EP1926346A1

EP1926346A1 - Elektrische Heizungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: EP1926346A1
Application number: EP06291821A
Authority: EP
Inventors: Michel Brun; Geoffrey Denny; Gerard Eckerlen; Erwen Gogmos; Pascal Miss; Mathieu Mougey; Nicolas Robin; Christophe Schmittheisler; Stéphane Weingaertner
Original assignee: Behr France Rouffach SAS
Current assignee: Mahle Behr France Rouffach SAS
Priority date: 2006-11-23
Filing date: 2006-11-23
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2026-11-23
Also published as: EP1926346B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizungsvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsbereich zur Übertragung der erzeugten Wärme an ein durch die elektrische Heizungsvorrichtung hindurchströmendes Fluid, wobei im Wärmeübertragungsbereich eine Anzahl von zwischen Kontaktblechen (5) angeordneten, elektrischen Heizelementen vorgesehen ist. Neben den Heizelementen ist mindestens ein isolierendes Element (4) angeordnet, wobei die elektrischen Heizelemente zur Bildung einer Heizzone und die isolierenden Elemente (4) zur Bildung eines nicht wärmeerzeugenden Bereichs bei anliegender Spannung zwischen Kontaktblechen (5) dienen, so dass einzelne Heizzonen (Zone 1, Zone 2, Zone 3, Zone 4) entstehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizungsvorrichtung mit PTC-Elementen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Eine bekannte Ausführungsform von PTC-Heizungsvorrichtungen weist streifen- oder quaderförmige PTC-Elemente, der elektrischen Kontaktierung dienende Kontaktbleche und ggf. Wellrippen zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche auf. Hierbei sind die PTC-Elemente zwischen Kontaktblechen und/oder Wellrippen angeordnet. Die zu erwärmende Luft nimmt 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.
Die EP 1 452 357 A1 offenbart eine elektrische Heizvorrichtung mit Heizzonen, wobei die Aufteilung in Heizzonen in Reihen und Spalten vorgesehen ist. Obwohl separat ansteuerbare Gruppen von PTC-Elementen über ein gemeinsames Kontaktblech mit dem Pluspol oder der Masse (Minuspol) verbunden sind, ist der Aufbau relativ kompliziert, um die elektrischen Anschlüsse zur Stromzuführung zu den separaten Kontaktblechen jeweils auf der selben Seite der Heizvorrichtung anordnen zu können.
Eine derartige Heizungsvorrichtung lässt noch Wünsche in Hinblick auf eine mehrzonige Ausgestaltung auf.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte elektrische Heizungsvorrichtung mit elektrischen Heizelementen, insbesondere PTC-Elementen, zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Heizungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine elektrische Heizungsvorrichtung vorgesehen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsbereich zur Übertragung der erzeugten Wärme an ein durch die elektrische Heizungsvorrichtung hindurchströmendes Fluid, insbesondere bevorzugt Luft, wobei im Wärmeübertragungsbereich eine Anzahl von zwischen Kontaktblechen angeordneten, elektrischen Heizelementen, insbesondere PTC-Elemente, insbesondere bevorzugt Keramik-PTC-Elemente oder auch Kunststoff-PTC-Elemente, vorgesehen, und zwischen zwei Kontaktblechen neben mindestens einem elektrischen Heizelement mindestens ein elektrisch isolierendes Element angeordnet ist. Die elektrischen Heizelemente dienen erfindungsgemäß zur Bildung einer Heizzone und die isolierenden Elemente zur Bildung eines nicht wärmeerzeugenden Bereichs bei anliegender Spannung zwischen den beiden Kontaktblechen. Die Funktion der Kontaktbleche kann auch direkt durch die wärmeübertragende Fläche vergrößernde Wellrippen oder Bereichen hiervon übernommen werden. Dadurch, dass mindestens ein zwischen zwei Kontaktblechen, in dem kein Heizelement angeordnet ist, und mindestens ein anderer Bereich zwischen diesen Kontaktblechen mit mindestens einem Heizelementen vorgesehen sind, lassen sich beheizbare und nicht beheizbare Zonen erzeugen. Durch geschickte Anordnung und elektrische Kontaktierung können die einzelnen Bereiche überschneidend angeordnet und dennoch unabhängig voneinander regelbar ausgebildet sein, so dass sich eine Heizungsvorrichtung mit verschiedenen, unabhängig voneinander beheizbaren Zonen ergibt. Ferner lässt sich eine Mehrzahl von beheizbaren Zonen von einer Seite der Heizungsvorrichtung aus elektrisch kontaktieren, so dass sich unter anderem auch Vorteile in Bezug auf den Bauraum ergeben.
Vorzugsweise weist das isolierende Element maximal die gleiche Abmessung wie das elektrische Heizelement in Richtung der Kontaktbleche auf. Besonders bevorzugt sind Heizelemente und isolierende Elemente mit gleichen Abmessungen in allen Richtungen ausgebildet.
Vorzugsweise ist mindestens ein isolierendes Element und mindestens ein Heizelement, insbesondere bevorzugt ein PTC-Element, zwischen zwei Kontaktbleche eingeklebt. Es können auch Gruppen mit mehr als einem PTC-Element und/oder isolierendem Element vorgesehen sein, vorzugsweise jedoch Zweier- und/oder Dreiergruppen. Durch das Vorsehen von Klebeverbindungen lässt sich auf sehr kostengünstige und einfache Weise eine derartige Heizungsvorrichtung bauen. Besonders bevorzugt bilden einzelne Elemente, wie die Heizelemente, isolierenden Elemente und Kontaktbleche, Baugruppen, welche bevorzugt Symmetrien aufweisen.
Die Heizungsvorrichtung weist vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere vier oder mehr Zonen auf. Die Zonen sind hierbei vorzugsweise in einzelnen Reihen und/oder Spalten angeordnet, wobei vorzugsweise in Längsrichtung eines Kontaktblechs zwei Zonen auf einer Seite angeordnet sind.
Durch das Vorsehen von isolierenden Elementen im Netz selbst können zudem Kurzschlüsse in Folge von Verformungen einzelner Bereiche des Netzes, bspw. von Kontaktblechen, sicher vermieden werden.
Das isolierende Element weist bevorzugt maximal die gleiche Abmessung wie das elektrische Heizelement in Richtung der Kontaktbleche auf, d.h. es ist maximal so dick wie ein benachbartes Heizelement.
Das isolierende Element ist bevorzugt direkt zwischen zwei Kontaktbleche eingeklebt. Hierbei ist das isolierende Element vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Haftwirkung des Klebers an seiner Oberfläche mindestens so gut wie an der Oberfläche der elektrischen Heizelemente ist, insbesondere bevorzugt ist die Haftwirkung an der Oberfläche des isolierenden Elements deutlich größer als an derjenigen der elektrischen Heizelemente. Durch das Vorsehen von isolierenden Elementen zwischen den Kontaktblechen kann somit auf relativ einfache Weise eine festere Verbindung erzeugt werden, da die isolierenden Elemente besser und einfacher in Bezug auf eine Klebeverbindung vorbereitet werden können als die PTC-Elemente, insbesondere im Falle von Keramik-PTC-Elementen. Somit wird das gesamte, mittels Kleben verbundene Netz stabiler.
Um die Haftwirkung des Klebers an der Kontaktfläche des isolierenden Elements zu vergrößern, ist diese Kontaktfläche bevorzugt uneben ausgebildet. Die Unebenheit kann durch größere und/oder kleinere Strukturen gebildet sein. Insbesondere kann die Fläche aufgerauht, mit regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Riefen, Kanälen, Wellenstrukturen, Noppenstrukturen, Einprägungen, Löchern und/oder Öffnungen versehen sein.
Das isolierende Element ist kann - alternativ oder zusätzlich zum Einklebenform- und/oder kraftschlüssig mit mindestens einem der Kontaktbleche verbunden sein. Ebenfalls sind Kombinationen möglich, d.h. beispielsweise ein Kontaktblech ist formschlüssig mit dem isolierenden Element verbunden, das gegenüberliegende Kontaktblech ist mit Hilfe eines Klebers mit dem isolierenden Element verbunden. Eine entsprechende Ausgestaltung ist prinzipiell auch für die PTC-Elemente möglich.
Für einen Formschluss ist vorzugsweise das isolierende Element mit Armen ausgebildet, welche seitlich an einem Kontaktblech vorbeiragen. Dabei ist besonders bevorzugt auch ein Hintergreifen des Kontaktblechs vorgesehen, insbesondere gilt dies für endseitig der Kontaktbleche angeordnete isolierende Elemente. Eine entsprechende Ausgestaltung mit Armen kann auch beidseitig vorgesehen sein, d.h. das isolierende Element ist etwa H-förmig ausgebildet. Alternativ kann das isolierende Element auch mit mindestens einem Zapfen oder mindestens einem anderen, entsprechend wirkenden Vorsprung versehen sein, der in eine Öffnung in das Kontaktblech eingeführt ist. Auch in diesem Fall können Vorsprünge auf beiden Kontaktflächenseiten des isolierenden Elements vorgesehen sein, so dass sie die beiden Kontaktbleche bei entsprechender Abmessungs- und Materialwahl zusammenhalten oder zumindest die Klebeverbindungen unterstützen. Die Verbindung kann auch clipsartig ausgebildet sein, d.h. am isolierenden Element ist mindestens ein Federarm mit Haken o.ä. ausgebildet, der während des Zusammensetzens kurzfristig elastisch verformt wird und im zusammengebauten Zustand das Kontaktblech hintergreift und dadurch am isolierenden Element sichert.
Als PTC-Elemente können sowohl Keramik-PTC-Elemente als auch Kunststoff-PTC-Elemente verwendet werden.
Das Vorsehen mindestens eines isolierenden Elements an einem Ende eines Kontaktblechs kann sicherstellen, dass in Folge der Zwischenlage des isolierenden Elements kein Kurzschluss wegen einer Verformung des Kontaktblechs in Richtung des benachbarten, auf der anderen Seite der Heizelemente angeordneten Kontaktblechs erfolgen kann.
Das isolierende Element kann kostengünstig spritzgegossen werden. Ebenfalls kann es stückweise mit bedarfsgerechter Länge von einem Profil abgetrennt werden.
Beim isolierenden Element handelt es sich bevorzugt um ein Kunststoff-Element, welches insbesondere auch in Bezug Gewicht Vorteile mit sich bringt, jedoch sind auch beliebige andere, isolierende Materialien möglich, wie bspw. Keramik.
Das isolierende Element ist vorzugsweise aus einem weicheren Material gefertigt als das Kontaktblech. Dies ermöglicht beispielsweise ein Einpressen in Öffnungen im Kontaktblech.
Die Heizungsvorrichtung weist bevorzugt Wellrippen aufweist, welche auf einer Seite der Kontaktbleche angebracht, insbesondere angeklebt, sind, und die wärmeübertragende Fläche vergrößern.
Ferner weist die Heizungsvorrichtung vorzugsweise ein isolierendes Gehäuse oder einen Rahmen auf, welche das Netz aus Heizelementen und ggf. Wellrippen hält. Der Rahmen oder das Gehäuse besteht vorzugsweise aus Polyamid, insbesondere bevorzugt aus PA66, und ist spritzgegossen. Er bzw. es 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. Besonders bevorzugt sind die isolierenden Elemente aus dem gleichen Material wie der Rahmen oder das Gehäuse gefertigt, insbesondere bevorzugt spritzgegossen.
Erfindungsgemäße Heizungsvorrichtungen können sowohl als Zuheizer in Verbindung mit einer herkömmlichen Klimaanlage oder einem herkömmlichen Heizer als auch in Alleinstellung vorgesehen sein. Die Heizungsvorrichtung kann beispielsweise im Luftführungsgehäuse der Klimaanlage oder direkt vor einem Ausströmer angeordnet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier die Funktion erläuternder Darstellungen und dreier Ausführungsbeispiele, teilweise mit Varianten, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Funktion einer erfindungsgemäßen Heizungsvorrichtung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Heizungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3: eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Funktion einer erfindungsgemäßen Heizungsvorrichtung mit verbesserter Wärmeübertragung,
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer Heizungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer Heizungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem an Stelle einer Steuerung mittels Relais eine Steuerung mittels Regler vorgesehen ist,
Fig. 6: eine schematische Darstellung der Heizungsvorrichtung von Fig. 5 bei einem 50%-igen Heizbetrieb der Zone 1,
Fig. 7: eine schematische Darstellung der Heizungsvorrichtung von Fig. 5 bei einem 100%-igen Heizbetrieb der Zone 1,
Fig. 8: eine schematische Darstellung der Heizungsvorrichtung von Fig. 5 bei einem 50%-igen Heizbetrieb der Zone 3, und
Fig. 9: eine schematische Darstellung der Heizungsvorrichtung von Fig. 5 bei einem 100%-igen Heizbetrieb der Zone 3.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Heizungsvorrichtung 1, die prinzipiell für eine vierzonige Klimaanlage geeignet ist, bei entsprechender Kontaktierung oder Verschaltung jedoch auch beispielsweise für zwei Zonen oder nur eine Zone verwendet werden kann. Hierbei sind vier Wellrippen 2, plattenförmig ausgebildeten Keramik-PTC-Elementen 3, plattenförmig ausgebildete isolierende Elemente 4 und Kontaktbleche 5 vorgesehen. Die Funktion der Wellrippen 2 ist die Vergrößerung der wärmeübertragenden Fläche, sie dienen vorliegend jedoch auch der Stromdurchleitung. Die Kontaktbleche 5 dienen der Stromein-/-ausleitung von außen und/oder der flächigen Kontaktierung der PTC-Elemente. Die isolierenden Elemente 4 dienen im Wesentlichen als nicht wärmeerzeugende und nicht stromdurchflossene Platzhalter, so dass bei einem Kontakblechpaar nicht über die gesamte Länge derselben eine (gleichmäßige) Wärmeerzeugung erfolgt, sondern eine Aufteilung in einzelne Zonen möglich ist.
Um die vier Zonen zu bilden, sind vorliegend an zwei der Kontaktbleche 5, im Folgenden auch mit dem Bezugszeichen 5' bezeichnet, jeweils vier PTC-Elemente 3 und vier isolierende Elemente 4 angeordnet, wobei jeweils zwei PTC-Elemente 3 benachbart zueinander auf einer Seite angeordnet sind, gegenüberliegend einer Zweiergruppe von isolierenden Elementen 4, so dass sich eine Art schachbrettartige Verteilung der Zweiergruppen ergibt.
Die Kontaktbleche 5', die zwischen den PTC-Elementen 3 und den isolierenden Elementen 4 angeordnet sind, dienen der elektrischen Kontaktierung und somit der Stromversorgung und damit der Wärmeerzeugung der PTC-Elemente 3, die in Kontakt mit denselben stehen, sofern ein Stromfluss möglich ist. Auf der anderen, von dem Kontaktblech 5' beabstandeten Seite der PTC-Elemente 3 und der isolierenden Elemente ist jeweils ein weiteres Kontaktblech 5" angeordnet, welches im Wesentlichen der Erhöhung der Festigkeit dient sowie eine Wärme- und Stromdurchleitfunktion aufweist. Vorliegend dient es nicht der direkten elektrischen Kontaktierung von außen. Auf der von den PTC-Elementen 3 und den isolierenden Elementen 4 beabstandeten Seite der Kontaktbleche 5" ist jeweils eine Wellrippe 2 angeordnet. Prinzipiell könnte das Kontaktblech 5" auch entfallen, so dass die Wellrippen direkt an den Elementen 3 und 4 angebracht sein können.
Auf der von den Kontaktblechen 5" beabstandeten Seite der Wellrippen 2 ist jeweils ein weiteres, der elektrischen Kontaktierung dienendes Kontaktblech 5"' angeordnet. Die Kontaktbleche 5' und 5"', welche der Stromein- und - ableitung dienen, sind länger als die Kontaktbleche 5" ausgebildet, wobei sie auf einer Seite über die Heizfläche hinausstehen, um die elektrische Kontaktierung zu ermöglichen.
Vorzugsweise entspricht die Breite der Elemente 3 und 4 maximal derjenigen der Kontaktbleche 5, insbesondere bevorzugt ist sie etwas geringer, so dass im zusammengebauten Zustand außenseitig ein kleiner Rand vorgesehen ist. Die Länge der PTC-Elemente 3 und der isolierenden Elemente kann beliebig gewählt werden. Die Dicke der Elemente 3 und 4 entspricht sich bevorzugt, wobei ggf. die isolierenden Elemente 4, um eine dickere Klebeschicht als bei den PTC-Elementen 3 vorsehen zu können, auch etwas dünner ausgebildet sein können. Die mittlere Dicke, d.h. die Dicke unter Berücksichtigung der unebenen Oberfläche, der isolierenden Elemente 4 ist bevorzugt etwas kleiner als die Dicke der PTC-Elemente 3.
Die Kontaktbleche 5, die PTC-Elemente 3, die isolierenden Elemente 4 und die Wellrippen 2 sind vorliegend miteinander verklebt. Um die Klebeverbindung zu verbessern, ist die Kontaktfläche zumindest der isolierenden Elemente 4 aufgerauht, so dass der Kleber besser haften kann und zumindest bereichsweise eine ausreichende, aber nicht zu große Filmdicke gewährleistet werden kann. Eine Unebenheit der Kontaktfläche der isolierenden Elemente kann auch durch das Vorsehen von regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Riefen, Kanälen, Wellenstrukturen, Noppenstrukturen, Einprägungen, Löchern, Öffnungen o.ä. erzeugt werden.
Um einen möglichst einfachen Aufbau mit gleichen Baugruppen zu ermöglichen, ist der Aufbau insgesamt spiegelbildlich zu einem mittleren Kontaktblech 5 angeordnet. Dies ermöglicht zudem eine relativ einfache elektrische Kontaktierung, so dass bei der in Fig. 1 dargestellten Kontaktierung der Kontaktbleche 5 in der Mitte und an den Seiten mit dem Pluspol, die Kontaktierung der dazwischen angeordneten Kontaktbleche mit dem Minuspol (Masse) erfolgen kann.
Eine im Wesentlichen aus entsprechenden Baugruppen aufgebaute Heizungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 2 dargestellt, dient als Zuheizer in einer vierzonigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage, wobei sie - in Luftströmungsrichtung gesehen - vorliegend nach einem herkömmlichen Heizer angeordnet ist. Andere Anordnungen sind ebenfalls möglich. Sie weist für eine gleichmäßigere Wärmeerzeugung über die Heizfläche zwei der zuvor beschriebenen Baugruppen auf, wobei in Folge der dargestellten elektrischen Kontaktierung die beiden spiegelbildlichen Seiten jeder Baugruppe gleichgeschaltet sind, so dass jede Baugruppe zwei Zonen hat, wie in Fig. 2 schematisch durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet. Die Baugruppen mit je zwei Zonen sind voneinander getrennt voneinander angeordnet und werden unabhängig voneinander geregelt, so dass sich besagte vier Heizzonen Zone 1, Zone 2, Zone 3 und Zone 4 ergeben, wobei die Zonen 1 und 3 eine gemeinsame Masse und die Zonen 2 und 4 eine gemeinsame Masse haben.
Die Heizungsvorrichtung 1 weist einen zweiteiligen Rahmen 6 aus Kunststoff auf, vorliegend aus PA66, der spritzgegossen ist. In den Rahmen integriert sind zwei Buchsen für Stecker für eine elektrische Kontaktierung vorgesehen. Mittig im Rahmen ist ein Steg ausgebildet, In dem Rahmen 6 ist eine Mehrzahl von die wärmeübertragenden Fläche vergrößernden Wellrippen 2, plattenförmig ausgebildeten, in Zweiergruppen angeordneten Keramik-PTC-Elementen 3, plattenförmig ausgebildete, in Zweiergruppen angeordneten, isolierenden Elementen 4 und Kontaktblechen 5 angeordnet, wobei zwei geklebte Baugruppen entsprechend den zuvor beschriebenen Baugruppen vorgesehen sind, die im eingebauten Zustand durch den Steg voneinander getrennt sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abmessung der isolierenden Elemente 4 entsprechend der Abmessung der PTC-Elemente 3 gewählt, jedoch sind auch unterschiedliche Abmessungen möglich.
Die elektrische Kontaktierung erfolgt, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei das in der links dargestellten Baugruppe mittig angeordnete Kontaktblech 5 mit der Stromversorgung der Zone 1 verbunden ist. Die beiden äußeren Kontaktbleche 5 sind mit der Stromversorgung der Zone 3 verbunden. Somit heizen im Falle einer Heizanforderung ausschließlich an die Zone 1 bei einer entsprechend angelegten Spannung die vier oberen PTC-Elemente 3, während die vier unteren PTC-Elemente 3, die der Zone 3 zugeordnet sind, nicht von Strom durchströmt werden und somit keine Wärme erzeugen. Im Falle einer Heizanforderung ausschließlich an die Zone 3 bei einer entsprechend angelegten Spannung die vier unteren PTC-Elemente 3 erzeugen dieselben in Folge des Stromflusses Wärme, während die vier oberen PTC-Elemente 3, die der Zone 1 zugeordnet sind, keine Wärme erzeugen. Im Falle einer Heizanforderung an beide Zonen 1 und 3 erzeugen sämtliche PTC-Elemente 3 Wärme. Für die Zonen 2 und 4 auf der anderen Stegseite gilt entsprechendes.
Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit einer weiteren Anordnung von die wärmeübertragenden Fläche vergrößernden Wellrippen 2, plattenförmig ausgebildeten, vorliegend wiederum in Zweiergruppen angeordneten Keramik-PTC-Elementen 3, plattenförmig ausgebildete, vorliegend wiederum in Zweiergruppen angeordneten, isolierenden Elementen 4 und Kontaktblechen 5, wobei im Unterschied zur Anordnung von Fig. 1 die PTC-Elemente 3 und isolierenden Elemente 4 nicht an einem gemeinsamen Kontaktblech 5 anliegen, sondern zur Verbesserung der Wärmeübertragung das gemeinsame Kontaktblech 5 durch eine Baugruppe aus zwei Kontaktblechen 5 und einer Wellrippe 2 ersetzt wird. Dies ermöglicht, dass die von den PTC-Elementen 3 erzeugte Wärme auf beiden Seiten von Wellrippen 2 abgeführt werden kann, so dass sich die Heizleistung verbessert. Zudem wird die elektrische Kontaktierung der äußersten Reihe von PTC-Elementen 3 um eine Wellrippenhöhe weiter nach innen verlegt, was Vorteile in Bezug auf die Erreichbarkeit im Rahmen mit sich bringt.
Fig. 4 zeigt zwei der Baugruppen von Fig. 3 in einem Rahmen 6 mit integrierter Aufnahme für Stecker angeordnet als zweites Ausführungsbeispiel. Die elektrische Kontaktierung der einzelnen Zonen erfolgt im Wesentlichen wie zuvor beschrieben, wobei wiederum vier Zonen vorgesehen sind. Die Steuerung einer derartigen Heizungsvorrichtung 1 erfolgt mit Hilfe von Relais.
In Fig. 5 ist als drittes Ausführungsbeispiel an Stelle einer Steuerung mittels Relais eine Steuerung mittels Regler vorgesehen. Der Aufbau der Baugruppen unterscheidet sich nicht von dem des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Die für die Stromversorgung der einzelnen Zonen Zone 1, Zone 2, Zone 3 und Zone 4 relevanten Regler sind in Fig. 5 mir R1 bis R4 bezeichnet, wobei für die Zonen 3 und 4 jeweils zwei Regler R3 bzw. R4 erforderlich sind.
Figuren 6 bis 9 zeigen das Prinzip einer zweistufigen Steuerung mit Hilfe von Reglern, wobei in Fig. 6 ein 50%-iger Heizbetrieb und in Fig. 7 ein 100%-iger Heizbetrieb der Zone 1 dargestellt ist. Fig. 8 zeigt einen 50%-iger Heizbetrieb der Zone 3 und Fig. 9 einen 100%-igen Heizbetrieb der Zone 3. Die Regelung der anderen Zonen erfolgt entsprechend. In Folge des spiegelbildlichen Aufbaus der beiden Baugruppen lässt sich bei entsprechender Kontaktierung der Kontaktbleche 5 relativ einfach eine zweistufige vierzonige Heizungsvorrichtung 1 bilden.
Eine Erhöhung der Zonenzahl ist in Breitenrichtung beliebig möglich. Ebenso könnten die Zonen durch das Vorsehen von beispielsweise zwei der beschriebenen Baugruppen für insgesamt nur zwei anstelle von vier Zonen eine vierstufige, zweizonige Heizungsvorrichtung bilden.
Gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden als PTC-Elemente Keramik-PTC-Elemente beschrieben, jedoch können an Stelle von Keramik-PTC-Elementen auch Kunststoff-PTC-Elemente verwendet werden.
Ferner wurden bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils Zweiergruppen von PTC-Elementen und isolierenden Elementen beschrieben. Die Gruppengröße kann jedoch beliebig gewählt werden, vorzugsweise liegt sie im Bereich von eins bis vier. Ebenso kann sich die Gruppengröße und insbesondere die Länge der Elemente unterscheiden, wobei vorzugsweise die Gruppengrößen einer Elementeart und die Gestalt einer Elementeart gleich sind. Bei unterschiedlicher Ausgestaltung einzelner PTC-Elementegruppen können auch unterschiedliche Heizstufenaufteilungen erzeugt werden, bspw. die zwei Stufen 75% und 100%.

Claims

Elektrische Heizungsvorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsbereich zur Übertragung der erzeugten Wärme an ein durch die elektrische Heizungsvorrichtung hindurchströmendes Fluid, wobei im Wärmeübertragungsbereich eine Anzahl von zwischen Kontaktblechen (5) angeordneten, elektrischen Heizelementen, insbesondere PTC-Elementen (3), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Kontaktblechen (5) neben mindestens einem elektrischen Heizelement mindestens ein isolierendes Element (4) angeordnet ist, wobei die elektrischen Heizelemente zur Bildung einer Heizzone und die isolierenden Elemente (4) zur Bildung eines nicht wärmeerzeugenden Bereichs der Heizungsvorrichtung (1) bei anliegender Spannung zwischen den beiden Kontaktblechen (5) dienen.
Heizungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen zwei Kontaktblechen (5) angeordneten Heizelemente und isolierenden Elemente (4) unterschiedlichen Zonen zugeordnet sind.
Heizungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Element maximal die gleiche Abmessung wie das elektrische Heizelement in Richtung der Kontaktbleche (5) hat.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein isolierendes Element (4) und mindestens ein Heizelement zwischen zwei Kontaktbleche (5) eingeklebt ist.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungsvorrichtung (1) mindestens zwei, insbesondere vier oder mehr Zonen aufweist.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein isolierendes Element (4) an mindestens einem Ende eines Kontaktblechs (5) angeordnet ist.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche, insbesondere die Klebefläche, des isolierenden Elements (4), mit der es an einem Kontaktblech (5) angeordnet ist, uneben ist.
Heizungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die unebene Fläche aufgerauht, mit regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Riefen, Kanälen, Wellenstrukturen, Noppenstrukturen, Einprägungen, Löchern und/oder Öffnungen versehen ist.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Element (4) ein Kunststoff-Element ist.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement ein PTC-Element (3), insbesondere ein Keramik-PTC-Element, ist.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dasondere angeklebt, sind.
Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizungsvorrichtung (1) ein isolierendes Gehäuse oder einen Rahmen aufweist.