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公開番号2025111832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2025080926,2023548815
出願日2025-05-14,2022-02-14
発明の名称PTCヒータ要素、電気ヒータ装置及びPTCヒータ要素を使用する方法
出願人テーデーカーエレクトロニクスアーゲー
代理人弁理士法人ITOH
主分類H05B 3/14 20060101AFI20250723BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】本発明は、ヒータ要素、特にPTCヒータ要素に関する。
【解決手段】電気ヒータ装置のためのPTCヒータ要素(1)が記載され、PTCヒータ要素(2)は、少なくとも1つのPTC要素(2)であって、少なくとも1つの電極が、PTC要素(2)の電気コンタクトのために前記PTC要素(2)の表面上に形成されている、少なくとも1つのPTC要素(2)と、PTC要素(2)の電極の電気接続のための、少なくとも1つのさらなるコンタクト(4)と、電気絶縁性に形成されている少なくとも1つのキャリア層(5)と、を備え、PTC要素(2)の厚さ(d)は、≦500μmであり、PTCヒータ要素(1)の高さ(H)は500μmと2500μmとの間である。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
電気ヒータ装置のためのＰＴＣヒータ要素（１）であって、
－少なくとも１つのＰＴＣ要素（２）であって、少なくとも１つの電極（３）が前記ＰＴＣ要素（２）の電気コンタクトのために前記ＰＴＣ要素（２）の表面（２ａ，２ｂ，２ｃ））上に形成されている、少なくとも１つのＰＴＣ要素（２）と、
－前記ＰＴＣ要素（２）の前記電極（３）の電気接続のための、少なくとも１つのさらなるコンタクト（４）と、
－少なくとも１つのキャリア層（５）であって、前記キャリア層（５）は電気絶縁性に形成されている、少なくとも１つのキャリア層（５）と、を備え、
前記ＰＴＣ要素（２）の厚さ（ｄ）は、≦５００μｍであり、
前記ＰＴＣヒータ要素（１）の高さ（Ｈ）は５００μｍと２５００μｍとの間である、
ＰＴＣヒータ要素。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ要素、特にＰＴＣヒータ要素に関する。
本発明はさらに、ＰＴＣヒータ要素を備える電気ヒータ装置に関する。
本発明はさらに、自動車、例えば電気自動車へのＰＴＣヒータ要素を使用する方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＰＴＣ（「正温度係数（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）」：サーミスタ（Ｋａｌｔｌｅｉｔｅｒ））ヒータ要素を装備したヒータレジスタは、その温度依存性抵抗としての特性により、一定の温度に達すると自動的に消費電力が制限されるという利点がある。この特性は、ヒータレジスタの過負荷を避けるための安全機能としてだけでなく、自己調整効果により駆動制御を非常にシンプルにする。。
【０００３】
電気自動車での使用は、高電圧バッテリ（２００～４００Ｖ、場合によっては８００Ｖ）で直接レジスタを動作させることを示唆している。このため、絶縁強度を相応に設計する必要がある。通常、ＰＴＣ要素は対向する２つの面上で導体路によって電気的にコンタクトしている。導体路は基板によって担持され、反対側で発生する熱をデカップリングする。
【０００４】
デカップリング可能な熱出力は、上述の層構造を通る熱経路に強く依存する。熱は、発生点（ＰＴＣ）からコンタクトを介して、基板を通って抽出表面又はデカップリング表面（Ａｕｓｋｏｐｐｌｕｎｇｓｆｌａｅｃｈｅ）まで到達しなければならない。ここで、ヒータ要素を最適化するための熱的及び電気的な考慮は、しばしば背反する議論にさらされる。つまり、従来技術による設計は、出力密度、熱敏捷性、絶縁能力又は堅牢性、及び、信頼性の間の妥協の産物である。
【０００５】
例えば、ＰＴＣ要素の製造業者とヒータ要素の製造業者が同じではないという事実は、ＰＴＣ要素が幾何学的公差、組み立て工程での輸送及び取り扱いなどの面で一定の要件を満たさなければならないことを意味する。つまり、合理的な労力のフレーム内で、ＰＴＣ要素の一定の最小厚さを下回ることができない。
【０００６】
ＰＴＣ要素を（金属）ヒートシンクに直接接続することも熱的に最適である。しかしながら、高電圧システム（２３０Ｖ～００Ｖ）では電気絶縁が必要なため、システム電圧をラジエータから十分に分離する非導電性バリアが必要である。さらに、異なる極間の空間距離と沿面距離（Ｌｕｆｔ－ｕｎｄＫｒｉｅｃｈｓｔｒｅｃｋｅｎ）（電気自動車の高電圧ヒータでは通常４ｍｍ）を維持する必要があるが、これは絶縁材料を使用することによってのみ達成できる。
【０００７】
通電によってジュール熱が発生すると、ＰＴＣ要素自体が熱源として機能する。しかしながら、これは材料内で均一に発生するわけではなく、幾何学的形状及び材料の不均一性の可能性によっては、コンポーネント内の電界分布により温度勾配が発生する可能性がある。ホットスポットから出発して、熱がさらに輸送される前に、まず要素の表面に到達しなければならない。ＰＴＣセラミックの熱伝導率は比較的低い（通常、～５Ｗ／ｍＫ）ため、これは非常にゆっくりと緩慢に起こる可能性がある。
【０００８】
文献ＥＰ３１０１９９９Ａ１には、自動車の電気加熱装置用のＰＴＣ加熱要素が記載されており、このＰＴＣ加熱要素は、改良された方法で外側が電気絶縁されており、また、電気絶縁層を介してＰＴＣ要素から熱放散表面へ適切な熱伝達を行う必要性も考慮されている。この目的のために、ＰＴＣ要素が通電される少なくとも１つの導電性トラックの外面に接し、箔とその上に塗布された良好な熱伝導性を有する電気絶縁バルク体とからなる電気絶縁層が提供される。
【０００９】
文献ＵＳ２０１７／０２２３７７６Ａ１には、少なくとも１つのＰＴＣ電気加熱要素と、ＰＴＣ電気加熱要素の外面に配置された放射フィン（Ｓｔｒａｈｌｕｎｇｓｒｉｐｐｅｎ）とを有する電気加熱装置が記載されている。ＰＴＣ電気ヒータ要素と接触していない放射フィン上の表面は帯電していない。導体路と放熱フィンとの間には絶縁層が設けられている。
【００１０】
また、文献ＤＥ１１２０１７００６１２４Ｔ５には、導体路と冷却フィンとの間に絶縁層を有するヒータ装置が記載されている。この電気ヒータは、複数のＰＴＣ要素と、ＰＴＣ要素から伝達される熱を放熱する放熱フィンと、電極板を絶縁する樹脂板と、積層方向の両側から積層体を押圧する圧縮バネとを備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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