EP1768459B1 - Heat generating element of a heating device - Google Patents

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EP1768459B1
EP1768459B1 EP06017063A EP06017063A EP1768459B1 EP 1768459 B1 EP1768459 B1 EP 1768459B1 EP 06017063 A EP06017063 A EP 06017063A EP 06017063 A EP06017063 A EP 06017063A EP 1768459 B1 EP1768459 B1 EP 1768459B1
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EP
European Patent Office
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heat
generating element
positioning frame
frame
element according
Prior art date
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EP06017063A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1768459A1 (en
Inventor
Michael Zeyen
Kurt Walz
Michael Niederer
Franz Bohlender
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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Publication date
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Priority claimed from EP05020753A external-priority patent/EP1768458B1/en
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Priority to DE502006000793T priority patent/DE502006000793D1/en
Priority to EP06017063A priority patent/EP1768459B1/en
Priority to US11/534,470 priority patent/US7777161B2/en
Priority to JP2006257828A priority patent/JP4170355B2/en
Priority to KR1020060093006A priority patent/KR100850476B1/en
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    • F24H3/081Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes using electric energy supply
    • F24H3/082The tubes being an electrical isolator containing the heater
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    • 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
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the present invention relates to a heat-generating element of a heater for air heating, comprising at least one PTC element and voltage applied to opposite side surfaces of the PTC element electrical conductor tracks.
  • a heat-generating element is, for example, from the date of the present applicant EP 1 061 776 known.
  • the heat-generating element is used in particular in a heater for a motor vehicle and comprises a plurality of successively arranged in a row PTC elements which are energized via parallel to each other, flat on opposite sides of the PTC elements voltage applied electrical conductors.
  • the conductor tracks are usually formed by parallel metal strips.
  • the heat-generating elements thus formed are used in a heating device for air heating in a motor vehicle, which comprises a plurality of layers of heat-generating elements, abut on the opposite sides of heat-emitting elements. These heat-emitting elements are applied via a holding device in relatively good heat-transfer contact to the heat-generating elements.
  • a holding device of the heating device is formed by a frame in which a plurality of mutually parallel layers of heat-generating and heat-emitting elements are spring-loaded.
  • the heat generating element is formed by a plurality of in a row in a plane successively arranged PTC elements, which are also referred to as ceramic elements or PTC thermistors, which are energized on opposite side surfaces by voltage applied to these tracks.
  • PTC elements which are also referred to as ceramic elements or PTC thermistors, which are energized on opposite side surfaces by voltage applied to these tracks.
  • One of the tracks is formed by a circumferentially closed profile.
  • the heat-emitting elements are formed by lamellae arranged in several parallel layers, which extend at right angles to the metal profile which is closed at the circumference.
  • a plurality of circumferentially closed metal profiles formed in the manner described above are provided, which are arranged parallel to each other. The lamellae partially extend between the circumferentially closed profiles and partially protrude beyond them.
  • a generic heat generating element and a heating device is known from EP 1 432 287 known.
  • the heater has a frame, which receives heat-emitting elements and heat-generating elements.
  • the frame has the outer frame members associated spring elements which act on the alternately provided heat-emitting elements and heat-generating elements.
  • a heat-generating element which is provided between two metallic heating plates, which are connected to each other via screws.
  • flow channels are formed, through which a fluid flows.
  • the PTC element trace located on the outside thereof each have an insulating layer which bears against the metallic plates.
  • a similar heater describes the DE 30 22 034 ,
  • the PTC element is accommodated in a circumferentially closed metallic profile. Between the voltage applied to the PTC element traces and the circumferentially closed profile insulating discs are provided which prevent direct electrical contact between the tracks and the circumferentially closed profile.
  • the electrical traces must be in good electrical contact with the PTC elements. Otherwise, there is the problem of an increased contact resistance, which may result in particular in the use of heat-generating elements in Zuheizem for motor vehicles because of the high currents that a local overheating occurs. By this thermal event, the heat-generating element can be damaged.
  • the PTC elements are self-regulating resistance heaters, which emit a lower heat output with increased temperature, so that a local overheating can lead to the disturbance of the self-regulating properties of the PTC elements.
  • the PTC elements are usually arranged in a position frame which extends as a planar component substantially in the plane of the PTC elements.
  • the position frame is used for positionally accurate positioning of the PTC elements during assembly of the heat-generating element, possibly also the support of the PTC elements in permanent operation.
  • the position frame is made of plastic and as an injection molded part and thus has certain insulating properties.
  • the protection of the PTC elements from air and moisture ie the rollover protection is effected solely by the PTC elements completely enveloping capsule, which complicates the production of heat-generating elements and not in all conceivable applications of the heat-generating elements, especially in the application the heat-generating elements may be used in an air heater in a motor vehicle.
  • a heat-generating element is known, which is realized without position frame and in which the successively arranged PTC elements are taken together with these on both sides adjacent and forming the conductors baffles and arranged on the outside of insulating on the longitudinal sides.
  • the lateral version of the layer structure is formed by U-shaped silicone profiles, the legs of which are intended to rest on the insulating layer.
  • the silicone strips are also relatively soft and can be easily detached, for example, during assembly or repair work on the heater.
  • the PTC heating element within a layer structure whose outer layers are each formed by an aluminum oxide layer, which clamp a conductor between itself and the PTC heating element.
  • the aluminum oxide plates are supported on the edge of a rigid plastic frame.
  • the track is formed by a layer of ductile solder. The application of such a solder layer but leads to manufacturing difficulties.
  • the solder liquefied in an inadmissible manner and causes a short circuit within the heat-generating element.
  • the previously known heat-generating element Due to the rigid support of the aluminum oxide plates on the plastic frame, the previously known heat-generating element also lacks the ability within certain limits to respond flexibly to thermal expansion, so that in this prior art does not always secure contact between the conductors and the PTC heating element can be guaranteed.
  • a heat-generating element of a heater for air heating and a corresponding heating device is to be specified, which allows increased safety even when using high operating voltages. It should be paid to an economic manufacturability of the heat-generating element and thus the this installing heater.
  • the invention seeks to provide a heat-generating element which provides improved safety against a potential electrical flashover.
  • the present invention provides a heat-generating element having the features of claim 1.
  • This differs from the generic state of the art in that at least one insulating layer is provided, which covers the conductor on its side facing away from the frame outside, wherein the insulating layer is in any case sealed against the longitudinal sides of the frame by a compressible Dichtwulst.
  • the longitudinal side of the positional frame is understood to mean, in particular, the edge of the positional frame that is oblong in plan view, ie, that marginal strip which surrounds the frame opening or the frame openings on the edge in a flat plane which forms the upper or lower side of the frame and surrounds the receiving opening , On these long sides a compressible sealing bead is provided, against which the insulating layer is tight.
  • the compressibility of the sealing bead is chosen such that the printed conductor is pressed against the PTC elements by a compressive force applied by the insulating layer, even if, due to manufacturing tolerances and / or due to different thermal expansions of the position frame on the one hand and the electrical On the other hand, the designed dimensioning of the heat-generating element is no longer consistent with the actual dimensions.
  • the compressible sealing bead is suitable thereafter, different thermal expansions or tolerances between the layer structure comprising the PTC element (s) and the conductor tracks and the position frame.
  • the compressible sealing bead can compensate in the same way any tolerances on the side insulating layer, which is preferably formed from a flat ceramic plate.
  • the ceramic plate is ideally about the width of the elongated position frame, in any case not usually extends beyond the position frame in the width direction, but is wider than the width of the frame opening.
  • a compressible sealing bead is preferably provided parallel to the two side edges of the elongated position frame between the insulating layer and the position frame, preferably substantially over the entire longitudinal extension of the elongate insulating layer.
  • the insulating layer can be sealed in the same way via a compressible sealing bead relative to the position frame, so that one or all formed by the frame frame openings within the circumferential, formed by the compressible sealing beads seal and are sealed so hermetically against the outside.
  • the heat generating element may have on both sides of the positioning frame identically provided insulating layers sealed from the positioning frame.
  • the seal can be rigidly provided on one side of the position frame, for example, by an insulating layer surrounding the conductor outside, which is rigidly and firmly connected to the position frame, for example by encapsulation of the insulating layer by itself or together with the conductor track.
  • a tolerance compensation or a compensation of different length expansions takes place exclusively on the other upper side of the position frame.
  • the sealing bead is thicker to dimension than in the case of sealing beads on opposite sides of the position frame.
  • the heat-generating element according to the invention ensures at all times intimate contact between the track and the PTC element or elements, in particular when the elements of this electrically conductive layer structure of the heat-generating element are applied against each other by an external pressure force. Contact problems at the transition between the track and the PTC element are thus avoided.
  • the sealing bead can be placed on the positioning frame. With regard to a simpler Production of the heat-generating element, however, it is preferable to stick the sealing bead on the positioning frame and / or the insulating layer.
  • the sealing bead can also bond the position frame with the insulating layer.
  • the sealing bead is formed, for example, of a silicone adhesive or the like.
  • the sealing bead is preferably formed from a highly insulating plastic, d. H. a plastic that shows a high level of safety against electrical breakdown even at high operating voltages, such as a silicone adhesive. What is desired is a highly insulating support of the PTC element or elements in the position frame with a CTI value of at least 400, preferably 600, compared to leakage current.
  • the position frame may be formed of a plastic. In this case, the plastic should be temperature resistant. It is conceivable, for example, the production of the position frame made of polyamide. Considering a possible operating voltage of about 500 V, the support of the PTC element within the position frame should reach a CTI value of at least 600.
  • preferably used materials for forming the position frame are electrically non-conductive ceramics or a high-quality plastic, such as polyurethane, silicone or other highly insulating elastomers.
  • the electrical breakdown strength of the material forming the position frame should be at least 2 kV / mm, at least for those parts of the position frame which are immediately adjacent to and / or contact the PTC element (s).
  • the electrically highly effective insulating support of the PTC elements can take place in that an insulating gap is provided between the PTC element and the frame opening surrounding the surrounding material of the position frame.
  • the insulating gap may be an air gap that is kept between the PTC element (s) and the frame opening material. In this embodiment, care must be taken to ensure that the PTC element is circumferentially spaced from the positioning frame by a sufficient distance which prevents an electrical flashover on the position frame is.
  • This positioning can be carried out in particular by an insulating layer, which keeps the one or more PTC element (s) in a predetermined position, for example, by the PTC element (s) connected directly or indirectly to the insulating layer, in particular adhesively bonded.
  • the insulating layer is also opposite the position frame, e.g. secured in position by gluing using a sealing bead.
  • the bonding of the aforementioned elements is preferable from the viewpoint of easier manufacture and also from the viewpoint of sealing the current-carrying parts from the environment that can be realized by an adhesive layer, it is also possible to use the PTC element or elements (FIG. e) to space by positive engagement with respect to the position frame while maintaining the insulating gap.
  • the insulating properties of this insulating layer are preferably chosen so that the insulating layer in the transverse direction of the layer structure ensures a dielectric strength of at least 2000 V.
  • a securing means embracing the insulating layer on its outer side is preferably provided.
  • This securing means preferably surrounds only the insulating layer at its edge, so that the middle part of the insulating layer is free of securing means and in the case of the formation of the securing means by a ceramic sheet whose outside forms a flat contact surface for a heat-emitting element of a heater for air heating, in the the heat generating element according to the invention can be installed.
  • the securing means is designed in such a way that it generates a prestressing force pressing the conductor track against the associated PTC element and / or a pretensioning force which seals the insulating layer against the associated sealing bead.
  • each heat generating element of a plurality of layers of heat generating elements having heating device is biased sealingly.
  • a spring holding the layer structure of the heater under bias can be used alone, the heat-emitting elements against the preferably formed by the insulating outer side of the provided as a structural unit to generate heat generating elements.
  • the spring force is not consumed to bias the compressible sealing beads ie to seal the insulating layer against the position frame.
  • an electrical flashover is also reliably prevented if the layer structure of the heater under bias holding spring element fails or at least causes insufficient spring force.
  • the heat-generating and heat-emitting elements of the auxiliary heater can be placed against each other in other ways than by spring force, for example by gluing, without contact problems between the PTC element and the elements are to be feared.
  • the securing means may be formed by an encapsulation, which is formed on the positioning frame.
  • the encapsulation can be formed after production of the position frame, and this material may be formed differently or identical to the material frame.
  • the securing means is formed by an integrally formed on the positioning frame encapsulation, which brings with it the advantage that the securing means and the position frame can be created in one step.
  • the securing means is formed by a clamping element, which surrounds the two outer sides of the heat-generating element, preferably outside bears directly against the insulating layer.
  • the clamp element thus unites a prefabricated layer structure consisting of the position frame, the PTC element (s) received in this frame, the insulating layers sealingly applied to the position frame, and the two interconnects therebetween.
  • the clamp element is designed as a separate component. This development does not require a complicated technique for producing the heat-generating element. However, the parts of the layer structure and the clip elements must be positioned and joined.
  • the securing means is arranged integrally pivotable on the positioning frame and thus movable relative to the positioning frame to the insulating layer, optionally together with the conductor in pivoted Place securing means against the sealing bead and apply the insulating layer against the sealing bead due to the spring-back securing means.
  • the securing means may in this preferred embodiment, for example, comprise two latching arms, which surround the insulating layers, which surround the frame outside the frame. These latching arms are preferably centered, that is connected at their junction via a common joint to the position frame.
  • the joint can be formed by a film hinge.
  • the joint may also have a certain rigidity to allow the movement of the locking arms for mounting, while maintaining the necessary spring force to bias the insulating layer against the compressible sealing bead.
  • This spring force can be generated in whole or in part by the choice of material and the dimensioning of the latching arms.
  • the locking arms frontally, d. H. at the short ends of the elongated positional frame.
  • the height of the heat-generating element which is usually exposed in the heater within a frame, is determined in this embodiment substantially by the height of the side wall of the position frame, which in turn substantially corresponds to the height of the PTC element received herein.
  • the latching arms can project beyond this height, but are preferably located outside the area swept by the air to be heated and within a frame or other housing of the heating device holding the layer structure of the auxiliary heater.
  • the position frame has a frame head, which projects beyond the at least one insulating layer on the outside and thereby forms a securing means at least for fixing the end of the insulating layer relative to the position frame.
  • the position frame head may be provided substantially symmetrically with respect to the longitudinal axis of the position frame and thus form latching arms which press the insulating layers against the position frame on both sides.
  • the position frame head preferably has at least one passage opening for a Contact tongue, which is provided on a conductor strip forming sheet metal strip.
  • this contact tongue preferably forms the contact sheet on one of its end faces.
  • the contact terminal forming a plug connection is formed by free cutting of the sheet metal strip on an end face thereof, possibly deformed, so that the contact tongue extends transversely to the plane of the sheet metal.
  • the contact tongue is integrally formed on the sheet metal strip, but with significantly smaller width than the frame opening covering sheet metal strip, which bears against the PTC element.
  • the position frame head may further have a positioning opening for the positive fixing of the sheet metal strip on the other end face.
  • the contact tongue may also be located in a slot which is recessed on the position frame and opens outwardly to an end face of the position frame.
  • the position frame further comprises in the height direction, d. H. transverse to the bearing plane of the PTC element extending pin.
  • Each of the pins is precisely in engagement in a recess which is recessed in the contact plate.
  • a thickening is formed above the contact plate, through which the contact plate is secured to the position frame.
  • the contact plate is accurately positioned by the positive connection of pin and recess. The thickening secures the contact plate with respect to the position frame form-fitting.
  • the insulating layer is preferably adhered to the unit so formed, wherein the adhesive connection is preferably between the position frame and the insulating layer.
  • a preassembled structural unit comprising the positional frame, the at least one PTC element and the contact sheets and the insulating layers can be formed.
  • the later merging of the heat-generating element with the heat-emitting element no longer need to be taken in the later process steps that the individual layers of the heat-generating Elementes are positioned accurately in the context of final assembly.
  • the plug connection is formed by sheet metal processing of the contact plate in any case at its end face.
  • the male terminal preferably extends parallel to the remainder of the contact sheet, but is bent over in a plane spaced outwardly from the plane containing the contact sheet. This preferred embodiment is particularly suitable for such situations in which the two contact plates on the same end side form electrical connection elements that should be widely spaced from each other with regard to the most secure insulation and space requirements of connector receptacles for the connections.
  • the further developments described above preferably have separate sealing beads.
  • the Dichtwülste.gronnen but equally well integrally formed with the position frame.
  • This realization arises in particular inevitably when the position frame is formed of an electrically high-quality material.
  • the insulating layer can be connected on one side by encapsulation with the position frame.
  • sealing beads can be formed in an encapsulation of the insulating layer on one side of the position frame on the opposite side by means of injection, against which the insulating layer rests on the other side of the position frame. It can also integrally formed with the position frame on opposite sides of the position frame Dichtwülsteschs injection molding and the insulating layers are applied to this.
  • the sealing bead will not develop the adhesive force sufficiently connecting the insulating layer to the position frame.
  • the insulating layer can thus be placed on the sealing beads or glued or connected in any other way with the positioning frame.
  • it is intended to clip the insulating layer to the position frame, either by means of clip elements attached to it the positioning frame are arranged, or by securing or locking means for the insulating layer, which are preferably integrally formed on the positioning frame and in particular distributed at least at the longitudinal edges of the position frame continuously or over the entire length of the position frame in discrete sections.
  • Such a locking means may additionally be formed as a lateral fixing and mounting aid for voltage applied to the insulating heat-emitting element.
  • the locking means may be formed as a separate component relative to the position frame.
  • the present invention further provides a heater under protection, which makes use of the heat generating element according to the invention and accordingly can be operated at high voltages.
  • the heater has a plurality of heat-emitting elements arranged in parallel layers, which abut opposite sides of a heat-generating element.
  • the heat-generating and heat-emitting elements are held in a housing, for example a frame which is substantially flat and whose width substantially corresponds to the width of the heat-emitting and / or heat-generating elements.
  • Spring voltages can be generated and / or introduced into the layer structure via the frame.
  • a separate spring element integrated in the layer structure or be provided in the region of the frame.
  • the spring may be integrated in a frame spar, such as the EP 0 350 528 can be seen.
  • the spring preload can also be applied by elastic connections of frame members extending at right angles.
  • a plurality of heat-generating elements are provided in the layer structure, on whose upper and lower sides in each case a heat-emitting element is applied.
  • the system can also be produced by an adhesive connection.
  • the heating device according to the invention is further developed by the development discussed above with reference to the heat-generating element.
  • Fig. 1 is a side perspective view of the essential parts of an embodiment of a heat generating element in an exploded view.
  • the heat-generating element has a molded plastic injection frame 2, whose central longitudinal axis forms a plane of symmetry of the heat-generating element. This is formed essentially mirror-symmetrical and has on each side of the positioning frame 2 initially provided contact plates 4, which receive between them in the position frame 2 recorded PTC elements 6.
  • On the outside of the contact sheets 4 is a two-layer insulating layer 8, comprising an outer insulating film 10 and an inner, directly adjacent to the contact plate 4 ceramic plate 12.
  • the ceramic plate 12 is a relatively thin alumina plate, which has a very good dielectric strength of about 28 kV / mm and a good thermal conductivity of more than 24 W / (m K) provides.
  • the plastic film 10 is presently formed by a polyamide film having a good thermal conductivity of about 0.45 W / (m K) and a dielectric strength of 4 kV / mm.
  • plastic film 10 and the ceramic plate 12 Between the plastic film 10 and the ceramic plate 12 is a few microns thick wax layer whose melting point is tuned with respect to the operating temperature of the heat-generating element, in such a way that the wax melts at operating temperature and between the plastic film and the ceramic plate 12, the abut each other under compressive stress, so distributed that a compensating film is created, which promotes good heat transfer between the two parts 10, 12 of the insulating layer 8.
  • the combination of plastic film 10 and ceramic plate 12 leads to an insulating part 8, which has good electrical properties and thermal conduction properties and in particular against breakdown voltages of up to 2000 V, but which also shows the necessary strength at the same time.
  • the external insulating foil By the external insulating foil any voltage spikes, which can be generated in particular when applied by pressure against the heat-generating element heat-emitting elements, degraded and homogenized.
  • the arranged between the two parts 10, 12 of the insulating wax, optionally also an additional there provided and both parts 10, 12 interconnecting adhesive favors this degradation of voltage spikes. Accordingly, even at higher compressive stresses, which hold a layer structure of heat-generating and heat-emitting elements under bias, there is no risk that the relatively brittle ceramic layer breaks.
  • the insulating layer 8 is preferably glued to the outside of the contact plate 4. This is located approximately in the middle of the insulating layer 8 and is formed with a smaller width than the insulating layer 8. However, the respective contact plate 4 projects beyond the insulating layer 8 at the end faces. The contact plate 4 is at this the insulating layer 8 superior ends initially significantly reduced in width. To the in Fig. 1 Right end, the contact plate 4 has a free-cutting with respect to the width of the contact plate 4 tapered mounting web 14, in which a recess 16 is recessed. At the opposite, in relation to Fig. 1 left end, a corresponding tapered fastening web 18 is also provided with a recess 16. From the lateral edge of this fastening web 18, a web 20 bent out of the plane of the contact sheet 4 goes off, forming the base of a plug connection 22 projecting from the front side of the positioning frame 2.
  • the web 20 is engaged in a recess 24 recessed on the positioning frame 2, which opens towards the end face of the positioning frame 2.
  • the positioning frame 2 also has at its front end portions on pins 26 which extend in the vertical direction of the heat generating element, ie, at right angles depart from the surface of the position frame 2. During assembly, these pins 26 are inserted into the recesses 16. Thereafter, the pin 26 is melted to form a melt thickening and secured the contact plate 4 in this manner with respect to the positioning frame 2.
  • the positioning frame 2 in addition to the pin 26 further positioning aids for positionally accurate arrangement of the contact plate 4 on the positioning frame 2.
  • the positioning frame 2 forms on the one hand at the front ends of the contact plate 4 end fixing webs 28, which extend slightly over the top of the contact plate 4 and whose distance from one another corresponds approximately to the length of the contact plate 4.
  • the contact plate 4 is positioned in the longitudinal direction.
  • boundary edges 30 which also extend beyond the top of the contact plate 4 and whose distance from each other is a little larger than the width of the contact plate 4.
  • This bounding edge 30 is surmounted on both sides by limiting webs 32 with inner locking projections, by means of which a heat-emitting element to be arranged on the heat-generating element can be fixed for assembly purposes.
  • Fig. 3 results in - opposite surfaces of the PTC elements 6 on the inner surfaces of the contact plates 4 and are fixed in a frame opening 34 of the positioning frame 2.
  • Fig. 1 results, there are six PTC elements 6 within a frame opening 34.
  • the packing of the PTC elements is spaced from the material of the positioning frame 2 by an insulating gap 36.
  • This insulating gap 36 also extends in a direction parallel to the bearing plane between the inside of the contact plate 4 and a tapered inner edge 38 of the position frame surrounding the frame opening 34 circumferentially.
  • the current-carrying parts of the heat-generating element ie, the two contact plates 4 and the PTC elements 6 are spaced from the material of the positioning frame 2.
  • This distance is in the embodiment shown the Fig. 1 to 4 secured by an insulating spacer 40 which circumferentially surrounds the front end of the inner edge 38.
  • the insulating spacer means 40 is formed in the embodiment shown by a silicone strip which receives the front portion of the inner edge 38 in and surrounding it circumferentially.
  • the spacing means should only prevent the live parts coming into direct contact with the plastic material of the positioning frame 2.
  • the insulating properties of the spacer means 40 are chosen so that this has a better insulation effect than the plastic material of the positioning frame 2 anyway.
  • the width of the spacing means 40 in the width direction is selected such that it in any case reaches as far as the wide-side end of the contact sheet 4.
  • the spacer means 40 covers the upwardly and downwardly exposed sides of the inner edge 30 and a rim 42 formed circumferentially around the frame opening 34 formed by the inner edge 38.
  • the spacer means 40 may thereafter also be referred to as the inner frame opening 34 circumferentially surrounding edge um modeender insulating jacket can be understood, which prevents both a direct contact between the PTC element 6 and the thermoplastic material of the positioning frame 2 as well as a direct contact of the contact plates 4 on the positioning frame 2 and to be observed for electrical insulation minimum distance between the ensured parts.
  • the insulating layer has a transverse direction ( Fig. 3 ) on both sides over the contact plate 4 extending edge portion 44. Between this edge portion 44 and the inner edge 38 of the position frame 2 is a sealing bead 46, which is applied sealingly against both the position frame 2 and against the insulating layer 8.
  • the encapsulation then has the insulating layers 8 lying opposite one another and the arrangement of two sealing elements 46 extending substantially at right angles thereto with the material of the positional frame 2 provided therebetween.
  • the encapsulation is chosen so that no moisture or contamination from the outside can reach the live parts.
  • the sealing bead 46 is formed by a plastic adhesive, which fixes the insulating layer 8 with respect to the position frame 2 and thus includes all provided within the insulating layers 8 parts of the heat-generating element.
  • a plastic adhesive which fixes the insulating layer 8 with respect to the position frame 2 and thus includes all provided within the insulating layers 8 parts of the heat-generating element.
  • this embodiment can be dispensed with a fixation of the PTC elements 6 with the contact plates 4 with respect to the insulating layer 8 with respect to a positional positioning during operation of the heat-generating element. Nevertheless, such a fixation for manufacturing reasons may be useful.
  • Elastomers for example silicone or polyurethane, have proven to be suitable for forming the sealing bead 46 in the form of an adhesive.
  • the sealing bead 46 extends in the longitudinal direction of the position frame and is provided between the outer edge of the frame opening 34 and the boundary edge 30.
  • the sealing element bears against the inner edge 38, which is reduced in thickness.
  • a Dichtstoffbegrenzungsrand 48 is provided, which is formed by the positioning frame 2.
  • the sealing bead 46 can rest against this edge, which extends transversely to the receiving plane for the PTC elements.
  • FIGS. 5 and 6 show an alternative embodiment of a heat generating element according to the invention with a positioning frame 2, on which the present lower contact plate 4u is arranged by encapsulation.
  • the contact plate 4u can have recesses or openings at its edge, through which the highly insulating plastic mass forming the position frame can flow during injection molding and thus can connect the contact plate 4 to the position frame 2.
  • the lower contact plate 4u is at its ends to the center of the position frame out, so that the contact plate 4u is securely surrounded by the frame 2 forming the material.
  • the positioning frame 2 is made of an electrically high-quality, temperature-resistant (200 ° C) silicone. The embodiment then has a CTI value that ensures safe operation at voltages of about 500V.
  • the position frame is produced while retaining the basic structure already described with reference to the previous embodiments, in which a sealing adhesive edge 46 is provided between the material of the positioning frame 2 and the insulating layer 8, which is presently formed from an elastomeric adhesive.
  • this adhesive strip 46 With the interposition of this adhesive strip 46, the mutual insulating layers 8 abut against the positioning frame 2.
  • the voltage applied to the lower insulating layer 8u strip 46 in particular serves the adhesive connection. Its sealing properties are not so important.
  • the insulating layer 8 can also be glued alternatively or in addition flat on the outside of the contact plate 4u.
  • both the electrical conductor 4u and the adjoining insulating layer 8u in an injection molding are inserted and overmolded by the highly insulating plastic mass of the positioning frame 2 ( Fig. 7 ).
  • the PTC elements 6 are inserted into the frame openings 34.
  • an electrical conductor 4 is now applied to the PTC element (s) 6.
  • the immediately applied to this electrical conductor 4 insulating layer 8 is connected to the position frame 2.
  • FIGS. 8 and 9 show a fourth embodiment of a heat generating element according to the invention. Identical components are identified with the same reference numerals with respect to the preceding embodiments.
  • the PTC elements 6 are accommodated in two frame openings 34 of an elongated position frame 2.
  • the PTC elements 6 can bear directly on the edge of the frame 2 surrounding the frame openings 34.
  • the opposite upper sides of the sealing beads 46 are approximately at the level of the top of the PTC elements.
  • the two sealing beads 46 together with the thickness of the positioning frame 2 at this lateral edge thereof have a height which corresponds approximately to the height of the PTC elements.
  • the positioning frame 2 is provided on both sides with superior positioning frame heads 100, which form positioning aids for positionally accurate arrangement of the contact sheets 4.
  • Each of the contact plates 4 has its front ends cut out tongues, wherein the left tongue forms the male connector terminal 50 and on the right side only a positioning tongue 102 is provided, which is on all sides insulating received by the right position frame 100 in a recessed therein positioning opening 104, so that the contact plate 4 is held in position secured in position in the longitudinal and transverse direction relative to the position frame 2.
  • the position frame head 100 further has a through hole 105 for the male terminal 50.
  • the position frame heads 100 also form securing means in the form of latching arms 106, which surround the insulating layer 8 on the outside, on its end face.
  • the latching arms 106 are articulated via a common torsion joint 108 on the immovable part of the position frame head 100.
  • the latching arms 106 can be pivoted about this torsion joint 108, so that the opposing latching arms 106 release a free space between them, which can just accommodate the insulating layer 108 formed as a flat ceramic plate.
  • the locking arms After relief of the torsion joint 108 swing the locking arms back and overlap the insulating layer 106.
  • the insulating layer 8 is biased toward the position frame 2 with the interposition of the sealing bead 46.
  • FIGS. 8 and 9 may be formed on one side with correspondingly detent against the position frame 2 battered insulating 8, whereas on the other side, the insulating layer and / or the contact plate 4 may be secured in a manner to the positioning frame 2, as already described above with reference to the FIGS. 6 and 7 has been described.
  • Fig. 10 a further modified embodiment is shown. Also in this embodiment, the same components with respect to the previously discussed embodiments are provided with the same reference numerals.
  • the sealing beads 46 are formed integrally on opposite side surfaces of the positioning frame 2 on the positioning frame 2 formed as an injection molding component.
  • the position frame 2 is injection molded from silicone.
  • the PTC elements 6 are inserted in this frame 2.
  • the insulating layers 8 are placed on both sides of the sealing bead 46. The recorded within the position frame 2 components, contact plate 4th and PTC elements 6 are clamped between the insulating layers 8.
  • clamping elements 62 which may be formed for example by C-shaped plastic clips, both bias the insulating layers 8 against each other with the interposition of the position frame 2 and the relatively soft and labile position frame 2 serve as a lateral boundary, so that the positioning frame 2 can not bulge outward substantially in the bearing plane of the PTC elements 6. Accordingly, the clamping elements 62 are arranged distributed at predetermined intervals over the entire longitudinal extension of the positioning frame 2 in any case.
  • the cooperating with the insulating layer 8 locking projections of the clip elements 62 may be associated with locking recesses or detents which are mounted on the side of the insulating layer. Also, the locking projections may be connected by gluing with the insulating layer 8.
  • Conceivable is any configuration that prevents the practical use of the heat generating element on the one hand slipping of the clip elements 62 of the surface of the insulating layer 8 and on the other hand, a possible flat contact the heat-emitting elements on the outside of the insulating layer 8 is not hindered.
  • a heating device in the form of a circumferentially closed frame 52, which is formed by two frame shells 54.
  • a holding device in the form of a circumferentially closed frame 52, which is formed by two frame shells 54.
  • the frame 52 includes a spring, not shown, by which the layer structure is held under pretension in the frame 52.
  • all the heat-emitting elements 56 are disposed immediately adjacent to a heat-generating element 60.
  • heat-emitting elements 56 are formed by meandering bent aluminum sheet metal strips.
  • the heat-generating elements 60 are located between these individual heat-emitting elements 56 and behind the longitudinal struts 58 of the Lucasein- or outlet opening of the frame 52 passing through the grid.
  • One of these longitudinal struts 58 is removed in the middle of the frame 52 for the sake of illustration, so that there is a heat generating element 60 can be seen.
  • the force of the spring received in the frame 52 may be such that not only the heat-generating elements 60 and the heat-emitting elements 56 are braced against each other, but also the corresponding sealing beads 46 sealingly biased against the insulating layer 8 and the positioning frame 2, respectively be pressed.
  • the sealing effect can be generated solely by spring force.
  • the individual heat-generating elements can be provided under bias clamping clip elements or other securing means. It is also possible to adhesively adhere the sealing bead to the insulating layer and / or the position frame. In this case, in any case due to the bias of the spring received in the frame of the sealing bead is compressed and the contact plate 4 flush against the top of the PTC element 6 is applied in order to achieve good contact there. It goes without saying that on the position frame recessed lead-through or positioning opening 104, 105 are dimensioned in this case so that they allow a certain mobility of the contact plate 4 for compression of the sealing bead 46.
  • the heat-emitting elements ie the radiator elements, potential-free, since this rests with the interposition of the insulating layer 8 against the current-carrying parts.
  • the frame 52 is preferably made of plastic, whereby the electrical insulation can be further improved.
  • An additional protection especially against unauthorized contact with the live parts of the heater is additionally provided by the grid, which is also formed of plastic and formed integrally with the frame shells 54.
  • the frame 52 is preferably made of plastic, whereby the electrical insulation can be further improved.
  • An additional protection especially against unauthorized contact with the live parts of the heater is additionally provided by the grid, which is also formed of plastic and formed integrally with the frame shells 54.
  • a plug connection depart from the power supply and / or control lines through which the heater can be connected in terms of control and Strom machinesshunt in a vehicle.
  • a housing is indicated, which in addition to the plug connection may also have control or regulating elements.
  • the mounting surface for the sealing bead 46 superior, molded on the positioning frame 2 mounting edge 30 is missing, the lateral surface of the heat-generating element is formed in this embodiment, the side surface to be recognized in the side view substantially by the side wall of the position frame.
  • the contact surface for the sealing bead 46 on the side of the positioning frame 2 is surmounted only by the relatively thin sealing bead 46 and the thin ceramic plate 8. It should be noted that in the FIGS. 8 and 9 embodiment shown has a perfectly smooth and continuous in the width direction of the heat-generating element surface. The attachment of the ceramic plate 8 to the position frame 2 is carried out only on the provided on the front side locking arms 106.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein wärmeerzeugendes Element einer Heizvorrichtung zur Lufterwärmung, umfassend wenigstens ein PTC-Element und an gegenüberliegenden Seitenflächen des PTC-Elementes anliegende elektrische Leiterbahnen. Ein solches wärmeerzeugendes Element ist beispielsweise aus der auf die vorliegende Anmelderin zurückgehenden EP 1 061 776 bekannt.The present invention relates to a heat-generating element of a heater for air heating, comprising at least one PTC element and voltage applied to opposite side surfaces of the PTC element electrical conductor tracks. Such a heat-generating element is, for example, from the date of the present applicant EP 1 061 776 known.

Das wärmeerzeugende Element wird insbesondere in einem Zuheizer für ein Kraftfahrzeug eingesetzt und umfasst mehrere in einer Reihe hintereinander angeordnete PTC-Elemente, die über sich parallel zueinander erstreckende, flächig an gegenüberliegenden Seiten der PTC-Elemente anliegende elektrische Leiterbahnen bestromt werden. Die Leiterbahnen sind üblicherweise durch parallele Blechstreifen gebildet. Die so gebildeten wärmeerzeugenden Elemente werden in einer Heizvorrichtung zur Lufterwärmung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, welche mehrere Schichten von wärmeerzeugenden Elementen umfasst, an deren gegenüberliegenden Seiten wärmeabgebende Elemente anliegen. Diese wärmeabgebenden Elemente werden über eine Haltevorrichtung in relativ gutem wärmeübertragenden Kontakt an die wärmeerzeugenden Elemente angelegt.The heat-generating element is used in particular in a heater for a motor vehicle and comprises a plurality of successively arranged in a row PTC elements which are energized via parallel to each other, flat on opposite sides of the PTC elements voltage applied electrical conductors. The conductor tracks are usually formed by parallel metal strips. The heat-generating elements thus formed are used in a heating device for air heating in a motor vehicle, which comprises a plurality of layers of heat-generating elements, abut on the opposite sides of heat-emitting elements. These heat-emitting elements are applied via a holding device in relatively good heat-transfer contact to the heat-generating elements.

Bei dem vorerwähnten Stand der Technik ist eine Halteeinrichtung der Heizvorrichtung durch einen Rahmen gebildet, in dem mehrere parallel zueinander verlaufende Schichten von wärmeerzeugenden und wärmeabgebenden Elementen unter Federvorspannung gehalten sind. Bei einer alternativen Ausgestaltung, die ebenfalls ein gattungsgemäßes wärmeerzeugendes Element sowie eine gattungsgemäße Heizvorrichtung offenbart und die beispielsweise in der EP 1 467 599 beschrieben ist, wird das wärmeerzeugende Element durch mehrere in einer Reihe in einer Ebene hintereinander angeordnete PTC-Elemente, die auch als Keramik-Elemente bzw. Kaltleiter bezeichnet werden, gebildet, die an gegenüberliegenden Seitenflächen durch an diesen anliegende Leiterbahnen bestromt werden. Eine der Leiterbahnen wird durch ein umfänglich geschlossenes Profil gebildet. Die andere Leiterbahn durch einen Blechstreifen, der unter Zwischenlager einer elektrischen isolierenden Schicht an dem umfänglich geschlossenen metallischen Profil abgestützt ist. Die wärmeabgebenden Elemente werden durch in mehreren parallelen Schichten angeordnete Lamellen gebildet, die sich rechtwinklig zu dem umfänglich geschlossenen Metallprofil erstrecken. Bei der aus der EP 1 467 599 bekannten gattungsgemäßen Heizvorrichtung sind mehrere in der vorstehend beschriebenen Weise gebildete umfänglich geschlossene Metallprofile vorgesehen, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Lamellen erstrecken sich teilweise zwischen den umfänglich geschlossenen Profilen und überragen diese teilweise.In the aforementioned prior art, a holding device of the heating device is formed by a frame in which a plurality of mutually parallel layers of heat-generating and heat-emitting elements are spring-loaded. In an alternative embodiment, which also discloses a generic heat-generating element and a generic heater and the example in the EP 1 467 599 is described, the heat generating element is formed by a plurality of in a row in a plane successively arranged PTC elements, which are also referred to as ceramic elements or PTC thermistors, which are energized on opposite side surfaces by voltage applied to these tracks. One of the tracks is formed by a circumferentially closed profile. The other conductor track through a metal strip, which is supported on the circumferentially closed metallic profile with intermediate storage of an electrical insulating layer. The heat-emitting elements are formed by lamellae arranged in several parallel layers, which extend at right angles to the metal profile which is closed at the circumference. At the time of the EP 1 467 599 known generic heating device a plurality of circumferentially closed metal profiles formed in the manner described above are provided, which are arranged parallel to each other. The lamellae partially extend between the circumferentially closed profiles and partially protrude beyond them.

Ein gattungsgemäßes wärmeerzeugendes Element sowie eine Heizvorrichtung gemäß dem nebengeordneten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist aus der EP 1 432 287 bekannt. Bei diesem vorbekannten Stand der Technik weist die Heizvorrichtung einen Rahmen auf, welcher wärmeabgebende Elemente und wärmeerzeugende Elemente erhält. Hierzu hat der Rahmen den äußeren Rahmenholmen zugeordnete Federelemente, die auf die alternierend vorgesehenen wärmeabgebenden Elemente und wärmeerzeugenden Elemente einwirken.A generic heat generating element and a heating device according to the independent aspect of the present invention is known from EP 1 432 287 known. In this known prior art, the heater has a frame, which receives heat-emitting elements and heat-generating elements. For this purpose, the frame has the outer frame members associated spring elements which act on the alternately provided heat-emitting elements and heat-generating elements.

Aus der DE 28 45 894 ist ein wärmeerzeugendes Element bekannt, welches zwischen zwei metallischen Heizplatten vorgesehen ist, die über Schrauben miteinander verbunden sind. In dem jeweiligen metallischen Platten sind Strömungskanäle ausgebildet, durch die ein Fluid fließt. Um einen Kurzschluss der an dem PTC-Element anliegenden Leiterbahn zu vermeiden, befindet sich auf der Außenseite derselben jeweils eine Isolierschicht, die gegen die metallischen Platten anliegt. Eine ähnliche Heizvorrichtung beschreibt die DE 30 22 034 . Auch dort ist das PTC-Element in einem umfänglich geschlossenen metallischen Profil aufgenommen. Zwischen den an dem PTC-Element anliegenden Leiterbahnen und dem umfänglich geschlossenen Profil sind Isolierscheiben vorgesehen, die eine direkte elektrische Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen und dem umfänglich geschlossenen Profil verhindern.From the DE 28 45 894 a heat-generating element is known, which is provided between two metallic heating plates, which are connected to each other via screws. In the respective metallic plates flow channels are formed, through which a fluid flows. In order to avoid a short circuit of the voltage applied to the PTC element trace, located on the outside thereof each have an insulating layer which bears against the metallic plates. A similar heater describes the DE 30 22 034 , Also there, the PTC element is accommodated in a circumferentially closed metallic profile. Between the voltage applied to the PTC element traces and the circumferentially closed profile insulating discs are provided which prevent direct electrical contact between the tracks and the circumferentially closed profile.

Bei den vorerwähnten wärmeerzeugenden Elementen besteht das Erfordernis, dass die elektrischen Leiterbahnen elektrisch gut mit den PTC-Elementen kontaktiert sein müssen. Andernfalls ergibt sich das Problem eines erhöhten Übergangswiderstandes, welches insbesondere beim Einsatz der wärmeerzeugenden Elemente in Zuheizem für Kraftfahrzeuge wegen der hohen Ströme dazu führen kann, dass eine lokale Überhitzung auftritt. Durch dieses thermische Ereignis kann das wärmeerzeugende Element geschädigt werden. Darüber hinaus handelt es sich bei den PTC-Elementen um selbstregelnde Widerstandsheizer, die mit erhöhter Temperatur eine geringere Wärmeleistung abgeben, so dass eine lokale Überhitzung zur Störung der selbstregelnden Eigenschaften der PTC-Elemente führen kann.In the aforementioned heat generating elements, there is a requirement that the electrical traces must be in good electrical contact with the PTC elements. Otherwise, there is the problem of an increased contact resistance, which may result in particular in the use of heat-generating elements in Zuheizem for motor vehicles because of the high currents that a local overheating occurs. By this thermal event, the heat-generating element can be damaged. In addition, the PTC elements are self-regulating resistance heaters, which emit a lower heat output with increased temperature, so that a local overheating can lead to the disturbance of the self-regulating properties of the PTC elements.

Im übrigen können sich bei hohen Temperaturen im Bereich eines Zuheizers Dämpfe bzw. Gase entwickeln, die zu einer unmittelbaren Gefährdung der in dem Fahrgastraum befindlichen Personen führen können.Moreover, at high temperatures in the range of an auxiliary heater vapors or gases can develop, which can lead to an immediate endangerment of persons located in the passenger compartment.

Entsprechend problematisch ist die Verwendung der gattungsgemäßen wärmeerzeugenden Elemente auch bei hohen Betriebsspannungen, beispielsweise bei Spannungen bis zu 500 V. Hier besteht zum Einen das Problem, dass die die wärmeabgebenden Elemente anströmende Luft Feuchtigkeit und/oder Schmutz mit sich führt, die in die Heizvorrichtung eindringen und hier einen elektrischen Überschlag, d. h. einen Kurzschluss verursachen können. Zum anderen besteht grundsätzlich das Problem, im Bereich der Heizvorrichtung arbeitende Personen vor den stromführenden Teilen der Heizvorrichtung bzw. des wärmeerzeugenden Elementes zu schützen.Accordingly problematic is the use of the generic heat-generating elements even at high operating voltages, for example at voltages up to 500 V. Here, on the one hand the problem that the heat-emitting elements flowing air moisture and / or dirt with it, which penetrate into the heater and here an electric flashover, d. H. can cause a short circuit. On the other hand, there is basically the problem of protecting persons working in the area of the heating device from the live parts of the heating device or the heat-generating element.

Bei wärmeerzeugenden Elementen der gattungsgemäßen Art sind üblicherweise die PTC-Elemente in einem Positionsrahmen angeordnet, der sich als ebenes Bauteil im wesentlichen in der Ebene der PTC-Elemente erstreckt. Der Positionsrahmen dient der lagegenauen Positionierung der PTC-Elemente bei der Montage des wärmeerzeugenden Elementes, gegebenenfalls auch der Halterung der PTC-Elemente beim dauerhaften Betrieb. Der Positionsrahmen wird zwar aus Kunststoff und als Spritzgussteil hergestellt und hat somit gewisse isolierende Eigenschaften. Es hat sich aber gezeigt, dass bei gattungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementen und bei der Anwendung hoher Spannungen ein elektrischer Überschlag aufgrund geringer Kriechstromfestigkeit nicht immer vermieden werden kann.In heat-generating elements of the generic type, the PTC elements are usually arranged in a position frame which extends as a planar component substantially in the plane of the PTC elements. The position frame is used for positionally accurate positioning of the PTC elements during assembly of the heat-generating element, possibly also the support of the PTC elements in permanent operation. Although the position frame is made of plastic and as an injection molded part and thus has certain insulating properties. However, it has been shown that in generic heat-generating elements and in the application of high voltages, an electrical flashover due to low tracking resistance can not always be avoided.

Es hat im Stand der Technik an Vorschlägen nicht gefehlt, die PTC-Heizelemente gegenüber der Umgebung abzuschirmen. So offenbart die DE 32 08 802 ein wärmeerzeugendes Element mit einem Positionsrahmen und darin angeordnet PTC-Heizelementen, die zwischen einander gegenüberliegenden Leiterbahnen gesandwicht sind und dieses wärmeerzeugende Element ist von einer metallischen Kapsel umgeben, die an ihrer Innenseite mit einem isolierenden Silikonkautschukschlauch versehen ist, so dass die metallische Kapsel nicht unmittelbar elektrisch mit den Leiterbahnen kontaktiert ist. Diese wärmeerzeugende Element dient dem Einsatz in Haushaltsgeräten, Pressenplatten und dergleichen und ist zur gleichmäßigen Ableitung von dem in dem Heizelement erzeugter Wärme in einer Pressplatte aufgenommen. Es besteht bei diesem Stand der Technik das Problem, dass eine gleichmäßige Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen und den PTC-Elementen nicht immer gewährleistet werden kann. Im Übrigen wird der Schutz der PTC-Elemente vor Luft und Feuchtigkeit, d. h. der Überschlagschutz allein durch die die PTC-Elemente vollständig umhüllende Kapsel bewirkt, welche die Fertigung der wärmeerzeugenden Elemente verkompliziert und nicht bei allen denkbaren Anwendungen der wärmeerzeugenden Elemente, insbesondere bei der Anwendung der wärmeerzeugenden Elemente in einem Luft-Zuheizer in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung kommen kann.There have been proposals in the art for shielding the PTC heaters from the environment. So revealed the DE 32 08 802 a heat generating element having a positioning frame and PTC heating elements sandwiched therein between opposing tracks, and this heat generating element is surrounded by a metallic capsule provided with an insulating silicone rubber tube on its inside so that the metallic capsule is not directly electrically conductive contacted with the tracks. This heat-generating element is for use in household appliances, press plates and the like and is included in a press plate for uniform dissipation of the heat generated in the heating element. There is the problem in this prior art that a uniform contact between the interconnects and the PTC elements can not always be guaranteed. Incidentally, the protection of the PTC elements from air and moisture, ie the rollover protection is effected solely by the PTC elements completely enveloping capsule, which complicates the production of heat-generating elements and not in all conceivable applications of the heat-generating elements, especially in the application the heat-generating elements may be used in an air heater in a motor vehicle.

Aus der US 4,327,282 ist ein wärmeerzeugendes Element bekannt, welches ohne Positionsrahmen verwirklicht ist und bei welchem die jeweils hintereinander angeordneten PTC-Elemente zusammen mit an diesen beidseitig anliegenden und die Leiterbahnen bildenden Leitblechen und die an deren Außenseite angeordneten Isolierschichten an den Längsseiten gefasst sind. Durch diese längsseitige Fassung des Schichtaufbaus soll eine hinreichende Kontaktierung zwischen den PTC-Elementen und den Leiterbahnen bewirkt werden. Die seitliche Fassung des Schichtaufbaus wird durch U-förmige Silikonprofile gebildet, deren Schenkel auf der Isolierschicht aufliegen sollen. Es hat sich aber gezeigt, dass hierdurch eine hinreichende Sicherung der PTC-Elemente vor eindringender Feuchtigkeit und Luft, insbesondere bei der Verwendung der wärmeerzeugenden Elemente in einem Luft-Zuheizer eines Kraftfahrzeuges, nicht erreicht werden kann. Die Silikon-Leisten sind darüber hinaus relativ weich und können leicht abgelöst werden, beispielsweise bei Montage- bzw. Reparaturarbeiten an dem Zuheizer.From the US 4,327,282 is a heat-generating element is known, which is realized without position frame and in which the successively arranged PTC elements are taken together with these on both sides adjacent and forming the conductors baffles and arranged on the outside of insulating on the longitudinal sides. Through this longitudinal version of the layer structure should a sufficient contact between the PTC elements and the tracks are effected. The lateral version of the layer structure is formed by U-shaped silicone profiles, the legs of which are intended to rest on the insulating layer. However, it has been found that this can not achieve a sufficient securing of the PTC elements against penetrating moisture and air, in particular when using the heat-generating elements in an air heater of a motor vehicle. The silicone strips are also relatively soft and can be easily detached, for example, during assembly or repair work on the heater.

Bei einem alternativen, aus der EP 0 026 457 bekannten Lösungsvorschlag befindet sich das PTC-Heizelement innerhalb eines Schichtaufbaus, dessen äußere Lagen jeweils durch eine Aluminiumoxidschicht gebildet werden, die zwischen sich und dem PTC-Heizelement eine Leiterbahn klemmen. Die Aluminiumoxidplatten sind randseitig an einem starren Kunststoffrahmen abgestützt. Die Leiterbahn wird durch eine Schicht aus duktilem Lot gebildet. Das Aufbringen einer solchen Lotschicht führt aber zu fertigungstechnischen Schwierigkeiten. Darüber hinaus besteht beim Betrieb des wärmeerzeugenden Elementes das Problem, dass sich das Lot in unzulässiger Weise verflüssigt und innerhalb des wärmeerzeugenden Elementes einen Kurzschluss hervorruft. Durch die starre Abstützung der Aluminiumoxidplatten an dem Kunststoffrahmen fehlt dem vorbekannten wärmeerzeugenden Element darüber hinaus die Fähigkeit, in gewissen Grenzen nachgiebig auf Wärmeausdehnungen zu reagieren, so dass bei diesem Stand der Technik nicht zu jeder Zeit eine sichere Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen und dem PTC-Heizelement gewährleistet werden kann. Entsprechendes gilt für das aus der US 2003/0206730 bekannte wärmeerzeugende Element, bei dem ebenfalls äußere Aluminiumoxidplatten an einem die PTC-Elemente umgebenden Rahmen anliegen.In an alternative, from the EP 0 026 457 known solution is the PTC heating element within a layer structure whose outer layers are each formed by an aluminum oxide layer, which clamp a conductor between itself and the PTC heating element. The aluminum oxide plates are supported on the edge of a rigid plastic frame. The track is formed by a layer of ductile solder. The application of such a solder layer but leads to manufacturing difficulties. In addition, in the operation of the heat-generating element has the problem that the solder liquefied in an inadmissible manner and causes a short circuit within the heat-generating element. Due to the rigid support of the aluminum oxide plates on the plastic frame, the previously known heat-generating element also lacks the ability within certain limits to respond flexibly to thermal expansion, so that in this prior art does not always secure contact between the conductors and the PTC heating element can be guaranteed. The same applies to the from the US 2003/0206730 known heat-generating element, in which also abut outer aluminum oxide plates on a frame surrounding the PTC elements.

Bei dem aus der US 6,178,192 bekannten wärmeerzeugenden Element ist das zwischen zwei Leiterbahnen gesandwichte PTC-Element von einer isolierenden Umhüllung vollständig ummantelt, die aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff gebildet ist, so dass aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffmaterials die Wärmeabfuhr von dem PTC-Heizelement behindert wird. Dem Bestreben, die Umhüllung mit sehr geringer Wandstärke auszubilden, sind ferner Grenzen gesetzt, da andernfalls das Problem besteht, dass die Umhüllung durchlässig wird, wodurch die umfängliche Isolation um das PTC-Element zerstört würde. Auch stellt das Eingießen des Schichtaufbaus aus Leiterbahnen und PTC-Elementen einen zeitaufwändigen Fertigungsschritt dar, der darüber hinaus Aushärt- bzw. Kühlzeiten benötigt, wodurch der Herstellungsprozess zusätzlich verlangsamt wird.In the from the US 6,178,192 known heat generating element is sandwiched between two tracks PTC element of an insulating sheath completely covered, which is formed of an electrically non-conductive plastic, so that the heat dissipation is hindered by the PTC heating element due to the poor thermal conductivity of the plastic material. The desire to form the envelope with very small wall thickness, are also limits, otherwise there is the problem that the envelope is permeable, causing the circumferential insulation would be destroyed by the PTC element. Also, the pouring of the layer structure of printed conductors and PTC elements is a time-consuming production step, which also requires curing or cooling times, whereby the manufacturing process is additionally slowed down.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein wärmeerzeugendes Element einer Heizvorrichtung zur Lufterwärmung sowie eine entsprechende Heizvorrichtung angegeben werden, die eine erhöhte Sicherheit auch bei Anwendung hoher Betriebsspannungen erlaubt. Dabei soll auf eine wirtschaftliche Herstellbarkeit des wärmeerzeugenden Elementes und damit der dieses verbauenden Heizvorrichtung geachtet werden. Die Erfindung will insbesondere ein wärmeerzeugendes Element angeben, welches eine verbesserte Sicherheit gegenüber einem möglichen elektrischen Überschlag bereitstellt.With the present invention, a heat-generating element of a heater for air heating and a corresponding heating device is to be specified, which allows increased safety even when using high operating voltages. It should be paid to an economic manufacturability of the heat-generating element and thus the this installing heater. In particular, the invention seeks to provide a heat-generating element which provides improved safety against a potential electrical flashover.

Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein wärmeerzeugendes Element mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Dieses unterscheidet sich von dem gattungsbildenden Stand der Technik dadurch, dass wenigstens eine Isolierschicht vorgesehen ist, die die Leiterbahn an ihrer dem Positionsrahmen abgewandten Außenseite abdeckt, wobei die Isolierschicht jedenfalls gegen die Längsseiten des Positionsrahmens durch einen kompressiblen Dichtwulst abgedichtet ist.To solve this problem, the present invention provides a heat-generating element having the features of claim 1. This differs from the generic state of the art in that at least one insulating layer is provided, which covers the conductor on its side facing away from the frame outside, wherein the insulating layer is in any case sealed against the longitudinal sides of the frame by a compressible Dichtwulst.

Als Längsseite des Positionsrahmens wird insbesondere der in der Draufsicht längliche Rand des Positionsrahmens verstanden, d. h. derjenige Randstreifen, welcher die Rahmenöffnung bzw. die Rahmenöffnungen randseitig in der Regel in einer flachen, die Ober- bzw. Unterseite des Rahmens bildenden und die Aufnahmeöffnung umrandenden Ebene umgibt. An diesen Längsseiten ist ein kompressibler Dichtwulst vorgesehen, gegen welchen die Isolierschicht dicht anliegt. Die Kompressibilität des Dichtwulstes ist derart gewählt, dass die Leiterbahn durch eine von der Isolierschicht aufgebrachte Druckkraft gegen das bzw. die PTC-Elemente gedrückt wird, und zwar auch dann, wenn aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Positionsrahmens einerseits und den elektrisch leitenden Bestandteilen andererseits die ausgelegte Dimensionierung des wärmeerzeugenden Elementes insofern nicht mehr mit der tatsächlichen Dimensionierung übereinstimmt. Der kompressible Dichtwulst ist danach geeignet, unterschiedliche Wärmeausdehnungen bzw. Toleranzen zwischen dem das bzw. die PTC-Element(e) und die Leiterbahnen umfassenden Schichtaufbau und den Positionsrahmen zu kompensieren. Der kompressible Dichtwulst kann in gleicher Weise eventuelle Toleranzen auf Seiten Isolierschicht kompensieren, die vorzugsweise aus einer ebenen Keramikplatte gebildet ist. Die Keramikplatte hat idealerweise in etwa die Breite des länglichen Positionsrahmens, überragt jedenfalls den Positionsrahmen normalerweise nicht in Breitenrichtung, ist aber breiter als die Breite der Rahmenöffnung. Jeweils eine kompressible Dichtwulst ist vorzugsweise parallel zu den beiden Seitenrändem des länglichen Positionsrahmens zwischen der Isolierschicht und dem Positionsrahmen vorgesehen, vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Längserstreckung der länglichen Isolierschicht. An den Stirnseiten kann die Isolierschicht in gleicher Weise über eine kompressible Dichtwulst gegenüber dem Positionsrahmen abgedichtet sein, so dass eine bzw. sämtliche von dem Positionsrahmen ausgebildeten Rahmenöffnungen innerhalb der umfänglichen, durch die kompressiblen Dichtwulste gebildeten Abdichtung angeordnet und so hermetisch gegenüber der Außenseite abgedichtet sind. Das wärmeerzeugende Element kann auf beiden Seiten des Positionsrahmens identisch vorgesehene, gegenüber dem Positionsrahmen abgedichtete Isolierschichten aufweisen. Alternativ kann die Abdichtung auf einer Seite des Positionsrahmens starr vorgesehen sein, beispielsweise durch eine die Leiterbahn außenseitig umgebende Isolierschicht, welche starr und fest mit dem Positionsrahmen verbunden ist, beispielsweise durch Umspritzen der Isolierschicht für sich oder zusammen mit der Leiterbahn. In diesem Fall findet ein Toleranzausgleich bzw. eine Kompensation von unterschiedlichen Längenausdehnungen ausschließlich an der anderen Oberseite des Positionsrahmens statt. Dort ist in diesem Fall der Dichtwulst dicker zu dimensionieren ist als im Falle von Dichtwülsten an gegenüberliegenden Seiten des Positionsrahmens.The longitudinal side of the positional frame is understood to mean, in particular, the edge of the positional frame that is oblong in plan view, ie, that marginal strip which surrounds the frame opening or the frame openings on the edge in a flat plane which forms the upper or lower side of the frame and surrounds the receiving opening , On these long sides a compressible sealing bead is provided, against which the insulating layer is tight. The compressibility of the sealing bead is chosen such that the printed conductor is pressed against the PTC elements by a compressive force applied by the insulating layer, even if, due to manufacturing tolerances and / or due to different thermal expansions of the position frame on the one hand and the electrical On the other hand, the designed dimensioning of the heat-generating element is no longer consistent with the actual dimensions. The compressible sealing bead is suitable thereafter, different thermal expansions or tolerances between the layer structure comprising the PTC element (s) and the conductor tracks and the position frame. The compressible sealing bead can compensate in the same way any tolerances on the side insulating layer, which is preferably formed from a flat ceramic plate. The ceramic plate is ideally about the width of the elongated position frame, in any case not usually extends beyond the position frame in the width direction, but is wider than the width of the frame opening. In each case a compressible sealing bead is preferably provided parallel to the two side edges of the elongated position frame between the insulating layer and the position frame, preferably substantially over the entire longitudinal extension of the elongate insulating layer. At the end faces, the insulating layer can be sealed in the same way via a compressible sealing bead relative to the position frame, so that one or all formed by the frame frame openings within the circumferential, formed by the compressible sealing beads seal and are sealed so hermetically against the outside. The heat generating element may have on both sides of the positioning frame identically provided insulating layers sealed from the positioning frame. Alternatively, the seal can be rigidly provided on one side of the position frame, for example, by an insulating layer surrounding the conductor outside, which is rigidly and firmly connected to the position frame, for example by encapsulation of the insulating layer by itself or together with the conductor track. In this case, a tolerance compensation or a compensation of different length expansions takes place exclusively on the other upper side of the position frame. There, in this case, the sealing bead is thicker to dimension than in the case of sealing beads on opposite sides of the position frame.

Das erfindungsgemäße wärmeerzeugende Element gewährleistet zu jeder Zeit einen innigen Kontakt zwischen der Leiterbahn und dem oder den PTC-Elementen, insbesondere, wenn die Elemente dieses elektrisch leitenden Schichtaufbaus des wärmeerzeugenden Elementes durch eine äußere Druckkraft gegeneinander angelegt werden. Kontaktprobleme am Übergang zwischen der Leiterbahn und dem PTC-Element werden damit vermieden.The heat-generating element according to the invention ensures at all times intimate contact between the track and the PTC element or elements, in particular when the elements of this electrically conductive layer structure of the heat-generating element are applied against each other by an external pressure force. Contact problems at the transition between the track and the PTC element are thus avoided.

Der Dichtwulst kann auf den Positionsrahmen aufgelegt sein. Im Hinblick auf eine einfachere Herstellung des wärmeerzeugenden Elementes ist es indes zu bevorzugen, den Dichtwulst auf den Positionsrahmen und/oder die Isolierschicht aufzukleben. Der Dichtwulst kann auch den Positionsrahmen mit der Isolierschicht verkleben. In einem solchen Fall wird der Dichtwulst beispielsweise aus einem Silikonkleber oder dergleichen gebildet.The sealing bead can be placed on the positioning frame. With regard to a simpler Production of the heat-generating element, however, it is preferable to stick the sealing bead on the positioning frame and / or the insulating layer. The sealing bead can also bond the position frame with the insulating layer. In such a case, the sealing bead is formed, for example, of a silicone adhesive or the like.

Der Dichtwulst ist vorzugsweise aus einem hochisolierenden Kunststoff gebildet, d. h. einem Kunststoff, der eine hohe Sicherheit gegen elektrischen Durchschlag auch bei hohen Betriebsspannungen zeigt, so beispielsweise aus einem Silikonkleber. Gewünscht ist eine hochisolierende Abstützung des oder der PTC-Elemente in dem Positionsrahmen mit einem CTI-Wert von wenigstens 400, vorzugsweise von 600 gegenüber Kriechstrom. Der Positionsrahmen kann aus einem Kunststoff gebildet sein. In diesem Fall sollte der Kunststoff temperaturbeständig sein. Denkbar ist beispielsweise die Herstellung des Positionsrahmens aus Polyamid. Mit Rücksicht auf eine mögliche Betriebsspannung von etwa 500 V sollte die Abstützung des PTC-Elementes innerhalb des Positionsrahmens einen CTI-Wert von wenigstens 600 erreichen. Hierfür bevorzugt zur Anwendung kommende Werkstoffe zur Ausbildung des Positionsrahmens sind elektrisch nicht leitende Keramiken oder ein elektrisch hochwertiger Kunststoff, wie beispielsweise Polyurethan, Silikon oder andere hochisolierende Elastomere. Die elektrische Durchschlagfestigkeit des den Positionsrahmen bildenden Materials sollte wenigstens 2 kV/mm sein, zumindest für die Teile des Positionsrahmens, welche unmittelbar benachbart zu dem oder den PTC-Elementen vorgesehen sind und/oder diese berühren.The sealing bead is preferably formed from a highly insulating plastic, d. H. a plastic that shows a high level of safety against electrical breakdown even at high operating voltages, such as a silicone adhesive. What is desired is a highly insulating support of the PTC element or elements in the position frame with a CTI value of at least 400, preferably 600, compared to leakage current. The position frame may be formed of a plastic. In this case, the plastic should be temperature resistant. It is conceivable, for example, the production of the position frame made of polyamide. Considering a possible operating voltage of about 500 V, the support of the PTC element within the position frame should reach a CTI value of at least 600. For this purpose, preferably used materials for forming the position frame are electrically non-conductive ceramics or a high-quality plastic, such as polyurethane, silicone or other highly insulating elastomers. The electrical breakdown strength of the material forming the position frame should be at least 2 kV / mm, at least for those parts of the position frame which are immediately adjacent to and / or contact the PTC element (s).

Alternativ oder ergänzend kann die elektrisch hochwirksam isolierende Abstützung der PTC-Elemente dadurch erfolgen, dass zwischen dem PTC-Element und dem die Rahmenöffnung umfänglich umgebenden Material des Positionsrahmens ein Isolierspalt vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag wird aufgrund des Isolierspaltes verhindert, dass das PTC-Element unmittelbar an den einander gegenüberliegenden Innenflächen des Positionsrahmens zur Anlage gelangt. Der Isolierspalt kann ein Luftspalt sein, der zwischen den bzw. dem PTC-Element(en) und dem Material der Rahmenöffnung freigehalten wird. Bei dieser Ausgestaltung ist dafür Sorge zu tragen, dass das PTC-Element mit einem hinreichenden, einen elektrischen Überschlag auf den Positionsrahmen verhindernden Abstand umfänglich von dem Positionsrahmen beabstandet ist.Alternatively or additionally, the electrically highly effective insulating support of the PTC elements can take place in that an insulating gap is provided between the PTC element and the frame opening surrounding the surrounding material of the position frame. In the proposed solution according to the invention is prevented due to the insulating gap that the PTC element comes directly to the opposite inner surfaces of the position frame to the plant. The insulating gap may be an air gap that is kept between the PTC element (s) and the frame opening material. In this embodiment, care must be taken to ensure that the PTC element is circumferentially spaced from the positioning frame by a sufficient distance which prevents an electrical flashover on the position frame is.

Diese Positionierung kann insbesondere durch eine Isolierschicht erfolgen, die das oder die PTC-Element(e) in vorgegebener Lage hält, beispielsweise, indem das oder die PTC-Element(e) mittelbar oder unmittelbar mit der Isolierschicht verbunden, insbesondere verklebt sind. Die Isolierschicht ist dabei darüber hinaus gegenüber dem Positionsrahmen z.B. durch Verkleben mittels Dichtwulst lagegesichert. Wenngleich das Verkleben der vorerwähnten Elemente im Hinblick auf eine einfachere Herstellung und auch unter dem Gesichtspunkt einer Abdichtung der stromführenden Teile gegenüber der Umgebung, die durch eine Klebeschicht verwirklicht werden kann, zu bevorzugen ist, ist es ebenso möglich, das oder die PTC-Element(e) durch Formschluss gegenüber dem Positionsrahmen unter Einhaltung des Isolierspaltes zu beabstanden. Die isolierenden Eigenschaften dieser Isolierschicht werden vorzugsweise so gewählt, dass die Isolierschicht in Querrichtung des Schichtaufbaus eine Durchschlagsfestigkeit von wenigstens 2000 V gewährleistet.This positioning can be carried out in particular by an insulating layer, which keeps the one or more PTC element (s) in a predetermined position, for example, by the PTC element (s) connected directly or indirectly to the insulating layer, in particular adhesively bonded. The insulating layer is also opposite the position frame, e.g. secured in position by gluing using a sealing bead. Although the bonding of the aforementioned elements is preferable from the viewpoint of easier manufacture and also from the viewpoint of sealing the current-carrying parts from the environment that can be realized by an adhesive layer, it is also possible to use the PTC element or elements (FIG. e) to space by positive engagement with respect to the position frame while maintaining the insulating gap. The insulating properties of this insulating layer are preferably chosen so that the insulating layer in the transverse direction of the layer structure ensures a dielectric strength of at least 2000 V.

Zur Herstellung einer vorgefertigten baulichen Einheit ist vorzugsweise ein die Isolierschicht an ihrer Außenseite umgreifendes Sicherungsmittel vorgesehen. Dieses Sicherungsmittel umgreift vorzugsweise ausschließlich die Isolierschicht an ihrem Rand, so dass der mittlere Teil der Isolierschicht frei von Sicherungsmitteln ist und im Falle der Ausbildung des Sicherungsmittels durch eine keramische Bahn deren Außenseite eine ebene Anlagefläche für ein wärmeabgebendes Element einer Heizvorrichtung zur Lufterwärmung bildet, in der das erfindungsgemäße wärmeerzeugende Element eingebaut sein kann.In order to produce a prefabricated structural unit, a securing means embracing the insulating layer on its outer side is preferably provided. This securing means preferably surrounds only the insulating layer at its edge, so that the middle part of the insulating layer is free of securing means and in the case of the formation of the securing means by a ceramic sheet whose outside forms a flat contact surface for a heat-emitting element of a heater for air heating, in the the heat generating element according to the invention can be installed.

Das Sicherungsmittel ist derart ausgebildet, dass es eine die Leiterbahn gegen das zugeordnete PTC-Element drückende Vorspannkraft und/oder eine die Isolierschicht dichtend gegen den zugeordneten Dichtwulst anlegende Vorspannkraft erzeugt. Damit ist jedes wärmeerzeugende Element einer mehrere Schichten von wärmeerzeugenden Elementen aufweisenden Heizvorrichtung für sich dichtend vorgespannt. Eine den Schichtaufbau der Heizvorrichtung unter Vorspannung haltende Feder kann dementsprechend allein dazu genutzt werden, die wärmeabgebenden Elemente gegen die vorzugsweise durch die Isolierschicht gebildete Außenseite der als bauliche Einheit vorgesehenen wärmeerzeugenden Elemente zu drücken. Die Federkraft wird nicht verbraucht zur Vorspannung der kompressiblen Dichtwülste d.h. zur Abdichtung der Isolierschicht gegen den Positionsrahmen. Eine solche Weiterbildung ermöglicht eine genauere Auslegung der Heizvorrichtung. Ferner wird ein elektrischer Überschlag auch dann sicher verhindert, wenn das den Schichtaufbau der Heizvorrichtung unter Vorspannung haltende Federelement versagt oder jedenfalls eine unzureichende Federkraft bewirkt. Auch können die wärmeerzeugenden und wärmeabgebenden Elemente des Zuheizers auf andere Weise als durch Federkraft gegeneinander gelegt sein, z.B. durch Verkleben, ohne dass Kontaktprobleme zwischen dem PTC-Element und dem Elemente zu befürchten sind.The securing means is designed in such a way that it generates a prestressing force pressing the conductor track against the associated PTC element and / or a pretensioning force which seals the insulating layer against the associated sealing bead. Thus, each heat generating element of a plurality of layers of heat generating elements having heating device is biased sealingly. Accordingly, a spring holding the layer structure of the heater under bias can be used alone, the heat-emitting elements against the preferably formed by the insulating outer side of the provided as a structural unit to generate heat generating elements. The spring force is not consumed to bias the compressible sealing beads ie to seal the insulating layer against the position frame. Such a development allows a more accurate interpretation of the heater. Furthermore, an electrical flashover is also reliably prevented if the layer structure of the heater under bias holding spring element fails or at least causes insufficient spring force. Also, the heat-generating and heat-emitting elements of the auxiliary heater can be placed against each other in other ways than by spring force, for example by gluing, without contact problems between the PTC element and the elements are to be feared.

Das Sicherungsmittel kann durch eine Umspritzung gebildet sein, die an dem Positionsrahmen ausgeformt ist. Die Umspritzung kann nach Herstellung des Positionsrahmens angeformt werden, und hierbei stoffverschieden oder stoffidentisch zu dem Positionsrahmen ausgebildet sein. Alternativ wird das Sicherungsmittel durch eine an dem Positionsrahmen einteilig angeformte Umspritzung gebildet, welches den Vorteil mit sich bringt, dass das Sicherungsmittel und der Positionsrahmen in einem Arbeitsschritt erstellt werden können.The securing means may be formed by an encapsulation, which is formed on the positioning frame. The encapsulation can be formed after production of the position frame, and this material may be formed differently or identical to the material frame. Alternatively, the securing means is formed by an integrally formed on the positioning frame encapsulation, which brings with it the advantage that the securing means and the position frame can be created in one step.

Vorzugsweise ist das Sicherungsmittel durch ein Klammerelement gebildet, welches die beiden Außenseiten des wärmeerzeugenden Elementes umgreift, vorzugsweise außenseitig unmittelbar an der Isolierschicht anliegt. Das Klammerelement fasst somit einen vorgefertigten Schichtaufbau als Einheit zusammen, die aus dem Positionsrahmen, dem oder den in diesen Rahmen aufgenommenen PTC-Element(en), der dichtend an den Positionsrahmen angelegten Isolierschichten sowie den beiden dazwischen vorgesehenen Leiterbahnen besteht. Bei einer einfachen Ausgestaltung ist das Klammerelement als separates Bauteil ausgebildet. Diese Weiterbildung erfordert keine komplizierte Technik zur Herstellung des wärmeerzeugenden Elementes. Allerdings müssen die Teile des Schichtaufbaus und die Klammerelemente positioniert und gefügt werden.Preferably, the securing means is formed by a clamping element, which surrounds the two outer sides of the heat-generating element, preferably outside bears directly against the insulating layer. The clamp element thus unites a prefabricated layer structure consisting of the position frame, the PTC element (s) received in this frame, the insulating layers sealingly applied to the position frame, and the two interconnects therebetween. In a simple embodiment, the clamp element is designed as a separate component. This development does not require a complicated technique for producing the heat-generating element. However, the parts of the layer structure and the clip elements must be positioned and joined.

Bei einer alternativen Ausgestaltung ist das Sicherungsmittel einteilig verschwenkbar an dem Positionsrahmen angeordnet und somit relativ zu dem Positionsrahmen beweglich, um die Isolierschicht, gegebenenfalls zusammen mit der Leiterbahn bei verschwenktem Sicherungsmittel gegen den Dichtwulst zu legen und aufgrund des zurückfedernden Sicherungsmittels die Isolierschicht gegen den Dichtwulst anzulegen. Das Sicherungsmittel kann bei dieser bevorzugten Ausgestaltung beispielsweise zwei Rastarme umfassen, die die Isolierschichten umgreifen, welche den Positionsrahmen außenseitig umgeben. Diese Rastarme sind vorzugsweise mittig, d. h. an ihrer Verbindungsstelle über ein gemeinsames Gelenk an dem Positionsrahmen angeschlossen. Das Gelenk kann durch ein Filmscharnier gebildet sein. Alternativ kann das Gelenk auch eine gewisse Steifigkeit haben, um die Bewegung der Rastarme zur Montage zu ermöglichen, gleichzeitig aber die zur Vorspannung der Isolierschicht gegen den kompressiblen Dichtwulst erforderliche Federkraft aufrechtzuerhalten. Diese Federkraft kann ganz oder teilweise auch durch die Werkstoffwahl und die Dimensionierung der Rastarme erzeugt werden.In an alternative embodiment, the securing means is arranged integrally pivotable on the positioning frame and thus movable relative to the positioning frame to the insulating layer, optionally together with the conductor in pivoted Place securing means against the sealing bead and apply the insulating layer against the sealing bead due to the spring-back securing means. The securing means may in this preferred embodiment, for example, comprise two latching arms, which surround the insulating layers, which surround the frame outside the frame. These latching arms are preferably centered, that is connected at their junction via a common joint to the position frame. The joint can be formed by a film hinge. Alternatively, the joint may also have a certain rigidity to allow the movement of the locking arms for mounting, while maintaining the necessary spring force to bias the insulating layer against the compressible sealing bead. This spring force can be generated in whole or in part by the choice of material and the dimensioning of the latching arms.

Im Hinblick auf einen möglichst geringen Luftwiderstand beim Einsatz des erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes in der Heizvorrichtung ist zu bevorzugen, die Rastarme stirnseitig vorzusehen, d. h. an den kurzen Enden des länglichen Positionsrahmens. Die Höhe des wärmeerzeugenden Elementes, welches üblicherweise in der Heizvorrichtung innerhalb eines Rahmens freiliegt, wird bei dieser Ausgestaltung im Wesentlichen durch die Höhe der Seitenwand des Positionsrahmens bestimmt, die wiederum im Wesentlichen der Höhe des hierin aufgenommenen PTC-Elementes entspricht. Die Rastarme können diese Höhe überragen, liegen aber vorzugsweise außerhalb des von der zu erwärmenden Luft überstrichenen Bereiches und innerhalb eines den Schichtaufbau des Zuheizers haltenden Rahmens oder anderen Gehäuses der Heizvorrichtung.With regard to the lowest possible air resistance when using the heat-generating element according to the invention in the heater is preferable to provide the locking arms frontally, d. H. at the short ends of the elongated positional frame. The height of the heat-generating element, which is usually exposed in the heater within a frame, is determined in this embodiment substantially by the height of the side wall of the position frame, which in turn substantially corresponds to the height of the PTC element received herein. The latching arms can project beyond this height, but are preferably located outside the area swept by the air to be heated and within a frame or other housing of the heating device holding the layer structure of the auxiliary heater.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat der Positionsrahmen einen Rahmenkopf, der die wenigstens eine Isolierschicht außenseitig überragt und hierdurch ein Sicherungsmittel zumindest zur stirnseitigen Festlegung der Isolierschicht relativ zu dem Positionsrahmen bildet. Der Positionsrahmenkopf kann im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die Längsachse des Positionsrahmens vorgesehen sein und somit Rastarme ausbilden, die beidseitig die Isolierschichten gegen den Positionsrahmen drücken.According to a further preferred embodiment of the present invention, the position frame has a frame head, which projects beyond the at least one insulating layer on the outside and thereby forms a securing means at least for fixing the end of the insulating layer relative to the position frame. The position frame head may be provided substantially symmetrically with respect to the longitudinal axis of the position frame and thus form latching arms which press the insulating layers against the position frame on both sides.

Der Positionsrahmenkopf hat vorzugsweise wenigstens eine Durchführöffnung für eine Kontaktzunge, die an einem die Leiterbahn bildenden Blechstreifen vorgesehen ist. Diese Kontaktzunge bildet bevorzugt das Kontaktblech jedenfalls an einer seiner Stirnseiten aus. Üblicherweise wird die einen Steckeranschluss bildende Kontaktzunge durch Freischneiden des Blechstreifens an einer Stirnseite desselben ausgeformt, ggf. umgeformt, so dass sich die Kontaktzunge quer zu der Blechebene erstreckt. Bei dieser Ausgestaltung ist die Kontaktzunge einteilig an dem Blechstreifen ausgebildet, jedoch mit erheblich geringerer Breite als der die Rahmenöffnung abdeckende Blechstreifen, der an dem PTC-Element anliegt. Der Positionsrahmenkopf kann ferner eine Positionieröffnung zur formschlüssigen Fixierung des Blechstreifens an der anderen Stirnseite haben.The position frame head preferably has at least one passage opening for a Contact tongue, which is provided on a conductor strip forming sheet metal strip. In any case, this contact tongue preferably forms the contact sheet on one of its end faces. Usually, the contact terminal forming a plug connection is formed by free cutting of the sheet metal strip on an end face thereof, possibly deformed, so that the contact tongue extends transversely to the plane of the sheet metal. In this embodiment, the contact tongue is integrally formed on the sheet metal strip, but with significantly smaller width than the frame opening covering sheet metal strip, which bears against the PTC element. The position frame head may further have a positioning opening for the positive fixing of the sheet metal strip on the other end face.

Die Kontaktzunge kann sich auch in einem Schlitz, der an dem Positionsrahmen ausgespart ist und sich nach außen zu einer Stirnseite des Positionsrahmens öffnet, befinden. Durch diese Ausgestaltung ist an der Stirnseite des Positionsrahmens jedenfalls ein elektrischer Steckeranschluss ausgebildet, der in die Halteeinrichtung einer Heizvorrichtung eingeschoben werden kann, um das wärmeerzeugende Element mit der Stromversorgung zu verbinden.The contact tongue may also be located in a slot which is recessed on the position frame and opens outwardly to an end face of the position frame. By this configuration, an electrical plug connection is in any case formed on the end face of the position frame, which can be inserted into the holding device of a heating device in order to connect the heat-generating element to the power supply.

Zur lagegenauen Positionierung der elektrischen Leiterbahn weist der Positionsrahmen ferner sich in Höhenrichtung, d. h. quer zur Lagerebene des PTC-Elementes erstreckende Zapfen auf. Jeder der Zapfen ist passgenau in einer Ausnehmung im Eingriff, die in dem Kontaktblech ausgespart ist. Durch Anschmelzen des Zapfens ist oberhalb des Kontaktbleches eine Verdickung gebildet, durch welche das Kontaktblech an dem Positionsrahmen gesichert ist. Bei dieser Ausgestaltung ist durch den Formschluss von Zapfen und Ausnehmung das Kontaktblech exakt positioniert. Die Verdickung sichert das Kontaktblech gegenüber dem Positionsrahmen formschlüssig. Die Isolierschicht wird auf die so gebildete Einheit vorzugsweise aufgeklebt, wobei die Klebeverbindung sich vorzugsweise zwischen dem Positionsrahmen und der Isolierschicht befindet.For positionally accurate positioning of the electrical conductor, the position frame further comprises in the height direction, d. H. transverse to the bearing plane of the PTC element extending pin. Each of the pins is precisely in engagement in a recess which is recessed in the contact plate. By melting the pin, a thickening is formed above the contact plate, through which the contact plate is secured to the position frame. In this embodiment, the contact plate is accurately positioned by the positive connection of pin and recess. The thickening secures the contact plate with respect to the position frame form-fitting. The insulating layer is preferably adhered to the unit so formed, wherein the adhesive connection is preferably between the position frame and the insulating layer.

Auf diese Weise kann eine den Positionsrahmen, das wenigstens eine PTC-Element sowie die Kontaktbleche und die Isolierschichten, umfassende vormontierte bauliche Einheit gebildet werden. Beim späteren Zusammenführen des wärmeerzeugenden Elementes mit dem wärmeabgebenden Element muss in den späteren Verfahrensschritten nicht mehr dafür Sorge getragen werden, dass die einzelnen Schichten des wärmeerzeugenden Elementes lagegenau im Rahmen der Endmontage positioniert werden.In this way, a preassembled structural unit comprising the positional frame, the at least one PTC element and the contact sheets and the insulating layers can be formed. In the later merging of the heat-generating element with the heat-emitting element no longer need to be taken in the later process steps that the individual layers of the heat-generating Elementes are positioned accurately in the context of final assembly.

Vorzugsweise befinden sich an der Stirnseite zwei Schlitze und es greifen die einander gegenüberliegenden Kontaktbleche mit ihren jeweils durch Blechbearbeitung ausgebildeten Steckeranschlüssen in die jeweiligen, an den Positionsrahmen ausgesparten Schlitze ein.Preferably, there are two slots on the front side and it grip the opposing contact plates with their respectively formed by sheet metal processing plug connections in the respective, recessed on the positioning frame slots.

Bei einer alternativen Ausgestaltung ist der Steckeranschluss durch Blechbearbeitung des Kontaktblechs jedenfalls an seiner Stirnseite ausgeformt. Der Steckeranschluss erstreckt sich vorzugsweise parallel zu dem übrigen Kontaktblech, jedoch befindet er sich durch Umbiegen in einer Ebene, die gegenüber der das Kontaktblech enthaltenden Ebene nach außen beabstandet ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung eignet sich insbesondere für solche Fallgestaltungen, bei denen die beiden Kontaktbleche an der gleichen Stirnseite elektrische Anschlusselemente ausbilden, die im Hinblick auf eine möglichst sichere Isolierung und den Platzbedarf von Steckeraufnahmen für die Anschlüsse weit voneinander beabstandet sein sollen.In an alternative embodiment, the plug connection is formed by sheet metal processing of the contact plate in any case at its end face. The male terminal preferably extends parallel to the remainder of the contact sheet, but is bent over in a plane spaced outwardly from the plane containing the contact sheet. This preferred embodiment is particularly suitable for such situations in which the two contact plates on the same end side form electrical connection elements that should be widely spaced from each other with regard to the most secure insulation and space requirements of connector receptacles for the connections.

Die zuvor beschriebenen Weiterbildungen weisen vorzugsweise separate Dichtwülste auf. Die Dichtwülste.können aber ebenso gut einstückig mit dem Positionsrahmen ausgeformt werden. Diese Verwirklichung ergibt sich insbesondere dann zwangsläufig, wenn der Positionsrahmen aus einem elektrisch hochwertigen Material gebildet ist. Dabei kann die Isolierschicht jedenfalls einseitig durch Umspritzen mit dem Positionsrahmen verbunden sein. Insbesondere bei dieser Weiterbildung können bei einer Umspritzung der Isolierschicht an einer Seite des Positionsrahmens an der gegenüberliegenden Seite mittels Spritzgießen Dichtwülste ausgebildet werden, gegen die die Isolierschicht auf der anderen Seite des Positionsrahmens anliegt. Es können auch an gegenüberliegenden Seiten des Positionsrahmens Dichtwülstemittels Spritzgießen einstückig mit dem Positionsrahmen ausgebildet und die Isolierschichten an diese angelegt werden. Regelmäßig wird in einem solchen Fall der Dichtwulst keine die Isolierschicht hinreichend mit dem Positionsrahmen verbindende Adhäsionskraft entwickeln. Die Isolierschicht kann somit auf die Dichtwülste aufgelegt oder aufgeklebt oder in anderer Weise mit dem Positionsrahmen verbunden werden. Gedacht ist insbesondere an ein Anclipsen der Isolierschicht an den Positionsrahmen, entweder durch Clipselemente, die an dem Positionsrahmen angeordnet werden, oder durch Sicherungs- bzw. Rastmittel für die Isolierschicht, die vorzugsweise einstückig an dem Positionsrahmen ausgeformt sind und sich insbesondere zumindest an den Längsrändern des Positionsrahmens durchgehend oder über die gesamte Länge des Positionsrahmen in diskreten Abschnitten verteilt ausgebildet sind. Ein solches Rastmittel kann zusätzlich als seitliche Fixierung und Montagehilfe für an der Isolierschicht anliegende wärmeabgebende Element ausgeformt sein. Auch kann das Rastmittel als gegenüber dem Positionsrahmen separates Bauteil ausgebildet sein.The further developments described above preferably have separate sealing beads. The Dichtwülste.können but equally well integrally formed with the position frame. This realization arises in particular inevitably when the position frame is formed of an electrically high-quality material. In any case, the insulating layer can be connected on one side by encapsulation with the position frame. In particular, in this development sealing beads can be formed in an encapsulation of the insulating layer on one side of the position frame on the opposite side by means of injection, against which the insulating layer rests on the other side of the position frame. It can also integrally formed with the position frame on opposite sides of the position frame Dichtwülstemittels injection molding and the insulating layers are applied to this. Periodically, in such a case, the sealing bead will not develop the adhesive force sufficiently connecting the insulating layer to the position frame. The insulating layer can thus be placed on the sealing beads or glued or connected in any other way with the positioning frame. In particular, it is intended to clip the insulating layer to the position frame, either by means of clip elements attached to it the positioning frame are arranged, or by securing or locking means for the insulating layer, which are preferably integrally formed on the positioning frame and in particular distributed at least at the longitudinal edges of the position frame continuously or over the entire length of the position frame in discrete sections. Such a locking means may additionally be formed as a lateral fixing and mounting aid for voltage applied to the insulating heat-emitting element. Also, the locking means may be formed as a separate component relative to the position frame.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Heizvorrichtung unter Schutz gestellt, die sich des erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes bedient und dementsprechend mit hohen Spannungen betrieben werden kann. Die Heizvorrichtung hat mehrere in parallelen Schichten angeordnete wärmeabgebende Elemente, die an gegenüberliegenden Seiten eines wärmeerzeugenden Elementes anliegen. Die wärmeerzeugenden und wärmeabgebenden Elemente sind in einem Gehäuse, beispielsweise einem Rahmen, der im wesentlichen eben ist und dessen Breite im wesentlichen der Breite der wärmeabgebenden und/oder wärmeerzeugenden Elemente entspricht, gehalten. Über den Rahmen können Federspannungen erzeugt und/oder in den Schichtaufbau eingeleitet werden. Hierzu kann ein separates Federelement in den Schichtaufbau integriert oder aber im Bereich des Rahmens vorgesehen sein. Die Feder kann in einem Rahmenholm integriert sein, wie dies beispielsweise der EP 0 350 528 zu entnehmen ist. Alternativ kann die Federvorspannung auch durch elastische Verbindungen von sich rechtwinklig erstreckenden Rahmenholmen aufgebracht werden. Vorzugsweise sind in dem Schichtaufbau mehrere wärmeerzeugende Elemente vorgesehen, an deren Ober- und Unterseiten jeweils ein wärmeabgebendes Element anliegt. Die Anlage kann auch durch eine Klebeverbindung erzeugt werden.The present invention further provides a heater under protection, which makes use of the heat generating element according to the invention and accordingly can be operated at high voltages. The heater has a plurality of heat-emitting elements arranged in parallel layers, which abut opposite sides of a heat-generating element. The heat-generating and heat-emitting elements are held in a housing, for example a frame which is substantially flat and whose width substantially corresponds to the width of the heat-emitting and / or heat-generating elements. Spring voltages can be generated and / or introduced into the layer structure via the frame. For this purpose, a separate spring element integrated in the layer structure or be provided in the region of the frame. The spring may be integrated in a frame spar, such as the EP 0 350 528 can be seen. Alternatively, the spring preload can also be applied by elastic connections of frame members extending at right angles. Preferably, a plurality of heat-generating elements are provided in the layer structure, on whose upper and lower sides in each case a heat-emitting element is applied. The system can also be produced by an adhesive connection.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung wird weitergebildet durch die bereits vorstehend unter Bezugnahme auf das wärmeerzeugende Element diskutierten Weiterbildung.The heating device according to the invention is further developed by the development discussed above with reference to the heat-generating element.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1
eine perspektivische Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel eines wärmeerzeugenden Elementes in Explosionsdarstellung;
Fig. 2
eine Draufsicht aus dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3
eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III gemäß der Darstellung in Fig. 2;
Fig. 4
eine perspektivische Seitenansicht des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiels in zusammengebautem Zustand;
Fig. 5
eine Längsschnittansicht eines Endstücks eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes;
Fig. 6
eine Querschnittsansicht des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes;
Fig. 7
eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes; und
Fig. 8
eine Seitenansicht in Explosionsdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes;
Fig. 9
das linke stirnseitige Ende des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Fig. 10
eine Querschnittsansicht eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes; und
Fig. 11
eine perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Heizvorrichtung.
Further details and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments in conjunction with the drawings. In this show:
Fig. 1
a side perspective view of an embodiment of a heat generating element in exploded view;
Fig. 2
a plan view of the in Fig. 1 embodiment shown;
Fig. 3
a cross-sectional view taken along the line III-III as shown in FIG Fig. 2 ;
Fig. 4
a side perspective view of the in the Fig. 1 to 3 embodiment shown in the assembled state;
Fig. 5
a longitudinal sectional view of an end piece of an alternative embodiment of a heat generating element according to the invention;
Fig. 6
a cross-sectional view of in Fig. 6 embodiment shown by a third embodiment of a heat generating element according to the invention;
Fig. 7
a cross-sectional view of a third embodiment of the heat generating element according to the invention; and
Fig. 8
an exploded side view of a fourth embodiment of a heat generating element according to the invention;
Fig. 9
the left frontal end of the in Fig. 8 shown embodiment;
Fig. 10
a cross-sectional view of a fifth embodiment of the heat generating element according to the invention; and
Fig. 11
a perspective side view of an embodiment of a heater.

In Fig. 1 ist eine perspektivische Seitenansicht der wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels eines wärmeerzeugenden Elementes in Explosionsdarstellung gezeigt. Das wärmeerzeugende Element weist einen aus Kunststoff spritzgegossenen Positionsrahmen 2 auf, dessen Mittellängsachse eine Symmetrieebene des wärmeerzeugenden Elementes ausbildet. Dieses ist im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet und weist an jeder Seite des Positionsrahmens 2 zunächst vorgesehene Kontaktbleche 4 auf, die zwischen sich in dem Positionsrahmen 2 aufgenommene PTC-Elemente 6 aufnehmen. An der Außenseite der Kontaktbleche 4 befindet sich eine zweilagige Isolierschicht 8, umfassend eine äußere Isolierfolie 10 und eine innere, unmittelbar an dem Kontaktblech 4 anliegende Keramikplatte 12. Die Keramikplatte 12 ist eine relativ dünne Aluminiumoxidplatte, die eine sehr gute elektrische Durchschlagfestigkeit von etwa 28 kV/mm und eine gute Wärmeleitfähigkeit von mehr als 24 W/(m K) bereitstellt. Die Kunststofffolie 10 ist vorliegend durch eine Polyamidfolie gebildet, die eine gute Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,45 W/(m K) und eine Durchschlagfestigkeit von 4 kV/mm hat. Zwischen der Kunststofffolie 10 und der Keramikplatte 12 befindet sich eine wenige µm starke Wachsschicht, deren Schmelzpunkt mit Rücksicht auf die Betriebstemperatur des wärmeerzeugenden Elementes abgestimmt ist, und zwar derart, dass das Wachs bei Betriebstemperatur aufschmilzt und sich zwischen der Kunststofffolie und der Keramikplatte 12, die unter Druckbeanspruchung aneinander anliegen, so verteilt, dass ein ausgleichender Film geschaffen ist, der eine gute Wärmeübertragung zwischen den beiden Teilen 10, 12 der Isolierschicht 8 begünstigt. Die Kombination von Kunststofffolie 10 und Keramikplatte 12 führt zu einem Isolierteil 8, welches gute elektrische Eigenschaften und Wärmeleiteigenschaften hat und insbesondere gegenüber Spannungen von bis zu 2000 V durchschlagfest ist, welches aber gleichzeitig auch die notwendige Festigkeit zeigt. Durch die außenliegende Isolierfolie werden eventuelle Spannungsspitzen, die insbesondere bei durch Druck gegen das wärmeerzeugende Element anliegende wärmeabgebenden Elemente erzeugt werden kann, abgebaut und vergleichmäßigt. Der zwischen beiden Teilen 10, 12 der Isolierschicht angeordnete Wachs, gegebenenfalls auch ein zusätzlich dort vorgesehener und beide Teile 10, 12 miteinander verbindender Kleber begünstigt diesen Abbau von Spannungsspitzen. Dementsprechend besteht auch bei höheren Druckspannungen, die einen Schichtaufbau aus wärmeerzeugenden und wärmeabgebenden Elementen unter Vorspannung halten, nicht die Gefahr, das die relativ spröde Keramikschicht bricht.In Fig. 1 is a side perspective view of the essential parts of an embodiment of a heat generating element in an exploded view. The heat-generating element has a molded plastic injection frame 2, whose central longitudinal axis forms a plane of symmetry of the heat-generating element. This is formed essentially mirror-symmetrical and has on each side of the positioning frame 2 initially provided contact plates 4, which receive between them in the position frame 2 recorded PTC elements 6. On the outside of the contact sheets 4 is a two-layer insulating layer 8, comprising an outer insulating film 10 and an inner, directly adjacent to the contact plate 4 ceramic plate 12. The ceramic plate 12 is a relatively thin alumina plate, which has a very good dielectric strength of about 28 kV / mm and a good thermal conductivity of more than 24 W / (m K) provides. The plastic film 10 is presently formed by a polyamide film having a good thermal conductivity of about 0.45 W / (m K) and a dielectric strength of 4 kV / mm. Between the plastic film 10 and the ceramic plate 12 is a few microns thick wax layer whose melting point is tuned with respect to the operating temperature of the heat-generating element, in such a way that the wax melts at operating temperature and between the plastic film and the ceramic plate 12, the abut each other under compressive stress, so distributed that a compensating film is created, which promotes good heat transfer between the two parts 10, 12 of the insulating layer 8. The combination of plastic film 10 and ceramic plate 12 leads to an insulating part 8, which has good electrical properties and thermal conduction properties and in particular against breakdown voltages of up to 2000 V, but which also shows the necessary strength at the same time. By the external insulating foil any voltage spikes, which can be generated in particular when applied by pressure against the heat-generating element heat-emitting elements, degraded and homogenized. The arranged between the two parts 10, 12 of the insulating wax, optionally also an additional there provided and both parts 10, 12 interconnecting adhesive favors this degradation of voltage spikes. Accordingly, even at higher compressive stresses, which hold a layer structure of heat-generating and heat-emitting elements under bias, there is no risk that the relatively brittle ceramic layer breaks.

Die Isolierschicht 8 ist vorzugsweise auf die Außenseite des Kontaktblechs 4 aufgeklebt. Dieses befindet sich in etwa mittig unter der Isolierschicht 8 und ist mit geringerer Breite als die Isolierschicht 8 ausgebildet. Allerdings überragt das jeweilige Kontaktblech 4 die Isolierschicht 8 an den Stirnseiten. Das Kontaktblech 4 ist an diesen die Isolierschicht 8 überragenden Enden zunächst in seiner Breite deutlich vermindert. An den in Fig. 1 rechtem Ende weist das Kontaktblech 4 einen durch Freischneiden gegenüber der Breite des Kontaktbleches 4 verjüngten Befestigungssteg 14 auf, in dem eine Ausnehmung 16 ausgespart ist. An dem gegenüberliegenden, in Bezug auf Fig. 1 linken Ende, ist ebenfalls ein entsprechender verjüngter Befestigungssteg 18 mit einer Ausnehmung 16 vorgesehen. Von dem seitlichen Rand dieses Befestigungssteges 18 geht ein aus der Ebene des Kontaktbleches 4 herausgebogener Steg 20 ab, der die Basis eines den Positionsrahmen 2 stirnseitig überragenden Steckeranschluss 22 bildet.The insulating layer 8 is preferably glued to the outside of the contact plate 4. This is located approximately in the middle of the insulating layer 8 and is formed with a smaller width than the insulating layer 8. However, the respective contact plate 4 projects beyond the insulating layer 8 at the end faces. The contact plate 4 is at this the insulating layer 8 superior ends initially significantly reduced in width. To the in Fig. 1 Right end, the contact plate 4 has a free-cutting with respect to the width of the contact plate 4 tapered mounting web 14, in which a recess 16 is recessed. At the opposite, in relation to Fig. 1 left end, a corresponding tapered fastening web 18 is also provided with a recess 16. From the lateral edge of this fastening web 18, a web 20 bent out of the plane of the contact sheet 4 goes off, forming the base of a plug connection 22 projecting from the front side of the positioning frame 2.

Der Steg 20 ist in einem an dem Positionsrahmen 2 ausgesparten Schlitz 24 im Eingriff, der sich zu der Stirnseite des Positionsrahmens 2 hin öffnet. Der Positionsrahmen 2 weist ferner an seinen stirnseitigen Endbereichen Zapfen 26 auf, die sich in Höhenrichtung des wärmeerzeugenden Elementes erstrecken, d. h. rechtwinklig von der Oberfläche des Positionsrahmens 2 abgehen. Bei der Montage werden diese Zapfen 26 in die Ausnehmungen 16 eingeführt. Danach wird der Zapfen 26 zur Ausbildung einer Schmelzverdickung angeschmolzen und das Kontaktblech 4 auf diese Weise gegenüber dem Positionsrahmen 2 gesichert. Wie insbesondere in Fig. 1 und 4 zu entnehmen ist, weist der Positionsrahmen 2 neben den Zapfen 26 weitere Positionierungshilfen zur lagegenauen Anordnung des Kontaktbleches 4 an dem Positionsrahmen 2 auf. So bildet der Positionsrahmen 2 zum einen an den stirnseitigen Enden des Kontaktbleches 4 stirnseitige Fixierstege 28 aus, die sich leicht bis über die Oberseite des Kontaktbleches 4 erstrecken und deren Abstand zueinander in etwa der Länge des Kontaktbleches 4 entspricht. Hierdurch ist das Kontaktblech 4 in Längsrichtung positioniert. In Querrichtung bildet der Positionsrahmen 2 zum anderen sich über nahezu die gesamte Längserstreckung des Kontaktbleches 4 erstreckende Begrenzungsränder 30 aus, die sich ebenfalls bis über die Oberseite des Kontaktbleches 4 erstrecken und deren Abstand zueinander ein wenig größer als die Breite des Kontaktbleches 4 ist. Dieser Begrenzungsrand 30 wird beiderseits durch Begrenzungsstege 32 mit innenliegenden Rastvorsprüngen überragt, durch welche ein an dem wärmeerzeugenden Element anzuordnendes wärmeabgebendes Element zu Montagezwecken fixiert werden kann.The web 20 is engaged in a recess 24 recessed on the positioning frame 2, which opens towards the end face of the positioning frame 2. The positioning frame 2 also has at its front end portions on pins 26 which extend in the vertical direction of the heat generating element, ie, at right angles depart from the surface of the position frame 2. During assembly, these pins 26 are inserted into the recesses 16. Thereafter, the pin 26 is melted to form a melt thickening and secured the contact plate 4 in this manner with respect to the positioning frame 2. As in particular in Fig. 1 and 4 can be seen, the positioning frame 2 in addition to the pin 26 further positioning aids for positionally accurate arrangement of the contact plate 4 on the positioning frame 2. Thus, the positioning frame 2 forms on the one hand at the front ends of the contact plate 4 end fixing webs 28, which extend slightly over the top of the contact plate 4 and whose distance from one another corresponds approximately to the length of the contact plate 4. As a result, the contact plate 4 is positioned in the longitudinal direction. In the transverse direction of the positioning frame 2 to the other over almost the entire longitudinal extent of the contact plate 4 extending boundary edges 30, which also extend beyond the top of the contact plate 4 and whose distance from each other is a little larger than the width of the contact plate 4. This bounding edge 30 is surmounted on both sides by limiting webs 32 with inner locking projections, by means of which a heat-emitting element to be arranged on the heat-generating element can be fixed for assembly purposes.

In dem wärmeerzeugenden Element liegen - wie sich aus Fig. 3 ergibt - gegenüberliegende Oberflächen der PTC-Elemente 6 an den Innenflächen der Kontaktbleche 4 an und sind in einer Rahmenöffnung 34 des Positionsrahmens 2 fixiert. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, befinden sich jeweils sechs PTC-Elemente 6 innerhalb einer Rahmenöffnung 34. Es sind zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete gleichgroße Rahmenöffnungen 34 vorgesehen. Die Packung der PTC-Elemente ist gegenüber dem Material des Positionsrahmens 2 durch einen Isolierspalt 36 beabstandet. Dieser Isolierspalt 36 erstreckt sich auch in einer Richtung parallel zu der Lagerebene zwischen der Innenseite des Kontaktbleches 4 und einem verjüngten Innenrand 38 des Positionsrahmens, der die Rahmenöffnung 34 umfänglich umgibt. Durch den Isolierspalt 38 sind danach die stromführenden Teile des wärmeerzeugenden Elementes, d. h. die beiden Kontaktbleche 4 und die PTC-Elemente 6 von dem Material des Positionsrahmens 2 beabstandet. Dieser Abstand wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 durch ein isolierendes Abstandsmittel 40 gesichert, welches das vordere Ende des Innenrandes 38 umfänglich umgibt. Das isolierende Abstandsmittel 40 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Silikonstreifen gebildet, der den vorderen Bereich des Innenrandes 38 in sich aufnimmt und diesen umfänglich umgibt.In the heat generating element are - as is Fig. 3 results in - opposite surfaces of the PTC elements 6 on the inner surfaces of the contact plates 4 and are fixed in a frame opening 34 of the positioning frame 2. As it turned out Fig. 1 results, there are six PTC elements 6 within a frame opening 34. There are two longitudinally successively arranged equally sized frame openings 34 are provided. The packing of the PTC elements is spaced from the material of the positioning frame 2 by an insulating gap 36. This insulating gap 36 also extends in a direction parallel to the bearing plane between the inside of the contact plate 4 and a tapered inner edge 38 of the position frame surrounding the frame opening 34 circumferentially. By the insulating gap 38 thereafter, the current-carrying parts of the heat-generating element, ie, the two contact plates 4 and the PTC elements 6 are spaced from the material of the positioning frame 2. This distance is in the embodiment shown the Fig. 1 to 4 secured by an insulating spacer 40 which circumferentially surrounds the front end of the inner edge 38. The insulating spacer means 40 is formed in the embodiment shown by a silicone strip which receives the front portion of the inner edge 38 in and surrounding it circumferentially.

Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die stromführenden Teile des wärmeerzeugenden Elementes unmittelbar an dem isolierenden Abstandsmittel 40 anliegen. Vielmehr soll das Abstandsmittel lediglich verhindern, dass die stromführenden Teile direkt mit dem Kunststoffmaterial des Positionsrahmens 2 in Berührung kommen. Die isolierenden Eigenschaften des Abstandsmittels 40 sind so gewählt, dass dieses jedenfalls eine bessere Isolationswirkung als das Kunststoffmaterial des Positionsrahmens 2 hat. Die Länge des Abstandsmittels 40 in Breitenrichtung ist so gewählt, dass dieses jedenfalls bis zu dem breitenseitigen Ende des Kontaktbleches 4 reicht. Das Abstandsmittel 40 bedeckt die nach oben und unten frei liegenden Seiten des Innenrandes 30 sowie einen durch den Innenrand 38 gebildeten, die Rahmenöffnung 34 umfänglich umgebenden Rand 42. Das Abstandsmittel 40 kann danach auch als den inneren, die Rahmenöffnung 34 umfänglich umgebenden Rand umkleidender Isoliermantel aufgefasst werden, der sowohl eine direkte Anlage zwischen dem PTC-Element 6 und dem thermoplastischen Material des Positionierrahmens 2 wie auch eine direkte Anlage der Kontaktbleche 4 an dem Positionierrahmen 2 verhindert und einen zur elektrischen Isolation einzuhaltenden minimalen Abstand zwischen den genannten Teilen sicherstellt.It is not absolutely necessary that the current-carrying parts of the heat-generating element abut directly on the insulating spacer means 40. Rather, the spacing means should only prevent the live parts coming into direct contact with the plastic material of the positioning frame 2. The insulating properties of the spacer means 40 are chosen so that this has a better insulation effect than the plastic material of the positioning frame 2 anyway. The width of the spacing means 40 in the width direction is selected such that it in any case reaches as far as the wide-side end of the contact sheet 4. The spacer means 40 covers the upwardly and downwardly exposed sides of the inner edge 30 and a rim 42 formed circumferentially around the frame opening 34 formed by the inner edge 38. The spacer means 40 may thereafter also be referred to as the inner frame opening 34 circumferentially surrounding edge umkleidender insulating jacket can be understood, which prevents both a direct contact between the PTC element 6 and the thermoplastic material of the positioning frame 2 as well as a direct contact of the contact plates 4 on the positioning frame 2 and to be observed for electrical insulation minimum distance between the ensured parts.

Neben einer elektrischen Isolation der stromführenden Teile des wärmeerzeugenden Elementes bietet die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform auch eine vollständige Umkapselung dieser Teile. Hierzu weist die Isolierschicht einen sich in Querrichtung (Fig. 3) beidseitig über das Kontaktblech 4 erstreckenden Randabschnitt 44 auf. Zwischen diesem Randabschnitt 44 und dem Innenrand 38 des Positionsrahmens 2 befindet sich ein Dichtwulst 46, welches sowohl gegen den Positionsrahmen 2 als auch gegen die Isolierschicht 8 dichtend angelegt ist. In Umfangsrichtung, d. h. in Breitenrichtung, weist die Umkapselung danach die einander gegenüberliegenden Isolierschichten 8 sowie die sich hierzu im Wesentlichen rechtwinklig erstreckende Anordnung von zwei Dichtungselementen 46 mit dem dazwischen vorgesehenen Material des Positionsrahmens 2 auf. Die Umkapselung ist so gewählt, dass keine Feuchtigkeit oder Verschmutzung von außen zu den stromführenden Teilen gelangen kann.In addition to an electrical insulation of the current-carrying parts of the heat-generating element offers in the Fig. 1 to 4 embodiment shown also a complete encapsulation of these parts. For this purpose, the insulating layer has a transverse direction ( Fig. 3 ) on both sides over the contact plate 4 extending edge portion 44. Between this edge portion 44 and the inner edge 38 of the position frame 2 is a sealing bead 46, which is applied sealingly against both the position frame 2 and against the insulating layer 8. In the circumferential direction, ie in the width direction, the encapsulation then has the insulating layers 8 lying opposite one another and the arrangement of two sealing elements 46 extending substantially at right angles thereto with the material of the positional frame 2 provided therebetween. The encapsulation is chosen so that no moisture or contamination from the outside can reach the live parts.

Der Dichtwulst 46 ist durch einen Kunststoffkleber gebildet, der die Isolierschicht 8 gegenüber dem Positionsrahmen 2 fixiert und somit sämtliche innerhalb der Isolierschichten 8 vorgesehen Teile des wärmeerzeugenden Elementes einschließt. Bei dieser Ausgestaltung kann auf eine Fixierung der PTC-Elemente 6 mit den Kontaktblechen 4 gegenüber der Isolierschicht 8 im Hinblick auf eine Lagepositionierung beim Betrieb des wärmeerzeugenden Elementes verzichtet werden. Gleichwohl kann eine solche Fixierung aus Fertigungsgründen sinnvoll sein.The sealing bead 46 is formed by a plastic adhesive, which fixes the insulating layer 8 with respect to the position frame 2 and thus includes all provided within the insulating layers 8 parts of the heat-generating element. In this embodiment can be dispensed with a fixation of the PTC elements 6 with the contact plates 4 with respect to the insulating layer 8 with respect to a positional positioning during operation of the heat-generating element. Nevertheless, such a fixation for manufacturing reasons may be useful.

Als geeignet zur Ausbildung des Dichtwulstes 46 in Form eines Klebers haben sich Elastomere, beispielsweise Silikon oder Polyurethan erwiesen. Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, erstreckt sich der Dichtwulst 46 in Längsrichtung des Positionsrahmens und ist zwischen dem äußeren Rand der Rahmenöffnung 34 und dem Begrenzungsrand 30 vorgesehen. Das Dichtungselement liegt an dem in der Dicke verminderten Innenrand 38 an. Unmittelbar benachbart zu dem Dichtelement 46 ist an der Außenseite ein Dichtmittelbegrenzungsrand 48 vorgesehen, der durch den Positionsrahmen 2 ausgebildet wird. Im Hinblick auf eine möglichst gute Abdichtung kann der Dichtwulst 46 bis gegen diesen Rand anliegen, der sich quer zu der Aufnahmeebene für die PTC-Elemente erstreckt.Elastomers, for example silicone or polyurethane, have proven to be suitable for forming the sealing bead 46 in the form of an adhesive. In particular Fig. 2 can be seen, the sealing bead 46 extends in the longitudinal direction of the position frame and is provided between the outer edge of the frame opening 34 and the boundary edge 30. The sealing element bears against the inner edge 38, which is reduced in thickness. Immediately adjacent to the sealing element 46 is on the outside a Dichtmittelbegrenzungsrand 48 is provided, which is formed by the positioning frame 2. With a view to the best possible sealing, the sealing bead 46 can rest against this edge, which extends transversely to the receiving plane for the PTC elements.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes mit einem Positionsrahmen 2, an dem durch Umspritzen das vorliegend unteren Kontaktblech 4u angeordnet ist. Nach der spritzgießtechnischen Herstellung des Positionsrahmens 2 bildet dieser zusammen mit dem unteren Kontaktblech 4u eine Einheit. Das Kontaktblech 4u kann hierzu an seinem Rand Ausnehmungen oder Durchbrechungen aufweisen, durch die die hochisolierende, den Positionsrahmen bildende Kunststoffmasse beim Spritzgießen hindurchfließen und somit das Kontaktblech 4 mit dem Positionsrahmen 2 verbinden kann. Das untere Kontaktblech 4u ist an seinen Enden zur Mitte des Positionsrahmens hin umbogen, so dass das Kontaktblech 4u sicher von dem den Positionsrahmen 2 bildenden Material umgeben ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Positionsrahmen 2 aus einem elektrisch hochwertigen, temperaturbeständigen (200°C) Silikon gebildet. Das Ausführungsbeispiel hat danach einen CTI-Wert, der einen sicheren Betrieb bei Spannungen von etwa 500 V gewährleistet.The FIGS. 5 and 6 show an alternative embodiment of a heat generating element according to the invention with a positioning frame 2, on which the present lower contact plate 4u is arranged by encapsulation. After the injection-molding production of the positioning frame 2, this forms a unit together with the lower contact plate 4u. For this purpose, the contact plate 4u can have recesses or openings at its edge, through which the highly insulating plastic mass forming the position frame can flow during injection molding and thus can connect the contact plate 4 to the position frame 2. The lower contact plate 4u is at its ends to the center of the position frame out, so that the contact plate 4u is securely surrounded by the frame 2 forming the material. In the embodiment shown, the positioning frame 2 is made of an electrically high-quality, temperature-resistant (200 ° C) silicone. The embodiment then has a CTI value that ensures safe operation at voltages of about 500V.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Positionsrahmen unter Beibehaltung des grundsätzlichen, unter Bezugnahme auf die vorherigen Ausführungsbeispiele bereits beschriebenen Aufbaus hergestellt, bei dem zwischen dem Material des Positionsrahmens 2 und der Isolierschicht 8 ein dichtender Kleberand 46 vorgesehen ist, welcher vorliegend aus einem Elastomerkleber gebildet ist. Unter Zwischenlage dieses Klebestreifens 46 liegen die beiderseitigen Isolierschichten 8 an dem Positionsrahmen 2 an. Dabei dient der an der unteren Isolierschicht 8u anliegende Streifen 46 insbesondere der klebenden Verbindung. Auf dessen dichtende Eigenschaften kommt es nicht so sehr an. Die Isolierschicht 8 kann auch alternativ oder ergänzend flächig auf die Außenseite des Kontaktbleches 4u aufgeklebt sein.At the in Fig. 6 In the embodiment shown, the position frame is produced while retaining the basic structure already described with reference to the previous embodiments, in which a sealing adhesive edge 46 is provided between the material of the positioning frame 2 and the insulating layer 8, which is presently formed from an elastomeric adhesive. With the interposition of this adhesive strip 46, the mutual insulating layers 8 abut against the positioning frame 2. In this case, the voltage applied to the lower insulating layer 8u strip 46 in particular serves the adhesive connection. Its sealing properties are not so important. The insulating layer 8 can also be glued alternatively or in addition flat on the outside of the contact plate 4u.

Es sind aber auch alternative Ausgestaltungen möglich, bei denen sowohl die elektrische Leiterbahn 4u als auch die daran anliegende Isolierschicht 8u in ein Spritzgießwerkstück eingelegt und durch die hochisolierende Kunststoffmasse des Positionsrahmens 2 umspritzt werden (Fig. 7). Nach dem Entformen werden in die Rahmenöffnungen 34 die PTC-Elemente 6 eingesetzt. An der gegenüberliegenden Seite wird nun eine elektrische Leiterbahn 4 an das bzw. die PTC-Element(e) 6 angelegt. Mit einem Kleberand 46 mit Dichtungsfunktion wird die unmittelbar auf diese elektrische Leiterbahn 4 aufgelegte Isolierschicht 8 mit dem Positionsrahmen 2 verbunden. Ansonsten entspricht die in Fig. 7 gezeigte und die hier beschriebene Abwandlung hinsichtlich der Positionierung des oder der Kontaktblech(e) 4 und der Ausbildung der Kontaktelemente an dem bzw. den stirnseitigen Ende(n) des Positionsrahmens 2 den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen.But there are also alternative embodiments possible, in which both the electrical conductor 4u and the adjoining insulating layer 8u in an injection molding are inserted and overmolded by the highly insulating plastic mass of the positioning frame 2 ( Fig. 7 ). After removal from the mold, the PTC elements 6 are inserted into the frame openings 34. On the opposite side, an electrical conductor 4 is now applied to the PTC element (s) 6. With an adhesive edge 46 with sealing function, the immediately applied to this electrical conductor 4 insulating layer 8 is connected to the position frame 2. Otherwise corresponds to in Fig. 7 shown and the modification described here with respect to the positioning of the contact sheet (s) 4 and the formation of the contact elements at the or the front end (s) of the position frame 2 the embodiments described above.

Die Figuren 8 und 9 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen wärmeerzeugenden Elementes. Gleiche Bauteile sind gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The FIGS. 8 and 9 show a fourth embodiment of a heat generating element according to the invention. Identical components are identified with the same reference numerals with respect to the preceding embodiments.

Bei den in den Figuren 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die PTC-Elemente 6 in zwei Rahmenöffnungen 34 eines länglichen Positionsrahmens 2 aufgenommen. Die PTC-Elemente 6 können unmittelbar an dem die Rahmenöffnungen 34 umgebenden Rand des Positionsrahmens 2 anliegen. Zwischen den Rahmenöffnungen 34 und dem länglichen Seitenrand des Positionsrahmens 2 befindet sich auch hier ober- und unterseitig an dem Positionsrahmen jeweils zwei Dichtwülste 46 in Form eines bandförmig aufgeklebten Silikonstreifens, der die Oberseite des Positionsrahmens überragt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die einander gegenüberliegenden Oberseiten der Dichtwülste 46 in etwa auf Höhe der Oberseite der PTC-Elemente. Mit anderen Worten haben die beiden Dichtwülste 46 zusammen mit der Dicke des Positionsrahmens 2 an diesem seitlichen Rand desselben eine Höhe, die in etwa der Höhe der PTC-Elemente entspricht.In the in the FIGS. 8 and 9 In the embodiment shown, the PTC elements 6 are accommodated in two frame openings 34 of an elongated position frame 2. The PTC elements 6 can bear directly on the edge of the frame 2 surrounding the frame openings 34. Between the frame openings 34 and the oblong side edge of the positioning frame 2, there are also two sealing beads 46 in the form of a band-shaped glued-on silicone strip which projects beyond the upper side of the positional frame. In the embodiment shown, the opposite upper sides of the sealing beads 46 are approximately at the level of the top of the PTC elements. In other words, the two sealing beads 46 together with the thickness of the positioning frame 2 at this lateral edge thereof have a height which corresponds approximately to the height of the PTC elements.

An beiden stirnseitigen Enden des Positionsrahmens 2 sind den Positionsrahmen 2 beidseitig überragende Positionsrahmenköpfe 100 vorgesehen, die Positionierhilfen zur lagegenauen Anordnung der Kontaktbleche 4 ausbilden. Jedes der Kontaktbleche 4 hat seinen stirnseitigen Enden herausgeschnittene Zungen, wobei die linke Zunge den Steckersteckeranschluss 50 ausbildet und an der rechten Seite lediglich eine Positionierzunge 102 vorgesehen ist, die allseits isolierend von dem rechten Positionsrahmen 100 in einer darin ausgesparten Positionieröffnung 104 aufgenommen ist, so dass das Kontaktblech 4 in Längs- und Querrichtung relativ zu dem Positionsrahmen 2 lagegesichert gehalten ist. Der Positionsrahmenkopf 100 hat ferner eine Durchführöffnung 105 für den Steckeranschluss 50.At both front ends of the positioning frame 2, the positioning frame 2 is provided on both sides with superior positioning frame heads 100, which form positioning aids for positionally accurate arrangement of the contact sheets 4. Each of the contact plates 4 has its front ends cut out tongues, wherein the left tongue forms the male connector terminal 50 and on the right side only a positioning tongue 102 is provided, which is on all sides insulating received by the right position frame 100 in a recessed therein positioning opening 104, so that the contact plate 4 is held in position secured in position in the longitudinal and transverse direction relative to the position frame 2. The position frame head 100 further has a through hole 105 for the male terminal 50.

Die Positionsrahmenköpfe 100 bilden darüber hinaus Sicherungsmittel in Form von Rastarmen 106 aus, die die Isolierschicht 8 außenseitig umgreifen, und zwar an deren Stirnseite. Die Rastarme 106 sind über ein gemeinsames Torsionsgelenk 108 an dem unbeweglichen Teil des Positionsrahmenkopfes 100 angelenkt. Bei der Montage des in den Figuren 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiels können die Rastarme 106 um dieses Torsionsgelenk 108 verschwenkt werden, so dass sich die gegenüberliegenden Rastarme 106 zwischen sich einen Freiraum freigeben, der gerade die als flache Keramikplatte ausgebildete Isolierschicht 108 aufnehmen kann. Nach Entlastung des Torsionsgelenkes 108 schwingen die Rastarme zurück und übergreifen die Isolierschicht 106. Hierbei wird die Isolierschicht 8 in Richtung auf den Positionsrahmen 2 unter Zwischenlage des Dichtwulstes 46 vorgespannt.The position frame heads 100 also form securing means in the form of latching arms 106, which surround the insulating layer 8 on the outside, on its end face. The latching arms 106 are articulated via a common torsion joint 108 on the immovable part of the position frame head 100. When mounting the in the FIGS. 8 and 9 In the embodiment shown, the latching arms 106 can be pivoted about this torsion joint 108, so that the opposing latching arms 106 release a free space between them, which can just accommodate the insulating layer 108 formed as a flat ceramic plate. After relief of the torsion joint 108 swing the locking arms back and overlap the insulating layer 106. In this case, the insulating layer 8 is biased toward the position frame 2 with the interposition of the sealing bead 46.

Das in den Figuren 8 und 9 gezeigte Ausführungsbeispiel kann einseitig mit entsprechend rastend gegen den Positionsrahmen 2 angeschlagene Isolierschichten 8 ausgebildet sein, wohingegen auf der anderen Seite die Isolierschicht und/oder das Kontaktblech 4 in einer Weise an dem Positionsrahmen 2 gesichert sein kann, wie dies vorstehend bereits unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 beschrieben worden ist.
In Fig. 10 ist ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind gleiche Bauteile gegenüber den zuvor diskutierten Ausführungsbeispielen mit gleichem Bezugszeichen versehen.
That in the FIGS. 8 and 9 embodiment shown may be formed on one side with correspondingly detent against the position frame 2 battered insulating 8, whereas on the other side, the insulating layer and / or the contact plate 4 may be secured in a manner to the positioning frame 2, as already described above with reference to the FIGS. 6 and 7 has been described.
In Fig. 10 a further modified embodiment is shown. Also in this embodiment, the same components with respect to the previously discussed embodiments are provided with the same reference numerals.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Dichtungswülste 46 an gegenüberliegenden Seitenflächen des Positionsrahmens 2 einstückig an dem als Spritzgießbauteil ausgebildeten Positionsrahmen 2 ausgeformt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Positionsrahmen 2 aus Silikon gespritzt. Die PTC-Elemente 6 sind in diesem Rahmen 2 eingelegt. Die Isolierschichten 8 sind beidseitig auf den Dichtwulst 46 aufgelegt. Die innerhalb des Positionsrahmens 2 aufgenommenen Bauteile, Kontaktblech 4 und PTC-Elemente 6 werden zwischen den Isolierschichten 8 geklemmt. Diese wiederum sind über separate Klammerelemente 62 gegeneinander vorgespannt, die beispielsweise durch C-förmig geformte Kunststoffklammern gebildet sein können, die sowohl die Isolierschichten 8 gegeneinander unter Zwischenlage des Positionsrahmens 2 vorspannen als auch dem relativ weichen und labilen Positionsrahmen 2 als seitliche Begrenzung dienen, so dass der Positionsrahmen 2 im wesentlichen in der Lagerebene der PTC-Elemente 6 nicht nach außen vorwölben kann. Dementsprechend sind die Klammerelemente 62 jedenfalls in vorbestimmten Abständen über die gesamte Längserstreckung des Positionsrahmens 2 verteilt angeordnet. Den mit der Isolierschicht 8 zusammenwirkenden Rastvorsprünge der Klammerelemente 62 können Rastmulden bzw. Rastnasen zugeordnet sein, die auf Seiten der Isolierschicht angebracht sind. Auch können die Rastvorsprünge durch Kleben mit der Isolierschicht 8 verbunden sein. Denkbar ist jede Ausgestaltung, die bei der praktischen Benutzung des wärmeerzeugenden Elementes einerseits ein Abgleiten der Klammerelemente 62 von der Oberfläche der Isolierschicht 8 verhindert und andererseits eine möglichst flächige Anlage der wärmeabgebenden Elemente an der Außenseite der Isolierschicht 8 nicht behindert.In the embodiment shown, the sealing beads 46 are formed integrally on opposite side surfaces of the positioning frame 2 on the positioning frame 2 formed as an injection molding component. In the embodiment shown, the position frame 2 is injection molded from silicone. The PTC elements 6 are inserted in this frame 2. The insulating layers 8 are placed on both sides of the sealing bead 46. The recorded within the position frame 2 components, contact plate 4th and PTC elements 6 are clamped between the insulating layers 8. These in turn are biased against each other via separate clamping elements 62, which may be formed for example by C-shaped plastic clips, both bias the insulating layers 8 against each other with the interposition of the position frame 2 and the relatively soft and labile position frame 2 serve as a lateral boundary, so that the positioning frame 2 can not bulge outward substantially in the bearing plane of the PTC elements 6. Accordingly, the clamping elements 62 are arranged distributed at predetermined intervals over the entire longitudinal extension of the positioning frame 2 in any case. The cooperating with the insulating layer 8 locking projections of the clip elements 62 may be associated with locking recesses or detents which are mounted on the side of the insulating layer. Also, the locking projections may be connected by gluing with the insulating layer 8. Conceivable is any configuration that prevents the practical use of the heat generating element on the one hand slipping of the clip elements 62 of the surface of the insulating layer 8 and on the other hand, a possible flat contact the heat-emitting elements on the outside of the insulating layer 8 is not hindered.

In Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gezeigt. Diese umfasst eine Halteeinrichtung in Form eines umfänglich geschlossenen Rahmens 52, der durch zwei Rahmenschalen 54 gebildet ist. Innerhalb des Rahmens 52 werden mehrere parallel zueinander verlaufende Schichten von identisch ausgebildeten wärmeerzeugenden Elementen 60 (beispielsweise nach Fig. 1 bis 4) aufgenommen. Ferner enthält der Rahmen 52 eine nicht gezeigte Feder, durch die der Schichtaufbau unter Vorspannung in dem Rahmen 52 gehalten wird. Vorzugsweise werden sämtliche wärmeabgebenden Elemente 56 unmittelbar benachbart zu einem wärmeerzeugenden Element 60 angeordnet. Die in Fig. 11 dargestellten wärmeabgebenden Elemente 56 sind durch mäandrierend gebogene Aluminium-Blechstreifen gebildet. Die wärmeerzeugenden Elemente 60 befinden sich zwischen diesen einzelnen wärmeabgebenden Elementen 56 und hinter den Längsstreben 58 eines die Luftein- bzw. Austrittsöffnung des Rahmens 52 durchsetzenden Gitters. Eine dieser Längsstreben 58 ist in der Mitte des Rahmens 52 aus Gründen der Darstellung weggenommen, so dass dort ein wärmeerzeugendes Element 60 zu erkennen ist.In Fig. 11 an embodiment of a heating device according to the invention is shown. This comprises a holding device in the form of a circumferentially closed frame 52, which is formed by two frame shells 54. Within the frame 52 a plurality of mutually parallel layers of identically formed heat-generating elements 60 (for example Fig. 1 to 4 ). Further, the frame 52 includes a spring, not shown, by which the layer structure is held under pretension in the frame 52. Preferably, all the heat-emitting elements 56 are disposed immediately adjacent to a heat-generating element 60. In the Fig. 11 shown heat-emitting elements 56 are formed by meandering bent aluminum sheet metal strips. The heat-generating elements 60 are located between these individual heat-emitting elements 56 and behind the longitudinal struts 58 of the Luftein- or outlet opening of the frame 52 passing through the grid. One of these longitudinal struts 58 is removed in the middle of the frame 52 for the sake of illustration, so that there is a heat generating element 60 can be seen.

Die Kraft der in dem Rahmen 52 aufgenommenen Feder kann derart bemessen sein, dass durch diese nicht nur die wärmeerzeugenden Elemente 60 und die wärmeabgebenden Elemente 56 gegeneinander verspannt werden, sondern auch die entsprechenden Dichtungswülste 46 dichtend unter Vorspannung gegen die Isolierschicht 8 bzw. den Positionsrahmen 2 angedrückt werden. Die Dichtungswirkung kann hierbei allein durch Federkraft erzeugt werden. Ergänzend können die einzelnen wärmeerzeugenden Elemente unter Vorspannung setzende Klammerelemente bzw. andere Sicherungsmittel vorgesehen sein. Auch ist es möglich, den Dichtwulst an die Isolierschicht und/oder den Positionsrahmen dichtend anzukleben. In diesem Fall wird jedenfalls aufgrund der Vorspannung der in dem Rahmen aufgenommenen Feder der Dichtwulst komprimiert und das Kontaktblech 4 flächenbündig gegen die Oberseite des PTC-Elementes 6 angelegt, um dort eine gute Kontaktierung zu erreichen. Es versteht sich von selbst, dass an dem Positionsrahmen ausgesparte Durchführ- bzw. Positionieröffnung 104, 105 in diesem Fall so dimensioniert sind, dass sie eine gewisse Beweglichkeit des Kontaktbleches 4 zur Kompression der Dichtwulst 46 erlauben.The force of the spring received in the frame 52 may be such that not only the heat-generating elements 60 and the heat-emitting elements 56 are braced against each other, but also the corresponding sealing beads 46 sealingly biased against the insulating layer 8 and the positioning frame 2, respectively be pressed. The sealing effect can be generated solely by spring force. In addition, the individual heat-generating elements can be provided under bias clamping clip elements or other securing means. It is also possible to adhesively adhere the sealing bead to the insulating layer and / or the position frame. In this case, in any case due to the bias of the spring received in the frame of the sealing bead is compressed and the contact plate 4 flush against the top of the PTC element 6 is applied in order to achieve good contact there. It goes without saying that on the position frame recessed lead-through or positioning opening 104, 105 are dimensioned in this case so that they allow a certain mobility of the contact plate 4 for compression of the sealing bead 46.

Bei dem in Figur 11 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die wärmeabgebenden Elemente, d. h. die Radiatorelemente, potenzialfrei, da diese unter Zwischenlage der Isolierschicht 8 gegen die stromführenden Teile anliegt. Der Rahmen 52 ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet, wodurch die elektrische Isolation weiter verbessert werden kann. Einen zusätzlichen Schutz insbesondere gegen unbefugtes Berühren der stromführenden Teile der Heizvorrichtung wird zusätzlich durch das Gitter geschaffen, welches ebenfalls aus Kunststoff geformt und einteilig mit den Rahmenschalen 54 ausgebildet ist.At the in FIG. 11 the embodiment shown, the heat-emitting elements, ie the radiator elements, potential-free, since this rests with the interposition of the insulating layer 8 against the current-carrying parts. The frame 52 is preferably made of plastic, whereby the electrical insulation can be further improved. An additional protection especially against unauthorized contact with the live parts of the heater is additionally provided by the grid, which is also formed of plastic and formed integrally with the frame shells 54.

Da die wärmeabgebenden Elemente 56 unter Zwischenlage einer Isolierschicht 8 gegen die stromführenden Teile anliegen, sind die wärmeabgebenden Elemente 56, d. h. die Radiatorelemente, potenzialfrei. Der Rahmen 52 ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet, wodurch die elektrische Isolation weiter verbessert werden kann. Einen zusätzlichen Schutz insbesondere gegen unbefugtes Berühren der stromführenden Teile der Heizvorrichtung wird zusätzlich durch das Gitter geschaffen, welches ebenfalls aus Kunststoff geformt und einteilig mit den Rahmenschalen 54 ausgebildet ist.Since the heat-emitting elements 56 rest with the interposition of an insulating layer 8 against the current-carrying parts, the heat-emitting elements 56, ie the radiator elements, potential-free. The frame 52 is preferably made of plastic, whereby the electrical insulation can be further improved. An additional protection especially against unauthorized contact with the live parts of the heater is additionally provided by the grid, which is also formed of plastic and formed integrally with the frame shells 54.

An einer Stirnseite des Rahmens 52 befindet sich in an sich bekannter Weise ein Steckeranschluss, von dem Energieversorgungs- und/oder Steuerleitungen abgehen, durch welche die Heizvorrichtung steuerungsmäßig und stromversorgungsmäßig in einem Fahrzeug angeschlossen werden kann. An der Stirnseite des Rahmens 52 ist ein Gehäuse angedeutet, welches neben dem Steckeranschluss auch Steuer- bzw. Regelelemente aufweisen kann.On a front side of the frame 52 is located in a conventional manner, a plug connection, depart from the power supply and / or control lines through which the heater can be connected in terms of control and Stromversorgungsmäßig in a vehicle. On the front side of the frame 52, a housing is indicated, which in addition to the plug connection may also have control or regulating elements.

Wenngleich bei dem in den Figuren 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ein die Anlagefläche für den Dichtwulst 46 überragender, an dem Positionsrahmen 2 ausgeformter Befestigungsrand 30 fehlt, wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel die in der Seitenansicht zu erkennende Seitenfläche des wärmeerzeugenden Elementes im Wesentlichen durch die Seitenwand des Positionsrahmens gebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 8 und 9 wird die Anlagefläche für den Dichtwulst 46 auf Seiten des Positionsrahmens 2 lediglich durch den relativ dünnen Dichtwulst 46 und die dünne Keramikplatte 8 überragt. Es sei darauf hingewiesen, dass das in den Figuren 8 und 9 gezeigte Ausführungsbeispiel eine vollkommen glatte und in Breitenrichtung des wärmeerzeugenden Elementes durchgehende Oberfläche hat. Die Befestigung der Keramikplatte 8 an dem Positionsrahmen 2 erfolgt lediglich über die an der Stirnseite vorgesehenen Rastarme 106. Wenn die hierdurch aufgebrachte Anpresskraft nicht ausreicht, die Keramikplatte 8 auch im mittleren Bereich an den Dichtwulst 46 anzudrücken, so ergibt sich eine entsprechende Anpresskraft und damit Abschirmung der PTC-Elemente gegenüber der das wärmeerzeugende Elemente anströmenden Luft beim Einbau desselben in ein Gehäuse, vorzugsweise einen Rahmen aufgrund der Federvorspannung der in dem Rahmen gegeneinander verpressten Schicht.Although in the in the FIGS. 8 and 9 1, the mounting surface for the sealing bead 46 superior, molded on the positioning frame 2 mounting edge 30 is missing, the lateral surface of the heat-generating element is formed in this embodiment, the side surface to be recognized in the side view substantially by the side wall of the position frame. In the embodiment of the FIGS. 8 and 9 the contact surface for the sealing bead 46 on the side of the positioning frame 2 is surmounted only by the relatively thin sealing bead 46 and the thin ceramic plate 8. It should be noted that in the FIGS. 8 and 9 embodiment shown has a perfectly smooth and continuous in the width direction of the heat-generating element surface. The attachment of the ceramic plate 8 to the position frame 2 is carried out only on the provided on the front side locking arms 106. If the thus applied contact pressure is not sufficient to press the ceramic plate 8 in the central region of the sealing bead 46, so there is a corresponding contact force and thus shielding the PTC elements with respect to the air flowing to the heat generating elements when installing the same in a housing, preferably a frame due to the spring bias of the pressed together in the frame layer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Positionsrahmenposition frame
44
Kontaktblechcontact sheet
66
PTC-ElementPTC element
88th
Isolierschichtinsulating
1010
KunststofffoliePlastic film
1212
Keramikplatteceramic plate
1414
Befestigungsstegfastening web
1616
Ausnehmungrecess
1818
Befestigungsstegfastening web
2020
Stegweb
2222
Steckeranschlussconnector
2424
Schlitzslot
2626
Zapfenspigot
2828
Fixierstegfixing web
3030
Begrenzungsrandboundary edge
3232
Begrenzungssteglimiting web
3434
Rahmenöffnungframe opening
3636
Isolierspaltinsulating gap
3838
Innenwandinner wall
4040
Abstandsmittelspacer
4242
Randedge
4444
Randabschnittedge section
4646
Dichtwulstsealing bead
4848
DichtmittelbegrenzungsrandSealant boundary edge
5050
Steckeranschlussconnector
5252
Rahmenframe
5454
Rahmenschaleframe shell
5656
wärmeabgebendes Elementheat-emitting element
5858
Längsstrebalong longwall
6060
wärmeerzeugendes Elementheat generating element
6262
Klammerelementclip element
100100
Positionskopfposition head
102102
Positionsarmeposition arms
104104
Positionsöffnungposition opening
105105
DurchführöffnungThrough opening
106106
Rastarmelocking arms
108108
Torsionsgelenktorsion

Claims (27)

  1. Heat-generating element of a heating device for heating air, comprising at least one PTC element (6), electric strip conductors (4) lying on the PTC element (6) and a longish positioning frame (2) that forms at least one frame opening (34) for holding the at least one PTC element (6),
    characterised in that
    at least one insulating layer (8) that covers the strip conductors (4) on their exterior side facing away from the positioning frame (2) is provided, and
    in that the insulating layer (8) is sealed against the positioning frame (2) at least the long sides thereof by at least one compressible sealing bead (46).
  2. Heat-generating element according to Claim 1, characterised in that the sealing bead (46) is formed continuously along the length of the positioning frame (2).
  3. Heat-generating element according to Claim 1 or Claim 2, characterised in that the sealing bead (46) is glued on to the positioning frame (2).
  4. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised in that the sealing bead (46) is glued to the insulating layer (8).
  5. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised in that the sealing bead (46) is made from a highly insulating plastic material.
  6. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised by a securing means (42, 106) that encompasses the insulating layer (8) along the edge of the exterior side.
  7. Heat-generating element according to Claim 6, characterised in that the securing means (62, 106) creates a pre-tensioning force that presses the strip conductor (4) against the assigned PTC element (6) and / or a pre-tensioning force that holds the insulating layer (8) against the assigned sealing bead (46) in a way that forms a seal.
  8. Heat-generating element according to Claim 6 or Claim 7, characterised in that the securing means (106) is formed by moulding around the positioning frame (2).
  9. Heat-generating element according to Claim 8, characterised in that the moulded around securing means (106) is formed as a single piece on the positioning frame (2).
  10. Heat-generating element according to any one of Claims 6 to 9, characterised in that the securing means (106) is formed by a clamp element (62) that encompasses at least the one exterior side of the heat-generating element (60).
  11. Heat-generating element according to Claim 10, characterised in that the clamp element (62) is formed as a separate component.
  12. Heat-generating element according to Claim 10 or Claim 11, characterised in that the clamp element (62) encompasses the heat-generating element (60) on both sides.
  13. Heat-generating element according to any one of Claims 6 to 12, characterised in that the securing means (106) is formed on to the positioning frame (2) as a single piece and in such a way that it is pivotable relative to the positioning frame (2).
  14. Heat-generating element according to any one of Claims 6 to 13, characterised in that the securing means comprises two locking arms (106) that encompass the insulating layers (8) surrounding the outside of the positioning frame (2), said locking arms (106) being connected to the middle of the positioning frame (2) via a shared hinged joint (108).
  15. Heat-generating element according to Claim 14, characterised in that the locking arms (106) encompass the insulating layers (8) on the face side.
  16. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised by at least one positioning frame head (100), which is formed frontally on the positioning frame (2) and which projects beyond the insulating layers (8) on the exterior and / or top sides and positions these layers with respect to the positioning frame (2).
  17. Heat-generating element according to Claim 16, characterised in that the positioning frame head (100) forms at least one lead-through opening (105) for a contact tongue (50) that is provided on one of the strips of metal (4) forming the strip conductor.
  18. Heat-generating element according to Claim 16 or 17, characterised in that the positioning frame head (100) supports the locking arms (106).
  19. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised in that one of the insulating layers (8) and / or the strip conductor (4) covered by this insulating layer (8) is secured to the positioning frame (2) by moulding around and is sealed with respect to this positioning frame (2) at least in lengthwise direction thereof, and in that the insulating layer (8) provided on the opposite side of the positioning frame (2) lies against the positioning frame (2), with the compressible sealing bead (46) being placed in between.
  20. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised in that the insulating layer (8) is formed by a flat ceramic plate.
  21. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised in that the insulating layer (8) is essentially provided with the width of the positioning frame (2).
  22. Heat-generating element according to any one of the preceding Claims, characterised in that the heat-generating element (60) is formed as a layered, prefabricated unit comprising the positioning frame (2), the two insulating layers (8) attached thereto in such a way as to form a seal, the two electric strip conductors (4) provided in between, and the at least one PTC element provided in between.
  23. Heat-generating element according to Claim 22, characterised in that the side surface of the layered unit is essentially formed by the side wall of the positioning frame (2).
  24. Heating device for heating air, with multiple heat-generating elements (60) comprising at least one PTC element (6), electric strip conductors (4) lying on the PTC element (6) and at least one longish positioning frame (2) that forms a frame opening (34) for holding the at least one PTC element (6) and several heat-emitting elements (56) arranged in parallel layers, said heat-emitting elements (56) being held so that they lie on opposing sides of the heat-generating element (60), characterised by at least one heat-generating element according to any one of Claims 1 to 23.
  25. Heating device according to Claim 24, characterised in that the heat-emitting elements (56) are held in a frame (52) with an initial tension so that they lie on the heat-generating elements (60).
  26. Heating device according to Claim 24 or Claim 25, characterised in that the insulating layer (8) of the at least one heat-generating element (60) is positioned against the assigned sealing bead (46) in a manner that forms a seal under the force of a spring that effects the spring bias in the frame.
  27. Heating device according to Claim 24 or Claim 25, characterised in that a heat-emitting element (56) lies directly on the exterior side of the insulating layer (8) of the assigned heat-generating element (60).
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