EP1457743B1 - Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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EP1457743B1 EP20030290621 EP03290621A EP1457743B1 EP 1457743 B1 EP1457743 B1 EP 1457743B1 EP 20030290621 EP20030290621 EP 20030290621 EP 03290621 A EP03290621 A EP 03290621A EP 1457743 B1 EP1457743 B1 EP 1457743B1
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Definitions

  • the invention relates to an electric heater, in particular for a motor vehicle according to the preamble of claim 1, known by the DE-A 197 32 010 ,
  • Electric heaters as they pass through DE-A 197 32 010 have become known, especially for motor vehicles with consumption optimized engines are determined in which due to the high thermal efficiency is not enough heating power available. Therefore, the heating systems are additionally equipped with an electric heater, a so-called auxiliary heater.
  • This heater consists of a heating block with a plurality of mutually parallel electrical heating elements, between which corrugated fins are arranged to improve the heat transfer to the air.
  • the heating elements consist of two contact plates, between which PTC elements are arranged. One of the contact plates each has an electrical connection element, for. B. in the form of an angled end portion of the sheet, via which the contact plate is connected to a pole of an electrical supply.
  • the EP 0 616 486A1 discloses an electric heater with contact plates, corrugated fins and PTC elements.
  • the DE 101 38 204 A1 discloses a contact layer on a base body.
  • the EP 0 443 291 A2 discloses an electrical connector pair with tin coating.
  • the contact plate consists of only one part and is therefore easier to manufacture and assemble. As a result, the heating element and thus the entire heater is easier and cheaper. In addition, due to the highly electrically conductive coating results in a low contact resistance of the contact connection and thus a small voltage drop between the voltage source and the contact plate.
  • the heating device according to the invention is to be understood in particular a heating block with electrical heating elements with PTC elements, wherein the PTC elements made of ceramic or plastic can exist with PTC effect.
  • the heating block or the electric heater may also have other, ie, similar assemblies, which also consist of contact plates and intermediate elements and heat exchange elements, for. B. are composed in the form of corrugated ribs. Such assemblies have z. B. no heating elements, but so-called standardized functional elements according to the earlier German application with the file number 102 08 152 on.
  • a coating with high electrical conductivity can preferably be achieved by tinning the contact tongue or else by coating with copper or silver.
  • the contact tongue is designed in its shape and dimensions as a standardized tab, so that they can be part of a flat connector together with a standard receptacle, for example, according to DIN 46 247. This is on the one hand a standard design of the contact terminal, but on the other hand created a cheaper and lighter version for a connector.
  • Fig. 1 shows an electric heater 1, which is used as additional heating for installation in a heating or air conditioning system of a motor vehicle, not shown.
  • This heating device 1 has a mounting frame 2, which consists of a heating block 3, consisting of heating elements 4, corrugated fins 5 and so-called standardizing functional elements 6.
  • a heating block 3 consisting of heating elements 4, corrugated fins 5 and so-called standardizing functional elements 6.
  • the heating block 3 consists not only of the known heating elements 4, but also of additional functional elements 6, which are similarly constructed.
  • the mounting frame 2 has a mounting flange 7 and a connector housing 8 in its upper region.
  • the heating device 1 can be used in an air flow channel, not shown, a heating system and fastened there by means of the mounting flange 7 and sealed.
  • the power supply of the heating elements 4 via a connector, not shown, which is inserted into the connector housing 8.
  • Fig. 2 shows a detail X from Fig. 1
  • the heating element 4 consists of two differently polarized contact plates 9, 10, between which a PTC element 11 is located in electrically and thermally conductive connection.
  • Per heating element 4 a plurality of PTC elements 11 are distributed over the length thereof and held in a known manner between the contact plates 9, 10.
  • the outer sides of the contact plates 9, 10 are in heat-conducting and electrical connection with the corrugated fins 5, which serve to increase the heat exchange surface and thus form heat exchange elements.
  • the PTC element 11 is usually made of a ceramic material, but it is also possible to use a plastic with PTC effect for heating purposes instead of the ceramic element.
  • Fig. 3 shows a section along the line III-III through the PTC element 11, the contact plates 9, 10 and the corrugated fins 5 in Fig. 2 ,
  • the air flow direction is indicated by an arrow L; a flow in the opposite direction according to a dashed arrow L 'is also possible.
  • the heat generated by energizing the PTC element 11 is - as known from the prior art - passed through the contact plates 9, 10 in the corrugated fins 5 and delivered through this to the overflowing air, which is thereby heated and used to heat the passenger compartment ,
  • Fig. 4 shows one of the two contact sheets 9, 10, which is shown here as a complete item 12.
  • the contact plate 12 is formed as a metal strip and made of an aluminum alloy or brass, as well as the corrugated fins 5 (see. Fig. 1 to 3 ).
  • the contact plate 12 has a length I and a width b - in this area, not shown here PTC elements 11 (or functionally similar elements) are arranged.
  • the left in the drawing, the end of the contact plate 12 has a contact tongue 13, which has a width a, which is smaller than the width b of the contact plate 12.
  • Contact plate 12 and contact tongue 13 are integrally stamped from a metal sheet.
  • the contact tongue 13 has a circular opening 14 in approximately central position.
  • Fig. 4a shows a detail Y according to Fig. 4 That is, essentially the contact tongue 13 with a circular opening 14.
  • the contact tongue 13 is coated with a coating 15, which is represented by a cross-hatching.
  • This coating 15 is arranged at least on the front and back of the contact tongue 13 and is preferably made of tin.
  • a tin layer can be produced, for example, by immersing the contact tongue 13 in a tin bath.
  • Tin is a good electrical conductor and thus improves the electrical conductivity of the contact plate 12 made of an aluminum alloy or of brass.
  • the shape of the contact tongue 13 corresponds to that of a standardized flat plug which is plugged into a standardized plug-in sleeve according to DIN 46 247.
  • the tinning of the contact tongues 13 could also be effected by a coating with copper or silver, whereby an even lower contact resistance and thus an even lower voltage drop between the voltage source and the contact plate 12 could be achieved.
  • the circular Opening 14 corresponds to a so-called, not shown here Rastarmze the likewise not shown receptacle according to DIN 46 247. Through the circular opening 14 and the locking lug in the Stekkerhülse a locking connection between the contact tongue 13 and the plug-in sleeve, not shown.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bekannt durch die DE-A 197 32 010 .
  • Elektrische Heizeinrichtungen, wie sie durch die DE-A 197 32 010 bekannt wurden, sind insbesondere für Kraftfahrzeuge mit verbrauchsoptimierten Motoren bestimmt, bei welchen aufgrund des hohen thermischen Wirkungsgrades nicht genügend Heizleistung zur Verfügung steht. Daher werden die Heizungsanlagen zusätzlich mit einer elektrischen Heizeinrichtung, einem so genannten Zuheizer, ausgerüstet. Dieser Zuheizer besteht aus einem Heizblock mit mehreren parallel zueinander angeordneten elektrischen Heizelementen, zwischen denen Wellrippen zur Verbesserung des Wärmeübergangs gegenüber der Luft angeordnet sind. Die Heizelemente bestehen aus zwei Kontaktblechen, zwischen denen PTC-Elemente angeordnet sind. Eines der Kontaktbleche weist jeweils ein elektrisches Anschlusselement, z. B. in Form eines abgewinkelten Endabschnittes des Bleches auf, über welches das Kontaktblech mit einem Pol einer elektrischen Versorgung verbunden ist. Vielfach sind diese elektrischen Anschlusselemente zur Verbesserung des Übergangswiderstandes mit einem Flachstecker verbunden, der seinerseits in eine Steckhülse gesteckt wird, wie sie durch DIN 46 247 bekannt ist. Damit ergibt sich eine so genannte Flachsteckverbindung mit großer Kontaktsicherheit und geringerem Übergangswiderstand - allerdings muss der Flachstecker als zusätzliches Teil mit dem elektrischen Anschlusselement verbunden, d. h. vernietet werden. Dies bedeutet zusätzlichen Arbeitsaufwand, Gewicht und Kosten.
  • Die EP 0 616 486A1 offenbart eine elektrische Heizeinrichtung mit Kontaktblechen, Wellrippen und PTC-Elementen. Die DE 101 38 204 A1 offenbart eine Kontaktschicht auf einem Grundkörper. Die EP 0 443 291 A2 offenbart ein elektrisches Steckverbinderpaar mit Zinn-Beschichtung.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Heizeinrichtung der eingangs genannten Art die elektrischen Kontaktanschlüsse zu verbessern, insbesondere hinsichtlich ihrer Kosten, ihres Gewichts und ihres fertigungstechnischen Aufwandes zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Das Kontaktblech besteht nur noch aus einem Teil und ist damit einfacher herstellbar und montierbar. Dadurch wird das Heizelement und damit auch die gesamte Heizeinrichtung leichter und billiger. Darüber hinaus ergibt sich aufgrund der elektrisch gut leitenden Beschichtung ein geringer Übergangswiderstand der Kontaktverbindung und damit ein geringer Spannungsabfall zwischen der Spannungsquelle und dem Kontaktblech. Unter der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung ist insbesondere ein Heizblock mit elektrischen Heizelementen mit PTC-Elementen zu verstehen, wobei die PTC-Elemente aus Keramik oder Kunststoff mit PTC-Effekt bestehen können. Darüber hinaus kann der Heizblock bzw. die elektrische Heizeinrichtung auch andere, d. h. ähnliche Baugruppen aufweisen, die ebenfalls aus Kontaktblechen und Zwischenelementen sowie Wärmetauschelementen, z. B. in Form von Wellrippen zusammengesetzt sind. Solche Baugruppen weisen z. B. keine Heizelemente, sondern so genannte standardisierte Funktionselemente gemäß der älteren deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 102 08 152 auf.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Eine Beschichtung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit kann bevorzugt durch eine Verzinnung der Kontaktzunge oder auch durch eine Beschichtung mit Kupfer oder Silber erzielt werden. Vorteilhafterweise ist die Kontaktzunge in ihrer Form und ihren Abmessungen wie ein genormter Flachstecker ausgebildet, sodass sie zusammen mit einer genormten Steckhülse, beispielsweise nach DIN 46 247, Teil einer Flachsteckerverbindung sein kann. Damit ist einerseits eine normgerechte Gestaltung des Kontaktanschlusses, jedoch andererseits eine verbilligte und leichtere Ausführung für eine Steckverbindung geschaffen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschreiben. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine elektrsiche Heizeinrichtung in Form eines Heizblockes,
    Fig. 2
    eine Einzelheit X aus Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,
    Fig. 4
    ein Kontaktblech eines Heizelementes des Heizblockes und
    Fig. 4a
    eine Einzelheit Y aus Fig. 4.
  • Fig. 1 zeigt eine elektrische Heizeinrichtung 1, welche als Zusatzheizung zum Einbau in eine nicht dargestellte Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges verwendbar ist. Diese Heizeinrichtung 1 weist einen Einbaurahmen 2 auf, welcher einen Heizblock 3, bestehend aus Heizelementen 4, Wellrippen 5 und so genannten standardisieren Funktionselementen 6 besteht. Ein solcher Aufbau eines Heizblockes ist in der älteren deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 102 08 152.2 beschrieben. D. h., der Heizblock 3, besteht nicht nur aus den bekannten Heizelementen 4, sondern auch aus zusätzlichen Funktionselementen 6, die ähnlich aufgebaut sind.
  • Der Einbaurahmen 2 weist in seinem oberen Bereich einen Befestigungsflansch 7 und ein Steckergehäuse 8 auf. Die Heizeinrichtung 1 kann in einen nicht dargestellten Luftströmungskanal einer Heizungsanlage eingesetzt und dort mittels des Befestigungsflansches 7 befestigt und abgedichtet werden. Die Stromversorgung der Heizelemente 4 erfolgt über einen nicht dargestellten Stecker, der in das Steckergehäuse 8 eingesetzt wird.
  • Fig. 2 zeigt eine Einzelheit X aus Fig. 1, d. h. ein teilweise dargestelltes Heizelement 4 mit beiderseits angeordneten Wellrippen 5. Das Heizelement 4 besteht aus zwei unterschiedlich gepolten Kontaktblechen 9, 10, zwischen denen sich in elektrisch und thermisch leitender Verbindung ein PTCelement 11 befindet. Pro Heizelement 4 sind mehrere PTC-Elemente 11 über deren Länge verteilt angeordnet und in bekannter Weise zwischen den Kontaktblechen 9, 10 gehalten. Die Außenseiten der Kontaktbleche 9, 10 stehen in wärmeleitender und elektrischer Verbindung mit den Wellrippen 5, welche zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche dienen und somit Wärmetauschelemente bilden. Das PTC-Element 11 besteht in der Regel aus einem Keramikwerkstoff, es ist jedoch auch möglich, anstelle des Keramikelementes einen Kunststoff mit PTC-Effekt zu Heizzwecken zu verwenden.
  • Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III-III durch das PTC- Element 11, die Kontaktbleche 9, 10 und die Wellrippen 5 in Fig. 2. Die Luftströmungsrichtung ist durch einen Pfeil L angezeigt; eine Durchströmung in entgegengesetzter Richtung gemäß einem gestrichelten Pfeil L' ist ebenso möglich. Die durch Bestromung des PTC-Elementes 11 erzeugte Wärme wird - wie aus dem Stand der Technik bekannt - über die Kontaktbleche 9, 10 in die Wellrippen 5 geleitet und über diese an die überströmende Luft abgegeben, die dadurch erwärmt und zur Beheizung des Fahrgastraumes herangezogen wird.
  • Fig. 4 zeigt eines der beiden Kontaktbleche 9, 10, welches hier als vollständiges Einzelteil 12 dargestellt ist. Das Kontaktblech 12 ist als Blechstreifen ausgebildet und aus einer Aluminiumlegierung oder aus Messing hergestellt, ebenso wie die Wellrippen 5 (vgl. Fig. 1 bis 3). Das Kontaktblech 12 weist eine Länge I und eine Breite b auf - in diesem Bereich sind die hier nicht dargestellten PTC-Elemente 11 (oder funktionell ähnliche Elemente) angeordnet. Das in der Zeichnung links gelegene Ende des Kontaktbleches 12 weist eine Kontaktzunge 13 auf, die eine Breite a aufweist, welche geringer als die Breite b des Kontaktbleches 12 ist. Kontaktblech 12 und Kontaktzunge 13 sind einstückig aus einem Blech gestanzt. Die Kontaktzunge 13 weist in etwa mittiger Lage eine kreisförmige Öffnung 14 auf.
  • Fig. 4a zeigt eine Einzelheit Y gemäß Fig. 4, d. h. im Wesentlichen die Kontaktzunge 13 mit kreisförmiger Öffnung 14. Erfindungsgemäß ist die Kontaktzunge 13 mit einer Beschichtung 15 überzogen, welche durch eine Kreuzschraffur dargestellt ist. Diese Beschichtung 15 ist zumindest auf der Vorder- und Rückseite der Kontaktzunge 13 angeordnet und besteht vorzugsweise aus Zinn. Eine solche Zinnschicht kann beispielsweise durch Tauchen der Kontaktzunge 13 in ein Zinnbad hergestellt werden. Zinn ist ein guter elektrischer Leiter und verbessert somit die elektrische Leitfähigkeit des aus einer Aluminiumlegierung oder aus Messing hergestellten Kontaktbleches 12. Die Form der Kontaktzunge 13 entspricht der eines genormten Flachsteckers, der in eine genormte Steckhülse gemäß DIN 46 247 gesteckt wird. Auf die verzinnten Kontaktzungen 13 werden also nicht dargestellte Steckhülsen gesteckt, die die Verbindung mit einer nicht dargestellten Stromquelle herstellen. Damit ist eine Flachsteckerverbindung mit großer Kontaktsicherheit und einem geringen Übergangswiderstand hergestellt. Nicht gemäß der Erfindung könnte die Verzinnung der Kontaktzungen 13 auch durch eine Beschichtung mit Kupfer oder Silber erfolgen, wodurch ein noch geringerer Übergangswiderstand und damit ein noch geringerer Spannungsabfall zwischen Spannungsquelle und Kontaktblech 12 erzielbar wären. Die kreisförmige Öffnung 14 korrespondiert mit einer so genannten, hier nicht dargestellten Rastwarze der ebenfalls nicht dargestellten Steckhülse gemäß DIN 46 247. Durch die kreisförmige Öffnung 14 und die Rastwarze in der Stekkerhülse wird eine Rastverbindung zwischen der Kontaktzunge 13 und der nicht dargestellten Steckhülse hergestellt.
    • Bezugszeichen:
    • 1
    Heizreinrichtung
    2
    Einbaurahmen
    3
    Heizblock
    4
    Heizelement
    5
    Wellrippe
    6
    standardisiertes Funktionselement
    7
    Befestigungsflansch
    8
    Steckergehäuse
    9
    Kontaktblech, teilweise
    10
    Kontaktblech, teilweise
    11
    PTC-Element
    12
    Kontaktblech, ganz
    13
    Kontaktzunge
    14
    kreisförmige Öffnung
    15
    Beschichtung (Verzinnung)

Claims (2)

  1. Elektrische Heizeinrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit zu einem Heizblock (3) zusammengesetzten Baugruppen als Heizelemente, wobei die Baugruppen jeweils Kontaktbleche (9, 10), Zwischenelemente, insbesondere PTC-Elemente (11) und Wärmetauschelemente (5), insbesondere Wellrippen (5) aufweisen und mindestens ein Kontaktblech einen elektrischen Kontaktanschluss aufweist, wobei ein Heizelement aus zwei unterschiedlich gepolten Kontaktblechen und zwischen den beiden Kontaktblechen in elektrisch und thermisch leitender Verbindung mehrere PTC-Etemente angeordnet sind, besteht und die Außenseiten der Kontaktbleche in wärmeleitender und elektrischer Verbindung mit Wellrippen stehen und der Kontaktanschluss als Zunge (13) und einstückig mit dem Kontaktblech (12) ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbleche (9, 10, 12) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind, und dass die Zunge (13 auf der Vorder- und der Rückseite mit einer Schicht (15) aus Zinn (Sn) bedeckt ist, wobei die Zunge (13) in der Art eines Flachsteckers ausgebildet und zusammen mit einer Steckhülse Teil einer Flachsteckverbindung ist.
  2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge mit einer kreisförmigen Öffnung (14) in etwa mittiger Lage versehen ist.
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