JP6171258B2 - 車両ヒータ及び車両ヒータを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、非本質安全発熱導体層と、温度限界値の超過を検出するように設けられた発熱導体層に割り当てられたセンサー装置と、を担持する本体を有する車両ヒータに関する。

本発明は、車両ヒータを、特に、本明細書に記述されている車両ヒータを製造する方法に更に関する。この方法によれば、車両ヒータの本体が、非本質安全発熱導体層と、温度限界値の超過を検出するセンサー装置と、を装備することが意図されている。

本体は、いずれの場合にも、例えば、熱交換器であってもよく、具体的には、金属／空気及び／又は金属／液体熱交換器であってもよい。

本明細書においては、非本質安全発熱導体層により、例えば、電流の流れを制限することによって温度の過剰な上昇を独立的に防止することができるＰＴＣ発熱導体層などの本質安全発熱導体層とは対照的に、このような障害の場合に危険な状態を回避する能力を明確に有していないあらゆるタイプの発熱導体層を意味している。

非本質安全発熱導体層は、限定を伴うことなしに、例えば、相対的に高い電圧（例えば、２５０ボルトの直流電圧）が供給されるように設けられてもよく、この場合に、過剰に高い電圧は、有利であると考えられる場合には、例えば、パルス幅変調によってクロック調整されてもよい。１２又は２４ボルトの従来のオンボードネットワークと比べて、このような相対的に高い電圧は、しばしば、例えば、電気又はハイブリッド車両において入手可能である。このような環境においては、確かに、例えば、３〜８キロワットの範囲の能力を有する電気車両ヒータを動作させることができるが、本発明の適用の分野は、決して、この出力範囲又はこれらの車両タイプに限定されるものではない。

非本質安全加熱要素の形態の発熱導体層を有する車両ヒータは、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献によれば、温度を監視するべく、加熱要素を示す熱放射の表面固有の検出のための３つの代替センサーが設けられており、この場合に、加熱要素は、蛇行形状の波形のリブとして形成されている。これらのセンサーのうちの１つは、非接触式赤外線センサーとして設計されている。加熱要素に接触する別のセンサーは、加熱要素内に一体化された電気抵抗線の形態で設けられている。又、この特許文献において提案されている第３センサーも、加熱要素のエリア内に配設されるか又はこの場所において一体化されており、且つ、温度感知光ファイバに基づいて動作する。加熱要素のエリア内に配設された２つのセンサーの１つの欠点は、これらの別個のコンポーネント自体が相対的に高価であるという事実を不問にするとしても、抵抗線の後続の一体化作業と光ファイバの後続の一体化作業が、いずれも、労働集約的であり、且つ、従って、費用集約的であるという点にある。更には、対応する過熱したスポット又は場所が、偶然にも、個々の導体の直接下方に配置されておらず、例えば、蛇行形状の波形のリブのエッジのエリア内に配置されている場合に、これらの２つのセンサーは、その伝導体特性に起因し、即ち、細長いシリンダ形状に起因し、恐らくは、温度限界値の隔離された又は局所的な超過を検出する能力を有していない。

その他の技術分野においては、別個のコンポーネントの使用に対する代替肢として、本体上にセンサー層を設けて温度限界値の超過を検出することが知られており、この場合に、センサー層は、適切な焼成法を使用することにより、直接的に本体上に又は本体によって既に担持されている材料上に形成される。但し、この場合には、センサー層は、常に加熱対象の本体と発熱導体層の間に設けられる。これは不利であり、その理由は、この方法によれば、発熱導体層から加熱対象の本体への熱伝達が悪化するからである。これ以外にも、本体は、隣接するセンサー層用のヒートシンクを構成しており、この結果、特に、非常に小さな又は隔離された過熱エリアの検出が妨げられる場合があり、その理由は、その部分において放出される熱が、多くの場合に、相対的に迅速に本体に伝達されることになるからである。このような構造の場合には、計測結果が相対的に不正確なものとなる。

欧州特許第１３６１０８９Ｂ１号明細書

本発明の目的は、一般的な車両ヒータに基づいて、且つ、車両ヒータを製造する一般的な方法に基づいて、悪影響が本体と発熱導体層の間の熱伝導性に及ぶことなしに、温度限界値の隔離された又は局所的な超過をも確実に検出する能力を有する費用効率の優れた且つそれでいて相対的に正確な計測を実行するセンサー装置用の解決策について記述するという点にある。

この目的は、独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な実施形態及び更なる拡張については、従属請求項から明らかとなる。

提案の内容は、まず、非本質安全発熱導体層を担持する本体を有する車両ヒータである。温度限界値の超過を検出するべく設けられたセンサー装置が、この非本質安全発熱導体層に割り当てられている。これに関連して、センサー装置は、実質的にその表面法線の方向において発生することになる電流の流れについて監視される本体とは対向していない発熱導体層の面上に配置されたセンサー層を有するものと想定されている。この解決策においては、センサー層のコンポーネントは、本体と発熱導体層の間に設けられてはいない。従って、これら２つのコンポーネントの間の最適な熱伝導性を保証することができる。更には、本体は、センサー層が極めて正確な方式で動作する能力を有すると共に、例えば、小規模の局所的な過熱（例えば、無炎燃焼点）を確実に検出する能力を有するように、そのような構成においてセンサー層に対して十分に接続されたヒートシンクの効果を有してはいない。センサー層は、最も広範な意味において、常に、少なくとも断面において、平面型の層であることから、その（恐らくは、個々の）表面法線の方向における潜在的な電流の流れについて監視されてもよい。この意味における平面型のセンサー層は、例えば、ここでは、１つ又は複数の（恐らくは、極めて細い）ストリップから構成されたセンサー層を、或いは、例えば、複数の（差分）表面法線が出現するようにストリップがシリンダ表面の周りに且つ異なるレベルにおいて複数回にわたって巻回されているストリップから構成された層を、含むものと理解されたい。センサー層は、この場合には、例えば、蛇行の形態で構成された発熱導体層の経路を辿ってもよく、但し、この場合には、センサー層は、好ましくは、発熱導体層を完全にカバーしているか（必要に応じて、接続エリアは露出状態に残されてもよい）、或いは、センサー層は、本体の相対的に大きなエリアをカバーしてもよい。例えば、センサー層は、蛇行形状を有する発熱導体層の上方において、平面図において矩形のセンサー層として、位置決めされてもよい。この場合には、センサー層が発熱導体層の直接上方に配設される、即ち、センサー層が少なくとも断面において発熱導体層と接触している解決策と、少なくとも１つの中間層が設けられる解決策の両方が想定可能である。検出対象である表面法線の方向における電流の流れは、必要に応じて、センサー層の電流抵抗又は電流インピーダンス及び表面法線の方向において印加された電圧の結果として生じる「垂直」電流であってもよく、或いは、破裂放電又は電気アークによって生じる電流であってもよい。

いくつかの車両ヒータの場合には、センサー層が熱溶射法を用いて形成されるものと想定してもよい。熱溶射法を使用すれば、本体を焼成法における通常の温度に曝露することなしに、センサー層を製造することができる。このようなセンサー層の溶射は、焼成法のものに匹敵しうる低費用で実装することができるが、その結果、使用される本体の（又は、本体によって既に担持されている材料の）温度許容範囲に対する要件がかなり小さなものに制限される。従って、溶射法の使用の結果として、本体についても、溶解することになる、或いは、さもなければ、焼成法における通常の温度における意図された使用法との関係においてその材料特性が悪影響を受けることになる、材料が想定可能である。例えば、本体は、適切な溶射法の使用の結果として、完全に又は部分的に、アルミニウムから構成されてもよい。当然のことながら、複数のその他の材料も、本体について想定可能であり、これらは、多くの場合に、良好な熱伝導性を有する材料である。一例に過ぎないが、この関連において、アルミニウム合金、ガラス、及びセラミックに言及する必要があろう。想定可能な溶射法の例は、プラズマ溶射法、低温ガス溶射法、又はフレーム溶射法である。場合によっては、例えば、熱溶射法を使用することにより、発熱導体層などの車両ヒータのその他のコンポーネントを形成することも有利であろう。低温ガスプラズマ溶射法及び懸濁液フレーム溶射法が、現時点においては、特に適した熱溶射法であると考えられる。低温ガス溶射法においては、例えば、窒素などのガスが、高速に加速され、その結果、ガス中において搬送されている粒子が、本体上に、又は本体によって担持されている基板上に、（例えば、音速の倍数などの）高速で衝突し、且つ、高運動エネルギーに起因し、高密度の堅固に接着した層を形成する。懸濁液フレーム溶射法においては、まず、溶射対象の粒子を含む懸濁液を調製し、次いで、この懸濁液を炎の中に射出する。このプロセスにおいては、液体が、少なくとも部分的に、但し、好ましくは、完全に、蒸発することになり、且つ、高密度の層を生成できるように（理想的には）個々の粒子のみがターゲット表面上に衝突する。いずれの場合にも、センサー層を溶射する想定可能な方法においては、そのプロセスにおいて本体が焼成法における通常の温度に暴露する必要がないという点が共通している。この関連において、例えば、本体が８００℃未満の、６５０℃未満の、且つ、場合によっては、５００℃未満の、温度にのみ露出するものと想定されてもよい。温度を低く維持することができるほど、本体（並びに／又は、本体によって既に担持されている任意のその他のコンポーネント）に使用可能な材料の数が増大することになることが理解できよう。これに関連して、「温度に暴露される」という用語は、必ずしも、本体の全体が、この温度に暴露することを要する又は暴露しなければならないことを意味するものではないことが明らかであろう。むしろ、本体は、断面においてさえも、本体に損傷を生成しうる温度に曝露されないことが排他的に適切である。従って、本体の特性（サイズや熱伝導性など）に応じて、いくつかのケースにおいては、溶射プロセスに直接的に曝露しないエリア内において、例えば、わずかに１００℃、又は、場合によっては、１００℃未満などのような、５００℃を格段に下回る温度にしか耐えることができないコンポーネント（例えば、電気的な又はその他のコンポーネント）を本体が既に担持していることが確実に可能であってよい。

いくつかの車両ヒータにおいては、センサー層は、少なくとも断面において、負の温度勾配を伴う抵抗又はインピーダンス特性を有するものと想定されてもよい。ここで、「負の温度勾配」という用語は、最も広範な意味において理解する必要がある。関連する唯一のものは、既定の温度限界値を超過した際に、この事実を計測技法を使用して確実に検出することができるように、センサー層の抵抗又はインピーダンスが顕著に減少するという一点である。負の温度勾配を有するセンサー層を形成するために、例えば、二酸化シリコン、炭化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、及びその他のセラミック材料のような材料を使用してもよい。例えば、ガラスセラミックの場合には、例えば、最大で１０重量パーセントの比率で、１つ又は複数のアルカリ金属を含むものと想定されてもよい。又、ガラスセラミックは、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、石英、酸化チタニウム、及び／又は酸化亜鉛によってドーピングされるものと想定されてもよい。ドーピングの比率は、例えば、この場合には、最大で、３重量パーセントに及ぶものであってもよい。

更には、実質的にその表面法線の方向を有する電流の流れが、破裂放電又は電気アーク形成の場合にのみ、発生することになる絶縁層をセンサー層が少なくとも断面において有する車両ヒータが実現可能である。特に低費用で実装可能な実施形態においては、従来の意味における負の温度勾配を有する材料の代わりに、その破裂強度が、印加された電圧及びそれぞれに適切な温度限界値と整合している適切な絶縁体が、センサー材料として選択されている。例えば、電気アークは、一般に、材料内の永久的な変化を伴っていることから、このような解決策は、電気アークの発生の後に、車両ヒータが交換又は修理される時点まで、安全上の理由から車両ヒータの使用が中止される場合に、特に適している。対照的に、上記の段落において記述した少なくともわずかに相対的に費用集約的であるＮＴＣ材料の使用により、多くの場合に、適切な対策（発熱導体層を通じた電流の流れの低減又は中断）をとることによって電気アークの発生を完全に防止するべく、電気アークの発生をもたらしうる局所的な過熱の十分に早期の時点における検出が可能になる。

多くの場合に、センサー層が、下部接触層と、上部接触層と、を有することが有利であると考えられる。この場合には、計測装置は、接触層の間の可能な電流の流れを検出するべく、且つ、恐らくは、このような電流の流れから温度限界値の超過を推定するべく、これらの接触層又は電極の間において簡単な方式で接続されてもよい。接触層は、排他的にセンサー層のコンポーネントであってもよく、或いは、二重の機能を担ってもよい。例えば、センサー層の直接下方に位置決めされた発熱導体層が、同時に、下部接触層として使用されることが、或いは、上部接触層が、同時に、カバー層の機能を担うことが、実現可能である。当然のことながら、これは、別個の上部カバー層が使用されてもよいことを排除するものではない。いずれにしても、接触層の使用は、特に適切であり、その理由は、例えば、接触層の間に配設されたＮＴＣ材料が、その結果、接触層の間に接続された複数のＮＴＣ要素の並列回路として見なされてもよいからである。又、単純な絶縁体が使用されている場合には、破裂放電又は電気アークが発生する正確な場所とは無関係に、接触層の間に接続された計測装置により、接触層の間の可能な破裂放電又は電気アークを検出してもよい。

更には、車両ヒータを、特に、上述の車両ヒータを、製造する方法も提案される。この方法によれば、車両ヒータの本体に、非本質安全発熱導体層と、温度限界値の超過を検出するセンサー装置と、が設けられるものと想定されている。このプロセスにおいては、実質的にセンサー層の表面法線の方向において発生することになる電流の流れを監視するべく設けられたセンサー層を本体とは対向していないその面上において発熱導体層に割り当てることにより、センサー装置を形成している。この解決策は、本体と発熱導体層の間にセンサー層のコンポーネントが存在していないという結果も、もたらす。この結果、この方法の範囲内において、これらの２つのコンポーネントの間に最適な熱伝導性を保証することもできる。更には、この場合には、本体は、センサー層が、極めて正確に動作することが可能であり、且つ、例えば、小規模の局所的過熱（例えば、無炎燃焼点）を確実に検出できるように、センサー層に十分に接続されたヒートシンクとして機能することもない。これ以外にも、車両ヒータとの関連において上述した利点及び特性が、この方法についても、類似の又は似た方式によって現われることになるが、これらの利点及び特性については、ここでは、反復を回避するべく、関連する説明を参照されたい。

これは、同様に、後述する製造方法の変形に対しても適用されるものであり、反復を回避するべく、関連する特性及び利点との関係においては、上述の車両ヒータの変形を参照されたい。

又、この方法の範囲内において、センサー層は、熱溶射法を用いて形成されるものと想定されてもよい。

センサー層には、少なくとも断面において、本製造方法により、負の温度勾配を含む抵抗又はインピーダンス特性が提供されてもよい。

センサー層は、少なくとも断面において、実質的にその表面法線の方向を有する電流の流れが、破裂放電又は電気アーク形成の場合にのみ発生することになる絶縁層として形成されるものと更に想定されている。

本製造方法の場合には、下部接触層と上部接触層がセンサー層に割り当てられることも好適である。

以上の内容から、本発明の基本的な概念が、最も広範な意味において、平面型のセンサー層を本体とは対向していない面上において本体によって担持された非本質安全発熱導体層に割り当てることにより、電気式車両ヒータを、特に、例えば、数百ボルトの直流電圧の相対的に高い動作電圧を使用する電気車両ヒータを、低費用で製造する可能性にあることが明らかになろう。このような構造を有するセンサー層は、発熱導体層から加熱対象である本体への熱伝達に対して影響を及ぼさない。それでいて、このようなセンサー層は、局所的な（且つ、当然のことながら、すべての更に全体的な）過熱状態を推定するべく、その表面法線の方向における可能な電流の流れに関するこのようなセンサー層の監視を可能にする。本発明の特に費用効率に優れた実施形態は、電気アークの発生の検出と、車両ヒータの潜在的に危険な更なる動作の防止と、を少なくとも許容している。但し、理想的には、センサー装置は、適時に適切な対策をとることができるように、潜在的に危険な過熱状態を十分早期に検出するべく、十分な感度を有している。

以下、添付図面を参照し、一例として特に好適な実施形態を用いて本発明について説明することとする。

車両ヒータの第１実施形態の概略部分斜視図を示しており、この車両ヒータを製造するプロセスステップを同時に示している。 車両ヒータの第２実施形態の概略部分断面図を示しており、この車両ヒータを製造するプロセスステップを同時に示している。 車両ヒータの第３実施形態の概略部分断面図を示しており、この車両ヒータを製造するプロセスステップを同時に示している。 車両ヒータの第４実施形態の概略部分断面図を示しており、この車両ヒータを製造するプロセスステップを同時に示している。 車両ヒータの第５実施形態の概略部分断面図を示しており、この車両ヒータを製造するプロセスステップを同時に示している。

添付図面においては、同一の参照符号によって同一又は類似のコンポーネントを表記しており、これらの同一又は類似のコンポーネントの説明は、反復を回避するべく、少なくとも部分的に複数回にわたって省略することとする。

図１は、車両ヒータ１０の第１実施形態の概略部分斜視図を示しており、且つ、この図は、この車両ヒータ１０を製造するプロセスステップを同時に示している。

図１に示されている車両ヒータ１０及び後述する車両ヒータのすべては、例えば、且つ、限定を伴うことなしに、電気又はハイブリッド自動車用の、空気加熱器と所謂温水器の両方であってもよい。空気加熱器は、空気加熱器においては、加熱の対象である空気の流れが、空気加熱装置の熱交換器上において直接的にガイドされるが、所謂温水器においては、液体を用いて、且つ、別の熱交換器を用いて、熱を所望の場所に伝達するために、まずは、液体、一般的には、水―従って、この名称を有する―と、例えば、グリコールなどの凍結防止剤の混合物が、温水装置の熱交換器の上方においてガイドされるという点において、所謂温水器とは異なっている。

全体として、図１には、ブロックとして概略的にのみ示されている車両ヒータ１０は、この場合には、熱交換器である本体１２を有する。車両ヒータのタイプに応じて、この熱交換器１２は、空気又は液体を加熱するために設けられており、この目的のために、熱交換器１２は、その底面に、熱交換に有効な表面を拡大するためのリブ又は類似の手段（図示されてはいない）を有してもよい。

図１による実施形態においては、発熱導体層１４が、熱交換器１２によって形成された車両ヒータ１０の本体上に直接的に溶射されている。負の温度勾配を有するセンサー層１６は、センサー装置のコンポーネントであり、センサー装置は、センサー層１６とは別に、計測装置１８と、センサー装置に対して排他的に割り当てられる必要のないコントローラ２０と、をも有する。例えば、コントローラ２０によって車両ヒータの全体を制御及び調節することが、或いは、車両内に存在しているコントローラ２０によってセンサー装置に不可欠な機能が実行されることが、実現可能である。センサー層１６は、この実施形態においては、３つのコンポーネントを、即ち、この場合には、伝熱体としてのその実際の機能とは別に、センサー層１６のコンポーネントを同時に形成する発熱導体層１４と、熱溶射によって発熱導体層１４上に溶射され、且つ、負の温度勾配を有する層２２と、層２２に適用された導電性接触層２４と、を有する。この構造の動作モードは、なんらかの障害に起因して、例えば、１５０℃超の温度などの過剰な局所的過熱が発熱導体層１４のエリア内に発生した場合に、負の温度勾配を有する層２２が適切にコンディショニングされておれば、その結果、この状態を計測装置１８によって確実に検出できるように、負の温度勾配の場合に支配的であるその並列回路特性に起因して、その全体的な抵抗又はその全体的なインピーダンスが減少することになるというものである。この目的のために、計測装置１８は、破線によって示されているように、下部接触層としても更に機能する発熱導体層１４と負の温度勾配を有する層２２の上方に設けられた上部接触層２４の間に接続されている。この結果、計測装置１８は、接触層の間において有効な負の温度勾配を有する層２２の抵抗又はインピーダンスの明瞭な減少に基づいて温度限界値の局所的な超過を確実に検出することが可能であり、且つ、対応する信号をコントローラ２０に供給することができる。個々の温度限界値が、局所的のみならず、相対的に大きなエリアにおいても超過されている場合には、当然のことながら、この状態は、上述の方式により、一層検出されることが可能であり、その理由は、この場合には、抵抗又はインピーダンスが、個々のＮＴＣ要素の想像上の並列回路の複数の分岐において減少することになるからである。

図２は、車両ヒータ１０の第２実施形態の概略部分断面図を示しており、且つ、この図は、この車両ヒータ１０を製造するプロセスステップを同時に示している。

図２に概略的に示されている車両ヒータ１０においても、本体１２は、熱交換器によって形成されている。但し、この場合には、熱交換器１２は、導電性材料から、特に、アルミニウムから、製造されている。従って、発熱導体層１４は、この実施形態においては、第１絶縁層２６、実際の加熱層２８、及び第２絶縁層３０にサブ分割されている。好ましくは、発熱導体層１４のすべての３つのコンポーネントは、熱溶射法を使用することによって溶射される。上述の図との関連において、参照符号１４によって全体的に表記されている発熱導体層の上方には、こちらも熱溶射法を使用することによって溶射され、且つ、この実施形態においては、こちらも３つのコンポーネントを有する参照符号１６によって全体的に表記されたセンサー層が設けられている。第２絶縁層３０の直接上方には、第１導電性接触層３２が存在しており、この上部には、負の温度勾配を有する材料の層３４が溶射されている。層３４は、限定を伴うことなしに、具体的には、本明細書の概説の部分において負の温度勾配を有する層について提案された材料のうちの１つから構成されてもよい。負の温度勾配を有する層３４の直接上部には、第２導電性接触層３６が溶射されている。負の温度勾配を有する層３４は、第１接触層３２と第２接触層３６の間において有効な負の温度勾配を有する層３４の全体抵抗又は全体インピーダンスが構造の並列回路特性に起因して明瞭に減少するという結果を発熱導体層１４の任意のエリア内の既定の温度限界値の局所的な超過さえもがもたらすことになるように、コンディショニングされている。これは、図１と同様に、適切な対策をとることができるように、接触層３２及び３６の間に接続された、但し、図２には、図示されてはいない計測装置により、確実に検出することができる。

本明細書に記述されている薄膜加熱要素においては、電気アーク形成の深刻な障害が、まれに発生する場合がある。例えば、発熱導体層１４が溶解した場合に、特に発熱導体層が数百ボルトの相対的に高い電圧を使用することによって動作している場合には、この一般的に局所的な溶解エリア内に、電気アーク発火が発生する場合がある。電気アーク形成の問題は、交流電圧によって動作している発熱導体層よりも、直流電圧によって動作している発熱導体層１４の場合に、更に深刻である。その理由は、交流を伴う動作においては、電気アークは、通常、周期的なゼロ交差に起因し、短時間の後に自動的に終了するからである。これは、一般に、直流電圧を伴う動作には、パルス幅変調された直流電圧の場合においてさえも、当て嵌まらない。従って、特に、直流電圧アプリケーションにおいては、電気アークを検出し、且つ、火災の危険を排除できるように加熱電流をターンオフすることによって消火することが一層重要である。電気アーク発火の場合には、本体とは対向していない発熱導体層１４の面上においてその他の層を穿刺又は貫通する発熱導体層１４から延在する、或いは、多層発熱導体層の場合には、実際の加熱層２８から延在する、導電性ガスチャネル３８が形成される。このようなガスチャネル３８は、負の温度勾配を有する層３４を通じた電流の流れをも、もたらす。これは、第１接触層３２と第２接触層３６の間において計測される負の温度勾配を有する層３４の全体的な抵抗又は全体的なインピーダンスの突然の減少をもたらす。この現象は、図１と同様に、発熱導体層１４又は実際の加熱層２８に対する電源を中断して電気アークを消火できるように、接触層３２及び３６の間に接続された、但し、図２には示されていない計測装置によって確実に検出することができる。計測装置１８及び／又はコントローラ２０は、電気アークによって生成された抵抗又はインピーダンスの変化を電気アークを伴うことなしに発生する局所的な又は全体的な過熱状態から弁別することができるという点が特に有利である。このような弁別は、例えば、計算又は実験によって決定される限界値又は特性曲線の組に基づいて実施されてもよい。この結果、電気アーク形成の場合に、例えば、再度修理される時点まで、車両ヒータを永久的に無効化することが可能である。この結果、例えば、液体の消失又は停滞などの温水器における一時的な障害の場合に、車両ヒータを一時的にのみ無効化することが可能である。又、同様に、図１に示されている実施形態において、ガスチャネルがそこに図示されてない場合にも、電気アーク形成を検出できることが明らかである。

図３は、車両ヒータ１０の第３実施形態の概略部分断面図を示しており、且つ、この図は、この車両ヒータ１０を製造するプロセスステップを同時に示している。

図３に示されている車両ヒータ１０は、この場合には、第２絶縁層３０及び第１接触層３２が省略されているという点において、図２による車両ヒータと異なっている。従って、図３に示されている実施形態においては、発熱導体層１４は、下部第１絶縁層２６及び実際の加熱層２８のみを有する。実際の加熱層２８は、この場合には、二重の機能を担っており、その理由は、この実際の加熱層が、加熱機能とは別に、参照符号１６によって全体的に表記されているセンサー層の下部接触層としても機能しているからである。従って、センサー層１６は、この場合には、実際の加熱層２８と、負の温度勾配を有する層３４と、上部接触層３６と、を含む。従って、図３に示されてはいない計測装置が、図２を参照して説明した機能を得るべく、実際の加熱層２８と上部接触層３６の間に接続される必要がある。

図２を参照して説明したように、電気アーク発火によって生成されるガスチャネル３８は、この場合には、実際の加熱層２８と上部接触層３６の間に接続された計測装置（図３には図示されていない）によって検出できるように、実際の加熱層２８から始まり、且つ、負の温度勾配を有する層３４を貫通して延在している。

図４は、車両ヒータ１０の第４実施形態の概略部分断面図を示しており、且つ、この図は、この車両ヒータ１０を製造するプロセスステップを同時に示している。

図４に示されている実施形態は、センサー層１６が、図３に示されている負の温度勾配を有する層３４の代わりに、絶縁層４０を有するという点において、図３による実施形態と異なっている。このように単純化された構造により、実際の加熱層２８と上部接触層３６の間に接続された計測装置（図４には示されていない）を用いて、電気アーク発火によって生成されるガスチャネル３８を確実に検出することが依然として可能であり、その理由は、このような場合には、絶縁層４０がガスチャネル３８によって貫通されるからである。特に、本体１２が非導電性本体である際には、必要に応じて、絶縁層２６を省略してもよい。

図５は、車両ヒータ１０の第５実施形態の概略部分断面図を示しており、且つ、この図は、この車両ヒータ１０を製造するプロセスステップを同時に示している。

図５の実施形態は、センサー層１６が、図２に示されている負の温度勾配を有する層３４の代わりに、絶縁層４０を有するとういう点において、図２による実施形態と異なっている。このように単純化された構造により、下部接触層３２と上部接触層３６の間に接続された計測装置（図５には示されていない）を用いて、電気アーク発火によって生成されるガスチャネル３８を確実に検出することが依然として可能であり、その理由は、このような場合には、絶縁層４０がガスチャネル３８によって貫通されるからである。特に、本体１２が非導電性本体である際には、この実施形態においても、必要に応じて、絶縁層２６を省略することができる。

上述したように、個々のセンサー層１６（並びに、好ましくは、本明細書に記述されているその他の層）は、好ましくは、熱溶射法を使用することにより、本体１２に適用される。但し、本発明の範囲内において、個々のセンサー層１６が、別個のコンポーネントとして製造され、且つ、次いで、例えば、クランプ、接着、又は熱伝導性薄膜を使用する熱接合により、発熱導体層１４上において固定される解決策も、実現可能である。当然のことながら、センサー又はセンサー層１６を別個のコンポーネントとして製造する場合には、熱の影響を受け易い本体の場合にも、一般的な焼成法又は高溶解及び／又は非溶射可能材料を使用してセンサー層１６を製造することができる。

上述の絶縁層２６、３０、及び４０は、例えば、酸化アルミニウム層であってもよく、発熱導体層１４又は実際の加熱層２８は、例えば、ニッケル・クロム合金層によって実現されてもよい。接触層３２、３６としては、例えば、銅層が使用されてよく、且つ、負の温度勾配を有する層３４としては、本明細書の概説の部分において上述した材料とは別に、例えば、酸化クロミニウムによってドーピングされた酸化チタニウムの層も、想定可能である。

以上の説明に、添付図面に、且つ、請求項に、開示されている本発明の特徴は、本発明の実現のために、個別にのみならず、任意の組合せにおいても、重要であろう。

１０ 車両ヒータ
１２ 本体／熱交換器
１４ 発熱導体層
１６ センサー層
１８ 計測装置
２０ コントローラ
２２ 負の温度勾配を有する層
２４ 接触層
２６ 第１絶縁層
２８ 実際の加熱層
３０ 第２絶縁層
３２ 第１接触層
３４ 負の温度勾配を有する材料
３６ 第２接触層
３８ 潜在的な電気アークによって生成されるガスチャネル
４０ 絶縁層
４２ センサー層の表面法線

Claims (18)

1. 非本質安全発熱導体層（１４）と、前記発熱導体層（１４）に割り当てられ、且つ、温度限界値の超過を検出するために設けられたセンサー装置（１６、１８、２０）と、を担持する本体（１２）を有する車両ヒータ（１０）であって、
   前記センサー装置（１６、１８、２０）が、実質的にその表面法線（４２）の方向において発生することになる電流の流れについて監視される本体（１２）とは対向していない前記発熱導体層（１４）の面上に配置されたセンサー層（１６）を有し、
   前記センサー層（１６）は、上部接触層（２４、３６）と、下部接触層（１４、３２、２８）と、前記上部接触層（３６）を前記下部接触層（１４、３２、２８）から分離する絶縁層（４０）と、を有することを特徴とする車両ヒータ。
2. 前記センサー層（１６）は、少なくとも断面において、負の温度勾配を伴う抵抗又はインピーダンス特性を有することを特徴とする請求項１に記載の車両ヒータ（１０）。
3. 前記センサー層（１６）はセラミック材料から成ることを特徴とする請求項２に記載の車両ヒータ（１０）。
4. 前記セラミック材料は、二酸化シリコン、炭化シリコン、酸化アルミニウム、又は酸化チタニウムであることを特徴とする請求項３に記載の車両ヒータ（１０）。
5. 前記セラミック材料はガラスセラミックであることを特徴とする請求項３に記載の車両ヒータ（１０）。
6. 前記ガラスセラミックは１つ又は複数のアルカリ金属を含むことを特徴とする請求項５に記載の車両ヒータ（１０）。
7. 前記１つ又は複数のアルカリ金属の比率は前記センサー層（１６）の１０重量パーセント以下であることを特徴とする請求項６に記載の車両ヒータ（１０）。
8. 前記ガラスセラミックは、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、石英、酸化チタニウム、及び／又は酸化亜鉛によってドーピングされていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の車両ヒータ（１０）。
9. 前記ドーピングの比率は３重量パーセント以下であることを特徴とする請求項８に記載の車両ヒータ（１０）。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の車両ヒータ（１０）の、製造方法であり、前記車両ヒータ（１０）の本体（１２）には、非本質安全発熱導体層（１４）と、温度限界値の超過を検出するセンサー装置（１６、１８、２０）と、が設けられている、方法であって、
    実質的に前記センサー層（１６）の前記表面法線（４２）の方向において発生することになる電流の流れについて監視されるべく設けられたセンサー層（１６）は、センサー装置（１６、１８、２０）を形成するように、前記本体とは対向していないその面上において前記発熱導体層（１４）に割り当てられていて、前記センサー層（１６）は、上部接触層（２４、３６）と、下部接触層（１４、３２、２８）と、前記上部接触層（３６）を前記下部接触層（１４、３２、２８）から分離する絶縁層（４０）と、として形成されることを特徴とする方法。
11. 前記センサー層（１６）には、少なくとも断面において、負の温度勾配を伴う抵抗又はインピーダンス特性が提供されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記センサー層（１６）はセラミック材料を使用して形成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記セラミック材料は、二酸化シリコン、炭化シリコン、酸化アルミニウム、又は酸化チタニウムであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記セラミック材料はガラスセラミックであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 前記ガラスセラミックは１つ又は複数のアルカリ金属を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記１つ又は複数のアルカリ金属の比率は前記センサー層（１６）の１０重量パーセント以下であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記ガラスセラミックは、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、石英、酸化チタニウム、及び／又は酸化亜鉛によってドーピングされていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記ドーピングの比率は３重量パーセント以下であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。

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