Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung zur Temperierung von Gasen wie z.B. Luft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellen einer derartigen Heizvorrichtung.

Es ist bekannt, elektrische Heizungen für Gase derart aufzubauen, dass in einem Luftführungskanal Heizelemente eingebracht werden, welche zur Erwärmung der Gase führen. Zur Erhöhung der Fläche zur Wärmeabgabe werden die Heizelemente sofern sie sich in einem elektrisch isolierter metallischen Hohlprofil befinden in den meisten Fällen mit Wärmeleitelementen den sogenannten Radiatoren bestückt. Die Heizung wird entweder als Komponente in den Luftführungskanal montiert oder bildet mit dem Luftführungskanal eine Einheit. Die Steuerelektronik/Elektrik für die Heizung ist entweder dezentral oder direkt an der Heizung positioniert. Bei direkt an der Heizung positionierter Steuerelektronik wird diese oft in Gehäusen montiert welche mit den Heizelementen über eine Wandung hermetisch dicht verbunden werden müssen. Hierzu werden Dichtelemente aus einem Elastomer oder Silikon verwendet. Die Kühlung der Leistungselektronik erfolgt oft durch Anbindung an zusätzliche Wärmeleiter oder durch Verwendung eines Elektronikgehäuses aus Aluminiumdruckguss über welches die Wärme der Leistungstransistoren abgeführt wird. Für einen Potentialausgleich der Masse zwischen den metallischen Heizelementen und dem metallischen Elektronikgehäuse bzw. der Wandung werden, da diese über das Dichtelement elektrisch isoliert sind, Potentialausgleichselemente verwendet. Als Heiztechnologie werden bevorzugt keramische Heizelemente (PTC Elemente) aber auch Heizleiterlegierungen oder Dickschichtelemente verwendet. Hintergrund zur Verwendung von PTC Elementen ist der Selbstregeleffekt welcher die Bauteile in einem thermischen sicheren Zustand hält. Zur guten thermischen Anbindung der Heizelemente zu den Radiatoren und daraus folgend an das Gas, werden diese in vielen Fällen durch Federn und Keile zueinander verpresst. Eine homogene und oder Stoffschlüssige Verbindung zwischen Heizelement und Radiator ist in diesen Anwendungen nicht gegeben. Dies kann zu einer schlechten Wärmeabgabe bzw. zu Übertemperaturen an den Heizelementen führen. Konstruktionen solcher Art verfügen über viele Bauteile wie beispielsweise Keile, Federn und einen zusätzlichen Halterahmen. Je nach Ausführung des Halterahmens mit Verstärkungen und Versteifungen kann dieser einen negativen Effekt auf den Druckverlust als auch einen negativen Einfluss auf das Package haben. Elektrische Widerstände in Form von keramischen Halbleitern (PTC) und Dickschichtelementen

1

BESTATIGUNGSKOPIE sind sehr aufwändig und teuer in der Herstellung wohingegen Heizelemente aus einer Heizleiterlegierung sehr kostengünstig und seit vielen Jahren bewährt sind. Gegenüber einem selbstregelnden Heizelement mit PTC steht beim Heizelement aus einer Heizleiterlegierung oder eines Dickschichtelements jedoch ein zusätzlicher Aufwand, zur Gewährleistung eines Sicherheitskonzeptes insbesondere eines zweiten Abschaltpfades bei Versagen der Leistungstransistoren, gegenüber. Dies trifft insbesondere bei Einbau der Heizelemente in einem Luftführungskanal aus Kunststoff zu. Es ist sicher zu stellen, dass die zulässigen Betriebstemperaturen der benachbarten Bauteile nicht überschritten werden. Ein sicheres Ausschalten im Fehlerfalle ist zu garantieren.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizvorrichtung zur Temperierung von Gasen insbesondere Luft zu schaffen, mit einfachem Aufbau und wenigen Bauteilen die einen sicheren Betrieb, als auch im Fehierfalle einen sicheren Ausstieg der Heizfunktion zur Vermeidung von Übertemperaturen gewährleistet. Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu schaffen, die die Herstellung einer derartigen Heizvorrichtung mit geringem Montageaufwand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Heizvorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß hat die elektrische Heizvorrichtung mindestens eine Wandung als Abschluss welches auch als Gehäuse ausgebildet werden kann in dem zumindest ein Heizelement vorzugsweise ein Heizelementstapel aufgenommen ist. Das Heizelement hat ein wärmeerzeugendes Element das in einem Hohlprofil, vorzugsweise einem Flachprofil aufgenommen ist, an dessen Umfangswand, vorzugsweise als Wellrippen ausgebildete, Radiatoren zur Vergrößerung der wärmeaustauschenden Fläche vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Wandung bzw. Gehäuse als Abschluss mit mindestens einem Heizelement stoffschlüssig, vorzugsweise durch Löten, verbunden. Die Lötpartner können hierbei lotplattiert sein. Anstelle von Wellrippen können auch andere Radiatoren, beispielsweise durch mehrere Bleche gebildete Wärmeleitelemente oder dergleichen verwendet werden.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vor einer Montage der Heizvorrichtung Fügeflächen des Gehäuses bzw. Abschluss und des Heizelements mit Lot beschichtet, so dass nach einer Vormontage durch Zusammenstecken der einzelnen Bauelemente eine stoffschlüssige Verbindung in einfacher Weise dadurch hergestellt werden kann, dass die vormontierte Baugruppe mit dem zumindest einem Gehäuse und dem mindestens einen Heizelement in einen Ofen eingebracht wird, in dem das Lot aufgeschmolzen wird. Nach dem Abkühlen sind die einzelnen Bauelemente im Bereich der Fügeflächen stoffschlüssig, vorzugsweise fluiddicht und, mit hoher Festigkeit verbunden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zumindest eine Heizelement mit Endabschnitten durch Durchführungen des oder der Wandungen hindurchgeführt, wobei die Verlötung oder ein Stoffschluss im Durchführungsbereich dichtend ist und bei mehreren Durchführungen diese parallel zueinander stehen. Die Wandung kann Teil eines Gehäuses sein wobei das Gehäuse aus mehreren Teilen bestehen kann. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel wird es bevorzugt, wenn die Heizelemente dichtend in mindestens eine Wandung eingeführt werden und diese ein Teil des Gehäuses zur Aufnahme der Leistungselektronik, der Verdrahtung oder der Temperatursicherungen bildet. Die Wandung kann einstückig, beispielsweise durch Tiefziehen oder aus mehreren Abschnitten/Blechteilen ausgebildet sein. Der Abschluss der Wandung als Verwendung eines Elektronikbauraums bzw. Gehäuses kann mit einem Deckel aus Kunststoff erfolgen. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Abschirmung können aber auch alle Teile wie Gehäuse und Deckel aus einem metallischen Werkstoff hergestellt werden.

Bei einer Variante der Erfindung können an der Wandung Positionsflächen wie Sicken, Taschen und Erhöhungen ausgebildet sein, an der zu kühlende Bauelemente einer Leistungselektronik, vorzugsweise Halbleiterbauteile anliegen. Zur weiter verbesserten Kühlung der Halbleiter können diese in Sicken im Luftstrom platziert werden.

Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel hat das zumindest eine Heizelement einen Heizleiter, der auf einen Träger/Kern aus einem isolierenden Material, Vorzugsweise Mikanit, aufgewickelt ist und der von einer Isolation umgeben ist und in das Hohlprofil eingesetzt wird. Diese Einheit kann schon vor Verlötung eingebracht werden, da Mikanit und Heizleiter entsprechend temperaturbeständig sind. Bei Verwendung von weniger temperaturbeständigen Heiztechnologien wie PTC oder Dickschichtelemente ist auch die Montage nach dem Lötprozess möglich. In diesem Fall wird die Heizeinheit nach dem Löt- und Montageschritt in beispielsweise einem Wasserbad unter hohem Druck hydraulisch verpresst. Die Hohlprofile werden hierbei nach innen bleibend verformt und legen sich dabei an das wärmeerzeugende Element an. Die Radiatoren dürfen in diesem Fall nur an den Hohlprofilen angebunden sein und nicht zueinander. Zur Verbesserung der Betriebssicherheit kann die Leistungselektronik mit einer Schmelzsicherung ausgeführt sein. Die Schmelzsicherung kann neben der Leistungselektronik auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Beim konkreten Ausführungsbeispiel ist die Schmelzsicherung in der Mitte zwischen zwei in Reihe geschalteten Heizelementen positioniert.

Möglich ist auch die Positionierung der Schmelzsicherung vor oder nach den Heizelementen die im Bedarfsfall auch in Reihe geschaltet werden können.

Die Positionierung direkt am Heizelement über die Anschlussfahnen der Heizelemente hat den Vorteil hierbei direkt an der Wärmequelle angebunden zu sein. Im Fehlerfalle bei Übertemperatur löst diese zeitnah aus und unterbricht den Stromfluss irreversibel.

Bei Hochvoltanwendungen mit Gleichspannung muss der Abstand der Kontakte der Schmelzsicherung einen möglichst großen Abstand aufweisen. Ist die Luftstrecke nach Auslössen ausreichend lang bleibt kein Lichtbogen stehen. Zur Vermeidung des Lichtbogens an der Sicherung, kann auch eine Diode, Kondensator oder Widerstand vorzugsweise ein PTC Widerstand also ein Widerstand mit positivem Temperatur- Widerstandsverlauf, parallel zum Öffnungskontakt geschaltet sein. Über diesen wird nach Öffnen der Temperatursicherung/Schalter der Strom geführt. Da der PTC nur noch eine geringe Wärmeabgabe ermöglich und sich aufheizt, steigt auch der Widerstand über mehrere Zehnerpotenzen an und reduziert damit den Strom und die Leistung des Stromkreises. Damit wird die Leistungsabgabe bzw. eine Temperaturerhöhung an den Heizelementen in einen thermisch unkritischen Zustand gebracht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer derartigen Heizvorrichtung weist die folgenden Schritte auf:

- Beschichten oder plattieren von Fügeflächen des Mantels und/oder des zumindest eins Heizelements sowie der Radiatoren sowie des Heizelements und/oder des Außengehäuses und des Gehäuses mit Lot oder einem anderen, einen Stoffschluss ermöglichenden Material

- Vormontieren der beschichteten Bauelemente

- Einbringen der vormontierten Einheit in einen Ofen, um das Lot bzw. das Material aufzuschmelzen und

- Abkühlen des Losts bzw. Materials im Bereich der Fügeflächen, so dass eine vorzugsweise fluiddichte, stoffschlüssige Verbindung ausgebildet wird.

- Montage der Verbindungselemente, Elektronik, Schmelzsicherung, Deckel, Anbindungen etc.

- Sofern die Wärmeabgebenden Elemente erst nach Verlötung eingebracht werden erfolgt die hydrauschische Verpressung der Hohlprofile von außen wobei diese bleibend verformt werden und sich an die Elemente wie PTC Keramiken, Heizleiter, Dickschichtelemente anlehnen. Ein Aspekt der Erfindung ist die Realisierung einer Heizeinheit welche durch einen Lötprozess Heizelement, Radiatoren und Gehäuse stoffschlüssig und eigenstabil miteinander verbindet.

Ein weiterer Aspekt ist die im Fehlerfalle thermische Überführung der Heizeinheit in einen sicheren Zustand durch Einsatz einer Temperatursicherung.

Die einzelnen Elemente der Einheit bestehen aus lotplattierten Aluminiumblechen, Radiatoren und lotplattierten Flachrohren welche gemeinsam zu einer dichten Einheit verlötet werden.

Als Heiztechnologie werden Heizleiter verwendet, welche während des Lötprozesses bereits in der Einheit enthalten sind. Die Heizleiter sind hierbei auf einen Kern aus gepressten Glimmerplatten aufgewickelt und nach außen hin über Glimmerplatten oder einer Keramikplatte zum Flachrohr hin isoliert. Die Kontaktierung der Heizwendel erfolgt entweder auf beiden Stirnseiten des Heizelements oder über eine innere Rückführung so dass nur von einer Seite kontaktiert werden muss. Die Heizleiter werden auf Kontaktlaschen stirnseitig am Heizelement aufgeschweißt. Zur Vergrößerung der Wärmeleitung von Heizelement über Kontaktlasche zur Schmelzsicherung können die Kontaktlaschen tief oder mit breiten Querschnitt in das Heizelement hineinragen. Hierbei kann der Kern für die Wicklung der Heizleiter mehrlagig aufgebaut sein um im Innern die Kontaktlasche isoliert aufzunehmen. Die Heizelemente werden in die Flachrohre eingeschoben und von außen verpresst.

Die Radiatoren bieten eine große Wärmetauscher Fläche und sind für eine perfekte Wärmeabgabe direkt mit den Flachrohren verlötet. Aufgrund der großen Querschnittsfläche durch die Radiatoren und der parallelen Durchströmung ist der Druckverlust äußerst gering. Die Radiatoren sind hierbei flach gewellt oder in Strömungsrichtung perforiert und unterbrochen.

Der Heizer ist in der Leistung skalierbar, indem die Anzahl oder die Abmessung der Flachrohre mit eingebauten Heizelementen variiert wird.

Die Heizung bildet eine in sich stabile Einheit. Ein Heizungsrahmen ist für die Funktion nicht erforderlich. Die Bodenwandungen auch als Gehäuse ausgebildet haben die Funktion der Positionierung der Heizung im Strömungskanal.

Die Wandung auf der einen Seite der Heizelemente ist als Gehäuseteil ausgebildet und bildet die Aufnahme der Leistungselektronik. Ein Deckel dient zur Befestigung der elektrischen Anschlüsse und Stecker. Aufgrund des metallischen Gehäuses ist der Schutz bzgl. elektromagnetischer Aus und Einstrahlung zur Leistungselektronik hin gewährleistet. Die Wandung nimmt stirnseitig die Flachrohre auf und hält diese in Position. Es bildet, auf der zur Elektronik hin gewandten Seite, Positionsflächen zur Wärme Ableitung der Leistungstransistoren. Unterstützend wirken hier tiefgezogene Sicken welche in der Strömung liegen und zur optimalen Entwärmung der Leistungstransistoren beitragen.

Zudem können, in der Wandung eingebrachte Sicken, welche in der Strömung liegen, dazu dienen Temperatursensoren oder andere Bauteile wie Spulen oder Drosseln, welche auf der Leiterplatte höher herausragen, aufzunehmen. Dies begünstigt die Möglichkeit einer einseitigen Leiterplattenbestückung.

Vorteil der Erfindung

- Hohe Leistung bei kleinem Package/Gewicht da, das Konzept eine große Wärmeübertrager-Fläche bei äußerst kompakter Bauweise zulässt;

- Eigenstabiler Aufbau der Radiatoren zu Heizelementen ohne zusätzlichen Halterahmen

- geringer Druckverlust, da die Heizelemente in Anströmrichtung nur wenig Querschnitt haben, die Rohre mit den Radiatoren durch die Verlötung eigenstabil sind und ein Heizungsrahmen mit Streben und Verstärkungen im Bereich des Strömungsquerschnitts nicht erforderlich ist;

- Wenig Bauteile, da die vorhandenen Bauteile viele Funktionen übernehmen;

- hoher Wirkungsgrad, da die Heizelemente direkt im zu erwärmenden Medium liegen;

- Leistung skalierbar über Anzahl und Größe der Heizelemente;

- Aufgrund von Metallgehäuse keine Gefahr bzgl. elektromagnetischer Ein und Ausstrahlung;

- Dichtheit und Festigkeit der Bauteile zueinander über stoffschlüssige Lotbeschichtung der Gehäuseteile und Lötprozess;

- Sicherheitskonzept durch Verwendung einer Schmelzsicherung im Bereich der Temperaturquelle der Heizelemente;

- Vermeidung eines Lichtbogens durch Parallelschaltung eines Widerstandes vorzugweise PTC Halbleiters und/oder einer Diode Kondensator im Bereich des Schmelzkontakts;

- Möglichkeit einer Montage der Wärmeabgebenden Bauteile wie PTC, Heizleiter oder Dickschichtelement nach dem Lötprozess durch hydraulisches Verpressen des Heizungsaufbaus unter Druck und dadurch bleibendes Verformen der Hohlprofile an die wärmeabgebenden Bauteile. Im Folgenden werden anhand schematischer Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Frontalansicht der erfindungsgemäßen elektrische Heizvorrichtung im Schnitt dargestellt;

Figur 2 eine dreidimensionale Darstellung der Heizvorrichtung gemäß Figur 1; Figur 3 die Heizvorrichtung gemäß Figur 2 mit abgenommenen Deckel und Elektronik;

Figur 4 eine Explosionsdarstellung der Heizvorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 3; Figur 5, 6, 7 und 8 den Grundaufbau eines Heizelementes der Heizvorrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren;

Figur 9 das Sicherungsgehäuse mit Schmelzsicherung der erfindungsgemäßen

Heizvorrichtung in der der Heizelementstapel eingesetzt ist

Figur 10 die Schmelzsicherung vergrößert gemäß der Figur 9

Figur 11 das Sicherungsgehäuse der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mit zur

Schmelzsicherung parallel geschaltetem Widerständen

Figur 1. zeigt eine Frontalansicht der elektrische Heizvorrichtung 1 im Schnitt dargestellt zur Temperierung, insbesondere Beheizung von Gasen. Die Heizvorrichtung 1 hat im vorliegenden Fall zwei Wandungen 38,40 in dem ein Stapel 30 von Heizelementen 4 abgedichtet aufgenommen ist. Das Elektronikgehäuses 2 dient zum einen als Elektronikraum 8 zur Aufnahme einer Leistungselektronik 10 welche beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Platine 32 ausgeführt ist. Unterhalb der Platine 32 befinden sich die Leistungshalbleiter 34 welche in tiefgezogene Sicken 11 des Elektronikgehäuses positioniert werden und durch den Gasstrom im Strömungskanal gekühlt werden. Der Elektronikraum 8 ist gegenüber dem Strömungskanal in den die Heizelemente 4 und Radiatoren 64 ragen abgedichtet und nach außen hin durch einen Deckel 12 verschlossen. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung 1 ist als Hochvoltheizer ausgeführt, wobei am Deckel 12 ein Hochvoltstecker 18 und ein Niedervoltstecker 20 ausgebildet sind, über die die Stromversorgung und Steuerung der Heizelemente 4 erfolgt. Des Weiteren befindet sich auf dem Deckel 12 ein Massebolzen 13 um die Heizvorrichtung 1 zu erden. Die Kontaktierung der Heizelemente 4 erfolgt entweder direkt von den Kontaktlaschen 68 der Heizelemente zur Leiterplatte oder über ein Verdrahtungsgitter, das einerseits mit aus der Wandung 38 auskragenden Kontaktlaschen 68 der Heizelemente 4 und mit der Leistungselektronik 10 kontaktiert ist. Auf weitere Einzelheiten der Schnittdarstellungen gemäß Figur 1 wird in der Folge näher eingegangen. Figur 2. zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Heizvorrichtung 1 von der Oberseite gemäß Figur 1. Man erkennt in dieser Darstellung den Deckel 12, der den Elektronikraum nach außen hin abdeckt. Der Deckel bildet Raum für den Hochvoltstecker 18 den Niedervoltstecker 20 und den Massebolzen 13.

An der Wandung 38 des Elektronikgehäuse 2 befinden sich Befestigungsbohrungen 3 zur Verschraubung der Heizvorrichtung 1 in einen Strömungskanal (nicht dargestellt)

Figur 3. zeigt die Anordnung gemäß Figur 2. bei abgenommenem Deckel 12 und Leistungselektronik 10. In der Darstellung gemäß Figur 3. erkennt man die Kontaktbereiche der Heizelemente, die sich zur abgenommenen Leistungselektronik 10 hin erstrecken. Die eingangs beschriebene Wandung 38 des Elektronikgehäuses 2 zur Aufnahme der Heizelemente 4 ist gegenüber dem Elektronikraum 8 abgedichtet und besteht gemäß Figur 3. im Prinzip aus einem mit Verstärkungen, Sicken 11 und Befestigungsbohrungen 3 tiefgezogenem Blech mit einer Bodenfläche 33 mit Durchführungen für die Heizelemente 4 welche dichtend in die Wandung 38 des Elektronikgehäuse 2 eingesetzt sind. Wie in der Darstellung gemäß Figur 3 dargestellt, werden die einzelnen Heizelemente 4 der Heizvorrichtung 1 mit ihren Kontaktlaschen 68 durch die Durchführungen 44 hindurchgeführt und dann direkt zur Leiterplatte (nicht dargestellt) kontaktiert. Ein zusätzliches Verdrahtungsgitter als Bindeglied von den Kontaktlaschen zur Leiterplatte ist auch möglich. Auch die Kontakt- oder Fügeflächen im Bereich der Durchführung 44, die von den Heizelementen 4 durchsetzt sind, sind lotplattiert. Das Vorprodukt mit dem Elektronikgehäuse 2, dem Sicherungsgehäuse 6 und den darin aufgenommenen Heizelementen 4 sowie ggf. dem oder den angesetzten Verdrahtungsgitter(n) wird dann in einen Ofen (nicht dargestellt) eingebracht, über den das Vorprodukt auf die Schmelztemperatur des Lots erwärmt wird, so dass nach dem Aufschmelzen und Abkühlen des Lots im Bereich der Fügefläche eine fluiddichte, stoffschlüssige Verbindung vorliegt, so dass das Elektronikgehäuse 2 gegenüber dem Elektronikraum 8 bzw. das Sicherungsgehäuse 6 gegenüber den Schmelzsicherungen 46 und die Heizelemente 4 über das Flachrohr 62 zuverlässig abgedichtet ist. Das Gas erwärmt sich beim Durchströmen an der großen Oberfläche der Radiatoren 64. Die Radiatoren liegen hierbei in Strömungsrichtung. Aufgrund der niederen Bauweise der Heizelemente in den Flachrohren und des Aufbaus ohne einen gesonderten Rahmen mit Versteifungen und Streben ist der Druckverlust äußerst gering. Durch die Steckverbindung zwischen dem Elektronikgehäuse 2 bzw. Sicherungsgehäuse 6 und dem Stapel 30 wird nach der Verlötung ein relativ stabiles transportfähiges Vorprodukt geschaffen. Figur 4. zeigt eine Explosionsdarstellung wesentlicher Bauteile der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 1. Im oberen Bereich der Figur 4. sind der Deckel 12 mit den Aufnahmen/Flanschen für den Hochvoltstecker 18, Niedervoltstecker 20 und Massebolzen 13 ausgebildet. Im mittleren Bereich ist der Stapel 30 bestehend aus sechs Heizelementen 4 dargestellt, deren Aufbau im Folgenden noch näher erläutert wird. Wie eingangs ausgeführt, erfolgt die Kontaktierung der Heizelemente 4 direkt mit der Leiterplatte 32 oder über ein (Verdrahtungsgitter nicht dargestellt), das entsprechend der Geometrie des Stapels 30 und der Leistungselektronik 10 ausgebildet ist. Wie vorstehend erläutert, ist die Leistungselektronik 10 auf einer oder mehreren Leiterplatten 32 ausgebildet. Beispielhaft dargestellt sind drei Leistungstransistoren 34, von denen lediglich einer mit einem Bezugszeichen 34 versehen ist. Diese Leistungstransistoren 34 liegen an einer auch in Figur 4. gut sichtbaren, in den Strömungsraum hineinragenden Sicken 11 an, welche durch das Elektronikgehäuse 2 was aus einem tiefgezogenen Blech besteht ausgebildet ist. Diese Sicken 11 können auch beispielsweise Temperatursensoren oder andere Elektronikbauteile aufnehmen.

In den beiden Wandungen 38, 40 der Gehäuse 2, 6 sind jeweils an die Geometrie der Heizelemente 4 angepasste, beispielsweise durch Stanzprägen hergestellte Durchführungen 44 ausgebildet, wobei jedem Heizelement 4 eine passgenau gefertigte Durchführung zugeordnet ist, so dass entsprechend die freien Endabschnitte der Heizelemente 4 durch die Durchführungen 44 hindurchgeführt sind und in den Elektronikraum 8 hinein auskragen.

In Figur 4 unten ist der den Elektronikraum 8 abdeckende Deckel 12 zu sehen der mit dem Elektronikgehäuse 2 verbunden wird. Die Herausführung der Kontaktlaschen 68 der Heizelemente 4 aus der Bodenfläche 33 ist sehr anschaulich in Figur 1 dargestellt.

Figur 5 zeigt das eigentliche wärmeerzeugende Element des Heizelementes 4, wobei ein aus Flachdraht gebildeter Heizleiter 52 auf einen plattenförmigen Kern/Träger 54 aufgewickelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kragen zwei Kontaktlaschen 68 aus entgegengesetzten Schmalseiten des Trägers 54 aus. Die Kontaktlaschen 68 ragen tief in das Heizelement hinein und dienen bei Übertemperaturen des Heizleiters als Wärmeleiter für die Schmelzsicherung. Prinzipiell ist es auch möglich, ein Wicklungsende innenliegend zurückzuführen, so dass der Anschluss der Wicklung an einer Seite des Trägers 54 erfolgt. Dieser ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Mikanit, d. h. aus gepressten Glimmerplatten gefertigt. Diese Wicklung wird dann gemäß Figur 6 umlaufend von einer Isolierung 60 überdeckt und in ein Flachrohr 62 eingeschoben und anschließend von außen verpresst. Auf diesen Presskörper gemäß Figur 7, bestehend aus dem Flachrohr 62, der Isolierung 60, der Heizleiter-Wicklung 52 und dem Träger 54 werden dann beidseitig Radiatoren 64 (siehe Figur 8) aufgebracht. Beim dargestellte Ausführungsbeispiel sind die Radiatoren 64 aus wellenförmigen Aluminiumblechen hergestellt. Die Verbindung der Radiatoren 64 mit dem Flachrohr 62 erfolgt vorzugsweise durch Löten — hierauf wird in der Folge noch näher eingegangen. Aus mehreren dieser Heizelemente 4, im vorliegenden Fall aus sechs Heizelementen 4 wird dann gemäß Figur 8 der Stapel 30 ausgebildet, in dem die einzelnen Heizelemente 4 parallel zueinander angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind jeweils zwei Heizelemente im Schaltkreis in Reihe geschaltet.

Wie insbesondere der Darstellung gemäß Figur 8 entnehmbar, sind den Heizelementen jeweils zwei Radiatoren 64 zugeordnet, so dass bei einem Stapel 30 mit sechs Heizelementen 4 zwölf plus zwei Radiatoren 64 vorgesehen sind. Die Kontaktbereiche — hier auch Fügeflächen genannt — zwischen den Radiatoren 64 und den Flachrohren 62 können lotplattiert sein. D. h., in dem Bereich dieser Fügeflächen sind die aneinander anliegenden Bauelemente mit einem Lotmittel beschichtet. Zwischen den Radiatoren 64 im Bereich wo kein Heizelement liegt wird ein Blechstreifen 63 zur Verbindung positioniert der ebenen falls lotplattiert ist. Falls die Wärmeabgebenden Elemente nach Lötprozess bestückt und erst danach hydraulisch verpresst entfallen diese Blechstreifen.

Wie gemäß Figur 9 dargestellt, werden die einzelnen Heizelemente 4 der Heizvorrichtung 1 mit ihren Kontaktlaschen 68 durch die Durchführungen 44 des Sicherungsgehäuses 6 hindurchgeführt und dann direkt mit den Schmelzsicherungen 46 kontaktiert. Auch die Kontakt- oder Fügeflächen im Bereich der Durchführung 44, die von den Heizelementen 4 durchsetzt sind, sind lotplattiert.

In Figur 10 ist eine der drei Schmelzsicherungen 46 die zwei Heizelemente 4 miteinander verbindet dargestellt. Diese haben einen Federkontakt 76 der mittels eines Schmelzkörpers 78 bzw. Lot zwischen den Federkontakten 76 in einer Grundposition gehalten wird. Beim Aufschmelzen des Schmelzkörpers 78 aufgrund einer Temperaturüberhöhung wird über den Federkontakt 76 die Stromversorgung unterbrochen, so dass eine Überhitzung mit einer einem damit einhergehenden Durchbrennen der Heizleiter 52 zuverlässig verhindert werden kann. Der Schmelzkörper 78 kann aus Lot, Kupfer oder einem sonstigen, bei der Ansprechtemperatur der Schmelzsicherung aufschmelzenden Material ausgebildet s@in. Der Federkontakt 76 mit seinem Schmelzkörper 78 befindet sich dargestellt in Figur 10 in der Mitte zwischen zwei Wicklungen 56 eines Heizkreises der aus zwei in Reihe geschalteten Heizelementen 4 besteht. Dieser Schmelzkontakt kann aber auch vor oder nach den Wicklungen im Heizkreis liegen. Auch kann ein Heizkreis aus nur einer, oder mehrerer Wicklungen 56 bzw. Heizelementen 4 bestehen.

In der Ansicht 11 sind drei PTC Widerstände 58 abgebildet welche parallel zum Federkontakt 76 geschaltet sind. Parallel zur Schmelzsicherung kann ein Widerstand, Diode und Kondensator geschaltet sein, um einen Lichtbogen beim Öffnen des Schmelzkontakts zu vermeiden.

Bezugszeichenliste:

1 Heizvorrichtung

2 Elektronikgehäuse

3 Befestigungsbohrungen

4 Heizelement

6 Sicherungsgehäuse

8 Elektronikraum

10 Leistungselektronik

11 Sicken

12 Deckel

13 Massebolzen

18 Hochvoltstecker

20 Niedervoltstecker

30 Stapel

32 Leiterplatte

33 Bodenfläche

34 Leistungstransistor

36 Positionsfläche

38 Wandung

40 Wandung

44 Durchführung

46 Schmelzsicherung

52 Heizleiter

54 Träger

56 Wicklung

58 PTC Widerstand

60 Isolierung

62 Flachrohr

63 Blechstreifen

64 Radiator

68 Kontaktlasche

76 Federkontakt

78 Schmelzkörper