DE2619242C2 - - Google Patents
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Classifications
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- H05B3/02—Details
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Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine bekannte Heizvorrichtung, von der der Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 ausgeht (DE-OS 24 38 476), weist
einen Thermistor und einen Varistor auf, die über
einander in einem Gehäuse angeordnet sind. Bei beiden
Widerstandselementen sind die Elektroden auf ver
schiedenen Seiten des Halbleiterkörpers angeordnet, so
daß der Strom quer durch den Halbleiterkörper hindurch
fließt und die Wärme vorwiegend im inneren des Halb
leiterkörpers erzeugt wird. Der Elektrodenaufbau der
bekannten Heizvorrichtung hat den Nachteil, daß die
erzeugte Wärme vornehmlich im inneren des Halbleiter
körpers erzeugt wird und daß ein großer Teil dieser
Wärme nicht nach vorne und zum heizenden Objekt ab
geleitet wird, sondern nach hinten. Diese Wärme
ableitung in die falsche Richtung wird noch dadurch
begünstigt, daß der Thermistor, der einen PTC-Halb
leiterkörper bildet, zusätzlich noch durch das vordere
Anschlußelement von der Isolierscheibe und der Wärme
emissionsplatte getrennt ist. Dadurch wird einerseits
der Wärmeübergang von der Vorderseite des Thermistors
zur Wärmeemissionsplatte erschwert und andererseits
wird diejenige Wärme, die auf das Gehäuse übertragen
worden ist, nur zu einem relativ kleinen Anteil auf die
Wärmeemissionsplatte übertragen. Das Gehäuse steht
nicht im direkten Kontakt mit der Wärmeemissionsplatte.
Bei einem weiteren bekannten Halbleiter-Heizelement
(US-PS 38 85 129) sind die Elektroden nur an einer
Seite angeordnet, jedoch befindet sich unterhalb des
Halbleiterkörpers ein Hohlraum. Das Gehäuse besteht aus
isolierendem Kunststoff und ist dickwandig und
schecht-wärmeleitend. Zwar wird die Hauptmenge der
Wärmeenergie an der Oberseite des Halbleiterkörpers
erzeugt, jedoch entsteht durch die Anordnung der
Elektroden auch eine erhebliche Wärme im inneren des
Halbleiterkörpers. Diese Wärme wird nicht abgeführt und
steht für eine Wärmeabgabe an das zu heizende Objekt
nicht zur Verfügung.
Schließlich ist eine Heizvorrichtung bekannt
(DE-AS 16 90 587), bei der in einem metallischen
Gehäuse, das durch eine keramische Platte verschlossen
ist, eine Scheibe aus Bariumtitanatkeramik angeordnet
ist, an dessen Vorder- und Rückseite Glimmerplättchen
anliegen. Die erzeugte Wärme wird an das gesamte
Gehäuse abgegeben; eine Wärmeemissionsplatte, die die
Wärme nach einer bestimmten Richtung abgibt, ist nicht
vorhanden. Das Heizelement ist - mit Ausnahme der
Kabeldurchführung - symmetrisch ausgebildet und stellt
einen nach allen Seiten hin wärmeabgebenden Körper dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heiz
vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß ein
größerer Anteil der in dem Heizelement erzeugten Wärme
an die Wärmeemissionsplatte abgegeben wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an
gegebenen Merkmalen.
Bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung wird die
Wärme auf der der Wärmeemissionsplatte zugewandten
Vorderseite des Halbleiter-Heizelementes erzeugt; das
Heizelement steht im direkten Flächenkontakt mit der an
der Wärmeemissionsplatte anliegenden elektrischen
Isolierscheibe und durch geeignete Anordnung der
Elektroden und der Elektrodenanschlüsse wird erreicht,
daß der weitaus überwiegende Teil der erzeugten Wärme
direkt von der Vorderseite des Heizelements auf die
Wärmeemissionsplatte übertragen wird. Die nach rück
wärts abgeleitete oder abgestrahlte Wärme, die von dem
Gehäuse aufgefangen wird, wird praktisch verlustfrei
über den Rand des Gehäuses zur Wärmeemissionsplatte
transportiert. Auf diese Weise erzielt man eine
optimale Ausnutzung der erzeugten Wärme, d. h. ein sehr
großer Anteil dieser Wärme wird wirksam auf die Wärme
emissionsplatte übertragen und nicht nach rückwärts
abgeleitet oder abgestrahlt. Bei der Heizvorrichtung
wird also ein guter Wärmeübergang zwischen Gehäuse und
Wärmeemissionsplatte hergestellt und zugleich dafür
gesorgt, daß bei dem Heizelement die Wärme gleichmäßig
an der Vorderseite erzeugt wird. Trotz dieser ein
seitigen Wärmeerzeugung wird durch die rückwärtige Ge
häuseseite noch Wärme von dem Heizelement abgeführt und
zur Wärmeemissionsplatte geleitet.
Bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung weisen die
Elektroden an dem Halbleiterkörper mehrere finger- oder
kammförmig angeordnete Streifen auf, von denen jeder
zwischen zwei Elektrodenstreifen der jeweils anderen
Elektrode angeordnet ist. Die Elektrodenanschlüsse sind
auf der Rückseite des Halbleiterkörpers derart an
geordnet, daß die kammförmigen Streifen verschieden
poliger Elektroden sich nicht durch den Halbleiter
körper hindurch mit dem Elektrodenanschluß überlappen.
Wenn an das Heizelement eine Spannung angelegt wird,
fließt der Strom in dem Halbleiterkörper nahezu aus
schließlich an der Oberfläche entlang zwischen benach
barten Elektroden, so daß nur ein dünner Oberflächen
bereich des Halbleiterkörpers zwischen den beiden
Elektroden als Wärmeerzeugungsfläche wirkt. Dadurch
erhält man eine schnelle Reaktion der Wärmeemission auf
die elektrische Stromstärke. Die erfindungsgemäße Heiz
vorrichtung eignet sich wegen ihrer schnellen Reaktion
auf Stromänderungen insbesondere für Regelzwecke.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiel der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungs
form des PTCS-Heizelementes nach der Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II
der Fig. 3.
Fig. 3 zeigt die PTCS-Heizvorrichtung der Fig. 1 in
Explosionsdarstellung.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Draufsicht und eine Ansicht
von unten des PTCS-Heizelementes, das in der Heizvor
richtung der Fig. 1 verwendet werden kann.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der elektrisch
isolierenden Platte.
Fig. 7 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der
Platte in ähnlicher Darstellung wie Fig. 6.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anschluß
einheit.
Fig. 9 zeigt eine Modifizierung der Anschlußeinheit
in ähnlicher Darstellung wie Fig. 8.
Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung
in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2.
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Darstellung eines
Isolierschuhs, der in der Heizvorrichtung nach Fig. 10
verwendet werden kann.
Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung
in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2.
Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er
findung in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4.
Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er
findung in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4.
Fig. 15 zeigt eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungs
beispiel in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3.
Fig. 16 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie
XVI-XVI der Fig. 15, und
Fig. 17 zeigt eine Explosionsdarstellung der PTCS-Heiz
vorrichtung nach Fig. 15.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Heizvorrichtung
1 a enthält ein Heizelement 2 mit einem Halbleiter mit
positivem Temperaturkoeffizienten (PTCS) und besitzt
eine obere Isolationsschicht 3 sowie eine untere Isolier
scheibe 4, die zu beiden Seiten des PTCS-Heizelementes 2
sandwichartig angeordnet sind, eine Wärmeemissionsplatte 5,
auf der das PTCS-Heizelement 2 zusammen mit den Isolierplatten 3
und 4 installiert ist, sowie ein Gehäuse 6, das sämtliche Lagen
aus dem PTCS-Heizelement 2 und den Isolierplatten 3 und 4 um
schließt. Im folgenden wird jedes der Teile, aus denen die PTCS-
Heizvorrichtung 1 a besteht, detailliert beschrieben.
Gemäß Fig. 4 und 5 besteht das PTCS-Heizelement 2, das in der
Heizvorrichtung benutzt wird, aus einem rechtwinkligen PTCS-Kör
per 2′ mit zwei einander gegenüberliegenden flachen und parallel
zueinander verlaufenden Hauptflächen, nämlich der Vorderseite 2 a und der Rückseite 2 b. Die Vorderseite
2 a, an der die untere Isolierscheibe 4 anliegt, trägt zwei Metall
filmelektroden 10 und 11. Jede Elektrode besitzt mehrere Streifen,
die einen gabel- und kammförmigen Aufbau bilden, in dem jeder
Streifen derart angeordnet ist, daß benachbarte Streifen durch
den Abstand T voneinander getrennt sind, während die benachbarten
Streifen unterschiedlichen Elektroden angehören, und mindestens
einer der Streifen ist kürzer als die anderen Streifen. Jeder
Rand einer Elektrode hat den Abstand T von dem Rand der entgegen
gesetzten Elektrode. Auf der Rückseite 2 b befinden sich zwei Elektrodenan
schlüsse 12 und 13, die elektrisch mit der jeweiligen
Elektrode 10 bzw. 11 verbunden sind. Wenn die Elektrodenanschlüsse 12 und
13 auf der Rückseite 2 b angebracht werden, sollten sie so angeordnet
werden, daß jeder Anschluß sich nicht durch das PTCS-Heizelement 2′
hindurch mit irgendeinem Bereich der Gegenelektrode überlappt
und daß der äußere Rand der Anschlußstelle von dem Rand der gegen
überliegenden Elektrode um mindestens im Abstand T entfernt ist,
so daß der elektrische Strom keine stärkere Komponente hat, die
zwischen dem jeweiligen Anschluß und der Gegenelektrode durch
den PTCS-Körper in Dickenrichtung fließt, so daß der elektrische
Strom nicht in Dickenrichtung des Körpers fließt.
Ein derartiges PTCS-Heizelement 2 eignet sich insbesondere dazu,
die Wärme direkt an der flachen Vorderseite 2 a unter gleichmäßiger
Wärmeverteilung zu erzeugen.
Gemäß Fig. 3 hat die untere Isolierscheibe 4 eine ähn
liche Gestalt wie das PTCS-Heizelement 2, wobei sie
gleichgroß oder größer ist als das PTCS-Heizelement 2.
Die Isolierscheibe 4 besteht aus hoch-wärmeleitfähigem
Material, wie Aluminiumoxyd (alumina) oder Beryllerde-
Porzellan oder aus einem Kunstharz, das vorzugsweise
elastisch ist, isoliert die Elektroden 10 und 11 vonein
ander und überträgt die Wärme auf die Wärmeemissions
platte 5.
Die obere Isolationsschicht 3 ist von ähnlicher Gestalt wie
das PTCS-Heizelement 2 und ist gleichgroß oder größer
als dieses. Die Isolationsschicht 3 besteht aus elektrisch
isolierendem und hoch-wärmeleitfähigem Material, wie
die untere Isolierscheibe 4, besitzt jedoch zwei nach
innen gekrümmte Ausnehmungen 14 und 15, die an denjeni
gen Stellen angeordnet sind, die den beiden auf der Rückseite
2 b des PTCS-Heizelementes 2 vorgesehenen Anschlußstellen
entsprechen. Jede Ausnehmung nimmt ein Anschlußelement
20 auf, das aus einem rechteckigen flachen Basisteil 21
mit einem rechtwinklig abstehenden Stift 22 besteht.
Das Basisteil und der Stift sind einstückig hergestellt.
Wenn das Anschlußelement 20 in der PTCS-Heizvorrichtung
montiert wird, muß das Basisteil 21 fest an der ent
sprechenden Anschlußstelle angeordnet werden, während
der Stift 22 in die entsprechende Öffnung 16 eingesetzt
wird und durch die obere Isolierplatte 4 hindurchragt.
Da die Form der Ausnehmung derjenigen des Basisteils 21
angepaßt ist, kann die obere Isolationsschicht 3 dicht und
fest auf dem PTCS-Heizelement aufliegen.
Unter der unteren Isolierscheibe 4 befindet sich die Wärme
emissionsplatte 5, die aus einem gut-wärmeleitfähigem
Material, z. B. einem Metall, besteht und rechtwinklig
ausgebildet ist.
Das oberhalb der oberen Isolationsschicht 3 angebrachte Ge
häuse ist z. B. durch einen Preßvorgang aus einer Metall
platte hergestellt und weist einen rechtwinkligen Hohl
raum 7 auf, der die einzelnen Lagen aus der Isolierscheibe
4 dem PTCS-Heizelement 2 und der oberen Isolationsschicht 3
vollständig bedeckt. Um den Hohlraum 7 herum verläuft
ein flanschartiger Rand 8, der auf den Randbereich der Wärmeemissions
platte 5 aufsetzbar ist, und sich diesem anpaßt. An der
Wand des Hohlraumes 7 befinden sich zwei Löcher, durch
die jeweils ein Stift 22 eines jeden Anschlußelements 20
hindurchragt.
Die Oberflächen der beiden Isolierplatten 3 und 4 und
der Wärmeemissionsplatte 5 sind durch Polieren, sog.
Läppen, bearbeitet, so daß sie exakt aneinanderpassen
und ein außerordentlich guter Wärmeübergang zwischen
ihnen stattfindet.
Beim Zusammensetzen der verschiedenen Teile werden die
einzelnen Lagen und die Wärmeemissionsplatte 5 durch
eine geeignete Verbindung fest miteinander verbunden,
während das Basisteil 21 des Anschlußelements 20 eng
gegen die entsprechenden Anschlüsse des PTCS-Heizelemen
tes 2 gedrückt und mit einem elektrisch leitenden Kleber
oder durch Löten an diesem befestigt werden. Das Ge
häuse 6 ist an der Wärmeemissionsplatte 5 durch Schrau
ben befestigt, die an jeder der Ecken angebracht sind,
oder durch andere Verbindungsmittel.
Die Gesamtstärke der Lagen ist etwa gleich der Tiefe des
Hohlraumes 7, so daß das Gehäuse 6 das gesamte Paket
exakt bedeckt und das PTCS-Heizelement 2 in der Heizvor
richtung in festem Verbund gehalten ist.
Wenn an die Stifte 22 des Anschlußelements 20 eine Spannung
angelegt wird, fließt ein Strom zwischen den Streifen
der beiden Elektroden durch den Körper des Heizelements 2, und zwar
vorwiegend in der Nähe der Vorderseite 2 a, so daß an dieser
Wärme erzeugt wird. Der überwiegende Teil der erzeugten
Wärme wird durch die untere Isolierscheibe 4 der Wärme
emissionsplatte 5 und dem (nicht dargestellten) zu heizen
den Objekt zugeführt. Ein Teil der erzeugten Wärme wird
jedoch der gegenüberliegenden Rückseite 2 b des PTCS-Heiz
elementes 2 und durch die obere Isolationsschicht 3 hindurch
dem Gehäuse 6 zugeleitet. Wenn das Gehäuse 6 nicht mit
einem wärmeableitenden Objekt verbunden ist, wird die dem
Gehäuse 6 zugeführte Wärme über den Rand 8
des Gehäuses der Wärmeemissionsplatte 5 zugeführt. Die
in dem Heizelement 2 erzeugte Wärme wird auf diese
Weise wirksam und schnell der Wärmeemissionsplatte 5 zu
geführt, wodurch dem zu heizenden Objekt eine große
Wärmemenge zugeleitet werden kann. Ferner wird die von
der Wärmeemissionsplatte 5 zu emittierende oder zu trans
mittierende Wärme gleichmäßig auf der Wärmeemissions
platte verteilt.
Wenn die PTCS-Heizvorrichtung an ein Objekt angesetzt
wird, um beispielsweise dessen Temperatur in einem be
stimmten Bereich zu halten, hält der schnelle Wärmeüber
gang die Temperatur des Objektes in engen Grenzen, so
daß nur geringe Temperaturänderungen gegenüber der Soll
temperatur entstehen. Die Heizvorrich
tung reagiert außerordentlich schnell auf die Umgebungs
temperatur, was bedeutet, daß Änderungen der Umgebungs
temperatur das PTCS- Heizelement beeinflussen, so daß es
schnell reagiert, indem es seinen Arbeitspunkt verlagert
und die elektrische Leistung entsprechend ändert. Auf
diese Weise wird die Temperatur des Obejektes zuverlässig
in dem gewünschten Bereich gehalten.
Die Fig. 6 und 7 zeigen modifizierte Beispiele für die
Isolationsschicht 3. Anstelle der Hohlräume 14 und 15, die
nach innen gekrümmt sind, können die Hohlräume beliebige
andere Formen haben. Beispielsweise können sie als recht
eckige Ausnehmungen ausgebildet sein, wie man klar aus
Fig. 6 erkennt, oder sie sind langgestreckt oder stufen
förmig wie in Fig. 7. Ferner kann die Öffnung 16 in der
Ausnehmung nutförmig sein, wie Fig. 7 zeigt.
In den Fig. 8 und 9 sind Modifizierungen des Anschluß
elements 20 dargestellt. Der Basisteil 21 des Anschluß
elements, der eine flache und rechteckige Form aufweist,
kann ferner mit mindestens einer Öffnung 23 (in diesem
Falle drei Öffnungen) versehen sein, wie Fig. 8 zeigt,
damit überschüssiger Kleber oder Lötmittel durch die
Öffnungen 23 hindurch entweichen kann, wenn das Anschluß
element 20 fest gegen die entsprechenden Elektrodenanschlüsse
12 bzw. 13 gedrückt wird. Bei dem in Fig. 9 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der Basisteil 21′ zur Erzeugung
einer Federkraft gekrümmt ausgebildet, so daß die Ver
bindung zwischen dem Anschlußelement 20 und den ent
sprechenden Elektrodenanschlüssen 12 und 13 sichergestellt wird,
wenn die obere Isolationsschicht 3 exakt auf dem PTCS-Heiz
element 2 positioniert wird.
Bei der in Fig. 10 dargestellten PTCS-Heizvorrichtung 1 b,
die eine Modifizierung der oben beschriebenen PTCS-Heiz
vorrichtung 1 a darstellt, ist die obere Isolationsschicht 3
durch zwei Hülsen 25 ersetzt, von denen jede aus Isolier
material, z. B. Hartkautschuk, Porzellan oder Kunstharz,
besteht, und die die Aufgabe haben, das Anschlußelement
20 zu positionieren und festzuhalten und darüber hinaus
das PTCS-Heizelement 2 gegenüber dem Gehäuse 6 zu isolie
ren. Jede Hülse 25 weist, wie man am besten aus Fig. 11
ersieht, einen Basisblock 26 mit einer (in Fig. 11 nicht
sichtbaren) Ausnehmung am Boden auf, um den Basisteil 21
des Anschlußelements 20 darin einsetzen zu können, und
besitzt einen vorstehenden Bereich 27, der dem Basis
teil 21 einstückig angeformt ist und ein Durchgangs
loch zum Durchstecken des Stiftes 22 aufweist. Die bei
den bei diesem Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse 6 vor
gesehenen Öffnungen 9′ sind hinreichend groß, um den
vorstehenden Bereich 27 der Hülse 25 hindurchstecken zu
können, so daß das Gehäuse 6 an dem schulterförmigen Be
reich 28 der Hülse 25 anliegt, wenn es exakt auf der
Wärmeemissionsplatte 5 positioniert ist, und die Lagen
des PTCS-Heizelementes 2 und der unteren Isolationsschicht 3
gegen die Wärmeemissionsplatte 5 drückt, wie Fig. 10
zeigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Heiz
vorrichtung 1 c nach Fig. 12 ist das Innere des von der
Wärmeemissionsplatte 5 verschlossenen Gehäuses 6 mit
injizierter Masse 30 gefüllt, um die Lagen des PTCS-
Heizelementes 2 und der unteren Isolierscheibe 4 in Stel
lung zu halten.
Ein solches Material kann beispielsweise ein durch Wärme
vernetzbares Harz sein, das in den Hohlraum durch eine
(nicht dargestellte) Öffnung des Gehäuses 6 hindurch inji
ziert wurde.
In Fig. 13 ist eine PTCS-Heizvorrichtung 1 d als weiteres
Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier ist die Hülse 25,
die zur Positionierung und zum Festhalten des Anschluß
elements 20 dient, durch die injizierte Masse 30 er
setzt. Hierdurch werden die Herstellungsstufen vereinfacht
und die Herstellungskosten verringert.
Bei der in Fig. 14 dargestellten PTCS-Heizvorrichtung 1 e,
die ein weiteres Ausführungsbeispiel darstellt, erstrecken
sich die Anschlußelemente 20, die bei den zuvor beschrie
benen Heizvorrichtungen von der Oberseite abstehen, seit
lich aus dem Gehäuse 6 heraus nach außen, so daß der
Stift 22 das (nicht dargestellte) benachbarte Objekt
nicht behindert.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Heizvorrichtung 1 f nach
den Fig. 15, 16 und 17 besteht das Gehäuse 6′ aus elek
trisch isolierendem gut-wärmeleitfähigem Material,
wie Porzellan mit Aluminiumoxyd (alumina) als Füllstoff
und nicht, wie das oben beschriebene Gehäuse 6, aus
Metall. Das Gehäuse 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
unmittelbar auf dem PTCS-Heizelement 2 angeordnet, da
es aus elektrisch isolierendem Material besteht, so daß
die Lagen aus dem PTCS-Heizelement 2 und der unteren
Isolierplatte zwischen dem Gehäuse 6′ und der Wärme
emissionsplatte 5 festgehalten werden.
Das mit den entsprechenden Anschlüssen verbundene An
schlußelement 20 greift in einen Rand- oder Stufenab
schnitt des Loches 9′′ ein und wird hier in Position ge
halten, während ihr Basisteil 21 über eine Feder
elektrisch mit dem entsprechenden Anschlußpunkt des
PTCS-Heizelementes in Verbindung steht, so daß ein Kon
takt gewährleistet ist, oder der Basisteil 21 ist
auf andere Weise fest durch Lötung oder eine andere elek
trisch leitfähige Bindung mit dem Anschluß verbunden.
Da bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel
für die PTCS-Heizvorrichtung 1 f weniger Konstruktions
teile benötigt werden als für die zuvor beschriebenen
Vorrichtungen, ist die Herstellung hier noch einfacher
und kostengünstiger durchzuführen.
Bei den obenerwähnten Ausführungsbeispielen haben die
PTCS-Heizelemente 2 Elektrodenstreifen auf der Vorderseite
2 a. Zusätzlich können weitere Streifen auf der Rückseite
2 b vorgesehen sein, die den Streifen auf der Vorderseite 2 a
gleichen, um an beiden Hauptflächen 2 a und 2 b Wärme zu
erzeugen. Da die Streifen gleichpoliger Elektroden auf
beiden Seiten des Halbleiterkörpers einander gegenüber
liegen, fließt kein Strom durch den Halbleiterkörper 2′
in dessen Dickenrichtung hindurch, so daß im Innenbe
reich keine Wärme erzeugt wird, sondern nur in den Be
reichen an Vorder- bzw. Rückseite 2 a und 2 b zwischen ungleich
nahmig gepolten Elektroden. Von den Flächen 2 a und 2 b
wird die Wärme schnell emittiert. Das Heizelement 2′
kann aus einer verhältnismäßig dünnen Schicht bestehen.
Ferner können die Schichten der Wärmeemissionsplatten 5
der unteren Isolierscheibe 4, des PTCS-Heizelementes 2,
der oberen Isolierschicht 3, sofern sie vorhanden ist,
und des Gehäuses 6 oder 6′ mit Filmen aus hoch-wärme
leitfähigem Material versehen sein, beispielsweise aus
Siliconkautschuk oder Siliconfett.
Claims (7)
1. Heizvorrichtung mit einem Halbleiter-Heizelement (2)
mit positivem Temperaturkoeffizienten, das aus einer
Halbleiterplatte mit zwei mit gegenseitigem Abstand
angeordneten Elektroden (10, 11) besteht, einer vor
dem Halbleiter-Heizelement angeordneten elektrisch
isolierenden Isolierscheibe (4), einer an der Vor
derseite der Isolierscheibe (4) anliegenden metal
lischen Wärmeemissionsplatte (5), einem Gehäuse
(6, 6′), das zusammen mit der Wärmeemissionsplatte
(5) das Heizelement (2) und die Isolierscheibe (4)
umschließt und gegenüber dem Heizelement (2) elek
trisch isoliert ist, und mit aus dem Gehäuse heraus
führenden Anschlußelementen (20), von denen je
weils eines mit einer Elektrode (10, 11) des Heiz
elementes (2) verbunden ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vorderseite (2 a)
des Heizelementes direkt an der Isolierscheibe (4)
anliegt, daß beide Elektroden (10, 11) auf der Vorder
seite (2 a) des Heizelementes angeordnet sind, daß die
durch Öffnungen (9) des Gehäuses (6) hindurchgeführten
Anschlußelemente (10, 11) an Elektrodenanschlüssen (12,
13) anliegen, die an der Rückseite (2 b) des Heizelemen
tes (2) angeordnet sind, daß jede der Elektroden (10,
11) des Halbleiter-Heizelementes (2) mehrere im Ab
stand voneinanderliegende Streifen aufweist, die mit
einander verbunden sind, wobei die Streifen der bei
den Elektroden abwechselnd nebeneinander angeordnet sind, daß min
destens ein Streifen einer jeden Elektrode (10, 20)
kürzer ist als die übrigen Streifen, daß die Elektroden
anschlüsse (12, 13) an der Rückseite (2 b) des Halbleiter
körpers derart angeordnet sind, daß sie sich nicht mit
den Streifen der jeweils anderen Elektrode durch den
Halbleiterkörper hindurch überlappen, und daß ein um
laufender flanschförmiger Rand (8) des Gehäuses (6) in
direktem Flächenkontakt mit dem Rand der Wärmeemissions
platte (5) steht und diesem Rand zur Erzielung eines
guten Wärmeüberganges angepaßt ist.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Rückseite des Halbleiterkörpers (2) eine
Isolationsschicht (3) zur elektrischen Isolierung der
Elektrodenanschlüsse (12, 13) vorgesehen ist, daß das
Gehäuse (6) aus Metall besteht, und daß die Anschluß
elemente (20) durch die Isolationsschicht (3) und das
Gehäuse (6) hindurch nach außen ragen.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Isolierscheibe (4) aus hoch-wärme
leitfähigem Material besteht.
4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die obere Isolations
schicht (3) eine Platte aus hoch-wärmeleitfähigem
Material ist.
5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die obere Isolations
schicht aus zwei Hülsen (25) besteht, von denen jede
den Stift (22) eines Anschlußelementes (20) umgibt
und einen schulterförmigen Randbereich aufweist, der
von innen her an dem Gehäuse (6) angreift, so daß
zwischen dem Gehäuse (6) und dem Heizelement (4)
ein Abstand verbleibt (Fig. 10).
6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Öffnung des
Gehäuses hindurch in den Gehäusehohlraum eine elek
trisch isolierende Masse (30) injiziert ist (Fig. 12).
7. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolations
schicht aus einem Injektionsmaterial besteht, das
durch eine Öffnung des Gehäuses (6) eingeführt wurde.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762619242 DE2619242A1 (de) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | Heizvorrichtung mit einem halbleiter-heizelement mit positivem temperaturkoeffizienten |
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1976
- 1976-04-30 DE DE19762619242 patent/DE2619242A1/de active Granted
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