KR100730416B1 - 하우징을 갖는 전기 가열 장치 - Google Patents

Abstract

전기 가열 장치 및 전기 가열 장치를 위한 제조 방법에 관한 것으로 미리 조립된 구조적 유닛이 사용된다. 상기 미리 제조된 구조적 유닛은 래커에 의해 접촉 시트에 고정된 PTC 가열 요소들로 이루어진다. 이것은 제조를 간단하게 하고, 부식에 대한 보호를 강화한다.

반절 셀(half-shell), PTC 가열 요소

Description

하우징을 갖는 전기 가열 장치{ELECTRIC HEATING APPARATUS WITH HOUSING}

도1은 접촉 시트 상의 래커층의 적용을 도시하는 개요도;

도2는 상기 접촉 시트의 래커층 상에 PTC 가열 요소를 장착하는 것을 도시하는 개요도;

도3은 접촉 시트에 고정된 PTC 가열 요소로 이루어진 미리 조립된 구조적인 유닛의 개요도;

도4는 도3의 요소들에 대한 추가 부재로서 방열 요소를 포함하는 미리 조립된 구조적인 유닛의 대안적인 실시예;

도5는 도4의 미리 조립된 구조적인 유닛이 삽입된 본 발명에 따른 가열 장치의 단면도;

도6은 본 발명에 따른 가열 장치의 내부 구조의 개요도;

도7a는 방열 요소, 래커층을 통해 밀봉된 접촉 시트 및 접촉 시트 상에 배열된 PTC 가열 요소로 이루어진 본 발명의 구조적인 유닛의 개략적인 단면도;

도7b는 도7a에 따른 구조적인 유닛의 투시도;

도8은 플라스틱 하우징을 포함하고, 그 안에 여러 개의 층으로 이루어진 PTC 가열 요소, 접촉 시트 및 방열 요소가 배열된 본 발명의 가열 장치의 단면도;

도9는 하우징의 반절 셀(half-shell)들 중의 하나가 도시된 도8에 따른 본 발명의 전기 가열 장치의 일부 절단 투시도;

도10은 상기 방열 요소들, 접촉 시트 및 PTC 가열 요소가 하나의 반절 셀에 배열되어 있는 도9에 따른 본 발명의 가열 장치에 대한 도면;

도11은 본 발명의 전기 가열 장치 하우징 내에 배열된 방열 요소, 접촉 시트 및 PTC 가열 요소의 층상 구조체에 대한 도면;

도12는 부분적으로 장착된 전기 가열 장치의 하우징 중 하나의 반절 셀의 투시도;

도13은 완전하게 장착된 도12의 전기 가열 장치의 하우징 중 하나의 반절 셀의 투시도;

도14는 전기 가열 장치의 조립된 하우징의 투시도;

도15는 탄력 구성 요소가 부분적으로 삽입된 도14의 전기 가열 장치의 투시도;

도16은 본 발명에 따른 가열 장치 하우징의 다른 실시예의 투시도;

도17은 접촉 핀들이 제공된 하우징의 측면에 예를 들면 특별한 연결기 형상으로 개조된 도16의 실시예에 대한 투시도;

도18은 도16에 따른 본 발명에 따른 가열 장치의 하우징 실시예의 상세도;

도19는 조립 중의 본 발명에 따른 가열 장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 예시하는 투시도;

도20은 도19에 따른 조립된 실시예의 투시도;

도21은 발명의 또 다른 실시예의 하우징 중 하나의 반절 셀의 내부 면에 대한 상세도;

도22는 도21의 실시예에 따른 하우징의 조립된 반절 셀들의 단면도;

도23은 세로 하우징 측면의 더 강한 기계적 부하 전달 능력을 위한 하우징 측면의 상호 결합된 구조의 세부가 명백히 보여 질 수 있는 도22의 하우징에 대한 상세도의 확대된 도면;

도24는 본 발명에 따른 탄력 요소의 개략적인 평면도;

도25는 본 발명에 따른 탄력 요소의 개략적인 측면도;

도26은 본 발명에 따른 탄력 요소의 개략적인 투시도;

도27a는 접촉 시트가 상기 요소에 부착된 주름진 립(rib) 요소에 대한 도면; 그리고

도27b는 탄력 요소의 또 다른 구조의 도면을 나타낸다.

본 발명은 전기 가열(난방) 장치에 관한 것으로, 특히 자동차용의 추가적인 가열기(히터)와 같은 가열 장치의 구조적인 유닛(unit)과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

자동차, 특히 열에너지 양의 감소가 이루어지는 새로운 최적연소 방식의 엔 진을 구비한 자동차에 사용되는 추가적인 전기 가열기들은 승객실과 엔진을 가열하기 위해 사용되고 있다. 이러한 전기 가열 장치들은 다른 목적, 예를 들어 특히 빌딩 시설의 실내 공기조절장치나 산업적 공장시설 등과 같은 곳에도 또한 적합하다.

바람직하게는, 열전도 교환(heating-conducting communication)이 이루어지는 방열(radiator) 요소를 구비한 PTC 가열 요소는 자동차용의 추가적인 전기 가열 장치에 사용된다. PTC 가열 요소에 의해 발생된 열은 방열 요소를 통해 공기의 흐름에 따라 배출된다. PTC 가열 요소, 방열 요소, 전원을 공급하는 접촉 시트(sheets)로 이루어진 전체적인 조립품은 가열 장치의 효율을 증가시키기 위한 하나의 프레임(frame) 내에 적합한 클램프에 유지된다. 클램핑 작용으로 인해 PTC 가열 요소의 높은 전기적 및 열적 접촉이 이루어진다.

상기 층상 구조체는 바람직하게는 U-모양의 단면을 가진 안정된 프레임 내에 지지된다. 상기 프레임은 상기 층상 구조를 압축시키도록 하는 형태로 배열된다. 상기 클램핑 작용은 상기 층상 구조체 내에 배열된 탄력 요소에 의해서 대안적으로 수행될 수 있다. 상기 프레임이 탄성력을 흡수할 수 있도록 하기 위하여, 프레임은 기계적 관점으로부터 특히 안정하게 만들어진다. 바람직하게는, 상기 프레임은 U-모양의 단면으로 형성된다. 이러한 전통적인 가열 장치는 예를 들면 독일특허공보 DE-101 21 568호로부터 알려지고 있다.

U-모양의 단면(또는 독일특허공보 DE-101 21 568호에 따른 C-모양의 단면)을 가진 상기 프레임의 세로 막대들의 최소한의 높이는 필요한 클램핑 힘들에 대해 약 11㎜ 정도이다. 이것은 공기의 통과에 사용될 수 없는 최소한 약 22mm의 높이를 전체 가열 장치에 제공하게 된다. 따라서 외부의 클림핑 작용 또는 외부의 지지 프레임을 갖는 이러한 구조적 형상은 공기 처리 효율을 위해 사용될 수 없는 넓은 면적을 가진다. 이러한 점 때문에 그러한 전기 가열 장치는 매우 낮은 설치 높이의 경우에는 사용하기에 적합하지 않다.

외부의 클림핑 작용 또는 외부의 지지 프레임을 갖는 상기 전기 가열 장치가 조립될 때, 조립 시 바람직하지 못한 탄력 수단/프레임의 접촉 압축력들을 상쇄하기 위한 성가신 방법들이 필요하다.

이러한 결점 때문에 현대식 공기 조절 장치, 특히 자동차 내 설치를 위한 전통적인 지지 프레임을 구비한 가열 장치들은 점점 더 부적합하다. 편안함을 기본으로 하는 자동차 안의 다구역(multi-zone)의 공기 조절을 위한 공기 조절 장치들은 길이는 더 길지만, 낮은 구조적 높이의 가열 장치들을 더욱더 요구한다.

더욱이 특히 금속으로 된 지지 프레임을 구비한 전통적인 구조물은 상당한 무게를 가진다. 그러나 자동차 내에 설치되기 위해서는 상기 추가적인 전기 가열기들은 자동차 전체의 무게에 대하여 특히 적은 무게가 사용되어야 하는 것이 요구된다.

금속 지지 프레임의 또 다른 결점은 그들의 전도성 표면이다. 자동차의 안전성을 높이기 위하여, 금속 표면들은 그것들과 접촉하는 어떠한 위험도 일으키지 않도록, 즉 전기적 또는 열적 전도를 없애기 위해 더욱 더 회피된다. 상기 목적을 위하여, 기술된 가열 장치는 예를 들어 독일특허공보 DE - 제101 21 568호에 나타난 가열 장치의 경우처럼 바람직하게는 플라스틱 코팅이 제공된다.

전통적인 전기 가열 장치의 또 다른 결점은 가열 요소에 전류를 공급하는 접촉 시트의 부식의 위험이다. 상기 접촉 시트가 습기와 접촉할 가능성은 제조 과정과 작동 중의 모두에 존재한다. PTC 가열 요소와 예를 들어 알루미늄으로 만들어진 접촉 시트 사이의 부식은 약 30%까지의 동력의 손실을 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은 전기 가열 장치, 상기 전기 가열 장치를 위한 구조적인 유닛(unit) 및 상기 언급된 결점들이 없는 개선된 구조를 갖는 전기 가열 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명의 독립 청구항들의 특징들에 의해 이루어진다.

본 발명에 따르면, 상기 PTC 가열 요소와 접촉하는 상기 접촉 시트들 중 하나는 상기 전기 가열 장치의 제조 동안 래커의 층이 제공된다. 상기 PTC 가열 요소는 "일시적으로" 상기 접촉 시트에 고정되고 상기 래커의 층을 통하여 밀봉된다.

이러한 가열 장치는 여러 가지 이점을 가진다. 특히, 추가적으로 전극에 인가된 상기 래커층은 전통적인 방식으로 이루어진 것보다 부식에 대하여 더 나은 보호력를 제공한다. 상기 래커는 습기가 스며들지 않도록 상기 접촉 시트 및 PTC 요소와 접촉 시트 사이 연결을 보호한다. 따라서 상기 접촉 시트가 제조 되는 동안 또는 작동 되는 동안에 접촉되는 습기에 의한 부식은 배제된다.

상기 래커의 층은 제조 과정 동안 상기 PTC 가열 요소를 향한 전극의 측면으로 인가된다. 상기 PTC 가열 요소들은 실질적으로 상기 래커의 층상에 위치한다. 상기 PTC 요소와 접촉 시트 사이에 존재하는 상기 래커는 주로 상기 탄력 요소에 의해 초래된 상기 클램핑 압력에 의해 압축된다. 상기 압축된 래커는 상기 PTC 가열 요소와 상기 접촉 시트 사이의 공간을 구슬을 통해 밀봉한다. 부식에 대비한 효과적인 보호는 상기 전극과 PTC 가열 요소 사이의 이러한 밀봉의 전이를 통해 가능하다.

더욱이, 본 발명은 이러한 전기 가열 장치의 간단한 생산을 가능하게 한다. 미리 완성된 구조적 유닛에서, 상기 PTC 가열 요소는 래커를 통해 상기 접촉 시트 상의 예정된 위치에 설치된다. 수동으로 또는 기계에 의한 상기 개별적 요소들, 특히 상기 PTC 발열 요소들의 개별적인 배치는 제조과정 동안 불필요하게 되고, 상기 제조 과정은 상당히 단축될 수 있다.

더욱이 상기 PTC 가열 요소들이 다른 것들로부터 떨어져 공간을 형성하도록 하는 위치고정용 프레임(position frame) 또는 위치고정 수단(positioning means)을 사용할 필요가 없다. 래커를 통한 상기 PTC 가열 요소의 사전 고정 덕분에 상기 요소들은 제조를 위한 충분히 견고한 방법으로 상호 결합된다. 상기 PTC 가열 요소와 접촉 시트 결합의 기계적 안정성은 상기 제조 과정에 대하여 지속되어야만 한다. 실질적으로, 상기 가열 요소의 기계적 안정성과 고정은 상기 탄력 요소에 의해 만들어지는 상기 클램핑 압력을 통해 이루어진다. 따라서 미리 조립된 구조적 유닛을 사용해 상기 제조 과정은 간단한 방법으로 단축될 수 있다.

바람직하게는, 상기 래커는 전기적으로 비전도성의 래커이다. 이러한 점은 노출된 금속 표면을 피할 수 있기 때문에 상기 가열 장치의 조작상의 신뢰성을 향상시킨다. 동시에 상기 접촉 시트 표면의 부식도 방지된다. 상기와 같은 목적을 위하여 특별히 실리콘 래커가 사용된다. 이러한 실리콘 래커는 전기적으로 비전도성일 뿐만 아니라, 상기 PTC 가열 요소와 바람직하게는 알루미늄으로 만들어진 접촉 시트의 서로 다른 팽창 계수를 보상할 수도 있다. 따라서 특히 플라스틱 래커를 사용하는 것이 유리하다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 높은 점도의 래커가 사용된다. 상기 래커는 900 m㎩.s.보다 낮은 점도를 가진다. 따라서 이러한 래커는 특히 바람직한 방법으로 처리될 수 있다. 예를 들어 브러쉬 타입(brush type)이나 스퀴지(squeegee) 타입 코팅 방법, 특히 공업용 투여(dosing)장치를 통한 드롭 타입(drop type) 코팅의 방법에 의한 래커의 간단한 적용이 가능하다. 따라서 미리 조립된 구조적인 유닛의 생산은 쉬운 방법으로 단순화 될 수 있다.

상기 생산의 더 이상의 단순화는 방열 요소, 상기 요소에 고정된 접촉 시트 및 래커를 통해 상기 시트에 고정된 PTC 가열 요소로 이루어진 미리 조립된 구조적인 유닛들에 의해 이루어질 수 있다. 그러한 더 큰 규모의 미리 조립된 구조적인 유닛으로 생산은 더욱 단순해지고 가속되어 질 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 래커를 통해 PTC 가열 요소가 그에 고정된 상기 접촉 시트는 알루미늄으로부터 제조된다. 이러한 물질로써 특히 효율적인 온도 변이가 PTC 가열 요소와 방열 요소 사이에서 이루어 질수 있다.

바람직하게는, 신장된 면들은 특별히 안정하게 만들어지고 따라서 특히 높은 힘들을 흡수할 수 있다. 이러한 목적을 위하여 상기 탄력 요소에 의해 만들어진 상기 클램핑 힘들을 받는 가로 지지대(strut)들은 공기의 흐름을 위해 신장된 면들의 개구부에 제공된다. 높은 클램핑 힘들은 낮은 구조적인 높이에서 플라스틱과 같은 훨씬 더 가벼운 재료를 구비함으로써 가능하다. 본 발명의 구조로 인해 전기 가열 장치들은 훨씬 다양한 방법으로 사용될 수 있으며, 특히 이용 가능한 구조적인 높이가 낮은 경우에도 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 개량에 따르면, 세로 지지대들은 하우징 측면들의 개구부들에서 가로 지지대들에 추가하여 구비되어, 상기 지지대들은 격자 구조를 형성한다. 결과적으로, 이러한 상기 지지대들은 특히 얇게 유지될 수 있고, 그럼으로써 그들은 공기 처리량을 심하지 않은 정도로만 방해할 것이며, 그럼에도 불구하고 효과적인 방법으로 하우징의 구부러짐이나 뒤틀림을 방지할 것이다. 따라서 전기 가열 장치를 위한 하우징은 쉽게 가공될 수 있는 플라스틱과 같은 가벼운 물질로부터 간단한 방법으로 생산될 수 있다.

가열된 공기 처리량이 상기 격자 지지대에 의해 방해되지 않는 것을 방지하기 위하여, 특히 상기 세로 지지대들은 상기 PTC 가열 요소 영역에 위치되도록 배열된다. 따라서 상기 세로 지지대들은 공기 처리량이 발생하지 않는 부분과 일치되도록 놓여진다.

바람직하게는, 상기 하우징은 플라스틱으로 만들어진다. 플라스틱 하우징의 본질적인 장점은 적은 무게, 유연한 성형성 및 낮은 생산 비용에 있다. 상기 생산 재료를 사용함으로써, 가열 장치의 비용은 특히 적게 유지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 개량에 따르면, 상기 하우징은 상기 가열 장치 조립 후에 탄력 요소의 삽입을 위한 측면 개구부를 가진다. 이것은 조립 동안 탄성력을 극복하기 위한 어떠한 특수 장치도 필요로 하지 않기 때문에 상기 가열 장치의 제조를 훨씬 더 쉽게 한다. 상기 탄력 수단은 조립된 하우징이 층상 구조체의 압축 동안 탄력 수단에 의해 발생된 힘을 흡수할 수 있을 때만 하우징 안으로 삽입될 것이다. 상기 탄력 수단은 바람직하게는 홈(groove)으로 유도된다. 상기 목적을 위해 상기 하우징 자체가 개방될 필요 없이 나중에 하우징 속으로 탄력 수단이 삽입되기 때문에 전통적인 재료보다 훨씬 더 가벼운 재료들, 바람직하게는 플라스틱이 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 하우징은 두개의 반절 셀(half-shells)로 구성된다. 이것은 특히 상기 가열 장치의 간단한 조립을 가능하게 한다. 이러한 목적을 위하여 두개의 반절 셀은 서로 합쳐질 수 있는 형태로 형성된다. 상기 하우징의 반절 셀이 합쳐 질 때 두개의 반절 셀들의 맞물림을 초래하는 고정 핀들 또는 고정 노즈들(noses)의 사용에 의해 특히 신속한 조립이 가능하다.

두 개의 반절 셀들은 바람직하게는 개방 구조의 대향하는 하우징 측면들 사이의 대체로 가운데에서 상기 하우징을 분리시키도록 설계된다. 결과적으로, 상기 하우징은 개방 구조의 측면들에서 특히 안정적이고, 하우징이 어떠한 클림핑 력을 흡수할 수 없거나 또는 오직 적은 클램핑 힘들만을 흡수할 수 있는 것은 오직 중간 지점, 즉 상기 두 개의 반절 셀들의 분리선상이다.

특정한 실시예에서, 상기 두 개의 반절 셀들은 그들의 분리선에서 두 개의 반절 셀이 서로 합쳐져 상호 연결될 때 서로 맞물리는 추가적인 돌출부들과 오목한 부분들을 구비한다. 따라서 상기 하우징은 두 개의 반절 셀 분리 선의 중심부에서도 역시 높은 힘들을 흡수할 수 있다. 상기 돌출부들과 오목한 부분들은 상기 두 개의 반절 셀들을 상호 연결하며 그로인해 상기 측면 표면들의 기계적 안정성의 증가를 초래한다. 이러한 구조로, 높은 클램핑 힘들은 기본적으로 더 낮은 안정성을 가진 하우징 재료에도 역시 사용될 수 있다.

상기 탄력 요소는 클램핑 힘을 본질적으로 상기 보강된 하우징 측면으로 전달하도록 구성된다.

상기 탄력 요소는 바람직하게는 비스듬히 돌출된 탄력 조각들을 구비한 시트 부재로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 탄력 요소는 탄력 조각들과 일체형으로 만들어진다. 따라서 상기 탄력 수단은 처음부터 연속적인 부재로써 생산되어, 생산 과정 동안 롤(roll)로부터 공급될 수 있다. 이와 대조적으로, 선행 기술에서는 모든 탄력 수단은 분리되어 제조되어야 하고 다른 길이들을 위해 개별적으로 생산되어야 하는 반면, 본 발명에 따른 가열 장치의 상기 탄력 요소는 쉬운 방법으로 롤로부터 어떠한 필요한 길이로도 절단될 수 있으므로 상기 탄력 수단을 위한 복잡한 각각의 제조 과정들 및 상기 가열 요소의 구조상의 변경에 따른 제조 방법의 적응화가 회피된다.

하우징과 탄력 수단이 분리되었기 때문에, 기존의 약 0.8㎜의 탄력 수단의 두께가 상기 새로운 구조적 원리에 따라 약 0.3㎜의 두께로 축소될 수 있다. 결과적으로 상기 탄력 수단은 가열 장치의 효율에 있어 어떠한 감소도 없이 그리고 작 은 노력으로도 생산될 수 있다.

상기 전기 가열 장치의 높은 효율을 달성하기 위해, 탄력 조각이 PTC 가열 요소의 각각의 위치에 제공되며, 결과적으로 각 PTC 가열 요소의 개별적인 클램핑에 의해 효율이 개선된다.

특히 높은 효율은 다수의 탄력 조각들, 바람직하게는 두 개 또는 세 개의 개별적인 탄력 조각들이 PTC 가열 요소의 영역에 제공될 때, 상기 클램핑 힘의 증가에 의해 이루어질 수 있다. 결과적으로 각 PTC 가열 요소는 그것의 전체 길이에 걸쳐서 클램핑 되어 유지된다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 탄력 수단은 개별적인 탄력 조각들이 가로 방향으로 비스듬히 돌출된 시트 부재로부터 구성되고, 상기 탄력 조각들은 탄성 수단의 세로축 주위의 비뚤어짐(휘어짐)을 불가능하게 하기 위하여 기계적으로 탄성 수단을 보강한다. 이러한 목적을 위하여 상기 탄력 조각들은 탄력 수단들이 안정된 외부 하우징의 모서리에서 지탱될 수 있도록 상기 탄력 수단의 모서리 부분으로 각각 연장된다. 따라서 상기 하우징은 오직 그의 모서리에서 힘들을 흡수하고, 가운데에서는 덜 안정되게 만들어 질 수 있다. 따라서 쉽게 가공될 수 있는 특히 가벼운 하우징 재료가 사용될 수 있다.

상기 전기 가열 장치의 특별한 개량에 따르면, 상기 세로 지지대와 상기 층상 구조체 사이에서 밀봉이 이루어진다. 그러한 밀봉, 특히 실리콘 밀봉과 같은 것은 바람직하게는 한 부분으로써 만들어지고 전체 격자 구조를 밀봉한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 하위 청구항에서 다루어진다.

전통적인 전기 가열 장치에서 상기 PTC 가열 요소가 배치 프레임과 같은 배열 수단을 통해 접촉 시트 사이에 놓여지는 반면, 본 발명에 따른 전기 가열 장치들은 래커층이 구비된 적어도 하나의 접촉 시트 및 PTC 가열 요소들을 조립에 앞서 전기 가열 장치 안에 미리 배열하는 식으로 제조 된다. 상기 제조 과정은 도1 내지 도 3에 예시적 방법으로 나타나 있다.

도1은 상기 PTC 가열 요소를 마주하는 측면 뒤에 래커층 3이 구비된 접촉 시트2의 측면도이다. 그 다음에, 상기 PTC 가열 요소 4는 상기 래커층 3 상에 설치된다(도2). 상기 래커층 3을 구비한 접촉 시트 2 및 그 위에 배열된 상기 PTC 가열 요소 4는 도3에 나타난 미리 조립된 구조적 유닛 1을 형성한다.

상기 접촉 시트 위에 래커층 3을 통한 상기 PTC 가열 요소 4의 고정의 견고함은 전기 가열 장치의 제조 과정 동안 또는 발생하는 기계적 하중을 충분히 견딜 수 있도록 설계된다. 상기 고정은 더 강한 기계적 하중은 견디지 못한다. 전기 가열 장치의 제조는 그 위에 설치된 PTC 발열 요소 4를 구비한 상기 래커층 3을 통해 상당히 단순하게 될 수 있다. 특히, 설치되어야 하는 부품의 수는 이런 방법으로 미리 조립된 구조적 유닛 1을 통해 감소될 수 있다. 더욱이, 상기 조립은 개별적인 요소들이 하우징 내에 까다로운 방법으로 배치될 필요가 없기 때문에 단순해진다. 게다가 상기 PTC 가열 요소들은 삽입되는 동안 특정한 위치에 설치되기 때문에 어떠한 배열 수단도 필요 없다.

상기 래커로 달성되는 특별한 개선점은 습기에 대비한 보호가 개선되는 것이 다. 상기 가열 장치의 조립 동안 이루어 질 수 있는 PTC 가열 요소 4와 접촉 시트 2 연결의 추가적인 밀봉에 대해서는 도5를 참고하여 이하 기술될 것이다.

미리 조립된 구조적 유닛의 변형예는 도4에 나타나있다. 방열 요소 5는 상기 접촉 시트 2에 추가적으로 고정된다. 도1 내지 도3에 설명된 상기 제조 공정에 따른 PTC 가열 요소 4가 상기 접촉 시트 2에 고정된 상기 미리 조립된 구조적 유닛은 상기 방열 요소 5의 개별적인 삽입이 필요 없기 때문에 전기 가열 장치의 조립 동안 요구되는 설치 단계들의 또 다른 감소를 가능하게 한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 가열 장치의 다른 요소들은 상기 미리 조립된 구조적 요소에 상기 방열 요소 5 상에서 후속적으로 통합될 수 있다. 상기 미리 조립된 구조적 유닛의 각각 추가적인 요소를 사용함으로써, 가열 장치의 조립 동안 요구되는 제조 단계들의 수는 감소한다.

본 발명에 따른(도4의 발명에 따른) 상기 미리 조립된 구조적 유닛을 가열 장치의 하우징 안으로 설치하는 동안, 상기 가열 장치의 개별적인 요소들은 탄력 요소(도1 내지 도8에는 미도시)의 설치 후에 적합한 클램프를 통해 바이어스 되게끔 유지된다. 상기 클램프와 그 작용을 보여주는 본 발명의 전기 가열 장치의 단면은 도5에 나타나 있다.

방열 요소 5, 접촉 시트 2, 래커층 3 및 PTC 가열 요소 4로 이루어진 도4의 미리 조립된 구조적 유닛에 추가적으로, 도5는 PTC 가열 요소 4를 접합하는 접촉 시트 10 및 상기 접촉 시트 10을 접합하는 방열 요소 11을 나타낸다. 상기 클램프 에 의해 발생된 접촉 압력은 도5에서 검은 화살표에 의해 상징된다. 상기 접촉 압 력은 상기 PTC 가열 요소 4와 접촉 시트 2 사이에 제공된 래커 층 3이 상기 PTC 가열 요소 4와 접촉 시트 2 사이의 공간 13의 측면 바깥으로 압축되는 효과를 가진다. 상기 공간 13의 바깥으로 압축된 상기 래커는 상기 공간 13의 바깥 모서리들에 래커 구슬 12를 형성하고, 상기 래커 구슬 12는 습기가 스며들지 않도록 공간 13을 밀봉한다.

본 발명의 가열 장치는 래커층을 구비한 접촉 시트의 코팅 및 PTC 가열 요소와 접촉 시트의 접촉점의 결과적인 밀봉을 통해 습기로 인해 초래되는 손상, 특히 부식에 대하여, 그리고 관련된 전력의 손실에 대하여 효과적으로 보호된다. 따라서 본 발명에 따른 가열 장치는 상기 가열 장치가 습기와 접촉될 수 있는 위험성이 특히 높은 극심한 사용 조건에 특별히 적합하다.

바람직하게는, 전기적으로 비전도성인 래커가 래커 3에 사용된다. 상기 가열 장치의 구성 요소들이 제조 과정 동안 압축되기 때문에, 상기 래커는 상기 공간 13밖으로 압축되고, 그에 따라 접촉 시트 2와 PTC 가열 요소 4 사이에 전기적으로 전도성인 접촉을 형성한다.

상기 래커 적용의 두께는 바람직하게 10 ~20 ㎕/㎠ 범위 내이며 특히 바람직하게 14㎕/㎠ 범위이다.

상기 래커 3은 브러쉬 타입, 스퀴지 타입 또는 드롭 타입 코팅에 의해 간단한 방법들로 이용될 수 있다. 상기 코팅은 바람직하게는 900 m㎩.s.에서부터 750 m㎩.s.의 범위 내인 특히 높은 점도를 통해 가능하게 만들어 진다. 특히 바람직하게는, 상기 래커는 약 850m㎩.s. 정도의 점도를 가진다. 상기 래커는 습기와 공기 오 염에 대비한 보호를 위해 영구적인 코팅을 형성한다.

드롭 타입 코팅을 통한 래커의 적용 시 상기 래커는 공업용 투여 장치를 통해 드롭 방식으로 인가된다. 바람직하게는, 투여 바늘은 상기 투여 장치로서 역할을 한다.

상기 목적을 위하여 높은 점도의 래커가 사용되어야 한다. 환경과의 적응성을 증가시키기 위하여, 오직 적은 양의 용매를 포함하는 래커가 사용된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 접촉 시트 2는 알루미늄으로부터 제조된다. 알루미늄은 특히 PTC 가열 요소 4와 방열 요소 5 사이의 효율적인 온도 변화를 가능하게 한다.

바람직하게는, 접촉 시트 2의 맞은편 면에서 PTC 가열 요소 4와 접촉하는 접촉 시트 10은 황동, 특히 주석으로 도금된 황동으로부터 제조된다.

도6은 클램핑에 의해 지지되는 본 발명의 상기 가열 장치의 구성 요소들에 대한 바람직한 실시예를 나타낸다. 상기 구조는 적어도 하나의 PTC 가열 요소 4, 접촉 시트 2 및 방열 요소 5를 각각 구비한 두 개의 미리 조립된 구조적 유닛을 포함한다. 더 나아가, 상기 구조는 상기 PTC 가열 요소 4의 맞은편 면에 접합하는 또 다른 접촉 시트 20, 21과 완전한 방열 요소 22를 포함한다. 상기 두개의 접촉 시트 20 및 21은 여기서 다른 전위를 가진다. 더 나아가, 도6에 나타난 아래쪽의 방열 요소 5는 플러스 전위를 가지고 전원 공급에 연결된다.

전체적으로 도6에 나타난 본 발명의 가열 장치의 바람직한 실시예의 내부 구조는 오직 다섯 개의 구성 요소들, 즉 두 개의 미리 조립된 구조적 유닛 1, 두 개 의 접촉 시트 20, 21 및 추가적인 라디에이터 22가 설치된 다섯 개의 구성 요소들만 포함한다. 따라서 이러한 층상 구조체는 특히 간단하고 빠른 방식으로 제조될 수 있다.

도7a과 도7b는 도식적으로 미리 조립된 구조적 유닛 30의 투시도 및 단면도를 나타낸다. 상기 구조적 유닛 30은 접촉 판 32와 연결된 방열요소 35로 이루어진다. 상기 PTC 가열 요소를 접촉 판 32에 고정시킨 래커층 33이 접촉 판 32에 적용된다.

도7a는 클램핑 작용에 의해 난방 장치 안에 설치된 상기 구조적 유닛 30의 단면도이다. 상기 PTC 가열 요소 31과 접촉 판 32 사이에 제공된 래커층 33은 클램핑 압력에 의해 공간의 바깥측면으로 압축되며, 상기 공간은 소위 접착성의 메니스커스(meniscus) 형태의 구슬 34를 통해 습기의 침투 및 오염에 대비하여 보호되거나 또는 밀봉된다.

전통적으로 자동차용 전기 가열 장치와는 달리 본 발명의 상기 가열 장치는 두 개의 플라스틱 반절 셀들로 구성된다. 제조 과정 동안 하나의 하우징 반절 셀이 간단한 방법으로 먼저 설치될 수 있고, 그 다음 상기 하우징은 두 번째 하우징 반절 셀을 설치함으로써 완성된다. 상기 전기 가열 장치의 조립은 도12 내지 도15를 참조하여 아래에서 기술될 것이다.

도8 내지 도10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 여러 층으로 구성된 전기 가열 장치들의 다른 도면들을 나타낸다. 도8은 전기 가열 장치의 단면도를 나타내는 반면, 도9는 투시도를, 도10은 하우징에 하나의 반절 셀 안에 배열된 가열 장치 의 구성 요소들을 윗면도를 나타낸다. 상기 하우징은 두 개의 서로 맞물리는 반절 셀 40a 및 40b로 이루어진다. 방열 요소 44, 거기에 연결된 접촉 시트 42 및 상기 접촉 시트에 고정된 가열 요소 41로 이루어진 본 발명의 상기 구조적 유닛은 상기 반절 셀들 내에 배열된다. 상기 구조적 유닛은 스페이서 42에 의해 분리되어 반절 셀 40a, 40b 중의 하나에 각각 삽입될 수 있다.

상기 하우징의 좁은 세로 측면들을 보강하기 위하여 보강 요소들이 상기 각각의 반절 셀 40a 및 40b에 제공된다. 바람직하게는, 고정 탭(tabs) 46, 47은 특히 두 개의 하우징 반절 셀 40a, 40b가 서로 합쳐질 때 서로 맞물리게 된다. 상기 하우징의 좁은 세로 측면들은 상기 방법으로 기계적으로 보강되고, 따라서 증가된 클램핑 힘들을 흡수할 수 있다. 상기 하우징의 좁은 세로 측면들의 기계적으로 보강된 구성에 대한 상세한 사항과 변형들은 후속하는 도면들을 참고하여 설명될 것이다.

상기 클램핑 압력은 상기 PTC 요소 41, 접촉 판 42 및 방열 요소 44의 상기 층상 구조체를 압축하는 탄력 요소 49를 통해 발생되며, 결과적으로 상기 접촉 판 42와 상기 PTC 가열 요소 41 사이의 전기적, 열적 변이가 개선된다. 이러한 점은 상기 가열 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 PTC 가열 요소 41은 래커를 통해 제1 접촉 시트 42 상에 미리 위치된다. 상기 PTC 가열 요소 41의 맞은편 측면에 또 다른 접촉 시트가 조립 동안 제공된다. 상기 PTC 가열 요소를 접촉하는 두 개의 접촉 시트 중의 하나가 도10에 도시되어 있듯이 전력의 공급을 위해 하우징 40 바깥으로 유도된다. 상기 전기 가열 장 치는 작동되는 동안 바깥쪽으로 유도된 접촉 시트들의 접촉 탭(tabs) 50을 통해 전원이 공급된다. 더 쉬운 조립과 하우징으로부터 돌출한 접촉 탭 50의 신뢰할 수 있는 배치를 위해, 그 각각은 상기 하우징 측면들의 위치고정 보조 장치 49를 통해 지탱된다.

상기 하우징 40 안에 사용되는 상기 구조적 유닛의 다수 층상 구조체는 도11에 나타나 있다.

도12 내지 도15는 본 발명에 따른 가열 장치의 연속적인 조립 단계를 나타내며, 각 단계들은 본 발명에 따른 상기 가열 장치의 구조를 설명한다. 도12는 상기 하우징의 반절 셀 62a,62b 중 하나의 반절 셀 62a를 나타낸 투시도이다. 접촉 시트 66, 방열 요소 64 및 그 다음에 PTC 가열 요소 4는 상기 반절 셀 62a 안으로 삽입된다. 쉬운 조립을 위하여, 가이드 레일(guide rails) 또는 위치고정 수단은 모든 구성 요소에 각각 제공된다. 특히 상기 접촉 핀 66a를 구비한 상기 접촉 판 66의 위치는 삽입 동안 가이드 66b(및 도13에 나타난 접촉 판 67에 대한 67b)를 통해 정의 된다. 상기 방열 요소 64는 바람직하게는 주름진 립(ribs) 요소들의 형태로 설계된다. 한 측면에서 상기 주름진 립 요소는 접촉 판에 제공된다. 가이드 64a는 상기 주름진 립 요소 64의 접촉 판의 단부를 위하여 상기 하우징 안쪽에 측면으로 제공된다. 상기 가이드는 단독으로 조립을 용이하게 하는 역할을 한다. 대체적인 실시예에서는, 그러므로 상기 가이드는 생략될 수도 있다.

도13에 나타난 것처럼 방열 요소 64, 플러그(plug) 접촉부 67a를 구비한 접촉 판 67은 도12에 나타난 구조에 필적하는 상기 PTC 가열 요소 4 위에 다시 제공 된다. 상기 하우징의 제2 반절 셀 62b는 이런 방법으로 설치된 제1 반절 셀 62a에 부착될 수 있다. 상기 하우징의 두 개의 반절 셀들은 바람직하게는 그들의 분리 선이 상기 두 개의 신장된 하우징 측면(통과 개구부들을 포함하는) 사이의 대체로 가운데에서 연장될 수 있도록 배열된다.

상기 하우징의 조립은 각 맞은편 반절 셀 안에 고정 핀 78과 대응되는 구멍 79를 구비한 두 개의 반절 셀 62a,62b로써 특히 간단하게 될 수 있다. 상기 두 개의 반절 셀들이 서로 합쳐질 때, 제2 반절 셀 62b가 제1 반절 셀 62a에 완전히 부착되자마자 고정될 것이다.

상기 전기 가열 장치의 조립된 하우징은 도14에 다시 나타나 있다. 도14에서 보여 지는 것처럼, 하우징의 반절 셀 62a,62b 각각은 공기 흐름 처리량을 위한 개구부를 구비한 상기 신장된 측면 상에 제공된다.

상기 PTC 가열 장치에 의한 열 발생의 효율을 향상시키기 위하여, 상기 요소들은 도12와 도13을 참고로 도시된 상기 층상 구조체에서 하우징 안에 클램프 고정된다. 이러한 클램핑 작용은 추가적인 탄력 요소 72에 의해 이루어진다. 바람직하게는, 상기 탄력 요소는 적어도 상기 하우징의 내부 측면과 상기 층상 구조체 사이에 삽입된다. 게다가 이러한 탄력 요소는 상기 하우징 맞은편 내부 측면과 상기 층상 구조체 사이 또는 상기 층상 구조체 안의 위치에도 역시 삽입될 수 있다.

상기 하우징이 하우징의 변형 없이 상기 클램핑 힘들을 흡수할 수 있도록, 신장된 하우징 면들은 기계적으로 보강된다. 상기 하우징은 기계적으로 보강된 하우징 측면들 사이 특히 분리선의 부분에서는 높은 클램핑 힘들을 흡수할 수 없다.

특별히 높은 클램핑 힘을 흡수할 수 있도록, 가로 지지대 69는 가열된 공기를 위한 측면 개구부 안쪽에 설치된다. 상기 가로 지지대는 상기 하우징이 하우징의 어떠한 휨이나 변형 없이 높은 클램핑 힘을 충분히 흡수하는 것을 가능하게 한다. 상기 지지대들을 구비한 상기 반절 셀들은 각각 일체형으로 만들어지고, 바람직하게는 플라스틱으로 만들어진다.

특히 개량된 실시예에 있어서, 상기 가로 지지대 69는 하나 이상의 세로 지지대 70에 의해 보충되고, 상기 지지대 69, 70은 격자 구조 모양을 가진다. 상기 격자 구조로 가로 지지대 69는 특히 얇게 만들어질 수 있고 공기 처리량을 방해하지 않는다. 상기 하우징의 구부러짐 역시 동시에 효과적으로 방지된다.

하우징의 기계적으로 보강된 측면들 사이에서의 하우징의 안정성은 상기 반절 셀의 윗면과 아래면의 특별한 구성에 의한 개량된 실시예에 의해 향상된다. 이러한 목적을 위하여 돌출부 76과 오목한 부분 77은 각 반절 셀 62a,62b의 위, 아래 하우징 면에 각각 제공되며, 상기 반절 셀들이 서로 합쳐질 때 서로 다른 것들 안으로 맞물리도록 배열된다. 따라서 상기 위, 아래 면들의 기계적 안정성은 상기 반절 셀 면들의 상호 연결에 의해 기계적으로 보강된 신장된 하우징 면들 사이에서 향상된다.

오직 조립 후에만 하우징의 어떠한 변형 없이 높은 클램핑 힘을 흡수할 수 있으므로, 상기 탄력 요소 72는 오로지 상기 하우징의 조립 후에만 삽입될 수 있다. 이러한 목적을 위하여 상기 하우징 62는 개구부 71을 가진 하우징 측면이 제공된다. 상기 개구부는 바람직하게 상기 하우징 62의 좁은 측면에 제공된다. 각 하우 징의 반절 셀 62a, 62b는 하우징 62의 조립된 상태에서 상기 탄력 요소 72의 삽입을 위한 슬릿 71을 형성하기 위해 다른 것을 보충하는 대응적인 오목한 부분들을 가진다. 상기 탄력 요소 72의 삽입을 위한 탄력 채널을 형성하기 위해 상기 하우징의 안쪽 면들의 특정한 구성은 도21 내지 도23을 참고하여 아래에 설명될 것이다.

상기 하우징에 제공되는 상기 위치고정 수단 64a, 66b, 67b는 가열 장치의 미리 배열된 요소들이 상기 탄력 요소를 위한 충분한 공간을 남겨두도록 배열된다. 좀더 상세하게는, 상기 미리 배열된 요소들은 그들의 이동을 가능하게 유지하고 상기 탄력 수단에 의해 발생된 클램핑 압력을 흡수하기 위해 상기 탄력 수단에 의해 초래된 클램핑 방향에서 고정된다.

도15에 나타난 것과 같이 상기 탄력 요소 72는 상기 클램핑 압력을 발생시키기 위한 다수의 개별적인 탄력 조각들을 구비한다. 상기 탄력 요소 72의 바람직한 실시예는 도26a, 26b 및 26c로 연결되어 논의될 것이다.

설명된 실시예에 있어서, 상기 접촉 판 66, 67은 상기의 층상 구조체에서 바깥 면상에 각각 배열되어, 전원 공급은 상기 방열 요소 64를 통해 상기 PTC 가열 요소 74로 발생된다. 상기 구조체는 상기 PTC 가열 요소 4와 공기 흐름에 따라 열을 발생시키는 방열 요소 64 사이에 현저한 온도 변화를 초래하고, 그에 따라 열전도 손실이 특히 줄어든다.

상기 가열 장치 요소들의 층상 구조체 위, 아래 단부에 상기 접촉 판들이 배열되어 있기 때문에, 상기 공기 처리량은 사실상 방해되지 않는다. 이와 같은 점은 공기통과 체적의 어떠한 축소도 없이 상기 구조적 높이를 낮게 유지하는 것이 가능 하게 한다.

기계적 관점으로부터 특히 안정적으로 만들어진 신장된 하우징 면들을 구비한 본 발명에 따른 하우징의 설계로 인해, 상기 클램핑 힘들은 전통적인 방식으로 지지 프레임의 측면 막대기에 의해 수용되지 않는다. 따라서 상기 하우징의 좁은 측면들은 어떠한 요구되는 형태로도 설계될 수 있다. 바람직하게는, 상기 하우징의 좁은 측면들은 상기 가열 장치의 기계적인 고정 및 전기적으로 접촉하는 것이 가능하도록 설계될 수 있다. 전기적 접촉을 위하여 적어도 하나의 상기 하우징의 좁은 측면은 전원 공급을 위한 연결기의 형상으로 어떠한 요구되는 방식으로도 개조될 수 있다.

상기 좁은 측면들의 설계는 도12 내지 도15에 예시적 방법에 의해 나타나 있다. 상기 왼쪽 하우징의 측면 연결기의 모양은 양 하우징 반절 셀들에서 각각 형성된 상기 돌출부 73a, 73b로부터 형성된다. 상기 두 개의 접촉 판 66, 67의 연결기 돌출부(connector tongues) 73a, 73b는 상기 연결기 안으로 돌출한다. 반대측면에서, 연결기 14는 돌출부 66a, 67b로부터 형성되고, 상기 연결기는 본질적으로 상기 전기 가열 장치의 기계적인 고정 역할을 한다. 상기 하우징 62의 좁은 측면들은 큰 힘들을 흡수할 수 없기 때문에, 상기 좁은 면들은 기계적으로 및/또는 전기적인 고정을 위한 어떠한 요구되는 방식으로도 설계될 수 있다.

도16 내지 도18까지는 하우징의 또 다른 실시예 및 이에 상응하는 전기 가열 장치를 나타낸다. 도 16은 도12 내지 도15까지의 실시예보다 작게 만들어졌지만, 더 많은 공기 처리량을 위한 더 넓은 단면의 영역을 가진 전기 가열 장치 80의 실 시예의 투시도를 나타낸다. 이러한 목적을 위하여, 상기 가열 장치는 상기 층상 구조체의 다수 평면들 안에 PTC 가열 요소들 4를 포함한다. 도12 내지 도15의 실시예와는 달리 직사각형 모양을 가진 상기 PTC 가열 요소 4는 상기 가열 장치의 신장된 면들에 상기 PTC 가열 요소들의 세로 측면이 평행하도록 배열된다.

방열 요소 64, PTC 가열 요소 4 및 전극 시트 81, 82로 이루어진 상기 층상 구조체에서 PTC 가열 요소 4를 구비한 각각의 층에 따르면, 세로 지지대 70은 PTC 가열 요소 4를 구비한 층들의 평면에 각각 제공된다. 설명된 실시예서는 PTC 가열 요소 4를 구비한 총 네 개의 층들 및 그에 따라 네 개의 세로 지지대 70 역시 존재한다. 도12 내지 도15의 가열 장치와 비교해 볼 때 상기 가열 장치가 더 크게 세로 로 확장됨으로 인해, 상기 실시예는 역시 더 많을 수의 가로 지지대 69를 포함한다.

도12 내지 도15에 있는 제1 실시예와는 달리, 두 개의 탄력 요소 72는 상기 설명된 가열 장치에 사용되며, 상기 두개의 요소는 상기 하우징의 좁은 측면 상의 상부 끝, 하부 끝에 각각 삽입된다. 상기 탄력 수단은 탄력 요소 72로부터 돌출한 상기 탄력 조각들 86이 상기 하우징 표면으로부터 상기 층상 구조체 쪽으로 튀어나온 이러한 방식으로 각각 삽입된다. 도시되어 있지는 않지만, 또 다른 탄력 요소들 72는 상기 두개의 설명된 탄력 위치 사이의 층상 구조체 안으로 역시 삽입될 수 있다.

PTC 가열 요소 4를 구비한 이러한 실시예에서 설명된 다수의 층들 때문에, 그에 상응하여 많은 개수의 접촉 시트가 필요하다. 상기 접촉 시트 82 중 가장 위 그리고 가장 아래에 위치한 것들은 상부의 하우징 안쪽과 하부의 하우징 안쪽에 이웃해 각각 배열된다. 세 개의 가운데 접촉 시트는 각 PTC 가열 요소 4를 구비한 세 개의 아래층들에 접하여 배열되고 상기 층들은 세로 지지대 70의 세 개 아래층들에 정합되도록 한다.

각각의 상기 접촉 시트 81, 82는 프레임 바깥으로 돌출한 접촉 돌출부 81a, 82a를 가진다. 접촉 돌출부 81a, 82a가 돌출된 것으로부터 상기 하우징 면 83은 어떠한 설계로 이루어질 수 있다. 특정한 실시예가 도17에 나타나 있다. 도16에 나타난 것처럼 상기 하우징 83은 그 옆에 개별적으로 개조된 연결기 모양 85를 부착하거나 고착시킬 수 있다. 상기 부착된 연결기 모양은 예를 들어 플러그 접촉과 같은 다른 방식들을 사용하는 다른 자동차 제조업자들의 자동차용 가열 장치 설치와 같이 각각의 요구들에 맞게 변형될 수 있다. 도17에 나타난 실시예에서, 상기 부착 가능한 연결기 부착 85는 고정 구멍을 가진 기계적 스탑(stop) 및 상기 연결기 돌출부 81a,82a들이 배열된 연결기 슈(shoe) 85a로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 격자 구조의 가로 지지대 69는 30 ~ 40㎜의 거리에 배열된다. 40㎜보다 더 넓은 특히 약 60㎜이상인 상기 가로 지지대의 거리에서는, 상기 클램핑 힘들은 가로 지지대들에 의해 적절한 범위로 더 이상 수용될 수 없다. 반대로 30㎜보다 가까운 가로 지지대들의 거리, 특히 20㎜이하이면, 이러한 것은 상기 가열 장치의 신장된 면들을 통한 공기 처리량을 방해한다.

도21 내지 도23은 상기 하우징의 두 개의 반절 셀들의 내부 구성을 위한 특정한 실시예를 보여준다. 상기 반절 셀들의 내부 구조는 상기 하우징의 두 개의 반 절 셀들의 조립 후에 삽입될 수 있는 상기 탄력 수단 72가 탄력 채널로 이루어진다. 상기 탄력 채널은 상기 탄력 수단의 삽입 동안, 상기 탄력 수단의 안내를 초래한다. 즉 옆으로 확장한 홈(groove)을 통해 안내된다. 상기 홈들은 예를 들면 돌출부 94 및 상기 하우징 윗면에 의해 또는 설명된 실시예처럼 고정 탭 92a,92b를 통해 형성된다.

상기 돌출부 94는 상기 탄력 수단들의 삽입을 위한 탄력 채널의 한 면을 형성할 뿐만 아니라, 상기 가열 장치들의 요소들을 위한 위치고정 보조 장치로서 역할을 한다. 상기 요소들은 탄력 수단이 조립 후에 하우징 주위 삽입 채널에 삽입되도록 돌출부 94에 의해 미리 고정된다.

더욱이 도21 내지 도23에 나타난 실시예는 증가된 견고성을 가진다. 이러한 추가인 강화는 예를 들어 아래와 같은 이유로 필요할 수 있다. "광-면적의 가열 장치", 즉 가열 장치는 작으나 많은 공기 처리량을 위해 넓은 면적으로 형성된 경우에도 역시 높은 효율을 달성하기 위해서는 매우 높은 클램핑 힘들이 필요하다. 그러나 약 170℃의 하우징 온도에서, 사용된 플라스틱 물질의 견고성은 감소한다. 더욱이 사용되는 상기 탄력 조각들은 상기 탄력 수단의 모서리로부터 약 2 ~ 2.5㎜ 정도의 최소한의 거리에 있기 때문에 하우징의 모서리 이외에도 힘을 전달시킬 수 있다. 그러나 상기 하우징의 위, 아래 면들의 변형을 막기 위하여, 바람직하게는 상기 측면들도 추가적으로 강화된다. 이러한 목적을 위해 마주보게 배열된 고정 탭 92a, 92b는 상기 하우징 두 개의 반절 셀들에서 각각 구비된다. 상기 고정 탭의 각각은 맞은편의 반절 셀의 방향으로 돌출하고, 조립되는 동안 고정 노즈 91을 통해 서로 결합된다. 하우징 위, 아래 면들의 이러한 맞물림(toothing) 때문에 기계적 견고성은 따라서 증가되고 휘어짐은 예방된다.

견고성의 또 다른 증가는 추가적인 측면 벽 95, 96을 통해 이루어 질 수 있다. 상기 측면 벽 95, 96은 이전의 측면 벽 위에 각각 배열되고, 지지 요소 93을 통해 연결된다. 따라서 상기 위, 아래 측면들의 기계적 견고성은 상기 하우징이 특히 높은 클램핑 힘을 받을 수 있도록 증가될 수 있다. 이런 점은 “광-면적의 구조”, 다시 말해 다수의 PTC 요소의 포개진 층들 및 사이에 끼워진 방열 요소들을 구비한 가열 장치를 가능하게 한다.

상기 탄력 요소 72의 구조는 도24,25 및 26을 참조하여 아래에 기술될 것이다. 도24는 상기 탄력 요소 72위 윗면도를, 도25는 측면도를, 도26은 상기 탄력 요소 72의 투시도를 나타낸다.

상기 탄력 요소 72는 시트 부재 85와 상기 부재로부터 돌출한 탄력 조각 86으로 이루진다. 바람직하게는, 상기 탄력 요소 72는 통합형으로 제조되는데, 각각의 탄력 조각들은 시트 부재 85의 바깥 세 개 측면 상에 펀치(punch)되고, 상기 시트 부재 85의 가로 방향에서 축 89 주위로 굽어지도록 구성된다. 상기 펀치된 탄력 조각들의 굽어진 각 α는 대략 5 ~ 30˚사이, 바람직하게는 15 ~ 20˚이다. 이러한 탄력 요소 72의 구조는 가로 방향에서는 휘어지는 것을 방지하고, 오직 세로 방향으로만 이를 허용한다. 결과적으로, 상기 탄력 요소는 클램핑 힘이 발생되는 동안 지탱되는 상기 하우징의 모서리에만 작용한다. 따라서 상기 탄력 수단은 그의 구조 때문에 하우징 측면에서 큰 힘을 받을 수 있고 분리선 부분의 가운데에서 하중을 덜 견딜 수 있는 하우징과 이상적으로 협동한다. 바람직하게는, 상기 목적을 위하여 상기 탄력 조각들의 측면 끝은 상기 탄력 요소의 모서리에 매우 가깝게 배열된다.

도24,25 및 도26의 실례는 바로 이를 도식화 한 것이다. 상기 탄력 조각 86은 직사각형일 필요는 없고 다른 폭과 경사를 갖는 면적들을 가질 수 있다. 예를 들어 각 탄력 조각은 개선된 방법으로 상기 탄력 요소가 상기 하우징 안으로 밀려질 수 있도록 하는 약간 납작해진 더 넓은 끝 부분을 가질 수 있다.

도27a은 방열 요소 64 및 "광-면적의 가열 장치"를 위한 신장된 실시예(예를 들어 도20에 따른)에 연결된 접촉 시트 66을 나타낸다. 대응하는 탄력 요소는 도27b에 나타나 있다. 상기 탄력 요소는 연속적으로 배열된 탄성 조각들 86을 다수 포함한다. 탄력 조각 86의 각각은 약 15N 정도의 접촉 압력을 가할 수 있다. 상기 접촉 압력을 증가시키기 위하여 도27b에 따른 상기 탄력 조각들은 둘 또는 그 이상의 상기 탄력 조각들 86이 PTC 요소의 표면을 가로 질러 배열되도록 서로 서로 조밀하게 배치된다. 이런 점은 클램핑 압력을 두세 배 크게 한다. 전통적인 프레임 설치와는 달리, 상기 클램핑 압력은 상기 탄성 수단의 전체 길이에 걸쳐서 고르게 미친다.

상기 하우징이 상기 탄성 조각들 86에 의해 발생된 클램핑 힘들을 흡수할 수 있도록, 상기 하우징의 신장된 면들은 두 개에서 다섯 개 사이의 탄력 조각들 86이 두 개의 연속적인 가로 지지대 69 사이에 배열되도록 하는 가로 지지대 69를 갖추고 있다.

도15에 따른 실시예는 인접하게 배열된 둘 이상의 탄력 조각들을 구비한 탄력 요소 72를 보여준다. 이러한 실시예는 큰 깊이를 가진 하우징 모양의 케이스 안에서 유용하다.

약 0.8㎜ 두께의 탄력 수단이 전통적인 방식에서 사용된 반면, 0.2 ~ 0.5㎜, 바람직하게는 약 0.3㎜ 두께를 가진 탄력 요소들은 새로운 구조적 원리에서 사용된다. 이런 점은 짧은 길이의 탄력 수단에서도 역시 상기 탄력 조각들 86의 탄성 작용을 달성한다.

본 발명의 가열 장치의 특별한 개선점은 상기 탄력 요소는 처음으로 계속적인 부재로써 생산될 수 있고 그리하여 제조되는 동안 롤로부터 공급될 수 있다는 것이다. 전통적으로, 각각의 탄력 조각은 분리되어 만들어지고, 모든 다른 가열 장치 길이를 위하여 개별적으로 생산된다. 더욱이 하나의 가열 장치 당 오직 하나의 탄력 요소가 제공되는 것으로 충분하다.

상기 낮은 구조적 높이는 별 문제로 하고, 본 발명의 가열 장치의 특별한 개선점은 상기 가열 장치들은 특히 간단한 방법으로 생산될 수 있다는 것이다. 상기 가열 장치는 도12 내지 도15와 관련하여 도시된 것처럼 조립된다. 본 발명에 따르면, 상기 개별적 요소들은 전통적인 가열 장치들과는 달리 층상 구조체 상에 작용하는 클램핑 힘없이도 조립된다. 단지 하우징의 조립 후에만 상기 탄성 수단이 조립된 하우징 속으로 미끄러진다. (도15와 비교)

요약하자면, 본 발명은 프레임과 탄력 수단의 기능들이 서로로부터 분리된 전기 가열 장치를 위한 새로운 구조적 원리를 언급한다. 하우징은 전기 가열 장치를 위한 프레임으로써 사용되며, 상기 하우징은 두 개의 반절 셀들로 이루어진다. PTC 가열 요소를 위한 위치고정 보조 장치가 상기 하우징 안에 배열된다. 상기 하우징의 세로 측면들은 공기 처리량이 열 레지스터(register)를 통과하도록 실질적으로 개방되게 만들어 진다.

상기 가열 장치를 조립하기에 앞서, 상기 PTC 가열 요소는 PTC 가열 요소들을 접촉하는 접촉 시트에 래커를 통해 고정된다. 이러한 방법으로 미리 만들어진 상기 구조적 유닛은 조립을 용이하게 하고, 제조 동안 정확한 위치에 상기 PTC 가열 요소를 배열하기 위한 추가적인 위치고정 수단을 요구하지 않는다. 게다가, 상기 래커는 습기가 스며드는 것에 대한 보호를 제공한다. 따라서 동시에 효율적인 부식의 방지도 이루어진다.

더욱이, 방열 요소, PTC 가열 요소 및 접촉 시트의 층상 구조체를 압축하는 탄력 수단은 하우징 안으로 추가적으로 삽입된다. 상기 탄력 수단은 상기 하우징에서 측면에 제공된 개구부를 통해 나중에 하우징 속으로 미끄러질 수 있다. 결과적으로, 상기 하우징은 조립 후 그것이 기계적으로 적재될 수 있을 때 탄성력에 노출될 것이다.

상기 새로운 구조적 원리는 많은 개선점을 가지고 있다. 한편, 동일한 열용량에서 금속 프레임이 사용되지 않은 본 발명에 따른 구조를 가진 무게는 상당히 다시 말해 약 50%이상 감소될 수 있다. 더욱이 추가적인 측정 및 추가적인 무게 없 이도, 상기 가열 장치는 노출된 금속 표면을 가지지 않는다. 또 다른 개선점은 전통적인 가열 장치의 구조적 높이보다 약 30%이상 줄어든 낮은 구조적 높이에 있다. 따라서 선행 기술보다 훨씬 작은 가열기를 실현하는 것이 가능하며, 그럼에도 불구하고 상기 가열기는 전기적, 열적 접촉을 증가시키기 위해 사용된 클램핑 원리에 의해 높은 효율을 달성한다. 더욱이 전통적인 프레임 지지 구조에서는 상당한 노력으로만 실현가능한 더 긴 가열 요소를 생산하는 것이 가능하다.

더욱이, 전통적인 위치고정용 프레임은 상기 PTC 가열 요소들을 공간을 두어 떨어지게 유지하고 보호하는데 사용할 수 없지만, PTC 가열 요소들은 접촉 판상에 미리 배열됨으로써 래커를 통해 고정되며, 다른 것으로부터 분리된다.

더욱이 전통적인 가열 장치들과 비교하면 제조 상의 수고가 상당히 감소된다. 본 발명의 상기 가열 장치의 제조는 생산 과정에서 프레임의 탄성력을 극복하기 위한 어떠한 특수 장치도 필요하지 않기 때문에 훨씬 더 쉬워진다.

상기 구조적 원리는 상기 세로 막대들 상에 작용하는 클램핑 힘을 흡수하기 위한 지지 프레임의 측면 막대들의 특별한 구성을 요구하지 않는다. 따라서 본 발명의 하우징의 좁은 측면들은 그것들의 설계에 있어서 하우징으로부터 돌출한 상기 접촉 시트의 연결기 돌출부 주위의 어떠한 요구되는 연결기의 형상으로도 적응될 수 있다.

게다가, 상기 탄력 수단은 따라서 상당히 낮은 비용으로 생산될 수 있다. 한편, 상기 탄력 수단의 두께는 감소될 수 있고, 그에 따라 재료가 절약될 수 있다. 반면에, 상기 탄력 요소는 처음부터 연속성의 부재로 제조될 수 있고, 제조 시 롤 로부터 공급될 수 있다. 더욱이, 하나의 탄력 구성 요소로도 충분하다.

Claims (41)

1. 전기 가열 장치, 특히 자동차용의 부가적인 히터와 같은 장치로서, 신장된 하우징 면상에 개구부들을 갖는 하우징(62)과, 그리고 적어도 하나의 PTC 가열 요소(4), 방열 요소(5), 전원 공급을 위한 제1 및 제2 접촉 시트들 (2,10) 및 탄력 요소(72)를 포함하는 층상 구조체를 포함하고, 상기 PTC 가열 요소(4)는 상기 제1 및 제2 접촉 시트들 (2,10) 사이에 배열되고 또한 상기 층상 구조체는 상기 탄력 요소(72)에 의해 하우징(62)에 클램프 고정되도록 구성된 전기 가열 장치에 있어서,

   상기 제1 접촉 시트(2)는 상기 PTC 가열 요소(4)를 마주하는 측면에 래커층(3)이 제공되고, 상기 PTC 가열 요소 (4)와 제1 접촉 시트(2) 사이의 공간은 상기 공간의 바깥에서 압축된 래커(12)를 통해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 래커는 전기적으로 비전도성의 실리콘 래커(3)인 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 래커(3)는 900mPa.s.보다 낮은, 바람직하 게는 약 800mPa.s.정도의 점도를 가짐을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 접촉 시트(2)는 알루미늄으로부터 제조됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 접촉 시트(10)는 황동으로부터 제조됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 접촉 시트(10)는 주석으로 도금된 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 탄력 요소(72)를 삽입하기 위하여 상기 하우징(62)에 개구부(71)가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 탄력 요소(72)를 수용하기 위하여 상기 하우징(62)에 형성된 탄력 채널을 가짐을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 하우징(62) 안에 상기 가열 장치의 요소들을 미리 고정시키기 위한 위치고정 수단(94)을 구비함을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 하우징(62) 안의 상기 위치고정 수단(94)은 상기 탄력 요소(72)의 삽입 동안 탄력 요소를 안내하기 위한 홈을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 신장된 면들은 적어도 하나의 가로 지지대(69)에 의해 기계적으로 보강되어짐을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 하우징(62)의 신장된 면들의 상기 지지대들(69,70)은 격자 구조 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 격자 구조는 상기 PTC 가열 요소 (4)의 영역에 적어도 하나의 세로 지지대(70)를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 플라스틱으로부터 제조됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 하우징(62)은 두 개의 반절 셀들(62a,62b)을 포함함을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 하우징(62)의 상기 반절 셀들(62a,62b)은 서로 합쳐질 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 하우징(62)의 상기 반절 셀들(62a,62b)이 서로 합쳐질 때, 두 개의 반절 셀들(62a,62b)의 맞물림을 초래하는 고정 핀(78) 또는 고정 노즈(91)를 구비함을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 반절 셀들(62a,62b)은 대략 상기 하우징의 신장된 면들 사이의 중간에서 상기 하우징(62)을 분리하도록 배열됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 반절 셀들(62a,62b)이 조립될 때 서로 맞물리게 될 상기 반절 셀들(62a,62b)의 분리 선상에 제공되는 각각 대향하는 돌출부들(76,77;92a,92b)을 구비함을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
20. 제1항에 있어서, 상기 탄력 요소(72)는 상기 클램핑 힘을 본질적으로 상기 하우징의 강화된 세로 측면들 위에 전달시키도록 배열됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
21. 제1항에 있어서, 상기 탄력 요소(72)는 시트 부재로부터 돌출된 탄력 부분들(86)을 구비한 시트 부재(85)로 이루어짐을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
22. 제21항에 있어서, 각각의 탄력 부분들(86)은 상기 탄력 요소(72)의 세로 측면들의 모서리 부분 안으로 연장되는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 탄력 요소(72)는 상기 탄력 부분들(86)과 통합형으로 구성됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
24. 제21항에 있어서, 클램핑 힘을 발생시키기 위한 적어도 하나의 탄력 부분(86)이 마찰로 일어나는 클램핑 작용을 위하여 각각의 PTC 가열 요소 위치에 제공됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
25. 제24항에 있어서, 적어도 두개의 탄력 부분들(86)이 각각의 PTC 가열 요소 위치에 대해 제공됨을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
26. 전기 가열 장치를 위한 구조적 유닛, 특히 자동차용의 부가적인 히터와 같은 장치로서, 신장된 하우징 면상에 개구부들을 갖는 하우징(62)과, 그리고 적어도 하나의 PTC 가열 요소(4), 방열 요소(5), 전원 공급을 위한 제1 및 제2 접촉 시트들 (2,10) 및 탄력 요소(72)를 포함하는 층상 구조체를 포함하고, 상기 PTC 가열 요소(4)는 상기 제1 및 제2 접촉 시트들 (2,10) 사이에 배열되고 또한 상기 층상 구조체는 상기 탄력 요소(72)에 의해 하우징(62)에 클램프 고정되도록 구성된 전기 가열 장치에 있어서,

    상기 구조적 유닛은 제1 접촉 시트(66) 및 PTC 가열 요소로부터 형성되고, 상기 제1 접촉 시트(2)는 상기 PTC 가열 요소(4)를 마주하는 측면에 래커층(3)이 제공되고, 상기 PTC 가열 요소 (4)와 제1 접촉 시트(2) 사이의 공간은 상기 공간의 바깥에서 압축된 래커(12)를 통해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 구조적 유닛.
27. 제26항에 있어서, 상기 래커는 전기적으로 비전도성의 실리콘 래커(3)인 것을 특징으로 하는 구조적 유닛.
28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 래커(3)는 900mPa.s.보다 낮은, 바람직하게는 약 800mPa.s. 정도의 점도를 가짐을 특징으로 하는 구조적 유닛.
29. 제26항에 있어서, 상기 제1 접촉 시트(2)는 알루미늄으로부터 제조됨을 특징으로 하는 구조적 유닛.
30. 제26항에 있어서, 상기 제2 접촉 시트(10)는 황동으로부터 제조됨을 특징으로 하는 구조적 유닛.
31. 제29항 또는 제30항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 접촉 시트(10)는 주석으로 도금된 것을 특징으로 하는 구조적 유닛.
32. 전기 가열 장치(20), 특히 자동차용의 부가적인 히터와 같은 장치를 제조하는 방법으로서, 상기 장치는 신장된 하우징 면상에 개구부들을 갖는 두개의 반절 셀들을 구비한 하우징(62)과, 그리고 적어도 하나의 PTC 가열 요소(4), 방열 요소(5), 전원 공급을 위한 제1 및 제2 접촉 시트들(2,10) 및 탄력 요소(72)를 포함하는 층상 구조체를 포함하고, 상기 층상 구조체는 상기 하우징(62) 안에 탄력 요소(72)에 의해 클램프 고정되는 전기 가열 장치를 제조하는 방법에 있어서,

    래커(3)에 의해 PTC 가열 요소 (4)를 제1 접촉 시트(2)에 고정시키는 단계;

    PTC 가열 요소 (4)가 그에 고정된 상기 제1 접촉 시트 및 상기 제2 접촉 시트(10)를 상기 하우징의 제1 반절 셀(62a) 안으로 삽입하는 단계; 그리고

    상기 하우징(62)의 제2 반절 셀(62b)을 상기 제1 셀에 부착시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전기 가열 장치의 제조 방법.
33. 제32항에 있어서, 상기 래커(3)는 전기적으로 비전도성의 실리콘 래커인 것을 특징으로 하는 방법.
34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 래커(3)는 900mPa.s.보다 낮은, 바람직하게는 약 800mPa.s. 정도의 점도를 가짐을 특징으로 하는 방법.
35. 제32항에 있어서, 래커(3)를 통한 상기 PTC 가열 요소(4)의 고정은 낮은 기계적 하중을 단지 견디도록 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
36. 제32항에 있어서, 상기 탄력 요소(72)는 상기 층상 구조체의 클램핑을 달성하기 위해 조립된 하우징(62)의 개구부(71)를 통해 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
37. 제32항에 있어서, 상기 탄력 요소(72)의 삽입과 함께 상기 래커(3)는 상기 탄력 요소(72)에 의해 발생된 상기 접촉 압력을 통해 상기 PTC 가열 요소들(4)과 접촉 시트(2) 사이 부분의 바깥으로 압축됨을 특징으로 하는 방법.
38. 제32항에 있어서, 상기 PTC 가열 요소(4)와 상기 접촉 시트(2,10) 사이 부분의 바깥쪽으로 압축된 상기 래커(12)는 습기가 스며들지 않도록 상기 부분을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 방법.
39. 제32항에 있어서, 상기 제1 접촉 시트(2)는 알루미늄으로부터 제조됨을 특징으로 하는 방법.
40. 제32항에 있어서, 상기 제2 접촉 시트(10)는 청동으로부터 제조됨은 특징으로 하는 방법.
41. 제32항에 있어서, 상기 제2 접촉 시트(10)는 주석으로 도금된 것을 특징으로 하는 방법.

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