DE3545414C2

DE3545414C2 -

Info

Publication number: DE3545414C2
Application number: DE3545414A
Authority: DE
Inventors: Takashi Shikama; Toshikazu Nakamura; Kiyofumi Yokaichi Shiga Jp Torii
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1990-06-13
Also published as: GB2183129B; GB2183129A; JPS61158684A; DE3545414A1; GB8531783D0; US4831241A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen, elektrischen Heizelementes mit PTC-Effekt, mit den Verfahrensschritten:

a) Zusammensetzen einer Baugruppe aus einem PTC-Element und zwei dieses zwischen sich einschließenden Anschlußtei len,
b) Herstellung einer Umhüllung mit einem Innenhohlraum dessen Form im wesentlichen der Baugruppe entspricht, und
c) Einschieben der Baugruppe in den Innenhohlraum.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus der DE-OS 29 48 592. Diese Druckschrift betrifft ein zylinder förmiges Widerstandsheizelement. Bei diesem zylinderförmi gen Widerstandsheizelement wird das PTC-Element in einen Innenraum des Widerstandsheizelementes eingeführt, dessen Größe im wesentlichen den Außenabmessungen des PTC-Elemen tes entspricht. Dies hat zur Folge, daß ersten die Einfü gung des PTC-Elementes in den Innenraum manuell kompliziert ist und der Gefahr unterworfen, daß das PTC-Element beim Einführen zerstört wird, und daß zweitens eine gleichmäßige Wärmeableitung des PTC-Elementes nach außen nicht gewähr leistet ist.

Aus der DE-OS 22 63 020 sind aufschrumpfbare Rohre bekannt, deren Form aber in keiner Weise an den Aufbau der Baugrup pen angepaßt ist. Auch in diesem Falle besteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Wärmeableitung vom PTC-Element.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein ver einfachtes Verfahren zur Herstellung von PTC-Heizelementen anzugeben, das eine gleichmäßige Wärmeableitung des PTC- Elementes gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die lichte Weite des Innenhohlraums etwas größer als die Außen abmessungen der Baugruppe ist, daß eine Umhüllung aus wärmehärtbarem, nicht oder unvoll ständig ausgehärtetem Silikongummi verwendet wird, und
daß die Umhüllung anschließend aufgeschrumpft wird, wobei das Erwärmen und Aufschrumpfen der Umhüllung mit der Aushär tung oder restlichen Aushärtung des Silikongummis kombi niert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a das zylindrische Heizelement gemäß einer bevorzug ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längs schnitt;

Fig. 1b ein Querschnitt entlang der Schnittlinie Vb-Vb gemäß Fig. 1a;

Fig. 2a das zylindrische Heizelement gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2b ein Querschnitt entlang der Schnittlinie VIb-VIb gemäß Fig. 2a;

Fig. 3a und 3b Schnitte der zylindrischen Umhüllung gemäß der Fig. 1a und 1b bzw. Fig. 2a und 2b;

Fig. 4a und 4b Anschlußstreifen gemäß der Fig. 1a und 1b bzw. Fig. 2a und 2b in perspektivischer Teilansicht;

Fig. 5a und 5b die Thermistorelemente mit positivem Tempera turkoeffizienten gemäß der Fig. 1 und 1b bzw. Fig. 2a und 2b in perspektivischer Ansicht; und

Fig. 6a und 6b Schnitte durch die inneren Baugruppen gemäß der Fig. 1a und 1b bzw. Fig. 2a und 2b.

Vor der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist anzumerken, daß in den Figuren gleiche Teile mit glei chen Bezugsziffern bezeichnet sind.

In den Fig. 1a und 1b ist eine bevorzugte Ausführungs form eines zylindrischen Heizelementes HA gezeigt, die mit einer zylindrischen Umhüllung 24 mit einer kreisförmi gen Öffnung 41 versehen ist. In den Fig. 2a und 2b ist eine andere Ausführungsform des zylindrischen Heizelementes HB gezeigt, bei der in der zylindrischen Umhüllung 24 a eine rechteckige Öffnung 41 a ausgebildet ist.

Im folgenden wird ein Verfahren zum Montieren des vor stehend beschriebenen zylindrischen Heizelementes HA oder HB beschrieben.

Als erstes kann eine innere Baugruppe IA oder IB des zylind rischen Heizelementes HA oder HB so erhalten werden, indem ein Thermistorelement 22 oder 22 a mit positiven Temperatur koeffizienten mit einander gegenüberliegenden Elektroden flächen, zwischen separaten, beispielsweise zwei Anschluß streifen 28 oder 28 a gehalten wird. Das heißt, daß in der Fig. 6a ein Beispiel für die innere Baugruppe IA des zylindrischen Heizelementes HA dargestellt ist, wobei das Thermistorelement 22 mit positiven Temperaturkoeffi zienten scheibenförmig ist, und zwischen zwei Anschluß streifen 28 liegt, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen, und in der Fig. 6b ist ein anderes Beispiel für die innere Baugruppe IB des zylindri schen Heizelementes HB gezeigt, wobei das Thermistorele ment 22 a mit positiven Temperaturkoeffizienten Quaderform aufweist und zwischen zwei Anschlußstreifen 28 a gehal ten ist, die jeweils die Form einer rechteckigen flachen Platte aufweisen. Bei den vorstehend beschriebenen Bei spielen beträgt die Gesamtdicke der inneren Baugruppe IA oder IB D 2.

Weiterhin ist anzumerken, daß das Thermistorelement 22 oder 22 a mit positiven Temperaturkoeffizienten und die An schlußstreifen 28 oder 28 a bezüglich ihrer Form nicht begrenzt sind, sondern zusätzlich zahlreiche Kombinationen der beiden frei gewählt werden können. Die Anschlußstrei fen 28 oder 28 a sollten vorzugsweise aus einem Material mit sehr guter elektrischer und thermischer Leitfähig keit, wie beispielsweise Aluminium, Messing oder derglei chen, hergestellt sein, und sollten zweckmäßigerweise vorher mit zwei Anschlußdrähten 26 verbunden sein.

Als nächstes wird die auf die vorstehende Art und Weise hergestellte innere Baugruppe IA oder IB in die Öffnung 41 oder 41 a der zylindrischen Umhüllung 24 oder 24 a eingesetzt, die, wie in den Fig. 3a und 3b zu sehen ist, einen Boden aufweist. Obwohl die innere Bau gruppe IA mit kreisförmigem Querschnitt (siehe Fig. 6a) vorzugsweise in die zylindrische Umhüllung 24 mit der kreisförmigen Öffnung 41 (Fig. 3a) und dergleichen ein zusetzen ist, ist es ebenfalls vorzuziehen, die innere Baugruppe IB mit einem rechteckigen Querschnitt (siehe Fig. 6) in die zylindrische Umhüllung 24 a mit der recht eckigen Öffnung 41 a (siehe Fig. 3b) einzusetzen, wo bei die zylindrische Umhüllung eine bezüglich ihrer Querschnittsform unterschiedliche Öffnung haben kann. Anders ausgedrückt kann akzeptiert werden, daß die innere Baugruppe einen anderen Querschnitt als die Öffnung der zylindrischen Umhüllung aufweist. Denn da von ausgehend, daß D 2 der Innendurchmesser oder die innere kurze Seitenlänge der Öffnung 41 oder 41 a vor dem Einsetzen der inneren Baugruppe IA oder IB ist, und eine Verbindung, bei der D 1 größer oder gleich D 2 ist, zufriedenstellend ist, ist es nicht notwendig, die innere Baugruppe IA oder IB jeweils in die Öffnung 41 oder 41 a einzupressen. Es ist notwendig, die zylindrische Um hüllung 24 oder 24 a aus einem wärmeschrumpfbaren Material herzustellen, und weiterhin ist es wünschenswert, für die vorstehend beschriebene zylindrische Umhüllung 24 oder 24 a ein Material mit sehr guten elektrischen Isoliereigen schaften und Wärmeleitfähigkeit auszuwählen, beispielsweise ein Material, wie wärmeschrumpfbarer Silikongummi oder der gleichen, der mit einem Füllmittel aus SiO₂, Al₂O₃, MgO, etc. versehen ist.

Danach wird die zylindrische Umhüllung 24 oder 24 a, tat sächlich das ganze zylindrische Heizelement mit der zylindri schen Umhüllung 24 oder 24 a als Ganzes durch Aufheizen, bei spielsweise auf eine Temperatur von ungefähr 180-250°C für ungefähr 1-12 Stunden, geschrumpft, um die vorstehend beschriebene Verbindung von D 1 und D 2 in eine Verbindung umzuwandeln, bei der D 1 kleiner als D 2 ist (D 1 ist in der Form gleich D 2) und als ein Ergebnis sind das Thermistor element 22 oder 22 a mit positiven Temperaturkoeffizienten und die Anschlußstreifen 28 oder 28 a sowie die Anschluß streifen 28 oder 28 a und die zylindrische Umhüllung 24 oder 24 a in engen Kontakt zueinander gebracht. Bei dem auf die vorstehend beschriebene Art und Weise hergestellten zylindri schen Heizelement HA oder HB haben das Thermistorelement 22 oder 22 a mit den positiven Temperaturkoeffizienten und die Anschlußstreifen 28 oder 28 a unter dem Einfluß der Elasti zität der zylindrischen Umhüllung 24 oder 24 a nach dem Aufheizen und Schrumpfen einen sicheren elektrischen und thermischen Kontakt und die Anschlußstreifen 28 oder 28 a und die zylindrische Umhüllung 24 oder 24 a sind ebenfalls sicher thermisch kontaktiert.

Somit kann jedes der zylindrischen Heizelemente HA oder HB, wie in den Fig. 1a, 1b und 2a, 2b gezeigt, erhal ten werden. Bei dem bis hierher beschriebenen Montagever fahren ist es nicht notwendig, die innere Baugruppe IA oder IB, bei der das Thermistorelement 22 oder 22 a mit positivem Temperaturkoeffizienten zwischen den zwei Anschlußstreifen 28 oder 28 a angeordnet ist, mit großer Kraft in die zylindri sche Umhüllung 24 oder 24 a einzupressen, vielmehr kann die innere Baugruppe IA oder IB ohne Kraftaufwand und schnell in die zylindrische Umhüllung 24 oder 24 a eingesetzt wer den, so daß das zylindrische Heizelement HA oder HB einfacher und billiger montiert werden kann. Dadurch kann auch ver mieden werden, daß eine Verringerung der Durchschlagfestig keit durch die Verformung oder Zerstörung der inneren Bau gruppe IA oder IB oder der zylindrischen Umhüllung 24 oder 24 a verursacht wird, da die Anschlußstreifen 28 oder 28 a und das Thermistorelement 22 oder 22 a mit positivem Tempera turkoeffizienten niemals eine übermäßige Kraft aufnehmen müssen. Weiterhin kann auch vermieden werden, daß das zylind rische Heizelement eine ungleichmäßige Oberflächentempera tur erzeugt, wie sie durch eine dünne Luftschicht ver ursacht würde, welche durch eine Verformung oder Auswölbung der Innenfläche der zylindrischen Umhüllung 24 oder 24 a beim Einpressen der inneren Baugruppe IA oder IB in die zylindri sche Umhüllung 24 oder 24 a entstehen kann.

Zusätzlich ist es möglich, das zylindrische Heizelement HA oder HB mit stabiler Qualität und stabilisierter Oberflächentempe ratur zu erhalten, da ein enger Kontakt zwischen dem Thermistor element 22 oder 22 a mit positivem Temperaturkoeffizienten, den Anschlußstreifen 28 oder 28 a und der zylindrischen Umhüllung 24 oder 24 a infolge der Tatsache erzielt wird, daß die zy lindrische Umhüllung 24 oder 24 a wärmebehandelt wird, nachdem das zwischen zwei Anschlußstreifen 28 und 28 a gehaltene Thermi storelement 22 oder 22 a mit positivem Temperaturkoeffizienten eingesetzt worden ist.

Für die zylindrische Umhüllung 24 oder 24 a wird ein Silikon gummi vom allgemein üblichen wärmehärtbaren Typ verwendet und das Aufheizen und nachfolgende Schrumpfen für die zylin drische Umhüllung 24 oder 24 a nach dem Einsetzen der inneren Baugruppe IA oder IB wird mit dem zweiten Härtevorgang für den vorstehend genannten Silikongummi kombiniert, wobei die lose Verbindung, bei der der Innendurchmesser oder die innere kurze Seitenlänge D 1 der Öffnung 41 oder 41 a der zylindrischen Umhüllung 24 oder 24 a größer oder gleich der Gesamtdicke D 2 der inneren Baugruppe IA oder IB ist, durch einen Einsetz vorgang vor dem zweiten Aushärten des Silikongummis her gestellt wird. Das heißt, daß bei gegossenen Produkten, die aus Silikongummi vom allgemein üblichen wärmehärtbaren Typ bestehen, in vorteilhafter Weise die Eigenschaft ausgenutzt wird, daß diese gegossenen Produkte während dem zweiten Aushärtvorgang schrumpfen. Gemäß dem vorstehend beschrie benen Verfahren kann der Montagevorgang für das zylindri sche Heizelement ökonomisch vereinfacht werden, da es nicht notwendig ist, den Heiz- und nachfolgenden Schrumpf vorgang für die zylindrische Umhüllung 24 oder 24 a separat durchzuführen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen, elek trischen Heizelementes mit PTC-Effekt, mit den Verfahrens schritten
- a) Zusammensetzen einer Baugruppe (IA, IB) aus enem PTC- Element (22, 22 a) und zwei dieses zwischen sich ein schließenden Anschlußteilen (28, 28 a),
- b) Herstellung einer Umhüllung (24, 24 a) mit einem Innen hohlraum (41, 41 a), dessen Form im wesentlichen der Baugruppe (IA, IB) entspricht, und
- c) Einschieben der Baugruppe (IA, IB) in den Innenhohlraum (41, 41 a),
dadurch gekennzeichnet,
- d) daß die lichte Weite des Innenhohlraums (41, 41 a) etwas größer als die Außenabmessungen der Baugruppe (IA, IB) ist,
- e) daß eine Umhüllung aus wärmehärtbarem, nicht oder un vollständig ausgehärtetem Silikongummi verwendet wird, und
- f) daß die Umhüllung (24, 24 a) anschließend aufgeschrumpft wird, wobei das Erwärmen und Aufschrumpfen der Umhül lung mit der Aushärtung oder restlichen Aushärtung des Silikongummis kombiniert wird.