JP2020518985A - 特にptc効果を有する、電気加熱装置 - Google Patents

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Abstract

導電材料で作られた第1の電極層と、導電材料で作られた第2の電極層と、PTC効果を有する材料で作られた加熱層とを備える、電気加熱装置であって、第1の電極層と第2の電極層は、第1の電極層及び第2の電極層と接触し、その間に配置された加熱層の少なくとも一部を備えて、お互いに面する電気加熱装置。第1の電極層、第2の電極層、及び加熱層の前記少なくとも一つの中の少なくとも1つの少なくとも1つの領域は、複数の非導電性部位を有し、複数の非導電性部位が、−第1の電極層、第2の電極層、及び加熱層の前記少なくとも一部の中の少なくとも1つの少なくとも1つの他の領域の加熱装置による熱放射とは異なる前記少なくとも1つの領域の加熱装置による熱放射、及び/または、−第2の電極層における加熱装置による熱放射とは異なる第1の電極層における加熱装置による熱放射、を引き起こすために事前に取り決められる。

Description

本発明は、電気加熱装置、特に正の温度係数(PTC)を備える電気抵抗によって特徴付けられる材料、すなわち、PTC効果を有する材料、好ましくは少なくとも1つのポリマを含む材料の使用に基づく装置に関する。
本発明は、例えばタンクのためのヒータ、フィルタのためのヒータ、バッテリまたは蓄電池のためのヒータ、冷凍を受ける物質のためのヒータ、温度が変わるとき性質または特性が変化する装置または物質のためのヒータ、例えば環境の空気またはそのようなヒータの表面に強制循環を受ける空気などの気体流体を加熱するために用いられるヒータなどの、自動車部品と関連し、一体化するように設計された電気加熱装置を特に参照して開発された。
本発明は、水、または液体添加剤、または還元剤、特に内燃機関の動作及び/またはADI(防爆剤注入)システムを含む、内燃機関の排気ガスの処理のためのシステムの動作に必要な液体を含む液体、または燃料、または水と接触し、または含むように設計された部品またはタンクの分野で、好ましい用途を見つける。ともかく、本発明による加熱装置は、また上記で言及された優先的な分野以外の分野に適用されることができる。
背景技術
いくつかのタイプの自動車の排気ガス放出システムは、大気への酸化窒素(NO)の放出を減らす観点で考案されるべきである。特にこの目的で広められるシステムは、SCR(選択的触媒還元)システムとして知られるプロセスに基づき、排気ラインに還元剤を注入することによって、ガスの酸化窒素を減らすことができる。これらの処理システムは、還元剤が酸化窒素(NO)を窒素(N)と水(HO)に変換するために、排気ガス流に、投与され、注入されることを前提とする。この目的のために、自動車は、SCRシステムに還元剤自身の投与注入を実行するための適切な手段と関連する、還元剤を含むタンクが装備される。
還元剤は、典型的に、タンクが低温(示すに−11℃より低い温度)にさらされたとき、凍結する傾向がある、尿素の水溶液によって構成される。この理由のために、タンクは、凍結の場合において、液体剤は、液化され、その後排気ラインに注入されるように、加熱装置が装備されるべきである。加熱装置は、一般に、タンクの内側に取り付けられるか、密閉してタンク自身の開口に取り付けられるタンクの部品と一体化され、または関連される。一般に、加熱装置は、PTC効果を有する材料の使用に基づいてそれ自身動作するタイプのものであり、この材料は、場合によりセラミックベースまたはポリマベース材料である。
一般に、既知の加熱装置は、複数の加熱要素を備え、それぞれの加熱要素は、PTC効果を備える材料の塊、典型的には、小さな円盤状の形状をしたセラミック材料の塊によって形成された電気抵抗を有する。いくつかの解決法において、それぞれの加熱要素は、2つのそれぞれの金属電極の間に配置されたPTC抵抗を備え、様々な加熱要素の電極は、電源供給の目的のために、例えばお互いに並列及び/または直列で、一緒に接続される。他の解決法において、複数のPTC抵抗は、典型的に金属プレートまたは円盤の形態で、共通の2つの電極の間に配置される。このタイプの用途において、一般に加熱装置は、それ自身のケースがなく、それを収納する本体−例えばタンクの部品のまたはタンクに関連する機能モジュールの本体−は、加熱装置の様々な部分のための台座または筐体を画定するための形状にされなければならない(例えば、欧州特許公開公報 2 650 497 A1参照)。
一般にこのタイプの加熱装置は、それらが還元剤の排出または供給のための開口においてまたはその近くにおいて、タンクの底部壁に近接して位置しなければならないので、半径方向に小さい拡張部を有する。この位置決めは、基本的に還元剤の凍結の場合においてさえ、ある量の還元剤を急速に利用可能にする要求によって決定される。実際に、排気ガスの処理のためのシステムの適切な動作は、エンジン点火後、実質的に即座に排気ガスに還元剤の投与と注入を前提とする。
この理由のために、加熱装置によって許容される熱放射は、タンクの内側、タンク自身の排出口から相対的に遠くに配置された、還元剤の凍結した部分の溶融に結果として貢献を減らして、相対的に集中した領域、すなわち、タンクの排出口に近接して起こる。確かに、加熱装置の大きさは、実質的にタンクの全底部壁に対応する領域を加熱するために、半径方向に増加できる。しかしながら、さらなる構造、加熱装置及び装置に取り付けられる部品の取り付けの複雑化に加えて、そのようなアプローチは、消費電力の大幅な増加につながり、そのような増加は、典型的に加熱装置の領域及び/または加熱領域に比例する。同様な問題は、また、他の分野で用いられる加熱装置でも遭遇する。
一般にそれら自身のケースが装備される加熱装置の提供は、加熱及び冷却サイクルによるPTC効果材料及び/または対応する金属電極の変形(例えば、膨張と収縮)にリンクする問題を必然的に伴う。そのような変形は、故障の潜在的なリスクを備えて、ケースの材料、または複数の材料を含む、異なる材料で作られる部分の間の相対的な動作につながる。この問題は、特に実際には全て、PTC効果材料の塊の対向する表面を覆う、薄層状の電極の場合に感じられる。
この理由のために、加熱要素(対応する電極を備えるPTC効果材料)を覆う、ケースを提供することが望ましいが、それは、前述の変形に対抗するために相対動作ができる適切な何もない空間を備える時に、加熱要素と区別でき、無関係である(簡単な方法で、中国実用新案出願202455551U参照)。密閉したケースを備える加熱装置の場合において、しかしながら、これらの何もない空間に空気が存在すると、空気が断熱材として動作すると仮定すると生成された熱の進行を減らし、それ自体温度に依存する体積の変化を受け、これにより装置の動作に例外を引き起こす。
欧州特許公開公報 2 650 497 A1 中国実用新案出願202455551U
本発明の目的は、基本的に上記で言及された1以上の欠点を排除することである。この文脈で、本発明の目的は、生産をするために、全体としてシンプルで、経済的に利点がある及び相対的に広範囲な領域を加熱できつつ、同時に電力消費を制限できる電気加熱装置を提供することである。本発明の予備的な目的は、生産することが単純で、高価でなく及び信頼できる対応するケース本体を有する電気加熱装置を提供することである。
以後、明確に明らかになる1以上の上記目的及び他の目的は、さらに本発明に従って、添付された請求項で特定される特性が存在する電気加熱装置、自動車部品、及び電気加熱装置を得る方法によって、達成される。請求項は、以後本発明に関して提供される技術的教示の不可分の部分を形成する。
本発明の特性、利点及びさらなる目的は、非限定の実施例を手段として純粋に提供される、添付された図面を参照して、後の詳細な記載から明確に明らかになるであろう。
側面図で表される、本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置が装備された、物質の全体的な容器の概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の概略的な図、すなわち側面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の概略的な図、すなわち上面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分分解概略図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分分解概略図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の異なる角度からの概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の異なる角度からの概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置で用いられることができる電気接続要素の概略斜視図である。 図8の電気接続要素が電極に関連されることを備える、本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分概略断面図である。 図11の加熱装置の一部の、電気及び熱放出パスのパターンを表すことを目的とする、部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分概略断面図である。 図13の加熱装置の一部の電気及び熱放出パスのパターンを表すことを目的とする、部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の概略斜視図である。 図21の拡大スケールにおける詳細である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分概略断面図である。 図23の拡大スケールにおける詳細である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の拡大したスケールにおける対応する詳細を備える、部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の拡大したスケールにおける対応する詳細を備える、部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の拡大したスケールにおける対応する詳細を備える、部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の概略上面図である。 取り出されたケースの一部を備える、図30の加熱装置の概略斜視図である。 図31の線XXXIII−XXXIIIによる概略断面図である。 拡大スケールにおいて、図33の詳細XXXIVを描く。 図34の加熱装置の一部の電気及び熱放出パスのパターンを表すことを目的とする部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分概略断面図である。 図31の線XXXVII−XXXVIIによる概略断面図である。 拡大スケールにおいて、図37の詳細XXXVIIIを描く。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の組み立てステップの部分概略断面図である。 図39の組み立てステップに続く加熱装置の部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置のそれぞれの組み立てステップの部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置のそれぞれの組み立てステップの部分概略断面図である。 図42の組み立てステップに続く加熱装置の部分概略断面図である。 電気加熱装置の組み立て及び/または動作の起こるかもしれない問題を強調することを目的とする部分概略図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の組の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の組の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の組の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の組の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による電気加熱装置の電極の組の概略斜視図である。 異なる機能装置と組み合わされた、本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の概略斜視図である。 異なる機能装置と組み合わされた、本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の概略斜視図である。 側面図で表される、図50−51の組み合わされた装置が装備された、物質の全体的な容器の概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、装置の加熱層の概略斜視図である。 図53の加熱層を含む加熱要素の部分概略断面図である。 図53に記載されたタイプの層を用いる、本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の部分分解概略図である。 本発明の可能な実施形態による装置の加熱層の分解概略図である。 図56に記載されたタイプの加熱層を含む加熱要素の部分概略断面図である。 本発明の可能な変形実施形態による、加熱層を含む加熱要素の部分概略断面図である。 本発明の可能な変形実施形態による、加熱層を含む加熱要素の部分概略断面図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の概略斜視図である。 異なる機能装置に組み合わされた図60の加熱装置の概略斜視図である。 異なる機能装置に組み合わされた図60の加熱装置の概略斜視図である。 本発明の可能な実施形態による、電気加熱装置の概略上面図である。 図63の線LXIV−LXIVによる、概略断面図である。 拡大スケールにおける、図63の詳細LXVを描く。 図63の電気加熱装置のケースを成形するために用いられる、装置の概略図である。 図63の電気加熱装置のケースを成形するために用いられる、装置の概略図である。 本発明の可能な変形実施形態による加熱装置の部分概略断面図である。 本発明の可能な変形実施形態による加熱装置の部分概略断面図である。 本発明の可能な変形実施形態による加熱装置の部分概略断面図である。
本明細書の構成で「実施形態」または「1つの実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載される特定の形態、構造、または特性が、少なくとも1つの実施形態で含まれることを示すことを意図する。この理由で、この明細書の様々な点で表される、例えば「実施形態において」または「1つの実施形態において」などのフレーズは、必ずしも1つ及び同じ実施形態に言及しない。さらに、特に本明細書で定義される形態、構造、または特性は、表されるものとも異なる、1以上の実施形態に、任意の適切な方法で組み合わされる。本明細書で提供される符号及び空間参照(例えば、「上の」(upper)、「下の」(lower)、「上部」(top)、「下部」(bottom)、「上へ」(up)、「下へ」(down))は、便宜上でのみ用いられ、この理由で保護の範囲または実施形態の範囲を定義しない。本明細書において及び添付された請求項において、包括的な用語「材料」は、混合物、組成物、または複数の異なる材料の組み合わせ(例えば多層膜)を備えるとして理解されるべきである。
図1を最初に参照しながら、例えば、自動車のタンクなどの、全体的な容器は、1として全体として指定されている。すでに述べられたように、他方で、部品1は、例えば、フィルタの容器または蓄電池のケースなど、いくつか他のタイプのダクトまたは容器であってもよい。
以下では、上記容器は、例えば添加剤または還元剤などの液体を含むように設計され、例えば、ブロック2として全体として表される、内燃機関の放出を減らすまたは内燃機関の排気ガスの処理のためのシステムなど、自動車に搭載されたシステムの一部を形成するタンクである。様々な実施形態において、システム2は、本明細書の導入部で説明されたように、排気ガスラインへの還元剤の注入を備える、SCR型の処理システムであり、特にディーゼルエンジンを備える自動車の、酸化窒素及び粒状物質の放出を軽減するために用いられる。この理由で、前記還元剤は、例えば名前Adblue(登録商標)として市場で知られている、尿素の蒸留水溶液である。他の実施形態において、処理システム2は、放出を減らすための及び/または例えばADIシステムなどの自然発生する異常燃焼の現象を防ぐために、内燃機関への直接水の注入と見なされるタイプのものである。容器1(以後、単に「タンク」としてのみ言及される)は、とにかく他の目的及び/または自動車のもの以外の分野で用いることができ、例えば、燃料または洗剤、またはいくつか他の液体または物質など、加熱を必要とする異なる液体を含むために設計されることができる。
タンク1の本体は、液体のための排出口または開口1bが画定される、底部壁1aを有する。様々な実施形態において、開口1aは、例えばUDM(尿素供給モジュール)として知られるタイプのモジュールなどのセンサ手段を備える装置である、少なくとも1つのさらなる機能装置の挿入及び/または取り付けのための大きさであることができる。
様々な実施形態において、10として全体として指定される、本発明による電気加熱装置は、タンク1の底部壁1aに配置される。実施例において、加熱装置は、システム2によって、制御され、すなわち、電気的に供給される。
例えば、図1を参照しながら記載される使用に適切な本発明の可能な実施形態による電気加熱装置10は、図2−3の異なる図で、及び図4の分解図で概略的に表される。
例えば図4で理解されるように、好ましい実施形態において、加熱装置10は、相対的に薄く、図2から明確に明らかになるように、実質的に平面的なまたは薄膜構造を形成するように、それぞれの主要面においてお互いの上部に配置される複数の機能的な異なる層を備える。様々な実施形態において、装置10の周縁プロファイルは、タンクのプロファイルの少なくとも一部をたどるたような形状である。優先的に、前記平面的な構造は、厚さが薄いことによって、少なくとも一部柔軟で、それを作り上げる層の最小の弾力性または内在する適合性(柔軟性)にも関わらず、後に明らかになるように、同時に装置10をそこに割り当てられた形状で維持することができる構造硬さが存在する。
層構造のこのタイプは、単純な方法で、相対的に広範囲の表面を有し、同時に全体として非常に高さの負担を減らす、装置10を提供することができる。この方法において、装置10は、容易に例えば図1のタンク1の底部壁1aなど、支持表面に対して設けられることができる。図1の場合において、装置10は、実質的にタンク1の全底部壁1a、またはその広く行き渡った部分を覆うような、全体の周縁の大きさ及び拡張部を有する。この目的のために、例えば、可能な実施形態において、加熱装置は、形態が完成またはタンクが閉じる前に(例えばタンクの2つの部分の溶接によって)、前もってタンク1の部分内に固定される。
本明細書で及び添付された請求項で、その好ましい実施形態によって加熱装置10のある部品を識別するために用いられる用語「層」は、限定した意味で理解されないことに留意すべきである。この斜視図において、様々な実施形態において、「層」として以後記載され、識別される部品11−15は、本発明によって予測される機能に違反しないが、例示されているもの以外の構造及び/または形状及び/または厚さを有することができる(例えば部品11及び12は、硬いまたはオーバモールドされた壁によって、または絶縁材料または高抵抗値を有する材料の堆積層によって置き換えられる。部品13及び14は、導電材料の厚いプレートによって置き換えられる。部品15は、少なくとも一部抵抗または半導体またはPTC効果タイプを有する、またはとにかく例えばサーミスタを提供するなど、材料の任意の形状の固体の塊によって置き換えられる。)。
様々な実施形態において、装置10は、絶縁材料で作られた被膜またはケース10aを備える。図4をまた参照しながら、そのようなケースは、2つの対向する壁11及び12を備え、第1の電極層13は、導電材料で作られ、第2の電極層14は、導電材料で作られ、加熱層15は、ポリマ材料、好ましくはPTC効果を有する材料で作られる。ケース10aは、例えば、本発明による装置が、加熱される媒体に関して特定の保護を必要としないとき(例えば、装置が化学的観点から攻撃的でない空気または他の流体を加熱するために用いられるとき)、除外されることができる。
2つの電極層13及び14は、それぞれ対向する主要面において、2つの電極層13、14と接触し、これらの間に配置される加熱層15の少なくとも一部を備えて、面して、好ましくは、実質的にお互いに及び加熱層15に対して平行に配置される。この層状構造は、図5の20として全体として指定される、加熱要素を提供し、様々な実施形態において、図2−3のケース10aに密閉して包含され、その対向する壁は、ここで2つのケース層11及び12によって構成される。
様々な実施形態において、ケース層11及び12、すなわちケース10aの2つの対向する壁は、それぞれ2つの電極層13及び14の上部に配置される。ケース層11及び12は、ケース層11及び12のそれぞれ接触及び/または重ね合わせの周辺領域を提供するために、電極層13及び14より大きい幅を有する。様々な実施形態において、ケース層11及び12は、例えば熱溶接またはレーザ溶接など、接着または溶接によって、11b及び12bによって指定された、それぞれの周辺重ね合わせ領域で密閉して接合される。
様々な実施形態において、層11、12、13、14、及び15は、それぞれスルー開口を有し、開口は、それぞれ図4の11a、12a、13a、14a、及び15aによって指定され、好ましくは、実質的に同じ直径を有し、層11−15は、スルー開口11a−15aが実質的にお互いに同軸で、または少なくとも一部がお互いに面するような方法で、お互いの上部に配置される。
様々な実施形態において、開口11a−13aにおいて、16として全体として指定される流体圧迫または密閉を提供するための本体は、好ましくは、オーバモールドによって(または場合によっては、弾性取り付けによって)与えられ、本体16は、開口11a−13aにおいても外側に対して装置10を絶縁するように構成される。以下から明らかになるように、本体16は、また装置10のいくつかの電気接続要素の保護の機能を実行し、この理由のために、本体16は、優先的に絶縁材料で作られる。
様々な実施形態において、本体16は、また16aによって指定されるスルー開口を画定する。本体16の開口16a及び層11−15の開口11a−15aが存在すると、特に例えば装置10が、ここでタンク1の排出口1bによって表される、流体のための通路が提供される壁1aに対して設けられる、図1で表されるタイプの用途で有利である。装置10は、また図1の壁1aの外側に関連するまたは必ずしも、開口が設けられるわけではない、底部の壁以外の壁に関連する。見られるように、可能な実施形態によると、本体16のスルー開口16a、または前記本体によって画定される台座は、また例えばUDM装置(典型的に、液体のためのダクト、及び/またはポンプ、及び/またはセンサ、及び/またはさらなる加熱装置を画定する)、または燃料タンクのための別の同様な装置など、別の機能装置に加熱装置10を連結するために用いることができる。
その厚さの方向に装置10を横切る軸開口の通路の存在は、(すなわち、描かれる実施例を参照しながら、スルー開口11a−16aの集合体)、本発明の本質的な特性を構成しない。同じ方法において、また本体16の存在は、選択的であるとして理解されるべきである。密閉体、及び/またはケース10aで塗布されるまたはオーバモールドされる絶縁体は、とにかく装置10の電気接続端子が、本明細書に実例を示される実施形態と異なる方法に配置される、実施形態に提供されることができる。
様々な実施形態において、ケース10aの少なくとも一部、好ましくは、全ケース10aは、層13、14、及び15のポリマの成形またはオーバモールドによって、設けられる。そのようなケースは、例えば次の少なくとも1つ、電気コネクタの本体、タンク1へ装置10を固定する要素、流体のための通路、タンク1の排出口の少なくとも一部、いくつか他の装置(例えばUDM)を連結する台座など、有利に1以上のさらなる要素を提供するような形状であることができる。
見られるように、本明細書で提供される限定しない実施例において、装置10の電気接続端子13d、14dは、実質的に軸方向(または図で示されるように垂直方向)に突き出るが、様々な可能な実施形態において、−例えば、装置が前記軸通路のないもの−接続端子が、例えば外側プロファイルまたは周辺領域11b及び12bの近くのいくつか他の位置に設置される、または好ましくは、密閉体及び/または絶縁体、すなわち電気コネクタの本体によって、少なくとも一部が被覆された、実質的に半径方向(または図で示されるように半径方向)にケース10aから突き出ることができる。
ケース層11及び12または、さらに一般に、ケース10aは、装置10が設置される環境または例えば図1のタンク1に含まれる還元剤など、加熱される媒体に、化学的に抵抗がある材料で作られることが好ましい。問題になっている材料、好ましくは、ポリマ材料は、さらにおおよそ−40から90℃からなる、加熱装置10の動作温度に耐えることができるタイプのものである。同様の考えは、好ましくは熱可塑性材料である、場合によっては存在する本体16で用いられる材料にあてはまる。
優先的な実施形態において、述べられたように、ケース10aは、2つの層11及び12によって形成され、お互いの上部に配置され、図5に実例を挙げて示されるように、間に設置された加熱要素20を備えて、それぞれの周縁領域11b及び12bに少なくとも密閉して接合される。層11及び12は、場合によっては、また中間領域または開口で密閉して接合される。
様々な実施形態において、ケース層11及び12は、ポリマ材料のそれぞれの膜によって構成される。好ましい材料は、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、エチレンビニルアルコール(EVOH)、ポリオキシメチレン(POM)、及び熱可塑性エラストマ(TPE)である。
可能な実施形態によると、層11及び12は、多層構造を有する。すなわち、それらはそれら自身、場合によって異なる技術特性(例えば、熱伝導性、絶縁性、外部環境に関するバリア特性、柔軟性など)を有する異なる材料の複数の層によって構成される。例えば層11及び/または12は、それぞれが、好ましくは、上記で言及されたもの(PP、PE、HDPE、TPU、EVOH、POM、TPE)から選択された1つ及び同じ材料で作られる2以上の層を備える、または好ましくは、上記で言及されたもの(PP、PE、HDPE、TPU、EVOH、POM、TPE)から選択された、異なる材料の2以上の層の組み合わせを備える。多層構造の場合において、層11及び/または12は、また液体、及び/または蒸気、及び/またはガスの貫通に対するバリアを提供する少なくとも1つの金属層を含む。
一般に、層11及び12は、特にそれらが膜の形態であるとき、それぞれ0.1mmから2mmの厚さを有する。
可能な変形の実施形態において、ポリマ材料の膜11、12を用いて得られる代わりに、ケース10aは、電極層13、14及び/または加熱層15の少なくとも一部において堆積されるまたはオーバモールドされる、樹脂、被膜、または他の物質からなる保護層を用いて得られる。これらの場合において、層11、12の(またはそれらの機能を実行する壁の)厚さは、例えば3または4mmまでである。
様々な優先的な実施形態において、ケース10aは、ケース層11及び12が、例えば、興味のある材料のウェブまたは膜から始まり、ブランクまたはディンクの単純な動作によって得られる限りにおいて、生産することが非常に単純で、高価でないことが理解されるであろう。その結果得られる層11、12は、例えば積層によってなど、加熱要素20の2つの対向する主要面に横たわる。言及されたように、必要な場合、層11及び12は、例えば溶接または接着によって(それらは、しかしながらまた単一の部品であるか、成形によって接合されるかもしれない)、それらの周辺重ね合わせ領域11b及び12bに沿って密閉して接合されることができる。本体16は、場合によっては、その結果得られる準完成生産物にオーバモールドされることができる。
様々な実施形態において、層11及び12は、電極層13、14の一部及び電極層から突き出る加熱層の端部または部分において、または見られるように電極層13−14が層15自身の材料で貪食されるとき、または加熱層15の対向する主要面において直接、加熱層15の一部に接着するように、配置される。したがって、様々な実施形態において、装置10のケース10aのポリマ材料は、加熱層自身がポリマ材料、好ましくはお互いに適合するまたは例えばポリマ鎖の間の化学的及び/または構造的結合などお互いに結合を形成するなどケース10aのポリマ及び加熱層15のポリマなどを備えるとき、加熱層15の材料の少なくとも一部に直接接触する。この特性によって、電極層及び加熱層を含む、加熱要素のケースの接着または固定は、改善される。
電極層13及び14は、優先的に、必須ではないが、例えば(例えばステンレスチール、真ちゅう、ブロンズ、アルミニウム、またはそれらの合金の中から選択される)金属材料または導電性ポリマ材料など、1つ及び同じ導電材料で作られる。様々な実施形態において、電極層13及び14の少なくとも1つは、シートまたは薄層形態の材料、またはメッシュ材料、または繊維材料(導電性不織布繊維を含む)によって形成される。電極層13及び14の1つまたは両方は、場合によっては、また例えばシルクスクリーン技術またはオーバモールドまたは共成形技術を用いて、それぞれの面に、加熱層15またはケース層11及び12に直接導電材料を堆積することによって得られる。もちろん、異なる電極の材料及びタイプ(例えば、1つの電極層が金属積層から始めて得られるが、他の電極は、導電性繊維から始めて得られる)を用いてまたは組み合わせることもできる。また、電極層13及び14は、場合によっては多層構造を有する。
一般に、電極層13及び14は、それぞれ数ミクロン(例えば堆積プロセスの場合)から3mm(例えばブランクまたはフォトエッチングプロセスの場合)までの厚さを有する。それらの好ましい小さな厚さの利点によって、電極層13、14は、また比較的柔軟で、変形可能であることが理解されるであろう。また、電極層13、14は、例えば、興味のある材料のシート、またはウェブ、または薄層、または膜、またはかけらから始まる、単純なブランクまたはディンク操作によって、または言及されたように、既知の堆積技術を用いて、得られる。
好ましい実施形態において、加熱層15は、PTC効果を有する材料で作られる。様々な実施形態において、層15を構成する材料は、例えば、ポリマによってまたは多数のポリマの混合物によって及び例えば導電性フィラ及び/または熱導電性フィラなど、対応するフィラによって形成されたマトリクスを有する複合材料などの、ポリマベース材料(すなわち、少なくとも1つのポリマを備える)である。
様々な実施形態において、層15の材料は、マトリクスに少なくとも2つの混ざらないポリマ及び少なくとも1つの導電性フィラを備えるマトリクスを有する、PTC効果を備える、共連続高分子複合材である。このタイプの好ましい実施形態において、少なくとも1つの混ざらないポリマは、高密度ポリエチレン(HDPE)及び少なくとも別の1つの混ざらないポリマは、ポリオキシメチレン(POM)である。導電性フィラは、優先的に、マイクロメータまたはナノメータの大きさ、好ましくは、10nmから20μm、非常に好ましくは、50nmから200nm有する、場合によっては、1μmから20μmからなる大きさの枝のある集合体または鎖を形成するように集められた粒子によって構成される。導電性フィラのための優先的な材料は、例えばカーボンブラック、またはグラフェン、またはカーボンナノチューブ、またはそれらの混合物など、炭素材料である。
HDPE及びPOMは、優先的にそれらの重量の合計の45%から55%の相対割合である。優先的に、導電性フィラは、HDPEと導電性フィラの重量の合計を100としたとき、10重量%から45重量%、好ましくは16重量%から30重量%の重量割合で、HDPEで制限され、またはほとんど制限される。この目的のために、HDPE及び導電性フィラは、この場合において、優先的に押し出し成形によって得られるPOMと混合する前に、特に押し出し成形によって混合されることができる。
POMが高融点であることで、複合材の押し出し成形の間、2つのHDPE−POM相は、分離をより維持でき、POMへの炭素フィラの移動の可能性を減らす(フィラが優先的にまさにHDPEと前に混合される事実は、この効果に貢献する)。同様に、他の既知のポリマと比較してPOMが高融点であることで、さらなる最終安定構造が得られる。複合材料のPTC効果は、約120℃の最大温度に、自己加熱を制限する。POMは、さらにおおよそ70%から80%からなる高結晶化度を有する。これは、提案された優先的な共連続複合材において、HDPEからPOMへのフィラの全ての移動は、さらに起こりにくく、それにより例えば加熱及び電流の通過による、PTC効果材料の性能の損失を防ぐことを意味する。POMの高結晶化度は、複合材に化学的見地から特に抵抗を持たせ、複合材に高安定性を与える。他方では、HDPEの結晶化度は、典型的に60%から90%からなる。この方法において、高濃度の導電性フィラは、高導電性に対応して、アモルファス領域で得られる。
様々な優先的な実施形態において、加熱層15を形成する複合材は、熱伝導性フィラを含み、好ましくは、25℃で200W/(m・K)よりも高い熱伝導性度を有する材料を備える。この意味において、好ましい材料は、例えば窒化ホウ素(NB)である。優先的に、前に言及されたHDPE+POMの実施例を参照しながら、熱伝導性フィラは、POMと熱伝導性フィラの重量の合計を100と取ると、5重量%から70重量%、好ましくは、15重量%から30重量%からなる重量割合のPOMで制限されまたはほとんど制限される。この目的のために、POM及び熱伝導性フィラは、場合によっては、対応する導電性フィラとあらかじめ混合された、HDPEと混合される前に、特に押し出し成形によって、混合されることができる。
加熱層15を提供する、すなわち、HDPE及びPOMを備えるマトリクスを有するために、示される好ましいポリマ共複合材に関するさらなる詳細のために、読み手に、その教示が本明細書に援用される伊国特許出願第102017000038877号を言及する。
一般に、加熱層15は、0.5mmから5mmの厚さを有することができる。また、この場合において、その小さな膜厚とその基本的なポリマ特質を考慮すると、加熱層15は、必要ならば、ある曲げ容量が存在する。
また、加熱層15は、場合によっては、開始PTC効果ポリマのシートまたはウェブから始まって、ブランクまたはディンクの単純な操作によって得られる。しかしながら、すでに述べられたように、本発明の可能な変形した実施形態によって、層15は、層13−15にオーバモールドされるまたは層13−15と共成形されることができる。
様々な実施形態において、ポリマベースの材料(すなわち、少なくとも1つのポリマを備える材料)による加熱層15の提供は、ケース10aが存在するとき、層15を一体化する加熱要素20及び対応するケース10aの間の接着または固定を改善するために有利である。この観点で、様々な実施形態において、層15の材料及びケースの材料は、相互に適合する、または例えば、化学的または構造的または機械的結合などの結合を形成する、または共通の1以上の材料または部品を備えるなどである。例えば、HDPE及び/またはPOMを含む加熱層15の材料を参照しながら、ケース10a、すなわちケース層11及び/または層12の材料は、それ自身PEまたはHDPE及び/またはPOMを備える。この方法において、加熱層の上部に設置されるケースの部分において、よい接着または結合は、例えば共通であるポリマの鎖の間の、対応する材料の間で得られるであろう。さらに一般に、層11及び/または12の材料及び層15の材料は、例えばホットラミネーションまたはオーバモールドの過程で少なくとも一部が溶融し、お互いに結合するように設計され、及び/または例えば化学的及び/または機械的にお互いに結合するように設計される(PEまたはHDPE及び/またはPOMを含む層11、12及び15の前に実例で示される場合においてのように)。
優先的な実施形態において、電極層13及び14は、実質的に相似な全体の周縁の大きさを有し、すなわち、電極層13の形状及び周縁の大きさは、実質的に電極層14の形状及び周縁の大きさと相似である。さらに一般に、優先的に、電極層13及び14は、実質的に相似であるそれぞれ重ね合わせ領域を画定し、それにより間に設置される加熱層の少なくとも一部を備える2つの電極層の面する領域は、実質的に相似であることを意味する。この目的において、用語「重ね合わせ領域」(superposition areas)または、「面する領域」(facing areas)は、「理論」領域を指定することを意味し、すなわち、以後記載される非導電性(実質的に絶縁)部位を考慮しないことに留意すべきである。
加熱層15の少なくとも一部、好ましくは、実質的に均一な厚さを有する一部は、2つの電極層13及び14の間で設置される。優先的に、また層15は、実質的に電極層13及び14の全体の周縁の大きさと同様な大きさを有するが、層13、14の端部を超えて突き出るまたは前記端部まで届かない層15の一部の場合は、排除されない。さらに、見られるように、可能な実施形態において、電極層13、14は、少なくとも一部において加熱層15に埋め込まれない、または加熱層は、前述の層13、14を収納する凹部を画定するような形状である。この理由で、これらの実施形態において、層15の一部のみが層13及び14の間に効果的に設置される。これらの場合において、好ましくは、ケース10aの材料の一部は、加熱層15の材料の一部と直接接触する。
ケース層11及び12は、それらを予測する実施形態において、優先的に層13−15の周辺プロファイルと相似なプロファイル(または少なくとも層13−15の中からの最も大きな大きさを有するもののプロファイル)を有するが、ケース10aの周辺密閉のための対応する重ね合わせ領域11b及び12bの定義をできるためのより大きな大きさのものである。
図6及び7において、加熱要素20は、層13−15にそれぞれスルー開口(13a−15a、図4)が設けられる実施形態において、2つの対向する側面から見られ、孤立して表される。このタイプの実施形態において、装置10の電気接続端子は、対応するスルー開口の近くに配置され、及び/または軸方向に伸びることを予測できる利点を証明する。この目的のために、様々な実施形態において、対応する電極の一部の形状を整え、または加熱層15に対向する対応する電極層の面に導電性接着剤によって溶接されまたは接着されることによって得られる、導電材料で作られた対応する接続要素13c及び14cが、それぞれの電極層13及び14に関連される。
接続要素13c及び14cは、例えば、その一部がスルー開口13a及び14aの半径方向の拡張部によって構成される通路など、スルー開口13a及び14aの近くの対応する通路において突き出るような方法で、配置される。これらの通路または開口13a及び14aの半径方向の拡張部は、図4において13a及び14aによって指定される。同様な通路または拡張部12a及び15aは、また層12及び15の開口12a及び15aのプロファイルの周りでも画定される。半径方向の拡張部または通路12a−15aは、対応する層12−15に適合する位置にあり、すなわち、それらは重ね合わさるようである。様々な実施形態において、これらの通路または拡張部12a、14a及び15aは、例えば密閉体16によって密閉される。
接続要素13c及び14cは、厚さが小さいことが好ましく、例えば対応する電極層13及び14のスルー開口13a及び14aの直径と実質的に対応するまたは近い内部直径を備える、開口リングのような例えば形状をした、形作られた金属薄層の形態である。様々な実施形態において、要素13c及び14cは、実質的に繊維またはメッシュワークで作られる電極層と接続する場合において、特に役立つ電気分配要素を提供するように設計される。様々な実施形態において、接続要素13c及び14cは、好ましくは、形作られた金属薄層の形態で、例えば電極層が相互の電気接続と機械的固定を保証するような方法で、ワイヤメッシュの形態であるとき、それぞれの電極層13及び14に溶接される。
言及されるように、特に図6−7において、要素13c及び14cの一部は、それぞれの拡張部13a及び14aに対応する領域で突き出ており、この部分において、要素13c及び14cは、直接または間に配置されたそれぞれの電極層の一部を備えて軸方向に延在するそれぞれの端子13d及び14dに電気的に接続される。
図8の実施例において、端子13dは、例えばリベット13eなどの方法によって、対応する接続要素13cの前記突き出る部分に固定される基礎部を画定するように、直角曲げを表す。前記配置は、要素14c及び対応する端子14dについても同様であるが、ここで端子13dの長さよりもわずかに短い長さを有する(長さの差は、実質的に層13−15及び要素14cの厚さに等しい)。図6−7で理解されるように、2つの端子13d及び14dは、層13−15の半径方向の拡張部を横切る端子13dを備えて、お互いに接触することなく、実質的にお互いに平行して延在し、好ましくは、電気コネクタ、特に雄コネクタ、または電気ワイヤのための接続端子を形成するように、取り付けられる。
その結果得られる加熱要素20は、その後ケースの存在が必要であるかまたは好ましくは加熱装置が設計される用途の観点で、ケース10aが装備される(例えば、装置を化学的に攻撃的な液体または製剤から保護するのに有用である一方、装置が、空気またはいくつかのタイプの燃料の強制流を加熱するために用いられる場合、ケースは除外される)。この理由で、今までのところ描かれた実施例を参照しながら、ケース層11及び12は、層12の開口12aの半径方向の拡張部12aも通る端子13d及び14dを備えて、例えば積層によって、加熱要素20の2つの対向する主要面の上部に設置される。層11及び12は、その後それぞれの周辺重ね合わせ領域11b及び12cに(これが装置10の用途の観点から必要があるならば、密閉して、)接合される。次に、本体16は、特にオーバモールド及び/または樹脂接合によって、準最終生産物に適用される。すでに上記のように、スルー開口11a−15aにおいて積層された構造を密閉することに加えて、本体16は、優先的にまた部分的に包含し、電気的に端子13d及び14dをお互いから絶縁する部分16b(図2及び5)を画定するための形状にされる。これらの端子は、例えば図1のシステム2に属する、対応するワイヤまたは供給及び制御回路へのそれらの接続のために、前記部分16bから軸方向に突き出る。
本発明による加熱装置は、多様化した熱放射を備える領域が存在するように構成される。一般に、「熱放射」(emission of heat)の定義は、ここで、単位表面またはあらかじめ定義された領域の表面に言及される熱放射、または電力または熱密度または例えばW/cmまたはW/dmまたは本目的のために適切な他の測定ユニットで表現される、放射力として理解される。この観点で、「多様化した熱放射を備える領域」は、単位表面またはあらかじめ決められた表面に言及される、熱放射の異なる分配または強度、または異なる電力または熱密度、または異なる放射力を受ける領域を参照するように理解される。熱放射は、電極層が、特に、とにかく熱伝導性である金属電極または電極の場合において、加熱層によって放射される熱の散逸物として振る舞うことができるとすれば、電極層13、14及び/または加熱層15のそれぞれを考慮する。
多様化した熱放射の領域を提供する方法は、様々な用途において、例えば加熱される少なくとも1つの第1の領域における高い、またはさらに集中度の高い熱放射と同時に加熱される少なくとも1つのさらなる領域においても低い、または集中度の低い熱放射などの、熱放射の異なる分配が得られる、加熱装置を提供することが便利であることを証明するという考慮に基づく。
そのような用途の実施例は、図1を参照しながら前に言及されたような優先的なものであり、すなわち、例えばタンク自身の排出口1bの近くの領域などある領域を素早く加熱することを保証し、同時にまた例えば排出口1bに対する周辺の領域など、少なくとも1つの他の領域である程度加熱を確実にする必要があるタンク1である。この方法において、例えば凍結した液体を含むタンク1の場合において、排出口1bの近くで実行される加熱は、この領域で急速に液体が溶融することと、この理由で例えば処理システム2などの自動車に搭載された対応するシステムへの素早くよりよい供給を確実にする。他方で、とにかく排出口1bからさらに遠いタンク1の底部1aの領域の穏やかな加熱により、全体として、タンク1の内容物を素早く溶融できる。
もちろん、既知の加熱装置は、タンク1の全底部1aの領域に実質的に対応する領域を均一に加熱する大きさにすることができるが、これは、装置の構造の複雑さに加えて、実際の要求に比例した電力の過度の使用を示唆するであろう。タンク1からの排出口における還元剤または他の液体の流量が制限されることを考慮すると、実際に排出口1bの近くの領域の液体をまさに急速に加熱し、溶融することは十分であり、タンクの他の領域の液体をさらにゆっくり加熱し、溶融することができる。
異なるアプローチによると、タンク1は、多数の加熱装置を装備でき、その第1の加熱装置は、排出口1bの近くの第1の領域で高い熱放射を備え、少なくとも1つの第2の加熱装置は、第1の領域に対する周辺の第2の領域にあり、第2の加熱装置は、低い熱放射、及びその後の低消費電力によって区別される。この場合において、しかしながら、加熱システムの構成は、その制御も同様なように全体として複雑で、コストが高い。
この理由で、本発明にしたがって、装置10による差別化された熱放射が、電極層13、電極層14及び加熱層15の中の少なくとも1つの特定の構造によって得られる。
第1の態様によって、第1及び第2の電極層13及び14の少なくとも1つは、加熱層15の対応する領域と接触する少なくとも1つの領域を有し、層13及び/または層14及び/または層15の領域は、複数の非導電性部位が設けられる。非導電性部位は、第1の電極層13及び/または第2の電極層14及び/または加熱層15の少なくとも別の領域の加熱装置10による熱放射と異なり、第1及び第2の電極層13及び14の他の1つにおいて加熱装置10による熱放射と異なる、前記領域の加熱装置10による熱放射を起こすために事前に取り決められる。
この方法において、それぞれ電極層13及び14及び加熱層15内に、相同領域は、異なる熱放射によって区別されて提供される、または1つの電極層における熱放射は、他の電極層の熱放射と異なる。
例えば、言及された第1の場合において、好ましくは実質的に平行で積み重ねられた層13−15の配置を備え、電極層13及び14のそれぞれにおいて、複数の領域は、2つの電極層の相同位置において、加熱層と接触して識別され、多様化した熱放射のために事前に取り決められたこれらの領域を備える。例えば、図6−7または図10を参照しながら、電極層13のための2つのそのような領域は、それぞれ21及び22として指定される、少なくとも1つの第1の領域及び1つの第2の領域を備える。電極層13の少なくとも第1の領域21は、第1の領域21自身の全領域よりも小さい、加熱層15を備えるその接触の全領域を電極層13の前記第1の領域21に画定するために事前に取り決められた、複数の第1の非導電性部位を有する。他方で、描かれた限定のない実施例において、電極層13の第2の領域22は、実質的に完全に導電性であり(すなわち、前記非導電性部位がない)、第2の領域22自身の全領域と実質的に同じまたは近い加熱層15との全接触領域を有するように事前に取り決められる。「全体の領域」は、「理論的な」領域を意味し、すなわち、前記非導電性部位を考慮することがない一方で、「全接触領域」によって、加熱層と効果的に接触する電極層の領域を意味する(すなわち、基本的に前記理論領域と個々の非導電性部位の領域の合計との差)ことに留意すべきである。図6−7、または図10の限定のない実施例において、前記非導電性部位は、電極層13のスルーホールまたはキャビティによって構成され、30a、30b及び30cによって指定される。
この方法において、以後さらに明確に明らかになるように、第1の領域21の加熱装置10による熱放射(またはW/cmまたはW/dmで測定される加熱力密度または放射力)は、第2の領域22の熱放射より低い。さらに、電極層13の第1の領域21及び第2の電極層14の対応する第1の領域21の熱放射は、電極層13自身の第2の領域22及び電極層14の対応する第2の領域22の熱放射より低い。
以後記載される他の実施形態において、電極層及び非導電性部位は、1つの電極層による熱放射が、他の電極層による熱放射と異なるような方法で、事前に取り決められる。
図10(または図6−7)の場合を参照しながら、領域21は、複数の非導電性部位30a、30b、及び30c、すなわち層13の開口またはスルーホールの存在によってどのように区別されるかが理解され、一方で、領域22は、実質的に非導電性部位がなく、すなわち、層13の開口またはスルーホールがない(明らかに熱放射のバリエーションの目的において定義されない、開口13a及び14aを考慮しない)。以下では、簡潔にするために及び特に指定されていない場合、非導電性部位は、また「穴」として定義される。
基本的に、その後、例えば図1の排出口1bの近くの領域のように、より大きな加熱(すなわち高電力密度)を得ることが望まれる領域に、穴がないまたは数が少ないように少なくとも1つの電極層に配置されまたは分配され、例えば図1の底部1aの周辺領域のように、少ない加熱(すなわち低電力密度)を得ることが望まれる領域または複数の領域において、穴は、多くあるまたは大きな大きさを有する。以後説明されるように、同様の振る舞いは、これは穴がないときでさえ、他の電極層で起こる。
図10は、それ自身、またここで領域21として表される、低い熱放射のために全体として構成される1つ及び同じ領域は、21a、21b及び21cとして指定される、複数のサブ領域に分けられる。別の観点から、この理由で、図10の電極13において、高い熱放射を備える領域22と低い熱放射を備える3つの領域21a、21b、21cが識別され、熱放射は、領域21a、21b及び21cで差別化される。
実施例において、サブ領域21aは、最も低い熱放射によって区別されるものであり、最大断面を備える穴30aが設けられる一方で、サブ領域21b及び21cは、それぞれ熱放射を増加することによって区別される。これは、サブ領域21cの場合、サブ領域21aより少し多い数の穴30cにより得られるが、穴30aより明らかに小さい断面を有する。代わりに、サブ領域21bは、穴30a及び30cと比較して中間の断面を有する穴30bを有するが、明らかに数が多い。
より一般的な用語で、電極層の与えられる領域の穴の総面積(すなわち個々の穴の領域の合計)と同じ領域の全体または「全部の」領域(すなわち、穴のないその理論領域)の間の比が大きいと、この領域の熱放射は小さくなる。
上記概念は、断面において、加熱装置10の一部を概略的に描く、図11及び12を参照して明確になる。図11の場合において、図10の電極層13の一部は、その領域21(またはサブ領域21a)の穴30aに対応して、見ることができる。電極層14は、穴がなく、とはいえそれ自身電極層13の穴に対して相同位置において領域21(またはサブ領域21a)を識別する。実施例において、ケース層11は、接触するような形状であり、好ましくは例えば局所的に穴30aにおいて層15に接着されるなど、30aで指定された穴に対応する領域の加熱層15に固定される。
図12は、図11の形態の場合において、電流の分配を、結果としての層15によって発生される熱のその結果の分配及び強度とともに概略的に示す。電流の全体的なパス(電極層13から電極層14まで)は、概略的に−破線矢印によって−層15内に表される。高い電気抵抗は、より長い電気パスに対応し、この理由で低電流強度になり、結果として加熱力が低くなる。熱放射(すなわち、加熱力の異なる分配)は、概略的に外側に存在する波線によって表される。言及されるように、お互いに平行で、層15と接触する2つの電極層13及び14の全領域において、熱放射は最大である一方、電極層13の穴30aの周縁領域で低く、実質的に穴30a自身でない。他方で、熱放射は、穴30aによって定義される電極層14の領域の中心へ近づくにつれて減る。
図13及び14は、同様な方法において、電極層13及び14の両方に穴が設けられる少なくとも1つの領域21(またはサブ領域21a)が存在する加熱装置10の場合を描く。例えば、それらは、両方図10の電極層13と同様である。この場合において、ケース層11及び12の両方は、加熱層15と接触するような形状であり、好ましくは、それぞれの穴30aの領域において局所的に加熱層に固定される。図14は、概略的に図11−12に関連して上記にすでに記載されたように、図13の形態の場合において、電流の分配を概略的に表す。この場合において、2つの電極層13及び14において実質的に同様の熱放射が注目される。お互いに平行で、層15に接触する2つの電極層13及び14の全領域において、熱放射は最大である。それぞれの電極層13及び14の穴30aの周縁領域で低く、実質的に2つの電極層13及び14のための穴30aそれ自身のまわりでない。様々な実施形態において、2つの電極層13及び14は、設けられるそれぞれの穴または非導電性部位の形態に関して、お互いに同じであることが理解されるであろう。
もちろん、様々な領域21及び22に提供される穴は、例えば、層14の領域21に、層14の対応する領域21に提供される穴の形状、及び/または大きさ、及び/または密度と異なる、それらを有する穴を、予測することによって、電極層13及び電極層14において異なることもできる。
例えば、図6−7を参照しながら、実質的に図10として構成される電極層13と穴のない他の電極層を含む、装置10において、熱放射は、2つの電極層13及び14の領域22において最大になるであろうことが理解される(これらの領域は穴がなく、それゆえ全体として図12の右側及び左側端部で表されるものと実質的に同様の振る舞いを表す)。代わりに、熱放射は、全体として図12に表されるものと同様の振る舞いを有する2つの電極層13及び14の領域21で低い。同じことは、電極層13及び14の両方が図10(すなわち、図13及び14におけるように)として構成される場合においても言及され、この場合において、2つの電極層の領域21において、熱放射は、さらに低いという違いを有する。
もちろん電極層13及び/または電極層14に設けられる穴は、例えば電極層の形状、及び/または配置、及び/または大きさ、及び/または密度に関して、様々な形態により、生産要求により、複数の異なる方法で構成され、お互いに組み合わされることができる。例えば、2つの領域21、22に横断する方向で分けられる電極層13の場合が、図15に実例を挙げて示され、領域21は、正方形または四角形の断面を有する実質的に整然とした配列の穴30が設けられる一方で、領域22は、実質的に穴がない。
図16は、代わりに電極層13の場合を描き、電極層の領域22は、ここで実質的に整然とした方法で配列する小さな穴30が設けられた、領域21によって実質的に全て囲われる。同様に、図17は、電極層13の場合を描き、電極層の領域21は、領域22を囲うが、領域22は、領域21の穴30aより断面が小さく、密度が低い穴30bが設けられる。図18は、実質的に等しい断面の穴30を有するが、異なる方法で分配された対応する差別化された熱放射のために構成された3つの異なる領域21、22及び23を有する電極層13の場合を、実例を挙げて示し、すなわち、領域21は最大密度を有し、領域22は中間密度を有し、領域23は最小密度を有し、この結果これらの領域21、22及び23は、それぞれ低い熱放射、中間熱放射、及び高い熱放射を有する。同様に、図19の場合において、3つの領域21、22及び23が相同形状を備えるが、断面の大きさ及び密度が異なるそれぞれの穴30a、30b、及び30cを有して設けられる。
前に言及されたように、電極層13及び14は、特にそれらが、例えば金属シートまたはメッシュまたは導電性繊維などのシート、またはウェブ、またはプレートの形態の材料から開始して得られたとき、ブランクまたはディンクによって形成される。明らかに、ブランクまたはディンクの操作は、また考慮される電極層に必要な穴を得るように、事前に取り決められるであろう。例えば、ブランクまたはディンクの操作は、図6−7、10、15−19による電極を提供するのに適切である。
図20は、例えば炭素繊維など、例えば導電性繊維の金属ストラップまたはストリップなど、織り合わされたストラップから得られる、導電性繊維で作られた電極層13の場合を描き、領域21及び22の両方は、−縦糸と横糸の間の開口に対応する−穴30a、30bが設けられ、非導電性部位を構成する穴30aの大きな大きさは、領域21のために図で実例を挙げて示される場合におけるように、領域22に比較して領域21のいくつかのストラップを異なって間隔を空けることによって、または2つの領域21及び22のストラップの幅を変え、それらの中心から中心の距離を実質的に一定に維持することによって、得られる。
図21は、例えば金属材料または炭素繊維などの導電性繊維などの、ワイヤまたは導電材料の同様な要素によって形成される縦糸と横糸を備える実質的に繊維状に形成される電極層13のさらなる実施例を描く。
様々な実施形態において、縦糸と横糸は、異なるサイズの穴が設けられる領域を定義するように配置される。描かれた実施例において、例えば、特に最大の大きさの単一の穴30aに対応する中央領域21と、縦糸と横糸が、最小の大きさの穴30cを画定する四角領域23を備える一種のフレームを画定するように、縦糸と横糸は、配置される。領域23の間に延在する領域22は、横糸のみまたは縦糸のみによって画定され、その結果中心穴30a及び穴30cに対して中間の大きさの穴30bを得る。理解されるように、この理由で、熱放射は、領域21で最小であり、領域23で最大であり、領域22で中間である。
少なくとも1つの電極層が繊維によって形成される(必ずしも図21の形態によらない)様々な実施形態において、繊維自身は、二重縦糸構造、すなわち第1の縦糸が反対方向に第2の縦糸と交互になるものを用いて形成される。そのような場合は、図22で実例を挙げて示され、横糸は、Wとして指定されつつ、二重縦糸は、Wとして指定される。そのような二重縦糸の使用により−繊維分野で「イングリッシュガーゼ」(English gauze)としても知られている−特に加熱層15と対応する電極層13及び/または14を連結するステップの間で、縦糸自身を安定させるためにここで提案された用途で有利になる。電極層の層15のオーバモールドの過程で、成形の圧力下で注入されるプラスチック材料の力が、電極層を作り上げる糸を移動させる傾向があり、その結果として、例えば異なる熱放射の穴及び/または領域の間違った分配のために加熱装置の動作を不完全にする限り、層13及び/または層14において層15のオーバモールドによる連結の場合に、この利点は、最大化される。
言及されたように、電極層13を参照しながら図で記載され実例を挙げて示されたものは、電極層14に関しても当てはまる。
様々な実施形態において、電極層13及び14の少なくとも1つ、好ましくは、両方は、例えば金属ウェブの長さに切断(千鳥カット)によって作ることにより得られる、グリッドまたはメッシュの形態であり、その後通路30d(図24)が実質的に菱形または正方形状を有して得られるまで、変形または長さを伸ばす。
このタイプのメッシュ構造において、この理由で、本明細書に提供される教示によって提供される特定の穴30eすなわち、熱放射のタイプを決定するために具体的に提供される非導電性部位、すなわち、典型的に共通のメッシュ構造またはある繊維で提供される規則正しい一連の通路の機能とは異なる機能を有するものが作られる。図23及び図24の対応する詳細図で見られるように、穴30eは、−熱放射のタイプを決定するために具体的に提供される部分を構成し−電極層13のメッシュ構造の適切な通路30dに追加され、大きなサイズ及び/または異なる分配を有する。
様々な実施形態において、電極層の少なくとも1つ、好ましくは、電極層13及び14の両方は、対応するケース層11または12が、加熱層の2つの対向する主要面の1つにおいて、加熱層15の表面の少なくとも一部に直接接着するような方法で、加熱層15の材料に少なくとも部分的に埋め込まれる。この解決法は、特に層15が実質的に平らな2つの主要面を有する限り、利点があり、それによってケース層11または12のよい接着を保証する。このタイプの実施形態において、図25−27で実例を挙げて示されたように、層15の材料は、例えば図23−24で実例を挙げて示されたタイプのメッシュ電極層のような、層13及び/または14にオーバモールドされるか、または電極層13及び/または14は、例えばそのそれぞれの表面が加熱され、溶かされた後及び層13及び/または14がそこに浸透された後、前に生産された加熱層15に埋め込まれる。すでに言及されるように、電極層15及び層11及び12の材料の間の潜在的な適合性及び/またはそれらの間の結合及び/または溶接は、装置のケースの固定を改善する。
図25−27は、好ましくは層13及び/または14を外部から覆う平らな表面、または層13及び/または14と同じ高さに延在する表面、または層13及び/または14の外側プロファイルを超えて延在する表面である、層15の外側表面上に直接延在するケース層11及び12とともに、層15の材料に埋め込まれたメッシュ電極層13及び14の場合を描く。
図25の断面図は、本明細書で提供される教示によって、熱放射のタイプを決定することを目的とする穴または部位のない電極層13及び14の領域に実質的に対応する。言及されるように、破線によって概略的に表される内部電気パスは、電極層13及び14の間の距離より小さい長さ、実質的に等しいまたは少し大きいものである。低い電気抵抗は、導電性パスの長さが小さいことに対応し、この理由で高い電流強度は、大きな加熱力を備える。また、この場合において、熱放射(または加熱力密度または放射力)は、概略的に外側に存在する波線によって表される。言及されるように、これらの場合において、まさに層15の一部が−図25でのみ15’として指定される−電極層13及び14の間に配置され、特に層15のこの部分15’は、加熱の目的のために活性部分を形成する。優先的な実施例によると、さらに層13及び層11の間に配置される層15の少なくとも1つの外側部分15’’及び/または層14及び層12の間に配置される層15の1つの外側部分15’’が存在し、外側部分15’’は、それぞれのケース層11または12に向かって、すなわち装置の外側に向かって、部分15’によって放射された熱を移す。外側部分15’’が、もし存在するならば、外側への熱の伝達を防ぐまたは妨げるために、例えば0.01mmから1mmの小さな厚さのものである。
発明それ自身の態様によると、電極層13及び/または14及びそれぞれのケース層11及び/または12の間の熱の移動は、例えば部分15’及び/または部分15’’の層15の材料に存在する熱伝導性フィラの追加によって改善される。
図26の断面図は、実質的に電極層13は、穴30e、すなわち非導電性部位が設けられる領域に対応する一方で、電極層14の対応する領域は、穴30eがない。言及されるように、電気パス及び熱放射のパターンは、図12を参照しながらすでに上記されたそれらと似ており、すなわち層13の穴30eの領域は熱放射が低いまたはない。
図27の断面図は、代わりに、2つの電極層13及び14の相同領域に対応し、実質的に穴30eが両方に設けられる。電気パス及び熱放射のパターンは、この理由で、図14を参照しながらすでに上記されたものと似ている。
層13及び14上の層15のオーバモールドに代わるものとして、特に層15を加熱し、その後、そこに電極層を押圧することによって、シートの形態に前もって成形される層15の材料にメッシュ電極層を、少なくとも一部を浸透する。そのような場合は、図28に実例を挙げて示され、例えばホットラミネートポリマ膜または層の形態で、またはオーバモールド層の形態で、想定されたとき、コート層11及び12がその後塗布される、対向面において例えば図23−24に描かれたタイプのメッシュ構造を備える電極層13及び14を層15に浸透する。言及されるように、これは、加熱層の主要面の、ケース10a及び電極層及び加熱層によって構成された加熱要素の間のよい接着または接合または溶接の目的のために有利であることを証明する。
図29は、加熱層15に部分的にのみ浸透される、すなわちわずかにそれから突き出る、メッシュ電極層13及び14の場合を描く(図29の断面図及び対応する詳細Aは、概略的に層13及び14の配置を明確にするために表されることに留意すべきである)。このタイプの実施形態において、またこの場合において、例えばホットラミネートポリマ膜または層の形態、オーバモールド層の形態である、ケース層11及び12は、層15及び層13、14のプロファイルに適合し、固定されるような形状である。この解決法によって、電極層13及び14の一部は、加熱層15の材料の外側に残り、それにより起伏(層13及び/または14の突き出る部分に対応する)の一部の存在を決定し、加熱装置のケースのさらなる固定の改善を可能にする。ケース層11及び12の(またはそれを置き換えるオーバモールド壁の)材料の一部は、メッシュ層13及び14のメッシュの間及び非導電性部位内(例えば図24を参照しながら穴30eなど)に局所的に浸透し、それゆえ、メッシュ構造の前記メッシュの間(−図24を参照して、層13の通路30dに対応する領域の断面部を表す、図29の詳細Bでハイライトされるように)及び非導電性部位内(すなわち、例えば図24を参照しながら、穴30e)にも存在する加熱層15の材料の少なくとも一部にまた固定されまたは溶接される。
様々な実施形態において、必ずしもメッシュの形態の電極層ではないが、電極層の少なくとも一部を収納し、配置するための凹部が、加熱層15の2つの対向面に画定される。このタイプの実施例は、図30で描かれ、前記凹部は、15として指定される。このタイプの実施形態において、電極層13及び14は、例えば層15aに接着されるまたはこれらがオーバモールド膜または壁の形態である、ケース層11及び12を利用することによって、適切な位置に保持されるなど、層15aと接触するのみで配置される。例えば図23−24に描かれたタイプのメッシュ構造を備える電極層13及び/または14の使用の場合において、例えば、空気の存在を防ぐために、層13及び/または14に接着剤または樹脂を注ぐまたは成形することによって、メッシュ構造を覆う接着剤または樹脂の層を提供することができる。そのような接着剤または樹脂の層は、概略的に図30の詳細図でのみ表され、Rとして指定される(図30において、層Rの表現は、表現の明確性のため除外される)。接着剤または樹脂Rの存在は、有利にまた凹部15、すなわち電極層に対応する領域に層11及び12のための実質的に平らな表面を画定するために利用される。接着剤または樹脂Rは、例えば熱抵抗値の低い樹脂及び/または接着剤など熱伝導性タイプのものが好ましい。またこのタイプの実施形態において、−接着剤または樹脂Rの欠如においても−塗布される膜またはオーバモールド壁の形態において、ケース層11、12は、例えば15として指定される、周辺的に前記凹部15を区切る領域で、加熱層15の材料と少なくとも一部において接触し及び/または固定されることが好ましい。可能な樹脂Rは、加熱層15及び/またはケース層11、12を形成する材料またはポリマに化学的に及び/または構造的に固定及び/または結合するように設計されたタイプのポリマであることが好ましい。
様々な実施形態において、図4の開口11a−15a及び本体16の欠如においてさえ、加熱装置10は、例えば、積まれた層の間の包装を改善する及び/または層構造の適切な位置への取り付けを容易にする目的で、好ましくは液密な方法で、層11及び12の間の接合または固定の中間領域が設けられる。
例えば、一種の「キルト」構造、すなわち装置10が全体として40として表される、接合または固定の中間領域を有するタイプのものが図31に概略的に描かれ、ケース層11及び12は、それらの周縁の接合領域11b、12bに加えて、お互いに固定される。この目的のために、層13−15は、お互いに実質的に同軸上に配置され、お互いに少なくとも一部において面する開口が設けられる。ケース層11の表現が除外されている図32において、領域22に設けられる層13のスルー開口40aが、40aとして指定され(同様にスルー開口は、層14に設けられる)、ここで層13の領域21のそれぞれの開口30と実質的に同軸上の(及びまた実質的に下層14のスルー開口と同軸上の)、または少なくとも一部において面する、層15のスルー開口は、40bとして指定される。
図33及び34は、電極層13及び14の両方に穴30が設けられるこの場合において、電極層13及び14の領域21に配置された中間領域40の形態を描く。言及されるように、加熱層15のこれらの穴30と穴40bの存在によって、ケースシート12及び14は−意図的に形作られ、変形され−例えば溶接または接着によって、ともに接合されるように、お互いに局所的に接触されるように持ってこられることができる。優先的に開口40bの周りの加熱層15の端部15bは、実質的に層11及び12の間の相互の接触を促進するために及び以後明確にされる目的のために、先細りにされる。様々な実施形態において、上記端部は、特に穴30の内側に向かって傾斜した少なくとも1つの壁を有する。優先的に、加熱層15の2つのそのような傾斜した壁は、反対方向に傾斜され、例えば30°から120°、好ましくは45°から75°の角度で、お互いに角度を形成するように設計されて設けられる。端部15bの少なくとも1つの傾斜した壁、またはそれぞれの傾斜した壁は、加熱層15の対応する主要面に所属するように考えられ、実際に一種のその延長を形成する。
実例を挙げて示された場合において、描かれた中間領域40において、ケース層11及び12は、例えば装置を固定するために、または加熱装置の2つの対向面の間に流体の通路ができるように、利用される、それぞれの、実質的に同軸上でまたは少なくとも部分的に面するスルー開口11d及び12dを有する。開口11d及び12dが存在するとき、領域40の層11及び12の間に接合は、液密であることが好ましい。しかしながら、ケース11及び12の間の固定に加えてまたは代わりに、加熱装置内の液体または他の流体の浸透に関する圧迫は、特に溶接または接着またはオーバモールドによって、ケース層11及び加熱層15(少なくともその端部15bにおいて)の間の密閉固定によって得られる。溶接またはオーバモールドの場合において、少なくとも一部で溶融し、お互いに溶接するためである層11、12及び15のためのポリマ、または例えばPEまたはHDPE及び/またはPOMを備える、層15及び少なくとも1つの層11及び/または12などお互いに結合するポリマを用いることが好ましい。開口11d及び12dの存在は、とにかく選択的であり、この理由で必須ではないとして理解されるべきである。
図35は、図34の領域40の電気パス及び熱放射のパターンを表す。言及されるように、動作条件は図14ですでに上記されたものと似ている。図36は、代わりに穴30が設けられる電極層13の領域の中間領域40’の場合を描く一方で、電極層14の対応する領域は、代わりにそのような穴がない。ここで、加熱層15は、その自身のスルー開口40bを有し、その1つ以上は、実質的に図36で正確に表されるように層13のそれぞれの穴30と実質的に同軸である、または面する。言及されるように、この場合において、上部ケース層11は、下部電極層14に直接配置され、例えば接着またはいくつかのタイプの接着または接合によってこれに固定される。また、この場合において、開口40bの端部15bは、特に穴30の内側に向かって傾斜する壁によって、実質的に先細りされる。またこの場合において、端部15bの傾斜した壁は、ここでその上面、加熱層15の対応する主要面に属するように考えられる。
理解されるように、また図36の場合において、領域40’の電気パス及び熱放射のパターンは、図12を参照しながらすでに上記されたものと似ている。
様々な実施形態において、加熱層15は、実質的に先細りしたプロファイルを有する1以上の端部を画定し、装置のケース10aは、実質的に対応するまたは相補的な方法の形状にされた1以上の部分を有する。この特性は、図31−37の中間固定領域40に関して、前にすでに強調されており、層15は、例えば1または2の傾斜した壁によって区別される先細りした形状を備え、この形状に適合する形状にされた1または両方のケース層11、12を備える端部15bを優先的に有するスルー開口40bを有する。好ましい実施形態において、しかしながら、中間領域40の欠如においてさえ、加熱層15の少なくとも1つの、好ましくは全ての周辺端部は、実質的に先細りした形状または例えば少なくとも1つの傾斜した壁によって、厚さが減る形状を有する。このタイプの周辺端部は、例えば、図23、28、29及び30で強調され、15cで指定される。図34及び36の端部15bの傾斜した壁に関連して前に実例を挙げて示されたものは、一般に、層15の周辺端部15cに当てはまる。また、この場合において、周辺端部15cの少なくとも1つの傾斜した壁、またはそれぞれの傾斜した壁は、加熱層15の対応する主要面に属するとして考えられる。
図37−38を参照しながらも見られるように、層15の端部15cの先細りしたまたは傾斜した形状により、特にケース層がポリマシートまたは膜の形状であるとき、ケース層11及び12の改善した接着が可能になる。重ね合わせ領域11b及び12bに近い層11及び12の周辺領域は、この方法において、適合し、例えば直角曲がりの形態を防ぐ、傾斜したプロファイルをたどる。
端部15cの先細りしたまたは傾斜した周辺プロファイルは、図39で(または図23で)強調されたように、例えばその成形の過程においてなど、生産の過程において、層15に与えられ、次にすでに形作られた上記プロファイルに適合するケース層11及び12の用途になり、ケース層11及び12は、その後、場合によってまた例えば相互接触領域における、層11、12及び15の間の表面再溶融及び/または接合によって、層15の端部15cとケース層11及び12の間を固定しながら、図40で強調されたように、重ね合わせ領域11bと12bにおいて密閉接合される。
代わりに、層15は、最初に図41で強調されたように、四角い端部または例えば鋭い曲がりを有する、異なる形状の端部を備えて形成される。このタイプの実施形態において、層15は、その一定の成形性を有効にするために得られた後、例えば加熱によって次に変形を受け、この条件において、層11及び12は、そこに圧力または圧縮力を働かせることによってそこに適用される。そのようなステップは、概略的に図42に表される。前記圧縮力の適用は、図43で概略的に表されるように、ケース層11及び12の対応する先細りするプロファイルを変換する及び「満たす」材料の一部とともに、先細りしたプロファイル15cを確実にするためにそれを持ってくる、得られる層15の一定の変形を有効にする。
層15の先細りした端部が存在すると、層11、12及び層15の周辺端部15cの間のかなりの空の空間(空気泡)の形成と装置10の動作サイクルの間の高度な膨張に続く故障のリスクを防ぎ、同時に外側へ熱の適切な進行を可能にするさらなる利点がある。
加熱要素(電極層及び加熱層)の四角い端部で直角に曲げられる2つの層11及び12の場合が、図44の部分Aで強調される。ケース層11及び12は、正確に四角いプロファイルに対して、すなわち電極層13及び14の直角な加熱層15の壁に対して、正確に接着し、その後、再び重ね合わせ領域11b、12bを画定するために直角に曲がる。しかしながら、この構造は、生産の過程において、層11と12の間及び/または層11及び12と層15の間に空気がとらわれて残るリスクの理由で、描かれた方法で完璧に配置される層11及び12にとって可能性が低いため、実際に実施することが難しい限り、実質的に理論的であると見なされるに違いない。さらに、層11及び12が表される位置を維持する可能性は、加熱装置の動作中、層11及び12及び/または層15の材料の避けられない膨張及び収縮を考えると、非常に低い。
図44の部分Bに描かれる構造は、さらに現実的であり、すなわち、加熱要素(電極層及び加熱層)の前記四角プロファイルに接着しないように、配置される層11及び12を備え、例えば、Gとして指定される、空気のヒレまたは空気ののうを減らしたとはいえ存在を判定する。この状態は、図44の部分Aに描かれるものとして最初の構造の場合においても推測されることができることに留意すべきであり、層15及び/または層11及び12の材料の加熱及び冷却のサイクル(及び/または膨張と収縮のサイクル)にしたがって、層15の垂直な周辺壁から層11及び12の分離が起こり、それにより構造は、図44の部分Bの形態と同様な形態を推測する。
図44の部分Cは、図44の部分Bの構造の加熱条件を強調し、空気Gののうは、膨張し、2つの層11及び12の間、及び/またはそれぞれの層11または12と対応する電極層13または14の間のより大きな分離を作り出し、その結果、故障と加熱装置の外部の媒体が浸透するリスクがある。空気Gののうが存在すると、装置の外側に向かう熱放射をこの領域で減らす効果もあることに留意すべきであり、熱放射は、またここで概略的に波線として表される。熱は、実際に断熱材として動作することがよく知られているのうGの空気を通って進行しなければならない。
前に言及されたように、電極層13、14の少なくとも1つ及び/または加熱層15及び/または非導電性部位は、熱放射が全体として電極ごとに異なるような方法で、事前に取り決められる。この測定は、例えば電極層13に対応する加熱装置の主面からの最大熱放射と、例えば電極層14に対応する装置の他の主面からの低い熱放射を有することが望まれる、例えば用途で選ばれる。
この観点で、様々な実施形態において、第1の電極層、例えば層14は、複数の非導電性部位を有し、第2の電極層、例えば層13は、実質的に非導電性部位がないか、または、加熱層15と第1の電極層14の間の全体の接触表面が、加熱層15及び第2の電極層13の間の全体の接触表面より小さいような方法で、事前に取り決められた1以上の非導電性部位を備え、第1の電極層14における熱放射は、それにより第2の電極層13の熱放射より小さい。
図45は、例えば、本明細書で提供される教示によって得られる非導電性部位がない電極層13と、代わりに、ここで導電性ストリップを備える繊維のシートの縦糸と横糸の間の間隔の形態において、30として指定される、そのような部位を有する電極層14の場合を強調する。図45において、次に図46−49におけるように、電極層13及び14は、前の図と比較して逆の順番で表され、すなわち、底部に層13があり、上部に層14がある。前に記載される原理にしたがって、熱放射は、電極層13においてより大きいことが理解されるであろう。
同様に、図46及び47は、非導電性部位のない電極層13と、ここでそれぞれ四角形及び丸いスルーホールの形態で、そのような部位30が設けられる対応する電極層14の場合を描く。言及されるように、また図46を参照しながら、部位30は、これは前の実施形態においてすでに強調されたように、厳密に必須ではないが、層14の全領域を超えて実質的により規則正しいまたは正しくない方法で、分配される。非導電性部位のない薄膜の形態で、例えばメッシュにされた1つの電極層と他の電極層など、異なる一般的な構造を有する2つの電極層を用いることもできる。
様々な実施形態において、2つの電極層13及び14は、両方とも複数のそれぞれの非導電性部位を有し、しかしながら、2つの複数の部位は、例えば対応する非導電性部位の形状、及び/または大きさ、及び/または配置、及び/または数、及び/または密度に関して、お互いに異なる。例えば、図48は、例えばスルーホールの形態で、非導電性部位が設けられた電極層13及び14の両方の場合を描き、層13の部位30aは、電極層13においてより大きい熱放射を得るために、層14の部位30bの断面より小さい断面を有する。非導電性部位30aの総領域と電極層13の全体または「完全な」領域の割合が、非導電性部位30bの総領域と電極層14の領域の割合より小さい一般的な概念は、この理由で、図48にも当てはまる。
図49は、図48の場合と同様の場合を強調し、しかしながら、部位30aのアレイは、電極層13のまさに1つの領域21を占有し、その別の領域22は、代わりにそのような部位がない一方で、電極層14の相同領域21及び22の両方は、部位30bのアレイによって占有される。また、この場合において、層13からの熱放射は、全体として層14からの熱放射より高く、熱放射は、領域22で高く、領域21でそれほど高くないことが理解されるであろう。
前に記載された実施形態において、加熱装置10は、例えばタンクなど、容器または包括的な供給装置に取り付けられるように設計された、スタンドアロン部品として実例を挙げて示された。しかしながら、本発明による加熱装置は、また例えばレベル、及び/または特性、及び/または物質の圧力を検知する、例えば検知機能、または例えばその投与など、前記物質の管理の機能など、市販の媒体の加熱または格納または運搬とは異なる機能を実行するために事前に取り決められた装置と一体化し、または関連してもよい。
この観点で、特に有利な実施形態において、本発明の主題を形成する加熱装置10は、容器またはタンクと組み合わせて用いられた機能装置と関連し、または連結し、例えば装置は、例えば液体のためのダクト及び/またはポンプ、及び/またはセンサ、及び/またはさらなる加熱装置など、複数の機能要素を備える。そのような機能装置は、例えば燃料タンクのための、または内燃機関で用いられる添加物または還元剤を管理するための装置である。例えば、UDMとして知られるものなど、このタイプの機能装置は、頻繁に液体還元剤を含むタンクの開口において、液密方法で取り付けられ、一般に、1以上の液体の特性を検知するために、ポンプ及びセンサ手段を備える。すでに強調されたように、液体、特に水を含むならば、タンクが低い温度にさらされたとき(示すに、−11℃より低い温度)、凍結しやすいと仮定すると、本発明による加熱装置の設置により、凍結した液体を溶かすことが達成できる。
図50−52は、単に概略的な方法で、本発明による加熱装置10を、例えばそのレベルを含む、液体の特性の検知に重要なタイプの、全体として50として指定される、別の機能装置へ組み合わせる場合を描く。実例を挙げて示された場合において、装置50は、例えば、装置10の本体16のスルー開口(16a、図3)など、装置10の開口または台座において密閉した方法で取り付けられることが好ましく、装置10は、タンク1の底部壁1aの開口(図52では見えないが、タンク1の排出口は、図1に表されるものとは異なる位置に設置される)において液密方法で取り付けられる。言及されるように、装置50の本体は、その下部に、タンク1の外側に突き出るそれぞれの本体部分を有し、それ自身の電気接続端子50bを備える電気コネクタ50aが設けられる。
好ましくは、加熱装置10の電気接続本体16bと装置50の電気接続本体50a及び/またはそれぞれの端子13d、14d及び50bは、それらがお互いに近い位置に配置され、及び/または好ましくは自動車の単一のコネクタまたは電気ワイヤによって電気接続を容易にするような方法で、配置される。
様々な発明の実施形態において、また本発明による装置の単独の加熱層は、その少なくとも1つの領域で差別化された熱放射を起こすために事前に取り決められる。このタイプの様々な実施形態において、例えば、加熱層は、例えば穴またはキャビティの形態で、非導電性部位が設けられるそれぞれの電極層の間に配置された少なくとも1つの領域を有する。この解決法は、加熱装置によって差別化された熱放射を起こすために、電極層の1つまたは両方に、非導電性部位の存在に加えてまたは代替として実行される。
このタイプの発明の実施は、そのいくつかが30’で指定される非導電性部位が設けられる領域21とそのような部位のない領域22を有する加熱層15を描く、図53に概略的に描かれる。また描かれた限定されない実施例の場合においても、非導電性部位30’は、ここで実質的に整然とした配列で配置された、加熱層15のスルーシートまたはスルーホールまたはスルーキャビティ30’を備える。非導電性部位30’は、優先的に円断面を有するが、他の形状は排除されない(例えば、三角形または四角形または多角形状または曲線ストレッチ及び/または直線ストレッチを備えるプロファイルを備える形状、部位は、場合によってはスルーホールまたは一端において閉じた穴の形態である)。
図54は、部分断面図を描き、加熱要素20の一部は、間に配置された図53に描かれるタイプの加熱層15を備える電極層13及び14を備える。言及されるように、このタイプの実施において、層15のそれぞれの非導電性部位または穴30’は、電極層13及び14によって閉じられる2つの端部を有し、すなわちそれぞれの穴30’において、電極層13及び14は、層15の材料に接触しない。
様々な実施形態において、部位30’が層15のスルーホールを備えるとき、穴30’の少なくともいくつかは、そのいくつかが図53の30’’で指定される、空間または接続通路によって、少なくとも1つの他の穴30’に接続される。明らかに、電極層11及び12は、それ自身が非導電性部位を構成する、通路30’’の領域でも、層15の材料に接触しない。
接続通路30’’は、例えば層15の射出成形の操作の過程において、または穴自身が前に形成された層15からブランクまたはディンクされるときなど、生産段階において、穴30’の形成を容易にするために設けられる。通路30’’が存在すると、穴30’及び通路自身が、例えば絶縁及び場合によっては断熱材料、または例えば特に以後記載されるように、第1の加熱またはPTC効果材料と比較して異なる加熱温度及び/または熱放射容量を有するタイプの第2の抵抗材料またはPTC効果材料などの第2の加熱材料など、異なる材料によって占有されるために設けられる、それらの実施形態においても有利を証明する。
しかしながら、様々な実施形態において、層15の非導電性部位を構成する穴は、分離した穴またはお互いに接続されない穴であってもよく、すなわち接続通路30’’がなくても形成されることに留意すべきである。
図55は、分解図において、図4の構造と実質的に同様な構造を有する本発明による加熱装置を描き、しかしながら、電極層13及び14は、非導電性部位がなく、加熱層15は、その領域21に穴30’及び通路30’’のアレイを有する。理解されるように、前に記載された同じ原理に基づいて、穴30’及び通路30’’が存在する(すなわち、これらの穴と及び通路においてPTC効果材料がない)と、層15自身の領域22より低い熱放射(または加熱力密度または放射力)を加熱層15の領域21で起こし、結果として、それぞれの領域22より低い熱放射(または加熱力密度または放射力)を2つの電極層13及び14の間の領域21で起こす。
もちろん、図55の電極層13及び/または電極層14は、また前に説明されたものにしたがって、非導電性部位が設けられる。
図56は、分解図において、図53の概念と同様の概念の加熱層15を描くが、穴30’及び接続通路30’’は、全体として300として指定される、例えば第2の絶縁及び/または断熱(または実質的に絶縁及び/または実質的に断熱)材料など、層15の材料と異なる第2の材料によって占有されるように構成される。見られるように、他方で、材料300は、それ自身加熱またはPTC効果材料であることができる。
実例を挙げて示された場合において、第2の材料300は、穴30’及び対応する接続通路30’’のアレイの形状と実質的に相補的な形状を提供するような形状にされる。例えば、−ここでは実質的に直線である−接続部300’’によって接合された−ここでは実質的に円盤形状である−要素またはインサート300’のアレイを備える。
材料300は、図で実例を挙げて示された場合においてのように、全体として、単一の本体として構成され、加熱層15に関して区別してまたは分離して得られる、対応する穴30’及び通路30’’を占有するように、層15に、好ましくはわずかに干渉して、次に適用されまたは適合されるインサート300’及び部分300’’を画定する。他の実施形態において、材料300は、層15に直接適用され、材料300で層15自身の穴30’及び通路30’’を満たす。この満たしは、例えば、層15上にまたは層15とともに、材料300のオーバモールドまたは共成形によって、または穴30’及び通路30’’に材料300(例えば樹脂)を注ぐことによって得られる。この目的のために、通路30’’は、様々な穴30’の間に流れるような及び分配するような第2の材料を得るために有利に役立つ。しかしながら、通路30’’は、また、以後説明されるように、全くまたは一部においてなくてもよい。
もちろん、はじめに材料300で作られる単一の本体を成形し、次に、そこに加熱層15の残る部分(すなわち穴30’及び通路30’’を画定する部分)を供給するように設計された材料をオーバモールドまたは共成形することもできる。
図57は、部分断面図において、実質的に図56で描かれるものを意味する実施例による、第2の材料300で作られた単一本体が設けられた、加熱層15を備える電極層13及び14を備える、加熱要素20の一部を描く。言及されるように、このタイプの実施において、層15のそれぞれの穴30’は、それぞれのインサートまたは第2の材料300によって占有され、インサートまたは第2の材料の2つの端部は、電極層13及び14と接触する。材料300は、特に相互に再溶融及び表面溶接できる及び/または相互に化学的及び/または機械的に接合できる、層11及び12のポリマ材料及び/または層15の材料と適合する材料などの、ポリマベースの材料(すなわち、少なくとも1つのポリマを含む材料)であることが好ましい(例えば材料300と層11、12及び/または層15の材料が、PE、またはHDPE、及び/またはPOMなど、共通の成分を有することができる)。
部位30’がはっきりと分かれる穴(すなわち接続通路30’’のない)によって構成される、加熱層15の場合において、インサート300’は、お互いからはっきりと区別される本体として構成され、または対応する材料は、層15の個々の穴30’に成形されまたは注がれる。穴30’及び通路30’’及びインサート300’及び接続部300’’を備えて、図56に描かれる実施形態は、しかしながら好ましいと見なされるべきである。材料300を成形するまたは注ぐ場合において、実際に、材料300のただ1つの注入または注ぎ点またはいくつかの注入または注ぎ点の存在が許され、その後流体状態の材料が全ての穴30’に流れ、それを満たすことができる通路300’’を備える。他方で、部分300’’によって接合されるインサート300’を画定する、層15から分離した材料300で作られる、単一本体は、例えばそのような単一本体が、穴30’及び通路30’’が設けられる層15に離れて成形され及び/または格納され及び/または層15上に塗布されるとき、または層15が前記単一本体にオーバモールドされるとき、生産段階で取り扱うことが容易である。
理解されるように、図56−57で描かれるタイプの加熱層15を一体化する加熱装置の動作は、図53−55を参照しながら記載されたものと同様である。
比較的薄い加熱層15を備えて、実例を挙げて示された実施形態において、穴30’及び見込まれる通路30’は、優先的に層15を通って形成される穴及び通路である。他の実施形態において、加熱層15が十分な厚さを有するとき、穴30’及び見込まれる通路30’は、代わりにブラインドキャビティとして構成され、すなわち底部が設けられる。このタイプの実施形態は、またそれぞれ図54及び57のものと同様な加熱要素20を考慮する、図58及び59の部分断面図において実例を挙げて示されるが、部位30’は、ブラインドホール、すなわちそれぞれ底部を有するキャビティによって構成される。
底部を備えるブライドキャビティまたはキャビティの形態で、非導電性部位を設ける解決法は、またこれらの層が目的のために十分な厚さを有するとき、電極層13及び/または14に関して実行される。
異なる発明の態様によると、本発明による装置に提供される加熱層は、お互いに異なる加熱温度及び/または熱放射容量によって区別される、PTC効果を有する少なくとも2つの異なる材料、または2つの異なるサーミスタ材料を使用して得られる差別化された熱放射のために事前に取り決められる。このタイプの解決法において、第1のPTC効果材料を備えて広く行き渡って形成された加熱層において、第1の材料の熱放射容量より高いまたは低い熱放射によって区別される、第2のPTC効果材料で作られる1以上の領域またはアイランドが提供される。
例えば及び図56、57及び59を参照することによって前に指定されるように、層15の穴30’及び見込まれる通路30’’を満たすように設計された材料300は、必ずしも、例えば、層15を形成する別の第1のPTC効果材料の加熱温度及び/または加熱力と異なる(高いまたは低い)それを有する第2のPTC効果材料など、それ自身場合によっては、PTC効果材料である絶縁材料でなければならないわけではない。例えば、材料300は、加熱層15の基礎構造と同様な基礎構造を有するPTC材料であるが(例えば、両方の材料は、ポリマの混合物を備える)、異なる熱膨張係数によって、及び/または代わりに層15の材料において、異なるまたは存在しない熱伝導性フィラの可能性のある存在によって区別され、その結果電気が供給されたときさらなる熱を除外または散らすことができる。
同様の効果は、その電気抵抗が変わるまたは増加するように、層15の材料に対して、異なる割合(例えば低い割合)で導電性フィラをPTC効果材料300に提供することによって得られる。さらに別の可能性は、層15のPTC効果材料と同様であるPTC効果材料300を用いる(例えば両方の材料がHDPE+POMである)が、その電気抵抗を減らし、それゆえ抑えた熱を発現させるように導電性粒子によって構成されるフィラの量を多くすることによって区別される。言及されたように、用いられるPTC材料は、例えば第1のPTC材料のポリマまたは複数のポリマが第2のPTC材料のポリマまたは複数のポリマと異なる意味で、またマトリクスまたはその導電性フィラの材料の特定の組成のためにお互いに異なる。同様な考えは、見込まれる導電性及び/または熱伝導性フィラを構成する材料にも当てはまる。
材料300及び層15のその含有に関して図53−59を参照しながら前に記載されたものは、材料が、それ自身抵抗材料またはPTC効果を有する材料である場合にも当てはまる。
前の記載から、本発明の特性は、同様にその利点として明確に明らかになる。本発明による電気加熱装置は、全体として、生産することが単純で高価でなく、動作において信頼でき、また相対的に広い領域を加熱できるが、装置から熱放射を差別化する、すなわち1以上の熱放射の高い領域と1以上の熱放射の低い他の領域を画定する可能性の利点により、電力消費は制限されない。本発明により、加熱装置は、電気制御回路を使うことなく、異なる電気接続に領域を関連付ける必要なく、加熱力の異なる分配及び/または異なる消費電力及び/または異なる温度を備える、少なくとも2つの領域を有して得ることができる。
本発明による装置の加熱要素の保護ケースは、想定されるとき、それ自身生産することが単純で、信頼でき、同時に対応する加熱要素へそれを増加した接着、及び/または固定、及び/または接合することを保証する。対応する加熱要素へケースの接着、及び/または固定、及び/または接合、及び特に電極の間に少なくとも一部において配置された加熱材料へケースの接着、及び/または固定、及び/または接合の特性は、ケースと加熱装置の間の接触を改善及び保証し、及び/または対応する分離を防ぎ、及び/またはケースと加熱装置の間に最小であっても空気間隙または空間が形成されることを防ぐことができる。その結果この方法において、加熱装置からケースへ、この理由で、加熱される流体への熱抵抗の増加及び/または熱の進行を減らすことを防ぐことができる。記載される保護ケースは、場合によっては負の効果を有するかもしれない、空気の停滞のリスクを全て排除またはとにかく減らすことができる。
記載された保護ケースにより、必要な場合はいつでも、例えば化学的に攻撃的であるまたは腐食性の液体など、加熱される媒体からさらに保護される加熱装置を提供することができる。すなわち、特に加熱装置の材料による媒体自身のいかなる汚染を防ぐために、加熱される媒体から適切に絶縁された加熱装置を提供することができる。
様々な実施形態によるケースの及び全体として加熱装置の固有の弾性は、加熱装置の熱サイクル、結果として生じる、含まれる材料の膨張/収縮によって故障するリスクを減らすことに貢献する。
多数のバリエーションが、後に続く、請求項で定義される発明の範囲から逸脱することなく、実施例を手段として記載された電気加熱装置に当業者によってなされることは明確である。
優先的なバージョンにおいて、電極層の1つまたは両方において提供される非導電性部位は、本発明の目的のために特定の方法で事前に取り決められた穴によって構成される。しかしながら、様々な実施形態において、前記部位は、加熱層の上部に配置されるべき電極層の面に、絶縁または実質的に絶縁材料のパッドまたはスポットを備える1つまたはそれぞれの電極層の特定の領域を特に設けることによって、いくつか他の方法で得られる。この観点から、この明細書の様々な点及び添付された請求項に存在する、「非導電性部位」とのフレーズは、この理由で、また実質的に絶縁にされたまたは絶縁する部位、及び電気抵抗の高い部位を備えるとして理解されるべきであり、すなわち、電極層13及び14及び/または加熱層15の電気抵抗よりかなり高い電気抵抗によって区別される(または逆に、電極層13及び14及び/または加熱層15の電気抵抗より低い電気抵抗によって区別される)。この観点から、「実質的に絶縁」など(例えば、材料300に関しても前に用いられる)のフレーズは、電極層及び加熱層の材料と比較して、高い電気抵抗(または低い導電性)を有する材料の場合を含むことを意味する。
上記変形によると、及び例えば図10を参照しながら、30a、30b及び30cとして指定される穴は、例えば、穴30a、30b及び30cの表面またはプロファイルと相似の表面または周縁プロファイルを有する、これらのエレメントまたはパッドを備える加熱層の上部に配置される、電極13に面して堆積されまたは取り付けられた、例えばポリマ材料などの絶縁または実質的に絶縁材料の要素またはパッドによって置き換えられる。場合によっては、用いられる材料は、断熱材であってもよい。このタイプの解決法は、原則として、前に描かれた全ての実施形態において用いられる。例えば、薄膜、繊維、またはネットワークの形態で、対応する電極層の絶縁または実質的に絶縁なスポットまたはパッドの堆積または塗布は、例えば、シルクスクリーン印刷、オーバモールド、スプレ、あらかじめ形成された絶縁要素の固定など、目的に適切な任意の既知の技術を用いてなされることができる。考慮される解決法は、−前にも言及されたように−1つまたは両方の電極層に、ブラインドキャビティが設けられるときにも適用でき、その場合、(実質的に)絶縁及び/または断熱材料が、少なくとも一部において、ブラインドキャビティを満たすまたは被覆するように適用される。
同じ概念は、また加熱層に直接材料が堆積または固定されることによって得られる電極層の場合において実行され、この場合、非導電性部位の形成のために第1の絶縁または実質的に絶縁材料を堆積することと、電極層の形成のために第2の導電材料を堆積することが想定される。同じ方法で、非導電性部位は、導電性ワイヤまたはストリップ、または絶縁または実質的に絶縁なワイヤまたはストリップ、または導電性であるが、絶縁または実質的に絶縁材料で局所的に被覆されたワイヤまたはストリップまたは繊維を、縦糸または横糸として用いる、繊維で作られた導電層において定義される。そのようなワイヤまたはストリップを適切に編むことによって、導電領域と絶縁(及び場合によっては断熱)領域を最終繊維において画定することができる。
図60は、装置10に前に記載された実施形態におけるように、スルー開口が設けられない変形の実施形態を描くが、ケース10aは、代わりに側面台座16a’を画定するような形状にされる。表される実施例において、ケース10aは、層13−15及びこの場合において前の実施形態のプロファイルとは異なるプロファイルを有する対応する電気接触要素を含む加熱要素をオーバモールドしたポリマ材料で作られる。特に、描かれる実施例を参照しながら、前の実施形態のスルー開口13a、14a及び15aは、それぞれの電極層と接続する軸端子を備える電気接触要素を備える、層13−15の周辺凹部(ここではアーチ型のプロファイルを有する凹部)によって置き換えられる。このタイプの実施形態において、前に記載された実施形態の密閉本体16は、直接オーバモールドされた被膜の一部16’によって画定される。描かれる実施例において、部分16’は、側面台座16a’、好ましくは電気接続本体またはコネクタ本体を画定するような形状、実質的にアーチ状にされる。
図61及び62は、様々な視点において、図50−52の加熱装置と同様な、機能装置50を備える図60の加熱装置10の連結の状態を描くが、ここでまたレベルセンサ50c(図61)が装備される。理解されるように、装置50の本体は、オーバモールドされたケース10aの一部16’によって画定される、図60の周辺台座16a’において装置10に連結される。図62から言及されるように、装置10のケースの一部16bは、ここで対応する接続端子を囲う、電気コネクタ本体の少なくとも一部を画定するような形状にされる。
図63−65は、本発明による加熱装置10を概略的に描き、加熱装置のケース10aはオーバモールドによって、すなわち、適切な絶縁ポリマ材料で、(例えば、図6−7の20として指定されるタイプの)加熱要素を被覆することによって、形成される。このタイプの実施形態において、図1−59に表される実施形態を参照しながら、16として指定される密閉本体の機能は、それぞれ層13、14及び15のスルー開口13a、14a及び15aに対応する位置においてそれぞれのスルー開口16aを画定する、例えば、図63−65の16’で指定された部分など、オーバモールドされたケースの一部によって直接提供される。
また、オーバモールドされたケース10aの場合において、ケース層11及び12を形成する1つまたは両方のオーバモールドされた壁は、すでに前に言及されたように、例えば、対応する電極層13及び/または14のスルーホールにおいて、及び/またはメッシュ電極層のメッシュの間の開口において、加熱層15の材料と局所的に接触し、それにより、加熱要素20へケース10aを固定し及び接着することを改善することが理解されるであろう。優先的に、オーバモールドされたケース10aの材料は、とにかく、少なくとも層15の周辺端部において、層15の材料と接触する。層15及び層11及び12を設ける適合するポリマの使用に関して、前に記載されたことは、もちろんオーバモールドされたケース10aの場合にも当てはまる。前記特性及び/またはケースを作り出すための技術は、例えば一部膜または薄板を用いて得られ及び一部オーバモールドされたケース10a、または一部分離して成形され及び一部オーバモールドされたケース10aを設けることによって、異なる方法で組み合わされることができる。
図66及び67は、単に実施例によってであるが、加熱要素20にケース10aを成形するために用いられる可能な装置を描く。実施例において、装置は基本的に2つの成形部分M1とM2からなり、それらは、その中に加熱要素20を受け入れ、ケース10aの外側形状を画定するような形状にされた、それぞれインプレッションI1及びI2を有する(図67において、成形部分M2は、対応するインプレッションI2を強調するために、逆さまにして表される)。言及されるように、インプレッションI1及びI2はケース10aの(すなわち層または壁11及び12の)全体的な形状を画定するためのそれぞれの部分I1a−I2a、及び対応するコネクタ本体16bを備えるケース10aの一部16’を画定するための部分I1b−I2b(図62参照)、及び部分16’に対応する領域のスルー開口16aを画定するための部分I1c−I2cを有する。
言及されたように、層15の穴30’を満たすために用いられる材料300(図56、57及び59参照)は、特に相互に再溶融及び表面溶接できる、及び/または相互に化学的及び/または機械的接合ができる、層11及び12のポリマ材料(すなわち少なくとも1つのポリマを含む材料)及び/または層15の材料と適合できる、優先的にポリマベース材料(すなわち、少なくとも1つのポリマ材料)である。この観点から、様々な実施形態において、電極層13及び14は、実質的にお互いに及び層15のそれぞれの穴30’と同軸であるまたは少なくとも一部において、お互いに及びそれぞれの穴30’に面する1以上の穴30を有する。図68で実例を挙げて示されるように、このタイプの実施形態において、層13及び14の両方の穴30と層15の穴30’は、ケース層11及び/または12の材料が材料300とも局所的に接着されるように、例えばオーバモールドによって、材料300で満たされる。理解されるように、この方法において、材料300は、実際には「カラム」を形成し、その2つの端部において、ケース層11及び12は局所的に接着し、全体として加熱要素上のケース10aの固定を改善する。オーバモールドされたケース10aの場合において、図69に実例を挙げて示されるように、層13及び14の穴30と層15の穴30’を満たす材料300は、有利に、ケースと加熱要素20の間にさらに改善した固定を得るための、層11及び12を形成する同じオーバモールドする材料であってもよい。まさに明白に記載される概念は、穴30’が、図58及び図59に描かれるタイプのもの、すなわち、ブラインドホールまたはキャビティの形態である場合においても当てはまる。例えば、図70は、層15のそれぞれの主要面において、それぞれ開く、2つの実質的に面するブラインドキャビティ30’を備える層15の場合を描き、前記キャビティは、ケース層11及び12の材料と異なるが、適合する材料、または図70に実例を挙げて示されるように、層11及び12の材料と同じ材料である、材料300で満たされる。もちろん、図70を参照しながら、ブラインドキャビティ30’は、また層15のちょうど1つの主要面において設けられ、または面の両方においてであるが、軸的に互い違いの位置に、設けられる。
これまで説明したものに代替する実施形態において、加熱層15は、例えばPTC効果を有するセラミックベースの材料など、ポリマベースの材料以外の材料で作られることができる。層15のためのポリマベースのPTC材料の使用は、モデリングされ及び/または適合され及び/またはわずかに曲げられるためのその能力が、セラミックベースの材料の場合においてより高い限り、優先であると見なされるべきである。これにより、例えば、装置を、組み立てまたは使用の間、通常ポリマで作られ、成形の間、及び/または様々な環境条件での使用の間及び/または流体の加熱の間、変形を受ける、自動車のためのタンクの見込まれる許容値または大きさのバリエーションのある範囲へ適応させることができる。また、装置10の取り扱い、その組み立て、最終作動位置へ設置は、それほど重要ではないことがわかる。ポリマベースPTC材料の使用は、生産の観点からさらに有利であり、層15のモデリング及び/または電極層13及び14にその可能なオーバモールドすることを、さらに便利にする。
加熱層15は、それ自身多層構造を示し、すなわち、とにかく2つの電極層13及び14と接触する単一の加熱層15を形成する様々な層を備え、例えば溶接、または積層、または共成形、またはオーバモールドによって、お互いに固定されまたは結合された例えば複数の加熱層(異なる材料で作られても)など、お互いの上部に配置された材料の複数の層によって形成される。
ケース層11及び12の少なくとも1つのポリマベースの材料の少なくとも一部は、特に、少なくとも1つの電極層が、少なくとも1つのケース層のポリマと適合するポリマベースを有する導電材料で作られたとき、すでに記載されたものにしたがって、電極層13及び14の少なくとも1つの材料に、少なくとも一部に接合され、または溶接され、または結合される。同様に、少なくとも1つの電極層の導電性ポリマベース材料の少なくとも一部は、加熱層15に属するポリマ材料と適合するポリマ材料の少なくとも一部と接合され、または溶接され、または結合される。
可能性のあるさらなる変形の実施形態によると、本発明の主題を形成する加熱装置は、添付された図で実例を挙げて示されたものと異なる形状を有する。特に、ケース層または壁11及び12の少なくとも1つと加熱層15の対向する主要面の少なくとも1つの間の接着、または接合、または溶接、または結合を参照しながら記載されたものは、例えば、加熱層の近くまたは主要でない対向する面において配置された第1の電極層及び第2の電極層を備える、電極層の異なる形状及び/または異なる配置を有する装置に言及することもできる。

Claims (24)

  1. 導電材料で作られた第1の電極層(13)と、導電材料で作られた第2の電極層(14)と、加熱層(15)とを備える、電気加熱装置であって、
    前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)は、前記第1の電極層(13)及び前記第2の電極層(14)と接触し、その間に配置された前記加熱層(15)の少なくとも一部(15’)を備えて、お互いに面し、
    前記装置は、
    前記第1の電極層(13)、前記第2の電極層(14)、及び前記加熱層(15)の少なくとも一部(15’)の中の少なくとも1つの少なくとも1つの領域(21,22;21,22,23)は、複数の非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)を有し、
    複数の非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)が、
    −前記第1の電極層(13)、前記第2の電極層(14)、及び前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)の中の少なくとも1つの少なくとも1つの他の領域(22;22,23)の加熱装置(10)による熱放射とは異なる前記少なくとも1つの領域(21)の加熱装置(10)による熱放射、及び/または、
    −前記第2の電極層(14)における加熱装置(10)による熱放射とは異なる前記第1の電極層(13)における加熱装置(10)による熱放射、
    を引き起こすために事前に取り決められることを特徴とする、電気加熱装置。
  2. 前記非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)は、前記非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)における前記加熱装置(10)による熱放射を減らすために事前に取り決められた絶縁材料または実質的に絶縁材料で作られたホールまたはキャビティ、ブラインドホールまたはキャビティ、及び要素またはインサート(300)の中からの少なくとも1つを備える、請求項1に記載の装置。
  3. 前記第1の電極(13)、前記第2の電極(14)、及び前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)の中からの少なくとも1つは、少なくとも1つの第1の領域(21)及び少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)を備え、
    前記少なくとも1つの第1の領域(21)は、前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)の密度と異なる非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)の密度を有する、請求項1に記載の装置。
  4. 前記第1の電極層(13)及び前記第2の電極層(14)は、前記非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)と異なる密度または同じ密度を有する、請求項1に記載の装置。
  5. 前記第1の電極層(13)及び前記第2の電極層(14)の少なくとも1つは、お互いに異なる形状及び/または大きさを有する複数の前記非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)を有し、及び/または、
    前記第1の電極層(13)は、前記第2の電極層(14)の複数の前記非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)の形状、及び/または大きさ、及び/または配置、及び/または密度と異なるそれらを有する、複数の前記非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)を有する、請求項1に記載の装置。
  6. 前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)は、それぞれ前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)の対応する領域(21,22;21,22,23)と接触し、前記第1の電極層(13)、前記第2の電極層(14)、及び前記加熱層(14)のその少なくとも1つの第1の領域(21)及び少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の中から、多様化された熱放射のために、事前に取り決められた、複数の領域(21,22;21,22,23)を有し、
    前記第1の電極層(13)の少なくとも1つの第1の領域(21)は、前記第1の電極層(13)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)における前記加熱層(15)と前記第1の電極層(13)の間の接触領域と異なる、前記第1の電極層(13)の少なくとも1つの第1の領域(21)における前記第1の電極層(13)と前記加熱層(15)の間の前記接触領域を画定するための事前に取り決められた、複数の第1の非導電性部位(30;30b;30b,30c)を有し、
    そのような方法で、前記第1の電極層(13)の前記少なくとも1つの第1の領域(21)及び前記第2の電極層(14)の前記少なくとも1つの第1の領域の加熱装置(10)による熱放射は、前記第1の電極層(13)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)及び前記第2の電極層(14)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の加熱装置(10)による熱放射とは異なる、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の装置。
  7. 前記第1の電極(13)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)は、
    −実質的に非導電性部位を有さないか、または
    −1以上の第2の非導電性部位(30b;30b,30c)を有し、
    前記第2の非導電性部位(30b;30b,30c)の総領域と、前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の全体の領域の割合は、前記第1の非導電性部位(30a)の総領域と前記少なくとも1つの第1の領域(21)の全体の領域の割合と異なる、請求項3または6に記載の装置。
  8. 前記第1の電極層(13)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)は、前記第1の電極層(13)の前記少なくとも1つの第1の領域(21)の前記第1の非導電性部位(30a)の周縁の大きさと異なる周縁の大きさを有する、第2の複数の非導電性部位(30b;30b,30c)を有する、請求項3または請求項6に記載の装置。
  9. −前記第2の電極層(14)の前記少なくとも1つの第1の領域(21)及び前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)は、実質的に非導電性部位を有さないか、または、
    −前記第2の電極層(14)は、
    −それぞれの少なくとも1つの第1の領域(21)に複数の第1の非導電性部位(30;30a;30b;30e)を有するか、または、
    −非導電性部位を実質的に有さないそれぞれ少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)を有するか、または、
    −前記それぞれ少なくとも1つの第1の領域(21)に複数の第1の非導電性部位及び前記それぞれ少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)に1以上の第2の非導電性部位を有し、前記第2の電極層(14)の前記第2の非導電性部位の総領域と前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の全体の領域の割合は、前記第2の電極層(14)の前記第1の非導電性部位の総領域と前記少なくとも1つの第1の領域(21)の全体の領域の割合と異なるか、または、
    −前記それぞれ少なくとも1つの第1の領域(21)の複数の第1の非導電性部位と、前記それぞれ少なくとも1つの第1の領域(21)の複数の第1の非導電性部位の周縁の大きさより小さい周縁の大きさを有する、前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の複数の第2の非導電性部位と、を有する、請求項3、6、7及び8のいずれか1項に記載の装置。
  10. 前記第1の電極層(13)は、複数のそれぞれの非導電性部位(30;30b)を有し、
    前記第2の電極層(14)は、実質的に非導電性部位を有さないか、または前記加熱層(15)と前記第1の電極層(13)の間の接触領域が、前記加熱層(15)と前記第2の電極層(14)の接触領域と異なり、それによって前記第1の電極層(13)における前記加熱装置(10)による熱放射が前記第2の電極層(14)における加熱装置(10)による熱放射と異なるような方法で、事前に取り決められた1以上のそれぞれ第2の非導電性部位(30a)を備える、請求項1に記載の装置。
  11. 前記第1の電極層(13)及び前記第2の電極層(14)は、実質的に同様である加熱層(15)と接触するそれぞれの領域を有し、
    前記第1の電極層(13)の非導電性部位の総領域と第1の電極層の接触領域の割合は、前記第2の電極層(14)の非導電性部位の総領域と第2の電極層の接触領域の割合と異なる、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の装置。
  12. 前記第1の電極層(13)は、前記第2の電極層(14)の前記複数の非導電性部位と、特に対応する非導電性部位の形状、及び/または大きさ、及び/または配置、及び/または密度に関して、異なる複数の非導電性部位を有する、請求項10または請求項11に記載の装置。
  13. 前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)は、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)と接触し、その少なくとも1つの第1の領域(21)と少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の中から、多様な熱放射のために事前に取り決められた、複数の領域(21,22)を有し、
    加熱層(15)の少なくとも一部(15’)の少なくとも1つの第1の領域(21)は、前記第1の電極層(13)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)における、前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)と前記第1の電極層(13)の間の接触領域と異なる、前記加熱層(15)と前記第1の電極層(13)の間の接触領域を前記少なくとも1つの第1の領域において、画定し、前記第2の電極層(14)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)における、前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)と前記第2の電極層(14)の間の接触領域と異なる、前記加熱層(15)と前記第2の電極層(14)の間の接触領域を前記少なくとも1つの第1の領域において、画定するために事前に取り決められた複数の非導電性部位(30’,30’’)を有し、
    そのような方法で、前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)の前記少なくとも1つの第1の領域(21)における前記加熱装置(10)による熱放射は、前記加熱層(15)の前記少なくとも一部(15’)の前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)における前記加熱装置(10)による熱放射と異なる、請求項1に記載の装置。
  14. 少なくとも前記スルーホールまたはキャビティまたは少なくとも前記ブラインドホールまたはキャビティは、絶縁または実質的に絶縁及び/または断熱または実質的に断熱の材料(300)を含む、請求項2に記載の装置。
  15. さらに、
    −第1のケース層または壁(11)及び第2のケース層または壁(12)、
    −ポリマベースの材料の少なくとも1つのそれぞれの層または膜によって形成される第1のケース層(11)及び第2のケース層(12)、または、
    −密閉して接合、好ましくはそれぞれの端部(11b,12b,15b,15c)に沿って少なくとも接合する第1のケース層または壁(11)及び第2のケース層または壁(12)、
    の少なくとも1つを備えるケース(10a)を有する、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の装置。
  16. 前記第1の電極層(13)及び前記第2の電極層(14)の少なくとも1つは、導電材料の薄膜、導電材料のメッシュまたはグリッド、または導電材料を含む布及び前記加熱層(15)に堆積される導電材料、の中からの少なくとも1つを備える、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の装置。
  17. 前記加熱層(15)は、実質的に傾いた、または先細りしたプロファイルを有する1以上の端部(15b,15c)を画定し、
    前記加熱装置(10)は、実質的に傾いたまたは先細りしたプロファイルを有する1以上の対応する端部を画定するケース(10a)を有する、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の装置。
  18. 前記第1の電極層(13)、前記第2の電極層(14)、前記加熱層(15)、及びケース(10a)は、実質的に平面的で、好ましくは少なくとも一部柔軟な電気ヒータの構造を画定するように、ともに連結される請求項1乃至17のいずれか1項に記載の装置。
  19. 導電材料で作られる第1の電極層(13)、導電材料で作られる第2の電極層(14)、好ましくは1つの抵抗ポリマベースの材料またはPTCまたはサーミスタ効果を有する材料で作られた加熱層(15)を備える電気加熱装置(10)であって、
    前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)は、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)と接触してそれらの間に配置された、前記加熱層(15)の少なくとも一部(15’)を備えて、お互いに面し、
    前記第1の電極層(13)、前記第2の電極層(14)、及び前記加熱層(15)の中からの少なくとも1つは、好ましくはスルーホールまたはブラインドキャビティとして構成された複数の非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)を有する、電気加熱装置。
  20. 導電材料で作られた第1の電極層(13)、導電材料で作られた第2の電極層(14)、及び加熱層(15)を備える電気加熱装置(10)であって、
    前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)は、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)と接触してそれらの間に配置された、前記加熱層(15)の少なくとも一部(15’)を備えて、お互いに面し、
    前記加熱層(15)は、少なくとも2つの異なる抵抗材料またはPTCまたはサーミスタ効果を有する材料を使用することによって、得られる差別化された熱放射のために事前に取り決められた少なくとも1つの第1の領域(21)と少なくとも1つの第2の領域(22)を有し、前記第1の領域は、第1の抵抗材料またはPTCまたはサーミスタ効果を有する材料の塊を備え、その中に第2の抵抗材料(300)またはPTCまたはサーミスタ効果を有する材料で作られる、1以上の領域またはアイランド(300’,300’’)を画定し、前記第2の材料(300)は、前記第1の材料の温度または熱放射量と異なる温度または熱放射量を有し、
    そのような方法で、前記少なくとも1つの第1の領域(21)の前記加熱層(15)による熱放射は、前記少なくとも1つの第2の領域(22;22,23)の前記加熱層(15)による熱放射と異なり、
    好ましくは、前記第1の材料は、前記第2の材料(300)が配置されるホールまたはキャビティ(30’,30’’)が定義される層を形成する、電気加熱装置。
  21. 請求項1乃至20のいずれか1項に記載された電気加熱装置(10)を有する、特に容器またはタンク(1)またはタンク部品(50)などの自動車部品。
  22. 多様化された熱放射のための事前に取り決められた複数の領域を有する電気加熱装置(10)を得る方法であって、
    i)好ましくは、少なくとも1つの抵抗ポリマベースの材料またはPTCまたはサーミスタ効果を有する材料で作られた加熱層(15)を提供するステップであって、前記加熱層(15)は、お互いに対向する第1の側面及び第2の側面を有する、加熱層を提供するステップと、
    ii)前記加熱層(15)の前記第1及び第2の側面に、それぞれ導電材料で作られた第1の電極層(13)と第2の電極層(14)を関連するステップであって、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)は、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)と接触して、その間に配置された加熱層(15)の少なくとも一部(15’)を備えて、実質的にお互いに面して配置される、関連するステップと、を備え、
    方法は、前記加熱装置(10)の異なる領域または異なる面(21,22;21,22,23)における前記加熱装置(10)による多様な熱放射を引き起こすために、事前に取り決められた、複数の非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)を備える、前記第1の電極層(13),前記第2の電極層(14),及び前記加熱層(15)の中から少なくとも1つを提供する工程を備える、方法。
  23. 多様化された熱放射のための事前に取り決められた複数の領域を有する電気加熱装置(10)を得る方法であって、
    i)お互いに対向する第1の側面及び第2の側面を有する、加熱層(15)を提供するステップと、
    ii)前記加熱層(15)の前記第1及び第2の側面に、それぞれ導電材料で作られた第1の電極層(13)と第2の電極層(14)を関連するステップであって、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)は、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)と接触して、その間に配置された加熱層(15)の少なくとも一部(15’)を備えて、実質的にお互いに面して配置される、関連するステップと、を備え、
    方法は、少なくとも2つの異なる抵抗材料またはPTCまたはサーミスタ効果を有する材料で前記加熱層(15)を作る工程であって、その少なくとも1つの第1の材料の間に、第2の材料(300)で作られた1以上の領域またはアイランド(300’,300’’)が画定される前記加熱層を作る工程を備え、前記第2の材料(300)は、前記第1の材料の熱放射量と異なる熱放射量を有する、方法。
  24. 導電材料で作られた第1の電極層(13)、導電材料で作られた第2の電極層(14)、及び加熱層(15)を備える電気加熱装置(10)であって、
    前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)は、前記第1の電極層(13)と前記第2の電極層(14)と接触してそれらの間に配置された、前記加熱層(15)の少なくとも一部(15’)を備えて、お互いに面し、
    前記第1の電極層(13)、前記第2の電極層(14)、及び前記加熱層(15)の中の少なくとも1つは、複数の非導電性部位(30;30a,30b;30a,30b,30c;30e;30’,30’’)を有する及び/または第1のケース層(11)及び第2のケース層(12)の少なくとも1つで少なくとも一部が被覆されている及び/または前記第1のケース層(11)及び前記第2のケース層(12)の1つの少なくとも一部は、前記加熱層(15)のポリマベースの材料の対応する部分に接合されるまたは溶接されるまたは結合される、電気加熱装置。
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