JP2002061954A - 空気加熱装置 - Google Patents

空気加熱装置

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JP2002061954A
JP2002061954A JP2001176661A JP2001176661A JP2002061954A JP 2002061954 A JP2002061954 A JP 2002061954A JP 2001176661 A JP2001176661 A JP 2001176661A JP 2001176661 A JP2001176661 A JP 2001176661A JP 2002061954 A JP2002061954 A JP 2002061954A
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Klaus Neckel
ネッケル クラウス
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Beru AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体スイッチを備えたＰＴＣヒーターエレ
メントを有する空気加熱装置において、該スイッチと冷
却媒質との間の熱伝達抵抗を低下させて、低容量のスイ
ッチの使用を可能にする。 【解決手段】ハウジングのない半導体スイッチチップ
（５）を板状の伝熱体（６）に取り付け、このチップ
（５）を電流出力パッド（２）と制御パッドと診断パッ
ドとにボンド技術などで接続し、これらのパッドを非導
電性の伝熱体（１）、望ましくはセラミック製の伝熱体
に載置する。これらのパッドの上には接点（３）を形成
し、接点（３）の上にＰＴＣヒータエレメントに連結す
る接点片（１１）とバッテリーに連結する接点片（１
０）と制御パッドの接点片と診断パッドの接点片とを夫
々載置させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体スイッチを
備えたＰＴＣヒーターエレメントを有する空気加熱装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の空調ケースに挿入して半導体ス
イッチでＯＮ／ＯＦＦするＰＴＣヒーターエレメントを
備えた空気加熱装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】標準のＨＬスイッチは
別体のハウジングに収められた構造になっており、スイ
ッチと冷却媒質とは空間的に遠く離れている。そして、
内部抵抗のためにＨＬスイッチ内に熱の損失仕事が発生
する。また、本来ヒータエレメントにより加熱されるべ
き媒質も、ＨＬスイッチの熱損失仕事の原因となること
もある。このように、空間的に遠く離れていることによ
り、その間の移動中に幾多の物質を通過する結果とし
て、全体的な熱伝達抵抗が比較的大きくなる。このため
大容量のＨＬスイッチを用いなければならない。
【０００４】本発明の目的は、ＨＬスイッチと冷却媒質
との間の熱伝達抵抗を改善、すなわち低下させて、低容
量のＨＬスイッチの使用を可能にすることで、上記のよ
うな短所が解消された空気加熱装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のこのような課題
は、半導体スイッチを備えたＰＴＣヒーターエレメント
を有する空気加熱装置であって、ハウジングのない半導
体チップがヒータパイプ内のＰＴＣヒーターエレメント
のすぐそばに配置されていることを特徴とする空気加熱
装置により解決される。
【０００６】この装置においては、半導体スイッチチッ
プと、これに付属する接点片と、電流出力パッドと、制
御パッドと、診断パッドと、これらを包囲する非導電性
の伝熱体とからなるユニットが形成されていることが好
ましい。
【０００７】また、この装置において、ハウジングのな
い半導体スイッチチップが板状の伝熱体に取り付けられ
ており、そしてこのチップが電流出力パッドと制御パッ
ドと診断パッドとに接続され、この接続はボンド技術に
よることが望ましく、これらのパッドは非導電性の伝熱
体、望ましくはセラミック製の伝熱体に載置され、これ
らのパッドの上には接点の材料が配置されており、接点
の上にはＰＴＣヒータエレメントに連結する接点片とバ
ッテリーに連結する接点片と制御パッドの接点片と診断
パッドの接点片とが載置されていることが好ましい。
【０００８】また、本発明の別の局面によれば、ハウジ
ングのない半導体スイッチチップが板状の伝熱体に取り
付けられており、そしてこのチップが電流出力パッドと
制御パッドと診断パッドとに接続され、この接続はボン
ド技術によることが望ましく、これらのパッドは非導電
性の伝熱体、望ましくはセラミック製の伝熱体に載置さ
れ、これらのパッドの上には接点の材料が配置されてお
り、接点の上にはＰＴＣヒータエレメントに連結する接
点片とバッテリーに連結する接点片と制御パッドの接点
片と診断パッドの接点片とが載置されていることを特徴
とする空気加熱装置ＯＮ／ＯＦＦ用のモジュール式ユニ
ットが提供される。
【０００９】本発明では、別体のハウジングに収められ
た標準のＨＬスイッチではなく、スイッチチップのみを
用いることにした点が重要である。このチップ（シリコ
ン板のみ）を直接ヒータエレメントに配置することによ
り、損失仕事は冷却媒質中に放出される。その他の伝熱
体は不要であり、組立が簡単である。
【００１０】その上、低容量のＨＬスイッチを用いるこ
とができる。同時に、ＨＬスイッチの損失熱すべてが加
熱エネルギとして加熱媒質（通常は空気）に伝えられ
る。
【００１１】ヒータエレメントのなかのヒートシンク部
にＨＬスイッチを直接一体化取付けすることにより、ス
イッチと冷却媒質との間の熱の移動は顕著に減少し、Ｈ
Ｌスイッチの取り付けスペースが大きく減少し、また電
子制御装置付きヒータエレメントの機械的構造を製造技
術的にもコストの面でも望ましいものにすることができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜５により本発明について詳
しく説明する。
【００１３】図１および図２に示されるように、ＨＬス
イッチチップ５（シリコン板のみ）が用いられる。チッ
プ５は優れた伝熱体６（銅が望ましい）の上に置かれて
いる。そこから外部へ向けて、チップ５は電流出力パッ
ド２へ接続しており、このパッド２は、本来の発熱体で
あるＰＴＣヒータエレメント（セラミック）と接触して
いる。制御パッド７および診断パッド８にもつながって
おり、その場合の接続はボンド技術により行うことが望
ましい。これらのパッドはすべて優れた伝熱体とし、特
に銅を用いることにより、結合配線を介して持ち込まれ
る熱があればそれを効果的に逃がすことができるように
するのがよい。
【００１４】上記パッドは、電気を通さない伝熱体１の
上に塗り付けられるが、この伝熱体はセラミック製とす
るのが望ましい。
【００１５】パッド上には接点３の材料が塗り付けら
れ、これにより、ヒータエレメント用接点片１０、バッ
テリコネクタ用接点片１１、さらに接点片１３（制御パ
ッド７用）および１４（診断パッド８用）にそれぞれ至
る間の熱伝達抵抗と電気抵抗が適切に最小化される。
【００１６】図４においては、接点片１０、１１、およ
び制御片として形成される接点片１３と診断片として形
成される接点片１４はそれぞれ優れた伝熱体、できれば
銅製とするのがよいが、これらはパッド２、６、７、８
（図２参照）の上に取り付けられる。
【００１７】このようなモジュール状の構成の平面図を
図２に概略的に示す。ここでは電流出力パッド２の上に
接点３の材料が塗り付けられており、またチップ５は出
力パッド２、制御パッド７および診断パッド８とつなが
っており、これらそれぞれに接点３の材料が割り当てら
れていることが示されている。
【００１８】図３に示されるように、接点片１０、１
１、１３、１４は、接点３の材料を介在層としてパッド
２、６、７、８の上に設けられており、このモジュール
の組み付けは枠１２を用いて行う。モジュールの上方を
覆う形で、接点片１０／１１、１３、１４の上には、非
導電性の伝熱層（セラミック）１５が設けられている。
このモジュール式のユニットは最終的にヒーターバー９
内に収められてプレス加工することにより、良好な熱伝
達が保証される。
【００１９】図４には、最後に、接点片を載せたモジュ
ール式ユニットの平面図を示すが、記号が指す意味は上
記と同じである。
【００２０】図５は、本発明による空気加熱装置の実施
例を概略的に示しており、ここでは本発明によるモジュ
ール式ユニットがアルミパイプ９内のコネクタ側の領域
に収められており、隣接するＰＴＣヒータエレメント１
５に直接接続されている。ＨＬスイッチ モジュールと
ＰＴＣヒータエレメント１５の発熱量は積層フィン１６
を介して周辺に放出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材、ＨＬチップおよび接点面を備えた本発明
のユニットの長手方向断面。
【図２】図１によるユニットの平面図である。
【図３】本発明のユニットを一体組み込みしたヒータエ
レメントの長手方向断面図。
【図４】図２のユニットに接点部材を重ねたものの平面
図。
【図５】本発明の空気加熱装置の実施例の長手方向断面
図。
【符号の説明】
１ 非導電性の伝熱体 ２ 電流出力パッド ３ 接点 ５ 半導体スイッチチップ ６ 伝熱体 ７ 制御パッド ８ 診断パッド １０、１１、１３、１４ 接点片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596055006 Ｍｏｅｒｉｋｅｓｔｒａｓｓｅ 155, 71636 Ｌｕｄｗｉｇｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒ ｍａｎｙ Ｆターム(参考） 3K092 PP15 QA02 QB21 QC05 QC16 QC21 RD08 VV18 3L028 CA03 CB02 5E034 AA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体スイッチを備えたＰＴＣヒーター
    エレメントを有する空気加熱装置であって、ハウジング
    のない半導体チップ（５）がヒータパイプ（９）内のＰ
    ＴＣヒーターエレメントのすぐそばに配置されているこ
    とを特徴とする空気加熱装置。
  2. 【請求項２】 半導体スイッチチップ（５）と、これに
    付属する接点片（１０）、（１１）、（１３）、（１
    ４）と、電流出力パッド（２）と、制御パッド（７）
    と、診断パッド（８）と、これらを包囲する非導電性の
    伝熱体（１、１５）とからなるユニットを備えることを
    特徴とする請求項１に記載の空気加熱装置。
  3. 【請求項３】 ハウジングのない半導体スイッチチップ
    （５）が板状の伝熱体（６）に取り付けられており、そ
    してこのチップ（５）が電流出力パッド（２）と制御パ
    ッド（７）と診断パッド（８）とに接続され、この接続
    はボンド技術によることが望ましく、これらのパッドは
    非導電性の伝熱体（１）、望ましくはセラミック製の伝
    熱体に載置され、これらのパッドの上には接点（３）の
    材料が配置されており、接点（３）の上にはＰＴＣヒー
    タエレメントに連結する接点片（１１）とバッテリーに
    連結する接点片（１０）と制御パッドの接点片（１３）
    と診断パッドの接点片（１４）とが載置されていること
    を特徴とする請求項２に記載の空気加熱装置。
  4. 【請求項４】 ハウジングのない半導体スイッチチップ
    （５）が板状の伝熱体（６）に取り付けられており、そ
    してこのチップ（５）が電流出力パッド（２）と制御パ
    ッド（７）と診断パッド（８）とに接続され、この接続
    はボンド技術によることが望ましく、これらのパッドは
    非導電性の伝熱体（１）、望ましくはセラミック製の伝
    熱体に載置され、これらのパッドの上には接点（３）の
    材料が配置されており、接点（３）の上にはＰＴＣヒー
    タエレメントに連結する接点片（１１）とバッテリーに
    連結する接点片（１０）と制御パッドの接点片（１３）
    と診断パッドの接点片（１４）とが載置されていること
    を特徴とする空気加熱装置ＯＮ／ＯＦＦ用のモジュール
    式ユニット。
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