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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Heizelement, welches ein PTC-Element und elektrisch leitend daran anliegende Kontaktbleche zur Bestromung des PTC-Elementes aufweist.
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Solche elektrischen Heizvorrichtungen sind allgemein bekannt. Entscheidend für die Funktionsfähigkeit der elektrischen Heizvorrichtung ist unter anderem auch die elektrische Kontaktierung mit dem PTC-Element. Da das PTC-Element selbstregelnde Eigenschaften hat, wird die Wirksamkeit der elektrischen Heizvorrichtung auch maßgeblich davon beeinflusst, wie gut die von dem PTC-Element erzeugte Wärme an das zu erwärmende Medium abgegeben wird.
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Bei elektrischen Heizvorrichtungen für Hochvoltanwendungen, beispielsweise in Elektrofahrzeugen, wird darüber hinaus das PTC-Element mit Hochvolt bestromt. Sicherheitsanforderungen führen in der Regel dazu, dass die stromführenden Kontaktbleche jedenfalls an der Außenseite also dort, wo das wärmeerzeugende Element bestehend aus dem PTC-Element und den daran anliegenden Kontaktblechen gegenüber dem zu erwärmenden Medium eigentlich freiliegt, mit einer Isolierlage versehen ist, die die stromführenden Teile der elektrischen Heizvorrichtung gegenüber einer Zirkulationskammer elektrisch isoliert. So wird verhindert, dass Monteure unmittelbar mit den elektrisch leitenden und stromführenden Teilen der elektrischen Heizvorrichtung in Berührung kommen.
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Allerdings verhindert diese Isolierschicht auch einen möglichst guten Wärmeaustrag und begründet die Gefahr eines schlechten Wirkungsgrades. Denn bei schlechter Wärmeabfuhr wird das PTC-Element schnell erhitzt und kann bei Erreichen der Curie-Temperatur keinen weiteren Strom mehr aufnehmen und dementsprechend keine Wärmeleistung abgeben.
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Es hat an Versuchen nicht gefehlt, diesem Problem zu begegnen. So werden die Schichten eines wärmeerzeugenden Elementes mitunter miteinander verklebt. Dem Kleber werden bisweilen wärmeleitende Partikel zugesetzt, um auch die Klebeschicht möglichst gut wärmeleitend auszubilden. In jedem Fall wird durch die Klebeschicht erreicht, dass thermisch isolierende Luftspalte zwischen der die Wärme abgebenden Außenfläche des wärmeerzeugenden Elementes und dem PTC-Element verbleiben. Das Verkleben der Schichten ist aber in der Praxis mit Problemen behaftet. Zum einen muss sichergestellt werden, dass die Klebeschicht möglichst nur den Luftspalt ausfüllt und nicht zusätzlich die Länge des Wärmeleitweges von dem PTC-Element bis zu der wärmeabgebenden Oberfläche vergrößert. Die volumetrische Dosierung des Klebers ist problematisch und so kann nicht immer verhindert werden, dass überschüssiges Klebematerial dorthin gelangt, wo eine elektrische Kontaktierung gewünscht ist. Der Klebeprozess ist ungenau. Reproduzierbarkeit ist aber eine Voraussetzung für eine zertifizierte Produktionsweise, die von den meisten KFZ-Herstellern vorgegeben wird.
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Nicht selten müssen die geklebten Bauteile vor dem Einbau in die elektrische Heizvorrichtung oder danach auf ihren zuverlässigen Betrieb getestet werden. Auch verzögert das Kleben die Produktionszeit, da der Kleber üblicherweise aushärten muss, bevor das geklebte Zwischenerzeugnis weiterverarbeitet und im Betrieb eingesetzt werden kann.
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Für Luftheizer sind Vorschläge der vorliegenden Anmelderin bekannt, bei denen sämtliche Lagen einer elektrischen Heizvorrichtung innerhalb eines Rahmens aufgenommen und innerhalb des Rahmens verspannt werden. Bei diesen Lagen handelt es sich neben den wärmeerzeugenden Lagen um wärmeabgebende Lagen, die üblicherweise als Wellrippen zwischen den einzelnen wärmeerzeugenden Lagen vorgesehen sind.
EP 2 298 582 A1 und
EP1 564 503 A1 sind Beispiele für solche vorbekannte Lösungen.
EP 1 768 457 B1 offenbart eine elektrische Heizvorrichtung für die Lufterwärmung, bei der die wärmeabgebenden Lagen unter Zwischenlage einer Isolierschicht gegen die wärmeerzeugenden Lagen angelegt werden.
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Aber auch diese Art der Gestaltung ist mit Nachteilen verbunden, da die aufzubringende Federkraft durch einen entsprechend starr ausgebildeten Rahmen widergelagert werden muss. Bei den Temperaturen, bei denen elektrische Heizvorrichtungen betrieben werden, kann nicht immer sichergestellt werden, dass das Kunststoffmaterial des Rahmens die gewünschte Steifigkeit hat. So muss eine erhebliche Menge an Kunststoff verbaut und der Rahmen relativ dick ausgebildet werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektrische Heizvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die die obigen Probleme ganz oder teilweise behebt.
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Im Hinblick darauf schlägt die vorliegende Erfindung eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Diese elektrische Heizvorrichtung hat eine das Heizelement umgreifende Klemmeinrichtung, die eine die Kontaktbleche unter Vorspannung gegen das PTC-Element anlegende Vorspannung erzeugt.
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Mit der vorliegenden Erfindung wir dementsprechend eine Klemmeinrichtung angegeben, die das zumindest eine PTC-Element mit den zur Bestromung daran anliegenden Kontaktblechen von außen umgreift und bevorzugt die zuvor erwähnten funktionalen Teile des wärmeerzeugenden Elementes, nämlich PTC-Element und Kontaktbleche unter Vorspannung gegeneinander anlegt. Im Gegensatz zu
EP 1 768 457 B1 handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Klemmeinrichtung um eine Klemmeinrichtung, die das Heizelement umgreift, so dass die durch die Klemmeinrichtung erzeugte Vorspannung durch die Klemmeinrichtung selbst widergelagert wird. Ein äußerer Rahmen oder dergleichen, der die Klemmkraft einer Feder widerlagert, ist für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
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Üblicherweise ist zu jedem PTC-Element mit dem dazugehörigen Kontaktblechen eine Klemmeinrichtung vorgesehen. Es versteht sich von selbst, dass die beiden zur Bestromung eines PTC-Elementes vorgesehenen Kontaktbleche zwischen sich auch mehrere PTC-Elemente aufnehmen können. Eine solche Ausgestaltung mit mehreren in einer Ebene angeordneten und jeweils identischen Kontaktblechen zur Bestromung zugeordneten PTC-Elementen ist einer Anordnung mit nur einem PTC-Element im Sinne der vorliegenden Erfindung gleichzusetzen.
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Die das Heizelement umgreifende Klemmeinrichtung erstreckt sich zumindest in einer Querschnittansicht üblicherweise umfänglich um das jeweilige Heizelement. Durch diese Ausgestaltung ist in der Regel ein „Umgreifen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung geschaffen.
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Die elektrische Heizvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine elektrische Heizvorrichtung zur Erwärmung flüssiger Medien sein. Bei einer solchen elektrischen Heizvorrichtung liegt das Heizelement mit seinen wärmeabgebenden Flächen üblicherweise in einer Zirkulationskammer frei, wohingegen sich elektrische Anschlüsse in einer strömungsmäßig von der Zirkulationskammer gekapselten Anschlusskammer befinden. Das Heizelement ist üblicherweise mit seinen elektrisch leitenden Teilen gegenüber dem in der Zirkulationskammer aufgenommenen Medium elektrisch isoliert. Das Heizelement kann bei dieser Ausgestaltung nach Art einer Heizrippe in die Zirkulationskammer hereinragen. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung dieses grundlegenden Prinzips gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Klemmeinrichtung das Heizelement innerhalb der Zirkulationskammer umgreifen, so dass die Klemmeinrichtung ganz oder teilweise in dem zu erwärmenden Medium freiliegt.
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Eine entsprechende Ausgestaltung ist aber auch für einen Luftheizer denkbar. So kann das Heizelement der erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung eine wärmeerzeugende Lage eines Luftheizers umfänglich umgreifen, so dass die Kontaktbleche unter Vorspannung gegen das PTC-Element angelegt sind. Dabei wird der Fachmann eine Konstruktion bevorzugen, bei welcher etwaige Elemente der Klemmeinrichtung, die unter elastischer Vorspannung gegen die Kontaktbleche anliegen, möglichst flächig auf die Kontaktbleche wirken, um eine gute flächige Stromeinleitung in das PTC-Element zu bewirken. Solche Kontaktpunkte der Klemmeinrichtung gegen das Heizelement sollten vorzugsweise freigeschnitten sein, so dass zwischen den entsprechenden Kontaktpunkten eine Wärmeleitung in die Wärme abgebende Lage erfolgen kann. Im Hinblick auf eine gute Wärmeausleitung sollte jedenfalls verhindert werden, dass die Klemmeinrichtung innerhalb des Wärmeleitweges von dem PTC-Element zu der Wärme abgebenden Lage vorgesehen ist und die Wärmeabfuhr von dem PTC-Element an die wärmeabgebende Fläche erschwert.
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Durch die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung ist das Heizelement als Einheit von außen unter Vorspannung gesetzt. Das Heizelement kann neben den Kontaktblechen auch zumindest eine an der Außenseite des Kontaktblechs anliegende Isolierlage aufweisen. Bei dieser bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt die Klemmeinrichtung unter Zwischenlage der entsprechenden Isolierlage gegen das Kontaktblech an. Die Klemmeinrichtung kann auch nur die Isolierlage vorspannen, wohingegen die Kontaktbleche anderweitig mit dem PTC-Element verbunden sein können, beispielsweise verklebt.
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Die Klemmeinrichtung schafft ein einheitliches Heizelement, welches aufgrund der Vorspannung der Klemmeinrichtung eine gute elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktblechen und dem PTC-Element einerseits und andererseits eine gute Wärmeausleitung der von dem PTC-Element erzeugten Wärme gewährleistet. Sämtliche innerhalb des Wärmeleitweges bis zu der wärmeabgebenden Oberfläche des Heizelementes befindlichen Lagen sind dabei vorzugsweise durch die Klemmeinrichtung unter Vorspannung gesetzt und liegen dementsprechend unter elastischer Vorspannung gegen das PTC-Element an.
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Damit bewirkt die vorliegende Erfindung einen weiteren Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Kontaktbleche mittels eines elektrisch leitenden Klebers gegen das PTC-Element angelegt werden. Solche Kleber können altern und damit ihre Klebekraft verlieren. Dies gilt insbesondere unter den thermischen Bedingungen, die beim Betrieb des PTC-Elementes vorherrschen.
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Eine mechanische Klemmeinrichtung, die die Lagen des Heizelementes von außen gegeneinander anpresst, ist einer solchen Alterung nicht ausgesetzt.
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Dabei wird die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung bevorzugt aus einem Blechmaterial gebildet. Das Blechmaterial ist dabei vorzugsweise so durch Stanzen und Biegen ausgeformt, dass sich zumindest ein Federarm ausformt, der unter Vorspannung gegen das Kontaktblech oder ganz allgemein die äußerste Fläche des Heizelementes anliegt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat das Heizelement ein Heizgehäuse. Dieses Heizgehäuse kapselt das PTC-Element und die Kontaktbleche gegenüber einer von einem durch die elektrische Heizvorrichtung zu erwärmenden Medium durchströmten Kammer. Bei dieser Kammer kann es sich um eine von einem flüssigen Medium durchströmte Zirkulationskammer handeln, die sich lediglich über mit Schlauchanschlüssen versehene Einlass- und Auslassöffnungen nach außen öffnet. Die Kammer kann ebenso gut durch einen umfänglichen Rahmen gebildet sein, dessen Rahmenöffnungen im Wesentlichen sämtliche Heizelemente und auch die daran wärmeleitend anliegenden Wellrippenlagen freilässt. Die zuvor erwähnte Kapselung durch das Heizgehäuse kann die zuvor erwähnte Isolierlage beinhalten, die üblicherweise die Außenfläche des Heizelementes ausbildet, gegen welche die Klemmeinrichtung unter Vorspannung anliegt. Das Blechmaterial kann beispielsweise AIMg3-0,8 bzw. aus dem Werkstoff 1.4310-0,4 gebildet sein. Jedenfalls sind metallische Werkstoffe zur Ausbildung der Klemmeinrichtung gegenüber Werkstoffen aus Kunststoff wegen der bei den gegebenen Temperaturen drohenden Ermüdung von Kunststoffen zu bevorzugen.
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Mit Blick auf eine von gegenüberliegenden Seiten gleichmäßig auf das Heizelement wirkenden Vorspannung wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Klemmeinrichtung mit zumindest zwei Klemmbügeln auszubilden, wobei jedem Klemmbügel zumindest ein Federarm zugeordnet ist und durch diesen ausgebildet wird. Ein Federarm wirkt dabei auf gegenüberliegende Flächen des Heizelementes. Selbstverständlich können auch durch die Klemmeinrichtung mehrere an gleichen Seiten gegen das Heizelement anliegende Federarme gebildet sein.
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Im Hinblick auf eine ökonomische Herstellung der elektrischen Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Klemmbügel bevorzugt identisch auszubilden. So können die Klemmbügel einander zugeordnete Verbindungselemente beispielsweise Formschluss- und/oder Rastelemente haben, die zusammenwirken. Durch spiegelbildliche Anordnung solcher Elemente können identische Klemmbügel verwendet werden, die einfach gegeneinander festgelegt werden können, um das Heizelemente umfänglich zu umgeben. So ist es beispielsweise möglich, jeden Klemmbügel aus einem Blechstreifen durch Stanzen und Biegen auszubilden und die Blechstreifen mit ausgestanzten Rastnasen bzw. Rastöffnungen zu versehen, die beim Fügen der Klemmbügel miteinander verrasten, um die Klemmeinrichtung zu schaffen und sämtliche Elemente der Klemmeinrichtung auf einfache Weise zu fügen. Die Formschlussverbindung ist dabei relativ vibrationsfest, so dass die Klemmeinrichtung bei dieser bevorzugten Ausgestaltung den besonderen Anforderungen in einem Kraftfahrzeug entspricht. Denn die vorliegende Erfindung will insbesondere eine elektrische Heizvorrichtung vorschlagen, die in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt. Hier bietet eine einfach ausgebildete Klemmeinrichtung den Vorzug einer guten thermisch und gegebenenfalls auch elektrisch leitenden Anlage der Kontaktbleche gegen das PTC-Element und/oder der Isolierlagen gegen das PTC-Element. Mit dieser Formulierung soll zum Ausdruck gebracht werden, dass eine Klemmeinrichtung der vorliegenden Erfindung auch ausschließlich gegen eine Isolierlage unter Vorspannung anliegen kann, wohingegen sich das Kontaktblech an einer Seite des PTC-Elementes befindet, die nicht mit der Vorspannung der Klemmeinrichtung beaufschlagt ist. Andererseits kann die Isolierlage auch von der Vorspannkraft der Klemmeinrichtung ausgenommen sein, wenn diese die Kontaktbleche elektrisch leitend gegen das PTC-Element anlegt. Zu bevorzugen ist es indes, sowohl die die Wärme austragende Fläche als auch die die elektrische Energie in das PTC-Element einbringende Fläche, d.h. das Kontaktelement, über eine einheitliche Klemmeinrichtung gemeinschaftlich zu klemmen und unter Vorspannung zur guten Wärmeausleitung und elektrischen Kontaktierung des PTC-Elementes gegen eben jenes anzudrücken.
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Dabei kann die Isolierlage an einer Hauptseitenfläche des PTC-Elementes anliegen, so dass die durch das PTC-Element erzeugte Wärme ausschließlich oder zumindest überwiegend durch Leitung durch die Isolierlage ausgeleitet und an der Außenfläche der Isolierlage an das zu erwärmende Medium übertragen wird. Als Hauptseitenfläche ist danach diejenige Fläche des Heizelementes zu verstehen, über die die Wärme ausschließlich oder zumindest überwiegend abgegeben wird. Die Klemmeinrichtung liegt gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung an eben jener Hauptseitenfläche des Heizelementes an und hat zu jeder Hauptseitenfläche und zur unmittelbaren Wärmeabgabe an das zu erwärmende Medium über die Hauptseitenfläche zumindest eine Ausnehmung. In dieser Ausnehmung liegt die Hauptseitenfläche des Heizelementes frei. Mit anderen Worten kapselt die Klemmeinrichtung nicht vollständig das Heizelement ein. Vielmehr bildet die Klemmeinrichtung punktuelle Anlagepunkte aus, die unter Vorspannung gegen das Heizelement angelegt sind. Zwischen diesen Kontaktpunkten liegt die wärmeabgebende Fläche des Heizelementes frei, so dass das zu erwärmende Medium diese Fläche unmittelbar in der Ausnehmung überstreichen kann. Besonders bevorzugt ragen in die besagte Ausnehmung beiderseits aus dem Blechmaterial freigeschnittene Federzungen hinein. Die Federzungen können einander gegenüberliegend oder versetzt zueinander vorgesehen sein. So bietet die Weiterbildung die Möglichkeit einer guten Anlage der verschiedenen Lagen des Heizelementes durch die Klemmeinrichtung ohne die Wärmeabfuhr der von dem PTC-Element erzeugten Wärme erheblich zu behindern.
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Zur Einhausung des Heizelemntes ist vorzugsweise ein Gehäuse vorgesehen, das das PTC-Element, die beiden Kontaktbleche und sofern vorhanden die Isolierlage bzw. die beiden Isolierlagen in sich aufnimmt und ist von der Klemmeinrichtung umgriffe. Das Gehäuse ist vorzugsweise fluiddicht ausgebildet und lässt bevorzugt lediglich die beiden dem Wärmeaustrag dienenden Hauptseitenfläche der Kontaktbleche unmittelbar oder die direkt dagegen anliegenden Isolierlagen frei. So kann das zu erwärmende Medium bevorzugt nicht zu den stromführenden Komponenten des Heizelementes nämlich dem PCT-Element bzw. den beiden, diesem zugeordneten Kontaktblechen gelangen. Wie zuvor ausgeführt, kann die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung für sich und ohne jedes weitere Hilfsmittel oder eine Abstützung innerhalb der elektrischen Heizvorrichtung ein Heizelement von außen umgreifen und verschiedene Oberflächen des Heizelementes, die an der Wärmeausleitung und/oder Stromeinleitung von bzw. zu dem PTC-Element beteiligt sind, unter Vorspannung gegeneinander anlegen. Die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung kann mit einem gekapselten Heizelement zusammenwirken, welches die stromführenden Teile des Heizelementes gegenüber dem zu erwärmenden Medium vollständig elektrisch isoliert. Bei dem gekapselten Heizelement kommt danach das zu erwärmende Medium nicht in Kontakt mit den stromführenden Elementen des Heizelementes. Während eine solche Kapselung durch ein Heizgehäuse bewirkt werden kann, kann aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung das Heizgehäuse allein diese Kapselung bewirken, ohne gleichzeitig auch dauerhaft eine gute Wärmeausleitung bzw. elektrische Kontaktierung verschiedener Elemente des Heizelementes gewährleisten zu müssen. Selbst wenn ein Heizgehäuse die entsprechenden Funktionen wahrnimmt, wird durch die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung eine zusätzliche Sicherheit geschaffen, dass das Heizelement auch bei einem langanhaltenden Einsatz in einem Kraftfahrzeug die geforderte thermische und elektrische Kontaktierung innerhalb des Heizelementes bewirkt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
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In dieser zeigt:
- 1 eine perspektivische Draufsicht auf einen Teil eines Ausführungsbeispiels einer Klemmeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Querschnittansicht einer Klemmeinrichtung gemäß 1;
- 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des in 2 eingezeichneten Details III,
- 4 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung und
- 5 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Draufsicht einer Hälfte einer Klemmeinrichtung, die mit Bezugszeichen 2 gekennzeichnet ist. Die Klemmeinrichtung 2 weist zwei jeweils Beispiele eines Klemmbügels gemäß der vorliegenden Erfindung ausbildende Halbschalen 4 auf, von denen in 1 jeweils eine der Halbschalten 4 gezeigt ist. Die Halbschale 4 besteht aus einem durch Stanzen und Biegen bearbeiteten Blechmaterial. Die Halbschale 4 hat einander gegenüberliegende sich parallel zueinander erstreckende Befestigungsschenkel 6, die jeweils über einen Verbindungsabschnitt 8 eine sich im Wesentlichen parallel zu einer Hauptseitenfläche eines in den 1 bis 3 nicht gezeigten Heizelementes erstreckende mittlere Fläche 10 anbinden. Die mittlere Fläche 10 hat eine zentrale Ausnehmung 12, in die vorliegend jeweils von gegenüberliegenden Randseiten der Ausnehmung 12 zwei Federzungen 14 hineinragen. Wie 2 verdeutlicht, sind die Federzungen 14 durch Biegen nach innen hin umbogen und ragen dementsprechend von der mittleren Fläche 10 nach innen ab.
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Die beiden Halbschalen
4 sind identisch ausgebildet, so dass auch von der unteren Halbschale
4 entsprechende Federzungen
14 abragen. Die Federzungen
14 der unterschiedlichen Halbschalen
4 sind einander gegenüberliegend vorgesehen. In eine zwischen den gegenüberliegenden Federzungen
14 gebildete Aufnahme
16 kann ein Heizelement eingelegt werden, dessen Dicke größer als der lichte Abstand der Federzungen
14 im Ausgangszustand ist. Durch den Einbau des Heizelementes in die Aufnahme
16 werden die Federzungen
14 gegeneinander vorgespannt, so dass das Heizelement unter Vorspannung zwischen der Klemmeinrichtung
2 gehalten ist. Korrespondierend zu den durch die Federzungen
14 gebildeten Druckpunkten, die gegen das Heizelement wirken, kann dieses üblicherweise durch die Kontaktbleche ausgebildete Kontaktzungen haben, mit denen die Kontaktbleche unter Vorspannung gegen das PTC-Element anliegenden. Details dieser Ausgestaltung sind in
EP 2 637 475 beschrieben, auf die insofern verwiesen wird. Durch die Federzungen
14 der Klemmeinrichtung kann gerade an solchen Stellen die Anpresskraft zwischen dem Kontaktblech und den Kontaktzungen erhöht und damit die elektrische Kontaktierung verbessert werden. Die erfindungsgemäße Lösung bietet allerdings auch den Vorteil, dass es einer gesonderten Ausgestaltung von Kontaktzungen durch das Kontaktblech nicht bedarf und das Kontaktblech ohne gesonderte Maßnahmen flächig gegen das PTC-Element angelegt werden kann, um ein gute elektrische Kontaktierung zu erreichen.
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Die in 1 erkennbare Ausnehmung 12 erlaubt den unmittelbaren Kontakt der innerhalb der Ausnehmung 12 freiliegenden Hauptseitenfläche des Heizelementes. So kann beispielsweise ein zu erwärmendes flüssiges Fluid unmittelbar die Hauptseitenfläche des Heizelementes überstreichen und somit effektiv erwärmt werden.
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Wie 3 vermittelt, weisen die Befestigungsschenkel freigeschnittene Rastöffnungen 18 und damit zusammenwirkende Rastvorsprünge 20 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an einem Befestigungsschenkel 6 einer Halbschale 4 ausschließlich Rastöffnungen 18 und an dem gegenüberliegenden Befestigungsschenkel 6 derselben Halbschale 4 ausschließlich Rastvorsprünge 20 vorgesehen. In 3 sind die beiden Halbschalen 4 um 180° gegeneinander verdreht, so dass die Befestigungselemente 18, 20 zur formschlüssigen Festlegung der beiden Halbschalen 4 zusammenwirken können. Die gewählte Lösung mit durch Stanzen und Biegen ausgeschnittenen Rastvorsprüngen 20 erleichtert die Montage. Durch das Zusammendrücken der beiden Halbschalen 4 wird ein Heizelement zwischen den Halbschalen 4 aufgenommen, von außen durch die Federzungen 14 unter Vorspannung gesetzt und dabei die Rastverbindung durch Eingriff der Rastvorsprünge 20 in die Rastöffnungen 18 bewirkt.
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Andere Möglichkeiten der Festlegung der beiden Halbschalen gegeneinander sind denkbar, wobei grundsätzlich formschlüssige Verbindungen bevorzugt werden.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wobei dieses Ausführungsbeispiel insbesondere die Komponenten zur Wärmeerzeugung detailliert.
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Hierzu ist ein mit Bezugszeichen 22 gekennzeichnetes PTC-Element zwischen zwei Kontaktblechen 24 angeordnet, die zur Bestromung des PTC-Elementes 22 vorgesehen sind. An der dem PTC-Element 22 gegenüberliegenden Außenfläche der Kontaktbleche 24 liegt jeweils eine Isolierlage 26 an, die zur Erhöhung der Luft- und Kriechstrecke das zugeordnete Kontaktblech 26 randseitig überragt. Diese Isolierlage 26 wird unmittelbar mit der elastischen Vorspannkraft der Klemmeinrichtung 2 beaufschlagt, sodass das Kontaktblech 24 und die Isolierlage 26 unter Vorspannung gegeneinander und gegen das PTC-Elementes 22 anliegen.
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Das PTC-Element 22 und die beiden Kontaktbleche 24 bilden vorliegend die notwendigen Elemente eines Heizelementes 28 aus.
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Die 5 verdeutlicht ein Ausführungsbeispiel auf Basis von 4 mit einem Gehäuse 30, das die Lagen 22, 24, 26 des geschichteten Aufbaus vollständig umschließt. Das Gehäuse 30 umschließt diese Lagen des geschichteten Aufbaus dichtend liegt gegen eine sich quer zu der Austragsrichtung der erzeugten Wärme erstreckende Hauptseitenfläche 32 der jeweils außen an dem geschichteten Aufbau vorgesehenen Isolierlage 26 frei. So liegt die Isolierlage 26 auch bei diesem Ausführungsbeispiel in dem zu erwärmenden Fluid frei. Das Gehäuse 30 kann aus zwei Gehäuseschalenelementen gebildet sein, die zur Kompensation von Fertigungstoleranzen unter Zwischenlage eines kompressiblen Dichtelementes gegeneinander anliegen können. Dieses kompressible Dichtelement kann auch von der Klemmeinrichtung 2 bewirkte Ausgleichsbewegungen des Gehäuses aufnehmen. Das kompressible Dichtelement stellt danach zum einen die notwendige Beweglichkeit der Gehäuseschalenelemente gegeneinander bereit und bewirkt andererseits die geforderte Dichtigkeit zum fluiddichten Einschluss der Lagen 22, 24, 26 des Schichtaufbaus. Das Gehäuse 30 kann aus Metall, Kunststoff oder Keramik gebildet sein. Das kompressible Dichtelement ist vorzugsweise durch eine Flüssig-Silikon-Dichtung gebildet, die die beiden Gehäuseschalenelemente miteinander verbindet und gegeneinander abgedichtet.
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Wie den 4 und 5 zu entnehmen ist, sollte die durch die Klemmeinrichtung gegen das Kontaktblech 24 wirkende Klemmkraft in einem mittleren Bereich auf die Anlagefläche zwischen dem Kontaktblech 24 und dem PTC-Element 22 einwirken, sodass dort eine gute elektrische Kontaktierung gegeben ist und sich die Klemmkraft im Hinblick auf eine gute thermische Kontaktierung möglichst über die gesamte Kontaktfläche zwischen dem Kontaktblech 24 und der Isolierlage 26 verteilen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Klemmeinrichtung
- 4
- Halbschale
- 6
- Befestigungsschenkel
- 8
- Verbindungsabschnitt
- 10
- mittlere Fläche
- 12
- Ausnehmung
- 14
- Federzunge
- 16
- Aufnahme
- 18
- Rastöffnung
- 20
- Rastvorsprung
- 22
- PTC-Element
- 24
- Kontaktblech
- 26
- Isolierlagen
- 28
- Heizelement
- 30
- Gehäuse
- 32
- Hauptseitenfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2298582 A1 [0007]
- EP 1564503 A1 [0007]
- EP 1768457 B1 [0007, 0011]
- EP 2637475 [0029]
