(57)【要約】【課題】本発明は、電気ヒータ（１）、特に自動車の暖房または空調システム用の電気ヒータである。【解決手段】電気ヒータ（１）は、複数の電気的な加熱素子（３）を含むヒータコア（２）を有しており、前記加熱素子は、加熱手段（６）と、前記加熱手段（６）に電気的に接触するコンタクトエレメント（７）と、を含み、前記ヒータコア（２）はさらに、前記加熱素子（３）に熱的に接触する複数の放射エレメント（４）を含み、前記加熱手段（６）は、１つの中央部分（８）と、２つの側方部分（９）と、を含み、前記中央部分（８）は、前記２つの側方部分（９）の間に配置されており、前記放射エレメント（４）は、前記加熱手段（６）に中央部分（８）で熱的に接触しており、前記コンタクトエレメント（７）は、前記加熱手段（６）に前記側方部分（９）で電気的に接触している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気ヒータ（１）、特に自動車の暖房または空調システム用の電気ヒータであって、
複数の電気的な加熱素子（３）を含むヒータコア（２）を有しており、前記加熱素子は、加熱手段（６）と、前記加熱手段（６）に電気的に接触するコンタクトエレメント（７）と、を含み、前記ヒータコア（２）はさらに、前記加熱素子（３）に熱的に接触する複数の放射エレメント（４）を含み、前記加熱手段（６）は、１つの中央部分（８）と、２つの側方部分（９）と、を含み、前記中央部分（８）は、前記２つの側方部分（９）の間に配置されている、電気ヒータ（１）において、
前記放射エレメント（４）は、前記加熱手段（６）に中央部分（８）で熱的に接触しており、前記コンタクトエレメント（７）は、前記加熱手段（６）に前記側方部分（９）で電気的に接触していることを特徴とする、
電気ヒータ（１）。
【請求項２】
前記加熱手段（６）は、２つの長辺側の面（１４）と２つの短辺側の面（１５）とを有する長方形の横断面を有しており、前記中央部分（８）は、前記長辺側の面（１４）の中央領域に配置されていて、前記側方部分（９）は、前記長辺側の面（１４）の側方領域にかつ／または前記短辺側の面（１５）に配置されている、
請求項1記載の電気ヒータ（１）。
【請求項３】
前記側方部分（９）は、前記短辺側の面（１５）にのみ配置されている、
請求項２記載の電気ヒータ（１）。
【請求項４】
前記加熱手段（６）と前記放射エレメント（４）との間に、電気的に絶縁する絶縁層（１１）が配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【請求項５】
一方の前記加熱手段（６）および前記コンタクトエレメント（７）と、他方の前記放射エレメント（４）と、の間に、電気的に絶縁する絶縁層（１１）が配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【請求項６】
前記加熱手段（６）と前記コンタクトエレメント（７）と前記絶縁層（１１）とは、１つの管（１０）内に配置されていて、前記放射エレメント（４）は、前記管（１０）の外側に位置していて、前記管（１０）に熱的に接触している、
請求項１から５までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【請求項７】
前記コンタクトエレメント（７）は、前記加熱手段（６）に弾性的に接触する金属エレメント（１６）を含んでいる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【請求項８】
前記コンタクトエレメントは、前記長辺側の面（１４）の側方領域にかつ／または前記短辺側の面（１５）に配置された前記側方部分（９）で前記加熱手段（６）に接触するためのＣ字形の、またはブロック形の、たまは舌片形の金属エレメント（１６）を含んでいる、
請求項１から７までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【請求項９】
前記コンタクトエレメント（７）は、プラスチック材料でオーバーモールドされた、またはプラスチック部分に組み込まれた金属エレメント（１６）を含んでいる、
請求項１から８までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【請求項１０】
前記コンタクトエレメント（７）は、前記加熱素子（３）に接着されている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【請求項１１】
前記絶縁層（１１）は、プラスチック材料、またはセラミック材料、または高い熱伝導率および良好な誘電特性を備えるその他の材料から形成されている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気ヒータ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ヒータ、特に電気的かつ／または熱的エンジンを備えた、特に自動車の暖房または空調システム用の電気ヒータであって、複数の電気的な加熱素子を含むヒータコアを有しており、前記加熱素子は、加熱手段と、前記加熱手段に電気的に接触するコンタクト手段と、を含み、前記ヒータコアはさらに、前記加熱素子に熱的に接触する複数の放射エレメントを含む、電気ヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気ヒータは、特に、自動車の暖房または空調システムにおける主ヒータまたは補助ヒータとしての使用のために当該技術分野において周知である。
【０００３】
電気ヒータは、例えば、暖房または空調システムのファンによって生成された空気流を加熱するために使用される。このような電気ヒータは、しばしば、加熱手段およびコンタクトシートを備え、電子コントローラユニットによって制御される複数の電気的な加熱素子を含む。電気的な加熱素子は、複数の放熱放射エレメントと共にヒータコア内に配置されていて、複数の放熱放射エレメントは、電気的な加熱素子のコンタクトシートに当接している、またはコンタクトシートおよび加熱手段が配置された管に当接する。コンタクトシートが加熱手段と放射エレメントとの間に位置しているので、コンタクトシートは加熱手段から放射エレメントへの熱流に望ましくない影響を与える。
【０００４】
文献、欧州特許出願公開第２３９５２９５号明細書（EP 2 395 295 A1）、欧州特許出願公開第２３９５２９６号明細書（EP 2 395 296 A1）、および欧州特許出願公開第２３９７７８８号明細書（EP 2 397 788 A1）には、加熱手段に接触していて、加熱手段と放射エレメントとの間に配置されたコンタクトシートを有するこのような電気ヒータが開示されている。したがって、加熱手段から放射エレメントへの熱流は減じられる。これにより、セラミック加熱手段の加熱能力は減じられ、セラミック加熱手段に提供される電圧が公称電圧ではなくなるという問題が生じる。これにより、電気ヒータにより発生する熱を制御するための問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、改善された熱特性を有する電気ヒータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴による電気ヒータにより解決される。
【０００７】
本発明の１つの実施態様によれば、電気ヒータ、特に自動車の暖房または空調システム用の電気ヒータであって、複数の電気的な加熱素子を含むヒータコアを有しており、前記加熱素子は、加熱手段と、前記加熱手段に電気的に接触するコンタクトエレメントと、を含み、前記ヒータコアはさらに、前記加熱素子に熱的に接触する複数の放射エレメントを含み、前記加熱手段は、１つの中央部分と、２つの側方部分と、を含み、前記中央部分は前記２つの側方部分の間に配置されており、前記放射エレメントは前記加熱手段に中央部分で熱的に接触しており、前記コンタクトエレメントは前記加熱手段に前記側方部分で電気的に接触している、電気ヒータが提供される。これにより、加熱手段と放射エレメントとの間の熱的接触部が、加熱手段とコンタクトエレメントとの電気的接触部により望ましくない影響を与えられない装置が得られる。したがって、熱伝達と電気的接触とは分離されており、加熱手段の異なる領域に分けられている。別の態様によれば、電気ヒータは別の用途にも使用することができ、例えば冷却系のクーラントの加熱、特に高電圧冷却系のクーラントの加熱のために使用されてよい。
【０００８】
本発明の１つの実施態様によれば、加熱手段が、２つの長辺側の面と２つの短辺側の面とを有する長方形の横断面を有しており、中央部分は長辺側の面の中央領域に配置されており、側方部分は、長辺側の面の側方領域に、かつ／または短辺側の面に配置されていると有利である。特に加熱手段は、上述した長辺側の面と短辺側の面とを有するブロック形状である。２つの長辺側の面は互いに対向して配置されており、２つの短辺側の面も互いに対向して配置されている。１つの短辺側の面は、１つの長辺側の面に対して直角を成すように位置合わせされている。
【０００９】
側方部分が、短辺側の面にのみ配置されていると有利である。これにより、加熱手段の電気的接触部は放射エレメントに対する熱的接触部から完全に分離されていて、熱的接触部の平面に対して直角を成して位置する別の平面に移されている。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、１つの実施態様では、加熱手段と放射エレメントとの間に、電気的に絶縁する絶縁層が配置されている。したがって、ヒータコアは絶縁されており、電位にはない。したがってヒータコアは、高電圧用途にも使用可能である。
【００１１】
本発明による別の実施態様によれば、一方の側における加熱手段およびコンタクトエレメントと、他方の側における放射エレメントとの間に、電気的に絶縁する絶縁層が配置されていると有利である。これによりヒータコアはより適切に絶縁され、高電圧用途のために使用可能である。
【００１２】
さらに、加熱手段と、コンタクトエレメントと、絶縁層とは１つの管内に配置されており、放射エレメントは、この管の外側に位置していて、管に熱的に接触しているならば有利である。これにより電気的に接触可能なエレメントは安全に管内に位置していて、埃や泥、または液体により汚染されないように閉鎖されていてシールされている。さらに、管は、管の外側からの負荷に対してより安定的である。
【００１３】
さらに、コンタクトエレメントが、加熱手段に弾性的に接触する金属エレメントを含んでいると有利である。これによりコンタクトエレメントは、加熱手段との電気的な接触を失うことなく、熱膨張に対して持ちこたえることができる。
【００１４】
コンタクトエレメントが加熱手段に接着剤により接着されていると有利であろう。これにより機械的に極めて安定的な接続が得られる。
【００１５】
別の実施態様によれば、コンタクトエレメントは、長辺側の面の側方領域に、かつ／または短辺側の面に配置された側方部分で加熱手段に接触するためのＣ字形の、またはブロック形の金属エレメントを含んでいると有利である。これにより、加熱手段と電気的に接触する別の可能性が得られる。
【００１６】
加熱手段に対する安全かつ安定的な機械的かつ電気的な接触部を形成するために、コンタクトエレメントが金属エレメントを含んでいて、この金属エレメントの背部が、電気絶縁性のプラスチック材料によりオーバーモールドされていると有利である。オーバーモールドされたプラスチック材料は、電気的なコンタクトエレメントの安定性を高める。本発明の別の実施態様では、電気的なコンタクトをプラスチック部分に機械的に接続することが、特にプラスチック部分内に配置することが可能である。
【００１７】
さらに、絶縁層は、プラスチックまたはセラミック材料、カプトンまたは窒化アルミニウムまたは良好な誘電特性および高い熱伝導率を有するその他の材料から形成されると有利である。これにより、層は薄くてよく、加熱手段と放射エレメントとの間の良好な熱接触を可能にする良好な熱伝導率を有している。
【００１８】
本発明のさらに好適な実施態様は、請求の範囲および以下の図面の説明に記載されている。
【００１９】
例としての実施態様を用いて、図面を参照しながら本発明を以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電気ヒータを概略的に示す図である。
【図２】放射エレメントを備えた加熱素子の断面図である。
【図３】放射エレメントを備えた加熱素子の別の実施態様を示す断面図である。
【図４】コンタクトエレメントを備えた加熱手段の構成を示す図である。
【図５】コンタクトエレメントを備えた加熱手段の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１には、ヒータコア２を備えた電気ヒータ１が示されている。この電気ヒータは、特に、自動車の暖房または空調システム用の電気ヒータに好適である。またはこの電気ヒータは、別の用途、例えば家庭用の用途のための電気ヒータであってもよい。
【００２２】
ヒータコア２は、複数の電気的な加熱素子３と、複数の放射エレメント４と、を有している。加熱素子３は、電気的な加熱素子内の加熱手段を通る電流により電気的に加熱されて、放射エレメント４は、発生した熱を、放射エレメント４を通過する空気流５に伝達する。ヒータコア２は、加熱素子３と放射エレメント４とのサンドイッチ状の配置から成っていて、これにより空気流５は、それぞれ２つの加熱素子３の間の空間に位置する放射エレメントを通過する。
【００２３】
図２には、加熱素子３に隣接して、加熱素子３の両側に位置する２つの放射エレメント４と共に１つの加熱素子３の断面図が示されている。
【００２４】
各加熱素子３は、少なくとも１つ以上の加熱手段６と、この加熱手段６に電気的に接触するための少なくとも２つのコンタクトエレメント７と、を有している。コンタクトエレメント７は、電源（例えば、図１参照）に電気的に接続されていて、これにより電流が加熱手段６を通って流れることができ、これにより加熱手段６において熱が発生する。加熱手段６への電力供給は通常、制御ユニットによって制御される。制御ユニットは、電気ヒータ１に組み込まれていてよく、または電気ヒータとは別個に配置されていてよい。このような制御ユニットは図示されていない。
【００２５】
加熱手段６は抵抗加熱手段６であり、または加熱手段６は、電気抵抗の正温度係数を備えたいわゆるＰＴＣ素子である。抵抗素子は通常、温度上昇により上昇する抵抗を有する。ＰＴＣ素子は、温度上昇により上昇する抵抗を有する。ＰＴＣ素子は通常セラミック素子である。
【００２６】
図１から判るように、前記ヒータコア２は、加熱素子３に熱的に接触している複数の放射エレメント４を有している。したがって、熱は加熱手段６から放射エレメント４へと伝達され、さらに放射エレメント４を通って空気流へと伝達されることができる。空気の代わりに別の媒体流を使用することもできる。したがって電気ヒータのヒータコア２を、液体または別の気体のために使用することもできる。
【００２７】
図２に示したように、加熱手段６とコンタクトエレメント７とは、加熱手段６とコンタクトエレメント７とを、泥や水等のような外的条件から保護するための管１０内に位置している。
【００２８】
図２に示したように、加熱手段６は、中央部分８と２つの側方部分９とを有しており、中央部分８は２つの側方部分９の間に配置されている。加熱手段の断面図はほぼ長方形であり、加熱手段は殆どブロック形状である。したがって、加熱手段の中央部分が管１０に接触して、放射エレメント４に熱を伝達することができる。中央部分８の領域では、管が突出部を有しており、この突出部が加熱手段に熱的に接触する。
【００２９】
管１０内には、加熱手段６と管１０との間に位置する、または加熱手段６と放射エレメント４との間に位置する絶縁層１１が配置されている。絶縁層は付加的に、コンタクトエレメント７を管に対して電気的に絶縁している。コンタクトエレメント７と管１０の側方面１２との間には、コンタクトエレメント７を支持する付加的な絶縁材料１３が、オーバーモールドされた材料として設けられている。コンタクトエレメント７は、加熱手段６の側方部分９で加熱手段に接触している。
【００３０】
換言すると、放射エレメント４は加熱手段６に中央部分８で接触しており、コンタクトエレメント７は加熱手段６に側方部分９で接触している。したがって、加熱手段の熱的接触部と電気的接触部とは互いに分離されている。
【００３１】
図３には、本発明による電気ヒータの別の実施態様が示されている。この図には、図２の構成と同様の構成が示されているが、加熱手段６を取り囲む管は示されていない。
【００３２】
第２の実施態様による各加熱素子３は、少なくとも１つ以上の加熱手段６と、この加熱手段６に電気的に接触するための少なくとも２つのコンタクトエレメント７と、を有している。コンタクトエレメント７は、電源（例えば、図１参照）に電気的に接続されていて、これにより電流が加熱手段６を通って流れることができ、これにより加熱手段６において熱が発生する。加熱手段６への電力供給は通常、制御ユニットによって制御される。制御ユニットは、電気ヒータ１に組み込まれていてよく、または電気ヒータとは別個に配置されていてよい。このような制御ユニットは図示されていない。
【００３３】
加熱手段６は抵抗加熱手段６であり、または加熱手段６は、電気抵抗の正温度係数を備えたいわゆるＰＴＣ素子である。抵抗素子は通常、温度上昇により上昇する抵抗を有する。ＰＴＣ素子は、温度上昇により上昇する抵抗を有する。ＰＴＣ素子は通常セラミック素子である。
【００３４】
図１から判るように、前記ヒータコア２は、加熱素子３に熱的に接触している複数の放射エレメント４を有している。したがって、熱は加熱手段６から放射エレメント４へと伝達され、さらに放射エレメント４を通って空気流５へと伝達されることができる。空気の代わりに別の媒体流を使用することもできる。したがって電気ヒータのヒータコア２を、液体または別の気体のために使用することもできる。
【００３５】
図３に示したように、加熱手段６とコンタクトエレメント７とは管内に配置されていないが、一般的には、加熱手段６とコンタクトエレメント７とを泥や水等のような外的条件から保護するための、図２の管１０のような管を配置することもできる。図示した実施態様では、加熱手段６は絶縁層１１によって取り囲まれていて、オーバーモールドされた背部１３を有するコンタクトエレメント７を有している。したがって、加熱手段６は、泥や水等からも保護されている。
【００３６】
図３に示したように、加熱手段６は、中央部分８と２つの側方部分９とを有しており、中央部分８は２つの側方部分９の間に配置されている。加熱手段６の断面図はほぼ長方形であり、加熱手段６は殆どブロック形状である。したがって、加熱手段６の中央部分８が、放射エレメント４に熱を伝達するために放射エレメント４に接触している。
【００３７】
加熱手段６の表面には、加熱手段６と放射エレメント４との間に位置する絶縁層１１が配置されている。絶縁層は付加的に、コンタクトエレメント７を管に対して電気的に絶縁している。絶縁層１１は、コンタクトエレメント７のオーバーモールドされた背部１３に位置している。Ｃ字形のコンタクトエレメント７の背部には、コンタクトエレメント７を支持する付加的な絶縁材料１３が、オーバーモールドされた材料として設けられている。コンタクトエレメント７は、加熱手段６の側方部分９で加熱手段に接触している。
【００３８】
換言すると、放射エレメント４は加熱手段６に中央部分８で接触しており、コンタクトエレメント７は加熱手段６に側方部分９で接触している。したがって、加熱手段６の熱的接触部と電気的接触部とは互いに空間的に分離されている。
【００３９】
図２および図３に示したように、加熱手段６は、２つの長辺側の面１４と２つの短辺側の面１５とを有する長方形の横断面を有しており、中央部分８は長辺側の面１４の中央領域に配置されていて、側方部分９は、長辺側の面１４の側方領域に、かつ／または短辺側の面１５に配置されている。したがって、熱的接触部は、加熱手段６のより中央の領域に設けられていて、電気的接触部は、加熱手段６の側方領域に配置されている。
【００４０】
１つの実施態様によると、側方部分９は、短辺側の面１５にのみ配置されている。これにより、熱的接触部と電気的接触部とを空間的に明確に分離することができる。
【００４１】
加熱手段６に電気的に接触するために、コンタクトエレメント７は、加熱手段６に弾性的に接触する金属エレメント１６を含んでいる。したがってコンタクトエレメント７は、図４および図５に示したように、ばねとして機能する、またはばねエレメントを有している。
【００４２】
図２または図３に示したように、コンタクトエレメント７は、長辺側の面１４の側方領域に、かつ／または短辺側の面１５に配置された側方部分で加熱手段６に接触するためのＣ字形の、またはブロック形の、たまは舌片形の金属エレメント１６を含んでいる。金属エレメント１６と加熱手段６との間は、溶接接続または接着接続も可能である。
【００４３】
コンタクトエレメント７を支持するために、コンタクトエレメントの背部には、オーバーモールドされたプラスチック材料が設けられている。これにより、加熱手段に対して作用するばね力が支持される。
【００４４】
絶縁層１１は好適にはプラスチック材料またはセラミック材料から成っている。
【００４５】
実施態様の別の態様によれば、コンタクトエレメント７は加熱手段６に接着されてもよい。
【００４６】
本発明を図面につき説明したが、当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく様々な改良および変更を行うことができるのは明らかであろう。
【００４７】
絶縁層１１に関しては、絶縁層は、プラスチック材料、またはセラミック材料、または高い熱伝導率および良好な誘電特性を備えるその他の材料から形成されてもよい。
【００４８】
これに関して高い熱伝導率とは、熱伝導率が、１Ｗ／ｍＫの範囲である、またはそれ以上の例えば２０Ｗ／ｍＫまで、または２００Ｗ／ｍＫまで、またはそれ以上であることを意味する。厚さが０．５ｍｍを超える層を有する場合、熱伝導率は好適には２０Ｗ／ｍＫ以上、または２０Ｗ／ｍＫ〜２００Ｗ／ｍＫ、またはそれ以上である。厚さが０．５ｍｍ以下の層を有する場合、熱伝導率は好適には１Ｗ／ｍＫ以上、または１Ｗ／ｍＫ〜２０Ｗ／ｍＫ、またはそれ以上である。
【００４９】
これに関して、良好な誘電特性を有する材料とは、６００またはそれ以上のＣＴＩ値（比較トラッキング指数）を有する材料を意味する。
【符号の説明】
【００５０】
１  電気ヒータ
２  ヒータコア
３  加熱素子
４  放射エレメント
５  空気流
６  加熱手段
７  コンタクトエレメント
８  中央部分
９  側方部分
１０  管
１１  絶縁層
１２  側方面
１３  絶縁材料／オーバーモールドされた背部
１４  長辺側の面
１５  短辺側の面
１６  金属エレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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2018193058.tif 000009
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