JP2718764B2

JP2718764B2 - ガスを加熱する装置

Info

Publication number: JP2718764B2
Application number: JP1161002A
Authority: JP
Inventors: ローラント・シユタルク
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: EP0379873A2; DE59007782D1; JPH02207480A; EP0379873A3; US4990748A; EP0379873B1; DE3902206A1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ガス、特に空気を加熱する装置であって、
受容部分と、少なくとも１つのPTC素子と、該PTC素子を
取り囲む少なくとも１つの絶縁性のフレーム部分と、少
なくとも１つの接点プレートと、少なくとも１つの絶縁
支持体とを備えた加熱ユニットが設けられており、この
場合PTC素子がフレーム部分によって取り囲まれて受容
部分内に位置しており、少なくとも１つの扁平面に接点
プレートが接触していて、絶縁支持体によって覆われて
いる形式のものに関する。

従来の技術このような形式の加熱装置は、従来ワイヤ式加熱体及
び管式加熱体として公知である。ワイヤ式加熱体では、
加熱ワイヤが広い区間にわたって自由に案内されてい
て、空気及びガスがこれらの加熱ワイヤの間を貫通擦過
して加熱されるようになっている。管式加熱体では、加
熱体ワイヤが管の内部に埋め込まれて絶縁物質に挿入さ
れている。空気及びガスを加熱するために、管には放熱
板が設けられねなならない。このことは一部は、放熱板
が管周壁と一体に構成されることによって達成されてい
る。また択一的に、スリットを備えた管が設けられてい
て、これらの管が拡開によって放熱板に押し付けられ、
これによって不動の結合部が得られるようになってい
る。この場合拡開されかつスリットを備えた管に、本来
の管式加熱体が挿入されている。管式加熱体は一部は螺
条によって巻かれている。別の構成では管式加熱体は成
形金属薄板条片によって形成されており、これらの成形
金属薄板条片は、折継ぎ目によって互いに結合されてい
て、管式加熱体の長手方向に延びたリブとして該管式加
熱体から側方に突出している。この場合リブは管式加熱
体の軸線に対して垂直に位置していないので、不十分な
放熱しか達成することができない。空気を加熱する管式
加熱体の別の構成では、該管式加熱体の軸線に対して垂
直に延びる放熱板が外周壁で溶接されており、この外周
壁は、加熱ワイヤを含むセラミック部分に後で押込み又
は圧延によって押し付けられる。最後に、リブと一体に
成形された被覆体によって管式加熱体を取り囲むことも
提案されている。

最近では、自己安定式の加熱体が、発熱素子としてPT
C素子を有している。設定された出力及びほぼ一定の抵
抗に基づいて熱を生ぜしめる抵抗加熱体とは異なり、PT
C素子では、発熱作用はその温度に依存しており、温度
が高くなるに連れて、ひいては、まず初めに生じた熱が
いかに効果的に連行されるかに依存して、降下する。PT
C素子は従来、はんだごて又はカーラにおけるように液
体又は固体を加熱するために用いられた。

発明の課題ゆえに本発明の課題は冒頭に述べた形式の装置を改良
して、装置を取り囲む空気又はガスへの効果的な放熱を
保証して、十分な加熱出力を得ることができる装置を提
供することである。

課題を解決するための手段この課題を解決するために本発明の構成では、横断面
Ｕ字形の受容部分のウェブに、絶縁性のフレーム部分に
よって取り囲まれたPTC素子が直接載設されており、受
容部分のウェブとは反対の側において、PTC素子に、接
点プレートが載設されており、該接点プレートが絶縁支
持体によって覆われており、前記構成エレメントつまり
受容部分とフレーム部分とPTC素子と接点プレートと絶
縁支持体とが、クランプ式に装着される放熱板によっ
て、加熱ユニットとしてまとめられている。

発明の効果本発明の構成によって加熱ユニットはPTC素子のベー
スに放熱板を有することができ、これらの放熱板は、一
方では、本来の加熱ユニットから放熱板にかつそこから
周囲の空気に十分な放熱を行うために、確実に堅く装着
されており、そして他方では、温度変化時に生じる寸法
変化を十分に保証し、この結果本来の加熱ユニットにお
ける放熱板の不動の座着が永続的に保証される。この座
着はまた、放熱板への加熱ユニットの圧着力が温度上昇
時に自然に強まることによって、さらに強化される。本
発明による装置の有利な構成では、放熱板が、加熱ユニ
ットを取り囲む貫通孔を有していて、該貫通孔が、互い
に向かい合っていて放熱板の平面から曲げ出された２つ
の舌片によって制限されており、該舌片がその結合範囲
に、放熱板に対して、加熱ユニットの高さに相当する間
隔を有しており、舌片の端部の内側の間隔が、加熱ユニ
ットの高さよりも小さく設定されている。このように構
成されていると、上述の利点を特に良好に保証する単純
かつ有利なクランプ座が得られる。

本発明の別の構成では、放熱板がエンボス加工部を有
しており、エンボス加工部が舌片に対して垂直に方向付
けられている。この構成によって、放熱板が安定し、空
気の貫流擦過時、特に、放熱板が該放熱板を通る強制対
流によって押圧される場合における、放熱板の振動及び
ばた付きが回避される。そしてこの結果放熱板の振動と
共に、これによる騒音発生を阻止することができる。

本発明の有利な構成では、受容部分がＵ字形成形体で
あり、この場合、通常、酸化金属のような比較的破損し
易い金属から成る絶縁支持体にカバープレートが敷設さ
れており、この結果放熱板の舌片は一方では直接このカ
バープレートに接触し、かつ他方ではＵ字形成形体のウ
ェブに接触しており、両者を、絶縁プレート及びPTC素
子の介在下で互いに押圧する。この場合有利には受容部
分、カバープレート及び放熱板が、アルミニウム又はア
ルミニウム合金、特に、F28の硬度と400℃以上の温度耐
性とを備えたばね硬さのアルミニウムから成っている。

PTC素子は有利にはその狭幅側においてフレーム部分
によって取り囲まれており、このフレーム部分は、PTC
素子を互いに間隔をおいて保持する横ウェブを有してい
る。さらに、有利には絶縁支持体は個々の絶縁プレート
から成っており、これらの絶縁プレートの幅は、フレー
ム部分の幅に相当し、かつ絶縁プレートの長さはほぼ、
フレーム部分の横ウェブの幅を加えたPTC素子の長さに
相当しており、この結果絶縁支持体は長手方向において
互いに接続している。カバープレートはほぼその被覆部
において絶縁支持体に相当している。PTC素子に対応し
てカバープレート及び絶縁支持体がこのように分割され
ていることによって、個々の区分の長さにわたる良好な
圧着が押し付けられた放熱板により達成される。

本発明による装置の熱の有利な構成では、絶縁フレー
ムと少なくとも１つの接点プレートとを備えた、PTC素
子用の保持部材が設けられていて、接点プレートが絶縁
フレームと堅く結合されている。取扱い時にPTC素子を
確実に保持するためには、PTC素子をその狭幅側におい
て取り囲む絶縁フレームは十分ではない。なぜならば、
たとえ下から例えば接点プレートのような支持体が絶縁
フレームに向かって保持されるとしても、絶縁フレーム
と支持体とは相対的に滑って、個々のPTC素子が同様に
フレームから脱落するおそれが存在するからである。そ
こでこの構成では、接点プレートと絶縁フレームとが互
いに堅く結合されている。この場合「堅く」という表現
は、接点プレートと絶縁フレームとが、互いに大きな手
間をかけることなしには解離され得ないように、特に互
いに偶然に離れたり、ずれたりしないように、互いに結
合されていることを意味する。原則的にはねじ締結が行
われてもよいが、しかしながら有利な構成では、接点プ
レートがその端部範囲で絶縁フレームとリベット結合さ
れている。この場合堅く取り付けられた接点プレートは
フレームの片側に配置されているので、個々のPTC素子
は反対側からフレーム部分に挿入することができ、接点
プレートを通っての脱落を回避することができる。次い
で、フレーム及び挿入されたPTC素子の、フレームと堅
く結合された接点プレートとは反対の側に、別の接点素
子、例えば別の接点プレート又はＵ字形横断面を備えた
成形接点体が載せられてもよく、次いで、さらに続く組
立て、つまり場合によっては接点プレートへの絶縁プレ
ートの載設のために、この絶縁体を保護する別のカバー
部材、例えば安定性のカバープレートなどを載設するこ
とも可能である。

本発明の別の構成では、保持部分が設けられていて、
接続舌片が接点プレートとリベット結合されていてかつ
／又は、接続舌片が接点プレートと一体に構成されてい
る。接点プレートが既に絶縁フレームと堅く結合されて
いる場合には、接続舌片、つまり接点プレートと結合さ
れた接続舌片をも、接点プレートと一体に結合すること
及び／又は、同様に絶縁フレームを例えばリベッティン
グによって堅く結合することも有利である。

フレームと接点プレートとの間の相対的な旋回運動
が、一方の端部範囲に並べて配置されたか又はそれぞれ
端部範囲に配置された２つのリベットによっても回避さ
れる場合には、絶縁フレームと堅く結合されていない接
点プレート端部を、旋回及び該端部平面からの付加的な
外方屈曲を防止するように構成することも確かに有利で
はあるが、しかしながら同様に該端部を完全には固定し
ないと有利であり、これによって端部は、例えば圧着力
作用時並びに温度変化時に補償運動を行うことができ
る。このことを達成するために、本考案の極めて有利な
構成では、接点プレートと絶縁フレームとの間の不動の
結合部とは反対側の絶縁フレーム端部に、該絶縁フレー
ムの平面から隆起したヨークが構成されていて、該ヨー
クが、固定箇所とは反対側の接点プレート端部に上から
係合しており、この場合特に、接点プレートが両端部範
囲の間において自由であると有利である。

PTC加熱体のさらに続く組立て時に加えられる圧着力
下における接点プレートの撓み、並びに良好な熱伝導を
保証するために、別の極めて有利な構成では、接点プレ
ートがフレキシブルな金属薄板から成っている。この場
合接点プレートからフレーム部分に向かって凸面状に曲
げられていて、プレロードをかけられていると有利であ
る。これによって、フレーム及び接点プレートの全長に
わたって力が作用するのではなく、ほぼ中央範囲におい
て局部的に力が作用した場合にも、十分な圧着ひいては
十分な良好な接触が接点プレートとPTC素子との間にお
いて全長にわたって得られる。

また別の構成では、固定箇所の近くでフレームの、接
点プレートに向いた側に、該フレームの平面から突出し
た突子が設けられている。これによって接点プレート
の、フレームとは反対の側に載っている絶縁プレート
を、軸方向にずれないように保持することができる。さ
らに別の構成では、フレームが横方向ウェブを有してお
り、これによって個々のPTC素子をそれぞれフレーム部
分における個々の切欠きにおいて個別にとられて受容す
ることができる。

実施例次に図面につき本発明の実施例を説明する。

加熱装置１はアルミニウム製のＵ字形成形体２を有し
ており、このＵ字形成形体は有利にはF28の硬度と、400
℃以上の温度耐圧とを有している。Ｕ字形成形体２の一
方の端部３には該Ｕ字形成形体の外壁４に、接続舌片６
が例えばろう接又は点溶接によって固定されている。

Ｕ字形成形体２には、第２図に示されているような保
持部材11が位置している。保持部材11はレイトン（Rayt
on）のような絶縁材料製のフレーム部分12を有してい
る。フレーム部分12は長手方向脚13と、該長手方向脚の
端面に構成された横方向脚14,15と、図示の実施例では
横方向ウェブ16とから形成されている。さらにフレーム
部分は一方の端面17の後ろに、その平面から隆起したＵ
字形のヨーク18を有しており、この場合ヨークの脚19
が、フレーム部分12の長手方向脚13に一体に構成されて
いるのに対して、ウェブ21はフレーム部分12の幅にわた
って横方向に延びている。フレーム部分12にわたって接
点プレート22が延在しており、この接点プレート22は図
示の実施例ではばね金属薄板として構成されている。つ
まり接点プレートはフレキシブルかつ可撓性である。接
点プレートはフレーム部分12の、端面17とは反対側の端
部範囲23において、例えばリベット24を用いて同フレー
ム部分12と堅く結合されている。同時に別の接続舌片26
が一緒にリベット結合されていてもよい。またこの接続
舌片は接点プレート22と一体に構成されていてもよい。
接続舌片26とは反対側の端部27において接点プレート22
はヨーク18のウェブ21に下から係合し、この端部27にお
いてこのようにしてヨーク18によって保持されている。
接点プレート22は有利にはフレーム12に向かって凸面状
に予め曲げられており、ひいてはプレロードをかけられ
ている。フレーム12はその端部範囲23において、ヨーク
18が設けられているのと同じ接点プレート22に向いた側
で、長手方向脚13に２つの突子28を有しており、両突子
は、フレームとは反対の側で長手方向において接点プレ
ートに載せられる絶縁部分を、長手方向において突子28
とヨーク18との間で堅く保持する。

脚13,14,15とウェブ16とによって制限されたフレーム
12の切欠き29には、PTC素子31が挿入されている（第１
図、第３図及び第４図）。接点プレート22には個々の絶
縁部分32が載っており、これらの絶縁部分は一緒になっ
て絶縁支持体を形成している。絶縁部分32はほぼ、PTC
素子31に相当する長さを有している。絶縁部分の幅はＵ
字形成形体２の脚７の内側の間隔に相当している。絶縁
部分は有利には、例えば酸化マグネシウム、酸化バリウ
ム又は有利には酸化アルミニウムのような、熱伝導性で
電気絶縁性の金属酸化物から成っている。絶縁部分32に
はさらに、例えばアルミニウム製の安定性のカバープレ
ート33が載っており、このカバープレートの幅及び長さ
は、絶縁部分32の幅及び長さに相当している。PTC素子3
1と接点プレート22と絶縁部分32とから成る装置の高さ
がＵ字形成形体２の脚７の内側の長さよりも少し低いの
に対して、これらの部分にカバープレート33の高さを加
えた高さは、脚７の前記内側の長さよりも少し高い。

上述の加熱ユニットには、周囲の空気又は周囲のガス
への放熱のために摩擦接続的に放熱板41が敷設されてい
る。このために放熱板41は貫通孔42を有しており、この
貫通孔は特に、放熱板41の主平面から曲げ出された互い
に向かい合った２つの舌片43によって制限されている。
放熱板41の主部分への舌片43の移行範囲44において、舌
片間の間隔Ａが少なくとも、Ｕ字形成形体２の脚８とPT
C素子31と接点プレート22と絶縁部分22とカバープレー
ト33とから成る加熱ユニットの高さを有しているのに対
して、放熱板41がまだ前記加熱ユニットの上にかぶせ嵌
められる前では、舌片43の端面46の内側の間隔Ｂは、上
述の装置の高さよりも小さく、ひいては間隔Ａよりも小
さい。放熱板41はアルミニウム薄板から成っている。放
熱板41は補強のために、該放熱板の主平面から押し出さ
れたエンボス加工部48を、長手方向縁部47に対して平行
に有している。これによって放熱面は片側においてほん
の少しだけ高くなるが、この補強によって、騒音発生の
原因となる空気貫流時における放熱板のばたつきを回避
することができる。放熱板はこのような処置に基づいて
摩擦接続的に加熱ユニットにかぶせ嵌められて、この加
熱ユニットにクランプ接続的に取り付けられる。個々の
PTC素子31のみならず、絶縁プレート32及びカバープレ
ート33も分割されて構成されていることによって、放熱
板41を用いたPTC素子31とＵ字形成形体２の脚８との
間、並びに接点プレート22を介した絶縁部分32及びその
上に位置するカバープレート33との良好な熱接触が達成
される。クランプ嵌めによって、舌片43は加熱ユニット
に向いた側において面で、カバープレート33の上面及び
ウェブ８の外面に向かって押圧されて、これらの部分に
接触し、この結果放熱板への確実な熱移行並びに空気へ
の放熱も保証される。さらに、放熱板41の平面から曲げ
出された舌片46によって、放熱板相互の間において強制
的な間隔が保たれ、つまり舌片46によってスペーサが形
成されるので、この結果放熱板が互いに接触することは
回避され、放熱板は常に規定の相対間隔を維持すること
ができる。

第１図には、加熱ユニットに装着された２つの放熱板
しか示されていないが、実際には多数の放熱板41が加熱
ユニットに並んで配置されており、この結果多数の放熱
板41を備えた空調機が形成される。

上述の装置の組立ては以下のようにして行われる：まず初めに保持部材11がフレーム部分12と接点プレー
ト22とから、両部分相互の堅い結合（リベッティング）
及び同時に行われる接続舌片26のリベッティングによっ
て製造される。この部分には次いで、接点プレート22と
は反対の側からPTC素子31がフレーム部分12に挿入さ
れ、この場合PTC素子は、フレーム部分12と堅く結合さ
れた接点プレート22によって、脱落を阻止される。次に
フレーム部分12の、接点プレート22とは反対の側に、Ｕ
字形成形体２が装着され、この際にこのＵ字形成形体の
ウェブ８の内面はPTC素子31に接触し、脚７はフレーム1
2、特にフレームの長手方向脚13並びにカバープレート2
2を側部において覆う。次いで、このようにして得られ
たユニットは180゜だけ回動させられ、この結果Ｕ字形
成形体２のウェブ８は下になり、いまや保持部材11と該
保持部材内に位置するPTC素子を保持し、保持部材11の
脚７は上方に向かって延びる。次に両脚７の間において
接点プレート22に絶縁プレート32が、そしてこの絶縁プ
レートに上にはカバープレート33が載せられる。最後
に、このようにしてまとめられたユニットに放熱板41が
かぶせ嵌められ、放熱板はそのクランプ面に基づいて、
もはや互いに脱落することのないしっかりとした装置が
生ぜしめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第４図のＩ−Ｉ線に沿った加熱装置の鉛直縦断
面図、第２図は第１図に示された加熱装置において用い
られるPTC素子のための保持部材を示す斜視図、第３図
は第４図のIII−III線に沿った装置の断面図、第４図は
第１図のIV−IV線に沿った鉛直横断面図、第５図は第６
図のＶ−Ｖ線に沿った放熱板の断面図、第６図は第５図
の矢印VIの方向から放熱板を見た図である。１……加熱装置、２……Ｕ字形成形体、３……端部、４
……外壁、６……接続舌片、７……脚、８……ウェブ、
11……保持部材、12……フレーム部分、13……長手方向
脚、14,15……横方向脚、16……横ウェブ、17……端
面、18……ヨーク、19……脚、21……ウェブ、22……接
点プレート、23……端部範囲、24……リベット、26……
接続舌片、27……端部、28……突子、29……切欠き、31
……PTC素子、32……絶縁部分、33……カバープレー
ト、41……放熱板、42……貫通孔、43……舌片、44……
移行範囲、46……端面、47……長手方向縁部、48……エ
ンボス加工部、49……面

フロントページの続き (56)参考文献実開昭63−145293（ＪＰ，Ｕ) 実開昭48−66139（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−78092（ＪＰ，Ｕ) 実開昭53−29842（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスを加熱する装置であって、受容部分
と、少なくとも１つのPTC素子と、該PTC素子を取り囲む
少なくとも１つの絶縁性のフレーム部分と、少なくとも
１つの接点プレートと、少なくとも１つの絶縁支持体と
を備えた加熱ユニットが設けられており、この場合PTC
素子がフレーム部分によって取り囲まれて受容部分内に
位置しており、少なくとも１つの扁平面に接点プレート
が接触していて、絶縁支持体によって覆われている形式
のものにおいて、横断面Ｕ字形の受容部分（２）のウェブ（８）に、絶縁
性のフレーム部分（12）によって取り囲まれたPTC素子
（31）が直接載設されており、受容部分（２）のウェブ（８）とは反対の側において、
PTC素子（31）に、接点プレート（22）が載設されてお
り、該接点プレート（22）が絶縁支持体（32）によって覆わ
れており、前記構成エレメントつまり受容部分（２）とフレーム部
分（12）とPTC素子（31）と接点プレート（22）と絶縁
支持体（32）とが、クランプ式に装着される放熱板（4
1）によって、加熱ユニットとしてまとめられているこ
とを特徴とする、ガスを加熱する装置。
【請求項２】放熱板（41）が、加熱ユニット（2,31,22,
32）を取り囲む貫通孔（42）を有していて、該貫通孔
が、互いに向かい合っていて放熱板（42）の平面から曲
げ出された２つの舌片（43）によって制限されており、
該舌片がその結合範囲に、放熱板（41）に対して、加熱
ユニット（2,31,22,32）の高さに相当する間隔を有して
おり、舌片（43）の端部（46）の内側の間隔（Ｂ）が、
加熱ユニットの高さよりも小さい、請求項１記載の装
置。
【請求項３】放熱板がエンボス加工部（48）を有してい
る、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】エンボス加工部が舌片（43）に対して垂直
に方向付けられている、請求項３記載の装置。
【請求項５】受容部分（２）がＵ字形成形体である、請
求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】絶縁支持体（32）にカバープレート（33）
が載設されている、請求項１から５までのいずれか１項
記載の装置。
【請求項７】受容部分（２）、カバープレート（33）及
び／又は放熱板（41）が、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金から成っている、請求項１から６までのいずれか
１項記載の装置。
【請求項８】絶縁支持体が酸化金属から成っている、請
求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】フレーム部分（12）がレイトンから成って
いる、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】フレーム部分（12）が絶縁フレームであ
る、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】絶縁フレームと少なくとも１つの接点プ
レートとを備えた、PTC素子用の保持部材が設けられて
いて、接点プレート（22）が絶縁フレーム（12）と堅く
結合されている、請求項１から10までのいずれか１項記
載の装置。
【請求項１２】接点プレート（22）がその端部範囲で絶
縁フレーム（12）とリベット結合されている、請求項11
記載の装置。
【請求項１３】接続舌片（26）が接点プレート（22）と
リベット結合されている、請求項12記載の装置。
【請求項１４】接続舌片（26）が接点プレート（22）と
一体に構成されている、請求項11から13までのいずれか
１項記載の装置。
【請求項１５】接点プレート（22）と絶縁フレーム（1
2）との間の不動の結合部とは反対側の絶縁フレーム（1
2）端部に、該絶縁フレームの平面から隆起したヨーク
（18）が構成されていて、該ヨークが、固定箇所とは反
対側の接点プレート（22）端部（27）に上から結合して
いる、請求項11から13までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】接点プレート（22）が両端部範囲の間に
おいて自由である、請求項11から15までのいずれか１項
記載の装置。
【請求項１７】接点プレートがフレキシブルな金属薄板
から成っている、請求項11から16までのいずれか１項記
載の装置。
【請求項１８】接点プレート（22）がフレーム部分（1
2）に向かって凸面状に曲げられていて、プレロードを
かけられている、請求項11から17までのいずれか１項記
載の装置。
【請求項１９】固定箇所の近くでフレーム（12）の、接
点プレート（22）に向いた側に、該フレームの平面から
突出した突子（28）が設けられている、請求項11から18
までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】フレーム（12）が横方向ウェブ（16）を
有している、請求項１から19までのいずれか１項記載の
装置。
【請求項２１】少なくとも２つのPTC素子（31）が設け
られていて、絶縁支持体と放熱板（41）との間に、PTC
素子（31）の数に相当しかつ該PTC素子の形状に適合す
るカバープレート（33）が配置されている、請求項１か
ら20までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】少なくとも２つのPTC素子（31）が設け
られていて、絶縁支持体が、PTC素子（31）の数に相当
しかつ該PTC素子の形状に適合する絶縁部分（32）から
成っている、請求項１から21までのいずれか１項記載の
装置。
【請求項２３】少なくとも２つのPTC素子（31）が設け
られていて、接点プレート（33）が、PTC素子（31）の
数に相当しかつ該PTC素子の形状に適合する部分から成
っている、請求項１から22までのいずれか１項記載の装
置。