JP6301836B2 - 補助加熱装置のための絶縁加熱モジュール - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車の客室のための加熱、換気、および／または空調設備（ＨＶＡＣ）のための、補助加熱用放熱器の分野に関する。

外部温度が低い時、および、特に冬には、一定の時間が、車が始動する時点と温かいエアが通気／除氷ノズルから出てくることができる時点との間で経過する。これは、車の熱機関の冷却回路の流体の温度が上がるのに要する時間によって生じ、この流体は、加熱用放熱器を用いて客室のエアを加熱するために使用される。この欠点を克服するために、熱的な加熱用放熱器に加えて、車両の電源により電力供給され、当該補助電気加熱装置を通過するエアをより迅速に加熱することを可能にする、補助電気加熱装置を取り付けることが提案されている。

特許出願ＷＯ２００６０７３２６４により説明されているような、抵抗器、電極および放散器の間の構成要素の特別なアセンブリにより絶縁された少なくとも１つの熱放散棒状体からなる、複数の加熱モジュールのアセンブリにより構成されており、各モジュールは、取付フレームにより囲まれている、という補助電気加熱装置が知られている。

しかしながら、これらの装置は、多くの構成要素のアセンブリを必要とし、それが非常に精密な調整、アセンブリの厳密な順序、および、結果的に、高い最終コストを含む、という欠点を有する。

これらのアセンブリの別の知られた欠点は、補助加熱装置の外部絶縁に関する。実際、２つの熱放散棒状体により構成された同じ加熱モジュールの正相と逆相との間に、または異なる相の２つの棒状体の間に、弱点がある。これは、金属のまたは電気的な導電性部分が加熱装置に接触すれば、そのとき、その金属の部分が、車両の電気回路の正しい機能を害する短絡回路を形成し得る、ということを表す。

さらに、ほとんどの場合における補助加熱装置のアセンブリは、５相、すなわち３つの正相および２つの逆相、を有する複数の加熱モジュールのアセンブリである。負荷が相の間で異なるため、このアセンブリは、不均一な熱挙動を形成するとともに、加熱モジュールの製造業者に各モジュールの電圧を他に対して非常に正確にチェックすることを強いる、という制限を有しており、これは、製造プロセスをより困難にする。

いかなる電気装置に関しても、構成要素は、起こり得る短絡回路を防ぐとともに正しい動作および最善の安全性を保証するために、部分的に絶縁されなければならない。

本発明の目的は、前記に説明された従来技術の欠点を克服することである。

この目的のために、本発明は、少なくとも１つの電気抵抗器が接触して配置された少なくとも１つの熱伝導性棒状体を備えた、エアの流れを加熱することを意図された補助加熱装置の加熱モジュールを提案する。熱伝導性棒状体は、部分的に電気的に絶縁されている。そのようなモジュールは、その少なくとも部分的な絶縁のために、安全性に関して確実かつ信頼できるやり方で、客室の急速加熱を保証する。なぜなら、短絡回路のリスクが除かれるからである。

本発明の実施形態によれば、加熱モジュールは、好ましくは、正の温度係数（ＰＴＣ）を有する少なくとも１つの抵抗要素により構成された抵抗器により分離された２つの熱伝導性棒状体から構成されている。熱生成要素として使用されるそのようなＰＴＣ抵抗要素は、要素の温度が上がるにつれて電気抵抗が増加するという事実により区別される。したがって、自己調整現象が形成される。

有利には、各熱伝導性棒状体は、電極とプレートとの間に配置されたインサートにより構成されている。

特に、抵抗要素は、接着により熱伝導性棒状体に固定され得る。

そのような場合、接着は、有利には電気エネルギー伝導タイプの接着剤により提供されよう。

第１の実施形態によれば、プレートは、抵抗要素の両側にそれに接触して配置されている。

第２の実施形態では、２つの棒状体のそれぞれの電極は、抵抗要素に直接接触している。

電極は、好ましくは、加熱モジュールに電気エネルギーを伝達するために使用される少なくとも１つのコネクタセットにより構成されている。

好ましくは、ならびに、伝導性および重量の理由のために、少なくとも電極、インサート、プレート、および／またはコネクタセットのような、熱伝導性棒状体の構成要素は、アルミニウムからなる。

加熱モジュールは、組み立て後に、理想的にはポリエステルからなる絶縁コーティングの適用により、好ましくは噴霧により、いかなる外部要素からも電気的に絶縁され得る。最善の絶縁のために、絶縁コーティングの堆積は、２０〜１２０μｍの厚みを有しなければならない。

補助加熱装置は、一定の数の加熱モジュールから構成されている。各モジュールは個別に電力供給されるため、フレームは、これらのモジュールを補助加熱の正しい動作のために適切な位置に保持することのみに役立つ。

全体的な条件において、自動車の客室の補助加熱のための本発明による装置は、速く、信頼でき、かつ、安全な加熱を可能にする。

前記に説明されたような加熱モジュールの特定のアセンブリは、異なる相の間において熱非平衡現象を有しないことを可能にする。各加熱モジュールには、抵抗線が設けられている。したがって、加熱モジュールを次々に加えることにより、および、それらが本質的に絶縁されているため、複数の線において同じ電流レベルが得られるであろう。

さらに、加熱モジュールは絶縁されていることで、何ものも補助加熱装置の正しい動作を妨げることはできないため、短絡回路の問題は、除かれる。

本発明の他の利点および特徴は、添付の図面を参照して、以下に与えられる実施形態の説明から明らかになろう。

図１は、本発明の第１の実施形態による熱伝導性棒状体の斜視図である。 図２は、本発明による加熱モジュールの斜視図である。 図３は、図１に示される熱伝導性棒状体の第１の端部の詳細な斜視図である。 図４ａは、図１に示される熱伝導性棒状体の第２の端部の詳細な斜視図である。 図４ｂは、図１に示される熱伝導性棒状体のインサートの図４ａの詳細図である。 図５は、本発明の第１の実施形態の正面図である。 図６は、本発明の第２の実施形態の正面図である。 図７は、本発明による補助加熱装置の斜視図である。 図８は、図５の詳細図である。 図９は、図６の一部の詳細図である。

図１を参照して、図面は熱導電性棒状体５を詳細に示している。熱伝導性棒状体５は、インサート２と、電極１と、プレート３と、を備えている。インサート２は、電極１およびプレート３に接触している。インサート２は、波形の金属シートの形状であり、有利にはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。金属シートの波形は、成形ホイールの間において、当該シートを折り畳むことにより、または、当該シートを通過させることにより、得られる。波形の金属シートは、したがって、ジグザグ形状を有する。この特別な形状は、したがって、波形の金属シートの湾曲部分であって電極１とプレート３とに交互に直接接触している頂部９を形成している。

プレート３は、インサート２を介して電極１と抵抗要素６との間の電気的な接触と、インサート２と抵抗要素６との間の熱的な接触と、を提供する。プレート３は、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。プレート３は、その端部を除いて、概して平坦な形状である。平坦な部分は、インサート２の頂部９に電気的および熱的に接触している。

抵抗要素６は、有利には、正の温度係数（ＰＴＣ）を有する抵抗器である。抵抗要素６は、電流が当該抵抗要素６を通過する時、熱を発する。正の温度係数を有する当該要素は、自己調整である、すなわち、当該要素の温度が上がるにつれて電気抵抗が増加する、という特徴を有し、それは、過熱のリスクを抑える。

インサート２は、熱伝導性棒状体５を通過するエアの流れとの熱交換により、抵抗要素６により生成される熱を放散することを可能にする。

電極１は、インサート２と接触している金属の帯状部１２であり、一端において、抵抗要素６と車両により生成される電気エネルギーとの間の電気的な接続を提供する終端部４を有している。電極１は、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。同様に、終端部４は、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。

図２は、本発明による加熱モジュール１００を示している。そのような加熱モジュール１００は、図７に示されるように、複数の加熱モジュール１００を備える電気加熱装置１０の内側に配置されている。そのような電気加熱装置１０は、特に車両の動作の最初の瞬間から開始される、客室に分配されることに適した温かいエアの流れを作るために、自動車の加熱、換気、および／または空調システム内に取り付けられる。

加熱モジュール１００は、少なくとも１つの抵抗要素６と、２つの熱伝導性棒状体５と、を備えている。抵抗要素６は、熱伝導性棒状体５に接着されている。

２つの熱伝導性棒状体５は、抵抗要素６の両側に配置されている。このようにして、２つの熱伝導性棒状体５は、それぞれ、抵抗要素６の大きい面上に配置される。「大きい面」の表現は、より大きい寸法を有するＰＴＣ抵抗要素の面をいう。

図３は、熱伝導性棒状体５の端部の１つ、および、特に車両の電気システムに対する加熱モジュール１００の電気的な接続を提供する端部、を示している。図３によれば、インサート２は、電極１とプレート３との間に配置されている。電極１は、平坦な部分と、湾曲した部分と、を有する。電極１の平坦な部分は、インサート２の頂部９と電気的に接触している。

金属の帯状部１２の形状である電極１は、一端において、舌部７を有している。舌部７は、曲げ部８により金属の帯状部１２に接続されており、それ自身、終端部４によって挟まれている。好ましくは、曲げ部８が９０°の角度を形成して、これにより、有利には「Ｌ」形状を形成するため、舌部７は、金属の帯状部１２に対して直角に配置されている。

終端部４は、好ましくはアルミニウムからなり、車両の電気システムへの接続のための平坦なコネクタ１１と、接触を提供する腕部１３と、を有している。好ましい実施形態では、腕部１３は、電極１の舌部７をクランプする「Ｕ」形状を有している。舌部７と腕部１３との間の機械的接続は、図示されていない位置決め手段の内側に受けられている熱伝導性棒状体５の部分である。

図４ａは、図３に示された端部とは逆の、熱伝導性棒状体５の他端部を示している。図４ａによれば、インサート２は、電極１とプレート３との間に配置されている。インサート２を形成している波形金属シートの頂部９は、電極１およびプレート３に交互に直接接触している。電極１は、曲げ部８により金属帯状部１２に接続された第２舌部７を有している。さらに、プレート３は、曲げ部終端部１４により終端されている。終端部１４は、有利には、舌部７の方向と平行な方向に延びるように、プレート３に対して直角に配置されている。空隙１５が、電極１とプレート３との間の電気的な連続性を遮るために、舌部７を終端部１４から分離している。

図４ｂは、インサート２の構造の詳細図を示しており、インサート２は、金属シートの両端部上において、好ましくはシリコーンまたはポリエステルからなる、絶縁コーティング層１９により覆われている。

図５は、第１の実施形態における加熱モジュールを示している。抵抗要素６は、プレート３が位置決めされた側において、熱伝導性棒状体５に接着されている。プレート３は、加熱モジュール１００の内側に位置決めされており、電極１は、加熱モジュール１００の外側に位置決めされている。抵抗要素６には、有利には、絶縁要素１９が適合され得る。好ましくは、電極１およびプレート３は、それらの端部において湾曲部を有している。抵抗要素６、プレート３、およびインサート２は、電極１の間に配置されている。

図６は、第２の実施形態における加熱モジュールを示している。抵抗要素６は、電極１が位置決めされた側において、熱伝導性棒状体５に接着されている。電極１は、モジュール１００の内側に位置決めされており、プレート３は、モジュール１００の外側に位置決めされている。抵抗要素６には、有利には、絶縁要素が適合され得る。好ましくは、電極１およびプレート３は、それらの端部において湾曲部を有している。抵抗要素６、電極１、およびインサート２は、プレート３の間に配置されている。

図７に示されるように、補助加熱装置１０は、例えば樹脂からなるフレーム１８を備えており、フレーム１８内に、複数の加熱モジュール１００が収容されている。加熱モジュール１００は、互いに平行に配置されており、フレーム１８を通過するエアに直接さらされるように、フレーム１８の全長にわたって延びている。図７に示される非限定的な例では、補助加熱装置１０は、３つの加熱モジュール１００を備えている。

図８は、第１の実施形態における加熱モジュールを図示する図５の詳細図を示している。第１の実施形態によれば、プレート３および抵抗要素６は、それぞれ、好ましくはシリコーンまたはポリエステルからなる絶縁コーティング１９により覆われている。有利には、絶縁コーティング層１９の厚みは、２０〜１２０μｍの間である。第１の実施形態によれば、プレート３と抵抗要素６との間の接着は、絶縁コーティング層１９を配置する前に実行される。

図９は、第２の実施形態における加熱モジュールを図示する図６の詳細図を示している。第２の実施形態によれば、電極１、インサート２、プレート３、および抵抗要素６は、それぞれ、好ましくはシリコーンまたはポリエステルからなる絶縁コーティング１９により覆われている。有利には、絶縁コーティング層１９の厚みは、２０〜１２０μｍの間である。第２の実施形態によれば、プレート３と抵抗要素６との間の接着は、絶縁コーティング層１９を配置する前に実行される。

さらに、両方の実施形態によれば、電極１とコネクタ１１との間のアセンブリは、また、絶縁層１９を配置する前に実行される。接続部１１は、しかしながら、絶縁コーティング１９により覆われていない。

Claims (7)

1. 正の温度係数（ＰＴＣ）を有する少なくとも１つの抵抗器により構成されている電気抵抗器（６）によって分離されている少なくとも２つの熱伝導性棒状体（５）であって、前記電気抵抗器（６）が接触して配置された少なくとも２つの熱伝導性棒状体（５）を備え、
   前記少なくとも２つの熱伝導性棒状体（５）の各々は、部分的に電気的に絶縁され、
   前記少なくとも２つの熱伝導性棒状体（５）の各々は、一方でコネクタ（１１）および／または電極（１）と、他方でプレート（３）と、の間に配置された少なくとも１つのインサート（２）により構成され、
   前記抵抗器（６）は、前記プレート（３）に直接的に接触して配置され、
   前記電極（１）および前記抵抗器（６）は、絶縁コーティング（１９）により電気的に絶縁され、
   前記インサート（２）、および／または、前記プレート（３）は、絶縁コーティング（１９）により電気的に絶縁され、
   前記少なくとも２つの熱伝導性棒状体（５）の前記プレート（３）が、前記抵抗器（６）の両側に前記抵抗器（６）に接触して配置されることを特徴とする、エアの流れを加熱することを意図された補助加熱装置（１０）の加熱モジュール（１００）。
2. 前記電極（１）は、前記コネクタ（１１）に直接接触している
   ことを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール（１００）。
3. 前記インサート（２）、前記コネクタ（１１）、および、前記電極（１）は、アルミニウムからなる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱モジュール（１００）。
4. 前記電極（１）、前記インサート（２）、および／または、前記抵抗器（６）は、伝導性接着タイプの伝導性接着材料により互いに組み立てられている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱モジュール（１００）。
5. 前記絶縁コーティング（１９）は、ポリエステルからなる
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱モジュール（１００）。
6. 前記絶縁コーティング（１９）は、２０〜１２０μｍの厚みを有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の加熱モジュール（１００）。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の少なくとも１つの加熱モジュールを備えたことを特徴とする補助加熱装置（１０）。

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