EP1912028A1 - Elektrische Heizungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrische Heizungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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EP1912028A1
EP1912028A1 EP06291601A EP06291601A EP1912028A1 EP 1912028 A1 EP1912028 A1 EP 1912028A1 EP 06291601 A EP06291601 A EP 06291601A EP 06291601 A EP06291601 A EP 06291601A EP 1912028 A1 EP1912028 A1 EP 1912028A1
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EP
European Patent Office
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heating arrangement
arrangement according
elements
ptc
tie rod
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EP06291601A
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English (en)
French (fr)
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EP1912028B1 (de
Inventor
Michel Brun
Geoffrey Denny
Gérard Eckerlen
Erwan Gogmos
Pascal Miss
Mathieu Mougey
Nicolas Robin
Christophe Schmittheisler
Stéphane Weingaertner
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Mahle Behr France Rouffach SAS
Original Assignee
Behr France Rouffach SAS
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Publication date
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    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/50—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material heating conductor arranged in metal tubes, the radiating surface having heat-conducting fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
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    • F24H3/04—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element
    • F24H3/0405—Air heaters with forced circulation the air being in direct contact with the heating medium, e.g. electric heating element using electric energy supply, e.g. the heating medium being a resistive element; Heating by direct contact, i.e. with resistive elements, electrodes and fins being bonded together without additional element in-between
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
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    • F24H9/1863—Arrangement or mounting of electric heating means
    • F24H9/1872—PTC
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the invention relates to an electrical heating arrangement with PTC elements, in particular for a motor vehicle.
  • the first embodiment generally comprises strip or cuboid PTC elements which are arranged between contact plates and / or corrugated ribs, via which the electrical contacting takes place.
  • the air to be heated essentially absorbs the heat emitted by the PTC elements from the corrugated fins provided for the enlargement of the heat transfer surface.
  • the PTC elements may be plastic or ceramic elements.
  • FIG EP 1 522 439 A1 An example of such an embodiment is shown in FIG EP 1 522 439 A1 disclosed.
  • the arranged between the contact plates PTC elements and arranged on the outside of the contact plates corrugated fins are held in an electrically insulating plastic frame.
  • the electrical contacting of the contact sheets can be effected in that the contact plates protrude laterally from the frame and a plug connection is provided, wherein the frame can be designed accordingly.
  • the contact sheets can also be connected within the frame with contact rails, which are contacted from the outside, or an electrical conductor is inserted directly into the frame and connected to the contact bars or contact plates.
  • a honeycomb body which consists entirely of a PTC material through which the air to be heated flows.
  • the electrical contacting takes place on two opposite sides of the honeycomb body.
  • An example of such an embodiment is shown in FIG DE 100 60 301 A1 disclosed, wherein the honeycombs are formed as a continuous channels with a square cross-section.
  • an electrical heating arrangement in particular for a motor vehicle, having a heat transfer area for transferring the heat generated to a fluid flowing through the electric heating arrangement, the heat transfer area having a number of flat elements arranged side by side, and the flat elements are non-positively clamped together in at least one connecting region via at least one tie rod.
  • a tie rod for example, formed by a rod with end-threaded areas and nuts screwed thereto, allows a simple way a purely mechanical assembly (and accordingly disassembly) and also a purely mechanical fixation of the heating grid, which preferably is formed from a plurality of individual elements, in particular preferably by plate-shaped PTC elements (ceramic or plastic), optionally also in combination with other elements.
  • a usually advantageous bonding can in principle - but not necessarily - omitted, since by the tie rod or a sufficiently secure fixation is possible.
  • a purely mechanical assembly and fixation without adhesives or similar. also simplifies recycling of the heater assembly, which is associated with a separation of the individual components.
  • the tie rod provides at least a portion of the electrical contact.
  • a PTC element or possibly also an element serving for the distribution of current such as a metal strip or the like
  • An electrical contact via laterally projecting tongues or similar. can be additionally provided, but preferably omitted, if two tie rods are provided.
  • the flat elements are preferably at least partially formed by PTC elements, ie the flat elements are formed by composite, for example by said PTC elements, in particular conventional PTC bricks glued in between the metal strips and / or corrugated ribs that make electrical contact.
  • At least one through opening for the tie rod is provided in the heater grid, i. provided in the heat transfer area.
  • This opening can be located both at the edge, in particular in the case of two or more openings, or in a central area.
  • Particularly preferred two tie rods and thus two through openings are provided in the heater.
  • each PTC element-in the case of plate-shaped PTC elements-or in the heating grid Preferably, exactly two openings are provided in each PTC element-in the case of plate-shaped PTC elements-or in the heating grid, through which an electrically conductive tie rod protrudes.
  • more than two openings per PTC element or heating grid and correspondingly many electrically conductive tie rods can be provided in order to enable different heating stages in which different areas of the PTC elements or the heating grid are traversed by current and thereby generate heat.
  • isolated tie rods are also possible for additional fixation, which serve exclusively for fixing and thus avoiding vibrations.
  • a plurality of PTC elements is provided, wherein the PTC elements are arranged parallel to each other and spaced from each other.
  • Such a configuration in conjunction with tie rods allows a relatively simple extension of the heater assembly in the longitudinal direction of the tie rods, but the frame must be adjusted accordingly.
  • spacer elements are preferably arranged between the individual PTC elements Slices, arranged.
  • the spacer elements have for this purpose an opening through which the corresponding tie rod protrudes. In this case, the outer or inner dimensions of the openings preferably correspond.
  • the spacer elements are preferably electrically conductive, so that a large-area electrical contacting of the intermediate PTC elements is ensured.
  • the electrically conductive tie rods, as well as the electrically conductive spacer elements, particularly preferably in the form of discs, are preferably made of steel, stainless steel, brass, copper, silver-plated copper.
  • an electrically conductive coating which has sufficient conductivity is sufficient, so that a more cost-effective base material, which has sufficient strength and on which the coating can be reliably applied, can be used for the tie rods and / or spacer elements.
  • a PTC element-disc arrangement is provided on the tie rods with a plurality of alternately arranged PTC elements and discs or spacers which correspond in function to those of discs.
  • the PTC element-disc arrangement preferably ends on the outside in each case with a disk or another spacer element.
  • For bracing the PTC elements and thus ensuring the electrical contact is preferably screwed to at least one end of the tie rod, which is threaded, or at least one end of the threaded rod formed as a tie rod at least one nut.
  • one end of the tie rod is head-like in diameter expanded and thus forms an end stop for a PTC element disc arrangement, so that the assembly is facilitated because only at one end of the tie rod fixation after threading of the PTC Elements and discs must be provided.
  • an electrical connection is prepared at one end of the tie rod, so that during assembly a quick and easy electrical contact is possible.
  • the PTC element is preferably a plastic PTC element.
  • PTC elements can be produced inexpensively in almost any shape.
  • the use of ceramic PTC bricks with parallelepiped shapes is also possible, particularly preferably in a composite.
  • the frame is preferably made of polyamide, more preferably PA66, and is injection molded. It can be formed with a corresponding embodiment, but in particular also in several parts, wherein the individual parts can be connected to each other in a known manner, for example by means Verclipsens or screwing. In this case can be done in the frame by connecting the parts at the same time a fixation of the rod-PTC elements-disc arrangement.
  • Heating arrangements according to the invention can be provided both as a heater in conjunction with a conventional air conditioner or a conventional heater and in isolation.
  • a heater assembly 1 serves as a heater in an automotive air conditioner, being arranged in the air flow direction according to a conventional heater.
  • the heating assembly 1 has a frame 2 made of plastic, in this case PA66, which is injection-molded.
  • a plurality of plate-shaped plastic PTC Elementen 3 are arranged parallel to each other and spaced from each other, so that the air flowing through the heater assembly 1 air is distributed to the individual gaps between the PTC elements 3 and the same on both sides of air to be flowed around. Due to the configuration of the PTC elements 3, they are also referred to as "flat elements".
  • the PTC elements 3 have an elongate shape with narrow sides ending in a radius, wherein a circular opening 4, for example a bore, is provided in the center of curvature.
  • a circular opening 4 for example a bore
  • threaded rods 5 whose outer diameter corresponds to the opening diameter.
  • the threaded rods 5 are made according to the embodiment of stainless steel.
  • any other electrically conductive materials which have sufficient stability are also possible, in particular steel, brass, copper, silver-plated copper.
  • an electrically conductive coating which has sufficient conductivity is sufficient.
  • the rods form tie rods, which serve, inter alia, the bracing of the PTC elements 3.
  • electrically conductive disks 6 are arranged on the threaded rods 5, which ensure a constant distance between the PTC elements 3 and have an inner diameter corresponding to the threaded rod outer diameter.
  • the outer diameter of the discs 6 is in the present case dimensioned so that it corresponds to the curvature diameter of the rounded portion of the PTC elements 3, so that viewed from the narrow side a compact, columnar shape and also in the air flow direction, a block-like shape of the PTC element discs
  • the material of the disks 6 can be the same material as the threaded rods 5.
  • a nut 7 is arranged in each case after the final disc, which braces the entire assembly. Any backups of the Nuts 7 are - although not shown in the drawing - possible, for example. Locknuts, spring washers or split pins.
  • the threaded rods 5 protrude laterally beyond the frame 2 on one side 8, where they can be electrically contacted in a simple and in principle known manner, i. the tie rods serve as electrical contacts.
  • the entire assembly of the heater assembly 1 takes place here purely mechanically, which is also very advantageous in terms of a possible recycling and the disassembly associated therewith.
  • the threaded rods 5 need not necessarily be simply formed threaded rods, as shown in FIG. 4. Alternatively, more specifically adapted to the application threaded rods are possible, for example. As shown in Fig. 5, with a Radsok connection, as shown in Fig. 6 and 7, with an attached directly at the end electrical connection in the form of a perforated disc with tab , or as in Fig. 8 with a widened end, so that on one side the mother can be omitted, with combinations are possible, in particular the first and last variant. However, other electrical contacting systems of the threaded rods are possible. Likewise, a threaded thread does not necessarily have to be provided in the case of the threaded rods; instead, a correspondingly designed end region is sufficient for screwing on a nut.
  • the second, other contact takes place here in a known manner via an outer, a tongue-forming end of not contacted via the holes metal strip.
  • an electrical contact via a second rod would be possible, wherein the bore dimensions are to be interpreted in the metal strip such that only one metal strip is in contact with one of the rods.
  • the rod or rods are used in addition to the electrical contact and the bracing of the heating grid, at least in the context of assembly, so that after the gluing, with still uncured adhesive, no displacement of the individual components to each other is possible. Preferably, however, even after curing of the adhesive by the rod (n) applied pressure on the heater is present.
  • the ends of the bars when projecting beyond the frame, can also serve to position and fix the heating grid in the frame.
  • a nut can be screwed on the outside of an end of the rod, of course, a fixation is possible on both sides.
  • discs can also be used in those holes that are not the electrical contact of the corresponding Metal strip serve, ie the insulating discs separate the metal strip from the guided through the bore rod.
  • the discs can be used during the assembly of the heater grid.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizungsanordnung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsbereich zur Übertragung der erzeugten Wärme an ein durch die elektrische Heizungsanordnung hindurchströmendes Fluid, wobei der Wärmeübertragungsbereich eine Anzahl nebeneinander angeordneter flach ausgebildeter Elemente aufweist, und die flachen Elemente in wenigstens einem Verbindungsbereich über zumindest einen Zuganker kraftschlüssig miteinander verspannt sind. Hierbei bildet der Zuganker vorzugsweise zusätzlich die Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizungsanordnung mit PTC-Elementen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
  • In Hinblick auf die Ausgestaltung der PTC-Heizungsanordnungen gibt es im Wesentlichen zwei unterschiedliche Ausführungsformen.
  • Die erste Ausführungsform umfasst in der Regel streifen- oder quaderförmige PTC-Elemente, die zwischen Kontaktblechen und/oder Wellrippen angeordnet sind, über welche die elektrische Kontaktierung erfolgt. Die zu erwärmende Luft nimmt hierbei die von den PTC-Elementen abgegebene Wärme im Wesentlichen von den der Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche vorgesehenen Wellrippen auf. Bei den PTC-Elementen kann es sich um Kunststoff- oder Keramik-Elemente handeln.
  • Ein Beispiel einer derartigen Ausführungsform ist in der EP 1 522 439 A1 offenbart. Hierbei sind die zwischen Kontaktblechen angeordneten PTC-Elemente sowie auf der Außenseite der Kontaktbleche angeordnete Wellrippen in einem elektrisch isolierenden Kunststoff-Rahmen gehalten.
  • Die elektrische Kontaktierung der Kontaktbleche kann dadurch erfolgen, dass die Kontaktbleche seitlich aus dem Rahmen ragen und eine Steckverbindung vorgesehen ist, wobei der Rahmen entsprechend ausgebildet sein kann. Die Kontaktbleche können jedoch auch innerhalb des Rahmens mit Kontaktschienen verbunden sein, welche von außen kontaktiert werden, oder ein elektrischer Leiter ist direkt in den Rahmen eingeführt und mit den Kontaktschienen bzw. Kontaktblechen verbunden.
  • Gemäß der zweiten, sich grundlegend von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Ausführungsform ist ein Wabenkörper vorgesehen, der ganz aus einem PTC-Material besteht, welcher von der zu erwärmenden Luft durchströmt wird. Die elektrische Kontaktierung erfolgt auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Wabenkörpers. Ein Beispiel einer derartigen Ausführungsform ist in der DE 100 60 301 A1 offenbart, wobei die Waben als durchgehende Kanäle mit einem quadratischen Querschnitt ausgebildet sind.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte elektrische Heizungsanordnung mit elektrischen Heizelementen, insbesondere PTC-Elementen, zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Heizungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist eine elektrische Heizungsanordnung vorgesehen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsbereich zur Übertragung der erzeugten Wärme an ein durch die elektrische Heizungsanordnung hindurchströmendes Fluid, wobei der Wärmeübertragungsbereich eine Anzahl nebeneinander angeordneter flach ausgebildeter Elemente aufweist, und die flachen Elemente in wenigstens einem Verbindungsbereich über zumindest einen Zuganker kraftschlüssig miteinander verspannt sind. Durch das Vorsehen eines Zugankers, beispielsweise gebildet durch eine Stange mit endseitig mit einem Gewinde versehenen Bereichen und hierauf aufgeschraubten Muttern, ermöglicht sich auf einfache Weise eine rein mechanische Montage (und entsprechend auch Demontage) und ferner auch eine rein mechanische Fixierung des Heizgitters, welches vorzugsweise aus einer Mehrzahl von einzelnen Elementen gebildet ist, insbesondere bevorzugt durch plattenförmig ausgebildete PTC-Elemente (Keramik oder Kunststoff), gegebenenfalls auch im Verbund mit anderen Elementen. Ein üblicherweise vorteilhaftes Verkleben kann prinzipiell - muss aber nicht notwendigerweise - entfallen, da durch den oder die Zuganker eine ausreichend sichere Fixierung möglich ist. Eine rein mechanische Montage und Fixierung ohne Klebstoffe o.ä. vereinfacht auch ein Recyceln der Heizungsanordnung, was mit einem Trennen der einzelnen Bauteile verbunden ist.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn der Zuganker zumindest einen Teil der elektrischen Kontaktierung zur Verfügung stellt. Über den Zuganker, insbesondere über ein Ende desselben, kann ein PTC-Element oder gegebenenfalls auch ein der Stromverteilung dienendes Element, wie ein Metallstreifen o.ä., einfach elektrisch kontaktiert werden, wobei das Ende des Zugankers vorzugsweise über den Rahmen der Heizungsanordnung hinausragt. Dies ermöglicht auf sehr einfache Weise an einem zentralen Bereich eine Stromversorgung vorzusehen. Eine elektrische Kontaktierung über seitlich überstehende Zungen o.ä. kann zusätzlich vorgesehen sein, entfällt vorzugsweise aber, sofern zwei Zuganker vorgesehen sind.
  • Die flachen Elemente sind vorzugsweise zumindest bereichsweise durch PTC-Elemente gebildet, d.h. die flachen Elemente werden durch Verbund gebildet, beispielsweise durch besagte PTC-Elemente, insbesondere herkömmliche PTC-Steine, die zwischen der elektrischen Kontaktierung dienenden Metallstreifen und/oder Wellrippen eingeklebt sind.
  • Vorzugsweise ist im Heizgitter, d.h. im Wärmeübertragungsbereich, zumindest eine durchgehende Öffnung für den Zuganker vorgesehen. Diese Öffnung kann sowohl am Rand liegen, insbesondere im Falle von zwei oder mehr Öffnungen, oder in einem zentralen Bereich. Insbesondere bevorzugt sind zwei Zuganker und somit auch zwei durchgehende Öffnungen im Heizgitter vorgesehen.
  • Vorzugsweise sind genau zwei Öffnungen in jedem PTC-Element - im Falle von plattenförmig ausgebildeten PTC-Elementen - oder im Heizgitter vorgesehen, durch die je ein elektrisch leitender Zuganker ragt. Um verschiedene Heizstufen zu ermöglichen, bei denen unterschiedliche Bereiche der PTC-Elemente bzw. des Heizgitters von Strom durchflossen werden und dadurch Wärme erzeugen, können jedoch auch mehr als zwei Öffnungen je PTC-Element bzw. Heizgitter und entsprechend viele elektrisch leitende Zuganker vorgesehen sein. Prinzipiell sind zur zusätzlichen Fixierung auch isolierte Zuganker möglich, die ausschließlich der Fixierung und damit der Vermeidung von Schwingungen dienen.
  • Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von PTC-Elementen vorgesehen, wobei die PTC-Elemente parallel zueinander verlaufend und beabstandet voneinander angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung in Verbindung mit Zugankern ermöglicht eine relativ einfache Erweiterung der Heizungsanordnung in Längsrichtung der Zuganker, wobei jedoch der Rahmen entsprechend angepasst werden muss.
  • Ist eine Mehrzahl von parallel angeordneten PTC-Elementen vorgesehen, so sind vorzugsweise zwischen den einzelnen PTC-Elementen Abstandselemente, insbesondere bevorzugt ebenfalls auf den Zuganker geschobene Scheiben, angeordnet. Die Abstandselemente weisen hierfür eine Öffnung auf, durch welche der entsprechende Zuganker ragt. Hierbei entsprechen sich bevorzugt die Außen- bzw. Innenabmessungen der Öffnungen. Die Abstandselemente sind vorzugsweise elektrisch leitend, so dass eine großflächige elektrische Kontaktierung der dazwischenliegenden PTC-Elemente gewährleistet ist.
  • Die elektrisch leitenden Zuganker, wie auch die elektrisch leitenden Abstandselemente, insbesondere bevorzugt in der Form von Scheiben, bestehen vorzugsweise aus Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, versilbertes Kupfer. Prinzipiell ist eine elektrisch leitende Beschichtung, die eine ausreichende Leitfähigkeit aufweist, ausreichend, so dass für die Zuganker und/oder Abstandselemente ein kostengünstigeres Grundmaterial, welches eine ausreichende Festigkeit aufweist, und auf dem die Beschichtung verlässlich aufgebracht werden kann, verwendet werden kann.
  • Bevorzugt ist auf den Zugankern eine PTC-Element-Scheiben-Anordnung mit einer Mehrzahl von abwechselnd angeordneten PTC-Elementen und Scheiben oder Abstandselementen, welche in ihrer Funktion derjenigen von Scheiben entsprechen, vorgesehen.
  • Die PTC-Element-Scheiben-Anordnung endet vorzugsweise außenseitig jeweils mit einer Scheibe bzw. einem anderen Abstandselement.
  • Zum Verspannen der PTC-Elemente und somit der Sicherstellung der elektrischen Kontaktierung ist vorzugsweise auf mindestens ein Ende des Zugankers, das mit einem Gewinde versehen ist, oder auf mindestens ein Ende des als Gewindestangen ausgebildeten Zugankers mindestens eine Mutter geschraubt.
  • Vorzugsweise ist ein Ende der Zuganker kopfartig in seinem Durchmesser erweitert ausgebildet und bildet auf diese Weise einen Endanschlag für eine PTC-Element-Scheiben-Anordnung, so dass die Montage erleichtert wird, da nur an einem Ende des Zugankers eine Fixierung nach dem Auffädeln der PTC-Elemente und Scheiben vorgesehen werden muss.
  • Bevorzugt ist an einem Ende des Zugankers ein elektrischer Anschluss vorbereitet, so dass bei der Montage eine schnelle und einfache elektrische Kontaktierung möglich ist.
  • Bei dem PTC-Element handelt es sich vorzugsweise um ein Kunststoff-PTC-Element. Derartige PTC-Elemente lassen sich kostengünstig in nahezu beliebigen Formen herstellen. Prinzipiell ist, insbesondere bevorzugt in einem Verbund, auch die Verwendung von Keramik-PTC-Steinen mit quaderförmigen Gestalten möglich.
  • Der Rahmen besteht vorzugsweise aus Polyamid, insbesondere bevorzugt aus PA66, und ist spritzgegossen. Er kann bei entsprechender Ausgestaltung ein-, aber insbesondere auch mehrteilig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Teile auf bekannte Weise miteinander verbunden werden können, bspw. mittels Verclipsens oder Verschraubens. Hierbei kann durch das Verbinden der Teile gleichzeitig auch eine Fixierung der Stangen-PTC-Elemente-Scheiben-Anordnung im Rahmen erfolgen.
  • Erfindungsgemäße Heizungsanordnungen können sowohl als Zuheizer in Verbindung mit einer herkömmlichen Klimaanlage oder einem herkömmlichen Heizer als auch in Alleinstellung vorgesehen sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele, teilweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizungsanordnung,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf ein PTC-Element der Heizungsanordnung von Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Draufsicht auf eine Scheibe der Heizungsanordnung von Fig. 1,
    Fig. 4
    eine Seitenansicht einer Gewindestange der Heizungsanordnung von Fig. 1,
    Fig. 5
    eine erste Variante einer Gewindestange,
    Fig. 6
    eine zweite Variante einer Gewindestange,
    Fig. 7
    eine andere Ansicht der Gewindestange von Fig. 6, und
    Fig. 8
    eine dritte Variante einer Gewindestange.
  • Eine Heizungsanordnung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel dient als Zuheizer in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, wobei sie in Luftströmungsrichtung gesehen nach einem herkömmlichen Heizer angeordnet ist. Die Heizungsanordnung 1 weist einen Rahmen 2 aus Kunststoff auf, vorliegend aus PA66, der spritzgegossen ist. In dem Rahmen sind eine Mehrzahl von plattenförmig ausgebildeten Kunststoff-PTC-Elernenten 3 parallel zueinander verlaufend und beabstandet voneinander angeordnet, so dass die die Heizungsanordnung 1 durchströmende Luft auf die einzelnen Spalte zwischen den PTC-Elementen 3 verteilt wird und dieselben jeweils beidseitig von Luft umströmt werden. Auf Grund der Ausgestaltung der PTC-Elemente 3 wird auf dieselben auch als "flache Elemente" Bezug genommen.
  • Die PTC-Elemente 3 weisen, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine langgestreckte Gestalt mit in einem Radius endenden Schmalseiten auf, wobei in der Krümmungsmitte eine kreisförmige Öffnung 4, bspw. eine Bohrung, vorgesehen ist. Im zusammengebauten Zustand ragen durch die Öffnungen 4 Stangen, vorliegend Gewindestangen 5, deren Außendurchmesser dem Öffnungsdurchmesser entspricht. Die Gewindestangen 5 bestehen gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Edelstahl. Beliebige andere, elektrisch leitende Materialien, die eine ausreichende Stabilität aufweisen, sind jedoch auch möglich, insbesondere Stahl, Messing, Kupfer, versilbertes Kupfer. Prinzipiell ist eine elektrisch leitende Beschichtung, die eine ausreichende Leitfähigkeit aufweist, ausreichend. Die Stangen bilden Zuganker, welche unter anderem dem Verspannen der PTC-Elemente 3 dienen.
  • Zwischen den einzelnen PTC-Elementen 3 sind auf den Gewindestangen 5 elektrisch leitende Scheiben 6 (vgl. Fig. 3) angeordnet, die für einen konstanten Abstand zwischen den PTC-Elementen 3 sorgen und einen dem Gewindestangenaußendurchmesser entsprechenden Innendurchmesser aufweisen. Der Außendurchmesser der Scheiben 6 ist vorliegend derart bemessen" dass er dem Krümmungsdurchmesser des abgerundeten Bereichs der PTC-Elemente 3 entspricht, so dass sich von der Schmalseite gesehen eine kompakte, säulenartige Gestalt und auch in Luftströmungsrichtung gesehen eine blockartige Gestalt der PTC-Element-Scheiben-Anordnung ergibt. Beim Material der Scheiben 6 kann es sich um das gleiche Material wie bei den Gewindestangen 5 handeln.
  • Um die PTC-Element-Scheiben-Anordnung auf den Gewindestangen 5 zu fixieren, ist jeweils nach der abschließenden Scheibe eine Mutter 7 angeordnet, welche die gesamte Anordnung verspannt. Beliebige Sicherungen der Muttern 7 sind - wenn auch in der Zeichnung nicht dargestellt - möglich, bspw. Kontermuttern, Federringe oder Splinte.
  • Die Gewindestangen 5 ragen auf einer Seite 8 über den Rahmen 2 seitlich hinaus, wo sie auf einfache und im Prinzip bekannte Weise elektrisch kontaktiert werden können, d.h. die Zuganker dienen als elektrische Kontakte. Der gesamte Zusammenbau der Heizungsanordnung 1 erfolgt vorliegend rein mechanisch, was auch in Hinblick auf ein mögliches Recyceln und dem damit verbundenen Auseinanderbau sehr vorteilhaft ist.
  • Bei den Gewindestangen 5 muss es sich nicht notwendigerweise um einfach ausgebildete Gewindestangen handeln, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. Alternativ sind vielmehr auch speziell auf den Anwendungszweck angepasste Gewindestangen möglich, bspw. wie in Fig. 5 dargestellt, mit einer Radsok-Verbindung, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt, mit einem direkt am Ende aufgesetzten elektrischen Anschluss in Form einer Lochscheibe mit Lasche, oder wie in Fig. 8 mit einem verbreiterten Ende, so dass auf einer Seite die Mutter entfallen kann, wobei Kombinationen möglich sind, insbesondere der ersten und letzten Variante. Jedoch sind auch andere elektrische Kontaktierungssysteme der Gewindestangen möglich. Ebenso muss bei den Gewindestangen nicht notwendigerweise ein durchgehendes Gewinde vorgesehen sein, vielmehr ist ein entsprechend ausgebildeter Endbereich zum Aufschrauben einer Mutter ausreichend.
  • Prinzipiell sind zum Verspannen der PTC-Element-Scheiben-Anordnung auch andere Maßnahmen, wie bspw. auf die Stangen geschobene Federn denkbar, so dass als Abschluss von Stangen auch andere Mittel, wie bspw. Sprengringe, möglich sind und keine Gewinde vorgesehen sein müssen.
  • Gemäß dem zweiten, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind, um eine flächige, elektrische Kontaktierung zu ermöglichen, PTC-Steine an Stelle der flächig ausgebildeten Kunststoff-PTC-Elemente vorgesehen, die auf an sich bekannte Weise mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffes zwischen Metallstreifen angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Metallstreifen sind Wellrippen angeordnet, um die wärmeübertragende Oberfläche zu vergrößern. Die Wellrippen können an den Blechstreifen angeklebt oder angelötet sein. Um die gesamte Anordnung zu Verspannen und Fixieren ist vorliegend mittig eine einzige Stange durch Bohrungen in den Metallstreifen und den Wellrippen geführt. Die Bohrungen sind vorliegend derart ausgebildet, dass eine sinnvolle, abwechselnde, elektrische Kontaktierung der Metallstreifen über die Stange möglich ist. Der zweite, andere Kontakt erfolgt vorliegend auf an sich bekannte Weise über ein äußeres, eine Zunge bildendes Ende der nicht über die Bohrungen kontaktierten Metallstreifen. Alternativ wäre auch eine elektrische Kontaktierung über eine zweite Stange möglich, wobei die Bohrungsabmessungen in den Metallstreifen derart auszulegen sind, dass jeweils nur ein Metallstreifen mit einer der Stangen in Kontakt steht.
  • Die Stange bzw. Stangen dienen neben der elektrischen Kontaktierung auch dem Verspannen des Heizgitters zumindest im Rahmen des Zusammenbaus, so dass nach erfolgtem Verkleben, bei noch unausgehärtetem Klebstoff, kein Verschieben der einzelnen Bauteile zueinander möglich ist. Vorzugsweise ist jedoch auch noch nach dem Aushärten des Klebstoffes ein durch die Stange(n) aufgebrachter Druck auf das Heizgitter vorhanden. Zusätzlich können die Enden der Stangen, wenn sie über den Rahmen hinausragen, auch der Positionierung und Fixierung des Heizgitters im Rahmen dienen. Hierfür kann beispielsweise außenseitig eine Mutter auf ein Ende der Stange geschraubt werden, wobei natürlich auch beidseitig eine Fixierung möglich ist.
  • Um Kurzschlüsse zu vermeiden, können auch Scheiben in diejenigen Bohrungen eingesetzt sein, die nicht der elektrischen Kontaktierung des entsprechenden Metallstreifens dienen, d.h. die isolierenden Scheiben trennen den Metallstreifen von der durch die Bohrung geführten Stange. Die Scheiben können während des Zusammenbaus des Heizgitters eingesetzt werden.
  • Bei entsprechender Ausgestaltung der Metallstreifen und PTC-Steine ist prinzipiell auch eine "lose" Anordnung derselben möglich, die lediglich durch eine spannende Kraft zusammengehalten wird, welche von der oder den als Zuganker wirkenden Stangen aufgebracht wird.

Claims (18)

  1. Elektrische Heizungsanordnung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsbereich zur Übertragung der erzeugten Wärme an ein durch die elektrische Heizungsanordnung hindurchströmendes Fluid, wobei der Wärmeübertragungsbereich eine Anzahl nebeneinander angeordneter flach ausgebildeter Elemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Elemente in wenigstens einem Verbindungsbereich über zumindest einen Zuganker kraftschlüssig miteinander verspannt sind.
  2. Heizungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker zumindest einen Teil der elektrischen Kontaktierung zur Verfügung stellt.
  3. Heizungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Elemente zumindest bereichsweise durch PTC-Elemente gebildet sind.
  4. Heizungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Elemente zumindest bereichsweise durch elektrisch leitende Streifen oder Platten und/oder Wellrippen gebildet sind.
  5. Heizungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Elemente durch miteinander verklebte PTC-Elemente und elektrisch leitende Streifen oder Platten und/oder Wellrippen gebildet sind.
  6. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine durchgehende Öffnung (4) für den Zuganker in dem und/oder am Rande des Wärmeübertragungsbereichs vorgesehen ist.
  7. Heizungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zuganker und zwei durchgehende Öffnungen (4) vorgesehen sind.
  8. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungsanordnung wenigstens ein plattenförmig ausgebildetes PTC-Element (3) aufweist.
  9. Heizungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von PTC-Elementen (3) vorgesehen ist, wobei die PTC-Elemente (3) parallel zueinander verlaufend und beabstandet voneinander angeordnet sind.
  10. Heizungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen PTC-Elementen (3) Abstandselemente, insbesondere Scheiben (6), angeordnet sind, die auf die Zuganker aufgeschoben sind.
  11. Heizungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandselemente elektrisch leitend sind.
  12. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Zugankern eine PTC-Element-Scheiben-Anordnung mit einer Mehrzahl von abwechselnd angeordneten PTC-Elementen (3) und Scheiben (6) vorgesehen ist.
  13. Heizungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Element-Scheiben-Anordnung außenseitig jeweils mit einer Scheibe (6) endet.
  14. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens ein Ende des Zugankers mindestens eine Mutter (7) geschraubt ist.
  15. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des oder der Zuganker ein elektrischer Anschluss vorbereitet ist.
  16. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PTC-Element (3) ein Kunststoff-PTC-Element ist.
  17. Heizungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizungsanordnung (1) ein isolierendes Gehäuse oder einen Rahmen (2) aufweist.
  18. Heizungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (2) aus Polyamid, insbesondere aus PA66, spritzgegossen ist.
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