ELEKTRISCHE HEIZVORRICHTUNG

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung (100) mit einem Gehäuse (102, 550; 104) mit einer Trennwand (117), die eine Anschlusskammer (120) von einer Heizkammer (106) zur Abgabe von Wärme trennt und von der zumindest eine PTC-Heizeinrichtung (112) als Heizrippe in Richtung auf die Heizkammer (106) abragt, wobei die PTC-Heizeinrichtung (112) zumindest ein PTC-Element und zur Bestromung des PTC-Elementes mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundene Leiterbahnen, die in der Anschlusskammer (120) elektrisch angeschlossen sind, aufweist, und wobei die Heizkammer in einer Draufsicht auf die Trennwand (117) eine im wesentlichen rechteckige Grundfläche (G) aufweist, deren PTC-Heizeinrichtungen (112) zur kompakteren Ausbildung der elektrischen Heizvorrichtung (100) in schräger Ausrichtung relativ zu der Grundfläche angeordnet PTC-Heizeinrichtungen (112) sind.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit einem Gehäuse mit einer Trennwand, die eine Anschlusskammer von einer Heizkammer zur Abgabe von Wärme trennt und von der zumindest eine PTC-Heizeinrichtung als Heizrippe in Richtung auf die Heizkammer abragt, wobei die PTC-Heizeinrichtung zumindest ein PTC-Element (12) und zur Bestromung des PTC-Elementes mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundene Leiterbahnen, die in der Anschlusskammer elektrisch angeschlossen sind, aufweist.

[0002] Eine derartige Heizvorrichtung ist beispielsweise aus EP 1 872 986 A1 oder EP 2 337 425 A1 bekannt. Eine andere ebenfalls gattungsgemäße elektrische Heizvorrichtung ist aus EP 3 334 242 A1 bekannt. Bei diesem Stand der Technik wird die PTC-Heizeinrichtung mit einem Heizgehäuse, das die Heizrippe ausbildet, zunächst als separates Bauteil hergestellt und als solches in eine Heizaufnahme, die an der Trennwand ausgebildet ist, eingesetzt, so dass das anschlussseitige Ende des Heizgehäuses abgedichtet in der Heizaufnahme der Trennwand aufgenommen ist und die Leiterbahnen mit ihren freien, anschlussseitigen Enden in der Anschlusskammer freiliegen, um dort elektrisch angeschlossen zu werden.

[0003] Bei dem zuvor erwähnten Stand der Technik wird die so vormontierte PTC-Heizeinrichtung reibschlüssig in der Heizaufnahme gehalten. Die PTC-Heizeinrichtung hat dafür eine durch das Heizgehäuse ausgebildete Labyrinthdichtung, die in die Heizaufnahme eingepresst ist.

[0004] Nach der Lehre von EP 1 872 986 A1 bzw. EP 2 337 425 A1 ist die PTC-Heizeinrichtung in eine Aufnahmetasche der Heizrippe eingesetzt und mit den Innenflächen der Aufnahmetasche wärmeleitend kontaktiert. Die Leiterbahnen überragen die Aufnahmetasche in Richtung auf die Anschlusskammer und sind dort an den Leistungsstrom zur Bestromung des PTC-Heizelementes elektrisch angeschlossen. Die Heizrippe wird bei diesem Stand der Technik einteilig mit der Trennwand ausgeformt und ragt rechtwinklig zu der Trennwand ab.

[0005] Die zuvor diskutierten Ausführungsbeispiele sind auch Beispiele zur Verwirklichung der oberbegrifflichen Merkmale von Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung.

[0006] Dieser liegt ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die kompakt gebaut ist.

[0007] Im Hinblick darauf schlägt die vorliegende Erfindung eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.

[0008] Dazu stellt die vorliegende Erfindung eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.

[0009] Bei der elektrischen Heizvorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Das Gehäuse ist üblicherweise ein zur Erwärmung eines flüssigen Mediums geeignet ausgebildetes Gehäuse, welches hierzu Ein- und Auslassstutzen hat, die Heizkammer aber ansonsten abdichtet. Die Trennwand trennt die Anschlusskammer üblicherweise fluiddicht von der Heizkammer. Die Trennwand ist von einem oberen Ende der PTC-Heizeinrichtung durchragt. Üblicherweise sind mehrere PTC-Heizeinrichtungen vorgesehen, die als Heizrippen in die Heizkammer hineinragen. Das in die Anschlusskammer hineinragende Ende der PTC-Heizeinrichtung umfasst üblicherweise Kontaktzungen, die in der Anschlusskammer elektrisch kontaktiert sind, wozu bevorzugt eine Kontaktierungseinrichtung vorgesehen ist, die die unterschiedlichen PTC-Heizeinrichtungen durch Gruppieren der Kontaktzungen zu Heizkreisen zusammenfasst und mit Kontaktzungen versehen ist, die in der Ausrichtung der Kontaktzungen der PTC-Heizeinrichtungen in eine bestückte Leiterplatte hineinragen. Diese bestückte Leiterplatte steuert den Leistungsstrom zum Erwärmen der PTC-Heizeinrichtung und bildet üblicherweise eine Steuereinrichtung aus.

[0010] Die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung hat in an sich bekannterweise bei einer Draufsicht auf die Trennwand, d.h. eine Sichtachse im Wesentlichen rechtwinklig auf die Trennwand eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche. Im Wesentlichen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Grundfläche durchaus abgerundete Kanten und weiche Konturen haben kann, die die Strömungsverhältnisse innerhalb der Heizkammer begünstigen und einen unnötigen Strömungswiderstand verhindern.

[0011] Bei der hier in Rede stehenden Draufsicht ist die Grundfläche allerdings annähernd rechteckig, wobei diese Grundfläche seitlich durch Ausbuchtungen oder dergleichen überragt sein kann. Relativ zu der rechteckigen Rundfläche sind die PTC-Heizeinrichtungen in schräger Ausrichtung angeordnet. Bevorzugt erstrecken sich die PTC-Heizeinrichtungen in einem Winkel von 45° +/- 15°.

[0012] Dabei wird davon ausgegangen, dass die PTC-Heizeinrichtungen wie in dem Stand der Technik in einer Querschnittsansicht im Grunde eine längliche rechteckige Form haben. Einander
gegenüberliegende Hauptseitenflächen der PTC-Heizeinrichtungen, die an den entsprechenden Hauptseitenflächen des PTC-Elementes wärmeleitend anliegen, bilden dabei die Hauptflächen der PTC-Heizeinrichtung. Diese Hauptseitenflächen werden durch Stirnflächen verbunden, die im Verhältnis zu den Hauptseitenflächen in einer Querschnittsansicht der PTC-Heizeinrichtung eine relativ geringe Erstreckung haben. Die Hauptseitenflächen der PTC-Heizeinrichtung wird dabei in einer Querschnittsansicht der PTC-Heizeinrichtung durch eine Breite definiert. Die Stirnseite hat eine Dicke. Rechtwinklig zu der durch die Breite und die Dicke aufgespannten Ebenen verläuft die Längserstreckungsrichtung der PTC-Heizeinrichtung. Mit dieser Längserstreckungsrichtung ragt die PTC-Heizeinrichtung üblicherweise von der Trennwand ab.

[0013] Die schräge Ausrichtung der PTC-Heizeinrichtungen relativ zu der Grundfläche führt zu einer kompakteren Ausbildung der elektrischen Heizvorrichtung. Die PTC-Heizeinrichtungen können dabei eine Breite haben, die größer als die Breite der rechteckigen Heizkammern ist, und dabei selbst noch an der Stirnfläche einen Durchlass freilassen, durch welchen das zu erwärmende Fluid von einem Strömungskanal zwischen benachbarten PTC-Heizeinrichtungen zu dem nächsten Kanal zwischen benachbarten PTC-Heizeinrichtungen gelangen kann.

[0014] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die PTC-Heizeinrichtungen in der Draufsicht parallel zueinander ausgerichtet. In einer Querschnittsansicht der PTC-Heizeinrichtungen ergeben sich dementsprechend zwischen den einzelnen PTC-Heizeinrichtungen Strömungskanalabschnitte mit konstanter Breite.

[0015] Im Hinblick auf eine platzsparende Unterbringung von Ein- und Auslassöffnungen für den Einlass des zu erwärmenden Fluids in die Heizkammer wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, in einander diagonal gegenüberliegenden Ecken der Grundfläche die entsprechenden Ein- bzw. Ausblassöffnungen zu der Heizkammer vorzusehen.

[0016] Gegenüberliegend zu einer Stirnfläche ist das die Heizkammer umgebende Gehäuse in der Draufsicht bevorzugt konkav ausgeformt. Dieser konkave Bereich begrenzt einen Strömungskanalabschnitt, der zwischen zwei PTC-Heizeinrichtungen ausgebildet ist. So wird das zu erwärmende Fluid am Ende des Einströmungskanals über die konkave Ausformung der äußeren und durch das Gehäuse gebildeten Begrenzung verlustarm umgelenkt, um zu dem nächsten Strömungskanalabschnitt zu gelangen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die PTC-Heizeinrichtung bevorzugt unmittelbar an eine Randfläche anschließt, die durch das Gehäuse gebildet ist und die Heizkammer begrenzt. Von dieser Randfläche ragt bevorzugt eine im Querschnitt C-förmige Aufnahme ab, die eine Stirnfläche der PTC-Heizeinrichtung in sich aufnimmt. Die Außenfläche dieser C-förmigen Aufnahme, die gleichfalls die Heizkammer begrenzende Wandungen ausformt, gehen in der Regel kontinuierlich und absatzfrei in die Oberfläche der PTC-Heizeinrichtung, regelmäßig in die Hauptseitenflächen derselben über. Auch dadurch wird der Strömungswiderstand innerhalb der Heizkammer vermindert.

[0017] Ein die Heizkammer im Wesentlichen umfänglich umgebendes Gehäuseunterteil des Gehäuses ist bevorzugt aus einem Kunststoff ausgeformt.

[0018] Gemäß einem nebengeordneten Aspekt der vorliegenden Erfindung schlägt diese eine elektrische Heizvorrichtung mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 6 vor. Eine solche elektrische Heizvorrichtung hat nicht zwingend, jedoch bevorzugt eine in der Draufsicht rechteckige Grundfläche. Die nach dem nebengeordneten Aspekt angegebene elektrische Heizvorrichtung hat PTC-Heizeinrichtungen, die jeweils in einer an der Trennwand ausgebildeten Aufnahme steckkontaktiert sind, wie dies grundsätzlich aus EP 3 334 242 A1 bekannt ist. Die PTC-Heizeinrichtungen stützen sich mit ihrem der Aufnahme gegenüberliegenden Ende an einem der Trennwand gegenüberliegenden Boden ab. Hintereinander vorgesehene steckkontaktierte PTC-Heizeinrichtungen sind alternierend einander gegenüberliegenden Randflächen der Heizkammer zugeordnet, sodass in der Heizkammer ein mäandrierender Strömungskanal ausgebildet ist.

[0019] Eine solche Strömungsführung verbessert den Wärmeaustrag aus den PTC-Heizeinrichtungen. Das zu erwärmende Medium wird zwangsläufig an den Hauptseitenflächen der PTC-Heizeinrichtungen vorbei und durch die jeweiligen Abschnitte des Strömungskanals hindurchgeführt.

[0020] Ungeachtet der konkreten Ausgestaltung des Strömungskanals sind jedenfalls die PTC-Heizeinrichtungen bevorzugt als in einer durch die Trennwand ausgebildeten Aufnahme steckkontaktierte PTC-Heizeinrichtungen ausgeformt. Im Hinblick auf eine gute Positionierung in der Heizkammer wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, den Boden des Gehäuseunterteils mit zumindest einen sich konisch verjüngenden Einzug pro PTC-Heizeinrichtung zu versehen. Dieser Einzug dient der Positionierung eines freien Endes der PTC-Heizeinrichtung. Werden die PTC-Heizeinrichtungen zunächst in die Aufnahmen der Trennwand eingesteckt und danach das Gehäuseunterteil zum Vervollständigen der Heizkammer gegen ein die Trennwand ausformendes Gehäuseoberteil angelegt, so ergibt sich durch den einen, üblicherweise durch mehrere verjüngende Einzüge pro PTC-Heizeinrichtung eine Positionierung der PTC-Heizeinrichtung im Rahmen der Fügebewegung von Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil.

[0021] Im Hinblick auf eine zuverlässige Strömungsführung entlang der Hauptseitenflächen wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass der Boden eine das freie Ende der PTC-Heizeinrichtung in sich aufnehmende Längsnut aufweist. Diese Längsnut positioniert nicht nur die PTC-Heizeinrichtung. Sie verhindert auch, dass das zu erwärmende Fluid auf der der Trennwand gegenüberliegenden Seite an dem freien Ende der PTC-Heizeinrichtung vorbeifließt, ohne hinreichend erwärmt zu werden. Denn aufgrund der selbstregelnden Eigenschaften der PTC-Elemente ist eine gute Wärmeabfuhr essenziell für einen Betrieb der PTC-Heizeinrichtungen mit gutem Wirkungsgrad.

[0022] Auch kann der Einzug in der Längsnut vorgesehen sein. Die PTC-Heizeinrichtung kann einen an ihrer Unterseite vorgesehenen Verriegelungssteg haben, der in die Längsnut eingreift und mit dem Einzug zur Zentrierung der PTC-Heizeinrichtung zusammenwirkt.

[0023] Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels einer elektrischen Heizvorrichtung;

Fig. 2

eine perspektivische Unteransicht des Ausführungsbeispiels;

Fig. 3

eine Unteransicht des Ausführungsbeispiels;

Fig. 4

eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV gemäß der Darstellung in Fig. 3;

Fig. 5

eine Schnittansicht entlang der Linie V-V gemäß der Darstellung in Fig. 4;

Fig. 6

eine Draufsicht auf den Boden des Ausführungsbeispiels ohne die PTC-Heizeinrichtungen und

Fig.7

das Detail gemäß Figur 4 in vergrößerter Darstellung.

[0024] Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung 100 mit einem mehrteiligen Gehäuse, das ein aus Kunststoff ausgebildetes Gehäuseunterteil 102 und ein mittels Druckguss einteilig aus Metall ausgebildetes Gehäuseoberteil 104 umfasst.

[0025] Das Gehäuseunterteil 102 ist wannenförmig ausgebildet und umschließt eine Heizkammer 106, zu der von einem Boden 106 abragende Ein- und Auslassstutzen 110 vorgesehen sind. Diese Ein- und Auslassstutzen 110 sind einteilig mit dem Gehäuseunterteil 102 mittels Spritzgießen ausgeformt.

[0026] Die Ein- und Auslassstutzen 110 überragen den Boden 108. Sie gehen rechtwinklig von einer durch den Boden 106 gebildeten ebenen Fläche ab.

[0027] Zwischen dem Gehäuseoberteil 104 und dem Gehäuseunterteil 102 ist in der Figur eine Vielzahl von PTC-Heizeinrichtungen 112 dargestellt, die innerhalb der PTC-Heizeinrichtungen 112 vorgesehene PTC-Elemente aufweisen, die über Leiterbahnen elektrisch leidend kontaktiert sind. Die Leiterbahnen werden über Kontaktzungen 114 elektrisch angeschlossen. Die PTC-Heizeinrichtungen 112 sind stecktkontaktiert in dazu vorgesehenen Aufnahmen 116 einer Trennwand 117 des Gehäuseoberteils 104 gehalten. Details dieser Ausgestaltung sind in der auf die Anmelderin zurückgehenden EP 3 334 242 A1 beschrieben.

[0028] Zwischen dem Gehäuseunterteil 102 und dem Gehäuseoberteil 104 sind weitere Elemente der Heizvorrichtung 100 dargestellt. Mit Bezugszeichen 118 ist ein Hochvolt-Steckelement gekennzeichnet, das mit dem Gehäuseunterteil 104 verschraubt wird und bis in eine Anschlusskammer 120 des Gehäuseoberteils 104 hineinragende Kontaktelemente aufweist. Diese Kontaktelemente sind mit einer mit Bezugszeichen 122 gekennzeichneten Leiterplatte elektrisch verbunden, die in dem wannenförmigen Gehäuseoberteil 104 aufgenommen werden kann. Mit Bezugszeichen 124 ist eine Dichtung gekennzeichnet, die das Gehäuseunterteil 102 gegenüber dem Gehäuseoberteil 104 und damit die Heizkammer 106 abdichtet.

[0029] Ein mit elastischen Vorsprüngen versehenes Halteelement 126 hat die einzelnen PTC-Heizeinrichtungen 112 jeweils einzeln aufnehmende Heizungseinrichtungsaufnahmen 128, die mit der Außenumfangsfläche der einzelnen PTC-Heizeinrichtungen 112 verkrallen. Im montierten Zustand ist das Halteelement 126 auch form- und/oder kraftschlüssig mit dem Gehäuseunterteil 104 verbunden.

[0030] Oberhalb des Gehäuseoberteils 104 und unterhalb der Leiterplatte 122 ist eine Kontaktierungseinrichtung 130 angeordnet, die sämtliche Kontaktzungen 114 elektrisch anschließt und einzelnen PTC-Heizeinrichtungen 112 zu Heizkreisen gruppiert. Über von der Kontaktierungseinrichtung 130 abragende Kontaktzungen 132 wird eine elektrische Verbindung zwischen der Kontaktierungseinrichtung 130 und der Leiterplatte 122 hergestellt. Mit der Leiterplatte 142 verbunden und von dieser abragend ist mit Bezugszeichen 134 ein Steuersignal-Steckelement gezeigt. Dieses Steuersignal-Steckelement 134 ist gegen die Leiterplatte 122 verschraubt.

[0031] Oberhalb der Leiterplatte 122 ist eine weitere umlaufende Dichtung 136 und ein Steuergehäusedeckel 138 gezeigt, durch welches die Anschlusskammer 120 des Gehäuseoberteils 104 abgedeckt und abgedichtet wird. Der Steuergehäusedeckel 138 ist aus Metall ausgebildet, um zusammen mit dem Gehäuseoberteil 104 elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, die durch das Schalten des Leistungsstromes innerhalb des Steuergehäuses 104, 136, 138 entsteht. Zwischen dem Steuergehäusedeckel 138 und der Leiterplatte 122 ist ein Stützgerippe 140 angeordnet, das Kompressionselemente 142 zwischen sich und der Leiterplatte 122 abstützt, um beispielsweise auf der Leiterplatte 122 montierte Leistungstransistoren gegen Kühlflächen anzudrücken, die wärmeleitend mit in die Heizkammer 106 verlängerte Kühldomen verbunden sind. Die Kühlflächen sind wärmeleitend mit den Leistungstransistoren verbunden.

[0032] Verbindungsstangen 144 hintergreifen nach der Montage Verriegelungsvorsprünge 145, die an dem Gehäuseunterteil 102 und dem Gehäuseoberteil 104 vorgesehen sind, um die beiden Teile 102, 104 formschlüssig und unverlierbar miteinander zu verbinden. Details hierzu sind in der EP 2 796 804 A1 beschrieben.

[0033] Der Steuergehäusedeckel 138 bildet zusammen mit dem Gehäuseoberteil 104 und der Dichtung 136 ein Steuergehäuses 146 aus. Dabei bilden der Steuergehäusedeckel 138 und das Gehäuseoberteil 104 aufgrund ihrer metallischen Werkstoffe eine Abschirmung um die in diesem Steuergehäuses 146 aufgenommene Steuervorrichtung 148, die im wesentlichen durch die Leiterplatte 122 gebildet ist. Von dem Steuergehäuse 146 ragt in Richtung der Steckelemente 118, 134 unterstützen 110 ein Anschlussbolzen 150 ab. Dieser Anschlussbolzen 150 dient dem Anschluss des metallischen Steuergehäuses 146 an eine Massephase und ist mit dem Steuergehäuses 146 verschraubt.

[0034] In den Figuren 2-7 ist die in Fig. 1 mit Bezugszeichen 112 gekennzeichnete PTC-Heizeinrichtung mit Bezugszeichen 600 gekennzeichnet; das in Figur 1 mit Bezugszeichen 550 gekennzeichnete Gehäuseunterteil ist in den Figuren 2 ff mit Bezugszeichen 550 gekennzeichnet.. Die PTC-Heizeinrichtung 600 hat jeweils sich gegenüberliegende Hauptseitenflächen 602, die jeweils Strömungskanalabschnitte 552 eines Strömungskanals S innerhalb der Heizvorrichtung 100 begrenzen, in dem das zu erwärmende flüssige Medium geführt ist. Die Hauptseitenflächen 602 definieren die Breite b der PTC-Heizeinrichtung 600. Die PTC-Heizeinrichtungen 600 sind jeweils gegen einander gegenüberliegende Randflächen 554 des Gehäuseunterteils 550 angelegt. Dort bildet das Gehäuseunterteil 550 eine im Querschnitt nach Fig. 5 C-förmige Aufnahme 556 aus, die eine Stirnfläche 606 der PTC-Heizeinrichtung 600 in sich aufnimmt. Die Stirnfläche 606 verbindet dabei die mit Bezugszeichen 602 gekennzeichneten Hauptseitenflächen zur Wärmeabgabe. Die Stirnfläche 606 des PTC-Heizelementes 600 liegt an der Randfläche 554 an. Jedes erste PTC-Heizelement 600 liegt in Figur 5 an der oberen Randfläche 554, jedes zweite PTC-Heizelement 600 an der unteren Randfläche 554 des Gehäuseunterteils 550 an.

[0035] Gegenüberliegend zu der dazu gegenüberliegenden Stirnfläche 606 befindet sich ein Kühldom 512, der mit einem Leistungstransistor 308 wärmeleitend verbunden ist. Dazu liegt jeweils einer der Leistungstransistoren 308 an einer in der Anschlusskammer 120 freiliegenden Kühlfläche 510 an, die das anschlussseitige Ende des Kühldoms 512 ausbildet. Eine Innenfläche 516 des Kühldomes 512 überdeckt dachförmig die entsprechende Stirnfläche 606 der PTC-Heizeinrichtung 600. Sie dient der Strömungsumlenkung der in dem Strömungskanalabschnitt 552geführten Fluidströmung von einem Strömungskanalabschnitt 552 zu dem nächsten Strömungskanalabschnitt 552.

[0036] Durch die in Fig. 5 verdeutlichte Ausgestaltung der PTC-Heizeinrichtungen 600 und deren relative Anordnung zu den Randflächen 554 des Gehäuseunterteils 550 ergibt sich ein mäandrierender Strömungskanal S durch die Heizkammer 106. Dieser Strömungskanal S leitet das Fluid in Fig. 5 von einem verbreiterten Einlass 608 (oben links) zu einem verbreiterten Auslass 610 (unten rechts) führt. Dabei überstreicht das zu erwärmende Medium jeweils sämtliche Hauptseitenflächen 602. In Fig. 5 ist im Bereich des Auslass 610 die Spitze eines mit Bezugszeichen 400 gekennzeichneten Temperaturfühlers zu erkennen, der die Auslasstemperatur des zu erwärmenden Fluids misst und die Heizleistung darauf hin angemessen steuert.

[0037] In Fig. 5 sind weitere Details des Gehäuseunterteils, 550 zu erkennen. Die C-förmige Aufnahme 556 ist so ausgeformt, dass zwischen der Stirnfläche 606 und der dieser gegenüberliegenden Fläche der C-förmigen Aufnahme ein sich in Längsrichtung L der PTC-Heizeinrichtung erstreckender Schlitz 558 ausgebildet ist. Dieser dient dem Toleranzausgleich, da die PTC-Heizeinrichtung 600 fertigungsbedingt an ihrer Stirnfläche dimensionalen und formmäßigen Schwankungen unterliegen kann, andererseits aber möglichst fluiddicht in der Aufnahme 584 aufgenommen sein soll. Der Schlitz 586 erlaubt auch eine gewisse Spreizung der C-förmigen Aufnahme 584, so dass sich die beiden Schenkel der C-förmigen Aufnahme 584 von außen gegen die PTC-Heizeinrichtung 600 anlegen können.

[0038] Bei dem gezeigten Ausführungsbereich ist das Gehäuseunterteil 550 aus Kunststoff ausgebildet.

[0039] Wie Fig. 5 ferner erkennen lässt, hat die Heizkammer 106 in der gezeigten Draufsicht einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Hierzu sind die PTC-Heizeinrichtungen 600 schräg ausgerichtet, sodass die Breite der Heizkammer 106 (in Höhenrichtung der Fig. 5) geringer als die Breite der PTC-Heizeinrichtungen 600 ist. Die PTC-Heizeinrichtungen sind in etwa um 30 bis 50° schräg gestellt. Dadurch ergibt sich ein kompakterer Aufbau der elektrischen Heizvorrichtung. Die PTC-Heizeinrichtungen 600 sind aber zur Ausbildung von jeweils sich parallel erstreckenden Strömungskanalabschnitte 552 mit gleicher Breite parallel zueinander verlaufend ausgerichtet. In den Ecken der im Grunde rechteckigen und in Figur 5 strichpunktiert eingezeichneten Grundfläche G befinden sich die Ein- und Auslässe 608, 610. Die Grundfläche G hat eine Breite B und eine Länge LA.

[0040] Die PTC-Heizeinrichtungen 600 sind in den Aufnahmen 116 stecktkontaktiert. Die PTC-Heizeinrichtungen 600 ragen mit ihren Kontaktzungen 114 in die Anschlusskammer 106 hinein und sind dort mit der Kontaktierungseinrichtung 130 elektrisch verbunden, die unterschiedlichen PTC-Heizeinrichtungen 600 und deren Kontaktzungen 114 in Heizkreisen zusammenfasst. Die Kontaktierungseinrichtung 130 ist wiederum elektrisch mit der Leiterplatte 122 verbunden die Steuereinrichtung 148 des Ausführungsbeispiels ausbildet.

[0041] Das Gehäuseunterteil 550 hat einen Boden 560, in dem eine Längsnut ausgespart ist, die in den Figuren 6 und 7 mit Bezugszeichen 562 gekennzeichnet ist. Die Negativform der jeweiligen Längsnut 562 ist in Figur 3 zu erkennen und dort mit Bezugszeichen 563 gekennzeichnet. Diese Negativform 563 lässt auch in den Figuren 3 und 4 die Ausformung der Längsnuten 562 an dem Boden 560 erkennen. Ein mit Bezugszeichen 612 gekennzeichnetes unteres freies Ende der PTC-Heizeinrichtung 600 ist mit einem Verriegelungssteg 614 versehen, der in Längsrichtung L unten an der PTC-Heizeinrichtung 600 abfragt. Dieser Verriegelungssteg 614 greift in die Längsnut 562 ein, wodurch der Strömungskanal S am unteren Ende der PTC-Heizeinrichtung 600 im wesentlichen abgedichtet ist, (vergleiche Figur 4).

[0042] Im Bereich der Enden der Längsnut 562 befinden sich jeweils beidseitig der Längsnut 562 Einzüge 564, die sich konisch in Richtung in Richtung des Bodens der Längsnut 562 verjüngen und in der Längsnut 562 angeordnet sind.

[0043] Fig. 5 lässt ferner die strömungstechnisch günstige Gestaltung der Heizkammer 106 erkennen. Diese vermeidet rechteckige Strömungsquerschnitte bzw. kantige Übergänge. Gegenüberliegend zu den Kühldomen 512 sind die Randflächen des Gehäuseunterteils 550 konkav ausgeformt, sodass an den freien Stirnflächen 606 der PTC-Heizeinrichtungen 600 die Strömung jeweils verlustarm von einem Strömungskanal 552 zu dem nächsten überführt wird. Sämtliche Umlenkungspunkte im in Figur 5 oberen Teil der Heizkammer 106 werden durch jeweils einen Kühldom 512 ausgeformt.

[0044] Bei der Montage des gezeigten Ausführungsbeispiels werden die PTC-Heizeinrichtungen 600 jeweils in ihnen zugeordneten Aufnahmen 116, die in der Trennwand 117 ausgespart sind, eingesteckt. Aufgrund eines an dem Gehäuse der PTC-Heizeinrichtung 600 ausgebildeten Dichttragens ergibt sich eine fluiddichte Abdichtung der PTC-Heizeinrichtung in dieser Aufnahme 116. Lediglich die Kontaktzungen 114 ragen in die Anschlusskammer 120 hinein und sind dort elektrisch angeschlossen. Die reibschlüssige Aufnahme der PTC-Heizeinrichtungen 600 in der Aufnahme 116 reicht jedenfalls im Rahmen der Handhabung bei der Montage aus, um die PTC-Heizeinrichtungen 600 an dem Gehäuseoberteil 104 zu halten.

[0045] Sodann wird das Gehäuseunterteil 550 montiert. Dazu wird das Gehäuseunterteil 550 in Richtung auf das Gehäuseoberteil 104 zugestellt. Bei Annäherung von Gehäuseunterteil 550 und Gehäuseoberteil 104 in die finale Lage der montierten Heizeinrichtung wird der Verriegelungssteg 614 zwischen den Einzügen 564 aufgenommen und aufgrund der konischen Gestaltung der Einzüge 564 bei weiterer Zustellbewegung parallel zu der Längsnut 562 ausgerichtet und zentriert. Am Ende der Zustellbewegung ist der Verriegelungssteg 614 in der Längsnut 562 aufgenommen.

[0046] Die PTC-Heizeinrichtungen 600 haben eine Breite b, deren Abmessung größer als die Breite B der Grundfläche G ist. Die PTC-Heizeinrichtungen 600 sind jeweils mit einem Winkel von etwa 45° schräg zu den Begrenzungslinien der Grundfläche G ausgerichtet. So können effektive PTC-Heizeinrichtungen 600 mit einer verhältnismäßig großen wärmeabgebenden Flache in einem verhältnismäßig kleinen Gehäuse 102; 104, 550 untergebracht werden. Die Schrägstellung erlaubt ferner eine leicht parallelogrammartige Verzerrung der Grundfläche G, sodass seitlich neben der von der Heizkammer 106 in der Draufsicht nach Figur 5 eingenommenen Fläche die Steckelemente 118, 134 zur Kontaktierung des Leistungsstroms bzw. des Steuerstroms vorgesehen werden können. Das Ausführungsbeispiel ist danach kompakt gebaut.

Bezugszeichenliste

[0047] 

100

Elektrische Heizvorrichtung

102

Gehäuseunterteil

104

Gehäuseoberteil

106

Heizkammer

108

Boden

110

Ein-und Auslassstutzen

112

PTC-Heizeinrichtungen

114

Kontaktzungen

116

Aufnahmen

117

Trennwand

118

Hochvolt-Steckelement

120

Anschlusskammer

122

Leiterplatte

124

Dichtung

126

Halteelement

128

Heizungseinrichtungsaufnahmen

130

Kontaktierungseinrichtung

132

Kontaktstifte

134

Steuersignal-Steckelement

136

Dichtung

138

Steuergehäusedeckel

140

Stützgerippe

142

Kompressionselemente

144

Verbindungsstangen

145

Verriegelungsvorsprünge

146

Steuergehäuse

148

Steuervorrichtung

150

Anschlussbolzen

308

Leistungstransistoren

400

Temperaturfühlers

510

Kühlfläche

512

Kühldom

516

Innenfläche des Kühldoms

550

Gehäuseunterteil

552

Strömungskanalabschnitt

554

Randfläche

556

C-förmige Aufnahme

558

in Längsrichtung L sich erstreckender Schlitz.

560

Boden

562

Längsnut

563

Negativform

564

Einzug

600

PTC-Heizeinrichtung

602

Hauptseitenfläche

606

Stirnfläche der PTC-Heizeinrichtung

608

verbreiterten Einlass

610

verbreiterten Auslass

612

freies Ende

614

Verriegelungssteg

L

Längsrichtung

G

Grundfläche

B

Breite der Grundfläche G

LA

Länge

S

Strömungskanal

b

Breite der PTC-Heizeinrichtung

Ansprüche

1. Elektrische Heizvorrichtung (100) mit einem Gehäuse (102, 550; 104) mit einer Trennwand (117), die eine Anschlusskammer (120) von einer Heizkammer (106) zur Abgabe von Wärme trennt und von der zumindest eine PTC-Heizeinrichtung (112) als Heizrippe in Richtung auf die Heizkammer (106) abragt, wobei die PTC-Heizeinrichtung (112) zumindest ein PTC-Element und zur Bestromung des PTC-Elementes mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundene Leiterbahnen, die in der Anschlusskammer (120) elektrisch angeschlossen sind, aufweist, und wobei die Heizkammer in einer Draufsicht auf die Trennwand (117) eine im wesentlichen rechteckige Grundfläche (G) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Heizeinrichtungen (112) in schräger Ausrichtung relativ zu der Grundfläche (G) angeordnet sind.

2. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Heizeinrichtungen (112) in der Draufsicht parallel zueinander ausgerichtet sind.

3. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in diagonal gegenüberliegenden Ecken der Grundfläche (G) mit der Heizkammer (196) kommunizierende Ein- bzw. Auslassöffnungen (608, 510) angeordnet sind.

4. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102, 550; 104) in der Draufsicht gegenüberliegend zu Stirnflächen der PTC-Heizeinrichtung (112), die einander gegenüberliegende Hauptseitenflächen (602) der PTC-Heizeinrichtung (112) miteinander verbinden, zur äußeren Begrenzung eines die PTC-Heizeinrichtung (112) strinseitig umströmenden Strömungskanals (S) konkav ausgeformt ist.

5. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Randfläche (554) eine im Querschnitt C-förmige Aufnahme (556) abragt, die eine Stirnfläche (606) der PTC-Heizeinrichtung (112) aufnimmt, die einander gegenüberliegende Hauptseitenflächen (602) der PTC-Heizeinrichtung (112) miteinander verbindet.

6. Elektrische Heizvorrichtung mit einem Gehäuse (102, 550; 104) mit einer Trennwand (117), die eine Anschlusskammer (120) von einer Heizkammer (106) zur Abgabe von Wärme trennt und von der zumindest eine PTC-Heizeinrichtung (112) als Heizrippe in Richtung auf die Heizkammer (106) abragt, wobei die PTC-Heizeinrichtung (112) zumindest ein PTC-Element und zur Bestromung des PTC-Elementes mit unterschiedlicher Polarität mit diesem elektrisch leitend verbundene Leiterbahnen, die in der Anschlusskammer (120) elektrisch angeschlossen sind, aufweist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die PTC-Heizeinrichtungen (112) in an der Trennwand (117) ausgebildeten Aufnahmen (116) steckkontaktiert sind und sich mit ihrem gegenüberliegenden Ende an einem der Trennwand gegenüberliegenden Boden (560) der Heizkammer (106) abstützen und dass in die hintereinander vorgesehenen steckkontaktierten PTC-Heizeinrichtungen (112) alternierend einander gegenüberliegenden Randflächen (554) der Heizkammer (106) zugeordnet sind, sodass in der Heizkammer (106) ein mäandrierender Strömungskanal (S) ausgebildet ist.

7. Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (560) eines Gehäuseunterteils (102, 550) des Gehäuses (102, 550; 104) zumindest einen sich konisch verjüngenden Einzug (564) zur Positionierung eines freien Endes (612) der PTC-Heizeinrichtung (112) aufweist.

8. Elektrische Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (560) eines Gehäuseunterteils (102, 550) des Gehäuses (102, 550; 104) eine ein freie Ende (612) der PTC-Heizeinrichtung (112) in sich aufnehmende Längsnut (562) aufweist.

9. Heizvorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einzug (564) in der Längsnut (562) vorgesehen ist.

Zeichnung