(57)【要約】【課題】加熱要素とプリント基板との間の改良された結合を可能にする電気加熱装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの加熱要素（９）と少なくとも１つのプリント基板（２）とを備えた自動車用電気加熱装置において、前記プリント基板（２）が前記加熱要素（９）とエネルギー源との間に電気的結合を確立するための少なくとも１つの接触領域（３）を有し、前記加熱要素（９）が複数のＰＴＣ加熱要素（６）を有し、これらのＰＴＣ加熱要素が接点要素（４）によって互いに導電的に結合されており、前記加熱要素（９）の前記接点要素（４）が前記接触領域（３）に対して離間して配置されており、前記接点要素（４）と前記接触領域（３）との間における導電性の結合が複数の単一導体（７、８）を介して行われている。【選択図】図１
2015204290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの加熱要素（９）と少なくとも１つのプリント基板（２）とを備えた自動車用電気加熱装置であって、前記プリント基板（２）が前記加熱要素（９）とエネルギー源との間に電気的結合を確立するための少なくとも１つの接触領域（３）を有していて、前記加熱要素（９）が複数のＰＴＣ加熱要素（６）を有し、これらのＰＴＣ加熱要素が接点要素（４）によって互いに導電的に結合されている電気加熱装置において、
前記加熱要素（９）の前記接点要素（４）が前記接触領域（３）に対して離間して配置されており、前記接点要素（４）と前記接触領域（３）との間における導電性の結合が複数の単一導体（７、８）を介して行われていることを特徴とする電気加熱装置（１）。
【請求項２】
前記単一導体（７）がワイヤ（７）によって形成されていて、これらのワイヤが互いに離間された状態で前記接点要素（４）を前記接触領域（３）に導電的に結合することを特徴とする、請求項１に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項３】
前記単一導体（８）が帯状要素（８）によって形成されていて、これらの帯状要素が互いに離間された状態で前記接点要素（４）を前記接触領域（３）に導電的に結合することを特徴とする、請求項１に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項４】
前記単一導体（７、８）がアルミニウムで形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項５】
前記単一導体（７、８）が複数層状に配置されていて、互いに並べて配置された前記単一導体（７、８）も互いに上下に重ねて配置された前記単一導体（７、８）も、互いに対して離間して配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項６】
前記接点要素（４）と前記接触領域（３）とが互いに対して離間して配置されていて、前記接点要素（４）と前記接触領域（３）との間の距離が前記単一導体（７、８）によって克服されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項７】
前記単一導体（７、８）が前記接触領域（３）および／または前記接点要素（４）にろう接および／または接着および／または締着および／または螺着されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項８】
前記導電性の結合を実現するために異なる材料厚さの単一導体（７、８）が用いられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項９】
共通の層にそれぞれ互いに並べて配置された各単一導体（７、８）が、同じ材料厚さの単一導体（７、８）で構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気加熱装置（１）。
【請求項１０】
前記単一導体（７、８）がスペーサ要素によって互いに対して離間されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気加熱装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの加熱要素と少なくとも１つのプリント基板とを備えた自動車用電気加熱装置であって、前記プリント基板が前記加熱要素とエネルギー源との間に電気的結合を確立するための少なくとも１つの接触領域を有していて、前記加熱要素が複数のＰＴＣ加熱要素を有し、これらのＰＴＣ加熱要素が接点要素によって互いに導電的に結合されている電気加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気加熱装置は通例少なくとも１つの加熱要素を有し、この加熱要素を電圧の印加によって昇温させることができる。熱はフィンまたはその他の熱伝導性要素によってヒートシンクへ伝えることができる。従って、前記ヒートシンクは前記加熱要素によって昇温させることができる。前記電気加熱装置はさらに通例調整装置を有し、この調整装置によって前記電圧を調整することが可能である。
【０００３】
従来技術において公知である電気加熱装置は、前記加熱要素を前記調整装置および／または電圧源に結合する結合機構を有することが多い。この場合、前記結合機構は、例えば雄型結合部材と雌型結合部材とによって形成しておくことができ、これらの結合部材は互いに嵌め合わせて結合させることができる。前記結合部材を結合する際、機械的な妨害作用が発生し、これらの妨害作用は前記電気加熱装置に影響を及ぼす。これが特に生じるのは、前記結合が行われる間、あるいは前記結合が解かれる際である。これにより、前記電気加熱装置が損傷する恐れがある。特に、前記各加熱要素が共通の導線を介して前記調整装置および／または前記電圧源に結合されている場合、１つの加熱要素を取り付けること、または取り外すことによって、不可避的にその他の加熱要素に機械的負荷が加わり、これにより損傷が生じる可能性がある。
【０００４】
さらにまた、前記結合機構は腐食および湿気にさらされる可能性がある。その理由として、前記結合機構の十分な密封性を実現するためには非常に大きなコストを伴うということが挙げられる。
【０００５】
この場合、湿気の侵入により腐食が発生する恐れがあり、従ってまた、前記電気加熱装置の機能不良や機能停止に繋がる可能性がある。さらに、特に電気加熱装置を自動車で利用する場合には震動や機械的な妨害作用が予想され、これらも前記結合機構の耐久性に悪影響を及ぼす。その際、前記電気加熱装置は、通常、内燃機関に加えて電気的な熱出力を提供するために用いられる。また、電気駆動式の自動車では、前記電気加熱装置は必要とされる熱出力全体を生成することも可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の課題は、前記加熱要素と前記プリント基板との間の改良された結合を可能にする電気加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記電気加熱装置に関する上記課題は、請求項１の特徴を備えた電気加熱装置によって解決される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施形態においては、少なくとも１つの加熱要素と少なくとも１つのプリント基板とを備えた自動車用電気加熱装置において、前記プリント基板が前記加熱要素とエネルギー源との間に電気的結合を確立するための少なくとも１つの接触領域を有していて、前記加熱要素が複数のＰＴＣ加熱要素を有し、これらのＰＴＣ加熱要素が接点要素によって互いに導電的に結合されていて、前記加熱要素の前記接点要素が前記接触領域に対して離間して配置されており、前記接点要素と前記接触領域との間における導電性の結合が複数の単一導体を介して行われている。
【０００９】
前記単一導体は、前記加熱要素を前記プリント基板に対して離間して配置することを可能にする。これにより、前記加熱要素を前記プリント基板から機械的に分離することができる。従って、前記単一導体の構成に応じて、前記加熱要素と前記プリント基板との間に何らかの可動性が保証されており、これによって、前記加熱要素に対する力の作用により生じる前記プリント基板に対する力の作用をなくすこと、またはただ僅かにすることが実現される。これにより、前記プリント基板と前記電気的結合部とに対する負荷が取り除かれる。
【００１０】
また、有利であるのは、前記単一導体がワイヤによって形成されていて、これらのワイヤが互いに離間された状態で前記接点要素を前記接触領域に導電的に結合する場合である。
【００１１】
ワイヤは、前記加熱要素と前記プリント基板との間における大きな相対的移動を可能にするので、特に有利である。また、ワイヤは多様な形態において入手可能であり、かつ低コストで調達することができる。さらに、２つの構成要素をワイヤで結合することは多様な用途において知られている。従って、耐久性を有する結合を容易に実現することが可能である。
【００１２】
さらにまた、有利であり得るのは、前記単一導体が帯状要素によって形成されていて、これらの帯状要素が互い離間された状態で前記接点要素を前記接触領域に導電的に結合する場合である。
【００１３】
帯状要素、例えばフラットケーブルは、従来の丸形ケーブルやワイヤよりも線路断面が大きいので有利である。これにより、より大きな電力を伝送することが可能となる。帯状要素がさらに有する利点は、前記帯状要素の幅広側面に対して横向きである相対的移動の方が、前記帯状要素の幅狭側面に対して横向きである相対的移動よりも容易であることである。従って、帯状要素を用いることによって異方性を生じさせることができ、前記プリント基板に対する前記加熱要素の相対的移動に関して、前記帯状要素の向きにより定められた方向への移動の方が、それぞれ他方の方向への移動よりも少ない抵抗で行える。
【００１４】
さらにまた、帯状に形成された線路要素が供する利点は、より良好な放熱を可能にすることである。前記帯状要素は同等の丸形導体よりも表面積が大きい。より大きなこの表面積によって、前記加熱要素および／またはパワーエレクトロニクス装置に生じる熱をより良好に放散することが可能となる。
【００１５】
また、好都合であり得るのは、前記単一導体がアルミニウムで形成されている場合である。アルミニウムは非常に良好な電気伝導特性を示す。さらに、しばしば前記接触領域も同様にアルミニウムで形成されているので、あるいはまた前記接触領域にアルミニウムコーティングが施されているので、アルミニウムは特に有利である。また、前記各ＰＴＣ加熱要素の電気的接触のために用いられる前記接点要素も通例アルミニウムで形成されている。このことにより、特に、ろう接法および／または接着法を用いる場合における前記単一導体の結合が容易になる。あるいは、例えば無電解ニッケル／浸漬金法（英語：ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  ｎｉｃｋｅｌ  ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｇｏｌｄ  ＥＮＩＧ）によって、前記接触領域に金をコーティングしておくことも可能である。
【００１６】
代替的な一実施態様では、前記単一導体を特にまた電気伝導度が高い他の材料で形成しておくことも可能である。中でも特に銅を前記単一導体の材料として用いることができる。
【００１７】
さらにまた、特に有利であり得るのは、前記単一導体が複数層状に配置されていて、互いに並べて配置された前記単一導体も互いに上下に重ねて配置された前記単一導体も、互いに対して離間して配置されている場合である。前記単一導体を互いに対して離間することによって、前記プリント基板に対する前記加熱要素の相対的移動が前記単一導体を互いに当接配置した場合に生じる直接的な妨害を受けることがなくなるので、前記相対的移動の自由度を高めることが可能となる。さらに、前記各単一導体の極性に基づいて、短絡が防止される。
【００１８】
好ましい一実施形態においては、前記接点要素と前記接触領域とが互いに対して離間して配置されていて、前記接点要素と前記接触領域との間の距離が前記単一導体によって克服されていることを特徴とする。前記プリント基板に対して前記加熱要素を離間することは、前記プリント基板から前記加熱要素を機械的に分離しようとする際に特に有利である。このことにより、有利には、前記電気加熱装置の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
また、好ましいのは、前記単一導体が前記接触領域および／または前記接点要素にろう接および／または接着および／または締着および／または螺着されている場合である。ろう接法として、特に好ましくは超音波ろう接法を用いることができる。
【００２０】
本発明の特に好適な実施態様では、さらに、前記導電性の結合を実現するために異なる材料厚さの単一導体が用いられている。異なる材料厚さの単一導体を用いることによって、前記加熱要素と前記プリント基板との間の相対的移動に有利な作用を与えることができる。
【００２１】
本発明の代替的な一実施態様では、共通の層にそれぞれ互いに並べて配置された各単一導体を同じ材料厚さの単一導体で構成しておくことができる。
【００２２】
さらにまた好適であるのは、前記単一導体がスペーサ要素によって互いに対して離間されている場合である。スペーサ要素によって、特に、前記各単一導体が互いに当接することを防止できる。前記当接が生じると、前記単一導体の極性に応じて短絡が発生する可能性がある。また、前記単一導体が互いに当接することによって摩擦作用が生じる恐れがあり、この摩擦作用は、加熱要素と前記プリント基板との間における相対的移動の可能性を減殺する。
【００２３】
本発明の有利な別の実施態様については、従属請求項および以下の図説において説明されている。
【００２４】
以下において、本発明について実施例を用いて図面を参照しながら詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電気加熱装置を示す斜視図であり、加熱要素がそれぞれ複数のケーブルを介してプリント基板のそれぞれ１つの接触領域に結合されている。
【図２】電気加熱装置を示す斜視図であり、加熱要素がそれぞれ１つの帯状の単一導体を介してプリント基板のそれぞれ１つの接触領域に結合されている。
【図３】プリント基板の接触領域を示す平面図であり、加熱要素がそれぞれ、ワイヤにより形成されている複数の単一導体を用いてそれぞれ１つの接触領域に結合されている。
【図４】図３に係る平面図であり、加熱要素がそれぞれ複数の帯状の単一導体を用いて接触領域に結合されている。
【図５】加熱要素と接触領域との間の結合部を示す側面図であり、帯状の単一導体が複数の層状に互いに上下に重ねて配置されている。
【実施例】
【００２６】
図１は電気加熱装置１を示す斜視図である。前記電気加熱装置は実質的にプリント基板２から成り、このプリント基板に複数の加熱要素９が接続されている。図１の例では、前記プリント基板２には２つの加熱要素９が結合されている。
【００２７】
前記加熱要素９は実質的に複数のＰＴＣ加熱要素６から成り、これらのＰＴＣ加熱要素はフレームまたは案内機構に沿って配置されている。さらに、前記加熱要素９は複数のフィン５を有し、これらのフィンは熱放射あるいは熱伝達のために用いられる。
【００２８】
前記ＰＴＣ加熱要素６は１つの接点要素４または複数の接点要素４を介して電気的に接触可能である。これらの接点要素４は例えば薄い帯状要素によって形成しておくことができ、これらの接点要素に前記ＰＴＣ加熱要素６が導電的に結合されている。その際、ＰＴＣ加熱要素６は、好ましくは２つの接点要素４に結合されていて、前記接点要素４の１つが電圧源の正極に導電的に結合されており、もう一方の接点要素４が電圧源の負極に導電的に結合されている。代替的な実施態様ではまた、前記ＰＴＣ加熱要素を１つの極性の１つの接点要素にのみ結合させておき、一方、それぞれもう一方の極性に対する前記導電性の結合を代替的な導体構造によって実現しておくことも可能である。前記代替的な導体構造は例えば前記フィン５によって形成しておくことができる。
【００２９】
図１の例では、前記接点要素４は角度を付けて曲げ加工されたレールであり、このレールの一方の側に前記フィン５が結合されており、かつ観察者から遠い側である反対側に前記ＰＴＣ加熱要素６が結合されている。さらに、前記接点要素４は角度を付けて曲げ加工された領域を有し、この領域は前記プリント基板２の接触領域３に導電的に結合することができる。
【００３０】
前記プリント基板２は複数の接触領域３を有する。これらの接触領域は、前記プリント基板２上の導電路を介して、図示されていないエネルギー源に結合されている。前記導電路も図１には示されていない。
【００３１】
それぞれ１つの接触領域３とそれぞれ１つの接点要素４との間における導電性の結合は、本発明に係る図１の実施例では、複数の単一導体７を配置することによって実現されており、これらの単一導体はそれぞれ前記接点要素４の１つと前記接触領域３の１つとに結合されている。
【００３２】
図１の実施例では、前記単一導体７は細いワイヤによって形成されており、これらのワイヤは前記接触領域３あるいは前記接点要素４に例えばろう接、接着、締着または螺着されている。特に有利であるのは、超音波ろう接法によって行われる結合である。前記単一導体７は互いに対して離間して配置されている。前記接点要素４の各々は、複数の単一導体７を介してそれぞれ１つの接触領域３に結合されている。
【００３３】
これにより、特に前記接点要素４を前記接触領域３あるいは前記プリント基板２から離間して配置することが実現可能となる。前記単一導体７は全く絶縁なしに実施しておくことも可能であり、あるいはまた、前記接点要素４を含む接点領域の外部、あるいは前記接触領域３の外部に絶縁部を有することで、周囲の構造体との短絡を避けることも可能である。
【００３４】
図２は電気加熱装置１の代替的な一実施形態を示す。図２の実施形態の基本的な構造は図１の場合と同様である。従って、符号も同じように用いられている。図２では、図１とは異なり、前記単一導体８が細いワイヤ７ではなく、帯状の導体セグメントによって形成されており、これらの導体セグメントはそれぞれ１つの接触領域３および１つの接点要素４に結合されている。
【００３５】
図２の実施例では、それぞれ１つの単一導体８が各接点要素４に配置されている。また別の実施態様では、複数の単一導体をそれぞれ１つの接点要素と１つの接触領域との間に備えておくことも可能である。帯状要素として実施されている前記単一導体８は特により高い安定性を示し、従って、電線路に加えて、前記プリント基板２と前記加熱要素９との間に安定化のための作用部を設ける必要がなくなる。
【００３６】
図３は図１に係る実施形態を示す詳細図である。５つの加熱要素９が互いに並べて配置されており、これらの加熱要素はそれぞれ複数のフィン５を有し、さらに、図示されていない複数のＰＴＣ加熱要素６を有する。前記接点要素４を介して前記ＰＴＣ加熱要素６に電圧が供給される。前記接点要素４の各々と上方に位置する接触領域３との間には、それぞれ複数の単一導体７が互いに対して平行に延設されており、これにより導電性の結合が確立される。前記単一導体７は特にワイヤ状であり、好ましくは、円形または矩形の断面を有するワイヤ部材によって形成されている。この場合、前記各単一導体７は特に互いに対して離間して配置されており、弧状に成形されている。
【００３７】
前記接点要素４は前記接触領域３に直接隣接して配置されているが、それら自体がそれぞれ前記接触領域３に導電性の接触または物理的な接触をしているわけではない。前記導電性の結合は全て前記単一導体７によって行われる。
【００３８】
図４は、図３の実施例に係る電気加熱装置１を示す平面図である。図４では、図３とは異なり、帯状の材料部分が単一導体８として用いられている。前記接点要素４はそれぞれ、互いに平行に並べて配置された帯状の３つの単一導体８を介して前記各接触領域３に結合されている。下部に示された前記加熱要素９の構造は図３の場合と同じである。
【００３９】
図５は、図４の電気加熱装置を示す斜視図である。図５から特に見て取れることは、前記単一導体８が複数の層状に配置されていることである。すなわち、より短い単一導体８が下部領域に示されており、これらの単一導体は前記接触領域３を前記それぞれの接点要素４に結合する。その上方には、より長い単一導体８から成る第２の層が配置されており、これらの単一導体は弧状に成形されていて、前記接触領域３と前記接点要素４とのもう１つの結合を確立する。図５の実施例から見て取れるように、前記単一導体は前記接触領域３あるいは前記接点要素４に特にろう接されている。前記各単一導体８は互いに対して離間して配置されている。この離間的な配置は、１つの層において互いに並んで配置されている単一導体８に関しても、互いに相対して位置する前記各層に関しても当てはまる。前記下方の短い単一導体８は、前記上方の弧状の長い単一導体８に物理的には接触していない。
【００４０】
代替的な実施形態ではスペーサ要素を備えておくことが可能であり、これらのスペーサ要素は前記各単一導体を互いに対して離間させる。これらのスペーサ要素は、全ての単一導体がそれぞれただ１つの極性を有している限り、非導電的に実施しておくことも、導電的に実施しておくことも可能である。さらにまた代替的な実施形態では、エネルギー源の正極も負極も単一導体を介して前記接点要素に接続しておくこと、あるいは前記接点要素における前記各極に対応する端子に接続しておくことが可能である。このようにして、エネルギー源の正極および負極への前記加熱要素の結合を実現することができる。この場合、特に非導電性を有するスペーサ要素が用いられ、これにより、前記単一導体が互いに相対的移動をすることによる短絡を回避することができる。
【００４１】
さらに、代替的な実施形態では、前記プリント基板の前記接触領域において上面と下面の両方に単一導体を配置しておくことが可能であり、これらの単一導体も同様に前記接点要素の上面および下面に結合されている。
【００４２】
図１〜図５の実施例は特に典型例として示されており、発明の概念を明らかにすることを目的としている。特に、示されている単一導体の個数、前記単一導体の成形、ならびに前記各単一導体の材料の選定および前記各単一導体の形態に関して、図１〜図５の実施例は何らの制限を示すものでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１  電気加熱装置
２  プリント基板
３  接触領域
４  接点要素
５  フィン
６  ＰＴＣ加熱要素
７  単一導体、ワイヤ
８  単一導体、帯状要素
９  加熱要素
【図１】
2015204290.tif 000003
【図２】
2015204290.tif 000004
【図３】
2015204290.tif 000005
【図４】
2015204290.tif 000006
【図５】
2015204290.tif 000007