CN112449446B - 加热元件、加热组件和机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有加热体(2)的加热元件(1)，其用于将提供的电能转换成热能。加热元件(1)包括用于电绝缘的至少一个绝缘体(5)和用于提供导电功能并用于提供接合功能的至少一个功能体(6)。在组装状态下，至少一个功能体(6)设置在加热体(2)上，以与其电接触。此外，绝缘体(5)设置在相应的功能体(6)上，以提供功能体(6)和加热体(2)相对于外部的电绝缘。以这种方式，加热体(2)优选固定在两个功能体(6)与两个绝缘体(5)之间。对于本发明而言重要的是，至少一个功能体(2)是两部分或多部分设计。

Description

加热元件、加热组件和机动车辆
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的加热元件。本发明还涉及一种具有至少一个这种加热元件的加热组件，并且还涉及一种具有至少一个具有这种加热元件的空调装置的机动车辆。
背景技术
用于机动车辆，特别是可电驱动的道路机动车辆，或者优选是混合动力的道路机动车辆，特别是电动车辆的加热组件通常具有多个PTC加热元件(PTC：正温度系数)，该PTC加热元件由一个或更多个包含陶瓷PTC电阻器的加热体(也称为PTC热敏电阻)组成。借助于PTC加热元件，能够加热所需要的流体，特别是内部空气或温度控制流体。特别是在加热体处，其目的是它们的电阻取决于温度而变化。结果，变化很小的温度在加热体处获得，而与规定的边界条件无关，例如工作电压或标称电阻。
特别是在可电驱动的道路机动车辆或优选为混合动力的道路机动车辆的情况下，加热组件或PTC加热元件可以由牵引蓄电池或这里主要用于驱动推进的附加蓄电池供电。在这种情况下，在加热组件或PTC加热元件上提供的工作电压通常为150V至400V。未来甚至将会需要高达800V的电压。但是，由于相对较高的工作电压，因此需要加热组件和/或PTC加热元件彼此之间进行广泛的电绝缘，以避免短路并为了保护机动车辆内的乘员。为此目的，通常需要使加热组件或PTC加热元件的所有导电元件和外部暴露的元件无电势，并且/或者保持在各个PTC加热元件之间的最小结构间隙，这旨在防止在这些元件之间的短路。这些在技术上也称为空气间隙或爬电距离，它们将提供在PTC加热元件之间。这些最小距离可以高达4mm或更大，因此配备有PTC加热元件的加热组件相对较大。与时俱进，还希望优化配备有PTC加热元件的加热组件；特别地，期望创建并提供一种相对紧凑的加热组件，例如以便能够满足当今相对苛刻的车辆封装要求。
DE 20 2011 110 647 U1描述了一种电动车辆加热装置，其具有板状的PTC加热元件，该板状的PTC加热元件分别由以材料接合作用彼此连接的多个层构成。为了使空气间隙和爬电距离保持相对较小，旨在为PTC加热元件额外提供绝缘体，该绝缘体以材料接合作用设置在导电功能体上，用于加热元件的电接触。
通过已知的绝缘体提供相对于外部的相对良好的电绝缘。但是，功能体与绝缘结构的连接是不充分的，特别是在工作电压升高的背景下，因为例如疲劳强度由于成对的材料或结合在一起的部件的线性膨胀的系数不同而降低。
因此，本发明的目的是提供加热元件和配备有该加热元件的加热组件的改进的或至少不同的实施例。
在本发明的情况下，该目的尤其通过独立权利要求的主题来实现。有利的实施方式是从属权利要求和说明书的主题。
发明内容
本发明的基本思想是提供一种功能分离，具体而言，是比以前更好地满足已知功能体的要求，因为功能体根据其功能被分为不同的功能体部分。这样做的优点是，功能体的各个功能体部分分别仅需执行单个功能或一组所选功能。这可以使功能体部分专门适应于相应的功能。在当前情况下，因此也能够说，通过功能分离来优化已知的功能体。
为此设置有加热元件，尤其是PTC加热元件，用于加热流体，优选为空气或温度控制流体，该加热元件优选用于可电驱动的机动车辆。具体地，加热元件具有用于将电能转换成热能的加热体。这种加热体，特别是PTC加热体，可以特别地通过400V的工作电压，特别是直流电压来工作。例如，该工作电压通过在车辆中提供的电压供应系统提供在加热元件处或加热体上。电压供应系统本身优选地由牵引蓄电池供电。此外，加热体或整个加热元件可以以板的形式设计。这可能意味着加热体或整个加热元件定义了两个主延伸方向和横向于其定向的狭窄的延伸方向，加热体或加热元件在狭窄的延伸方向上的延伸始终小于在两个主延伸方向上的延伸，或者小于至少在单个主延伸方向上的延伸。此外，加热体可以由陶瓷材料制成。无论如何，加热体具有两个彼此相对的大加热区域。就此而言，术语“大区域”意味着加热体可以具有包围该加热体的外围侧面区域，该外围侧面区域将大区域彼此连接，该侧面区域被设计为具有比大区域小的表面积。优选地，大加热区域彼此平行或基本平行地形成。加热元件还具有至少一个用于电绝缘的绝缘体。绝缘体也优选地由陶瓷材料制成并且优选地以板的形式设计，像加热体一样。加热元件还具有至少一个功能体，用于提供导电功能，特别是导电性，以及提供接合功能，特别是形成接合连接的能力，特别具有材料接合、形状配合和/或力配合作用，功能体具有彼此相对定向的大功能体区域。优选地，大功能体区域彼此平行或基本平行地形成。此外，功能体也可以优选地以板的形式设计，像加热体一样。特别地，功能体、绝缘体和加热体可以分别提供导热功能，特别是导热性。还提供了，在加热体上分别设置有一对功能体，使得至少一个大加热区域分别基本上以其整个表面积或以其整个表面积，特别以没有任何间隙的物理和电接触的方式抵靠相应的功能体的大功能体区域，特别是背离绝缘体的大功能体区域。术语“接触”在这里应该理解为，导电的中间层也可以设置在功能体与加热体之间，从而功能体不必设置成与加热体物理接触，但是无论如何电接触持续存在。此外，在至少一个功能体上设置有绝缘体，使得绝缘体基本上以其整个表面积或以其整个表面积，特别以没有任何间隙的物理和电接触的方式抵靠相应的功能体的背离加热体的大功能体区域。因此，功能体优选以夹层的方式或以层的方式以材料接合和/或力配合作用设置，特别是固定在绝缘体与加热体之间。对于本发明来说，功能体的两部分或多部分设计是至关重要的。在这方面还应该提到的是，术语“多部分”意味着两个或更多个部分，例如三个或四个或更多个部分。通过分离功能体，可以在功能基础上例如通过结构或材料调整来不同地设计功能体的不同部分。换句话说，可以通过将功能体分离成两个或更多个部分来实现功能分离，从而例如能够相对于一个功能优化一个部分，并且能够相对于另一个功能优化另一个部分。
特别地，因此也给出一个示例性实施例的描述，在该实施例中加热元件恰好包括两个功能体和恰好两个绝缘体。在此，优选地，单个功能体的大功能体区域分别基本上以其整个表面积或以其整个表面积设置在加热体的两个大加热区域上。同样优选地，绝缘体设置在每个功能体上，以使相应的功能体电绝缘。
方便地，为了提供导电功能，特别是在表面积上，至少一个功能体具有至少一个导电的导体结构部分。例如，导体结构部分由导电材料制成，特别是由银或铜材料制成。例如，导体结构部分包括可烧结的电线层。借助于导体结构部分，一方面每个功能体能够电连接到加热体。另一方面，每个功能体或绝缘体可以例如包括插座连接器，在该插座连接器上设置有相应的导体结构部分，同时形成接触区域。优选地，能够例如通过电压供应系统在接触区域中输入工作所需的工作电压。这具有的作用是，加热体能够被供应电能并且因此能够被操作。还应该提到的是，除了导电功能之外，导体结构部分还提供导热功能，使得热量能够从加热体流过导体结构部分。
此外，为了提供接合功能，至少一个功能体可以具有至少一个接合结构部分。借助于接合结构部分，相应的功能体能够特别以材料接合和/或力配合和/或形状配合作用的接合方式一方面固定在加热体上，并且/或者另一方面固定在相应的绝缘体上。结果，加热元件可以作为接合在一起的结构单元一起提供。接合结构部分例如是粘合剂或玻璃焊料或一些其他不导电材料。还应该提及的是，除了接合功能之外，接合结构部分还提供导热功能，使得热量能够从加热体流过接合结构部分。
特别地，靠在加热体侧的大功能体区域的大加热区域可以在其表面积的0.1％至50％上，优选1％至35％上被导体结构部分电接触。这确保了加热体在其表面积的充足百分比上电接触，从而能够不受限制地提供加热元件的所需的热功能。这同样能够通过在加热体侧的大功能体区域与由导体结构部分接触的大加热区域之间的公共接触区域在其表面积的0.1％至50％上，优选1％至35％上实现，以便提供0.1％至50％，优选1％至35％的电接触面积。
同样特别地，导体结构部分可以形成功能体的体积的0.1％至50％，优选1％至35％。还可以想到的是，导体结构部分形成在加热体侧的大功能体区域的表面积和/或在绝缘体侧的大功能体区域的表面积的0.1％至50％，优选1％至35％。同样以这种方式，确保了加热体的电接触，该电接触确保了加热元件的所需的操作。
方便地，导体结构部分可以由导体路径组件形成，该导体路径组件包括用于提供表面积导电功能的至少一个导电导体路径。在这种情况下，导体路径由银材料、铜材料和/或以可烧结的形式制成。此外，导体路径组件可以优选地具有单个导电导体路径，或者替代地具有彼此导电分离(electrically conductively separated)的多个导体路径。还可以想到的是，导体路径组件具有多个导体路径，该多个导体路径通过材料接合作用彼此导电连接。
为了描述导体结构部分或导体路径组件或导体路径的目的，还应该提到的是，加热元件优选地定义笛卡尔坐标系，具体而言，该坐标系由加热元件的相应的主延伸方向限定的主轴限定，也由相对于主轴正交并且相对于大加热区域的表面法线正交的横轴限定，也由相对于横轴正交并且相对于主轴正交的垂直轴限定。
同样方便地，导体路径组件的一个或多个导体路径可以限定梳形、栅格形、十字栅格形、曲折形或之字形的导体路径图案。尤其是在导体路径组件的梳形设计的情况下，通过多个彼此平行的相对窄的导体路径来实现加热体的表面积电接触，如在梳子的情况下。
根据优选的设计，方便地规定，相应的导体路径图案形成在加热体侧的大功能体区域的表面积的0.1％至50％，优选为1％至35％。这具有的优点是，能够提供相对紧密或相对较宽地啮合的导体路径图案，由此例如电接触，特别是在较大表面积上的电接触是可能的。
此外，一个或更多个导体路径可以具有横截面区域，该横截面区域相对于所述导体路径的相应的主延伸方向横向地定向，并且基本上是矩形或多边形的，并且沿着主延伸方向是恒定或可变的。在这种情况下，特别在加热元件的插座连接器的区域中的横截面区域可以比在与插座连接器相距一定距离设置的加热元件的自由端的区域中的横截面区域宽。这样做的优点是，补偿由热线性膨胀引起的对加热元件的力效应。
此外，还应该提及的是，导体结构部分可以印刷、粘接、烧结、焊接或压印在绝缘体或加热体上。
优选地，在相应的导体结构部分或导体路径组件或导体路径之间形成的是假想的间隙，在其中插入接合结构部分。在此，如果接合结构部分形成为补充和增补导体结构部分，则是优选的。在这种情况下，接合结构部分可以优选地以材料接合和/或力配合和/或形状配合作用设置在导体结构部分上。这样做的优点是，功能体恰好包括两个部分，具体来说是导体结构部分和接合结构部分。总之，能够提供加热体的相对良好的电接触以及在加热体、功能体和绝缘体之间的相对良好的连接或结合。
方便地，抵靠加热体侧的大功能体区域的大加热区域可以在其表面积的50％至99.9％，优选65％至99％上以接合的方式被接合结构部分连接，并且绝缘体可以在其表面积的50％至100％上以此方式被连接。这具有的优点是，加热体、功能体和绝缘体形成相对固定的子组件，例如，该组件不可拆卸地彼此固定。
方便地，接合结构部分可以形成功能体的体积的50％至99.9％，优选65％至99％。同样方便地，接合结构部分可以形成在加热体侧的大功能体区域的表面积和/或在绝缘体侧的大功能体区域的表面积的50％至99.9％，优选65％至99％。无论如何，如果接合结构部分和导体结构部分形成功能体的100％，则是优选的。
根据另外的思想，在加热体侧的大功能体区域与相应的大加热区域之间的公共接触区域通过接合结构部分在其表面积的50％至99.9％，优选65％至99％上形成，为了将绝缘体和导体结构部分以材料接合、力配合和/或形状配合作用固定在加热体上，从而建立在导体结构部分与加热体之间的电接触。
特别地，接合结构部分可以由接合路径组件形成，该接合路径组件包括至少一个接合路径，接合路径具有用于提供接合功能的接合作用，该接合路径组件恰好包括一个单个的接合路径或彼此分开的多个接合路径。优选地，接合路径组件可以包括多个以材料接合作用彼此连接的接合路径。接合路径可以优选地由不导电的粘合剂或不导电的玻璃焊料或导电材料生产。
尤其还规定，接合路径组件的一个或多个接合路径限定了梳形、栅格形、十字栅格形、曲折形或之字形的接合路径图案，优选地像导体结构部分一样。
如果相应的接合路径图案形成在加热体侧的大功能体区域的表面积的50％至99.9％，优选65％至99％，以便特别地提供相对紧密或相对较宽地啮合的接合路径图案，则也是方便的。
可以想到的是，加热元件可以包括缠绕在加热体上的单个功能体，从而功能体的单个连续的大功能体区域基本上以其整个表面积或以其整个表面积设置在加热体的大加热区域上，在功能体上设置了一对绝缘体，以使功能体电绝缘。
加热体也可以形成或具有假想的镜像平面或假想的镜像线，例如平行于由垂直轴和横轴定义的坐标平面，相对于该坐标平面，功能体，特别是导体结构部分和/或接合结构部分以镜像反转或线性镜像反转的方式形成。结果，相对于假想的镜像平面或相对于假想的镜像线，提供了对角和镜像反转的布置。其优点在于，能够补偿基于热线性膨胀的加热体的力效应。
中间层可以设置在一个或所有大加热区域与一个或所有大功能体区域之间。中间层优选地是导电设计并且优选地由银材料或银合金制成。例如，将银材料的一层或两层或更多层施加到加热体上。在这种情况下，借助于导体结构部分，加热体的电接触通过中间层进行。中间层的优点在于，更容易实现导体结构部分和/或接合结构部分与加热体的连接或接触。
根据另外的设计，绝缘体和/或加热体可以具有至少一个以导体路径的方式构造的开口凹部，在该开口凹部中设置有功能体，特别是根据前面的描述的导体结构部分和/或接合结构部分。
本发明包括提供用于加热流体的加热组件，特别是PTC加热组件的替代的或另外的基本思想。为此目的，规定了加热组件配备有至少一个根据先前的描述的加热元件。此外，加热组件具有至少一个电路板，该至少一个电路板被设计用于接收电和向加热元件，特别是PCB(PCB：印刷电路板)供电。在这种情况下，至少一个加热元件可以可操作地设置在电路板上。结果，提供了加热组件，通过该加热组件能够加热流体。
本发明的另一个基本思想，能够作为对上述基本思想的补充或替代来实现，可以是为机动车辆，特别是可电驱动的道路机动车辆，优选为混合动力的机动车辆配备空调装置，该空调装置方便地用于在机动车辆的机动车辆内部中设置由使用者规定或能够规定的空气温度。根据先前的描述，空气调节装置配备有或能够配备有至少一个加热元件和/或加热组件。在这种情况下，加热元件和/或加热组件例如可以用于在机动车辆的启动阶段和行驶阶段中，特别是当环境温度较低时保持客舱中的温度。
方便地，加热元件可以特别地完全容纳在外壳中，特别是管状外壳中。外壳优选地由陶瓷材料制成，为一件或多部分形式并且另外提供电绝缘效果，使得加热元件能够另外绝缘。
优选地，每个功能体被设计成使得相应的导体结构部分和接合结构部分形成连续的、不间断的主体，特别是相对较薄的层，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm至1mm厚。
加热体和/或功能体和/或绝缘体和/或中间层可以分别通过片状的，优选层状的形式形成，并且方便地分别相对较薄，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm至1mm厚。
总之，还有待说明：本发明优选地涉及一种具有加热体的加热元件，该加热体用于将所提供的电能转换成热能。加热元件包括至少一个用于电绝缘的绝缘体和至少一个用于提供导电功能并用于提供接合功能的功能体。在组装状态下，至少一个功能体设置在加热体上，以使其电接触。此外，绝缘体设置在相应的功能体上，以便提供功能体和加热体相对于外部的电绝缘。这样，加热体优选固定在两个功能体与两个绝缘体之间。对于本发明而言，重要的是，至少一个功能体是两部分或多部分设计。
本发明的另外的重要特征和优点将从从属权利要求、附图以及基于附图的附图说明中得出。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面仍要说明的特征不仅能够用于各个特定的组合，还能够用于其他组合或单独使用。
附图说明
本发明的优选实施例在附图中示出，并且将在下面的描述中进行更详细地说明，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
在附图中，分别示意性地：
图1示出了加热元件的优选示例性实施例的透视图，
图2以分解图示出了来自图1的加热元件，
图3以平面图示出了来自图1的根据这里指示的箭头III的加热元件，外壳和绝缘体已被移除，以便提供位于其下方的特别是功能体的部件的自由视图，
图4以剖面图示出了来自图3的根据由虚线在此指示的剖面线IV-IV的加热元件，
图5以平面图示出了来自图3的加热元件的放大部分，尤其明显地示出梳状导体路径图案和接合路径图案，
图6以另外的平面图示出了加热元件的另外的优选示例性实施例的一部分，该加热元件被设计为与根据图1的加热元件基本相同，但是具有不同的导体路径图案和接合路径图案，具体而言，具有相对于根据图1至5的示例性实施例相对较宽地啮合并且同样为梳状的另外的导体路径图案和接合路径图案，
图7以另外的平面图示出了加热元件的另外的优选示例性实施例的一部分，该加热元件被设计成与根据图1的加热元件基本相同，但是具有不同的导体路径图案和接合路径图案，具体而言，具有以曲折的形式设计的导体路径图案和接合路径图案，
图8以另外的平面图示出了加热元件的另外的优选示例性实施例的一部分，该加热元件被设计为与根据图1的加热元件基本相同，但是具有不同的导体路径图案和接合路径图案，具体而言，具有相对于根据图7的示例性实施例相对较宽地啮合并且同样以曲折的形式设计的另外的导体路径图案和接合路径图案，
图9以另外的平面图示出了加热元件的另外的优选示例性实施例的一部分，该加热元件被设计成与根据图1的加热元件基本相同，但是具有不同的导体路径图案和接合路径图案，具体而言，具有以十字或栅格的形式设计的导体路径图案和接合路径图案，
图10以另外的平面图示出了加热元件的另外的优选示例性实施例的一部分，该加热元件被设计成与根据图1的加热元件基本相同，但是具有不同的导体路径图案和接合路径图案，具体而言，具有相对于根据图9的示例性实施例相对较宽低啮合并且同样以十字或栅格的形式设计的另外的导体路径图案和接合路径图案，
图11示出了加热元件的另外的优选示例性实施例的平面图，特别地，一个功能体由以黑色示出的多边形区域表示，并且另外的功能体由用虚线封闭的区域表示，
图12以剖面图示出了加热元件的另外的优选示例性实施例，
图13以剖面图示出了加热元件的另外的优选示例性实施例。
具体实施方式
图1至图13共示出加热元件1的多个优选示例性实施例，特别是PTC加热元件，该加热元件优选地用于加热流体，优选为空气或温度控制流体。这种加热元件1优选用于可电驱动的机动车辆，特别用于可电驱动的道路机动车辆，更优选用于混合动力的机动车辆。例如，这种加热元件1被装配在加热组件中，该加热组件被安装在这种车辆的车身中，特别是PTC加热组件中，该PTC加热组件用于加热内部空气。
图1示出了加热元件1的优选示例性实施例的透视图，其具有外壳26，特别是管状外壳。在外壳26内部，特别是完全在外壳的内部，设置加热元件1的多个部件，具体而言，至少一个加热体2、至少一个功能体6以及至少一个绝缘体5。在当前情况下，在外壳26的内部设置有一对功能体6、一对绝缘体5和一个加热体2。无论如何，这些部件在功能上相互作用，使得加热体2能够将在加热元件1处提供的电能转换成热能，该热能能够被用户例如用于加热流体，特别是内部空气。
根据图1的加热元件1优选地定义笛卡尔坐标系。为此目的，加热元件1沿其主延伸方向定义主轴27。也定义横轴28，其被定义为相对于主轴27正交并且相对于加热元件1的大区域21、22的表面法线正交。本领域技术人员在这方面理解，大区域21、22的表面积被设计为比例如将加热元件1的两个大区域21、22彼此连接的加热元件1的外围横向加热元件区域30大。还定义了垂直轴29，该垂直轴相对于横轴28正交并且相对于主轴27正交。
在图1中还能够看出，加热元件1具有插座连接器，其用标号16表示，并沿主轴27的方向突出到外壳26之外。插座连接器16原则上分别由功能体6或分别由绝缘体5形成。插座连接器16的目的是容纳至少一个导体结构部分9，这将在下面进行讨论，为此目的，每个插座连接器16限定了插座连接器安装区域31。例如，插座连接器16或插座连接器安装区域31在垂直轴29的方向上彼此间隔开，并且相对于主轴27和横轴28所限定的平面平行地定向。通过这种设计，例如可以将加热元件1设置在PCB(PCB：印刷电路板)上，以便例如提供能够在车辆上使用的加热组件。
为了更好地观察它们，图2以分解图示出了根据图1的加热元件1的部件。尤其能够看出，一对绝缘体5、一对功能体6以及一个加热体2已经从上述外壳26中取出，并且关于彼此横向间隔开设置，从而各个部件能够相对清楚地看到。加热体2方便地用于将在加热元件1处提供的电能转换成能够被用户使用的热能的目的。方便地，为此目的，加热体2被设计为PTC加热体，并限定了两个彼此相对的大加热区域3、4。
根据图2还能够看出，加热体2由多个单个加热体元件组成，该加热体元件优选地在主轴27方向上彼此对齐排成一行。还可以提供的是，加热体2仅由单个加热体元件形成。无论如何，加热体2侧接在功能体6两侧的每个上，该功能体分别用于提供导电功能并且用于提供接合功能。每个功能体6限定了一对彼此相对的大功能体区域7、8。在当前情况下，如果相应的大功能体区域7面向加热体2，则大功能体区域7、8被称为例如加热体侧大功能体区域7或背向绝缘体的大功能体区域7。同样，在当前情况下，如果相应的大功能体区域8面向仍将在以下描述的绝缘体5，则大功能体区域8被称为背向加热体的大功能体区域8或在绝缘体侧的大功能体区域8。至少一个绝缘体5分别设置在功能体6的大功能体区域7、8上，尤其是在绝缘体侧的大功能体区域8上，每个绝缘体5用于加热元件1的电绝缘。
因此，至关重要的是，在加热体2上分别设置一对功能体6，使得在相应的功能体6的每种情况下，至少一个大加热区域3、4基本上以其整个表面积或以其整个表面积抵靠大功能体区域7。此外，在至少一个功能体6上设置有绝缘体5，使得相应的绝缘体5基本上以其整个表面积或以其整个表面积抵靠背向相应的功能体6的加热体的大功能体区域8。对于本发明而言重要的是，至少一个功能体6是两部分或多部分设计。在图2中，例如能够看到，功能体6分别具有导体结构部分9和接合结构部分10，导体结构部分9提供导电功能，并且接合结构部分10提供接合功能。这有利地实现的效果是，相应的功能体6能够以电接触的方式设置在加热体2上，并且相应的绝缘体5也能够以接合的方式设置在加热体2上。就此而言，例如能够设想，接合结构部分10在一方面的加热体2与另一方面的相应的绝缘体5之间形成材料接合和/或形状配合和/或力配合连接，特别是接合连接。
图3以平面图示出了来自图1的根据这里指示的箭头III的加热元件1，外壳26和绝缘体5已被移除，以便提供位于其下方的特别是功能体6的部件的自由视图。具体地，在当前情况下能够看到绝缘体5，其设置为平行于页面的平面并且沿着垂直轴27并沿着横轴28延伸。以表面积接触设置在绝缘体5上的依次是在很大程度上隐藏的功能体6、加热体2以及另外的功能体6。位于底部的功能体6的全部能够看到的是接触区域32，该接触区域设置在绝缘体5的插座连接器16的插座连接器安装区域31上。借助于接触区域32，相应的功能体6能够例如设置在具有电接触的PCB上，从而例如能够在相应的功能体6处提供工作电压。设置在位于底部的功能体6上的加热体2具有多个加热体元件，该加热体元件沿着主轴27彼此接触地排成一行。在加热体2上设置有另外的功能体6，该功能体例如是两部分形式，具体来说是导体结构部分9和接合结构部分10。导体结构部分9例如由以梳子的方式设置的多条线来表示，并且同样具有设置在插座连接器安装区域31上用于电接触的接触区域32。接合结构部分10在当前情况下例如是粘合剂或玻璃焊料，并且由在导体结构部分9的线之间的自由的“白色”中间区域来表示。无论如何，每个功能体6被设计成使得相应的导体结构部分9和接合结构部分10形成连续的、不间断的主体，特别是相对薄的层，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm到1mm的厚度。
导体结构部分9例如包括导体路径组件11，该导体路径组件包括多个导体路径12。导体路径组件11或导体路径12一起形成导体路径图案13。根据图3，导体路径图案13例如是梳状设计。接合结构部分10优选地形成为补充和增补导体结构部分9，使得根据图3，接合路径图案20由接合路径组件18形成，该接合路径组件以类似于导体路径图案13的方式包括接合路径19。在这种情况下，导体路径图案13和接合路径图案20的各个梳状路径结构优选地以齿状且无间隙的方式彼此接合。
图4以剖面图示出了来自图3的根据由虚线在此指示的剖面线IV-IV的加热元件1，从而能够看到上述部件的横截面区域15。特别地，能够相对清楚地看到，加热体2在功能体6与绝缘体5之间以层的方式或以夹层的方式封闭。根据图4，与图1至3不同，设想分别在加热体2与两个功能体6之间设置中间层23。中间层23例如由银或铜材料制成，并且用于改善功能体6或导电的导体结构部分9与加热体2的电连接的目的。
根据图4，还能够看到功能体6被分成两个。具体而言，它们一方面包括导体结构部分9，另一方面包括接合结构部分10。能够相对清楚地看到，导体结构部分9具有包括导体路径12的导体路径组件11，该导体路径组件的横截面区域15在当前情况下由虚线框表示。此外，还能够相对清楚地看到，接合结构部分10具有包括接合路径19的接合路径组件18，该接合路径组件的横截面区域15在当前情况下由交叉线框表示。
在图5中以平面图示出了来自图3的加热元件1的一部分，其中，尤其能够看到梳状导体路径图案和接合路径图案13、20。优选地，根据图1，导体路径12或接合路径19基本上平行于横轴28延伸。方便地，导体路径图案13相对紧密地啮合，特别是如此紧密地啮合，以使得加热体2或中间层23的表面积接触能够通过导体路径12实现超过其表面积的0.1％至50％。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图6所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图6中，以类似于图3和5的平面图示出了加热元件1的优选的另外的示例性实施例的一部分，外壳26和绝缘体5已被移除，以提供位于其下方的部件，特别是功能体6的自由视图。加热元件1被设计为与根据图1的加热元件1基本相同。仅导体路径图案和接合路径图案13、20在那里被不同地设计。相对于根据图1至5的示例性实施例，具体而言，当前的导体路径图案和接合路径图案13、20被设计为相对较宽地啮合并且为梳状。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图7所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图7中，以类似于图3和5的平面图示出了加热元件1的优选的另外的示例性实施例的一部分，外壳26和绝缘体5已被移除,以提供位于其下方的部件，特别是功能体6的自由视图。加热元件1被设计为与根据图1的加热元件1基本相同。仅导体路径图案和接合路径图案13、20在那里被不同地设计，具体而言，相对于横轴28被设计为相对较宽地啮合并且以曲折的形式或以波浪弯曲的形式。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图8所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图8中，以类似于图3和5的平面图示出了加热元件1的优选的另外的示例性实施例的一部分，再次移除外壳26和绝缘体5，以提供位于其下方的部件，特别是功能体6的自由视图。加热元件1再次被设计成与根据图1的加热元件1基本相同。仅导体路径图案和接合路径图案13、20在那里不同地形成。相对于图7的示例性实施例，具体而言，导体路径和接合路径图案13、20被设计为相对较宽地啮合并且同样地以曲折或弯曲的形式。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至图5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图9所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图9中，以类似于图3和5的平面图示出了加热元件1的优选的另外的示例性实施例的一部分，再次移除了外壳26和绝缘体5，以提供位于其下方的部件，特别是功能体6的自由视图。加热元件1被设计为与根据图1的加热元件1基本相同。仅导体路径图案和接合路径图案13、20在那里不同地形成，具体而言，通过以十字或栅格的形式设计的导体路径图案和接合路径图案来形成。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图10所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图10中，以类似于图3和5的平面图示出了加热元件1的优选的另外的示例性实施例的一部分，再次移除了外壳26和绝缘体5，以提供位于其下方的部件，特别是功能体6的自由视图。加热元件1被设计为与根据图1的加热元件1基本相同。仅导体路径图案和接合路径图案13、20在那里不同地形成，具体而言，相对于根据图9的示例性实施例，该导体路径图案和接合路径图案相对较宽地啮合并且同样以十字或栅格的形式设计。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图11所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图11中，示出了平面图，该平面图示出了加热元件1的另外的优选示例性实施例，特别地，功能体6的一个导体结构部分9由以黑色示出的多边形区域表示，并且接合结构部分10由用虚线封闭的区域表示。能够看出，导体结构部分9在那里沿着主轴27延伸，在加热元件1的绝缘体5的插座连接器16的区域中相对较宽地形成其表面积，即优选地在横轴28的方向上相对于主轴27在整个宽度上横向地形成功能体6，以便优选地在这个部分中的其整个表面积上接触加热体2。从插座连接器16开始，导体结构部分9在其表面积中沿着主轴27的方向远离插座连接器16朝着自由端17逐渐变细，从而限定了总的三角形区域。接合结构部分10被设计为相反的，具体而言，在插座连接器16的区域中具有相对小的表面积并且在主轴27朝向加热元件1的自由端17的方向上具有远离插座连接器16的越来越大的表面积。
设置在加热体2下方的第二功能体6(在图11中不能被看到)可以相对于加热体2相同地或镜像反转地形成，使得在加热体2的两侧中的每个上将三角形区域的接合结构部分10和三角形区域的导体结构部分9设置成一行，并且优选全等地设置。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图12所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图12中，以剖面图表示加热元件1的另外的优选示例性实施例，该加热元件具有已知的部件，具体而言，特别是在两侧以层的方式且以物理接触堆叠到加热体2上的中间层23、功能体6和绝缘体5。在当前情况下的示例性实施例与先前的示例性实施例的不同之处特别在于，功能体6仅具有单个导体路径12，该导体路径例如侧接到接合结构部分10的接合路径19的两侧。在这种情况下，功能体6的相应的导体路径12优选地沿着加热体2的主延伸方向笔直地延伸，以便与后者电接触。
为了避免重复，如果它们在功能和/或设计方面与根据图1至5的第一示例性实施例提供的部件相似或相同，则图13所示的示例性实施例的部件被提供有与图1至5中相同的标记。在图13中，以剖面图示出了加热元件1的另外的优选示例性实施例，绝缘体5和/或加热体2在这里具有至少一个以导体路径的方式构造的开口凹部24，在该凹部中设置有功能体6，特别设置有导体结构部分9和/或导体路径12。为了导体结构部分9或导体路径12的电连接，设置有中间层23。

Claims (35)

1.一种加热元件，
-具有用于将电能转换为热能的加热体(2)，所述加热体(2)具有彼此相对定向的大加热区域(3、4)，
-具有用于电绝缘的至少一个绝缘体(5)，
-具有用于提供导电功能并用于提供接合功能的至少一个功能体(6)，所述功能体(6)具有彼此相对定向的大功能体区域(7、8)，
-在所述加热体(2)上分别设置一对功能体(6)，使得所述大加热区域(3、4)分别以其整个表面积抵靠相应的功能体(6)的第一大功能体区域(7)，
-在至少一个功能体(6)上设置绝缘体(5)，使得所述绝缘体(5)以其整个表面积抵靠相应的功能体(6)的第二大功能体区域(8)，
其特征在于，
-每个功能体(6)是两部分或多部分设计；
为了提供导电功能，每个功能体(6)具有多个导体结构部分(9)，借助于所述导体结构部分，所述功能体(6)电接触在所述加热体(2)上；
为了提供接合功能，每个功能体(6)具有多个接合结构部分(10)，借助于所述接合结构部分，所述功能体(6)以材料接合和/或力配合和/或形状配合作用一方面固定在所述加热体(2)上，和/或另一方面固定在所述绝缘体(5)上；
其中，在相应的导体结构部分之间形成假想的间隙，接合结构部分插入该间隙中，接合结构部分形成为补充和增补导体结构部分。
2.根据权利要求1所述的加热元件，其特征在于，所述加热元件用于可电驱动的机动车辆。
3.根据权利要求1所述的加热元件，其特征在于，
抵靠大功能体区域(7、8)的大加热区域(3、4)在其表面积的1％至35％上被所述导体结构部分(9)电接触。
4.根据权利要求1所述的加热元件，
其特征在于，
抵靠大功能体区域(7、8)的大加热区域(3、4)在其表面积的0.1％至50％上被所述导体结构部分(9)电接触。
5.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-所述导体结构部分(9)形成所述功能体(6)的体积的0.1％至50％，和/或
-所述导体结构部分(9)形成在所述加热体侧的第一大功能体区域(7)的表面积和/或在所述绝缘体侧的第二大功能体区域(8)的表面积的0.1％至50％。
6.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-所述导体结构部分(9)由导体路径组件(11)形成，所述导体路径组件包括用于提供导电功能的多个导电导体路径(12)。
7.根据权利要求6所述的加热元件，
其特征在于，
-所述导体路径组件(11)的多个导体路径(12)限定了梳形、栅格形或曲折形的导体路径图案(13)，或者
-多个导体路径(12)具有横截面区域(15)，所述横截面区域相对于所述导体路径的相应的主延伸方向横向地定向，并且是多边形的，并且沿所述导体路径的相应的主延伸方向在表面积上是恒定或可变的，在所述加热元件(1)的插座连接器(16)的区域中的横截面区域(15)的表面积比在与插座连接器(16)相距一定距离设置的加热元件(1)的自由端(17)的区域中的横截面区域的表面积大，或者
-相应的所述导体路径图案(13)形成大功能体区域(7、8)的表面积的0.1％至50％，以便提供相对紧密或相对较宽地啮合的导体路径图案(13)。
8.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-所述接合结构部分(10)形成为补充和增补所述导体结构部分(9)，和/或以材料接合和/或力配合和/或形状配合作用设置在所述导体结构部分(9)上。
9.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-所述接合结构部分(10)形成功能体(6)的体积的50％至99.9％，和/或
-所述接合结构部分(10)形成在所述加热体侧的第一大功能体区域(7)的表面积和/或在所述绝缘体侧的第二大功能体区域(8)的表面积的50％至99.9％。
10.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-所述接合结构部分(10)由接合路径组件(18)形成，所述接合路径组件包括多个接合路径(19)，所述多个接合路径具有用于提供接合功能的接合作用，所述接合路径组件(18)包括彼此分开的多个接合路径(19)，或者
-所述接合路径组件(18)包括以材料接合作用彼此连接的多个接合路径(19)。
11.根据权利要求7所述的加热元件，
其特征在于，
-接合路径组件(18)的多个接合路径(19)限定了梳形、栅格形或曲折形的接合路径图案(20)，和/或
-相应的所述接合路径图案(20)形成大功能体区域(7、8)的表面积的50％至99.9％，以便提供相对紧密或相对较宽地啮合的接合路径图案(20)，和/或
-所述接合路径图案(20)形成为补充和增补所述导体路径图案(13)。
12.根据权利要求1-4之一所述的加热元件，
其特征在于，
所述加热体(2)具有假想的镜像平面或假想的镜像线，相对于所述假想的镜像平面或假想的镜像线，两个功能体(6)以镜像反转形成，以便相对于所述假想的镜像平面或相对于所述假想的镜像线提供镜像对角的布置，以便补偿电流流过的所述加热体(2)的力效应。
13.根据权利要求1-4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-在一个或所有大加热区域(3、4)与一个或所有大功能体区域(7、8)之间设置有导电的中间层(23)，或者
-至少一个绝缘体(5)和/或所述加热体(2)具有至少一个开口凹部(24)，在该开口凹部中设置有功能体(6)。
14.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-所述导体结构部分(9)形成所述功能体(6)的体积的1％至35％，和/或
-所述导体结构部分(9)形成在所述加热体侧的第一大功能体区域(7)的表面积和/或在所述绝缘体侧的第二大功能体区域(8)的表面积的1％至35％。
15.根据权利要求7所述的加热元件，其特征在于，相应的所述导体路径图案(13)形成大功能体区域(7、8)的表面积的1％至35％，以便提供相对紧密或相对较宽地啮合的导体路径图案(13)。
16.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，其特征在于，抵靠第一大功能体区域(7)的大加热区域(3、4)在其表面积的65％至99％上以接合的方式被所述接合结构部分(10)连接，并且绝缘体(5)在其表面积的50％到100％上以这种方式被连接。
17.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，
其特征在于，
-所述接合结构部分(10)形成功能体(6)的体积的65％至99％，和/或
-所述接合结构部分(10)形成在所述加热体侧的第一大功能体区域(7)的表面积和/或在所述绝缘体侧的第二大功能体区域(8)的表面积的65％至99％。
18.根据权利要求11所述的加热元件，其特征在于，相应的所述接合路径图案(20)形成大功能体区域(7、8)的表面积的65％至99％，以便提供相对紧密或相对较宽地啮合的接合路径图案(20)。
19.根据权利要求1-4之一所述的加热元件，
其特征在于，
所述加热体(2)具有假想的镜像平面或假想的镜像线，相对于所述假想的镜像平面或假想的镜像线，两个功能体的导体结构部分(9)和接合结构部分(10)以镜像反转的方式形成，以便相对于所述假想的镜像平面或相对于所述假想的镜像线提供镜像对角的布置，以便补偿电流流过的所述加热体(2)的力效应。
20.根据权利要求13所述的加热元件，其特征在于，所述中间层由银材料或银合金制成。
21.根据权利要求13所述的加热元件，其特征在于，至少一个绝缘体(5)和/或所述加热体(2)具有多个开口凹部(24)，在开口凹部中设置有导体结构部分(9)。
22.根据权利要求6所述的加热元件，其特征在于，所述导体路径组件(11)包括多个导电分离的导体路径(12)。
23.根据权利要求6所述的加热元件，其特征在于，所述导体路径组件(11)包括多个导体路径(12)，所述多个导体路径以材料接合作用彼此导电连接。
24.根据权利要求7所述的加热元件，所述导体路径图案(13)是十字栅格形或之字形的。
25.根据权利要求7所述的加热元件，所述横截面区域(15)是矩形的。
26.根据权利要求1至4之一所述的加热元件，其特征在于，抵靠第一大功能体区域(7)的大加热区域(3、4)在其表面积的50％至99.9％上以接合的方式被所述接合结构部分(10)连接，并且绝缘体(5)在其表面积的50％到100％上以这种方式被连接。
27.根据权利要求11所述的加热元件，所述接合路径图案(20)是十字栅格形或之字形的。
28.根据权利要求1-4之一所述的加热元件，
其特征在于，
所述加热体(2)具有假想的镜像平面或假想的镜像线，相对于所述假想的镜像平面或假想的镜像线，两个功能体(6)以线性镜像反转的方式形成，以便相对于所述假想的镜像平面或相对于所述假想的镜像线提供镜像对角的布置，以便补偿电流流过的所述加热体(2)的力效应。
29.根据权利要求1-4之一所述的加热元件，
其特征在于，
所述加热体(2)具有假想的镜像平面或假想的镜像线，相对于所述假想的镜像平面或假想的镜像线，两个功能体的导体结构部分(9)和接合结构部分(10)以线性镜像反转的方式形成，以便相对于所述假想的镜像平面或相对于所述假想的镜像线提供镜像对角的布置，以便补偿电流流过的所述加热体(2)的力效应。
30.一种用于加热流体的加热组件，
-具有至少一个根据权利要求1至29之一所述的加热元件(2)，
-具有至少一个电路板，所述至少一个电路板被设计用于接收电和向加热元件(2)供电，
-至少一个加热元件(2)可操作地设置在所述电路板上。
31.根据权利要求30所述的加热组件，其特征在于，所述加热组件是PTC加热组件。
32.根据权利要求30所述的加热组件，其特征在于，所述至少一个电路板被设计用于接收电和向PCB供电。
33.一种机动车辆，
-具有空调装置，方便地用于在机动车辆内部中设置由使用者规定的空气温度，
-具有设置在空调装置中的至少一个根据权利要求1至29之一所述的加热元件(2)和/或根据权利要求30-32之一所述的加热组件。
34.根据权利要求33所述的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆是可电驱动的道路机动车辆。
35.根据权利要求33所述的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆是混合动力的道路机动车辆。
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