発熱体及び発熱体を備えた暖房装置
【課題】自動車の電気補助暖房機において空気を暖めるための発熱体、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子と、前記ＰＴＣ加熱素子を囲み込む絶縁性の筐体、及び内側の表面がＰＴＣ加熱素子の対向面に接触する導電体を具備する発熱体の電気的フラッシュオーバーに対する安全性および熱出力を高める。
【解決手段】導電体１０の外側の各表面が少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シートを有する絶縁層７によって被覆されるべきであること、及び絶縁層７が筐体２、３に固定的に連結する。さらに、少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シートを有する絶縁層を間に介して、発熱体の対向面に接触する放熱体を有する。
【解決手段】導電体１０の外側の各表面が少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シートを有する絶縁層７によって被覆されるべきであること、及び絶縁層７が筐体２、３に固定的に連結する。さらに、少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シートを有する絶縁層を間に介して、発熱体の対向面に接触する放熱体を有する。
【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ＰＴＣ発熱素子と上記ＰＴＣ発熱素子の対向側面に接触する導電体を備えた、空気を暖めるための発熱体及び暖房装置に関係する。このような発熱体は、例えば、本願出願者が所有する特許文献１により知られている。
【背景技術】
【０００２】
当該発熱体は、特に自動車の補助暖房機に使用され、列状に連続して配列された複数のＰＴＣ発熱素子を備え、互い平行に延設し、上記ＰＴＣ発熱素子の対向側面に面接触する導電体により上記ＰＴＣ発熱素子は電流を供給される。導電体は、通常、平行な金属薄板片によって形成される。このように構成された当該発熱体は、例えば、自動車内の空気を暖めるために使用され、対向側面が放熱体に接触する数層の発熱体を具備する暖房装置に使用される。固定器具を使用して、これらの放熱体は、発熱体と比較的よい伝熱接触状態になるように発熱体に装着される。
【０００３】
上記の先行技術では、暖房装置の固定器具は、その中に発熱体と放熱体の複数の平行の層がバネの予張力を受けて保持されるフレームによって形成される。当該タイプの暖房装置を開示する、例えば、特許文献２に記載される代替的な実施形態によれば、発熱体は１つの平面に列状に配列された複数のＰＴＣ発熱素子によって形成される。これらのＰＴＣ発熱素子は、セラミック発熱体または低温導体とも呼ばれ、対向側面に接触する導電体を通じて対向側面で発熱体への電流が供給される。これらの導電体の１つは、外周が密閉された断面によって形成される。その他の導電体は、間に入れた電気的絶縁層を介して前記外周が密閉された金属断面に着設する金属薄板片によって形成される。放熱体は、複数の平行した層に配列されて、外周が密閉された金属断面に対して直角に広がる層板によって形成される。特許文献２により知られる、当該タイプの暖房装置の場合、上述した構造設計を有する複数の外周が密閉された金属断面が備えられ、前記外周が密閉された金属断面は互いに平行に配列される。上記層板の一部分は、外周が密閉された各断面の間に広がり、またその一部分は上記各断面の向こう側へ突き出る。
【０００４】
上記発熱体は、導電体とＰＴＣ発熱素子とのよい電気的接触を必要とする。そうでなければ、特に、発熱体が自動車用の補助暖房機に使用される場合には、高電流による局所過熱を生じさせるおそれがある、伝導抵抗の増加という問題がある。この熱的事象は、発熱体の損傷を引き起こす可能性がある。さらに、ＰＴＣ発熱素子は、温度の上昇に対応して放出する熱を少なくする自己調節型抵抗加熱器であるので、局所過熱がＰＴＣ発熱素子の自己調節特性の機能不全を引き起こす可能性がある。
【０００５】
さらに、補助暖房機の周辺域の温度が高くなると、車室内の人の健康に直接的に有害であり得る煙または気体の発生を引き起こす可能性がある。
【０００６】
当該タイプの発熱体を、例えば、５００ボルトに達する高い動作電圧で使用することも問題である。この点で生じる一つの問題は、放熱体へ流れる空気が、暖房装置へ入ると電気的フラッシュオーバー、すなわち、短絡を引き起こす恐れがある水分及び／またはほこり運ぶことである。別の基本的な問題は、暖房装置の周辺域で作業する人が、暖房装置及び発熱体のそれぞれの通電部分に対して保護されなければならないことである。
【０００７】
特許文献３は、ＰＴＣ加熱素子を備えた浸漬ヒーターを開示しており、上記ＰＴＣ加熱素子は導電体間に配列され、浸漬ヒーターの金属筐体に対して前記導電体を絶縁するために絶縁層によって覆われる。この先行技術の場合には、筐体はＰＴＣ加熱素子を密封して囲み込む。絶縁の目的のために、絶縁性のセラミック材料で作られた板が筐体と各発熱体の間に備えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１０６１７７６号明細書
【特許文献２】欧州特許第１４６７５９９号明細書
【特許文献３】国際公開第９９／１８７５６号パンフレット
【特許文献４】欧州特許第０３５０５２８号明細書
【特許文献５】欧州特許第１５１５５８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、より高い安全性を与える、暖房装置の発熱体並びに対応する暖房装置を提供することである。本発明は、起こり得る電気的フラッシュオーバーに対する安全性を高めることを特に目的とする。
【００１０】
具体的には、本発明はまた、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子、上記ＰＴＣ発熱素子の対向外側面に接触する導電体、及び平行した層に配列され、上記発熱体の対向面に接触するように支持された複数の放熱体を具備し、高電流で安全に効果的に動作可能である複数の発熱体を有する暖房装置を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発熱体に関する問題を解決するために、本発明は、導電体の各外側表面が少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シートからなる絶縁層によって被覆され、上記絶縁層は筐体に固定的に連結されるように、発熱体を実現することによってさらに改良されるべきであることを提案する。
【００１２】
多層シートを導電体上に直接設けるときには（望ましい場合、前記多層シートと導電体の間に中間セラミック層を入れる）、例えば、４ｋＶ以上の非常によい絶縁耐力が達成可能であることがわかった。この多層シートは、好ましくは、ラミネート加工によってセラミック層または導電体に直接接着される。相互結合されたシートはクラックの形成がなく、破損せずに、単層シートよりもより効果的に機械的応力に耐えることができるため、多層シートの使用は、単層シートの厚さと基本的に同じ厚さであることを基準にして、よりよい機械的保護を可能にする。したがって、機械的強度を従来と同等に保ちつつ、またはそれよりさらに向上させ、熱伝導を改良するために絶縁層の層の厚さを減少させることが可能になる。例えば、１層の層板である放熱体がシートに直接接触するように、絶縁層は、発熱体の外側の面に好ましくは設けられる、多層シートだけによって形成され得る。代替的に、シートと導電体は、それらの間に絶縁層の一部として設けられた１つまたは複数のセラミック層を有することもできる。
【００１３】
発熱体から放熱体への熱伝導がわずかしか損なわれないように、絶縁層は、好ましくは、導電体に直接接触するべきである。絶縁層は、最良の可能な熱伝導率を有するべきである。目標の熱伝導率は、４Ｗ／（ｍｋ）よりも高い。６ｋＶ／ｍｍを上回る電気的絶縁性をもつ絶縁層が、短絡に対する最良の可能な保護という点で有効であることがわかった。絶縁層の絶縁耐力は、好ましくは層構造の横方向に、少なくとも２０００Ｖ、好ましくは、少なくとも３０００Ｖであるべきである。
【００１４】
本発明による発熱体の場合には、絶縁層は、絶縁性筐体である筐体に固定的に連結される。絶縁層は、各導電体の外側表面に接触して前記各導電体を覆う。各導電体は、次に、絶縁性筐体によって囲まれる少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子をそれらの間に収容する。したがって、発熱体の上面と下面は絶縁層によって覆われ、上面と下面の間にわたる発熱体の側面は絶縁性筐体によって囲まれる構造設計が得られる。その結果、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子が筐体と筐体に固定的に連結される絶縁層によって収容され、封入され、周囲から密封されるようになる。筐体は、それ自体として、個々のＰＴＣ加熱素子または複数のＰＴＣ加熱素子を収容するための複数の収容空間を形成できる。さらに、筐体によって形成され、複数のＰＴＣ加熱素子を収容するために使用される収容手段の壁は、個々のＰＴＣ加熱素子の間に間隔をとり、区分化するように形成され得る。例えば、複数のＰＴＣ加熱素子が列状に連続して配列され得るように、筐体の細長い収容手段を実現することができ、個々のＰＴＣ発熱素子用の収容空間は内側へ突き出るウェブによって分離される。
【００１５】
望ましい場合、絶縁層を導電体に直接接着できる。導電体と絶縁層間の熱伝導性をよりよくするためには、設けられる接着層はできるだけ薄くすべきであり、２０μｍ未満の厚さをもつようにすべきである。同じ理由で、プラスチック・シートが、セラミック板（この板が設けられる場合）の上に好ましくは積層される。上記シートは、その上に設けられた、好ましくはその一つの面の上に、１０〜１５μｍの厚さをもつワックス層を有し、特に、発熱体の動作条件、すなわち、約８０°Ｃの上昇した温度の下で絶縁層が導電体に押し付けられているとき、このワックス層が溶けて、効率的な熱の伝導を可能にする。この点において、出願者が所有する特許文献４によりすでに基本的に知られているように、発熱体と放熱体の平行の層からなる暖房装置がフレーム内に配置される場合、そしてこの層構造体がバネの予張力を受けて前記フレーム内に保持される場合、上記のことは有利になるであろう。代替的な実施形態は、例えば、特許文献５に記載されている。
【００１６】
発熱体は、それ自体としては、連続して配列された複数のＰＴＣ発熱素子、前記ＰＴＣ発熱素子の両側面を覆う導電体、各導電体の外側の面を覆う絶縁層によって形成され得る。この層構造のすべての構成要素は、相互結合することができ、特に、接着剤を用いて接合できる。導電絶縁層が、好ましくは、導電体よりも外側に延設するべきであり、そうすることにより、 発熱体の導電性の通電構成要素が、発熱体の絶縁された外周縁部よりも後ろに、前記周縁部との間にある間隔をとる関係に置かれるようにする。導電体は、電気的接点を形成するために、絶縁層を越えて突き出すことができる。
【００１７】
ＰＴＣ発熱素子を正確に位置付けるために、本発明は、別の好適な実施形態により、それ自体は周知である、位置固定用フレームを発熱体に設けるべきであることを提案する。前記位置固定用フレームは、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子をそこに収容するためのフレーム空間の範囲を定める。本発明の意味の範囲内では、上記フレームは絶縁性の筐体とみなすことができる。それ自体は周知である、この位置固定用フレームは、例えば、上記の特許文献４に記載されており、通常、非導電性の材料、特にプラスチック材料から製造される。位置固定用フレームは、通常、ＰＴＣ発熱素子または発熱体の各要素の平面において１つ以上のＰＴＣ発熱素子用のフレーム空間の範囲を定める細長い構成要素として実現される。ＰＴＣ発熱素子または複数の素子が、このフレーム空間内に位置付けられる。このような位置固定用フレームは、本質的に、絶縁性の筐体を形成でき、その上側面と下側面は絶縁層に固定的に連結され得る。これを実現するために、接着剤を用いてまたは溶接によって絶縁層を位置固定用フレームに連結できる。筐体に絶縁層を連結するために、絶縁性の筐体のプラスチック材料を成形することもできる。絶縁層と筐体材料との固定的な結合、好ましくは強固な連結を提供するために適当である結合であれば、どのような種類の結合でも本発明の実現に適する。
【００１８】
接着接合されたプラスチック・シートをさらに改良するために、本発明は、好適なさらに別の実施形態により、これらのプラスチック・シートを互いに結合し、それらの間に編まれた繊維織物を挟み込むべきであることを提案する。例えば、編まれた繊維織物の両面にプラスチック・シートをラミネート加工により積層できる。編まれた繊維織物は、例えば、重ならない、またはほとんど重ならない状態で配列された互いに実質的に平行に延びる繊維ストランドからのみ構成できる。しかし、好ましく使用されるものは、介在する編まれた繊維織物を挟み込んだ少なくとも２つのプラスチック・シートの多軸応力に耐えるのにより適した編まれた繊維織物である。低導電率をもつ繊維の使用が推奨される。編まれた織物の繊維にかかる熱応力についても、好適なさらなる改良はガラス繊維織物を使用すべきあることを提案する。さらに、編まれた繊維織物が実質的に空気を含まずにプラスチック・シート間に挟まれるように、編まれた織物の繊維は、好ましくは、シリコーンに浸される。加えて、編まれた織物のすべての繊維ストランドが完全に濡れていれば、シートの対向する層間の強固な、つまりよい結合をもたらす。
【００１９】
例えば、自動車の車室を暖めるための空気暖房装置に取り付けられる発熱体を、特に外部から絶縁するためには、少なくとも２つの多層プラスチック・シートを接着剤によって接合し、それらが導電体を直接的にまたは間接的に覆うように、発熱体の外側の面にこれらのプラスチック・シートを備えることが有利であることがわかった。多層シートの各々１つは、少なくとも２つの接着接合されたプラスチック・シートからなる。２つの多層の接着接合されたシートからなる絶縁層であり、前記多層シートの各々は、直接接合される、または編まれた繊維織物を介して接合される、２つの接着接合されたプラスチック・シートからなる、上記絶縁層は、絶縁層を介した外部への効率のよい熱伝導に関して、確実な十分な絶縁に関して、特に効果的な提案であることがわかった。
【００２０】
特に目標とした高電圧印加に対して、少なくとも１．０５ｋＶの絶縁耐力をもつプラスチック・シートが、このようなシートの絶縁耐力試験において特に効果的であることがわかった。この絶縁耐力は、互いに相互結合されるシートの各々１つによって提供される。各個のプラスチック・シートの厚さは、０．０５から０．０９ｍｍの間、好ましくは、０．０６から０．０８ｍｍの間であるべきである。上記プラスチック・シートを形成するために適当な材料は、ポリイミド、ポリアミド、シリコーン、またはテフロン（ＰＴＦＥ）である。接着接合された層は、それらが同一の物質からなるように実現でき、または異なるプラスチック材料で作られてもよい。相互結合されたプラスチック・シートの良好な機械的強度に関しては、前記シートは、好ましくは、気泡が含まれないような方法で、例えば、ラミネート加工によって相互結合されるべきである。２つのプラスチック・シートを結合するために特に適当である接着剤は、シリコーン含有接着剤である。
【００２１】
ＰＴＣ加熱素子とそれに接触する導電体の周囲を絶縁するために、本発明のさらに別の実施形態は、インサート成形によって各絶縁層を筐体に連結すべきであることを提案する。この筐体は、互いに連結される２個の筐体シェルからなり得る。特に有利であることがわかった筐体シェルは、外部から発熱体に圧力がかかるときにそのシーリング効果が高まる、圧縮可能な部材を間に挟んで互いに当接する２個の筐体構成部材からなるシェルである。この構造設計は、少なくとも１つの発熱体とその外側の面に接触する放熱体が、バネの予張力を受けて互いに接触して支持、保持され、前記バネはフレームの内側の面に着設する、電気暖房装置のフレーム内に発熱体を取り付けるために特に作成された。
【００２２】
筐体の強度を高めるために、本発明のさらに別の好適な実施形態は、導電体の少なくとも端部が包み込まれるように、インサート成形によって絶縁層を筐体に連結すべきであることを提案する。その結果、筐体を形成するプラスチック材料が、通常、金属薄板片からなる導電体の少なくとも端部を封入することになり、これにより、固定的に予め決められた外形を有する比較的堅い筐体が形成される。筐体は、好ましくは、熱可塑性エラストマーまたはシリコーンからなる。
【００２３】
暖房装置に関する本発明の元になった類似の問題を解決するために、放熱体は、少なくとも２つの相互接続されたプラスチック・シートからなる絶縁層を間に介して、発熱体の対向面に接触すべきであるという点において、上記暖房装置はさらに改良されるべきであることが提案される。したがって、２つのプラスチック・シートは、発熱体の外側の面に接触し、例えば、蛇行するアルミニウム・ストリップまたは銅ストリップからなる放熱体にとっての接触面を形成する。
【００２４】
本発明の 暖房装置は、好ましくは、上記に述べたとおりの発熱体を含む。具体的には、この暖房装置に含まれる１つ以上の発熱体は、上述した好適な実施形態のいずれかを具現化できる。発熱体を対象にした従属請求項のいずれかに含まれた特徴は、暖房装置を対象にした請求項の主題を詳しく説明するために同様に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】発熱体に当接する電気補助暖房機の放熱体を有する発熱体の第１の実施形態の断面図を示す。
【図２】発熱体の第２の実施形態を示す。
【図３】絶縁シートの個々の層の側面斜視図により図１及び図２による実施形態に使用される絶縁シートを示す。
【図４】暖房装置の実施形態の側面斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明のさらなる詳細は、図面と合わせて説明する発明の実施形態の以下の説明から理解できるであろう。
【００２７】
図１は、それぞれプラスチック射出成形部品として製造された２個の細長いＵ字形の筐体構成部材２、３を備える発熱体１の第１の実施形態の断面図を示す。筐体シェル構成部材２、３は、金属薄板片１０と絶縁層７がそこに当接する、各々対向する横側面を有する。各々の金属薄板片１０の端部は、筐体構成部材２、３を本質的に形成するプラスチック材料によって包み込まれる。２個の金属薄板片１０は、インサート成形によって筐体構成部材２、３の各プラスチック材料に連結される。各筐体構成部材２、３の外端面は、金属薄板片１０の長手方向の縁辺が覆われるように、そこに被着された絶縁シート９を有する。発熱体１の外端面に設けられる絶縁層７は、後述する前記絶縁シート９によって、ここでは完全に形成される。
【００２８】
平行に延設するＵ字形筐体構成部材２、３をなす棒状物の対向する各端面は、２個の筐体構成部材２、３によって形成され、ＰＴＣ加熱素子５を収容する内部空間の外側周囲を密封するシーリング・ストリップ４をそれらの間に挟み込む。シーリング・ストリップによってもたらされるシーリング効果は、外側から筐体２、３に作用する圧力が増加するにつれて増加する。
【００２９】
シーリング・ストリップ４の厚さは、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子５の厚さの考えられる製造公差が、２個の筐体構成部材が互いに接触することなく、シーリング・ストリップ４の圧縮によって補正可能であるように選択される。この文脈において、ＰＴＣ加熱素子には、製造プロセスに起因するある程度の寸法ばらつきが生じるという事実を参考するべきである。シーリング・ストリップ４の弾性特性と寸法が適切に選択されるならば、考えられる厚さばらつきがある場合でも、ＰＴＣ加熱素子を収容する内部空間はその周囲を常に密封されるように、上記のような厚さ公差をシーリング・ストリップの圧縮によって補正できる。
【００３０】
圧縮可能なプラスチック材料からなり、２個の筐体構成部材２、３の対向する端面に着設するシーリング・ストリップの圧縮により、下側と上側の金属薄板片１０に平行に広がる平面を横切る方向に、２個の筐体構成部材２、３はある程度動くことが結果的に可能となる。圧縮可能なプラスチック材料によってもたらされるシーリング効果は、外側から発熱体１にかかる圧力が増加するにつれて増加する。
【００３１】
通常そうであるように、導電体の前端は、筐体構成部材２、３を越えて延設可能であり、そこからさらに、必要ならば、発熱体を包み込み、層構造において予張力の下で発熱体を保持するフレームの外側面を越えて突き出すようにし、導電体はこの位置でフレームの電気的接続を形成する。
【００３２】
図２は、第２の実施形態の断面図を示す。図１に示した実施形態の構成要素に相当する構成要素は、図１におけるのと同じ参照番号により指示される。
【００３３】
図２は、筐体シェル構成部材２とシェル相手構成部材３からなる筐体を備える発熱体１であり、前記構成部材は貝殻のような構造設計を有する、発熱体１の代替的な実施形態の断面図を示す。両方の筐体構成部材２，３は、絶縁シート９と、前記絶縁シート９の内側面に設けられ、絶縁シートに直接接触し、かつＰＴＣ加熱素子５に接触する金属薄板片１０をインサート成形によってそこに固定されたプラスチック射出成形部品として製造される。金属薄板片１０の外側の面は、絶縁層の一部としてそこに被着された多層シート９を有する。この絶縁シート９は、ラミネート加工によって金属薄板片１０に直接被着される。その結果できた板状の構成部材は、インサート成形によって、 筐体構成部材を形成するプラスチック材料に連結される。前記プラスチック材料は、好ましくはシリコーンである。ＰＴＣ加熱素子によって発生した熱が、ほとんど妨げられることなく伝導によって放熱体１１へ到達できるように、発熱体１はこの方向では比較的薄い。図示した実施形態では、放熱体１１は、２個の筐体構成部材２、３のプラスチック材料によって横から保持され、そのようにして所定の位置に固定される。筐体構成部材のインサート成形によって製造された端部は、絶縁シート９よりも外端側へ特に突き出ていて、これにより、前記絶縁シート９に直接接触する放熱体１１が、図２に示した層構造に対して横切る方向に動かされることが抑止される。
【００３４】
図１に示した実施形態と同様に、図２に示した実施形態も製造工程を簡易化するために全く同じ形状の筐体構成部材２、３を有する。各々の筐体構成部材２、３の端面の一方には溝２０が設けられ、他方には、バネ２１が相手側の端面を越えて突き出る。筐体構成部材２、３の一方のバネ２１は、筐体構成部材２、３の内部がシールされるように他方の筐体構成部材３、２の補完的な溝２０に嵌まる。ここで、溝２０の幅はバネ２１の厚さをほんのわずかだけ上回るべきであることに注意を払うべきである。溝２０の深さとバネ２１の長さは、ＰＴＣ加熱素子５が筐体に収容されるとき、これら加熱素子５が金属薄板片に面接触するように選択され、設定された収縮及び／または圧縮時、または特にＰＴＣ発熱素子の側に製造公差が発生しているとき、筐体構成部材２、３が、少なくともわずかな範囲で相手側へ移動可能なように選択され、さらに、おそらく発生すると思われる製造公差と熱膨張が、筐体を密封するために十分に重なり合う状態で溝２０とバネ２１が互いに嵌合することを妨げないように選択される。
【００３５】
図３は、前述の発熱体の外側の表面に設けられる絶縁シート９の各層の側面斜視図を示し、前記層は拡大図で示される。絶縁シート９は、６つの層からなり、０．０７ｍｍの厚さをもち、シリコーンからなる同一の構造設計の２層プラスチック・シート３０、３２、３４、３６を各２個ずつ有する。プラスチック・シート３０〜３６の各々は、１．０５ｋＶを超える絶縁耐力をもつ。外側のプラスチック・シート３０は隣接するプラスチック・シート３２に、これら２つのプラスチック・シートの間にガラス繊維織物３８を入れて接着される。ガラス繊維織物３８は、互いに実質的に直交して延びる織り合わされたガラス繊維ストランドからなる。ガラス繊維ストランドは、シリコーンに浸される。プラスチック・シート３０と３２の間の全空隙は、シリコーンで埋められる。２つのシート３０、３２とそれらの間に挟まれたガラス繊維織物３８は、２層ガラス繊維強化シート４０を形成する。前記シート４０の下に置かれた２層ガラス繊維強化シート４２は、同じ構造設計を有する。２層ガラス繊維強化シート４０、４２の各々は接着層に結合され、これにより、２つのガラス繊維織物３８と４つプラスチック・シート３０、３２、３４及び３６からなる６層絶縁シート９ が得られる。多層シート４０、４２の間に設けられる接着層は、シリコーン接着剤からなる。
【００３６】
絶縁層は、図３に示した実施形態に限定されない。例えば、さらに追加のプラスチック・シートをガラス繊維織物３８に付加して設けてもよい。少なくとも２個のシートが相互結合されるべきであり、前記シートは２．０ｋＶ以上の絶縁耐力をもつ合成シートを形成する。好ましくは、これらの合成シートの３個が絶縁層として使用される。このようにして、６層絶縁層が得られ、その場合、各個の絶縁プラスチック・シートは少なくとも１．０ｋＶの絶縁耐力もつ。達成すべき目標は、自動車産業用の補助暖房機に使用される発熱体であり、前記補助暖房機の発熱体は３００ボルトの絶縁耐力によって保護されるものである。通常、放熱体と接触する発熱体の上側表面と下側表面では、この保護は絶縁層９だけによって提供される。発熱体１の端面、すなわち、通常、上側表面と下側表面と直角に広がる側面では、同様の保護は、筐体２、３のプラスチック材料によって提供される。発熱体が５００ボルトまで達する動作電圧で使用されるときに、最良の可能な絶縁耐力を得るためには、各絶縁層をインサート成形によって筐体構成部材２、３の中に組み込むべきである、すなわち密封状態に組み込むべきである。
【００３７】
図４は、本発明による暖房装置の実施形態を示す。この暖房装置は、２個のフレーム・シェル５４によって形成された外周が密閉されたフレーム５２の形の固定器具を備える。フレーム５２内には、全く同じに設計された発熱体（例えば、図１または図２による）の複数の層が収容され、前記層は平行に延設する。フレーム５２は、前記フレーム５２中で層構造を予張力の下で保持するバネ（図示せず）をさらに含む。好ましくは、すべての放熱体５６は、各発熱体６０に直接隣接して配列される。図４に示した放熱体５６は、蛇行するアルミニウム金属薄板片によって形成される。すなわち、これらの構造設計は図１及び図２による放熱体の構造設計と同じである。発熱体は、これらの個々の放熱体５６の間に、フレーム５２の空気入口及び出口用開口上のグリルの長手方向のバー５８の後ろに置かれる。フレーム５２の中央部分で、これらの長手方向のバー５８のうちの一つが、そこでは発熱体６０が見えるように、説明の目的のために取り外されている。
【００３８】
放熱体５６は中間絶縁層７を介して通電構成部品に当接することを考慮して、放熱体５６、すなわち、放熱体は無電位である。フレーム５２は、好ましくは、電気絶縁性をさらに向上させることができるようなプラスチック材料で作られる。暖房装置の通電構成部品に触らないような追加の保護が、これもプラスチック材料で作られ、フレーム・シェル５４と一体成形されるグリルによって与えられる。
【００３９】
フレーム５２の一方の端面には、それ自体は周知である方法によりプラグ接続が備えられ、そこから電源及び／または制御ラインが延びる。これらのラインは、車両内に備えられた暖房装置と前記車両との間の制御接続及び電源接続を確立するために使用され得る。フレーム５２の端面には、プラグ接続に加えて制御素子を包含することもできる筐体が示される。
【符号の説明】
【００４０】
１ 発熱体
２ 筐体シェル構成部材
３ シェル相手構成部材
４ シーリング・ストリップ
５ ＰＴＣ加熱体
７ 絶縁層
９ 絶縁シート
１０ 金属薄板片
１１ 放熱体
２０ 溝
２１ バネ
３０ プラスチック・シート
３２ プラスチック・シート
３４ プラスチック・シート
３６ プラスチック・シート
３８ ガラス繊維織物
４０ 外側の面の多層シート
４２ 内側の面の多層シート
５２ フレーム
５４ フレーム・シェル
５６ 放熱体
５８ 長手方向のバー
６０ 発熱体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子と上記ＰＴＣ発熱素子の対向側面に接触する導電体を備えた、空気を暖めるための発熱体及び暖房装置に関係する。このような発熱体は、例えば、本願出願者が所有する特許文献１により知られている。
【背景技術】
【０００２】
当該発熱体は、特に自動車の補助暖房機に使用され、列状に連続して配列された複数のＰＴＣ発熱素子を備え、互い平行に延設し、上記ＰＴＣ発熱素子の対向側面に面接触する導電体により上記ＰＴＣ発熱素子は電流を供給される。導電体は、通常、平行な金属薄板片によって形成される。このように構成された当該発熱体は、例えば、自動車内の空気を暖めるために使用され、対向側面が放熱体に接触する数層の発熱体を具備する暖房装置に使用される。固定器具を使用して、これらの放熱体は、発熱体と比較的よい伝熱接触状態になるように発熱体に装着される。
【０００３】
上記の先行技術では、暖房装置の固定器具は、その中に発熱体と放熱体の複数の平行の層がバネの予張力を受けて保持されるフレームによって形成される。当該タイプの暖房装置を開示する、例えば、特許文献２に記載される代替的な実施形態によれば、発熱体は１つの平面に列状に配列された複数のＰＴＣ発熱素子によって形成される。これらのＰＴＣ発熱素子は、セラミック発熱体または低温導体とも呼ばれ、対向側面に接触する導電体を通じて対向側面で発熱体への電流が供給される。これらの導電体の１つは、外周が密閉された断面によって形成される。その他の導電体は、間に入れた電気的絶縁層を介して前記外周が密閉された金属断面に着設する金属薄板片によって形成される。放熱体は、複数の平行した層に配列されて、外周が密閉された金属断面に対して直角に広がる層板によって形成される。特許文献２により知られる、当該タイプの暖房装置の場合、上述した構造設計を有する複数の外周が密閉された金属断面が備えられ、前記外周が密閉された金属断面は互いに平行に配列される。上記層板の一部分は、外周が密閉された各断面の間に広がり、またその一部分は上記各断面の向こう側へ突き出る。
【０００４】
上記発熱体は、導電体とＰＴＣ発熱素子とのよい電気的接触を必要とする。そうでなければ、特に、発熱体が自動車用の補助暖房機に使用される場合には、高電流による局所過熱を生じさせるおそれがある、伝導抵抗の増加という問題がある。この熱的事象は、発熱体の損傷を引き起こす可能性がある。さらに、ＰＴＣ発熱素子は、温度の上昇に対応して放出する熱を少なくする自己調節型抵抗加熱器であるので、局所過熱がＰＴＣ発熱素子の自己調節特性の機能不全を引き起こす可能性がある。
【０００５】
さらに、補助暖房機の周辺域の温度が高くなると、車室内の人の健康に直接的に有害であり得る煙または気体の発生を引き起こす可能性がある。
【０００６】
当該タイプの発熱体を、例えば、５００ボルトに達する高い動作電圧で使用することも問題である。この点で生じる一つの問題は、放熱体へ流れる空気が、暖房装置へ入ると電気的フラッシュオーバー、すなわち、短絡を引き起こす恐れがある水分及び／またはほこり運ぶことである。別の基本的な問題は、暖房装置の周辺域で作業する人が、暖房装置及び発熱体のそれぞれの通電部分に対して保護されなければならないことである。
【０００７】
特許文献３は、ＰＴＣ加熱素子を備えた浸漬ヒーターを開示しており、上記ＰＴＣ加熱素子は導電体間に配列され、浸漬ヒーターの金属筐体に対して前記導電体を絶縁するために絶縁層によって覆われる。この先行技術の場合には、筐体はＰＴＣ加熱素子を密封して囲み込む。絶縁の目的のために、絶縁性のセラミック材料で作られた板が筐体と各発熱体の間に備えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１０６１７７６号明細書
【特許文献２】欧州特許第１４６７５９９号明細書
【特許文献３】国際公開第９９／１８７５６号パンフレット
【特許文献４】欧州特許第０３５０５２８号明細書
【特許文献５】欧州特許第１５１５５８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、より高い安全性を与える、暖房装置の発熱体並びに対応する暖房装置を提供することである。本発明は、起こり得る電気的フラッシュオーバーに対する安全性を高めることを特に目的とする。
【００１０】
具体的には、本発明はまた、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子、上記ＰＴＣ発熱素子の対向外側面に接触する導電体、及び平行した層に配列され、上記発熱体の対向面に接触するように支持された複数の放熱体を具備し、高電流で安全に効果的に動作可能である複数の発熱体を有する暖房装置を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発熱体に関する問題を解決するために、本発明は、導電体の各外側表面が少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シートからなる絶縁層によって被覆され、上記絶縁層は筐体に固定的に連結されるように、発熱体を実現することによってさらに改良されるべきであることを提案する。
【００１２】
多層シートを導電体上に直接設けるときには（望ましい場合、前記多層シートと導電体の間に中間セラミック層を入れる）、例えば、４ｋＶ以上の非常によい絶縁耐力が達成可能であることがわかった。この多層シートは、好ましくは、ラミネート加工によってセラミック層または導電体に直接接着される。相互結合されたシートはクラックの形成がなく、破損せずに、単層シートよりもより効果的に機械的応力に耐えることができるため、多層シートの使用は、単層シートの厚さと基本的に同じ厚さであることを基準にして、よりよい機械的保護を可能にする。したがって、機械的強度を従来と同等に保ちつつ、またはそれよりさらに向上させ、熱伝導を改良するために絶縁層の層の厚さを減少させることが可能になる。例えば、１層の層板である放熱体がシートに直接接触するように、絶縁層は、発熱体の外側の面に好ましくは設けられる、多層シートだけによって形成され得る。代替的に、シートと導電体は、それらの間に絶縁層の一部として設けられた１つまたは複数のセラミック層を有することもできる。
【００１３】
発熱体から放熱体への熱伝導がわずかしか損なわれないように、絶縁層は、好ましくは、導電体に直接接触するべきである。絶縁層は、最良の可能な熱伝導率を有するべきである。目標の熱伝導率は、４Ｗ／（ｍｋ）よりも高い。６ｋＶ／ｍｍを上回る電気的絶縁性をもつ絶縁層が、短絡に対する最良の可能な保護という点で有効であることがわかった。絶縁層の絶縁耐力は、好ましくは層構造の横方向に、少なくとも２０００Ｖ、好ましくは、少なくとも３０００Ｖであるべきである。
【００１４】
本発明による発熱体の場合には、絶縁層は、絶縁性筐体である筐体に固定的に連結される。絶縁層は、各導電体の外側表面に接触して前記各導電体を覆う。各導電体は、次に、絶縁性筐体によって囲まれる少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子をそれらの間に収容する。したがって、発熱体の上面と下面は絶縁層によって覆われ、上面と下面の間にわたる発熱体の側面は絶縁性筐体によって囲まれる構造設計が得られる。その結果、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子が筐体と筐体に固定的に連結される絶縁層によって収容され、封入され、周囲から密封されるようになる。筐体は、それ自体として、個々のＰＴＣ加熱素子または複数のＰＴＣ加熱素子を収容するための複数の収容空間を形成できる。さらに、筐体によって形成され、複数のＰＴＣ加熱素子を収容するために使用される収容手段の壁は、個々のＰＴＣ加熱素子の間に間隔をとり、区分化するように形成され得る。例えば、複数のＰＴＣ加熱素子が列状に連続して配列され得るように、筐体の細長い収容手段を実現することができ、個々のＰＴＣ発熱素子用の収容空間は内側へ突き出るウェブによって分離される。
【００１５】
望ましい場合、絶縁層を導電体に直接接着できる。導電体と絶縁層間の熱伝導性をよりよくするためには、設けられる接着層はできるだけ薄くすべきであり、２０μｍ未満の厚さをもつようにすべきである。同じ理由で、プラスチック・シートが、セラミック板（この板が設けられる場合）の上に好ましくは積層される。上記シートは、その上に設けられた、好ましくはその一つの面の上に、１０〜１５μｍの厚さをもつワックス層を有し、特に、発熱体の動作条件、すなわち、約８０°Ｃの上昇した温度の下で絶縁層が導電体に押し付けられているとき、このワックス層が溶けて、効率的な熱の伝導を可能にする。この点において、出願者が所有する特許文献４によりすでに基本的に知られているように、発熱体と放熱体の平行の層からなる暖房装置がフレーム内に配置される場合、そしてこの層構造体がバネの予張力を受けて前記フレーム内に保持される場合、上記のことは有利になるであろう。代替的な実施形態は、例えば、特許文献５に記載されている。
【００１６】
発熱体は、それ自体としては、連続して配列された複数のＰＴＣ発熱素子、前記ＰＴＣ発熱素子の両側面を覆う導電体、各導電体の外側の面を覆う絶縁層によって形成され得る。この層構造のすべての構成要素は、相互結合することができ、特に、接着剤を用いて接合できる。導電絶縁層が、好ましくは、導電体よりも外側に延設するべきであり、そうすることにより、 発熱体の導電性の通電構成要素が、発熱体の絶縁された外周縁部よりも後ろに、前記周縁部との間にある間隔をとる関係に置かれるようにする。導電体は、電気的接点を形成するために、絶縁層を越えて突き出すことができる。
【００１７】
ＰＴＣ発熱素子を正確に位置付けるために、本発明は、別の好適な実施形態により、それ自体は周知である、位置固定用フレームを発熱体に設けるべきであることを提案する。前記位置固定用フレームは、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子をそこに収容するためのフレーム空間の範囲を定める。本発明の意味の範囲内では、上記フレームは絶縁性の筐体とみなすことができる。それ自体は周知である、この位置固定用フレームは、例えば、上記の特許文献４に記載されており、通常、非導電性の材料、特にプラスチック材料から製造される。位置固定用フレームは、通常、ＰＴＣ発熱素子または発熱体の各要素の平面において１つ以上のＰＴＣ発熱素子用のフレーム空間の範囲を定める細長い構成要素として実現される。ＰＴＣ発熱素子または複数の素子が、このフレーム空間内に位置付けられる。このような位置固定用フレームは、本質的に、絶縁性の筐体を形成でき、その上側面と下側面は絶縁層に固定的に連結され得る。これを実現するために、接着剤を用いてまたは溶接によって絶縁層を位置固定用フレームに連結できる。筐体に絶縁層を連結するために、絶縁性の筐体のプラスチック材料を成形することもできる。絶縁層と筐体材料との固定的な結合、好ましくは強固な連結を提供するために適当である結合であれば、どのような種類の結合でも本発明の実現に適する。
【００１８】
接着接合されたプラスチック・シートをさらに改良するために、本発明は、好適なさらに別の実施形態により、これらのプラスチック・シートを互いに結合し、それらの間に編まれた繊維織物を挟み込むべきであることを提案する。例えば、編まれた繊維織物の両面にプラスチック・シートをラミネート加工により積層できる。編まれた繊維織物は、例えば、重ならない、またはほとんど重ならない状態で配列された互いに実質的に平行に延びる繊維ストランドからのみ構成できる。しかし、好ましく使用されるものは、介在する編まれた繊維織物を挟み込んだ少なくとも２つのプラスチック・シートの多軸応力に耐えるのにより適した編まれた繊維織物である。低導電率をもつ繊維の使用が推奨される。編まれた織物の繊維にかかる熱応力についても、好適なさらなる改良はガラス繊維織物を使用すべきあることを提案する。さらに、編まれた繊維織物が実質的に空気を含まずにプラスチック・シート間に挟まれるように、編まれた織物の繊維は、好ましくは、シリコーンに浸される。加えて、編まれた織物のすべての繊維ストランドが完全に濡れていれば、シートの対向する層間の強固な、つまりよい結合をもたらす。
【００１９】
例えば、自動車の車室を暖めるための空気暖房装置に取り付けられる発熱体を、特に外部から絶縁するためには、少なくとも２つの多層プラスチック・シートを接着剤によって接合し、それらが導電体を直接的にまたは間接的に覆うように、発熱体の外側の面にこれらのプラスチック・シートを備えることが有利であることがわかった。多層シートの各々１つは、少なくとも２つの接着接合されたプラスチック・シートからなる。２つの多層の接着接合されたシートからなる絶縁層であり、前記多層シートの各々は、直接接合される、または編まれた繊維織物を介して接合される、２つの接着接合されたプラスチック・シートからなる、上記絶縁層は、絶縁層を介した外部への効率のよい熱伝導に関して、確実な十分な絶縁に関して、特に効果的な提案であることがわかった。
【００２０】
特に目標とした高電圧印加に対して、少なくとも１．０５ｋＶの絶縁耐力をもつプラスチック・シートが、このようなシートの絶縁耐力試験において特に効果的であることがわかった。この絶縁耐力は、互いに相互結合されるシートの各々１つによって提供される。各個のプラスチック・シートの厚さは、０．０５から０．０９ｍｍの間、好ましくは、０．０６から０．０８ｍｍの間であるべきである。上記プラスチック・シートを形成するために適当な材料は、ポリイミド、ポリアミド、シリコーン、またはテフロン（ＰＴＦＥ）である。接着接合された層は、それらが同一の物質からなるように実現でき、または異なるプラスチック材料で作られてもよい。相互結合されたプラスチック・シートの良好な機械的強度に関しては、前記シートは、好ましくは、気泡が含まれないような方法で、例えば、ラミネート加工によって相互結合されるべきである。２つのプラスチック・シートを結合するために特に適当である接着剤は、シリコーン含有接着剤である。
【００２１】
ＰＴＣ加熱素子とそれに接触する導電体の周囲を絶縁するために、本発明のさらに別の実施形態は、インサート成形によって各絶縁層を筐体に連結すべきであることを提案する。この筐体は、互いに連結される２個の筐体シェルからなり得る。特に有利であることがわかった筐体シェルは、外部から発熱体に圧力がかかるときにそのシーリング効果が高まる、圧縮可能な部材を間に挟んで互いに当接する２個の筐体構成部材からなるシェルである。この構造設計は、少なくとも１つの発熱体とその外側の面に接触する放熱体が、バネの予張力を受けて互いに接触して支持、保持され、前記バネはフレームの内側の面に着設する、電気暖房装置のフレーム内に発熱体を取り付けるために特に作成された。
【００２２】
筐体の強度を高めるために、本発明のさらに別の好適な実施形態は、導電体の少なくとも端部が包み込まれるように、インサート成形によって絶縁層を筐体に連結すべきであることを提案する。その結果、筐体を形成するプラスチック材料が、通常、金属薄板片からなる導電体の少なくとも端部を封入することになり、これにより、固定的に予め決められた外形を有する比較的堅い筐体が形成される。筐体は、好ましくは、熱可塑性エラストマーまたはシリコーンからなる。
【００２３】
暖房装置に関する本発明の元になった類似の問題を解決するために、放熱体は、少なくとも２つの相互接続されたプラスチック・シートからなる絶縁層を間に介して、発熱体の対向面に接触すべきであるという点において、上記暖房装置はさらに改良されるべきであることが提案される。したがって、２つのプラスチック・シートは、発熱体の外側の面に接触し、例えば、蛇行するアルミニウム・ストリップまたは銅ストリップからなる放熱体にとっての接触面を形成する。
【００２４】
本発明の 暖房装置は、好ましくは、上記に述べたとおりの発熱体を含む。具体的には、この暖房装置に含まれる１つ以上の発熱体は、上述した好適な実施形態のいずれかを具現化できる。発熱体を対象にした従属請求項のいずれかに含まれた特徴は、暖房装置を対象にした請求項の主題を詳しく説明するために同様に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】発熱体に当接する電気補助暖房機の放熱体を有する発熱体の第１の実施形態の断面図を示す。
【図２】発熱体の第２の実施形態を示す。
【図３】絶縁シートの個々の層の側面斜視図により図１及び図２による実施形態に使用される絶縁シートを示す。
【図４】暖房装置の実施形態の側面斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明のさらなる詳細は、図面と合わせて説明する発明の実施形態の以下の説明から理解できるであろう。
【００２７】
図１は、それぞれプラスチック射出成形部品として製造された２個の細長いＵ字形の筐体構成部材２、３を備える発熱体１の第１の実施形態の断面図を示す。筐体シェル構成部材２、３は、金属薄板片１０と絶縁層７がそこに当接する、各々対向する横側面を有する。各々の金属薄板片１０の端部は、筐体構成部材２、３を本質的に形成するプラスチック材料によって包み込まれる。２個の金属薄板片１０は、インサート成形によって筐体構成部材２、３の各プラスチック材料に連結される。各筐体構成部材２、３の外端面は、金属薄板片１０の長手方向の縁辺が覆われるように、そこに被着された絶縁シート９を有する。発熱体１の外端面に設けられる絶縁層７は、後述する前記絶縁シート９によって、ここでは完全に形成される。
【００２８】
平行に延設するＵ字形筐体構成部材２、３をなす棒状物の対向する各端面は、２個の筐体構成部材２、３によって形成され、ＰＴＣ加熱素子５を収容する内部空間の外側周囲を密封するシーリング・ストリップ４をそれらの間に挟み込む。シーリング・ストリップによってもたらされるシーリング効果は、外側から筐体２、３に作用する圧力が増加するにつれて増加する。
【００２９】
シーリング・ストリップ４の厚さは、少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子５の厚さの考えられる製造公差が、２個の筐体構成部材が互いに接触することなく、シーリング・ストリップ４の圧縮によって補正可能であるように選択される。この文脈において、ＰＴＣ加熱素子には、製造プロセスに起因するある程度の寸法ばらつきが生じるという事実を参考するべきである。シーリング・ストリップ４の弾性特性と寸法が適切に選択されるならば、考えられる厚さばらつきがある場合でも、ＰＴＣ加熱素子を収容する内部空間はその周囲を常に密封されるように、上記のような厚さ公差をシーリング・ストリップの圧縮によって補正できる。
【００３０】
圧縮可能なプラスチック材料からなり、２個の筐体構成部材２、３の対向する端面に着設するシーリング・ストリップの圧縮により、下側と上側の金属薄板片１０に平行に広がる平面を横切る方向に、２個の筐体構成部材２、３はある程度動くことが結果的に可能となる。圧縮可能なプラスチック材料によってもたらされるシーリング効果は、外側から発熱体１にかかる圧力が増加するにつれて増加する。
【００３１】
通常そうであるように、導電体の前端は、筐体構成部材２、３を越えて延設可能であり、そこからさらに、必要ならば、発熱体を包み込み、層構造において予張力の下で発熱体を保持するフレームの外側面を越えて突き出すようにし、導電体はこの位置でフレームの電気的接続を形成する。
【００３２】
図２は、第２の実施形態の断面図を示す。図１に示した実施形態の構成要素に相当する構成要素は、図１におけるのと同じ参照番号により指示される。
【００３３】
図２は、筐体シェル構成部材２とシェル相手構成部材３からなる筐体を備える発熱体１であり、前記構成部材は貝殻のような構造設計を有する、発熱体１の代替的な実施形態の断面図を示す。両方の筐体構成部材２，３は、絶縁シート９と、前記絶縁シート９の内側面に設けられ、絶縁シートに直接接触し、かつＰＴＣ加熱素子５に接触する金属薄板片１０をインサート成形によってそこに固定されたプラスチック射出成形部品として製造される。金属薄板片１０の外側の面は、絶縁層の一部としてそこに被着された多層シート９を有する。この絶縁シート９は、ラミネート加工によって金属薄板片１０に直接被着される。その結果できた板状の構成部材は、インサート成形によって、 筐体構成部材を形成するプラスチック材料に連結される。前記プラスチック材料は、好ましくはシリコーンである。ＰＴＣ加熱素子によって発生した熱が、ほとんど妨げられることなく伝導によって放熱体１１へ到達できるように、発熱体１はこの方向では比較的薄い。図示した実施形態では、放熱体１１は、２個の筐体構成部材２、３のプラスチック材料によって横から保持され、そのようにして所定の位置に固定される。筐体構成部材のインサート成形によって製造された端部は、絶縁シート９よりも外端側へ特に突き出ていて、これにより、前記絶縁シート９に直接接触する放熱体１１が、図２に示した層構造に対して横切る方向に動かされることが抑止される。
【００３４】
図１に示した実施形態と同様に、図２に示した実施形態も製造工程を簡易化するために全く同じ形状の筐体構成部材２、３を有する。各々の筐体構成部材２、３の端面の一方には溝２０が設けられ、他方には、バネ２１が相手側の端面を越えて突き出る。筐体構成部材２、３の一方のバネ２１は、筐体構成部材２、３の内部がシールされるように他方の筐体構成部材３、２の補完的な溝２０に嵌まる。ここで、溝２０の幅はバネ２１の厚さをほんのわずかだけ上回るべきであることに注意を払うべきである。溝２０の深さとバネ２１の長さは、ＰＴＣ加熱素子５が筐体に収容されるとき、これら加熱素子５が金属薄板片に面接触するように選択され、設定された収縮及び／または圧縮時、または特にＰＴＣ発熱素子の側に製造公差が発生しているとき、筐体構成部材２、３が、少なくともわずかな範囲で相手側へ移動可能なように選択され、さらに、おそらく発生すると思われる製造公差と熱膨張が、筐体を密封するために十分に重なり合う状態で溝２０とバネ２１が互いに嵌合することを妨げないように選択される。
【００３５】
図３は、前述の発熱体の外側の表面に設けられる絶縁シート９の各層の側面斜視図を示し、前記層は拡大図で示される。絶縁シート９は、６つの層からなり、０．０７ｍｍの厚さをもち、シリコーンからなる同一の構造設計の２層プラスチック・シート３０、３２、３４、３６を各２個ずつ有する。プラスチック・シート３０〜３６の各々は、１．０５ｋＶを超える絶縁耐力をもつ。外側のプラスチック・シート３０は隣接するプラスチック・シート３２に、これら２つのプラスチック・シートの間にガラス繊維織物３８を入れて接着される。ガラス繊維織物３８は、互いに実質的に直交して延びる織り合わされたガラス繊維ストランドからなる。ガラス繊維ストランドは、シリコーンに浸される。プラスチック・シート３０と３２の間の全空隙は、シリコーンで埋められる。２つのシート３０、３２とそれらの間に挟まれたガラス繊維織物３８は、２層ガラス繊維強化シート４０を形成する。前記シート４０の下に置かれた２層ガラス繊維強化シート４２は、同じ構造設計を有する。２層ガラス繊維強化シート４０、４２の各々は接着層に結合され、これにより、２つのガラス繊維織物３８と４つプラスチック・シート３０、３２、３４及び３６からなる６層絶縁シート９ が得られる。多層シート４０、４２の間に設けられる接着層は、シリコーン接着剤からなる。
【００３６】
絶縁層は、図３に示した実施形態に限定されない。例えば、さらに追加のプラスチック・シートをガラス繊維織物３８に付加して設けてもよい。少なくとも２個のシートが相互結合されるべきであり、前記シートは２．０ｋＶ以上の絶縁耐力をもつ合成シートを形成する。好ましくは、これらの合成シートの３個が絶縁層として使用される。このようにして、６層絶縁層が得られ、その場合、各個の絶縁プラスチック・シートは少なくとも１．０ｋＶの絶縁耐力もつ。達成すべき目標は、自動車産業用の補助暖房機に使用される発熱体であり、前記補助暖房機の発熱体は３００ボルトの絶縁耐力によって保護されるものである。通常、放熱体と接触する発熱体の上側表面と下側表面では、この保護は絶縁層９だけによって提供される。発熱体１の端面、すなわち、通常、上側表面と下側表面と直角に広がる側面では、同様の保護は、筐体２、３のプラスチック材料によって提供される。発熱体が５００ボルトまで達する動作電圧で使用されるときに、最良の可能な絶縁耐力を得るためには、各絶縁層をインサート成形によって筐体構成部材２、３の中に組み込むべきである、すなわち密封状態に組み込むべきである。
【００３７】
図４は、本発明による暖房装置の実施形態を示す。この暖房装置は、２個のフレーム・シェル５４によって形成された外周が密閉されたフレーム５２の形の固定器具を備える。フレーム５２内には、全く同じに設計された発熱体（例えば、図１または図２による）の複数の層が収容され、前記層は平行に延設する。フレーム５２は、前記フレーム５２中で層構造を予張力の下で保持するバネ（図示せず）をさらに含む。好ましくは、すべての放熱体５６は、各発熱体６０に直接隣接して配列される。図４に示した放熱体５６は、蛇行するアルミニウム金属薄板片によって形成される。すなわち、これらの構造設計は図１及び図２による放熱体の構造設計と同じである。発熱体は、これらの個々の放熱体５６の間に、フレーム５２の空気入口及び出口用開口上のグリルの長手方向のバー５８の後ろに置かれる。フレーム５２の中央部分で、これらの長手方向のバー５８のうちの一つが、そこでは発熱体６０が見えるように、説明の目的のために取り外されている。
【００３８】
放熱体５６は中間絶縁層７を介して通電構成部品に当接することを考慮して、放熱体５６、すなわち、放熱体は無電位である。フレーム５２は、好ましくは、電気絶縁性をさらに向上させることができるようなプラスチック材料で作られる。暖房装置の通電構成部品に触らないような追加の保護が、これもプラスチック材料で作られ、フレーム・シェル５４と一体成形されるグリルによって与えられる。
【００３９】
フレーム５２の一方の端面には、それ自体は周知である方法によりプラグ接続が備えられ、そこから電源及び／または制御ラインが延びる。これらのラインは、車両内に備えられた暖房装置と前記車両との間の制御接続及び電源接続を確立するために使用され得る。フレーム５２の端面には、プラグ接続に加えて制御素子を包含することもできる筐体が示される。
【符号の説明】
【００４０】
１ 発熱体
２ 筐体シェル構成部材
３ シェル相手構成部材
４ シーリング・ストリップ
５ ＰＴＣ加熱体
７ 絶縁層
９ 絶縁シート
１０ 金属薄板片
１１ 放熱体
２０ 溝
２１ バネ
３０ プラスチック・シート
３２ プラスチック・シート
３４ プラスチック・シート
３６ プラスチック・シート
３８ ガラス繊維織物
４０ 外側の面の多層シート
４２ 内側の面の多層シート
５２ フレーム
５４ フレーム・シェル
５６ 放熱体
５８ 長手方向のバー
６０ 発熱体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車の電気補助暖房機において空気を暖めるための発熱体（１）であり、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）と、前記ＰＴＣ加熱素子（５）を囲み込む絶縁性の筐体（２、３）と、内側の表面が前記ＰＴＣ加熱素子（５）の対向面に接触する導電体（１０）とを具備し、
前記導電体（１０）の外側の各表面が、少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）を有する絶縁層（７）によって被覆され、前記絶縁層（７）が前記筐体（２、３）に固定的に連結されることを特徴とする発熱体。
【請求項２】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は互いに結合され、編まれた繊維織物（３８）をシートの間に挟むことを特徴とする、請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は互いに結合され、ガラス繊維織物（３８）をシートの間に含むことを特徴とする、請求項２に記載の発熱体。
【請求項４】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は互いに結合され、シリコーンに浸したガラス繊維織物（３８）をシートの間に含むことを特徴とする、請求項３に記載の発熱体。
【請求項５】
前記絶縁層（７）は、相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）を有し、接着接合される少なくとも２つのシート（４０）を有することを特徴とする、請求項２から請求項４のいずれかに記載の発熱体。
【請求項６】
前記相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は、少なくとも２．００ｋＶの絶縁耐力を与えることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発熱体。
【請求項７】
前記少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は前記導電体（１０）に間接的に接触し、前記少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は前記発熱体（１１）の外側の面に設けられることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発熱体。
【請求項８】
前記絶縁層（７）は、前記ＰＴＣ加熱素子（５）を囲み込む絶縁性の筐体（２、３）に、インサート成形によって連結されることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発熱体。
【請求項９】
前記絶縁層（７）は、前記導電体（１０）の両端面が封入されるように、前記筐体（２、３）に連結されることを特徴とする、請求項８に記載の発熱体。
【請求項１０】
前記筐体（２、３）はシリコーンで作られることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の発熱体。
【請求項１１】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）の材料は、ポリイミド、ポリアミド、シリコーンからなるグループから選択されることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１２】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は、０．０５ｍｍから０．０９ｍｍまでの、好ましくは、０．０６ｍｍから０．０８ｍｍまでの厚さをもつことを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１３】
前記相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は、シリコーン含有接着剤によって相互結合されることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１４】
少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子（５）と、前記ＰＴＣ発熱素子（５）の対向側面に接触する導電体（１０）と、平行した層に配列され、発熱体（６０）の対向面に接触するように支持された放熱体（５６）とを具備する複数の発熱体（６０）を有する暖房装置であり、
前記放熱体（５６）は、少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）を有する絶縁層（７）を間に介して、前記発熱体（６０）の対向面に接触することを特徴とする暖房装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の少なくとも１つの発熱体によって特徴付けられる、空気を暖めるための暖房装置。
【請求項１】
特に自動車の電気補助暖房機において空気を暖めるための発熱体（１）であり、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）と、前記ＰＴＣ加熱素子（５）を囲み込む絶縁性の筐体（２、３）と、内側の表面が前記ＰＴＣ加熱素子（５）の対向面に接触する導電体（１０）とを具備し、
前記導電体（１０）の外側の各表面が、少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）を有する絶縁層（７）によって被覆され、前記絶縁層（７）が前記筐体（２、３）に固定的に連結されることを特徴とする発熱体。
【請求項２】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は互いに結合され、編まれた繊維織物（３８）をシートの間に挟むことを特徴とする、請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は互いに結合され、ガラス繊維織物（３８）をシートの間に含むことを特徴とする、請求項２に記載の発熱体。
【請求項４】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は互いに結合され、シリコーンに浸したガラス繊維織物（３８）をシートの間に含むことを特徴とする、請求項３に記載の発熱体。
【請求項５】
前記絶縁層（７）は、相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）を有し、接着接合される少なくとも２つのシート（４０）を有することを特徴とする、請求項２から請求項４のいずれかに記載の発熱体。
【請求項６】
前記相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は、少なくとも２．００ｋＶの絶縁耐力を与えることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発熱体。
【請求項７】
前記少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は前記導電体（１０）に間接的に接触し、前記少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は前記発熱体（１１）の外側の面に設けられることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発熱体。
【請求項８】
前記絶縁層（７）は、前記ＰＴＣ加熱素子（５）を囲み込む絶縁性の筐体（２、３）に、インサート成形によって連結されることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発熱体。
【請求項９】
前記絶縁層（７）は、前記導電体（１０）の両端面が封入されるように、前記筐体（２、３）に連結されることを特徴とする、請求項８に記載の発熱体。
【請求項１０】
前記筐体（２、３）はシリコーンで作られることを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の発熱体。
【請求項１１】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）の材料は、ポリイミド、ポリアミド、シリコーンからなるグループから選択されることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１２】
前記プラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は、０．０５ｍｍから０．０９ｍｍまでの、好ましくは、０．０６ｍｍから０．０８ｍｍまでの厚さをもつことを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１３】
前記相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）は、シリコーン含有接着剤によって相互結合されることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の発熱体。
【請求項１４】
少なくとも１つのＰＴＣ発熱素子（５）と、前記ＰＴＣ発熱素子（５）の対向側面に接触する導電体（１０）と、平行した層に配列され、発熱体（６０）の対向面に接触するように支持された放熱体（５６）とを具備する複数の発熱体（６０）を有する暖房装置であり、
前記放熱体（５６）は、少なくとも２つの相互結合されたプラスチック・シート（３０、３２、３４、３６）を有する絶縁層（７）を間に介して、前記発熱体（６０）の対向面に接触することを特徴とする暖房装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の少なくとも１つの発熱体によって特徴付けられる、空気を暖めるための暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２５９８２３（Ｐ２００９−２５９８２３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−９６２２４（Ｐ２００９−９６２２４）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０１３２４８２３）エーベルスパッヒャー・カテム・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディットゲゼルシャフト (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９６２２４（Ｐ２００９−９６２２４）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０１３２４８２３）エーベルスパッヒャー・カテム・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディットゲゼルシャフト (23)
【Ｆターム（参考）】
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