JP2015109439A - 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（７）と少なくとも１つの回路基板（２）とを備える自動車用の電気ヒータ（１）において、回路基板（２）が制御ユニットにおよび／または電源に接続され、発熱体（７）と制御ユニットおよび／または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１つの接触領域（３）を有し、発熱体（７）が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有し、発熱体（７）が少なくとも１つの接続素子（５、１１）によって回路基板（２）に接続され、第１の接続素子（５）が少なくとも１つの突出素子（６）を有し、接触領域（３）が少なくとも１つの貫通孔（４）を提供し、少なくとも１つの突出素子（６）が接触領域（３）の少なくとも１つの貫通孔（４）に挿入可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの発熱体と少なくとも１つの回路基板とを備える自動車用の電気ヒータであって、回路基板が制御ユニットにおよび／または電源に接続され、発熱体と制御ユニットおよび／または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１つの接触領域を有し、発熱体が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有し、発熱体が少なくとも１つの接続素子によって回路基板に接続される電気ヒータに関する。

電気ヒータは、通常、電流を素子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。この制御ユニットは、各発熱体に、または制御ユニットおよび多数の発熱体に接続されるいわゆるバスバーを介して直接接続される。

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／または電源および／またはバスバー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。非常に大量の素子、例えば、発熱体、バスバー、回路基板、制御ユニットおよび電源を互いに接続する必要があるので、電気ヒータの素子の間の接続の数は通常非常に多くなる。

水または湿気の進入は、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つの発熱体と少なくとも１つの回路基板とを備える自動車用の電気ヒータであって、回路基板が制御ユニットにおよび／または電源に接続され、発熱体と制御ユニットおよび／または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１つの接触領域を有し、発熱体が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有し、発熱体が少なくとも１つの接続素子によって回路基板に接続され、第１の接続素子が少なくとも１つの突出素子を有し、接触領域が少なくとも１つの貫通孔を提供し、少なくとも１つの突出素子が接触領域の少なくとも１つの貫通孔に挿入可能である電気ヒータが提供される。

突出素子を接触領域の貫通孔に挿入して、接続素子と接触領域との間に接続を形成することができる。接触領域は導電性材料で被覆されるかまたはこのような材料から完全に作られる。好ましくは、貫通孔の内面も導電性である。突出素子も導電性であることにより、接続素子と接触領域との間に導電性接続を形成することが容易である。

接触領域は、回路基板にプリントされるかまたは他の技術を用いて回路基板に適用される伝導経路によって制御ユニットおよび／または電源に接続することができる。接触領域は制御ユニットおよび／または電源と、直接的には発熱体と、または発熱体に導電接続されることが好ましい接続素子との間のインタフェースとして作用する。したがって、接続素子は回路基板と発熱体との間の接続ブリッジとして作用する。このことは、発熱体が接続素子によって回路基板に直接接続されるときに、最新技術において知られている電気ヒータで使用されるバスバーまたはバスシステムが不要となるので好ましい。

さらに、回路基板が電気ヒータの制御ユニット、電源または他の構造に接続される前に、発熱体と回路基板との間の接続が形成されると好ましい。このことは、発熱体と回路基板との間の接続により電気ヒータの静止に関する機械的応力を制限するか、さらには相殺することができるので有益である。

貫通孔に挿入することができる突出素子は、突出素子の長手方向延長部に対して直角な２つの方向において、接続素子と回路基板の接触領域との間の相対運動を制限する。突出素子の押出成形部に対して平行な第３の方向の相対運動は、貫通孔への突出素子のプレス嵌めによって制限することができる。

さらに、貫通孔の断面が突出素子の断面よりも小さいと有益である。

対応する貫通孔の断面よりも小さい各突出素子の断面によって、プレス嵌めを達成することができる。突出素子をそれらに対応する貫通孔に挿入するための組立力が必要となる。

これに加えて、接触領域の貫通孔および／または第２の接続素子と突出素子との間の接続がプレス嵌めによって実現されると好ましい。プレス嵌めは、対応する貫通孔の断面と比較して少なくともわずかに広い各突出素子の断面を通して形成することができる。プレス嵌めは突出素子を貫通孔内に固定するために有利である。プレス嵌めは第１の接続素子と回路基板との間の相対運動を防止する。

さらに、接触領域が、規則的なパターンまたは不規則なパターンで配設される多数の貫通孔を有し、接続素子が多数の突出素子を有し、突出素子の量が貫通孔の量よりも少ないかまたは等しいかまたは多いと有益である。

最も好ましい実施形態では、接触領域の各貫通孔は第１の接続素子の突出素子に対応する。突出素子が配設されるパターンは、貫通孔が配設されるパターンと同一である。これらの同一のパターンによって、あらゆる突出素子を対応する貫通孔に挿入することが可能である。代替実施形態では、貫通孔の量が突出素子の量よりも大きいことが可能である。このような場合に、第１の接続素子が接触領域に取り付けられたならば、貫通孔のいくつかが使用されず、空のままである。

追加の実施形態では、突出素子が梁状の素子を通して形成されると好ましい。

突出素子は梁状の素子として作られることが好ましい。これによって、突出素子の断面の形状は特に円形、八角形、楕円形、長円形または多角形であることができる。有利な実施形態では、貫通孔の断面の形状は突出素子の断面の形状と同一である。しかし、このことは、突出素子と貫通孔との間のプレス嵌めが、それぞれの断面の異なる形状によって達成されることもできるので不要である。

本発明の有利な一改良形態によれば、第１の接続素子は、互いに反対側に配設される２つの層状の表面によって板状にされ、突出素子は第１の接続素子の層状の表面の一方に配設される。第１の接続素子の板状の形状は、接触領域と第１の接続素子との間に平面接触を形成するために有利である。これによって、接触領域も平面であることが好ましい。

別の有利な改良形態では、板状でありかつ多数の貫通孔を有する第２の接続素子が設けられ、第２の接続素子の貫通孔は接触領域の貫通孔と同一のパターンで配設され、第２の接続素子は発熱体に接続される。

第２の接続素子は、接触領域の貫通孔と同一に配設される貫通孔を有することができる。このことは、接触領域の貫通孔を通しておよび第２の接続素子の貫通孔を通して突出素子を押圧して、第１の接続素子および第２の接続素子を回路基板の接触領域に接続することができるので有利である。これによって、突出素子と第２の接続素子との間にプレス嵌めを形成するために、第２の接続素子の貫通孔の断面が突出素子の断面よりも小さいと好ましい。

さらに、第１の接続素子の突出素子が接触領域の貫通孔におよび第２の接続素子の貫通孔に挿入されると機能的である。突出素子を接触領域の貫通孔および第２の接続素子の貫通孔に挿入することによって、追加の固定素子を必要とすることなく、すべての３つの素子の間の接続を達成することができる。

これに加えて、第１の接続素子が回路基板の２つの平面側の一方と層状に接触し、これに対して、第２の接続素子が回路基板の第２の平面側と層状に接触すると好ましい。回路基板、特に接触領域は第１の接続素子と第２の接続素子との間に配設される。これによって、接触領域は、接続素子の両方のための導電性表面を提供するように作られることが好ましい。

代替実施形態では、接触領域と第２の接続素子との間の電気接続は、接触領域と第１の接続素子との間の導電性接続によって、さらに、第１の接続素子の突出素子と第２の接続素子との間の導電性接続によって実現することができる。これによって、接触領域と第２の接続素子との間の専用の導電性接続が不要となる。さらにより好ましい実施形態は接触領域と第２の接続素子との間の導電性接触によって特徴付けられる。そこで、第１の接続素子は、第２の接続素子を回路基板の接触領域に固定するために使用されるのみである。さらに別の実施形態では、両方の接続素子を接触領域に導電接続することができる。

さらに、第１の接続素子および／または第２の接続素子が、接着剤および／またはねじおよび／またはクリップおよび／またはろう付け点によっておよび／またはクリンチによって発熱体に接続されると好ましい。発熱体の特定の実施形態に応じて、第１または第２の接続素子が発熱体に導電接続される。このことは、最新技術においてすべて周知の上述のような種々の接続材料によって実現することができる。第１の接続素子または第２の接続素子を発熱体に接続することによって、導電性接続を達成することができる。したがって、発熱体にわたって分配されるＰＴＣ発熱体を制御ユニットおよび／または電源に接続することができる。発熱体の作動または停止は、電源で切り替えることによって、または電源と発熱体との間の電気回路に配設されることが好ましい制御ユニットによって実現することができる。

他の実施形態では、回路基板および／または第１の接続素子および／または第２の接続素子が防水ハウジングで囲まれると有利である。防水ハウジングは、回路基板、および回路基板と発熱体との間の電気接続を湿気および他の腐食の影響から保護するために好ましい。ハウジングは、好ましくは、発熱体が通過することができる開口部を提供することができる。開口部は、最新技術において周知のシール素子によって容易にシールすることができる。

他の好ましい実施形態では、多数の回路基板を防水ハウジング内に囲むことができる。回路基板と電源および／または制御ユニットとの間の接続もハウジング内に囲むことができる。このことは、電気ヒータの電気接続内の短絡または腐食を防止するのに役立つので特に有益である。素子がハウジングの壁を通過するための通路を作るハウジングの開口部は、最新技術において周知のシール素子によってシールすることができる。

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、本発明について以下に詳細に説明する。

図示していない電源または制御ユニットに電気的に接続される２つの接触領域を有する回路基板の図、さらに、多数の突出素子を有する接続素子によって回路基板に接続することができると共に回路基板に隣接する発熱体の図である。 多数の突出素子を有する第１の接続素子と、多数の貫通孔を有する第２の接続素子とを通して発熱体を回路基板の接触領域に接続することができる代替実施形態の図である。

図１は、電気ヒータ１の分解図を示している。電気ヒータは、多数の放熱フィン８および少なくとも１つのＰＴＣ発熱体（図１に図示せず）を有する第１の発熱体７を備える。電流をＰＴＣ発熱体に印加することにより、ＰＴＣ発熱体を使用して熱を発生することができる。電流は電源（図１に図示せず）から得ることができる。さらに、電気ヒータは制御ユニットと電源への接続とを有する。制御ユニットおよび電源の両方は図１には図示していない。好ましい実施形態では、電気ヒータ１は、回路基板２に接続される多数の発熱体７を有する。

発熱体７はＬ字状の本体９を有する。Ｌ字状の本体９のより長い側面は多数の放熱フィン８と、図１には示していないＰＴＣ発熱体とを有する。放熱フィン８およびＰＴＣ発熱体をＬ字状の本体のより長い側面の片面または両面に分配することができる。

Ｌ字状の本体９のより短い側面は第２のＬ字状の本体１５の部分でもある。第２のＬ字状の本体１５のより長い側面は、接続素子５を取り付けることができる接続領域１０を有する。この接続素子５は発熱体７と回路基板２との間に示されている。発熱体７の作成は典型例である。代替実施形態では、本発明の範囲から逸脱することなく発熱体７を異なるように作ることができる。発熱体が、発熱体の本体または他の導電性手段を通して電流を印加することができる少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有することが重要である。

回路基板２は発熱体７および接続素子５の下方に示されている。回路基板２は、回路基板２の表面のプリント経路によって電源または制御ユニットに接続される２つの接触領域４を有する。発熱体７を接触領域２に接続することによって、電気接続を実現することができる。

接続素子５は、板状の素子の下面に多数の突出素子６を有する板状の平面素子からなる。最新技術において周知の手段、例えば、ねじ、ろう付け継手、接着剤またはクリップによって、板状の素子の上面を発熱体７の接続領域１０に取り付けることができる。

突出素子６は梁状であり、他の可能な形状の中で円形、長円形または多角形の形状を有する断面を有する。突出素子６の断面は突出素子６の垂直延長部に沿って不変であることができるかまたは変化することができる。好ましい実施形態は、突出素子６の自由端から板状の素子に向かってより大きく増大する断面によって特徴付けられる。このことは、突出素子を接触領域３の貫通孔４等の貫通孔に挿入することをより容易にするので有利である。

接触領域３の貫通孔４は回路基板２を通して穿孔される。したがって、突出素子６を貫通孔４に挿入することができる。これによって、突出素子６の断面は、対応する貫通孔４の断面よりも大きい。突出素子６を貫通孔４に圧入することによって、いわゆるプレス嵌めを形成することができる。プレス嵌めは、貫通孔４の断面と比較してより大きい突出素子６の断面によって引き起こされる。

接触領域３は、回路基板２のプリント経路、さもなければ回路基板２の印加経路を介して電源および／または制御ユニットに接続される導電性材料から製造されることが好ましい。

接続素子５も導電性素子から製造されることが好ましい。したがって、電流は接触領域３を通して接続素子５に、最終的には、ＰＴＣ発熱体が電気的に接続される発熱体７に搬送することができる。この構成によって、ＰＴＣ発熱体を電源の少なくとも一方の極に接続することができる。電源の第２の極への接続は、ケーブルまたはブリッジまたは隣接する発熱体等の他の導電性素子を通して形成することができる。回路が、隣接する発熱体の間の接続を通して閉じられる実施形態では、隣接する発熱体が電源の正極または負極に交互に接続されると好ましい。

あらゆる回路基板２は多数の接触領域３を有する。１つの発熱体７は接続素子５によって各接触領域３に接続される。

突出素子６と接触領域３との間のプレス嵌めは、すべての３つの空間方向における発熱体７と回路基板２との間の相対運動を制限する。プレス嵌めを形成するために、突出素子６を貫通孔４に圧入するための組立力が必要となる。

図２は、電気ヒータ１の代替実施形態を示している。発熱体７は、より長い側面およびより短い側面を有するＬ字状の本体９として作られる。既に図１に示したように、Ｌ字状の本体９のより長い側面は放熱フィン８と図示していないＰＴＣ発熱体とを有する。より短い側面は接続領域１４を有する。第２の接続素子１１は、例えば、ねじ、接着剤、ろう付け継手またはクリップ等の最新技術において知られている手段によって接続領域１４に接続することができる。

第２の接続素子１１は、多数の貫通孔１２を有する板状の平面体から製造される。さらに、第２の接続素子１１は、貫通孔１２を有する接続素子１１の平面領域に対して直角な接続領域１３を有する。接続領域１３を接続領域１４に接続することができる。

第２の接続素子１１の貫通孔１２は回路基板２の貫通孔４と同一のパターンで配設される。貫通孔４が貫通孔１２と対応するように、第２の接続素子１１を回路基板の下面に配置することができる。次に、図１の第１の接続素子５と同一の第１の接続素子５を回路基板２の上面に押圧することができる。突出素子６は貫通孔４と１２に挿入され、したがって、第１の接続素子５と回路基板２と第２の接続素子１１との間に堅固な接続を形成する。

代替実施形態では、第２の接続素子１１および第１の接続素子５を回路基板２の同じ側に配置することができる。両方の接続素子５、１１が回路基板の同じ側に配設された場合、第２の接続素子１１の固定を達成するために、第２の接続素子１１が回路基板２と第１の接続素子５との間に配置される必要がある。

接触領域３、第１の接続素子５および第２の接続素子１１を導電性材料から製造することができるかまたはこのような材料で被覆することができる。接続素子５と１１を用いることによって、電源および／または制御ユニットに接続される発熱体７と回路基板２のプリント経路との間の導電性接続を形成できることが重要である。

２つの好ましい実施形態について図１および図２で本発明を説明してきたが、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・・・貫通孔
５・・・第１の接続素子
６・・・突出素子
７・・・発熱体
８・・・放熱フィン
９・・・Ｌ字状の本体
１０・・・接続領域
１１・・・第２の接続素子
１２・・・貫通孔
１３・・・接続領域
１４・・・接続領域
１５・・・Ｌ字状の本体

Claims (10)

1. 少なくとも１つの発熱体（７）と少なくとも１つの回路基板（２）とを備える自動車用の電気ヒータ（１）であって、前記回路基板（２）が制御ユニットにおよび／または電源に接続され、発熱体（７）と制御ユニットおよび／または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１つの接触領域（３）を有し、前記発熱体（７）が少なくとも１つのＰＴＣ発熱体を有し、前記発熱体（７）が少なくとも１つの接続素子（５、１１）によって前記回路基板（２）に接続される電気ヒータ（１）において、前記第１の接続素子（５）が少なくとも１つの突出素子（６）を有し、前記接触領域（３）が少なくとも１つの貫通孔（４）を提供し、前記少なくとも１つの突出素子（６）が前記接触領域（３）の前記少なくとも１つの貫通孔（４）に挿入可能であることを特徴とする電気ヒータ（１）。
2. 前記貫通孔（４）の断面が前記突出素子（６）の断面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. 前記接触領域（３）が、規則的なパターンまたは不規則なパターンで配設される多数の貫通孔（４）を有し、前記第１の接続素子（５）が多数の突出素子（６）を有し、前記突出素子（６）の量が前記貫通孔（４）の量よりも少ないかまたは等しいかまたは多い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. 前記突出素子（６）が梁状の素子を通して形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ヒータ（１）。
5. 前記第１の接続素子（５）が、互いに反対側に配設される２つの層状の表面によって板状にされ、前記突出素子（６）が前記第１の接続素子（５）の前記層状の表面の一方に配設され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. 板状でありかつ多数の貫通孔（１２）を有する第２の接続素子（１１）が設けられ、前記第２の接続素子（１１）の前記貫通孔（１２）が前記接触領域（３）の前記貫通孔（４）と同一のパターンで配設され、前記第２の接続素子（１１）が前記発熱体（７）に接続され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. 前記第１の接続素子（５）の前記突出素子（６）が、前記接触領域（３）の前記貫通孔（４）におよび前記第２の接続素子（１１）の前記貫通孔（１２）に挿入されることを特徴とする請求項６に記載の電気ヒータ（１）。
8. 前記第１の接続素子（５）が前記回路基板（２）の２つの平面側の一方と層状に接触し、これに対して、前記第２の接続素子（１１）が前記回路基板（２）の第２の平面側と層状に接触することを特徴とする請求項７に記載の電気ヒータ（１）。
9. 前記第１の接続素子（５）および／または前記第２の接続素子（１１）が、接着剤および／またはねじおよび／またはクリップおよび／またはろう付け点によってあるいはクリンチによって前記発熱体（７）に接続さ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. 前記回路基板（２）および／または前記第１の接続素子（５）および／または前記第２の接続素子（１１）が防水ハウジングで囲ま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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