之间，所述闭锁台肩设置在所述连接壳体(6)上。
4.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，压力元件(20)，所述压力元件在背离所述散热片(32)的侧面上作用在所述电力开关(178)上。
5.根据权利要求4所述的电加热装置，其特征在于，所述压力元件(20)形成为塑料蜂窝状部件并且连接至所述连接壳体(6)。
6.根据权利要求4或5所述的电加热装置，其特征在于，所述压力元件(20)作用在多个电力开关(178)上。
7.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述电力开关(178)在背离所述散热片(32)的底面上布置在导体板(18)上。
8.根据权利要求4所述的电加热装置，其特征在于，所述压力元件(20)直接邻接抵靠所述电力开关(178)。
9.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述散热片(32)通过中间定位的绝缘层(184)邻接所述电力开关(178)。
10.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述电加热装置是用于机动车辆的电加热装置。
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