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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Stabanordnung mit positivem
Temperaturkoeffizienten (im Folgenden als „PTC" bezeichnet, PTC – positive temperature coefficient)
und einen diese enthaltenden Vorwärmer für ein Fahrzeug.
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BESCHREIBUNG
DES VERWANDTEN STANDS DER TECHNIK
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Ein
allgemeines Fahrzeug weist eine Heizvorrichtung zur Erwärmung des
Innenraums des Fahrzeugs oder Entfernung von Feuchtigkeit oder Frost
auf einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs unter Verwendung von Wärmeenergie
von durch von einem Motor des Fahrzeugs erzeugter Wärme erwärmtem Kühlwasser
auf.
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Da
das nach Starten des Motors um den Motor herum strömende Kühlwasser
in einen Heizer eingeleitet wird, dauert es in der Heizvorrichtung
sehr lange, das Kühlwasser
und anschließend
den Innenraum des Fahrzeugs zu erwärmen.
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Demgemäß besteht
das Problem, dass ein Fahrer und/oder ein oder mehrere Insassen
nach Starten des Motors über
eine gewisse Zeit im kalten Innenraum des Fahrzeugs verweilen.
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Um
solch ein Problem zu lösen,
offenbart die koreanische Offenlegungsschrift Nr. 10-2004-0089570
eine Vorrichtung zur Aufnahme von keramischen Heizelementen, wie
zum Beispiel PTC-Elementen.
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Im
Folgenden wird die Struktur dieser Vorrichtung unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
kurz beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Kontaktplatte und eines Isolators,
die bei der herkömmlichen
Vorrichtung zur Aufnahme von PTC-Elementen eingesetzt werden, und 2 ist
eine Schnittansicht der herkömmlichen
Vorrichtung zur Aufnahme der PTC-Elemente.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, umfasst die herkömmliche
Vorrichtung zur Aufnahme der PTC-Elemente einen Isolator 1,
der aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist,
und eine in dem Isolator 1 eingebettete und mit diesem
verbundene Kontaktplatte 2.
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Der
Isolator 1 ist mit Aussparungen 3, in denen die
PTC-Elemente 8 so angeordnet sind, dass sie mit der Kontaktplatte 2 in
Kontakt kommen, und mit in Längsrichtung
an beiden Seitenenden davon ausgebildeten Stützen 1.1 versehen.
Eine Längsnut 1.2 ist
an einer Innenfläche
jeder der Stützen 1.1 ausgebildet,
und ein Teil der Kontaktplatte 2 auf der Seite einer Anschlussfahne 2.1 davon
wird von einem Isolatormantel 1.3 vollständig umgeben.
Die Stützen 1.1 sind
durch Querrippen 1.4, die in Längsrichtung in einem gewissen
Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnet sind, miteinander
verbunden. An den Innenseitenflächen
der Stützen 1.1 und
der Querrippen 1.4 sind mehrere Stege 4 vorgesehen. Wenn
die PTC-Elemente 8 in den Aussparungen 3 angeordnet
sind, werden die Stege 4 gegen die Seitenflächen der
PTC-Elemente gedrückt,
um die PTC-Elemente 8 zu befestigen. An einer Seite des Isolators 1 gegenüber dem
Isolatormantel 1.3 sind in lateral entgegengesetzten Richtungen
vorragende Haken 5 ausgebildet, so dass der Isolator 1 an
einer Heizvorrichtung befestigt werden kann, und der Isolator ist
in ein Profilrohr 10 eingeführt.
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Um
zu verhindern, dass die Kontaktplatte 2 mit dem Profilrohr 10 in
Kontakt kommt, ist ein Isolierstreifen 9 mit einer Seitenfläche der
Kontaktplatte gegenüber
einer Seitenfläche
verbunden, mit der die PTC-Elemente 8 in Kontakt stehen.
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Bei
der wie oben ausgeführten
herkömmlichen
Vorrichtung zur Aufnahme der PTC-Elemente besteht die Gefahr, dass
sich die Verbindung zwischen dem Isolator 1 und der Kontaktplatte 2 löst, da der
Isolator 1 und die Kontaktplatte 2 durch eine
Reibungskraft zwischen ihnen miteinander verbunden sind. Des Weiteren
gibt es den Nachteil, dass es aufgrund der Einführung von Staub oder anderen Fremdstoffen
in den Raum zwischen dem Isolator 1 und dem Profilrohr 10 zu
einem Versagen kommen kann.
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Da
die PTC-Elemente 8 bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Aufnahme
der PTC-Elemente nur mit einer Seite der Kontaktplatte 2 verbunden sind,
besteht das Problem, dass Wärme
nicht gleichmäßig übertragen
werden kann.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist zur Lösung
der oben genannten Probleme konzipiert. Eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung einer PTC-Stabanordnung,
bei der eine Kontaktplatte integral mit einem Isolator verbunden
ist und von PTC-Elementen erzeugte Wärme gleichmäßig übertragen werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Vorwärmers für ein Fahrzeug,
bei dem von PTC-Elementen erzeugte Wärme nicht nach außen übertragen
wird, sondern gleichmäßig auf
eine Wärmestrahlungsrippenanordnung übertragen
wird, und ein enger Kontakt zwischen einer PTC-Stabanordnung und
der Wärmestrahlungsrippenanordnung
verbessert ist.
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Zur
Lösung
der Aufgaben der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung
eine PTC-Stabanordnung eines Vorwärmers für ein Fahrzeug bereit. Die
PTC-Stabanordnung
enthält PTC-Elemente
und umfasst einen kanalförmigen,
unteren PTC-Stab; eine Kontaktplatte mit zwei oder mehr in vorbestimmten
Abständen
ausgebildeten Durchgangslöchern,
die im unteren PTC-Stab angeordnet ist; einen Isolator, der zum
Umhüllen
eines Teils der Kontaktplatte ausgebildet ist, Stützen enthält, die
zum Durchdringen der Durchgangslöcher ausgeführt und
an einer Außenfläche der
Kontaktplatte angeordnet sind, und mit einem oder mehreren ersten
und zweiten Anordnungsabschnitten zum Freilegen von Teilen der Seitenflächen der
Kontaktplatte versehen ist; PTC-Elemente, die mit Press-Passung
so in den ersten Anordnungsabschnitten angeordnet sind, dass sie
mit der Kontaktplatte in Kontakt stehen; Wärmeübertragungsblöcke, die
mit Press-Passung
so in den zweiten Anordnungsabschnitten angeordnet sind, dass sie
mit der Kontaktplatte in Kontakt stehen; und einen oberen PTC-Stab,
der so mit dem unteren PTC-Stab verbunden ist, dass er einen offenen
Teil des unteren PTC-Stabs bedeckt.
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Durch
die erfindungsgemäße PTC-Stabanordnung
wird eine Verbindungskraft zwischen einer Kontaktplatte und einem
Isolator verbessert und eine Verbindungsposition zwischen einem
PTC-Element und einem Wärmeübertragungsblock
kann klar definiert werden
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Der
erfindungsgemäße Vorwärmer ist
so ausgeführt,
dass von PTC-Elementen erzeugte Wärme nicht nach außen übertragen
wird, sondern nur gleichmäßig auf
eine Wärmestrahlungsrippenanordnung übertragen
wird, und dass ein enger Kontakt zwischen der PTC-Stabanordnung
und der Wärmestrahlungsrippenanordnung
verbessert ist.
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Die
Kontaktplatte und der Isolator können durch
einen Doppelspritzgießprozess
integral miteinander ausgebildet sein. Der Isolator kann einen mit den
die Durchgangslöcher
durchdringenden Vorsprüngen
ausgebildeten und mit einer Seitenfläche der Kontaktplatte verbundenen
ersten Isolator und einen mit Verbindungslöchern, die mit den die Durchgangslöcher durchquerten
Vorsprüngen
in Eingriff gebracht werden sollen, ausgebildeten zweiten Isolator
umfassen, wobei der zweite Isolator mit der anderen Seitenfläche der
Kontaktplatte verbunden ist.
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Der
Isolator kann Führungen
aufweisen, die so an beiden Enden davon ausgebildet sind, dass sie außerhalb
der PTC-Stäbe
freiliegen und beide Enden jedes der PTC-Stäbe
hermetisch abdichten. Zu diesem Zeitpunkt weist jede der Führungen
vorzugsweise die gleiche Querschnittsform wie die PTC-Stäbe auf.
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Die
ersten Anordnungsabschnitte können eine
größere Breite
aufweisen als die der zweiten Anordnungsabschnitte. Die Stützen können in
Paaren so ausgebildet sein, dass sie an Stellen am Isolator zueinander
weisen, die lateralen Seitenenden der Kontaktplatte entsprechen.
Jeder der ersten und der zweiten Anordnungsabschnitte kann mindestens
einen Abstandsvorsprung aufweisen, der an einer Seitenwand davon
ausgebildet ist.
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Die
Kontaktplatte kann einen an einem ihrer Enden ausgebildeten Anschluss
aufweisen, der aus der entsprechenden Führung ragt und zu einer Stufenform
gebogen ist. Zu diesem Zeitpunkt kann der Anschluss durch Falten
jeder der lateralen Seiten des Endes der Kontaktplatte auf die Hälfte geformt
sein.
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Des
Weiteren kann das Gehäuse
Gehäuseanschlüsse umfassen,
von denen jeweils ein Ende in dem Gehäuse eingebettet ist und gebogene
Platten aufweist, die mit einem Ende des oberen PTC-Stabs oder des
unteren PTC-Stabs, der in das Gehäuse eingeführt ist, in Kontakt gebracht
werden sollen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Vorwärmer für ein Fahrzeug bereit, der
Folgendes umfasst: mehrere PTC-Stabanordnungen, die wie oben ausgeführt sind;
eine oder mehrere Wärmestrahlungsrippenanordnungen,
die so verbunden sind, dass sie mit beiden Flächen jeder der PTC-Stabanordnungen
in engem Kontakt stehen; ein Paar Rahmen, die mit Außenseitenflächen der äußersten
Wärmestrahlungsrippenanordnungen
verbunden sind; ein erstes Gehäuse
und ein zweites Gehäuse,
die mit beiden Längsenden
einer Kombination aus den PTC-Stabanordnungen, den Wärmestrahlungsrippenanordnungen
und den Rahmen verbunden sind; und Gehäuseanschlüsse, die in den Gehäusen vorgesehen
sind und als Kathodenanschlüsse
dienen.
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Jede
der äußersten
PTC-Stabanordnungen kann an einer ihrer Flächen, die zum Inneren des Vorwärmers weist,
angebrachte PTC-Elemente aufweisen. Bei einer in einer mittleren
Stellung angeordneten PTC-Stabanordnung können die PTC-Elemente und die
Wärmeübertragungsblöcke abwechselnd auf
beiden Seitenflächen
davon angebracht sein.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird bevorzugt, dass die PTC-Stabanordnung so ausgeführt ist,
dass die PTC-Elemente an Stellen angebracht werden, die sich in
einem bestimmten Abstand von den Gehäusen befinden.
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Des
Weiteren sind zwei oder mehr Wärmestrahlungsrippenanordnungen
lateral auf einer Seite der PTC-Stabanordnung
gestapelt, auf der die PTC-Elemente angebracht sind, und eine Wärmestrahlungsrippenanordnung
ist mit der anderen Seite der PTC-Stabanordnung verbunden, auf der
kein PTC-Element angebracht ist.
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Bei
jedem der Rahmen kann auf einer Fläche davon eine längliche
Verstärkungsnut
ausgebildet sein, die in einer Längsrichtung
der Kontaktfläche
mit der Wärmestrahlungsrippenanordnung
mit der Wärmestrahlungsrippenanordnung
in Kontakt gebracht wird. Der Rahmen kann so ausgebildet sein, dass
ein Zwischenteil einer Fläche
davon, die mit der Wärmestrahlungsrippenanordnung
in Kontakt gebracht wird, schräg
zur entsprechenden Wärmestrahlungsrippenanordnung
vorragt.
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Darüber hinaus
können
die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Rahmen so ausgeführt sein,
dass sie als Kathodenanschlüsse
dienen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
hervor, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen angeführt wird;
darin zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Kontaktplatte und eines Isolators,
die in einer herkömmlichen
Vorrichtung zur Aufnahme von PTC-Elementen eingesetzt werden;
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2 eine
Schnittansicht der herkömmlichen
Vorrichtung zur Aufnahme der Elemente;
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3 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer PTC-Stabanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 bis 6 perspektivische
Ansichten, die nacheinander Prozesse zur Herstellung eines Anschlusses
einer in der PTC-Stabanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
enthaltenen Kontaktplatte zeigen;
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7 eine
Seitenansicht der Kontaktplatte und eines Isolators, die in der
PTC-Stabanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten sind;
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8 eine
Schnittansicht der Kontaktplatte und des Isolators entlang der Linie
A-A in 7;
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9 eine
Schnittansicht der Kontaktplatte und des Isolators entlang der Linie
B-B in 7;
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10 eine
auseinandergezogene Ansicht des Isolators, der so ausgeführt ist,
dass er lösbar
mit der Kontaktplatte verbunden ist;
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11 eine
perspektivische Ansicht des Isolators der PTC-Stabanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die ein Paar im Isolator vorgesehener Stützen zeigt;
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12 eine
perspektivische Ansicht des Isolators der PTC-Stabanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die Führungen
zeigt, die im Isolator bzw. in der Kontaktplatte vorgesehen sind;
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13 eine
auseinandergezogene Ansicht eines Vorwärmers für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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14 bis 16 auseinandergezogene Ansichten,
die Verbindungspositionen von PTC-Elementen und Wärmeübertragungsblöcken in
jeweiligen PTC-Stabanordnungen zeigen, die im Vorwärmer eines
Fahrzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung vorhanden sind;
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17 eine
Ansicht, die einen verbundenen Zustand eines ersten Gehäuses und
der PTC-Stabanordnungen zeigt, die im Vorwärmer für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten sind;
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18 eine
perspektivische Schnittansicht des im Vorwärmer gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzten Gehäuses;
und
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19 eine
Schnittansicht des Gehäuses, die
eine Verbindungsstruktur eines der Gehäuseanschlüsse zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
einer PTC-Stabanordnung und eines diese enthaltenden Vorwärmers für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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3 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer PTC-Stabanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und die 4 bis 6 sind perspektivische
Ansichten, die nacheinander Prozesse der Herstellung eines Anschlusses einer
Kontaktplatte zeigen, die in der PTC-Stabanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten ist.
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Wie
in den 3 bis 6 gezeigt, umfasst die PTC-Stabanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
einen unteren PTC-Stab 100, der in Form eines Kanals ausgeführt ist;
eine Kontaktplatte 200, die einen Anschluss 210 aufweist,
der durch Biegen eines Endteils davon zu einer Stufenform hergestellt ist,
und zwei oder mehr Durchgangslöcher 220,
die in vorbestimmten Abständen
ausgebildet und im unteren PTC-Stab 100 angeordnet sind;
einen Isolator 300, der zum Umhüllen eines Teils der Kontaktplatte 200 ausgebildet
ist und mehrere erste Anordnungsabschnitte 310, die zum
Freilegen eines Teils einer Seitenfläche der Kontaktplatte 200 ausgebildet
sind, und mehrere (nicht gezeigte) zweite Anordnungsabschnitte aufweist,
die zum Freilegen eines Teils der anderen Seitenfläche der
Kontaktplatte ausgebildet sind; PTC-Elemente 400, die mit
Press-Passung so in den ersten Anordnungsabschnitten 310 angeordnet
sind, dass sie mit der Kontaktplatte 200 in Kontakt stehen;
Wärmeübertragungsblöcke 500,
die mit Press-Passung so in den zweiten Anordnungsabschnitten angeordnet
sind, dass sie mit der Kontaktplatte 200 in Kontakt stehen;
und einen oberen PTC-Stab 600, der so mit dem unteren PTC-Stab 100 verbunden
ist, dass er einen offenen Teil des unteren PTC-Stabs bedeckt.
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Der
Isolator 300 soll verhindern, dass die Kontaktplatte 200 mit
den PTC-Stäben 100 und 600 in
Kontakt kommt, und umfasst Stützen,
die dazu ausgebildet sind, an einer Außenfläche der Kontaktplatte 200 angeordnet
zu werden. Des Weiteren ist der Isolator so mit der Kontaktplatte 200 verbunden, dass
er einen Teil der Außenfläche der
Kontaktplatte 200 umhüllt.
Unten wird eine Verbindungskonstruktion zwischen der Kontaktplatte 200 und
dem Isolator 300 unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
(7 bis 10) beschrieben.
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Des
Weiteren sind Führungen 330 an
beiden Enden des Isolators 300 so ausgebildet, dass die
Innenflächen
der Führungen
mit den Außenflächen beider
Enden jedes der PTC-Stäbe 100 und 600 in engen
Kontakt kommen, um die beiden Enden jedes der PTC-Stäbe 100 und 600 hermetisch
abzudichten. Zu diesem Zeitpunkt sind die Führungen 330 so ausgebildet,
dass sie die gleiche Querschnittsform wie die PTC-Stäbe 100 und 600 aufweisen.
Da die Innenräume
des oberen und des unteren PTC-Stabs 600 und 100 durch
die Führungen 330 hermetisch
abgedichtet werden, kann es also zu keinem Ausbruch eines Feuers
aufgrund von Kontakt von Staub oder anderen Fremdstoffen mit den
PTC-Elementen 400 kommen.
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Der
Anschluss 210 der Kontaktplatte 200 ist an einem
ihrer Enden so ausgebildet, dass er aus den Führungen 330 ragt.
Der Anschluss 210 kann durch Biegen des Endes der Kontaktplatte
zu einer Stufenform hergestellt werden. Die Breite des Endes der
Kontaktplatte 200, an dem der Anschluss 210 ausgebildet
werden soll, ist größer als
die eines Zwischenteils der Kontaktplatte, und jede der lateralen Seiten
des Endes der Kontaktplatte ist auf die Hälfte gefaltet. Die Dicke des
wie oben ausgeführten
Anschlusses 210 ist doppelt so groß wie die des Zwischenteils
der Kontaktplatte 200, wodurch sich eine vergrößerte Festigkeit
ergibt. Demgemäß besteht
der Vorteil, dass der Anschluss stabiler mit einem Verbinder oder
Gehäuse
zum Anlegen eines elektrischen Stroms verbunden werden kann.
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7 ist
eine Seitenansicht der Kontaktplatte und des Isolators, die in der
PTC-Stabanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten sind. 8 ist eine
Schnittansicht der Kontaktplatte und des Isolators entlang der Linie
A-A in 7, und 9 ist eine Schnittansicht der
Kontaktplatte und des Isolators entlang der Linie B-B in 7.
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Wie
in den 7 bis 9 gezeigt, ist der bei der vorliegenden
Erfindung eingesetzte Isolator 300 durch Spritzgießen mit
der Kontaktplatte 200 verbunden und umfasst Stützen 340,
die die in der Kontaktplatte 200 ausgebildeten Durchgangslöcher 220 durchdringen,
um einen Teil der Außenfläche der Kontaktplatte 200 zu
umhüllen.
Demgemäß wird der Verbindungszustand
zwischen dem Isolator 300 und der Kontaktplatte 200 nicht
gelöst,
sofern die die Durchgangslöcher 220 durchdringenden
Stützen 340 nicht
zerbrochen werden. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Isolator, der allein
durch Reibungskraft zwischen dem Isolator und einer Außenfläche der Kontaktplatte
mit einer Kontaktplatte verbunden ist, wird somit eine Verbindungskraft
zwischen dem Isolator 300 und der Kontaktplatte 200 deutlich
verstärkt. Zu
diesem Zeitpunkt kann der Isolator 300 durch einen Spritzgießprozess
hergestellt werden, der getrennt von einem Prozess zur Herstellung
der Kontaktplatte 200 durchgeführt wird, oder er kann durch einen
Doppel-Spritzgießprozess
integral mit der Kontaktplatte 200 hergestellt werden.
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Um
zu verhindern, dass die Verbindungspositionen der PTC-Elemente 400 und
der Wärmeübertragungsblöcke 500 vertauscht
werden, können
des Weiteren der erste und der zweite Anordnungsabschnitt so ausgebildet
werden, dass sie verschiedene Breiten aufweisen. Bei dieser Ausführungsform
können
die zweiten Anordnungsabschnitte 320 nach Wahl des Benutzers
so ausgebildet sein, dass sie eine größere Breite aufweisen als die
der ersten Anordnungsabschnitte 310, obgleich bei dieser
Ausführungsform
die ersten Anordnungsabschnitte 310 mit einer größeren Breite
als die der zweiten Anordnungsabschnitte 320 ausgebildet
sind. Zur Gewährleistung,
dass eine ganze Seitenfläche
jedes der PTC-Elemente 400 mit der Kontaktplatte 200 in
Kontakt kommt, ist zu diesem Zeitpunkt jeder der ersten Anordnungsabschnitte 310 so
ausgebildet, dass er eine Breite aufweist, die mit der der Kontaktplatte 200 identisch
ist. Des Weiteren können
die zweiten Anordnungsabschnitte 320 so ausgebildet sein,
dass sie eine Breite aufweisen, die mit der der Kontaktplatte 200 identisch
ist.
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Wenn
bei der Herstellung des Isolators 300 durch Spritzgießen die
ersten Anordnungsabschnitte 310 in einer einfachen Rechteckform
ausgebildet sind, kommt es häufig
vor, dass Ecken jedes der ersten Anordnungsabschnitte 310 aufgrund
der Spritzgießeigenschaften
nicht in einem rechten Winkel geformt sind. Wenn die Ecken jedes
der ersten Anordnungsabschnitte 310 nicht in einem rechten
Winkel an sich geformt sind, können
die PTC-Elemente 400 nicht in engen Kontakt mit der Kontaktplatte 200 gebracht
werden, wodurch es zu einer Wärmebeeinträchtigung
kommt.
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Um
dieses Problem zu lösen,
werden die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten ersten Anordnungsabschnitte 310 in
einer Rechteckform ausgebildet und weisen darüber hinaus Kerben 312 auf, die
an jeweiligen Ecken der ersten Anordnungsabschnitte ausgebildet
sind. Nach Ausbildung der Kerben 312 wie oben beschrieben
können
die PTC-Elemente 400 vollständig in engen Kon takt mit der
Kontaktplatte 200 gebracht werden, obgleich an der Ecke der
ersten Anordnungsabschnitte 310 ein geringer Maßfehler
vorliegt.
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Ähnlich wie
bei den ersten Anordnungsabschnitten 310 können weiterhin
auch an jeweiligen Ecken der zweiten Anordnungsabschnitte 320 Kerben
ausgebildet werden, um engen Kontakt der Wärmeübertragungsblöcke 500 mit
der Kontaktplatte 200 zu verbessern.
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10 ist
eine auseinandergezogene Schnittansicht des Isolators, der zur lösbaren Verbindung
mit der Kontaktplatte ausgeführt
ist.
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Wie
in 10 gezeigt, kann der unter Umhüllung der Kontaktplatte 200 mit
dieser verbundene Isolator 300 so ausgeführt sein,
dass er einen ersten Isolator 306, der mittels Vorsprüngen 308,
die an einer Seitenfläche
des ersten Isolators so ausgebildet sind, dass sie die Durchgangslöcher 220 durchdringen,
mit einer Seitenfläche
der Kontaktplatte 200 verbunden ist, und einen zweiten
Isolator 302 mit Verbindungslöchern 304, die mit
den die Durchgangslöcher 220 durchdringenden
Vorsprüngen 308 in
Eingriff stehen, der mit der anderen Seitenfläche der Kontaktplatte 200 verbunden
ist, umfasst.
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Da
ein Verbindungszustand zwischen dem Isolator und der Kontaktplatte 200 gelöst werden kann,
ohne den Isolator zu beschädigen,
weist der wie oben ausgeführte
Isolator 300 den Vorteil auf, dass sich seine Wartung leicht
durchführen
lässt.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht des Isolators der PTC-Stabanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die ein Paar Stützen
zeigt, die im Isolator vorgesehen sind, und 12 ist
eine perspektivische Ansicht des Isolators der PTC-Stabanordnung
gemäß der vorliegenden Erfindung,
die Führungen
zeigt, welche im Isolator bzw. in der Kontaktplatte vorgesehen sind.
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Wie
in 11 gezeigt, können
die Stützen 340 in
Paaren so ausgebildet sein, dass sie an bestimmten Stellen am Isolator,
die lateralen Seitenenden der Kontaktplatte 200 entsprechen,
zueinander weisen. Wie oben beschrieben, werden die PTC-Elemente 400 so
verbunden, dass jeweilige Ecken davon mit Seitenwänden der
Stützen 340 in
engem Kontakt stehen, nachdem die Stützen 340 in Paaren zueinander
weisend ausgebildet sind. Zu diesem Zeitpunkt sollten die Durchgangslöcher 220 der
Kontaktplatte 200 in Bereichen vorgesehen werden, in denen
die Stützen 340 ausgebildet
werden.
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Wie
in 12 gezeigt, ist jede der am Isolator 300 vorgesehenen
Führungen 330 in
Form einer flachen Platte ausgebildet und weist einen zur Kontaktplatte 200 ragenden
Vorsprung 308 auf. Eine Hilfsführung 212 ist in einem
Teil der Kontaktplatte 200 vorgesehen, der jedem der Führungen 330 entspricht.
Zu diesem Zeitpunkt werden Durchgangslöcher 304, die mit
dem Vorsprung 308 in Eingriff zu bringen sind, in Teilen
der Kontaktplatte 200 und der Hilfsführung 212 ausgebildet,
die dem Vorsprung 308 entsprechen. Wenn die Vorsprünge 308 in
die Durchgangslöcher 304 eingeführt und
darin in Eingriff gebracht werden, werden die Führungen 330 und die Hilfsführungen 212 miteinander
verbunden. Des Weiteren sind die Führungen 330 und die
Hilfsführungen 212 so
ausgebildet, das sie die beiden Enden jedes der PTC-Stäbe hermetisch
abdichten, wenn diese Führungen
miteinander verbunden sind.
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13 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Vorwärmers für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und die 14 bis 16 sind
auseinandergezogene Ansichten, die Verbindungspositionen von PTC-Elementen 400 und
Wärmeübertragungsblöcken 500 in jeweiligen
PTC-Stabanordnungen zeigen, die im Vorwärmer für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten sind.
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Wie
in 13 gezeigt, umfasst der Vorwärmer für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung mehrere PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C, die
in einer Längsrichtung
parallel zueinander angeordnet sind; Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20,
die mit beiden Seiten jeder der PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C in
Kontakt gebracht und verbunden werden; Kathodenanschlüsse 30,
die jeweils zwischen benachbarten Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 angeordnet
werden; ein Paar Rahmen 40 und 50, die jeweils
mit Außenseitenflächen der äußersten Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 verbunden
werden; und ein erstes Gehäuse 60 und ein
zweites Gehäuse 70,
die jeweils mit beiden Längsenden
einer Kombination aus den PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C,
den Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20,
den Kathodenanschlüssen 30 und
den Rahmen 40 und 50 verbunden werden. Von den
in den PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C installierten
PTC-Elementen erzeugte
Wärme wird
auf die Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 übertragen,
um die Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 durchströmende Luft
zu erwärmen.
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Wenn
der Vorwärmer
für ein
Fahrzeug so ausgeführt
ist, dass von den PTC-Elementen erzeugte Wärme nicht nach außen hin übertragen
wird, sondern nur auf die innen angeordneten Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 übertragen
wird, kann der Wirkungsgrad des Vorwärmers verbessert werden. Wie
in 14 gezeigt, werden demgemäß PTC-Elemente 400A und
Wärmeübertragungsblöcke 500A abwechselnd
an beiden Flächen
der in einer Mittelposition angeordneten PTC-Stabanordnung 10A angebracht,
so dass wärme
gleichmäßig in beiden
lateralen Richtungen übertragen
werden kann. Wie in den 15 und 16 gezeigt,
sind darüber hinaus
PTC-Elemente 400B und 400C an Flächen der
PTC-Stabanordnungen 10B und 10C angebracht, die
zum Inneren des Vorwärmers
weisen, und Wärmeübertragungsblöcke 500B und 500C sind
an Flächen
der PTC-Stabanordnungen 10B und 10C angebracht,
die zum Äußeren des
Vorwärmers
weisen.
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Die
Verbindungspositionen der PTC-Elemente 400 und der Wärmeübertragungsblöcke 500 sind
jedoch nicht darauf begrenzt, sondern können nach Wahl des Benutzers
optional geändert
werden.
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Um
zu verhindern, dass Wärme
durch die Gehäuse 60 und 70 nach
außen
abgestrahlt wird, wird bevorzugt, dass die PTC-Elemente 400A bis 400C in
bestimmten Abständen
von den Gehäusen 60 und 70 angeordnet
sind.
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Da
auf die Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 übertragene
Wärme nicht
auf die Rahmen 40 und 50 übertragen werden muss, sind
die Rahmen 40 und 50 mit länglichen Verstärkungsnuten 42 und 52 versehen,
die in Längsrichtung
ausgebildete Flächen
der Rahmen sind, die mit den Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 in
Kontakt gebracht werden, um eine Kontaktfläche zwischen jedem der Rahmen
und der entsprechenden Wärmestrahlungsrippenanordnung
zu verkleinern. Wenn die Verstärkungsnuten 42 und 52 so
ausgebildet sind, wird eine Kontaktfläche zwischen jedem der Rahmen 40 und 50 und
der entsprechenden Wärmestrahlungsrippenanordnung 20 verkleinert,
was zu einer verringerten Wärmeübertragung
führt.
Zu diesem Zeitpunkt wird Wärme
in den Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 auf
die Rahmen 40 und 50 durch die Luft übertragen,
da das Innere der Verstärkungsnuten 42 und 52 mit
Luft gefüllt
ist. Da durch Luft jedoch nur sehr wenig Wärme übertragen wird, kann die Menge
an durch Luft übertragener
Wärme als
eine vernachlässigbare
Menge betrachtet werden.
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Die
PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C und die Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20,
die durch von den PTC-Elementen
erzeugte Wärme
erwärmt
sind, erfahren eine Volumenvergrößerung und drücken dann
die mit beiden lateralen Außenseiten der
Kombination davon verbundenen Rahmen 40 und 50 nach
außen.
Infolgedessen können
die Rahmen 40 und 50, von denen die Längsenden
mit den Gehäusen 60 und 70 verbunden
sind, an Zwischenteilen davon nach außen gewölbt werden. Wenn die Rahmen 40 und 50 gewölbt werden,
besteht das Problem, dass der Verbindungszustand jeweiliger zwischen
den Rahmen 40 und 50 angeordneter Komponenten
abweichen kann.
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Demgemäß werden
die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Rahmen 40 und 50 so
geformt, dass Zwischenteile ihrer Flächen, die mit den Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 in
Kontakt gebracht werden, schräg
zu den entsprechenden Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 vorragen. Im
Vergleich zu einem herkömmlichen
geraden Rahmen sind die Rahmen 40 und 50, von
denen die Zwischenteile schräg
nach innen ragen, viel weniger gewölbt, obgleich sie einen durch
das Ausdehnen der PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C und
der Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 erzeugten
Druck erfahren. Da die Verstärkungsnuten 42 und 52 als Verstärkungsrippen
dienen, um das Wölben
der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Rahmen 40 und 50 zu
verhindern, besteht weiterhin der Vorteil, dass sich die Rahmen
durch eine externe Kraft kaum verformen.
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Obgleich
die zusätzlichen
Kathodenanschlüsse 30 bei
dieser Ausführungsform
zwischen den Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 vorgesehen
sind, können
die Rahmen 40 und 50 des Vorwärmers für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
so ausgeführt
sein, dass sie die Funktion eines Kathodenanschlusses ausführen. Wenn
die Rahmen 40 und 50 als Kathodenanschlüsse dienen, bestehen
die Vorteile, dass die innere Struktur des Vorwärmers für ein Fahrzeug vereinfacht
ist und Produktionskosten verringert werden können.
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Wie
oben beschrieben, sind die Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 mit
beiden Seitenflächen
jeder der PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C verbunden.
Da die Menge an von einer Seite der PTC-Stabanordnung, auf der die
PTC-Elemente angebracht
sind, erzeugter Wärme
größer ist
als die Menge an Wärme,
die von der anderen Seite der PTC-Stabanordnung, auf der Wärmeübertragungsblöcke angebracht
sind, erzeugt wird, sind mehrere Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 an
der Seite der PTC-Stabanordnung, auf der die PTC-Elemente angebracht
sind, lateral gestapelt, und Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20,
deren Anzahl geringer ist als die Anzahl der mit der Seite der PTC-Stabanordnung,
auf der die PTC-Elemente angebracht sind, verbundenen Wärmeanordnungen, sind
mit der anderen Seite der PTC-Stabanordnung, auf der kein PTC-Element
angebracht ist, verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Wärmestrahlungsrippenanordnungen 20 mit
einer Seite der PTC-Stabanordnung, auf der die PTC-Elemente angebracht
sind, verbunden, und eine Wärmestrahlungsrippenanordnung 20 ist
mit der anderen Seite der PTC-Stabanordnung,
auf der die Wärmeübertragungsblöcke angebracht
sind, verbunden. Die Anzahl an Wärmestrahlungsrippenanordnungen,
die mit einer Seite jeder der PTC-Stabanordnungen 10A–10C verbunden
werden sollen, ist jedoch nicht darauf begrenzt, sondern kann gemäß der Wahl
des Benutzers variiert werden.
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17 ist
eine Ansicht, die einen verbundenen Zustand des ersten Gehäuses und
der PTC-Stabanordnungen zeigt, die im Vorwärmer für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten sind.
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Die
jeweiligen PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C des
Vorwärmers
für ein
Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen verschiedene Positionen der PTC-Elemente und der
Wärmeübertragungsblöcke darin
auf. Wenn die PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C an
verschiedenen Stellen mit dem ersten Gehäuse 60 verbunden sind,
kommt es somit insofern zu mehreren Problemen, als der Wirkungsgrad
des Vorwärmers
verringert wird oder dieser versagt.
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Um
diese Probleme zu vermeiden, werden die PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C so
geformt, dass sich die Längen
von gebogenen Teilen der Anschlüsse 210A bis 210C davon
unterscheiden. Demgemäß wird im
ersten Gehäuse 60 der
Abstand zwischen jedem der Verbindungsanschlüsse 61 bis 63, mit
denen die Anschlüsse 210A bis 210C verbunden werden
sollen, und jede der Anordnungsaussparungen 64 bis 66 zur
Aufnahme von Führungen 330A bis 330C so
bestimmt, dass er der Länge
des gebogenen Teils jedes der Anschlüsse 210A bis 210C entspricht.
Demgemäß kann jede
der PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C an nur einer
bestimmten Stelle verbunden werden, wodurch Verwirrung bei der Montage
der PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C vermieden
wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt ist jede der PTC-Stabanordnungen 10A bis 10C so
verbunden, dass jede der Führungen 330A bis 330C vollständig im
Gehäuse 60 eingeführt ist.
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Da
der Vorwärmer
für ein
Fahrzeug, der die PTC-Stabanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst, hinsichtlich der Grundfunktionen mit einem herkömmlichen
Vorwärmer
identisch ist, außer dass
sich jeweilige Komponenten davon in ihrer Struktur voneinander unterscheiden,
kann auf eine ausführliche
Beschreibung der Grundfunktion davon verzichtet werden.
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18 ist
eine perspektivische Schnittansicht des Gehäuses, das im Vorwärmer gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, und 19 ist
eine Schnittansicht des Gehäuses,
die eine Verbindungsstruktur eines der Gehäuseanschlüsse zeigt.
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Wie
in den 18 und 19 gezeigt,
umfasst das bei der vorliegende Erfindung eingesetzte erste Gehäuse 60 Gehäuseanschlüsse 67,
von denen jeweils ein Ende im ersten Gehäuse 60 eingebettet
ist und die gebogene Platten 68 aufweisen, die mit einem
Ende des in das erste Gehäuse 60 eingeführten oberen
PTC-Stabs 600 oder unteren PTC-Stabs 100 in Kontakt
gebracht werden sollen. Wenn die Gehäuseanschlüsse 67, die mit den
PTC-Stäben 100 und 600 in
Kontakt gebracht werden sollen, als solche vorgesehen sind, dienen
die gesamten PTC-Stäbe 100 und 600 als
Kathodenanschlüsse.
Somit besteht der Vorteil, dass kein zusätzlicher Kathodenanschluss
bereitgestellt werden muss.
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Zu
diesem Zeitpunkt, ist ein Teil jedes der Gehäuseanschlüsse 67, der im ersten
Gehäuse 60 eingebettet
ist, mit Verriegelungsvorsprüngen 69 ausgebildet,
die im ersten Gehäuse
festgehalten werden sollen, so dass der Gehäuseanschluss 67 nicht
aus dem Gehäuse 60 heraustreten
kann. Zu diesem Zeitpunkt wird bevorzugt, dass jeder der Verriegelungsvorsprünge 69 mit
einem spitzen Ende ausgebildet und in einer Richtung geneigt ist,
in der der Gehäuseanschluss 67 zurückgezogen
wird.
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Die
PTC-Stabanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist insofern Vorteile auf, als eine Verbindungskraft
zwischen der Kontaktplatte und dem Isolator verstärkt ist,
Fremdstoffe nicht in die PTC-Stabanordnung eingeführt werden
und die Festigkeit eines Anschlusses erhöht ist.
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Des
Weiteren weist der Vorwärmer
für ein Fahrzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung insofern Vorteile auf, als von den PTC-Elementen 400 erzeugte
Wärme nicht
nach außen
hin übertragen
wird, sondern gleichmäßig auf
das Innere des Vorwärmers übertragen
wird, Verbindungskräfte
der jeweiligen zwischen den Rahmen angeordneten Kompo nenten vergrößert werden,
und enger Kontakt zwischen der PTC-Stabanordnung und der Wärmestrahlungsrippenanordnung
verbessert wird.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben
worden ist, wird der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht
durch die besonderen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern sollte durch die angehängten
Ansprüche
interpretiert werden. Weiterhin versteht sich für Fachleute, dass daran verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.