DE10201262A1 - Widerstandsheizelement - Google Patents
WiderstandsheizelementInfo
- Publication number
- DE10201262A1 DE10201262A1 DE2002101262 DE10201262A DE10201262A1 DE 10201262 A1 DE10201262 A1 DE 10201262A1 DE 2002101262 DE2002101262 DE 2002101262 DE 10201262 A DE10201262 A DE 10201262A DE 10201262 A1 DE10201262 A1 DE 10201262A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- honeycombs
- heating element
- resistance heating
- honeycomb
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 claims description 146
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 9
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 6
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 titanium carbides Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
- B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
- B60H1/2225—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters arrangements of electric heaters for heating air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H3/00—Air heaters
- F24H3/02—Air heaters with forced circulation
- F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
- F24H3/0405—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
- F24H3/0429—For vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
- F24H9/1854—Arrangement or mounting of grates or heating means for air heaters
- F24H9/1863—Arrangement or mounting of electric heating means
- F24H9/1872—PTC
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
- B60H2001/2268—Constructional features
- B60H2001/229—Integration into an air outlet
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
- H05B2203/024—Heaters using beehive flow through structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Das Widerstandsheizelement (12) ist für eine Fahrzeug-Klimaanlage bestimmt und mit einem Wabenkörper (16) aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten versehen, der von einem zu erwärmenden Wärmeträger durchströmt werden kann. Um ein Fahrzeug mit einem solchen Widerstandsheizelement (12) zu schaffen, bei dem die erforderliche Heizleistung auf kostengünstige und prozesssichere Weise bereitgestellt werden kann, ist erfindungsgemäß der Wabenkörper (16) mit mindestens zwei Waben (18, 20) ausgebildet, die elektrisch parallel geschaltet und zugleich in Strömungsrichtung (A) des Wärmeträgers in Reihe angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Widerstandsheizelement für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Wabenkörper aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten, der von einem zu erwärmenden Wärmeträger durchströmt werden kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Heizgerät, eine Klimaanlage und ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Widerstandsheizelement.
- Widerstandsheizelemente aus Widerstandsmaterial mit einem positiven Temperaturkoeffizienten werden bei elektrischen Heizgeräten von Fahrzeug- Klimaanlagen verwendet, um einen flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger unabhängig von einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs aufheizen zu können. Zum Aufheizen wird der Wabenkörper des Widerstandsheizelementes vom Wärmeträger durchströmt. Derartige Widerstandsheizelemente regeln bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur durch Ansteigen des Widerstandes ihre Leistung selbsttätig ab. Diese Eigenschaft kann ideal für Heizanwendungen genutzt werden.
- Widerstandsheizelemente mit einer Wabenstruktur, die von einem flüssigen oder gasförmigen Wärmeträger durchströmt werden können, sollen zu einer effizienten Erwärmung des Wärmträgers führen. Zum Erwärmen ist eine gewisse Strömungslänge des Wärmeträgers durch das Widerstandsheizelement erforderlich. Die Wabenstruktur muss also eine gewisse Dicke aufweisen, damit die Strömungslänge gewährleistet ist.
- Um den Wärmeträger-Strömungswiderstand der Wabenstruktur gering zu halten, müssen deren Wände möglichst dünn ausgeführt werden.
- Bei Widerstandsheizelementen, die ohne Wabenstruktur aus einem massiven Block gestaltet sind, sind bisher zum Kontaktieren an zwei voneinander abgewandten Stirnseiten je Kontaktflächen aus Silberleitpaste durch einen Einbrennvorgang angebracht worden. Diese Art der standardmäßigen Kontaktierung wird als "Stirnkontaktierung" bezeichnet.
- Das PTC-Material, aus dem die Widerstandsheizelemente gefertigt werden, weist nur eine begrenzte Leitfähigkeit mit einem kleinsten erreichbaren spezifischen Widerstand von etwa 10 Ohm/cm auf. Daher ist bei relativ dicken Widerstandsheizelementen mit Stirnkontaktierung und einer Wabenstruktur der elektrische Widerstand hoch. Es wird nur wenig elektrische Leistung in Wärme umgesetzt. Dünne Wände der Wabenstruktur führen zu einer weiteren Zunahme des elektrischen Widerstandes und damit zu einer weiteren Verringerung der umgesetzten elektrischen Leistung. Die Wabenstruktur muss jedoch eine gewisse Mindestdicke aufweisen, um ausreichend Wärmeenergie übertragen zu können. Die Stirnkontaktierung in ihrer bisherigen Ausführungsform eignet sich demnach nur für den Betrieb an einer relativ hohen Versorgungsspannung (z. B. einer Netzspannung von 230 V). Darüber hinaus führt bei der Stirnkontaktierung eine Stirnseite Pluspotential, mit der Gefahr, dass gegenüber dem Massepotential des zugehörigen Gehäuses ein Kurzschluss auftritt.
- Bei Widerstandsheizelementen mit einer durchströmten Wabenstruktur, die eine hohe Heizleistung aufweisen sollen, wird als Ausweg mit der sogenannten "Innenkontaktierung" gearbeitet. Diese Art der Kontaktierung ist aus DE 100 12 675 A1 bekannt, gemäß der an den Innenflächen der Wabenstruktur Elektrodenschichten aus Silberleitlack aufgebracht sind, mittels denen ein Heizstrom im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung eines Wärmeträgers durch die Wände der Wabenstruktur geschickt wird.
- Die Innenkontaktierung führt aufgrund der großen Innenflächen einer Wabenstruktur zu einem enorm hohen Verbrauch an Silberleitlack und damit zu hohen Material- und Fertigungskosten. Darüber hinaus ist die zuverlässige Kontaktierung der Elektrodenschichten innen in den einzelnen Zellen der Wabenstruktur nur schwierig zu realisieren und mit hohen Kosten verbunden. Lösungen, wie sie in DE-OS 30 16 725 oder DE 198 04 496 A1 vorgeschlagen werden, können nicht überzeugen. Da bei diesen Lösungen Plus- und Massepotential an der Stirnseite der Wabenstruktur nahe beieinander liegen, besteht die Gefahr von Kurzschlüssen durch Schmutz und vagabundierende Metallteile, wie beispielsweise Schrauben oder Muttern. Der Stromfluss senkrecht durch die Wände der Wabenstruktur ist bei verschiedenen Wanddicken der Wabenstruktur verschieden, was hinsichtlich der zu garantierenden Spannungsfestigkeit äußerst kritisch sein kann.
- Aus DE 42 30 848 C1 ist es grundsätzlich bekannt, blockartige Vielschichtkaltleiter gestapelt anzuordnen.
- Aus JP 02129887 A ist ein Widerstandsmaterial aus Silizium- und Titancarbiden und -siliziden bekannt, bei dem gewellte Lagen einer halbleitenden Keramik mit solchen aus Metall oder graphithaltigen Stoffen abwechseln, die als Stromzuführungen dienen sollen. Ein solches Widerstandsmaterial weist einen mit steigender Spannung abnehmenden Widerstand auf und ermöglicht daher nicht die oben erwähnte selbsttätige Abregelung der Leistung.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem eingangs genannten Widerstandsheizelement mit Wabenstruktur vorzusehen, bei dem die erforderliche Heizleistung auf kostengünstige und prozesssichere Weise bereitgestellt werden kann.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Widerstandsheizelement gelöst, bei dem der Wabenkörper mit mindestens zwei Waben ausgebildet ist, die elektrisch parallel geschaltet und zugleich in Strömungsrichtung des Wärmeträgers in Reihe angeordnet sind. Ferner ist die Aufgabe mit einem Heizgerät für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem derartigen Widerstandsheizelement, einer Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem solchen Heizgerät und mit einem Fahrzeug mit einer derartigen Klimaanlage gelöst.
- Erfindungsgemäß wird ein bisher beispielsweise 10 mm dicker Wabenkörper durch zwei Waben mit je 5 mm Dicke ersetzt, die elektrisch parallel geschaltet, strömungstechnisch jedoch in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise kann sowohl an PTC-Widerstandsmaterial als auch an einem Leitlack der elektrische Widerstand pro Wabe halbiert und dadurch die Gesamtleistung insgesamt vervierfacht werden. Bei Bedarf kann die Anzahl einzelner elektrisch parallel geschalteter, in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend angeordneter Waben auf mehr als zwei erhöht sein. Sinnvoll ist insbesondere eine gerade Anzahl von Waben, denn damit ergibt sich, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, eine vorteilhafte Möglichkeit der Kontaktierung der Waben.
- Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einer hohen Leistungsausbeute bei einem gleichzeitig verhältnismäßig geringen Materialverbrauch bei gleicher durchströmter Dicke. Sie ermöglicht das Vorsehen von sehr dünnen Wandstärken, ohne dass die Gefahr von Spannungsdurchbrüchen an zu dünnen Wänden besteht oder eine große Menge an Silberleitlack zum Kontaktieren erforderlich wäre.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die mindestens zwei Waben aneinander anliegend angeordnet. Auf diese Weise kann zwischen den beiden Waben mit allein einer einzelnen Kontakteinrichtung eine Kontaktierung an beiden Waben ausgebildet werden. Alternativ können zwei Waben aneinander angelegt werden, die je mit einer eigenen Kontakteinrichtung, beispielsweise in Gestalt einer eingebrannten Kontaktfläche aus Leitlack, insbesondere auf Silber- und/oder Aluminium-Basis, versehen sind. Alternativ oder zusätzlich kann auf den Stirnseiten der Waben ein Kontaktstreifen aufgebracht sein, der zirka die halbe Tiefe der Wabe abdeckt und mit der Stirnkontaktierung verbunden ist. Indem dann die Waben so angeordnet, dass sich diese Kontaktstreifen mittig benachbaren, kann direkt ein Kontaktblech (eventuell mit einer Steckerlasche) über die Verbindungslinie der beiden Waben gelegt und mit diesen beiden Waben verlötet werden. Diese Gestaltung stellt eine prozesssichere Kontaktierung der gesamten Stirnflächen beider Waben sicher, auch wenn diese aufgrund von Fertigungstoleranzen unebene oder geneigte Stirnseiten aufweisen sollten.
- Ferner ist es vorteilhaft, dass die mindestens zwei Waben mit je einer in einem Querschnitt zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers gleichartigen Wabenstruktur ausgebildet sind, wobei die Wabenstrukturen insbesondere deckungsgleich an einander anliegend angeordnet sind. Solche Waben lassen sich in hoher Stückzahl herstellen und können nachfolgend für die beiden Waben individualisiert werden. Deckungsgleich angeordnete Waben weisen einen besonders geringen Strömungswiderstand für den Wärmeträger auf. Alternativ können die Waben derart zu einander angeordnet werden, dass ein gewünschter Strömungswiderstand gezielt eingestellt wird.
- Die Kontaktierung der erfindungsgemäßen Waben erfolgt vorteilhaft, indem jede Wabe an ihren zur Strömungsrichtung des Wärmeträgers im wesentlichen senkrechten Stirnseiten mit je einer Kontaktfläche ausgebildet ist. Eine solche Kontaktierung entspricht im wesentlichen der herkömmlichen Stirnkontaktierung.
- Diese Art der Kontaktierung kann erfindungsgemäß verwendet werden, weil durch die parallel geschalteten Waben der elektrische Widerstand des gesamten Wabenkörpers verringert bzw. seine Gesamtleistung erhöht wird. Es kann also erfindungsgemäß mit verhältnismäßig dünnen Wandstärken in den einzelnen Waben gearbeitet werden, ohne dass eine Innenkontaktierung erforderlich ist.
- Die Kontaktierung zwischen den beiden Waben erfolgt ferner vorteilhaft mit Hilfe einer einzelnen Kontaktfläche für beide Waben, die insbesondere durch Einbrennen mit den beiden Waben verbunden ist. Die gemeinsame Kontaktfläche kann vor dem Einbrennen auf einer der Waben aufgebracht werden und nachfolgend kann die zweite Wabe an die aufgebrachte Kontaktfläche angelegt werden, um sie mit der ersten Wabe in nur einem Arbeitsgang zu verbinden.
- Um einen Kurzschluss der Kontaktflächen mit einem umliegenden, auf Massepotential gelegten Gehäuse zu verhindern, sollte die Kontaktfläche zwischen den Waben mit einem Pluspol einer Stromversorgung des Widerstandsheizelementes verbunden sein. Die voneinander abgewandten Stirnseiten des Wabenkörpers sind dann mit einem Massepol zu verbinden. Sie sind also gleich gepolt wie das umliegende Gehäuse. Das Kontaktieren dieser Massepole kann durch Kontaktfedern erfolgen, die zwischen dem Wabenkörper und dem Gehäuse gehaltert sind. Auch ein Anlöten von Kabeln ist problemlos möglich.
- Die Kontaktierung zwischen den beiden Waben wird vorteilhaft mit Hilfe eines Kontaktbleches zu einem Pluspol geführt, welches zwischen den beiden Waben vorgesehen ist, um die Kontaktflächen beider Waben an den gegenüberliegenden Stirnseiten elektrisch zu kontaktieren. Ein solches Kontaktblech ist also zwischen den beiden Waben geklemmt, eingebrannt oder eingelötet und damit ohne weitere Befestigung mit diesen elektrisch leitend verbunden.
- Das bei den erfindungsgemäßen Weiterbildungen vorgesehene Kontaktblech ist vorteilhaft im Bereich von Öffnungen der Wabenstrukturen der beiden Waben ebenfalls mit mindestens einer Öffnung versehen, um eine möglichst widerstandsarme Strömung des Wärmeträgers durch den Wabenkörper zu gewährleisten. Das Kontaktblech ist insbesondere im gesamten Bereich der Öffnungen der Wabenstruktur mit einer einzelnen großflächigen Öffnung gestaltet, so dass ein aufwändiges Stanzen und in Deckung Bringen von einer Vielzahl von Öffnungen des Kontaktbleches mit den Öffnungen der Waben vermieden ist.
- Das Kontaktblech ist vorteilhaft von außen für eine elektrische Kontakteinrichtung, beispielsweise einen Stecker, zugänglich, indem es mit einer nach außen abstehenden Lasche zum elektrischen Kontaktieren gestaltet ist.
- Das Kontaktieren der voneinander abgewandten Stirnseiten des Wabenkörpers geschieht auf besonders einfache Weise mit mindestens einem klammerartigen Kontaktblech, welches je zwei Waben umgreift und die Kontaktflächen an diesen Stirnseiten elektrisch kontaktiert. Alternativ oder zusätzlich können klammerartige Kontaktbleche vorgesehen sein, welche sich an einem Gehäuse des Widerstandsheizelements abstützen und die Waben gegeneinander pressen. Diese Kontaktblech können auch eingelötet sein.
- Die Kontaktierung mit umgreifenden klammerartigen Kontaktblechen kann auch verwendet werden, um eine größere Anzahl von Waben je paarweise zu kontaktieren. So können beispielsweise vier aufeinanderfolgende Waben mit Hilfe von drei klammerartigen Kontaktblechen kontaktiert werden. Zwei klammerartige Kontaktbleche greifen je an den voneinander abgewandten Massepolen der Waben eins und zwei sowie drei und vier an. Das dritte klammerartige Kontaktblech greift an den Pluspolen zwischen den Waben eins und zwei sowie drei und vier ein. Der gesamte Wabenkörper muss nachfolgend lediglich an einer der beiden aneinander anliegenden ersten beiden Kontaktbleche als Massepol und an dem dritten Kontaktblech als Pluspol kontaktiert werden.
- Zwischen den Kontaktblechen und den Kontaktflächen an den Waben können dauerhaft elektrisch leitende Verbindungen geschaffen werden, indem das jeweilige Kontaktblech bei einem Einbrennen von Kontaktflächen an den Stirnseiten der Waben mit den Kontaktflächen stoffschlüssig verbunden wird.
- Alternativ oder zusätzlich kann das jeweilige Kontaktblech krallenartig an einer Stirnseite der Wabe in Öffnungen von deren Wabenstruktur eingreifen, um es zu befestigen und einen elektrischen Kontakt zur Wabe herzustellen.
- An einem Kontaktblech können vorteilhaft mehrere Waben nebeneinander angeordnet sein, um mit einfachen Mitteln ein Waben-Array herzustellen.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Waben aus Gruppen von Waben mit unterschiedlichen elektrischen Widerständen derart ausgewählt, dass die elektrischen Widerstände von mindestens zwei Waben aufeinander abgestimmt sind. Bei der Fertigung von Waben aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten treten aus fertigungstechnischen Gründen unweigerlich Abweichungen bei den elektrischen Widerständen der einzelnen Waben auf. Sortiert man die Waben mit abweichenden elektrischen Widerständen nun nach Widerstandsklassen, beispielsweise in niedrig, mittel und hoch, so kann nachfolgend eine geschickte Paarung von Waben gebildet werden, um den gesamten Widerstand des entstehenden Wabenkörpers auf den gewünschten Wert abzustimmen. Zum Beispiel führen die Paarungen niedrig-hoch und mittel-mittel zu Wabenkörpern mit nahezu gleichen Gesamtwiderständen. Mit diesem Verfahren können die Widerstandsabweichungen von paarweise angeordneten, verklebten oder gebrannten Wabenkörpern um durchschnittlich 30% verringert werden.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heizgerätes für eine Fahrzeug-Klimaanlage anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Heizgerätes und
- Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1.
- In Fig. 1 ist ein Heizgerät 10 veranschaulicht, bei dem ein Widerstandsheizelement 12 mit positivem Temperaturkoeffizienten von Luft als Wärmeträger durchströmt und dabei aufgeheizt wird. Die erwärmte Luft dient nachfolgend zum Erwärmen eines nicht dargestellten Fahrgastraumes eines Fahrzeugs, in das das Heizgerät 10 eingebaut ist.
- Das Widerstandsheizelement 12 des Heizgerätes 10 ist in einem Gehäuse 14 aus Kunststoff gehaltert.
- Wie in Fig. 2 näher veranschaulicht ist, umfasst das Widerstandsheizelement 12 insbesondere einen insgesamt quaderförmigen Wabenkörper 16, der im Gegensatz zu herkömmlichen Wabenkörpern 16 von Widerstandsheizelementen 12 mit positivem Temperaturkoeffizienten zweigeteilt ist. Der Wabenkörper 16 weist eine erste Wabe 18 und eine zweite Wabe 20 auf, die elektrisch parallel geschaltet sind, in Strömungsrichtung A des Wärmeträgers Luft aber in Reihe angeordnet sind.
- Die Waben 18 und 20 weisen je in Strömungsrichtung A eine Vielzahl von durchgehenden Öffnungen 22 bzw. 24 auf, die regelmäßig über je eine Quaderfläche der Waben 18 und 20 verteilt sind. Mit diesen Öffnungen 22 und 24sind die Wabenstrukturen der Waben 18 und 20 ausgebildet. Die Wabenstrukturen der Waben 18 und 20 sind so angeordnet, dass sie deckungsgleich aneinander anliegen und mit den Öffnungen 22 und 24 Strömungskanäle für die Luft als Wärmeträger ausgebildet sind, die sich im wesentlichen geradlinig von einer Stirnseite des Wabenkörpers 16 zu dessen anderer Stirnseite erstrecken.
- An den genannten Quaderflächen, d. h. an den Stirnseiten der quaderförmigen Waben 18 und 20 sind je Kontaktflächen 26, 28 und 30 in Gestalt einer eingebrannten Leitlackschicht, hier in Gestalt einer Silberleitlackschicht, ausgebildet. Die Kontaktfläche 28 befindet sich in der Mitte des Wabenkörpers 16 zwischen den beiden Waben 18 und 20, weiche aneinander anliegend angeordnet sind und durch das Einbrennen der Silberleitlackschicht oder einen Lötvorgang an der Kontaktfläche 28 stoffschlüssig miteinander verbunden worden sind.
- Die Kontaktflächen 26, 28 und 30 dienen zum Zuführen von elektrischem Strom zum piezokeramischen Material mit positivem Temperaturkoeffizienten der Waben 18 und 20. Sie können als Stirnkontaktierung kostengünstig hergestellt werden.
- Zum Anschließen einer nicht dargestellten Stromquelle an den Kontaktflächen 26, 28 und 30 sind Kontaktbleche 32, 34 und 36 vorgesehen, von denen die Kontaktbleche 32 und 34 klammerartig ausgebildet sind und den Rand des quaderförmigen Wabenkörpers 16 von einer seiner Stirnseiten zur abgewandten Stirnseite umfassen. Das Kontaktblech 32 ist ferner mit einem Kontaktlaschenabschnitt 38 versehen, der das Gehäuse 14 durchsetzt und an einem Massepol anzuschließen ist.
- Das Kontaktblech 32 ist in der Mitte des Wabenkörpers 16 zwischen den beiden Waben 18 und 20 vor dem Einbrennen der Kontaktfläche 30 eingelegt worden und durch das Einbrennen mit den Waben 18 und 20 verbunden worden. Das Verbinden kann auch nach dem Einbrennen noch durch Verlöten geschehen. Das Kontaktblech 36 weist einen nicht dargestellten Rahmenabschnitt auf, der sich im wesentlichen am äußeren Rand zwischen den Waben 18 sowie 20 erstreckt und der eine verhältnismäßig großflächige Öffnung freigibt. Die Öffnung stellt sicher, dass der Strömungsweg der Luft als Wärmeträger durch die Öffnungen 22 und 24 offen ist. An den Rahmenabschnitt schließt ein Kontaktlaschenabschnitt 40 an, der ebenfalls das Gehäuse 14 durchsetzt und an den ein Pluspol anzuschließen ist.
- Die Kontaktbleche 32 und 34 weisen darüber hinaus je einen Federabschnitt 42 bzw. 44 auf, mittels denen der Wabenkörper 16 im Gehäuse 14 federnd gespannt gehaltert ist. An der dem Wabenkörper 16 zugewandten Innenseite der Kontaktbleche 32 und 34 ist je eine Isolierfolie 46 bzw. 48 eingelegt, um einen Kurzschluss zwischen den Kontaktblechen 32 und 34 gegenüber dem Kontaktblech 36 sicher zu verhindern. Auf die Isolierfolien 46 und 48 kann gegebenenfalls verzichtet werden, indem der Silberleitlack an der Kontaktfläche 30 und der Rahmenabschnitt des Kontaktblechs 36 derart ausgebildet sind, dass ein elektrischer Kontakt am Rand des Wabenkörpers 16 prozesssicher verhindert ist.
- Das Gehäuse 14 ist aus zwei schalenförmigen Gehäusehälften 50 und 52 aufgebaut, in denen über die Fläche der Öffnungen 22 und 24 des Wabenkörpers 16 je eine im wesentlichen quadratische Öffnung 54 bzw. 56 für den Eintritt und Austritt von Luft als Wärmeträger ausgebildet ist. In den Ecken der Öffnungen 54 und 56 sind je Stützecken im Gehäuse 14 ausgebildet, mittels denen der Wabenkörper 16 von den Kontaktblechen 32 und 34 im Gehäuse 14 gehalten ist. Bezugszeichenliste 10 Heizgerät
12 Widerstandsheizelement
14 Gehäuse
16 Wabenkörper
18 erste Wabe
20 zweite Wabe
22 Öffnungen
24 Öffnungen
26 Kontaktfläche
28 Kontaktfläche
30 Kontaktfläche
32 Kontaktblech
34 Kontaktblech
36 Kontaktblech
38 Kontaktlaschenabschnitt
40 Kontaktlaschenabschnitt
42 Federabschnitt
44 Federabschnitt
46 Isolierfolie
48 Isolierfolie .
50 Gehäusehälfte
52 Gehäusehälfte
54 Öffnung
56 Öffnung
58 Stützecken
A Strömungsrichtung des Wärmeträgers
Claims (17)
1. Widerstandsheizelement (12) für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem
Wabenkörper (16) aus Widerstandsmaterial mit positivem
Temperaturkoeffizienten, der von einem zu erwärmenden Wärmeträger
durchströmt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper (16) mit mindestens zwei Waben
(18, 20) ausgebildet ist, die elektrisch parallel geschaltet und zugleich in
Strömungsrichtung (A) des Wärmeträgers in Reihe angeordnet sind.
2. Widerstandsheizelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Waben (18, 20) aneinander
anliegend angeordnet sind.
3. Widerstandsheizelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Waben (18, 20) mit je einer in
einem Querschnitt zur Strömungsrichtung (A) des Wärmeträgers gleichartigen
Wabenstruktur ausgebildet sind, wobei die Wabenstrukturen insbesondere
deckungsgleich an einander anliegend angeordnet sind.
4. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass jede Wabe (18, 20) an ihren zur
Strömungsrichtung (A) des Wärmeträgers im wesentlichen senkrechten
Stirnseiten mit je einer Kontaktfläche (26, 28, 30) ausgebildet ist.
5. Widerstandsheizelement nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Waben (18, 20) eine
einzelne Kontaktfläche (30) für beide Waben (18, 20) ausgebildet ist, die
insbesondere durch Einbrennen mit den beiden Waben (18, 20) verbunden ist.
6. Widerstandsheizelement nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (26, 28) an
gegenüberliegenden Stirnseiten beider Waben (18, 20) mit einem Pluspol einer
Stromversorgung des Widerstandsheizelements (12) zu verbinden ist.
7. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Waben (18, 20) ein
Kontaktblech (36) vorgesehen ist, um die Kontaktflächen (30) beider Waben (18,
20) an gegenüberliegenden Stirnseiten elektrisch zu kontaktieren.
8. Widerstandsheizelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (36) im Bereich von Öffnungen
(22, 24) der Wabenstrukturen der beiden Waben (18, 20) mindestens eine
Öffnung aufweist, insbesondere im gesamten Bereich der Öffnungen (22, 24) der
Wabenstruktur mit einer einzelnen großflächigen Öffnung gestaltet ist.
9. Widerstandsheizelement nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (32, 34, 36) mit einer nach
außen abstehenden Lasche (38, 40) zum elektrischen Kontaktieren gestaltet ist.
10. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass ein klammerartiges Kontaktblech (32, 34)
vorgesehen ist, welches je zwei Waben (18, 20) umgreift und die Kontaktflächen
(26, 28) an voneinander abgewandten Stirnseiten elektrisch kontaktiert.
11. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (32, 34, 36) bei einem
Einbrennen von Kontaktflächen (26, 28, 30) an den Stirnseiten der Waben (18,
20) mit den Kontaktflächen (26, 28, 30) stoffschlüssig verbunden worden ist.
12. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech krallenartig an einer Stirnseite
der Wabe (18, 20) in Öffnungen (22, 24) von deren Wabenstruktur eingreift.
13. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass an einem Kontaktblech mehrere Waben (18, 20)
nebeneinander angeordnet sind.
14. Widerstandsheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (18, 20) aus Gruppen von Waben (18,
20) mit unterschiedlichen elektrischen Widerständen derart ausgewählt sind, dass
die elektrischen Widerstände von mindestens zwei Waben (18, 20) aufeinander
abgestimmt sind.
15. Heizgerät (10) für eine Fahrzeug-Klimaanlage mit einem
Widerstandsheizelement (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Heizgerät (10) nach Anspruch 15.
17. Fahrzeug mit einem Heizgerät (10) nach Anspruch 15.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002101262 DE10201262B4 (de) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Widerstandsheizelement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002101262 DE10201262B4 (de) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Widerstandsheizelement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10201262A1 true DE10201262A1 (de) | 2003-08-14 |
DE10201262B4 DE10201262B4 (de) | 2006-09-07 |
Family
ID=27587971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2002101262 Expired - Fee Related DE10201262B4 (de) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | Widerstandsheizelement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10201262B4 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1528837A1 (de) * | 2003-10-31 | 2005-05-04 | Behr GmbH & Co. KG | Elektrisch beheizbare Kunststoffmatrix |
DE102004016434A1 (de) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Hermsdorfer Institut Für Technische Keramik E.V. | Elektrischer Fluidheizer |
DE102004026084A1 (de) * | 2004-05-25 | 2005-12-15 | Günter Biechele | PTC-Heizelement mit Funktionsoberfläche |
JP2008508132A (ja) * | 2004-07-28 | 2008-03-21 | ベール フランス ルファッシェ エス・アー・エス | 特に自動車用の加熱素子を有する暖房装置 |
WO2008122362A1 (de) * | 2007-04-04 | 2008-10-16 | Beru Aktiengesellschaft | Elektrische heizvorrichtung, insbesondere für automobile |
CN104335677A (zh) * | 2012-05-30 | 2015-02-04 | 株式会社电装 | 发热装置 |
WO2018215196A1 (de) * | 2017-05-24 | 2018-11-29 | Webasto SE | Luftheizgerät |
US20210041141A1 (en) * | 2018-08-13 | 2021-02-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater element for vehicle compartment heating and method for using same, and heater for vehicle compartment heating |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007020531A1 (de) * | 2007-05-02 | 2008-11-06 | Leister Process Technologies | Heißlufteinrichtung mit einem im Luftstrom angeordneten Heizelement |
EP3153789A1 (de) | 2015-10-08 | 2017-04-12 | Rempel Power Systems GmbH | Heizmodul |
EP3153790A1 (de) | 2015-10-08 | 2017-04-12 | Rempel Power Systems GmbH | Heizmodul |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1905843B2 (de) * | 1969-02-06 | 1975-12-11 | Tuerk & Hillinger Kg, 7200 Tuttlingen | Elektrische Heizpatrone |
DE2410999B2 (de) * | 1973-03-09 | 1976-07-08 | NGK Insulators, Ltd., Nagoya, Aichi (Japan) .Vtr: Hoffmann, E., Dr.-Ing.; Eitle, W., Dipl.-Ing.; HofTmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Pat.-Anwälte, 8000 München | Heizvorrichtung |
DE3016725A1 (de) * | 1979-05-04 | 1980-11-13 | Texas Instruments Inc | Widerstandsheizelement mit durchlaessen fuer fliessfaehige medien |
JPH02129887A (ja) * | 1988-11-07 | 1990-05-17 | Senichi Masuda | ハニカム状積層体 |
DE4104521A1 (de) * | 1991-02-14 | 1992-08-20 | Chang Chung Tai | Ptc-heizelement |
DE4230848C1 (de) * | 1992-09-15 | 1993-12-23 | Siemens Matsushita Components | Vielfachkaltleiter |
DE19804496A1 (de) * | 1998-02-05 | 1999-08-12 | Voigtsberger Hans Juergen | Elektrisches Widerstandsheizelement mit einem Wabenkörper aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (PTC-Widerstand) |
DE10012675A1 (de) * | 2000-03-15 | 2001-09-20 | Votup & Co Innovative Keramik | Elektrisches Durchfluß-Widerstandsheizelement |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997006537A2 (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-20 | Philips Electronics N.V. | Multiplet ptc resistor |
-
2002
- 2002-01-15 DE DE2002101262 patent/DE10201262B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1905843B2 (de) * | 1969-02-06 | 1975-12-11 | Tuerk & Hillinger Kg, 7200 Tuttlingen | Elektrische Heizpatrone |
DE2410999B2 (de) * | 1973-03-09 | 1976-07-08 | NGK Insulators, Ltd., Nagoya, Aichi (Japan) .Vtr: Hoffmann, E., Dr.-Ing.; Eitle, W., Dipl.-Ing.; HofTmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Pat.-Anwälte, 8000 München | Heizvorrichtung |
DE3016725A1 (de) * | 1979-05-04 | 1980-11-13 | Texas Instruments Inc | Widerstandsheizelement mit durchlaessen fuer fliessfaehige medien |
JPH02129887A (ja) * | 1988-11-07 | 1990-05-17 | Senichi Masuda | ハニカム状積層体 |
DE4104521A1 (de) * | 1991-02-14 | 1992-08-20 | Chang Chung Tai | Ptc-heizelement |
DE4230848C1 (de) * | 1992-09-15 | 1993-12-23 | Siemens Matsushita Components | Vielfachkaltleiter |
DE19804496A1 (de) * | 1998-02-05 | 1999-08-12 | Voigtsberger Hans Juergen | Elektrisches Widerstandsheizelement mit einem Wabenkörper aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (PTC-Widerstand) |
DE10012675A1 (de) * | 2000-03-15 | 2001-09-20 | Votup & Co Innovative Keramik | Elektrisches Durchfluß-Widerstandsheizelement |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1528837A1 (de) * | 2003-10-31 | 2005-05-04 | Behr GmbH & Co. KG | Elektrisch beheizbare Kunststoffmatrix |
DE102004016434A1 (de) * | 2004-03-31 | 2005-11-10 | Hermsdorfer Institut Für Technische Keramik E.V. | Elektrischer Fluidheizer |
DE102004016434B4 (de) * | 2004-03-31 | 2006-01-05 | Hermsdorfer Institut Für Technische Keramik E.V. | Elektrischer Fluidheizer |
DE102004026084A1 (de) * | 2004-05-25 | 2005-12-15 | Günter Biechele | PTC-Heizelement mit Funktionsoberfläche |
JP2008508132A (ja) * | 2004-07-28 | 2008-03-21 | ベール フランス ルファッシェ エス・アー・エス | 特に自動車用の加熱素子を有する暖房装置 |
WO2008122362A1 (de) * | 2007-04-04 | 2008-10-16 | Beru Aktiengesellschaft | Elektrische heizvorrichtung, insbesondere für automobile |
CN104335677A (zh) * | 2012-05-30 | 2015-02-04 | 株式会社电装 | 发热装置 |
WO2018215196A1 (de) * | 2017-05-24 | 2018-11-29 | Webasto SE | Luftheizgerät |
US20210041141A1 (en) * | 2018-08-13 | 2021-02-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater element for vehicle compartment heating and method for using same, and heater for vehicle compartment heating |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10201262B4 (de) | 2006-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1318694B1 (de) | Elektrische Heizvorrichtung | |
EP0350528B1 (de) | Radiator | |
EP1061776B1 (de) | Heizvorrichtung zur Lufterwärmung | |
EP1872986B1 (de) | Elektrische Heizvorrichtung | |
EP0194507B1 (de) | Heizelement zum Erwärmen von strömenden, insbesondere gasförmigen Medien | |
DE102011081831A1 (de) | Elektrische Heizeinheit, Heizvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer Heizeinheit | |
EP3631317A1 (de) | Elektrisches heizgerät, verfahren zur herstellung und zum betreiben sowie verwendung eines solchen heizgeräts | |
EP1730996B1 (de) | Elektrischer fluidheizer | |
DE10201262B4 (de) | Widerstandsheizelement | |
DE102019208130A1 (de) | PTC-Heizelement und eine elektrische Heizvorrichtung | |
EP1884383A1 (de) | Elektrische Heizungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug | |
DE102015220759A1 (de) | Wärmeübertrager, insbesondere thermoelektrische Wärmepumpe, zum Temperieren einer Batterie | |
EP2145783A2 (de) | Fahrzeugheizung | |
EP1926346B1 (de) | Elektrische Heizungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug | |
DE102012224486A1 (de) | Wärmeübertrager | |
EP2536980A2 (de) | Heizanordnung | |
DE102019217453A1 (de) | PTC-Heizzelle | |
DE102013105285A1 (de) | Aus Heizmodulen zusammengesetzte Heizvorrichtung und Heizmodul hierfür | |
DE10032099C1 (de) | Elektrische Zusatzheizung zum Erwärmen der in den Innenraum eines Fahrzeuges einströmenden Luft | |
EP1467597B1 (de) | Heizvorrichtung | |
DE10301056A1 (de) | Heizvorrichtung mit PTC-Elementen | |
EP1457368A1 (de) | Heizkörper mit integrierter elektrischer Zusatzheizung | |
EP1457743B1 (de) | Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug | |
DE19712178C2 (de) | Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug | |
DE102015203665A1 (de) | Folienheizkörper |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: WEBASTO AG, 82131 GAUTING, DE |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |