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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizmodul zur Luftstromerwärmung nach dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1.
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Ein Heizmodul der vorliegenden Art umfasst demnach mindestens ein flächiges PTC-Element mit einer ersten und einer zweiten Kontaktfläche, sowie einen luftdurchströmbaren Wärmeabgabebereich, in dem wärmeleitende Lamellen angeordnet sind, die mit dem PTC-Element in Wirkverbindung stehen. Das PTC-Element ist zwischen einem ersten Teil und einem zweiten Teil eines wärme- und stromleitenden Kerns angeordnet und liegt mit seiner ersten Kontaktfläche am ersten Kernteil sowie mit seiner zweiten Kontaktfläche am zweiten Kernteil an. Das PTC-Element gibt somit Wärme an die beiden Kernteile ab und kann gleichzeitig über die beiden Kernteile elektrisch kontaktiert werden. Der wärme- und stromleitende Kern trägt außerdem die Lamellen, die einen durch den Wärmeabgabebereich strömenden Luftstrom erwärmen.
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PTC-Elemente sind Halbleiter-Widerstände aus Keramik, deren ohmscher Widerstand temperaturabhängig ist. Die Widerstands-Temperatur-Kennlinie verhält sich nichtlinear: Der Widerstand eines PTC-Heizelements sinkt mit steigender Bauteiltemperatur zunächst leicht, um dann bei einer charakteristischen Temperatur (Referenztemperatur) sehr steil anzusteigen. Dieser insgesamt positive Verlauf der Widerstands-Temperatur-Kennlinie (PTC = Positive Temperature Coefficient) führt dazu, dass ein PTC-Heizelement selbstregelnde Eigenschaften aufweist. Bei einer Temperatur, die deutlich niedriger als die Referenztemperatur liegt, weist das PTC-Heizelement einen niedrigen Widerstand auf, so dass entsprechend hohe Stromstärken durchgeleitet werden können. Wenn für eine gute Wärmeabfuhr von der Oberfläche des PTC-Heizelements gesorgt ist, wird also entsprechend viel elektrische Leistung aufgenommen und als Wärme abgegeben. Steigt die Temperatur des PTC-Heizelements jedoch über die Referenztemperatur, steigt der PTC-Widerstand rasch an, so dass die elektrische Leistungsaufnahme auf einen sehr geringen Wert begrenzt wird. Die Bauteiltemperatur nähert sich dann einem oberen Grenzwert, der abhängig ist von der Wärmeaufnahme der Umgebung des PTC-Heizelements. Unter normalen Umweltbedingungen kann die Bauteiltemperatur des PTC-Heizelements also nicht über eine charakteristische höchste Temperatur ansteigen, selbst wenn die gewollte Wärmeableitung im Störfall völlig unterbrochen wird. Dies und die selbstregelnden Eigenschaften eines PTC-Heizelements, aufgrund deren die aufgenommene elektrische Leistung genau der abgegebenen thermischen Leistung entspricht, prädestiniert PTC-Heizelemente für den Einsatz in Heizungs- bzw. Klimaanlagen von Fahrzeugen oder bei sonstigen Anwendungen von Luftstromerwärmungen in Fahrzeugen oder Wohnbereichen. Denn aus Sicherheitsgründen dürfen in diesen Anwendungsgebieten auch im Störfall keine feuergefährlichen Temperaturen im Heizelement entstehen, wobei gleichwohl im Normalbetrieb eine hohe Heizleistung gefordert wird.
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Zur Innenraumheizung von Kraftfahrzeugen ist es bereits bekannt, elektrische Heizmodule mit einem Rahmen, der eine Mehrzahl von PTC-Heizelementen und daran angrenzenden, luftdurchströmbaren Wärmeabgabebereichen mit wärmeleitenden Lamellen zu einem Modul zusammenfasst, einzusetzen. Ein Beispiel für derartige bekannte elektrische Heizmodule findet sich in der
EP 0 350 528 A1 .
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In der
EP 1 479 918 A1 ist ein komplettes Gebläsemodul, bestehend aus einem in einem Gehäuse integrierten Radiallüfter und einem Heizmodul offenbart, das zur Sitzheizung in einem belüfteten Kraftfahrzeugsitz dienen soll. Da ein Kraftfahrzeugsitz aus Sicherheitsgründen auch bei Ausfall des Lüfters an dessen Oberfläche eine Maximaltemperatur, die für Menschen verträglich ist, nicht überschreiten darf, sind Heizmodule mit PTC-Heizelementen hervorragend geeignet, zumal sie bei gleicher Sicherheit eine wesentlich höhere Heizleistung abgeben können, als die herkömmlich in Sitzheizungen verwendeten Matten mit elektrischen Widerstandsdrähten, deren Leistungsaufnahme aus Sicherheitsgründen sehr begrenzt sein muss.
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Die bisher bekannten elektrischen Heizmodule mit PTC-Elementen bestehen in der Regel aus mehreren Lagen von flächig nebeneinander angeordneten, mit ihrer Schmalseite im Luftstrom stehenden PTC-Heizelementen, die an Ihren flachen Oberseiten und ihren Unterseiten jeweils mit Kontaktblechen elektrisch kontaktiert sind. Die daran angrenzenden Wärmeabgabebereiche weisen mäanderförmig angeordnete Metalllamellen auf, die ebenfalls mit ihrer Schmalseite im Luftstrom stehen und an ihrer Breitseite die Kontaktierungsbleche der PTC-Heizelemente in regelmäßigen Abständen für einen Wärmeübergang aufliegend thermisch kontaktieren. Um eine gute Wärmeableitung von den PTC-Heizelementen an die wärmeleitenden Lamellen zu erzielen, können Wärmeleitkleber oder sonstige Verbindungstechniken verwendet werden; es hat sich jedoch als effizienteste Lösung durchgesetzt, die PTC-Heizelemente und die wärmeleitenden Lamellen in einen diese zu einem Modul zusammenfassenden Rahmen zu setzen und innerhalb des Rahmens mindestens ein Federelement vorzusehen, der die abwechselnd angeordneten Wärmeabgabebereiche mit wärmeleitenden Lamellen und die Stege mit den PTC-Heizelementen aufeinander presst.
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Dies bedingt allerdings eine rechteckige Form des elektrischen Heizmoduls mit zeilenartiger Strukturierung der Bauteile, die strömungstechnisch zur Luftstromerwärmung insbesondere dann nicht optimal ist, wenn der Platz für entsprechende luftstromführende Kanäle wie in einem Kraftfahrzeug nur sehr begrenzt ist. Insofern war es für das Gebläsemodul für Kraftfahrzeugsitze nach der
EP 1 479 918 A1 folgerichtig, einen Radiallüfter einzusetzen. Radiallüfter sind bekanntermaßen jedoch eher weniger für diesen Zweck geeignet, da sie einen hohen Druck bei entsprechend hohen Ausströmgeschwindigkeiten erzeugen.
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Darüber hinaus ist die Fertigung der bekannten elektrischen Heizmodule aufgrund ihres mehrschichtigen, federbelasteten Aufbaus innerhalb eines Rahmens kaum maschinell möglich. Dies ist allerdings sehr aufwendig.
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In der
DE 20 2005 012 394 U1 wird daher ein elektrisches Heizmodul der eingangs genannten Art mit einem ringförmigen, insbesondere kreisrund ausgebildeten Wärmeabgabebereich vorgeschlagen, in welchem die wärmeleitenden Lamellen im Wesentlichen radial verlaufend angeordnet sind. Dies vereinfacht die Montage, insbesondere wenn diese automatisiert werden soll, und erhöht die Effizienz des Wärmeübergangs auf den durch die Lamellen bzw. den Wärmeabgabebereich geleiteten Luftstrom.
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Ein weiteres Beispiel für ein Gebläsemodul für Kraftfahrzeugsitze ist in der
EP 1 464 533 A1 zu finden. Ein Beispiel für ein Heizmodul, das nach Art eines Haartrockners mit einem Gebläse und Widerstands-Heizdrähten im Luftstrom versehen ist, ist in der
US 6,541,737 B1 beschrieben.
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In der
DE 10 2007 006 058 A1 ist ein elektrisches Heizmodul der eingangs genannten Art mit verbesserter Montagefreundlichkeit offenbart. Die dort verwendeten Lamellen werden von einem wärmeleitenden Haltering getragen. Werden zwei solcher Halteringe mit entsprechenden Lamellenkränzen verwendet, bilden diese einen teilbaren, wärme- und stromleitenden Kern, der in einen ersten und einem zweiten Kernteil teilbar ist. Zwischen diesen beiden Kernteilen wird ein flächiges PTC-Element eingelegt, so dass sich ein elektrisch leitender und zugleich wärmeleitender Kontakt zwischen den beiden Kontaktflächen des PTC-Elements und jeweils einem Kernteil ergibt. Um das PTC-Element gegen Umwelteinflüsse von außen zu schützen, wird eine Ringdichtung zwischen die beiden Kernteile eingelegt, die das PTC-Element umgibt und abdichtend zwischen den beiden Kernteilen einschließt. In einer alternativen Ausführungsform sorgt ein Rahmenelement für die Abdichtung des Zwischenraums zwischen den beiden Kernteilen, in dem das PTC-Element sitzt.
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Die wärmeleitenden Lamellen dieses Standes der Technik nach der
DE 10 2007 006 058 A1 sind, wie im sonstigen oben erwähnten Stand der Technik, aus gebogenen und abgekanteten Metallblechen gefertigt. Dies kann zwar maschinell geschehen, jedoch ist das Einpassen der Lamellen in die Kernteile recht aufwändig und ist nicht dauerhaft stabil, so dass der Wärmeübergang zumindest langfristig nicht optimal ist.
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Gleichzeitig ist es für eine effiziente Wärmeabgabe vom PTC-Element in die Kernteile unabdingbar, dass zwischen dem PTC-Element und den Kernteilen eine dauerhafte Anpresskraft wirkt. Aufgrund des oben beschriebenen Verlaufs der Widerstands-Temperatur-Kennlinie des PTC-Elements verringert sich dessen Stromaufnahme, wenn die Wärme nicht effizient abgeführt wird, so dass die Leistung des Heizelements sinkt, wenn die Wärmeübergänge nicht optimal ausgestaltet sind.
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Im Stand der Technik nach der
DE 10 2007 006 058 A1 ist daher – ebenso wie in den sonstigen erwähnten Schriften zum Stand der Technik – ein Federelement vorgesehen, das bei der Montage vorgespannt wird. Die Vorspannung wird mittels einer Halteklammer aufrechterhalten. In einer alternativen Ausführungsform werden Federklammern verwendet, die eine permanente Vorspannung auf die beiden Kernteile mit zwischenliegenden PTC-Element ausüben.
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Federelemente, die beim Montieren vorgespannt werden müssen und die dafür sorgen, dass Baugruppen des Heizmoduls unter Vorspannung montiert und gehalten werden müssen, verkomplizieren jedoch die Montage und machen in aller Regel Handarbeit notwendig. Insbesondere im Zusammenhang mit der erwähnten geringen Eigenstabilität von Lamellenpaketen aus gebogenen und gekanteten Metallblechen bereiten die Kräfte, die beim Montieren zur Vorspannung der Federelemente aufgebracht werden müssen, besondere Schwierigkeiten bei der Montage.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Montagefreundlichkeit eines elektrischen Heizmoduls der vorliegenden Art durch konstruktive Modifikationen zu verbessern.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch ein elektrisches Heizmodul mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Heizmoduls sind in den Ansprüchen 2 bis 10 niedergelegt.
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Die vorliegende Erfindung macht Montagearbeiten mit vorgespannten Baugruppen überflüssig, denn erfindungsgemäß ist ein Befestigungselement vorhanden, das den ersten Kernteil, das PTC-Element und den zweiten Kernteil durchgreift und aneinander festlegt, insbesondere mittels zueinander fluchtenden Bohrungen in diesen Bauteilen. Ein solches Befestigungselement kann aus einer Schrauben-Mutter-Kombination bestehen; es sind jedoch auch sämtliche anderen Befestigungsarten, wie beispielsweise eine Nietverbindung, eine Steckverbindung mit Sicherungsringen oder Splinten etc. im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Befestigungselement einsetzbar. Besonders einfach zu montieren ist hierbei naturgemäß eine Schraubverbindung.
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Mittels des erfindungsgemäßen Befestigungselements sind die beiden Kernteile und das PTC-Element stabil und mit einer definierten Vorspannung sowie mit einer dementsprechend guten Wärmeableitung vom PTC-Element in die Kernteile dauerhaft aneinander festgelegt, so dass sich diese Baugruppe besonders leicht montieren lässt. Durch diese Ausgestaltung kann außerdem ein Gehäuse, in das das vorliegende elektrische Heizmodul vorzugsweise zusammen mit einem Lüfter eingebaut wird, von Haltekräften und Gegenkräften freigehalten werden, die von Federelementen herrühren, welche im Stand der Technik verwendet worden sind. Das erfindungsgemäße elektrische Heizmodul kann also ganz einfach in ein Gehäuse eingelegt oder über eine Schnappverbindung eingeklickt werden, was die Montage eines Heizmoduls mit Gehäuse und Lüfter, wie man es beispielsweise in Fahrzeugsitzen zur Heizung und Belüftung derselben einbaut, nochmals entscheidend vereinfacht.
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Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Befestigungselement elektrisch leitend ausgebildet und dient als Stromzuführung zu entweder dem ersten oder dem zweiten Kernteil. Hierzu sitzt es vorzugsweise in einer elektrisch isolierenden Hülse, die sich zumindest über eines der beiden Kernteile und das PTC-Element hinweg erstreckt. Das PTC-Element kann dann von nur einer Seite her elektrisch angeschlossen werden. Beispielsweise wird eine erste elektrische Zuleitung mit dem ersten Kernteil verbunden, und eine zweite elektrische Zuleitung mit dem Befestigungselement, das gegen den ersten Kernteil elektrisch isoliert ist. Gleichzeitig steht das Befestigungselement jedoch in elektrisch leitender Verbindung mit dem zweiten Kernteil, so dass das PTC-Element über seine beiden Oberflächen elektrisch kontaktiert wird, auch wenn die Zuleitungen innerhalb der Projektionsfläche des PTC-Elements, also radial innerhalb des Wärmeabgabebereichs verlaufen und nur entweder an der stromaufwärtigen oder der stromabwärtigen Seite des PTC-Elements angeordnet sind.
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Die elektrische Kontaktierung wird vorzugsweise dadurch nochmals vereinfacht, dass die Hülse, die das Befestigungselement elektrisch isolierend umgibt, außerhalb der Bohrungen der Kernteile und des PTC-Elements in eine Scheibe auskragt, die zwischen zwei elektrischen Kontaktelementen, insbesondere Kabelringhülsen, angeordnet ist und diese elektrisch voneinander trennt. Ein erstes dieser beiden elektrischen Kontaktelemente sitzt dann zwischen der auskragende Scheibe und dem ersten Kernteil, so dass hierdurch der erste Kernteil kontaktiert wird, während das zweite elektrische Kontaktelement zwischen der Scheibe und dem sichernden bzw. auskragenden Teil des Befestigungselements sitzt. Dieser auskragende Teil kann, je nach Art des Befestigungselements, eine Mutter, ein Schraubenkopf, ein Niet, eine Unterlegscheibe, eine Distanzscheibe, ein Splint oder dergleichen sein.
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Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die wärmeleitenden Lamellen nicht mehr, wie im bisherigen Stand der Technik, als gebogene und abgekantete Metallbleche gefertigt, sondern als Strangpressprofil hergestellt, insbesondere aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, die eigenstabil und besonders gut wärmeleitend sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, das Strangpressprofil so zu fertigen, dass es den gesamten Wärmeabgabebereich als einstückig gefertigter Wärmeabgabeblock überdeckt. Dies erhöht die Eigenstabilität dieses Bauteils und vereinfacht die Montage, da es dann nur noch mit dem Kern bzw. einem der beiden Kernteile zusammengesteckt und dort verpresst werden muss.
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Vorzugsweise sitzt ein erstes Strangpressprofil auf dem ersten Kernteil und ein zweites Strangpressprofil auf dem zweiten Kernteil.
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Ein solches Strangpressprofil hat mehrere Vorteile: Hierzu gehört die Möglichkeit, durch eine Kalt-Warm-Einpressung mit dem jeweils zugehörigen Kernteil einen optimalen Wärmeübergang zwischen dem Kernteil und dem Wärmeabgabebereich zu schaffen. Des weiteren ist es möglich und bevorzugt, die wärmeleitenden Lamellen des Strangpressprofils so auszugestalten, dass deren Querschnitt in Strömungsrichtung sich mit zunehmender Entfernung vom Kern verringert, was die Effizienz der Wärmeleitung innerhalb der Lamellen und die Effizienz der Wärmeabgabe von den Lamellen an den durchströmenden Luftstrom erhöht.
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Schließlich ist es möglich und bevorzugt, die wärmeleitenden Lamellen solcherart zu formen, dass sie vom Kern ausgehend einen Stamm bilden und dieser Stamm sich mit zunehmender Entfernung vom Kern mindestens einmal in zwei oder mehr Äste verzweigt. Hierdurch lässt sich der Wärmeabgabebereich gleichmäßig strukturieren, eine besonders große Oberfläche der wärmeleitenden Lamellen schaffen, an denen der Wärmetransport in den Luftstrom erfolgt, und besonders geringe Luftströmungsverluste erzielen. Dies erhöht den Wärmeübergang, verbessert die Reaktionszeit und Effizienz des Heizmoduls und reduziert Luftströmungsgeräusche. Des weiteren können kleinere Lüfter bei gleicher Wirkung verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine Achsmontage des elektrischen Heizmoduls mit sandwichartigem Aufbau mit einem zentralen Befestigungselement, das das PTC-Element gleichzeitig elektrisch kontaktiert.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes elektrisches Heizmodul wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische seitliche Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäß aufgebautes elektrisches Heizmodul;
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2 eine Darstellung wie 1, wobei das Heizmodul zusammen mit einem Lüfter in ein Gehäuse eingebaut ist;
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3 eine perspektivische Darstellung der Baugruppe aus 2.
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Das in 1 schematisch im Schnitt dargestellte elektrische Heizmodul besitzt als Herzstück ein flächiges PTC-Element 1, das, von einem Dichtungsring 2 umgeben, zwischen einem ersten Kernteil 3 und einem zweiten Kernteil 4 sitzt. Der Dichtungsring 2 stellt sicher, dass das PTC-Element 1 von Umwelteinwirkungen geschützt nach außen abgedichtet ist.
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Auf das erste Kernteil 3 aufgesetzt, befindet sich ein erster Wärmeabgabeblock 5, der aus einem Aluminium-Strangpressprofil besteht, welches den ersten Kernteil 3 kreisrund umgebend, eine Vielzahl von im Wesentlichen radial verlaufenden, wärmeleitenden Lamellen bildet. Diese werden später anhand 3 näher beschrieben. Ein zweiter Wärmeabgabeblock 6 sitzt auf dem zweiten Kernteil 4. Die Wärmeabgabeblöcke 5 und 6 überdecken einen Wärmeabgabebereich 7, welcher von zu erwärmender Luft mit einem Luftstrom 8 durchströmt wird.
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Das flächig ausgebildete PTC-Element 1 besitzt an der Oberseite eine erste Kontaktfläche 9 und an seiner Unterseite eine zweite Kontaktfläche 10, wobei diese beiden Kontaktflächen 9, 10 sowohl zur elektrischen Kontaktierung des PTC-Elements 1 als auch zur Wärmeableitung verwendet werden. Hierzu liegen die erste Kontaktfläche 9 am ersten Kernteil 3 und die zweite Kontaktfläche 10 am zweiten Kernteil 4 an. Um insbesondere eine gute Wärmeableitung von den Kontaktflächen 9, 10 zu gewährleisten, werden der erste Kernteil 3, das PTC-Element 1 und der zweite Kernteil 4 von einem Befestigungselement 11 gegeneinander vorgespannt zusammengehalten. Wie ersichtlich, durchgreift dieses Befestigungselement die genannten drei Bauteile 1, 3, 4, im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels zentraler Bohrungen; das PTC-Element 1 liegt hier demnach in Form einer Lochscheibe vor.
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Das Befestigungselement 11 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Zylinderschraube 12 mit einem Kopf 13 mit Innenvierkant und einem Schaft 14, der die Bohrungen in den beiden Kernteilen 3, 4 und dem PTC-Element 1 durchgreift. Auf das (nicht explizit dargestellte) Gewinde der Zylinderschraube 12 ist eine Sechskantmutter 15 aufgeschraubt und mittels einer Zahnscheibe 16 gesichert. Ein Federring 17 zwischen dem Kopf 13 der Zylinderschraube 12 und dem zweiten Kernteil 4 sorgt für eine dauerhafte, definierte Vorspannkraft, die vom Befestigungselement 11 auf die Kernteile 3, 4 sowie von diesen auf das PTC-Element 1 ausgeübt wird.
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Da das Befestigungselement 11 nicht nur zum Aufbringen von Kräften auf die genannten Bauteile und zum Befestigen derselben aneinander dient, sondern auch zur elektrischen Kontaktierung des PTC-Elements 1 verwendet wird, ist der Schaft 14 der Zylinderschraube 12 von einer Isolierhülse 18 umgeben, die eine elektrische Isolierung zwischen dem Befestigungselement 11 und dem ersten Kernteil 3 sowie dem PTC-Element 1 sicherstellt. Mit dem zweiten Kernteil 4 ist das Befestigungselement 11 elektrisch leitend verbunden, und zwar zum einen direkt in der Bohrung und insbesondere zum anderen indirekt über den Federring 17.
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Die Isolierhülse 18 kragt oberhalb des ersten Kernteils 3 seitlich aus und bildet einen Lochscheibenteil 19. Dieser schafft eine elektrische Isolierung zwischen dem ersten Kernteil 3 und den mit dem Befestigungselement 11 elektrisch leitend verbunden Bauteilen, wie der Sechskantmutter 15 und der Zahnscheibe 16. Zwischen dem Lochscheibenteil 19 der Isolierhülse 18 und der Zahnscheibe 16 sitzt eine erste Kabelringöse 20, die über einen ersten Kabelschuh 21 elektrisch kontaktiert werden kann. Eine Unterlegscheibe 22 zwischen der Zahnscheibe 16 und der ersten Kabelringöse 20 gewährleistet eine optimale Druckverteilung und einen optimalen elektrischen Kontakt vom Kabelschuh 21 über die erste Kabelringöse 20, die Zahnscheibe 16, die Sechskantmutter 15, die Zylinderschraube 12, den Federring 17 in den zweiten Kernteil 4.
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Unterhalb des Lochscheibenteils 19 der Isolierhülse 18 ist eine zweite Kabelringöse 23 mit einem zweiten Kabelschuh 24 angeordnet. Diese zweite Kabelringöse 23 ist mittels der Isolierhülse 18 elektrisch gegen das Befestigungselement 11 isoliert und steht gleichzeitig in elektrischem Kontakt mit dem ersten Kernteil 3, da sie auf diesem aufliegt. Über den zweiten Kabelschuh 24 kann demnach der zweite Kernteil 3 elektrisch kontaktiert werden. Obwohl beide Kabelschuhe 21, 24 im zentralen Bereich des Heizmoduls angeordnet sind und beide von oben zugänglich sind, können dennoch beide Kontaktflächen 9, 10 des horizontal eingelegten PTC-Elements 1 mit elektrischem Strom versorgt werden.
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Gleichzeitig bietet das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass ein einziges, zentral angeordnetes Befestigungselement 11 sowohl den mechanischen Zusammenhalt des Heizmoduls als auch eine sehr gute Wärmeableitung vom PTC-Element 1 in die Wärmeabgabeblöcke 5, 6 und darüber hinaus eine robuste und effiziente elektrische Kontaktierung des PTC-Elements 1 an einem leicht zugänglichen Ort des Heizmoduls sicherstellt. Dieses Befestigungselement 11 ist außerdem leicht anzubringen und festzulegen, so dass das elektrische Heizmodul insgesamt nicht nur um ein Vielfaches leichter zu montieren ist, als im bisherigen Stand der Technik, sondern außerdem eine hohe Effizienz in seiner Wirkungsweise besitzt.
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In 2 ist, wiederum in einem schematischen seitlichen Schnitt, das elektrische Heizmodul aus 1 dargestellt, so dass identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. 2 zeigt eine typische Einbausituation des vorliegenden elektrischen Heizmoduls in einem Fahrzeugsitz, um diesen belüften und/oder heizen zu können. Aufgrund der kompakten und stabilen Bauweise des elektrischen Heizmoduls kann dieses mittels einschnappender Rastelemente 26 ganz einfach in ein Gehäuse 25 eingeclipst werden, wobei stromaufwärts des Heizmoduls ein Axial-Lüfter 27 in das Gehäuse 25 gesetzt werden kann. Die für den Luftstrom 8 wirksame Fläche des Lüfters 27 entspricht dabei im Wesentlichen dem Wärmeabgabebereich 7 des elektrischen Heizmoduls, während der Kern 3, 4 des Heizmoduls in Projektion vom Lüftermotor überdeckt wird. Der elektrische Anschluss für das Heizmodul kann zusammen mit dem elektrischen Anschluss des Lüftermotors aus dem Gehäuse 25 herausgeführt werden.
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3 zeigt schließlich eine perspektivische Ansicht des elektrischen Heizmoduls aus 1, das in ein Gehäuse 25 eingebaut ist, jedoch noch nicht mit einem Lüfter kombiniert wurde. In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, dass der hier sichtbare erste Wärmeabgabeblock 5 aus einer Vielzahl von im Wesentlichen radial verlaufenden Lamellen besteht, die, in Strömungsrichtung gesehen, zur Mitte des Moduls hin als breite „Stämme” ausgebildet sind und sich radial nach außen hin verjüngen, wobei sie sich radial nach außen jedoch verzweigen, um die Anzahl der Lamellen, die vom Luftstrom überstrichen werden, im radialen Außenbereich des Wärmeabgabebereichs zu erhöhen. Zwischen den einzelnen „Stämmen” der sich radial nach außen hin verzweigenden Lamellen, die zur effektiven Wärmeleitung relativ breit ausgestaltet sind, sind schmale und kürzere Lamellen angeordnet, um die Gesamtfläche, die Wärme an den Luftstrom abgibt, möglichst groß zu halten. Wie bereits erwähnt, sind die Lamellen einstückig untereinander verbunden, da der Wärmeabgabeblock 5 als Ganzes als Strangpressprofil gefertigt worden ist.
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3 verdeutlicht schließlich auch die montagefreundliche Zugänglichkeit der elektrischen Anschlüsse für das PTC-Element 1; die Stromversorgung erfolgt über ein zweiadriges Kabel 28, dessen beiden Adern mit den Kabelschuhen 21, 24 verbunden sind. Die weitere Stromleitung innerhalb des Heizmoduls ist anhand der 1 näher beschrieben.
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Das in 3 dargestellte Design des Wärmeabgabeblocks 5 stellt eine gleichmäßige Strukturierung des Wärmeabgabebereichs 7 sicher und bietet eine große Oberfläche zum Austausch von Wärme mit dem Luftstrom 8 sowie geringe Luftströmungsverluste. Die Wärmeabgabeblöcke 5, 6 sind hierbei um den Radius umlaufend mit den Kernteilen 3, 4 verpresst, wodurch sich eine vorteilhaft hohe Wärmeleitfähigkeit aus den Kernteilen 3, 4 in die Wärmeabgabeblöcke 5, 6 ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- PTC-Element
- 2
- Dichtungsring
- 3
- Kernteil (erster)
- 4
- Kernteil (zweiter)
- 5
- Wärmeabgabeblock (erster)
- 6
- Wärmeabgabeblock (zweiter)
- 7
- Wärmeabgabebereich
- 8
- Luftstrom
- 9
- Kontaktfläche (von 1, erste)
- 10
- Kontaktfläche (von 1, zweite)
- 11
- Befestigungselement
- 12
- Zylinderschraube
- 13
- Innenvierkant (von 12)
- 14
- Schaft (von 12)
- 15
- Sechskantmutter
- 16
- Zahnscheibe
- 17
- Federring
- 18
- Isolierhülse
- 19
- Lochscheibenteil (von 18)
- 20
- Kabelringöse (erste)
- 21
- Kabelschuh (erster)
- 22
- Unterlegscheibe
- 23
- Kabelringöse (zweite)
- 24
- Kabelschuh (zweiter)
- 25
- Gehäuse
- 26
- Rastelemente
- 27
- Lüfter
- 28
- Kabel
- 29
- Befestigungsflansche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0350528 A1 [0004]
- EP 1479918 A1 [0005, 0007]
- DE 202005012394 U1 [0009]
- EP 1464533 A1 [0010]
- US 6541737 B1 [0010]
- DE 102007006058 A1 [0011, 0012, 0014]