電気加熱装置のための熱発生素子とその製造方法
本発明は、特に自動車用の電気補助加熱装置において空気を加熱する、熱発生素子（１）であって、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）と、前記ＰＴＣ加熱素子（５）と前記ＰＴＣ加熱素子（５）をはさんでその両側に配置された電気導体片（６；７，１０）とを囲む絶縁ハウジング（２、３）と、を具備する熱発生素子（１）に関する。このような熱発生素子（１）を作るために、導体片と少なくとも１つのＰＴＣ素子との間の良好な接触を確保することができ、熱発生素子は、ＰＴＣ素子を高絶縁の状態で収容するのに適しており、本発明では、密閉片（４、２１）を挿入した状態で互いに対向して配置され、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）を密閉して囲む、ハウジングシェル要素（２）とシェルカウンタ要素（３）を有する、２つの部品からなるハウジング（２、３）を具現化することを提案する。本発明は、さらにフレーム内に収容された層構造を有し、少なくとも１つの熱発生装置（１）を含む自動車用電気補助加熱装置に関する。
【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加熱素子と、ＰＴＣ加熱素子のみならずＰＴＣ加熱素子をはさんでその両側に配置された電気導体片をも囲む絶縁ハウジングと、を有する熱発生素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような熱発生素子は、例えば特許文献１により自動車用の補助加熱装置として知られている。他の熱発生素子は例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４により知られている。
【０００３】
基本的には、一般的な熱発生素子では、ＰＴＣ素子への相界面での大きな発熱が生じることなしに熱発生素子への電流供給が可能となるように、導体片とＰＴＣ素子との間の良好な機械的接触によって低い境界抵抗を提供すべきであるという課題がある。この要求は熱発生素子が約５００ボルトまたはそれ以上の高い作動電圧を印加する場合に特に重要となる。
【０００４】
一般的な電気加熱素子では、通常電気的金属導体板片により形成された導体片は、熱発生素子を囲むスリーブによりカプセル化されており、そのスリーブは導体片が少なくとも１つのＰＴＣ素子に対していくらかの圧力をかけるようにその導体片を配置している（特許文献２で示されるように）。この先行技術では、その両側に導体片が隣接するＰＴＣ素子は、内部でシリコンラバーでコーティングされた金属スリーブにより囲まれており、その結果、金属導体板片は絶縁された状態でスリーブ内に保持される。この配置だけでは導体片がＰＴＣ素子に対して押圧するための十分な接触圧力を実現するには十分ではない。これに対応して、層構造全部がプレス板により囲まれる。公知の熱発生素子は比較的受動的であり、すなわちＰＴＣ素子により発生する熱の外部への伝導性は比較的良くない。公知の熱発生素子はこれに対応して熱効率が悪く、熱条件の変化に対しての応答が比較的遅い。
【０００５】
熱の発散については、例えば特許文献１から曲がりくねった状態の金属板片により形成されたラジエータ要素を熱発生素子の両側に対して配置することが知られている。これらのラジエータ要素は熱発生素子に対してばねによるプリテンションがかかるように置かれている。ラジエータと少なくとも１つのＰＴＣ素子の間の導体片は、自由に動けるように具備されているので、導体片はそのばね力によってＰＴＣ素子を押すように配置される。この構造は、特に高電圧で熱発生素子を作動させる場合にラジエータ要素および／またはフレームを介して流れる漏れ電流が避けられないという問題を伴う。さらに、熱発生素子の外側の、電流が流れる部品が露出するので安全上の重大な問題もある。
【０００６】
特許文献４で知られる加熱棒にはまた熱伝導が悪いという上述の問題点がある。この加熱棒では３つの一般的な熱発生素子が円筒軸に関して互いに１２０°の角度差をもって配置されている。個々の熱発生素子の間で、電気絶縁材の円筒部分が配置されており、それぞれに加熱棒により加熱される液体のためにフロー経路のくぼみが作られている。このような構成では、特にＰＴＣ素子により発生した熱の空気による対流発散に関しては十分でない。ここではＰＴＣ素子から熱を必要な程度発散させることができない。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０３５０５２８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３２０８８０２号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第３０４６９９５号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第２８０４７４９号明細書
【特許文献５】米国特許６，１４７，３３０号明細書
【発明の開示】
【０００７】
本発明の基礎をなす課題は、導体片と少なくとも１つのＰＴＣ素子との間の良好な接触を確保することができ、改良された方法で周囲の領域と電気的に絶縁されている、熱発生素子を提供することである。さらに、本発明により自動車用の改良された電気補助加熱装置が提供される。
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、請求項１の特徴を有する熱発生素子を提供する。この熱発生素子は、ハウジングシェル素子とシェルカウンタ素子からなるハウジングを有する。このハウジングシェル素子とシェルカウンタ素子は、密閉片を挿入して互いに対向した状態で配置され、少なくとも１つの加熱素子を密閉した状態で取り囲む。
【０００９】
本発明により、例えば特許文献１で知られる保持フレームは、さらに改良され、ＰＴＣ素子を保持する。このＰＴＣ素子は、その電気補助加熱装置のための熱発生素子において、通常、１つのレベルの上に他のレベルを重ねる状態で配置される。そして、この保持フレームは、その位置において、特にＰＴＣ加熱素子のそれぞれが補助加熱装置から脱落しないように働く。本発明により、公知技術で知られる保持フレームは、所定の方法で１つのレベル内で１つのまたは複数のＰＴＣ加熱素子を保持し、ＰＴＣ加熱素子同士を互いに離すばかりでなく、さらにＰＴＣ加熱素子を周囲の領域から密閉するハウジングとして実現される。この目的を達成するため、本発明は、ハウジングシェル要素と、シェルカウンタ要素を具備するシェルタイプハウジングを提案する。２つのハウジング要素は、密閉片を挿入して互いに対向した状態で配置され、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を端部にてしっかりつかむハウジング要素の端部は、ＰＴＣ素子を密閉して取り囲む。１つの熱発生素子に数個のＰＴＣ加熱素子がある場合、ハウジングは好ましくは長方形、細長い片状の平面部品として具体化され、部品の高さは対応するＰＴＣ加熱素子の高さより大きくないことが好ましい。少なくとも１つのハウジング要素、すなわちハウジングシェル要素は、ＰＴＣ加熱素子をその端部でしっかりつかむ。この端部側の取付は、密閉片の挿入とともにシェルカウンタ要素に接近した位置でなされる。シェルカウンタ要素は例えばハウジングシェルまたはその他のように本質的には平面片として実現することができ、その結果、ハウジングシェル要素の側面方向端部は本質的にＰＴＣ加熱素子の高さ全体を覆うように延びている。
【００１０】
特許文献５から、ＰＴＣ素子を収容する２つのハウジング要素を有する熱発生素子は公知であり、このハウジング素子は、圧縮可能な素子の弾性的プリテンション力によるプリテンションがかかった状態で保持される。これに対応して、２つのハウジング素子は、互いにオーバラップしてこれらの間の弾性的な圧縮素子をクランプするウェブを具備する。この２つのハウジング要素は、圧縮素子を挿入する組み立て中に、一方が他方の上に長手方向にシフトしなければならない。これらの圧縮素子は、プリテンションをかけてラジエータ要素が多層ＰＴＣ素子の電極に対して接触するように機能する。この目的のため、ハウジング要素はラジエータ要素と底部においてオーバラップする。
【００１１】
特許文献５による圧縮素子は、似たようにラジエータ要素のボトムエンド（bottom ends）に挿入することで２つのハウジング要素に互いにプリテンションをかける機械的プリテンション手段として動作する。
【００１２】
しかしながら、この公知の熱発生素子の構造は、非常に多くの努力を必要とする。特に、製造時に、圧縮素子がハウジング要素のそれぞれのウェブの間に位置する一方で、２つのハウジング要素は、一方が他方の上に縦方向にシフトすることが必要である。さらに圧縮素子により発生する圧縮力は、電極とＰＴＣ素子との間の良好な接触を確保するには十分ではない。この良好な接触は、抵抗分を生じないかまたは電流が電極からＰＴＣ素子への電流が低抵抗で流れることを、ＰＴＣ加熱素子によって発生する熱を良好に取り出すことともに確実にするのに必要である。
【００１３】
本発明は、電極が外側から層構造へ作用するばね力のプリテンションによりＰＴＣ素子に対して押される導体片により形成されるという原則を守っている（特許文献１参照）。
【００１４】
しかし、本発明は、フレームを有する対応する補助加熱装置用の熱発生素子を提供する。ここでは、導体片と少なくとも１つのＰＴＣ素子との間の良好な接触を確実にし、この熱発生素子は、より改良された方法で、周囲の領域から電気的に絶縁される。このために、対向するハウジング要素の正面側に提供される密閉片が決め手となっている。特に、ハウジング要素のこれらの表面は、対応するハウジングシェル要素により形成された、少なくとも１つのＰＴＣ素子を収容する領域を直接限定するハウジング要素の正面側と考えられる。ハウジング要素の正面側は、対応するハウジングシェル要素により形成された接触面と本質的に平行に延びており、その接触面と同じ方向となっている。すなわち、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子の収容領域においてハウジングシェル要素の上から見た平面図においてみることができる。密閉片は、ハウジングシェル要素を最初に互いに連結させ、圧縮可能な方法でＰＴＣ素子をハウジングシェル要素との接触面に対して強く押すことを可能にする接着用テープであり得る。密閉片に働く考えられる圧縮力は、言い換えれば、ハウジングシェル要素を引き離すように動作する。密閉片は、しかし、他のハウジング要素における凹部形状の開口と係合する溝(groove)として形成されてもよい。密閉片にとっては、２つのハウジングシェル要素の間に生じたギャップを密閉した状態を保って橋渡しをし、さらに好ましくは前記ギャップが外に対して開くことなしにハウジングシェル要素が互いにある程度動くか、または互いに離れることができることを可能とすることが本質的である。
【００１５】
密閉片は本発明の意味では、例えば、それぞれ正面側で支持されたハウジングシェル要素の対向する２つの正面側の間に配置された密閉要素である。代替え的には、密閉片は、ハウジングシェル要素またはハウジングカウンタ要素と一体的に形成されていてもよい。ここでは特に溝とばねの連結を考える。このような溝とばねの連結では、ばねは密閉片を形成する。ばねは他のハウジング要素において形成された溝と係合し、２つのハウジング要素が導体片と平行に延びた平面を越えてある限度内に動きうるように寸法が決められることが好ましい。溝とばねの連結は、さらにハウジングの外部から内部への直接のアクセスを防止し、本発明の意味での密閉片を形成する。
【００１６】
上記の２つのハウジング要素が２つの導体片に平行に延びた平面を越える方向に互いに相対的に動くことにより、平行に設けられた導体片間のすき間距離の調整がある程度できる。その結果、ＰＴＣ加熱素子の作業上の許容誤差は、１つのＰＴＣ加熱素子または複数のＰＴＣ加熱素子のそれぞれの導体片との平坦で良好な接触を免除する必要もなく、補償することができる。対応する移動可能性は、ある程度圧縮可能でありハウジング要素の対向する正面側の間に支持される密閉片に起因している。２つのハウジング要素がハウジングの内部の密閉が失われることなく導体片に平行して延びている平面を越えてお互いに少なくとも僅かに動き得ることが唯一の重要な点である。ＰＴＣ加熱素子の異なる厚さおよび／または熱発生素子の動作中の熱応力に起因にした上記の作業上の許容誤差が、２つのハウジング要素の間の相対的動きにより追従され得るように、この移動可能性は実現されることが好ましい。この目的を達成するためには、２０〜３０ｍｍもあれば十分であると考えられる。これは、より大きく移動する可能性を積極的に回避しなければならないことを必ずしも意味しない。この熱発生素子は、熱発生素子とラジエータ要素からなる、圧縮応力下で保持される層構造にて組み立てられるのにかなり適している。その結果、導体片は常にＰＴＣ加熱素子と接して配置され、ハウジングの構造的一体性は、外側から働くこの圧縮力によって確実にされる。
【００１７】
本発明の記述がＰＴＣ加熱素子の密閉に向けられる限りにおいて、ここで特に円周方向において見える有様が有効である。熱発生素子は通常、少なくとも１つの、好ましくは２つの、熱発生素子の対向する側に接しているラジエータ要素を具備する層構造の片状の層を形成する。これらはフレーム内に配置されている。ラジエータ要素と熱発生素子は、フレーム内で層構造の長方形（oblong）の層に接している。ここで、ハウジング素子は、熱発生素子の層内で１つまたは複数のＰＴＣ加熱素子を、熱発生素子の縦方向の延長を横切る方向のみならず、好ましくは熱発生素子の縦方向にも固定するのに役立つ。この目的を達成するために、スペーサ等をハウジングに用意することができ、ＰＴＣ加熱素子を所定の距離を置いて１つのレベルの上に他のレベルを重ねて配置して保持することができる。
【００１８】
ハウジング素子は、好ましくは高度に絶縁されたプラスティックで形成されており、例えば電気的に高品質なポリアミドまたはテフロン（登録商標）で形成されている。各ケースで用いられる材料は、大きなクリープ抵抗をもつべきである。ハウジング内に収容されたＰＴＣ素子のＣＴＩ値（比較トラッキング指数値）は少なくとも４００、好ましくは６００とすべきである。もし少なくとも１つのハウジング要素が成型された部品として実施化された場合、射出成型により絶縁層をハウジング要素に付着させることにより、絶縁層を設け、および／または金属板片をハウジング要素に固定して設けることが実際的である。ここでは絶縁層は、通常熱発生素子の外側を形成し、ＰＴＣ加熱素子の上部側または下部側に平行に延びている。金属板片は、好ましくは絶縁層と、金属板片と接触するＰＴＣ加熱エレメントとの間に直接接して存在しており、電流をＰＴＣ加熱素子に供給する役目をする。上記の成型された部品は、従来は成型されたプラスティックであり、すでに上述したように電気的に高品質なプラスティックからできていることが好ましい。代替え的には、どの場合もハウジング要素は、ＣＩＭ（Ceramic Injection Molding：セラミック射出成型）部品で形成され得る。この目的を達成するために、射出成型装置で処理される自由に流れる懸濁した組成物（free-flowing suspension）を取得するため少なくとも１つのハウジング素子の製造のためのセラミック粉末がプラスティックと混合される。その後、結合剤が成型されたグリーンコンパクトから除去される。その後、このようにして得られたブラウンコンパクトが圧縮されて焼結したセラミック部品を形成する。
【００１９】
例えば、焼結したセラミック部品として形成されたハウジング要素は、成型されたプラスティックのハウジング要素と協働することができる。このセラミック部品は、平面板として例えばＵ字形断面をもち密閉片を挿入した状態で少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を横方向からつかむ成型されたプラスティック部品と接触する。これにより、簡単な方法で、ＰＴＣ素子のための円周状の絶縁を作ることができる。ベルト状のプラスティック部品が順にハウジングの外側を形成する。内部では通常、セラミック部品とＰＴＣ加熱素子との間で、さらに金属板片が備えられ、ＰＴＣ加熱素子は金属板片に対して直接接するように配置され、ＰＴＣ加熱エレメントは金属板片から電流を供給される。
【００２０】
当然、セラミック部品としてＰＴＣ加熱素子を収容する本質的にＵ字形のハウジング要素を形成することも考えられる。セラミック部品をアルミナで形成された焼結部品として形成することが特に実際的であることが明らかになった。同様に、ハウジング要素は両方とも成型されたプラスティック部品により実施化され得る。
【００２１】
両方のハウジング要素、すなわちハウジングシェル要素とシェルカウンタ要素をそれぞれがＵ字形断面を有し、ＰＴＣ加熱素子の部分の端部をしっかりとつかむ同一の部品として実現することが特に実際的であることを示した。この場合、ハウジングシェル要素とシェルカウンタ要素は本質的にＰＴＣ加熱素子の厚み部分を半分だけつかむ。シェル要素としてのハウジング要素のそれぞれは、ＰＴＣ加熱素子の部分を横方向に囲い込む。この実施の形態は、ハウジング要素の両方が１つの同一の型で製造し得る利点を提供する。さらに商品管理、貯蔵、生産ロジスティクスは、ハウジングが２つの同一の部品で実現されることで容易になる。
【００２２】
密閉片の手段による２つのハウジング要素の密閉接触は、外部の力により有効となり、その外部の力は、電気加熱装置へ熱発生素子を実装した後に外部から熱発生素子に働く。これは、外部から層構造に働くばね力であり得る。これは例えば例えば特許文献１により知られている。
【００２３】
代替え的に、あるいは追加的に、密閉片は接着機能も有し得る。その結果、ハウジングシェル要素とシェルカウンタ要素が密閉片の手段によって互いに接着する。この接着により固定した状態で部品が永久的に互いに接近して置かれる。対向するハウジング要素に引っ張り力が働くように密閉片を適用することも考えられる。その結果、とりわけＰＴＣ加熱素子に起因する作業上の許容誤差および温度差に起因する膨張は、密閉片によって補償され得る。密閉片は、通常それぞれが１つの金属板片を具備するハウジング要素の一様な弾性的プリテンションを提供する。金属板片は、常にＰＴＣ加熱素子の上部側または下部側である１つの側に直接接する。金属板片は、電流をＰＴＣ加熱素子に供給する。特に、もし高電圧が供給された場合、金属板片とＰＴＣ加熱素子との間の相界面において電流がＰＴＣ加熱素子に供給されるところで遷移抵抗があまり起こらないように注意しなければならない。この目的のために、２つのハウジング素子は好ましくはプリテンションの下で互いに近接するように置かれる。このプリテンションは、密閉片により生じるか、または外からハウジングに働く張力（tension）により（これが多分標準になるだろう）生じる。これにより、２つのハウジング要素が互い十分密閉することができる密閉片の圧縮が可能となる。
【００２４】
もし本発明による熱発生素子が、例えば特許文献１のように、層構造の一部としてフレーム内にばねのプリテンションの下で構成された場合、組み立て中に取り扱いや取付けがより容易に行うことができる装置をつくるために接着密閉片を２つのハウジング素子に加えることができる。
【００２５】
本発明による熱発生素子の好ましい更なる発展は、請求項２乃至請求項１３により与えられる。
【００２６】
本発明により、さらに、フレームと前記フレーム内に収容された層構造を有する電気補助加熱装置が特許請求の範囲となっており、前記電気補助加熱装置は、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つの熱発生装置と、前記熱発生装置と平行に延びる少なくとも１つのラジエータ要素とを具備する。ラジエータ要素としては、ここでは好ましくは、良好な熱伝導体であって肋骨状のものによりラジエータ要素に対して流れる空気に熱を伝えるものを意味し、その熱は熱発生素子により熱伝導により導入される。ラジエータ要素は、曲がりくねった金属板片で形成されたか、または押出アルミニウム部として形成され、熱発生素子をそこに置くための少なくとも１つの平坦な接触面を有することが好ましい。さらに、本発明による電気補助加熱装置の更なる発展は、請求項１３と請求項１４で与えられる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、２つの実施の形態によって図面を参照して以下により詳細に説明する。
【００２８】
図１は、それぞれが焼結アルミナの部品として実現された２つの長方形のＵ字形ハウジング要素２、３を有する熱発生素子の第１の実施の形態の横断面図を示す。互いに対抗する位置にある個々のハウジング要素２、３のそれぞれのウェブ（web）は、密閉片４を間に挿入して互いに表面を向き合った状態に位置している。このようにして作られた、周囲から電気的に密閉された空間に、熱発生素子１の長手方向に（図面の平面を横切って）順々に配置された状態で数個のＰＴＣ加熱素子が収容される。ここでは１つの加熱素子５のみを示している。
【００２９】
ＰＴＣ加熱素子５と２つのハウジング要素２、３との間に、金属板片６、７がそれぞれＰＴＣ加熱素子５に電流を供給する導体片として具備される。熱発生素子を囲み熱発生素子に層構造内でプリテンションをかけて保持するフレームの外側から場合により導体片が突出するために導体片はハウジング要素２、３からそれらの前部において突出し得る。その結果、電気的フレーム端子をそこで設けることができる。
【００３０】
密閉片４の厚さは、少なくとも１つのＰＴＣ素子５の厚さに関しては考えられる作業上の許容誤差を、２つのハウジング要素が接することなしに密閉片４を圧縮することにより補償することができるように選ばれる。これに関して、ＰＴＣ加熱素子は、製造に起因するある寸法のばらつきを免れないことに注意すべきである。もし密閉片４弾性特性と寸法とが適合化されれば、厚み（矢印ｈの方向）に関するこのような許容誤差は、密閉片の圧縮によって補償され得る。そしてその結果、厚みに関する考えられるばらつきがある場合でもＰＴＣ加熱素子を収容する内部の円周方向の密閉は、常に確保される。
【００３１】
図１で示される実施の形態においては、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を側面からつかむ側部端の寸法は、ＰＴＣ加熱素子５の幅ｂより１５％以上広くない幅Ｂとなるように選択される。セラミックハウジング要素２、３の上側および下側での高さＨとＰＴＣ加熱素子５の高さｈとの比は、０．７：１０である。高さＨはこの場合、ハウジング要素２、３の上側または下側と、金属板片７との接触面を形成する要素２、３の内側との距離として定義される。これに対応して熱発生素子は比較的平らである。ＰＴＣ加熱素子５の支持体、すなわち素子２または素子３のセラミック背後部の厚みは、ＰＴＣ加熱素子５の高さの７．５％を超えない。この背後部だけがＰＴＣ加熱素子への支持を提供する。
【００３２】
２つのハウジング要素２、３の向かいあった正面にて支持された圧縮可能なプラスティックの密閉片の圧縮により、２つのハウジング要素２、３が上部の金属板片６または下部の金属板片７に平行に延びる平面を越えてある程度動くことが可能となる。
【００３３】
図２では、第２の実施形態の横断面図が示されている。図１で示された実施の形態における部品と同じ部品に対しては同じ参照符号を付すようにしている。
【００３４】
図２で示される実施の形態でも、生産を容易にするために２つの全く同じのハウジング要素２、３を有する。端部により形成されたハウジング要素２、３のそれぞれの正面側の１つは、溝２０（groove）を有しており、他の正面側からはばね２１が突出している。ハウジング要素２、３の１つのばね２１は、他のハウジング要素３、２の相補的に形成された溝２０と係合する。その結果、ハウジング２、３の内部は密閉される。このため、溝２０の幅は、ばね２１の厚さよりもわずかだけ大きくなるように注意するべきである。溝２０の深さまたはばね２１の長さは、ＰＴＣ素子５がハウジングの中に収容されている場合は、これらのＰＴＣ素子は金属板片６、７に対して平坦に位置するように選ばれ、ハウジング要素２、３が、収縮した場合、および／または総量を設定する場合、または作業上の許容誤差のために、ＰＴＣ素子５の側上のハウジング要素２、３が少なくとも僅かに互いに動き得るように、また、想定される作業上の許容誤差または熱膨張があっても、溝２０またはばね２１がハウジングを密閉するのに十分な重なりが生じて係合するように選定される。
【００３５】
図３では、熱発生素子１の代替的な実施の形態を横断面図にて示す。この実施形態では、ハウジングシェル要素２ばかりでなく、シェルカウンタ要素３もシェルのように実現される。ハウジング要素２、３は、両方とも成型されたプラスティック部品として作られ、絶縁層としてのアルミナ片８が金属板片１０と同様にハウジング要素２、３のそばに成型されている。金属板片１０は、内側からアルミナ層８と直接対向する位置にあり、ＰＴＣ加熱素子５と接触している。アルミナ層８は、上部側と下部側とで熱発生素子１の外側を形成している。この方向に、この熱発生素子１は比較的薄く、その結果、ＰＴＣ加熱素子により発生する熱は、殆ど障害物なしにラジエータ要素１１に伝導により到着する。示された実施の形態では、ラジエータ要素１１は、追加的に２つのハウジング要素２、３のプラスティック材料によって側面をしっかりつかまれており、したがってその位置が保持される。特にハウジング要素のそばでそれらを成型することにより生成したハウジング要素２、３の端部は、アルミナ層８の外側に突出している。これにより、アルミナ層８に対して当接しているラジエータ要素１１は、図２に示されるような層構造を越えて移動することができない。
【００３６】
図３に示される自動車用電気補助加熱装置は、熱発生装置１とラジエータ要素１１を収容するフレームにより囲まれている。通常、ラジエータ要素１１の数個の層と熱発生素子１が提供され、ばねのプリテンションによりフレームに保持される。この目的のために、ばねがフレームの端部領域に収容され、フレーム内に一体化され、または層構造内でフレームの中心に収容される。通常、ラジエータ要素１１は、ラジエータ要素１に直接隣接して配置され、２つのラジエータ要素に抗してプリテンションをかけて層構造を保持するようにばねをセットする。このようにして形成された層構造は、フレーム内で露出され、フレームに対する空気の流れが層構造を通過することができる。熱発生素子１の電気的接続は、通常個々の金属板片がフレームを越えて外部まで側面方向に延びることにより実現できる。
【００３７】
電気補助加熱装置の実現のために、側面から入る空気が、もしそれが湿気や汚れをもたらすのであれば、ＰＴＣ加熱素子に直接到達できないように、ＰＴＣ加熱素子５を円周（circumferential）方向に密閉することが重要である。さらに、互いに向かい合った金属板片６、７の間の考えられる漏れ電流だけを防止することが示された。したがって、もし湿気および／または汚染空気は、熱発生素子と接触せずに、異なる極性の導体片の間で電気放電の原因となり得るなら、導体片６、７は、層構造を越えて延びるフレームのスパー（spar）にてそれ自体知られた方法で容易に外に接続(expose)できる。
【００３８】
漏れ電流を避けるために、漏れ電流の経路を最大化すべきである。図１の実施の形態において、漏れ電流経路は、上部の金属板片６の端部からハウジングシェル２の内部表面に沿って、一部はハウジングシェル要素２の端部の正面側を通り、密閉片４の円周（circumferential）表面の一部分を通り、シェルカウント要素３の正面側に到達し、さらにこのシェルカウンタ要素３の内部壁を通って端部の側の下部金属板片７の正面側に到達する。この漏れ電流経路は、この５００ボルトまでの電圧にて、ここで考慮すべき応用では少なくとも２．５ｍｍはあるべきである。この漏れ電流経路は、もし密閉片４内でこれが形成されるのであれば、例えば、ハウジング要素２、３の正面側にて経路をつくることによって延長することができる。あるいは、２つのハウジング要素２、３の内側の壁に漏れ電流経路を延長するために経路をつくってもよい。同じように、金属板片の幅はＰＴＣ加熱素子５の寸法と等しくなるまでどの場合でも減らすことができる。同じ理由で、図３で示される金属板片１０のまわりの成型をしないで済ませ、代わりにセラミック板８と接するように金属板片１０を配置し得る。このような実施の形態は、熱発生素子が特許文献１と似た補助加熱装置を形成するフレームにおける層構造の一部として配置されるのであれば特に役に立つ。ここでは熱発生の個々の層と熱放散の層構造が少なくとも１つのばねの圧力下でフレーム内に保持される。
【００３９】
本発明は、示された実施の形態に限定されない。圧縮し得る密閉片４は、プラスティックにより形成されたハウジング要素２とハウジング要素３それぞれによって一体的に具現化されてもよい。特に、ハウジング要素２とハウジング要素３の具現化は、それぞれ熱可塑性のエラストマーによって、密閉が可能となるようにそれ自体十分に圧縮可能であり、ハウジング要素２とハウジング要素３が互いに相対的に動き得ると考えることができる。ハウジング要素２とハウジング要素３の厚さは、図１によれば高さＨまたは幅Ｂを意味し、１，５ｍｍを超えるべきでない。この寸法では、どんな場合でも、下限は現在のところ安定上の理由から、０．４５ｍｍと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】熱発生素子の第１の実施の形態の横断面図を示す。
【図２】熱発生素子の第２の実施の形態の横断面図を示す。
【図３】本発明による電気補助加熱装置のラジエータ要素を有する熱発生素子の第３の実施の形態の横断面図を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１ 熱発生素子
２ ハウジングシェル要素
３ シェルカウンタ要素
４ 密閉片
５ ＰＴＣ加熱素子
６ 金属板片
７ 金属板片
８ セラミック板
９ セラミック板
１０ 金属板片
１１ ラジエータ要素
２０ 溝
２１ ばね
Ｈ ＰＴＣ加熱素子の支持体の高さ
ｈ ＰＴＣ加熱素子の高さ
Ｂ ＰＴＣ加熱素子の側壁の幅
ｂ ＰＴＣ加熱素子の幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子と、ＰＴＣ加熱素子のみならずＰＴＣ加熱素子をはさんでその両側に配置された電気導体片をも囲む絶縁ハウジングと、を有する熱発生素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような熱発生素子は、例えば特許文献１により自動車用の補助加熱装置として知られている。他の熱発生素子は例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４により知られている。
【０００３】
基本的には、一般的な熱発生素子では、ＰＴＣ素子への相界面での大きな発熱が生じることなしに熱発生素子への電流供給が可能となるように、導体片とＰＴＣ素子との間の良好な機械的接触によって低い境界抵抗を提供すべきであるという課題がある。この要求は熱発生素子が約５００ボルトまたはそれ以上の高い作動電圧を印加する場合に特に重要となる。
【０００４】
一般的な電気加熱素子では、通常電気的金属導体板片により形成された導体片は、熱発生素子を囲むスリーブによりカプセル化されており、そのスリーブは導体片が少なくとも１つのＰＴＣ素子に対していくらかの圧力をかけるようにその導体片を配置している（特許文献２で示されるように）。この先行技術では、その両側に導体片が隣接するＰＴＣ素子は、内部でシリコンラバーでコーティングされた金属スリーブにより囲まれており、その結果、金属導体板片は絶縁された状態でスリーブ内に保持される。この配置だけでは導体片がＰＴＣ素子に対して押圧するための十分な接触圧力を実現するには十分ではない。これに対応して、層構造全部がプレス板により囲まれる。公知の熱発生素子は比較的受動的であり、すなわちＰＴＣ素子により発生する熱の外部への伝導性は比較的良くない。公知の熱発生素子はこれに対応して熱効率が悪く、熱条件の変化に対しての応答が比較的遅い。
【０００５】
熱の発散については、例えば特許文献１から曲がりくねった状態の金属板片により形成されたラジエータ要素を熱発生素子の両側に対して配置することが知られている。これらのラジエータ要素は熱発生素子に対してばねによるプリテンションがかかるように置かれている。ラジエータと少なくとも１つのＰＴＣ素子の間の導体片は、自由に動けるように具備されているので、導体片はそのばね力によってＰＴＣ素子を押すように配置される。この構造は、特に高電圧で熱発生素子を作動させる場合にラジエータ要素および／またはフレームを介して流れる漏れ電流が避けられないという問題を伴う。さらに、熱発生素子の外側の、電流が流れる部品が露出するので安全上の重大な問題もある。
【０００６】
特許文献４で知られる加熱棒にはまた熱伝導が悪いという上述の問題点がある。この加熱棒では３つの一般的な熱発生素子が円筒軸に関して互いに１２０°の角度差をもって配置されている。個々の熱発生素子の間で、電気絶縁材の円筒部分が配置されており、それぞれに加熱棒により加熱される液体のためにフロー経路のくぼみが作られている。このような構成では、特にＰＴＣ素子により発生した熱の空気による対流発散に関しては十分でない。ここではＰＴＣ素子から熱を必要な程度発散させることができない。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０３５０５２８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３２０８８０２号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第３０４６９９５号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第２８０４７４９号明細書
【特許文献５】米国特許６，１４７，３３０号明細書
【発明の開示】
【０００７】
本発明の基礎をなす課題は、導体片と少なくとも１つのＰＴＣ素子との間の良好な接触を確保することができ、改良された方法で周囲の領域と電気的に絶縁されている、熱発生素子を提供することである。さらに、本発明により自動車用の改良された電気補助加熱装置が提供される。
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、請求項１の特徴を有する熱発生素子を提供する。この熱発生素子は、ハウジングシェル素子とシェルカウンタ素子からなるハウジングを有する。このハウジングシェル素子とシェルカウンタ素子は、密閉片を挿入して互いに対向した状態で配置され、少なくとも１つの加熱素子を密閉した状態で取り囲む。
【０００９】
本発明により、例えば特許文献１で知られる保持フレームは、さらに改良され、ＰＴＣ素子を保持する。このＰＴＣ素子は、その電気補助加熱装置のための熱発生素子において、通常、１つのレベルの上に他のレベルを重ねる状態で配置される。そして、この保持フレームは、その位置において、特にＰＴＣ加熱素子のそれぞれが補助加熱装置から脱落しないように働く。本発明により、公知技術で知られる保持フレームは、所定の方法で１つのレベル内で１つのまたは複数のＰＴＣ加熱素子を保持し、ＰＴＣ加熱素子同士を互いに離すばかりでなく、さらにＰＴＣ加熱素子を周囲の領域から密閉するハウジングとして実現される。この目的を達成するため、本発明は、ハウジングシェル要素と、シェルカウンタ要素を具備するシェルタイプハウジングを提案する。２つのハウジング要素は、密閉片を挿入して互いに対向した状態で配置され、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を端部にてしっかりつかむハウジング要素の端部は、ＰＴＣ素子を密閉して取り囲む。１つの熱発生素子に数個のＰＴＣ加熱素子がある場合、ハウジングは好ましくは長方形、細長い片状の平面部品として具体化され、部品の高さは対応するＰＴＣ加熱素子の高さより大きくないことが好ましい。少なくとも１つのハウジング要素、すなわちハウジングシェル要素は、ＰＴＣ加熱素子をその端部でしっかりつかむ。この端部側の取付は、密閉片の挿入とともにシェルカウンタ要素に接近した位置でなされる。シェルカウンタ要素は例えばハウジングシェルまたはその他のように本質的には平面片として実現することができ、その結果、ハウジングシェル要素の側面方向端部は本質的にＰＴＣ加熱素子の高さ全体を覆うように延びている。
【００１０】
特許文献５から、ＰＴＣ素子を収容する２つのハウジング要素を有する熱発生素子は公知であり、このハウジング素子は、圧縮可能な素子の弾性的プリテンション力によるプリテンションがかかった状態で保持される。これに対応して、２つのハウジング素子は、互いにオーバラップしてこれらの間の弾性的な圧縮素子をクランプするウェブを具備する。この２つのハウジング要素は、圧縮素子を挿入する組み立て中に、一方が他方の上に長手方向にシフトしなければならない。これらの圧縮素子は、プリテンションをかけてラジエータ要素が多層ＰＴＣ素子の電極に対して接触するように機能する。この目的のため、ハウジング要素はラジエータ要素と底部においてオーバラップする。
【００１１】
特許文献５による圧縮素子は、似たようにラジエータ要素のボトムエンド（bottom ends）に挿入することで２つのハウジング要素に互いにプリテンションをかける機械的プリテンション手段として動作する。
【００１２】
しかしながら、この公知の熱発生素子の構造は、非常に多くの努力を必要とする。特に、製造時に、圧縮素子がハウジング要素のそれぞれのウェブの間に位置する一方で、２つのハウジング要素は、一方が他方の上に縦方向にシフトすることが必要である。さらに圧縮素子により発生する圧縮力は、電極とＰＴＣ素子との間の良好な接触を確保するには十分ではない。この良好な接触は、抵抗分を生じないかまたは電流が電極からＰＴＣ素子への電流が低抵抗で流れることを、ＰＴＣ加熱素子によって発生する熱を良好に取り出すことともに確実にするのに必要である。
【００１３】
本発明は、電極が外側から層構造へ作用するばね力のプリテンションによりＰＴＣ素子に対して押される導体片により形成されるという原則を守っている（特許文献１参照）。
【００１４】
しかし、本発明は、フレームを有する対応する補助加熱装置用の熱発生素子を提供する。ここでは、導体片と少なくとも１つのＰＴＣ素子との間の良好な接触を確実にし、この熱発生素子は、より改良された方法で、周囲の領域から電気的に絶縁される。このために、対向するハウジング要素の正面側に提供される密閉片が決め手となっている。特に、ハウジング要素のこれらの表面は、対応するハウジングシェル要素により形成された、少なくとも１つのＰＴＣ素子を収容する領域を直接限定するハウジング要素の正面側と考えられる。ハウジング要素の正面側は、対応するハウジングシェル要素により形成された接触面と本質的に平行に延びており、その接触面と同じ方向となっている。すなわち、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子の収容領域においてハウジングシェル要素の上から見た平面図においてみることができる。密閉片は、ハウジングシェル要素を最初に互いに連結させ、圧縮可能な方法でＰＴＣ素子をハウジングシェル要素との接触面に対して強く押すことを可能にする接着用テープであり得る。密閉片に働く考えられる圧縮力は、言い換えれば、ハウジングシェル要素を引き離すように動作する。密閉片は、しかし、他のハウジング要素における凹部形状の開口と係合する溝(groove)として形成されてもよい。密閉片にとっては、２つのハウジングシェル要素の間に生じたギャップを密閉した状態を保って橋渡しをし、さらに好ましくは前記ギャップが外に対して開くことなしにハウジングシェル要素が互いにある程度動くか、または互いに離れることができることを可能とすることが本質的である。
【００１５】
密閉片は本発明の意味では、例えば、それぞれ正面側で支持されたハウジングシェル要素の対向する２つの正面側の間に配置された密閉要素である。代替え的には、密閉片は、ハウジングシェル要素またはハウジングカウンタ要素と一体的に形成されていてもよい。ここでは特に溝とばねの連結を考える。このような溝とばねの連結では、ばねは密閉片を形成する。ばねは他のハウジング要素において形成された溝と係合し、２つのハウジング要素が導体片と平行に延びた平面を越えてある限度内に動きうるように寸法が決められることが好ましい。溝とばねの連結は、さらにハウジングの外部から内部への直接のアクセスを防止し、本発明の意味での密閉片を形成する。
【００１６】
上記の２つのハウジング要素が２つの導体片に平行に延びた平面を越える方向に互いに相対的に動くことにより、平行に設けられた導体片間のすき間距離の調整がある程度できる。その結果、ＰＴＣ加熱素子の作業上の許容誤差は、１つのＰＴＣ加熱素子または複数のＰＴＣ加熱素子のそれぞれの導体片との平坦で良好な接触を免除する必要もなく、補償することができる。対応する移動可能性は、ある程度圧縮可能でありハウジング要素の対向する正面側の間に支持される密閉片に起因している。２つのハウジング要素がハウジングの内部の密閉が失われることなく導体片に平行して延びている平面を越えてお互いに少なくとも僅かに動き得ることが唯一の重要な点である。ＰＴＣ加熱素子の異なる厚さおよび／または熱発生素子の動作中の熱応力に起因にした上記の作業上の許容誤差が、２つのハウジング要素の間の相対的動きにより追従され得るように、この移動可能性は実現されることが好ましい。この目的を達成するためには、２０〜３０ｍｍもあれば十分であると考えられる。これは、より大きく移動する可能性を積極的に回避しなければならないことを必ずしも意味しない。この熱発生素子は、熱発生素子とラジエータ要素からなる、圧縮応力下で保持される層構造にて組み立てられるのにかなり適している。その結果、導体片は常にＰＴＣ加熱素子と接して配置され、ハウジングの構造的一体性は、外側から働くこの圧縮力によって確実にされる。
【００１７】
本発明の記述がＰＴＣ加熱素子の密閉に向けられる限りにおいて、ここで特に円周方向において見える有様が有効である。熱発生素子は通常、少なくとも１つの、好ましくは２つの、熱発生素子の対向する側に接しているラジエータ要素を具備する層構造の片状の層を形成する。これらはフレーム内に配置されている。ラジエータ要素と熱発生素子は、フレーム内で層構造の長方形（oblong）の層に接している。ここで、ハウジング素子は、熱発生素子の層内で１つまたは複数のＰＴＣ加熱素子を、熱発生素子の縦方向の延長を横切る方向のみならず、好ましくは熱発生素子の縦方向にも固定するのに役立つ。この目的を達成するために、スペーサ等をハウジングに用意することができ、ＰＴＣ加熱素子を所定の距離を置いて１つのレベルの上に他のレベルを重ねて配置して保持することができる。
【００１８】
ハウジング素子は、好ましくは高度に絶縁されたプラスティックで形成されており、例えば電気的に高品質なポリアミドまたはテフロン（登録商標）で形成されている。各ケースで用いられる材料は、大きなクリープ抵抗をもつべきである。ハウジング内に収容されたＰＴＣ素子のＣＴＩ値（比較トラッキング指数値）は少なくとも４００、好ましくは６００とすべきである。もし少なくとも１つのハウジング要素が成型された部品として実施化された場合、射出成型により絶縁層をハウジング要素に付着させることにより、絶縁層を設け、および／または金属板片をハウジング要素に固定して設けることが実際的である。ここでは絶縁層は、通常熱発生素子の外側を形成し、ＰＴＣ加熱素子の上部側または下部側に平行に延びている。金属板片は、好ましくは絶縁層と、金属板片と接触するＰＴＣ加熱エレメントとの間に直接接して存在しており、電流をＰＴＣ加熱素子に供給する役目をする。上記の成型された部品は、従来は成型されたプラスティックであり、すでに上述したように電気的に高品質なプラスティックからできていることが好ましい。代替え的には、どの場合もハウジング要素は、ＣＩＭ（Ceramic Injection Molding：セラミック射出成型）部品で形成され得る。この目的を達成するために、射出成型装置で処理される自由に流れる懸濁した組成物（free-flowing suspension）を取得するため少なくとも１つのハウジング素子の製造のためのセラミック粉末がプラスティックと混合される。その後、結合剤が成型されたグリーンコンパクトから除去される。その後、このようにして得られたブラウンコンパクトが圧縮されて焼結したセラミック部品を形成する。
【００１９】
例えば、焼結したセラミック部品として形成されたハウジング要素は、成型されたプラスティックのハウジング要素と協働することができる。このセラミック部品は、平面板として例えばＵ字形断面をもち密閉片を挿入した状態で少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を横方向からつかむ成型されたプラスティック部品と接触する。これにより、簡単な方法で、ＰＴＣ素子のための円周状の絶縁を作ることができる。ベルト状のプラスティック部品が順にハウジングの外側を形成する。内部では通常、セラミック部品とＰＴＣ加熱素子との間で、さらに金属板片が備えられ、ＰＴＣ加熱素子は金属板片に対して直接接するように配置され、ＰＴＣ加熱エレメントは金属板片から電流を供給される。
【００２０】
当然、セラミック部品としてＰＴＣ加熱素子を収容する本質的にＵ字形のハウジング要素を形成することも考えられる。セラミック部品をアルミナで形成された焼結部品として形成することが特に実際的であることが明らかになった。同様に、ハウジング要素は両方とも成型されたプラスティック部品により実施化され得る。
【００２１】
両方のハウジング要素、すなわちハウジングシェル要素とシェルカウンタ要素をそれぞれがＵ字形断面を有し、ＰＴＣ加熱素子の部分の端部をしっかりとつかむ同一の部品として実現することが特に実際的であることを示した。この場合、ハウジングシェル要素とシェルカウンタ要素は本質的にＰＴＣ加熱素子の厚み部分を半分だけつかむ。シェル要素としてのハウジング要素のそれぞれは、ＰＴＣ加熱素子の部分を横方向に囲い込む。この実施の形態は、ハウジング要素の両方が１つの同一の型で製造し得る利点を提供する。さらに商品管理、貯蔵、生産ロジスティクスは、ハウジングが２つの同一の部品で実現されることで容易になる。
【００２２】
密閉片の手段による２つのハウジング要素の密閉接触は、外部の力により有効となり、その外部の力は、電気加熱装置へ熱発生素子を実装した後に外部から熱発生素子に働く。これは、外部から層構造に働くばね力であり得る。これは例えば例えば特許文献１により知られている。
【００２３】
代替え的に、あるいは追加的に、密閉片は接着機能も有し得る。その結果、ハウジングシェル要素とシェルカウンタ要素が密閉片の手段によって互いに接着する。この接着により固定した状態で部品が永久的に互いに接近して置かれる。対向するハウジング要素に引っ張り力が働くように密閉片を適用することも考えられる。その結果、とりわけＰＴＣ加熱素子に起因する作業上の許容誤差および温度差に起因する膨張は、密閉片によって補償され得る。密閉片は、通常それぞれが１つの金属板片を具備するハウジング要素の一様な弾性的プリテンションを提供する。金属板片は、常にＰＴＣ加熱素子の上部側または下部側である１つの側に直接接する。金属板片は、電流をＰＴＣ加熱素子に供給する。特に、もし高電圧が供給された場合、金属板片とＰＴＣ加熱素子との間の相界面において電流がＰＴＣ加熱素子に供給されるところで遷移抵抗があまり起こらないように注意しなければならない。この目的のために、２つのハウジング素子は好ましくはプリテンションの下で互いに近接するように置かれる。このプリテンションは、密閉片により生じるか、または外からハウジングに働く張力（tension）により（これが多分標準になるだろう）生じる。これにより、２つのハウジング要素が互い十分密閉することができる密閉片の圧縮が可能となる。
【００２４】
もし本発明による熱発生素子が、例えば特許文献１のように、層構造の一部としてフレーム内にばねのプリテンションの下で構成された場合、組み立て中に取り扱いや取付けがより容易に行うことができる装置をつくるために接着密閉片を２つのハウジング素子に加えることができる。
【００２５】
本発明による熱発生素子の好ましい更なる発展は、請求項２乃至請求項１３により与えられる。
【００２６】
本発明により、さらに、フレームと前記フレーム内に収容された層構造を有する電気補助加熱装置が特許請求の範囲となっており、前記電気補助加熱装置は、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つの熱発生装置と、前記熱発生装置と平行に延びる少なくとも１つのラジエータ要素とを具備する。ラジエータ要素としては、ここでは好ましくは、良好な熱伝導体であって肋骨状のものによりラジエータ要素に対して流れる空気に熱を伝えるものを意味し、その熱は熱発生素子により熱伝導により導入される。ラジエータ要素は、曲がりくねった金属板片で形成されたか、または押出アルミニウム部として形成され、熱発生素子をそこに置くための少なくとも１つの平坦な接触面を有することが好ましい。さらに、本発明による電気補助加熱装置の更なる発展は、請求項１３と請求項１４で与えられる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、２つの実施の形態によって図面を参照して以下により詳細に説明する。
【００２８】
図１は、それぞれが焼結アルミナの部品として実現された２つの長方形のＵ字形ハウジング要素２、３を有する熱発生素子の第１の実施の形態の横断面図を示す。互いに対抗する位置にある個々のハウジング要素２、３のそれぞれのウェブ（web）は、密閉片４を間に挿入して互いに表面を向き合った状態に位置している。このようにして作られた、周囲から電気的に密閉された空間に、熱発生素子１の長手方向に（図面の平面を横切って）順々に配置された状態で数個のＰＴＣ加熱素子が収容される。ここでは１つの加熱素子５のみを示している。
【００２９】
ＰＴＣ加熱素子５と２つのハウジング要素２、３との間に、金属板片６、７がそれぞれＰＴＣ加熱素子５に電流を供給する導体片として具備される。熱発生素子を囲み熱発生素子に層構造内でプリテンションをかけて保持するフレームの外側から場合により導体片が突出するために導体片はハウジング要素２、３からそれらの前部において突出し得る。その結果、電気的フレーム端子をそこで設けることができる。
【００３０】
密閉片４の厚さは、少なくとも１つのＰＴＣ素子５の厚さに関しては考えられる作業上の許容誤差を、２つのハウジング要素が接することなしに密閉片４を圧縮することにより補償することができるように選ばれる。これに関して、ＰＴＣ加熱素子は、製造に起因するある寸法のばらつきを免れないことに注意すべきである。もし密閉片４弾性特性と寸法とが適合化されれば、厚み（矢印ｈの方向）に関するこのような許容誤差は、密閉片の圧縮によって補償され得る。そしてその結果、厚みに関する考えられるばらつきがある場合でもＰＴＣ加熱素子を収容する内部の円周方向の密閉は、常に確保される。
【００３１】
図１で示される実施の形態においては、少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を側面からつかむ側部端の寸法は、ＰＴＣ加熱素子５の幅ｂより１５％以上広くない幅Ｂとなるように選択される。セラミックハウジング要素２、３の上側および下側での高さＨとＰＴＣ加熱素子５の高さｈとの比は、０．７：１０である。高さＨはこの場合、ハウジング要素２、３の上側または下側と、金属板片７との接触面を形成する要素２、３の内側との距離として定義される。これに対応して熱発生素子は比較的平らである。ＰＴＣ加熱素子５の支持体、すなわち素子２または素子３のセラミック背後部の厚みは、ＰＴＣ加熱素子５の高さの７．５％を超えない。この背後部だけがＰＴＣ加熱素子への支持を提供する。
【００３２】
２つのハウジング要素２、３の向かいあった正面にて支持された圧縮可能なプラスティックの密閉片の圧縮により、２つのハウジング要素２、３が上部の金属板片６または下部の金属板片７に平行に延びる平面を越えてある程度動くことが可能となる。
【００３３】
図２では、第２の実施形態の横断面図が示されている。図１で示された実施の形態における部品と同じ部品に対しては同じ参照符号を付すようにしている。
【００３４】
図２で示される実施の形態でも、生産を容易にするために２つの全く同じのハウジング要素２、３を有する。端部により形成されたハウジング要素２、３のそれぞれの正面側の１つは、溝２０（groove）を有しており、他の正面側からはばね２１が突出している。ハウジング要素２、３の１つのばね２１は、他のハウジング要素３、２の相補的に形成された溝２０と係合する。その結果、ハウジング２、３の内部は密閉される。このため、溝２０の幅は、ばね２１の厚さよりもわずかだけ大きくなるように注意するべきである。溝２０の深さまたはばね２１の長さは、ＰＴＣ素子５がハウジングの中に収容されている場合は、これらのＰＴＣ素子は金属板片６、７に対して平坦に位置するように選ばれ、ハウジング要素２、３が、収縮した場合、および／または総量を設定する場合、または作業上の許容誤差のために、ＰＴＣ素子５の側上のハウジング要素２、３が少なくとも僅かに互いに動き得るように、また、想定される作業上の許容誤差または熱膨張があっても、溝２０またはばね２１がハウジングを密閉するのに十分な重なりが生じて係合するように選定される。
【００３５】
図３では、熱発生素子１の代替的な実施の形態を横断面図にて示す。この実施形態では、ハウジングシェル要素２ばかりでなく、シェルカウンタ要素３もシェルのように実現される。ハウジング要素２、３は、両方とも成型されたプラスティック部品として作られ、絶縁層としてのアルミナ片８が金属板片１０と同様にハウジング要素２、３のそばに成型されている。金属板片１０は、内側からアルミナ層８と直接対向する位置にあり、ＰＴＣ加熱素子５と接触している。アルミナ層８は、上部側と下部側とで熱発生素子１の外側を形成している。この方向に、この熱発生素子１は比較的薄く、その結果、ＰＴＣ加熱素子により発生する熱は、殆ど障害物なしにラジエータ要素１１に伝導により到着する。示された実施の形態では、ラジエータ要素１１は、追加的に２つのハウジング要素２、３のプラスティック材料によって側面をしっかりつかまれており、したがってその位置が保持される。特にハウジング要素のそばでそれらを成型することにより生成したハウジング要素２、３の端部は、アルミナ層８の外側に突出している。これにより、アルミナ層８に対して当接しているラジエータ要素１１は、図２に示されるような層構造を越えて移動することができない。
【００３６】
図３に示される自動車用電気補助加熱装置は、熱発生装置１とラジエータ要素１１を収容するフレームにより囲まれている。通常、ラジエータ要素１１の数個の層と熱発生素子１が提供され、ばねのプリテンションによりフレームに保持される。この目的のために、ばねがフレームの端部領域に収容され、フレーム内に一体化され、または層構造内でフレームの中心に収容される。通常、ラジエータ要素１１は、ラジエータ要素１に直接隣接して配置され、２つのラジエータ要素に抗してプリテンションをかけて層構造を保持するようにばねをセットする。このようにして形成された層構造は、フレーム内で露出され、フレームに対する空気の流れが層構造を通過することができる。熱発生素子１の電気的接続は、通常個々の金属板片がフレームを越えて外部まで側面方向に延びることにより実現できる。
【００３７】
電気補助加熱装置の実現のために、側面から入る空気が、もしそれが湿気や汚れをもたらすのであれば、ＰＴＣ加熱素子に直接到達できないように、ＰＴＣ加熱素子５を円周（circumferential）方向に密閉することが重要である。さらに、互いに向かい合った金属板片６、７の間の考えられる漏れ電流だけを防止することが示された。したがって、もし湿気および／または汚染空気は、熱発生素子と接触せずに、異なる極性の導体片の間で電気放電の原因となり得るなら、導体片６、７は、層構造を越えて延びるフレームのスパー（spar）にてそれ自体知られた方法で容易に外に接続(expose)できる。
【００３８】
漏れ電流を避けるために、漏れ電流の経路を最大化すべきである。図１の実施の形態において、漏れ電流経路は、上部の金属板片６の端部からハウジングシェル２の内部表面に沿って、一部はハウジングシェル要素２の端部の正面側を通り、密閉片４の円周（circumferential）表面の一部分を通り、シェルカウント要素３の正面側に到達し、さらにこのシェルカウンタ要素３の内部壁を通って端部の側の下部金属板片７の正面側に到達する。この漏れ電流経路は、この５００ボルトまでの電圧にて、ここで考慮すべき応用では少なくとも２．５ｍｍはあるべきである。この漏れ電流経路は、もし密閉片４内でこれが形成されるのであれば、例えば、ハウジング要素２、３の正面側にて経路をつくることによって延長することができる。あるいは、２つのハウジング要素２、３の内側の壁に漏れ電流経路を延長するために経路をつくってもよい。同じように、金属板片の幅はＰＴＣ加熱素子５の寸法と等しくなるまでどの場合でも減らすことができる。同じ理由で、図３で示される金属板片１０のまわりの成型をしないで済ませ、代わりにセラミック板８と接するように金属板片１０を配置し得る。このような実施の形態は、熱発生素子が特許文献１と似た補助加熱装置を形成するフレームにおける層構造の一部として配置されるのであれば特に役に立つ。ここでは熱発生の個々の層と熱放散の層構造が少なくとも１つのばねの圧力下でフレーム内に保持される。
【００３９】
本発明は、示された実施の形態に限定されない。圧縮し得る密閉片４は、プラスティックにより形成されたハウジング要素２とハウジング要素３それぞれによって一体的に具現化されてもよい。特に、ハウジング要素２とハウジング要素３の具現化は、それぞれ熱可塑性のエラストマーによって、密閉が可能となるようにそれ自体十分に圧縮可能であり、ハウジング要素２とハウジング要素３が互いに相対的に動き得ると考えることができる。ハウジング要素２とハウジング要素３の厚さは、図１によれば高さＨまたは幅Ｂを意味し、１，５ｍｍを超えるべきでない。この寸法では、どんな場合でも、下限は現在のところ安定上の理由から、０．４５ｍｍと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】熱発生素子の第１の実施の形態の横断面図を示す。
【図２】熱発生素子の第２の実施の形態の横断面図を示す。
【図３】本発明による電気補助加熱装置のラジエータ要素を有する熱発生素子の第３の実施の形態の横断面図を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１ 熱発生素子
２ ハウジングシェル要素
３ シェルカウンタ要素
４ 密閉片
５ ＰＴＣ加熱素子
６ 金属板片
７ 金属板片
８ セラミック板
９ セラミック板
１０ 金属板片
１１ ラジエータ要素
２０ 溝
２１ ばね
Ｈ ＰＴＣ加熱素子の支持体の高さ
ｈ ＰＴＣ加熱素子の高さ
Ｂ ＰＴＣ加熱素子の側壁の幅
ｂ ＰＴＣ加熱素子の幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車の電気補助加熱装置において空気を加熱する、熱発生素子（１）であって、
少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）と、
前記ＰＴＣ加熱素子（５）と、前記ＰＴＣ加熱素子（５）をはさんでその両側に配置された電気導体片（６；７、１０）と、を囲む絶縁ハウジング（２、３）と、
を具備し、
前記ハウジング（２、３）は、向かい合った前記ハウジング要素（２、３）の正面側同士を橋渡しする密閉片（４、２１）を挿入した状態で互いに対向して配置されたハウジングシェル要素（２）とシェルカウンタ要素（３）を具備し、
前記密閉片は、前記ハウジング要素（２、３）を外側から前記熱発生素子（１）へ働き少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子に対して前記導体片（６、７、１０）を押圧する圧縮力により、前記ハウジング要素（２、３）を密閉し、前記少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を密閉して囲む、熱発生素子。
【請求項２】
前記密閉片（４、２１）は、密閉の維持によって前記ハウジング要素（２、３）が前記導体片（６；７、１０）に平行に延びた平面を越えて互いに僅かに動き得るように具現化された、請求項１記載の熱発生素子。
【請求項３】
前記ハウジングシェル要素（２）と前記シェルカウンタ要素（３）は、前記密閉片（４）の手段によって互いに接着されている、請求項１または請求項２記載の熱発生素子。
【請求項４】
少なくとも１つの前記ハウジング要素（２、３）は、焼結セラミック部品（８）として具現化され、導体片としての金属板片（６、７）は、前記ＰＴＣ加熱素子（５）に隣接した状態で前記セラミック部品（８）に接して配置されている、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項５】
前記セラミック部品（８、９）は、アルミナで形成された焼結部品である、請求項４記載の熱発生素子。
【請求項６】
絶縁層（８）および／またはまわりに前記絶縁層（８）を成型することにより前記絶縁層に固着された金属板片（１０）を具備する成型されたプラスティック部品を含む、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項７】
前記ハウジングシェル要素（２）と前記シェルカウンタ要素（３）は、本質的に前記ＰＴＣ加熱素子（５）の厚み部分を半分だけ横方向につかむように具現化されている、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項８】
前記ハウジングシェル要素（２）と前記シェルカウンタ要素（３）は、同一の設計である、請求項６記載の熱発生素子。
【請求項９】
前記密閉片（４）は、前記少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）の厚みに関する、考えられる作業上の許容誤差が、前記２つのハウジング要素（２、３）が接することなしに前記密閉片を圧縮することにより補償されるように、その寸法が定められる、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１０】
前記密閉片（４）は、ハウジング要素（２；３）から突出したばね（２１）により形成され、他のハウジング要素（３；２）において構成された溝（２０）に係合する、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１１】
前記ハウジング要素（２、３）によって形成され、前記少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）を横方向につかむ端部の幅（Ｂ）は、１．５ｍｍより広くない、請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１２】
前記ハウジング要素（２、３）により形成された、ＰＴＣ加熱素子の支持体は、前記ＰＴＣ加熱素子（５）の高さの１０％未満であり、好ましくは５％未満である、請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１３】
ＰＴＣ加熱素子（５）の支持体は、金属板片（１０）および／またはセラミック部品（８）によってのみ形成される、請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１４】
フレームと前記フレーム内に収容された層構造を有する電気補助加熱装置であって、
少なくとも１つの請求項１から請求項１３のいずれかに記載の熱発生素子（１）と、
それ自体と平行に延びた少なくとも１つのラジエータ要素（１１）と、を具備し、
前記圧縮力は、ばねによるプリテンションをかけてフレーム内の層構造を保持するばねの力により生じる、電気補助加熱装置。
【請求項１５】
層構造は、ばねによるプリテンションをかけてフレーム内に保持される、請求項１４記載の電気補助加熱装置。
【請求項１６】
ハウジングシェル要素（２）とこれに関係付けられたハウジングカウンタ要素（３）は、ばねの力によって前記密閉片（４）の手段により互いに向き合って密閉された状態で配置される、請求項１４または請求項１５記載の電気補助加熱装置。
【請求項１】
特に自動車の電気補助加熱装置において空気を加熱する、熱発生素子（１）であって、
少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）と、
前記ＰＴＣ加熱素子（５）と、前記ＰＴＣ加熱素子（５）をはさんでその両側に配置された電気導体片（６；７、１０）と、を囲む絶縁ハウジング（２、３）と、
を具備し、
前記ハウジング（２、３）は、向かい合った前記ハウジング要素（２、３）の正面側同士を橋渡しする密閉片（４、２１）を挿入した状態で互いに対向して配置されたハウジングシェル要素（２）とシェルカウンタ要素（３）を具備し、
前記密閉片は、前記ハウジング要素（２、３）を外側から前記熱発生素子（１）へ働き少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子に対して前記導体片（６、７、１０）を押圧する圧縮力により、前記ハウジング要素（２、３）を密閉し、前記少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子を密閉して囲む、熱発生素子。
【請求項２】
前記密閉片（４、２１）は、密閉の維持によって前記ハウジング要素（２、３）が前記導体片（６；７、１０）に平行に延びた平面を越えて互いに僅かに動き得るように具現化された、請求項１記載の熱発生素子。
【請求項３】
前記ハウジングシェル要素（２）と前記シェルカウンタ要素（３）は、前記密閉片（４）の手段によって互いに接着されている、請求項１または請求項２記載の熱発生素子。
【請求項４】
少なくとも１つの前記ハウジング要素（２、３）は、焼結セラミック部品（８）として具現化され、導体片としての金属板片（６、７）は、前記ＰＴＣ加熱素子（５）に隣接した状態で前記セラミック部品（８）に接して配置されている、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項５】
前記セラミック部品（８、９）は、アルミナで形成された焼結部品である、請求項４記載の熱発生素子。
【請求項６】
絶縁層（８）および／またはまわりに前記絶縁層（８）を成型することにより前記絶縁層に固着された金属板片（１０）を具備する成型されたプラスティック部品を含む、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項７】
前記ハウジングシェル要素（２）と前記シェルカウンタ要素（３）は、本質的に前記ＰＴＣ加熱素子（５）の厚み部分を半分だけ横方向につかむように具現化されている、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項８】
前記ハウジングシェル要素（２）と前記シェルカウンタ要素（３）は、同一の設計である、請求項６記載の熱発生素子。
【請求項９】
前記密閉片（４）は、前記少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）の厚みに関する、考えられる作業上の許容誤差が、前記２つのハウジング要素（２、３）が接することなしに前記密閉片を圧縮することにより補償されるように、その寸法が定められる、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１０】
前記密閉片（４）は、ハウジング要素（２；３）から突出したばね（２１）により形成され、他のハウジング要素（３；２）において構成された溝（２０）に係合する、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１１】
前記ハウジング要素（２、３）によって形成され、前記少なくとも１つのＰＴＣ加熱素子（５）を横方向につかむ端部の幅（Ｂ）は、１．５ｍｍより広くない、請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１２】
前記ハウジング要素（２、３）により形成された、ＰＴＣ加熱素子の支持体は、前記ＰＴＣ加熱素子（５）の高さの１０％未満であり、好ましくは５％未満である、請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１３】
ＰＴＣ加熱素子（５）の支持体は、金属板片（１０）および／またはセラミック部品（８）によってのみ形成される、請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の熱発生素子。
【請求項１４】
フレームと前記フレーム内に収容された層構造を有する電気補助加熱装置であって、
少なくとも１つの請求項１から請求項１３のいずれかに記載の熱発生素子（１）と、
それ自体と平行に延びた少なくとも１つのラジエータ要素（１１）と、を具備し、
前記圧縮力は、ばねによるプリテンションをかけてフレーム内の層構造を保持するばねの力により生じる、電気補助加熱装置。
【請求項１５】
層構造は、ばねによるプリテンションをかけてフレーム内に保持される、請求項１４記載の電気補助加熱装置。
【請求項１６】
ハウジングシェル要素（２）とこれに関係付けられたハウジングカウンタ要素（３）は、ばねの力によって前記密閉片（４）の手段により互いに向き合って密閉された状態で配置される、請求項１４または請求項１５記載の電気補助加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００９−５２８６５５（Ｐ２００９−５２８６５５Ａ）
【公表日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５６７３０（Ｐ２００８−５５６７３０）
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００９２８０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０４９６１９
【国際公開日】平成２０年５月２日（２００８．５．２）
【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）】
【公表日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００９２８０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０４９６１９
【国際公開日】平成２０年５月２日（２００８．５．２）
【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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