(57)【要約】本発明は，フレーム形状を有するヒータアセンブリに関するものである。【選択図】図１
2013519986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム形状としたヒータアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒータアセンブリであって，環状に形成されているヒータアセンブリ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヒータアセンブリであって，複数のモジュール（１１，１２，１３）を備え，該モジュールが前記ヒータアセンブリで囲まれた空き領域（７）の周りに配置され，該モジュール（１１，１２，１３）が少なくとも１つの加熱エレメント（１２）を備えるヒータアセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のヒータアセンブリであって，複数のモジュール（１１，１２，１３）が放熱エレメント（１１）を備え，１つ又は複数の加熱エレメント（１２）が２つの放熱エレメント（１１）の間に配置されているヒータアセンブリ。
【請求項５】
請求項４に記載のヒータアセンブリであって，少なくとも１つの加熱エレメント（１２）が，隣接する放熱エレメント（１１）と導電接続されるヒータアセンブリ。
【請求項６】
請求項３〜５の何れか一項に記載のヒータアセンブリであって，少なくとも１つの接触フレーム（５０，６０）を備え，該接触フレームが，少なくとも１つのモジュール（１１，１２，１３）と電気的に接触するヒータアセンブリ。
【請求項７】
請求項６に記載のヒータアセンブリであって，接触フレーム（５０，６０）が，空き領域（７）に対向又は背向するモジュール（１１，１２，１３）の側面に沿って延在するヒータアセンブリ。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のヒータアセンブリであって，接触フレーム（５０，６０）が，電気的に接続されないモジュール（１１，１２，１３）に隣接する領域に絶縁体を有するヒータアセンブリ。
【請求項９】
請求項３〜８の何れか一項に記載のヒータアセンブリであって，モジュール（１１，１２，１３）が，フレームの少なくとも一部に沿って相互にクランプされるヒータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項３〜９の何れか一項に記載のヒータアセンブリであって，複数のモジュール（１１，１２，１３）がばねエレメント（１３）を備え，該ばねエレメントが２つのモジュール（１１，１２）間でクランプされるヒータアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載のヒータアセンブリであって，フレーム形状のハウジング（２，３）を更に備えるヒータアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のヒータアセンブリであって，前記ハウジングが，空き領域（７）を囲む内面と，これに背向する外面と，前面及び後面とを備え，これらの面の少なくとも１つに凹部（２３，３３，４３）を有するヒータアセンブリ。
【請求項１３】
請求項４〜１２の何れか一項に記載のヒータアセンブリであって，放熱エレメント（１１）が，リブ（１７）又は蛇行状の折り込みを備え，或いは凹部を有するボディとして構成されるヒータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ヒータアセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒータアセンブリは，例えば工業用や家庭用のファンヒータにおいて，又は車内暖房用に使用される。ヒータアセンブリは，種々の断面形状の出口開口部に設けることができる。ヒータアセンブリとしては，加熱すべき空気等の媒体を流すことのできる出口開口部又は通路が，例えば円形，長方形又は正方形の断面形状を有するものが考えられる。ヒータアセンブリは，加熱すべき媒体の流れ断面内に配置される放熱部材を備え，媒体はその断面を通過する際に加熱される。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は，代替的な構成を有するヒータアセンブリとして，請求項１に記載したヒータアセンブリ，即ち，フレーム形状を有するヒータアセンブリを提案するものである。
【０００４】
フレーム形状を有するヒータアセンブリは，加熱用には設けられていない空き領域を囲むように形成されている。囲まれる空き領域の形状は，例えば，円形，楕円形又は多角形とすることができるが，これらに限定されるものではない。
【０００５】
フレーム形状を有するヒータアセンブリにおいて，媒体は，その流れ断面内で加熱される。加熱は，フレーム形状を有するヒータアセンブリにより，空き領域の縁部側で行われる。
【０００６】
好適には，ヒータアセンブリを環状とし，ヒータアセンブリにより囲まれる空き領域を実質的に円形又は楕円形断面とする。この場合，円形の出口開口部が設けられたヒータアセンブリが使用可能となる。その用途としては，ファンヒータが考えられる。
【０００７】
一実施形態では，ヒータアセンブリで囲まれる空き領域の周りに配置される複数のモジュールを備える。これらのモジュールは少なくとも１つの加熱エレメントを備える。この加熱エレメントは，例えば電圧の印加によって発熱させることができる。そのような加熱エレメントは，例えばＰＴＣ抵抗加熱エレメント及びＰＴＣサーミスタとして構成することができる。ＰＴＣは「正の温度係数」を表している。電圧の印加によってＰＴＣ抵抗加熱エレメントに電流が流れてエレメントが加熱され，これに伴って抵抗が増大することにより電流が制御される。この効果により，ＰＴＣ抵抗加熱エレメントは自己制御加熱エレメントとして作用させることができる。
【０００８】
有利な実施形態では，モジュールに放熱エレメントを設け，この場合には１つ又は複数の加熱エレメントを２つの放熱エレメントの間に配置する。
【０００９】
放熱エレメントは放熱射モジュールであり，隣接する加熱エレメント等の熱いモジュールからの熱移動によって加熱されて熱を放射する。好適には，放熱エレメントは加熱エレメントよりも大きな表面を有し，その表面を介して，加熱すべき媒体に熱を与える。放熱エレメントと加熱エレメントとを組み合わせることにより，最適なモジュールを備えるヒータアセンブリのモジュール構造が得られる。加熱エレメントは，例えばフレーク状のコンパクトな構成とすることができる。放熱エレメントは，放熱特性を最適化することができる。放熱エレメントは，一実施形態では空き領域と対向するリブを備える。他の実施形態では，リブを空き領域と背向させることができる。更に他の実施形態では蛇行状の折り込みを設け，これらはプレートを折り畳むことによって実現可能である。これらの実施形態により，ブロック状のコンパクトボディと対比して表面積を大幅に増加させることができる。通過する空気流は大きな表面積と接触し，そこで加熱される。放熱エレメントの他の実施形態ではリブの代わりに凹部を設け，その凹部を通して空気を流すことができる。熱放射に適したボディは，例えば多孔板で構成することができる。
【００１０】
加熱エレメントは放熱エレメントと導電接続させることができる。加熱エレメントのうちの少なくとも１つは，隣接する放熱エレメントと導電接続される。このような導電接続は，加熱エレメントを導電性材料で構成し，隣接する放熱エレメントと接触させることにより実現される。これにより，１つの加熱エレメントから隣接する放熱エレメントに電圧を供給し，放熱エレメントが介挿された複数の加熱エレメントを空間的には直列，そして電気的には並列に接続することが可能である。
【００１１】
有利には，少なくとも１つのモジュールと電気的に接触する少なくとも１つの接触フレームを設ける。その接触フレームを介して，電気的に接触するモジュールには電位が印加される。電気接触は，接触フレームと，電気接触させるべきモジュールとの間の接触によって生じる。好適には，更なる電位を印加するために更なる接触フレームを設ける。印加電圧はその電位差から生じる。
【００１２】
一実施形態では，接触フレームをモジュールの空き領域に対向する側面に沿って延在させる。他の実施形態では，接触フレームをモジュールの空き領域に背向する側面に沿って延在させる。例えば，第１接触フレームが空き領域に背向する側面に沿って延在し，第２接触フレームが空き領域に対向する側面に沿って延在する場合，接触フレームにモジュールの支持機能を持たせることができる。代替的に，両接触フレームを空き領域に対向する側面に沿って，又は空き領域に背向する側面に沿って延在させることが可能であり，後者の場合には空き領域内での放熱の影響を受けることがない。
【００１３】
好適には，接触フレームは，接触対象外のモジュールに隣接する領域に絶縁体を備える。換言すれば，接触対象のモジュールに隣接する領域には絶縁体が配置されていない。絶縁体は，想定外の電気接触を防ぐものである。
【００１４】
有利な実施形態では，モジュールをフレームの少なくとも一部に沿って相互にクランプし，所定の位置に適当な結合力をもって保持する。隣接するモジュールがクランプによって互いに接触し，加熱エレメントから放熱エレメントへの良好な熱伝達と，モジュール相互間の電気接続とを達成する。圧入特性を向上させるためにばねエレメントを設けることができる。そのばねエレメントは，他の２つのモジュールの間，好適には２つの放熱エレメントの間を適当な結合力をもってクランプする。好適には，放熱エレメントとばねエレメントは導電性を有する。一実施形態において，ばねエレメントは，曲げ加工を施したばね鋼で構成し，２つのモジュール間の位置決めに際してこれらに圧縮応力を作用させる。
【００１５】
一実施形態では，モジュールが配置されるフレーム形状のハウジングを設ける。相互にクランプされたモジュールを，好適にはハウジングの少なくとも１つの壁に対して押圧し，その押圧位置に固定する。円形ハウジングの場合には，モジュールを，例えばハウジングの外面に対して押圧する。
【００１６】
好適には，フレーム形状のハウジングは，空き領域に対向する内面と，空き領域に背向する外面と，内面に直交する前面及び後面とを備える。少なくとも１つの側面は凹部を備え，その凹部を通して，加熱すべき媒体をモジュールと接触させることができる。一実施形態では，ハウジングの内面は閉じられており，ハウジングは，熱を他の少なくとも１つの側面，例えば外面から放射する。他の実施形態では，内面及び外面が閉じられており，ハウジングは媒体を前面及び後面を通して軸方向に流すことができる。
【００１７】
以下，図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る環状ヒータアセンブリを示す斜視図である。
【図２】環状ヒータアセンブリの分解図である。
【図３】ヒータアセンブリのモジュールを示す斜視図である。
【図４】ヒータアセンブリにおけるリングヒータの一部を示す斜視図である。
【図５】ハウジングシェル内におけるリングヒータの一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は，自己制御機能を有する環状ヒータアセンブリの一実施形態を示すものである。このヒータアセンブリはリングヒータ１を備え，リングヒータ１はハウジング２，３内に環状に配置されている。そのリングによって囲まれた空き領域７は，加熱手段の位置決めには利用できない。
【００２０】
リングヒータ１は熱を放射し，その熱により空気等の媒体を，放熱エレメント１１が配置された流れ断面内で加熱することができる。リングヒータ１は，ハウジングシェル２とハウジングカバー５とを備える環状の同心ハウジング内に配置されている。リングヒータ１及びハウジング２，３は空き領域７の周りに延在しており，その空き領域内にはヒータアセンブリの部品が配置されていない。
【００２１】
ハウジング２，３は，空き領域に対向する内面と，空き領域に背向する外面と，内面及び外面にほぼ垂直な前面及び後面とを備えている。内面，外面及び後面は，ハウジングシェル２の一部である。ハウジングカバー３は前面として機能する。内面，前面及び後面には凹部３３，４３が設けられており，それらを通して熱を自由に放射することができる。ハウジング２，３はプラスチック製とすることができる。
【００２２】
図２は，図１に示すヒータアセンブリの分解斜視図である。
【００２３】
リングヒータ１は複数のモジュール１１，１２，１３を備えている。これらのモジュールは加熱エレメント１２を備え，その加熱エレメントは電圧印加により加熱される。加熱エレメント１２としてＰＴＣ抵抗加熱エレメントを適用することができ，これは本実施形態において，立方形のセラミックパネルとして構成されている。その材料としては，例えばチタン酸バリウムセラミックスが挙げられる。
【００２４】
更に放射体１１が設けられており，この放射体１１は熱を加熱エレメント１２から放散・放出するのに適している。放射体１１はリブ１７を備え，そのリブ１７によって熱が流れ方向に放出される。本実施形態において，放熱エレメントは，例えばアルミニウム等の金属で構成されている。
【００２５】
ばねエレメント１３は，その変形時に反力を発生させる。一実施形態において，ばねエレメント１３は予め曲げ加工が施されたばね鋼プレートとして構成される。
【００２６】
リングヒータ１は，互いに隣接して環状に配置された複数の放熱エレメント１１，加熱エレメント１２及びばねエレメント１３を備えている。
【００２７】
放熱エレメント１１は，円形リング全体に亘る空き領域７の周囲に配置されている。放熱エレメント１１の間には，加熱エレメント１２及びばねエレメント１３が配置されている。加熱エレメント１２は，常に２つの放熱エレメント１１の間に位置している。電気接続及び熱接触のため，放熱エレメント１１の間にばねエレメント１３が圧入されており，ばねエレメントも円周上に分散配置されている。好適には，２つの放熱エレメント１１の間に加熱エレメント１２又はばねエレメント１３を配置する。加熱エレメント１２及びばねエレメント１３は交互に配置する。
【００２８】
環状に配置されたモジュール１１，１２，１３の周りには，実質的に環状の第１接触フレーム５０と，実質的に環状の第２接触フレーム６０とが配置されている。接触フレーム５０，６０には，半径方向外向きの接触ラグ５１，６１によって電圧が印加される。接触ラグ５１，６１は，ハウジングシェル２を介して外側に向けられている。接触フレーム５０，６０は接触領域５２，６２を備え，これらの接触領域によりモジュールがそれぞれ接触フレーム５０，６０と電気的に交互に接続され，並列回路を可能にする。
【００２９】
リングヒータ１はハウジングシェル２内に位置している。ハウジングシェル２は，ハウジングの後面を形成する底部２２と，内面及び外面とを備える。ハウジングの内面は，モジュール１１，１２，１３をその中に配置できるように構成されている。ハウジングシェル２の内面のウェブ２１によって送風機が構成され，この送風機はモジュール１１，１２，１３を含むことができる。
【００３０】
モジュール１１，１２，１３はハウジングシェル２に固定され，相互に環状にクランプされている。その圧入結合によって隣接するモジュール１１，１２，１３が接触して熱的な直列接続，即ち熱源としての加熱エレメント１２が間に介挿された放熱エレメント１１の熱的な直列接続が周方向に沿って構成される。ハウジングシェル２は，相互にクランプされたモジュール１１，１２，１３の半径方向変位を防止する。
【００３１】
ハウジングカバー３は，モジュール１１，１２をハウジングシェル２内に配置した後に，ハウジングシェル２上に固定される。ハウジングカバー３はモジュール１０，１１，１２の抜け落ちを防止し，ハウジングシェル２の後面２２と同様，内面に凹部２３，３３，４３が設けられている。凹部２３，３３，４３により，加熱すべき媒体を，放熱エレメント１１のリブ１７を通して直接流すことができる。これにより熱的特性が向上する。
【００３２】
図３は，モジュール１１，１２，１３の詳細を示している。放熱エレメント１１は一方の面に溝が設けられた長方形のアルミブロックであり，その溝は，本実施形態では空き領域７に対向している。放熱エレメントに亘って形成されるリブ１７により，熱が隣接する加熱モジュール１２から放射される。放熱エレメント１１の一方の面には，２つのウェブ１５が設けられている。反対側の面１６は平坦である。組み付けの際，隣接する放熱エレメント１１は，ウェブ１５を設けた面が互いに対向して凹部を構成し，その中にばねエレメント１３を設置できるように配置される。ウェブ１１により組み立てが簡素化され，ばねエレメント１３の滑りが防止される。加熱エレメント１２には隣接する放熱エレメント１１の平坦面１６が対向しており，良好な熱伝達特性を有する最大限の接触を形成可能としている。
【００３３】
図４は，ヒータアセンブリにおけるリングヒータの断面を示し，上述したモジュール１１，１２，１３の配置，即ち，放熱エレメント１１，加熱エレメント１２，放熱エレメント１１，及びばねエレメント１３の繰り返し配列を明示するものである。
【００３４】
モジュール１１，１２，１３は相互に導電接続されており，その導電接続は，モジュール１１，１２，１３間の圧入結合で生じる接触によって実現される。電源電圧は，第１及び第２接触フレーム５０，６０を介して供給される。本実施形態では，リング片として構成された接触フレーム５０，６０が，モジュール１１，１２，１３のリング内面に背向する面に沿って延びている。
【００３５】
電気的な接触は，放熱エレメント１１の一部と接触フレーム５０，６０との間のみに存在する。電気的接触は，接触フレーム５０，６０の放熱エレメント１１との相互接触によって生じる。本実施形態では，３つの放熱エレメント１１おきに接触させる。即ち，第１接触フレーム５０が接触する放熱エレメント１１は，第２接触フレーム６０が接触する放熱エレメント１１に対して，２つの放熱エレメント１１おきにオフセットしている。
【００３６】
本実施形態において，接触フレーム５０，６０は，全ての放熱エレメント１１の外面に接触するのではなく，電気接触すべき放熱エレメント１１のみと接触する。これは，接触フレーム５０，６０の直径を，環状に配置されたモジュール１１，１２，１３の直径よりも大きくすることにより実現される。即ち，接触フレーム５０，６０は，モジュールと電気接触する領域のみに，半径方向内側に湾曲させた接触領域５２，６２を備え，これにより放熱エレメント１１に電気的に接触させる。接触領域の形状は階段状，尖頭状，円弧状又はその他の形状とすることができる。他の実施形態（図示せず）では，電気接触のために半径方向内向きの突起が設けられている。接触領域５２，６２は，ばね作用により放熱エレメント１１が十分な電気接触を達成するように構成されている。
【００３７】
好適には，接触フレーム５０，６０に，内側に湾曲させた接触領域５２，６２を除き，電気絶縁体が設けられている。その電気絶縁体は，接触フレーム５０，６０の周囲又は内面のみに取り付けられている。絶縁体はプラスチックで構成してもよい。接触フレーム５０，６０はハウジングシェル２内に導かれ，又はハウジングシェル２内に強固に固定される。一実施形態では，接触フレーム５０，６０は，接触領域５２，６２を除き，ハウジングシェル２に鋳込み成形又は射出成形される。
【００３８】
ヒータアセンブリは，ＰＴＣ抵抗加熱エレメントを使用することにより自己制御される。ＰＴＣ抵抗加熱エレメントは，電気的に必要とされる並列回路を接触フレーム５０，６０により実現する。第１接触フレーム５０と電気接触する放熱エレメント１１は，所定電位にある。第２接触フレーム６０と電気接触する放熱エレメント１１は，異なる電位にある。これにより，リングヒータ１のうち，第１及び第２接触フレーム５０，６０と電気接触する放熱エレメント１１の間に延在する部分が並列回路となる。その並列回路により，加熱に必要とされる電源電圧を加熱エレメント１２に印加することができる。
【００３９】
図５は，ハウジングシェル２に配置されたリングヒータ１の詳細を示している。
【００４０】
ハウジングシェル２の内面のウェブ状の構造２１により，モジュール１１，１２，１３の確実な位置決めが可能である。放熱エレメント１１及び加熱エレメント１２のために受入れ領域が設けられている。ばねエレメント１３は，２つの隣接する放熱エレメント１１の間の凹部に配置されている。ばねエレメントのばね作用により，隣接するモジュールに力が作用する。リングヒータ１上に配置された複数のばねエレメント１３によって圧入係合が生じる。リングヒータ１をハウジングシェル２に取り付けることにより，放熱エレメント１１と加熱エレメント１２との間のばねエレメント１３によって圧入係合が実現され，圧入係合によって隣接するモジュール１１，１２，１３が相互にクランプされ，モジュール１１，１２，１３が相互に接触して熱的及び電気的な接続が生じる。ハウジングシェル２は，相互にクランプされたモジュール１１，１２，１３の半径方向外向き変位を防止する。
【００４１】
締結装置を更に設け，これによりハウジングシェル２を閉じるためのハウジングカバー３を，ハウジングシェル２に固定することができる。これは，例えばハウジングカバー３の穴内に非確動及び／又は確動的に配置される突起２４によって実現することができる。また，スナップ接続も考えられる。
【００４２】
上述した実施形態の各特徴は，組み合わせることが可能であることに留意されたい。
【符号の説明】
【００４３】
１                リングヒータ
２                ハウジングシェル
３                ハウジングカバー
７                空き領域 
１１              放熱エレメント 
１２              加熱エレメント
１３              ばねエレメント
１５              ウェブ
１６              平坦面
１７              リブ
５０，６０        接触フレーム
５１，６１        接触ラグ
５２，６２        接触領域
２１              ウェブ
２２              ハウジング後面
２３，３３，４３  凹部
２４              突起
【図１】
2013519986.tif 000003
【図２】
2013519986.tif 000004
【図３】
2013519986.tif 000005
【図４】
2013519986.tif 000006
【図５】
2013519986.tif 000007
【国際調査報告】
2013519986.tif 000008
2013519986.tif 000009
2013519986.tif 000010
2013519986.tif 000011
2013519986.tif 000012
2013519986.tif 000013