JP4732290B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

対象となっているこの発明は、空気を加熱するための加熱装置の熱発生要素に関し、少なくとも１つのＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子の対峙する両側面上にある電気ストリップ導体とから構成されている。かかる熱発生要素は、本出願人により突き止められた例えば欧州特許第１０６１７７６号明細書から既知である。

特に、熱発生要素は、自動車用の補助ヒータに装備されていて、一つが他の後について一列になり配置される複数のＰＴＣ素子から構成されている。該ＰＴＣ素子は、互いに平行になって延びると共に、該ＰＴＣ素子の対峙する側に平になって置かれる電気ストリップ導体を介して電圧を加えられる。ストリップ導体は、通常、金属の平行ストリップから形成される。このようにして形成された熱発生要素は、自動車における空気を加熱するための加熱装置に装備されるが、この場合、前記加熱装置は、多層の熱発生要素から構成されていて、該熱発生要素はそれらの対峙する側にある熱放射要素を有している。これらの熱放射要素は、それらが保持装置を用いて比較的に良好な熱伝達接触状態で熱発生要素に当接して置かれるように、位置決めされている。

上述した技術の状態では、加熱装置の保持装置は枠体により形成されていて、該枠体において、互いに平行に延びる多層の熱発生要素及び熱放射要素がばねによる偏りで保持されている。汎用熱発生要素及び汎用加熱装置を同様に開示すると共に、例えば欧州特許第１４６７５９９号明細書に記載されている別の開発例において、熱発生要素は、一つが他の後について一つのレベルで一列になり配置される複数のＰＴＣ素子により形成されており、該ＰＴＣ素子はまた、セラミック素子又は正の温度係数サーミスタとも呼ばれると共に、対峙する側面に置かれるストリップ導体によりこれらの側面に電圧が加えられる。該ストリップ導体の一つは、周方向に閉じた形状で形成されており、他のストリップ導体は、間に電気絶縁層を備えて前記周方向に閉じた形状のところで支持される金属ストリップにより形成されている。熱放射要素は、複数の平行層になって配列された諸セグメントにより形成されており、該セグメントは前記周方向に閉じた形状に対して直角に延びている。欧州特許第１４６７５９９号明細書から既知の発熱装置では、前述した方法で形成された複数の周方向に閉じた金属形状が設けられており、該金属形状は互いに平行に配列されている。これらセグメントは、ある程度、前記周方向に閉じた形状の間に延在すると共に、ある程度、該周方向に閉じた形状を越えて広がっている。

前述した熱発生要素の場合、電気ストリップ導体がＰＴＣ素子と良好な電気接触関係になければならないという要件がある。さもないと、過渡抵抗の増大という問題が起き、これは、特に自動車用の補助ヒータにおける熱発生要素の使用の場合に、高電流による局所的な過熱になる。この熱的現象の結果として、熱発生要素が損傷を受ける。更に、ＰＴＣ素子は、高い温度で低い熱出力を放射する自己調節抵抗であるから、局所的な過熱は、ＰＴＣ素子の自己調節特性に擾乱を生じさせうる。

加えて、補助ヒータの領域における高い温度で、蒸気もしくはガスが生成し、その結果として、乗員室にいる人間に直接的な危害をもたらしうる。

それに対応してまた問題であるのは、例えば最大で５００Ｖまで達するような高い作動電圧での汎用熱発生要素の使用である。一例を挙げると、ここでの問題は、熱放射要素に流れて当たる空気が湿分及び／又は塵芥を随伴し、それが加熱装置に侵入して電気的なフラッシュオーバー、即ち、短絡を生じさせることである。他方では、加熱装置の領域で働く人間を加熱装置又は熱発生要素の電流搬送部品から保護する基本的な問題がある。

対象となっている本発明の目的は、安全性の向上をもたらす、加熱装置だけでなく、空気を加熱するための加熱装置の熱発生要素を提供することである。同時に、対象となっているこの発明は、特に、起こりうる電気的フラッシュオーバーに関し安全性を向上させようと努めている。

この課題を解決するために、対象となっている本発明は、複数の熱発生要素で空気を加熱するために、少なくとも１つのＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子の対峙する両側表面上に置かれた電気的なストリップ導体と、平行な層になって配置されると共に、前記熱発生要素の対峙する面上に配置されて、ばねを含む枠体中で所定位置に保持される複数の熱放射要素とを備えており、前記ばねにより前記平行な層が前記ばねを含む枠体中に保持されている加熱装置において、前記ストリップ導体は、前記ＰＴＣ素子とは反対の方向を向く該ストリップ導体の外側面で、セラミックプレート及びプラスチックフォイルを含む非導電性の絶縁層により囲まれており、該非導電性の絶縁層は、前記熱放射要素が前記プラスチックフォイルに直接に接触するように、前記熱放射要素のための当接面を形成している、ことを特徴とする加熱装置を提供する。この絶縁層は、電気的に非伝導性の層である。電気的に非伝導性の絶縁層を用いることにより、ＰＴＣ素子及び電気的なストリップ導体の大きな表面積の上側及び下側面が外側面で電気的に絶縁される。これは、塵芥又ははね水が電流を搬送する電気的なストリップ導体に直接に接触するのを防止する。欧州特許第１４６７５９９号明細書から知られている熱発生要素の場合、発明は、例えば、周方向に閉じた金属形状を絶縁層で取り囲むことにより実現されている。欧州特許第１０６１７７６号明細書の熱発生要素については、電気的なストリップ導体を形成する少なくとも金属のストリップが、例えば、絶縁層により取り囲まれている。

熱発生要素から熱放射要素への熱輸送が若干程度妨げられるに過ぎないように、絶縁層は、好ましくは、電気的なストリップ導体に直接に当たって配置されるべきである。絶縁層は、可能な最も良い熱伝導率を有するべきである。目的とするのは２０Ｗ（ｍｋ）を超える熱伝導率である。２０ｋＶ／ｍｍを超える電気的絶縁を有する絶縁層は、短絡からの可能な最も高い保護に関して適当であることが分かってきた。絶縁層は、層構造を横断する方向に少なくとも２０００Ｖの電気的な絶縁耐力を有するべきであることが好ましい。

発明者の実際的な知見に基づいて、絶縁層は、セラミックプレート及びプラスチックフォイルの双方を備えるべきであることが決定された。双方の要素の組合せは、可能な最上の方法で所要の絶縁特性を提供することができる。例えば、セラミックプレートは、２８ｋＶ／ｍｍの電気絶縁及び２４Ｗ／（ｍｋ）の熱伝導率を有する酸化アルミニウムプレートから形成することができる。プラスチックフォイルは、例えば、ポリアミドフォイルとすることができ、これは、酸化アルミニウムのように、０.４５Ｗ／(ｍｋ）の熱伝導率及び４ｋＶの適切な絶縁耐力を有する。

比較的に平らなコンポーネントとして、絶縁層のセラミックフォイルは正確に全表面にわたり電気的なストリップ導体に接して位置決めすることができる。必要ならば、絶縁層は、電気的なストリップ導体に直接にのり付けすることができる。ストリップ導体と絶縁層との間の熱伝導率を向上させるために、可能な限り薄い２０μｍ未満の層にして接着剤を設けるべきである。同じ理由で、プラスチックフォイルは好ましくはセラミックプレートにラミネートすべきである。このために、フォイルは１０〜１５μｍのワックス層を有するのが好ましく、このワックス層は、熱発生要素の作動条件下で、即ち、約８０℃の高温で、しかも絶縁層がストリップ導体に圧接されるときに、溶融して効率的な熱伝達を容易にする。この場合、加熱装置を枠体内で熱発生要素及び熱放射要素の層から互いに平行に延びるように配置すると共に、本出願人が突き止めた欧州特許第０３５０５２８号明細書から基本的に既知であるように、この層構造をばねの偏り力で枠体内に保持することが必要である。別の開発例は、例えば、欧州特許第１５１５５８８号明細書に記載されている。

熱発生要素は、一つが他の後について配置され、双方の側にあるストリップ導体を覆う複数のＰＴＣ素子により、また、外側でストリップ導体を囲む絶縁層により形成することができる。この層構造の全コンポーネントは、互いに結合することができ、特にのり付けすることができる。好ましくは、この結合体における電気的に伝導性の絶縁層は、熱発生要素の電気的に伝導性で且つ電圧が加えられる諸コンポーネントが該熱発生要素の絶縁性の外側縁の後で所定距離に配置されるように、電気的なストリップ導体を越えて突き出ているべきであり、これは、諸コンポーネントが内側に向かい所定距離のところにずれて設けられることを意味している。電気的なストリップ導体は、電気接触点を形成するのみのために絶縁層を越えて突き出ることができる。

絶縁層間の熱発生要素の電流搬送部品に対する接近を避けるために、また、ＰＴＣ素子の正確な位置決めのために、対象となっている本発明の更なる好適な開発例は、熱発生要素のところにそれ自体既知の位置決め枠体を備えることを提案しており、該位置決め枠体は少なくとも１つのＰＴＣ素子を保持するための枠開口を形成している。それ自体既知の位置決め枠体は、例えば、欧州特許第０３５０５２８号明細書に記載されており、非伝導性材料、特にプラスチック材料から製造されるのが普通である。枠体は、通常、熱発生要素の１つ以上のＰＴＣ素子のために該ＰＴＣ素子のレベルにおいて枠開口を開いている長めのコンポーネントとして形成される。このＰＴＣ素子又はこれらのＰＴＣ素子はこの枠開口中に位置決めされる。

比較的に高い電圧の使用に関しては、本発明によると、長めの枠体の少なくとも横方向にストリップ導体を越えて突き出ることが絶縁層に対して提案されており、この場合、電気的なストリップ導体及び少なくとも１つのＰＴＣ素子は、絶縁ギャップ分だけ位置決め枠体から所定距離のところで周方向に離間している。高電圧が用いられる場合、電気的に伝導性の部品が位置決め枠体の直ぐ近くにあるか又は位置決め枠体に接して配置されているときには、位置決め枠体の熱可塑性材料を通る電気的なフラッシュオーバーを常に回避できるわけではないことが分かっていた。絶縁ギャップを有する更なる好適な開発例は、電流搬送部品と位置決め枠体の材料との間に十分に大きなギャップを実現することにより電気的なフラッシュオーバーの危険から守る対策をここに提供している。この絶縁ギャップを維持するために、例えば、絶縁層は、熱発生要素の電流搬送部品に恒久的に接続され、次いで位置決め枠体に関して固定される。その結果、例えば、少なくとも幅の端から端まで、即ち、長めの熱発生要素の長さに対して直角に、幅の端から端まで電流搬送部品、特に電気的なストリップ導体を越えて突き出る諸部分をもつ絶縁層を形成することが可能である。絶縁層のこれら突き出る部分は、例えば接着剤層を介して、位置決め枠体に接続されるのが好ましい。このような開発例では、熱発生要素の電流搬送部品、即ち、ＰＴＣ素子とそれに接して配置される対峙するストリップ導体とは、例えば、完全にカプセル化することができる。絶縁層は、両側にある電流搬送部品を覆い、位置決め枠体の縁に結合されて、シールを形成する。このようにして、電気的に非伝導性のカプセル構造が熱発生要素の周方向に形成される。この好適な開発例において、熱発生要素の横断面で見て、電圧が加えられた部品、即ち、電気的なストリップ導体とそれらの間に配置されたＰＴＣ素子とは中間に配置されている。この層構造は、頂部及び底部で絶縁層により境界がつけられている。この層は次にプラスチックから形成された位置決め枠体に接して収まり、その外側縁の各々がシールを形成する。この好適な開発例において、流れて熱発生要素に当たる空気に随伴する湿分又は塵芥が電流搬送部品に到達できる可能性は何もない。この好適な開発例において、電流搬送部品のみが、特に接触プレートが熱発生要素の一方又は双方の端部側で絶縁層を越えて突き出る。この位置において、しかしながら、電気的なストリップ導体が加熱装置の保持装置内に蛇行状に保持され、そしてこの保持装置の諸構造要素により、電流搬送部品を流れる空気に対して封止することができる。

電気的に非伝導性のカプセル構造は、電気的なストリップ導体を越えて突き出る絶縁層の諸部分を封止要素の中間層で位置決め枠体から封止せしめることにより形成されるのが好ましい。封止要素は、絶縁材料から、例えば弾性プラスチックから形成されるのが好ましい。ここで封止要素は、位置決め枠体を絶縁層に接続するプラスチック接着剤により形成して、電流搬送部品の周方向カプセル化が行われるだけでなく、更に、電流搬送部品がそこに取り付けられた絶縁層と一緒に位置決め枠体に接続されて、一構成ユニットを形成するようにすることが好ましい。

位置決め枠体は電気的に高等級の絶縁材料から構成することができるので、従来の熱可塑性材料の使用は完全に廃止しうることを指摘しておく。その結果、位置決め枠体は、一様なシリコンコンポーネントにより例えば形成することができる。同様に、高絶縁性、好ましくは接着封止材料をＰＴＣ素子の対峙する側表面に接して嵌合する層間に射出することによって位置決め枠体を形成することが可能である。このような場合、ＰＴＣ素子は、組立てのために層構造の残りの層に関して位置決めされ、最終的に、高絶縁性の材料を射出することによりそれらの位置に固定されることができる。このような場合、位置決め枠体は、組立ての間、位置決めの補助具としては役に立たないが、代わりに、熱放射要素の長期にわたる作動中にＰＴＣ素子の予め定めた位置を確実にすることのみに役立つ。

位置決め枠体が高等級の電気絶縁材料から射出成形コンポーネントとして形成されており且つ組立て中の位置決め補助具として使用されるのであれば、互いに対峙すると共にＰＴＣ素子に接して嵌る層と層は、これらの層間に接着剤を入れることにより、ＰＴＣ素子及びシリコン枠体と一緒に、のり付けして１つの構造ユニットにすることができる。このような場合であっても、位置決め枠体を形成するために従来の熱可塑性樹脂から製作された通常の射出成形部品の使用を廃止することが可能である。

電気的なストリップ導体は、少なくとも１つのＰＴＣ素子を越えて延びる接触プレートにより形成されるのが好ましい。少なくとも１つのＰＴＣ素子を越えて延びる側に、少なくとも１つの電気接触点がプラグ結合部の形の接触プレートによって形成され、同プラグ結合部を用いて電源に対する熱発生要素の電気接続を行うことができる。従って、接触プレートは、熱発生要素の少なくとも端部側でＰＴＣ素子を越えて延びていることが好ましい。しかしながら、接触プレートが幅方向の端から端までＰＴＣ素子を越えて突き出るような方法で該接触プレートを形成することも同様に可能である。

好ましいのは、電流搬送接触プレートが、特に、ＰＴＣ素子を位置決め枠体により形成された枠開口内に保持するのに使用されることである。従って、保持枠体のある部分は接触プレートの対峙する突出端部間に延びる。換言すれば、保持枠体もまた対峙する接触プレート間に設けられるので、熱発生要素の電流搬送部品は一定の境界範囲内で高さ方向に位置決め枠体中に保持される。絶縁ギャップを接触プレートと位置決め枠体の材料との間に保つのは、例えば、絶縁間隔保持手段により行うことができ、これを、ＰＴＣ素子を越えて突き出る接触プレートの縁と位置決め枠体の材料との間で絶縁ギャップ内に設ける。この間隔保持手段は、接触プレートの外側端部まで位置決め枠体の横断方向に延びるのが好ましい。絶縁間隔保持手段は、位置決め枠体の材料よりも高い絶縁耐力を有するプラスチック材料（例えば、シリコン、ポリウレタン）により形成されるのが好ましい。

ＰＴＣ素子が２つの接触プレート間で枠開口内に緩く保持される構成が考えられる。この構成は、特に、ＰＴＣ素子と接触プレートとの間の良好な電気接触のために、２つの部品ののり付けがない場合に行われるべきである。次に、枠開口を囲繞する位置決め枠体の材料に接してＰＴＣ素子を直接に置くことを避けるために、また、絶縁ギャップが確実に保たれるのを保証するために、対象となっている本発明の更なる好適な開発例は、絶縁間隔保持手段がこの枠開口の周囲を取り巻くこの縁を越えて突き出るように絶縁間隔保持手段を形成することを提案している。絶縁間隔保持手段は、従って、位置決め枠体に対向して置かれるＰＴＣ素子の端部に直接に隣接して、ＰＴＣ素子を保持するレベルに配置される。

封止要素は、位置決め枠体に沿って少なくとも長手方向に延びる。特に絶縁層の突出端部に関して可能な限り正確な封止要素の配列及び位置決めを視野に入れて、この封止要素は、封止手段境界縁、即ち、位置決め枠体の好ましくは全長に沿って延びると共に位置決め枠体により形成されている縁に隣接して設けられている。この封止手段境界縁は、位置決め枠体の高さ方向、即ち、位置決め枠体の幅に対して直角に且つ位置決め枠体の長さに対して垂直に整列した方向に延びている。封止手段境界縁は、好ましくは、位置決め枠体の全長さの広がりに沿って延びるべきである、即ち、それは封止要素を位置決め枠体の対向長辺のところで把持すべきである。

いずれにしても、高さにおいては、絶縁層が配置されているレベルにまで達する境界縁は、可能な限り正確に絶縁層を位置決めすることを視野に入れて、同じ方向に高さ方向に延びていることが好ましい。従って、それぞれの絶縁層は、互いに対峙する境界縁と境界縁との間に設けられる。同時に、電気的なフラッシュオーバーに関して可能な最大の安全性を期待して、絶縁層の正面もしくは前面端部もまた絶縁層境界縁に対して所定距離のところに配列されている。しかしながら、絶縁層は実際には電気的に伝導性のコンポーネントではないので、絶縁層が一方の側で境界縁と直接に接触していれば、絶縁層の経済的な製造を考慮して、それは確実に耐えることができる。境界縁は、主として、位置決め枠体の幅の端から端まで絶縁層の正確な位置決めを果たす。

高さ方向に延びるこれらの組立て補助具又は接触縁に加えて、位置決め枠体は、高さ方向に、換言すれば、ＰＴＣ素子の支持面即ちプレート状のＰＴＣ素子が配列されている平面に対して直角の方向に同様に延びる境界タブを同様に有することが好ましい。これらの境界タブは、境界縁を越えて突き出て、熱発生要素に接して収まる熱放射要素を位置決めする役目をする。この熱放射要素は、絶縁層を間に入れて、電気的なストリップ導体に接し収まっている。

境界縁及び境界タブは、位置決め枠体の横断方向における熱放射要素、各絶縁層の位置決めに役立つが、可能な限り正確な熱発生要素の種々のコンポーネントの位置決めを視野に入れて、更なる好適な開発例によると、その製造中に少なくとも１つの取付バーを位置決め枠体に設けることが提案されており、この場合、該取付バーは、ＰＴＣ素子の支持層に対して直角に延びている、即ち、高さ方向に延びており、また、該取付バーは絶縁層を位置決め枠体の長さに沿って所定位置に固定する役目を果たしている。絶縁層の境界縁及び取付バーのため、絶縁層は、組立て中に位置決め枠体に対して所定位置に固定される。従って、絶縁層は、幅方向及び長さ方向において特定の境界内に確実に配置される。

接触プレートにより形成されるのが好ましい電気的なストリップ導体の正確な位置決めのため、位置決め枠体は更に、高さ方向に延びる、即ち、ＰＴＣ素子の支持面に対して直角に延びるペグを有している。各ペグは、接触プレートに残された切欠きに正確にかみ合う。ペグを溶融することにより、厚くなった部分が接触プレートの上方に形成され、そして接触プレートはこの厚くなった部分により位置決め枠体に取り付けられる。この開発例において、接触プレートは、ペグ及び切欠きの確実なロックにより正確に位置決めされる。厚くなった部分は、位置決め枠体に対する接触プレートの確実なロックを提供する。絶縁層はこの方法で形成されたユニットにのり付けされるのが好ましく、これによりのり付け結合部が位置決め枠体と絶縁層との間に好適に配置される。

このようにして、位置決め枠体、少なくとも１つのＰＴＣ素子、接触プレート及び絶縁層から構成される事前取付の構造ユニットを形成することができる。熱発生要素が後から熱放射要素と一緒に合わせられるとき、熱発生要素の個々の層が最終組立体の枠体内に正確に位置決めされるのを確実にするために、後の諸手順ステップ中に注意を払う必要がもはやない。

好適な更なる開発例によると、いずれにしても接触プレートは、その端部の１つにプラグ結合部を形成し、その場合、該プラグ結合部は、板金成形を用いて単品要素として形成されると共に、それがプレートレベルに対して直角に延びるような方法で形成される。上述した更なる開発例において、このプラグ結合部は、位置決め枠体に形成されると共に位置決め枠体の端部側に対して外方へ開放するスロット内に配置される。この開発例を用いることにより、いずれにせよ位置決め枠体の端部にある電気的なプラグ結合部が存在し、熱発生要素を電源に接続するために、該プラグ結合部を加熱装置の保持装置内に滑入させることが可能である。

端部には２つのスロットがあることが好ましく、板金成形により形成されたプラグ結合部をもつ対峙する接触プレートは、位置決め枠体に凹んで入っているスロットとかみ合っている。

別の開発例において、プラグ結合部はいずれにしても接触プレートの板金成形によりその端部に形成される。該プラグ結合部は、残りの接触プレートに平行に延びることが好ましいが、曲げられることにより、それは接触プレートを保持するレベルに対して外方へ離間したレベルに配置される。この好適な開発例が特に適する構成は、同じ端部にある２つの接触プレートが、結合部のためのプラグホルダの可能な最も安全な絶縁及び間隔要件を視野に入れて、もっと遠くに離れるべきである電気的結合素子を形成する構成である。

本発明による加熱装置は、前述した形式の複数の熱発生要素に加えて、複数の平行な列になって配置される複数の熱放射要素を有している。これらの熱放射要素は、熱発生要素の対峙する面に接して収められている。その結果、欧州特許第０３５０５２８号明細書に基づく実施形態において、例えば、熱放射要素は、熱発生要素の対峙する面の各々に、直接に又は層構造の更なる要素を間に置いて、設けられることができる。層構造の要素として考えられるのは、特に、保持装置を形成する枠体内に初期張力で層構造を保持するばね要素である。欧州特許第１０６１７７６号明細書に基づく別の開発例において、周囲を囲んで閉じた形状に対して直角に設けられた多数のラジエータ要素は、周囲を囲んで閉じた形状に接して収まっており、該形状が熱発生要素を保持する。本発明によると、各熱放射要素は、間に絶縁層をもって、熱発生要素の対峙する面に接して収まっている。従って、熱発生要素の各面には絶縁層が存在しており、該絶縁層は、ＰＴＣ素子と、該ＰＴＣ素子により形成された熱放射要素との間に配置される。その結果、熱放射要素の２つの対峙する面に絶縁層があり、該絶縁層が熱を熱放射要素に伝達する。

本発明による加熱装置は、熱発生要素に関して既に上に述べた更なる開発例により更に展開されている。

対象となっている本発明の更なる詳細及び利点は、図面に関連した諸実施形態の以下の記載からもたらされる。

図１は、引き伸ばした表示法で熱発生要素の実施形態の主要部品を斜視側面図で示している。この熱発生要素は、射出成形プラスチックから製作された位置決め枠体２を有しており、該枠体の中央の長手方向軸線は熱発生要素の二分面を形成している。この要素は、基本的に、一方の側が他方の側の鏡像になって形成されていると共に、位置決め枠体２の各側に設けられた接触プレート４を先ず有しており、該接触プレートがそれらの間に、位置決め枠体２に保持されたＰＴＣ素子６を収納している。接触プレート４の外部側に設けられているのは二層の絶縁層８であり、外側の絶縁フォイル１０と、接触プレート４に直接に接して嵌合する内側のセラミックプレート１２とから構成されている。セラミックプレート１２は、比較的に薄い酸化アルミニウムプレートであり、これは約２８ｋＶ／ｍｍの非常に優れた電気的な絶縁耐力と、２４Ｗ／（ｍｋ）を超える良好な熱伝導率とをもたらす。この場合にはプラスチック製のプレート１０は、約０.４５Ｗ／(ｍｋ）の優れた熱伝導率と４ｋＶの絶縁耐力とを有するポリアミドフォイルにより形成されている。プラスチックフォイル１０とセラミックプレート１２との間には数μｍの厚さのワックス層が設けられており、その溶融点は熱発生要素の作動温度に関し釣り合っている、即ち、作動温度でワックスが溶けてプラスチックフォイルとセラミックプレート１２との間に分散し、それらが圧縮応力を受けて互いに密接に嵌合し、分散が絶縁層８の２つの部品１０，１２間の良好な熱伝達を促進する均一膜を生ぜしめるような仕方で釣り合っている。プラスチックフォイル１０及びセラミックプレート１２の組合せは、良好な電気的特性と熱伝導特性を有する絶縁部品８をもたらすと共に、特に最大で２０００Ｖまでの電圧に関して、フラッシュオーバーを受けることがないと同時に、必要な強度を発揮する。熱発生要素に接して嵌合する熱放射要素に対する圧力により特に発生されうる応力ピークは、外側に配置された絶縁フォイルにより解放され均一化される。絶縁層の２つの部品１０，１２間に設けられたワックスと、随意であるが、同様にそこに設けられ２つの部品１０，１２を互いに結合する接着剤とは、この応力ピークの解放を促進する。従って、熱発生要素及び熱放射要素の層構造を初期張力に保持する高い圧縮応力があっても、比較的に脆いセラミック層が破断する危険はない。

絶縁層８は、接触プレート４の外側面に接着されるのが好ましい。これは、絶縁層８の下方で概して中央に配置されると共に、絶縁層８よりも小さな幅を有するよう形成されている。しかしながら、各接触プレート４は正面もしくは端部側（face side)では絶縁層８を越えて延びている。接触プレート４の幅は、絶縁層８を越えて延びるこれら端部で最初に相当に減少されている。図１に見られるように右側端部に、接触プレート４は、該接触プレート４の幅の幾分かを自由に切断することにより狭められた取付タブ１４を有しており、この取付タブの中に切欠き１６が作られている。図１に見られるように右にある反対側の端部には、切欠き１６をもつ対応して狭められた取付タブ１８が同様に設けられている。この取付タブ１８の側縁からは、曲げられて接触プレート４の下方レベルの外に出るタブ２０が延出していて、端部で位置決め枠体２を越えて突き出るプラグ結合部２２の基盤を形成している。

タブ２０は、位置決め枠体２の端部側に向かって開いて該位置決め枠体２に加工されたスロット２４と組み合っている。該位置決め枠体２は、その端部領域に、熱発生要素の高さ方向に延びる、即ち、位置決め枠体２の表面から直角に突き出るペグ２６を更に有している。組立て中、これらのペグ２６は切欠き１６に導き入れられる。続いて、ペグ２６は溶融されて溶融金属で厚くなった部分を形成し、そして接触プレート４はこのようにして位置決め枠体２に固定される。特に図１及び図４から推測できるように、位置決め枠体２は、ペグ２６に加えて、位置決め枠体２に関する接触プレート４の正確な配列のために追加の位置決め補助具を有している。このようにして、位置決め枠体２は、接触プレートの端部上に、端部で終わる位置決めペグ２８を形成し、これらの位置決めペグ２８は、接触プレート４の上側面を若干越えて延びると共に、接触プレート４の長さに大体相当する距離で互いに離間している。このようにして、位置決め枠体２は長手方向に位置決めされる。次に、位置決め枠体２は、幅の全域で、接触プレート４の殆ど全長に沿って延びる境界縁３０を形成しており、該境界縁３０は、同様に接触プレート４の上側面を越えて延びると共に、接触プレート４の幅よりも若干大きい距離だけ互いに離間している。両側面上でこの境界縁３０から突出しているのは、内部にロック用突起をもった境界タブ３２であり、該ロック用突起を用いて、熱発生要素に設けられた熱放射要素を組立ての目的で所定位置に固定することができる。

熱発生要素において、図３から分かるように、ＰＴＣ素子６の対峙する表面は、位置決め枠体２の枠開口３４内の所定位置に固定される接触プレート４の内部表面に接して嵌っている。図１から分かるように、６個のＰＴＣ素子６は枠開口３４内に設けられている。２つの同じ大きさの枠開口３４は、一方の枠開口３４が長さに沿って他方の枠開口３４の後ろに配列されて、設けられている。ＰＴＣ素子は、絶縁ギャップ３６により位置決め枠体２の材料に対して所定距離で収められている。この絶縁ギャップ３６はまた、接触プレート４の内側面と枠開口３４の周囲を囲む位置決め枠体狭められた内側縁３８との間で、支持面に平行な方向に延びている。従って、熱発生要素の電流搬送部品、即ち２つの接触プレート４及びＰＴＣ素子６は、絶縁ギャップ３６により位置決め枠体２の材料から所定距離で離間している。図１〜図４に示した実施形態において、この距離は、周囲の周りの内側縁３８の前側端部を囲む絶縁間隔保持手段４０により確実にされる。図示の実施形態において、絶縁間隔保持手段４０は、内側縁３８の前側領域を保持して周囲の周りにあるそれを囲むシリコンストリップにより形成されている。

熱発生要素の電流搬送部品が絶縁間隔保持手段４０に直接に接して嵌合することが絶対的に必要なのではない。むしろ、間隔保持手段は、電流搬送部品が位置決め枠体２のプラスチック材料と直接に接触するようになるのを防止することをもっぱら意図している。間隔保持手段４０の絶縁特性は、いずれにしても、それが位置決め枠体２のプラスチック材料よりも良好な絶縁効果を有するような方法で選択されている。幅方向の端から端までの間隔保持手段４０の長さは、いずれにしても、それが幅に対応する接触プレート４の端部まで延びるような方法で選択されている。間隔保持手段４０は、頂部及び底部に対して開いている内側縁３０の側もしくは面のほかに、内側縁３８により形成されると共に周囲の周りの枠開口３４を囲む縁４２の側を覆っている。

従って、間隔保持手段４０はまた、枠開口３４の周囲を囲む縁を覆う内側絶縁ジャケットとして理解することができ、これは、ＰＴＣ素子６と位置決め枠体２の熱可塑性材料との間の直接接触と位置決め枠体２に対する接触プレート４の直接接触の双方を防止すると共に、電気的絶縁のために維持されるべきである指定部品間の最小距離を確実にする。

熱発生要素の電流搬送部品の電気的絶縁に加えて、図１〜図４に示された実施形態は、これら部品の完全なカプセル化も提供している。この目的で、絶縁層は、両側で接触プレート４を横断して延びる（図３）縁部分４４を有している。位置決め枠体２の内側縁３８と縁部分４４との間に配置されているのは封止要素４６であって、該封止要素は、それが位置決め枠体２及び絶縁層８の双方に接して置かれ双方と共にシールを形成するような方法で位置決めされている。周囲の方向において、即ち、幅方向の端から端まで、カプセル化は従って対峙する絶縁層８と実質的に直角に延びる２つの封止要素４６の構成とを有していて、位置決め枠体２の材料がそれらの間に設けられる。カプセル化は、湿分又は塵芥が外部から電流搬送部品に浸入できないような方法で選択される。

封止要素４６はプラスチック接着剤により形成されていて、これが絶縁層８を位置決め枠体２に関して所定位置に固定し、その結果、熱発生要素の全ての部品が絶縁層８内に設けられる。この開発例において、熱発生要素の組立て中に位置決めすることを目的として、ＰＴＣ素子６を絶縁層８に関して接触プレート４に固定することなく行うことが可能である。それにもかかわらず、製造上の理由で、このような取付法は得策であろう。

例えばシリコン又はポリウレタンのようなエラストマーは、接着剤の形の封止要素４６を形成するのに適当であることが証明された。特に図２から導き出せるように、封止要素４６は、位置決め枠体の長さに沿って延びると共に、枠開口３４の外側縁と境界縁３０との間に設けられている。封止要素４６は、薄くされた厚さを有する内側縁３８に接して嵌合している。外側では、封止要素４６の直ぐ近くで、位置決め枠体２により形成された封止材境界縁４８が設けられている。可能な最適の封止を行うため、封止要素４６は、ＰＴＣ素子の収容レベルに対して直角に延びるこの縁に密接に嵌合することができる。

図５及び図６は、本発明による熱発生要素の代替実施形態を示している。既に論じた実施形態における構成要素と同一のものは、同じ参照数字で識別されている。

図５及び図６に示された実施形態はもっと細い、即ち、それは既に論じた実施形態の幅よりも小さな幅に形成することができる。これは、図６の断面図から分かるように、封止要素４６が間隔保持手段４０に直接に接して置かれているという事実のためである。各接触プレート４は、ＰＴＣ素子の幅に概ね相当する幅を有している。１つのＰＴＣ素子６のみが各枠開口３４の中に配置され、複数のＰＴＣ素子６が、１つが他の後になって、位置決め枠体２の長さに沿って配列されている。絶縁層８は、位置決め枠体２の外側縁に対して幅方向の端から端まで延びている。境界縁３０は、側面での封止要素４６の配置のために単に機能している。封止層８は、境界縁３０の上側縁へと、高さに関して所定距離で同様に延びているので、位置決め枠体２に対する絶縁層８の幅に関する整列の如何なる異常も熱発生要素の性能に干渉することなく補正することができる。

図５及び図６に示された実施形態において、電流搬送部品もまた周囲を囲まれてカプセル化されている。ＰＴＣ素子６の支持面に対して直角の方向において、このカプセル化は２つの封止要素４６とこれらの間に配列された間隔保持手段４０とによりなされる。

熱発生要素の外側表面は、幅方向の端から端まで、完全に平らであると共に、絶縁層８の外側表面のみにより形成されている。端部の領域にのみあるのは、この上側層８を越えて延びる要素であり、これら要素は、第１の実施形態に関して既に前に述べたように、接触プレート４にある対応の切欠き１６に嵌るペグ２６の形である。更に、取付ペグ２８が上側面を越えて延びており、この実施形態において、該ペグは、特に長さに沿って熱放射要素の位置決めを行う役目を果たしている。

更なる違いとして引き合いに出す事実は、接触プレート４が端部で外側に曲げられていることであり、そこには接触プレート４の平面と実質的に平行に延びるプラグ結合部５０が形成されている。位置決め枠体２は、外側に曲げられた接触プレート４の領域を越えるまで長さに沿っていて、その結果、２つの電流搬送コンポーネントの信頼性のある絶縁及び間隔保持を提供する。

図５に示した実施形態において、２つのプラグ結合部の代わりに、１つのみのプラグ結合部を設けることが可能であることを指摘しておく。この場合、他の接触プレート４の通電は、例えば、プラグ結合部５０とは反対の端部側で絶縁層８から突き出る取付タブ１４を例えば用いることにより熱発生要素を保持するための保持装置の構造的なコンポーネントによりに行うことができる。

図７は本発明による加熱装置の実施形態を示している。これは、２つの枠外殻５４から形成され、周辺の周りが閉じられた枠体５２の形の保持装置を備えている。枠体５２内には、互いに平行に延びる、同じように形成された複数層の熱発生要素（例えば、図１〜図４）が保持されている。更に、枠体５２はばね（図示せず）を含んでおり、これにより層構造が初期張力で枠体５２中に保持される。好ましいのは、全ての熱放射要素５６が熱発生要素の直ぐ近くに配設されることである。図７に示された熱放射要素５６は蛇行状に曲がったアルミニウムめっきのストリップから形成されている。熱発生要素は、これら個々の熱放射要素５６の間であって、且つ枠体５２を貫く格子構造の空気入口又は出口開口の１つの長手方向バー５８の後に配置されている。これらの長手方向バー５８の１つは、説明のために枠体５２の中央から取り除かれているので、そこに熱発生要素６０を見ることができる。

熱放射要素５６は、絶縁層８を間に置いて、電流搬送部品に密接して収まっているので、熱放射要素５６、即ちラジエータ要素はポテンシャル無しである。枠体５２は、好ましくはプラスチックから形成されていて、その結果、電気的絶縁を更に向上させることができる。付加的な保護、特に、加熱装置の電流搬送部品に対する権限のない接触からの保護は、プラスチックから同様に形成されると共に複数の外殻５４をもつ単一ピースとして作り上げられた格子構造により提供される。

枠体５２の１つの端部には、電流供給ライン及び／又は制御ラインが延びるプラグ結合部がそれ自体既知の方法で配置されていて、それにより加熱装置は車両内で制御及び電流供給のために接続することができる。枠体５２の端部側には、ハウジングが示されており、これはプラグ結合部に加えて制御もしくは調節素子も有することができる。

引き伸ばした表示法で熱発生要素の実施形態を示す斜視側面図である。 図１に示した実施形態の上面図である。 図２の記載に従う線III−IIIに沿った横断面図である。 図１〜図３に示した実施形態の組立て状態における斜視側面図である。 熱発生要素の更なる実施形態の斜視側面図である。 図４の記載に従う線Ｖ−Ｖに沿った横断面図である。 加熱装置の実施形態の斜視側面図である。

２ 位置決め枠体
４ 接触プレート（電気的なストリップ導体）
６ ＰＴＣ素子
８ 絶縁層
１０ プラスチックフォイル
１２ セラミックプレート
１４ 取付タブ
１６ 切欠き
１８ 取付タブ
２０ タブ
２２ プラグ結合部
２４ スロット
２６ ペグ
２８ 位置決めペグ
３０ 境界縁
３２ 境界タブ
３４ 枠開口
３６ 絶縁ギャップ
３８ 内側壁
４０ 間隔保持手段
４２ 縁
４４ 縁部分
４６ 封止要素
４８ 封止材境界縁
５０ プラグ結合部
５２ ばねを含む枠体
５４ 枠外殻
５６ 熱放射要素
５８ 長手方向バー
６０ 熱発生要素

Claims (7)

1. 複数の熱発生要素（６０）で空気を加熱するために、少なくとも１つのＰＴＣ素子（６）と、該ＰＴＣ素子（６）の対峙する両側表面上に置かれた電気的なストリップ導体（４）と、平行な層になって配置されると共に、前記熱発生要素（６０）の対峙する面上に配置されて、ばねを含む枠体（５２）中で所定位置に保持される複数の熱放射要素（５６）とを備えており、前記ばねにより前記平行な層が前記ばねを含む枠体（５２）中に保持されている加熱装置において、前記ストリップ導体（４）は、前記ＰＴＣ素子（６）とは反対の方向を向く該ストリップ導体の外側面で、セラミックプレート（１２）及びプラスチックフォイル（１０）を含む非導電性の絶縁層（８）により囲まれており、該非導電性の絶縁層（８）は、前記熱放射要素（５６）が前記プラスチックフォイル（１０）に直接に接触するように、前記熱放射要素（５６）のための当接面を形成している、ことを特徴とする加熱装置。
2. 前記プラスチックフォイル（１０）は、前記セラミックプレート（１２）の外側面に配置され、該外側面にラミネートされている、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記少なくとも１つのＰＴＣ素子（６）を保持するための少なくとも１つの枠開口（３４）を形成する位置決め枠体（２）を備える、請求項１又は２に記載の加熱装置において、前記絶縁層（８）は、少なくとも幅方向の端から端まで前記電気的なストリップ導体（４）を越えて突き出ており、前記少なくとも１つのＰＴＣ素子（６）は、絶縁ギャップ（３６）分だけ前記位置決め枠体（２）から周方向に隔たっている、ことを特徴とする加熱装置。
4. 前記絶縁層（８）を含む電気的に非伝導のカプセル構造（８，２６；８，４６，４０）を備えており、該カプセル構造（８，４６，４０）は前記ＰＴＣ素子（６）及び前記電気的なストリップ導体（４）を完全にカプセル化しており、前記絶縁層（８）は、前記電気的なストリップ導体（４）を越えて突き出る部分（４４）を有しており、該部分（４４）は、中間層としての封止要素（４６）により、前記位置決め枠体（２）に関して封止されている、ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記封止要素（４６）は、前記絶縁層（８）を前記位置決め枠体（２）に接続するプラスチック接着剤により形成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
6. 前記封止要素（４６）は、前記位置決め枠体（２）により形成されると共に少なくとも前記位置決め枠体（２）の長さに沿って延びる封止手段境界縁（４８）に隣接して、配置されている、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の加熱装置。
7. 絶縁間隔保持手段（４０）が、少なくとも、前記少なくとも１つのＰＴＣ素子（６）を越えて突き出る前記電気的なストリップ導体（４）の縁と前記位置決め枠体（２）の材料との間で前記絶縁ギャップ（３６）中に配置されており、前記絶縁間隔保持手段（４０）は、前記枠開口（３４）の周囲を取り巻く縁（４２）と前記ＰＴＣ素子（６）との間に形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。

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