DE102014019377A1

DE102014019377A1 - PTC -Heizer

Info

Publication number: DE102014019377A1
Application number: DE102014019377.2A
Authority: DE
Inventors: Hak Kyu Kim; Sung Ho Kang; Sank Ki Lee; Jung Jae Lee; Jae Min Lee; Young Ho Choi; Sung Young LEE
Original assignee: WOORY IND CO; WOORY INDUSTRIAL Co Ltd; Halla Visteon Climate Control Corp
Current assignee: Woory Industrial Co Ltd Yongin-Si Kr; Hanon Systems Corp
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: US20150189700A1; KR101961290B1; DE102014019377B4; CN104748201B; KR20150078826A; US10425995B2; CN104748201A

Abstract

Es wird ein PTC-Heizer vorgesehen, der ein durch eine Steuerung der Pulsweitenmodulation (PWM) erzeugtes Geräusch durch Anordnen von Mittellinien – in einer Höhenrichtung – von PTC-Elementen verringern kann, die in benachbarten Heizstäben so eingebettet sind, dass sie zueinander mit Versatz angeordnet sind, um Bereiche zu minimieren, in denen sich die PTC-Elemente in den Heizstäben überlagern, in denen mehrere PTC-Elemente eingebettet sind, die so beabstandet sind, dass sie Spalten und Zeilen bilden, und in einer einzigen Schicht angeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die folgende Offenbarung betrifft einen Heizer mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC). Insbesondere betrifft die folgende Offenbarung einen PTC-Heizer, der ein durch eine Steuerung der Pulsweitenmodulation (PWM) erzeugtes Geräusch durch Anordnen von Mittellinien – in einer Höhenrichtung – von PTC-Elementen verringern kann, die in benachbarten Heizstäben eingebettet sind, so dass sie zueinander mit Versatz angeordnet sind, um Bereiche zu minimieren, in denen sich die PTC-Elemente in den Heizstäben überlagern, in denen mehrere PTC-Elemente eingebettet sind, die voneinander beabstandet sind, um Spalten und Zeilen zu bilden, und in einer einzigen Schicht angeordnet sind.
HINTERGRUND
Verschiedene Fahrzeuge sind mit einer Klimaanlage zum selektiven Zuführen von kühler Luft und warmer Luft zu jedem Teil des Innenraums der Fahrzeuge versehen. Während des Sommers wird eine Klimaanlage betrieben, um die kühle Luft zuzuführen, und während des Winters wird ein Heizer betrieben, um die warme Luft zuzuführen.
Im Allgemeinen wird der Heizer mit einem Schema betrieben, bei dem ein Kühlmittel, das während des Umwälzens in einem Motor erwärmt wird, und eine durch ein Gebläse eingeleitete Luft miteinander wärmegetauscht werden, um dem Innenraum des Fahrzeugs die Warmluft zuzuführen, wodurch Heizen ausgeführt wird. Bei diesem Heizschema wird von dem Motor erzeugte Wärme genutzt und somit ist die Energieeffizienz hoch.
Während des Winters ist aber eine vorbestimmte Zeitdauer erforderlich, bis der Motor nach Starten des Fahrzeugs aufgewärmt ist, und dann erfolgt das Heizen nicht unmittelbar nach Starten des Fahrzeugs. Daher wird der Motor vor dem Fahren eine vorbestimmte Zeit lang im Leerlauf gehalten, bis der Motor zum Heizen aufgewärmt ist und eine Temperatur des Kühlmittels hoch wird, so dass Probleme wie etwa Energieverschwendung und Umweltverschmutzung auftreten.
Um diese Probleme zu verhindern, wird ein Verfahren zum Heizen des Innenraums des Fahrzeugs unter Verwenden eines separaten Vorheizers über eine vorbestimmte Zeit, in der der Motor erwärmt wird, genutzt. Ein Heizer, der eine Heizspirale nach dem Stand der Technik verwendet, weist einen hohen Wärmeerzeugungsbetrag auf, so dass das Heizen effektiv ausgeführt wird. Jedoch ist ein Feuerrisiko hoch und eine Lebensdauer eines elektrischen Heizdrahts ist kurz, so dass es häufig zu Reparatur und Ersatz von Komponenten kommt, was unpraktisch ist.
Daher wird ein Heizer, der ein PTC-Element (PTC = positiver Temperaturkoeffizient) verwendet, genutzt, was das Ausführen eines Heizens mithilfe elektrischer Energie einer Batterie als Hilfsheizvorrichtung zum Heizen in der frühen Phase des Startens erlaubt.
Der PTC-Heizer kann aufgrund eines geringen Feuerrisikos und einer langen Lebensdauer semipermanent verwendet werden. Als PTC-Heizer wird hauptsächlich ein Heizer mit einer relativ kleinen Kapazität verwendet. In letzter Zeit wird abhängig von der Forderung seitens der Nutzer und verschiedenen Arten von Fahrzeugen, einschließlich eines Elektrofahrzeugs, ein PTC-Heizer mit einer hohen Kapazität gefordert und entwickelt
Ein Einschalten/Abschalten des PTC-Heizers 5 steuert im Allgemeinen eine Kapazität bei einem Pulsweitenmodulations(PWM)-Schema durch ein Steuergerät 9.
Das PWM-Schema, das eines von Pulsmodulationsschemata ist, bezeichnet ein Schema zum Ausführen einer Steuerung durch Ändern eines Tastverhältnisses eines Pulses anhängig von einer Größe eines Modulationssignals. D. h. die PWM-Steuerung passt einen Steuerwert durch Anpassen des Tastverhältnisses an. In diesem Fall wird das Tastverhältnis des Pulssignals geändert, so dass ein mittlerer Wert des Pulssignals geändert wird, und dieser mittlere Wert wird als Steuersignalwert genutzt.
Die offengelegte koreanische Patentveröffentlichung Nr. 2010-0078165 , die am 8. Juli 2010 veröffentlicht wurde und den Titel ”Air Conditioner for Vehicles and Control Method Thereof” trägt, offenbart eine Technologie zum Steuern eines Wärmeerzeugungsbetrags eines PTC-Heizers durch eine Steuerung eines PWM-Signals.
Zu dem Zeitpunkt eines PTC-Betriebs hoher Spannung wird aber im Fall des PTC-Elements Geräusch aufgrund von Vibrationen erzeugt. Insbesondere wird ein hochfrequentes Geräusch erzeugt, wenn eine Betriebsfrequenz höher wird.
Hier ist eine Hauptgeräuschquelle auf Vibrationen des PTC-Elements zurückzuführen. Wie in 1 gezeigt ist, kollidieren in dem Fall, da PTC-Elemente 20 an den gleichen Positionen benachbarter Heizstäbe 10 angeordnet sind, um einander dadurch zu überlagern, die PTC-Elemente durch PTC-Vibrationen miteinander, so dass das Geräusch erzeugt wird.
Ferner wird das Geräusch verstärkt, wenn eine Kapazität des PTC-Heizers größer wird, eine Größe des PTC-Heizers zu einer Kapazität des PTC-Heizers kleiner wird oder ein Abstand zwischen den Heizstäben schmäler wird. In diesem Fall erzeugen die PTC-Elemente Wärme, so dass die Möglichkeit, dass der PTC-Heizer thermisch gesättigt wird, so dass der Wirkungsgrad des PTC-Heizers vermindert werden kann.
[Schrift des Stands der Technik]
[Patentschrift]
Offengelegte koreanische Patentveröffentlichung Nr. 2010-0078165 (veröffentlicht am 8. Juli 2010 mit dem Titel ”Air Conditioner for Vehicles and Control Method Thereof”)
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf das Vorsehen eines Heizers mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) gerichtet, der ein durch eine Pulsweitenmodulations(PWM)-Steuerung erzeugtes Geräusch durch Anordnen von Mittellinien – in einer Höhenrichtung – von PTC-Elementen verringern kann, die in benachbarten Heizstäben so eingebettet sind, dass sie zueinander mit Versatz angeordnet sind, um Bereiche zu minimieren, in denen die PTC-Elemente einander in den Heizstäben überlagern, in denen mehrere PTC-Elemente, die voneinander beabstandet sind, so dass sie Spalten und Zeilen bilden, und in einer einzigen Schicht angeordnet sind, eingebettet sind.
Bei einer allgemeinen Ausgestaltung umfasst ein Heizer 1 mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC): mehrere Heizstäbe 100 mit mehreren darin eingebetteten PTC-Elementen 110 und mit Anschlüssen 120, die von einen Seiten davon in einer Höhenrichtung herausgeführt sind und vorstehen, wobei die mehreren PTC-Elemente 110 voneinander beabstandet sind, so dass sie Spalten und Zeilen bilden, und in einer einzigen Schicht angeordnet sind und wobei die Anschlüsse 120 mit einer externen Stromquelle verbunden sind; mehrere Wärmeabstrahlungsrippen 200, die in einer Längsrichtung abwechselnd mit den Heizstäben 100 angeordnet sind; und ein oberes Gehäuse 300 und ein unteres Gehäuse 400, die mit oberen bzw. unteren Abschnitten der Heizstäbe 100 und den Wärmeabstrahlungsrippen 200 in der Höhenrichtung gekoppelt sind, wobei zwei benachbarte Heizstäbe 100 so angeordnet sind, dass Mittellinien Ca und Cb – in der Höhenrichtung – von PTC-Elementen, die in einem Heizstab 100' einer Spalte und einem Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, zueinander mit Versatz angeordnet sind, um Bereiche zu minimieren, in denen sich die PTC-Elemente gegenseitig überlagern.
Es können mindestens zwei Arten von Heizstäben 100 abwechselnd zueinander angeordnet werden.
Bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 können die Anzahlen an PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100' einer Spalte und dem Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, jeweils gleich sein.
Bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 können die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, und die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100'' der anderen Spalte eingebettet sind, einen Zwischenraum aufweisen, der dazwischen in der Höhenrichtung ausgebildet ist.
Bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 können sich die Anzahlen an PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100' einer Spalte und dem Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.
Bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 können sich Zwischenräume zwischen den PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100' einer Spalte und dem Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.
Bei zwei benachbarten Heizstäben 100 kann eine Breite Wa des PTC-Elements eines Heizstabs 100 mit einer größeren Anzahl an PTC-Elementen 110 kleiner als eine Breite Wb des PTC-Elements eines Heizstabs 100 mit einer kleineren Anzahl an PTC-Elementen 110 sein.
Bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 können sich Kapazitäten der PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' einer Spalte und dem Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.
Bei zwei benachbarten Heizstäben 100 kann eine Einheitskapazität des PTC-Elements 110 eines Heizstabs 100 mit einer größeren Anzahl an PTC-Elementen 110 relativ kleiner als die des PTC-Elements 110 eines Heizstabs 100 mit einer kleineren Anzahl an PTC-Elementen 110 sein.
Die zwei benachbarten Heizstäbe 100 können Isolatoren 130 umfassen, die mit den nach außen ragenden Anschlüssen 120 gekoppelt sind, die Isolatoren 130 des Heizstabs 100' einer Spalte und des Heizstabs 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte weisen unterschiedliche Farben auf.
Bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 können sich eine Form eines Abschnitts, in dem der Heizstab 100' einer Spalte mit dem oberen Gehäuse 300 zusammengebaut ist, und eine Form eines Abschnitts, in dem der Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte mit dem oberen Gehäuse 300 zusammengebaut ist, voneinander unterscheiden.
Bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 können sich Widerstandswerte der PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' einer Spalte und dem Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht, die benachbarte Heizer mit positiven Temperaturkoeffizienten (PTC), die in einem PTC-Heizer gemäß dem Stand der Technik enthalten sind, zeigt.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen PTC-Heizer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 bis 7 sind Draufsichten, die verschiedene Beispiele benachbarter Heizstäbe zeigen, die in dem PTC-Heizer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
8 und 9 sind eine perspektivische Explosionsansicht bzw. eine perspektivische Montageansicht, die den Heizstab des PTC-Heizers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
10 bis 11 sind perspektivische Ansichten, die verschiedene Beispiele des Heizstabs zeigen, der in dem PTC-Heizer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
Bezugszeichenliste

1: PTC-Heizer
100: Heizstab
110: PTC-Element
120: Anschluss
130: Isolator
200: Wärmeabstrahlungsrippe
300: oberes Gehäuse
310: Sammler
400: unteres Gehäuse
Ca, Cb: Mittellinie

EINGEHENDE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird ein Heizer mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Begleitzeichnungen näher beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen PTC-Heizer 1 nach Art eines elektrischen Relais, der abhängig von einem Einschalt/Abschalt-Signal einer Klimatisierungssteuerung wie ein Relais mithilfe eines Pulsweitenmodulations(PWM)-Elements in dem PTC-Heizer 1 anstelle einer Relaisschaltung eines Fahrzeugs in drei und vier Stufen betrieben wird.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen PTC-Heizer 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2 gezeigt ist der PTC-Heizer 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hauptsächlich ausgelegt, um Heizstäbe 100, ein oberes Gehäuse 300, ein unteres Gehäuse 300 und Wärmeabstrahlungsrippen 200 zu umfassen.
Die Heizstäbe 100 weisen mehrere darin eingebettete PTC-Elemente 110 auf und weisen Anschlüsse 120 auf, die von einen Seiten davon in einer Höhenrichtung herausgeführt sind und vorstehen, wobei die mehreren PTC-Elemente 110 voneinander so beabstandet sind, dass sie Spalten und Zeilen bilden, und in einer einzigen Schicht angeordnet sind und die Anschlüsse 120 mit einer externen Stromquelle verbunden sind.
Die Heizstäbe 100 sind hier so angeordnet, dass sie mehrere Spalten in einer Längsrichtung des PTC-Heizers 1 bilden, und weisen die dazwischen angeordneten Wärmeabstrahlungsrippen 200 auf, so dass die Heizstäbe 100 in der Längsrichtung abwechselnd mit den Wärmeabstrahlungsrippen 200 angeordnet sind.
Mehrere PTC-Elemente 110 sind voneinander so beabstandet, dass sie die Spalten und die Zeilen bilden, und sind in der einzigen Schicht angeordnet, wie in 5 gezeigt ist. Auch wenn in 5 der Fall gezeigt ist, in dem die mehreren PTC-Elemente 110 eine Spalte bilden, können die Anzahl von Spalten, die Anzahl der Zeilen, die beabstandeten Zwischenräume und dergleichen abhängig von Faktoren wie etwa erwünschte Wärmeerzeugungsleistung, ein Volumen eines Raums, in dem der Heizer anzuordnen ist, und dergleichen, geeignet ermittelt werden. Zum Beispiel können die mehreren PTC-Elemente 110 zwei oder drei oder mehr Spalten bilden.
Insbesondere sind die Heizstäbe 100 dadurch gekennzeichnet, dass sie so angeordnet sind, dass Mittellinien Ca und Cb – in der Höhenrichtung – von PTC-Elementen, die in einem Heizstab 100' einer Spalte und einem Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte eingebettet sind, zueinander mit Versatz angeordnet sind, um Bereiche zu minimieren, in denen sich die PTC-Elemente 110 gegenseitig überlagern.
Das obere Gehäuse 300 lagert und fixiert Endabschnitte der Heizstäbe 100 und die Wärmeabstrahlungsrippen 200 in der Höhenrichtung, liefert den Anschlüssen 120 der Heizstäbe 100 Leistung und weist ein darin aufgenommenes Steuersubstrat auf, wobei das Steuersubstrat ein daran montiertes Element zum Steuern der zugeführten Leistung aufweist.
Das untere Gehäuse 400 lagert und fixiert die anderen Endabschnitte der Heizstäbe 100 und die Wärmeabstrahlungsrippen 200 in der Höhenrichtung.
Wie vorstehend beschrieben sind die Heizstäbe 100 und die Wärmeabstrahlungsrippen 200 im Allgemeinen in der Längsrichtung in dem PTC-Heizer 1 jeweils abwechselnd angeordnet. Im Stand der Technik gab es das Problem, dass die PTC-Elemente 110 an den gleichen Positionen angeordnet sind und die Anzahlen an PTC-Elementen 110, die in den Heizstäben 100 eingebettet sind, jeweils gleich sind, so dass die PTC-Elemente 110 mit PTC-Elementen 110, die in einem benachbarten Heizstab 100 eingebettet sind, durch Vibrationen kollidieren, die zum Zeitpunkt des Ausführens einer PWM-Steuerung erzeugt werden, was das Geräusch verstärkt.
Wie vorstehend beschrieben sind daher bei dem PTC-Heizer 1 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die PTC-Elemente 110 in den Heizstäben 100, die zueinander benachbart angeordnet sind, so angeordnet, dass sie zueinander mit Versatz angeordnet sind, wodurch die Bereiche minimiert werden, in denen sich die PTC-Elemente 110 gegenseitig überlagern.
D. h. die in einem Heizstab 100' einer ungeraden Spalte und einem Heizstab 100'' einer geraden Spalte eingebetteten PTC-Elemente sind so angeordnet, dass die Mittellinien Ca und Cb derselben in der Höhenrichtung zueinander mit Versatz angeordnet sind.
In diesem Fall sind die Bereiche, in denen die PTC-Elemente 110 einander überlagern, verglichen mit dem Fall, bei dem die Mittellinien Ca und Cb zusammenfallen, verringert.
3 zeigt benachbarte Heizstäbe 100, die in dem PTC-Heizer 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Nachstehend wird der einfacheren Erläuterung halber ein links positionierter Heizstab 100 als Heizstab 100' einer ungeraden Spalte bezeichnet und ein rechts positionierter Heizstab 100 als Heizstab 100'' einer geraden Spalte bezeichnet.
Ein Beispiel, bei dem die Anzahl an PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet sind, und die Anzahl an PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind, gleich sind und Positionen der PTC-Elemente 110 zueinander mit Versatz angeordnet sind, ist in 3 gezeigt.
Ein Beispiel, bei dem fünf PTC-Elemente 110 in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte angeordnet sind und vier PTC-Elemente 110 in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte angeordnet sind, ist in 4 gezeigt, und ein Beispiel, bei dem vier PTC-Elemente 110 in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte angeordnet sind und drei PTC-Elemente 110 in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte angeordnet sind, ist in 5 gezeigt.
Es versteht sich, dass unter der Annahme, dass eine Fläche, in der das PTC-Element 110, das in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet ist, und das PTC-Element 110, das in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet ist, einander überlagern, in 3 Ea ist, eine Fläche, in der das PTC-Element 110, das in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet ist, und das PTC-Element 110, das in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet ist, einander überlagern, in 4 Eb ist, und eine Fläche, in der das PTC-Element 110, das in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet ist, und das PTC-Element 110, das in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte angeordnet ist, einander überlagern, in 5 Ec ist, die Größen der Flächen, in denen sich die PTC-Elemente 110 überlagern, die folgende Gleichung erfüllen: Eb > Ea > Ec.
D. h. je kleiner die Anzahl an PTC-Elementen 110 ist, die in einem Paar von Heizstäben 100 angeordnet ist, desto kleiner ist die Fläche, in der sich die PTC-Elemente 110 gegenseitig überlagern. Auch wenn es bei dem PTC-Heizer 1 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hinsichtlich einer Geräuschabnahme bevorzugt gesehen wird, dass die Anzahl an PTC-Elementen 110 klein ist, muss, da es nicht bedingungslos bevorzugt ist, dass die Anzahl an PTC-Elementen 110 unter Berücksichtigung einer Wärmeerzeugungskapazität des PTC-Heizers 1 klein ist, die Anzahl an PTC-Elementen 110 daher unter Berücksichtigung sowohl des Geräusches als auch der Wärmeerzeugungskapazität entsprechend angepasst werden.
Wie in 5 gezeigt ist, kann der Heizstab 100 so ausgelegt werden, dass die Anzahl darin eingebetteter PTC-Elemente 110 um eins größer als die Anzahl an PTC-Elementen 110 ist, die in einem Heizstab 100 benachbart zu dem Heizstab 100 eingebettet sind, um die Fläche zu minimieren, in der sich die PTC-Elemente 110 gegenseitig überlagern.
D. h. in dem Heizstab der ungeraden Spalte können vier PTC-Elemente 110 angeordnet sein und in dem Heizstab der geraden Spalte können drei PTC-Elemente 110 angeordnet sein.
In den Heizstäben 100 können hier Widerstandswerte der PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet sind, und der PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind, geändert werden, um eine Kapazitätsabnahme aufgrund einer Abnahme der Anzahl an PTC-Elementen 110 zu verhindern und die Temperaturen jedes Teils gleichmäßig zu halten.
D. h. die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet sind, können eine größere Anzahl aufweisen, aber eine kleine Kapazität haben, und die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind, können eine kleine Anzahl aufweisen, aber eine relativ große Kapazität haben.
Zum Beispiel können die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet sind, einen Widerstand von 2 KΩ aufweisen, und die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind, können einen Widerstand von 5 KΩ aufweisen.
Bei zwei benachbarten Heizstäben 100 kann ferner eine Breite Wa des PTC-Elements eines Heizstabs 100 mit einer größeren Anzahl an PTC-Elementen 110 kleiner als eine Breite Wb des PTC-Elements eines Heizstabs 100 mit einer kleineren Anzahl an PTC-Elementen 110 sein.
Wie in 6 gezeigt ist, können die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet sind, eine größere Anzahl aufweisen, aber eine kleine Breite Wa haben, und die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind, können eine kleine Anzahl aufweisen, aber eine große Breite Wa haben (Ha = Hb und Wa < Wb).
Ferner können wie in 6 gezeigt die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100 eingebettet sind, bei einem Zwischenraum angeordnet werden, der schmäler als ein Zwischenraum zwischen den PTC-Elementen 110 ist, die in dem Heizstab 100 benachbart zu dem Heizstab 100 eingebettet sind. Da mit anderen Worten die vier PTC-Elemente 110 in dem Heizstab der ungeraden Spalte angeordnet sind und die drei PTC-Elemente 110 in dem Heizstab der geraden Spalte angeordnet sind, ist ein Zwischenraum Ga zwischen den PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet sind, zwangsweise schmäler als ein Zwischenraum Gb zwischen den PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind.
Wie in 7 gezeigt ist, kann ferner bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 eine Länge Ha des PTC-Elements des Heizstabs 100 mit einer größeren Anzahl an PTC-Elementen 110 kürzer als eine Länge Hb des PTC-Elements des Heizstabs 100 mit einer kleineren Anzahl von PTC-Elementen 110 sein (Ha < Hb und Wa = Wb).
Die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte eingebettet sind, können weiterhin eine große Anzahl aufweisen, aber eine geringe Dicke haben, und die PTC-Elemente 110, die in dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind, können eine kleine Anzahl aufweisen, aber eine relativ große Dicke haben.
Wie vorstehend beschrieben werden ein oder mehrere von Breiten, Längen und Dicken der PTC-Elemente 110 zueinander unterschiedlich ausgelegt, um Flächen oder Volumina zu ändern oder Widerstandswerte der PTC-Elemente 110 zu ändern, wodurch es möglich gemacht wird, die Abnahme der Kapazität aufgrund der Abnahme der Anzahl an PTC-Elementen 110 zu verhindern und die Temperaturen jedes Teils gleichmäßig zu halten.
Da sich bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anzahlen und die Positionen von PTC-Elementen, die in den Heizstäben 100 eingebettet sind, die in der ungeraden Spalte und der geraden Spalte angeordnet sind, voneinander unterscheiden, ist indessen zum Zeitpunkt des Anbringens der Heizstäbe an das obere Gehäuse 300 ein aufmerksames Vorgehen nötig.
Daher umfassen die Heizstäbe 100 Isolatoren 130, die mit den Anschlüssen 120 gekoppelt sind, die nach außen vorstehen, um eine falsche Montage zu verhindern, wie in 8 und 9 gezeigt ist, und der Isolator 130 des Heizstabs 100' der ungeraden Spalte und der Isolator 130 des Heizstabs 100'' der geraden Spalte können unterschiedliche Farben aufweisen, wie in 11 gezeigt ist.
Als weiteres Beispiel können sich bei den zwei benachbarten Heizstäben 100 eine Form eines Abschnitts, in dem der Heizstab 100' einer Spalte mit dem oberen Gehäuse 300 zusammengebaut ist, und eine Form eines Abschnitts, in dem der Heizstab 100'' der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab 100' einer Spalte mit dem oberen Gehäuse 300 zusammengebaut ist, voneinander unterscheiden.
Im Einzelnen umfassen die Heizstäbe 100 die Isolatoren 130, die mit den Anschlüssen 120 gekoppelt sind, die nach außen vorstehen, wie in 8 und 9 gezeigt ist, und der Isolator 130 des Heizstabs 100' der ungeraden Spalte und der Isolator 130 des Heizstabs 100'' der geraden Spalte können unterschiedliche Formen aufweisen, wie in 10 gezeigt ist. Ferner können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden. Zum Beispiel können die Anschlüsse so ausgebildet werden, dass sie unterschiedliche Formen aufweisen.
In diesem Fall weisen bei einem Sammler 310, an dem die Anschlüsse der Heizstäbe 100 gekoppelt sind, ein Kopplungsloch, mit dem der Heizstab 100' der ungeraden Spalte gekoppelt ist, und ein Kopplungsloch, mit dem der Heizstab 100'' der geraden Spalte gekoppelt ist, unterschiedliche Formen auf, wodurch ermöglicht wird, eine Fehlmontage grundlegend zu blockieren.
Zusammenfassend kann der PTC-Heizer 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das von der PWM-Steuerung erzeugte Geräusch durch Anordnen der Mittellinien Ca und Cb – in der Höhenrichtung – der PTC-Elemente 110, die in den benachbarten Heizstäben 100 so eingebettet sind, dass sie zueinander mit Versatz angeordnet sind, um die Bereiche zu minimieren, in denen sich die PTC-Elemente 110 gegenseitig in den Heizstäben 100 überlagern, in denen die mehreren PTC-Elemente 110 eingebettet sind, die so voneinander beabstandet sind, dass sie die Spalten und Zeilen bilden, und in der einzigen Schicht angeordnet sind, verringern.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mit anderen Worten die in den benachbarten Heizstäben 100 eingebauten PTC-Elemente 110 nicht an den gleichen Positionen positioniert, sondern sind mit Versatz zueinander angeordnet, so dass die Bereiche, in denen die PTC-Elemente, die in den benachbarten Heizstäben 100 eingebettet sind, einander überlagern, minimiert werden können, wodurch es ermöglicht wird, das Geräusch zu verringern, das aufgrund der Vibrationen der PTC-Elemente 110 zum Zeitpunkt des Steuerns einer PWM-Tastung zum Zweck eines PTC-Betriebs hoher Spannung erzeugt wird.
Hier sind in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anzahlen an PTC-Elementen 110, die in dem Heizstab 100' der ungeraden Spalte und dem Heizstab 100'' der geraden Spalte eingebettet sind, zueinander unterschiedlich ausgelegt, um einen Raum sicherzustellen, und die Kapazitäten der PTC-Elemente sind zueinander unterschiedlich ausgelegt, wodurch es ermöglicht wird, die Temperaturen jedes Teils gleichmäßig zu halten.
Ferner sind in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Bereiche, in denen sich die PTC-Elemente 110 überlagern, die in den benachbarten Heizstäben 100 eingebaut sind, minimiert, um eine thermische Sättigung zu mindern, wodurch es ermöglicht wird, die Betriebseffizienz zu verbessern.
Der PTC-Heizer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das von der PWM-Steuerung erzeugte Geräusch durch Anordnen der Mittellinien Ca und Cb – in der Höhenrichtung – der PTC-Elemente verringern, die in den benachbarten Heizstäben so eingebettet sind, dass sie zueinander mit Versatz angeordnet s, um die Bereiche zu minimieren, in denen sich die PTC-Elemente gegenseitig in den Heizstäben überlagern, in denen die mehreren PTC-Elemente eingebettet sind, die so voneinander beabstandet sind, dass sie die Spalten und Zeilen bilden, und in der einzigen Schicht angeordnet sind.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mit anderen Worten die in den benachbarten Heizstäben eingebauten PTC-Elemente nicht an den gleichen Positionen positioniert, sondern sind mit Versatz zueinander angeordnet, so dass sich die Bereiche, in denen die PTC-Elemente, die in den benachbarten Heizstäben eingebettet sind, überlagern, minimiert werden können, wodurch es ermöglicht wird, das Geräusch zu verringern, das aufgrund der Vibrationen der PTC-Elemente zum Zeitpunkt des Steuerns einer PWM-Tastung zum Zweck eines PTC-Betriebs hoher Spannung erzeugt wird.
Hier sind in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anzahlen an PTC-Elementen, die in dem Heizstab der ungeraden Spalte und dem Heizstab der geraden Spalte eingebettet sind, zueinander unterschiedlich ausgelegt, um den Raum sicherzustellen, und die Kapazitäten der PTC-Elemente sind zueinander unterschiedlich ausgelegt, wodurch es ermöglicht wird, die Temperaturen jedes Teils gleichmäßig zu halten.
Ferner sind in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Bereiche, in denen sich die PTC-Elemente überlagern, die in den benachbarten Heizstäben eingebaut sind, minimiert, um die thermische Sättigung zu mindern, wodurch es ermöglicht wird, die Betriebseffizienz zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann unterschiedlich verwendet werden und kann von Fachleuten, an die sich die vorliegende Erfindung richtet, unterschiedlich abgewandelt werden, ohne von dem in den Ansprüchen beanspruchten Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, unterschiedlich abgewandelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 2010-0078165 [0010, 0014]

Claims

Heizer mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), umfassend: mehrere Heizstäbe mit mehreren darin eingebetteten PTC-Elementen und mit Anschlüssen, die von einen Seiten davon in einer Höhenrichtung herausgeführt sind und vorstehen, wobei die mehreren PTC-Elemente voneinander so beabstandet sind, dass sie Spalten und Zeilen bilden, und in einer einzigen Schicht angeordnet sind und wobei die Anschlüsse mit einer externen Stromquelle verbunden sind; mehrere Wärmeabstrahlungsrippen, die in einer Längsrichtung abwechselnd mit den Heizstäben angeordnet sind; und ein oberes Gehäuse und ein unteres Gehäuse, die jeweils mit oberen und unteren Abschnitten der Heizstäbe und den Wärmeabstrahlungsrippen in der Höhenrichtung gekoppelt sind, wobei zwei benachbarte Heizstäbe so angeordnet sind, dass Mittellinien – in der Höhenrichtung – der PTC-Elemente, die in einem Heizstab einer Spalte und einem Heizstab der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte eingebettet sind, zueinander mit Versatz angeordnet sind, um Bereiche zu minimieren, in denen sich die PTC-Elemente gegenseitig überlagern.
PTC-Heizer nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei Arten von Heizstäben jeweils abwechselnd angeordnet sind.
PTC-Heizer nach Anspruch 2, wobei bei den zwei benachbarten Heizstäben die Anzahlen von PTC-Elementen, die in dem Heizstab einer Spalte und dem Heizstab der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte eingebettet sind, jeweils gleich sind.
PTC-Heizer nach Anspruch 3, wobei bei den zwei benachbarten Heizstäben die PTC-Elemente, die in dem Heizstab einer Spalte eingebettet sind, und die PTC-Elemente, die in dem Heizstab der anderen Spalte eingebettet sind, in der Höhenrichtung einen dazwischen ausgebildeten Zwischenraum aufweisen.
PTC-Heizer nach Anspruch 2, wobei sich bei den zwei benachbarten Heizstäben die Anzahlen von PTC-Elementen, die in dem Heizstab einer Spalte und dem Heizstab der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.
PTC-Heizer nach Anspruch 2, wobei sich bei den zwei benachbarten Heizstäben Zwischenräume zwischen den PTC-Elementen, die in dem Heizstab einer Spalte und dem Heizstab der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.
PTC-Heizer nach Anspruch 6, wobei bei den zwei benachbarten Heizstäben eine Breite des PTC-Elements eines Heizstabs, der eine größere Anzahl an PTC-Elementen aufweist, kleiner als die des PTC-Elements eines Heizstabs ist, der eine kleinere Anzahl an PTC-Elementen aufweist.
PTC-Heizer nach Anspruch 2, wobei sich bei den zwei benachbarten Heizstäben Kapazitäten der PTC-Elemente, die in dem Heizstab einer Spalte und dem Heizstab der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.
PTC-Heizer nach Anspruch 8, wobei bei den zwei benachbarten Heizstäben eine Einheitskapazität des PTC-Elements eines Heizstabs, der eine größere Anzahl an PTC-Elementen aufweist, relativ kleiner als die des PTC-Elements eines Heizstabs ist, der eine kleinere Anzahl an PTC-Elementen aufweist.
PTC-Heizer nach Anspruch 2, wobei die zwei benachbarten Heizstäbe Isolatoren umfassen, die mit den nach außen ragenden Anschlüssen gekoppelt sind, wobei die Isolatoren des Heizstabs einer Spalte und des Heizstabs der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte unterschiedliche Farben aufweisen.
PTC-Heizer nach Anspruch 2, wobei sich bei den zwei benachbarten Heizstäben eine Form eines Abschnitts, in dem der Heizstab einer Spalte an das obere Gehäuse montiert ist, und eine Form eines Abschnitts, in dem der Heizstab der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte an das obere Gehäuse montiert ist, voneinander unterscheiden.
PTC-Heizer nach Anspruch 2, wobei sich bei den zwei benachbarten Heizstäben Widerstandswerte der PTC-Elemente, die in dem Heizstab einer Spalte und dem Heizstab der anderen Spalte benachbart zu dem Heizstab einer Spalte eingebettet sind, voneinander unterscheiden.