NL9001518A - Luchtverwarmingsinrichting. - Google Patents

Description

Titel: Luchtverwarmingsinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een luchtverwarmingsinrichting omvattende een aantal evenwijdig in een frame aangebrachte plaatstripvormige heat sinks, een aantal PTC-tabletten, een groot aantal zich dwars op de heat sinks uitstrekkende warmtegeleidende lamellen en electrische aan-sluitmiddelen.

Een dergelijke luchtverwarmingsinrichting is bekend uit EP-A-0350528 (David & Baader).

De inrichting kan in auto' s worden gebruikt om naar de voorruit te voeren ventilatielucht te verwarmen, voordat de motor voldoende warm is om deze luchtverwarming via de normale verwarmingsradiateur over te nemen. Een voordeel is dat koude lucht zonder geavanceerd regelmechanisme electrisch kan worden verwarmd, waarbij de temperatuur niet boven een door de eigenschappen van het PTC-materiaal bepaalde waarde kan stijgen.

Bij de bekende inrichting bestaan de heat sinks uit afzonderlijke metalen strippen en zijn de lamellen door solderen steeds aan de heat sinks bevestigd. De PTC-tabletten liggen vlak tegen de heat sinks aan zonder daaraan te zijn vastgelijmd. Dit geeft kans op corrosie ter plaatse van de contactvlakken tussen pillen en heat sinks met als gevolg een slecht electrisch contact. Twee van de vier framelijsten bestaan uit twee ten opzichte van elkaar verplaatsbare stroken, waartussen een golfvormige veerband is geplaatst, die de binnenste strook op een aangrenzende metalen heat sink strip drukt en aldus het gehele pakket van afzonderlijke heat sinks, lamellen en losse PTC-tabletten binnen het frame vastklemt. Bovendien worden de pillen op hun plaats gehouden door een extra kunststof-houder. Het afzonderlijk vervaardigen van heat sink-strippen en -lamellen, het vastsolderen van de lamellen en het tot een eenheid samenvoegen, leidt tot een dure constructie. Om voorts een goed contact tussen de PTC-tabletten en de heat sinks te verkrijgen, moeten deze nauwkeurig vlak op elkaar aansluiten; de tolerantiegrenzen zijn gering hetgeen eveneens prijsverhogend werkt.

Met de uitvinding wordt beoogd deze bezwaren te ondervangen en hiertoe is de in de aanhef genoemde luchtverwarmingsinrichting gekenmerkt door de toepassing van uit aluminium of een aluminiumlegering geëxtrudeerde kokerprofielen elk met twee heat sinks en zich ertussen uitstrekkende lamellen, waarbij de PTC-tabletten door een stroom-geleidende lijm op de heat sinks zijn vastgelijmd. Daarmee wordt corrosie op het electrische contactvlak tussen heat sinks en pillen voorkomen.

Om te voorkomen dat wegvloeiende stroom-geleidende lijm, waarmee de PTC-tabletten aan de heat sinks zijn vastgelijmd, tot kortsluiting zou kunnen leiden zijn de heat sinks voorzien van meegeëxtrudeerde verhogingen voor plaatsing van de PTC-tabletten en steken de PTC-tabletten bij hun omtrek alzijdig over de omtreksranden van de verhogingen uit. De overtollige lijm vindt zijn weg in de ruimte tussen de uitstekende randen van de PTC-tabletten en de bijbehorende heat sink.

Kortsluiting door andere oorzaken kan worden tegengegaan door de kokerprofielen met een hitte-bestendige electrisch isolerende coating te bedekken. Om te voorkomen dat de PTC-tabletten bij ongelijke tempera-tuursuitzetting losraken is één van de heat sinks van elk kokerprofiel van een bij de extrusie ontstane dillatatiespleet voorzien, waarbij elke PTC-pil aan één vlak door een harde lijm en bij het andere vlak door een zachte lijm is bevestigd.

Om in geval van kortsluiting de stroom plaatselijk te onderbreken, zonder dat de gehele verwarmingsinrichting buiten gebruik wordt gesteld is in een verdikte wandgedeelte van elk kokerprofiel een bij het extru-deren gevormde opening uitgespaard, in welke opening een zekeringhouder in de vorm van een roestvrij-stalen bus is geperst die een betrouwbaar electrisch contact met het aluminium vormt door uitsluiten van zuurstof. De busjes staan ter plaatse van opeenvolgende kokerprofielen beurtelings via een zekering en een contactveertje met de ene spanningsrail en via een contactveertje met de andere spanningsrail in verbinding. Alle subassemblies van kokerprofielen en busjes zijn identiek, dus goedkoop.

De inrichting kan gemakkelijk worden samengesteld indien het frame bestaat uit twee op elkaar geklemde delen, waarbij het klemvlak zich over de omtrek van het frame uitstrekt, en indien het pakket van kokerprofielen en PTC-tabletten door een aandrukveer binnen het frame is opgesloten. Het frame zorgt voor thermische en electrische isolatie.

De luchtverwarmingsinrichting volgens de uitvinding is bij uitstek geschikt om op het huis van een normale koelwaterradiator van een auto te worden bevestigd.

Opgemerkt wordt dat EP-A-02^3077 (Ford Motor Company) een in het ventilatiekanaal van een auto geplaatste electrische luchtverwarmingsinrich-ting beschrijft omvattende een uit isolerend materiaal vervaardigd huis waarin twee stel warmte-geleidende platen zijn aangebracht, waarbij tussen de platen van elk stel een golfvormige vinstrook is geplaatst en tussen de naar elkaar gekeerde platen van de twee stellen PTC-tabletten zijn aangebracht. Ook bij deze constructie zijn de vinstroken aan de warmte-geleidende platen gesoldeerd, zodat van geëxtrudeerde profielen, elk met twee heat sinks en zich ertussen uitstrekkende meegeëxtrudeerde lamellen geen sprake kan zijn. Een voordeel van deze niet door extrusie vervaardigde verwarmingsinrichting is wel dat de vinnen van louvres kunnen zijn voorzien om de warmte-overdracht aan de lucht te verbeteren. Bij de inrichting volgens de uitvinding kan de warmte-overdracht aan de lucht worden vergroot door de lamellen dichter bij elkaar te plaatsen en/of de luchtdoorstroomweg binnen de verwarmingsinrichting te verlengen.

Voorts is uit DE-A-3119302 een aantal uitvoeringen van een luchtverwar-mingsinrichting bekend waarbij tussen twee als afzonderlijke vlakke strippen uitgevoerde heat sinks PTC-materiaal is aangebracht en op de heat sinks lamellen aansluiten in de vorm van in een coquille gegoten of golfvormig uit een plaat gebogen elementen bijvoorbeeld uit aluminium. Van extrusie is slechts sprake in verband met het PTC-element. Toepassing van geëxtrudeerde kokerprofielen die zowel twee heat sinks als zich ertussen uitstrekkende lamellen omvatten is niet in deze publikatie beschreven.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een verwarmingsradiateur van een auto met een daarmee verbonden electrische luchtverwarmingsin-richting volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont perspectivisch een gedeelte van de electrische luchtver-warmingsinrichting volgens figuur 1.

Figuur 3 toont een zij-aanzicht van de inrichting volgens figuur 2.

Figuur 4 toont een bij het samenstellen van de electrische luchtverwar-mingsinrichting volgens figuur 2 toe te passen kokerprofiel.

De in figuur 1 schematisch weergegeven gebruikelijke radiateur van een auto bestaat uit een huis 1 met koelwaterinlaat 2 en koelwateruitlaat 3« een zich tussen deze inlaat en uitlaat uitstrekkende koelwaterbuis 4 en een luchtinlaatopening 5· Aan de buis 4 zijn warmte-uitwisselstrippen 7 bevestigd die zich uitstrekken in de met een pijl aangeduide stromings-richting van de lucht. Isolatiemateriaal 8 is op het binnenoppervlak van het huis 1 aangebracht. Binnen het huis 1 is stroomafwaarts van de buis 4 een frame 11 aangebracht en binnen dat frame bevindt zich een nader te beschrijven electrische verwarmingsinrichting 12. Op het huis 1 is een verdeelkast 13 door middel van een flensverbinding 14 bevestigd. Vanaf deze verdeelkast strekken zich luchtslangen 15 uit naar het interieur van de auto.

De figuren 2 t/m 4 tonen de constructie van de electrische verwarmingsinrichting.

Binnen het frame 11 is een aantal kokerprofielen 16 aangebracht. Deze zijn uit aluminium of een aluminiumlegering door extrusie vervaardigd en omvatten twee heat sinks 17» 18 en zich tussen deze heat sinks uitstrekkende lamellen 19 en kortere lamellen 20. Op de heat sinks zijn verhogingen 21 meegeëxtrudeerd. Eén zijde van het kokerprofiel is over een gedeelte van de hoogte van een verdikte wand 22 voorzien waarin een gat 23 is uitgespaard. In dit gat is een roestvrij-stalen busje 24 geperst dat dient als zekeringhouder en voor een betrouwbaar contact aluminium-roestvrijstaal zorgt.

Op de verhogingen 21 zijn tabletten 25 uit een materiaal van positieve temperatuurscoëfficient (PTC) door een warmte- en stroomgeleidende lijm (bijvoorbeeld een met zilverdeeltjes gevulde epoxylijm) vastgezet.

Eén van de heat sinks 18 van elk kokerprofiel is van een bij het extru-deren ontstane dillatatiespleet 26 voorzien.

Zoals figuur 2 toont worden de kokerprofielen 16 door de PTC-tabletten op afstand van elkaar gehouden.

Elke PTC-tablet is met zijn twee vlakken aan een verhoging 21 gelijmd en wel aan de ene verhoging door middel van een plastische lijm en aan de andere verhoging door middel van een harde lijm. Hierdoor zullen de tabletten bij temperatuursuitzettingen en inkrimpingen niet losraken. De dillatatiespleet 26 in elk kokerprofiel maakt deze bewegingen mogelijk.

Een verende beugel 29 sluit het pakket van kokerprofielen en PTC-tablet-ten in het frame 11 op en vangt thermische uitzetting tussen de stapel heat sinks en het frame op.

In het framedeel 11a zijn twee kanalen 30a respectievelijk 30b uitgespaard en in elk van die kanalen is een spanningsrail 31a, 31b aangebracht. De spanningsrail 31a is beurtelings om het andere kokerprofiel 16 via een contactveer 32, een zekering 34 met de bodem van het betreffende ingeperste busje 24 en dus met het betreffende kokerprofiel 16 in verbinding gesteld. De spanningsrail 31b is via de contactveer 32 en het busje 24 met de andere kokerprofielen 16 verbonden.

Indien de spanningsrail 31a electrisch positief en de spanningsrail 31b electrisch negatief is, zal een electrische stroom via de rail 31a, de zekeringen 34, de zekeringhouders 24 naar de betreffende kokerprofielen en vandaar via de PTC-tabletten 25, de andere kokerprofielen, de zekeringhouders 24 (zonder zekering) naar de rail 31b worden veroorzaakt. De PTC-tabletten worden tot een van het materiaal daarvan afhankelijke bepaalde temperatuur verwarmd en geven hun warmte af aan de kokerprofielen, waar doorheen de ventilatielucht stroomt die hierdoor snel op de gewenste temperatuur kan worden gebracht. Zodra de motor op temperatuur is gekomen, zal de lucht voldoende in de gewone radiateur worden opgewarmd, zodat de electrische verwarmingsinrichting door een thermostaat kan worden uitgeschakeld. Onder zeer koude omstandigheden en bij zeer efficiënte automotoren, die weinig warmte afgeven, kan het voorkomen dat de electrische verwarmingsinrichting bij het rijden voortdurend in bedrijf is.

Wezenlijk voor de uitvinding is dat in de electrische verwarmingsinrichting gebruik wordt gemaakt van geëxtrudeerde kokerprofielen met twee heat sinks en lamellen daartussen.

Om kortsluiting te verhinderen zijn de volgende maatregelen genomen: de kokerprofielen 16 zijn met een hittebestendige stroom-isolerende coating bedekt en de PTC-tabletten 25 steken bij hun omtrek ten opzichte van de verhogingen 21 uit, zodat eventueel overtollige geleidende lijm in de ruimte 35 tussen de uitstekende omtreksranden van de tabletten en de betreffende heat sink kan stromen en niet door opkruipen met de volgende heat sink in aanraking kan komen.

Door de beschreven electrische aansluiting zijn de kokerprofielen beurtelings positief en negatief. Ook andere aansluitrangschikkingen zijn mogelijk.

De uitvinding is niet alleen geschikt voor auto's doch ook voor electrische kacheltjes en dergelijke.

Claims (10)

1. Luchtverwarmingsinrichting omvattende een aantal evenwijdig in een frame (11) aangebrachte plaats tripvormige heat sinks (17. 18), een aantal PTC-tabletten (25), een groot aantal zich dwars op de heat sinks uitstrekkende warmtegeleidende lamellen (19, 20) en electrische aan-sluitmiddelen, gekenmerkt door de toepassing van uit aluminium of een aluminiumlegering geëxtrudeerde kokerprofielen (16) elk met twee heat sinks (17, l8) en zich ertussen uitstrekkende lamellen (19, 20), waarbij de PTC-tabletten (25) door een stroom-geleidende lijm op de heat sinks zijn vastgezet.

2. Luchtverwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de heat sinks (17, 18) zijn voorzien van meegeëxtrudeerde verhogingen (21) voor de plaatsing van de PTC-tabletten (25).

3. Luchtverwarmingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de PTC-tabletten (25) bij hun omtrek alzijdig over de omtreksranden van de verhogingen (21) uitsteken.

4. Luchtverwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat één van de heat sinks van elk kokerprofiel (16) van een dillatatiespleet (26) is voorzien, waarbij elke PTC-pil bij één vlak door een harde lijm en bij het andere vlak door een plastische lijm is vastgezet.

5. Luchtverwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in één van de zich loodrecht op de heat sinks (17, 18) uitstrekkende lijsten van het kunststof-frame (11) twee kanalen (30a, 30b) zijn uitgespaard, elk voorzien van een spanningsrail (31a respectievelijk 31b), waarbij van de op elkaar volgende kokerprofielen (16) het ene kokerprofiel op de ene spanningsrail en het andere kokerprofiel op de andere spanningsrail is aangesloten.

6. Luchtverwarmingsinrichting volgens conclusie 5. met het kenmerk, dat in een verdikt wanddeel (22) van elk kokerprofiel (16) een bij het extruderen gevormde opening (23) is uitgespaard, in welke openingen een zekeringhouder (24) in de vorm van een roestvrij-stalen busje is geperst, welke busjes ter plaatse van de opeenvolgende kokerprofielen beurtelings via een zekering (34) en een contactveertje (32) met de ene spanningsrail (31a) en via een contactveertje (33) met de andere span-ningsrail (31b) in verbinding staan.

7. Luchtverwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het frame bestaat uit twee op elkaar geklemde delen (11a, 11b) waarbij het klemvlak zich over de omtrek van het frame uitstrekt.

8. Luchtverwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het pakket van kokerprofielen (16) en PTC-tabletten (25) door een aandrukveer (29) binnen het frame (11) is opgesloten.

9. Luchtverwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kokerprofielen (16) met een hittebestendige electrisch isolerende coating zijn bedekt.

10. Luchtverwarmingsinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het frame van de electrische luchtverwarmingsinrichting zodanig op het huis van een gebruikelijke door koelwater van een motor verwarmde radiateur van een auto is aangesloten dat ventilatielucht achtereenvolgens door de radiateur en de electrische verwar-mingsinrichting stroomt.