EP1515587B1 - Electrical heated device with sealed heating element - Google Patents

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EP1515587B1
EP1515587B1 EP03020700A EP03020700A EP1515587B1 EP 1515587 B1 EP1515587 B1 EP 1515587B1 EP 03020700 A EP03020700 A EP 03020700A EP 03020700 A EP03020700 A EP 03020700A EP 1515587 B1 EP1515587 B1 EP 1515587B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
heating apparatus
electric heating
ptc heating
resilient
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03020700A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1515587A1 (en
Inventor
Franz Bohlender
Kurt Walz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Catem GmbH and Co KG
Original Assignee
Catem GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Catem GmbH and Co KG filed Critical Catem GmbH and Co KG
Priority to DE50305966T priority Critical patent/DE50305966D1/en
Priority to ES03020700T priority patent/ES2275988T3/en
Priority to EP03020700A priority patent/EP1515587B1/en
Priority to CNB2004100064599A priority patent/CN100348433C/en
Priority to JP2004093423A priority patent/JP3929988B2/en
Priority to KR1020040029266A priority patent/KR100730416B1/en
Priority to US10/835,895 priority patent/US7012225B2/en
Publication of EP1515587A1 publication Critical patent/EP1515587A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/04Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405Air 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
    • F24H3/0429For vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C5/00Manually operated portable stapling tools; Hand-held power-operated stapling tools; Staple feeding devices therefor
    • B25C5/02Manually operated portable stapling tools; Hand-held power-operated stapling tools; Staple feeding devices therefor with provision for bending the ends of the staples on to the work
    • B25C5/0221Stapling tools of the table model type, i.e. tools supported by a table or the work during operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C5/00Manually operated portable stapling tools; Hand-held power-operated stapling tools; Staple feeding devices therefor
    • B25C5/10Driving means
    • B25C5/11Driving means operated by manual or foot power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/18Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1854Arrangement or mounting of grates or heating means for air heaters
    • F24H9/1863Arrangement or mounting of electric heating means
    • F24H9/1872PTC
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating 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
    • H05B3/14Heating 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
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the invention relates to an electric heater, in particular as auxiliary heater for motor vehicles, a structural unit for such a heater and a corresponding manufacturing method.
  • electrical booster heaters are used for heating of the interior and engine.
  • electrical heating devices are also suitable for other applications, for example in the field of domestic installations, in particular room air conditioning, in industrial plants and the like.
  • PTC heating elements are preferably used with radiator elements in thermally conductive connection.
  • the heat generated by the PTC heating elements is released via the radiator elements to the air flowing through.
  • the overall arrangement of a stacked structure of PTC heating elements, radiator elements and contact sheets, which serve the power supply, is held in a frame to increase the efficiency of the heating in a clamping pressure. By clamping a high electrical and thermal contact of the PTC heating elements is achieved.
  • the layered structure is held in a stable frame with preferably U-shaped cross-section.
  • the frame is designed so that it compresses the layered structure.
  • the clamping may alternatively be effected by spring elements arranged in the layered structure. So that the frame can absorb the spring forces, it is mechanically particularly stable, preferably formed with a U-shaped cross-section.
  • a conventional heating device is known for example from DE-A-101 21 568.
  • the minimum height of the longitudinal members of such a frame with a U-shaped cross-section is at the required clamping forces in about 11 mm. This results in the entire heater not usable for the air passage height of at least 22 mm.
  • Such a design with external clamping or outside holding frame thus has a high surface area, which is not available for the air flow. For this reason, such electric heaters are not suitable for use at very low installation heights.
  • heaters with a conventional support frame for modern air conditioning units are increasingly suitable.
  • Air conditioning units for multi-zone air conditioning in a comfort-oriented motor vehicle increasingly require heaters of great length but low overall height.
  • metal support frames Another disadvantage of metal support frames is their conductive surface. In order to increase the safety in motor vehicles, metal surfaces are increasingly avoided, so that their contact is safely possible, i. without electrical or thermal line.
  • the heating devices described above are preferably provided with a sheath made of plastic, as for example in the heater shown in DE-A-101 21 568.
  • EP-A-1 182 908 it is known to fasten PTC heating elements to the contact sheets by means of a metal foil coated on both sides with adhesive.
  • the object of the invention is to provide an electric heater, an assembly for an electric heater and a manufacturing method for an electric heater, which has an improved structure, which does not have the above-mentioned disadvantages.
  • the manufacture of the electrical heating device first of all one of the contact plates which contact the PTC heating element is provided with a lacquer layer.
  • the PTC heating element is “provisionally” fixed and sealed on the contact plate via this lacquer layer.
  • Such a heater has several advantages.
  • the lacquer layer additionally applied to the electrode brings about further corrosion protection than conventionally achievable.
  • the varnish protects the contact plate and the connection between the PTC element and the contact plate against the ingress of moisture. A corrosion over Moisture, with which the contact plate comes into contact during manufacture or during operation, is thus excluded.
  • the lacquer layer is applied during the manufacturing process on the side of an electrode facing the PTC heating elements. Subsequently, the PTC heating elements are positioned on the lacquer layer. By caused by the spring element clamping pressure existing between the PTC element and the contact plate paint is largely pushed out. The pressed-out lacquer seals the gap between the PTC heating element and the contact plate via a bead. This sealing of the transition between the electrode and the PTC heating element enables efficient corrosion protection.
  • the invention enables a simplified production of such an electric heater.
  • the PTC heating elements are held above the paint at predetermined positions on the contact sheet.
  • the paint is an electrically non-conductive paint.
  • a silicone varnish used for this purpose, not only is such a silicone varnish electrically non-conductive, but it is also capable of compensating for the different expansion coefficients of the PTC heating element and the contact sheet, which is preferably made of aluminum. It is therefore particularly advantageous to use an elastic paint.
  • a highly viscous lacquer is used.
  • the paint has a viscosity lower than 900 mPa.s.
  • Such a coating can therefore be processed particularly easily, for example, a simple coating application by a brush or stripping coating, in particular by a drip coating on commercially available metering devices possible. In this way, the production of prefabricated units can be particularly simplified.
  • a further simplification of the production can be achieved in that the prefabricated units consist of a radiator element, a contact plate fastened thereto and the PTG heating elements fastened on the latter above the lacquer. With such a larger prefabricated unit, the production can be further simplified and accelerated.
  • the contact plate, on which the PTC heating element is attached via the paint made of aluminum. With this material, a particularly good heat transfer between the PTC heating element and the radiator element can be achieved.
  • the elongated end faces are mechanically very stable and therefore can absorb very high forces.
  • transverse struts are provided in openings of the elongated end faces for the air flowing through, which receive the clamping forces generated by the spring element. In this way, high clamping forces at low height and much lighter materials such as plastic are possible.
  • electrical heating devices can be used more diversely, in particular even with only a small available structural height.
  • longitudinal struts are provided so that the struts form a lattice structure.
  • the struts themselves can be kept particularly thin, so that they impede the air flow only insignificantly and yet prevent bending of the housing effectively.
  • a housing for an electric heater is thus produced in a simple manner from a lightweight and also easily processable material such as plastic.
  • the longitudinal struts are arranged so that they are in the range of PTC heating elements.
  • the longitudinal braces are placed so that they coincide sections where there is no air flow.
  • the housing is made of plastic.
  • An important advantage of a plastic housing is its low weight, its flexible formability and its low production costs. With this material, the cost of a heater can be kept very low.
  • the housing has a lateral opening for insertion of the spring element after assembly of the heater.
  • the spring is inserted into the housing only when the composite housing is able to absorb the forces generated by the spring when compressing the layered structure.
  • the spring is guided in a groove.
  • the housing is composed of two half-shells.
  • the half shells are designed to be plugged together.
  • locking pins or locking lugs which cause a mating latching of the half shells when mating the half shells of the housing, a particularly fast assembly is possible.
  • Both half shells are preferably designed so that they separate the housing approximately centrally between the opposite, open housing sides.
  • the housing is particularly stable on the open sides and only in the middle, i. At the dividing line of both half-shells, the housing can absorb little or no clamping forces.
  • the two half shells are provided at their parting lines with additional projections and depressions which engage in mating together and interlock the half shells.
  • the housing can thus absorb higher forces in the middle area, at the dividing lines of both half-shells.
  • the projections and depressions entangle both half shells together and thereby cause an increase in the mechanical stability of the side surfaces. With such a construction, high clamping forces can be used even with housing materials with a fundamentally lower stability.
  • the spring element is designed such that it transmits the clamping forces substantially to the reinforced housing sides.
  • the spring element preferably consists of a sheet metal part with obliquely projecting spring segments.
  • the spring element is formed integrally with the spring segments.
  • the spring can be produced for the first time as an endless part and fed in a simple manner from a roll to the production.
  • each spring must be made separately and manufactured individually for different lengths.
  • the spring element of the heating device according to the invention can be easily cut to size from a roll to any desired length, so that costly individual production processes for the spring and adaptations of the production process are avoided in the event of changes to the structure of the heating element.
  • the thickness of the springs can be reduced from conventionally about 0.8 mm according to the new design principle to a thickness of about 0.3 mm. As a result, the spring can be produced with little effort, without the efficiency of the heater is reduced.
  • a spring segment is provided for each position of a PTC heating element, so that by an individual clamping of each PTC heating element, the efficiency is improved.
  • a particularly high efficiency can be achieved by increasing the clamping forces when a plurality of spring segments is provided in the region of a PTC heating element, preferably two or three individual spring segments. This keeps each PTC heater clamped along its entire length.
  • the springs consist of a metal sheet, from which obliquely individual spring segments protrude in the transverse direction, which reinforce the spring mechanically so that a deflection about the longitudinal axis of the spring is not possible.
  • the spring segments each extend into the edge region of the spring, so that the spring can be supported on the stable outer edge of the housing.
  • the housing must therefore absorb forces only at its edges and may be made less stable in the middle. In this way, a particularly lightweight and easy to use housing material can be used.
  • a seal is provided between the longitudinal struts and the layered structure.
  • a seal in particular as a silicone seal, is preferably formed in one piece and seals the entire grid structure.
  • the PTC heating elements While in conventional electric heaters, the PTC heating elements are positioned by means of positioning, such as a positioning frame between contact plates, electrical heaters are produced according to the invention so that at least one of the contact plates is provided with a lacquer layer and on this the PTC heating elements prior to assembly in the electric heater can be positioned. These manufacturing steps are shown in FIGS. 1 to 3 in an illustrative manner.
  • Fig. 1 shows schematically the side view of a contact plate 2, which is provided with a coating layer 3 on the side facing the PTC heating element later.
  • the PTC heating element 4 is then placed on this lacquer layer 3 (FIG. 2).
  • the contact plate 2 with the lacquer layer 3 and the PTC heating element 4 arranged thereon form a prefabricated structural unit 1, which is shown schematically in FIG. 3.
  • the strength of the fixation of PTC heating elements 4 via the varnish 3 on the contact sheet is designed so that it sufficiently withstands mechanical stresses which occur up to and during the production of an electrical heating device. Stronger mechanical stress does not withstand this fixation.
  • the production of electrical heating devices can be significantly simplified. In particular, the number of parts to be assembled can be reduced by way of the prefabricated structural units 1 produced in this way become. In addition, the assembly is simplified because no tedious positioning of the individual elements in a housing is required. In addition, no positioning means are required because the PTC heating elements are held in position during insertion.
  • a particular advantage achieved by the paint is improved moisture protection.
  • the achievable during assembly of the heater additional sealing of the connection PTC heating element 4 and contact plate 2 will be described below with reference to FIG. 5.
  • FIG. 4 A variant of a prefabricated unit is shown in Fig. 4.
  • a radiator element 5 On the contact plate 2, a radiator element 5 is additionally attached.
  • This prefabricated structural unit in which a PTC heating element 4 according to the manufacturing process illustrated in FIGS. 1 to 3 is fastened on the contact plate 2, allows a further reduction of the assembly steps required in the manufacture of an electrical heating device, since a separate insertion of the radiator elements 5 is dispensed with ,
  • further elements of the heating device can subsequently be integrated into the prefabricated component to the radiator element 5. With each additional element of the prefabricated assembly, the number of manufacturing steps required in the fabrication of the heater decreases.
  • FIG. 4 When installing the prefabricated structural unit 1 according to the invention (as shown in FIG. 4) into a housing of the heating device, the individual elements of the heating device are held in place after insertion of a spring element (not shown in FIGS. 1 to 8) via a clamping pressure.
  • FIG. 4 A section of an electrical heating device according to the invention, which illustrates the clamping pressure and its effect, is shown in FIG.
  • FIG. 5 shows, in addition to the prefabricated structural unit 1 from FIG. 4, radiator element 5, contact plate 2, lacquer layer 3 and PTC heating element 4, a contact plate 10 adjoining the PTC heating element 4 and a further adjacent thereto Radiator element 11.
  • the contact pressure caused by the clamping pressure is symbolized by black arrows in FIG.
  • the contact pressure causes the paint 3 located between the PTC heating element 4 and the contact sheet 2 to be pressed out on the sides of the interspace 13 between the PTC heating element 4 and the contact sheet 2.
  • the extruded from the gap 13 paint forms at the outer edges of the gap 13 Lackwülste 12, which seal the gap 13 against moisture penetration.
  • the heating device according to the invention is protected over the coating of the contact sheet with a lacquer layer and the sealing of the contact point PTC heating element and contact sheet caused thereby in an efficient manner against moisture damage, in particular corrosion, and a concomitant loss of performance.
  • the heating device according to the invention is thus particularly suitable for extreme operating conditions, in which the risk is particularly great that the heater comes into contact with moisture ... activity.
  • an electrically non-conductive paint is used for the paint 3.
  • the paint is pressed out of the gap 13 and thus realizes an electrically conductive contact between the contact plate 2 and the PTC heating element 4th
  • the thickness of the coating application is preferably in the range between 10 and 20 ⁇ l / cm 2 , particularly preferably in the range of 14 ⁇ l / cm 2 .
  • the paint 3 can be applied in a simple manner by a brush, stripping or drip coating. This coating is made possible by a particularly high viscosity, which is preferably in the range of 900 mPa.s to 750 mPa.s. Particularly preferably, the paint has a viscosity of about 850 mPa.s.
  • the paint forms a durable coating to protect against moisture and atmospheric contaminants.
  • the metering device is preferably a Dosiemadel.
  • a high-viscosity paint is to be used.
  • a paint is used to increase the environmental impact, which has only a low proportion of solvents.
  • the contact plate 2 is made of aluminum. Aluminum enables a particularly good advertising transition between the PTC heating element 4 and the radiator element 5.
  • the contact plate 10 which contacts the PTC heating element 4 on the opposite side of the contact plate 2, made of brass, preferably tin-plated brass.
  • Fig. 6 shows schematically a preferred embodiment for the clamped held components of the heating device according to the invention.
  • the structure comprises two prefabricated units 1, each having at least one PTC heating element 4, a contact plate 2 and a radiator element 5.
  • the structure comprises further contact plates 20, 21, which abut the opposite sides of the PTC heating elements 4, and a final radiator element 22.
  • the two contact plates 20 and 21 are at different potential.
  • the lower radiator element 5 shown in Fig. 6 is connected to a plus potential power supply.
  • the internal structure of an advantageous embodiment of the heating element according to the invention shown in Fig. 6 comprises only five components to be mounted, namely two prefabricated units 1, two contact plates 20, 21 and an additional radiator element 22.
  • Such a layered structure is thus particularly simple and quick to produce ,
  • FIGS. 7a and 7b A perspective view and a sectional view of a preassembled unit 30 are shown schematically in FIGS. 7a and 7b.
  • the assembly 30 consists of a radiator element 35 which is connected to a contact plate 32.
  • a paint layer 33 is applied, via which the PTC heating elements 31 are fixed on the contact plate 32.
  • Fig. 7a is a sectional view of the assembly 30 is shown, which is mounted in a heater under a clamping voltage.
  • the varnish 33 located between the PTC heating element 31 and the contact plate 32 is pressed laterally out of the intermediate space, so that it seals or seals the interspace via beads 34, the so-called adhesive meniscus, against the ingress of moisture and contaminants.
  • the heating device according to the invention is constructed from two plastic half-shells.
  • a housing half can first be fitted in a simple manner and then the housing is completed by placing the second housing half.
  • the assembly of the electric heater will be described below with reference to FIGS. 12 to 15.
  • FIGS. 8 to 10 show various views of a multilayer electric heating device according to an embodiment of the present invention.
  • a sectional view through the electric heater is shown in Fig. 8, while Fig. 9 is a perspective view and Fig. 10 is a plan view of the arranged in a half-shell of the housing components of the heater.
  • the housing consists of two interlocking half-shells 40a and 40b.
  • the structural units according to the invention are arranged from a radiator element 44, a contact plate 42 connected thereto and heating elements 41 fixed on the contact plate.
  • the units are each separated by spacers 43 in one of the half-shells 40a, 40b used.
  • each housing half-shell 40a, 40b reinforcing elements are provided for reinforcing the narrow housing longitudinal sides.
  • latching tabs 46, 47 engage with one another when the two housing halves 40a, 40b are plugged together.
  • the narrow housing longitudinal sides are mechanically reinforced and therefore can absorb higher clamping forces. Details and alternatives for a mechanically reinforced design of the narrow housing longitudinal sides are explained with reference to the following figures.
  • the clamping pressure is generated via a spring element 49, which compresses the layered structure of PTC elements 41, contact plates 42 and radiator elements 44, so that the electrical and thermal transition between the contact plates 42 and the PTC heating elements 41 is improved. This can increase the efficiency of the heater.
  • the PTC heating elements 41 are prepositioned on first contact plates 42 via a lacquer. On the opposite sides of the PTC heating elements 41, a further contact plate is provided during assembly.
  • FIG. 1 The layered structure of a plurality of assemblies inserted into the housing 40 is shown in FIG.
  • FIGS. 12 to 15 show successive stages of the assembly of the heating device according to the invention, which illustrate the structure of the heating device according to the invention.
  • Fig. 12 shows a perspective view of a half-shell 62a of the half-shells 62a, 62b of the housing.
  • a contact plate 66, a radiator element 64 and adjacent thereto PTC heating elements 4 are used.
  • the position of the contact plate 66 is defined with the contact pin 66a when inserted via the guide 66b (or 67b for the contact plate 67 in Fig. 13).
  • the radiator elements 64 are preferably designed in the form of corrugated rib elements.
  • the corrugated fin element is provided with a contact plate.
  • guides 64a are laterally provided in the inside of the housing. These guides are used only to facilitate assembly. In an alternative embodiment, they can therefore be dispensed with.
  • a radiator element 64 and a contact plate 67 with a plug contact 67a are again provided above the PTC heating elements 4, corresponding to the construction shown in FIG.
  • the second housing half-shell 62b can be plugged onto the first half-shell 62a so equipped.
  • Both housing half-shells are preferably formed so that their parting line approximately in the middle between the two elongated housing end faces (having the passage openings) extends.
  • the assembly of the housing can be simplified in particular by the fact that both half-shells 62a, 62b are provided with latching pins 78 and corresponding bores 79 in the respectively opposite half-shell. When plugging together lock both half-shells as soon as the second half-shell 62b is completely attached to the first half-shell 62a.
  • each of the housing halves 62a, 62b has openings for the air flowing through at the elongated end faces.
  • the PTC heating elements are kept clamped within the housing described in connection with FIG. 12 and FIG. 13 layered structure.
  • This clamping is effected by an additional spring element 72.
  • the spring element is inserted at least between a housing inner side and the layered structure.
  • such a spring element can also be inserted between the opposite housing inner side and the layered structure or at a location within the layered structure.
  • the elongated housing end sides are mechanically reinforced. Between the mechanically reinforced GeHousestimfact, especially in the region of the dividing line, the housing is not able to absorb high clamping forces.
  • transverse struts 69 are provided within the lateral opening for the air to be heated. These cross braces allow the housing to accommodate sufficiently high clamping forces without deflection or deformation of the housing.
  • the half-shells with the struts are each formed in one piece and preferably made of plastic.
  • the cross struts 69 are supplemented by one or more longitudinal struts 70, so that the struts 69 and 70 have the shape of a grid structure.
  • a grid structure allows the cross braces 69 to be kept particularly thin and not obstruct the air flow. At the same time effectively prevents bending of the housing.
  • the stability of the housing between the mechanically reinforced Gerissausestimfact is reinforced in an advantageous embodiment by a special design of the upper and lower sides of the half-shells.
  • protrusions 76 and depressions 77 are provided on the upper and lower surfaces of each half shell 62a, 62b, which are arranged so that they engage in one another when plugged together. In this way, the mechanical stability of the upper and lower sides is increased by entanglement of the sides of the two half shells and between the mechanically reinforced elongated Gerissausestimfact.
  • the spring element 72 can be used only after assembly of the housing.
  • the housing 62 has an opening 71 on one side of the housing. Such an opening is preferably provided on the narrow sides of the housing 62.
  • Each housing half 62a, 62b has corresponding recesses which complement each other in the assembled housing 62 to the slot 71 for insertion of the spring element 72.
  • a particular embodiment of the inner sides of the housing to form a spring channel for insertion of the spring element 72 is described below with reference to Figures 21 to 23.
  • the positioning means 64a, 66b, 67b provided in the housing are arranged so that the pre-positioned elements of the heating device leave sufficient space for the spring element.
  • the prepositioned elements are fixed in the clamping direction effected by the spring with play in order to keep them movable and to absorb the clamping pressure generated by the spring.
  • the spring element 72 has a plurality of individual spring segments which generate the clamping pressure. Preferred embodiments of the spring element 72 will be discussed below in conjunction with FIGS. 26a, 26b and 26c.
  • the contact plates 66 and 67 are each disposed on the outside of the layered structure so that power is supplied to the PTC heating elements 74 via the radiator elements 64.
  • This structure leads to a particularly good heat transfer between the PTC heating elements 4 and the radiator elements 64, which deliver the heat to the air flowing through, and heat conduction losses are therefore particularly low.
  • the air flow is particularly little with special needs.
  • the height can be kept small without reducing the air passage volume.
  • the narrow sides of the housing can therefore be designed as desired.
  • the housing narrow sides are designed so that they allow a mechanical fixation and electrical contacting of the heater.
  • electrical contacting at least one narrow side of the housing is arbitrarily adaptable to the geometry of a plug for power supply.
  • FIGS. 12 to 15 The design of the narrow sides is shown by way of example in FIGS. 12 to 15.
  • a plug shape is formed from the respectively formed on both housing halves projections 73 a, 73 b.
  • the connector tabs 66a and 67a of the two contact plates 66, 67 protrude.
  • a plug 74 is formed from the projections 64a, 64b, which essentially serves for the mechanical fastening of the electric heating device. Since the narrow sides of the housing 62 do not absorb high forces, they can be arbitrarily designed for mechanical and / or electrical attachment.
  • FIGS. 16 to 18 show a further embodiment of a housing and a corresponding electrical heating device.
  • FIG. 16 shows a perspective view of an embodiment of an electric heating device 80, which is narrower in comparison to the embodiment of FIGS. 12 to 15, but with a larger cross-sectional area for a higher air throughput.
  • the heating device has PTC heating elements 4 in a plurality of planes in the layered structure.
  • the PTC heating elements 4 which have a rectangular shape, are aligned with their longitudinal sides parallel to the elongate housing end sides of the heating device.
  • longitudinal struts 70 are respectively provided at the height of the layers with PTC heating elements.
  • a total of four layers with PTC heating elements 4 are present and, accordingly, four longitudinal struts 70 are provided. Due to the greater longitudinal extent of the heating device in comparison to the heating device of FIGS. 12 to 15, this embodiment also has a larger number of transverse struts 69.
  • two spring elements 72 are used in the heater shown, which are respectively inserted at the upper and lower end on the narrow side of the housing.
  • the springs are each inserted so that the spring segments 86, which protrude from the spring element 72, project from the housing surface in the direction of the layered structure.
  • other spring elements 72 can be inserted between the two illustrated spring positions in the layered structure.
  • the uppermost and lowermost of the contact sheets 82 are respectively disposed adjacent to the upper and lower inner sides of the housing.
  • the three middle contact sheets are each disposed adjacent to the three lower layers with PTC heating elements, i. corresponding to the three lower of the longitudinal struts 70th
  • Each of the contact sheets 81, 82 has protruding tabs 81a, 82a from the frame.
  • the housing side 83, from which the contact tongues 81a, 82a protrude, can be configured as desired.
  • a particular embodiment is shown in FIG. 17.
  • the attachable plug attachment 85 consists of a mechanical stop with Befest Trentslöchem and a plug shoe 85a, in which the contact tongues 81a, 82a are arranged.
  • transverse struts 69 of the grid structure are arranged at a distance of 30 to 40 mm.
  • a distance of the cross braces which is greater than 40 mm, in particular from about 60 mm distance, the clamping forces can not be absorbed by the cross braces sufficiently.
  • Figures 21 to 23 show a particular embodiment for the design of the insides of the two housing halves.
  • the inner structure of the housing half-shells has a spring channel into which the spring 72 can be inserted after assembly of the two half-shells of the housing.
  • the spring channel causes a guide of the spring during insertion, via each laterally extending grooves.
  • the grooves are formed, for example, by the projections 94 and either the housing top or, as in the illustrated embodiment, via latch tabs 92a, 92b.
  • the projection 94 not only forms one side of the spring channel for inserting the spring, but also serves as a positioning aid of the elements of the heater. These are (pre-) fixed by the projection 94 with play in the housing to a insertion channel for the inserted after assembly spring.
  • the embodiment shown in Figures 21 to 23 also has an increased rigidity. Such additional stiffening may be required, inter alia, for the following reasons. In order to achieve high efficiency even with "large area heaters", ie heaters that are narrow but large area designed for high air flow, very high clamping forces are required. At housing temperatures of about 170 degrees Celsius, however, the stiffness of the plastic used decreases. In addition, the springs can not force only on the Transmitted edge of the housing, since the spring segments used have a minimum distance of about 2 mm to 2.5 mm to the edge of the spring. In order nevertheless to avoid a deflection of the upper and lower sides of the housing, these are preferably additionally stiffened.
  • latching tabs 92a, 92b are provided in two housing halves.
  • the latching tabs each protrude in the direction of the opposite half of the housing and are latched together via locking lugs 91 during assembly. This toothing on the upper and lower sides of the housing increases their mechanical rigidity and prevents bending.
  • a further increase in rigidity can be achieved via an additional side wall 95, 96.
  • This side wall 95, 96 is respectively arranged above the previous side walls and connected via support members 93 thereto.
  • the mechanical rigidity of the upper and lower sides can be increased so that the housing can accommodate very high clamping forces.
  • a "large-area construction" is possible, ie a heating device with a plurality of layers of PTC elements stacked on top of each other and radiator elements lying between them.
  • FIG. 24 shows a plan view of the spring element 72
  • FIG. 25 shows a side view
  • FIG. 26 shows a perspective view of the spring element 72.
  • the spring element 72 consists of a sheet metal part 85 and of this protruding spring segments 86.
  • the spring element 72 is integrally formed, wherein the spring segments are punched out on three sides of the sheet metal part 85 and bent about an axis 89 in the transverse direction of the sheet metal part 85.
  • the angle ⁇ , by which the punched-out segments are bent, is approximately between 5 ° and 30 °, preferably between 15 ° and 20 °.
  • the spring interacts ideally with the housing, the due to its structure can accommodate greater forces only in the housing sides and in the middle, in the region of the dividing line, less resilient.
  • the lateral ends of the spring segments are arranged very close to the edge of the spring element.
  • each spring segment 86 need not be rectangular, but may also include areas of different width and inclination.
  • each spring segment may have a wider end portion that is slightly flattened to allow for better insertion of the spring element into the housing.
  • a radiator element 64 and a contact plate 66 connected thereto are shown in an elongated embodiment for a "large area heater" (eg, as shown in Fig. 20).
  • the corresponding spring element is shown in Fig. 27b.
  • the spring element has a multiplicity of spring segments 86 arranged one behind the other. Each of the spring segments 86 is capable of exerting a pressing force of about 15 N.
  • the spring segments according to FIG. 27b are positioned closely one behind the other, so that two or three spring segments 86 are arranged over the surface of a PTC element.
  • the clamping pressure can be doubled or even tripled.
  • the clamping pressure is applied uniformly over the entire length of the spring in contrast to conventional frame mounts.
  • the elongated Gescousestimfact are equipped with cross braces 69, that between two successive transverse struts 69 two to a maximum of five spring segments 86 are arranged.
  • FIG. 15 shows a spring element 72 with two or more spring segments arranged next to one another. This embodiment is advantageous in housing shapes having a large depth.
  • spring elements with a thickness of 0.2 to 0.5 mm, preferably about 0.3 mm can be used in the new design principle. As a result, a spring action of the spring segments 86 can be achieved even with a small length of a spring segment.
  • a particular advantage of the heating device according to the invention is that the spring element can be produced for the first time as an endless part and thus can be supplied by a roller during production. Conventionally, each spring segment is manufactured separately and manufactured individually for all different heater lengths. In addition, it is sufficient to provide only one spring element per heater.
  • the heating device In addition to the low height is a particular advantage of the heating device according to the invention, that it can be produced in a particularly simple manner.
  • the assembly of the heating device takes place as described in connection with FIGS. 12 to 15. According to the assembly of the individual elements takes place in contrast to conventional heaters without the clamping forces acting on the layered structure. Only after assembly of the housing, the spring is inserted into the composite housing (see Fig .. 15).
  • the invention relates to a new design principle for electric heaters, in which the functions of the frame and spring are separated.
  • a housing is used, which consists of two half-shells. Positioning aids for the PTC heating elements are arranged in the housing. The longitudinal sides of the housing are designed to be substantially open in order to allow an air flow through the heating coil.
  • the PTC heating elements are attached via a paint on a contact plate contacting the PTC heating elements.
  • the so prefabricated units facilitate assembly and avoid additional positioning means for the correct position of the PTC heating elements during manufacture.
  • the paint also provided protection against the ingress of moisture. In this way, at the same time effective corrosion protection is achieved.
  • a spring is inserted in the housing, which compresses the layered structure of radiator elements, PTC heating elements and contact plates.
  • the spring can be inserted laterally into the housing by means of an opening provided laterally in the housing. As a result, the housing is exposed to the spring forces only after assembly, if it is mechanically strong.
  • the new construction principle has a number of advantages.
  • the weight can be significantly reduced with the same heating power, since no metal frame is used, up to about 50 percent.
  • the heater has no additional measures and no additional weight on exposed metal surfaces.
  • Another advantage is the low height, which is up to 30 percent lower than conventional heaters. As a result, much smaller heaters than conventionally be realized, which nevertheless achieve high efficiency due to the clamping principle used for increasing the electrical and thermal contact. In addition, longer heating elements can be produced, which can be realized with the conventional support frame design only with great effort.
  • the production cost compared to conventional heaters is significantly reduced.
  • the manufacture of the heating device according to the invention is much easier, since no special device for overcoming the spring forces of the frame during the manufacturing process is required.
  • the construction principle requires no special design of the side rails of a holding frame to accommodate the force acting on the longitudinal beams clamping force.
  • the narrow sides the housing according to the invention are therefore adaptable in design to any desired plug geometry surrounding the protruding from the housing connector tongues of the contact sheets.
  • the spring is much cheaper to produce in this way.
  • the thickness of the spring can be reduced and thus a material saving can be achieved.
  • the spring element can now be produced for the first time as an endless part and fed from a roll during production. In addition, a single spring element is sufficient.

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung, insbesondere als Zusatzheizung für Kraftfahrzeuge, eine Baueinheit für eine solche Heizvorrichtung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.The invention relates to an electric heater, in particular as auxiliary heater for motor vehicles, a structural unit for such a heater and a corresponding manufacturing method.

Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen mit neuen verbrauchsoptimierten Motoren, in denen eine geringere Menge an Wärmeenergie anfällt, werden elektrische Zusatzheizungen zur Beheizung von Innenraum und Motor verwendet. Solche elektrischen Heizvorrichtungen sind jedoch auch für andere Einsatzzwecke geeignet, beispielsweise im Bereich von Hausinstallationen, insbesondere Raumklimatisierung, in Industrieanlagen und dergleichen.For use in motor vehicles, especially motor vehicles with new consumption-optimized engines, in which a smaller amount of heat energy is generated, electrical booster heaters are used for heating of the interior and engine. However, such electrical heating devices are also suitable for other applications, for example in the field of domestic installations, in particular room air conditioning, in industrial plants and the like.

Für eine elektrische Zusatzheizung für ein Kraftfahrzeug werden vorzugsweise PTC-Heizelemente mit Radiatorelementen in wärmeleitender Verbindung verwendet. Die von den PTC-Heizelementen erzeugte Wärme wird über die Radiatorelemente an die durchströmende Luft abgegeben. Die Gesamtanordnung aus einem geschichteten Aufbau von PTC-Heizelementen, Radiatorelementen und Kontaktblechen, die der Stromzuführung dienen, ist zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Heizung in einer Klemmpressung in einem Rahmen gehalten. Durch die Klemmung wird eine hohe elektrische und thermische Kontaktierung der PTC-Heizelemente erreicht.For an electric booster heater for a motor vehicle PTC heating elements are preferably used with radiator elements in thermally conductive connection. The heat generated by the PTC heating elements is released via the radiator elements to the air flowing through. The overall arrangement of a stacked structure of PTC heating elements, radiator elements and contact sheets, which serve the power supply, is held in a frame to increase the efficiency of the heating in a clamping pressure. By clamping a high electrical and thermal contact of the PTC heating elements is achieved.

Der geschichtete Aufbau ist in einem stabilen Rahmen mit vorzugsweise U-förmigem Querschnitt gehalten. Dabei ist der Rahmen so ausgebildet, dass er den geschichteten Aufbau zusammenpresst. Die Klemmung kann alternativ durch Federelemente bewirkt werden, die in dem geschichteten Aufbau angeordnet sind. Damit der Rahmen die Federkräfte aufnehmen kann, ist er mechanisch besonders stabil, vorzugsweise mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet. Eine solche herkömmliche Heizvorrichtung ist beispielsweise aus DE-A-101 21 568 bekannt.The layered structure is held in a stable frame with preferably U-shaped cross-section. The frame is designed so that it compresses the layered structure. The clamping may alternatively be effected by spring elements arranged in the layered structure. So that the frame can absorb the spring forces, it is mechanically particularly stable, preferably formed with a U-shaped cross-section. Such a conventional heating device is known for example from DE-A-101 21 568.

Die Mindesthöhe der Längsholme eines solchen Rahmens mit U-förmigem Querschnitt (oder C-förmigem Querschnitt gemäß DE-A-101 21 568) beträgt bei den erforderlichen Klemmkräften in etwa 11 mm. Dadurch ergibt sich für die gesamte Heizvorrichtung eine für den Luftdurchlass nicht nutzbare Höhe von mindestens 22 mm. Eine solche Bauform mit außen liegender Klemmung bzw. außen liegendem Halterahmen weist somit einen hohen Flächenanteil auf, der nicht für den Luftdurchsatz nutzbar ist. Aus diesem Grund sind solche elektrischen Heizvorrichtungen zur Verwendung bei sehr geringen Einbauhöhen nicht geeignet.The minimum height of the longitudinal members of such a frame with a U-shaped cross-section (or C-shaped cross section according to DE-A-101 21 568) is at the required clamping forces in about 11 mm. This results in the entire heater not usable for the air passage height of at least 22 mm. Such a design with external clamping or outside holding frame thus has a high surface area, which is not available for the air flow. For this reason, such electric heaters are not suitable for use at very low installation heights.

Beim Zusammenbau elektrischer Heizvorrichtungen mit außen liegendem Halterahmen bzw. außen liegender Klemmung sind aufwendige Maßnahmen erforderlich, die den beim Zusammenbau hinderlichen Andruckkräften der Federn/des Rahmens entgegenwirken.When assembling electrical heaters with external holding frame or clamping outside consuming measures are required, which counteract the hindering during assembly pressure forces of the springs / the frame.

Aufgrund dieser Nachteile sind Heizvorrichtungen mit einem herkömmlichen Halterahmen für modeme Heizklimageräte, insbesondere für den Einbau in Kraftfahrzeuge, in immer geringerem Maße geeignet. Heizklimageräte für Mehrzonenklimatisierung in einem komfortbetonten Kraftfahrzeug erfordern zunehmend Heizvorrichtungen großer Länge, aber geringer Bauhöhe.Because of these disadvantages, heaters with a conventional support frame for modern air conditioning units, especially for installation in motor vehicles, are increasingly suitable. Air conditioning units for multi-zone air conditioning in a comfort-oriented motor vehicle increasingly require heaters of great length but low overall height.

Außerdem weisen herkömmliche Konstruktionen mit einem Halterahmen, insbesondere aus Metall, ein hohes Gewicht auf. Für den Einbau in Kraftfahrzeuge ist es jedoch im Hinblick auf das Gesamtgewicht des Fahrzeugs wünschenswert, elektrische Zusatzheizungen mit einem besonders niedrigen Gewicht verwendeten zu können.In addition, conventional constructions with a holding frame, in particular made of metal, a high weight. For installation in motor vehicles, however, it is desirable in view of the total weight of the vehicle to be able to use electric booster heaters with a particularly low weight.

Ein weiterer Nachteil von Metallhalterahmen liegt in ihrer leitenden Oberfläche. Um die Sicherheit in Kraftfahrzeugen zu erhöhen, werden Metalloberflächen in zunehmenden Maße vermieden, damit ihrer Berührung gefahrlos möglich ist, d.h. ohne elektrische oder thermische Leitung. Dazu werden die oben beschriebenen Heizvorrichtungen vorzugsweise mit einer Umhüllung aus Kunststoff versehen, wie beispielsweise bei der in DE-A-101 21 568 dargestellten Heizvorrichtung.Another disadvantage of metal support frames is their conductive surface. In order to increase the safety in motor vehicles, metal surfaces are increasingly avoided, so that their contact is safely possible, i. without electrical or thermal line. For this purpose, the heating devices described above are preferably provided with a sheath made of plastic, as for example in the heater shown in DE-A-101 21 568.

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher elektrischer Heizvorrichtungen ist die Korrosionsgefahr von Kontaktblechen, die die Heizelemente mit Strom versorgen. Die Möglichkeit, dass Kontaktbleche mit Feuchtigkeit in Berührung kommen, besteht sowohl während des Herstellungsvorgangs als auch im Betrieb. Eine Korrosion zwischen einem PTC-Heizelement und einem Kontaktblech, das beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist, kann einen Leistungsverlust von bis zu ca. 30 % bewirken.Another disadvantage of conventional electric heaters is the risk of corrosion of contact sheets that power the heaters. The possibility of contact plates coming into contact with moisture exists both during the manufacturing process and during operation. Corrosion between a PTC heating element and a contact sheet made of, for example, aluminum may cause a power loss of up to about 30%.

Aus EP-A-1 182 908 ist bekannt, PTC-Heizelemente mittels einer beidseitig mit Klebstoff beschichteten Metallfolie an den Kontaktblechen zu befestigen.From EP-A-1 182 908 it is known to fasten PTC heating elements to the contact sheets by means of a metal foil coated on both sides with adhesive.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Heizvorrichtung, eine Baueinheit für eine elektrische Heizvorrichtung und ein Herstellungsverfahren für eine elektrische Heizvorrichtung anzugeben, die einen verbesserten Aufbau aufweist, der die oben-genannten Nachteile nicht besitzt.The object of the invention is to provide an electric heater, an assembly for an electric heater and a manufacturing method for an electric heater, which has an improved structure, which does not have the above-mentioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved with the features of the independent claims.

Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung der elektrischen Heizvorrichtung zunächst eines der Kontaktbleche, die das PTC-Heizelement kontaktieren, mit einer Lackschicht versehen. Über diese Lackschicht wird das PTC-Heizelement "provisorisch" auf dem Kontaktblech fixiert und versiegelt.According to the invention, in the manufacture of the electrical heating device, first of all one of the contact plates which contact the PTC heating element is provided with a lacquer layer. The PTC heating element is "provisionally" fixed and sealed on the contact plate via this lacquer layer.

Eine solche Heizvorrichtung hat mehrere Vorteile. Insbesondere bewirkt die zusätzlich auf der Elektrode aufgebrachte Lackschicht einen weitergehenden Korrosionsschutz als herkömmlich erzielbar. Der Lack schützt das Kontaktblech und die Verbindung zwischen PTC-Element und Kontaktblech vor eindringender Feuchtigkeit. Eine Korrosion über Feuchtigkeit, mit der das Kontaktblech während der Herstellung oder beim Betrieb in Berührung kommt, ist damit ausgeschlossen.Such a heater has several advantages. In particular, the lacquer layer additionally applied to the electrode brings about further corrosion protection than conventionally achievable. The varnish protects the contact plate and the connection between the PTC element and the contact plate against the ingress of moisture. A corrosion over Moisture, with which the contact plate comes into contact during manufacture or during operation, is thus excluded.

Die Lackschicht wird während des Herstellungsprozesses auf der den PTC-Heizelementen zugewandten Seite einer Elektrode aufgebracht. Anschließend werden auf der Lackschicht die PTC-Heizelemente positioniert. Durch den vom Federelement bewirkten Klemmdruck wird der zwischen dem PTC-Element und dem Kontaktblech vorhandene Lack weitgehend herausgedrückt. Der herausgedrückte Lack dichtet über eine Wulst den Zwischenraum zwischen dem PTC-Heizelement und dem Kontaktblech ab. Über diese Versiegelung des Übergangs zwischen der Elektrode und dem PTC-Heizelement ist ein effizienter Korrosionsschutz möglich.The lacquer layer is applied during the manufacturing process on the side of an electrode facing the PTC heating elements. Subsequently, the PTC heating elements are positioned on the lacquer layer. By caused by the spring element clamping pressure existing between the PTC element and the contact plate paint is largely pushed out. The pressed-out lacquer seals the gap between the PTC heating element and the contact plate via a bead. This sealing of the transition between the electrode and the PTC heating element enables efficient corrosion protection.

Außerdem ermöglicht die Erfindung eine vereinfachte Herstellung einer solchen elektrischen Heizvorrichtung. Bei den vorgefertigten Baueinheiten werden die PTC-Heizelemente über den Lack an vorbestimmten Positionen auf dem Kontaktblech gehalten. Dadurch ist während des Herstellungsvorgangs eine individuelle Positionierung der Einzelelemente, insbesondere der PTC-Elemente, von Hand oder maschinell überflüssig und der Herstellungsvorgang kann deutlich verkürzt werden.In addition, the invention enables a simplified production of such an electric heater. In the prefabricated units, the PTC heating elements are held above the paint at predetermined positions on the contact sheet. As a result, during the manufacturing process, an individual positioning of the individual elements, in particular the PTC elements, by hand or machine superfluous and the manufacturing process can be significantly shortened.

Zudem entfällt die Notwendigkeit, einen Positionsrahmen oder Positionierungsmittel zu verwenden, die die PTC-Heizelemente beabstandet zueinander halten. Durch die Vorfixierung der PTC-Heizelemente über den Lack sind diese für die Herstellung ausreichend fest miteinander verbunden. Die mechanische Stabilität der Verbindung PTC-Heizelement und Kontaktblech muss nur den Herstellungsprozess überdauern. Anschließend wird die mechanische Stabilität und Fixierung der Heizelemente über den Klemmdruck bewirkt, der durch das Federelement erzeugt wird. Mit vorfabrizierten Baueinheiten lässt sich somit der Herstellungsvorgang in einfacher Weise verkürzen.In addition, eliminates the need to use a positioning frame or positioning means, which keep the PTC heating elements spaced from each other. By prefixing the PTC heating elements via the paint, they are sufficiently firmly connected to one another for the production. The mechanical stability of the compound PTC heating element and contact plate only has to outlast the manufacturing process. Subsequently, the mechanical stability and fixation of the heating elements via the clamping pressure is effected, which is generated by the spring element. With prefabricated units can thus shorten the production process in a simple manner.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lack um einen elektrisch nicht-leitenden Lack. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit der Heizvorrichtung erhöht, da freiliegende Metalloberflächen vermieden werden. Dabei wird gleichzeitig eine Korrosion der Oberfläche des Kontaktsblechs verhindert. Zu diesem Zweck wird insbesondere ein Silikonlack verwendet. Ein solcher Silikonlack ist nicht nur elektrisch nicht-leitend, sondem außerdem in der Lage, die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des PTC-Heizelementes und des Kontaktblechs, das vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist, auszugleichen. Es ist daher besonders vorteilhaft einen elastischen Lack zu verwenden.Preferably, the paint is an electrically non-conductive paint. In this way, the reliability of the heater is increased because exposed metal surfaces are avoided. At the same time corrosion of the surface of the contact plate is prevented. For this purpose, in particular a silicone varnish used. Not only is such a silicone varnish electrically non-conductive, but it is also capable of compensating for the different expansion coefficients of the PTC heating element and the contact sheet, which is preferably made of aluminum. It is therefore particularly advantageous to use an elastic paint.

Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausführungsform wird ein hochviskoser Lack eingesetzt. Der Lack besitzt eine Viskosität, die niedriger als 900 mPa.s ist. Ein solcher Lack lässt sich daher besonders einfach verarbeiten, beispielsweise ist ein einfacher Lackauftrag durch eine Pinsel- oder Abstreifbeschichtung, insbesondere auch durch eine Tropf beschichtung über handelsübliche Dosiervorrichtungen, möglich. Auf diese Weise kann die Herstellung vorfabrizierter Baueinheiten besonders vereinfacht werden.According to a further advantageous embodiment, a highly viscous lacquer is used. The paint has a viscosity lower than 900 mPa.s. Such a coating can therefore be processed particularly easily, for example, a simple coating application by a brush or stripping coating, in particular by a drip coating on commercially available metering devices possible. In this way, the production of prefabricated units can be particularly simplified.

Eine weitere Vereinfachung der Herstellung kann dadurch erreicht werden, dass die vorfabrizierten Baueinheiten aus einem Radiatorelement, einem an diesem befestigten Kontaktblech und dem auf diesem über dem Lack befestigten PTG-Heizelemente bestehen. Mit einer solchen größeren vorfabrizierten Baueinheit lässt sich die Herstellung weiter vereinfachen und beschleunigen.A further simplification of the production can be achieved in that the prefabricated units consist of a radiator element, a contact plate fastened thereto and the PTG heating elements fastened on the latter above the lacquer. With such a larger prefabricated unit, the production can be further simplified and accelerated.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Kontaktblech, an dem das PTC-Heizelement über den Lack befestigt ist, aus Aluminium hergestellt. Mit diesem Material lässt sich ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem PTC-Heizelement und dem Radiatorelement erreichen.According to a preferred embodiment, the contact plate, on which the PTC heating element is attached via the paint, made of aluminum. With this material, a particularly good heat transfer between the PTC heating element and the radiator element can be achieved.

Vorzugsweise sind die länglichen Stirnseiten mechanisch besonders stabil ausgebildet und können daher besonders hohe Kräfte aufnehmen. Zu diesem Zweck sind in Öffnungen der länglichen Stirnseiten für die durchströmende Luft Querverstrebungen vorgesehen, die die von dem Federelement erzeugten Klemmkräfte aufnehmen. Auf diese Weise sind hohe Klemmkräfte bei geringer Bauhöhe und sehr viel leichteren Materialen wie Kunststoff möglich. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau können elektrische Heizvorrichtungen vielfältiger eingesetzt werden, insbesondere auch bei nur geringer zur Verfügung stehender Bauhöhe.Preferably, the elongated end faces are mechanically very stable and therefore can absorb very high forces. For this purpose, transverse struts are provided in openings of the elongated end faces for the air flowing through, which receive the clamping forces generated by the spring element. In this way, high clamping forces at low height and much lighter materials such as plastic are possible. With the structure according to the invention, electrical heating devices can be used more diversely, in particular even with only a small available structural height.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zusätzlich zu den Querverstrebungen in den Öffnungen der Gehäuseseiten Längsverstrebungen vorgesehen, so dass die Verstrebungen eine Gitterstruktur bilden. Dadurch können die Verstrebungen selbst besonders dünn gehalten werden, so dass sie den Luftdurchsatz nur unwesentlich behindern und dennoch ein Durchbiegen des Gehäuses wirksam verhindern. Ein Gehäuse für eine elektrische Heizvorrichtung ist damit in einfacher Weise aus einem leichten und zudem leicht verarbeitbaren Material wie Kunststoff herstellbar.According to an advantageous embodiment of the invention, in addition to the cross struts in the openings of the housing sides longitudinal struts are provided so that the struts form a lattice structure. As a result, the struts themselves can be kept particularly thin, so that they impede the air flow only insignificantly and yet prevent bending of the housing effectively. A housing for an electric heater is thus produced in a simple manner from a lightweight and also easily processable material such as plastic.

Damit durch die Gitterstreben der Luftdurchsatz der zu erwärmenden Luft nicht behindert wird, werden insbesondere die Längsverstrebungen so angeordnet, dass sie sich im Bereich der PTC-Heizelemente befinden. Dadurch sind die Längsverstrebungen so platziert, dass sie Abschnitten zusammenfallen, an denen kein Luftdurchsatz stattfindet.So that the air flow of the air to be heated is not hindered by the lattice struts, in particular the longitudinal struts are arranged so that they are in the range of PTC heating elements. As a result, the longitudinal braces are placed so that they coincide sections where there is no air flow.

Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt. Ein wesentlicher Vorteil eines Kunststoffgehäuses liegt in seinem geringen Gewicht, seiner flexiblen Formbarkeit und seinen niedrigen Herstellungskosten. Mit diesem Herstellungsmaterial können die Kosten einer Heizvorrichtung besonders niedrig gehalten werden.Preferably, the housing is made of plastic. An important advantage of a plastic housing is its low weight, its flexible formability and its low production costs. With this material, the cost of a heater can be kept very low.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besitzt das Gehäuse eine seitliche Öffnung zum Einschieben des Federelementes nach dem Zusammenbau der Heizvorrichtung. Dadurch ist die Fertigung einer solchen Heizvorrichtung sehr viel einfacher, da keine speziellen Vorrichtungen zur Überwindung der Federkräfte beim Zusammenbau erforderlich sind. Die Feder wird erst dann in das Gehäuse eingeschoben, wenn das zusammengesetzte Gehäuse in der Lage ist, die von der Feder erzeugten Kräfte beim Zusammenpressen des geschichteten Aufbaus aufzunehmen. Vorzugsweise wird die Feder in einer Nut geführt. Durch das nachträgliche Einsetzen der Feder in das Gehäuse, ohne dass das Gehäuse selbst dazu geöffnet werden muß, lassen sich sehr viel leichtere Gehäusematerialen als herkömmlich verwenden, vorzugsweise Kunststoff.According to an advantageous embodiment of the invention, the housing has a lateral opening for insertion of the spring element after assembly of the heater. As a result, the manufacture of such a heater is much easier, since no special devices for overcoming the spring forces during assembly are required. The spring is inserted into the housing only when the composite housing is able to absorb the forces generated by the spring when compressing the layered structure. Preferably, the spring is guided in a groove. By the subsequent insertion of the spring into the housing, without the housing itself must be opened to it, can be much lighter housing materials than conventional use, preferably plastic.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Gehäuse aus zwei Halbschalen zusammengesetzt. Dadurch ist ein besonders einfacher Zusammenbau der Heizvorrichtung möglich. Dazu sind die Halbschalen zusammensteckbar ausgebildet. Durch die Verwendung von Rastzapfen oder Rastnasen, die beim Zusammenstecken der Halbschalen des Gehäuses ein Verrasten beider Halbschalen bewirken, ist ein besonders schneller Zusammenbau möglich.According to an advantageous embodiment, the housing is composed of two half-shells. As a result, a particularly simple assembly of the heater is possible. For this purpose, the half shells are designed to be plugged together. By the Use of locking pins or locking lugs, which cause a mating latching of the half shells when mating the half shells of the housing, a particularly fast assembly is possible.

Beide Halbschalen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie das Gehäuse in etwa mittig zwischen den sich gegenüberliegenden, offen ausgebildeten Gehäuseseiten trennen. Dadurch ist das Gehäuse an den offen ausgebildeten Seiten besonders stabil und nur in der Mitte, d.h. an der Trennlinie beider Halbschalen, kann das Gehäuse keine oder nur geringe Klemmkräfte aufnehmen.Both half shells are preferably designed so that they separate the housing approximately centrally between the opposite, open housing sides. As a result, the housing is particularly stable on the open sides and only in the middle, i. At the dividing line of both half-shells, the housing can absorb little or no clamping forces.

In einer besonderen Ausführungsform sind die beiden Halbschalen an ihren Trennlinien mit zusätzlichen Vorsprüngen und Vertiefungen versehen, die beim Zusammenstecken ineinander greifen und die Halbschalen miteinander verschränken. Das Gehäuse kann so auch im mittleren Bereich, an den Trennlinien beider Halbschalen, höhere Kräfte aufnehmen. Die Vorsprünge und Vertiefungen verschränken beide Halbschalen miteinander und bewirken dadurch eine Erhöhung der mechanischen Stabilität der Seitenflächen. Mit einer solchen Konstruktion können hohe Klemmkräfte auch bei Gehäusematerialien mit einer grundsätzlich geringeren Stabilität eingesetzt werden.In a particular embodiment, the two half shells are provided at their parting lines with additional projections and depressions which engage in mating together and interlock the half shells. The housing can thus absorb higher forces in the middle area, at the dividing lines of both half-shells. The projections and depressions entangle both half shells together and thereby cause an increase in the mechanical stability of the side surfaces. With such a construction, high clamping forces can be used even with housing materials with a fundamentally lower stability.

Das Federelement ist so ausgebildet, dass es die Klemmkräfte im Wesentlichen auf die verstärkt ausgebildeten Gehäuseseiten überträgt.The spring element is designed such that it transmits the clamping forces substantially to the reinforced housing sides.

Das Federelement besteht vorzugsweise aus einem Blechteil mit schräg herausragenden Federsegmenten. Vorzugsweise ist das Federelement mit den Federsegmenten einstückig ausgebildet. Dadurch kann die Feder erstmals als Endlosteil hergestellt werden und in einfacher Weise von einer Rolle der Fertigung zugeführt werden. Herkömmlich muss dagegen jede Feder separat gefertigt und für unterschiedliche Längen individuell hergestellt werden. Das Federelement der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist dagegen in einfacher Weise von Rolle auf jede beliebige Länge zuschneidbar, so dass aufwändige individuelle Herstellungsprozesse für die Feder und Anpassungen des Herstellungsverfahrens bei Änderungen am Aufbau des Heizelementes vermieden werden.The spring element preferably consists of a sheet metal part with obliquely projecting spring segments. Preferably, the spring element is formed integrally with the spring segments. As a result, the spring can be produced for the first time as an endless part and fed in a simple manner from a roll to the production. Conventionally, however, each spring must be made separately and manufactured individually for different lengths. By contrast, the spring element of the heating device according to the invention can be easily cut to size from a roll to any desired length, so that costly individual production processes for the spring and adaptations of the production process are avoided in the event of changes to the structure of the heating element.

Aufgrund der Trennung von Gehäuse und Feder kann die Dicke der Federn von herkömmlich ca. 0,8 mm gemäß dem neuen Bauprinzip auf eine Dicke von in etwa 0,3 mm reduziert werden. Dadurch ist die Feder mit geringem Aufwand herstellbar, ohne dass die Effizienz der Heizvorrichtung vermindert ist.Due to the separation of housing and spring, the thickness of the springs can be reduced from conventionally about 0.8 mm according to the new design principle to a thickness of about 0.3 mm. As a result, the spring can be produced with little effort, without the efficiency of the heater is reduced.

Um einen hohen Wirkungsgrad der elektrischen Heizvorrichtung zu erreichen, ist für jede Position eines PTC-Heizelementes ein Federsegment vorgesehen, so dass durch eine individuelle Klemmung jedes PTC-Heizelementes die Effizienz verbessert wird.In order to achieve a high efficiency of the electric heater, a spring segment is provided for each position of a PTC heating element, so that by an individual clamping of each PTC heating element, the efficiency is improved.

Ein besonders hoher Wirkungsgrad ist durch eine Erhöhung der Klemmkräfte erzielbar, wenn im Bereich eines PTC-Heizelementes eine Mehrzahl von Federsegmenten vorgesehen ist, vorzugsweise zwei oder drei einzelne Federsegmente. Dadurch wird jedes PTC-Heizelement auf seiner gesamten Länge geklemmt gehalten.A particularly high efficiency can be achieved by increasing the clamping forces when a plurality of spring segments is provided in the region of a PTC heating element, preferably two or three individual spring segments. This keeps each PTC heater clamped along its entire length.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform bestehen die Federn aus einem Blech, aus dem in Querrichtung schräg einzelne Federsegmente herausragen, die die Feder mechanisch so verstärken, dass eine Durchbiegung um die Längsachse der Feder nicht möglich ist. Dazu reichen die Federsegmente jeweils bis in den Randbereich der Feder, so dass sich die Feder an dem stabilen äußeren Gehäuserand abstützen kann. Das Gehäuse muss dadurch nur an seinen Rändern Kräfte aufnehmen und kann in der Mitte weniger stabil ausgebildet sein. Auf diese Weise lässt sich ein besonders leichtes und einfach zu verarbeitendes Gehäusematerial verwenden.According to a further preferred embodiment, the springs consist of a metal sheet, from which obliquely individual spring segments protrude in the transverse direction, which reinforce the spring mechanically so that a deflection about the longitudinal axis of the spring is not possible. For this purpose, the spring segments each extend into the edge region of the spring, so that the spring can be supported on the stable outer edge of the housing. The housing must therefore absorb forces only at its edges and may be made less stable in the middle. In this way, a particularly lightweight and easy to use housing material can be used.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung der elektrischen Heizvorrichtung ist zwischen den Längsverstrebungen und dem geschichteten Aufbau eine Dichtung vorgesehen. Eine solche Dichtung, insbesondere als Silikondichtung, ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und dichtet die gesamte Gitterstruktur ab.According to a particular refinement of the electrical heating device, a seal is provided between the longitudinal struts and the layered structure. Such a seal, in particular as a silicone seal, is preferably formed in one piece and seals the entire grid structure.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen im Einzelnen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung des Aufbringens einer Lackschicht auf einem Kontaktblech,
Fig. 2
eine schematische Darstellung des Aufsetzen eines PTC-Heizelementes auf die Lackschicht des Kontaktblechs,
Fig. 3
eine schematische Darstellung einer vorfabrizierten Baueinheit aus einem auf einem Kontaktblech fixierten PTC-Heizelement,
Fig. 4
eine alternative Ausführungsform einer vorfabrizierten Baueinheit, die in Ergänzung zu den Elementen der Fig. 3 ein Radiatorelement umfasst,
Fig. 5
eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mit einer in diese eingesetzte, vorfabrizierte Baueinheit gemäß Fig. 4,
Fig. 6
eine schematische Ansicht eines inneren Aufbaus einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
Fig. 7a
ein schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Baueinheit aus einem Radiatorelement, einem über eine Lackschicht versiegelten Kontaktblech und ein auf dem Kontaktblech angeordneten PTC-Heizelement,
Fig. 7b
eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit gemäß Fig. 7a,
Fig. 8
eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit einem Kunststoffgehäuse und in diesem in mehreren Schichten angeordneten PTC-Heizelementen, Kontaktblechen und Radiatorelementen,
Fig. 9
eine aufgeschnittene, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung gemäß Fig. 8, wobei jedoch nur eine Halbschale des Gehäuses dargestellt ist,
Fig. 10
eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Heizvorrichtung gemäß Fig. 9 mit den in einer Halbschale angeordneten Radiatorelementen, Kontaktblechen und PTC-Heizelementen,
Fig. 11
eine Ansicht eines geschichteten Aufbaus aus Radiatorelementen, Kontaktblechen und PTC-Heizelementen, wie er im Gehäuse einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung angeordnet ist,
Fig. 12
eine perspektivische Ansicht einer Halbschale des Gehäuses der elektrischen Heizvorrichtung der Erfindung, die nur zum Teil bestückt ist,
Fig. 13
eine perspektivische Ansicht einer Halbschale des Gehäuses der elektrischen Heizvorrichtung gemäß Fig. 12, die vollständig bestückt ist,
Fig. 14
eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Gehäuses der elektrischen Heizvorrichtung,
Fig. 15
eine perspektivische Ansicht der elektrischen Heizvorrichtung gemäß Fig. 14, bei der das Federelement teilweise eingeschoben ist,
Fig. 16
eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Gehäuses der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
Fig. 17
eine weitere perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 16, bei der die Gehäuseseite, an der die Kontaktstifte vorgesehen sind, beispielhaft an eine spezielle Steckergeometrie angepasst ist,
Fig. 18
eine weitere Detailansicht der Ausführungsform des Gehäuses der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung nach Fig. 16,
Fig. 19
eine perspektivische Ansicht einer schematischen Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung während des Zusammenbaus,
Fig. 20
eine perspektivische Ansicht der zusammengesetzten Ausführungsform nach Fig. 19,
Fig. 21
eine Detailansicht der Innenseite einer Gehäusehalbschale einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 22
eine Schnittansicht durch die zusammengesetzten Halbschalen des Gehäuses der Ausführungsform nach Fig. 21,
Fig. 23
eine vergrößerte Ansicht eines Details der Gehäusedarstellung aus Fig. 22, bei dem die Einzelheiten des verschränkten Aufbaus der Gehäuseseiten für eine stärkere mechanische Belastbarkeit der Gehäuselängsseiten deutlich erkennbar ist,
Fig. 24
eine schematische Darstellungen einer Aufsicht auf das erfindungsgemäße Federelement,
Fig. 25
eine schematische Darstellungen einer Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Federelement,
Fig. 26
eine schematische Darstellungen einer perspektivischen Ansicht des erfindungsgemäßen Federelementes,
Fig. 27a
eine Ansicht eines Wellrippenelements mit einem an diesem befestigten Kontaktblech und
Fig. 27b
eine Ansicht einer weiteren Ausgestaltung des Federelementes.
In the following, the present invention will be explained with reference to preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. The drawings show in detail:
Fig. 1
a schematic representation of the application of a paint layer on a contact plate,
Fig. 2
a schematic representation of the placement of a PTC heating element on the lacquer layer of the contact sheet,
Fig. 3
2 a schematic representation of a prefabricated structural unit made of a PTC heating element fixed on a contact plate,
Fig. 4
an alternative embodiment of a prefabricated structural unit, which comprises a radiator element in addition to the elements of FIG. 3,
Fig. 5
1 is a schematic representation of a detail of a heating device according to the invention with a prefabricated structural unit according to FIG. 4 inserted therein;
Fig. 6
a schematic view of an internal structure of a heating device according to the invention,
Fig. 7a
FIG. 2 shows a schematic sectional view through an assembly according to the invention comprising a radiator element, a contact plate sealed via a lacquer layer and a PTC heating element arranged on the contact plate, FIG.
Fig. 7b
a perspective view of a structural unit according to FIG. 7a,
Fig. 8
FIG. 2 a schematic sectional view through a heating device according to the invention with a plastic housing and in this PTC heating elements, contact plates and radiator elements arranged in several layers, FIG.
Fig. 9
8 is a cutaway, perspective view of an electric heater according to the invention, but only a half shell of the housing is shown,
Fig. 10
9 shows a plan view of the heating device according to the invention according to FIG. 9 with the radiator elements, contact plates and PTC heating elements arranged in a half shell, FIG.
Fig. 11
a view of a layered structure of radiator elements, contact plates and PTC heating elements, as it is arranged in the housing of an electric heating device according to the invention,
Fig. 12
a perspective view of a half-shell of the housing of the electric heater of the invention, which is only partially equipped,
Fig. 13
a perspective view of a half-shell of the housing of the electric heater of FIG. 12, which is fully populated,
Fig. 14
a perspective view of the assembled housing of the electric heater,
Fig. 15
a perspective view of the electric heater of FIG. 14, in which the spring element is partially inserted,
Fig. 16
a perspective view of another embodiment of the housing of the heating device according to the invention,
Fig. 17
16 is a further perspective view of the embodiment according to FIG. 16, in which the housing side on which the contact pins are provided is adapted, for example, to a specific plug geometry,
Fig. 18
a further detail view of the embodiment of the housing of the heating device according to the invention of FIG. 16,
Fig. 19
a perspective view of a schematic representation of another embodiment of the heating device according to the invention during assembly,
Fig. 20
a perspective view of the assembled embodiment of FIG. 19,
Fig. 21
a detailed view of the inside of a housing half shell of a further embodiment of the invention,
Fig. 22
a sectional view through the composite half-shells of the housing of the embodiment of FIG. 21,
Fig. 23
an enlarged view of a detail of the housing illustration of FIG. 22, in which the details of the entangled structure of the housing sides for a stronger mechanical load capacity of the housing longitudinal sides is clearly visible,
Fig. 24
a schematic representations of a plan view of the spring element according to the invention,
Fig. 25
a schematic representation of a side view of the spring element according to the invention,
Fig. 26
a schematic representations of a perspective view of the spring element according to the invention,
Fig. 27a
a view of a corrugated fin element with a contact plate attached thereto and
Fig. 27b
a view of a further embodiment of the spring element.

Während bei herkömmlichen elektrischen Heizvorrichtungen die PTC-Heizelemente über Positionierungsmittel, wie beispielsweise einen Positionsrahmen zwischen Kontaktblechen positioniert werden, werden erfindungsgemäß elektrische Heizvorrichtungen so hergestellt, dass zumindest eines der Kontaktbleche mit einer Lackschicht versehen ist und auf dieser die PTC-Heizelemente vor der Montage in der elektrischen Heizvorrichtung positioniert werden. Diese Herstellungsschritte sind in den Figuren 1 bis 3 in anschaulicher Weise wiedergegeben.While in conventional electric heaters, the PTC heating elements are positioned by means of positioning, such as a positioning frame between contact plates, electrical heaters are produced according to the invention so that at least one of the contact plates is provided with a lacquer layer and on this the PTC heating elements prior to assembly in the electric heater can be positioned. These manufacturing steps are shown in FIGS. 1 to 3 in an illustrative manner.

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise die Seitenansicht eines Kontaktblechs 2, das mit einer Lackschicht 3 auf der dem PTC-Heizelement später zugewandten Seite versehen wird. Auf dieser Lackschicht 3 wird anschließend das PTC-Heizelement 4 aufgesetzt (Fig. 2). Das Kontaktblech 2 mit der Lackschicht 3 und dem darauf angeordneten PTC-Heizelement 4 bilden eine vorgefertigte Baueinheit 1, die in Fig. 3 schematisch dargestellt ist.Fig. 1 shows schematically the side view of a contact plate 2, which is provided with a coating layer 3 on the side facing the PTC heating element later. The PTC heating element 4 is then placed on this lacquer layer 3 (FIG. 2). The contact plate 2 with the lacquer layer 3 and the PTC heating element 4 arranged thereon form a prefabricated structural unit 1, which is shown schematically in FIG. 3.

Die Festigkeit der Fixierung von PTC-Heizelementen 4 über den Lack 3 auf dem Kontaktblech ist so ausgelegt, dass sie mechanischen Belastungen, die bis und bei der Herstellung einer elektrischen Heizvorrichtung auftreten, in ausreichender Weise standhält. Stärkere mechanische Belastungen hält diese Fixierung nicht stand. Über eine solche Lackschicht 3, auf die die PTC-Heizelemente 4 aufgesetzt sind, kann die Herstellung elektrischer Heizvorrichtungen deutlich vereinfacht werden. Insbesondere kann über die solchermaßen vorfabrizierten Baueinheiten 1 die Anzahl der zu montierenden Teile verringert werden. Außerdem wird die Montage vereinfacht, da keine mühsame Positionierung der einzelnen Elemente in einem Gehäuse erforderlich ist. Zudem sind keine Positionierungsmittel erforderlich, da die PTC-Heizelemente beim Einsetzen an bestimmten Position gehalten werden.The strength of the fixation of PTC heating elements 4 via the varnish 3 on the contact sheet is designed so that it sufficiently withstands mechanical stresses which occur up to and during the production of an electrical heating device. Stronger mechanical stress does not withstand this fixation. About such a coating layer 3, on which the PTC heating elements 4 are placed, the production of electrical heating devices can be significantly simplified. In particular, the number of parts to be assembled can be reduced by way of the prefabricated structural units 1 produced in this way become. In addition, the assembly is simplified because no tedious positioning of the individual elements in a housing is required. In addition, no positioning means are required because the PTC heating elements are held in position during insertion.

Ein besonderer Vorteil, der durch den Lack erreicht wird, ist ein verbesserter Feuchtigkeitsschutz. Die beim Zusammenbau der Heizvorrichtung erzielbare zusätzliche Versiegelung der Verbindung PTC-Heizelement 4 und Kontaktblech 2 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben.A particular advantage achieved by the paint is improved moisture protection. The achievable during assembly of the heater additional sealing of the connection PTC heating element 4 and contact plate 2 will be described below with reference to FIG. 5.

Eine Variante einer vorfabrizierten Baueinheit ist in Fig. 4 wiedergegeben. An dem Kontaktblech 2 ist zusätzlich ein Radiatorelement 5 befestigt. Diese vorfabrizierte Baueinheit, bei der auf dem Kontaktblech 2 ein PTC-Heizelement 4 gemäß dem in den Figuren 1 bis 3 illustrierten Herstellungsvorgang befestigt ist, ermöglicht eine weitere Reduzierung der bei der Fabrikation einer elektrischen Heizvorrichtung erforderlichen Montageschritte, da ein separates Einsetzen der Radiatorelemente 5 entfällt.A variant of a prefabricated unit is shown in Fig. 4. On the contact plate 2, a radiator element 5 is additionally attached. This prefabricated structural unit, in which a PTC heating element 4 according to the manufacturing process illustrated in FIGS. 1 to 3 is fastened on the contact plate 2, allows a further reduction of the assembly steps required in the manufacture of an electrical heating device, since a separate insertion of the radiator elements 5 is dispensed with ,

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können auch weitere Elemente der Heizvorrichtung anschließend an das Radiatorelement 5 in das vorfabrizierte Bauelement integriert werden. Mit jedem zusätzlichen Element der vorfabrizierten Baueinheit nimmt die Anzahl der bei der Fabrikation der Heizvorrichtung erforderlichen Herstellungsschritte ab.According to a further embodiment, further elements of the heating device can subsequently be integrated into the prefabricated component to the radiator element 5. With each additional element of the prefabricated assembly, the number of manufacturing steps required in the fabrication of the heater decreases.

Beim Einbau der erfindungsgemäß vorfabrizierten Baueinheit 1 (gemäß Fig. 4) in ein Gehäuse der Heizvorrichtung werden die einzelnen Elemente der Heizvorrichtung nach Einsetzen eines Federelementes (in den Figuren 1 bis 8 nicht dargestellt) über eine Klemmpressung unter einer Vorspannung gehalten. Ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung, der die Klemmpressung und ihre Wirkung darstellt, ist in Fig. 5 gezeigt.When installing the prefabricated structural unit 1 according to the invention (as shown in FIG. 4) into a housing of the heating device, the individual elements of the heating device are held in place after insertion of a spring element (not shown in FIGS. 1 to 8) via a clamping pressure. A section of an electrical heating device according to the invention, which illustrates the clamping pressure and its effect, is shown in FIG.

Fig. 5 zeigt zusätzlich zu der vorfabrizierten Baueinheit 1 aus Fig. 4 aus Radiatorelement 5, Kontaktblech 2, Lackschicht 3 und PTC-Heizelement 4 ein an das PTC-Heizelement 4 anschließendes Kontaktblech 10 und ein dieses angrenzendes weiteres Radiatorelement 11. Der durch die Klemmpressung bewirkte Anpressdruck ist durch schwarzen Pfeile in Fig. 5 symbolisiert. Der Anpressdruck bewirkt, dass der zwischen dem PTC-Heizelement 4 und dem Kontaktblech 2 befindliche Lack 3 an den Seiten des Zwischenraums 13 zwischen dem PTC-Heizelement 4 und dem Kontaktblech 2 herausgepresst wird. Der aus dem Zwischenraum 13 herausgepresste Lack bildet an den äußeren Rändern des Zwischenraums 13 Lackwülste 12, die den Zwischenraum 13 gegen eindringende Feuchtigkeit abdichten.5 shows, in addition to the prefabricated structural unit 1 from FIG. 4, radiator element 5, contact plate 2, lacquer layer 3 and PTC heating element 4, a contact plate 10 adjoining the PTC heating element 4 and a further adjacent thereto Radiator element 11. The contact pressure caused by the clamping pressure is symbolized by black arrows in FIG. The contact pressure causes the paint 3 located between the PTC heating element 4 and the contact sheet 2 to be pressed out on the sides of the interspace 13 between the PTC heating element 4 and the contact sheet 2. The extruded from the gap 13 paint forms at the outer edges of the gap 13 Lackwülste 12, which seal the gap 13 against moisture penetration.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist über die Beschichtung des Kontaktblechs mit einer Lackschicht und die dadurch bewirkte Versiegelung der Kontaktstelle PTC-Heizelement und Kontaktblech in effizienter Weise gegen Feuchtigkeitsschäden, insbesondere Korrosion, und einen damit einhergehenden Leistungsverlust geschützt. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist damit besonders für extreme Einsatzbedingungen geeignet, bei denen die Gefahr besonders groß ist, dass die Heizvorrichtung mit Feuch- ... tigkeit in Kontakt kommt.The heating device according to the invention is protected over the coating of the contact sheet with a lacquer layer and the sealing of the contact point PTC heating element and contact sheet caused thereby in an efficient manner against moisture damage, in particular corrosion, and a concomitant loss of performance. The heating device according to the invention is thus particularly suitable for extreme operating conditions, in which the risk is particularly great that the heater comes into contact with moisture ... activity.

Vorzugsweise wird für den Lack 3 ein elektrisch nicht-leitender Lack verwendet. Durch die während des Herstellungsvorgangs erfolgende Pressung der Bestandteile der Heizvorrichtung wird der Lack aus dem Zwischenraum 13 herausgepresst und verwirklicht so einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Kontaktblech 2 und dem PTC-Heizelement 4.Preferably, an electrically non-conductive paint is used for the paint 3. By taking place during the manufacturing process pressing the components of the heater, the paint is pressed out of the gap 13 and thus realizes an electrically conductive contact between the contact plate 2 and the PTC heating element 4th

Die Dicke des Lackauftrags liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 20 µl/cm2, besonders vorzugsweise im Bereich von 14 µl/cm2.The thickness of the coating application is preferably in the range between 10 and 20 μl / cm 2 , particularly preferably in the range of 14 μl / cm 2 .

Der Lack 3 ist in einfacher Weise durch eine Pinsel-, Abstreif- oder Tropfbeschichtung auftragbar. Dies Beschichtung wird durch eine besonders hohe Viskosität ermöglicht, die vorzugsweise im Bereich von 900 mPa.s bis 750 mPa.s liegt. Besonders vorzugsweise weist der Lack eine Viskosität um etwa 850 mPa.s. Der Lack bildet einen dauerhaften Überzug als Schutz gegen Feuchtigkeit und atmosphärische Schmutzstoffe.The paint 3 can be applied in a simple manner by a brush, stripping or drip coating. This coating is made possible by a particularly high viscosity, which is preferably in the range of 900 mPa.s to 750 mPa.s. Particularly preferably, the paint has a viscosity of about 850 mPa.s. The paint forms a durable coating to protect against moisture and atmospheric contaminants.

Beim Auftragen des Lacks über eine Tropfbeschichtung wird dieser tröpfchenweise über eine handelsübliche Dosiervorrichtung aufgetragen. Als Dosiervorrichtung dient vorzugsweise eine Dosiemadel.When applying the paint over a drip coating this is applied dropwise via a commercially available metering device. The metering device is preferably a Dosiemadel.

Zu diesem Zweck ist ein hochviskoser Lack zu verwenden. Dabei wird zur Erhöhung der Umweltverträglichkeit ein Lack eingesetzt, der nur einen niedrigen Anteil an Lösungsmitteln aufweist.For this purpose, a high-viscosity paint is to be used. In this case, a paint is used to increase the environmental impact, which has only a low proportion of solvents.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktblech 2 aus Aluminium hergestellt. Aluminium ermöglicht einen besonders guten Werbeübergang zwischen dem PTC-Heizelement 4 und dem Radiatorelement 5.According to a preferred embodiment, the contact plate 2 is made of aluminum. Aluminum enables a particularly good advertising transition between the PTC heating element 4 and the radiator element 5.

Vorzugsweise ist das Kontaktblech 10, das das PTC-Heizelement 4 an der dem Kontaktblech 2 gegenüberliegenden Seite kontaktiert, aus Messing, vorzugsweise verzinntem Messing hergestellt.Preferably, the contact plate 10, which contacts the PTC heating element 4 on the opposite side of the contact plate 2, made of brass, preferably tin-plated brass.

Fig. 6 zeigt in schematischer Weise eine bevorzugte Ausführungsform für die geklemmt gehaltenen Komponenten der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Der Aufbau umfasst zwei vorfabrizierte Baueinheiten 1 mit jeweils wenigstens einem PTC-Heizelement 4, einem Kontaktblech 2 und einem Radiatorelement 5. Außerdem umfasst der Aufbau weitere Kontaktbleche 20, 21, die an den gegenüberliegenden Seiten der PTC-Heizelemente 4 anliegen, und ein abschließendes Radiatorelement 22. Die beiden Kontaktbleche 20 und 21 liegen dabei auf unterschiedlichem Potential. Außerdem ist das in Fig. 6 gezeigte untere Radiatorelement 5 an eine Stromversorgung mit plus Potenzial angeschlossen.Fig. 6 shows schematically a preferred embodiment for the clamped held components of the heating device according to the invention. The structure comprises two prefabricated units 1, each having at least one PTC heating element 4, a contact plate 2 and a radiator element 5. In addition, the structure comprises further contact plates 20, 21, which abut the opposite sides of the PTC heating elements 4, and a final radiator element 22. The two contact plates 20 and 21 are at different potential. In addition, the lower radiator element 5 shown in Fig. 6 is connected to a plus potential power supply.

Insgesamt umfasst der in Fig. 6 gezeigte innere Aufbau einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizelementes nur fünf zu montierende Bestandteile, nämlich zwei vorgefertigte Baueinheiten 1, zwei Kontaktbleche 20, 21 und ein zusätzliches Radiatorelement 22. Ein solcher geschichteter Aufbau ist somit besonders einfach und schnell herstellbar.Overall, the internal structure of an advantageous embodiment of the heating element according to the invention shown in Fig. 6 comprises only five components to be mounted, namely two prefabricated units 1, two contact plates 20, 21 and an additional radiator element 22. Such a layered structure is thus particularly simple and quick to produce ,

In den Figuren 7a und 7b ist eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht einer vormontierten Baueinheit 30 schematisch dargestellt. Die Baueinheit 30 besteht aus einem Radiatorelement 35, das mit einer Kontaktplatte 32 verbunden ist. Auf der Kontaktplatte 32 ist eine Lackschicht 33 aufgebracht, über die die PTC-Heizelemente 31 auf der Kontaktplatte 32 fixiert sind.A perspective view and a sectional view of a preassembled unit 30 are shown schematically in FIGS. 7a and 7b. The assembly 30 consists of a radiator element 35 which is connected to a contact plate 32. On the contact plate 32, a paint layer 33 is applied, via which the PTC heating elements 31 are fixed on the contact plate 32.

In Fig. 7a ist eine Schnittansicht der Baueinheit 30 gezeigt, die in einer Heizvorrichtung unter einer Klemmspannung montiert ist. Durch den Klemmdruck ist der zwischen dem PTC-Heizelement 31 und der Kontaktplatte 32 befindliche Lack 33 seitlich aus dem Zwischenraum herausgedrückt, so dass er den Zwischenraum über Wülste 34, den sogenannten Klebemeniskus, gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutzstoffen abdichtet bzw. versiegelt ist.In Fig. 7a is a sectional view of the assembly 30 is shown, which is mounted in a heater under a clamping voltage. As a result of the clamping pressure, the varnish 33 located between the PTC heating element 31 and the contact plate 32 is pressed laterally out of the intermediate space, so that it seals or seals the interspace via beads 34, the so-called adhesive meniscus, against the ingress of moisture and contaminants.

Im Gegensatz zu herkömmlichen elektrischen Heizvorrichtungen für den Einsatz in Kraftfahrzeugen ist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung aus zwei KunststoffHalbschalen aufgebaut. Bei der Fertigung lässt sich zunächst in einfacher Weise eine Gehäusehälfte bestücken und anschließend wird das Gehäuse durch Aufsetzen der zweiten Gehäusehälfte vervollständigt. Die Montage der elektrischen Heizvorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 12 bis 15 beschrieben.In contrast to conventional electric heating devices for use in motor vehicles, the heating device according to the invention is constructed from two plastic half-shells. In production, a housing half can first be fitted in a simple manner and then the housing is completed by placing the second housing half. The assembly of the electric heater will be described below with reference to FIGS. 12 to 15.

In den Figuren 8 bis 10 sind verschiedene Ansichten einer aus mehreren Schichten aufgebauten elektrischen Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Schnittansicht durch die elektrische Heizvorrichtung ist in Fig. 8 wiedergegeben, während Fig. 9 eine perspektivische Ansicht und Fig. 10 eine Aufsicht auf die in einer Halbschale des Gehäuses angeordneten Komponenten der Heizvorrichtung zeigen. Das Gehäuse besteht aus zwei ineinander greifenden Halbschalen 40a und 40b. In diesen Halbschalen sind die erfindungsgemäßen Baueinheiten aus einem Radiatorelement 44, eine mit diesem verbundenen Kontaktplatte 42 und auf der Kontaktplatte fixierten Heizelemente 41 angeordnet. Die Baueinheiten sind jeweils durch Abstandshalter 43 getrennt in eine der Halbschalen 40a, 40b einsetzbar.FIGS. 8 to 10 show various views of a multilayer electric heating device according to an embodiment of the present invention. A sectional view through the electric heater is shown in Fig. 8, while Fig. 9 is a perspective view and Fig. 10 is a plan view of the arranged in a half-shell of the housing components of the heater. The housing consists of two interlocking half-shells 40a and 40b. In these half-shells, the structural units according to the invention are arranged from a radiator element 44, a contact plate 42 connected thereto and heating elements 41 fixed on the contact plate. The units are each separated by spacers 43 in one of the half-shells 40a, 40b used.

In jeder Gehäusehalbschale 40a, 40b sind zur Verstärkung der schmalen Gehäuselängsseiten Verstärkungselemente vorgesehen. Insbesondere greifen beim Zusammenstecken beider Gehäusehälften 40a, 40b vorzugsweise Einrastlaschen 46, 47 ineinander. Auf diese Weise werden die schmalen Gehäuselängsseiten mechanisch verstärkt und können daher höhere Klemmkräfte aufnehmen. Einzelheiten und Alternativen für eine mechanisch verstärkte Ausbildung der schmalen Gehäuselängsseiten werden unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren erläutert.In each housing half-shell 40a, 40b reinforcing elements are provided for reinforcing the narrow housing longitudinal sides. In particular, latching tabs 46, 47 engage with one another when the two housing halves 40a, 40b are plugged together. In this way, the narrow housing longitudinal sides are mechanically reinforced and therefore can absorb higher clamping forces. Details and alternatives for a mechanically reinforced design of the narrow housing longitudinal sides are explained with reference to the following figures.

Der Klemmdruck wird über ein Federelement 49 erzeugt, das den geschichteten Aufbau aus PTC-Elementen 41, Kontaktplatten 42 und Radiatorelementen 44 zusammenpresst, so dass der elektrische und thermische Übergang zwischen den Kontaktplatten 42 und den PTC-Heizelementen 41 verbessert wird. Dadurch kann die Effizienz der Heizvorrichtung gesteigert werden.The clamping pressure is generated via a spring element 49, which compresses the layered structure of PTC elements 41, contact plates 42 and radiator elements 44, so that the electrical and thermal transition between the contact plates 42 and the PTC heating elements 41 is improved. This can increase the efficiency of the heater.

Die PTC-Heizelemente 41 sind auf ersten Kontaktblechen 42 über einen Lack vorpositioniert. Auf den gegenüberliegenden Seiten der PTC-Heizelemente 41 ist bei der Montage ein weiteres Kontaktblech vorgesehen. Eines der beiden ein PTC-Heizelement kontaktierenden Kontaktbleche wird, wie in Fig. 10 gezeigt, zur elektrischen Stromzuführung aus dem Gehäuse 40 herausgeführt. Über die Kontaktlaschen 50 der herausgeführten Kontaktbleche wird der elektrischen Heizvorrichtung im Betrieb Strom zugeführt. Für eine einfachere Montage und sichere Positionierung der aus dem Gehäuse herausragenden Kontaktlaschen 50 werden diese jeweils über Positionierungshilfen 49 an den Gehäuseseiten gehalten.The PTC heating elements 41 are prepositioned on first contact plates 42 via a lacquer. On the opposite sides of the PTC heating elements 41, a further contact plate is provided during assembly. One of the two contacting a PTC heating element contact plates, as shown in Fig. 10, led out to the electrical power supply from the housing 40. Through the contact tabs 50 of the led out contact plates of the electric heater during operation power is supplied. For easier installation and secure positioning of the projecting out of the housing contact plates 50, these are held in each case via positioning aids 49 on the sides of the housing.

Der geschichtete Aufbau aus einer Mehrzahl von Baueinheiten, der in das Gehäuse 40 eingesetzt wird, ist in Fig. 11 gezeigt.The layered structure of a plurality of assemblies inserted into the housing 40 is shown in FIG.

Fig. 12 bis Fig. 15 zeigen aufeinander folgende Stufen des Zusammenbaus der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, die den Aufbau der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung verdeutlichen. Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Halbschale 62a der Halbschalen 62a, 62b des Gehäuses. In die Halbschale 62a sind ein Kontaktblech 66, eine Radiatorelement 64 und benachbart dazu PTC-Heizelemente 4 eingesetzt. Zur Erleichterung des Zusammenbaus sind jeweils Führungsschienen bzw. Positioniermittel für alle Bestandteile vorgesehen. Insbesondere wird die Position der Kontaktplatte 66 mit dem Kontaktstift 66a beim Einsetzen über die Führung 66b (bzw. 67b für die Kontaktplatte 67 in Fig. 13) definiert. Die Radiatorelemente 64 sind vorzugsweise in Form von Wellrippenelementen ausgebildet. Auf einer Seite ist das Wellrippenelement mit einer Kontaktplatte versehen. Für die Enden der Kontaktplatte des Wellrippenelementes 64 sind seitlich in der Innenseite des Gehäuses Führungen 64a vorgesehen. Diese Führungen dienen allein der Erleichterung der Montage. In einer alternativen Ausführungsform kann auf sie daher auch verzichtet werden.FIGS. 12 to 15 show successive stages of the assembly of the heating device according to the invention, which illustrate the structure of the heating device according to the invention. Fig. 12 shows a perspective view of a half-shell 62a of the half-shells 62a, 62b of the housing. In the half-shell 62a, a contact plate 66, a radiator element 64 and adjacent thereto PTC heating elements 4 are used. To make things easier of the assembly guide rails or positioning means are provided for all components. In particular, the position of the contact plate 66 is defined with the contact pin 66a when inserted via the guide 66b (or 67b for the contact plate 67 in Fig. 13). The radiator elements 64 are preferably designed in the form of corrugated rib elements. On one side, the corrugated fin element is provided with a contact plate. For the ends of the contact plate of the corrugated fin element 64 guides 64a are laterally provided in the inside of the housing. These guides are used only to facilitate assembly. In an alternative embodiment, they can therefore be dispensed with.

Wie in Fig. 13 gezeigt, sind oberhalb der PTC-Heizelemente 4 wiederum ein Radiatorelement 64 und eine Kontaktplatte 67 mit einem Steckkontakt 67a vorgesehen - entsprechend zu dem in Fig. 12 gezeigten Aufbau. Auf die so bestückte erste Halbschale 62a ist die zweite Gehäusehalbschale 62b aufsteckbar. Beide Gehäusehalbschalen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass ihre Trennlinie etwa in der Mitte zwischen den beiden länglichen Gehäusestirnseiten (die die Durchlassöffnungen aufweisen) verläuft.As shown in FIG. 13, a radiator element 64 and a contact plate 67 with a plug contact 67a are again provided above the PTC heating elements 4, corresponding to the construction shown in FIG. The second housing half-shell 62b can be plugged onto the first half-shell 62a so equipped. Both housing half-shells are preferably formed so that their parting line approximately in the middle between the two elongated housing end faces (having the passage openings) extends.

Das Zusammensetzen des Gehäuses kann besonders dadurch vereinfacht werden, dass beide Halbschalen 62a, 62b mit Rastzapfen 78 und entsprechenden Bohrungen 79 in der jeweils gegenüber liegenden Halbschale versehen sind. Beim Zusammenstecken verrasten beide Halbschalen, sobald die zweite Halbschale 62b vollständig auf die erste Halbschale 62a aufgesteckt ist.The assembly of the housing can be simplified in particular by the fact that both half-shells 62a, 62b are provided with latching pins 78 and corresponding bores 79 in the respectively opposite half-shell. When plugging together lock both half-shells as soon as the second half-shell 62b is completely attached to the first half-shell 62a.

Das zusammengesetzte Gehäuse der elektrischen Heizvorrichtung ist in Fig. 14 wieder gegeben. In Fig. 14 ist zu erkennen, dass jede der Gehäusehälften 62a, 62b an den länglichen Stirnseiten Öffnungen für die durchströmende Luft aufweist.The composite housing of the electric heater is shown in Fig. 14 again. In Fig. 14 it can be seen that each of the housing halves 62a, 62b has openings for the air flowing through at the elongated end faces.

Um die Effizienz der Wärmeerzeugung durch die PTC-Heizelemente zu erhöhen, werden diese in dem in Zusammenhang mit Fig. 12 und Fig. 13 beschriebenen geschichteten Aufbau innerhalb des Gehäuses geklemmt gehalten. Diese Klemmung wird von einem zusätzlichen Federelement 72 bewirkt. Vorzugsweise wird das Federelement wenigstens zwischen einer Gehäuseinnenseite und dem geschichteten Aufbau eingeschoben. Zusätzlich kann ein solches Federelement auch zwischen der gegenüberliegenden Gehäuseinnenseite und dem geschichteten Aufbau oder an einer Stelle innerhalb des geschichteten Aufbaus eingeschoben werden.In order to increase the efficiency of the heat generation by the PTC heating elements, they are kept clamped within the housing described in connection with FIG. 12 and FIG. 13 layered structure. This clamping is effected by an additional spring element 72. Preferably, the spring element is inserted at least between a housing inner side and the layered structure. In addition, such a spring element can also be inserted between the opposite housing inner side and the layered structure or at a location within the layered structure.

Damit das Gehäuse in der Lage ist, die Klemmkräfte ohne Verformung des Gehäuses aufzunehmen, sind die länglichen Gehäusestimseiten mechanisch verstärkt ausgebildet. Zwischen den mechanisch verstärkten Gehäusestimseiten, insbesondere im Bereich der Trennlinie, ist das Gehäuse nicht in der Lage, hohe Klemmkräfte aufnehmen.In order for the housing to be able to absorb the clamping forces without deformation of the housing, the elongated housing end sides are mechanically reinforced. Between the mechanically reinforced Gehäusestimseiten, especially in the region of the dividing line, the housing is not able to absorb high clamping forces.

Um besonders hohe Klemmkräfte aufnehmen zu können, sind innerhalb der seitlichen Öffnung für die zu erwärmende Luft Querverstrebungen 69 vorgesehen. Diese Querverstrebungen ermöglichen, dass das Gehäuse ausreichend hohe Klemmkräfte ohne eine Durchbiegung oder Verformung des Gehäuses aufnehmen kann. Die Halbschalen mit den Verstrebungen sind jeweils einstückig ausgebildet und vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.In order to accommodate very high clamping forces, transverse struts 69 are provided within the lateral opening for the air to be heated. These cross braces allow the housing to accommodate sufficiently high clamping forces without deflection or deformation of the housing. The half-shells with the struts are each formed in one piece and preferably made of plastic.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die Querverstrebungen 69 durch eine oder mehrere Längsstreben 70 ergänzt, so dass die Verstrebungen 69 und 70 die Form einer Gitterstruktur aufweisen. Eine solche Gitterstruktur ermöglicht, dass die Querverstrebungen 69 besonders dünn gehalten werden können und den Luftdurchsatz nicht behindem. Gleichzeitig wird wirkungsvoll ein Aufbiegen des Gehäuses verhindert.In a particularly advantageous embodiment, the cross struts 69 are supplemented by one or more longitudinal struts 70, so that the struts 69 and 70 have the shape of a grid structure. Such a grid structure allows the cross braces 69 to be kept particularly thin and not obstruct the air flow. At the same time effectively prevents bending of the housing.

Die Stabilität des Gehäuses zwischen den mechanisch verstärkten Gehäusestimseiten ist in einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine besondere Gestaltung der oberen und unteren Seiten der Halbschalen verstärkt. Zu diesem Zweck sind auf der Gehäuseober- und -unterseite jeder Halbschale 62a, 62b jeweils Vorsprünge 76 und Vertiefungen 77 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass sie beim Zusammenstecken ineinander greifen. Auf diese Weise wird die mechanische Stabilität der Ober- und Unterseiten durch Verschränkung der Seiten der beiden Halbschalen auch zwischen den mechanisch verstärkten länglichen Gehäusestimseiten erhöht.The stability of the housing between the mechanically reinforced Gehäusestimseiten is reinforced in an advantageous embodiment by a special design of the upper and lower sides of the half-shells. For this purpose, protrusions 76 and depressions 77 are provided on the upper and lower surfaces of each half shell 62a, 62b, which are arranged so that they engage in one another when plugged together. In this way, the mechanical stability of the upper and lower sides is increased by entanglement of the sides of the two half shells and between the mechanically reinforced elongated Gehäusestimseiten.

Da das Gehäuse erst nach dem Zusammenbau in der Lage ist, hohe Klemmkräfte ohne Verformung des Gehäuses aufzunehmen, kann das Federelement 72 erst nach dem Zusammenbau des Gehäuses eingesetzt werden. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 62 an einer Gehäuseseite eine Öffnung 71 auf. Eine solche Öffnung ist vorzugsweise an den Schmalseiten des Gehäuses 62 vorgesehen. Jede Gehäusehälfte 62a, 62b besitzt entsprechende Ausnehmungen, die sich bei dem zusammengesetzten Gehäuse 62 zum Schlitz 71 zum Einsetzen des Federelementes 72 ergänzen. Eine besondere Ausgestaltung der Gehäuseinnenseiten zur Bildung eines Federkanals zum Einschieben des Federelementes 72 ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 21 bis 23 beschrieben.Since the housing is only after assembly in a position to accommodate high clamping forces without deformation of the housing, the spring element 72 can be used only after assembly of the housing. For this purpose, the housing 62 has an opening 71 on one side of the housing. Such an opening is preferably provided on the narrow sides of the housing 62. Each housing half 62a, 62b has corresponding recesses which complement each other in the assembled housing 62 to the slot 71 for insertion of the spring element 72. A particular embodiment of the inner sides of the housing to form a spring channel for insertion of the spring element 72 is described below with reference to Figures 21 to 23.

Die in dem Gehäuse vorgesehenen Positionierungsmittel 64a, 66b, 67b sind so angeordnet, dass die vorpositionierten Elemente der Heizvorrichtung ausreichend Platz für das Federelement lassen. Insbesondere sind die vorpositionierten Elemente in der durch die Feder bewirkten Klemmrichtung mit Spiel fixiert, um sie beweglich zu halten und den von der Feder erzeugten Klemmdruck aufzunehmen.The positioning means 64a, 66b, 67b provided in the housing are arranged so that the pre-positioned elements of the heating device leave sufficient space for the spring element. In particular, the prepositioned elements are fixed in the clamping direction effected by the spring with play in order to keep them movable and to absorb the clamping pressure generated by the spring.

In Fig. 15 ist zu erkennen, dass das Federelement 72 eine Vielzahl einzelner Federsegmente aufweist, die den Klemmdruck erzeugen. Auf bevorzugte Ausführungsformen des Federelementes 72 wird nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren 26a, 26b und 26c eingegangen.In Fig. 15 it can be seen that the spring element 72 has a plurality of individual spring segments which generate the clamping pressure. Preferred embodiments of the spring element 72 will be discussed below in conjunction with FIGS. 26a, 26b and 26c.

In den dargestellten Ausführungsformen sind die Kontaktplatten 66 und 67 jeweils außen in dem geschichteten Aufbau angeordnet, so dass die Stromzuführung über die Radiatorelemente 64 zu den PTC-Heizelementen 74 erfolgt. Dieser Aufbau führt zu einem besonders guten Wärmeübergang zwischen den PTC-Heizelementen 4 und den Radiatorelementen 64, die die Wärme an die durchströmende Luft abgeben, und Wärmeleitungsverluste sind daher besonders gering.In the illustrated embodiments, the contact plates 66 and 67 are each disposed on the outside of the layered structure so that power is supplied to the PTC heating elements 74 via the radiator elements 64. This structure leads to a particularly good heat transfer between the PTC heating elements 4 and the radiator elements 64, which deliver the heat to the air flowing through, and heat conduction losses are therefore particularly low.

Durch die Anordnung der Kontaktplatten am oberen und unteren Ende des geschichteten Aufbaus der Elemente der Heizvorrichtung wird der Luftdurchsatz besonders wenig behindert. Dadurch kann die Bauhöhe ohne Verminderung des Luftdurchlassvolumens klein gehalten werden.The arrangement of the contact plates at the top and bottom of the layered structure of the elements of the heater, the air flow is particularly little with special needs. As a result, the height can be kept small without reducing the air passage volume.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Gehäuses mit mechanisch besonders stabil ausgeprägten länglichen Gehäusestimseiten werden die Klemmkräfte nicht wie herkömmlich von den Seitenholmen des Halterahmens aufgenommen. Die Schmalseiten des Gehäuses können daher beliebig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Gehäuseschmalseiten so gestaltet, dass sie eine mechanische Fixierung und eine elektrische Kontaktierung der Heizvorrichtung ermöglichen. Zur elektrischen Kontaktierung ist wenigstens eine Gehäuseschmalseite beliebig an die Geometrie eines Steckers zur Stromzuführung anpassbar.Due to the inventive design of the housing with mechanically particularly pronounced elongated Gehäusestimseiten the clamping forces are not received as conventional from the side rails of the support frame. The narrow sides of the housing can therefore be designed as desired. Preferably, the housing narrow sides are designed so that they allow a mechanical fixation and electrical contacting of the heater. For electrical contacting at least one narrow side of the housing is arbitrarily adaptable to the geometry of a plug for power supply.

Die Ausgestaltung der Schmalseiten ist exemplarisch in den Fig. 12 bis 15 dargestellt. Auf der linken Gehäuseseite wird eine Steckerform aus den jeweils an beiden Gehäusehälften angeformten Vorsprüngen 73a, 73b gebildet. In diesen Stecker ragen die Steckerzungen 66a und 67a der beiden Kontaktplatten 66, 67 hinein. Auf der gegenüberliegenden Seite wird ein Stecker 74 aus den Vorsprüngen 64a, 64b gebildet, der im Wesentlichen der mechanischen Befestigung der elektrischen Heizvorrichtung dient. Da die Schmalseiten des Gehäuses 62 keine hohen Kräfte aufzunehmen haben, können sie beliebig zur mechanischen und/oder elektrischen Befestigung gestaltet werden.The design of the narrow sides is shown by way of example in FIGS. 12 to 15. On the left side of the housing, a plug shape is formed from the respectively formed on both housing halves projections 73 a, 73 b. In this plug, the connector tabs 66a and 67a of the two contact plates 66, 67 protrude. On the opposite side, a plug 74 is formed from the projections 64a, 64b, which essentially serves for the mechanical fastening of the electric heating device. Since the narrow sides of the housing 62 do not absorb high forces, they can be arbitrarily designed for mechanical and / or electrical attachment.

In den Figuren 16 bis 18 ist eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses und einer entsprechenden elektrischen Heizvorrichtung dargestellt. Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer elektrischen Heizvorrichtung 80, die gegenüber der Ausführungsform der Figuren 12 bis 15 schmaler, aber mit größerer Querschnittsfläche für einen höheren Luftdurchsatz ausgebildet ist. Dazu weist die Heizvorrichtung PTC-Heizelemente 4 in einer Mehrzahl von Ebenen in dem geschichteten Aufbau auf. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 12 bis Fig. 15 sind die PTC-Heizelemente 4, die eine rechteckige Form aufweisen, mit ihren Längsseiten parallel zu den länglichen Gehäusestimseiten der Heizvorrichtung ausgerichtet.FIGS. 16 to 18 show a further embodiment of a housing and a corresponding electrical heating device. FIG. 16 shows a perspective view of an embodiment of an electric heating device 80, which is narrower in comparison to the embodiment of FIGS. 12 to 15, but with a larger cross-sectional area for a higher air throughput. For this purpose, the heating device has PTC heating elements 4 in a plurality of planes in the layered structure. In contrast to the embodiment of FIGS. 12 to 15, the PTC heating elements 4, which have a rectangular shape, are aligned with their longitudinal sides parallel to the elongate housing end sides of the heating device.

Entsprechend zu jeder Schicht mit PTC-Heizelementen 4 in dem geschichteten Aufbau aus Radiatorelementen 64, PTC-Heizelementen 4 und Elektrodenblechen 81, 82 sind jeweils auf der Höhe der Schichten mit PTC-Heizelementen 4 Längsstreben 70 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform sind insgesamt vier Schichten mit PTC-Heizelementen 4 vorhanden und dementsprechend auch vier Längsstreben 70 vorgesehen. Aufgrund der größeren Längsausdehnung der Heizvorrichtung im Vergleich zur Heizvorrichtung der Figuren 12 bis 15 weist diese Ausführungsform auch eine größere Anzahl von Querstreben 69 auf.Corresponding to each layer with PTC heating elements 4 in the layered construction of radiator elements 64, PTC heating elements 4 and electrode plates 81, 82 4 longitudinal struts 70 are respectively provided at the height of the layers with PTC heating elements. In the illustrated embodiment, a total of four layers with PTC heating elements 4 are present and, accordingly, four longitudinal struts 70 are provided. Due to the greater longitudinal extent of the heating device in comparison to the heating device of FIGS. 12 to 15, this embodiment also has a larger number of transverse struts 69.

Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform der Figuren 12 bis 15 werden bei der dargestellten Heizvorrichtung zwei Federelemente 72 verwendet, die jeweils am oberen und unteren Ende auf der Schmalseite des Gehäuses eingeschoben werden. Die Federn werden jeweils so eingeschoben, dass die Federsegmente 86, die aus dem Federelement 72 herausragen, von der Gehäuseoberfläche in Richtung des geschichteten Aufbau ragen. Obwohl nicht dargestellt, können auch weitere Federelemente 72 zwischen den beiden dargestellten Federpositionen in den geschichteten Aufbau eingeschoben werden.In contrast to the first embodiment of Figures 12 to 15, two spring elements 72 are used in the heater shown, which are respectively inserted at the upper and lower end on the narrow side of the housing. The springs are each inserted so that the spring segments 86, which protrude from the spring element 72, project from the housing surface in the direction of the layered structure. Although not shown, other spring elements 72 can be inserted between the two illustrated spring positions in the layered structure.

Aufgrund der Mehrzahl der in dieser Ausführungsform dargestellten Schichten mit PTC-Heizelementen 4 ist auch eine entsprechend höhere Anzahl von Kontaktblechen erforderlich. Das oberste und unterste der Kontaktbleche 82 ist jeweils benachbart zur oberen bzw. unteren Gehäuseinnenseite angeordnet. Die drei mittleren Kontaktbleche sind jeweils benachbart zu den drei unteren Schichten mit PTC-Heizelementen angeordnet, d.h. entsprechend zu den drei unteren der Längsstreben 70.Due to the majority of the layers with PTC heating elements 4 shown in this embodiment, a correspondingly higher number of contact plates is required. The uppermost and lowermost of the contact sheets 82 are respectively disposed adjacent to the upper and lower inner sides of the housing. The three middle contact sheets are each disposed adjacent to the three lower layers with PTC heating elements, i. corresponding to the three lower of the longitudinal struts 70th

Jedes der Kontaktbleche 81, 82 besitzt aus dem Rahmen herausragende Kontaktzungen 81a, 82a. Die Gehäuseseite 83, aus der die Kontaktzungen 81a, 82a herausragen, kann beliebig ausgestaltet sein. Eine besondere Ausführungsform ist in Fig. 17 gezeigt. Auf das in Fig. 16 gezeigte Gehäuse 83 ist jeweils ein individuell angepasste Steckerform 85 aufgesteckt oder aufgeklebt. Diese aufgeklebte Steckerform kann an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst sein, beispielsweise zum Einbau der Heizvorrichtung in Fahrzeuge verschiedener Kfz-Hersteller, die verschiedene Typen von Steckkontakten verwenden. Bei dem in Fig. 17 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der aufsteckbare Steckeraufsatz 85 aus einem mechanischen Anschlag mit Befestigungslöchem und einem Steckerschuh 85a, in dem die Kontaktzungen 81a, 82a angeordnet sind.Each of the contact sheets 81, 82 has protruding tabs 81a, 82a from the frame. The housing side 83, from which the contact tongues 81a, 82a protrude, can be configured as desired. A particular embodiment is shown in FIG. 17. On the housing 83 shown in FIG. 16, in each case an individually adapted plug form 85 is plugged or glued. This glued plug form can be adapted to the particular needs, for example for installation of the heater in vehicles of various vehicle manufacturers, the different types of plug contacts use. In the embodiment shown in Fig. 17, the attachable plug attachment 85 consists of a mechanical stop with Befestigungslöchem and a plug shoe 85a, in which the contact tongues 81a, 82a are arranged.

Vorzugsweise werden Querstreben 69 der Gitterstruktur in einem Abstand von 30 bis 40 mm angeordnet. Bei einem Abstand der Querstreben, der größer als 40 mm ist, insbesondere ab etwa 60 mm Abstand, können die Klemmkräfte nicht mehr in ausreichendem Maße von den Querstreben aufgenommen werden. Unterhalb von einem Abstand der Querstreben von weniger als 30 mm, insbesondere weniger als 20 mm, behindem diese dagegen deutlich den Luftdurchsatz durch die länglichen Stimseiten der Heizvorrichtung.Preferably, transverse struts 69 of the grid structure are arranged at a distance of 30 to 40 mm. At a distance of the cross braces, which is greater than 40 mm, in particular from about 60 mm distance, the clamping forces can not be absorbed by the cross braces sufficiently. Below a distance of the cross struts of less than 30 mm, in particular less than 20 mm, on the other hand, these significantly hinder the air flow through the elongated ends of the heaters.

Die Figuren 21 bis 23 zeigen eine besondere Ausführungsform zur Ausgestaltung der Innenseiten der beiden Gehäusehalbschalen. Die innere Struktur der Gehäusehalbschalen weist einen Federkanal auf, in den die Feder 72 nach dem Zusammensetzen beider Halbschalen des Gehäuses einsetzbar ist. Der Federkanal bewirkt eine Führung der Feder beim Einsetzen, und zwar über jeweils seitlich verlaufende Nuten. Die Nuten werden beispielsweise durch die Vorsprünge 94 und entweder die Gehäuseoberseite oder, wie in der dargestellten Ausführungsform, über Einrastlaschen 92a, 92b gebildet.Figures 21 to 23 show a particular embodiment for the design of the insides of the two housing halves. The inner structure of the housing half-shells has a spring channel into which the spring 72 can be inserted after assembly of the two half-shells of the housing. The spring channel causes a guide of the spring during insertion, via each laterally extending grooves. The grooves are formed, for example, by the projections 94 and either the housing top or, as in the illustrated embodiment, via latch tabs 92a, 92b.

Der Vorsprung 94 bildet nicht nur eine Seite des Federkanals für das Einsetzen der Feder, sondem er dient ebenfalls als Positionierungshilfe der Elemente der Heizvorrichtung. Diese werden durch den Vorsprung 94 mit Spiel in dem Gehäuse (vor-) fixiert, um einen Einschubkanal für die nach dem Zusammensetzen einzuschiebende Feder.The projection 94 not only forms one side of the spring channel for inserting the spring, but also serves as a positioning aid of the elements of the heater. These are (pre-) fixed by the projection 94 with play in the housing to a insertion channel for the inserted after assembly spring.

Die in den Figuren 21 bis 23 dargestellte Ausführungsform weist außerdem eine erhöhte Steifigkeit auf. Eine solche zusätzliche Versteifung kann unter anderem aus folgenden Gründen erforderlich werden. Um auch bei "Großflächenheizvorrichtungen", d.h. Heizvorrichtungen, die schmal aber mit großer Fläche für einen hohen Luftdurchsatz ausgebildet sind, eine hohe Effektivität zu erreichen, sind sehr hohe Klemmkräfte erforderlich. Bei Gehäusetemperaturen von in etwa 170 Grad Celsius lässt jedoch die Steifigkeit des verwendeten Kunststoffs nach. Außerdem können die Federn die Kraft nicht nur auf den Rand des Gehäuses übertragen, da die verwendeten Federsegmente einen Abstand von minimal ca. 2 mm bis 2,5 mm zum Rand der Feder aufweisen. Um dennoch eine Durchbiegung der oberen und unteren Gehäuseseiten zu vermeiden, sind diese vorzugsweise zusätzlich versteift. Dazu sind in beiden Gehäusehalbschalen jeweils gegenüberliegend angeordnete Einrastlaschen 92a, 92b vorgesehen. Die Einrastlaschen ragen jeweils in Richtung der gegenüberliegenden Gehäusehälfte und werden über Rastnasen 91 beim Zusammensetzen miteinander verrastet. Durch diese Verzahnung an den oberen und unteren Gehäuseseiten wird deren mechanische Steifigkeit erhöht und eine Durchbiegen verhindert.The embodiment shown in Figures 21 to 23 also has an increased rigidity. Such additional stiffening may be required, inter alia, for the following reasons. In order to achieve high efficiency even with "large area heaters", ie heaters that are narrow but large area designed for high air flow, very high clamping forces are required. At housing temperatures of about 170 degrees Celsius, however, the stiffness of the plastic used decreases. In addition, the springs can not force only on the Transmitted edge of the housing, since the spring segments used have a minimum distance of about 2 mm to 2.5 mm to the edge of the spring. In order nevertheless to avoid a deflection of the upper and lower sides of the housing, these are preferably additionally stiffened. For this purpose, in each case two opposing arranged latching tabs 92a, 92b are provided in two housing halves. The latching tabs each protrude in the direction of the opposite half of the housing and are latched together via locking lugs 91 during assembly. This toothing on the upper and lower sides of the housing increases their mechanical rigidity and prevents bending.

Eine weitere Erhöhung der Steifigkeit kann über eine zusätzliche Seitenwand 95, 96 erreicht werde. Diese Seitenwand 95, 96 ist jeweils oberhalb der bisherigen Seitenwände angeordnet und über Stützelemente 93 mit dieser verbunden. Auf diese Weise kann die mechanische Steifigkeit der Ober- und Unterseiten so erhöht werden, dass das Gehäuse besonders hohe Klemmkräfte aufnehmen kann. Dadurch ist eine "Großflächenbauweise" möglich, also eine Heizvorrichtung mit einer Vielzahl von übereinander geschichteten Lagen von PTC-Elementen und dazwischen liegenden Radiatorelementen.A further increase in rigidity can be achieved via an additional side wall 95, 96. This side wall 95, 96 is respectively arranged above the previous side walls and connected via support members 93 thereto. In this way, the mechanical rigidity of the upper and lower sides can be increased so that the housing can accommodate very high clamping forces. As a result, a "large-area construction" is possible, ie a heating device with a plurality of layers of PTC elements stacked on top of each other and radiator elements lying between them.

Der Aufbau des Federelementes 72 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 24, Fig. 25 und Fig. 26 beschrieben. In Fig. 24 ist eine Aufsicht auf das Federelement 72, in Fig. 25 eine Seitenansicht und in Fig. 26 eine perspektivische Ansicht des Federelementes 72 wiedergegeben.The structure of the spring member 72 will be described below with reference to FIGS. 24, 25 and 26. FIG. 24 shows a plan view of the spring element 72, FIG. 25 shows a side view, and FIG. 26 shows a perspective view of the spring element 72.

Das Federelement 72 besteht aus einem Blechteil 85 und aus diesem herausragenden Federsegmenten 86. Vorzugsweise ist das Federelement 72 einstückig ausgebildet, wobei die Federsegmente jeweils an drei Seiten aus dem Blechteil 85 ausgestanzt und um eine Achse 89 in Querrichtung des Blechteils 85 gebogen sind. Der Winkel α, um den die ausgestanzten Segmente herausgebogen sind, liegt in etwa zwischen 5° und 30°, vorzugsweise zwischen 15° und 20°. Durch diesen Aufbau des Federelementes 72 ist keine Durchbiegung in Querrichtung möglich, sondern nur in Längsrichtung. Dadurch wirkt das Federelement nur auf den Gehäuserand, an dem es sich bei der Erzeugung der Klemmkraft abstützt. Damit wirkt die Feder ideal mit dem Gehäuse zusammen, das aufgrund seines Aufbaus nur in den Gehäuseseiten größere Kräfte aufnehmen kann und in der Mitte, im Bereich der Trennlinie, weniger belastbar ist. Vorzugsweise sind die seitlichen Enden der Federsegmente dazu sehr nah am Rand des Federelementes angeordnet.The spring element 72 consists of a sheet metal part 85 and of this protruding spring segments 86. Preferably, the spring element 72 is integrally formed, wherein the spring segments are punched out on three sides of the sheet metal part 85 and bent about an axis 89 in the transverse direction of the sheet metal part 85. The angle α, by which the punched-out segments are bent, is approximately between 5 ° and 30 °, preferably between 15 ° and 20 °. By this structure of the spring element 72 no deflection in the transverse direction is possible, but only in the longitudinal direction. As a result, the spring element acts only on the edge of the housing, on which it is supported when generating the clamping force. Thus, the spring interacts ideally with the housing, the due to its structure can accommodate greater forces only in the housing sides and in the middle, in the region of the dividing line, less resilient. Preferably, the lateral ends of the spring segments are arranged very close to the edge of the spring element.

Die Darstellung in den Figuren 24, 25 und 26 ist lediglich schematisch. Die Federsegmente 86 müssen nicht rechteckig ausgebildet sein, sondem können auch Bereiche unterschiedlicher Breite und Neigung umfassen. So kann jedes Federsegment beispielsweise einen breiter ausgebildeten Endabschnitt besitzen, der leicht abgeflacht ist, um ein besseres Einschieben des Federelements in das Gehäuse zu ermöglichen.The illustration in FIGS. 24, 25 and 26 is merely schematic. The spring segments 86 need not be rectangular, but may also include areas of different width and inclination. For example, each spring segment may have a wider end portion that is slightly flattened to allow for better insertion of the spring element into the housing.

In Fig. 27a ist ein Radiatoretement 64 und ein mit diesem verbundenes Kontaktblech 66 in einer länglichen Ausführungsform für eine "Großflächenheizvorrichtung" (bspw. gemäß Fig. 20) dargestellt. Das dazu entsprechende Federelement ist in Fig. 27b gezeigt. Das Federelement weist eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Federsegmenten 86 auf. Jedes der Federsegmente 86 ist in der Lage, eine Andruckkraft von ca. 15 N auszuüben. Zur Erhöhung der Andruckkraft werden die Federsegmente gemäß Fig. 27b dicht hintereinander positioniert, so dass über der Fläche eines PTC-Elementes zwei oder drei Federsegmente 86 angeordnet sind. Dadurch kann der Klemmdruck verdoppelt oder sogar verdreifacht werden. Dabei wird der Klemmdruck im Gegensatz zu herkömmlichen Rahmenhalterungen gleichmäßig über die gesamte Länge der Feder ausgeübt.In Fig. 27a, a radiator element 64 and a contact plate 66 connected thereto are shown in an elongated embodiment for a "large area heater" (eg, as shown in Fig. 20). The corresponding spring element is shown in Fig. 27b. The spring element has a multiplicity of spring segments 86 arranged one behind the other. Each of the spring segments 86 is capable of exerting a pressing force of about 15 N. To increase the pressure force, the spring segments according to FIG. 27b are positioned closely one behind the other, so that two or three spring segments 86 are arranged over the surface of a PTC element. As a result, the clamping pressure can be doubled or even tripled. The clamping pressure is applied uniformly over the entire length of the spring in contrast to conventional frame mounts.

Damit die von den Federsegmenten 86 erzeugten Klemmkräfte vom Gehäuse aufgenommen werden können, sind die länglichen Gehäusestimseiten so mit Querverstrebungen 69 ausgestattet, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Querstreben 69 zwei bis maximal fünf Federsegmente 86 angeordnet sind.In order for the clamping forces generated by the spring segments 86 can be absorbed by the housing, the elongated Gehäusestimseiten are equipped with cross braces 69, that between two successive transverse struts 69 two to a maximum of five spring segments 86 are arranged.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 zeigt ein Federelement 72 mit zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Federsegmenten. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft bei Gehäuseformen, die eine große Tiefe aufweisen.The embodiment according to FIG. 15 shows a spring element 72 with two or more spring segments arranged next to one another. This embodiment is advantageous in housing shapes having a large depth.

Während herkömmlicherweise Federn mit einer Dicke von ca. 0,8 mm eingesetzt werden, können bei dem neuen Bauprinzip Federelemente mit einer Dicke von 0,2 bis 0,5 mm, vorzugsweise etwa 0,3 mm eingesetzt werden. Dadurch läßt sich eine Federwirkung der Federsegmente 86 auch schon bei geringer Länge eines Federsegmentes erreichen.While conventionally springs with a thickness of about 0.8 mm are used, spring elements with a thickness of 0.2 to 0.5 mm, preferably about 0.3 mm can be used in the new design principle. As a result, a spring action of the spring segments 86 can be achieved even with a small length of a spring segment.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist, dass das Federelement erstmals als Endlosteil herstellbar ist und so von einer Rolle während der Fertigung zugeführt werden kann. Herkömmlich wird jedes Federsegment separat gefertigt und für alle unterschiedlichen Heizvorrichtungslängen individuell hergestellt. Zudem ist es ausreichend, nur ein Federelement pro Heizvorrichtung vorzusehen.A particular advantage of the heating device according to the invention is that the spring element can be produced for the first time as an endless part and thus can be supplied by a roller during production. Conventionally, each spring segment is manufactured separately and manufactured individually for all different heater lengths. In addition, it is sufficient to provide only one spring element per heater.

Neben der niedrigen Bauhöhe ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, dass diese in besonders einfacher Weise herstellbar ist. Der Zusammenbau der Heizvorrichtung erfolgt wie in Zusammenhang mit den Figuren 12 bis 15 beschrieben. Erfindungsgemäß erfolgt der Zusammenbau der einzelnen Elemente im Gegensatz zu herkömmlichen Heizvorrichtungen ohne dass die Klemmkräfte auf den geschichteten Aufbau einwirken. Erst nach Zusammenbau des Gehäuses wird die Feder in das zusammengesetzte Gehäuse eingeschoben (vgl. Fig. 15).In addition to the low height is a particular advantage of the heating device according to the invention, that it can be produced in a particularly simple manner. The assembly of the heating device takes place as described in connection with FIGS. 12 to 15. According to the assembly of the individual elements takes place in contrast to conventional heaters without the clamping forces acting on the layered structure. Only after assembly of the housing, the spring is inserted into the composite housing (see Fig .. 15).

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein neues Bauprinzip für elektrische Heizvorrichtungen, bei denen die Funktionen von Rahmen und Feder voneinander getrennt sind. Als Rahmen für eine elektrische Heizvorrichtung wird ein Gehäuse verwendet, das aus zwei Halbschalen besteht. In dem Gehäuse sind Positionierungshilfen für die PTC-Heizelemente angeordnet. Die Längsseiten des Gehäuses sind im Wesentlichen offen ausgebildet, um einen Luftdurchsatz durch das Heizregister zu ermöglichen.In summary, the invention relates to a new design principle for electric heaters, in which the functions of the frame and spring are separated. As a frame for an electric heater, a housing is used, which consists of two half-shells. Positioning aids for the PTC heating elements are arranged in the housing. The longitudinal sides of the housing are designed to be substantially open in order to allow an air flow through the heating coil.

Vor Montage der Heizvorrichtung werden die PTC-Heizelemente über einen Lack auf einem die PTC-Heizelemente kontaktierendes Kontaktblech befestigt. Die so vorfabrizierten Baueinheiten erleichtern die Montage und vermeiden zusätzliche Positionierungsmittel zur lagerichtigen Anordnung der PTC-Heizelemente während der Fertigung.Before mounting the heater, the PTC heating elements are attached via a paint on a contact plate contacting the PTC heating elements. The so prefabricated units facilitate assembly and avoid additional positioning means for the correct position of the PTC heating elements during manufacture.

Der Lack stellte zudem einen Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit dar. Auf diese Weise wird zugleich ein wirksamer Korrosionsschutz erreicht.The paint also provided protection against the ingress of moisture. In this way, at the same time effective corrosion protection is achieved.

Zusätzlich ist in das Gehäuse eine Feder eingebracht, die den geschichteten Aufbau aus Radiatorelementen, PTC-Heizelementen und Kontaktblechen zusammenpresst. Die Feder kann durch eine seitlich in dem Gehäuse vorgesehene Öffnung nachträglich in das Gehäuse eingeschoben werden. Dadurch wird das Gehäuse erst nach dem Zusammensetzen, wenn es mechanisch belastbar ist, den Federkräften ausgesetzt.In addition, a spring is inserted in the housing, which compresses the layered structure of radiator elements, PTC heating elements and contact plates. The spring can be inserted laterally into the housing by means of an opening provided laterally in the housing. As a result, the housing is exposed to the spring forces only after assembly, if it is mechanically strong.

Das neue Bauprinzip besitzt eine Mehrzahl von Vorteilen. Zum einen kann mit der erfindungsgemäßen Bauweise das Gewicht bei gleicher Heizleistung deutlich verringert werden, da kein Metallrahmen verwendet wird, und zwar bis zu etwa 50 Prozent. Außerdem weist die Heizvorrichtung ohne Zusatzmaßnamen und ohne zusätzliches Gewicht keine freiliegenden Metalloberflächen auf. Ein weiterer Vorteil ist die niedrige Bauhöhe, die um bis zu 30 Prozent unter der herkömmlicher Heizvorrichtungen liegt. Dadurch sind auch sehr viel kleinere Heizungen als herkömmlich realisierbar, die dennoch einen hohen Wirkungsgrad aufgrund des verwendeten Klemmprinzips für die Erhöhung der elektrischen und thermischen Kontaktierung erreichen. Zudem sind auch längere Heizelemente herstellbar, die mit der herkömmlichen Halterahmen-Bauweise nur mit hohem Aufwand realisierbar sind.The new construction principle has a number of advantages. On the one hand, with the construction according to the invention, the weight can be significantly reduced with the same heating power, since no metal frame is used, up to about 50 percent. In addition, the heater has no additional measures and no additional weight on exposed metal surfaces. Another advantage is the low height, which is up to 30 percent lower than conventional heaters. As a result, much smaller heaters than conventionally be realized, which nevertheless achieve high efficiency due to the clamping principle used for increasing the electrical and thermal contact. In addition, longer heating elements can be produced, which can be realized with the conventional support frame design only with great effort.

Zudem wird kein herkömmlicher Positionsrahmen zur Beabstandung und zum Schutz der PTC-Heizelemente verwendet, sondern die PTC-Heizelemente werden durch Vorpositionierung auf der Kontaktplatte über einen Lack fixiert und voneinander getrennt.In addition, no conventional position frame is used for spacing and protecting the PTC heating elements, but the PTC heating elements are fixed by pre-positioning on the contact plate via a varnish and separated from each other.

Außerdem wird der Herstellungsaufwand gegenüber herkömmlichen Heizvorrichtungen deutlich verringert. Die Fertigung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist sehr viel einfacher, da keine spezielle Vorrichtung zur Überwindung der Federkräfte des Rahmens während des Herstellungsvorgangs erforderlich ist.In addition, the production cost compared to conventional heaters is significantly reduced. The manufacture of the heating device according to the invention is much easier, since no special device for overcoming the spring forces of the frame during the manufacturing process is required.

Das Bauprinzip erfordert keine spezielle Gestaltung der Seitenholme eines Halterahmens, um die auf die Längsholme wirkende Klemmkraft aufzunehmen. Die Schmalseiten des erfindungsgemäßen Gehäuses sind daher in ihrer Gestaltung an jede gewünschte Steckergeometrie anpassbar, die die aus dem Gehäuse ragenden Steckerzungen der Kontaktbleche umgibt.The construction principle requires no special design of the side rails of a holding frame to accommodate the force acting on the longitudinal beams clamping force. The narrow sides the housing according to the invention are therefore adaptable in design to any desired plug geometry surrounding the protruding from the housing connector tongues of the contact sheets.

Zudem ist auf diese Weise die Feder deutlich günstiger herstellbar. Zum einen kann die Dicke der Feder reduziert werden und damit eine Materialeinsparung erreicht werden. Zum anderen kann das Federelement jetzt erstmals als Endlosteil hergestellt und von einer Rolle bei der Fertigung zugeführt werden. Außerdem ist ein einziges Federelement ausreichend.In addition, the spring is much cheaper to produce in this way. On the one hand, the thickness of the spring can be reduced and thus a material saving can be achieved. On the other hand, the spring element can now be produced for the first time as an endless part and fed from a roll during production. In addition, a single spring element is sufficient.

Claims (35)

  1. An electric heating apparatus, particularly as an additional heater for automotive vehicles, comprising a housing (62) which has openings on the elongate housing faces, and a layered structure including at least one PTC heating element (4), a radiator element (5), first and second contact sheets (2, 10) for power supply, the PTC heating element (4) being arranged between the first and second contact sheets (2, 10), and a resilient element (72), wherein the layered structure being kept clamped in the housing (62) by the resilient element (72),
    characterized in that
    the first contact sheet (2) is provided with a lacquer layer (3) at the side facing the PTC heating element (4), and the space between the PTC heating element (4) and the first contact sheet (2) being sealed via lacquer (12) pressed out of said space.
  2. The electric heating apparatus according to claim 1, characterized in that the lacquer is an electrically non-conductive silicone lacquer (3).
  3. The electric heating apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the lacquer (3) has a viscosity lower than 900 mPa.s, preferably of about 800 mPa.S.
  4. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first contact sheet (2) is made from aluminum.
  5. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the second contact sheet (10) is made from brass.
  6. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the second contact sheet (10) is tin-plated.
  7. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized by an opening (71) provided in the housing (62) for inserting the resilient element (72).
  8. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized by a resilient channel formed in the housing (62) for receiving the resilient element (72).
  9. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized by positioning means (94) for pre-fixing the elements of the heating apparatus in the housing (62).
  10. The electric heating apparatus according to claim 9, characterized in that the positioning means (94) in the housing (62) simultaneously form a groove for guiding the resilient element (72) during insertion.
  11. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the elongate faces of the housing are mechanically reinforced by at least one transverse strut (69).
  12. The electric heating apparatus according to claim 11, characterized in that the struts (69, 70) in the elongate faces of the housing have the shape of a grid structure.
  13. The electric heating apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the grid structure has at least one longitudinal strut (70) in the area of the PTC heating elements (4).
  14. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 13, characterized in that said housing (62) is made from plastics.
  15. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the housing (62) comprises two half-shells (62a, 62b).
  16. The electric heating apparatus according to claim 15, characterized in that the half-shells (62a, 62b) of the housing (62) can be put together.
  17. The electric heating apparatus according to claim 16, characterized by locking pins (78) or locking noses (91) which, when the half-shells (62a, 62b) of the housing (62) are put together, effect a locking of the two half-shells (62a, 62b).
  18. The electric heating apparatus according to any one of claims 16 to 17, characterized in that the half-shells (62a, 62b) are configured such that they separate the housing (62) approximately in the middle between the elongate faces of the housing.
  19. The electric heating apparatus according to claim 18, characterized by respectively opposite projections (76, 77; 92a, 92b) provided on the separation line of the half-shells (62a, 62b), which will engage each other when the half-shells (62a, 62b) are assembled.
  20. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the resilient element (72) is configured such that it transmits the clamping forces essentially onto the reinforced longitudinal sides of the housing.
  21. The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the resilient element (72) consists of a sheet member (85) with resilient segments (86) projecting therefrom.
  22. The electric heating apparatus according to claim 21, characterized in that each of the resilient segments (86) extends into the edge portions of the longitudinal sides of the resilient member (72).
  23. The electric heating apparatus according to claim 22, characterized in that the resilient member (72) is made integral with the resilient segments (86).
  24. The electric heating apparatus according to any of claims 1 to 23, characterized in that at least one resilient segment (86) for generating clamping forces is provided at each PTC heating element position for a frictional clamping action.
  25. The electric heating apparatus according to claim 24, characterized in that at least two resilient segments (86) are provided for each PTC heating element position.
  26. A method for producing an electric heating apparatus (20), particularly as an additional heater for automotive vehicles, comprising a housing (62) with openings on the elongate faces of the housing, and a layered structure including at least one PTC heating element (4), a radiator element (5), first and second contact sheets (2, 10) for power supply, and a resilient element (72), the layered structure being kept clamped by the resilient element (72) in the housing (62), with the following mounting steps:
    fastening a PTC heating element (4) to the first contact sheet (2) by means of a lacquer (3),
    inserting the first contact sheet (2) with the PTC heating element (4) fastened thereto and the second contact sheets (2, 10) into a first half-shell (62a) of the housing, and
    attaching the second half-shell (62b) of the housing (62) to the first half-shell (62a).
  27. The method according to claim 26, characterized in that the lacquer (3) is an electrically non-conductive silicone lacquer.
  28. The method according to claim 26 or 27, characterized in that the lacquer (3) has a viscosity lower than 900 mPa.s, preferably of about 800 mPa.S.
  29. The method according to any one of claims 26 to 28, characterized in that the fastening of the PTC heating element (4) via the lacquer (3) only withstands small mechanical loads.
  30. The method according to any one of claims 26 to 29, characterized in that the resilient element (72) is inserted through an opening (71) of the assembled housing (62) to effect clamping of the layered structure.
  31. The method according to any one of claims 26 to 30, characterized in that along with the insertion of the resilient element (72) the lacquer (3) is pressed out of the area between the PTC heating elements (4) and the contact sheet (2) via the contact pressure generated by the resilient element (72).
  32. The method according to any one of claims 26 to 31, characterized in that the lacquer (12) pressed out of the area between the PTC heating element (4) and the contact sheet (2, 10) seals said area against penetrating moisture.
  33. The method according to any one of claims 26 to 32, characterized in that the first contact sheet (2) is made from aluminum.
  34. The method according to any one of claims 26 to 33, characterized in that the second contact sheet (10) is made from brass.
  35. The method according to any one of claims 26 to 34, characterized in that the second contact sheet (10) is tin-plated.
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