EP1731340B1

EP1731340B1 - Electric heating device

Info

Publication number: EP1731340B1
Application number: EP20060011698
Authority: EP
Inventors: Michael Clade
Original assignee: Catem GmbH and Co KG
Current assignee: Catem GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: ES2321221T3; DE102005026238A1; EP1731340B8; DE502006003060D1; EP1731340A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung mit einem Rahmen, in dem ein unter Federvorspannung gehaltener Schichtaufbau aus wärmeabgebenden Radiatorelementen und dazwischen angeordneten wärmeerzeugenden Elementen umfassend zwischen parallelen Kontaktstreifen angeordneten PTC-Heizelementen vorgesehen ist.The present invention relates to an electric heater having a frame in which a spring-loaded layer structure of heat-emitting radiator elements and arranged therebetween heat-generating elements is provided between parallel contact strips arranged PTC heating elements.

Eine derartige elektrische Heizeinrichtung ist beispielsweise aus der gattungsgemäßen EP 1 457 367 , sowie aus DE 199 11 547 , US-5,854,471 , EP-0 350 528 oder DE 197 06 199 bekannt. Bei diesem Stand der Technik ist der Schichtaufbau unter Federvorspannung in dem Rahmen gehalten. Diese Art der Halterung des aus wärmeerzeugenden Elementen und wärmeabgebenden Elementen, die auch als Radiatorelemente bezeichnet werden, gebildeten Heizblocks hat sich in der Praxis durchgesetzt. Es sind aber auch alternative Ausführungsformen bekannt, bei denen die einzelnen Elemente des Heizblocks verklebt und in dem Rahmen gehalten sind. Im letztgenannten Fall bildet der Rahmen im wesentlichen die Anlagefläche für Dichtränder von Luftführungskanälen, beispielsweise in einem KFZ, durch welche kalte Luft in Richtung auf die elektrische Heizeinrichtung geführt und die von der elektrischen Heizeinrichtung erwärmte warme Luft abgeführt wird. Diese Kanäle liegen üblicherweise dichtend an den äußeren, einander gegenüberliegenden Rahmenflächen des Rahmens an. Im Falle einer Federvorspannung des Heizblocks dient der Rahmen auch der Wiederlagerung der Federkraft. Diese Feder kann - wie aus der US-5,854,471 bekannt - als integraler Bestandteil des Heizblocks ausgebildet sein. Dabei wird die Feder mit Rücksicht auf eine gute Wärmeabgabe der von den wärmeerzeugenden Elementen erzeugten Wärmeleistung an den durch den Rahmen hindurchgeführten Luftstrom benachbart zu wärmeabgebenden Radiatorelementen angeordnet. Die andere mögliche Alternative bei einer Ausbildung der Feder als integraler Bestandteil des Heizblocks ist aus der DE 199 11 547 bekannt. Auch ist es möglich, die Feder im Bereich der Rahmenschenkel vorzusehen ( DE 197 06 199 ), so dass der von dem Rahmen aufgespannte Innenraum im wesentlichen ausschließlich für die Aufnahme des Heizblocks zur Verfügung steht.Such an electric heater is for example of the generic type EP 1 457 367 , as well as out DE 199 11 547 . US 5,854,471 . EP-0 350 528 or DE 197 06 199 known. In this prior art, the layer structure is held under spring bias in the frame. This type of mounting of the heat-generating elements and heat-emitting elements, which are also referred to as radiator elements, formed heating block has prevailed in practice. However, alternative embodiments are also known in which the individual elements of the heating block are glued and held in the frame. In the latter case, the frame substantially forms the contact surface for sealing edges of air ducts, for example in a motor vehicle, through which cold air is guided in the direction of the electric heater and the heated by the electric heater warm air is discharged. These channels are usually sealingly against the outer, opposite frame surfaces of the frame. In the case of a spring preload of the heating block, the frame also serves to re-load the spring force. This spring can - as from the US 5,854,471 known - be formed as an integral part of the heating block. In this case, the spring is arranged with respect to a good heat dissipation of the heat generated by the heat generating elements to the heat passed through the frame air flow adjacent to heat emitting radiator elements. The other possible alternative in a design of the spring as an integral part of the heating block is from the DE 199 11 547 known. It is also possible to provide the spring in the region of the frame legs ( DE 197 06 199 ), so that the space spanned by the frame interior is essentially exclusively for receiving the heating block available.

Elektrische Heizeinrichtungen der gattungsgemäßen Art kommen insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Dabei werden für verschiedene Automobile elektrische Heizeinrichtungen mit unterschiedlichen elektrischen Heizleistungen hergestellt, was jeweils eine Anpassung der Rahmengeometrie erforderlich macht. Zwar besteht die Möglichkeit, die einzelnen Schenkel der Rahmen als modulare Bauteile zu fügen und mit unterschiedlicher Länge und einfachen Verbindungen an den Eckpunkten des Rahmens auszubilden (vgl. DE 199 11 547 ). Bei der Massenherstellung von elektrischen Heizeinrichtungen bleiben bei dieser Ausgestaltung der Heizeinrichtung indes Kostenvorteile ungenutzt.Electric heaters of the generic type are used in particular in motor vehicles. In this case, electric heaters are produced for different automobiles with different electrical heating power, which in each case requires an adjustment of the frame geometry. Although it is possible to add the individual legs of the frame as modular components and with different length and simple connections at the vertices of the frame form (see. DE 199 11 547 ). In the mass production of electric heaters, however, cost advantages remain unused in this embodiment of the heater.

Der vorerwähnte Stand der Technik betrifft jeweils elektrische Heizeinrichtungen, bei denen der Schichtaufbau unter Federvorspannung In dem Rahmen gehalten ist, Davon unterscheidet sich grundsätzlich eine Heizanordnung, wie sie aus der EP 1 621 378 A1 , einem Stand der Technik nach Art. 54(3) EPÜ beschrieben ist und bei welcher die einzelnen PCT-Elemente mit den stromzuführenden Kontaktblechen verklebt bzw. verlötet werden.The aforementioned prior art relates in each case to electrical heating devices in which the layer structure is held under spring tension in the frame, a fundamentally different from a heating arrangement, as shown in EP 1 621 378 A1 , a state of the art according to Art. 54 (3) EPC is described and in which the individual PCT elements are glued or soldered to the power supply contact plates.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Heizeinrichtung zu schaffen, die sich einfach und kostengünstig an verschiedene Heizleistungen anpassen lässt.The present invention is based on the problem to provide a generic heating device that can be easily and inexpensively adapted to different heat outputs.

Zur Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine elektrische Heizeinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Diese unterscheidet sich von dem gattungsbildenden Stand der Technik durch wenigstens ein in dem Rahmen aufgenommenes Platzhalterelement.To solve the above problem, the present invention proposes an electric heater having the features of claim 1. This differs from the generic state of the art by at least one placeholder included in the frame.

Das Platzhalterelement ist ein bei wärmemäßiger Betrachtung der Heizeinrichtung im wesentlichen unwirksames Element. Die Wahl eines geeigneten Platzhalterelementes wird vornehmlich durch Kostenüberlegungen bestimmt. Das Platzhalterelement ist weder ein wärmeerzeugendes Element, noch hat es eine den Radiator- bzw. wärmeabgebenden Elementen entsprechende Eignung zur Wärmeabgabe an die Luft. Allerdings kann sich das Platzhalterelement aufgrund von Wärmeleitung in der Ebene des Heizblockes erwärmen. Da sich das Platzhalterelement in dem Innenraum des Rahmens befindet und dementsprechend von der durch den Rahmen durchströmenden Luft angeströmt wird, kann die Erwärmung des Platzhalterelementes auch in geringem Maße zur Wärmeabgabe der elektrischen Heizeinrichtung beitragen.The placeholder element is a thermally ineffective consideration of the heater substantially ineffective element. The choice of a suitable placeholder element is determined primarily by cost considerations. The placeholder element is neither a heat-generating element, nor does it have the radiator or heat-emitting elements suitable suitability for heat dissipation to the air. However, the placeholder element may heat up due to heat conduction in the plane of the heating block. Since the placeholder element is located in the interior of the frame and accordingly is flowed through by the air flowing through the frame, the heating of the placeholder element can also contribute to a small extent to the heat output of the electric heater.

Das Platzhalterelement der erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinrichtung befindet sich innerhalb des Rahmens, d.h. liegt im Innenraum des Rahmens frei und wird von der den Rahmen durchströmenden Luft angeströmt. Das Platzhalterelement kann am Rand des Heizblockes, d.h. unmittelbar zwischen den wärmeerzeugenden und wärmeabgebenden Elementen und einem Schenkel des Rahmens vorgesehen sein. Alternativ kann das Platzhalterelement auch integraler Bestandteil des Heizblocks sein. Es können ein oder mehrere Platzhalterelemente vorgesehen sein.The placeholder element of the electric heating device according to the invention is located within the frame, ie is exposed in the interior of the frame and is flowed through by the air flowing through the frame. The placeholder element can be on the edge the heating block, ie be provided directly between the heat-generating and heat-emitting elements and a leg of the frame. Alternatively, the placeholder element can also be an integral part of the heating block. One or more placeholder elements can be provided.

Bei der Herstellung von gattungsgemäßen elektrischen Heizeinrichtungen werden üblicherweise Radiatorelemente identischer Abmessungen und wäremerzeugende Elemente identischer Abmessung in den Rahmen eingebaut, wobei sich regelmäßig Radiatorelemente und wärmeerzeugende Elemente abwechseln. Mitunter können auch die wärmeerzeugenden Elemente durch einen oder mehrere Trägerstreifen ersetzt werden, deren Abmessung im wesentlichen den Abmessungen der wärmeerzeugenden Elemente entspricht, die jedoch keine PTC-Heizelemente enthalten und deren Hauptfunktion die Schaffung einer ebenen Anlagefläche für benachbarte Radiatorelemente ist (vgl. EP-0 350 528 ). Danach ergibt sich in Breitenrichtung der länglichen Radiator- und wärmeabgebende Elemente und in der Ebene des Heizblocks ein gleichmäßiges Raster aus Radiatorelementen und dazwischen angeordneten Bändern und das Platzhalterelement ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es in dieses Raster passt. Hierzu kann das Platzhalterelement in Breitenrichtung der Breite eines Radiatorelements oder der kumulierten Breite eines Radiatorelementes und eines wärmeerzeugenden Elementes entsprechen. Die Gesamtbreite des Platzhalterelementes kann sich auch zusammensetzen aus der Breite eines Radiatorelementes und einer Breite eines Teils des wärmeerzeugenden Elementes, beispielsweise eines Blechbandes oder eines Blechbandes und der Lage der PTC-Heizelemente. Abhängig von der gewünschten Wärmeleistung kann der Innenraum des Rahmens durch Austausch eines Radiatorelementes und/oder eines wärmeerzeugenden Elementes und Einsetzen eines Platzhalterelementes variierend bei unverändertem Rahmen befüllt werden. Eine besonders hohe Flexibilität bei der Anpassung der Heizleistung wird dadurch erzielt, dass sowohl ein der Breite des wärmeerzeugenden Elementes als auch ein anderes der Breite des Radiatorelementes entsprechendes Platzhalterelement zur Verfügung steht. Dementsprechend kann die elektrische Heizvorrichtung unter Beibehaltung des üblicherweise mittels Kunststoffspritzguss hergestellten Rahmens nach Art eines Baukastensystems an die gewünschte Heizleistung angepasst werden.In the manufacture of electric heaters of the generic type, radiator elements of identical dimensions and heat generating elements of identical dimensions are usually installed in the frame, alternating radiator elements and heat-generating elements on a regular basis. Occasionally, the heat-generating elements can be replaced by one or more carrier strips whose dimensions substantially equal to the dimensions of the heat-generating elements, but do not contain PTC heating elements and their main function is to provide a flat contact surface for adjacent radiator elements (see. EP-0 350 528 ). Thereafter, in the width direction of the elongated radiator and heat-emitting elements and in the plane of the heating block results in a uniform grid of radiator elements and arranged therebetween bands and the placeholder element is preferably formed so that it fits into this grid. For this purpose, the placeholder element in the width direction of the width of a radiator element or the cumulative width of a radiator element and a heat-generating element correspond. The overall width of the placeholder element can also be composed of the width of a radiator element and a width of a part of the heat-generating element, for example a sheet metal strip or a sheet-metal strip and the position of the PTC heating elements. Depending on the desired heat output, the interior of the frame can be filled by replacing a radiator element and / or a heat-generating element and inserting a placeholder element varying with unchanged frame. A particularly high flexibility in the adjustment of the heating power is achieved in that both the width of the heat-generating element and another of the width of the radiator element corresponding placeholder element is available. Accordingly, the electric heater can be adapted to the desired heat output while maintaining the frame usually produced by means of plastic injection molding in the manner of a modular system.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

Figur 1: eine perspektivische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung;
Figur 2: das Platzhalterelement des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Figur 3: das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel bei teilweise weggeschnittenem Rahmen;
Figur 4: eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung;
Figur 5: das in Figur 4 gezeigte Ausführungsbeispiel in Längsschnittansicht bei teilweise weggeschnittenem Rahmen;
Figur 6: eine perspektivische Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung; und
Figur 7: eine perspektivische Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung.

Further details, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments in conjunction with the drawings. In this show:

FIG. 1: a side perspective view of a first embodiment of a heating device according to the invention;
FIG. 2: the placeholder element of in FIG. 1 shown embodiment;
FIG. 3: this in FIG. 1 embodiment shown in partially cutaway frame;
FIG. 4: a perspective side view of another embodiment of the heating device according to the invention;
FIG. 5: this in FIG. 4 embodiment shown in longitudinal section view in partially cutaway frame;
FIG. 6: a side perspective view of a third embodiment of the heating device according to the invention; and
FIG. 7: a perspective side view of a fourth embodiment of the heating device according to the invention.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung gezeigt, deren Aufbau dem in den früheren Patentanmeldungen der Anmelderin EP-1 432 287 A1 bzw. EP-04 002 958 beschriebenen Aufbau entsprechen kann. Die elektrische Heizvorrichtung weist einen ebenen Rahmen 2, bestehend aus zwei zusammengeklipsten Kunststoff-Rahmenhälften 4a, 4b auf, an dessen einer Stirnseite ein Flanschelement 6 mit einstückig ausgebildetem Steckergehäuse 8 angeklipst ist. Der Rahmen 2 bildet an seinem äußeren Rand umlaufende, sich parallel zu der Rahmenebene erstreckende Anlageflächen 10 aus, durch welche der Rahmen 2 an Kanalenden eines nicht dargestellten Lüftungskanals, beispielsweise eines KFZ anschließbar ist. Diese Anlageflächen 10 dienen als Dichtflächen für die gegenüberliegenden Enden des Lüftungskanals, in welchen die elektrische Heizeinrichtung eingeschoben ist. Die Anlageflächen 10 begrenzen einen Innenraum 12, der den maximal verfügbaren Bauraum zur Ausbildung eines Heizblocks 14 in dem Rahmen 2 vorgibt.In the FIGS. 1 to 3 a first embodiment of a heating device according to the invention is shown, the structure of which in the earlier patent applications of the applicant EP-1 432 287 A1 respectively. EP-04 002 958 can correspond to described structure. The electric heating device has a planar frame 2, consisting of two plastic frame halves 4a, 4b, which are clipped together, on whose one end face a flange element 6 with an integrally formed plug housing 8 is clipped. The frame 2 forms at its outer edge encircling, extending parallel to the frame plane bearing surfaces 10, through which the frame 2 at the channel ends a ventilation duct, not shown, for example, a motor vehicle can be connected. These contact surfaces 10 serve as sealing surfaces for the opposite ends of the ventilation duct, in which the electric heating device is inserted. The contact surfaces 10 define an interior space 12, which dictates the maximum available space for forming a heating block 14 in the frame 2.

Der Heizblock 14 besteht aus länglichen Elementen, nämlich zum Einen wärmeerzeugenden Elementen 16, die durch mehrere in einer Ebene hintereinander liegende PTC-Heizelemente 18, die jeweils zwischen parallelen Blechstreifen 20 angeordnet sind, gebildet sind. Darüber hinaus umfasst der Heizblock 14 aus mäandrierend gebogenen Blechstreifen 20 gebildete wärmeabgebende Radiatorelemente 22. Die wärmeerzeugenden Elemente 16 und die Radiatorelemente 22 sind im wesentlichen mit gleicher Länge und mit gleicher Dicke (Abmessung rechtwinklig zur Rahmenebene) ausgebildet. Der Heizblock liegt vorzugsweise lediglich in Breitenrichtung gegen die Innenseite des Rahmens 2 an. Vorliegend wird der Heizblock 14 in dem Rahmen unter Vorspannung einer in den Rahmen 2 integrierten Feder 24 gehalten, die detailliert in der Europäischen Patentanmeldung 04 002 958 beschrieben ist.The heating block 14 consists of elongated elements, namely to a heat-generating elements 16, which are formed by a plurality of in a plane one behind the other PTC heating elements 18, which are each arranged between parallel metal strips 20. In addition, the heating block 14 comprises heat-emitting radiator elements 22 formed from meandering bent sheet-metal strips 20. The heat-generating elements 16 and the radiator elements 22 are formed essentially with the same length and the same thickness (dimension at right angles to the frame plane). The heating block is preferably only in the width direction against the inside of the frame 2. In the present case, the heating block 14 is held in the frame under bias of a built-in frame 2 spring 24, which is described in detail in the European patent application 04 002 958 is described.

Der Rahmen 2 weist an seinen Seitenflächen eine Gitterstruktur 26 mit sich rechtwinklig erstreckenden Längs- und Querstegen auf. Die Gitterstruktur 26 ist derart ausgebildet, dass die Längsstreben mit den wärmeerzeugenden Elementen 16 fluchten. Die wärmeabgebenden Radiatorelemente 22 liegen über durch die Gitterstruktur 26 gebildete Fenster beidseitig zu den Außenseiten des Rahmens 2 frei.The frame 2 has on its side surfaces on a grid structure 26 with at right angles extending longitudinal and transverse webs. The lattice structure 26 is designed such that the longitudinal struts are aligned with the heat-generating elements 16. The heat-emitting radiator elements 22 are exposed on both sides of the outer sides of the frame 2 via windows formed by the lattice structure 26.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die zur Wärmeabgabe an die den Rahmen 2 durchströmende Luft ein Heizblock gebildet, der lediglich in den untersten fünf Fensterreihen der Gitterstruktur 26 vorgesehen ist. Nur dort befinden sich Radiatorelemente 22. Die oberste Reihe des Schichtaufbaus wird durch ein Platzhalterelement 28 gebildet, welches als separates Bauteil vorgesehen ist (vgl. Figur 2) und welches an seiner einen Längsseite an dem Heizblock 14 und an seiner anderen Längsseite gegen die in dem Rahmen 2 gehaltene Feder 24 anliegt.At the in FIG. 1 In the exemplary embodiment shown, the heat flowing to the air flowing through the frame 2 forms a heating block, which is provided only in the bottom five rows of rows of the grid structure 26. Only there are radiator elements 22. The top row of the layer structure is formed by a placeholder element 28, which is provided as a separate component (see. FIG. 2 ) and which rests against the heating block 14 on one of its longitudinal sides and against the spring 24 held in the frame 2 on its other longitudinal side.

Das Platzhalterelement 28 wird vorliegend durch ein Kunststoffspritzgussteil gebildet, welches eine Wabenstruktur 30 aufweist, die in Figur 2 näher gezeigt ist. Die Wabenstruktur 30 weist einen Längssteg 32 und eine Vielzahl von Querstegen 34 auf, welche an korrespondierend zu den Querstegen der Gitterstruktur 26 vorgesehenen Stellen verbreitert sind. Die Querstege 34 entsprechen dort in ihrer Breite den Querstegen der Gitterstruktur 26. Die Waben der Wabenstruktur 30 weisen Luftdurchtrittsöffnungen 36 auf, die in Durchströmungsrichtung der Luft durchgehend ausgebildet sind, so dass den Rahmen durchströmende Luft auch durch das Platzhalterelement 28 durch die elektrische Heizeinrichtung hindurchgeführt werden kann. Die Dimensionierung der Wabenstruktur 30 ist vorzugsweise so ausgewählt, dass diese dem durch den Rahmen hindurchgeführten Luftstrom im wesentlichen den gleichen Luftwiderstand entgegensetzt, wie ein Radiatorelement 22. Hierdurch werden in allen Teilen des von der Luft durchströmten Schichtaufbaus gleiche strömungstechnische Bedingungen geschaffen, was im Hinblick auf eine einfache wärmemäßige Auslegung der elektrischen Heizeinrichtung zu bevorzugen ist.The placeholder element 28 is presently formed by a plastic injection molded part, which has a honeycomb structure 30, which in FIG. 2 is shown in more detail. The honeycomb structure 30 has a longitudinal web 32 and a multiplicity of transverse webs 34, which are widened at locations provided corresponding to the transverse webs of the lattice structure 26. The honeycomb of the honeycomb structure 30 have air passage openings 36, which are formed continuously in the direction of air flow, so that the air flowing through the frame are also passed through the blank holder element 28 by the electric heater can. The dimensioning of the honeycomb structure 30 is preferably selected so that it opposes the air flow passed through the frame substantially the same air resistance, as a radiator element 22. This creates the same fluidic conditions in all parts of the air flow through the layer structure, which in view of a simple thermal design of the electric heater is preferable.

Bei dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der zur Aufnahme von wärmeerzeugenden Elementen 16 und wärmeabgebenden Radiatorelementen 22 verfügbare Bauraum durch das Platzhalterelement 28 in Querrichtung des Schichtaufbaus verringert. Das Platzhalterelement 28 hat eine im wesentlichen der Länge der Radiatorelemente 22 bzw. der wärmeerzeugenden Elemente 16 entsprechende Länge. Auch die Dicke des Platzhalterelementes 28, d.h. die Erstreckung desselben in Durchströmungsrichtung der Luft entspricht im wesentlichen der Dicke eines Radiatorelementes 22 bzw. eines wärmeerzeugenden Elementes 16, welches mit seinen Blechstreifen 20 in der Praxis zur Ausbildung von die Enden eines Radiatorelementes 22 umfassenden Rändern üblicherweise ein wenig dicker als das Radiatorelement 22 ausgebildet ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Platzhalterelement 28 anstelle eines wärmeabgebenden Elementes 22 und Teile eines wärmeerzeugenden Elementes 16 vorgesehen. Zwischen dem Platzhalterelement 28 und dem benachbarten Radiatorelement 22 befindet sich lediglich ein Blechstreifen 20, der zu einer von dem Flanschelement 6 aufgenommenen Leiterplatte seitlich aus dem Schichtaufbau zur Ausbildung eines Anschlusselementes herausgeführt ist. Folglich hat das Platzhalterelement 28 eine Dicke, die der kumulierten Dicke eines Radiatorelementes 22, eines Blechstreifens 20 und der Lage der PTC-Heizelemente 18 entspricht. Das Platzhalterelement 28 bildet an seinen jeweiligen, in Dickenrichtung vorgesehenen Längsseiten ebene Anlageflächen aus, an denen der Blechstreifen 20 bzw. die Feder 24 flächig anliegen.In the in the FIGS. 1 to 3 In the embodiment shown, the installation space available for receiving heat-generating elements 16 and heat-emitting radiator elements 22 is reduced by the placeholder element 28 in the transverse direction of the layer structure. The placeholder element 28 has a length substantially corresponding to the length of the radiator elements 22 or the heat-generating elements 16. The thickness of the placeholder element 28, ie the extent of the same in the direction of air flow substantially corresponds to the thickness of a radiator element 22 and a heat-generating element 16, which with its metal strip 20 in practice for forming the ends of a radiator element 22 comprehensive edges usually a little thicker than the radiator element 22 is formed. In the embodiment shown, the placeholder element 28 is provided instead of a heat-emitting element 22 and parts of a heat-generating element 16. Between the placeholder element 28 and the adjacent radiator element 22 is only a metal strip 20, which is led out to a recorded from the flange 6 circuit board side of the layer structure to form a connection element. Consequently, the placeholder element 28 has a thickness which corresponds to the cumulative thickness of a radiator element 22, a sheet metal strip 20 and the position of the PTC heating elements 18. The placeholder element 28 forms his respective, provided in the thickness direction longitudinal sides planar contact surfaces on which the sheet metal strip 20 and the spring 24 lie flat.

Die Figuren 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinrichtung, welches in seinem grundsätzlichen Aufbau dem zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 erläutert worden ist. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of an electric heater according to the invention, which in its basic structure that previously with reference to the FIGS. 1 to 3 has been explained. The same components are identified by the same reference numerals.

Das in den Figuren 4 und 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen lediglich dadurch von dem vorher diskutierten Ausführungsbeispiel, dass das Platzhalterelement 28 in der Mitte des Schichtaufbaus, d.h. als integraler Bestandteil des Heizblocks 14 vorgesehen ist. Die Länge und Breite des Platzhalterelementes 28 entspricht den jeweiligen Abmessungen des zuvor diskutierten Ausführungsbeispiels. An den gegenüberliegenden, senkrecht zu der Ebene des Heizblocks 14 sich erstreckenden Seitenflächen liegt zum Einen ein Blechstreifen 20 an. Dieser Blechstreifen 20 bildet die in Bezug auf Figur 4, 5 gezeigte Anordnung den unteren Nachbarn des Platzhalterelementes 28 aus. An der anderen Seite des unteren Blechstreifens 20 liegt ein Radiatorelement 22 an. Benachbart zu der oberen Längsseite des Platzhalterelementes 28 befindet sich zum Anderen ein weiterer Blechstreifen 20, der wiederum auf seiner gegenüberliegenden Längsseite die Anlagefläche für PTC-Heizelemente 18 ausbildet. Während also die untere Längsseite des Platzhalterelementes 28 lediglich zur elektrischen Kontaktierung des benachbarten Radiatorelementes 22 unter Zwischenlage eines Blechstreifens 20 an diesem Radiatorelement 22 anliegt, befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite ein vollständiges wärmeerzeugendes Element 16. Die Breite des Platzhalterelementes 28 entspricht im wesentlichen der Breite eines Radiatorelementes 22. Die Dicke des unteren Blechstreifens 20 trägt im wesentlichen nichts zur der Gesamtdicke des Schichtaufbaus bei und kann ohne weiteres durch den Federweg der beiden Federn 24 kompensiert werden. Folglich ist es nicht zwingend notwendig, die Stärke einer Teilschicht des wärmeerzeugenden Elementes, insbesondere eines Blechstreifens 20 bei der Auslegung des Platzhalterelementes 28 in Breitenrichtung des Schichtaufbaus, zumindest in den Fällen zu berücksichtigen, in denen der Schichtaufbau durch eine oder durch mehrere Federn unter Vorspannung in dem Rahmen geklemmt ist. Es hat sich vielmehr gezeigt, dass das Platzhalterelement 28 vorzugsweise mit einer der Breite des Radiatorelementes 22 entsprechenden Breite ausgebildet werden sollte. Ein eventueller Toleranzausgleich kann durch die Feder 24 bewirkt werden. Alternativ können bei einem Schichtaufbau mit zu geringer Dicke auch weitere Blechstreifen in den Rahmen 2 eingelegt werden, die lediglich der geringfügigen Verbreiterung des Schichtaufbaus dienen.That in the FIGS. 4 and 5 shown embodiment differs essentially only from the previously discussed embodiment, that the placeholder element 28 in the middle of the layer structure, that is provided as an integral part of the heating block 14. The length and width of the placeholder element 28 corresponds to the respective dimensions of the previously discussed embodiment. On the opposite, perpendicular to the plane of the heating block 14 extending side surfaces is on the one hand, a metal strip 20 at. This metal strip 20 forms in relation to FIG. 4, 5 shown arrangement the lower neighbor of the placeholder element 28. On the other side of the lower sheet metal strip 20 is a radiator element 22 at. Adjacent to the upper longitudinal side of the placeholder element 28 is on the other hand, another metal strip 20, which in turn forms the contact surface for PTC heating elements 18 on its opposite longitudinal side. Thus, while the lower longitudinal side of the placeholder element 28 rests only for electrical contacting of the adjacent radiator element 22 with the interposition of a metal strip 20 on this radiator element 22, located on the opposite side a complete heat-generating element 16. The width of the placeholder element 28 substantially corresponds to the width of a Radiator element 22. The thickness of the lower sheet metal strip 20 contributes substantially nothing to the overall thickness of the layer structure and can be easily compensated by the spring travel of the two springs 24. Consequently, it is not absolutely necessary to consider the thickness of a sub-layer of the heat-generating element, in particular a metal strip 20 in the design of the spacer element 28 in the width direction of the layer structure, at least in those cases in which the layer structure by one or more springs under bias in clamped in the frame. Rather, it has been shown that the placeholder element 28 preferably should be formed with a width corresponding to the width of the radiator element 22 width. A possible tolerance compensation can be effected by the spring 24. Alternatively, in the case of a layer structure with too small a thickness, further sheet-metal strips can also be inserted into the frame 2, which merely serve for the slight broadening of the layer structure.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 befindet sich das Platzhalterelement in der Mitte des Schichtaufbaus und dient - wie Figur 5 zu entnehmen - der elektrischen Isolation von verschiedenen Heizkreisen innerhalb des Heizblocks 14. Wie insbesondere Figur 5 zu entnehmen, weist der oberhalb des Platzhalterelementes 28 angeordnete Teil des Heizblocks 14 zwei in Figur 5 nach links aus dem Heizblock 14 heraustretende Kontaktelemente 17 auf, die einem einzigen Heizkreis 15 innerhalb des Rahmens 2 zugeordnet sind. Als Heizkreis 15 wird eine separat zu steuernde bzw. zu regelnde Untereinheit des Heizblocks 14 verstanden. Die zugeordneten Steuer bzw. Regelelemente können beispielsweise direkt an dem Rahmen 2 angeschlossen sein. Durch das Platzhalterelement wird vorliegend der obere Heizkreis 15a von dem unteren Heizkreis elektrisch und wärmemäßig getrennt, was bedeutet, dass im wesentlichen keine Wärmeleitung in der durch den Rahmen 2 aufgespannten Ebene quer zu den Lagen des Schichtaufbaus zwischen dem einen Heizblock 15a und dem anderen Heizblock 15b geleitet wird. Das Platzhalterelement 28 ist dementsprechend vorzugsweise aus einem elektrisch und/oder einem thermisch isolierenden Material gebildet.In the embodiment of the FIGS. 4 and 5 is the placeholder element in the middle of the layer structure and serves - as FIG. 5 to be taken - the electrical insulation of various heating circuits within the heating block 14. As in particular FIG. 5 can be seen, the arranged above the placeholder element 28 part of the heating block 14 two in FIG. 5 to the left from the heating block 14 emerging contact elements 17, which are assigned to a single heating circuit 15 within the frame 2. The heating circuit 15 is understood to be a subunit of the heating block 14 to be controlled or controlled separately. The associated control or regulating elements can for example be connected directly to the frame 2. By the placeholder element in the present case, the upper heating circuit 15a is electrically and thermally separated from the lower heating circuit, which means that substantially no heat conduction in the plane defined by the frame 2 transversely to the layers of the layer structure between the one heating block 15a and the other heating block 15b is directed. Accordingly, the placeholder element 28 is preferably formed from an electrically and / or a thermally insulating material.

Bei dem in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Platzhalterelement um ein spritzgegossenes Kunststoffteil, welches den zur Aufnahme von wärmeerzeugenden Elementen 16 und wärmeabgebenden Elementen 22 in dem Rahmen vorgesehenen Bauraum um etwa 17% verringert, und zwar in Querrichtung des Schichtaufbaus, d.h. in Breitenrichtung. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird dieser Bauraum im wesentlichen durch die gegenüberliegenden Ränder der Anlageflächen 10 gebildet, da die Feder 24 integraler Bestandteil des Rahmens 2 und zwischen den Rahmenhälften 4a, 4b aufgenommen ist. Bei alternativen Ausführungsformen, bei denen beispielsweise die Feder integraler Bestandteil des Heizblocks 14 ist, wird der hier maßgebliche Bauraum durch die einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Rahmens 4 gebildet.In the in the FIGS. 1 to 5 In the embodiment shown, the placeholder element is an injection-molded plastic part, which reduces the space provided for receiving heat-generating elements 16 and heat-emitting elements 22 in the frame by about 17%, in the transverse direction of the layer structure, ie in the width direction. In the illustrated embodiment, this space is formed essentially by the opposite edges of the contact surfaces 10, since the spring 24 is an integral part of the frame 2 and is received between the frame halves 4a, 4b. In alternative embodiments, in which, for example, the spring is an integral part of the heating block 14, the space in question here is formed by the opposite side surfaces of the frame 4.

In Figur 7 ist schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt bei welchem der zur Aufnahme von wärmeerzeugenden Elementen 16 und wärmeabgebenden Elementen 22 in dem Rahmen vorgesehene Bauraum in Längsrichtung des Schichtaufbaus durch zwei an der Stirnseite des Heizblocks 14 angeordnete Platzhalterelemente 40 verringert wird.Finally, FIG. 7 shows a further exemplary embodiment in which the installation space provided for accommodating heat-generating elements 16 and heat-emitting elements 22 in the frame is reduced in the longitudinal direction of the layer structure by two placeholder elements 40 arranged on the front side of the heating block 14.

Das Vorsehen oder Entnehmen der Platzhalterelemente 40 erfordert dementsprechend eine längenmäßige Anpassung der einzelnen Lagen des Schichtaufbaus und somit eine Modifikation an den die jeweiligen Lagen vorbereitenden Anlagenteile einer Vorrichtung zur Herstellung der elektrischen Heizeinrichtung. Alternativ kann auch daran gedacht werden, die einzelnen Elemente des Schichtaufbaus in Längenrichtung desselben unterteilt auszubilden und an den Schnittstellen, die vorzugsweise hinter den Querstegen der Gitterstruktur 16 liegen, elektrisch und/oder wärmeleitmäßig miteinander zu verbinden. Bei einem solchen modularen Aufbau kann ohne großen Aufwand auch der vorgesehene Bauraum in Längsrichtung des Schichtaufbaus durch ein oder mehrere, vorzugsweise an dem Raster der Gitterstruktur 26 angepasste Platzhalterelemente verändert werden.The provision or removal of the placeholder elements 40 accordingly requires a lengthwise adaptation of the individual layers of the layer structure and thus a modification to the plant layers preparing the respective layers of a device for producing the electric heating device. Alternatively, it can also be thought of forming the individual elements of the layer structure in the length direction of the same subdivided and at the interfaces, which are preferably behind the transverse webs of the grid structure 16, electrically and / or thermally conductively to each other. In such a modular structure, the space provided in the longitudinal direction of the layer structure can be changed without much effort by one or more, preferably at the grid of the grid structure 26 adapted placeholder elements.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Allerdings wird bei der Ausbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Heizeinrichtung für Heizeinrichtungen mit unterschiedlicher Heizleistung ein Rahmen verwendet, der identische Außenabmessungen aufweist. Der Rahmen kann zur Verminderung des effektiven Bauraums zur Aufnahme eines Heizblockes ein oder mehrere Platzhalterelemente enthalten. Hierdurch wird der Bauraum vermindert, ohne dass es erforderlich ist, die Außenabmessungen des Rahmens zu verändern. Es lassen sich somit sehr wirtschaftlich elektrische Heizeinrichtungen mit unterschiedlichen Heizleistungen herstellen. Gedacht ist derzeit insbesondere an Heizeinrichtungen als Zuheizer für ein Kraftfahrzeug mit mittleren Heizleistungen von etwa 700 bis 1200 W.The present invention is not limited to the embodiments shown. However, in the design of the electric heater according to the invention for heaters with different heating power, a frame is used which has identical outer dimensions. The frame may contain one or more placeholder elements to reduce the effective space for receiving a heating block. As a result, the space is reduced, without it being necessary to change the outer dimensions of the frame. It can thus be very economical to produce electric heaters with different heat outputs. At present, heating systems are being considered, in particular, as auxiliary heaters for a motor vehicle with average heating powers of approximately 700 to 1200 W.

Praktische Versuche haben gezeigt, dass die Platzhalterelemente bis zu 50% des Innenraums des Rahmens einnehmen können. Sofern die Platzhalterelemente Luftdurchtrittsöffnungen aufweisen, kann mit den Platzhalterelementen über eine Durchmischung von durch den Heizblock hindurchtretender erwärmter Luft und durch die Platzhalterelemente hindurchtretender kalter Luft die gewünschte Endtemperatur des Luftstromes stromabwärts der elektrischen Heizeinrichtung eingestellt werden. Darüber hinaus lässt sich ein den heißen Luftstrom umhüllender Kaltluftstrom erzeugen, durch den die Kunststoffteile des stromabwärts der Heizeinrichtung vorgesehenen Luftkanals thermisch geschützt werden, sofern das oder die Platzhalterelemente voll- oder teilumfänglich am äußeren Rand der Innenfläche des Rahmens vorgesehen sind.Practical experiments have shown that the placeholder elements can occupy up to 50% of the interior of the frame. If the placeholder elements have air passage openings, the desired end temperature of the airflow downstream of the electric heating device can be adjusted with the placeholder elements via a mixing of heated air passing through the heating block and cold air passing through the placeholder elements. In addition, it can generate a hot air stream enclosing cold air flow through which the plastic parts of the air duct provided downstream of the heater are thermally protected, provided that the or the placeholder elements fully or teilumfänglich on outer edge of the inner surface of the frame are provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Rahmenframe
4a4a: Kunststoff-RahmenhälftePlastic frame half
4b4b: Kunststoff-RahmenhälftePlastic frame half
66: Flanschelementflange
88th: Steckergehäuseplug housing
1010: Anlageflächencontact surfaces
1212: Innenrauminner space
1414: Heizblockheating block
1515: Heizkreisheating circuit
1616: wärmeerzeugendes Elementheat generating element
1717: Kontaktelementcontact element
1818: PTC-HeizelementPTC heating element
2020: Blechstreifenmetal strip
2222: Radiatorelementradiator element
2424: Federfeather
2626: Gitterstrukturlattice structure
2828: PlatzhalterelementTemplate item
3030: Wabenstrukturhoneycomb structure
3232: Längssteglongitudinal web
3434: Querstegcrosspiece
3636: LuftdurchtrittsöffnungAir passage opening
4040: Platzhalterelement zur Verringerung des Bauraums in Längsrichtung des SchichtaufbausPlaceholder element for reducing the installation space in the longitudinal direction of the layer structure

Claims

Electric heating device, in particular for a motor vehicle, having a frame (2), in which a laminated structure of heat-dissipating elements (22) with heat-generating elements (16) disposed therebetween, which comprises PTC heating elements (18) disposed between parallel contact strips (20), is provided and held under spring bias in the frame (2),
characterized by
at least one dummy element (28) that is accommodated in the frame (2).
Electric heating element according to claim 1, characterized in that an installation space provided for accommodating heat-generating elements (16) and heat-dissipating elements (22) in the frame (2) is reduced in longitudinal direction of the laminated structure by the dummy element (28).
Electric heating device according to claim 1 or 2, characterized in that an installation space provided for accommodating heat-generating elements (16) and heat-dissipating elements (22) in the frame (2) is reduced in transverse direction of the laminated structure by the dummy element (28).
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that an installation space provided for accommodating heat-generating elements (16) and heat-dissipating elements (22) in the frame (2) is reduced by up to 50% by the dummy element (28).
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that an installation space provided for accommodating heat-generating elements (16) and heat-dissipating elements (22) in the frame (2) is reduced by at least 10%, preferably 20% by the dummy element (28).
Electric heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) is provided instead of a heat-dissipating element (22) and/or a heat-generating element (16) and/or instead of partial layers thereof.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) in width direction of the elements of the laminated structure has the same width as a heat-dissipating element (22) and/or a heat-generating element (16) and/or partial layers thereof.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) has a thickness corresponding substantially to the thickness of the laminated structure.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) is designed in dimensions corresponding substantially to the dimensions of the heat-dissipating element (22).
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the laminated structure comprises a plurality of identically dimensioned heat-dissipating elements (22) and identically dimensioned heat-generating elements (16) and that each of the dummy elements (28) is designed substantially with the dimensions of the heat-dissipating element (22) and/or of the heat-generating element (16) and/or partial layers thereof.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) is formed from an electrically and/or thermally insulating material.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) is formed from plastics material.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of separate heating circuits are provided with heat-generating elements and that between the heat-generating elements of separate heating circuits at least one dummy element (28) is disposed.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) is designed as part of the frame (2) formed from plastics material.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) is integrated as a separate component into the laminated structure.
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) is provided with air through-holes (36).
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) offers substantially the same flow resistance to the air stream passing through the frame (2) as a heat-dissipating element (22).
Electric heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the dummy element (28) lies flat against the adjacent element (20, 22) of the laminated structure.