KR20190131117A - 가열 디바이스 및 그러한 가열 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

가열 디바이스 및 그러한 가열 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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KR20190131117A
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KR
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heating
component
polymer layer
heating device
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KR1020197032550A
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Inventor
마르틴 조스케
미카엘 슈바네케
볼로디미어 일첸코
벵트 마이어
크리스토프 요르그
비탈리 델
니콜라우스 게르하르트
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베바스토 에스이
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Abstract

본 발명은 바람직하게 자동차용, 전기 가열 디바이스, 바람직하게 액체 또는 공기 가열 디바이스의 제조 방법에 관한 것으로서, 제1 폴리머 컴포넌트 및 제1 전도성 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 제1 전도성 폴리머층(10)은 제1 가열 요소를 형성하기 위해 특히, 절연의 제1 기재(11)에 부가되고, 방사에 의해 거기에 가교결합된다.

Description

가열 디바이스 및 그러한 가열 디바이스의 제조 방법
본 발명은 바람직하게, 차량을 위한, 가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스 및 그러한 가열 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
전기 가열 디바이스들 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스들(특히, 모바일 응용들에 사용되는 것들)은, 일반적으로 열출력의 자기-조절이 이루어질 수 있는 온도에 비교적으로 크게 의존하는 전기 저항을 가진 세라믹 가열 요소들에 기반한다. 상기 저항들은 통상적인 세라믹 PTC 요소들(PTC는 정 온도 계수(Positive Temperature Coefficient)를 나타냄)이다. 그들은 일반적으로 알루미늄 쉬트로 제조된 열전달면에 연결되고 그것을 통해 전기적으로 접촉된다. PTC 요소는 PTC 레지스터 즉, 고온에서 보다 저온에서 전류를 더 잘 전도시키는 정 온도 계수를 가진 온도-의존성 레지스터를 구비한다.
세라믹 PTC 요소들을 구비하는 전통적인 가열 디바이스들의 단점들은, 그 중에서도, 열교환기의 제조와 세라믹 요소의 설치가 상대적으로 복잡하기 때문에 생산 공정이 복잡해지고, 제작 공차 때문에 일반적으로 세라믹 요소들의 분류가 필요하고, 및 국부적 열 발생 때문에 가열 요소와 열교환기 내의 전력 밀도가 상대적으로 불리하고, PTC 재료의 두께(세라믹으로부터의 열의 제한된 분산에 기인함) 때문에 최대 가열 용량이 상대적으로 엄청난 제한이 있고, 특히, 높은 전압 차이를 가지는 컴포넌트들 사이의 작은 기하학적 간격 때문에 단락의 위험이 상대적으로 높다.
본 발명의 목적은 가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것으로서, 효과적으로 작동하는 가열 디바이스가 간단한 방식으로 제조될 수 있다.
나아가서, 본 발명의 목적은 상응하는 가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 특히, 청구항 1의 방법에 의해 달성된다.
특히, 본 발명의 목적은 바람직하게, 자동차를 위한, 전기 가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스의 제조 방법에 의해 달성되고, 전기 가열 디바이스는, 제1 폴리머 컴포넌트 및 제1 전도성(충진) 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 전도성 폴리머층이, 특히, 절연성의 제1 기재에 부가되고, (이온화 또는 고에너지)-방사에 의해 거기에 가교결합된다.
본 발명의 핵심 개념은 차량 가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스를 위해 폴리머 기반에 기본적으로 알려진 전도성 코팅의 사용에 있고, 기재는 특히, 열교환기로서 기능한다. 바람직하게, 폴리머층은 (강한) 정 온도 계수(따라서, 특정의 자기-조절 특성)를 구비하는 방식으로 설계된다. 가열가능한(능동적으로) 넓은 표면이 폴리머층에 의해 구현될 수 있으므로, 총 가열 능력이 동일하고 총 구축 공간이 동일한 상태에서, 필요한 표면 온도가 감소될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 200℃ 아래의 표면 온도(최대)들에서, 최대 4kW 및 선택적으로 그것을 넘는 최대 가열 용량들이 여전히 상정될 수 있다(차량 가열 디바이스들 특히, 자동차 가열 디바이스들을 위한 종래의 구축 공간들에서).
또한, 상대적으로 낮은 최대 온도들은 기재(캐리어)로서, 선택적으로 열교환기 재료로서 플라스틱의 사용(상대적으로 저렴하고 제조가 간단함)이 가능하다는 사실은 인식되어 있다. 예를 들어, 기재(캐리어)는 저렴하게 제조될 수 있고, 선택적으로 일부는 예를 들어, 폴리에틸렌(PE) 및/또는 폴리프로필렌(PP) 및/또는 폴리에텔에텔케톤(PEEK) 및/또는 선택적으로 (단-)섬유-강화 폴리아미드(예, PA-GF)와 같은 온도-저항성 플라스틱으로부터 사출 성형법에 의해 제조될 수 있다.
기재(각각의)는 필름을 구비할 수 있거나 그러한 필름으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 핵심 개념에 따르면, 바람직하게, 폴리머 컴포넌트는 이온화(고-에너지) 방사에 의해 가교결합된다. 그렇게 함으로써, 전기 가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스에 사용하기 위한 중요한 전제 조건인, 폴리머층의 안정성과 내용 연한이 특히 향상될 수 있다. 방사 가교결합은 기본적으로 선행기술(예, WO 2014/188190 A1 또는 US 8,716,633 B2)로부터 알려져 있다. 그러나, 구체적으로, 본 발명의 맥락에서, 방사 가교결합은 전기 가열 디바이스의 사용에 특히 유용하다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 폴리머층의 특성들(예, 최대 사용 온도, 기계적 강도 및/또는 내용 연한)이 현저하게 개선될 수 있다.
방사 가교결합의 단계는 기본적으로 WO 2014/188190 A 또는 US 8,716,633 B2에 개시된 바와 같이 수행될 수 있다. 그러나, 당업자는 방사(고-에너지)를 통한 가교결합을 위한 다른 가능성들을 알고 있다.
실시예들에서, 폴리머층(제1 또는 추가의)은 인쇄(임프린팅) 및/또는 블레이드 코팅 및/또는 스프레잉 및/또는 딥핑(dipping)에 의해 기재(제1 또는 상응하게 추가의)에 부가될 수 있다.
특정의 실시예에서, 제2 폴리머 컴포넌트와 제2 전도성 (충진)카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 제2 전도성 폴리머층은, 특히, 절연성 제2 기재에 부가되고, 방사(이온화)에 의해 거기에 가교결합된다. 나아가서, 바람직하게, 그것을 가열시키기 위해 유체가 통과하여 유동할 수 있는 중간 공간은 가열 요소들(제1 전도성 폴리머층과 제1 기재 또는 제2 전도성 폴리머층과 제2 기재를 구비하는 경우) 사이에 형성된다.
기재 또는 기재들은, 예를 들어, 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 및/또는 폴레에텔에텔케톤 및/또는 폴리아미드와 같은 플라스틱으로부터 및/또는 전기 절연성 재료로부터 적어도 섹션별로 바람직하게, 완전히 제조될 수 있고, 및/또는 500℃미만 바람직하게, 200℃의 온도에서 거품을 일으키고 및/또는 용융되는 재료로부터 제조될 수 있다.
폴리머층 또는 폴리머층들 및/또는 각각의 폴리머층을 제조하기 위한 기재(특히, 페이스트)는, 적어도 하나의 올레핀; 및/또는 예를 들어, 에틸렌/아크릴산 및/또는 에틸렌/아크릴산에틸 및/또는 에틸렌/아세트산비닐과 같이 적어도 하나의 올레핀과 거기에 공중합할 수 있는 적어도 하나의 단량체의 적어도 하나의 공중합체; 및/또는 예를 들어, 폴리옥테나메르(polyoctenamer)와 같은 적어도 하나의 폴리알케나메르(polyalkenamer)(폴리아세틸렌 또는 폴리알케닐렌(polyalkenylene)); 및/또는 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride)와 같은 적어도 하나의 특히, 용융-변형가능한, 불소중합체 및/또는 그 공중합체를 기반으로 하는 적어도 하나의 폴리머를 구비한다.
전도성 컴포넌트(들)는 금속 입자들 및/또는 금속 섬유들을 구비할 수 있다.
전도성 컴포넌트(들) 특히, 카본 컴포넌트(들) 내의 카본은 바람직하게, 입자 형태 특히, 그을음(soot) 입자들 또는 비계(scaffold)들(골격)의 형태이다. 대안적으로 또는 부가적으로, 카본은 탄소 골격으로서 존재한다.
카본 컴포넌트(들) 내의 카본은 거을음 및/또는 그래파이트 및/또는 그래핀 및/또는 카본 섬유들 및/또는 카본 나노튜브들 및/또는 풀러렌의 형태일 수 있다.
나아가서, 전술한 목적은 바람직하게, 자동차용 전기 가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스에 의해 달성되고, 바람직하게 전술한 방법에 따라 제조되고, 가열될 유체가 그 주위에서 유동할 수 있는 적어도 하나의 제1 가열 요소를 구비하고, 제1 가열 요소는 바람직하게, 전기 절연성의 제1 기재 및 제1 폴리머 컴포넌트와 제1 전도성 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 전기 전도성 제1 폴리머층을 구비하고, 폴리머 컴포넌트는 방사에 의해 가교결합된다.
바람직하게, 적어도 하나의 제2 가열 요소가 제공되고, 제2 가열 요소는 제2 기재 및 제2 폴리머 컴포넌트와 제2 전도성 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 제2 전기 전도성 제2 폴리머층을 구비하고, 제2 폴리머 컴포넌트는 방사에 의해 가교결합되고, 그것을 가열시키기 위해 유체가 통과하여 유동할 수 있는 중간 공간이 가열 요소들 사이에 바람직하게 형성된다.
제1 및/또는 제2 가열 요소는 유체 유동 방향을 따라(적어도 실질적으로) 연장한다. 대안적으로, 제1 및/또는 제2 가열 요소는 유체 유동 방향에 대해 소정 각도 예를 들어, 0°특히, 10 °보다 더 크고 90°이하의 각도로 연장한다. 유체 유동 각도에 대한 소정의 각도(0°보다 더 큰)에서, 바람직하게, 비교적 좁은(즉, 그들의 길이에 대해 그 폭이 비교적 작음 예를 들어, 0.2배 보다 작거나 0.1배 보다 작음) 가열 요소들이 사용될 수 있다. 길이에 직교하는 각각의 가열 요소의 폭은 유동 방향으로 연장할 수 있다. 가열 요소들의 적어도 하나(다수 또는 전체 가열 요소들)는 바람직하게, 길이 방향에서보다 유동 방향에서 더 짧다(예를 들어, 50% 더 짧다). 특히, 각각의 가열 요소의 재료 두께는 두께로서 간주되어야 한다.
기재 또는 기재들은 플레이트 특히, 플라스틱 플레이트로서 설계될 수 있고, 및/또는 적어도 0.1mm, 바람직하게, 적어도 0.5mm, 더 바람직하게 적어도 1.0mm 및/또는 최대 5.0mm, 더 바람직하게 최대 3.0mm의 두께를 가질 수 있다. 각각의 두께는 특히, 평균 두께 또는 일정한 두께를 가진 최대 구역의 두께이다.
제2 및/또는 제2 폴리머층 및/또는 기재(또는 기재들)는 적어도 실질적으로 편평할 수 있다. 만약 돌기부(함몰부)가 마련되면, 그들은 각각의 폴리머층 또는 각각의 기재의 두께(평균)의 10%보다 더 작게 될 수 있다.
적어도 3개, 바람직하게 적어도 5개의 가열 요소들은 선택적으로 상응하는 중간 공간들에 마련될 수 있다.
제1 및 제2 가열 요소 사이의 중간 공간의 직경은 제1 및/또는 제2 가열 요소의 두께 보다 더 클 수 있다.
나아가서, 전술한 목적은 전술한 형태 또는 전술한 방법에 따라 제조된 가열 디바이스의 작동 방법에 의해 달성되고, 유체 특히, 예를 들어, 물(특히, 냉각수)과 같은 액체 또는 공기는 유체 채널을 통해 유동하고, 공정 내에서 가열된다.
나아가서, 전술한 목적은 전술한 형태 또는 바람직하게 차량 내에서 특히, 자동차 내부 바람직하게, 자동차의 내부에서, 유체 특히, 물(특히, 냉각수)과 같은 액체 또는 공기를 가열하기 위한 방법에 따라 제조된 전술한 가열 요소의 용도에 의해 달성된다.
실시예들에서, 폴리머 컴포넌트는 에틸렌 아세테이트(공중합체) 및/또는 에틸렌 아크릴리에이트(공중합체) 기반의 제1 폴리머 서브컴포넌트를 가질 수 있고, 및/또는 폴리올레핀 특히, 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌, 및/또는 폴리에스테르 및/또는 폴리아미드 및/또는 플루오로폴리머 기반의 제2 폴리머 서브컴포넌트를 구비할 수 있다. "서브컴포넌트"라는 용어는 특히, 제1 및 제2 폴리머 서브컴포넌트 사이를 구별하기 위해 본 명세서에서 사용되기를 의도한다. 각각의 서브컴포넌트는 부분적으로 또는 그 밖에 완전히 폴리머 컴포넌트를 형성할 수 있다. 에틸렌 아크릴레이트는 에틸-메틸 아크릴레이트 또는 에틸렌-에틸 아크릴레이트일 수 있다. 에틸렌 아세테이트는 에틸렌비닐아세테이트일 수 있다. 폴리에틸렌은 HD(고밀도) 폴리에틸렌, MD(중간 농도) 폴리에틸엔 또는 LD(저밀도) 폴리에틸렌일 수 있다. 플루오로폴리머는 PFA(테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필비닐에스테르의 공중합체), MFA(테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로비닐에스테르의 공중합체), ETFE(엘틸렌과 테트라플루오로에틸렌의 공중합체) 또는 PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드)일 수 있다.
실시예들에서, 제1 폴리머 서브컴포넌트는 WO 2014/188190 A1 내에 기술된 바와 같이 형성될 수 있다(제1 전기 절연 재료로서). 유사하게, 제2 폴리머 서브컴포넌트는 WO 2014/188190 A1에서 기술된 바와 같이 형성될 수 있다(제2 전기 절연 재료로서).
폴리머층(전도성 특히, 카본을 함유하는)은 각각의 폴리머층과 접촉하는, 예를 들어, 구리 시트(선택적으로 굴곡된)들 및/또는 임프린팅된 스트립 컴포넌트들을 통해 발생할 수 있다.
컴포넌트(가열 디바이스)(선택적으로 전체)는 기계적 변형, 습기 및/또는 단락으로부터 그것을 보호하기 위해 래커 칠이 될 수 있다.
가열될 유체는 제1 가열 요소 주위를 유동할 수 있고, 이것은 특히, 가열 요소가 유체 채널(가열될 유체가 유동할 수 있는)을 적어도 부분적으로 형성하는 것을 의미한다.
일반적으로, 전기 가열 디바이스는 가열 될 유체를 안내하기 위한 하나 이상의 유체 채널들을 구비한다. 상기 유체 채널은 예를 들어, 다각형 특히, 정사각, 바람직하게 직사각 단면(유체 방향에 직교함)을 가질 수 있다. 대안적으로, 라운드진(적어도 실질적으로) 특히, 원형의 단면을 가진 하나 이상의 유체 채널들이 존재할 수 있다.
폴리머층은 상응하는 카본 가열 페이스트(paste)의 도포에 의해 부가될 수 있다. 예를 들어, 가열 페이스트는 DE 689 23 455 T2의 제11쪽의 Table 1에 제안된 바와 같이 형성될 수 있다.
폴리머층은 코팅법 및/또는 임프린팅법에 의해 기재(상에)에 부가될 수 있다. 증가된 온도(예를 들어, 120℃를 넘는)에서 경화 단계는 퍼니스 내에서 선택적으로 발생할 수 있다. 응용을 위해, 예를 들어, 스크린-인쇄법 또는 그 밖에 블레이드 코팅으로 사용될 수 있다.
일반적으로, 전도성(카본-함유) 폴리머층 또는 전도성(카본-함유) 폴리머층을 제조하는데 사용되는 페이스트는 DE 689 23 455 T2에 개시된 바와 같이 형성될 수 있다. 이것은 특히, 그것의 제조 및/또는 특정의 컴포지션에 적용된다. 예를 들어, 이것은 가능한 결합제(특히, DE 689 23 455 T2의 제4쪽 제2 문단과, 제5쪽의 제1 문단에 따른), 및/또는 용제(특히, DE 689 23 455 T2의 제5쪽 제2 문단과 제6쪽 제2 문단에 따른)가 적용될 수 있다.
기재는 동시에 흘러 지나가는 유체를 가열하기 위한 열교환기 표면으로서 사용될 수 있다. 상기 표면은 선택적으로 울퉁불퉁함 특히, 기재 상의 리브(rib)들 및/또는 핀(fin)들과 같은 돌기들에 의해 확대될 수 있다.
기재는 전기 절연 재료로부터 제조될 수 있다.
가열 디바이스의 전도성 컴포넌트들과 관련된 "전도성" 용어는 기본적으로 "전기 전도성"의 축약으로서 이해되어야 한다.
전기 전도성 재료는 특히, 10-1S·m-1보다 적은(선택적으로 10-8S·m-1보다 적은) 전기 전도성을 가진 재료(특히, 25℃의 상온에서)로서 이해되어야 한다. 상응하는 방식으로, 전기 전도성 또는 전기 전도성을 가진 재료(또는 코팅)는 바람직하게, 적어도 10 S·m-1, 더 바람직하게, 적어도 103 S·m-1의 전기 전도성 재료(특히, 25℃의 상온에서)로서 이해되어야 한다.
기재는 500℃ 미만, 바람직하게, 200℃ 미만의 온도에서 거품을 형성하고 및/또는 용융되는 재료로부터 제조될 수 있다.
폴리머층은 적어도 하나의 금속 구조 바람직하게, 금속 쉬트(특히, 굴곡된), 바람직하게 구리 쉬트, 및/또는 금속 스트립 및/또는 금속 와이어 및/또는 금속 그레이팅, 및/또는 금속층 및/또는 금속 포일에 의해 접촉(전기적으로)될 수 있다. 금속 구조는 임프린팅, 증착, 임프레싱 또는 코팅에 의해 부가될 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 금속 구조(또는 상응하는 전극들)는 예를 들어, 기재 및/또는 폴리머층 상에 임프린트될 수 있다.
폴리머층(들) 및/또는 그것의 제조를 위한 상응하는 페이스트는, 적어도 하나의 올레핀; 및/또는 예를 들어, 에틸렌/아크릴산 및/또는 에틸렌/에틸 아크릴레이트 및/또는 에틸렌/비닐 아세테이트와 같은 적어도 하나의 올레핀과 그것과 함께 공중합될 수 있는 적어도 하나의 단량체의 적어도 하나의 공중합체; 및/또는 예를 들어, 폴리옥토나메르와 같은 적어도 하나의 폴리알카나메르(폴리아세틸렌 또는 폴리알킬렌); 및/또는 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은 적어도 하나의 특히, 용융-변형가능한, 플루오로폴리머 및/또는 그 공중합체를 기반으로 하는 적어도 하나의 폴리머를 구비(특히, 크리스탈 결합제로서)할 수 있다.
나아가서, 폴리머층(들)은 퍼니스 내에서(상승된 온도에서) 경화될 수 있다.
일반적으로, 폴리머층(들)은 연속 표면(중단이 없는)을 가질 수 있고, 또는 표면처리될 수 있고, 예를 들어, 틈새(인터럽션) 또는 리세스들을 가질 수 있다.
폴리머층(들)은 카본 또는 예를 들어, 카본 입자들과 같은 카본 컴포넌트의바람직하게, 최대 적어도 5% 중량, 바람직하게 최대 적어도 10% 중량, 더 바람직하게 최대 적어도 15% 중량, 더 바람직하게 최대 적어도 20% 중량, 및/또는 50% 미만(선택적으로, 그러한 폴리머의 카본 함량을 고려하지 않으면서)으로 구성될 수 있다.
각각의 가열 요소(또는 바람직하게, 다수 또는 모든 가열 요소들)의 외형은 다각형 특히, 정사각, 직사각 또는 달갈형 특히, 타원형, 바람직하게 라운드(원형)일 수 있다.
적어도 하나의 중간 공간(선택적으로, 다수 또는 모든 중간 공간들)은 2개 이상의 가열 요소들(정확하게)에 의해 경계를 이룰 수 있다.
중간 공간(일반적으로 또는 유체 채널)의 단면은 다각형 특히, 정사각, 바람직하게 직사각 또는 달갈형 특히, 타원형, 바람직하게 라운드(원형)일 수 있다.
중간 공간(유체 채널) 내부의 단면은 변화될 수 있거나 일정(전체 길이에 걸쳐)할 수 있다. 상이한 중간 공간들 또는 유체 채널들의 단면들(즉, 가열 요소들의 동일한 쌍 또는 동일한 그룹에 의해 형성되지 않은 중간 공간들 또는 유체 채널들)은 서로 상이할 수도 있고 동일할 수도 있다. 예를 들어, 중간 공간들 또는 유체 채널들의 단면들은 슬롯-모양(특히, 직사각 슬롯들의 형태)일 수 있다.
각각의 폴리머층(적어도 하나의 가열 요소들 특히, 다수 또는 모든 가열 요소들)은 상응하는 기재보다 예를 들어, 1.1배; 더 바람직하게 1.5배 정도(적어도 평균적으로) 더 얇을 수 있다.
폴리머층(각각의)은 바람직하게 PTC 거동을 가진 전도성층이다.
가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스는 바람직하게, 저-전압 범위(예를 들어, 100볼트 이하 또는 60볼트 이하)에서 작동하도록 구성된다.
가열 디바이스 특히, 액체 또는 공기 가열 디바이스는 DC 전압 및/또는 AC 전압 및/또는 PWM으로 작동하도록 구성될 수 있다.
기재 또는 기재들은 플레이트 특히, 플라스틱 플레이트로서 또는 필름 특히, 플라스틱 플림으로서 설계될 수 있고, 및/또는 적어도 0.1mm, 바람직하게 0.5mm, 더 바람직하게 1.0mm 및/또는 최대 5.0mm, 더 바람직하게 최대 3.0mm의 두께를 가질 수 있다. 각각의 두께는 특히, 평균 두께 또는 일정한 두께를 가진 가장 큰 구역의 두께이다.
각각의 전도성(카본-함유) 폴리머층의 두께(층)는 1mm 이하, 바람직하게 0.5mm 이하, 더 바람직하게 0.2mm 이하일 수 있다.
제1 및/또는 제2 폴리머층 및/또는 기재(또는 기재들)는 적어도 실질적으로 편평할 수 있다. 만약 돌기들(리세스들)이 마련되면, 그들은 각각의 코팅 또는 각각의 기재의 두께(평균)의 10% 미만일 수 있다.
유체 채널들(특히, 가열 요소들 사이의 중간 공간들)의 단면들의 합은, 가열 요소들의 단면들의 합보다 적어도 2배, 바람직하게 적어도 4배 더 클 수 있다(특히, 유체 유동 방향에 대해 가로질러 보았을 때 또는 폭 방향에 대해 가로질러 보았을 때).
적어도 하나의 가열 요소(바람직하게, 다수 또는 모든 가열 요소들)의 폴리머층의 충진 재료 함량 특히, 카본 함량은, 그것이 전류의 흐름을 가능하게 하는 그러한 방식으로 설계될 수 있다(예를 들어, 입자들이 상응하게 서로 접촉하거나 가깝게 놓여진 상태의 입자 형태).
폴리머층(각각의)은, 폴리머층에 면하는 기재의 표면의 적어도 20%, 더 바람직하게 적어도 50%, 더 바람직하게, 적어도 80%에 걸쳐 바람직하게 기재(각각의)에 접촉한다. 그러므로, 기재(추가적인 열교환기로서 기능하게 되는)는 효과적으로 전달될 수 있다.
기재(각각의)는 양 사이드 상에 폴리머층(전도성)이 제공될 수 있다.
특히, 가열 디바이스가 물 가열 디바이스로서 구현될 때, 전압- 또는 전류- 파트들의 전기 절연(물과 관련하여)이 제공될 수 있다.
다른 실시예들은 종속항들로부터 나온다.
종합적으로, 본 발명에 따르면, 간단하고 비용-효율적인 생산이 적은 공정 단계(용이하게 자동화될 수 있는)들에 의해 그리고 비용-효율적인 재료들에 의해 수행될 수 있다. 또한, 구축 공간이 거의 요구되지 않으면서 높은 가열 용량이 가능하다. 나아가서, 가열될 유체는 비교적 낮은 전압 손실을 겪는다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 예시적인 실시예를 참조하여 아래에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 가열 디바이스의 개략적 사시도이다.
도면에서 동일, 유사한 구성요소들은 동일한 참조부호가 부여되었다.
도 1은 본 발명에 따른 공기 가열 디바이스의 개략적 사시도이다. 공기 가열 디바이스는 전도성 폴리머층(10)과 폴리머층(10)이 부가되는 기재(11)를 각각 포함하는 다수의 가열 요소들(9)을 구비한다. 전체적으로(필수는 아님), 본 실시예의 경우, 8개의 가열 요소들(9)이 있다. 상응하는 중간 공간들(12)(본 실시예의 경우, 7개)은 가열 요소들 사이에 마련된다. 개별 폴리머층들(10)은 각각의 기재(11)에 배치된 접촉 스트립들(13)(금속 스트립)에 연결된다. 접촉 스트립들(13)은 결국 가열 요소들(9)을 서로 연결하는 접촉 스트립들(13a,13b)(금속 스트립)에 연결된다. 접촉 스트립들(13a,13b)은 결국 접촉들(14a,14b)을 통해 접촉을 허용한다. 공기 유동(작동 동안)은 화살표 15에 의해 표시된다. 그러므로, 공기 유동은 공기 유동에 평행하게 연장하는 중간 공간들(12)을 통과하여 유동한다. 도 1에 도시된 폴리머층들(10)은 방사(radidation)(이온화) 바람직하게, 전자 방사(electron radiation) γ-, β- 및/또는 α-방사에 의해 가교결합된다.
전술한 모든 구성요소들은 특히, 도면에 상세히 설명된 그들 자체로서 그리고 임의의 결합으로서 보여지는 바와 같이 본 발명에 필수적인 것으로서 청구됨을 유의해야 한다. 당업자는 그 변형들을 잘 알 수 있다.
9...가열 요소
10...폴리머층
11...기재
12...중간 공간
13,13a,13b...접촉 스트립
14a,14b...접촉
15...화살표

Claims (15)

  1. 특히, 자동차용, 전기 가열 디바이스 바람직하게, 액체 또는 공기 가열 디바이스의 제조 방법으로서,
    제1 가열 요소를 형성하기 위해, 제1 폴리머 컴포넌트와 제1 전도성 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 제1 전도성 폴리머층(10)이 특히, 절연의, 제1 기재(11)에 부가되고, 방사(radiation)에 의해 거기에 가교결합되는 단계를 포함하는, 전기 가열 디바이스 제조 방법.
  2. 청구항 1에서,
    상기 폴리머층(10)은 프린팅 및/또는 블레이드 코팅 및/또는 스프레잉 및/또는 딥핑에 의해 상기 기재(1)에 부가되는, 전기 가열 디바이스 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에서,
    상기 방사는 전자 방사, γ-, β- 및/또는 α-방사를 포함하는, 전기 가열 디바이스 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에서,
    제2 가열 요소를 형성하기 위해, 제2 폴리머 컴포넌트와 제2 전도성 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 제2 전도성 폴리머층(10)이 특히, 절연의, 제2 기재(11)에 부가되고 방사에 의해 거기에 가교결합되는 단계를 더 포함하고,
    유동하는 유체를 가열하기 위해 유체가 통과하여 유동할 수 있는 중간 공간(12)이 가열 요소들(9) 사이에 형성된, 전기 가열 디바이스 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에서,
    상기 기재 또는 기재들(11)은, 플라스틱 특히, 예를 들어, 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에테르케톤 및/또는 폴리아미드와 같은 폴리머로부터, 및/또는 전기 절연 재료로부터 바람직하게, 완전히 적어도 섹션별로 제조되고, 및/또는 500℃ 미만, 바람직하게 200℃미만의 온도에서 거품을 일으키고 및/또는 용융되는 재료로부터 제조되는, 전기 가열 디바이스 제조 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에서,
    상기 폴리머층(10) 또는 폴리머층들(10) 및/또는 각각의 폴리머층을 생산하기 위한 페이스트는,
    적어도 하나의 올레핀; 및/또는
    예를 들어, 에틸렌/아클릴산 및/또는 에틸렌/아크릴산에틸 및/또는 에틸렌/아세트산비닐과 같은 적어도 하나의 올레핀과 거기에 공중합될 수 있는 적어도 하나의 단량체의 적어도 하나의 공중합체; 및/또는
    예를 들어, 폴리옥테나메르와 같은 적어도 하나의 폴리알케나메르(폴리아세틸렌 또는 폴리알케닐렌); 및/또는
    예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은 적어도 하나의 특히, 용융-변형가능한, 불소중합체 및/또는 그 공중합체를 기반하는 적어도 하나의 폴리머를 포함하는, 전기 가열 디바이스 제조 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에서,
    상기 전도성 컴포넌트(들) 특히, 카본 컴포넌트 또는 카본 컴포넌트들 내의 카본은 입자 형태 특히, 거을음 입자 및/또는 카본 골격으로서 및/또는 그을음 및/또는 그래파이트 및/또는 그레핀 및/또는 카본 섬유들 및/또는 카본 나노튜브들 및/또는 풀러렌 형태로 존재하는, 전기 가열 디바이스 제조 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따라 바람직하게 제조되고, 특히, 자동차용, 전기 가열 디바이스 바람직하게, 액체 또는 공기 가열 디바이스로서,
    가열될 유체가 그 주위에서 유동할 수 있는 적어도 하나의 제1 가열 요소(9)를 구비하고,
    상기 제1 가열 요소(9)는 바람직하게, 전기 절연의, 제1 기재(11), 및 제1 폴리머 컴포넌트 및 제1 전도성 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 전기 전도성 제1 폴리머층(10)을 구비하고,
    상기 폴리머 컴포넌트는 방사에 의해 가교결합된, 전기 가열 디바이스.
  9. 청구항 8에서,
    적어도 하나의 제2 가열 요소(9)가 더 구비되고,
    상기 제2 가열 요소(9)는 제2 기재(11), 및 제2 폴리머 컴포넌트와 제2 전도성 컴포넌트 특히, 카본 컴포넌트를 포함하는 적어도 하나의 전기 전도성 제2 폴리머층(10)을 구비하고,
    상기 제2 폴리머 컴포넌트는 방사에 의해 가교결합되고,
    바람직하게, 유체가 통과하여 유동할 수 있는 중간 공간(12)은 유체를 가열하기 위해 가열 요소들(9) 사이에 형성된, 전기 가열 디바이스.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에서,
    제1 및/또는 제2 가열 요소(9)는 유체 유동 방향을 따라 적어도 실질적으로 연장하고, 및/또는 유체 유동 방향에 대해 임의의 각도 예를 들어, 0°보다 더 크고 특히, 10°보다 더 크고 90°와 같거나 더 작은 각도로 연장하는, 전기 가열 디바이스.
  11. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에서,
    상기 기재 또는 기재들(11)은 플레이트 특히, 플라스틱 플레이트로서 설계되고, 및/또는
    적어도 0.1mm, 바람직하게 적어도 0.5mm, 더 바람직하게 1.0mm, 및/또는 최대 5.0mm, 바람직하게 최대 3.0mm의 두께를 가진, 전기 가열 디바이스.
  12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 및/또는 제2 폴리머층(10) 및/또는 상기 제1 및/또는 제2 기재는 적어도 실질적으로 편평하고 및/또는 상기 제1 및/또는 제2 폴리머층(10)은 각각의 폴리머층(10)에 면하는 상기 기재(11)의 표면의 적어도 20%, 바람직하게 적어도 50%, 더 바람직하게 적어도 80%에 걸쳐 상기 기재에 접촉하는, 전기 가열 디바이스.
  13. 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에서,
    적어도 3개, 바람직하게 적어도 5개의 가열 요소들은, 선택적으로 상응하는 중간 공간들에 마련되고, 및/또는
    상기 제1 및 제2 가열 요소(9) 사이의 중간 공간(12)의 직경은 상기 제1 및/또는 제2 가열 요소(9)의 두께보다 더 큰, 전기 가열 디바이스.
  14. 가열 디바이스, 바람직하게 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따르거나, 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따라 제조된, 액체 또는 공기 가열 디바이스의 작동 방법으로서,
    유체 특히, 공기 또는 물과 같은 액체가 중간 공간들(12)을 통해 유동하고, 작동 중에 가열되는, 가열 디바이스.
  15. 차량, 바람직하게 자동차, 더 바람직하게 자동차 내부의 유체 특히, 공기 또는 물과 같은 액체를 가열하기 위한, 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따르거나, 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따라 제조된, 가열 디바이스의 용도.
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