CN1937859A - 加热装置的发热元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于加热空气的加热装置的发热元件，包括至少一个PTC元件(6)、靠在PTC元件(6)上的导电条形导体(4)以及稍长的定位框架(2)，其形成至少一个用于夹持至少一个PTC元件(6)的框架开口(34)。通过设置至少一个覆盖在该条形导体的外侧而与定位框架绝缘的绝缘层，提高了发热元件对电击穿和漏电的安全性，其中在任何情况下通过可压缩密封元件将绝缘层密封在该定位框架的长侧边上。此外，本发明改进了加热装置，其具有多个前述发热元件，其中定位框架(2)形成至少一个框架开口(34)，用于夹持该最小的一个PTC元件(6)和多个热辐射元件(56)。由于使用根据本发明的发热元件，使加热装置能防止具有高度必然性的电击穿和漏电。

Description

加热装置的发热元件
技术领域
本发明涉及用于加热空气的加热装置的发热元件，包括至少一个PTC元件以及靠在PTC元件的相对侧面上的导电条形导体(electric strip conductor)。这样的发热元件例如可以从EP 1 061 776(其可以追溯到本申请)中得知。
特别地，发热元件配置在用于机动车的辅助加热器中，并且包括多个一个挨一个地布置成一排的PTC元件，其通过彼此平行延伸并且平放在该PTC元件的相对侧面上的导电条形导体通电。条形导体通常由平行金属条形成。将这样形成的发热元件配置在用于机动车内加热空气的加热装置中，其中所述加热装置包括多层发热元件，该发热元件具有位于其相对侧边上的散热元件(放热元件，heat-emitting element)。将这些散热元件加以定位，以使它们借助于夹持装置以相对良好的传热接触倚靠在发热元件上。
背景技术
在本技术领域的上述情形中，加热装置的夹持装置由框架形成，在该框架中，彼此平行布置的多层加热和散热元件借助于弹簧偏压而被夹持。在可替换的方案中，同样披露了普通发热元件和普通加热装置，而且在例如EP 1 467 599中对其进行了描述，其中发热元件由在一层中一个挨一个布置成排的多个PTC元件形成，所述PTC元件还被称为陶瓷元件或正温度系数热敏电阻器，并且在相对侧面上通过位于这些侧面上的条形导体进行通电。条形导体中的一个由周边封闭的轮廓(profile)所形成，并且另一个条形导体由用它们之间的电绝缘层在周边封闭的金属轮廓处支撑的金属条形成。散热元件由以多个平行层布置的节片(segment)形成，所述节片成直角地延伸至周边封闭的金属轮廓。在从EP 1 467 599得知的普通加热装置中，提供了以前面所述方式形成的多个周边封闭的金属轮廓，所述金属轮廓被布置成彼此平行。在一定程度上，节片在周边封闭的轮廓之间延伸，并在一定程度上伸出轮廓之外。
在上述发热元件的情况下，要求导电条形导体必须与PTC元件处于良好的电接触。否则，就会出现过渡电阻增大的问题，尤其是在用于机动车的辅助加热器中使用发热元件的情况下，该问题由于高电流可能导致局部过热。作为这种热事件的结果，可能会损坏发热元件。此外，PTC元件是自调节电阻加热器，其在温度增加时放出较低的热输出，使得局部过热可能导致PTC元件的自调节特性破坏。
另外，在高温下，在辅助加热器的区域中，蒸汽或气体可扩展，这可能导致对乘客室内的人员造成直接危害。
相应的问题也是在高操作电压下，例如，如在高达500V的电压下使用普通发热元件。首先，这里的问题是，靠着散热元件流动的空气携带湿气和/或污垢，其可进入加热装置，并引起电击穿(电跳火，electric flashover)，即这里的短路。另一方面，存在根本性的问题，即保护在加热装置区域中的工作人员不受加热装置或发热元件的载流部件的危险。
在普通类型的发热元件的情况下，PTC元件通常布置在定位框架中，该定位框架基本上在PTC元件的水平面上延伸为平伸组件。定位框架在发热元件的组装期间用于PTC元件的精确定位，并且可选地，还用来在长期操作过程中夹持PTC元件。由于定位框架由塑料作为注射成型部件制成，因此其具有某些绝缘特性。然而，已发现，在普通发热元件中，当使用高电压时，由于对漏电的低电阻，所以不能一直避免电击穿。
在现有技术的情形下，已不缺乏用于筛选针对环境的PTC加热元件的方案。例如，DE 32 08 802披露了具有定位框架以及布置在其内的PTC加热元件的发热元件，通过将所述加热元件夹置于相对的条形导体之间并且将这种发热元件在其内侧用绝缘硅酮橡胶管提供的金属套加以围绕，使得金属套不会直接与条形导体电接触。这种发热元件用于家用电器、压合板等应用，并且被整合到压合板用于加热元件中均匀分散产生的热。在现有技术的上述情形下，存在的问题是在条形导体和PTC元件之间的均匀接触还不能被保证。另外，PTC元件对空气和湿气的保护(即，击穿保护)仅仅通过完全封入PTC元件的套罩来实现，其使得发热元件的制造变得复杂，并且不能用于发热元件的所有可能的应用，尤其是在机动车的辅助加热器中使用发热元件的情形下。
从美国专利第4 327 282号知晓了一种发热元件，其可不用定位框架并具有PTC元件连同导电板而实现，其中在每种情况下，PTC元件被一个挨一个地布置，导电板位于这些元件的两侧而且形成条形导体，并且布置在其外侧的绝缘层被夹持在长侧边上。通过在长侧边上的层结构(层组合，layer composition)的这种夹持，应可实现在PTC元件和条形导体之间的充分接触。用于在侧边上夹持层结构的机制是通过U型硅酮轮廓形成的，U型硅酮轮廓的边缘应位于绝缘层上。然而，已发现，以这种方式，不可能实现对PTC元件的足够保护而免于进入湿气和空气，尤其是当将发热元件用于机动车的辅助加热器中时。此外，硅酮条相对较软而可能易于脱开，例如，在对辅助加热器进行组装或修理工作的过程中。
在从EP 0 026 457获知的可选替换技术方案中，PTC加热元件位于层结构内，其外部的每个层由氧化铝层形成，该外层在其本身和PTC加热元件之间夹持条形导体。沿着硬塑料框的边支撑氧化铝板。条形导体由延展性焊料形成。然而，这种焊料层的使用导致制造困难。此外，在发热元件的操作过程中，出现焊料以不允许的方式液化的问题，并在发热元件内形成短路。由于在塑料框架上对氧化铝板的刚性支撑，所以此外，已知的发热元件缺乏对一定限度内的热膨胀的弹回反应的能力，使得在现有技术的这种情形下，不可能使条形导体和PTC加热元件之间总是保证安全的接触。从US2003/0206730中可以获知发热元件的相关应用，其中，外部氧化铝板同样位于包围PTC元件的框架上。
在从US 6 718 192获知的发热元件的情形中，夹在两个条形导体之间的PTC元件完全由用非导电性塑料形成的绝缘外壳所包围，使得由于塑料材料较差的导热性而阻碍了将热从PTC加热元件分散开。此外，为了形成具有非常低壁厚的外壳而设定了限制，否则由于出现的外壳为可穿透外壳的问题，其结果是破坏PTC元件周围的周边绝缘。条形导体的层结构和PTC元件的模制成型同样是耗时的制造步骤，其额外地需要硬化或冷却时间，其结果使制造额外地被减慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于加热空气的加热装置的发热元件，以及一种对应的加热装置，其即使在使用高的操作电压的情况下，也能提供增加的安全性。在这种工艺中，一定要确保发热元件以及由此构成的加热装置在经济上的可制造性。本发明尤其设法提供一种发热元件，其提供对可能的电击穿改进的安全性。为了解决该问题，本发明提供了一种具有以下特性的发热元件：其包括至少一个PTC元件，靠在该PTC元件上的导电条形导体以及稍长的定位框架，该定位框架形成至少一个框架开口用于夹持至少一个PTC元件。这不同于现有技术中限定的情形，因为提供了至少一个绝缘层，其在远离定位框架的条形导体外侧覆盖该条形导体，其中，通过至少一个可压缩密封元件将绝缘层靠着至少定位框架的长边加以密封。
正如在所给出的俯视图中所看到的那样，特别地将定位框架的长边理解为定位框架的稍长的边，即，围绕框架开口或在边缘上的框架开口的边缘条，通常在平面上，形成框架的上边或下边以及插孔(receptacle opening)。将可压缩密封元件设置在这些长边上，同时绝缘层紧紧地倚靠在其上。以这样的方式对密封元件的可压缩性加以选择，以便通过由绝缘层施加的推压力将条形导体压靠在PTC元件上，也就是由于制造公差和/或一方面定位框架和另一方面导电组件的不同热膨胀，所以在这方面，在所设计的发热元件的尺寸与实际尺度不再匹配的时候，因此，可压缩密封元件适于补偿在包括PTC元件与条形导体的层结构和定位框架之间的不同热膨胀或公差。同样地，可压缩密封元件可补偿在绝缘层部分上的任何公差，该绝缘层优选由平的陶瓷板形成。理想的陶瓷板大约具有稍长的定位框架的宽度，但是在任何情况下，通常不能伸出超过定位框架横跨的宽度，但是要比框架开口的宽度要宽。优选将每一个可压缩密封元件设置成与稍长定位框架的两个侧边平行，并且在绝缘层和定位框架之间，优选基本上跨过稍长绝缘层的整个长度。在正面上，可以将绝缘层相对于定位框架以同样的方式(通过可压缩密封元件)加以密封，以便将由定位框架形成的一个或全部框架开口布置在由可压缩密封元件形成的周边密封中，随后通过在外部封闭性地加以密封。在定位框架的两个侧面上，发热元件可具有相对于定位框架密封的相同设置的绝缘层。可选替换地，在定位框架的一个侧边上刚性地提供密封，例如，通过包围在条形导体外侧的绝缘层，其中所述密封层是刚性、紧密地连接至定位框架，例如，通过挤出绝缘层本身或与条形半导体一起挤出。在这种情况下，公差补偿或不同线性膨胀的补偿排他地发生在定位框架的另一侧(上侧)。与在定位框架的相对侧面上的密封元件的情形相比，在这种情况下，密封元件形成的尺寸应更厚。
根据本发明的发热元件，能保证在条形导体和PTC元件之间总是密封接触，如果通过外部推压使发热元件的这种导电层结构的元件一个挨一个地倚靠时尤其如此。从而避免了在条形导体和PTC元件之间的转换处的接触问题。
密封元件可以位于定位框架上。但是，考虑到更简单地制造发热元件，优选将密封元件粘结到定位框架和/或绝缘层上。密封元件也可以将定位框架粘结到绝缘层上。在这样的情形下，密封元件例如由硅酮粘合剂或类似物形成。
密封元件优选由高度绝缘的塑料形成，即，由即使在高的操作电压下对电击穿表现出高度安全性的塑料，例如一种由硅酮粘合剂形成的塑料形成。理想的是在定位框架中的PTC元件的高度绝缘支撑件，相对于漏电，具有至少400，优选为600的CTI值。定位框架可由塑料制成。在这种情况下，塑料应是耐温性的。可以想到，例如，定位框架由聚酰胺制成。考虑到大约500V的可能操作电压，则在定位框架内的PTC元件的支撑件应该达到至少600的CTI值。优选用于形成定位框架的材料为非导电的陶瓷或电高级别(electrically high-grade)的塑料，如，例如聚氨酯、硅酮或其他高度绝缘的弹性体。形成定位框架的材料的介电强度应该至少是2kV/mm，至少用于定位框架直接靠近PTC元件和/或与这个PTC元件或与这类PTC元件接触接触的部分。
可选替换地或另外地，通过在PTC元件和周边围绕框架开口的定位框架的材料之间设置绝缘间隙，可以获得PTC元件的电性高度有效的绝缘支撑件。在根据本发明所提出的技术方案中，绝缘间隙防止PTC元件与定位框架的相对内表面直接相接触。绝缘间隙可以是自由保持在PTC元件与框架开口的材料之间的空气间隙。在这种改进方案的情况下，必须确保PTC元件与定位框架在周边上保持一定距离，其中该距离足以防止定位框架的电击穿。
这种定位尤其可通过将PTC元件夹持在特定位置的绝缘层，例如，将PTC元件直接或间接地通过连接、尤其是粘结到绝缘层上而实现。另外，将绝缘层相对于定位框架通过与密封元件粘结在一起而牢固地保持在适当的位置。即使相对于更简单的制造，甚至从将载流部件封闭隔离外界环境的观点来看，优选粘接上述元件，但其中这种密封可通过粘合剂层来实现，有可能将PTC元件相对于定位框架通过正锁定(positive locking)来加以隔开，同时保持绝缘间隙。这种绝缘层的绝缘特性优选以这样的方式加以选取，以使绝缘层在横跨层结构的宽度上保证至少2,000V的介电强度。
优选地，提供在绝缘层外侧包围绝缘层的固定装置(固定件，securing means)用于制造预制结构单元。这种固定装置优选专门包围在绝缘层边缘上的绝缘层，以使的绝缘层的中间部分没有固定装置，并且在固定装置由陶瓷轨道(其外部形成用于加热空气的散热元件的平支撑面)形成的情况下，根据本发明的发热元件可以构建在其中。
以这样的方式形成固定装置，使其产生将条形导体压靠在给定(指定)的PTC元件的挤压预张力(pressing pre-tensioning force)，和/或将绝缘层以形成密封的方式保持紧靠给定密封元件的预张力。这样，具有多层发热元件的加热装置的每一个发热元件以形成密封的方式处于其本身的预拉伸状态。因此，可单独使用将加热装置的层结构保持在初始拉伸下的弹簧，以将散热元件压靠在发热元件的外侧，其将作为结构单元提供，所述的外侧优选用绝缘层形成。不用将弹力用于为可压缩密封元件提供初始拉伸，即，用于将绝缘层紧靠定位框架加以密封。这样的进一步改进使得有可能获得加热装置更精确的设计。此外，当将加热装置的层结构保持在初始拉伸的弹簧元件失败或任何情形下产生不足够的弹力时，还可确实地防止电击穿。除了弹力之外，辅助加热器的发热元件和散热元件也可彼此倚靠，例如，通过粘结，而不用担心在PTC元件与元件之间可能存在的接触问题。
通过模制成型在定位框架上可形成固定装置。模制成型可以在制造定位框架之后进行，并且在这种连接中，由与形成定位框架的材料不同或相同的材料形成。可选替换地，固定装置由在定位框架上一体形成的模制件所形成，在一个操作步骤中，所述模制成型提供了这样的优点，即固定装置和定位框架可在一个操作步骤中形成。
固定装置优选由包围发热元件两外侧的夹持元件形成，并且优选直接位于绝缘层的外侧。从而夹持元件将预制层结构夹持在一起作为一个单元，其由定位框架、并入这个框架的PTC元件、以形成密封的方式位于定位框架上的绝缘层、以及在它们之间设置的两个条形导体所组成。在简单的改进方案中，夹持元件是作为单独组件形成的。这种进一步的改进方案不需要任何用于制造发热元件的复杂技术。但是，必须将层结构和夹持元件加以定位和接合。
在一个可选替换的改进方案中，将固定装置布置在定位框架上，作为可以转动并因此可相对于定位框架移动的单个部件，以便当转动固定装置时，布置绝缘层，可选地与条形导体一起紧靠密封元件，以及由于弹回的固定装置，而布置绝缘层紧靠密封元件。在这种优选的改进方案的情况下，固定装置可以为例如包括两个包围绝缘层的锁定臂(locking arm)，其中绝缘层沿外部包围定位装置。这些锁定臂优选以居中的方式连接至定位框架，即在其连接点通过铰链连接。可选替换地，铰链连接还可以具有一定的刚性，以便允许锁定臂用于组件的移动，但是同时，保持必要的弹力用于提供将绝缘层紧靠可压缩密封元件的初始拉伸。这种弹力也可完全或部分通过锁定臂的材料选择和尺寸选定来产生。
考虑到在加热装置中使用根据本发明的发热元件期间的最小可能的空气阻力，优选正面设置锁定臂，即设置在稍长定位框架的较短端上。在这种改进方案中，通常自由地位于框架内的加热装置中的加热元件的高度基本上由定位框架侧壁的高度所确定，其中这个高度又基本上对应于保持在其中的PTC元件的高度。锁定臂可伸出超过这个高度，但是优选位于以下区域的外部，该区域由要被加热的空气掠过并且在夹持辅助加热器的层结构的框架或加热装置的其它框架内。
根据本发明的进一步优选的改进方案，定位框架具有伸出到至少一个绝缘层外部的框架前端(框架头部，frame head)，并以这种方式形成至少用于绝缘层相对于定位框架的正面固定的固定装置。定位框架前端可以以这样的方式加以设置，使其相对于定位框架的纵向轴线基本上是对称的，因而形成将绝缘层压靠在定位框架的两边上的锁定臂。
定位框架前端优选具有至少一个用于接触片的导通孔(lead-through opening)，该接触片被设置在形成条形导体的金属条中的一个上。在任何情形下，这种接触片优选在其正面中的一个面上形成接触板。通常，形成插接连接的接触片通过切割在同一正面上未使用的金属条而被形成或变形，以使接触片成直角地延伸至板的平面。在这种研究的情形下，接触片在金属条上一体被形成，但是，其宽度要显著小于覆盖框架开口(该开口位于PTC元件上)的金属条的宽度。此外，定位框架前端可以具有用于将金属条正锁定固定至其它正面的定位开口。
接触片也可以位于狭槽中，该槽在定位框架中形成并朝向定位框架的正面。通过这种改进方案，在定位框架的正面总是具有电插接连接部，可以将所述的插接连接部滑入到加热装置的夹持装置中，以便将发热元件连接至电源。
此外，为了将导电条形导体精确定位，定位框架具有沿着高度，即，成直角地延伸至PTC元件的支撑面的支柱(peg)。每一个支柱精确地啮合在接触板中留下的切口。通过熔化支柱，在接触板上形成增厚部分，并通过这种增厚过程将接触板固定于定位框架。在这种改进方案中，通过支柱和切口的正锁定准确地将接触板加以定位。增厚部分将接触板正锁定至定位框架上。优选将绝缘材料粘结到以这种方式形成的单元上，从而粘结连接优选设置在定位框架和绝缘层之间。
以这种方式，可以形成包括定位框架、至少一个PTC元件、接触板以及绝缘层的预安装的结构单元。在最后的装配中，当随后将发热元件与散热元件组装时，在后面的程序步骤过程中，就不再必需确保将发热元件的单个的层精确定位在框架中。
优选地，在正面上有两个狭槽，并且具有通过形成金属片而形成其插接连接的相对接触板啮合到在定位框架中凹进的狭槽中。
在一个可选替换的改进方案中，在任何情形下通过在接触板的正面形成金属片而形成插接连接。插接连接优选平行于其余接触板进行延伸，但是，通过被弯曲，可以将其定位在空间向外延伸至保持接触板水平的水平面上。这种优选的改进方案特别适合于这样的布置，在该布置中，在同一正面上的两个接触板形成电连接元件，考虑到最安全的可能绝缘和用于连接的插座的空间需要，该电连接元件应空间上离得很远。
前述的进一步改进方案优选具有分开的密封元件。密封元件也可与定位框架一体成型。在其中定位框架由电性高级材料形成的情况下，这种实现尤其必要。在这种情况下，无论如何，绝缘层可通过模制成型连接至定位框架的一边。尤其是在这种进一步的改进方案中，当绝缘层被挤出至定位框架的一侧面时，在相对的侧面上可通过注射成型形成密封元件，靠着该密封元件，绝缘层位于定位框架的另一侧面。在定位框架的相对侧面上，通过注射成型，密封元件可与定位框架一体形成。在这样的情形下，密封元件通常与定位框架不产生任何足以用于绝缘层的粘结力。因而，可将绝缘层布置在或粘结至密封元件上，或者以其它方式连接至定位框架。这里特别考虑的是将绝缘层夹持在定位框架上，其或者通过使用布置在定位框架上的夹紧元件或者通过使用用于绝缘层的固定或闭锁装置来实现，优选以一体形成于定位框架上，并且被形成，以使它们被连续分布在定位框架的至少一个长度方向的边上或者以不连续的部分横跨整个定位框架的长度。这样的闭锁装置可另外地形成作为一边上的连接和组装辅助件，用于位于绝缘层上的散热元件。锁定装置还可形成作为与定位框架分离的组件。
在本发明的情况下，将加热装置进一步置于保护之下，所述的加热装置使用根据本发明的发热元件，因此能够在高电压下进行操作。加热装置具有在位于发热元件相对侧面上以平行层布置的多个散热元件。加热元件和散热元件被保持在外壳(例如框架)内，其基本上是平的，同时所述外壳或框架的宽度基本上对应于散热元件和/或发热元件的宽度。弹簧拉伸可通过框架产生和/或被引入层结构中。为此，可将单独的弹簧元件整合到层结构中或可将其设置在框架的区域中。可将弹簧整合到框架件中，如，例如，可以从EP 0350 528中得知。可选替换地，也可通过以直角延伸的框架件的弹性连接来施加弹簧偏压。优选地，在层结构中设置多个发热元件，同时在每个层结构的顶部和底部具有散热元件。还可通过粘结连接形成连接。
附图说明
利用前面已经讨论有关发热元件的进一步改进方案，根据本发明的加热装置进行了进一步改进。
本发明的其它细节和优点，可以从下面结合附图的实施例的描述中得出。这些附图示出了：
图1是以分解图的方式表示的发热元件实施例的侧视立体图；
图2是图1所示的实施例的俯视图；
图3是沿图2所示的线III-III的剖视图；
图4是图1至图3所示的实施例在组装状态下的侧视立体图；
图5是根据本发明的发热元件的可替换实施例的端部件(endpiece)的纵剖视图；
图6是根据本发明的发热元件的第三实施例的剖视图；
图7是根据图6所示的本发明的发热元件的第三实施例可选替换实施例的剖视图；
图8是以分解图表示的根据本发明的发热元件的第四实施例的侧视图；
图9是图8所示实施例的左前端；
图10是根据本发明的发热元件的第五实施例的剖视图；以及
图11是加热装置的实施例的侧视立体图。
具体实施方式
图1示出了以分解图表示的发热元件的实施例的基本部件的侧视立体图(侧透视图)。发热元件具有定位框架2，定位框架2由注射成型的塑料制成，并且其中间纵向轴线形成发热元件的二等分面。该元件基本上形成具有一侧是另一侧的镜像，并且一开始就具有设置在定位框架2每一侧上的接触板4，所述接触板4之间定位，PTC元件6夹持在定位框架2中。在接触板4的外侧上，设有两层绝缘层8，层绝缘层8包括外部绝缘薄片10和内部陶瓷板12，其直接靠着接触板4装配。陶瓷板12是相对较薄的氧化铝板，其提供大约为28kV/mm的极好介电强度和大于24W/(mK)的良好导热性。这种情况下的塑料薄片10由聚酰胺薄片形成，该聚酰胺薄片具有大约为0.45W/(mK)的良好导热性和4kV/mm的介电强度。设置在塑料薄片10与陶瓷板12之间的是几微米厚度的蜡层，该蜡层的熔点与发热元件的操作温度一致，即以这样的方式，蜡在操作温度下熔化，并且在塑料薄片与陶瓷板12之间分布，在压力作用下它们被紧紧地结合在一起，同时以形成流平膜(leveling film)的方式加以分布，这促进了在绝缘层8的两个部件10与12之间的良好传热。塑料薄片10与陶瓷板12的组合使得绝缘部件8具有优良的电特性和导热性，尤其是相对于高达2,000V的电压，不会发生击穿，但同时表现出必要的强度。尤其，任何可由靠着发热元件而装配的散热元件上的压力产生的应力峰值(stress peak)，通过围绕外部设置的绝缘薄片而被释放和匀化。对于设置在绝缘层的两个部件10与12之间的蜡，也可选地用设置在该处并将两部件10和12彼此连接的粘合剂，促进了这种应力峰值的释放。因此，即使处于初始张力的更高的夹持发热元件和散热元件的层结构的压力下，也没有相对脆性的陶瓷层发生断裂的危险。
绝缘层8优选地粘合到接触板4的外侧。其大致居中设置在绝缘层8的下方，并且形成的宽度小于绝缘层8的宽度。但是，在正面，各个接触板4伸出到绝缘层8之外。接触板4的宽度首先在突出到绝缘层8之外的这些端部迅速被减小。在如图1所见的右端，接触板4具有连接突出部14，其通过切掉接触板4未使用的一些宽度而变窄，并且在其中形成有切口16。在相对的端部，如图1所示的左端，类似地设置有具有切口16的对应变窄的连接突出部18。从连接突出部18的侧边上，被弯曲到接触板4的水平面之外的突出部20延伸，形成突出到定位框架2正面之外的插接连接部22的底座。
突出部20与在定位框架2内切开的狭槽24相配合，所述狭槽24朝向定位框架2的正面。在其正面端部区域上，定位框架2还具有支柱26，支柱26沿发热元件的高度方向延伸，即从定位框架2的表面上以直角延伸。在组装过程中，这些支柱26被引入到切口16内。接着，支柱26被熔化，以形成熔化材料的增厚部分，并且接触板4以这种方式被固定在定位框架2上。如同尤其是可从图1和图4可以得出，除了支柱26以外，定位框架2还具有其它的定位辅助件，用于将接触板4精确地装配在定位框架2上。这样，首先，定位框架2在接触板4的正面端部上形成正面连接支柱28，所述连接支柱28延伸稍微超出接触板4的上侧，并且以大约对应于接触板4的长度的距离彼此间隔开。这样，接触板4被纵向地定位。其次，横跨宽度，定位框架2形成沿几乎整个接触板4的长度延伸的边界边缘30，所述边界边缘30同样延伸超出接触板4的上侧，并且以稍大于接触板4的宽度的距离彼此间隔开。在两侧上突出到该边界边缘30之外的是在内部具有锁紧突起的边界突出部32，借助于边界突部32，可将布置在发热元件上的散热元件固定在适当位置用于组装的目的。
在发热元件中，如图3可见，PTC元件6的相对表面靠着接触板4的内表面进行装配，PTC元件6固定在定位框架2的框架开口34中的适当位置。如图1可见，在每一种情形下，六个PTC元件6位于框架开口34内。设置了两个相等尺寸的框架开口34，并沿长度一个挨一个地布置。PTC元件借助于绝缘间隙36与定位框架2的材料以一距离进行封装。绝缘间隙36还沿平行于支撑面的方向延伸，该支撑面在接触板4的内侧与围绕框架开口34周边的定位框架的变窄的内边缘38之间。因此，发热元件的载流部件，即两个接触板4和PTC元件6，借助于绝缘间隙36与定位框架2的材料间隔一定距离。在图1至图4所示的实施例中，该距离通过绝缘间隔介质40得以确保，绝缘间隔介质40围绕在周边围绕的内边缘38的前端。在所示的实施例中，绝缘间隔介质40通过夹持内边缘38前部区域并且围绕其周边周围的硅酮条形成。
并不是绝对要求发热元件的载流部件靠着绝缘间隔介质40进行直接装配。更确切地说，间隔介质仅用来防止载流部件与定位框架2的塑性材料直接相接触。间隔介质40的绝缘特性以这样的方式加以选取，使得在无论何种情况下，其都具有比定位框架2的塑性材料更好的绝缘效果。间隔介质40的横跨宽度的长度以这样的方式加以选取，使得在无论何种情况下，其延伸至对应于其宽度的接触板4的端部。间隔介质40覆盖内边缘38的侧边以及边缘42，其中内边缘38的侧边向顶部和底部敞开，而边缘42由内边缘38形成并围绕在周边周围的框架开口34。因此，间隔介质40还可以理解为覆盖在围绕框架开口34周边的边缘上的内部绝热夹套，其既防止PTC元件6与定位框架2的热塑性材料之间的直接接触，又防止接触板4与定位框架2的直接接触，并确保用于电绝缘而被保持的指定部件之间的最小距离。
除了发热元件的载流部件的电绝缘以外，图1至图4中所示的实施例还提供了这些零件的完全封装。为此，绝缘层具有边缘部44，边缘部44在两侧延伸横跨接触板4(图3)。在该边缘部44与定位框架2的内边缘38之间设有密封元件46，密封元件46以这样的方式定位，使得其倚靠在定位框架2和绝缘层8上，并与定位框架2和绝缘层8形成密封。因此，在周边方向上，即横跨宽度，封装具有相对的绝缘层8，并设置有两个密封元件46，密封元件46基本上成直角地延伸，而定位框架2的材料设置在其间。以湿气或污物不能从外部进入到载流部件内的方式来选取封装。
密封元件46由塑性粘合剂形成，塑性粘合剂将绝缘层8相对于定位框架2固定在适当位置，因此，封入了设置在绝缘层8内的发热元件的所有零件。在此方案中，有可能无需相对于绝缘层8将PTC元件6固定至接触板4的适当位置，而直到在发热元件的操作过程中加以定位。然而，对于制造的原因，这种连接方式是有利的。
弹性体，例如硅树脂和聚氨酯，已经证实适合形成粘合剂形式的密封元件46。尤其是由图2可以推知，密封元件46沿定位框架的长度延伸，并且设置在框架开口34的外边缘与边界边缘30之间。密封元件靠着具有减小的厚度的内边缘38进行装配。在外侧，直接邻接密封元件46，设置有密封介质边界边缘48，其由定位框架2形成。考虑到最佳可能的密封，密封元件46可以紧靠该边缘进行装配，其中该边缘成直角延伸至用于PCT元件的夹持水平面(receptacle level)。
图5和图6示出了根据本发明的散热元件的可替换实施例，其中在定位框架2上存在通过模制而设置的下接触板4u。在借助于注射成型而制造定位框架2之后，该框架与下接触板4u一起形成一个单元。为此，接触板4u在其边缘可以具有切口或通孔，形成定位框架的高度绝缘塑性物质在注塑成型过程中可以流过该切口或通孔，从而可将接触板4连接至定位框架2。下接触板4u在其端部弯向定位框架的中部，使得下接触板4u由形成定位框架2的材料可靠地围绕。在所示实施例的情况下，定位框架2由电高级的、耐高温(200℃)的硅酮形成。因此，该实施例具有在大约500V电压下保证可靠操作的CTI值。
在图6所示实施例的情况下，在保持已经根据前文实施例描述的基本结构的同时制造定位框架，其中，在定位框架2与绝缘层8的材料之间设置有密封粘合剂边46，在这种情况下，所述粘合剂边46由弹性体粘合剂形成。两侧绝缘层8位于定位框架2上，同时粘合剂条46作为中间层。在这种情况下，靠着下绝缘层8u上安装的条46尤其用作粘接连接件。这种条的密封特性不包括至任何更大的程度。可替换地或额外地，绝缘层8还可以被平面地粘结到接触板4u的外侧。
然而，也可能用可替换的方式，其中，导电条形导体4u和靠在导电条形导体4u上的绝缘层8u都被***到模具中，并从高度绝缘的定位框架2的塑性物质伸出(图7)。在除去模具之后，将PTC元件6***到框架开口34中。在相对侧，导电条形导体4马上被定位在PTC元件6上。用具有密封功能的粘合剂边46，将直接定位在导电条形导体4上的绝缘层8连接至定位框架2。另外，图7所示的和这里所描述的变化与前面所述的方案对应，只要定位接触板4并在定位框架2的正面端部上形成接触元件。
图8和图9示出了根据本发明的散热元件的第四实施例。与已经描述的实施例中的部件相同的部件以相同的参考标号表示。
在图8和图9中所示的实施例中，PTC元件6夹在稍长的定位框架2的两个框架开口34中。PTC元件6可直接倚靠在定位框架2的边缘上，所述边缘围绕框架开口34。在框架开口34与定位框架2的稍长侧边之间，还设置有两个密封元件46，在定位框架的顶部和底部上各设置一个，其中每个密封元件46为带形、粘合于硅酮条，其突出在定位框架的上侧之外。在所示的实施例的情况下，密封元件46的彼此相对的上侧边大约处于PTC元件的上侧边的水平面上。换句话说，两个密封元件46与定位框架2在该侧边缘的厚度一起具有大约与PTC元件的高度相应的高度。
将定位框架前端100(其突出在定位框架2两侧之外)设定在定位框架2的两个正面端部上，同时所述定位框架前端100形成用于精确装配接触板4的定位辅助件。每个接触板4具有从其正面端部切开的舌片，其中左舌片形成插接连接部50，并且其中仅将定位舌片102设置在右侧，夹持在定位开口104中的所述定位舌片102切入到定位框架端部中，并将其在所有侧边上绝缘，使得将接触板4相对于定位框架2在长度和宽度方向上牢固地加以夹持。定位框架前端100还具有用于插接连接部50的导通孔105。
定位框架前端100还形成以锁定臂106形式的固定装置，锁定臂106围绕绝缘层8外侧，即在其正面。通过共有扭转铰链108，锁定臂106连接到定位框架前端100的固定部分。在图8和图9所示的实施例的装配期间，锁定臂106能够围绕扭转铰链108转动，以使相对的锁定臂106在它们之间打开一个刚好能夹持绝缘层8的自由区域(free area)，作为陶瓷板形成。在松开扭转铰链108之后，锁定臂转回并跨过绝缘层8。在这种连接中，在定位框架2的方向上将绝缘层8预拉伸，同时将密封元件46置于其间。
在图8和图9中所示的实施例能够在一侧形成，同时绞合的绝缘层8靠着定位框架2相应地锁定，而在另一侧，以诸如在参照图6和图7的前面已经描述的方式可将绝缘层和/或接触板4固定在定位框架2上。
图10示出了另一改进实施例。同样，在该实施例中与前面所讨论的实施例中相同的部件给出了相同的参考标号。
在所示实施例中，密封元件46在定位框架2的相对侧面上与作为注塑成型组件形成的定位框架2一体形成。在所示实施例中，定位框架2由硅酮注塑而成。PTC元件6被置于框架2内。绝缘层8被定位在密封元件46上的两侧边上。夹持在定位框架2内的组件，接触板4和PTC元件6被夹持在绝缘层8之间。因此，它们相对于彼此通过单独的夹紧元件62被预拉伸。夹紧元件62例如可以由以C型形成的塑料夹形成，二者对绝缘层8相对于彼此提供了初始拉伸，同时将定位框架2置于其间，并且还作为侧边界用于相对柔软且不稳固的定位框架2，以使定位框架2基本上不能在PTC元件6的支撑面内向外凸出。因此，在任何情况下，布置夹紧元件62使得其可以沿定位框架2的整个长度以预定距离进行分布。与绝缘层8一起作用的夹紧元件62的卡扣式突起，可以被指定为安装在绝缘层的侧面上的卡扣式凹部或卡扣式突起。另外，卡扣式突起可以通过粘合连接至绝缘层8。每一种改进方案均是可以想到的：在发热元件的实际应用过程中，防止夹紧元件62从绝缘层8的表面上滑离，另一方面，不阻碍散热元件在绝缘层8的外侧上最平的可能定位。
图11示出了根据本发明的加热装置的实施例。其包括以封闭在周边周围的框架52形式的夹持装置，框架52由两个框架外壳54形成。在该框架52内，夹持有多层同样形成的彼此平行设置的发热元件60(例如，根据图1至4)。此外，框架52包括有弹簧(未示出)，借助于该弹簧，层结构以初始拉伸状态被夹持在框架52内。优选地，将所有的散热元件56直接邻近发热元件60进行布置。图11所示的散热元件56通过以迂曲方式弯曲的铝板条形成。发热元件60位于这些单个散热元件56之间，并且在穿过框架52的栅板的空气入口或出口开口中的一个的长杆58后面。为了描述方便，将这些长杆58中的一个从框架52的中部拆除，以便可以看到发热元件60。
以这样一种方式可确定(dimension)夹持在框架52中的弹簧的力，其不仅将发热元件60和散热元件56彼此抵靠地预拉伸，而且另外地以形成密封的方式，用初始拉伸将相应密封元件46压靠在绝缘层8或者定位框架2上。在本文中的密封效果可以由弹簧力单独产生。另外，能够用夹紧元件或者提供初始拉伸的其它固定装置设置独立的发热元件。也可能，以形成密封的方式将密封元件粘接到绝缘层和/或定位框架上。在这种情况下，由于夹持在框架中的弹簧的初始拉伸，所以在任何情况下，密封元件被压缩，并且接触板4被齐平地夹持在PTC元件6的上侧，以便在那里实现良好的接触。不言而喻，在这种情况下，将切入到定位框架中的导通孔105或者定位开口104加以确定，以使它们允许用于挤压密封元件46的接触板4能够具有一定程度的移动性。
在图11所示的实施例的情况下，散热元件(即辐射器元件)是没有电压的(potential-free)，因为它们通过在其间的绝缘层8依靠在载流元件上。框架52优选地由塑性材料形成，结果使得可以进一步提高电绝缘性。另外由栅板提供了其它的保护，尤其是防止与加热装置的载流部件的不允许的接触，栅板同样由塑料形成并与框架外壳54一体形成。
由于散热元件56紧靠载流元件安装，同时绝缘层8置于其间，所以散热元件56(即辐射器元件)是没有电压的。框架52优选地由塑料形成，结果使得可以进一步提高电绝缘性。另外由网栅来提供其它的保护，尤其是防止与加热装置的载流部件的不允许的接触，栅板同样由塑料形成并与框架外壳54一体形成。
在框架52的一个正面上，插接连接以本来已知的方式设置，同时电源线和/或控制线远离它，通过插接连接可以连接加热装置，用于机动车内的控制和电力供应用途。在框架52的正面上，显示有壳体，除了插接连接以外，还可以具有控制或调整元件。
尽管在图8和图9中所示的实施例的情况下，没有突出密封边缘46之外并且在定位框架上形成的连接边缘30，但是发热元件的侧面(其中所述侧面能在侧视图中看到)在该实施例的情况下也基本上由定位框架的侧壁形成。在图8和图9中所示的实施例的情况下，只有相对较薄的密封元件46和较薄的陶瓷板8突出在接触面之外，该接触面用于在定位框架2的侧边上的密封元件46。应该指出，在图8和图9中所示的实施例具有完全平的表面，该表面完全沿发热元件的宽度延伸。仅通过设置在正面的锁定臂106实现了将陶瓷板8连接到定位框架2上。如果以这种方式施加的接触力不足以将陶瓷板8压紧在密封元件46的中部区域，同样，在将其安装到壳体优选框架中的过程中，由于在该框架中挤压在一起的层的弹簧偏压产生了相应的接触力以及由此的PTC元件与流经发热元件的空气的屏蔽。
已经结合各种优选实施例对本发明作了阐述。在阅读和理解了本说明书的基础上本领域技术人员将会有各种调整和变化。本发明包括所有这些调整和变化，它们均包括在本发明所附的权利要求书或其等同替换的范围内。
附图标记列表
2    定位框架
4    接触板
6    PTC元件
8    色缘层
10   塑性薄片
12   陶瓷板
14   连接突出部
16   切口
18   连接突出部
20   突出部
22   插接连接
24   狭槽
26   支柱
28   连接突出部
30   边界边
32   边界边
34   框架开口
36   色缘间隙
38   内边缘
40   间隔介质
42   边缘
44   边缘部
46   密封元件
48   密封介质边界边
50   插接连接部
52   框架
54   框架外壳
56   散热元件
58   长杆
60   发热元件
62   夹紧元件
100  定位前端
102  定位臂
104  定位开口
105  导通孔
106  锁定臂
108  转动铰链

Claims (27)

1.一种用于加热空气的加热装置的发热元件，包括至少一个PTC元件(6)，靠在所述PTC元件(6)上的导电条形导体(4)以及稍长的定位框架(2)，所述定位框架(2)形成至少一个框架开口(34)用于夹持所述至少一个PTC元件(6)，其特征在于：
设置至少一个绝缘层(8)，其在所述条形导体的远离所述定位框架(2)的外侧覆盖所述条形导体(4)，以及所述绝缘层(8)用至少一个可压缩密封元件(46)在所述定位框架的至少一个长侧边上被紧靠在所述定位框架(2)上密封。
2.根据权利要求1所述的发热元件，其特征在于所述密封元件(46)沿所述定位框架(2)的长度方向连续形成。
3.根据权利要求1或2所述的发热元件，其特征在于所述密封元件(46)被粘结到所述定位框架(2)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于所述密封元件(46)被粘结到所述绝缘层(8)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于所述密封元件(46)由高度绝缘的塑料形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于固定装置(62，106)沿所述绝缘层(8)外侧的边缘围绕所述绝缘层(8)。
7.根据权利要求6所述的发热元件，其特征在于所述固定装置(62，106)产生将所述条形导体(4)压靠在所述PTC元件(6)上的预拉伸力，和/或以形成密封的方式将所述绝缘层(8)夹持紧靠在所述给定密封元件(46)上的预拉伸力。
8.根据权利要求6或7所述的发热元件，其特征在于所述固定装置(106)通过围绕所述定位框架(2)的模制方式形成。
9.根据权利要求8所述的发热元件，其特征在于通过模制方式形成的固定装置(106)与所述定位框架(2)一体形成。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的发热元件，其特征在于所述固定装置(106)由夹紧元件(62)形成，所述夹紧元件(62)围绕所述发热元件(60)的至少一个外侧。
11.根据权利要求10所述的发热元件，其特征在于所述夹紧元件(62)作为一个单独组件形成。
12.根据权利要求10或11所述的发热元件，其特征在于所述夹紧元件(62)围绕在所述发热元件(60)的两侧。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的发热元件，其特征在于所述固定装置(106)与所述定位框架(2)一体并以相对于所述定位框架(2)可转动的方式形成。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的发热元件，其特征在于所述固定装置包括两个锁定臂(106)，所述锁定臂(106)围绕所述定位框架(2)外侧的所述绝缘层(8)，其中所述锁定臂(106)通过共用铰链连接部(108)被连接至所述定位框架(2)的中部。
15.根据权利要求14所述的发热元件，其特征在于所述锁定臂(106)围绕所述绝缘层(8)的正面。
16.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于至少一个定位框架前端(100)相对于所述定位框架(2)定位所述这些层，其中所述定位框架前端(100)被形成在所述定位框架(2)的正面并且其突出在所述绝缘层(8)的外侧和/或上侧之外。
17.根据权利要求16所述的发热元件，其特征在于所述定位框架前端(100)形成至少一个用于接触舌片(50)的导通孔(105)，所述舌片(50)被设置在形成所述条形导体(4)的金属条中的一个上。
18.根据权利要求16或17所述的发热元件，其特征在于所述定位框架前端(100)支撑所述锁定臂(106)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于所述绝缘层(8)和/或被所述绝缘层(8)覆盖的所述条形导体(4)中的一个通过模制成型被固定到所述定位框架(2)上，并且至少在所述定位框架(2)的长度方向上相对于所述定位框架(2)被密封，以及在所述定位框架(2)的所述相对侧边上设置的所述绝缘层(8)倚靠在所述定位框架(2)上，同时密封元件(46)被置于其间。
20.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于所述绝缘层(8)由平的陶瓷板形成。
21.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于所述绝缘层(8)基本上被设置为具有所述定位框架(2)的宽度。
22.根据前述权利要求中任一项所述的发热元件，其特征在于所述发热元件(60)以层叠的、预制的单元形成，所述单元包括所述定位框架(2)、以形成密封的方式连接在所述定位框架(2)上的所述两个绝缘层(8)、设置在其间的两个导电条形导体(4)、以及设置在其间的至少一个PTC元件(6)。
23.根据权利要求22所述的发热元件，其特征在于所述层叠的单元的侧面基本上由所述定位框架(2)的侧壁形成。
24.一种用于加热空气的加热装置，包括多个发热元件(60)和以平行层布置的多个散热元件(56)，所述发热元件(60)包括：至少一个PTC元件(6)；倚靠在所述PTC元件(6)上的导电条形导体(4)；以及至少一个稍长的定位框架(2)，所述定位框架(2)形成框架开口(34)用于夹持所述至少一个PTC元件(6)，其中，所述散热元件(56)被夹持，以使其倚靠在所述发热元件(60)的相对侧边上，其特征在于至少一个发热元件为根据权利要求1至23任一项所述的发热元件(60)。
25.根据权利要求24所述的加热装置，其特征在于所述散热元件(56)通过初始张力被夹持在框架(52)中，以使其倚靠在所述发热元件(60)上。
26.根据权利要求24或25所述的加热装置，其特征在于所述至少一个发热元件(60)的所述绝缘层(8)被紧靠所述密封元件(46)定位，其方式为在所述框架中产生弹簧偏压的弹簧力下形成密封。
27.根据权利要求24至26任一项所述的加热装置，其特征在于所述散热元件(56)直接倚靠在所述给定的发热元件(60)的所述绝缘层(8)的外侧上。
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