(57)【要約】  本発明は、自動車両のためのものであることが好ましい、少なくとも一つの流体収納容器（１６）と、導電性重合体構造（１２）を有する少なくとも一つの加熱導体（１０）とを備える、流体収納容器（１６）に収納された流体、詳細には水を加熱するための電気流体ヒータ、詳細には温水器に関する。
2020520846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車両のためのものであることが好ましい、少なくとも一つの流体収納容器（１６）と、導電性重合体構造（１２）を有する少なくとも一つの加熱導体（１０）とを備える、前記流体収納容器（１６）に収納された流体、詳細には水を加熱するための電気流体ヒータ、詳細には温水器。
【請求項２】
前記加熱導体（１０）が加熱ケーブルである
ことを特徴とする
請求項１に記載の流体ヒータ、詳細には温水器。
【請求項３】
前記加熱導体（１０）が蛇行方式で配置される
ことを特徴とする
請求項１又は２に記載の流体ヒータ、詳細には温水器。
【請求項４】
前記加熱導体が前記流体収納容器（１６）内に配置される
ことを特徴とする
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体ヒータ、詳細には温水器。
【請求項５】
前記重合体構造（１２）が重合体成分及び炭素成分を含み、
前記炭素成分は、粒子形態で存在し、及び／若しくは炭素バックボーンとして存在することが好ましく、並びに／又は
前記炭素成分は、カーボン・ブラック及び／若しくは黒鉛及び／若しくはグラフェン及び／若しくは炭素繊維及び／若しくは炭素ナノチューブの形態で存在することが好ましい
ことを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流体ヒータ、詳細には温水器。
【請求項６】
前記重合体成分が電気絶縁重合体成分の形態で具体化され、及び／又はエチレン・アセテート若しくはエチレン・アセテート共重合体、及び／又はエチレン・アクリラート若しくはエチレン・アクリラート共重合体に基づく第１の重合体副成分、並びに／或いは
ポリオレフィン、詳細にはポリエチレン及び／若しくはポリプロピレン、及び／又はポリエステル及び／又はポリアミド及び／又はフッ素重合体に基づく第２の重合体副成分を含む
ことを特徴とする
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流体ヒータ、詳細には温水器。
【請求項７】
前記重合体構造（１１）がＰＴＣサーミスタである
ことを特徴とする
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の流体ヒータ、詳細には温水器。
【請求項８】
自動車両内であることが好ましく、自動車両インテリアのためのものであることがより好ましい、流体、詳細には水を加熱するための、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の流体ヒータ、詳細には温水器の使用。
【請求項９】
自動車両内であることが好ましく、自動車両インテリアのためのものであることがより好ましい、流体収納容器に収納された流体、詳細には水を加熱するための導電性重合体構造を有する加熱導体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車両のためのものであることが好ましい電気流体ヒータ、詳細には温水器に関する。
【発明の概要】
【０００２】
電気温水器（詳細には移動用途に使用される電気温水器）は、通常、熱出力の自己調整を可能にする比較的高い温度依存電気抵抗を有するセラミック発熱体に基づいている。これらの抵抗体は、通常、ＰＴＣ素子である（ＰＴＣとは、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（正温度係数）の略語である）。ＰＴＣ素子は、ＰＴＣサーミスタ、即ち正温度係数を有する温度依存抵抗体を備え、これは、高温におけるよりも低温でより良好に電流を導く。一般には熱交換器領域に接続されるいわゆるワイヤ・ヒータに基づく電気温水器も同じく知られている。
【０００３】
セラミックＰＴＣ素子を有する従来の温水器の場合、熱交換器の製造が複雑であり、また、セラミック素子の組込みが複雑であるため、その製造が比較的複雑である。セラミック素子の分類は、通常、製造公差のために必要である。発熱体／熱交換器複合アセンブリにおける出力密度は、局所発熱のため、比較的不十分である。ＰＴＣ材料の厚さのため（或いはセラミックからの限られた熱散逸のため）、最大加熱力が限られている。高電圧電位を有する構成要素の微小幾何空間は短絡の危険を伴う。一方、上で言及したワイヤ・ヒータの場合、ＰＴＣ効果は存在せず、したがって自己調整も不可能であるが、それは対応する安全性の問題に関連付けられる。
【０００４】
したがって本発明の目的は、流体（水）の効果的な加熱を可能にする流体ヒータ、詳細には温水器を提案することである。詳細には、その意図は、比較的小さい構造空間で高い出力密度を可能にすることである。
【０００５】
この目的は、詳細には、請求項１に記載の温水器であることが好ましい電気流体ヒータによって達成される。
【０００６】
詳細には、この目的は、車両のためのものであることが好ましく、自動車両（乗用車又はトラックなど）のためのものであることがより好ましい、少なくとも一つの流体収納容器と、導電性重合体構造を有する少なくとも一つの加熱導体とを備える、流体収納容器に収納された流体、詳細には水を加熱するための電気流体ヒータ、詳細には温水器によって達成される。
【０００７】
本発明の中心概念は、電気流体ヒータ（詳細には温水器）を提案することであり、流体収納容器（水容器）が提供され、また、容器に収納された流体（又は容器に収納された水）が導電性重合体構造によって加熱される。流体容器中に吸収された熱は、次に、詳細には冷却流体回路によって他の構成要素（詳細には自動車両内の）が利用することができる。総合的に、有効な発熱及び有効な（直接）熱伝達を可能にすることができる。総合的に、安全で、且つ、有効な加熱が可能になる。占有される構造空間を比較的コンパクトにすることができる。
【０００８】
流体収納容器は、ハウジング並びに（少なくとも一つの）流体入口及び（少なくとも一つの）流体出口を備えることが好ましい。流体容器は、少なくとも二つの互いに直角の方向に８ｃｍ以上又は１２ｃｍ以上の（最大）範囲を有することができる。流体収納容器は、（少なくとも実質的に）多面体又は円筒（詳細には円柱）であってもよい。入口開口及び／又は出口開口の面積は、開口が提供される流体収納容器の壁面積より著しく小さいことが好ましい（例えば少なくとも２分の１、又は少なくとも３分の１）。
【０００９】
一具体的実施形態では、加熱導体は加熱ケーブル（詳細には重合体ＰＴＣケーブル）である。加熱ケーブルは、少なくとも一つの電気接続（例えば金属製であることが好ましい、詳細には内部の、一対の電気接続導体）を備えることができる。重合体構造は、接続要素を隣接させる（詳細には接続ワイヤを取り囲む）方法で提供することができる。前記重合体構造は、本質的にケーブル様であるように（柔軟であるように）具体化することができる。重合体構造の断面は、例えば（丸い）長方形に対応することができ、或いは楕円、任意選択で丸くなる（円形）ように具体化することができる。詳細には、重合体構造の周りに外装を提供することができる。この外装は、例えば第１の（絶縁）重合体成分を含むことができる（導電性重合体構造の周りに）。また、第１の絶縁重合体成分は、（改質）フッ素重合体を含むことができることが好ましい。その第１の絶縁重合体成分の周りには、任意選択で（導電性、詳細には金属製の）外装（例えば銅合金から構成された、又はステンレスであることが好ましい、鋼から構成された）、及び／又は（改質）重合体、詳細には（改質）ポリオレフィン及び／又はフッ素重合体を含む第２の絶縁重合体成分（任意選択で最も外側の外装として）を提供することができる。電気接続は、銅又は銅合金（任意選択でニッケル・コート）から具体化することができる。
【００１０】
一般に、加熱導体は、成形可能であること（例えば曲げ力などの外部の力に対して寸法的に安定していない）、詳細には曲げることができることが好ましい。
【００１１】
加熱導体は、蛇行方式（すなわち、少なくとも一つの曲がりを有し、好ましくは少なくとも三つ、又は少なくとも五つの曲がりを有する）で配置されることが好ましい。蛇行加熱導体は、流体収納容器（又は対応する熱交換器）内のガイドによって位置決めすることができることがより好ましい。総合的に、結果として有効な熱伝達を可能にすることができる。
【００１２】
流体ヒータは、詳細には高い電圧範囲での動作のために設計されるが、低い電圧範囲に対して使用することも同じく可能である。
【００１３】
高い電圧範囲は、１００ボルトより高く、４００ボルトより高いことがより好ましい範囲を意味するべく理解されることが好ましいべきである。低い電圧範囲は、≦１００ボルトであり、≦６０ボルトであることが好ましい範囲を意味するべく理解されることが好ましいべきである。
【００１４】
加熱導体は、流体収納容器に収納されている流体と（直接）接触して、又は（少なくとも部分的に）流体容器内に配置されることが好ましい。したがって流体への良好な熱伝達（詳細には直接接触のために）を可能にすることができる。直接熱伝達が生じる（或いは追加熱伝導によっては熱伝達は生じない）。
【００１５】
実施形態では、導電性重合体構造は、（任意選択で絶縁）重合体成分及び導電性炭素成分を含む。
【００１６】
炭素成分は、粒子形態で存在し、及び／又は炭素バックボーンとして存在し得る。
【００１７】
炭素成分は、カーボン・ブラック及び／又は黒鉛及び／又はグラフェン及び／又は炭素繊維及び／又は炭素ナノチューブの形態で存在し得る。
【００１８】
重合体成分は電気絶縁重合体成分の形態で具体化することができ、及び／又はエチレン・アセテート若しくはエチレン・アセテート共重合体、及び／又はエチレン・アクリラート若しくはエチレン・アクリラート共重合体に基づく第１の重合体副成分、並びに／或いはポリオレフィン、詳細にはポリエチレン及び／若しくはポリプロピレン、及び／又はポリエステル及び／又はポリアミド及び／又はフッ素重合体に基づく第２の重合体副成分を含むことができる。
【００１９】
重合体構造はＰＴＣサーミスタであることが好ましい。その結果、熱出力の自己調整を可能にすることができ、それは制御を単純にし、また、詳細には動作中の安全性を強化する。
【００２０】
上で言及した目的は、更に、車両のためのものであることが好ましく、自動車両のためのものであることがより好ましく、自動車両インテリア（詳細には乗用車又はトラックの）のためのものであることが更に好ましい、流体、詳細には水を加熱するための上記のタイプの流体ヒータ、詳細には温水器を使用することによって達成される。
【００２１】
上で言及した目的は、更に、車両内であることが好ましく、自動車両内であることがより好ましく、自動車両インテリア（詳細には乗用車及び／又はトラックの）のためのものであることが更に好ましい、流体収納容器に収納された流体、詳細には水を加熱するための導電性重合体構造を有する加熱導体を使用することによって達成される。
【００２２】
導電性重合体構造は、α−放射、β−放射、又は好ましくは電子放射などの（電離又は高エネルギ）放射によって交差結合させることができる。
【００２３】
加熱導体又は少なくとも導電性重合体構造は、寸法的に安定していないことが好ましい（しかしながら寸法的に安定したものとして具体化することも同じく可能である）。結果としてそれに応じて、加熱導体の対応する配置が単純化される。
【００２４】
炭素成分は、炭素成分が例えば粒子形態の電流の流れを許容する（それに応じて粒子が互いに接触し、或いは互いに近接する）ように、及び／又は炭素バックボーンとして具体化又は配置することができる。
【００２５】
重合体構造は電気絶縁重合体成分を含むことができる。
【００２６】
上で言及した目的は、更に、上で説明したタイプの、或いは上で説明した方法に従って製造されるタイプの流体ヒータ、詳細には温水器を備える車両によって達成される。
【００２７】
重合体成分及び炭素成分は、一体に混合されるか、或いは互いに交錯していることが好ましい。一例として、重合体成分は、炭素成分が受け取られるか、或いはその逆も同様である（骨格様）バックボーンを形成することができる。
【００２８】
重合体構造は、少なくとも５重量％であり、少なくとも１０重量％であることが好ましく、少なくとも１５重量％であることがより好ましく、少なくとも２０重量％であることが更に好ましく、及び／又は５０％未満である炭素（適切である場合、このような重合体の微小炭素部分は考慮しない）、又は例えば炭素粒子などの炭素成分を含むことが好ましい。
【００２９】
炭素成分は、少なくとも７０重量％の炭素を含むことが好ましい。
【００３０】
実施形態では、重合体成分は、エチレン・アセテート（共重合体）及び／又はエチレン・アクリラート（共重合体）に基づく第１の重合体副成分、並びに／或いはポリオレフィン、詳細にはポリエチレン及び／若しくはポリプロピレン、及び／又はポリエステル及び／又はポリアミド及び／又はフッ素重合体に基づく第２の重合体副成分を含むことができる。「副成分」という用語には、ここでは、詳細には第１の重合体副成分と第２の重合体副成分の間を区別するために使用されることが意図されている。それぞれの副成分は、部分的又は全体的のいずれかで重合体成分を形成することができる。エチレン・アクリラートは、エチル・メチル・アクリラート又はエチレン・エチル・アクリラートであってもよい。エチレン・アセテートはエチレン・ビニル・アセテートであってもよい。ポリエチレンは、ＨＤ（高密度）ポリエチレン、ＭＤ（中間密度）ポリエチレン、ＬＤ（低密度）ポリエチレンであってもよい。フッ素重合体は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン及びパーフルオロプロピル・ビニル・エステルから構成される共重合体）、ＭＦＡ（テトラフルオロエチレン及びパーフルオロビニル・エステルから構成される共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンから構成される共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン及びテトラフルオロエチレンから構成される共重合体）又はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）であってもよい。
【００３１】
実施形態では、第１の重合体副成分は、ＷＯ２０１４／１８８１９０Ａ１に記載されているように具体化することができる（第１の電気絶縁材料として）。第２の重合体副成分も同様に、ＷＯ２０１４／１８８１９０Ａ１に記載されているように具体化することができる（第２の電気絶縁材料として）。
【００３２】
重合体構造及び／又はその製造のために成形される対応する物質（例えばペースト）は、（詳細には結晶結合剤として）少なくとも一つのオレフィンに基づくことが好ましい、少なくとも一つの重合体、並びに／又は少なくとも一つのオレフィンの少なくとも一つの共重合体、及びそれらと共重合化され得る少なくとも一つの単量体、例えばエチレン／アクリル酸及び／若しくはエチレン／アクリル酸エチル及び／若しくはエチレン／ビニル・アセテート、並びに／又は例えばポリオクテナマなどの少なくとも一つのポリアルケナマ（ポリアセチレン又はポリアルケニレン）、並びに／又は例えばポリフッ化ビニリデン及び／若しくはそれらの共重合体などの少なくとも一つの、詳細には融解変形可能フッ素重合体とを含むことができる。
【００３３】
一般に、重合体構造又はその重合体構造を製造するために使用される物質（ペースト）は、ＤＥ６８９  ２３  ４５５Ｔ２に記載されているように具体化することができる。これは、詳細には製造及び／又はその具体的構成についても同様である。一例として、これは、可能な結合剤（詳細にはＤＥ６８９  ２３  ４５５Ｔ２の頁４の第２の段落及び頁５の第１の段落による）、及び／又は溶剤（詳細にはＤＥ６８９  ２３  ４５５Ｔ２の頁５の第２の段落及び頁６の第２の段落による）についても同様である。
【００３４】
重合体構造はＰＴＣサーミスタであることが好ましい。その結果、熱出力の自己調整を可能にすることができ、それは制御を単純にし、また、詳細には動作中の安全性を強化する。
【００３５】
加熱導体（詳細には加熱ケーブル）は、ＷＯ２０１４／１８８１９０Ａ１に記載されているように具体化することができることが好ましい。
【００３６】
詳細には重合体構造に関する「導電性」という用語は、「電気的に導電性」の省略形として理解されたい。
【００３７】
電気絶縁材料は、詳細には１０−１Ｓ・ｍ−１未満（任意選択で１０−８Ｓ・ｍ−１未満）の導電率（詳細には２５℃の室温で）を有する材料を意味するものとして理解されたい。したがって導電率を有する電気導体又は材料（或いはコーティング）は、少なくとも１０Ｓ・ｍ−１であることが好ましく、少なくとも１０３Ｓ・ｍ−１であることがより好ましい導電率（詳細には２５℃の室温で）を有する材料を意味するものとして理解されたい。
【００３８】
他の実施形態は従属請求項から明らかである。
【００３９】
以下、本発明について、添付の図を参照してより詳細に説明される例示的実施形態に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による加熱導体の略斜視図である。
【図２】本発明による電気温水器の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下の説明では、同じ参照符号は、全く同じ及び全く同じように作用する部品に対して使用されている。
【００４２】
図１は、本発明による加熱導体１０の略斜視図を示したものである（部分的に切欠図になっており、内部の構成要素を示している）。
【００４３】
加熱導体１０は、二つの導電性（金属製）の線１１ａ、１１ｂを備えている。線１１ａ、１１ｂは、導電性重合体構造１２又は対応する重合体コアによって取り囲まれている。また、その重合体構造１２は、（任意選択で）絶縁材料（例えば重合体、詳細にはフッ素重合体）から構成された内部外装１３によって取り囲まれている。また、その内部外装１３は導電性（金属製）外装１４によって取り囲まれている。また、その外装１４は、（任意選択で）絶縁材料、詳細には重合体（ポリオレフィン及び／又はフッ素重合体を含むことが好ましい）から形成されていることが好ましい外部外装１５によって取り囲まれている。
【００４４】
図２は、本発明による電気流体ヒータ（温水器）の略図を示したものである。図２では、加熱導体１０は、流体収納容器１６内に蛇行方式で配置されていることを認識することができる。そのために、対応するガイドを熱交換器領域に位置決めすることができる。
【００４５】
この際に、上で説明した、それら自体、及び任意の組合せ、詳細には図面に示されている詳細によって考察されるすべての部品は、本発明の本質として特許請求されることに留意されたい。それらに対する修正は、当業者にはありふれている。
【符号の説明】
【００４６】
１０  加熱導体
１１ａ  線
１１ｂ  線
１２  重合体構造
１３  内部外装
１４  外装
１５  外部外装
１６  ハウジング
【図１】
2020520846.tif 000003
【図２】
2020520846.tif 000004
【国際調査報告】
2020520846.tif 000005
2020520846.tif 000006
2020520846.tif 000007
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