KR20110033083A

KR20110033083A - 전기 가열 장치

Info

Publication number: KR20110033083A
Application number: KR1020100092706A
Authority: KR
Inventors: 볼렌더 프란츠; 니더러 미카엘; 라이스 홀거
Original assignee: 에베르쉬페쳐 카템 게엠베하 운트 캄파니 카게
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2011-03-30
Also published as: EP2299200B1; EP2299200A1; US8395089B2; US20110068090A1

Abstract

본 발명은 전기 가열 장치에 관한 것이다. 특히 차량용 전기 가열 장치에 있어서, 하우징을 구비하고, 상기 하우징 내부에, 적어도 하나의 PTC 엘리먼트(20)와 상기 적어도 하나의 PTC 엘리먼트(20)의 면들이 상호 마주 보고 나란하게 위치한 전기 스트립 전도체들(21, 22)을 갖는 적어도 하나의 발열 엘리먼트(4)와, 적어도 하나의 발열 엘리먼트(4)의 상호 마주 보고 인접하여 위치한 측면들에 고정되는 평행한 층들이 배열된 다수의 방열 엘리먼트들(3)을 수용하는 전기 가열 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기 가열 장치는 실용적인 필요성을 충족하고, 특히 높은 전압 작동에 의한 개선된 방식으로, 전기 절연층(23)이 중간에 개재된 상태에서, 지정된 발열 엘리먼트(4)에 위치되는 적어도 하나의 방열 엘리먼트(3)를 가지며, 전기적으로 접지 전위와 연결될 수 있다.

Description

전기 가열 장치{ELECTRICAL HEATING DEVICE}

본 발명은 전기 가열 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하우징 내부에 적어도 하나의 발열 엘리먼트와 복수의 평행층들로 구조화된 다수의 방열 엘리먼트가 배열되어 구비된 자동차용 전기 가열 장치에 관한 것이다. 상기 하우징 내부에는 다수의 발열 엘리먼트가 제공될 수 있다. 일반적으로, 각 발열 엘리먼트에 대해 2개의 방열 엘리먼트가 제공된다. 난방의 대상이 되는 매개물 속으로 발열 엘리먼트에 의해 생성된 열을 방출하기 위해 2개의 방열 엘리먼트는 상기 발열 엘리먼트의 상호 마주보며 위치한 측면들에 탑재되어 진다. 결과적으로, 방열 엘리먼트들(heat dissipating elements)은 방열 엘리먼트들(radiator elements)로 쓰이기도 하는데, 특히 공기 중으로의 열적 손실을 의도하는 경우에 방열 엘리먼트들로 의미가 있다. 발열 엘리먼트들은, 전기 스트립 도체들이 이웃하여 상호 마주보는 평행한 면들을 향하고 전류가 공급되는 적어도 하나의 PTC(Positive Temperature Coefficient) 엘리먼트를 포함한다.

일반적인 등급을 형성하는(class-forming) 전기 가열 장치들은 차량 승객 구획의 공기 조절을 위해, 특히 공기를 가열시키기 위해서 사용되고, 점진적으로 현대식 디젤 엔진의 감소된 열 발산과 관련된 단점들을 보상하기 위해 사용되고 있다. 이러한 단점들은 엔진의 초기 작동 단계에서 불충분한 열만이 차량 승객 구획을 난방하는 데 가용된다는 사실을 포함한다. 또는, 앞유리를 응축으로부터 보호하기 위해서도 사용된다.

일반적인 전기 가열 장치는 예를 들어 EP-A1-1768458로 잘 알려져 있다. EP-A1-1768458에 기재된 전기 가열 장치는 증가된 전기 절연 내력을 가지고 특히 높은 전압 작동에 적합하다. 이러한 종래 기술에서 절연층들은, 방열 엘리먼트들이 중간에 상기 절연층이 개재된 상태에서 관련된 발열 엘리먼트 상으로 위치되도록 하기 위해서, 그리고 무전위가 되도록 하기 위해서 각 경우에 있어 스트립 도체들의 외면에 제공된다. 따라서, 전기 가열 장치에 위치하는 전기적 도체 이물질, 예를 들어 방열 엘리먼트의 상호 마주보는 면들에 위치한 방열 엘리먼트와 접촉하는 도체 이물질은 단락된 회로를 형성하지 않는다.

이 발명의 목적을 달성하기 위한 전기 가열 장치로서, EP-A1-1768458에서 나타나 있는 공기 가열기는 별도로 하고, 예를 들어 EP-A1-1872986에 잘 알려져 있는 액체성 매개물에 대한 가열기가 고려될 수 있다. 이러한 종래 기술에 의하면, 발열 엘리먼트들은 아래쪽으로 닫혀있는 포켓들에 넣어져 있으며, 그것들은 이러한 포켓들의 내부면들에 접촉하고 있다. 각 경우에 있어서 본질적으로 평행하게 뻗어 있는 상기 포켓들의 측벽들은 이 발명의 목적을 달성하기 위한 방열 엘리먼트로서 간주 되어야 할 것이다. 방열 엘리먼트들 각각이 분리된 엘리먼트로 제공되는 것은 관심의 대상이 아니다. 오히려, 청구항 1에 따른 표현은, 방열 엘리먼트들이 각 경우에 있어서 발열 엘리먼트의 상호 마주 보며 위치하는 평행한 면들로 제공된다는 점에 기반하고 있다.

본 발명의 첫 번째 목적은, 도입에서 언급된 타입의 전기 가열 장치를 제공하는 것이다. 이는 특히, 높은 전압 작동에 의한 개선된 방식으로 실용적인 필요성을 충족할 수 있다.

본 발명의 두 번째 목적은, 접지 전위에 연결된 방열 엘리먼트에 기인하여 스크리닝(screening)의 가능성을 제공하고, 차량 내부에서 초래될 수 있는 전자기 간섭을 다수의 방열 엘리먼트들을 차량의 접지 전위에 연결함으로써 이러한 원하지 않는 영향을 줄일 수 있기 위함이다.

본 발명의 세 번째 목적은, 절연층에서의 결함들이 있는 경우에도 방열 엘리먼트들에 의해 발열 엘리먼트들 사이에서 단락 회로가 발생하지 않도록 하기 위함이다.

본 발명의 목적은 본 발명에 따른 청구항 1의 특징을 갖는 전기 가열 장치로서 달성될 수 있다. 이것은 적어도 하나의 방열 엘리먼트가, 전기적 절연층을 중간에 개재시킨 상태의 관련된 발열 엘리먼트와 접촉하고, 전기적으로 차량의 접지 전위에 연결될 수 있다는 점에서 앞서 언급된 일반적인 등급을 형성하는 종래 기술과는 다르다.

본 발명에 따른 전기 가열 장치에서 방열 엘리먼트는, 이미 EP-A1-1768458 또는 EP-A1-1872986에서 잘 알려져 있듯이, 발열 엘리먼트에 의해 생성된 열을 처음부터 열적 확산을 통해 수용하기 위해서, 그리고 방열 엘리먼트를 통해 매개물의 흐름에 그 열을 발산시키기 위해서 전기적 절연층이 중간에 개재된 상태로 상기 방열 엘리먼트에 지정된 발열 엘리먼트와 접촉하고 있다. 이러한 방열 엘리먼트는 절연층 때문에 발열 엘리먼트에 대해 전위가 없이(potential-free) 제공되며, 더욱이 또한 전기적으로 차량의 접지 전위와 연결될 수 있다. 이러한 연결은 일반적으로 상기 전기 가열 장치 내부에 전기적 도체 배열을 갖는 대응 방열 엘리먼트와의 전기적 접촉에 의해 발생될 수 있으며, 여기서 상기 전기 가열 장치는 이에 형성된 전기적 인터페이스를 경유하여 차량의 접지에 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 전기 가열 장치는 접지 전위에 연결된 방열 엘리먼트에 기인하여 스크리닝(screening)의 가능성을 제공한다. 그러므로 예를 들어 외부에서 히팅 블록을 스크린 하기 위해 접지 전위와 연결된 방열 엘리먼트들을 히팅 블록의 외측으로 배열하는 것이 가능하다. 일반적으로, 적어도 하나의 발열 엘리먼트의 층 구조 및 인접한 방열 엘리먼트들은 히팅 블록으로 생각될 수 있다. 생성되는 발열 파워에 의존함으로써 발열 엘리먼트들의 다수의 평행층들은 상기 히팅 블록을 형성할 수 있다. 본 발명을 실행하기 위해서 상기 히팅 블록은 바람직하게는 하우징 내부에 배열된 스프링의 인장 하에 상기 하우징에 매달려 있다. 일반적으로, 하우징은 프레임처럼 히팅 블록을 둘러싸는 하우징이다.

더욱이, 본 발명은 일반적으로 굽어진 금속 박판 묶음인 멘더 타입(meander-type)으로 구성된 방열 엘리먼트가 히팅 블록을 넘어서까지 연장될 수 있다는 이점을 제공한다. 그러므로, 방열 엘리먼트의 금속 박판 소재는 층 구조의 층들의 연장선 상에서, 그리고 히팅 블록에 인접한 측면에서 방열 엘리먼트를 통해 히팅 블록의 스크리닝을 제공하기 위해 층 구조의 층들을 넘어서 곧게, 그리고 평행하게 연장된다고 생각할 수 있다. 여기에, 전기 가열 장치를 갖는 구조상 단위 유닛에 배열된 조절 장치의 컨트롤 소자들이 제공될 수 있다. 그리고, 컨트롤 소자들은 방열 엘리먼트의 금속 박판 소재가 연장되는 이런 유형에 의해 상기 스크린에 포함될 수 있다.

히팅 블록의 스크린 또는 필수적으로 제공되는 컨트롤 소자들의 스크린은 EMC(Excessive Field Strength) 문제들에 관해서는 덜 중요한 것이 아니다. 차량의 일반적인 유형의 전기 가열 장치들에 있어서는, 일반적으로 차량 내부에서 전자기 간섭을 초래할 수 있는 높은 전력이 스위칭된다. 히팅 블록의 하나 또는 바람직하게는 다수의 방열 엘리먼트들 모두를 차량의 접지 전위에 연결함으로써 이러한 원하지 않는 영향을 줄일 수 있거나 심지어는 제거할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 전류를 전기 스트립 도체들에 공급하는 노출된 전기적 연결 엘리먼트와 적어도 하나의 접지들이 하우징에 제공된다. 이러한 연결 엘리먼트들은 간단히 조립체를 완성한 이후에 바람직하게는 전기 가열 장치가 전기적으로 차량의 전기 시스템 및 차량의 접지에 연결될 수 있도록 하기 위한 플러그 엘리먼트의 형태로 전개된다.

앞서 언급한 EMC 문제들에 관해서는, 접지 연결부가 적어도 하나의 전기 연결 엘리먼트 주변에서 환상의 형태로 제공되고, 접지 연결부가 전기 연결 엘리먼트로 이어지는 연결 케이블의 스크린으로 연결된다면 유리하다는 것이 증명되었다. 당해 전기 연결 케이블은 전력 케이블일 수 있다. 즉, 전기 가열 장치의 작동을 위한 전력 공급용의 전력 케이블일 수 있다. 모든 전기 공급 선로들은 연결 케이블로 제공된다. 전기 연결 케이블은 어디에 적용되더라도 전기 가열 장치에 필수적인 부분으로 제공되는 조절 장치의 구동 회로 엘리먼트들에 대해 신호 케이블이 될 수 있다. 케이블 코어들의 개수와 상관없이, 전기 연결 케이블은 일반적으로 접지와 연결된 스크린을 제공받고, 환상의 접지 연결부에 연결될 수 있다. 일반적으로 상기 연결은 플러그 연결을 경유하여 발생한다.

일반적인 전기 가열 장치의 높은 전압 하의 사용은, 즉 220 V 및 그 이상의 전압에서의 작동은, 안전에 관한 이유들 때문에 전위가 없는 매개물의 흐름 속에서 전기 가열 장치의 모든 표면들을 지키기 위하여 절연층이 일반적으로 전기 스트립 도체의 외면에서 각 발열 엘리먼트로 제공된다. 그러나, 전기 가열 장치의 서비스 제공 기간에 걸쳐 절연층의 손상은 항상 배제될 수 없기 때문에, 본 발명의 보다 바람직한 일 실시예에 따르면, 접지 전위에 연결될 수 있는 적어도 하나의 방열 엘리먼트에 접지 모니터가 할당되도록 제안된다. 이러한 접지 모니터는 대응되는 방열 엘리먼트의 전위를 모니터하고 일반적으로는 방열 엘리먼트의 전위와 차량의 접지 전위를 비교한다. 결함이 있는 절연층은 바로 전위 차이를 초래하되, 접지 모니터가 감지하고 알림 신호의 형태로 알릴 수 있다.

상기 발명의 제안된 특징으로 인하여, 상기 발명에 따른 전기 가열 장치는 특히 고성능 전기 차량의 작동에 적합하다. 여기서 본 발명에 따른 전기 가열 장치는 전기 차량 또는 하이브리드 차량에서 500 V에 상당하는 작동 전압으로도 작동될 수 있다. 상기 언급된 경우의 측정방법들은 개별적으로 또는 조합되어 전기 가열 장치에 대해 안전성을 제공하고, 적절히 높은 전압에서 본 발명에 따른 전기 가열 장치의 작동을 용이하게 한다. 따라서, 전기 가열 장치인 본 발명에 의하면, 현재 일반적인 범위인 약 2 kW를 훨씬 초과하는 열의 출력이 제공될 수 있다. 3 kW와 10 kW 사이, 특히 6 kW에 상당하는 열 출력을 갖는 전기 가열 장치도 생각할 수 있다. 접지에 연결된 방열층들에 의한 히팅 블록의 스크리닝은 EMC 문제들에 관해서 개선된 전기 예비 난방기의 결과로 이어질 뿐만 아니라 모든 방열 엘리먼트들, 즉 모든 방열 엘리먼트들은 접지 연결부에 연결될 수 있고 접지 모니터에 의해 감시될 수 있다.

요즘, 전기 가열 장치의 높은 전압 작동에서 절연층들이 모든 방열 엘리먼트들과 발열 엘리먼트들 사이에 제공될 수 있을 것이다. 이러한 절연층들은 세라믹이나 플라스틱 필름 또는 두 소재의 조합으로 형성될 수 있다. 절연층은 높은 전기 절연 내력을 보일 수 있다. 양호한 열의 전도성에 기인하여, 발열 엘리먼트와 이에 인접한 방열 엘리먼트 사이의 전기 절연체로서 세라믹 층들을 사용하는 것은 매우 개연성이 있다. 그러나, 세라믹 소재는 매우 부서지기 쉬운 단점을 보인다. 일반적으로 인정하는 바와 같이, 이러한 단점은 세라믹 소재와 덜 부서지기 쉬운 소재, 예를 들어 플라스틱 필름과의 샌드위치 구조를 통해 극복될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 높은 전압을 적용함에 있어서, 단락 회로의 발생은 방지되어야만 한다. 여기서 그러나, 접지 모니터와 접지 모니터에 의해 감지되는 오류 신호에 기하여, 전원 전류가 접지 모니터에 지정된 조절 장치에 의해 스위칭 오프될 수 있다.

본 발명에서는, 그러나 전기적인 안전이 개선될 수 있는 방법에 대해, 특히 높은 전압으로 작동하는 동안의 안전이 향상될 수 있는 방법에 대해 다음의 측정이 또한 제안된다.

전기적인 안전과 제공된 전기 절연체를 관통하여 흐르거나 또는 선택적으로 지나가는 누설 가능한 전류들(leakage currents)은 배제될 수 없으며, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 모든 발열 엘리먼트들이, 각 경우에 있어서 인접한 발열 엘리먼트들이 상호 반대편에 위치한 동일한 극성의 스트립 전도체에 위치되는 방식으로 하우징 속에 설치된다면 심각한 문제는 초래하지 않는다. 비록, 상호 반대편에 위치한 방열 엘리먼트들 사이에 있는 제공된 발열 엘리먼트들과 절연층의 경우에는 방열 엘리먼트들과 발열 엘리먼트들 사이에 있는 제공된 발열 엘리먼트들은 전기적으로 방열 엘리먼트들에 대해 절연되어 있지만, 인접한 발열 엘리먼트들 사이에 제공되는 상기 방열 엘리먼트는 상기 절연층이 중간에 개재되어 동일 극성의 스트립 전도체들 각각에 대항하여 위치한다. 따라서, 일 실시예는 첫 번째 한 벌의 발열 엘리먼트들 사이에 방열 엘리먼트가 내부에 위치하도록 제조되고, 2개의 양극 스트립 전도체들 사이에서 절연층에 의해 전기적으로 절연되도록 제조된다. 반면, 다음 방열 엘리먼트는, 절연층이 중간에 개재되어 위치하되, 2개의 음극들 사이에 제공된다. 하나의 방열 엘리먼트 대신에 바람직하게는 동일하게 형성된 다수의 방열 엘리먼트들이 2개의 발열 엘리먼트들 사이에 제공될 수 있다. 절연층에서의 결함들이 있는 경우에도, 그러므로 2개의 발열 엘리먼트들 사이에서 단락 회로는 방열 엘리먼트들에 의해 나타나지 않는다.

이러한 성질을 갖는 일 실시예의 전기적 안전성은 결함 전류 측정 수단들이 전기 가열 장치의 조절 장치의 일 부분으로 제공된다는 점에서 추가적인 향상일 수 있다. 이러한 결함 전류 측정 수단들은 예를 들어 누설 전류(leakage current) 또는 크립 전류(creep currents)를 결정하고 요구되는 전기 절연체에서의 결함을 찾을 수 있다. 결함 전류 측정 수단으로부터 결함을 알려주는 신호는 완성된 전기 가열 장치가 스위칭 오프되도록 하는 결과를 낳는다. 결함 전류 측정 수단들은 또한, 전기 가열 장치가 어떤 가능한 조합의 결함들을 감지하기 위해 운송되기 전에도 사용될 수 있다.

상기 전술한 실시예, 즉 인접한 발열 엘리먼트들의 스트립 전도체들이 각 경우에 있어서 동일한 극성을 가지고 상호 간에 마주보고 위치되는 것은 본 발명에 필수적일 수 있다. 이러한 해결책을 실현하기 위해 방열 엘리먼트가 전기적으로 접지 전위에 연결되는 것이 꼭 필요하지는 않다. 그러나, 각 경우에 있어서 방열 엘리먼트와 지정된 발열 엘리먼트 사이에 절연층을 제공하는 것이 바람직하다. 제안된 해결책은 특히 2개 보다 더 많은 발열 엘리먼트들이 하우징 내부에 설치된다면 특히 더 중요하다.

간단한 조합과 관련하여 보면, 결함 전류 측정 수단들 및/또는 접지 모니터는 바람직하게는 하우징에 필수적으로 수용되고, 사실상 하우징에 배열된 조절 장치의 부분으로서 수용된다. 본 실시예에서 전기 가열 장치는 차량 내부에 표준적인 구성으로 설치될 수 있다. 정상적으로는, 조절 장치는 차량의 버스 시스템(bus system)을 경유하는 데이터 통신 네트워크에 설치될 수 있다. 이러한 통신 네트워크는 접지 모니터로부터 수신되는 결함 신호를 처리할 수 있고, 서비스 커넥터를 경유하거나 차량 승객 구획에 있는 디스플레이를 통해 알릴 수 있다.

청구항 7과 청구항 9는 이미 나타난 스크린의 더욱 향상된 상태를 제공한다. 그러므로 바람직하게는 히팅 블록 외부의 방열 엘리먼트들이 난방 장치를 둘러싸는 스크린을 형성하기 위해 전기적으로 상호 연결된다. 외부의 방열 엘리먼트들은 히팅 블록과 선택적인 조절 장치가 필수적으로 하우징 내부에 수용되어 원주형으로 스크린에 의해 둘러싸이도록 하기 위해 하나 또는 양쪽 측면에서 연결이 될 수 있다. 스크린은 정상적으로 원주형으로 히팅 블록과 지정된 조절 장치를 둘러싸고 매개물이 가열되는 흡입구와 방출구 사이에서 뻗어 있다. 스크린은 그러나 매개물을 가열하기 위해 하우징의 흡입구 및/또는 방출구에서 매개물이 통과되는 평면과 나란하게 뻗어 있는 벽면들을 가진다.

스크린 부분의 쉬운 변형을 위해 스크린 패널은 바람직하게는 히팅 블록의 층들에 대해 옆쪽으로 뻗어 있으며, 동시에 외부의 방열 엘리먼트들과 전기적으로 연결된다. 히팅 블록과 관련하여 스크린 패널은 외부에서 적어도 하나의 발열 엘리먼트를 감싸도록 배열된다. 여기서 외부의 방열 엘리먼트들과 스크린 패널 사이의 전기적 연결은 플러그 연결을 이용하여 발생된다. 방열 엘리먼트들과 적어도 하나의 스크린 패널은 스탬핑 및/또는 금속 박판 스트립들의 굽힘에 의해 형성됨이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 높은 전압 작동에 의한 개선된 방식으로 실용적인 필요성을 충족하는 효과가 있다.

또한, 접지 전위에 연결된 방열 엘리먼트에 기인하여 스크리닝(screening)의 가능성을 제공한다.

그리고, 일반적으로 차량 내부에서 높은 전력으로 스위칭되어 초래되는 전자기 간섭을 다수의 방열 엘리먼트들을 차량의 접지 전위에 연결함으로써 이러한 원하지 않는 영향을 줄일 수 있거나 심지어는 제거할 수 있는 효과가 있다.

게다가, 절연층에서의 결함들이 있는 경우에도 방열 엘리먼트들에 의해 발열 엘리먼트들 사이에서 단락 회로가 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 도면과 관련된 일 실시예에 따르는 다음의 설명에 의해 보다 구체화될 수 있다. 도면은 다음과 같다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 상기 일 실시예의 반대쪽 평행한 면의 측면 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ 부분의 확대 상세도,
도 4는 히팅 블록의 설치 전 도 2에 도시된 하우징 부분을 나타낸 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 Ⅴ부분의 확대 상세도,
도 6은 본 발명의 목적을 위해 히팅 블록의 개별 엘리먼트의 전기적 연결을 명확히 보이기 위해 일 실시예의 히팅 블록의 측면을 나타낸 측면도이다.

도 1은 프레임 형태의 하우징(1)이 구비된 전기 가열 장치의 일 실시예의 측면을 도시한 것이다. 여기서, 하우징(1)은 2개의 플라스틱 쉘들로 형성되고 히팅 블록(2)을 수용한다. 히팅 블록(2)은 다수의 방열 엘리먼트(3)와 평행한 층들로 제공되는 다수의 발열 엘리먼트(4)를 포함한다. 도시된 본 실시예에 따르면, 프레임 형태의 하우징(1)의 적어도 하나의 종방향 부재로 상기 층구조의 층들이 상호 간에 압력이 가해지도록 하는 스프링 장력 하에 상기 프레임 형태의 하우징(1) 내부에 상기 히팅 블록(2)을 고정하는 스프링 엘리먼트(도시되지 않음)가 제공된다. 히팅 블록(2)의 측면에서 하우징(1)은 플랜지(5)를 가지며, 탑재된 플랜지(5) 너머로 돌출된 컨트롤 하우징(6)을 갖는다. 이러한 컨트롤 하우징(6)에는 더 이상 도시되지는 않았지만 전기 조절 장치가 있다.

도 1에 도시된 본 실시예는 전기적으로 차량의 전기적 시스템에 연결될 수 있고, 조절 케이블 또는 전원 케이블에 의해 차량의 데이터 네트워크에도 연결될 수 있다. 상기 도시된 실시예에서는 참조 도면부호 7로 확인되는 플러그 연결부가 전원 케이블 및 접지 연결부를 위해 컨트롤 하우징(6)에 제공된다. 플러그 연결부는 더 이상 구체적으로 도시되지는 않았지만 플라스틱으로 된 부착물과 안내 표면들로 되어 있다. 상기 전원 케이블은 원주형으로 형성된 스크린을 가지며, 이것은 플러그 연결부가 마련되는 경우 환상의 접지 연결부(8)와 전기적으로 연결된다. 이러한 환상의 접지 연결부(8)는 컨트롤 하우징(6) 너머로 돌출되어 있으며, 전원 케이블의 전기 연결부를 위해 전기 연결 엘리먼트들(9a - 9c)을 둘러싸고 있다. 접지 연결부(8)는 하우징(1) 내부에 형성된 전도체 트랙들을 이용하여 개별적인 방열 엘리먼트들(3)과 연결된다. 전기 연결 엘리먼트들(9a - 9c)은 전류를 공급하는 컨트롤 하우징(6) 내부에 수용된 전원 스위치들을 경유하여 개별적인 발열 엘리먼트(4) 또는 그룹화된 발열 엘리먼트(4)와 연결된다.

도 2에 따른 측면 사시도는 하우징(1)의 구조를 좀 더 명확하게 보여준다. 하우징(1)은 2개의 하우징 요소들(1a, 1b)로 구성된다. 각각의 하우징 요소들(1a, 1b)은 동일하게 형성되며, 그 단부에서 컨트롤 하우징(6)이 돌출되어 있다. 컨트롤 하우징(6)에서는 전기 가열 장치를 위한 조절 장치가 제공되며, 조절 장치는 특히 히팅 블록(2)의 조절을 위한 전자 조절 구성들을 포함하여 구성된다. 전자 조절 구성들에 의해 발산되는 열들은 참조 도면부호 30으로 확인될 수 있는 냉각 엘리먼트들을 경유하여 히팅 블록(2)을 흐르는 공기 중으로 나오게 된다. 이러한 관점에서, 히팅 블록의 개구에 근접한 면에서, 하우징(1)은 냉각 엘리먼트(30)로 이어지는 3 개의 흐름 채널들 각각을 형성한다. 냉각 엘리먼트(30)에 인접하게 제공된 하우징의 횡방향 부재(11)는 금속 클로들(claws, 12)이 구비되어 전도체 엘리먼트(10) 옆에 안쪽으로 탑재된다. 여기서, 금속 클로들(claws, 12)은 하우징 요소(1a)의 내부 표면의 높이와 비슷하게 위치하고 방열 엘리먼트(3)의 금속 박판 스트립들이 굽어진 곡부(meandering)와 전기적으로 접촉함으로써 방열 엘리먼트(3)와 상호 작용한다. 모든 방열 엘리먼트(3)는 대응하는 금속 클로(12)와 상호 작용하는데, 즉 모든 방열 엘리먼트(3)는 전도체 엘리먼트(10)를 통해 전기적으로 상호 연결된다.

도 4로부터 특히 알 수 있듯이, 금속 클로들(12)은 금속 박판 묶음(sheet metal band)으로 스탬핑(stamping)됨으로써 형성된다. 금속 클로들(12)은, 도 3으로부터 짐작되고 도 5로부터 알 수 있듯이, 스탬핑함으로써 금속 박판 묶음의 종방향 측면의 히팅 블록 쪽으로부터 자유로우며, 측면에서 스탬핑과 굽힘(bending)을 수행하는 톱니열(13)을 통해 형성된다. 이러한 톱니열(13)은 흐름 방향으로, 즉 톱니 윤곽이 돌출되는 히팅 블록(2)의 층들에 직각으로 연장된 리지(ridge)를 갖는다. 이 리지는 방열 엘리먼트(3)의 주름진 리브들(ribs)과 상호 작용한다. 금속 클로(12)가 만드는 흐름의 저항을 최소화하기 위해 홀(14)이 금속 클로(12) 중앙에 제공된다.

금속 클로들(12)은 횡방향 부재(11)의 내부에 인접하여 나란하게 연장되어 구성되는 종방향 전도체 엘리먼트 베이스(15)로부터 돌출되어 있다. 탑재를 위해, 걸림될 수 있는 래칭 리셉터클들(latching receptacles)(16)이 횡방향 부재(11) 상으로 절삭되어져 있다. 이러한 걸림될 수 있는 래칭 리셉터클들(latching receptacles)(16)은 각 경우에 있어서 냉각 엘리먼트들(30)(도 2에 도시됨) 사이에 위치해 있다. 스프링이 실려있는 걸림 돌기들(17)은 스탬핑 및 굽힘을 통해 전도체 엘리먼트 베이스(15) 상에 형성된다. 따라서, 전도체 엘리먼트 베이스(15)는 클리핑(clipping)과 걸림 돌기들(17)을 갖는 걸림될 수 있는 리셉터클들(receptacles)(16)과의 상호 작용에 의해 하우징(1)에 탑재될 수 있다. 전도체 엘리먼트 베이스(15)는 정상적으로는 예를 들어 스탬핑 및/또는 굽힘(bending)에 의해 형성될 수 있는 리지의 접촉을 통해 컨트롤 하우징의 부분들과 전기적으로 연결된다. 정상적으로는 전도체 엘리먼트 베이스(15)에 전기적으로 연결되는 접지 모니터 및/또는 결함 전류 측정 수단들(fault current measurement means)이 여기에 위치한다.

히팅 블록(2)은 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 유닛에 삽입되고, 상기 유닛은 사출 성형된 플라스틱부(1a)와, 메탈 시트로 형성되고 도전 엘리먼트 베이스(15)와 클로(claw, 12)를 포함하는 도전 엘리먼트(10)로 형성된다. 여기서 각각의 경우에 방열 엘리먼트(3)는 클로(claw, 12)가 각각 부착된다. 더욱이, 상기 하우징부(1a)에서 적어도 하나의 스프링이 삽입되고, 상기 스프링은 히팅 블록과 각각의 스프링은 히팅 블록을 형성하는 층들을 장력 하에서 구속(subject)하고, 이는 전기 가열 장치의 최종 조립 이후에 사실 히팅 블록(2)의 평면 내에서 히팅 블록(2)의 층들을 가로질러 가해지는 스프링이 갖는 힘이다.

히팅 블록(2)의 소자들과 적어도 하나의 스프링 소자는 하우징부(1a)에 장착되고, 상기 하우징부(1a)는 밀폐된다. 상기 하우징의 밀폐에 있어서, 도면부호 18로 정의되고, 상기 하우징부(1a, 1b)에 제공되는 래칭 핀(latching tongues)은 상기 하우징부(1a, 1b)가 결합이 가능하도록 솟아있다(spring into place). 히팅 블록(2)을 통한 공기 흐름의 방향으로 결합 과정의 끝에서, 톱니열(teeth, 13)를 갖는 클로(claw, 12)는 순차적으로 또한 부분적으로 소성변형이 진행되는 상기 방열 엘리먼트에 의해 힘을 받게 된다. 결합 공정의 끝에서 상기 클로(claw, 12)는 상기 방열 엘리먼트(3)과 전기적으로 안정하게 연결된다.

연결 엘리먼트(8, 9)에 히팅 블록(2)의 개별 소자들의 전기적인 배치는 도 6에서 예시한 바로 정해질 수 있다.

서로 관계적으로 평행하게 정렬되어 제공되고, 스트립 전도체들(21, 22)사이에 정렬되고 스트립 전도체들(21, 22)을 통하여 전류가 공급되는 PTC 소자(20)를 각각 적어도 하나 포함하는 다수 개의 발열 엘리먼트(4)를 구비하는 히팅 블록을 개략적으로 보여준다. 스트립 전도체들(21, 22)의 외면에는 각각 전기적으로 절연층(23)들이 있다.

상기 방열 엘리먼트들(3)은 굽어진 리브들(ribs)로 형성되고, 상기 발열 엘리먼트(4)의 양면과 각각 인접된다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이 두 개의 발열 엘리먼트들(4.1, 4.2; 4.5, 4.6)은 각각 방열 엘리먼트(3.2) 와 방열 엘리먼트(3.8)로 나뉜다. 용이하게, 두 개의 동일한 방열 엘리먼트들(3.3, 3.4)은 두 개의 이웃한 발열 엘리먼트들(4.2, 4.3) 사이에 제공된다.

도 6에서 구체적으로 설명하면, 모든 발열 엘리먼트(4)는 모든 방열 엘리먼트(3)에 무-전위(potential free)가 제공되도록 외면에 절연층(23)을 각각 갖는다.상기 방열 엘리먼트들(3)은 상기 클로(claw, 12)로 형성되고, 도 6에 따른 전기적 연결 다이어그램에서 도면부호 M으로 정의되는 접지들(ground connections)을 통한 접지연결부(ground connection, 8)와 각각 전기적으로 연결된다. 대응되는 상황은 전력용 전기 연결 소자(9a 내지 9c)와 관련하여 박막 금속 밴드들로 형성된 스트립 전도체들(21, 22)에 적용된다. 스트립 전도체들(21)은 각각 음극 또는 접지단자와 각각 연결되고, 스트립 전도체들(22)은 전원의 양극과 각각 전기적으로 연결된다. 그러나 이러한 연결은 가끔 컨트롤 하우징(6) 내에 수용된 파워 스위치들의 중간 스위칭(intermediate switching)을 통해 발생하고, 컨트롤 하우징 내에서 논리 회로를 통하여 스위칭 될 수 있다. 더욱이 하우징 내에 그라운드 모니터(도시되지 않음)가 제공되고, 모든 그라운드 커넥션들(M)이 전기적으로 연결되고, 바람직하게는 전위차를 유발하는 절연체(23)내에 어떤 결함 가능성을 결정하기 위하여 그것들과 그라운드 커넥션(8) 사이에 전위 균형을 인지할 수 있다. 그러나 정렬은 절연체 내에서의 결함이 발생한 경우에도 단락이 발생하지 않도록 도 2와 같이 선택된다. 그러므로 서로 다르고 인접한 발열 엘리먼트(4)의 동일한 극성들은 각각의 경우에 서로 반대편에 위치한다. 따라서 동일 극성의 박막 금속 밴드들은 두 개의 발열 엘리먼트들(4)와 정렬되고 절연체로부터 분리된 방열 엘리먼트들(3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 또는 3.8)의 양 측면에 위치한다.

도 6에서 히팅 블록(2)의 스크린의 정의된 실시예는 개략적으로 도시되어 있다. 상기 히팅 블록(2)의 스크린은 히팅 블록(2)의 층들로부터 필수적으로 오른쪽 각도로 연장된 스크린 패널(24)에 의하여 형성되고, 외측 방열 엘리먼트(3.1 또는 3.9)의 끝단과 연결된다. 적절하게 스크린 패널(24)은 조절 장치의 컨트롤 소자들이 스크린 내에 위치하도록 제공될 수 있다. 상기 스크린은 또한 예시적으로 컨트롤 하우징(6)을 위한 하우징 커버의 일부분으로 형성될 수 있고, 단지 하우징 커버에 의한 컨트롤 하우징(6)의 밀폐 이후에 외부 방열 엘리먼트들(3.1 또는 3.9)과 전기적으로 연결될 수 있다.

1: 하우징
1a, 1b: 하우징 요소
2: 히팅 블록
3: 방열 엘리먼트
4: 발열 엘리먼트
5: 마운팅 플랜지
6: 컨트롤 하우징
7: 플러그 커넥션
8: 접지 연결부
9a 내지 9c: 연결 엘리먼트
10: 전도체 엘리먼트
11: 횡방향 부재
12: 클로
13: 톱니열
14: 홀
15: 전도체 엘리먼트 베이스
16: 걸림될 수 있는 리셉터클
17: 걸림 돌기
18: 래칭 핀
20: PTC 엘리먼트
21: 스트립 도체
22: 스트립 도체
23: 절연층
24: 스크린 패널
25: 냉각 엘리먼트
M: 접지 연결부
-: 전원 전류의 음극
+: 전원 전류의 양극

Claims

차량용 전기 가열 장치에 있어서,
하우징을 구비하고, 상기 하우징 내부에, 적어도 하나의 PTC 엘리먼트(20)와 상기 적어도 하나의 PTC 엘리먼트(20)의 면들이 상호 마주 보고 나란하게 위치한 전기 스트립 전도체들(21, 22)을 갖는 적어도 하나의 발열 엘리먼트(4)와, 상기 적어도 하나의 발열 엘리먼트(4)의 상호 마주 보고 인접하여 위치한 측면들에 고정되는 평행한 층들이 배열된 다수의 방열 엘리먼트들(3)을 수용하되,
적어도 하나의 방열 엘리먼트(3)는 지정된 발열 엘리먼트(4)에서 전기적 절연층들(23)의 중간에 개재되어 위치하고,
상기 전기 스트립 전도체들(21, 22)에 전류를 공급하기 위해 외부로 노출된 전기 연결 엘리먼트들(9a - 9c) 및 상기 적어도 하나의 방열 엘리먼트(3)가 전기적으로 상기 차량의 접지 전위에 연결될 수 있는 접지 연결부(8)를 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 접지 연결부(8)는 적어도 전기 연결 엘리먼트들(9a - 9c) 중 적어도 하나의 주변에서 환상으로 제공되고, 상기 전기 연결 엘리먼트들(9a - 9c)에 이어지는 연결 케이블의 스크린에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
모든 방열 엘리먼트들(3)은 상기 지정된 발열 엘리먼트(4)에서 전기 절연층(23)의 중간에 개재되어 위치하고 차량의 접지 전위에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 1항에 있어서,
적어도 하나의 방열 엘리먼트(3)에 적어도 하나의 접지 모니터가 지정되는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 4항에 있어서,
상기 하우징에 배열된 조절 장치를 포함하고,
상기 조절 장치는 상기 접지 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 1항에 있어서,
외부의 상기 방열 엘리먼트들(3.1, 3.9)는 전기적으로 상기 전기 가열 장치를 둘러싸는 스크린을 형성하기 위해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 6항에 있어서,
상기 스크린은 상기 전기 가열 장치를 원주형으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 1항에 있어서,
모든 발열 엘리먼트들(4)은 상호 인접한 발열 엘리먼트들(4) 각각이 상호 마주보며 동일한 극성의 스트립 전도체(21, 22)를 가지고 위치되도록 상기 하우징 내부로 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 1항에 있어서,
외부의 상기 방열 엘리먼트들(3.1, 3.9)은 상기 층들에 횡으로 연장되고 외부에서 적어도 하나의 발열 엘리먼트(4)를 둘러싸는 스크린 패널(24)에 의해 전기적으로 상호 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 가열 장치.
제 9항에 있어서,
상기 스크린 패널(24)에 연결되고 상기 전기 가열 장치의 컨트롤러를 스크린하는 전기적으로 전도성의 스크린을 포함하는 전기 가열 장치.