NO336209B1 - Kontaktvarmer - Google Patents

Description

Kontaktvarmer

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører oppvarmingsanordninger, særlig til bruk for å varme en enhet i et kjøretøy eller fartøy. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en kontaktvarmer som angitt i innledningen til krav 1.

Oppfinnelsens bakgrunn

Varmere for motorer i ulike typer kjøretøyer eller fartøyer er velkjent. Hensikten med disse er å forvarme kjøretøyets motor ved en direkte eller indirekte oppvarming av motorens olje eller kjølevæske, slik at den starter lettere i kaldt vær. Varmere for andre mekaniske enheter i et kjøretøy eller fartøy, så som girkasse, hydraulikksystem, transmisjonsanlegg, er også kjent.

Det finnes ulike typer motorvarmere. Én type omfatter en beholder med et elektrisk varmeelement plassert inni. Beholderen har en innløpsåpning og en utløpsåpning slik at motorens kjølevæskeslange kan kuttes og slangeendene koples til disse åpningene. Motorvarmeren er dermed en del av motorens kjølevæskekrets, og kjølevæsken varmes av varmeelementet og sirkulerer i motorens kjølekrets. En annen type omfatter et elektrisk varmeelement som føres inn i motorblokken, f.eks. gjennom en frostplugg og monteres der, for å varme kjølevæsken inne i motoren.

En tredje type er en såkalt kontaktvarmer, der et elektrisk varmeelement monteres utenpå motoren (på f.eks. motorblokken eller bunnpannen) og med en anleggsflate i direkte kontakt med et parti på motoren, slik at væskene i motoren (oljen eller kjølevæsken) oppvarmes ved konveksjons varme som ledes fra kontaktvarmeren, via motorblokkens vegg. Kontaktvarmere omfatter i sin alminnelighet et elektrisk varmeelement, der varmeelementet i prinsippet er en elektrisk motstand som produserer varme når det påføres en elektrisk spenning. Varmeelementet er vanligvis innstøpt i et aluminiumsstykke som er tilpasset monteringsstedets geometri. Det er kjent å påføre varmeledende pasta på varmerens kontaktflate for å forbedre varmeoverføring fra kontaktvarmer til motorblokk eller bunnpanne. Oppfinnelsen vedrører en kontaktvarmer.

US 3 940 591 A beskriver en oppvarmingsanordning (med et PTC-element) som festes med tape til den komponenten som skal oppvarmes.

US 2 838 648 A beskriver en kontaktvarmer som omfatter et metallhus tilpasset for montering på motorens veivhus. Et elektrisk, og manuelt styrt, varmeelement er plassert i et hulrom i huset.

US 1 764 021 A beskriver et elektrisk varmeelement som festet til den komponenten som skal oppvarmes (f.eks. veivhuset) med fleksible stropper.

WO 2011/016763 Al beskriver en oppvarmingsanordning med en beholder som rommer et PTC-element. Beholderen har en innløpsåpning og en utløpsåpning slik at kjølevæsken strømmer forbi PTC-elementet.

US 2008/099464 Al beskriver en oppvarmingsanordning som benytter et PTC-element.

US 2008/0000889 Al beskriver et varmeapparat for motorkjøretøyer med en drivenhet som ikke produserer vesentlig prosessvarme (så som hybridenheter). Varmeapparatet er rettet mot generering av varme for å drive prosesser i ulike komponenter i kjøretøyet, for eksempel oppvarming av kupéen.

En svakhet ved de kjente kontaktvarmerne er faren for overoppheting, selv om den skulle ha en form for termosikring (noe ikke alle har). Dette kan føre til karbonisering av oljen og dermed en forringelse av oljens smøreegenskaper. For de varmerne som ikke har termosikring vil overoppheting også kunne skje dersom varmeren ikke er montert på en tilfredsstillende måte på motoren, girkassen, etc. Overoppheting vil kunne føre til antennelse og brann. Det er også en ulempe at kontaktvarmere må spesiallages til den enkelte motortype, girkasse, etc. slik at den passer til den utvendige geometrien på det stedet der den skal monteres. Dette gjør at kontaktvarmere ofte er dyrere å produsere enn andre typer motorvarmere.

Oppfinnelsen frembringer løsninger som avhjelper i det minste noen av svakhetene ved de kjente kontaktvarmertypene, og har i tillegg ytterligere fordeler.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er beskrevet ogkarakterisertdet selvstendige kravet, mens de uselvstendige kravene uttrykker andre kjennetegn ved oppfinnelsen.

Det er frembrakt en oppvarmingsanordning, omfattende et varmelegeme og en kontaktflate, der kontaktflaten er tilpasset for anlegg mot et parti av en enhet som skal oppvarmes,karakterisert vedat kontaktflaten utgjør et parti av et kontaktelement som er frigjørbart tilknyttet varmelegemet ved hjelp av festemidler, og der kontaktflaten er utformet slik at den er komplementær med utformingen av det partiet der enheten skal monteres.

I en utførelsesform omfatter varmelegemet et hus med et innvendig rom med åpning i en ende, og midler for forsegling av rommet.

I en utførelsesform omfatter kontaktelementet en flate utformet for anlegg mot et tilsvarende parti av varmelegemet.

I en utførelsesform omfatter varmelegemet minst ett elektrisk varmeelement og tilkoplingsmidler for elektrisk energitilførsel. Det elektriske varmeelementet er fortrinnsvis et PTC-element.

Kontaktflaten omfatter forhøyde partier og har en form som er komplementær med nevnte parti på enheten.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for en enhet som er plassert i et kjøretøy eller et fartøy og inneholder en væske. Enheten kan være en motor, for eksempel en bilmotor, en motorblokk, en bunnpanne, en girkasse eller en del av et kjøretøys transmisjonssystem.

Anordningen ifølge oppfinnelsen omfatter et innfestningsorgan for montering av oppvarmingsanordningen på enheten. I en utførelsesform er innfestingsorganet plassert på varmelegemet. Innfestingsorganet er fortrinnsvis plassert på motsatt side av kontaktflaten.

Kontaktvarmerens todelte konfigurasjon (varmelegeme og avtakbart kontaktelement) muliggjør en rasjonalisering av produksjon og logistikkprosesser. Mens kontaktelementet formtilpasses den enkelte motor, kan varmelegemet standardiseres. Der kontaktvarmeren skal festes til en plan flate, er det tilstrekkelig å kun feste varmelegemet til motoren; kontaktelementet kan utelates.

En fordel med bruk av PTC-elementer i varmelegemet er at overoppheting av motoren unngås, ettersom effekten i varmeelementet reduseres vesentlig og til akseptable verdier etter hvert som varmelegemets temperatur øker. Benytter man PTC-elementer med en tilstrekkelig lav referansetemperatur, kan kontaktvarmeren ifølge oppfinnelsen monteres på enheter (f.eks. bunnpanner) av plast- og/eller komposittmateriale Kontaktvarmeren ifølge oppfinnelsen er velegnet til montasje på til en motor, skal det forstås at den er anvendelig for montasje på andre enheter i kjøretøyet. Slike enheter omfatter bl. a. motorblokk, bunnpanne, veivhus, girkasse, hydraulikksystemer, differensial, etc.

Kort beskrivelse av tegningene

De ovennevnte og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil bli klargjort i den følgende beskrivelsen av en foretrukket utførelsesform, gitt som et ikke-begrensende eksempel, med henvisning til de vedlagte tegningene der: Figur 1 er en splittegning av en utførelsesform av kontaktvarmeren ifølge oppfinnelsen; Figur 2 er en perspektivtegning av kontaktvarmeren vist i figur 1, i en sammenmontert tilstand; Figur 3 er en snittegning av kontaktvarmeren vist i figur 2, langs snittlinjen A-A i figur 2; Figurene 4 og 5 er perspektivtegninger av en andre utførelsesform av et kontaktelement til kontaktvarmeren ifølge oppfinnelsen; Figur 6 er en perspektivtegning av variant av kontaktvarmeren ifølge oppfinnelsen, med en forlengelsesledning; og Figurene 7 og 8 er perspektivtegninger av et utførelsesform av kontaktvarmeren festet til en motorblokk.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Figurene 1-3 viser en utførelsesform av kontaktvarmeren 19 ifølge oppfinnelsen. Som vist bl. a. i figur 2, omfatter kontaktvarmeren 19 et hus 2 og et kontaktelement 1 som er frigjørbart koplet til hverandre. Huset 2 har i den illustrerte utførelsesformen fire gjennomføringer 11 slik at huset ved hjelp av skruer (ikke vist) kan skrus fast i gjenger (ikke vist) i kontaktelementet 1 for på den måten å sammenkople huset og kontaktelementet. Huset er også forsynt med et deksel 9 som er festet til en flens 20 og også bærer en stikkontakt 10 for tilkopling til en elektrisk ledning 17 (vist i figurene 7 og 8). På den siden av huset 2 som ikke er festet til kontaktelementet 1 er det en festeplugg 13 som brukes når kontaktvarmeren skal festes til en enhet, så som en motor, girkasse, eller lignende.

Som vist i figurene 1 og 3 har huset 2 et innvendig rom 6 med åpning i en ende. I rommet 6 er det plassert såkalte PTC-elementer 4 (PTC er en forkortelse for "Positive Temperature Coefficient"). I den illustrerte utførelsesformen rommer huset tre PTC-elementer (splittegningen i figur 1 viser to PTC-elementer installert i rommet 6 og ett PTC-element 4 utenfor). En kileformet pressplate 8a holder PTC-elementene fast på plass i rommet og sørger for god varmeledning mellom PTC-elementene og godset i huset. Mellom den kileformede pressplaten 8a og PTC-elementet er det plassert en glideplate 8b for å beskytte PTC-elementet. Ved montering føres først PTC-elementet og glideplaten ned i rommet, før den kileformede pressplaten presses inn mellom husets innvendig rom eller en tilstøtende glideplate. På den måten unngår man at PCT-elementet skades. Både huset 2 og kontaktelementet 1 er av materialer med god varmeledningsevne. Et velegnet materiale er aluminium.

Hvert PTC-element har ledninger 5 for tilkopling til en kontaktholder 3 som igjen er forsynt med kontakter 7 for tilkopling til en stikkontakt 10 som er festet på et deksel 9. Kontaktholderen 3 er utstyrt med en pakning 3'slik at kontaktholderen og pakningen lukker og forsegler rommets 6 åpning når delene er satt sammen. Dekselet 9 har en kant med skruehull 12a og som er tilpasset for montering mot tilsvarende skruehull 12b i husets 2 flens 20. Kontaktholderen 3 holdes dermed på plass og rommet 6 er forseglet når dekselet 9 er festet til flensen 20, f.eks. med passende skruer (ikke vist) i hullene 12a,b.

PTC-elementer er som sådan vel kjent og trenger derfor ikke beskrives i detalj her. Det skal kun kort nevnes at et PTC-element er en halvleder hvis interne elektriske motstand øker raskt (har en bratt, positiv gradient) med økende temperatur etter at temperaturen har passert en referanseverdi som er spesifikk for elementet. Et PTC-element er derfor selvregulerende i den forstand at det ikke kan overopphetes: når temperaturen i PCT-elementet overstiger referanseverdien, øker den elektriske motstanden også og energitilførselen avtar. Når temperaturen avtar, senkes motstanden slik at det strømstyrken gjennom elementet øker.

Kontaktelementet 1 har en kontaktflate 21 som er utformet slik at den passer inn i (er komplementær med) utformingen av det partiet av enheten (motoren, girkassen, etc.) der kontaktvarmeren skal monteres. Figur 1, som viser en utførelsesform som er særlig egnet for montering mot en bunnpanne eller girkasse, viser hvordan kontaktflaten 21 har enkelte forhøyde partier 23 og enkelte fordypninger 24. Figurene 4 og 5 viser en andre utførelsesform av kontaktelementet 1' der kontaktflaten 21' har en utforming med flere forhøyde partier 23 og fordypninger 24. Denne utførelsesformen er særlig egnet for montering på en motorblokk med utragende kjøleribber. Figur 5 viser også innfestingshullene 11' for huset, og den plane flaten 22a som huset ligger an mot. Figur 6 viser en variant av kontaktvarmeren med en forlengelsesledning 25 mellom dekselet 9 og stikkontakten 10. Forlengelsesledningen, som kan være stiv eller ha en viss elastisitet, gjør at kontaktvarmeren kan monteres på hensiktsmessige steder og stikkontakten være lett tilgjengelig for brukeren. Figurene 7 og 8 viser kontaktvarmeren montert på en motor 16. Kontaktflatens forhøyde partier passer inn i tilsvarende groper på motoren. Kontaktvarmeren holdes på plass mot motoren 16 ved hjelp av en innfestingsplate 14 som i én ende er festet til festepluggen 13 via et hull og i en andre ende er festet til motoren ved hjelp en boltforbindelse 15. Innfestingsplaten 14 er med fordel utformet som et bøyd fjærelement, slik at kontaktvarmeren klemmes mot motoren når boltforbindelsen 15 strammes. Det vises også hvordan en elektrisk ledning 17 med et støpsel 18 er koplet til stikkontakten 10, slik at PTC-elementene tilføres strøm på en i og for seg kjent måte.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet med henvisning til en motor, skal det forstås at den er anvendelig for montasje på andre enheter, som f.eks. motorblokk, bunnpanne, veivhus, girkasse, differensial.

Claims (11)

1. Oppvarmingsanordning (19), omfattende et varmelegeme (2) og en kontaktflate (21; 21'), der kontaktflaten (21; 21') er tilpasset for anlegg mot et parti av en enhet (16) som skal oppvarmes,karakterisert vedat kontaktflaten (21; 21') utgjør et parti av et kontaktelement (1; 1') som er frigjørbart tilknyttet varmelegemet (2) ved hjelp av festemidler (11, 11'), og der kontaktflaten (21; 21') er utformet slik at den er komplementær med utformingen av det partiet der enheten skal monteres.

2. Oppvarmingsanordning som angitt i krav 1, der varmelegemet (2) omfatter et hus med et innvendig rom (6) med åpning i en ende, og midler (9, 20) for forsegling av rommet (6).

3. Oppvarmingsanordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, der kontaktelementet (1') omfatter en flate (22a) utformet for anlegg mot et tilsvarende parti (22b) av varmelegemet (2).

4. Oppvarmingsanordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, der varmelegemet (2) omfatter minst ett elektrisk varmeelement (4) og tilkoplingsmidler (5, 7, 10) for elektrisk energitilførsel.

5. Oppvarmingsanordning som angitt i krav 4, der det elektriske varmeelementet (4) er et PTC-element.

6. Oppvarmingsanordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, der kontaktflaten (21; 21') omfatter forhøyde partier (23) og fordypninger (24) som er komplementære med nevnte parti på enheten (16).

7. Oppvarmingsanordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, der enheten (16) er plassert i et kjøretøy eller et fartøy og inneholder en væske.

8. Oppvarmingsanordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, der enheten (16) er av følgende: en motor, for eksempel en bilmotor, en motorblokk, en bunnpanne, en girkasse eller en del av et kjøretøys transmisjonssystem.

9. Oppvarmingsanordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, omfattende et innfestningsorgan (13) for montering av oppvarmingsanordningen på enheten (16).

10. Oppvarmingsanordning som angitt i krav 9, der innfestingsorganet er plassert på varmelegemet (2).

11. Oppvarmingsanordning som angitt i krav 9 eller krav 10, der innfestingsorganet er plassert på motsatt side av kontaktflaten (21; 21').