-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein PWM-(Pulsbreitenmodulation)-gesteuerte
PTC-(positiver Temperaturkoeffizient)-Heizungen hoher Kapazität. Die vorliegende
Erfindung betrifft insbesondere eine PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher Kapazität, bei der
ein positiver Netzanschluss ein erhöhtes Elektrizitätsdurchlassvolumen
aufweist, so dass verhindert wird, dass der durch elektrischen Strom
induzierte elektrische Widerstand und durch den Widerstand erzeugte
Wärme,
kritische Punkte, die abhängig
von dem durch einen Benutzer vorgesehenen Zweck festgelegt werden, überschreiten,
und Wärme von
einer PCB zu dem positiven Netzanschluss geleitet und dann an die
Atmosphäre
abgegeben wird, so dass verhindert wird, dass die Temperatur der
PCB und des Inneren eines oberen Gehäuses übermäßig erhöht wird, und eine thermische
Beschädigung
oder Fehlfunktion von auf der PCB montierten Komponenten verhindert
wird, ohne dass eine getrennte Wärmeabgabevorrichtung
oder eine Lüftungsöffnung erforderlich
wäre, die
zu einer Vergrößerung der PTC-Heizung
führen
würde,
wodurch die Größenverringerung
der PTC-Heizung erreicht wird, und bei der ein negativer Anschluss
eines PTC-Stabs so konfiguriert ist, dass von dem PTC-Stab übertragene
Wärme an
die Atmosphäre
abgegeben werden kann, jedoch nicht auf das obere Gehäuse oder
die PCB übertragen
wird, und das obere Gehäuse
eine überlegene Lüftungsstruktur
aufweist, wodurch verhindert wird, dass das Innere des oberen Gehäuses und
die PCB erwärmt
werden, wodurch die Haltbarkeit der PTC-Heizung verbessert wird.
-
Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung eine PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher Kapazität, bei der
eine Mehrzahl von Wärmeabgabelöchern durch die
PCB ausgebildet ist, welche in dem oberen Gehäuse installiert ist und mit
dem PTC-Stab verbunden ist, wobei das obere Gehäuse eine für die Lüftung vorteilhafte Struktur
aufweist, wodurch verhindert wird, dass die PCB und das Innere des
oberen Gehäuses übermäßig erwärmt werden.
-
2. Beschreibung des Stands
der Technik
-
Wie
Fachleuten wohlbekannt ist, weist ein Fahrzeug eine Klimaanlage
auf, die selektiv kalte oder warme Luft in den Fahrgastraum einbringen kann.
Typischerweise weist die Klimaanlage eine Luftkühlungseinheit, die, beispielsweise
im Sommer, kalte Luft in den Fahrgastraum einbringt, und eine Heizeinheit,
die, beispielsweise im Winter, warme Luft in den Fahrgastraum einbringt,
auf.
-
Im
Allgemeinen heizt die Heizeinheit den Fahrgastraum derart, dass
von einem Gebläse
eingesogene Luft Wärme
von einem Kühlmittel
absorbiert, das erwärmt
wird, während
es durch den Motor des Fahrzeugs zirkuliert, und dann erwärmte Luft
in den Fahrgastraum eingebracht wird. Weil ein solches Heizverfahren
vom Motor erzeugte Wärme
verwendet, ist die Energieeffizienz verhältnismäßig hoch.
-
Im
Winter wird jedoch eine vorbestimmte Zeit benötigt, bis sich der Motor nach
dem Anlassen ausreichend erwärmt
hat. Demgemäß ist es
unmöglich, direkt
nach dem Anlassen des Mo tors warme Luft in den Fahrgastraum einzubringen.
Zum Heizen des Fahrgastraums vor dem Fahren lässt ein Benutzer den Motor
daher typischerweise während
einer vorbestimmten Zeit im Leerlauf arbeiten, bis sich der Motor
ausreichend erwärmt
hat und die Temperatur des Kühlmittels
demgemäß einen
geeigneten Wert erreicht hat. Dies führt zu Problemen in Bezug auf Energieverschwendung
und Umweltverschmutzung.
-
Zum
Verhindern der vorstehend erwähnten Probleme
wurde ein Verfahren zum Heizen des Fahrgastraums unter Verwendung
einer getrennten Vorheizung für
die vorbestimmte Zeit, während
derer sich der Motor erwärmt,
vorgeschlagen. Bei der herkömmlichen
Technik wird typischerweise eine Heizung, bei der eine Heizdrahtwicklung
verwendet wird, als Vorheizung verwendet. Die Heizung, bei der die Heizdrahtwicklung
verwendet wird, kann den Fahrgastraum wegen einer hohen Wärmeerzeugungsrate schnell
und wirksam heizen. Es besteht jedoch ein Feuerrisiko. Weil die
Lebensdauer der Heizdrahtwicklung verhältnismäßig kurz ist, ist zusätzlich häufig eine
Reparatur oder ein Austausch von Komponenten erforderlich, was für den Benutzer
unbequem ist.
-
Daher
wurde in einem Bemühen,
die vorstehend erwähnten
Probleme zu lösen,
eine Heizung entwickelt, bei der PTC-Vorrichtungen verwendet werden, wobei
sich die Vorteile ergeben, dass ein geringes Branderzeugungsrisiko
auftritt und sie infolge ihrer langen Lebensdauer halbpermanent
verwendet werden kann. Als eine solche PTC-Heizung wurden hauptsächlich Heizungen
mit einer verhältnismäßig niedrigen
Kapazität
verwendet. In jüngster
Zeit wurden, ansprechend auf die Bedürfnisse von Benutzern und die
Notwendigkeit der Anwendung auf verschiedene Arten von Fahrzeugen,
umfangreiche Forschungen an einer PTC-Heizung hoher Kapazität ausgeführt.
-
1 ist
eine Vorderansicht des Aufbaus einer typischen PWM-gesteuerten PTC-Heizung
hoher Kapazität
gemäß einer
herkömmlichen
Technik.
-
Wie
in 1 dargestellt ist, sind bei der herkömmlichen
PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität PTC-Stäbe 10, in denen sich
PTC-Vorrichtungen zur Wärmeerzeugung
befinden, parallel zueinander angeordnet. Wärmeabgaberippen 20 zur Abgabe
von Wärme
an die Atmosphäre
sind an beiden Flächen
jedes PTC-Stabs 10 bereitgestellt, so dass sie in Kontakt
mit den Flächen
des PTC-Stabs 10 stehen. Rippenführungen 30 sind jeweils
zwischen den benachbarten Wärmeabgaberippen 20 angeordnet,
um die Positionen der Wärmeabgaberippen 20 festzulegen.
Ein oberes Gehäuse 50 und
ein unteres Gehäuse 60 sind
jeweils mit den oberen und unteren Enden der PTC-Stäbe 10 verbunden.
Ferner sind Seitenrahmen 40 mit dem oberen Gehäuse 50 und
dem unteren Gehäuse 60 auf
den linken und rechten Seiten der PTC-Stäbe 10 und der Wärmeabgaberippen 20,
die zwischen dem oberen Gehäuse 50 und
dem unteren Gehäuse 60 installiert
sind, verbunden. Die Seitenrahmen 40 halten elastisch die PTC-Stäbe 10 und
die Wärmeabgaberippen 20 nach innen
gerichtet, so dass sie einander dicht benachbart sind.
-
In
dem oberen Gehäuse 50 befinden
sich ein positiver Netzanschluss 80a und ein negativer
Netzanschluss 80b zur Zufuhr elektrischen Stroms zu den PTC-Stäben 10.
Elektrischer Strom wird den PTC-Stäben 10 durch den positiven
Netzanschluss 80a zugeführt.
Dabei erzeugen die PTC-Vorrichtungen der PTC-Stäbe 10 unter Verwendung
des zugeführten
elektrischen Stroms Wärme.
Danach fließt der
elektrische Strom durch den negativen Netzanschluss 80b aus
den PTC-Stäben 10 heraus.
Weil hierbei im Fall der PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität eine hohe
Kapazität
auftritt, um den Betrieb der PTC-Stäbe 10 zu steuern,
ist eine PCB 70 in dem oberen Gehäuse 50 installiert,
um den Betrieb der PTC-Stäbe 10,
beispielsweise durch eine PWM-Steuerung, zu steuern. Leistungstransistoren (nicht
dargestellt) sind auf der PCB 70 montiert, um den Betrieb
der PTC-Stäbe 10 zu
steuern. Zusätzlich sind
der positive Netzanschluss 80a und der negative Netzanschluss 80b und
die PTC-Stäbe 10 auf
der PCB 70 montiert, so dass elektrischer Strom von dem positiven
Netzanschluss 80a und dem negativen Netzanschluss 80b durch
die Schaltung der PCB 70 den PTC-Stäben 10 zugeführt wird
und die Zufuhr elektrischen Stroms durch die Schaltung der PCB 70 gesteuert
wird.
-
Bei
der herkömmlichen
PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität mit dem vorstehend erwähnten Aufbau
wird jedoch eine hohe Wärmemenge
durch einen hohen elektrischen Strom erzeugt. Insbesondere wird
infolge der während
des Betriebs der PTC-Heizung von den PTC-Stäben 10 und der PCB 70 erzeugten
Wärme,
die Temperatur im oberen Gehäuse 50 erhöht. Die
auf der PCB 70 montierten Komponenten können durch die erzeugte Wärme beschädigt werden
oder versagen. Zum Lösen
dieser Probleme ist, wie in 1 dargestellt
ist, eine Lüftungsöffnung 51 in
einem Abschnitt des oberen Gehäuses 50 ausgebildet,
das mit den PTC-Stäben 10 verbunden
ist, so dass Wärme
aus dem Inneren des oberen Gehäuses 50 durch
die Lüftungsöffnung 51 nach
außen
abgegeben wird.
-
Die
Wärmeabgabewirkung
der Lüftungsöffnung 51 ist
jedoch unzureichend, um eine Temperaturerhöhung des Inneren des oberen
Gehäuses 50 zu
verhindern. Daher bleiben die Probleme einer Beschädigung oder
einer Fehlfunktion der PTC-Heizung,
die auf Wärme
zurückzuführen sind,
noch bestehen. Weil überdies
die Größe des oberen
Gehäuses 50 um
die Größe eines
zur Bildung der Lüftungsöffnung 51 erforderlichen
Abschnitts erhöht
ist, ist die Gesamtgröße der PTC-Heizung
erhöht.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Demgemäß wurde
die vorliegende Erfindung angesichts der im Stand der Technik auftretenden vorstehend
erwähnten
Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher Kapazität bereitzustellen,
bei der ein positiver Netzanschluss ein erhöhtes Elektrizitätsdurchlassvolumen
aufweist, so dass verhindert wird, dass der durch elektrischen Strom
induzierte elektrische Widerstand, und durch den Widerstand erzeugte
Wärme,
kritische Punkte, die abhängig
von einem durch einen Benutzer vorgesehenen Zweck festgelegt werden, überschreiten, und
Wärme von
einer PCB zu dem positiven Netzanschluss geleitet und dann an die
Atmosphäre
abgegeben wird, so dass verhindert wird, dass die Temperatur der
PCB und des Inneren eines oberen Gehäuses übermäßig erhöht wird, und eine thermische
Beschädigung
oder Fehlfunktion von auf der PCB montierten Komponenten verhindert
wird, ohne dass eine getrennte Wärmeabgabevorrichtung
oder eine Lüftungsöffnung erforderlich
wäre, die
zu einer Vergrößerung der
PTC-Heizung führen
würde,
wodurch die geringe Größe der PTC-Heizung
erreicht wird, und bei der ein negativer Anschluss eines PTC-Stabs
so konfiguriert ist, dass von dem PTC-Stab übertragene Wärme an die
Atmosphäre
abgegeben werden kann, jedoch nicht auf das obere Gehäuse oder
die PCB übertragen
wird, und das obere Gehäuse
eine überlegene
Lüftungsstruktur
aufweist, wodurch verhindert wird, dass das Innere des oberen Gehäuses und
die PCB erwärmt
werden, wodurch die Haltbarkeit der PTC-Heizung verbessert wird.
-
Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine PWM-gesteuerte
PTC-Heizung hoher Kapazität
bereitzustellen, bei der eine Mehrzahl von Wärmeabgabelöchern durch die PCB ausgebildet
ist, welche in dem oberen Gehäuse installiert
ist und mit dem PTC-Stab verbunden ist, und bei der das obere Gehäuse eine
für die
Lüftung
vorteilhafte Struktur aufweist, wodurch verhindert wird, dass die
PCB und das Innere des oberen Gehäuses übermäßig erwärmt werden.
-
Gemäß einem
Aspekt sieht die vorliegende Erfindung vor: eine PWM-gesteuerte
PTC-Heizung hoher Kapazität,
welche aufweist: eine Mehrzahl von PTC-Stäben, wobei jeder der PTC-Stäbe einen
positiven Anschluss aufweist; ein oberes Gehäuse und ein unteres Gehäuse, die
mit beiden Enden der PTC-Stäbe verbunden
sind; und eine PCB, die im oberen Gehäuse installiert ist, wobei
die PCB mit einem positiven Netzanschluss und einem negativen Netzanschluss
versehen ist, wobei eine Mehrzahl von Leistungstransistoren auf
der PCB montiert ist, wobei den Leistungstransistoren durch den
positiven Netzanschluss elektrischer Strom zugeführt wird und der positive Anschluss
der PTC-Stäbe
auf der PCB montiert ist, wobei der positive Netzanschluss eine flache
Plattenform aufweist, welche ein erhöhtes Elektrizitätsdurchlassvolumen
aufweist, um den elektrischen Widerstand zu verringern, der sich
aus dem elektrischen Strom ergibt, und zu verhindern, dass die Wärme einen
kritischen Punkt überschreitet,
und an einer Teilmontagefläche
der PCB in einer solchen Form montiert ist, dass der positive Netzanschluss aus
der Teilmontagefläche
der PCB vorsteht.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine PWM-gesteuerte
PTC-Heizung hoher Kapazität
vor, welche aufweist: eine Mehrzahl von PTC-Stäben, wobei jeder der PTC-Stäbe einen
positiven Anschluss aufweist; ein oberes Gehäuse und ein unteres Gehäuse, die
mit beiden Enden der PTC-Stäbe
verbunden sind; und eine PCB, die im oberen Gehäuse installiert ist, wobei
die PCB mit einem positiven Netzanschluss und einem negativen Netzanschluss
versehen ist, wobei eine Mehrzahl von Leistungstransistoren auf
der PCB montiert ist, wobei den Leistungstransistoren durch den
positiven Netzanschluss elektrischer Strom zugeführt wird und der positive Anschluss
der PTC-Stäbe
auf der PCB montiert ist, wobei eine Mehrzahl von Wärmeabgabelöchern durch
die PCB ausgebildet ist, um die Wärme der PCB unter Verwendung
von Luft, die durch die Wärmeabgabelöcher hindurchtritt,
abzugeben.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
Die
vorstehend erwähnten
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang
mit den anliegenden Zeichnungen klarer verständlich werden. Es zeigen:
-
1 eine
Vorderansicht einer PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß einer herkömmlichen Technik;
-
2 eine
Vorderansicht einer PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine
perspektivische Einzelteilansicht des Aufbaus der PTC-Heizung hoher
Kapazität
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine
Draufsicht des inneren Aufbaus eines oberen Gehäuses der PTC-Heizung hoher
Kapazität
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
5 eine
perspektivische Einzelteilansicht des Aufbaus einer PTC-Heizung
hoher Kapazität
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
-
6 eine
Draufsicht des inneren Aufbaus eines oberen Gehäuses der PTC-Heizung hoher
Kapazität
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die anliegenden
Zeichnungen beschrieben. Es sollte nun auf die Zeichnungen Bezug genommen
werden, in denen gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Zeichnungen
verwendet werden, um gleiche oder ähnliche Bestandteile zu bezeichnen.
In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird auf eine detaillierte
Beschreibung wohlbekannter Funktionen oder Strukturen verzichtet, wenn
festgestellt wird, dass der Gedanke der vorliegenden Erfindung dadurch
unklar gemacht werden würde.
-
2 ist
eine Vorderansicht einer PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine
perspektivische Einzelteilansicht des Aufbaus der PWM-gesteuerten
PTC-Heizung hoher Kapazität
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine
Draufsicht des inneren Aufbaus eines oberen Gehäuses 500 der PWM-gesteuerten
PTC-Heizung hoher Kapazität
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
in den 2 und 3 dargestellt ist, sind bei
der PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung PTC-Stäbe 100 parallel zueinander
angeordnet. Jeder PTC-Stab 100 weist ein PTC-Element (nicht
dargestellt) zur Erzeugung von Wärme
auf. Wärmeabgaberippen 200 zur
Abgabe von Wärme
an die Luft sind an beiden Flächen
jedes PTC-Stabs 100 bereit gestellt, so dass sie in Kontakt mit
den Flächen
des PTC-Stabs 100 stehen.
Rippenführungen 300 sind
jeweils zwischen den benachbarten Wärmeabgaberippen 200 angeordnet,
um diese voneinander zu trennen. Das obere Gehäuse 500 und ein unteres
Gehäuse 600 sind
jeweils mit den oberen und unteren Enden der PTC-Stäbe 100 verbunden.
Ferner sind Seitenrahmen 400 mit beiden Enden des oberen
Gehäuses 500 und
des unteren Gehäuses 600 verbunden,
so dass das obere Gehäuse 500 und
das untere Gehäuse 600 und
die Seitenrahmen 400 den gesamten Rahmen der PTC-Heizung
bilden.
-
Überdies
ist eine PCB 700, welche den Betrieb der PTC-Stäbe 100 für eine Funktionsweise
mit hoher Kapazität
steuert, in dem oberen Gehäuse 500 installiert.
Leistungstransistoren 750 zum Steuern der PTC-Stäbe 100 sind
an der PCB 700 montiert. Positive Anschlüsse 110 der
PTC-Stäbe 100 sind durch
Klammern 740 an der PCB 700 montiert und elektrisch
damit verbunden. Zusätzlich
ist ein getrennter Netzanschluss 800 für die Stromzufuhr an der PCB 700 montiert.
Der Netzanschluss 800 weist einen positiven Netzanschluss 810 und
einen negativen Netzanschluss 820 auf. Von dem positiven
Netzanschluss 810 zugeführter
elektrischer Strom fließt durch
die Schaltung der PCB 700 und wird durch die Leistungstransistoren 750 gesteuert,
bevor er den positiven Anschlüssen 110 der
PTC-Stäbe 100 zugeführt wird.
Dabei wird elektrischer Strom zu den positiven Anschlüssen 110 der
PTC-Stäbe 100 übertragen,
so dass die PTC-Elemente der PTC-Stäbe 100 Wärme erzeugen.
Danach fließt
der elektrische Strom durch die Außenflächen der Abdeckungen der PTC-Stäbe 100 von
den negativen Netzanschlüssen 820 nach
außen.
Hier ist ein negativer Anschluss 900 elektrisch mit den
Außenflächen der
Enden der Abdeckungen der PTC-Stäbe 100 verbunden,
so dass elektrischer Strom durch den negativen Anschluss 900 von
dem negativen Netzanschluss 820 nach außen fließt. Ferner kann gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in den 3 und 4 dargestellt
ist, ein getrennter Kommunikationsport 730, der mit einer
ECU des Fahrzeugs kommuniziert, an der PCB 700 montiert
sein, um Informationen über
die Zustände
des Fahrzeugs von der ECU zu empfangen, so dass der Betrieb der PTC-Stäbe 100 ansprechend
auf die Informationen gesteuert werden kann.
-
Der
Aufbau jedes PTC-Stabs 100 wird kurz erklärt. Der
PTC-Stab 100 gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die rohrförmige Abdeckung, welche das äußere Erscheinungsbild
des PTC-Stabs 100 bildet, den positiven Anschluss 110,
der so in die Abdeckung eingeführt ist,
dass ein Ende von ihm aus der Abdeckung vorsteht, das PTC-Element, das in der
Abdeckung installiert ist und mit dem positiven Anschluss 110 verbunden
ist, und einen Isolator, der den positiven Anschluss 110 von
der Abdeckung isoliert. Wenn elektrischer Strom durch den positiven
Anschluss 110 zugeführt
wird, wird der elektrische Strom daher dem PTC-Element zugeführt und fließt dann
durch die Abdeckung. Bei diesem Prozess erzeugt das PTC-Element
Wärme.
Wenngleich ein Beispiel des Aufbaus des PTC-Stabs 100 mit
Bezug auf die Zeichnungen erläutert
wurde, kann es auf verschiedene Weise modifiziert werden.
-
Die
PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird für Fahrzeuge verwendet und kann
eine Leistung von 2000 W abgeben. Um diese Leistung zu erhalten,
wird ein elektrischer Strom von 80 A bis 200 A verwendet, und es
kann eine Spannung von 12 V oder 24 V verwendet werden. Um den im
Netzanschluss 800 oder in der PCB 700 auftretenden
elektrischen Widerstand zu minimieren und die durch den elektrischen
Widerstand erzeugte Wärme
zu minimieren, hat bei der PWM-gesteuerten
PTC-Heizung hoher Kapazität
gemäß der ersten Ausführungsform
der positive Netzanschluss 810 daher eine flache Plattenform,
deren Elektrizitätsdurchlassvolumen
erhöht
ist, um den elektrischen Widerstand zu verringern, der sich aus
dem Strom ergibt, und um zu verhindern, dass die Wärme einen kritischen
Punkt überschreitet.
Der positive Netzanschluss 810 ist an der Teilmontagefläche der
PCB 700 in einer Form montiert, in der er von der PCB 700 vorsteht.
Im Einzelnen hat der an der PCB 700 montierte positive
Netzanschluss 810 ein Elektrizitätsdurchlassvolumen, das für einen
zulässigen
Strom geeignet ist, der für
die maximale Ausgangsleistung benötigt wird.
-
Weil
das Elektrizitätsdurchlassvolumen
des positiven Netzanschlusses 810 erhöht ist, ist der sich aus dem
Stromfluss ergebende elektrische Widerstand in dem positiven Netzanschluss 810 verringert. Daher
ist die durch den elektrischen Widerstand erzeugte Wärme auch
erheblich verringert. Ferner hat der positive Netzanschluss 810 nicht
nur den Aufbau, der zur Verringerung der Wärme geeignet ist, sondern auch
Funktionen zum Abgeben der von der PCB 700 übertragenen
Wärme.
Das heißt,
dass die von verschiedenen an der PCB 700 montierten Teilen
und darauf ausgebildeten Schaltungen erzeugte Wärme auf den positiven Netzanschluss 810 übertragen
und dadurch an die Atmosphäre
abgegeben wird, weil der positive Netzanschluss 810 mit
der flachen Plattenform vorstehend an der Teilmontagefläche der
PCB 700 montiert ist, so dass die Kontaktfläche mit
Luft vergrößert ist.
-
Daher
kann bei der PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verhindert werden, dass die PCB 700 auf
eine hohe Temperatur erwärmt
wird, so dass verhindert werden kann, dass die Temperatur des Innenraums
des oberen Gehäuses 500 erhöht wird.
Demgemäß ist eine
getrennte Wärmeabgabe vorrichtung
oder eine getrennte Lüftungsöffnung nicht
erforderlich, wodurch die Größe der Heizung
verringert wird. Zusätzlich
kann verhindert werden, dass die an der PCB 700 montierten
Teile durch Wärme
beschädigt
werden oder Fehlfunktionen zeigen.
-
Infolge
dieses Aufbaus kann die Querschnittsfläche des positiven Netzanschlusses 810 so festgelegt
werden, dass verhindert wird, dass seine Temperatur einen abhängig von
dem vom Benutzer vorgesehenen Zweck festgelegten kritischen Punkt überschreitet.
Der kritische Punkt kann innerhalb eines Bereichs von Wärmeerzeugungsraten
frei gewählt
werden, in dem verhindert werden kann, dass die PCB 700 beschädigt wird
oder fehlerhaft funktioniert, ohne dass es notwendig wäre, dass
eine getrennte Wärmeabgabevorrichtung
oder eine getrennte Lüftungsöffnung vorhanden
ist.
-
Dabei
sind die an der PCB 700 montierten Leistungstransistoren 750 vorzugsweise
so aufgebaut, dass elektrischer Strom von dem positiven Netzanschluss 810 jedem
der Leistungstransistoren 750 unabhängig zugeführt wird. Das heißt, dass
die Leistungstransistoren 750 durch Schaltungen, die auf
der PCB 700 unabhängig
ausgebildet sind, mit dem positiven Netzanschluss 810 verbunden
sind. Wegen dieser Struktur kann die Länge der auf der PCB 700 ausgebildeten
strukturierten Schaltungen verringert werden. Auch sind die strukturierten
Schaltungen unabhängig
ausgebildet, so dass der Strom durch die strukturierten Schaltungen
verteilt und den Leistungstransistoren 750 zugeführt wird.
Daher wird die durch den elektrischen Widerstand erzeugte Wärme durch
die strukturierten Schaltungen erheblich verringert, wodurch verhindert
wird, dass die PCB 700 erwärmt wird.
-
Vorzugsweise
ist, wie in den 3 und 4 dargestellt ist,
der positive Netzanschluss 810 so konfiguriert, dass sich
zumindest ein Teil davon über
eine verhältnismäßig lange
Strecke entlang dem Umfang der PCB 700 erstreckt, um die
Wärmeabgabefläche zu vergrößern und
die vorstehend erwähnte
Wärmeabgabefunktion
zuverlässig
zu gewährleisten. Überdies
ist der negative Netzanschluss 820 in einer Form, in der
er von der PCB 700 vorsteht, an der Teilmontagefläche der
PCB 700 montiert. Der negative Netzanschluss 820 kann
auch eine flache Plattenform aufweisen, welche sich über eine vorbestimmte
Länge erstreckt,
so dass die von der PCB 700 darauf übertragene Wärme abgegeben werden
kann. Zusätzlich
ist es bevorzugt, dass der negative Netzanschluss 820 so
konfiguriert ist, dass sich zumindest ein Teil davon über eine
verhältnismäßig lange
Strecke entlang dem Umfang der PCB 700 erstreckt, um die
Wärmeabgabefläche zu vergrößern.
-
Zur
Gewährleistung
der Wärmeabgabefunktion
in dem oberen Gehäuse 500 können in
der PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Luftströmungslöcher 511 an vorbestimmten
Positionen im oberen Gehäuse 500 ausgebildet sein,
so dass Luft durch die Luftströmungslöcher 511 in
das obere Gehäuse 500 gesogen
wird. Die Wärmeabgabewirkung
des Innenraums des oberen Gehäuses 500 und
der PCB 700 kann durch die Luftströmungslöcher 511 weiter verbessert
werden. Zusätzlich
können
die Wärmeabgabelöcher 710 durch die
PCB 700 hindurch ausgebildet sein, um Wärme der PCB 700 so
abzugeben, dass durch die Luftströmungslöcher 511 in das obere
Gehäuse 500 eingesogene
Luft durch die Wärmeabgabelöcher 710 hindurchtritt.
-
Überdies
ist bei der PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der negative Anschluss 900 mit
dem oberen Gehäuse 500 in
einer Struktur verbunden, die von den PTC-Stäben 100 erzeugte Wärme an die
Atmosphäre
abgibt und verhindert, dass die Wärme auf die PCB 700 oder das
obere Gehäuse 500 übertragen
wird. Der negative Anschluss 900 kann einen Haken (nicht
dargestellt) aufweisen, um die Kopplung mit dem oberen Gehäuse 500 zu
erleichtern. Im Einzelnen steht der negative Anschluss 900,
der an dem oberen Gehäuse 500 montiert
ist, in Kontakt mit den oberen Enden der Außenflächen der PTC-Stäbe 100,
so dass Wärme
von den oberen Enden der PTC-Stäbe 100 auf den
negativen Anschluss 900 übertragen wird. Zusätzlich ist
der negative Anschluss 900 so an der Außenfläche des oberen Gehäuses 500 montiert,
dass auf den negativen Anschluss 900 übertragene Wärme leicht
an die äußere Atmosphäre abgegeben
werden kann. Weil der negative Anschluss 900 gemäß der vorliegenden
Erfindung an der Außenfläche des oberen
Gehäuses 500 montiert
ist, ist ein getrennter Raum für
die Installation des Anschlusses nicht erforderlich, so dass die
Größe der PTC-Heizung
verringert werden kann und eine überlegene
Wärmeabgabewirkung
gewährleistet
werden kann.
-
Der
negative Anschluss 900 gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat nicht nur eine Wärmeabgabefunktion, sondern
wirkt auch als ein Erdungsanschluss. Hierzu besteht der negative
Anschluss 900 aus einem leitenden Material und ist durch
die PCB 700 mit dem negativen Netzanschluss 820 verbunden.
Hier ist ein Einführungsschlitz 720 durch
die PCB 700 ausgebildet, so dass der negative Anschluss 900 durch
den Einführungsschlitz 720 hindurchtritt,
ohne in Kontakt mit der PCB 700 zu gelangen. Demgemäß ist der
negative Anschluss 900 durch den Einführungsschlitz 720 mit dem
negativen Netzanschluss 820 verbunden, ohne in Kontakt
mit der PCB 700 zu gelangen. Durch diese Struktur kann
verhindert werden, dass auch nur ein kleiner Anteil der von den
PTC-Stäben 100 erzeugten Wärme auf
die PCB 700 übertragen
wird, wodurch zuverlässiger
verhindert wird, dass die PCB 700 erwärmt wird.
-
Der
negative Anschluss 900 ist daher elektrisch mit dem negativen
Netzanschluss 820 verbunden. Hier kann, wie in 4 dargestellt
ist, ein integrales Verbindungsverfahren, wie Schweißen, Löten usw.,
als ein Verbindungsmittel 830 zur Verbindung des negativen
Anschlusses 900 mit dem negativen Netzanschluss 820 verwendet
werden. Alternativ kann ein Bolzenverbindungsverfahren unter Verwendung
eines aus einem leitenden Material bestehenden Bolzens als Verbindungsmittel 830 verwendet werden.
-
Weil
der negative Anschluss 900, der in Kontakt mit den oberen
Enden der PTC-Stäbe 100 steht, in
einer Form mit dem oberen Gehäuse 500 verbunden
ist, in der er einen Teil der Außenfläche des oberen Gehäuses 500 abdeckt,
wie in den 2 und 3 dargestellt
ist, hat der negative Anschluss 900 beispielsweise eine ”U”-Kanalform,
die der Außenfläche des
oberen Gehäuses 500 entspricht,
so dass er den Teil der Außenfläche des
oberen Gehäuses 500 abdeckt. Überdies
erstreckt sich ein Teil des negativen Anschlusses 900 über eine
verhältnismäßig lange
Strecke, so dass er durch die PCB 700 hindurchtritt, und
ist mit dem negativen Netzanschluss 820 verbunden. Zusätzlich sind
zur Verbindung der oberen Enden der PTC-Stäbe 100 mit dem negativen
Anschluss 900 Verbindungsschlitze 910 durch den
unteren Teil des ”U”-förmigen Kanals ausgebildet,
so dass die oberen Enden der PTC-Stäbe 100 durch die entsprechenden
Verbindungsschlitze 910 in den negativen Anschluss 900 eingeführt und
damit verbunden werden. Wie in 3 dargestellt
ist, sind vorzugsweise Verlängerungsschlitze 920 an
beiden Enden jedes Verbindungsschlitzes 910 ausgebildet.
Jeder Verlängerungsschlitz 920 hat
eine größere Breite als
der Verbindungsschlitz 910. Luft tritt durch die Verlängerungsschlitze 920 hindurch,
so dass der negative Anschluss 900 einfacher Wärme an die
Luft abgeben kann, wodurch die Gesamt-Wärmeabgabewirkung
verbessert wird.
-
Ferner
können
Lüftungslöcher 930,
durch die Luft strömen
kann, durch einen Teil des negativen Anschlusses 900, der
das obere Gehäuse 500 bedeckt,
beispielsweise durch den Boden des ”U”-förmigen Kanals, ausgebildet
sein. In der gleichen Weise tritt Luft durch die Lüftungslöcher 930 hindurch,
so dass die Gesamt-Wärmeabgabewirkung
verbessert werden kann. Auch können
zur weiteren Verbesserung der Wärmeabgabewirkung
im oberen Gehäuse 500 die
Luftströmungslöcher 511 in
dem oberen Gehäuse 500 ausgebildet
sein, so dass durch die Lüftungslöcher 930 hindurchtretende
Luft einfach in das obere Gehäuse 500 gesogen
werden kann.
-
Nachstehend
wird die Struktur des oberen Gehäuses 500 in
Einzelheiten erklärt.
Wie in den 2 und 3 dargestellt
ist, umfasst das obere Gehäuse 500 gemäß der ersten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen Gehäusekörper 510,
der auf einer Seite offen ist und die PCB 700 enthält, und
eine Gehäuseabdeckung 520,
die mit dem Gehäusekörper 510 verbunden
ist, um die offene Seite des Gehäusekörpers 510 abzudecken.
Die Luftströmungslöcher 511 sind
durch den Gehäusekörper 510 hindurch
ausgebildet, so dass Luft durch die Luftströmungslöcher 511 in das obere
Gehäuse 500 gesogen
wird. Vorzugsweise sind Lüftungsschlitze 521 zur
Abgabe von Wärme
im Innenraum des oberen Gehäuses 500 durch
die Gehäuseabdeckung 520 ausgebildet.
Hier kann das obere Gehäuse 500 gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, statt die getrennten Lüftungsschlitze 521 zu
haben, so konfiguriert sein, dass der Innenraum des oberen Gehäuses 500 durch
verschiedene Löcher,
die zur Installation von Komponenten ausgebildet sind, oder durch
feine Lücken,
die beim Zusammensetzen der Komponenten gebildet werden, belüftet wird.
-
Verriegelungsvorsprünge 513 und
Verriegelungslöcher 524 sind
im Gehäusekörper 510 bzw.
in der Gehäuseabdeckung 520 an
einander entsprechenden Positionen ausgebildet. Der Gehäusekörper 510 und
die Gehäuseabdeckung 520 sind
unter Verwendung der Verriegelungsvorsprünge 513 und der Verriegelungslöcher 524 ohne
Verwendung eines getrennten Befestigungsmittels getrennt miteinander verbunden.
-
Ferner
sind zwei Netzanschluss-Einführungsschlitze 522 durch
die Gehäuseabdeckung 520 ausgebildet,
so dass der positive Netzanschluss 810 und der negative
Netzanschluss 820 jeweils in die Netzanschluss-Einführungsschlitze 522 eingeführt werden
und aus der Gehäuseabdeckung 520 herausstehen.
Vorzugsweise sind die beiden Netzanschluss-Einführungsschlitze 522 voneinander
getrennt und an benachbarten Positionen angeordnet. Wegen dieser
Struktur können
der positive Netzanschluss 810 und der negative Netzanschluss 820 in der
Richtung mit einer Stromversorgung verbunden werden, in der die
Gehäuseabdeckung 520 der Stromversorgung
gegenübersteht.
Daher können eine
Größenverringerung
der PTC-Heizung erreicht werden und der Verdrahtungsvorgang für die Stromverbindungen
vereinfacht werden. Wie in 3 dargestellt
ist, ist vorzugsweise eine Trennplatte 523 zwischen den
beiden Netzanschluss-Einführungsschlitzen 522 bereitgestellt,
um einen Kurzschluss infolge eines Kontakts zwischen dem positiven
Netzanschluss 810 und dem negativen Netzanschluss 820, die
durch die beiden Netzanschluss-Einführungsschlitze 522 herausstehen,
zu verhindern.
-
Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stehen Stabsitzvorsprünge 610 in Querrichtung
aus dem unteren Gehäuse 600 vor, so
dass die PTC-Stäbe 100 in
die Stab sitzvorsprünge 610 eingeführt werden.
Durch die Bildung der Stabsitzvorsprünge 610 kann die Breite
des unteren Gehäuses 600 verringert
werden, wodurch die Größe der PTC-Heizung
verringert wird. Zusätzlich
kann der Vorgang des Installierens der PTC-Heizung in dem Fahrzeug
oder des Entfernens von dieser daraus einfacher ausgeführt werden.
-
Nachstehend
wird eine PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben.
Bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform wird 2 in
der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform verwendet, und die 5 und 6 ersetzen
die 3 und 4. Mit anderen Worten wird die
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 2, 5 und 6 erklärt. Für die Zwecke
der Beschreibung wird auf die Erklärung der überlappenden Teile zwischen
der ersten und der zweiten Ausführungsform verzichtet,
und es werden hauptsächlich
Unterschiede zwischen ihnen erklärt.
-
Bei
der PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind ein oberes Gehäuse 500 und ein unteres
Gehäuse 600 mit
beiden Enden der PTC-Stäbe 100 verbunden.
Das obere Gehäuse 500 enthält eine
PCB 700, an der ein positiver Netzanschluss 810 und
ein negativer Netzanschluss 820 montiert sind. Ferner sind
Leistungstransistoren 750, denen elektrischer Strom durch
den positiven Netzanschluss 810 zugeführt wird, und positive Anschlüsse 110 der
PTC-Stäbe 100 an
der PCB 700 montiert. Die PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher
Kapazität gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Wärmeabgabelöchern 710 durch
die PCB 700 hindurch ausgebildet ist, um zu ermöglichen,
dass Luft durch sie hindurchtritt, und auf diese Wei se die Wärme der
PCB 700 abzugeben.
-
Die
PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird für Fahrzeuge verwendet und kann
eine Leistung von 2000 W abgeben. Um diese Leistung zu erhalten,
wird ein elektrischer Strom von 80 A bis 200 A verwendet, und es
kann eine Spannung von 12 V oder 24 V verwendet werden. Daher sind
zum Minimieren des im Netzanschluss 800 oder in der PCB 700 auftretenden
elektrischen Widerstands infolge des hohen elektrischen Stroms oder
zum Verringern der durch den elektrischen Widerstand erzeugten Wärme die
Wärmeabgabelöcher 710 zur
Abgabe der Wärme
der PCB 700 unter Verwendung dadurch hindurchtretender
Luft durch die PCB 700 ausgebildet.
-
Es
ist bevorzugt, dass diese Wärmeabgabelöcher 710 unter
den an der PCB 700 montierten Komponenten um jene Komponenten
ausgebildet sind, die hohe Wärmeerzeugungsraten
haben. Daher sind die Wärmeabgabelöcher 710 um
Abschnitte der PCB 700 ausgebildet, an denen die positiven
Anschlüsse
der PTC-Stäbe 100 montiert
sind. Ferner können
die Wärmeabgabelöcher 710 um
Abschnitte der PCB 700 ausgebildet sein, an denen andere
elektronische Komponenten, wie Leistungstransistoren 750,
die Wärme
erzeugen, montiert sind. Zusätzlich können die
Wärmeabgabelöcher 710 um
Abschnitte der PCB 700 ausgebildet sein, an denen der positive Netzanschluss 810,
der elektrisch mit den Leistungstransistoren 750 verbunden
ist, montiert ist.
-
Es
ist bevorzugt, dass jedes Wärmeabgabeloch 710 einen
Durchmesser von höchstens
1 mm aufweist, um die Kontaktfläche
zu vergrößern, mit
der die PCB 700 Wärme
an durch sie hindurchtretende Luft abgibt, so dass die Effizienz
der Wärmeabgabe erhöht wird.
-
Die
PWM-gesteuerte PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise nicht nur die vorstehend
erwähnte
Wärmeabgabestruktur, sondern
auch eine Struktur zum Verhindern, dass der Netzanschluss in seinem
eigenen Körper
Wärme erzeugt.
In Bezug hierauf hat der positive Netzanschluss 810 eine
flache Plattenform, deren Elektrizitätsdurchlassvolumen erhöht ist,
um den elektrischen Widerstand zu verringern, der sich aus dem elektrischen
Strom ergibt, und um zu verhindern, dass die Wärme einen kritischen Punkt überschreitet.
Der positive Netzanschluss 810 ist an der Teilmontagefläche der
PCB 700 in einer Form montiert, in der er von der PCB 700 vorsteht.
Im Einzelnen hat der an der PCB 700 montierte positive
Netzanschluss 810 ein Elektrizitätsdurchlassvolumen, das für einen
zulässigen
Strom geeignet ist, der für
die maximale Ausgangsleistung benötigt wird.
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, hat bei der PWM-gesteuerten PTC-Heizung hoher Kapazität gemäß der vorliegenden
Erfindung ein positiver Netzanschluss ein erhöhtes Elektrizitätsdurchlassvolumen,
so dass verhindert wird, dass der durch den elektrischen Strom induzierte
elektrische Widerstand und die durch den Widerstand erzeugte Wärme kritische
Punkte überschreiten,
die abhängig
von einem durch einen Benutzer vorgesehenen Zweck festgelegt werden.
Die Wärme
wird von einer PCB zum positiven Netzanschluss geleitet und dann
an die Atmosphäre
abgegeben. Demgemäß kann verhindert werden,
dass die Temperatur der PCB und des Inneren eines oberen Gehäuses übermäßig ansteigt,
wodurch eine thermische Beschädigung
oder eine Fehlfunktion von an der PCB montierten Komponenten verhindert
wird, ohne dass eine getrennte Wärmeabgabevorrichtung
oder eine Lüftungsöffnung erforderlich
wäre, wodurch
die PTC-Heizung vergrößert werden
würde.
Auf diese Weise kann die geringe Größe der PTC-Heizung erreicht
werden. Ferner ist ein negativer Anschluss eines PTC-Stabs so konfiguriert, dass
von dem PTC-Stab übertragene
Wärme an
die Atmosphäre
abgegeben werden kann, jedoch nicht auf das obere Gehäuse oder
die PCB übertragen wird,
und das obere Gehäuse
hat eine überlegene Lüftungsstruktur.
Daher kann verhindert werden, dass das Innere des oberen Gehäuses und
die PCB erwärmt
werden, wodurch die Haltbarkeit der PTC-Heizung verbessert wird.
-
Ferner
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Mehrzahl von Wärmeabgabelöchern durch
die PCB ausgebildet, die im oberen Gehäuse installiert ist und mit
dem PTC-Stab verbunden ist, und das obere Gehäuse hat auch eine für die Lüftung vorteilhafte
Struktur, wodurch verhindert wird, dass die PCB und das Innere des
oberen Gehäuses übermäßig erwärmt werden.
Dank der überlegenen
Wärmeabgabestruktur
des negativen Anschlusses der PTC-Stäbe und einer Erhöhung des
Elektrizitätsdurchlassvolumens
des positiven Netzanschlusses, dem ein hoher elektrischer Strom
zugeführt
wird, können
ein elektrischer Widerstand und eine Wärmeerzeugung verhindert werden.
Daher kann zuverlässiger
verhindert werden, dass die PCB und das Innere des oberen Gehäuses übermäßig erwärmt werden,
wodurch verhindert wird, dass die Komponenten beschädigt werden
oder fehlerhaft funktionieren. Zusätzlich kann die vorliegende
Erfindung die Effizienz der Wärmeabgabe
erhöhen
und eine überlegene
Haltbarkeit gewährleisten,
obwohl sie keine getrennte Lüftungsvorrichtung
aufweist. Durch eine solche Struktur ohne eine getrennte Lüftungsvorrichtung
kann die Größe der PTC-Heizung verringert
werden und ihre Herstellung erleichtert werden.
-
Wenngleich
die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu Erläuterungszwecken dargelegt wurden,
werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Modifi kationen, Erweiterungen
und Ersetzungen möglich
sind, ohne vom Schutzumfang und vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
Daher sei bemerkt, dass der technische Gedanke der vorliegenden
Erfindung nur mit Bezug auf ein veranschaulichendes Beispiel beschrieben wurde,
das die vorliegende Erfindung nicht einschränken soll. Es sei auch bemerkt,
dass der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche und
nicht durch die ihnen vorhergehende Beschreibung definiert ist und
dass alle Änderungen, die
innerhalb des Einschränkungsbereichs
der Ansprüche
oder Entsprechungen dieses Einschränkungsbereichs liegen, von
den Ansprüchen
eingeschlossen werden sollen.