JP6075801B2 - 加熱素子用の冷却・保持体、ヒータ、および冷却・保持体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱素子用の冷却・保持体に関し、特に、かかる冷却・保持体を有するＰＴＣ加熱素子または面状発熱パネル、ヒータ、および、かかる冷却・保持体の製造方法に関する。

例えば、制御キャビネットにおいて、温度変化は、塵埃および攻撃的ガスと共に、腐食の原因となる凝縮物を生成する原因となる。結果として、漏れ電流やフラッシュオーバーによる故障のリスクが高まる。従って、信頼性および長寿命性の点で高い要件を前提とするヒータまたはファンヒータ、特にＰＴＣ半導体ヒータが、制御キャビネット内に位置する構成要素を完璧に機能させるため、一貫して最適な気候条件を確保するよう用いられている。

かかるヒータは通常、発熱体と嵌合される。これら加熱素子の保持装置は、良好に伝熱できなければならない一方で、他方では堅実な固定を保証しなければならない。頻繁な、そして、動作状態によっては、大幅な温度変化は、経年変化により素材疲労を招く可能性があり、従って、加熱素子を固定する保持力の低下を招く可能性がある。結果として、伝熱が悪化する。完全に保持機能が失われると、装置の全体的な故障という結果にもなりかねない。

独国特許出願公開第１９６０４２１８Ａ１号明細書は、ＰＴＣ素子が中央に配置された方形凹部内に取り付けられるＰＴＣ素子を持つ公知のヒータの例を説明している。二重楔型配置の幅を変更するために調整ねじを用いて移動可能な二重楔型配置が、取付のために凹部内に備えられる。従って、ＰＴＣ素子を凹部内に押込むことができる。二重楔型配置は複雑であり、素材疲労による締付力の低下の問題を解消していない。二重楔型配置は、これを防ぐために、ねじを操作することによって調整しなければならない。

この公知装置の改良が、独国特許出願公開第２００６０１８１５１Ａ１号明細書に開示されており、本出願人について言及している。この場合、加熱素子は、熱交換器の中央に配置された凹部内に配設されており、ここで凹部の内側接触面が、加熱素子に対して平坦に位置している。保持力は、加熱素子の設置後、熱交換器の側壁が、凹部の接触面間の間隙を小さくする内側に曲げられることで達成される。結果として、接触面間に配設される加熱素子は、堅固に、面状に挟持される。この固定は、再調整することなく、一定の高い保持力を与え、従って、加熱素子から熱交換器への一定の良好な伝熱を発揮する、安定性のある保持装置である。しかし、側壁を内側に曲げることは、頻繁な温度変化のため、保持条件に対して最適ではない壁部素材の塑性変形を招く。

従って、本発明の目的は、頻繁な温度変化にもかかわらず、冷却・保持体における単数または複数の加熱素子用の安全な保持装置が達成される効果に対して、最初に言及した種類の冷却・保持体を改良することにある。本発明の目的はまた、かかる冷却・保持体を有するヒータと、かかる冷却・保持体の製造方法とを規定することにある。

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の保持・冷却体、請求項１５に記載のヒータ、および請求項１６に記載の方法によって達成される。

本発明は、少なくともひとつの加熱素子が配置される少なくともひとつの加熱シャフトを有する面状ハウジングを有する加熱素子、特に発熱体、特にＰＴＣ加熱素子または面状加熱パネル用の冷却・保持体を指定する考えに基づいている。加熱シャフトは、間に加熱素子が締め付けられる対向するシャフト壁を有している。加熱シャフトは、シャフト壁間の間隙が加熱素子の設置に対して可変であるようにシャフト壁を離間させる少なくともひとつの側面スロットを有している。面状ハウジングを越えて外側に突出する少なくともひとつの締付部は、面状ハウジング上で係合する。締付部は、側面スロットにまたがり、加熱素子の組立状態において、弾性変形して、加熱素子に作用するシャフト壁の接触力を生じる。

弾性変形によって達成される加熱素子の公知の締め付けとは異なり、本発明により、少なくともひとつの締付部が弾性変形されることが提供される。これは、変形がフックの直線の範囲内で行われ、締付部に生じる応力に比例することを意味する。加熱素子が加熱シャフト内で締め付けられる締付力は、変形の結果として弾性限界未満に最適化される。弾性変形と比較して、材料の老化により生じる沈降が防止される。加熱素子が固定される締付力は、温度変化にもかかわらず、一定のまま、または少なくとも実質的に一定のままとなる。常に最大の、加熱素子から保持・冷却体への伝熱が、常に高い締付力により達成される。

全体として、一定に向上した接触または締付力により、性能の向上が達成される。

弾性変形により、加熱素子を押圧する力が、関係する材料定数に応じてバネ力として作用する。接触力または締付力の再調整は、必要ではない。

本発明によれば、加熱シャフトは、シャフト壁間の間隙が加熱素子の設置に対して可変であるようにシャフト壁を離間させる少なくともひとつの側面スロットを有している。結果として、シャフト壁間の間隙は、単数または複数の加熱素子を加熱シャフトに挿入するために広げることができる。単数または複数の加熱素子の組立状態において、シャフト壁間の間隙は、それらが伝熱のために加熱素子に抗して置かれ、加熱素子を加熱シャフト内で固定するように、小さくされている。接触力は、面状ハウジングを越えて外側に突出する複数の締付部によって、または、面状ハウジングを越えて外側に突出する単一の締付部によって生じ、前記締付部は、面状ハウジング上で係合し、側面スロットにまたがっている。単数または複数の締付部は、弾性変形し、シャフト壁の領域における加熱素子に作用する接触力を生じるバネとして、または板バネのように動作する。接触力は、反対方向で内側に作用する。

シャフト壁に配置される加熱素子の高さに関連して、締りばめがシャフト壁の領域に存在する。この場合、加熱素子と加熱シャフトとの間の干渉は、ある程度離間するよう押圧される単数または複数の側面スロットにより、締付部が変形するか、締付部が弾性変形するように調整される。従って、組立状態において、加熱素子はシャフト壁の間に圧入されて配置される。当業者により、組立状態において締付部の弾性変形が結果として生じるように、面状ハウジングの関係する材料特性に応じた適切な干渉許容の調整が行われる。

本発明の更なる利点は、加熱素子の容易な組立のため、締付部を使用できることにある。面状ハウジングに関して内側に作用する組立力により締付部に負荷をかけることによって、締付部は、それらの半径を増加させ、従って組立スロットとして動作する側面スロットを開口する。

これにより、締付部に接合されるハウジング部が外側に屈曲することを招く。この結果、単数または複数の加熱素子を絶縁フォイルと共に加熱シャフトに導入するか、挿入するために十分なシャフト壁間の間隙が、僅かに増加する。

組立後、組立力は解放され、締付部はそれらの応力の無い状態に戻ろうとする。締付部が、工程において、単数または複数の加熱素子により押し込まれるにつれて、それらは、シャフト壁上に、関連する材料定数に応じる弾性範囲内の所望の保持または接触力を生じる。組み立てに対する締付部の変形は、フックの直線の範囲内で、すなわち、弾性限界未満で生じる。機械的な拡張は、熱膨張（焼きばめ）によって補われたり、置換えられたりしてもよい。

本発明の好ましい実施形態を、従属クレームにおいて特定する。

従って、面状ハウジングを越えて外側に突出する締付部は、凸状に湾曲する締付部として構成されてもよい。
締付部の凸状湾曲とは、それが、面状ハウジングの外壁に関して外側に曲がっており、面状ハウジングの直立壁を越えて外側に弓状に突出することを意味する。代替として、面状ハウジングを越えて外側に突出する締付部は、直立した脚部、特に、角度を成して共に接合される２つの直立した脚部を有していてもよい。脚部は、面状ハウジングの外壁と共に、断面三角形プロフィルを形成する。湾曲した締付部の頂点間、または三角形締付部の先端間の間隙、すなわち、締付部と面状ハウジングとの間の一般に最大の間隙は、組立に利用できる撓みが存在するような大きさとなっている。複数の締付部の場合、上記の特徴が、すべての締付部に関連して開示されている。

好ましい実施形態において、少なくともひとつのシャフト壁およびシャフト壁と平行に通る面状ハウジングのひとつの外壁は、少なくともひとつのクロスバーによって接合されている。結果として、冷却・保持体の安定性が向上する。更に、クロスバーは、冷却・保持体の表面の伝熱を向上させる冷却リブとして機能する。

面状ハウジング上の締付部の係合箇所が側面スロットの上方および下方に、および、側面スロットから一定の距離をおいて配置される場合、締付部の長さは、側面スロットの長手方向の延長に対して、横方向に増加する。係合箇所の領域における締付部と面状ハウジングとの間の角度は、鋭角であり、側面スロットと垂直に作用する組立力または反対方向に作用する接触力が生じるように調節される。

係合箇所は、面状ハウジングの外縁で係合してもよい。結果として、係合箇所と側面スロットとの間の間隙が最大となる。締付部の係合箇所を、更に内側に、すなわち、側面スロットの近傍、つまり、面状ハウジングの外縁と側面スロットとの間に配置することも可能である。この実施形態は、凸状に湾曲した締付部の比較的大きな半径、および、従って小さな間隙が、締付部とハウジングの側面との間で調節できるという更なる利点を有する。冷却・保持体は、コンパクトな構造であってもよい。加熱シャフトの拡張は一般に、締付部の半径によって、または弦の半径、弦接続または係合箇所の間隔、材料の厚さ、材料および締付部の形状（例えば、三角形または湾曲等）によって決定される。機械的特性は、係合角度、位置関係、および接触ギャップ間の関係を介して決定される。

また、面状ハウジングの側壁はそれぞれ、側面スロットと締付部の係合箇所との間で加熱シャフトと直角を成して備えられてもよく、前記側壁は、係合箇所において締付部に接合されている。この場合、側壁から締付部への移行部は、内側に曲率または半径を有している。切欠き効果および従って塑性変形は、側壁から締付部への移行部の領域における曲率によって低減されるか、完全に防止される。結果として、温度変化による接触力の低下に対抗する安全マージンおよび構成要素故障に対抗する安全マージンは、例えば、組立中締付部が内側に押圧された場合、更に増加する。

シャフト壁の内縁を越えて突出する案内ノーズ部が、側面スロット上に備えられてもよい。これにより、複数または単数の加熱素子の加熱シャフトへの挿入と、加熱シャフト内の加熱素子の同軸整列が容易になる。

単一の中央加熱シャフトが備えられる場合、冷却・保持体は、例えば連続鋳造等によって、特にコンパクトに、簡単に構成されてもよい。

加熱性能を向上させるため、加熱シャフト間に配置されるコアによって離間される少なくとも２つの平行な加熱シャフトを備えていてもよい。この場合、各加熱シャフトは、少なくともひとつの側面スロットを有している。この実施形態により、複数または単数の締付部の弾性変形のため、様々なレベルで複数の加熱素子の積層配置が可能となり、ここで設置の容易さと一定の接触力が保持される。原則として、面状ハウジングの本質的に直方体設計に加え、基本的な二次形状は、適切なネジまたはクリップ留め具を用いて、ファンの取り付けが可能である。面状ハウジングの長さは、性能歩留りに影響を与えかねない。

内側シャフト壁は、いずれの場合も、コアの外壁によって形成でき、ここで、それらの部分の外壁は、クロスバーによって共に接合される。コアは従って、コアの外壁がそれぞれ、内側シャフト壁を形成する点において、両加熱シャフトに対する相互限界を形成している。両加熱シャフトの外側シャフト壁は、面状ハウジングによって形成され、いずれの場合も、面状ハウジングの外面近傍に配置されている。クロスバーによるコアの外壁の接合によって、一方で冷却・保持体の安定性、特に、コアの安定性が向上し、他方で伝熱のための有効面積が増加する。クロスバーは、冷却リブとして機能している。

単一の締付部は、各側面スロットに割り当てられるのが好ましい。代替として、単一の締付部は、面状ハウジングの一方および同じ側に位置する複数の側面部に割り当てられてもよい。複数の側面部に対する単一の締付部の割り当ては、冷却・保持体の単純な構造をもたらす。単一の締付部が各側面部に割り当てられている場合、個々の加熱シャフト内への加熱素子の設置が簡素化される。

締付部または弦の厚さは、係合箇所間、すなわち、面状ハウジングの長手方向の延長に対して横方向で変化するのが好ましい。この結果として、座屈負荷の増加が可能である。特に、締付部は、中央が厚く、脚部の端部に向かって、すなわち、係合箇所に向かって細くなる。

好ましい実施形態において、コアは、面状ハウジングへ恒久的に接合され、特に、締付部によって恒久的に接合される。この実施形態は特に、各側面スロットが独自の締付部を有している設計に適している。締付部は、一方で接触力を印加する機能と、他方で特定位置、特に、冷却・保持体の中央でコアを固定する機能の二重の機能を有している。コアの他の配置も、冷却・保持体において可能である。

代替として、コアは、面状ハウジング内で自由に配置されてもよい。これは、コアが、面状ハウジングに直接接合しておらず、すなわち、材料接触状態にないことを意味する。本実施形態は特に、複数の側面スロットが面状ハウジングの一方および同じ側に割り当てられる、単一の締付部との組み合わせにおいて適している。

本発明の好ましい実施形態において、少なくともひとつのシャフト壁の第１の長手方向縁部は、面状ハウジングに接合されている。シャフト壁の第２の長手方向縁部は、第１の長手方向縁部と反対側に配置され、ここで、第２の長手方向縁部は、シャフト壁の位置が可変であるように、自由に移動可能である。本実施形態により、シャフト壁間の間隙を変化させるための撓みが増加することが確実となる。これを行うため、シャフト壁は、第１の長手方向縁部上の面状ハウジングに結合されている。第１の長手方向縁部に対向する第２の長手方向縁部は自由であり、シャフト壁の位置が可変となるように、面状ハウジングに関して移動できる。シャフト壁の移動は、第１の長手方向縁部を介する面状ハウジングの変形によって開始される。この文脈において説明した単一シャフト壁を持つ面状ハウジングへの接続も、両シャフト壁の文脈において開示され、主張される。

前記の構造と共に、シャフト壁が、２つの長手方向縁部の間でシャフト壁上に係合するブレーシングリブへ接合され、第１の長手方向縁部の領域において、面状ハウジングへ接合されれば、更なる性能の向上が達成できる。この結果として、動きが、第１の長手方向縁部の領域だけではなく、ブレーシングリブによっても、シャフト壁に導入される。加熱素子上の接触力は、結果として改善され、従って、性能が向上する。

本発明の独立した局面によれば、上で参照した実施形態のひとつによる冷却・保持体を有するか、本発明による冷却・保持体を有するヒータが開示され、ガスが長手方向において冷却・保持体を通って、および／または、その周囲を流れるように、ファンが冷却・保持体の一軸端に配置されている。かかる加熱装置は、例えば、制御キャビネットの空調用、または他の用途のために使用されてもよい。

冷却・保持体を製造するための本発明による方法を用いて、シャフト壁間の間隙が接合のために拡大され、ここで、面状ハウジングが加熱され、および／または、シャフト壁間の間隙が、単数または複数の締付部上の関係する加熱シャフトに直角を成して通る組立力を印加することによって拡大され、その結果、複数または単数の締付部が共に押圧される。その結果、シャフト壁間の間隙は、側面スロットのため拡大される。この状態で、複数の加熱素子、または、加熱素子および冷却・保持体は、加熱素子を加熱シャフト内に押し込むことによって嵌合することができる。この後、面状ハウジングは、冷却され、および／または、シャフト壁がそれらの保持位置に移動し、対応する接触力が単数または複数の加熱素子に印加されるように、圧力から解放される。

本発明を、実施形態に基づき、関連する略図を参照して、追加の特定と共により詳細に説明する。

図１は、単一の中央加熱シャフトを有する、本発明に従う実施形態による冷却・保持体の斜視図である。 図２は、２つの平行な加熱シャフトを有する、更なる実施形態による冷却・保持体の斜視図である。 図３は、２つの平行な加熱シャフトおよび自由に支持されたコアを有する冷却・保持体の更なる実施形態の斜視図である。 図４は、厚さが変化する締付部を有する更なる実施形態による冷却・保持体を上から見た図である。 図５は、加熱シャフトの変形を有する冷却・保持体の更なる実施形態の斜視図である。 図６は、締付部の変形を有する冷却・保持体の更なる実施形態の斜視図である。 図７は、シャフト壁がそれぞれブレーシングリブと共に備えられた冷却・保持体の更なる実施形態の斜視図である。

図１は、例えば、ファンヒータ等の加熱装置に設置できる、本発明に従う実施形態による発熱体（図示せず）用の冷却・保持体の斜視図を示している。ファンヒータは更に、例えば、制御キャビネットの空気調和のために使用されてもよい。かかるファンヒータの他の用途は、想定できる。本発明の適用範囲内で、冷却・保持体自体と共に、その内部に配置される加熱素子の両方、すなわち、独立したアセンブリとして、また更に、かかる冷却・保持体を有するヒータ全体も、開示し、主張する。その機能により、冷却・保持体はまた、冷却体または熱交換器とも称されるであろう。

加熱素子は、それ自体公知のＰＴＣ加熱素子であり、すなわち、正温度計数を持つサーミスタである。加熱素子１０は、平坦な方形ブロック形状を有する。他の発熱体も可能である。図１において識別できるように、冷却・保持体は、中央、すなわち、面状ハウジング内の中央に構成される単一の加熱シャフト１２を持つ面状ハウジング１１を有している。面状ハウジングは、長方形であり、少なくともひとつの、特に、少なくとも２つの面状外壁１６を有し、その外壁は水平に通っており、すなわち、屈曲しておらず、互いに平行である。外壁１６、特に両外壁１６は、実質的に面状ハウジング１１の全幅を超えて延在している。外壁１６および加熱シャフト１２の両方は、互いに対して平行に同様に通っている。直立する側壁１９は、外壁１６と直角を成して配置されている。外壁１６および側壁１９は、互いに直角を成している。側壁１９に割り当てられるのは、少なくとも側面の領域において面状ハウジングの外面形状を制限する凸状に湾曲した締付部１５である。面状ハウジング１１は、実質的に方形の断面を有し、ここで、面状ハウジングの側面は、外方に凸状に突出し、特に凸形状である。外壁１６と直角を成して配置される直立側壁１９は、外方に突出する側面の内部に位置している。

締付部１５の構造と機能を、別の箇所でより詳細に説明する。

面状ハウジング内に配置される加熱シャフト１２は、面状ハウジング１１の長手方向に延在しており、対向する平行シャフト壁１３ａ、１３ｂを有する。組立状態において、少なくともひとつの加熱素子１０、特に、面状ハウジングの横方向に並列に配置される複数の加熱素子は、加熱シャフト１２内に位置し、ここでシャフト壁１３ａ、１３ｂは、伝熱のために単数または複数の加熱素子１０と当接する。同時に、単数または複数の加熱素子１０は、加熱シャフト１２内で面状ハウジング１１の長手方向または横方向に固定される。

図１に示すように、シャフト壁１３ａ、１３ｂはそれぞれ、クロスバー１７によって関連する外壁１６に結合されている。クロスバー１７は一方で、締付部１５によってシャフト壁１３ａ、１３ｂに生じる接触力を伝達するために用いられる。他方、クロスバー１７は、加熱素子からシャフト壁１３ａ、１３ｂへ伝達される熱を放散するために、冷却リブとして機能する。クロスバー１７は、側壁１９と平行に通り、面状ハウジング１１の長手方向に延在する。図１に従う実施例において、２つのクロスバー１７が、シャフト壁１３ａ、１３ｂ毎に備えられている。クロスバー１７は、関係するシャフト壁１３ａ、１３ｂと関連する外壁との間の空間を複数のチャンバに、図１による実施例において、特に、加熱素子を冷却するために空気またはガスが流動できる３つのチャンバに分割する。チャンバは、冷却・保持体の両軸端で開口している。異なる数のクロスバー１７、例えば、単一のクロスバー１７または２つを超えるクロスバー１７が可能である。クロスバー１７は、加熱シャフト１２の両側に対応して配置されるか、構成される。

加熱シャフト１２は、面状ハウジングの横方向において加熱シャフト１２の両側に備えられる２つの側面スロット１４を有している。両側面スロット１４は、両シャフト壁１３ａ、１３ｂ間の間隙が、少なくとも加熱素子１０の設置中に可変であるように、シャフト壁１３ａ、１３ｂを互いに離間している。シャフト壁１３ａ、１３ｂは、機械的に分断されている。結果として、シャフト壁１３ａ、１３ｂは、特に、加熱素子１０を加熱シャフト１２に挿入するために、適切な組立力を印加することによって、互いに離間して移動できる。加熱素子１０の組立状態において、両シャフト壁１３ａ、１３ｂは、それらが、加熱素子１０と当接し、伝熱を向上するため、および固定するために接触力によって加熱素子に突き当たるように、加熱素子に向かって移動できる。

２つの側面スロット１４の代わりに、単一の側面スロット１４を備え、側面スロットの反対側で横から加熱シャフトを閉鎖することも可能である。加熱シャフトの閉鎖側は、弾性ヒンジとして働く。結果として、シャフト壁１３ａ、１３ｂ間の間隙における変化は、一方の側に開口する加熱シャフトによって、または、一方の側に備えられる側面スロットによってもたらされ続けることができる。それに対して、図１による両側面スロット１４は、それらの間に配置される加熱素子１０が接触力により均一に突き当てられることができるという利点を有する。しかし、原則として、本発明は、単一の側面スロット１４を用いても機能する。

前記の締付部１５は、接触力を印加するために面状ハウジング１１の横方向両側に備えられている。両締付部１５は、側面スロット１４に割り当てられており、加熱素子の組立状態において、シャフト壁１３ａ、１３ｂに作用し、従って、加熱素子１０の両側から作用する対向する接触力を生じる。これを行うため、締付部１５は、面状ハウジング１１上の２点で係合し、側面スロット１４にまたがっている。単一の側面スロット１４と共に、この側面部に割り当てられる単一の締付部１５のみも必要であることは、明らかである。

締付部１５は、それぞれ割り当てられた側面スロット１４が延在するように、面状ハウジングの長手方向に延在している。締付部１５は、長手方向の延長に対して、横方向に湾曲している。締付部１５は、終点が係合箇所１８の領域において面状ハウジング１１に接合される、湾曲状または円弧状の、長手方向に延在する構成要素を形成している。各締付部１５と面状ハウジング１１との間の最大の間隙は、側面スロット１４の領域に位置する。これから生じる締付部１５の対称構成は、力の均一な配分を導く。締付部１５の非対称構成は、可能である。図１による実施形態において、凸状に湾曲した締付部１５は、面状ハウジングの外縁で係合し、従って、それぞれ関連する側面スロット１４から最大の距離にある。締付部１５が、面状ハウジング上で更に内側に、すなわち、面状ハウジングの外縁と側壁１９の領域内の側面スロット１４との間で係合することも可能である。締付部１５の弓形は、可変の厚さを持つ半径として実行されてもよい。これにより、安定性が向上し、座屈のリスクが減少する。締付部１５のこの実施形態は、すべての実施例と併せて、設計可能性として開示されており、図４に示されている。各締付部１５の最大厚さは、略側面スロット１４のレベルであり、いずれの場合も最大厚さが存在する係合箇所１８に向かって両側において減少している。

いずれの場合も側面スロット１４の両側におけるひとつの締付部１５の両係合箇所１８の配置とは、係合箇所１８が、側面スロット１４の上方および下方に、側面スロット１４から距離を置いて配置されることを意味する。

説明したように、面状ハウジング１１の側壁１９は、加熱シャフト１２に対して直角を成して配置され、側面スロット１４と係合箇所１８つまり各締付部１５の終点との間に延在している。図１においてわかるように、側壁１９は、それらの外側で、係合箇所１８の領域内の締付部１５の終点に接合される。締付部１５の内側において、側壁１９から各締付部１５への移行部は、可能な限り低い切欠き効果を維持するために、曲率、特に、理想曲率を持って形成される。

弾性接触力を生じるため、加熱シャフト１２およびその内部に配置される加熱素子１０は、干渉を持って設計される。結果として、シャフト壁１３ａ、１３ｂは、組立状態において、加熱素子により別々に押圧される。側面スロット１４により、両締付部１５の係合箇所１８は、締付部１５が弾性変形するように、応力の無い中立位置に対して離間するよう移動する。この結果、シャフト壁１３ａ、１３ｂを介して加熱素子に作用する弾性復元力または対応する接触力が生じる。

側壁１９は、シャフト壁１３ａ、１３ｂの内面を超えて延長されており、それら、またはそこに形成された内縁２１を超えて突出し、結果として案内ノーズ部２０を形成している。案内ノーズ部２０は、側面スロット１４を制限している。案内ノーズ部２０は、結果として組立を容易にし、横方向への滑りに対抗する機械的な障壁を形成する、加熱シャフト１２内に配置される加熱素子のための横方向のリミットストップを形成している。

図１による冷却・保持体は、単一の中央に配置される加熱シャフト１２を有している。本発明は、かかる冷却・保持体に制限されるものではなく、図２、３による実施形態に基づく実施例によって示すような複数の加熱シャフトを有する冷却・保持体も含んでいる。

図１および図２による実施例は、直立する外壁１６を有する面状ハウジング１１が両実施形態に備えられているとういう程度で一致している。面状ハウジング１１は、外壁１６と直角を成して通る側壁１９によって横方向に制限されている。側壁１９は、図２による実施例および図１による実施例においても、面状ハウジング１１の外側で側壁１９と重なり合う凸状に湾曲する締付部１５の内部に配置されている。

図２による面状ハウジングは、図１による実施例と同様に、外側シャフト壁１３ａの外側で、すなわち、外側シャフト壁１３ａとそれぞれ関連する外壁１６との間の空間に構成されており、外側シャフト壁１３ａを関連する外壁１６に接合するクロスバー１７を有している。クロスバー１７の機能および配置に関しては、図１による説明を参照する。

図１および２による両実施形態において、両外壁１６は、それぞれ内側に向かってオフセットされている。係合箇所１８の領域において、外壁１６は、各外壁１６のオフセット領域と平行に通る肩部を形成しており、面状ハウジング１１の外縁を形成している。肩部は、係合箇所１８の領域において締付部１５と合流している。

図１による実施形態とは異なり、図２による実施形態においては、外側シャフト壁１３ａ同士の間に配置されるコア２２が備えられており、面状ハウジング１１を、互いに上下に配置される２つの平行な加熱シャフト１２に分割している。このため、外側シャフト壁１３ａと平行に通るコア２２の外面つまり外壁２３は、いずれの場合も外側シャフト壁１３ａと共に加熱シャフト１２同士を制限する内側シャフト壁１３ｂを形成している。

コア２２は、幅が外側シャフト壁１３ａの幅と一致する方形断面を有する。内側シャフト壁１３ｂと直角に通るコア２２の側壁１９ａは、外側シャフト壁１３ａに接合される側壁１９と一列に並んでいる。外側シャフト壁１３ａに接合される側壁１９およびコア２２の側壁１９ａは共に、湾曲した締付部１５によって渡されるか、重なり合う面状ハウジングの（内側の）直立する側壁を形成している。

両加熱シャフト１２はそれぞれ、原則として、図１による中央の加熱シャフト１２と同様に構成され、相応に機能する。図２による両加熱シャフト１２はそれぞれ、コア２２または内側シャフト壁１３ｂを外側シャフト壁１３ａから分断する２つの側面スロット１４を有する。従って、加熱シャフトの間隙または拡大の変更が可能である。側面スロット１４の詳細および動作原理に関して、図１による実施例に関する説明を参照する。

接触力は、図２に示す締付部１５によって印加される。個々の締付部１５は、図１による締付部１５と形状および配置が一致している。関係する実施形態について参照する。図２による実施例において、締付部１５は、両側で各加熱シャフト１２に割り当てられている。面状ハウジング１１の各側面に２つ、従って全体では、４つの締付部１５が備えられている。締付部の機能は、図１による締付部の機能と一致している。各締付部１５の係合箇所１８は、面状ハウジング１１の外縁の領域において一方の側に位置している。一方で、締付部１５のそれぞれ関連し、対向する係合箇所１８は、コア２２の側壁１９ａの領域に位置している。特に、締付部１５は、一方の側で面状ハウジングの外縁、つまり一般には面状ハウジング１１に、他方の側ではコア２２に接合され、特に、堅固に接着されるか、一体的に形成される。締付部１５は、外側面１９ａにおいてコア２２の中央に係合している。関係する締付部１５に対する面状ハウジング１１またはコア２２の側面１９、１９ａ間の移行部は、いずれの場合も曲率を持って行われる。加熱シャフト１２はそれぞれ、図１による実施例におけるように構成される案内ノーズ部２０を有している。

図２による加熱シャフトの数は、例として考えるべきである。図２に示すものと同じ原理により構築される一致する数のコアおよび関連する締付部を持つ２つを超える加熱シャフトを備えることもまた可能である。従って、冷却・保持体の垂直方向における加熱シャフトの複数の積層および対応する加熱性能の向上が、可能である。

コア２２は、外壁２３または両内側シャフト壁１３ｂと共に結合し、コアの長手方向に通るクロスバー２４を有している。一方で、クロスバー２４は、コア２２の安定性を向上している。他方では、クロスバー２４は、拡大された表面によって加熱素子から内側シャフト壁１３ｂへ伝達される熱を放散するために、冷却リブとして機能する。図２による実施例において、側壁１９ａと平行に通る２つのクロスバー２４が、備えられている。異なる数、例えば、単一のクロスバーまたは２つを超えるクロスバーが可能である。

図２による実施例において、両加熱素子１０が組立状態で示されており、ここでそれらは圧入されて加熱シャフト１２内に配置されている。前で説明した４つ、または複数の締付部１５の弾性変形が達成され、関連する接触力が結果として達成される。加熱素子は、セラミック基体１０ａがワイヤ１０ｂと接続できるように図２においてわかるＰＴＣ加熱素子である。他の発熱体を使用してもよい。加熱素子１０は、適切な絶縁材を用いて加熱シャフト１２から電気的に絶縁されている。これは、本出願のすべての実施例に適用される。

図３による実施例において、これは、図２による実施例におけるような、２つの積み重ねられた加熱素子を保持するための二重プロフィルである。この点に関して、図２に関する説明を参照する。

図２、３による実施形態間の差は、コア２２の配置と締付部１５の構成から成る。図３によるコア２２において、これは、いわゆる、面状ハウジング１１内に事由に配置されるフライングまたはフローティングコアである。ハウジングは、多層、特に２層構造であり、少なくともひとつのコア２２および外殻を有している。コア２２は、面状ハウジング１１に直接接合されず、すなわち、堅固に接着されていない。面状ハウジング１１においてコア２２の固定は、加熱素子およびそれらの間に配置されるコア２２を圧縮する締付部１５によって作用される接触力によってもたらされる。

締付部１５に関する差は、単一の締付部１５が面状ハウジングの各側にある加熱シャフト１２の両方に割り当てられるという点である。従って、締付部１５は、ハウジングと同じ側にある両側面スロット１４、つまり、一般には複数の、特にすべての側面スロット１４と重なり合っている。共通の締付部１５は、面状ハウジング１１の両外縁に取り付けられ、これに関して、図１による実施形態と一致する。図３による実施形態は、例えば、押し出し成形によって、比較的容易に製造できるという利点を有する。簡単に設置するには、両加熱素子１０をコア２２に前もって組み付けておき、次いで、組立済みのユニットを広げた面状ハウジング１１に挿入することが考えられる。この場合、外側シャフト壁１３ａの突出する案内ノーズ部２０は、配向のために用いられる。広げた面状ハウジング１１に対する組立力は、外側シャフト壁１３ａが離間する方法で、凸状に湾曲した締付部１５が平らになるように、両締付部１５に反対方向に印加される。締付部１５の半径は増加される。両加熱素子１０を持つコア２２が広げられた面状ハウジング１１に挿入されると、組立力は除去されて、それを所定位置に固定する。垂直方向における加熱素子１０の干渉により、締付部１５は、開始位置に戻ることはできないが、弾性変形したまま残り、結果として、必要とする接触力が印加される。

これはまた、原則として、ここでコア２２が締付部１５に堅固に接着される図２による実施形態に対しても適用される。

２つ以上の層のハウジングと共に、コア２２および外殻つまり面状ハウジング１１は、一定の接触圧を達成するために、異なる、または同一の材料膨張係数を有する種々の材料の組み合わせから構成されてもよい。

図５、６は、加熱シャフト１２、特にシャフト壁１３ａ、１３ｂの懸架が、撓みのために変更された２つの実施形態を示している。これにより、公差を良好に補償できるという利点を有する。

シャフト壁１３ａ、１３ｂの長手方向の両縁部が面状ハウジング１１に接合される図１による実施形態とは異なり、図５、６による実施形態において、各シャフト壁１３ａ、１３ｂは、一方の側において面状ハウジング１１に接合されている。特に、いずれの場合も、シャフト壁１３ａ、１３ｂの単一の第１の長手方向縁部２５ａのみが、面状ハウジング１１に接合されている。いずれの場合も、シャフト壁１３ａ、１３ｂの他の第２の長手方向縁部２５ｂは、自由である。第２の長手方向縁部２５ｂは、面状ハウジング１１に接合されていないが、面状ハウジング１１に対して可動である。

両シャフト壁１３ａ、１３ｂは、対応して面状ハウジング１１に取り付けられており、ここで、シャフト壁１３ａ、１３ｂの自由な長手方向縁部２５ｂは、対向する側に配置されている。これは、一方のシャフト壁１３ａの自由な長手方向縁部２５ｂが、面状ハウジング１１に接合される他方のシャフト壁１３ｂの長手方向縁部２５ａと同じハウジング側に配置されることを意味している。側面スロット１４は、いずれの場合も、面状ハウジング１１の側壁１９によって両側で覆われている。自由長手方向縁部２５ｂが側壁１９に沿って妨げられずに移動できるように、自由長手方向縁部２５ｂは、側壁１９から一定距離にある。

締付部１５は、各側壁１９の足部において係合する。足部と対向する各側壁１９の端部２６は、自由端である。側壁１９の自由端部２６は、ハウジングの対向する側に配置され、対角線上に互い違いに配置される。

締付部１５はそれぞれ、側面スロット１４および各側壁１９の自由端部２６と重なり合い、ハウジングの対向する側の他方の側壁１９の足部に接合されている。締付部１５は、側壁１９の自由端部２６の領域で、それらと接触することなく、面状ハウジングのそれぞれの直立する外壁１６に合流している。側壁１９の自由端部２６と締付部１５の重なり部分との間の間隙は、十分な撓みが可能であるような大きさとなっている。

組立力が締付部１５に印加される場合、締付部１５の半径は拡大され、その結果、ミラー反転されて取り付けられた側壁１９は、反対方向に離間する。一方の側で側壁に取り付けられたシャフト壁は、同時に対応して移動し、その結果、側面スロット１４が組み立てのために開き、すなわち、シャフト壁１３ａ、１３ｂ間の間隙が広がる。圧力を開放した後、復元する動きが反対方向に生じる。

この場合、加熱素子１０を締め付ける動作状態において、弾性変形によるバネ力が関係する材料定数に従って生じるように、締付部１５の変形が弾性限界未満で生じる。

更に図５、６に示すように、冷却リブ２７が、シャフト壁の外側に備えられている。側壁１９は、関連するシャフト壁１３ａ、１３ｂを越えて突出し、また、冷却リブ２７も形成している。他の形状の冷却リブも可能である。

図５および６による変形例の間の差は、図６による矢形である締付部１５の形状により構成されている。言い換えれば、それぞれ関連する側壁１９を共に持つ締付部１５は、直線形の脚部２８と共に断面で略三角形のプロフィルを形成しており、ここで、断面三角形プロフィルの一端が、開口している。開口する先端は、関係する側壁１９の自由端部２６に対応している。

図６による締付部が、残りの実施例に関連する代替として開示されている。

図７による冷却・保持体は、図５、６による冷却・保持体とその基本的な構造において類似して構成されている。図５、６のように、第１の長手方向縁部２５ａの領域における設置のためにシャフト壁１３ａ、１３ｂの動きが、面状ハウジング１１によって、特に、面状ハウジング１１の関係する締付部１５によって開始されるように、両シャフト壁１３ａ、１３ｂはそれぞれ、第１の長手方向縁部２５ａの領域において、面状ハウジング１１に接合される。両シャフト壁１３ａ、１３ｂの第１の長手方向縁部２５ａはそれぞれ、対向する側で面状ハウジング１１に接合される。第１の長手方向縁部２５ａ同士は、対角線上に対向している。同じことが、２つの自由長手方向縁部２５ｂの位置にも適用される。この点において、図５、６、７による実施例は、互いに対応している。図７による基本的な構造に関して、図５、６に関する説明を参照する。

図７による実施例と図５、６による例との間の差は、両シャフト壁１３ａ、１３ｂがそれぞれブレーシングリブ２９に接合されるという点から成る。
ブレーシングリブ２９は、各シャフト壁１３ａ、１３ｂの外側で、すなわち、加熱シャフト１２から離間して対向する各シャフト壁１３ａ、１３ｂ側で係合している。

ブレーシングリブ２９の係合箇所または係合ラインは、いずれの場合も、各シャフト壁１３ａ、１３ｂの第１および第２の長手方向縁部２５ａ、２５ｂの間に位置している。

長手方向リブ２９は、他方の側で、すなわち、関連するシャフト壁１３ａ、１３ｂの第１の長手方向縁部２５ａの領域において、面状ハウジング１１に接合されている。このため、長手方向リブ２９は、面状ハウジングの各側壁１９の延長部を形成している。側壁１９は、第１の長手方向縁部２５ａの上方で折り重ねられ、外壁１６と平行に通るバー３０ａを形成している。折り重なり領域、すなわち、側壁１９とブレーシングリブ２９との間の移行領域に位置するのは、外壁１６または関連する締付部１５から一定の距離にある側壁１９の自由端部２６である。従って平行バー３０ａは、外壁１６と関連するシャフト壁１３ａ、１３ｂとの間を通る。平行バー３０ａは、ブレーシングリブ２９の係合箇所のレベルで折り重ねられ、シャフト壁１３ａ、１３ｂの外側と接合されるクロスバー３０ｂに合流している。

ブレーシングリブ２９は、図７でわかるように、面状ハウジング１１の長手方向に、すなわち、面状ハウジング１１の全軸長を超えて延在している。

従って、図７による実施形態において、各シャフト壁１３ａ、１３ｂは、２点で面状ハウジング１１に接合されている。結果として、図１〜４による実施例のものと匹敵するシャフト壁の安定性が達成される。接触圧もまた、同等である。各シャフト壁１３ａ、１３ｂの面状ハウジング１１への接続は、いずれの場合も、各シャフト壁１３ａ、１３ｂの一方および同じ側で行われる。これは、第１のシャフト壁１３ａの場合、第１の長手方向縁部２５ａおよびブレーシングリブ２９が、同じ側で面状ハウジング１１へ、特に、面状ハウジング１１の側壁１９へ接合されることを意味する。これにより、側壁１９によって伝達される移動または接触力が、一方の、および同じシャフト壁１３ａ、１３ｂに導入されることが確実となる。いずれの場合も、面状ハウジング１１へのシャフト壁１３ａ、１３ｂの中央の接続は、面状ハウジング１１の対向する側にある両シャフト壁１３ａ、１３ｂに対して行われる。これにより、シャフト壁１３ａ、１３ｂが、反対方向で可動であるか、または、加熱素子１０上に反対方向の所望の接触力を生じることが確実となる。

反対方向に作用する接触力は一般に、締付面１５およびシャフト壁１３ａ、１３ｂの入れ子配置によって達成される。入れ子配置とは、締付部１５が面状ハウジング１１に接合される係合箇所が、面状ハウジング１１の対角部に配置されることを意味している。従って、側壁１９の自由端部２６同士は、面状ハウジングの対角の対向する角部に配置されている。締付部１５の係合箇所または自由端部２６の対角配置により、締付部１５が面状ハウジング１１に接合される係合箇所は、例えば、組立力を印加することによって、締付部１５の半径を拡大することに関して、押圧されて離間する。係合箇所が対角線上に対向して配置されるように、ハウジング全体は、横方向、すなわち、加熱シャフト１２に対して横の方向に押圧されて離間するか、変形する。対向する側壁１９へのシャフト壁１３ａ、１３ｂの接続により、シャフト壁１３ａ、１３ｂは、側壁１９の移動によって連れ動き、シャフト壁１３ａ、１３ｂおよび従って加熱シャフト１２の間の間隙を拡大する。加熱素子１２の好首尾な設置後の復元する動きは、反対方向で行われる。締付面１５の入れ子配置に関する上記の説明はまた、図５、６による実施例を参照して開示される。

図７による面状ハウジング１１の安定性は、各側壁１９の下部領域において、拡大された面積により伝熱を更に向上するブレーシングチャンバ３１が備えられるように、更に向上される。ブレーシングチャンバ３１は、いずれの場合も、側壁１９のアウトエンド、すなわち、締付部１９（原文のまま）が面状ハウジング１１に接合される領域に備えられる。図７において更にわかるように、締付部１５の移行部は、切欠き効果を低減するために、面状ハウジング１１に向かう、または、側壁１９に向かう曲率を有している。これにより、変形もまた、移行部の領域において、すなわち、フックの直線の範囲内で、弾性限界未満となることが確実となる。

１０ 加熱素子
１１ 面状ハウジング
１２ 加熱シャフト
１３ａ、１３ｂ シャフト壁
１４ 側面スロット
１５ 締付部
１６ 外壁
１７ クロスバー
１８ 係合箇所
１９ 面状ハウジングの側壁
１９ａ コアの側壁
２０ 案内ノーズ部
２１ 内縁
２２ コア
２３ 外壁
２４ クロスバー
２５ａ 接合長手方向縁部
２５ｂ 自由長手方向縁部
２６ 自由端部
２７ 冷却リブ
２８ 脚部
２９ ブレーシングリブ
３０ａ 平行バー
３０ｂ クロスバー

Claims (16)

1. 少なくともひとつの加熱素子（１０）が配置される少なくともひとつの加熱シャフト（１２）と共に面状ハウジング（１１）を有する、加熱素子（１０）、特にＰＴＣ加熱素子用の冷却・保持体において、前記加熱シャフト（１２）は、間に前記加熱素子（１０）が締め付けられる対向するシャフト壁（１３ａ、１３ｂ）と、前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）間の間隙が前記加熱素子（１０）の設置に対して変更可能であるように前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）を離間させる少なくともひとつの側面スロット（１４）とを有し、前記面状ハウジングを越えて外側に突出する少なくともひとつの締付部（１５）は、前記面状ハウジング（１１）上で係合し、前記側面スロット（１４）にまたがり、前記加熱素子（１０）の組立状態にある前記締付部は、弾性変形して、前記加熱素子（１０）に作用する前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）の接触力を生じることを特徴とする冷却・保持体。
2. 請求項１に記載の冷却・保持体において、
   前記締付部（１５）は、凸状に湾曲するか、共に角度を成して接合される複数の直立した脚部を有する、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
3. 請求項１または２に記載の冷却・保持体において、
   少なくともひとつのシャフト壁（１３ａ、１３ｂ）および前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）と平行に通る前記面状ハウジング（１１）のひとつの外壁（１６）は、少なくともひとつのクロスバー（１７）によって接合される、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の冷却・保持体において、
   前記面状ハウジング（１１）上の前記締付部（１５）の係合箇所（１８）は、前記側面スロット（１４）の上方および下方に、および、前記側面スロット（１４）から一定の距離をおいて配置される、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
5. 請求項４に記載の冷却・保持体において、
   前記面状ハウジング（１１）の側壁（１９）はそれぞれ、前記側面スロット（１４）と前記締付部（１５）の係合箇所（１８）との間で前記加熱シャフト（１２）と直角を成して備えられ、前記側壁は、前記係合箇所（１８）において前記締付部（１５）に接合され、前記側壁（１９）から前記締付部（１５）への移行部は、いずれの場合も内側に曲率を有する、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の冷却・保持体において、
   前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）の内縁（２１）を越えて突出する案内ノーズ部（２０）が前記側面スロット（１４）上に備えられる、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の冷却・保持体において、
   単一の中央加熱シャフト（１２）が備えられる、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
8. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の冷却・保持体において、
   前記加熱シャフト（１２）間に配置されるコア（２２）によって離間される少なくとも２つの平行な加熱シャフト（１２）が備えられ、各加熱シャフト（１２）は、少なくともひとつの側面スロット（１４）を有している、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
9. 請求項８に記載の冷却・保持体において、
   内側シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）は、いずれの場合も、前記コア（２２）の外壁（２３）によって形成でき、前記外壁（２３）は、クロスバー（２４）によって共に接合される、
   ことを特徴とする冷却・保持体。
10. 請求項８または９に記載の冷却・保持体において、
    単一の締付部（１５）が各側面スロット（１４）に割り当てられるか、単一の締付部（１５）が前記面状ハウジング（１１）の一方および同じ側の複数の側面スロット（１４）に割り当てられる、
    ことを特徴とする冷却・保持体。
11. 請求項８乃至１０の何れか一項に記載の冷却・保持体において、
    前記コア（２２）は、前記面状ハウジング（１１）へ恒久的に接合され、特に、前記締付部（１５）によって恒久的に接合される、
    ことを特徴とする冷却・保持体。
12. 請求項８乃至１０の何れか一項に記載の冷却・保持体において、
    前記コア（２２）は、前記面状ハウジング（１１）内で自由に配置される、
    ことを特徴とする冷却・保持体。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の冷却・保持体において、
    少なくともひとつのシャフト壁（１３ａ、１３ｂ）の第１の長手方向縁部（２５ａ）は、前記面状ハウジング（１１）に接合され、第２の長手方向縁部（２５ｂ）は、前記第１の長手方向縁部（２５ａ）の前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）と反対側に配置され、前記第２の長手方向縁部は、前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）の位置が可変であるように、自由に移動可能な方法で配置される、
    ことを特徴とする冷却・保持体。
14. 請求項１３に記載の冷却・保持体において、
    前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）は、前記２つの長手方向縁部（２５ａ、２５ｂ）の間で前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）上に係合するブレーシングリブ（２９）へ接合され、前記第１の長手方向縁部（２５ａ）の領域において、前記面状ハウジング（１１）へ接合される、
    ことを特徴とする冷却・保持体。
15. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載の冷却・保持体を有するヒータにおいて、ガスが長手方向において前記冷却・保持体を通って、および／または、その周囲を流れるように、ファンが前記冷却・保持体の一軸端（２５）に配置されることを特徴とするヒータ。
16. 請求項１に記載の冷却・保持体を製造する方法において、前記シャフト壁（１３ａ、１３ｂ）間の間隙が接合のために拡大され、
    − 前記面状ハウジング（１１）が加熱され、および／または、負荷をかけられ、いずれの場合も、前記側面スロット（１４）の方向に作用する組立力により、少なくともひとつの締付部（１５）上で弾性変形され、
    − 次いで、前記加熱素子（１０）が前記加熱シャフト（１２）に挿入され、
    − 次いで、前記面状ハウジング（１１）が冷却され、および／または、圧力から解放される、
    ことを特徴とする製造方法。

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