KR101310111B1

KR101310111B1 - 난방 장치의 열 생성 부재

Info

Publication number: KR101310111B1
Application number: KR1020060092973A
Authority: KR
Inventors: 프란츠 볼렌더
Original assignee: 에베르쉬페쳐 카템 게엠베하 운트 캄파니 카게
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2013-09-24
Also published as: EP1768458B1; JP2007147258A; EP1916874A2; CN1937859A; ES2303168T3; KR20070034444A; DE502005004135D1; JP4732290B2; US20070145035A1; EP1916875B1; EP1916874A3; EP1916875A2; ES2360885T3; DE502005010598D1; ES2360884T3; US7676144B2; EP1916875A3; CN1937861A; EP1916874B1; CN1937861B

Abstract

본 발명은 하나 이상의 PTC 소자(6)와, 그 PTC 소자(6)의 양 반대 측면들 상에 배치된 스트립 전기 도체들(4)을 포함하는, 공기 가열용 난방 장치의 열 생성 부재에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, PTC 소자(6)와 위치 결정 프레임(2)의 재료 사이에 둘레 방향으로 프레임 개구부(34)를 둘러싸는 절연 갭(36)을 제공함으로써, 전기적 플래시오버로부터 안전하게 되도록 개선된 열 생성 부재가 창출된다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 PTC 소자(6)와, 그 PTC 소자(6)의 양 대향 측면들 상에 배치된 스트립 전기 도체들(4)과, 평행한 층들로 배열되고 열 생성 부재(60)의 양 대향 측면들 상에서 프레임에 소정의 위치로 유지되는 다수의 방열 부재들(56)을 포함하는, 다수의 열 생성 부재들(60)을 구비한 공기 가열용 난방 장치를 개선하고 있다. 본 발명에 따르면, 방열 부재들(56)이 절연층(8)을 그 사이에 개재한 상태로(도 3) 열 생성 부재(60)의 양측 면에 배치되기 때문에, 상기 방열 부재들은 기본적으로 전위를 가지지 않으며 전기적 플래시오버로부터 더 높은 신뢰도로 보호되게 된다.

위치 결정 프레임, 가열, 열 생성 부재, 방열 부재

Description

난방 장치의 열 생성 부재{Heat-generating Element of a Heating Device}

도 1은 본 발명에 따른 열 생성 부재의 일 실시예의 측방향 분리 사시도이다.

도 2는 도1의 실시예의 평면도이다.

도 3은 도 2의 III-III 선에 따른 단면도이다.

도 4는 도 1 내지 3에 도시된 실시예의 조립된 상태에서의 측방향 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 열 생성 부재의 다른 실시예의 측방향 사시도이다.

도 6은 도 4의 V-V 선에 따른 단면도이다.

도 7은 난방 장치의 실시예의 측방향 사시도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

2: 위치 결정 프레임 4: 전기 스트립 도체

6: PTC 소자 8: 절연층

10: 플라스틱 포일 12: 세라믹 판

14: 부착 탭 16: 절결부

18: 부착 탭 20: 탭

22: 플러그 연결부 24: 슬롯

26: 페그 28: 부착 페그

30: 접경 에지 32: 접경 탭

34: 프레임 개구 36: 절연 갭

38: 내측 에지 40: 이격 매체

42: 에지 44: 섹션

46: 밀봉 부재 48: 밀봉 매체 접경 에지

50: 플러그 연결부 52: 프레임

54: 프레임 외장 56: 방열 부재

58: 세장형 바아 60: 열 생성 부재

본 발명은 공기를 가열하기 위한 난방 장치의 열 생성 부재(heat-generating element)에 관한것으로, 적어도 하나의 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자와, 상기 PTC 소자의 양 측면에 배치된 전기 스트립 도체(electric strip conductor)들을 포함하는 열 생성 부재에 관한 것이다. 상기와 같은 열 생성 부재의 일예가, 본 출원인에 의해 출원된 바 있는 EP 1 061 776호에 개시 되어 있다.

특히, 상기 열 생성 부재는 자동차용 보조 히터에서 이용되며, 또한 다수의 PTC 소자들을 구비하는 데, 이들 PTC 소자들은 하나 뒤에 다른 하나가 배치되는 방 식으로 일렬로 배열되고, 전기 스트립 도체들을 통해 에너지 공급을 받으며, 상기 전기 스트립 도체들은 서로에 대해 평행하게 연장하고 상기 PTC 소자들의 양 측면에 편평하게 배치된다. 상기 스트립 전도체들은 일반적으로 평행한 금속 스트립들로 형성된다. 상기와 같이 형성된 열 생성 부재들은 자동차 내의 공기를 가열하기 위한 난방 장치에 이용되는 데, 이 때 상기 난방 장치는 다층 구조의 열 생성 부재들을 구비하며, 이들 열 생성 부재들의 양측면에는 방열 부재(heat-emitting element)들이 배치된다. 상기 방열 부재들은 상대적으로 우수한 열 전도성을 나타내는 접촉을 이룰 수 있도록 지지 장치에 의해 상기 열 생성 부재들에 밀착 배치된다.

전술한 바와 같은 종래 기술에 따르면, 상기 난방 장치의 지지 장치는 프레임에 의해 형성되는데, 상기 프레임 내에서는 서로에 대해 평행으로 연장하는 다층의 열 생성 및 방열 부재들이 바이어스 스프링에 의해 지지된다. 일반적인 열 생성 부재와 일반적인 난방 장치를 개시하고 있는 또 다른 예로서 EP 1 467 599 호를 들 수 있는 바, 상기 EP 특허 출원에서는, 상기 열 생성 부재는 하나 뒤에 다른 하나가 배치되는 형태로 하나의 레벨에서 일렬로 배열된 다수의 PTC 소자들에 의해 형성되며, 상기 PTC 소자들은 세라믹 부재들 또는 양 온도 계수 써미스터들(positive temperature coefficient thermistors)이라고 명명되며 그들의 양 측면에 배치된 스트립 전도체들을 통하여 에너지 공급을 받는다. 상기 스트립 전도체들 중의 하나는 둘레 방향으로 폐쇄된 프로파일(profile)을 가지며, 나머지 하나의 스트립 전도체는 금속 스트립으로 형성되는데, 이 금속 스트립은 상기 둘레 방향으로 폐쇄된 금속 프로파일에 의해 지지되며, 그 사이에는 전기적 절연층(insulating layer)이 개재된다. 상기 방열 부재들은 세그먼트들(segments)로 이루어지며, 이들 세그먼트들은 다수의 평행한 계층을 이루어 배열되며 또한 상기 둘레 방향으로 폐쇄된 금속 프로파일에 대해 직각으로 연장한다. 상기 EP 1 467 599호에 의해 개시된 종래의 난방 장치에서는, 전술한 바와 같은 형태로 형성된 다수의 둘레 방향으로 폐쇄된 금속 프로파일들이 제공되며, 상기 금속 프로파일들은 서로에 대해 평행하게 배열된다. 소정의 정도까지, 상기 세그먼트들은 상기 둘레 방향으로 폐쇄된 프로파일들의 사이로 연장하고 또한 소정의 정도까지 그들을 지나서 돌출한다.

전술한 열 생성 부재들의 경우, 상기 스트립 전도체들은 상기 PTC 소자들과 양호한 전기 접촉을 유지하여야만 하는 조건이 요구된다. 그렇지 않은 경우 발생할 문제는 전도 저항이 증가한다는 것이며, 이 문제는 특히 상기 열 생성 부재들이 자동차용 보조 히터로서 이용되는 경우에 고 전류로 인하여 국부적인 과열을 초래할 수도 있다. 이와 같은 열적 사고가 발생하는 경우, 상기 열 생성 부재가 손상되는 결과가 발생할 수도 있다. 또한, 상기 PTC 소자들은 자가 조절형 저항 히터들(self-regulating resistance heaters)로서 온도가 증가할수록 방출하는 열량을 감소시키는 특성을 가지고 있어서, 국부적 과열은 상기 상기 PTC 소자들의 자가 조절형 특성에 있어서의 혼란을 초래할 수 있다.

또한, 보조 히터에서 국부적 고온이 발생하는 경우, 증기 또는 가스가 발생하여 탑승한 사람들에게 직접적 위험을 유발할 수도 있다.

또 다른 문제는 종래의 열 생성 부재들을, 예를 들어 500 V에 달하는 전압과 같은 고도의 구동 전압에서 사용하는 경우에 발생할 수 있다. 한편으로는, 상기 방열 부재들을 거슬러 흐르는 공기가 습기 및/또는 먼지를 수반할 수 있으며, 이들 습기 및/또는 먼지가 상기 난방 장치내로 침투하여 전기적 플래시오버(flashover), 즉 단락을 초래할 수 있다는 것이다. 다른 한편으로는, 상기 난방 장치의 영역 내에서는 작업하는 작업자들을 상기 열 생성 부재의 또는 상기 난방 장치의 전기 전도 부품들로부터 보호해야만 하는 근본적인 문제가 존재한다는 것이다.

본 발명의 목적은, 더 향상된 안전성을 보장할 수 있는, 공기를 가열 하기 위한 난방 장치의 열 생성 부재와 대응 하는 난방 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 특히 전기적 플래시 오버에 관련한 안전성을 증가시키기 위한 방안을 모색한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 두개의 전기 스트립 도체들의 외측에 비 전도성 절연층을 제공함으로써, 종래의 열 생성 부재를 개선하였다. 상기 절연층은 전기적으로 비전도성 층이다. 상기 비 전도성 전기 절연층에 의하여, 상기 PTC 소자들과 전기 스트립 도체들의 큰 면적의 상면과 하면들은 외측으로부터 전기적으로 절연된다. 이러한 구성에 의해, 먼지나 물방울이 상기 전기 전도성 스트립 도체들과 직접 접촉하게 되는 것이 방지된다. EP 1 467 599호에 개시된 열 발 생 소자의 경우, 상기 발명은, 예를 들어, 둘레 방향으로 폐쇄된 금속 프로파일을 절연층에 의해 둘러쌈에 의해 구현된다. EP 1 061 776호의 열 생성 부재의 경우, 전기 스트립 도체들을 형성하는 적어도 금속 스트립들은, 예를 들어, 절연층에 의해 둘러싸여 진다.

상기 절연층은 바람직하게는, 상기 열 생성 부재들로부터 상기 방열 부재들로의 열 전달이 단지 약간 정도만 방해받도록, 상기 전기 스트립 도체들에 직접 접하도록 배치되어야 한다. 상기 절연층은 가능한 최고의 열 전도도를 가져야 한다. 목표로 하는 열 전도도는 20 W/(m K) 이상이다. 20 kV/mm 이상의 전기 절연성을 가지는 절연층이 단락에 대한 가능한 최선의 보호를 위해 적절한 것으로 판명되었다. 상기 절연층은 바람직하게는, 층 결합체를 가로지르는 방향으로 적어도 2,000 V의 전기 유전 강도를 가져야 한다.

발명자들의 실제적 실험을 기초로 할 때, 상기 절연층은 바람직하게는, 세라믹 층과 플라스틱 포일을 구비하여야 하는 것으로 결정되었다. 양 부재의 결합에 의해 요구되는 절연 특성들을 가능한 최선의 방법으로 성취할 수 있다. 상기 세라믹 판은, 예를 들어, 24 W/(m K)의 열 전도도와 28 kV/mm의 전기 절연성을 가지는 산화 알루미늄(alminum oxide)로부터 제조될 수 있다. 상기 플라스틱은, 상기 산화 알루미늄처럼, 예를 들어, 0.45 W/(m K)의 비교적 우수한 열 전도도와 4 kV의 적당한 유전 강도를 가지는폴리아미드 포일(polyamide foil)일 수 있다.

상대적으로 편평한 부재로서, 상기 절연층의 상기 세라믹 판은 상기 전기 스트립 도체의 전표면에 걸쳐 직접 접하도록 대단히 정밀하게 배치될 수 있다. 필요한 경우, 상기 절연층은 상기 전기 스트립 도체에 접착제로 직접 접착될 수 있다. 상기 스트립 전도체와 상기 절연층 사이의 열 전도도를 향상시키기 위하여, 상기 접착제는 20 μm 미만의 가능한한 얇은 층을 이루도록 제공되어야 한다. 동일한 이유로, 상기 플라스틱 포일은 바람직하게는, 상기 세라믹 판에 적층되어야 한다. 이를 위하여, 상기 포일은 바람직하게는, 10 내지 15 μm 사이의 왁스층을 가지며, 이 왁스층은, 특히 상기 열 생성 부재의 작동 조건, 즉, 약 80 ℃ 이상의 고온에서, 상기 절연층이 상기 스트립 전도체에 대해 프레싱될 때, 녹아서 효율적인 열 전달을 촉진한다. 이 경우, 본 출원의 출원인에 의해 출원된 바 있는 EP 0 350 528호에 기본적으로 이미 개시되어 있는 바와 같이, 하나의 프레임 내에서 서로 평행하게 연장하는 열 생성 및 방열 부재들을 배열하고, 그러한 층 결합체를 상기 프레임 내에 스프링 바이어스에 의해 지지하여 난방 장치를 구성하는 것이 필요하다. 또 다른 대안적 구성의 일예가 EP 1 515 588 호에 설명되어 있다.

상기 열 생성 부재는, 하나 뒤에 다른 하나의 형태로 배열되고 양측에 스트립 전도체들로 덮힌 다수의 PTC 소자들과 상기 스트립 전도체들을 외측에서 둘러싸는 절연층들에 의해 형성될 수 있다. 이와 같은 층 결합체의 모든 요소들은 서로 부착될 수 있으며, 특히 서로 접착될 수 있다. 이와 같은 연결에 있어서 상기 전기 전도 절연층은 바람직하게는, 상기 스트립 전도체를 지나 돌출하여야 하며, 그 결과 상기 열 생성 부재의 전기 전도성 및 구동 부품들은 상기 열 생성 부재의 외측 절연 에지들의 뒤로 소정 거리를 두고 배치되어야 한다, 즉, 이들은 내측으로 소정 거리 이격 배치되어야 한다. 상기 스트립 전도체는, 단지 전기 접촉점을 형성하기 위한 경우에만 상기 절연층을 지나 돌출할 수 있다.

또한, 상기 절연층들 사이의 열 생성 부재의 전기 전도 부품들에 대한 접근을 차단하기 위하여, 그리고, 상기 PTC 소자들의 정밀한 배치를 위하여, 고려되는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서는 적어도 하나의 상기 PTC 소자를 지지하기 위한 프레임 개구가 형성된 위치 결정 프레임을 상기 열 생성 부재에 제공하는 것을 제안한다. 상기 위치 결정 프레임은, 그 자체가 알려진 바와 같이, 예를 들어 전술한 EP 0 350 528호에 개시되어 있으며, 특히 플라스틱 재료와 같은 비 전도성 재료로 제조되는 것이 일반적이다. 상기 프레임은, 하나 또는 그 이상의 PTC 소자들을 위한 열 생성 부재의 PTC 소자(들)의 평면(level)에 프레임 개구부를 형성하는 길쭉한(longish) 부재로서 형성되는 것이 보통이다. 상기 PTC 소자 또는 PTC 소자들은 상기 프레임 개구부 내에 배치된다.

상대적으로 높은 전압들의 사용과 관련하여, 본 발명에 따른 제안은, 상기 절연층이, 상기 길쭉한 프레임의 적어도 횡방향으로 상기 스트립 전도체를 지나 돌출하도록 하는 것이며, 이 경우 상기 스트립 전도체들과 상기 적어도 하나의 PTC 부재가 절연 갭에 의해 상기 위치 결정 프레임으로부터 둘레 방향으로 소정 거리 이격되도록 하는 것이다. 고전압을 이용할 때, 상기 전기 전도성 부품들이 상기 위치 결정 프레임에 접하도록 설치되거나 직접 인접 배치된 경우, 상기 위치 결정 프레임의 열가소성(thermoplastic) 재료를 관통하는 전기적 플래시오버를 방지하는 것이 항상 가능한 것은 아니라는 것이 관찰되어 왔다. 상기 절연 갭을 이용하는 또 다른 바람직한 실시예에 따른 제안은, 전기적 플래시오버의 위험에 대한 치유책으 로서, 상기 위치 결정 프레임의 실질 부분과 상기 전기 전도성 부품들 사이에 충분히 큰 갭(gap)을 구현하는 것이다. 이와 같은 절연 갭을 유지하기 위하여, 상기 절연층은, 예를 들어, 상기 열 발생 부재의 상기 전기 전도성 부품들에 영구적으로 연결될 수 있으며, 그리고 상기 위치 결정 프레임에 고정될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 절연층을, 적어도 폭을 가로지르는 방향으로, 즉, 상기 길쭉한 열 생성 부재의 길이 방향에 직각으로 형성할 수 있으며, 또한, 폭을 가로지르는 방향으로 상기 전기 전도성 부품들, 특히 상기 스트립 전도체를 지나 돌출하는 섹션(section)들을 함께 형성할 수도 있다. 상기 절연층의 상기 돌출 섹션들은 바람직하게는, 예를 들어 접착층을 통해, 상기 위치 결정 프레임에 연결된다. 이러한 구성에 의하여, 상기 열 생성 부재, 즉 상기 PTC 소자의 상기 전기 전도성 부품들과, 그리고 상기 PTC 소자의 양측에 접하여 배치된 스트립 전도체들이, 예를 들어, 인캡슐레이션된다. 상기 절연층은 양 측의 상기 전기 전도성 부품들을 덮고, 상기 위치 결정 프레임의 에지들을 연결함으로써, 밀봉을 이룬다. 이러한 방식으로, 전기적으로 비전도성 인캡슐레이션이 상기 열 생성 부재의 둘레 방향으로 형성된다. 이와 같은 구성에서는, 상기 열 생성 부재의 단면으로 보았을 때, 구동 부품들, 즉, 스트립 전도체들과 그 사이의 상기 PTC 소자들은 중앙의 위치에 배치된다. 이러한 층 결합체는 상단과 하단에서 상기 절연층에 의해 경계를 이루게 된다. 그리고, 상기 절연층은 플라스틱으로 제조된 상기 위치 결정 프레임에 접하도록 결합되는데, 이때 그 외측 에지들 각각이 밀봉을 형성하도록 결합된다. 이와 같은 바람직한 구성에 따르면, 상기 열 생성 부재에 대하여 흐르는 공기와 함께 이송되는 습기 또는 먼지가 상기 전기 전도성 부품들에 도달할 가능성은 전혀 없어지게 된다. 본 구성에서는, 상기 전기 전도성 부품들만이, 특히 상기 접촉판들만이 상기 열 생성 부재의 일측면 또는 양측면 상에서 상기 절연층을 지나 돌출한다. 이러한 위치에서, 상기 스트립 전도체들은, 그러나, 상기 난방 장치의 상기 지지 장치 내에 통상적으로 지지되며, 상기 지지 장치의 구조적 부재들에 의해, 상기 전기 전도 부품을은 흐르는 공기에 대해 밀봉될 수 있다.

상기 비 전도성 인캡슐레이션은, 바람직하게는, 상기 위치 결정 프레임으로부터 밀봉된 전기 스트립 도체를 지나 돌출하는 절연층의 섹션들과, 밀봉 부재의 중간층에 의해 형성된다. 상기 밀봉 부재는, 바람직하게는, 예를 들어 탄성 플라스틱과 같은 절연 물질에 의해 형성된다. 여기서, 상기 밀봉 부재는, 바람직하게는, 상기 위치 결정 프레임을 상기 절연층에 연결시키는 플라스틱 접착제에 의해 형성되며, 그 결과 상기 전기 전도성 부품들의 둘레 방향 인캡슐레이션을 이룰 수 있을 뿐 아니라, 상기 전기 전도성 부품들 및 그에 부착된 상기 절연층들이 상기 위치 결정 프레임에 연결되어 단일의 구조 유닛을 형성하는 효과를 가져오게 된다.

상기 위치 결정 프레임은 전기적으로 고 절연성 재료를 포함할 수 있으며, 그 결과 통상적인 열 가소성 재료의 사용을 완전히 회피할 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 따라서, 상기 위치 결정 프레임은, 예를 들어, 균일의 실리콘 부재에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 PTC 소자들의 양 측면에 접하는 층들 사이에 고 절연성의, 바람직하게는 다량의 접착성 밀봉 재료를 주입시킴으로써 상기 위치 결정 프레임을 형성하는 것도 가능하다. 그 경우, 상기 PTC 소자들은 조립을 위해 상 기 층 결합체 중 나머지 층들에 대해 상대적으로 배치된 후에 상기 다량의 밀봉 재료의 주입에 의해 최종적으로 제 위치에 고정된다. 이 경우, 상기 위치 결정 프레임은 조립시에 위치 결정 부재로서의 역할을 수행하지는 않으며, 대신에 상기 방열 부재의 장기간의 작동이 이루어지는 동안 상기 PTC 소자들의 소정의 위치를 보장하는데 이용될 뿐이다.

상기 위치 결정 프레임이 고 절연성 재료로부터의 사출 성형 부품으로서 형성되고 또한 조립시의 위치 결정 기능을 수행하는 부품으로서 이용되는 경우, 상기 PTC 소자에 접착하고 서로 대향하는 상기 층들은, 층들 사이에 접착제를 삽입함으로써, 상기 PTC 소자들 및 상기 실리콘 프레임과 함께 접착되어, 단일의 구조적 단위를 형성할 수 있다. 그 경우에도, 상기 위치 결정 프레임을 형성하는데 있어서, 통상적인 열 가소성 재료로 된 일반적인 사출 성형 부품을 이용하는 것을 회피하는 것이 가능하다.

상기 스트립 전도체는, 바람직하게는, 적어도 하나의 PTC 소자를 지나 돌출하는 접촉판에 의해 형성된다. 상기 적어도 하나의 PTC 소자를 지나 돌출하는 접촉판 상에는, 적어도 하나의 전기 접촉점이 플러그 연결부(plug connection)의 형태로 형성되며, 상기 플러그 연결부에 의해 상기 열 생성 부재와 전력 공급기 사이의 전기적 연결이 이루어 질 수 있게 된다. 따라서, 상기 접촉판은, 바람직하게는, 상기 열 생성 부재의 적어도 일 표면 상에서 상기 PTC 소자를 지나 돌출한다. 다만, 상기 접촉판을, 폭 방향으로 상기 PTC 소자를 지나 돌출하도록 형성하는 것도 가능하다.

바람직하게는, 상기 전기 전도성 접촉판들은, 특히, 상기 위치 결정 프레임에 의해 형성되는 상기 프레임 개구 내에서 상기 PTC 소자들을 지지하는데 이용된다. 따라서, 상기 지지 프레임의 하나의 섹션은 상기 접촉판들의 서로 대향하는 돌출단부 사이에서 연장한다. 다시 말해, 상기 지지 프레임은 또한, 상기 대향하는 접촉판들 사이에 구비되어, 상기 열 생성 부재의 상기 전기 전도성 부품들이 소정의 범위내에서 높이 방향으로 상기 위치 결정 프레임 내에 지지된다. 상기 접촉판들과 상기 위치 결정 프레임의 재료 부분 사이에 절연 갭은, 예를 들어, 절연 이격 매체에 의해 유지될 수 있으며, 이 경우 상기 절연 이격 매체는, 상기 위치 결정 프레임의 재료 부분과 상기 PTC 소자를 지나 돌출하는 상기 접촉판의 에지 사이에 형성되는 절연 갭 내에 구비된다. 바람직하게는, 상기 이격 매체는 상기 위치 결정 프레임의 횡방향으로 상기 접촉판의 외측단까지 연장한다. 상기 절연 이격 매체는, 바람직하게는, 상기 위치 결정 프레임의 재료(예를 들어, 실리콘, 폴리우레탄)보다 더 높은 유전 강도를 가지는 플라스틱 재료에 의해 형성된다.

고려될 수 있는 또 다른 구성을 들면, 상기 PTC 소자들이 상기 두 개의 접촉판들 사이에서 상기 프레임 개구 내에 느슨하게 지지될 수 있다. 이러한 구성은, 특히 두 접촉판들의 접착제에 의한 접착이 없는 경우 상기 접촉판과 상기 PTC 소자들 사이의 양호한 전기적 접촉을 유지하기 위하여 이용될 수 있다. 상기 프레임 개구를 둘러싸는 상기 위치 결정 프레임의 상기 재료 부분에 접하도록 상기 PTC 소자들이 배치되는 것을 회피하기 위하여, 그리고 상기 절연갭이 확실히 유지되는 것을 보장하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제안하는 바, 상기 절연 이격 매체는 상기 프레임 개구의 외주부(circumference)를 둘러싸는 상기 에지를 지나 돌출하도록 형성된다. 따라서, 상기 절연 이격 매체는 상기 PTC 소자들을 지지하는 평면 내에 배치되며, 상기 위치 결정 프레임에 대향하도록 배치된 상기 PTC 소자의 표면측에 바로 인접하게 배치된다.

밀봉 부재는 적어도 종 방향으로 위치 결정 프레임을 따라 연장된다. 밀봉 부재를 특히 절연층의 돌출 단부들에 대해 가능한 한 정확하게 배열하고 위치시키기 위해, 밀봉 부재는 위치 결정 프레임에 의해 형성되어 그 위치 결정 프레임의 전체의 길이를 따라 연장되는 밀봉 매체 접경 에지(sealing medium bordering edge)들에 인접하게 마련된다. 그러한 밀봉 매체 접경 에지들은 위치 결정 프레임의 높이 방향으로, 즉 위치 결정 프레임의 폭에 대해 직각이자 위치 결정 프레임의 길이 방향에 대해 수직으로 정렬된 방향으로 연장된다. 밀봉 매체 접경 에지들은 위치 결정 프레임의 전체의 길이 방향을 따라 연장되어야 하는 것이, 즉 밀봉 부재를 위치 결정 프레임의 반대측 긴 쪽에 붙잡아둬야 하는 것이 바람직하다.

높이 방향으로 어떤 경우든 절연층이 위치한 수준에 도달하는 접경 에지는, 절연층을 가능한 한 정확하게 위치시키기 위해 높이 방향으로 같은 쪽으로 연장되는 것이 바람직하다. 따라서, 각각의 절연층은 서로 대향된 접경 에지(bordering edge)들 사이에 마련되게 된다. 그와 동시에, 전기적 플래시오버(flashover)에 대한 최대한의 안전책을 강구하기 위해, 절연층의 표면 단부가 또한 절연층 접경 에지들에 대해 이격되어 배치된다. 하지만, 절연층은 실제로 도전 부품이 아니기 때문에, 절연층의 경제적 제조를 위해, 절연층이 일 측에서 접경 에지와 직접 접촉되 는 것도 물론 허용될 수 있다. 접경 에지들은 위치 결정 프레임의 폭에 걸쳐 절연층을 정확하게 위치시키는 역할을 주로 한다.

높이 방향으로 연장되는 그러한 조립 보조구들 또는 접촉 에지들에 추가하여, 위치 결정 프레임도 역시 높이 방향으로 연장되는, 즉 PTC 소자의 지지면, 다시 말해 판 형상으로 된 PTC 소자가 배치된 평면에 대해 직각인 방향으로 연장되는 접경 탭(bordering tab)들을 구비하는 것이 바람직하다. 그러한 접경 탭들은 접경 에지들을 넘어 돌출하고, 열 생성 부재에 맞대어 놓이는 방열 부재를 위치시키는 역할을 한다. 그러한 방열 부재는 절연층을 그 사이에 개재시킨 채로 스트립 전기 도체에 맞대어 장착된다.

접경 에지들과 접경 탭들이 위치 결정 프레임의 횡 방향으로 절연층 내지 방열 부재의 위치를 결정하는 역할을 하기는 하지만, 열 생성 부재의 각종의 부품들을 가능한 한 정밀하게 위치시키기 위해, PTC 소자의 지지층에 대해 직각으로, 즉 높이 방향으로 연장되어 절연층을 위치 결정 프레임의 길이를 따라 소정의 위치에 고정시키는 역할을 하는 하나 이상의 부착 바아(attachment bar)를 위치 결정 프레임의 제조 중에 그 위치 결정 프레임에 마련하는 또 다른 바람직한 부가 구성을 제안한다. 절연층의 접경 에지들과 부착 바아 때문에, 절연층이 조립 중에 위치 결정 프레임에 대한 소정의 위치에 고정된다. 그에 상응하여, 절연층이 폭과 길이 방향으로 정해진 경계들 내에 확실하게 배치되게 된다.

접촉판에 의해 형성되는 것이 바람직한 스트립 전기 도체를 정확하게 위치시키기 위해, 위치 결정 프레임은 높이 방향으로, 즉 PTC 소자의 지지면에 대해 직각 으로 연장되는 페그(peg)들을 더 구비한다. 각각의 페그는 접촉판에 남는 절결부에 정확하게 맞물린다. 페그를 녹임으로써, 접촉판 위에 두꺼운 부분이 형성되고, 접촉판은 그 두꺼운 부분에 의해 위치 결정 프레임에 고정된다. 본 부가의 구성에서는, 접촉판이 페그와 절결부의 양성 로킹(positive locking)에 의해 정확하게 위치되게 된다. 절연층은 그와 같이 형성된 유닛에 접착되는 것이 바람직한데, 그럼으로써 바람직하게도 위치 결정 프레임과 절연층 사이에 접착 연결부가 위치하게 된다.

그와 같이 하여, 위치 결정 프레임, 하나 이상의 PTC 소자, 접촉판, 및 절연층으로 이뤄진 예비 장착된 구조적 유닛이 형성될 수 있다. 나중에 열 생성 부재를 방열 부재와 함께 장착할 경우에, 추후의 절차 단계 동안 열 생성 부재의 개개의 층들이 최종 조립체의 프레임에 정확하게 배열되는 것을 보장하려고 더 이상 주의를 기울일 필요가 없게 된다.

또 다른 바람직한 구성에 따르면, 접촉판은 어떠한 경우라도 그 표면 측들 중의 하나에 플러그 접속부를 형성하는데, 그 플러그 접속부는 판금 성형을 사용하여 단일 부품 부재로서 형성되고, 판 레벨에 대해 직각으로 연장되는 형태로 된다. 전술된 부가의 구성에서는, 위치 결정 프레임에 형성되어 바깥쪽으로 위치 결정 프레임의 표면 측으로 개방되는 슬롯(slot)에 그러한 플러그 접속부가 배치된다. 그러한 부가 구성에 의해, 플러그 연결부가 난방 장치의 유지 장치 내로 슬라이딩하여 열 생성 부재를 전원에 연결시키는 것이 가능하게 된다.

2개의 슬롯들이 표면 측에 위치하고, 대향된 접촉판들이 판금 성형에 의해 형성된 자신의 플러그 접속부들에 의해 위치 결정 프레임 내에 파인 각각의 슬롯들에 맞물리는 것이 바람직하다.

또 다른 대안적 구성에서는, 어떤 경우라도 접촉판의 판금 성형에 의해 그 접촉판의 표면 측에 플러그 접속부가 형성된다. 그러한 플러그 접속부는 잔여 접촉판과 평행하게 연장되되, 그것이 휘어짐으로 인해, 접촉판을 유지하는 평면에 대해 바깥쪽으로 이격된 평면에 위치하게 되는 것이 바람직하다. 그러한 바람직한 부가 구성은 동일한 표면 측의 2개의 접촉판들이 접속용 플러그 홀더의 가능한 가장 안전한 절연 및 공간 소요를 위해 멀리 떨어져 이격되어야 하는 그러한 배열에 매우 적합하다.

본 발명에 따른 난방 장치는 전술한 바와 같은 형태의 다수의 열 생성 부재들과, 평행한 층을 이루어 배열된 다수의 방열 부재들을 구비한다. 이러한 방열 부재들은 열 발생 부재의 양 면에 접하도록 설치된다. 따라서, EP 0 350 528호에 따른 실시예에서, 예를 들어, 방열 부재는 상기 열 발생 부재의 양 측면 각각에 구비될 수 있는 데, 직접 그 양측면에 접하거나 또는 그 사이에 배치되는 층 결합체로 된 추가적 부재를 개재하여 구비될 수도 있다. 상기 층 결합체의 부재로서 고려될 수 있는 것으로, 특히, 상기 지지 장치를 형성하는 상기 프레임 내에 초기 장력으로 상기 층 결합체를 지지하는 스프링 부재들을 들 수 있다. EP 1 061 776호에 따른 또 다른 구성에서는, 다수의 라디에이터(radiator) 부재들이 외주부 둘레로 폐쇄된 프로파일에 대해 직각으로 구비되고, 상기 외주부 둘레로 폐쇄된 프로파일과 결합되며, 상기 프로파일이 상기 열 생성 부재를 지지한다. 본 발명에 따르면, 각 각의 방열 부재는 열발생 부재의 양측에 결합되고, 그 사이에 절연층이 구비된다. 따라서, 상기 열 생성 부재의 각 측면 상에는 절연층이 배치되며, 상기 절연층은 PTC 소자와 그에 의해 형성되는 방열 부재들 사이에 위치하게 된다. 따라서, 상기 방열 부재의 두 개의 반대 측면에는 절연층이 배치되고, 상기 절연층은 상기 방열 부재로 열을 전달한다.

본 발명에 따른 난방 장치는 열 생성 부재를 참조하여 이미 앞에서 논한 부가 구성들에 의해 더 부가적으로 구성된다.

첨부 도면과 결부지어 이뤄지는 실시예들에 관한 이후의 설명으로부터, 논하고 있는 본 발명의 더욱 상세한 사항들과 장점들을 알게 될 것이다.

도 1에는 본 발명에 따른 열 생성 부재의 일 실시예의 주요 부품들이 측방향 분리 사시도로서 도시 되었다. 상기 열 생성 부재는 사출 성형된 플라스틱으로 제조된 위치 결정 프레임(2)을 구비하며, 위치 결정 프레임(2)의 종방향 중앙축은 상기 열 생성 부재를 이등분하는 이분평면을 형성한다. 상기 부재는 기본적으로 양측이 대칭으로 형성되며, 상기 위치 결정 프레임(2)의 양 측면에는 제일 먼저 접촉판들로서 전기 스트립 도체들(4)이 구비되고, 상기 접촉판들은 그사이에 배치되는 상기 PTC 소자들(6)을 상기 위치 결정 프레임(2)내에 유지되도록 지지한다. 상기 전기 스트립 도체들(4)의 외측에는 이층 구조의 절연층(8)이 배치되는 데, 이 절연층(8)은 외측의 플라스틱 포일(10) 및 내측의 세라믹 판(12)을 포함하며, 내측의 세라믹 판(12)은 상기 전기 스트립 도체들(4)에 직접 접하게 된다. 상기 세라믹 판(12)은 비교적 얇은 산화 알미늄 판으로서 대략 28 kV/mm 의 대단히 우수한 유전 강도와 24 W/(m K) 이상의 우수한 열 전도도를 제공한다. 본 실시예에서, 상기 플라스틱 포일(10)은 약 0.45 W/(m K)의 우수한 열 전도도와 4 kV/mm의 유전 강도를 가지는 폴리아미드(polyamide) 포일로 형성된다. 상기 플라스틱 포일(10) 과 상기 세라믹 판(12) 사이에는 수 마이크로 미터 두께의 왁스 층(wax layer)이 배치되며, 상기 왁스 층의 융점은 상기 열 생성 부재의 작동 온도에 따라 결정되는데, 즉, 상기 작동 온도에서 상기 왁스가 녹아서 상기 플라스틱 포일과 상기 세라믹 판(12) 사이에 분포되고, 그에 따라 상기 플라스틱 포일과 상기 세라믹 판(12)이 압축 응력에 의해 서로 밀착하게 되며, 상기 왁스의 분포에 의해 얇고 편평한 막이 형성되어 상기 절연층(8)의 두 개의 부분들, 즉 플라스틱 포일(10)과 세라믹 판(12) 사이에서의 양호한 열 전달을 고양시키도록 융점이 결정된다. 플라스틱 포일(10)과 세라믹 판(12)의 상기와 같은 조합에 의해, 우수한 전기적 특성과 열 전도 특성을 가지는 절연부(8)가 형성되며, 상기 절연부(8)는 특히 2,000 V까지의 전압에 대해서는 플래시 오버의 발생을 허용하지 않을 뿐 아니라 요구되는 강도를 가짐을 보여준다. 임의의 응력 피이크(peak), 특히 상기 열 생성 부재에 결합된 방열 부재들에 가해 지는 압력에 의해 발생될 수 있는 임의의 응력 피이크가, 외면에 형성된 상기 플라스틱 포일(10)에 의해 경감되고 균질화(homogenized)될 수 있다. 상기 절연층의 두 개의 부분들 사이에 배치된 왁스 뿐 아니라, 상기 두 개의 부분들을 서로 연결하도록 그 사이에 배치될 수 있는 접착제에 의해서도 상기 응력 피이크의 경감을 고양시키게 된다. 따라서, 상대적으로 취약한 세라믹 층이 파손될 위험이 방지되며, 또한 초기 장력 하에서 열 발생 및 방열 부재들의 층 결합을 유지하는 압축 응력이 더 높은 경우에도 이러한 파손의 위험은 방지된다.

상기 절연층(8)은 바람직하게는 상기 전기 스트립 도체(4)의 외측에 접착된다. 이 전기 스트립 도체는 상기 절연층(8) 아래에 대략 중심을 맞추어 배치되며 또한 상기 절연층(8) 보다 작은 폭을 가지도록 형성된다. 다만, 각각의 상기 전기 스트립 도체(4)는, 양 표면에서 상기 절연층(8)을 넘어서 돌출한다. 상기 전기 스트립 도체(4)의 폭은 상기 절연층(8)을 넘어서 돌출하는 단부들에서 처음에는 상당히 감소한다. 도 1에서의 우측단에서, 상기 전기 스트립 도체(4)는 부착 탭(attachment tab; 14)을 구비하며, 상기 부착 탭은 상기 전기 스트립 도체(4)의 폭의 일부 자유단을 절단함으로써 그 폭이 좁아지고 또한 그 내부에 절결부(16)가 형성된다. 그 반대단에는, 즉 도 1의 좌측단에는, 절결부(16)를 구비하는 감소 폭의 대응 부착 탭(18)이 마찬가지로 제공된다. 상기 부착 탭(18)의 측면 에지로부터, 전기 스트립 도체(4)로부터 아래로 높이를 다르게 하는 구부림에 의해 탭(20)이 형성되며, 이 탭으로부터 플러그 연결부(22)가 상기 표면 상에서 상기 위치 결정 프레임(2)을 넘어서 돌출하도록 형성된다.

상기 탭(20)은 상기 위치 결정 프레임(2)에 형성된 슬롯(24)에 계합되며, 이때 상기 슬롯(24)은 상기 위치 결정 프레임(2)의 표면 측을 향하여 개방된다. 또한, 상기 위치 결정 프레임(2)은 그 표면 쪽 단부 지역에 형성된 페그들(26)을 구비하며, 상기 페그들은 상기 열 생성 부재의 높이 방향으로 연장한다, 즉, 상기 위치 결정 프레임(2)의 표면으로부터 직각으로 연장한다. 조립이 이루어지는 동안에, 상기 페그들(26)은 상기 절결부(16)내로 삽입된다. 그리고 나서, 상기 페그(26)는 용해되어 용융된 재료의 두꺼운 부분을 형성하게 되며, 그 결과 상기 전기 스트립 도체(4)는 상기 위치 결정 프레임(2)에 고정되게 된다. 도 1 및 4로부터 유추할 수 있는 바와 같이, 상기 위치 결정 프레임(2) 상기 전기 스트립 도체(4)를 정확히 배치하기 위하여, 상기 위치 결정 프레임(2)은 상기 페그들(26) 뿐 아니라, 추가적인 보조 위치 결정 부품들을 구비한다. 이와 같은 방식으로, 상기 위치 결정 프레임(2)은 먼저, 상기 전기 스트립 도체(4)의 표면측 단부들 상에 표면측 부착 페그들(28)을 형성하는데, 이 때 상기 부착 페그들(28)은 상기 전기 스트립 도체(4)의 상측을 약간 넘어서 연장하고 또한 상기 전기 스트립 도체(4)의 길이에 거의 상응하는 간격으로 서로 이격 형성된다. 이와 같이 하여, 상기 전기 스트립 도체(4)이 길이 방향으로 배치된다. 두번째로, 상기 폭을 가로 질러, 상기 위치 결정 프레임(2)에 상기 전기 스트립 도체(4)의 거의 전체 길이를 따라 연장하는 접경 에지들(30)을 형성하는 데, 이 때 상기 접경 에지들(30)은 상기 전기 스트립 도체(4)의 상측을 넘어서 연장하며 상기 전기 스트립 도체(4)의 폭보다 약간 큰 간격으로 서로 이격 형성된다. 상기 접경 에지(30)의 양측에 그로부터 돌출하도록 접경 탭들(32)이 형성되며, 접경 탭들(32)의 내측에는 잠금 돌기들(locking protuberances)이 형성되고, 이들 잠금 돌기들에 의하여 상기 열 생성 부재 상에 배열된 방열 부재가 조립시 제 위치에 고정될 수 있다.

상기 열 생성 부재 내에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 PTC 소자들(6)의 양 측면들이 상기 전기 스트립 도체(4)의 내면들에 밀착되며, 상기 전기 스트립 도체(4)들은 상기 위치 결정 프레임(2)의 프레임 개구(34) 내의 제 위치에 고정된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 여섯 개의 PTC 소자들(6)이 각각의 프레임 개구(34) 내에 배치된다. 두 개의 동일 크기의 프레임 개구들(34)이 제공되는 바, 길이 방향을 따라 하나 뒤에 다른 하나가 배열된다. 상기 PTC 소자들은 패킹되었을 때 절연 갭(36)에 의하여 상기 위치 결정 프레임(2)으로부터 소정 거리 이격된다. 상기 절연 갭(36)은 또한 상기 지지 평면(plane)에 대해 평행한 방향으로 연장하며, 상기 전기 스트립 도체(4)의 내측과 상기 프레임 개구(34)의 외주부를 둘러싸는 상기 위치 결정 프레임의 좁아지는 내측 에지(38) 사이에 배치된다. 따라서, 상기 열 생성 부재의 전기 전도성 부분들, 즉, 두 개의 상기 전기 스트립 도체들(4) 및 상기 PTC 소자들(6)은 상기 절연 갭(36)에 의하여 상기 위치 결정 프레임(2)으로부터 소정 거리 이격되어 있다. 도 1 내지 4에 도시된 실시예에서, 상기 이격 거리는 절연성 이격 매체(40)에 의해 확보되며, 이 절연성 이격 매체는 상기 프레임 개구 외주부 둘레의 상기 내측 에지(38)의 전단부를 둘러싸도록 배치된다. 도시된 실시예에서, 상기 절연성 이격 매체(40)는 상기 내측 에지(38)의 전방 구역을 지지함과 동시에 상기 외주부를 둘러싸는 실리콘 스트립으로 형성된다.

상기 열 생성 부재의 전기 전도성 부분들이 상기 절연성 이격 매체(40)에 직접 접하도록 구성되어야 하는 것이 절대적으로 요구되는 것은 아니다. 오히려, 상기 이격 매체는, 상기 전기 전도성 부분들로 하여금 상기 위치 결정 프레임(2)의 플라스틱 재료와 직접 접촉하게 되는 것을 방지하고자 하는 의도로 구성되었을 뿐이다. 상기 이격 매체(40)의 절연 특성들의 선택에 있어서는, 어떠한 경우라도, 상기 위치 결정 프레임(2)의 플라스틱 재료보다 더 나은 절연 효과를 나타낼 수 있도록 선택된다. 상기 폭을 가로지르는 상기 이격 매체(40)의 길이의 선택에 있어서는, 어떠한 경우라도, 상기 폭에 대응하여 상기 이격 매체가 상기 전기 스트립 도체(4)의 단부까지 연장하도록 한다. 상기 이격 매체(40)는 상단 및 하단이 개방되도록 상기 내측 에지(30)의 측면을 덮을 뿐 아니라, 또한 상기 내측 에지(38)에 의해 형성되며 상기 외주부 둘레를 따라 상기 프레임 개구(34)를 둘러싸는 에지(42)를 덮는다.

따라서, 상기 이격 매체(40)는 상기 프레임 개구(34)의 외주부를 둘러싸는 상기 에지를 피복하는 내측 절연 재킷(jacket)으로서, 상기 PTC 소자(6)와 상기 위치 결정 프레임(2)의 열가소성 재료 사이의 직접 접촉을 방지할 뿐 아니라 상기 전기 스트립 도체들(4)과 상기 위치 결정 프레임(2) 사이의 직접 접촉을 방지하는 기능을 하고, 또한 전기적 절연을 위해 유지되어야 할 상기 부품들 사이의 최소 거리를 보장하는 기능을 하는 절연 재킷으로 이해될 수 있다.

상기 열 생성 부재의 전기 전도성 부분들의 전기적 절연에 추가하여, 도 1 내지 4 에 도시된 실시예는 또한 상기 부품들의 완전한 인캡슐레이션(encapsulation)을 제공한다. 이를 위하여, 상기 절연층은 양측에서 상기 전기 스트립 도체(4)를 가로질러 연장하는(도 3 참조) 섹션(44)을 구비한다. 상기 위치 결정 프레임(2)의 상기 내측 에지(38)와 상기 섹션(44) 사이에 밀봉 부재(46)가 배치되는 데, 상기 밀봉 부재(46)는 상기 위치 결정 프레임(2)과 상기 절연층(8) 모두에 걸쳐 배치되고 이들 모두에 대해 밀봉을 형성하는 형태로 배치된다. 둘레 방향으로, 즉, 폭을 가로지르는 방향으로, 인캡슐레이션(encapsulation)되는 부재들에는, 양측의 절연층들(8)과 그에 대해 직각으로 연장하는 두 개의 밀봉 부재들(46)의 배열, 그리고 그 사이에 구비된 위치 결정 프레임(2)이 포함된다. 인캡슐레이션(encapsulation)은, 외부로부터 상기 전기 전도성 부품들 내로의 습기 또는 먼지의 침투를 방지할 수 있도록 하는 형태로 이루어 진다.

상기 밀봉 부재(46)는 상기 위치 결정 프레임(2)에 대하여 상기 절연층(8)을 제 위치에 고정시키는 플라스틱 접착제에 의해 형성되어, 상기 절연층들(8) 내에 구비되는 상기 열 생성 부재의 모든 부분들을 밀봉하게 된다. 이상의 구성에 있어서, 상기 열 생성 부재의 작동이 이루어지는 동안의 위치 결정의 목적으로, 상기 절연층(8)에 대하여 상기 PTC 소자들(6)을 상기 전기 스트립 도체들(4)에 고정시키지 않는 것도 가능하다. 그러나, 제조의 관점에서 보면, 상기와 같은 부착의 구성이 더 편리할 수 있다.

예를 들어, 실리콘(silicone) 또는 폴리우레탄(polyurethane) 과 같은 엘라스토머들(elastomers)이 접착제 형태의 상기 밀봉 부재(46)를 형성하는 데 적절한 것으로 판명되었다. 특히 도 2로부터 유추되는 바와 같이, 상기 밀봉 부재(46)는 상기 위치 결정 프레임의 길이를 따라 연장하며, 상기 접경 에지(30)와 상기 프레임 개구(34)의 외측 에지 사이에 구비된다. 상기 밀봉 부재는 감소된 두께를 가지는 상기 내측 에지(38)에 접한다. 외측으로는, 상기 밀봉 부재(46)에 직접 인접하게, 상기 위치 결정 프레임(2)에 의해 형성되는 밀봉 매체 접경 에지(48)가 구비된다. 가능한 최선의 밀봉을 위하여, 상기 밀봉 부재(46)는 상기 에지에 대해 밀착하게 배치될 수 있으며, 상기 에지는 상기 PTC 소자들을 위한 수용 평면에 대해 직각으로 연장한다.

도 5 및 6에는 본 발명에 따른 열 생성 부재의 또 다른 실시예가 도시 되었다. 전술한 실시예들에서의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들에는 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.

도 5 및 6 에 도시된 실시예는 더 좁은 폭을 가진다, 즉, 전술한 실시예의 폭보다 더 작은 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 이것은 상기 밀봉 부재(46)가 상기 이격 매체(40)에 바로 접하도록 구성함으로써 가능한데, 도 6에 도시된 단면도를 통하여 그 구성을 관찰할 수 있다. 각각의 전기 스트립 도체(4)는 상기 PTC 소자의 폭에 거의 대응하는 폭을 가진다. 단지 하나의 PTC 소자(6)만이 상기 프레임 개구들(34) 각각 내에 배열된다. 다수의 PTC 소자들(6)이 하나 뒤에 다른 하나가 배치되는 형태로 상기 위치 결정 프레임(2)의 길이를 따라 배열된다. 상기 절연층(8)은 상기 위치 결정 프레임(2)의 외측 에지에 대해 폭을 가로 질러 연장한다. 상기 접경 에지(30)는 상기 밀봉 부재(46)의 구성에 대해 그 측면에서만 그 기능을 한다. 상기 밀봉층(8)은 상기 접경 에지(30)의 상기 상측 에지를 향해 높이 방향으로 소정 거리 연장하고 있어서, 상기 위치 결정 프레임(2)에 대한 폭과 관련하여 상기 절연층(8)의 배열시의 어떠한 변이(deviation)도 상기 열 생성 부재의 성능을 저하시킴 없이 보상될 수 있다.

도 5 및 6에 도시된 실시예에서, 전기 전도성 부분들 또한 원주 둘레를 따라 인캡슐레이션된다. 상기 PTC 소자들(6)의 지지 평면(plane)에 대해 직각인 방향으로, 두개의 상기 밀봉 부재들(46) 및 그들 사이에 배열된 상기 이격 매체(40)에 의해 상기 인캡슐레이션이 형성된다.

폭을 가로지르는 방향으로, 상기 열 생성 부재의 외면은 상기 절연층(8)의 외면에 의해서만 형성되며 또한 그와 완전히 동일한 평면을 이룬다. 양 표면들에서의 단부 영역들에서만 상기 상부 층(8)을 지나 돌출하는 부재들이 존재하는 데, 이들 부재들은 제 1 실시예에 대하여 전술한 바와 같이 페그들(26)의 형태를 가지며 상기 전기 스트립 도체들(4) 내의 대응하는 절결부들(16)에 계합된다. 또한, 부착 페그들(28)이 상기 상측을 지나 돌출하며, 상기 부착 페그들은 본 실시예에서는 특히 상기 방열 세그먼트들의 길이 방향을 따른 위치 결정의 기능을 수행한다.

추가적인 차이점으로 거론할 수 있는 점은 상기 전기 스트립 도체들(4)이 상기 표면 측들에서 외측으로 구부러져 있다는 점이며, 따라서 이들 전기 스트립 도체들에 의해 플러그 연결부들(50)이 형성되고, 상기 플러그 연결부들은 기본적으로 상기 전기 스트립 도체(4)의 평면(수준)에 대해 평행하게 연장한다. 상기 위치 결정 프레임(2)은 외측으로 구부러진 상기 전기 스트립 도체(4)의 영역을 넘어서 길이 방향을 따라 연장하며, 그 결과 두 개의 전기 전도성 부품들의 신뢰성있는 절연 및 이격을 제공한다.

주목할 점은, 도 5에 도시된 실시예에서, 두 개의 플러그 연결부들 대신에 단 하나의 플러그 연결부(50)을 제공하는 것도 가능하다는 것이다. 그 경우, 상기 외측 전기 스트립 도체(4)로의 에너지 공급은, 예를 들어 상기 열 생성 부재들을 지지하기 위한 지지 장치의 구조적 부품에 의해 이루어질 수도 있으며, 이 경우 상기 구조적 부품은 예를 들어 상기 플러그 연결부(50) 반대측의 표면 측에서 상기 절연층(8)을 넘어서 돌출하는 부착 탭(14)에 의해 구성될 수 있다.

도 7에는 본 발명에 따른 난방 장치의 실시예가 도시되었다. 상기 난방 장치는 둘레 방향으로 폐쇄된 프레임(52)의 형태를 가지며 두 개의 프레임 외장들(54)에 의해 형성되는 지지 장치를 구비한다. 상기 프레임(52) 내에는, 다층 구조의 동일하게 형성되고 서로에 대해 평행하게 연장하는 열 생성 부재들(예를 들어, 도 1 내지 4 에 따른 구조를 가지는)이 지지된다. 또한, 상기 프레임(52)은 스프링(도시 생략)을 내장하며, 이 스프링에 의해 상기 층간 결합이 초기 장력 하에 상기 프레임(52) 내에서 유지된다. 바람직하게는, 모든 방열 부재들(56)은 열 생성 부재에 직접 인접하게 배열된다. 도 7에 도시된 상기 방열 부재들(56)은 구불구불한 형태로 구부러진 알루미늄 판금(aluminium plating) 스트립들로 형성된다. 상기 열 생성 부재들은 상기 각각의 방열 부재들(56) 사이에 배치되며, 그리고 상기 프레임(52)을 관통하는 그리드의 공기 유입 또는 유출 개구들 중의 하나의 세장형 바아 부분들(58)의 뒤에 배치된다. 도시의 목적으로서, 상기 세장형 바아 부분들(58) 중의 하나는 상기 프레임(52)의 중간 부분에서 도시가 생략되었으며, 따라서 그 위치에서 열 생성 부재(60)를 관찰할 수 있다.

상기 방열 부재들(56)은 상기 전기 전도성 부품들에 밀착되어 있으며, 그 사이에 절연층(8)이 배치되고, 상기 방열 부재들(56), 즉 열 방출 부재들은 전위(potential)를 가지지 않는다. 상기 프레임(52)은 바람직하게는 플라스틱으로 형성되며, 그 결과 전기적 절연 특성이 더욱 향상될 수 있다. 또 다른 보호, 특히 상기 가열 장치의 전기 전도성 부품들에 대한 권한 없는 접촉으로부터의 보호가 상기 그리드에 의해 부가적으로 제공되는 바, 상기 그리드는 플라스틱으로 형성되어 상기 프레임 외장들(54)과 일체로서 제조될 수 있다.

상기 프레임(52)의 일 표면 측에 플러그 연결부가 알려진 방식으로 위치하며, 상기 플러그 연결부에 전력 공급선 및/또는 제어선들이 연결되며, 이들 선들에 의해 상기 난방 장치가 자동차에서의 전력 공급 및 제어를 위한 연결을 이룰 수 있 다. 상기 프레임(52)의 상기 표면 상에는, 상기 플러그 연결부 이외에도, 제어 또는 단속 부재들을 내장하는 하우징이 구비된다.

본 발명에 의해 더 향상된 안전성을 보장할 수 있는, 공기를 가열하기 위한 난방 장치의 열 생성 부재와, 대응하는 난방 장치가 제공된다. 또한, 본 발명에 의해 특히 전기적 플래시 오버에 관련한 안전성을 증가시키기 위한 방안이 제공된다.

Claims

다수의 열 생성 부재들(60)을 구비하는 공기를 가열하기 위한 난방 장치로서, 적어도 하나의 PTC 소자(6)와, 전기 스트립 도체들(4)과, 다수의 방열 부재들(56)을 포함하며, 상기 전기 스트립 도체들(4)은 상기 적어도 하나의 PTC 소자(6)의 양 측면에 배치되고, 상기 다수의 방열 부재들(56)은 평행한 층들을 이루어 배열되고, 상기 다수의 방열 부재들(56)은 열 생성 부재(60)의 양측면 상에 배치되며 스프링을 내장하는 프레임(52)에 의해 지지되어 상기 스프링에 의해 상기 방열 부재들(56)의 평행한 층들이 프레임(52) 내에 유지되는 난방 장치에 있어서,

상기 PTC 소자(6)에 대면하는 상기 전기 스트립 도체들(4)의 외측면은 전기적으로 비전도성 절연층(8)에 의해 둘러싸이고, 상기 전기적으로 비전도성 절연층(8)은 플라스틱 포일(10) 및 세라믹 판(12)을 포함하며, 또한 방열 부재(56)가 직접 상기 플라스틱 포일(10)에 접하여 상기 전기적으로 비전도성 절연층(8)을 사이에 개재한 상태로 열 생성 부재(60)의 양측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제1항에 있어서, 상기 플라스틱 포일(10)은 상기 세라믹 판(12)의 외측에 적층되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제1항에 있어서, 열 생성 부재는 적어도 하나의 PTC 소자(6)를 지지하기 위한 적어도 하나의 프레임 개구(34)를 형성하는 위치 결정 프레임(2)를 구비하며, 상기 절연층(8)은 적어도 폭을 가로지르는 방향으로 상기 전기 스트립 도체(4)를 지나 돌출하며, 상기 전기 스트립 도체(4) 및 상기 적어도 하나의 PTC 소자(6)는 상기 위치 결정 프레임(2)의 재료 부분으로부터 둘레 방향으로 절연갭(36)만큼 이격된 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제1항에 있어서, 전기적으로 비 전도성 인캡슐레이션은 상기 절연층(8)을 포함하며, 상기 비 전도성 인캡슐레이션은 상기 PTC 소자(6)과 상기 전기 스트립 도체들(4)을 완전히 인캡슐레이션하는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제3항에 있어서, 상기 절연층(8)은 상기 전기 스트립 도체(4)를 지나 돌출하는 섹션(44)을 구비하며, 상기 섹션(44)은 상기 위치 결정 프레임(2)에 대해 밀봉되며, 밀봉 부재(46)가 중간층으로서 그 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제5항에 있어서, 상기 밀봉 부재(46)는 상기 절연층(8)을 상기 위치 결정 프레임(2)에 연결하는 플라스틱 접착제에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제6항에 있어서, 상기 밀봉 부재(46)는 적어도 상기 위치 결정 프레임(2)의 길이를 따라 연장하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제7항에 있어서, 상기 밀봉 부재(46)는 밀봉 매체 접경 에지(48)에 인접하게 배치되며, 상기 밀봉 매체 접경 에지는 상기 위치 결정 프레임(2)에 의해 형성되고 적어도 상기 위치 결정 프레임(2)의 길이를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제3항에 있어서, 상기 위치 결정 프레임(2)은 접경 에지들(30)을 형성하며, 상기 접경 에지들은 상기 PTC 소자(6)의 지지 평면에 대해 직각으로 연장하고 상기 절연층(8) 및 상기 전기 스트립 도체(4)를 위한 수용체의 측면들과 접경을 이루는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제9항에 있어서, 상기 위치 결정 프레임(2)은 접경 탭들(32)을 형성하며, 상기 접경 탭들은 상기 PTC 소자(6)의 지지 평면에 대해 직각으로 연장하고 상기 접경 에지들(30)을 지나 돌출하며, 상기 접경 탭들(32)는 상기 열 생성 부재(60)와 맞대어 결합되는 방열 부재(56)의 위치를 결정하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제3항에 있어서, 절연 이격 매체(40)가 상기 절연 갭(36) 내에 배치되며, 상기 절연 이격 매체는 적어도 상기 위치 결정 프레임(2)의 재료 부분과 상기 적어도 하나의 PTC 소자(6)를 지나 돌출하는 상기 전기 스트립 도체(4)의 에지 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제11항에 있어서, 상기 절연 이격 매체(40)는 상기 PTC 소자(6)와 상기 프레임 개구(34)의 외주부를 둘러싸는 에지(42) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제3항에 있어서, 상기 위치 결정 프레임(2)은, 일 표면 상에, 적어도 하나의 부착 페그(28)를 구비하며, 상기 부착 페그(28)는 상기 PTC 소자(6)의 상기 지지 평면에 대해 직각으로 연장하여 상기 위치 결정 프레임(2)의 길이 방향으로 상기 절연층(8)을 배치시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제13항에 있어서, 상기 위치 결정 프레임(2)은 페그들(26)을 형성하며, 상기 페그들(26)은 상기 PTC 소자(6)의 지지 평면에 대해 직각으로 연장하며, 상기 페그들(26)은 상기 전기 스트립 도체들(4)에 형성된 절결부들(16)과 계합되며, 용융되어 두꺼운 부분을 형성함으로써, 상기 전기 스트립 도체들(4)을 상기 위치 결정 프레임(2)에 고정시키는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제3항에 있어서, 상기 위치 결정 프레임(2)은 절연성 재료의 플라스틱 사출 성형 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제3항에 있어서, 상기 위치 결정 프레임(2), 상기 적어도 하나의 PTC 소자(6), 상기 전기 스트립 도체들(4), 그리고 상기 절연층들(8)은 예비 조립된 구조 유닛(pre-assembled structural unit)을 형성하는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제3항에 있어서, 상기 전기 스트립 도체(4)는 접촉판에 의해 형성되고, 상기 접촉판의 적어도 일 측면에는 판금 가공에 의해 플러그 연결부(22)가 형성되고, 상기 플러그 연결부(22)는 판의 평면에 대해 직각으로 연장하며 슬롯(24) 내에 지지 되고, 상기 슬롯은 상기 위치 결정 프레임(2)의 에지 내측으로 절결 형성되며 외측으로 개방된 것을 특징으로 하는 난방 장치.
제17항에 있어서, 상기 접촉판은, 그 측면들 중의 적어도 하나 위에, 판금 공정에 의해 형성되는 플러그 연결부(50)을 구비하며, 상기 플러그 연결부(50)는 상기 접촉판을 포함하는 평면에 대해 외측으로 구부러짐으로써 멀어지는 형태를 가지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 난방 장치.
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