EP1523226B1

EP1523226B1 - Heizungsanordnung mit PTC-Element, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: EP1523226B1
Application number: EP03292475.5A
Authority: EP
Inventors: Michel Brun; Christophe Schmittheisler; Pascal Miss; Maxime Mundel; Yannick Papi; Mathieu Mougey
Original assignee: Behr France Rouffach SAS
Current assignee: Mahle Behr France Rouffach SAS
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: US20050133490A1; US7399948B2; EP1523226A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanordnung mit einem PTC-Element, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 101 44 757 A1 ist eine Heizungsanordnung mit einem PTC-Element für Personenfahrzeuge bekannt, wobei eine Zusatzheizung mit einem Heizkörper, der im Betrieb der Zusatzheizung von Heizluft durchströmt wird, und mit mindestens einer Luftaustrittsöffnung im Fußbereich eines Fahrgastraumes versehen ist, zu der die Heizluft geleitet wird. Um auf flexible Weise eine vertikale Temperaturschichtung im Fahrgastraum erzeugen zu können, die insbesondere auch an Sitzen im Fond als angenehm empfunden wird, ist der Heizkörper als ein elektrisches PTC-Element gestaltet, welches unmittelbar an der Luftaustrittsöffnung im Fußbereich angeordnet ist. Ein derartiger Zuheizer lässt noch Wünsche offen. Gemäß einem offenbarten Ausführungsbeispiel ist ein PTC-Element in Gestalt mehrerer Heizwaben in einem nicht näher beschriebenen Kunststoff-Rahmen angeordnet, der die Luftaustrittsöffnung einfasst.
In der DE 197 06 199 A1 ist ein PTC-Heizkörper für ein Kraftfahrzeug offenbart, der einen aus zwei Teilen bestehenden Kunststoffrahmen aufweist. Die beiden Teile des Kunststoffrahmens sind mittels zweier gesondert ausgebildeter Federklammern miteinander verbunden.
In der EP 1 182 908 A1 ist ein PTC-Heizkörper beschrieben, bei dem zur Befestigung der PTC-Elemente zweiseitig mit Klebstoff beschichtete Metallfolien verwendet werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Heizungsanordnung mit PTC-Element zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizungsanordnung mit einem PTC-Element mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Heizungsanordnung mit einem PTC-Element vorgesehen, die einen das PTC-Element sowie diesem zugeordnete Wellrippen, worunter auch andere, Wellrippen entsprechende Wärmeübertragungsanordnungen verstanden werden sollen, aufnehmenden Kunststoff-Rahmen aufweist, der zweiteilig ausgebildet ist. Bevorzugt erfolgt die Verbindung zwischen den beiden Teilen des Kunststoff-Rahmens mittels einer ClipsVerbindung, jedoch sind auch andere Verbindungen, insbesondere eine Schiebe-Verbindung, möglich.
Der Kunststoff-Rahmen weist vorzugsweise mindestens eine Öffnung, insbesondere zwei Öffnungen, für zwei Kontaktbleche auf, wobei der Kunst-stoff-Rahmen in der Nähe der Öffnung bzw. der Öffnungen bevorzugt als Stecker ausgebildet ist.
Der Stecker ist bevorzugt in einem rechten Winkel zu den den elektrischen Kontakt herstellenden Kontaktblechen ausgebildet, wobei ein Kabel und der Stecker bevorzugt parallel zur Richtung des Luftstromes ausgerichtet sind. Dies ermöglicht eine einfache, raumsparende Anordnung.
Bevorzugt ist das PTC-Element an einem Kontaktblech mittels einer Klebe-Verbindung angebracht. Eine derartige Klebe-Verbindung ist einfach herzustellen und bildet eine sichere Verbindung. Bevorzugt wird ein ZweiKomponenten-Silikon-Klebstoff verwendet. Bevorzugt sind auf beiden Seiten des PTC-Elements Kontaktbleche angebracht, welche parallel zueinander verlaufen.
Auf der dem PTC-Element abgewandten Seite des Kontaktblechs ist vorzugsweise eine Wellrippe mittels einer Klebe-Verbindung angebracht, insbesondere mittels eines Zwei-Komponenten-Silikon-Klebstoffs. Ferner ist bevorzugt auf der dem PTC-Element abgewandten Seite der Wellrippe ein weiteres Kontaktblech mittels einer Klebe-Verbindung an der Wellrippe angebracht, bevorzugt mittels eines Zwei-Komponenten-Silikon-Klebstoffs.
Vorzugsweise sind zwei Kontaktbleche derart ausgebildet, dass sie an ihrem einen Ende als Teil eines Steckers ausgebildet. Dies vereinfacht die Montage, da an den Kontaktblechen kein Stecker angebracht werden muss. Hierfür sind die beiden Kontaktbleche bevorzugt L-förmig ausgebildet.
Am Rahmen ist vorzugsweise eine Lasche zur Anbringung der Heizungsanordnung in oder an einem Luftkanal vorgesehen. Die Befestigung kann vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Schrauben oder mittels einer ClipsVerbindung erfolgen.
Am Rahmen sind erfindungsgemäß auf der Innenseite in Richtung des Luftstromes verlaufenden Rippen vorgesehen. Diese dienen unter anderem der Erhöhung der Stabilität des Rahmens, sowie der Führung der im Rahmen angeordneten Anordnung von PCT-Element, Wellrippen und Kontaktblechen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen;

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäβe Heizungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2: eine andere perspektivische Ansicht auf die Heizungsanordnung von Fig. 1,
Fig. 3: die Heizungsanordnung von Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung,
Fig. 4: eine Draufsicht auf die Heizungsanordnung von Fig. 1,
Fig. 5a und 5b: eine Darstellung der Integration in die Luftkanäle aus zwei verschiedenen Perspektiven,
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht eines Heizgitters mit PTC-Element ohne Rahmen,
Fig. 7a und 7b: perspektivische Ansichten des Heizgitters von Fig. 6 ohne PTC-Element,
Fig. 8: eine perspektivische Ansicht auf eine Heizungsanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 9: einen Längsschnitt durch die Heizungsanordnung von Fig. 8,
Fig. 10: eine Detailansicht eines Wandbereichs,
Fig. 11: eine Explosionsdarstellung der Heizungsanordnung von Fig. 8, und
Fig. 12: eine Darstellung der Heizungsanordnung von Fig. 8 mit teilweise aufgeschobenem-Deckel aus einer anderen Perspektive.

Bei einer erfindungsgemäßen einstufige PTC-Heizungsanordnung 1 mit einem PTC-Element 2 ist das PTC-Element 2 zwischen zwei Kontaktblechen 3 und 4 eingeklebt, vorliegend mittels eines Zwei-Komponenten-Silikon-Klebstoffes, wobei das mit dem Bezugszeichen 3 versehene Kontaktblech L-förmig ausgebildet ist und mit seinem abgewinkelten Ende einen Teil eines Steckers 5 bildet. Das mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnete Kontaktblech ist im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und parallel zum anderen Kontaktblech 3 angeordnet.
Auf den jeweils dem PTC-Element 2 gegenüberliegenden Seiten der Kontaktbleche 3 und 4 sind mittels einer entsprechenden Klebe-Verbindung Wellrippen 6 angebracht und an diesen, ebenfalls wiederum mit einer entsprechenden Klebe-Verbindung je ein weiteres Kontaktblech 3 und 4, wobei diese Kontaktbleche den zuvor beschriebenen Kontaktblechen 3 und 4 entsprechen.
Um die zuvor beschriebene Anordnung herum ist ein zweiteiliger Kunststoff-Rahmen 7 angeordnet. Ein Teil 7' weist einen rechteckförmigen Bereich, welcher das PTC-Element 2, die Kontaktbleche 3 und 4, sowie die Wellrippen 6 aufnimmt, und einen mit diesem verbundenen kastenförmigen Bereich, welcher den äußeren Teil des Steckers 5 bildet, auf. Der zweite Teil 7" des Kunststoff-Rahmens 7 ist C-förmig ausgestaltet und auf den ersten Teil 7' mittels einer Clips-Verbindung 8 geclipst. Hierfür sind am den beiden Schenkeln des zweiten Teils 7" Vorsprünge vorgesehen, die in entsprechende im ersten Teil 7' vorgesehene Öffnungen ragen und eine schnelle und sichere Verbindung der beiden Teile 7' und 7" ermöglichen, wobei der zweite Teil 7" sicher stellt, dass die Anordnung sicher im Kunststoff-Rahmen 7 gehalten wird.
Am ersten Teil 7' sind Rippen 9 angeordnet, die parallel zueinander in Richtung des Luftstroms verlaufen. Die Richtung des Luftstroms ist in Fig. 5b durch Pfeile angedeutet. Die Rippen 9 erhöhen die Festigkeit des Kunststoff-Rahmens 7. Ferner sind im-ersten Teil 7' zwei schlitzförmige Öffnungen 10 vorgesehen, welche einen Durchlass für die L-förmigen Kontaktbleche 3 bilden.
Am Teil 7', an den beiden Ecken, die vom Stecker 5 beabstandet sind, sind Vorsprünge 11 vorgesehen, welche der zusätzlichen Fixierung der Anordnung im Kunststoff-Rahmen 7 dienen. Auf der Unterseite des Teils 7' sind, wie Fig. 2 entnommen werden kann, mittig in der Längsachse des Teils 7' angeordnet, ebenfalls zwei Vorsprünge 12 vorgesehen, welche zur Positionierung der Anordnung im Kunststoff-Rahmen 7 in der entsprechenden Richtung dienen. Der Kunststoff-Rahmen 7 weist ferner eine am Teil 7' angeordnete Lasche 13 auf, welche zur Befestigung in einem Luftkanal mittels einer Schraube (nicht dargestellt) dient (siehe Fig. 5b). Alternativ kann die Befestigung beispielsweise mittels einer Clips-Verbindung erfolgen.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das Verhältnis der freien Fläche, welche etwa a x d entspricht, zur Gesamtfläche b x c recht groß, so dass der Druckabfall im Luftkanal verhältnismäßig gering ist, so dass eine relativ geringe Gebläseleistung erforderlich ist. Hierbei entspricht a der durchströmbaren Breite, b der Gesamtbreite, c der Gesamtlänge und d der durchströmbaren Länge der Heizungsanordnung 1 ohne Stecker 5. Vorliegend liegt das Verhältnis von a x d zu b x c bei ca. 84%.
Vorzugsweise ist die Heizungsanordnung mit PTC-Element als dezentraler Zuheizer außerhalb des Klimagerätes beispielsweise in entsprechenden Luftkanälen in der A-Säule, B-Säule, C-Säule oder in einer Tür angeordnet.
Das im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 8 bis 12 beschriebene zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, so dass gleiche und gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Die Anordnung zweier Kontaktbleche 3, 4 in einem zweiteiligen Kunststoff-Rahmen 7, bestehend aus einem ersten Teil 7' und einem zweiten Teil 7", entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels, jedoch weist der Rahmen 7 keine Clips-Verbindung 8, sondern eine Schiebe-Verbindung 8' auf, wie insbesondere Fig. 11 entnommen werden kann. Hierbei ist im zweiten Teil 7" ein entsprechend ausgebildeter Schlitz vorgesehen, der seitlich über eine Verengung zwischen dem die PTC-Elemente 2, die Kontaktbleche 3, 4 und die Wellrippe 6 aufnehmenden Bereich und dem Stecker 5 des ersten Teils 7' geschoben wird, so dass die Heizungsanordnung 1 sicher zusammengehalten wird.
Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel sind im Rahmen 7 Rippen 9 vorgesehen, welche einen Abstand zwischen den beheizten Elementen, worunter im Folgenden auch die Kontaktbleche 3, 4 und die Wellrippe 6 verstanden wird, und dem Rahmen 7 bewirken, so dass die Wärmebelastung des Rahmens 7 verringert wird. Der Rahmen 7 besteht aus einem Kunststoff mit einer erhöhten Temperaturbeständigkeit, wie beispielsweise Polyamid.
Ferner bildet der Rahmen 7 selbst eine lsolierwand, so dass der Wärmeverlust möglichst gering gehalten wird und benachbarte Bauteile, wie beispielsweise Sicherheitsgurte, durch die erhöhte Temperatur im Falle eines Zuheizens nicht beeinträchtigt oder beschädigt werden. Die Isolierwand kann auch getrennt ausgebildet sein.
Als weitere Maßnahme zum Schutz einer Überhitzung sind gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel PTC-Elemente 2 gewählt, die eine Betriebstemperatur von zwischen 80°C und 120°C haben, im Gegensatz zu den herkömmlichen PTC-Elementen mit einer Oberflächentemperatur von 130°C bis 165°C. Ein entsprechender Schutz kann auch durch die Verwendung eines Reglers erreicht werden, der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur in der Umgebung der Heizungsanordnung die Leistung reduziert oder zeitweise die Stromversorgung ganz abschaltet.

Bezugszeichenliste

1 Heizungsanordnung
2 PTC-Element
3 L-förmiges Kontaktblech
4 Kontaktblech
5 Stecker
6 Wellrippe
7 Kunststoff-Rahmen
7' Teil
7" Teil
8 Clips-Verbindung
8' Schiebe-Verbindung
9 Rippe
10 Öffnung
11 Vorsprung
12 Vorsprung
13 Lasche

Claims

Heizungsanordnung mit PTC-Element, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei um das PTC-Element (2) Wellrippen (6) für eine verbesserte Wärmeübertragung an einen die Heizungsanordnung (1) durchströmenden Luftstrom angeordnet sind, wobei die Heizungsanordnung (1) einen Kunststoff-Rahmen (7) aufweist, der zweiteilig ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (7) auf der Innenseite in Richtung des Luftstromes verlaufenden Rippen (9) aufweist.
Heizungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (7', 7") des Kunststoff-Rahmens (7) mittels einer Clipsverbindung (8) oder einer Schiebe-Verbindung (8'), miteinander verbunden sind.
Heizungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Rahmen (7) mindestens eine Öffnung (10) für zwei Kontaktbleche (3) aufweist und in der Nähe der Öffnung bzw. der Öffnungen (10) als Stecker (5) ausgebildet ist.
Heizungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (5) in einem rechten Winkel zu den den elektrischen Kontakt herstellenden Kontaktblechen (3) ausgebildet ist, wobei ein Kabel und der Stecker (5) parallel zur Richtung des Luftstromes ausgerichtet sind.
Heizungsanordnung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des PTC-Elements (2) Kontaktbleche (3, 4) angebracht sind.
Heizungsanordnung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PTC-Element (2) an einem Kontaktblech (3, 4) mittels einer Klebe-Verbindung angebracht ist.
Heizungsanordnung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem PTC-Element (2) abgewandten Seite des Kontaktblechs (3, 4) eine Wellrippe (6) mittels einer Klebe-Verbindung angebracht ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem PTC-Element (2) abgewandten Seite der Wellrippe (6) ein weiteres Kontaktblech (4, 3) mittels einer Klebe-Verbindung an der Wellrippe (6) angebracht ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kontaktbleche (3) derart ausgebildet sind, dass sie an ihrem einen Ende als Teil eines Steckers (5) ausgebildet sind.
Heizungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktbleche (3) L-förmig ausgebildet sind.
Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen eine Lasche (13) zur Anbringung der Heizungsanordnung (1) in oder an einem Luftkanal aufweist.
Heizungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungsanordnung als dezentraler Zuheizer ausgeführt ist, der in einem Luftkanal außerhalb eines Klimagerätes angeordnet ist.
Heizungsanordnung nach einem der Ansprüche 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebe-Verbindung durch einen ZweiKomponenten-Silikon-Klebstoff gebildet ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Rahmen (7) aus einem temperaturbeständigen Kunststoff gefertigt ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Rahmen (7) eine Isolierwand bildet oder mit einer Isolierung versehen ist.
Heizungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungsanordnung (1) PTC-Elemente (2) mit einer Betriebstemperatur von 80°C bis 120°C aufweist.
Heizungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungsanordnung durch Relais oder Regler gesteuert wird.