JP2015109274A - 電気ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】電気ヒータに対する機械的応力を最小限にしつつ接続を得ることができる電気ヒータを提供する。【解決手段】少なくとも１つの発熱体（４）を有しかつ少なくとも１つの回路基板（２）を有する自動車用の電気ヒータ（１）において、回路基板（２）が、発熱体（４）と電源との間の電気接続を実現することができる少なくともの１つの接触領域（３）を有し、これに対して、発熱体（４）が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有し、コネクタクリップ（６）により発熱体を回路基板（２）にクリップ止めすることができ、コネクタクリップ（６）が、互いに反対側に配設される２つの柔軟な延長部（７）を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの発熱体を有しかつ少なくとも１つの回路基板を有する自動車用の電気ヒータであって、回路基板が、発熱体と電源との間の電気接続を実現することができる少なくともの１つの接触領域を有し、これに対して、発熱体が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有する電気ヒータに関する。

電気ヒータは、通常、電流を発熱体に印加することによって加熱することができる少なくとも１つの発熱体からなる。そこで、熱はフィンまたは他の熱伝導部分を介してヒートシンクに輸送される。したがって、発熱体によりヒートシンクを加熱することができる。発熱体の電流を制御するために、電気ヒータは制御ユニットも有する。

最新技術において知られている電気ヒータは、発熱体と制御ユニットおよび／または電源との間に接続組立体を有する。接続組立体は、通常、雄型コネクタおよび雌型コネクタから作られる。このような接続組立体の性質により、コネクタが接続されている間、電気ヒータが機械的応力にさらされる。

さらに、接続組立体は、電気ヒータ内に配置されることにより、腐食、湿気または機械的応力にさらされることがある。特に、個別の発熱体が接続組立体によって、電源に接続される共通のバスシステムに接続された場合、あらゆる発熱体の組み立てが、既に組み立てられたすべての他の発熱体に対して機械的応力を引き起こす。このことは接続組立体または発熱体内に損傷をもたらすことがある。

さらに、水またはより一般的には湿気に対して十分にシールされる接続組立体を達成することが困難である。特に、水または湿気がコネクタとハウジングとの間の継手領域を通して漏れることがあるので、ハウジング内のまたはそこのコネクタの周りの領域が重要である。

水または湿気の進入は、一般に、フレッティング腐食、したがって電気ヒータの故障をもたらすことがある。このような電気ヒータが通常使用される環境により、コネクタは、完全な寿命に対する高レベルの要求を満たして、故障を防止しなければならない。この種類の電気ヒータは、通常、車両のエンジンまたは内部の加熱を補助するために自動車内で使用される。

したがって、本発明の目的は、電気ヒータの発熱体と回路基板との間の接続が改良され、これによって、電気ヒータに対する機械的応力を最小限にしつつ接続を得ることができる電気ヒータを提供することである。さらに、電気ヒータは容易に製造可能であるべきである。

この目的は請求項１の特徴によって達成される。

本発明によれば、少なくとも１つの発熱体を有しかつ少なくとも１つの回路基板を有する自動車用の電気ヒータであって、回路基板が、発熱体と電源との間の電気接続を実現することができる少なくともの１つの接触領域を有し、これに対して、発熱体が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有し、コネクタクリップにより発熱体を回路基板にクリップ止めすることができ、コネクタクリップが、互いに反対側に配設される２つの柔軟な延長部を有する電気ヒータが提供される。

コネクタクリップは、追加の工具を必要とすることなく回路基板に配置することができるので有利である。さらに、大きな組立力を必要とすることなくクリップを回路基板にわたって滑らせることができる。したがって、回路基板または電気ヒータの他の接続および素子に関する機械的応力は非常に制限される。コネクタクリップは、適度な力で回路基板によって偏向させることができる２つの柔軟な延長部を有する。その偏向は接触圧力を生成し、この接触圧力はコネクタを回路基板に固定するのに役立ち、したがって接続を安定させる。柔軟な延長部の材料に応じて、発熱体と回路基板との間の物理的接続を形成するために、あるいは、発熱体と回路基板の接触領域との間の電気接続を形成するために、コネクタを使用することができる。このことは必要な部品の量を低減するのに役立ち、電気ヒータの複雑さを低減する。

発熱体を回路基板に直接接続することは、別の素子が不要となるので有利である。特に、電気ヒータの発熱体のすべてに通常接続されるバスバーが不要となる。バスバーは、通常、発熱体を制御ユニットおよび／または電源に接続するために使用される。回路基板の接触領域を電源に直接接続し、発熱体を回路基板に直接接続することによって、電気ヒータのより単純な作成を達成することができる。

本発明の有利な一改良形態によれば、２つの柔軟な延長部の間の距離は接触領域のゾーン内の板状の回路基板の高さよりも小さい。

柔軟な延長部の間の、特に、回路基板の高さよりも小さい柔軟な延長部の最も近い点の間の距離を通して、回路基板をコネクタクリップに挿入することにより、回路基板と柔軟な延長部との間の接触圧力を生成することができる。この接触圧力は、コネクタクリップに対する回路基板の相対運動に抗して作用するので、コネクタクリップと回路基板との間の接続を安定させるのに役立つ。

別の有利な改良形態では、コネクタクリップは、収容領域を形成するＵ字状の断面を形成し、これによって、回路基板を収容領域に挿入することができる。

Ｕ字状の断面は、回路基板をコネクタクリップに挿入することができる開口部を提供するので有益である。Ｕ字状の断面の側面は柔軟な延長部によって形成される。Ｕ字状の断面は、柔軟な延長部の偏向により互いに離して広くされるか、柔軟な延長部の偏向により互いに向かって狭くされることができる。柔軟な延長部の偏向は、主に、板状の回路基板の高さに依存する。回路基板は好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍの高さを有し、これによって、高さは最も好ましくは１ｍｍ〜１．６ｍｍである。回路基板のより大きな高さはより大きな偏向をもたらし、これに対して、より小さな高さはより小さな偏向をもたらす。

柔軟な延長部はアーチ状の断面を有することができる。アーチ状の構造は、開口部からの距離が長くなるにつれて狭くなるＵ字状の断面の頂部に開口部を形成するので、アーチ状の構造は、回路基板を収容領域に挿入する工程に役立つことができる。それに加えて、アーチ状の構造は、収容領域全体の断面積よりもはるかに小さい接触圧力伝達領域を形成する。このことは接触圧力伝達領域において、より高い接触力をもたらす。

回路基板をコネクタクリップの収容領域に挿入することによって、力が生成され、これにより、その力が接触領域と柔軟な延長部との間に接触圧力を生成すると好ましい。

このような力によって、コネクタクリップと回路基板との間の接触圧力がコネクタクリップと回路基板との間の任意の相対運動に抗して作用するので、コネクタクリップと回路基板との間の接続の安定性を向上させることができる。したがって、コネクタクリップを回路基板から引き離すために、より高い力が必要となり、意図しない解除が生じる可能性が少なくなる。

さらに、柔軟な延長部の少なくとも１つが導電性であると機能的である。このことは、発熱体と接触領域との間のまたはＰＴＣ発熱体と接触領域との間の電気接続を、コネクタクリップを通して直接達成することができるので有利である。このことは追加の部品が不要となるので有益である。

これに加えて、ＰＴＣ発熱体が発熱体および／またはコネクタクリップによって接触領域に電気的に接続可能であると好ましい。

ＰＴＣ発熱体は、導電能力を有することができる発熱体自体によって、または電気ブリッジまたはケーブル等の追加の素子によってコネクタクリップに接続することができる。この電気接続によって、ＰＴＣ発熱体を電源に接続することが可能である。電流をＰＴＣ発熱体に印加することによって、熱を発生することができ、この熱をＰＴＣ発熱体および／または放熱フィンおよび／または発熱体から放出することができる。

さらに、回路基板の接触領域が導電性材料で被覆されると有益である。導電性材料は例えば錫、銅、真鍮、銀、前述の合金等であることができる。同一の導電性被覆による接触領域およびコネクタクリップの被覆は、関連の素子の間のより優れた材料適合性を達成するために特に有利である。特に、コネクタクリップは前述の材料のような導電性材料から製造されるかまたはその導電性材料で被覆されることができる。

追加の実施形態では、接触領域および／または回路基板および／またはコネクタクリップが、電気絶縁体および／または流体の漏れに対する絶縁体および／または機械的応力に対する絶縁体によって覆われると好ましい。

短絡、流体の漏れまたは機械的応力に対する絶縁体は故障を防止するために有利である。これらの種類の絶縁体は、例えば、特定の領域にわたって広げられる膜または箔によって実現することができる。特にコネクタクリップが回路基板に接続された後に、絶縁体を回路基板に設置することができる。絶縁体は有利には接触領域ならびにコネクタクリップを覆うことができる。このことは、回路基板とコネクタクリップとの間の電気接触の領域の湿気または短絡に対してより優れた絶縁をもたらす。

これに加えて、回路基板および／または回路基板の接触領域が電源の少なくとも一方の極に電気的に接続されると好ましい。

回路基板と電源の極との間の接続を介して、発熱体の電源またはより具体的にはＰＴＣ発熱体の電源を実現することができる。好ましい実施形態では、接触領域はコネクタクリップに電気的に接続され、一方、コネクタクリップはＰＴＣ発熱体自体にまたは発熱体に電気的に接続され、次に、この発熱体をＰＴＣ発熱体に電気的に接続することができる。本発明の有利な実施形態では、ＰＴＣ発熱体が、１つの発熱体によって電源の少なくとも一方の極に接続され、さらに、アースに隣接する第２の発熱体によって電源の第２の極にまたはアースに接続されて、ＰＴＣ発熱体を加熱することを可能にする閉回路を形成する。

ＰＴＣ発熱体と電源の極との間の接続は、放熱フィンまたは発熱体等の導電性素子、あるいはブリッジまたはケーブル等の追加の導電性素子によって実現することができる。

さらに、回路基板がハウジングで部分的または完全に囲まれると好ましい。ハウジング、好ましくは防水ハウジングは回路基板の周りに絶縁環境を形成するために有益である。ハウジングは、接触領域が配置される回路基板の部分のみ、または代わりに回路基板全体を囲むことができる。好ましくは、回路基板全体はハウジングによって囲まれる。好ましい実施形態では、ハウジングは発熱体のコネクタクリップも囲む。このようなハウジングは電気短絡、および／または湿気によるフレッティング腐食を防止することができる。発熱体のために必要となるハウジングの開口部は、最新技術において知られている従来のシールによってシールすることができる。

他の実施形態では、発熱体が平面体であり、この平面体の延長部が３つの空間方向のうちの２つにおいて第３の空間方向の延長部よりも大きく、これによって、ＰＴＣ発熱体が発熱体の一方の側面に接続され、１つ以上のフィンが発熱体の反対側面に接続されると有利である。

発熱体のこのような構造は、多数のＰＴＣ発熱体を各発熱体に並んで配置することを可能にするので有利である。第３の空間方向における発熱体の比較的短い延長部により、第３の空間方向に沿った温度抵抗が比較的低くなり、このことが電気ヒータの全体効率を向上させるのに役立つ。代替実施形態は、加熱部の反対側面の両方にあるＰＴＣ発熱体によって特徴付けることができる。これによって、放熱フィンをＰＴＣ発熱体の間におよび／またはＰＴＣ発熱体の頂部に直接配置することができる。

本発明のさらに好ましい実施形態は特許請求の範囲および図面の以下の説明に記載される。

例示的な実施形態（実施例）によっておよび図面に関連して、本発明を以下に詳細に説明する。

電源に電気的に接続される多数の接触領域を有する回路基板であって、２つの発熱体が回路基板に隣接して図示されており、各発熱体が、発熱体を回路基板に接続することができる１つのコネクタクリップを有する回路基板の図である。 発熱体のコネクタクリップがコネクタクリップによって回路基板に接続される図１の実施形態の図である。

図１は、１つの回路基板２および２つの発熱体４を有する電気ヒータ１を示している。各発熱体４は多数の放熱フィン５および少なくとも１つのＰＴＣ発熱体（図１には図示せず）を有する。各発熱体４は、さらに、発熱体４を回路基板２に接続するために使用することができるコネクタクリップ６を有する。

回路基板２は多数の接触領域３を有する。これらの接触領域３は、図１には示していない電源に接続される。接触領域３と電源との間の接続は回路基板２の伝導経路および電源スイッチによって実現することができる。回路基板２は、最新技術において広く知られているようなプリント回路基板であることができる。

接触領域３は、発熱体４のコネクタクリップ６によって容易に覆うことができるように回路基板の縁部の１つの近くに配置される。接触領域３をコネクタクリップ６で覆うために、柔軟な延長部７の一方が回路基板２の上方に滑り、他方の柔軟な延長部７が回路基板２の下方に滑るように、回路基板２の縁部を介してコネクタクリップ６を差し込むことができる。図１の柔軟な延長部７はアーチ状になっている。柔軟な延長部７の先端は互いに反対方向に向いている。コネクタクリップ６のこの構造は、コネクタクリップ６が回路基板２にわたって滑ることをより容易にする。

回路基板２が、１つのコネクタクリップ６の柔軟な延長部７の間の最小距離よりも大きい高さを有するように回路基板２によって引き起こされる柔軟な延長部７の偏向は、回路基板２に向けられる力を生成し、柔軟な延長部７と回路基板２との間に接触圧力を生成する。この接触圧力は、回路基板２とコネクタクリップ６との間の相対運動を回避し、したがって接続を安定させるのに役立つ。

１つのみの接触領域３が１つのコネクタクリップ６によって覆われるように、各コネクタクリップ６を回路基板２に取り付けることができる。このことは、ある１つの接触領域３と１つのコネクタクリップ６との間に特定の電気接続を形成することを可能にする。回路基板２は好ましくは制御ユニットであるかまたは制御ユニットに接続されるので、発熱体４を個別に作動または停止することが可能である。

回路基板２は、図１に示したように接触領域３を上面におよび下面に有することができる。回路基板２の伝導経路に応じて、１つの特定のコネクタクリップ６と接続される１つまたは複数の接触領域３を電源の一方の極にまたは２つの極に（１つのコネクタに関する１つの接触領域を一方の極に対して）接続することができる。特に、接触領域３が電源の２つの異なる極に接続された場合、電源、伝導経路、接触領域３、コネクタクリップ６、発熱体４、および発熱体４に並んで配設されるＰＴＣ発熱体（図１には図示せず）を含む閉電気回路を形成することが容易である。熱が発生するように、閉電気回路を通してＰＴＣ発熱体を動作させることができる。さらに別の改良形態では、ケーブルまたは導電性ブリッジ素子等のさらに追加の手段によって、発熱体またはより具体的にはＰＴＣ発熱体を電源に接続することができる。

コネクタクリップ６を回路基板２に差し込むために、発熱体４は、参照番号８が付されている矢印で示した方向に移動されなければならない。

図２は、発熱体４が回路基板２に接続される図１の実施形態を示している。接続は、図１の方向８に沿った発熱体４の横方向運動によって形成される。コネクタクリップ６は回路基板２の右縁にわたって滑る。コネクタクリップ６は柔軟な延長部７で回路基板２を包囲する。偏向した柔軟な延長部７が力を生成し、この結果、柔軟な延長部７と回路基板２との間に接触圧力が生じる。代替実施形態では、多数の発熱体４を回路基板に適用することができる。好ましい実施形態は、各接触領域３に取り付けられた１つの発熱体４を有する。

電気ヒータは多数の回路基板を有することができ、これらの回路基板は、電源の負極および／または正極に接続されかつそれらのコネクタクリップに差し込むことができる多数のバスバーを有する追加のワイヤまたは回路基板によって互いに接続することができる。システムをフレームまたはハウジング内に配設することができる。回路基板２が、湿気および／または機械的応力および／または電気短絡に対して絶縁体で覆われると好ましい。このような手段は図１および図２には示されていない。他の好ましい実施形態では、回路基板および／またはコネクタクリップは防水ハウジングで囲まれる。好ましくは、回路基板全体、特に、発熱体と回路基板との間の電気接続が形成される領域がハウジングで囲まれる。このことは短絡と腐食による損傷とを防止するのに役立つ。このようなハウジングは図１および図２には示されていない。

好ましい一実施形態を示す図１および図２で本発明について説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の修正および変更を本発明に対して行うことができることが当業者には明らかであろう。

１・・・電気ヒータ
２・・・回路基板
３・・・接触領域
４・・・発熱体
５・・・放熱フィン
６・・・コネクタクリップ
７・・・柔軟な延長部
８・・・方向矢印

Claims (10)

1. 少なくとも１つの発熱体（４）を有しかつ少なくとも１つの回路基板（２）を有する自動車用の電気ヒータ（１）であって、前記回路基板（２）が、発熱体（４）と電源との間の電気接続を実現することができる少なくともの１つの接触領域（３）を有し、これに対して、前記発熱体（４）が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有する電気ヒータ（１）において、コネクタクリップ（６）により前記発熱体を前記回路基板（２）にクリップ止めすることができ、前記コネクタクリップ（６）が、互いに反対側に配設される２つの柔軟な延長部（７）を有することを特徴とする電気ヒータ（１）。
2. 前記２つの柔軟な延長部（７）の間の距離が、前記接触領域（３）のゾーン内の前記板状の回路基板（２）の高さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電気ヒータ（１）。
3. 前記コネクタクリップ（６）が、収容領域を形成するＵ字状の断面を形成し、前記回路基板（２）を前記収容領域に挿入することができることを特徴とする請求項１または２に記載の電気ヒータ（１）。
4. 前記回路基板（２）を前記コネクタクリップ（６）の前記収容領域に挿入することによって、力が生成され、前記力が前記接触領域（３）と前記柔軟な延長部（７）との間に接触圧力を生成することを特徴とする請求項３に記載の電気ヒータ（１）。
5. 前記柔軟な延長部（７）の少なくとも１つが導電性であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気ヒータ（１）。
6. 前記ＰＴＣ発熱体が前記発熱体（４）および／または前記コネクタクリップ（６）によって前記接触領域（３）に電気的に接続可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気ヒータ（１）。
7. 前記接触領域（３）および／または前記回路基板（２）および／または前記コネクタクリップ（６）が、電気絶縁体および／または流体の漏れに対する絶縁体および／または機械的応力に対する絶縁体によって覆われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気ヒータ（１）。
8. 前記回路基板（２）および／または前記回路基板（２）の前記接触領域（３）が電源の少なくとも一方の極に電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気ヒータ（１）。
9. 前記回路基板（２）がハウジングで部分的または完全に囲まれることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気ヒータ（１）。
10. 前記発熱体（４）が平面体であり、前記平面体の延長部が３つの空間方向のうちの２つにおいて第３の空間方向の延長部よりも大きく、前記ＰＴＣ発熱体が前記発熱体（４）の一方の側面に接続され、１つ以上のフィン（５）が前記発熱体（４）の反対側面に接続されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気ヒータ（１）。

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