DE2438476B2 - Temperaturkonstante Heizeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung mit einer Hintereinanderschaltung von Thermistor (Kaltleiter) und Varistor und mit einer durch die Anordnung geheizten Last.

Eine solche Heizeinrichtung ist aus der US 38 05 022 bekannt.

Bei dieser bekannten Heizeinrichtung wird ein Varistor als Heizeinrichtung benutzt. Ein Thermistor, der selber nur eine im Verhältnis zum Varistor sehr geringe Wärmemenge erzeugen soll, ist an der von der Last abgewandten Seite des Varistors an diesen mechanisch angeschlossen und elektrisch zwischen den Varistor und eine Stromquelle geschaltet, um ein »Durchgehen« durch das Fühlen der Temperatur des Varistors analog zu einer Bimetallfeder durch Unterbrechung der Stromzufuhr (durch die jähe Widerstandserhöhung des Thermistors) zu verhindern.

Diese Anordnung ist aber nachteilig, wenn es auf eine besonders gute Temperaturkonstanz der Heizeinrichtung ankommt. Da der temperaturempfindliche Thermistor nicht in direktem Kontakt mit der Last ist, sondern nur die lastabgewandte Seite des Varistors überwacht, können Schwankungen der Lasttemperatur nicht hinreichend schnell ausgeglichen werden.

Aus der US 2148 271 ist es an sich bekannt, Thermistoren als Heizeinrichtung zu verwenden. Solche bekannte Heizeinrichtungen haben aber den Nachteil, daß beim Einschalten ein hoher Stromstoß entsteht, wenn der Thermistor noch kalt ist und damit einen geringen Widerstand hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung der angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß sie die Temperatur der Last sehr genau steuern kann und dennoch keine zu hohen Stromstöße beim Einschalten auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Thermistor als Heizkörper verwendet wird und an der Heizplatte anliegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in folgendem: Die Verwendung eines Thermistors als Heizelement, mit dem ein Varistor in Reihe geschaltet ist, erlaubt die Temperaturempfindlichkeit des Thermistors durch den direkten Kontakt mit der Last auszunutzen, ohne daß beim Einschalten — und damit bei kaltem Thermistor — ein zu hoher Stromstoß entsteht. Diese hohen Ströme könnten zu einer Zerstörung des Thermistors durch durch die auftretende Wärme bei Stromdurchgang erzeugte innere Spannungen führen.

Eine solche temperaturkonstante Heizeinrichtung ist besonders für die Verwendung als Wärmequelle für eine Wärmekammer und als Heizeinrichtung für die Verdampfung von Insektiziden usw. geeignet Auch bei Spannungsänderungen wird eine besonders gute Temperatarkonstanz erreicht

ίο Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizient (auch »PTC-Widerstand« oder Kaltleiter genannt) und ein Varistor in einem Gehäuse so aufeinandergeschichtet daß der Thermistor auf der is Seite des geöffneten Endes des Gehäuses angeordnet ist, das mit einer Radiatorplatte bedeckt ist. Der Thermistor und der Varistor werden durch die Kraft einer Feder gegen die Radiatorplatte gedrückt So kann die Oberflächentemperatur einer Radiatorplatte im wesentlichen konstant gehalten werden.

Der Thermistor und das Element sind in einem hitzebeständigen, elektrisch isolierenden Gehäuse untergebracht dessen geöffnetes Ende durch die Radiatorplatte bedeckt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnunpen im einzelnen erläutert, auf welche bezüglich der Offenbarung der Erfindung wegen ihrer Einfachheit und Klarheit ausdrücklich Bezug genommen wird. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer temperaturkonstanten Heizeinrichtung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung mit Kurven, die für die Erläuterung der Betriebsweise eines in der Ausführungsform benutzten Varistors verwendet werden,

F i g. 3 eine graphische Darstellung mit Kurven, die für die Erläuterung der Betriebsweise der Ausführungsform verwendet werden.

Gemäß F i g. 1 wird ein Varistors 3 mit Elektroden 4 auf einen Thermistor 1 gestapelt bzw. geschichtet, der einen positiven Temperaturkoeffizient hat; der Thermistor weist weiterhin Elektroden 2 auf; der Varistors 3 wird durch die Kraft einer Feder 5, die auch als

Ί5 Anschluß dient, gegen den Thermistor gedrückt, so daß die untere Elektrode 4 des Varistors 3 in sehr engen Kontakt mit der oberen Elektrode 2 des Thermistors 1 kommt. Die untere Elektrode 2 des Thermistors 1 wird in engen Kontakt mit einem plattenförmigen Anschluß 6 gebracht der Vorsprünge 8 in der Form eines umgekehrten L, die nach oben verlaufen, sowie eine senkrechte Verlängerung 9 hat, die von einem Ende des plattenförmigen Anschlusses 6 nach oben verläuft. Ein Gehäuse 7 vorzugsweise aus nicht leitendem Material hat einen Querschnitt in Form eines umgekehrten U; das Gehäuse 7 weist einen umgebogenen Rand oder Flansch auf, in dem Aussparungen 7a für den Eingriff mit den Vorsprüngen 8 des plattenförmigen Anschlusses 6 ausgebildet sind; das Gehäuse 7 ist über seinen Flansch auf einem Wärmestrahler oder einem die Wärme abgebenden Körper 11, der auch als Basis der temperaturkonstanten Heizeinrichtung dient, mit Schrauben 12 und Muttern 13 sowie einem isolierenden flächigen Material 10 angebracht, das zwischen dem Wärmestrahler 11 und dem plattenförmigen Anschluß 6 angeordnet ist. Ein zu erwärmender Gegenstand wird auf der unteren Oberfläche der Basis oder des Wärmestrahlers Il angebracht.

Im folgenden wird auf die Fig.2 und 3 Bezug genommen, wobei in den Kurven auf der Abszisse die Spannung und auf der Ordinate der Strom aufgetragen sind; im folgenden soll die Beziehung zwischen Spani.ung und Strom sowie Wärmeabfuhr-Strom und -Leistung in der Übergangs- oder Ausgleichsperiode, wenn der Stoßstrom fließt, und im Gleichgewichtszustand beschrieben werden. Beim Betrieb werden die Anschlüsse 5 und 9 mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) verbunden.

Zunächst soll auf Fig.2 Bezug genommen werden; die Lastlinie bzw. Widerstandsgerade 14 wird gezeichnet, indem eine Linie gezogen wird, die den Punkt a, der die Energiequeilenspannung angibt, und den Punkt b verbindet, der erhalten wird, indem die Energiequellenspannung durch den Widerstand des Thermistors Il bei Umgebungstemperatur geteilt wird. Die Strom-Spannungs-Kennlinien 15 und 16 gehören zu zwei Varistoren mit unterschiedlichen Varistorspannung^n; sie schneiden die Widerstandsgerade 14 an Punkten c bzw. d. Wird der Varistor 3 nicht eingefügt, so fließt der Strom b durch die temperaturkonsiante Heizeinrichtung; wird jedoch der Varistor 3 eingefügt, so kann der Stoßstrom auf den Punkt coder dgesenkt werden. Der Varistor mit der Kennlinie 16 hat eine Varistorspannung, die höher als die des Varistors mit der Kennlinie 15 ist.

Unter Bezugnahme auf Fig.3 sollen nun die Spannungs-Strom-Kennlinien im Gleichgewichtszustand beschrieben werden. Die Spannungs-Strom-Kennlinie 17 gehört zu dem Thermistor, während die Spannungs-Strom-Kennlinien 15 und 16 zu den Varistoren gehören.

Wird der Varistor nicht eingefügt, so würde ein Strom # fließen:; wird jedoch der Varistor mit der Kennlinie 15 eingefügt, so wird der fließende Strom auf den Punkt e ernöht Wird der Varistor mit der Kennlinie 16 und mit höherer Varistorspannung eingefügt, so wird der fließende Strom weiter auf den Punkt / erhöht. Zusammenfassend ergibt sich folgendes: Wird die Varistorspannung erhöht, so erhöht sich die Wärmeabfuhrleislung, z. B. durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung.

In F i g. 3 sind die Kennlinien des Varistors spiegelbildlich zur Ordinate eingezeichnet und von der Gesamtspannung aus abgetragen. Somit ist im Schnittpunkt der beiden Kennlinien (17) und (15 oder 16) gerade die Bedingung: Thermistorstrom = Varistorstrom, sowie: Thermistorspannung + Varistorspannung = constans erfüllt.
Ist der in Reihe mit dem Varistor geschaltete Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizient in Reihe mit der Energiequelle geschaltet, so kann der Stoßstrom gesenkt werden, während die Wärmeabfuhrleistung im Gleichgewichtszustand erhöht werden kann. Da sowohl der Thermistor als auch der Varistor zu den Elementen gehören, bei denen der ganze Körper als Widerstand dient, kann die elektrische Verbindung zwischen diesen Teilen auf einfache Weise erreicht werden, indem sie zusammengepreßt werden. Darüber hinaus hat die temperaturkonstante Heizeinrichtung eine seh r kompakte G röße.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Heizeinrichtung mit einer Hintereinanderschaltung von Thermistor (Kaltleiter) und Varistor und mit einer durch die Anordnung geheizten Last, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermistor als Heizkörper verwendet wird und an der Last anliegt

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Hauptoberflächen des Thermistors (1) Elektroden (2) ausgebildet sind, und daß der Thermistor (1) durch elastische, einen Druck ausübende Elemente (5) gegen die eine Heizplatte (9, 10,11) aufweisende Last gedrückt werden.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druck ausübenden elastischen Elemente (5) als Einheit mit einem Eingangsanschluß ausgebildet sind.