WO1992006570A1 - Selbstregelndes elektrisches heizelement - Google Patents

Selbstregelndes elektrisches heizelement Download PDF

Info

Publication number
WO1992006570A1
WO1992006570A1 PCT/AT1991/000105 AT9100105W WO9206570A1 WO 1992006570 A1 WO1992006570 A1 WO 1992006570A1 AT 9100105 W AT9100105 W AT 9100105W WO 9206570 A1 WO9206570 A1 WO 9206570A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ceramic
heating element
elements
ptc material
ceramic ptc
Prior art date
Application number
PCT/AT1991/000105
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Drasch
Martin Hitschmann
Original Assignee
Pct Ceramics Heiz- Und Regeltechnik Gesellschaft M. B. H.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pct Ceramics Heiz- Und Regeltechnik Gesellschaft M. B. H. filed Critical Pct Ceramics Heiz- Und Regeltechnik Gesellschaft M. B. H.
Publication of WO1992006570A1 publication Critical patent/WO1992006570A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds

Definitions

  • the invention relates to a self-regulating electrical heating element with a resistance heating element made of ceramic material with a positive temperature coefficient of electrical resistance, wherein heat-conducting and electrically conductive connecting or decoupling elements are arranged on the heating element made of ceramic material. and the ceramic PTC material is provided with an electrically conductive coating on the contact surfaces of the connecting or coupling elements.
  • PTC resistors made of ceramic material of the aforementioned type are often called PTC resistors or the ceramic material is referred to as PTC ceramic
  • the connecting or decoupling elements and the heating element are made of ceramic material by means of springs or the like. compressed.
  • the contact pressure of the clamp connection must be sufficiently high and remain high even in the event of longer changing operating conditions. This is particularly important with regard to the inrush current, which is considerably larger than the operating current.
  • a further disadvantage of the clamping connections is also the fact that there is air between the contact surfaces and this leads to oxidation processes and also prevents thermal decoupling.
  • the conventional clamping connections can cause the contact surfaces to scorch, precisely due to the increased contact resistance when the current is switched on.
  • heating elements have also become known in which the PTC ceramic is in direct contact with lead-out wires which are attached to the ceramic by hand soldering. With these, however, there is only a poor decoupling of the Heat, so that it is necessary to surround the resistance radiator with casting compounds with better thermal conductivity than air.
  • the aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a heating element of the type mentioned at the beginning, in which, on the one hand, good heat extraction and good contacting, which also tolerates the inrush current surges, is given.
  • this is achieved in that the ceramic PTC material of the heating element is soldered or welded to the coupling-out or connecting elements.
  • connection is characterized by a correspondingly large conductive connection surface, so that this connection can also withstand high currents.
  • such a connection can be made relatively easily in production lines.
  • the surfaces of the coupling-out or connecting elements facing the ceramic PTC material are coated with a solder that is also applied to the ceramic PTC material.
  • connection of the PTC ceramic to the decoupling element and the connecting element can be produced very easily, these parts preferably being coated with tin, with a tin-lead alloy or with an Ag-based hard solder.
  • the elements connected to the ceramic PTC material are made of an insulating material, preferably ceramic, the elements being provided with an electrically conductive covering on at least one side.
  • the decoupling element and the connecting element have different strengths.
  • the connecting element for thickness compensation may be provided in order to ensure a certain thickness of the finished heating element.
  • one of the elements connected to the ceramic PTC material of the individual radiators can be provided over the entire surface and the other element only along the contact area of the individual ceramic PTC materials. Materials is coated with a solder, and that the other element is provided with separate conductor tracks for each body made of ceramic PTC material.
  • the wiring can be carried out in a particularly simple manner with the remaining wiring of a device.
  • the elements connected to the ceramic PTC material have a thermal expansion coefficient comparable to that of the PTC material.
  • the elements connected to the ceramic PTC material are meandering.
  • the thickness of the coating of the ceramic PTC material is selected depending on the actual size of the body of ceramic PTC material.
  • the procedure is such that the dimensional accuracy is obtained during the soldering process.
  • FIG. 1 is a side view of a heating element according to the invention
  • FIG. 1 is an enlarged detail of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an exploded drawing of a further embodiment of a heating element according to the invention
  • Fig. 6 shows an example of a connecting element
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a heating element according to the invention with an alternative PTC ceramic arrangement.
  • the heating element consists of a decoupling element 1 and a similar connecting element 1 ', so that the latter also contributes to the decoupling of heat.
  • These elements are electrically conductive - e.g. consist of copper and are provided on the side facing a PTC ceramic 4 with a solderable or weldable layer 2.
  • the PTC ceramic 4 is also provided with a coating 3 on its two surfaces that come into contact with the elements 1, 1 '.
  • This coating 3 consists of the metal contact 5 which is customary for PTC ceramics, e.g. a Cr layer applied directly to the PTC ceramic 4 with a subsequent Ni layer, to which an Ag layer is finally applied.
  • This metal contact 5 is provided with a solderable or weldable layer 11.
  • the layers 2 and 11 expediently consist of the same material or solder.
  • pure tin, a tin-lead alloy or a hard solder based on Ag can be used as the solder.
  • the coatings 11 compensate for the schematically represented irregularities in the surfaces of the metal contact 5 or the PTC ceramic.
  • the relatively large tolerances of the PTC ceramic pieces 4 can also be largely compensated for by the coatings 11, so that the complete radiator or heating element can be manufactured with relatively narrow thickness tolerances.
  • the thickness of the layer 2 is chosen as a function of the actual size of the PTC ceramic 4, since compliance with the specified external dimensions of the finished heating element is important for the quality of the heat extraction.
  • a flexible insulating sleeve 8 e.g. from a Kapton film, or according to Fig. 5 a solid insulating body 8 ', 8' ', e.g. made of ceramic, in which the heating element is inserted or enclosed.
  • elastic, heat-conducting plastics can also be used, e.g. Silicone rubber, in which case its elasticity permits further tolerances when installed in a housing.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a heating element according to the invention.
  • PTC ceramic pieces 4 ' which, as already described, are provided with coatings 3. These are connected to one another via two identical elements 6, which are provided with a coating 2 on their sides facing the ceramic pieces 4 '.
  • decoupling elements 6 are provided with soldering eyelets 7, which allow simple connection of the corresponding connection enable wires, the electrically conductive coating 2 also being applied in the area of the soldering lugs 7 and being connected to the coating 3 in the area of the ceramic pieces 4 ',
  • the heating element formed from at least one PTC ceramic 4 and the decoupling or connecting elements 1, 1 ', 6 soldered or welded to it can, if the decoupling or connecting elements are made of an electrically conductive material, either with a foil 8 are wrapped out of insulating material, as indicated in FIG. 4, preferably using a Kapton film, or, as indicated in FIG. 5, in a housing 8 'made of a solid insulating material, such as, for example Ceramic is inserted and closed by means of a corresponding cover 8 ".
  • the decoupling or connecting elements from an insulating material, such as Ceramic, in which case, if the corresponding creepage distances between conductive parts or coatings are maintained, external insulation can be dispensed with.
  • an insulating material such as Ceramic
  • FIG. 6 shows an example of an outcoupling element 14 which is meandering.
  • different coefficients of thermal expansion can be absorbed between the ceramic (not shown in FIG. 6) and the decoupling element 14 without greater forces acting on the connected parts.
  • FIG. 7 shows a decoupling element 10 for three PTC ceramic pieces, not shown in FIG. 7, provided with a coating 3, which is provided with a coating 2 over its entire surface and a connecting element 9, which if necessary has a different thickness than the coupling-out element 10, and which is provided with a coating 2 at three locations provided for receiving the coated PTC ceramic pieces.
  • these coated points merge into separate conductor tracks 12, to which corresponding diversions are connected, which can optionally be switched via a switch 13.
  • the decoupling or connecting elements also consist of conductor tracks Films can be formed, or that the decoupling element is made of a thicker material that conducts heat well, such as copper or brass sheet or a ceramic provided on one side with an electrically conductive coating, and / or the connecting element consists of a conductor track or an electrically conductive coating
  • the film can be formed, in the latter case the film can be selected depending on the actual size of the PTC ceramic connected to the decoupling element in order to be able to maintain close tolerances with regard to the thickness of the finished heating element.
  • Another embodiment of the invention may consist of a metal such as e.g. Copper existing connecting or decoupling elements are welded directly to the ceramic, to which a metal contact may have been applied.
  • the welding which is carried out by means of a special welding process, is preferably carried out in such a way that orthogonal, linear welding spot configurations are formed so that an orthogonal grid is formed.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Selbstregelndes elektrisches Heizelement mit einem Widerstands-Heizkörper aus keramischem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes, wobei auf dem Heizkörper aus keramischem Material wärmeleitende und elektrisch leitende Verbindungs- bzw. Auskoppelelemente angeordnet sind, und wobei das keramische PTC-Material an den Anlageflächen der Verbindungs- bzw. Auskoppelelemente mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist. Um eine automatische Herstellung solcher Heizelemente zu ermöglichen, gleichzeitig aber eine gute Kontaktierung der PTC-Keramik (4, 4') und eine gute Wärmeauskopplung sicherzustellen, ist vorgesehen, dass das keramische PTC-Material (4, 4') des Heizkörpers mit den Auskoppel- bzw. Verbindungselementen (1, 1'; 6; 9, 10) verlötet oder verschweisst ist.

Description

Selbstregelndes elektrisches Hei2element
Die Erfindung betrifft ein selbstregelndes elektri¬ sches Heizelement mit einem Widerstands-Heizkörper aus kerami¬ schem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizenten des elektrischen Widerstandes, wobei auf dem Heizkörper aus kera¬ mischem Material wärmeleitende und elektrisch leitende Verbin¬ dungs- bzw. Auskoppelelemente angeordnet sind, und wobei das keramische PTC-Material an den Anlageflächen der Verbindungs¬ bzw. Auskoppelelemente mit einer elektrisch leitenden Be¬ schichtung versehen ist.
Widerstands-Heizkörper aus Keramikmaterial vorgenann¬ ter Art werden häufig PTC-Widerstände genannt bzw. wird das Keramikmaterial als PTC-Keramik bezeichnet
Bei bekannten derartigen Heizelementen werden die Verbindungs- bzw. Auskoppelemente und der Heizkörper aus kera¬ mischem Material durch Federn od. dgl . zusammengepreßt.
Eine solche Klemmverbindung hat aber verschiedene Nachteile. So müssen die Heizkörper und Kontaktpartner mög¬ lichst plan aufeinander anliegen. Dies ist aber aufgrund des Sinterbrandes des keramischen PTC-Materials nur nach einer aufwendigen Nachbearbeitung desselben zu erreichen. Erst nach einer solchen Nachbehandlung kann das keramische Material mit einer leitenden Kontaktsch cht versehen werden.
Außerdem muß der Kontaktdruck der Klemmverbindung ge¬ nügend hoch sein und auch bei längeren wechselnden Betriebsbe¬ dingungen hoch bleiben. Dies ist insbesondere im Hinblick auf den Einschaltstromstoß von Bedeutung, der erheblich größer als der Betriebsstrom ist. Ein weiterer Nachteil der Klemmverbin¬ dungen liegt auch in dem Umstand, daß sich zwischen den Kontaktflächen Luft befindet und es dadurch zu Oxidationsvor- gängen kommt und auch die thermische Auskopplung behindert wird. Außerdem kann es bei den herkömmlichen Klemmverbindungen zu einem Verschmoren der Kontaktflächen, eben aufgrund des ei— höhten Übergangswiderstandes beim Einschalten des Stromes, kommen.
Weiters wurden auch Heizelemente bekannt, bei denen die PTC-Keramik direkt mit Ausleitungsdrähten, die durch Hand¬ löten an der Keramik angebracht sind, kontaktiert sind. Bei diesen kommt es aber nur zu einer schlechten Auskopplung der Wärme, sodaß es bei diesen notwendig ist, den Widerstands- Heizkörper mit Vergußmassen mit besserer Wärmeleitfähigkeit als Luft zu umgeben.
Ziel der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermei¬ den und ein Heizelement der eingangs erwähnten Art vorzuschla¬ gen, bei dem einerseits eine gute Wärmeauskopplung und eine gute Kontaktierung, die auch problemlos die Einschaltstrom¬ stöße verträgt, gegeben ist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das keramische PTC-Material des Heizkörpers mit den Auskoppel¬ bzw. Verbindungselementen verlötet oder verschweißt ist.
Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Un¬ ebenheiten der PTC-Keramik durch das Lot ausgeglichen werden können, sodaß auf eine Nachbearbeitung der PTC-Keramik ver¬ zichtet werden kann. Außerdem erfolgt dadurch die Wärmeaus¬ kopplung ohne Störung durch Luftpolster, wobei dies auch zur Vermeidung von Oxidationserscheinungen beiträgt.
Die vorgeschlagene Verbindung zeichnet sich durch eine entsprechend große leitende Verbindungsfläche aus, sodaß diese Verbindung auch hohen Strömen gewachsen ist. Außerdem läßt sich eine solche Verbindung relativ leicht in Fertigungs¬ straßen herstellen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge¬ sehen sein, daß die dem keramischen PTC-Material zugekehrten Flächen der Auskoppel- bzw. Verbindungselemente mit einem Lot beschichtet sind, das auch auf dem keramischen PTC-Material aufgebracht ist.
Auf diese Weise läßt sich die Verbindung der PTC-Ke¬ ramik mit dem Auskoppelelement und dem Verbindungselement sehr leicht herstellen, wobei diese Teile vorzugsweise mit Zinn, mit einer Zinn-Blei-Legierung bzw. mit einem Hartlot auf Ag- Basis beschichtet sind.
Weiters kann vorgesehen sein, daß die mit dem kerami¬ schen PTC-Material verbundenen Elemente aus einem Isoliermate¬ rial, vorzugsweise Keramik, hergestellt sind, wobei die Ele¬ mente zumindest einseitig mit einem elektrisch leitenden Belag versehen sind.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß sich weitere Isolationsmaßnahmen erübrigen. Außerdem wird durch solche Elemente auch die Wärme sehr gut ausgekoppelt. Ferner können solche Heizelemente leicht ohne weitere Ver¬ packung in Geräte eingebaut werden.
Für bestimmte Anwendungen kann auch vorgesehen sein, daß das Auskoppelelement und das Verbindungselement unter¬ schiedliche Stärken aufweisen.
Dabei kann z.B. das Verbindungselement zum Dickenaus¬ gleich vorgesehen sein, um eine bestimmte Dicke des fertigen Heizelementes sicherzustellen.
Weiters kann bei einer Ausführungsform mit mehreren Heizkörpern aus keramischem PTC-Material in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß eines der mit dem keramischen PTC-Material der einzelnen Heizkörper verbundenen Elemente vollflächig und das andere Element lediglich längs des Aufla- gebereiches der einzelnen keramischen PTC-Materialien mit ei¬ nem Lot beschichtet ist, und daß das andere Element mit sepa¬ raten Leiterbahnen für jeden Körper aus keramischem PTC-Mate¬ rial versehen ist.
Bei solchen Heizelementen kann die Verdrahtung auf besonders einfache Weise mit der übrigen Verdrahtung eines Ge¬ rätes erfolgen.
In Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die mit dem keramischen PTC-Material verbundenen Elemente einen mit dem PTC-Material vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Durch die Aufteilung des keramischen PTC-Materials in mehrere Teilkörper und/oder die Wahl vergleichbarer thermi¬ scher Ausdehnungskoeffizienten kann der störende Einfluß der unterschiedlichen Temperaturk .'fizienten der PTC-Keramik und des Materials der Auskoppel- bzw. Verbindungselemente, z.B. Kupfer, so weitgehend ausgeglichen werden, daß über den in Frage kommenden Temperaturbereich ein Zerreißen der PTC-Kera¬ mik vermieden ist.
Weiters kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß die mit dem keramischen PTC-Material verbundenen Elemente mäanderförmig ausgebildet sind.
Auf diese Weise läßt sich ein elastisches Anpassen der mit der PTC-Keramik verbunden Elemente an die Ausdehnung der Keramik erreichen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge¬ sehen sein, daß die Dicke der Beschichtung des keramischen PTC-Materials in Abhängigkeit vom Istmaß der Körper an kerami¬ schem PTC-Material gewählt ist.
Durch diese Maßnahme lassen sich sehr enge Toleranzen im Hinblick auf die Dicke des fertigen Heizelementes errei¬ chen, was im Hinblick auf eine optimale Auskopplung der Wärme von Vorteil ist .
Besteht die Beschichtung aus einem Lot, so wird hie- bei so vorgegangen, daß sich die Maßhaltigkeit beim Lotvorgang ergibt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Heizelementes,
Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung der Fig. 1,
Fig. 3 eine Explosionszeichnung einer weiteren Aus¬ führungsform eines erfindungsgemäßen Heizelementes,
Fig. 4 und 5 zwei Beispiele einer Isolierung,
Fig. 6 ein Beispiel für ein Verbindungselement, und
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines erfindungs¬ gemäßen Heizelementes mit einer alternativen PTC-Keramikanord- nung.
Der Heizkörper besteht nach der Fig. I aus einem Aus¬ kopplungselement 1 und einem gleichartigen Verbindungsele¬ ment 1', sodaß letzteres ebenfalls zur Wärmeauskopplung bei¬ trägt. Diese Elemente sind elektrisch leitend - können z.B. aus Kupfer bestehen - und -sind an der einer PTC-Keramik 4 zu¬ gekehrten Seite mit einer löt- bzw. schweißfähigen Schichte 2 versehen. Die PTC-Keramik 4 ist an ihren beiden mit den Elementen 1, 1' in Berührung kommenden Flächen ebenfalls mit einer Beschichtung 3 versehen. Diese Beschichtung 3 besteht aus der für PTC-Keramiken üblichen Metallkontaktierung 5, z.B. einer unmittelbar auf die PTC-Keramik 4 aufgebrachten Cr- Schichte mit einer nachfolgenden Ni-Schichte, auf welche ab¬ schließend eine Ag-Schichte aufgebracht ist. Diese Metallkon¬ taktierung 5 ist mit einer löt- bzw. schweißfähigen Schichte 11 versehen.
Zweckmäßigerweise bestehen die Schichten 2 und 11 aus dem gleichen Material oder Lot. Als Lot kommt z.B. reines Zinn, eine Zinn-Blei-Legierung oder ein Hartlot auf Ag-Basis in Frage. Durch Verlöten bzw. Verschweißen der Schichten 2 und 3, was nunmehr auch maschinell, z.B. in Fertigungsstraßen er¬ folgen kann, wird die erforderliche Verbindung der PTC-Keramik mit den Auskoppel- bzw. Verbindungselementen erreicht.
Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, gleichen die Be¬ schichtungen 11 die schematisch dargestellten Unregelmäßig¬ keiten in den Oberflächen der MetalIkontaktierung 5 bzw. der PTC-Keramik aus. Außerdem können durch die Beschichtungen 11 auch die relativ großen Toleranzen der PTC-Keramikstücke 4 weitgehend ausgeglichen werden, sodaß der komplette Heizkörper bzw. Heizelement mit relativ engen Dickentoleranzen herge¬ stellt werden kann.
Durch die Verlötung oder Verschweißung der PTC-Kera¬ mik 4 mit dem Verbindungselement 1' bzw. dem Auskoppelele¬ ment 1 werden Gas- und Luftschichten zwischen diesen Teilen vermieden, wodurch einerseits die Gefahr einer Oxidation in diesem Bereich vermieden und außerdem die Wärmeauskopplung op¬ timiert wird. In dieser Hinsicht ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dicke der Schichte 2 in Abhängigkeit vom Istmaß der PTC-Keramik 4 gewählt wird, da die Einhaltung der vorgegebenen Außenmaße des fertigen Heizelementes wichtig für die Qualtat der Wärmeauskopplung ist.
Zur elektrischen Isolation des Heizelementes nach der Fig. 1 und 2, kann nach der Fig. 4 eine flexible Isolier¬ hülle 8, z.B. aus einer Kaptonfolie, oder nach der Fig. 5 ein fester Isolierkörper 8', 8'', z.B. aus Keramik, vorgesehen wer¬ den, in den das Heizelement eingelegt bzw. eingeschlossen wird.
Grundsätzlich können auch elastische, wärmeleitende Kunststoffe verwendet werden, wie z.B. Silikonkautschuk, wobei in einem solchen Falle dessen Elastizität weitere Toleranzen beim Einbau in ein Gehäuse zuläßt.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizelementes dargestellt. Bei dieser sind mehrere PTC-Keramikstücke 4', die, wie bereits beschrieben mit Beschichtungen 3 versehen sind. Diese sind über zwei gleiche Elemente 6 miteinander verbunden, die an ihren den Keramik¬ stücken 4' zugekehrten Seiten mit einer Beschichtung 2 verse¬ hen sind.
Diese Auskoppelelemente 6 sind mit Lötösen 7 verse¬ hen, die einen einfachen Anschluß der entsprechenden Anschluß- drahte ermöglichen, wobei die elektrisch leitende Beschich¬ tung 2 auch im Bereich der Lötösen 7 aufgebracht ist und mit der Beschichtung 3 im Bereich der Keramikstücke 4' verbunden ist ,
Das aus mindestens einer PTC-Keramik 4 und den an dieser angelöteten oder angeschweißten Auskoppel- bzw. Verbindungselementen 1, 1', 6 gebildete Heizelement kann, wenn die Auskopplung- bzw. Verbindungselemente aus einem elektrisch leitfähigem Material hergestellt sind entweder mit einer Fo¬ lie 8 aus Isoliermaterial umwickelt werden, wie dies in der Fig. 4 angedeutet ist, wobei vorzugsweise eine Kaptonfolie verwendet wird, oder aber, wie dies in der Fig. 5 angedeutet ist, in ein Gehäuse 8' aus einem festen Isoliermaterial, wie z.B. Keramik eingelegt und mittels eines entsprechenden Dec¬ kels 8" verschlossen werden.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich die Auskoppel¬ bzw. Verbindungselemente aus einem Isoliermaterial herzustel¬ len, wie z.B. Keramik, wobei dann, bei Einhaltung der entspre¬ chenden Kriechstrecken zwischen leitenden Teilen oder Be¬ schichtungen, auf eine äußere Isolierung verzichtet werden kann.
Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel für ein Auskoppelele¬ ment 14, das mäanderförmig ausgebildet ist. Durch diese Gestaltung können unterschiedliche thermische Ausdehnungskoef izienten zwischen der in Fig. 6 nicht darge¬ stellten Keramik und dem Auskoppelelernent 14 aufgefangen wer¬ den, ohne daß dadurch größere Kräfte auf die verbundenen Teile einwirken.
Die Fig. 7 zeigt ein Auskoppelelement 10 für drei, in der Fig. 7 nicht dargestellte, mit einer Beschichtung 3 verse¬ hene PTC-Keramikstücke, das über seine gesamte Fläche mit ei¬ ner Beschichtung 2 versehen ist und ein Verbindungselement 9, das gegebenenfalls eine gegenüber dem Auskoppelelement 10 ver¬ schiedene Dicke aufweist, und das an drei, zur Aufnahme der beschichteten PTC-Keramikstücke vorgesehenen Stellen mit einer Beschichtung 2 versehen ist. Dabei gehen diese beschichteten Stellen in getrennte Leiterbahnen 12 über, an denen ent¬ sprechende Ausleitungen angeschlossen sind, die über einen Schalter 13 wahlweise geschaltet werden können.
Grundsätzlich ist zu bemerken, daß die Auskoppel¬ bzw. Verbindungselemente auch aus mit Leiterbahnen versehenen Folien gebildet sein können, oder daß das Auskoppelelement aus einem gut wärmeleitenden dickeren Material, wie z.B. Kupfer¬ oder Messingblech oder einer einseitig mit einem elektrisch leitenden Belag versehenen Keramik und/oder das Verbindungs¬ element aus einer mit Leiterbahnen oder einem elektrisch lei¬ tenden Belag versehenen Folie gebildet sein kann, wobei in letzterem Falle die Folie in Abhängigkeit vom Istmaß der mit dem Auskoppelelement verbundenen PTC-Keramik gewählt werden kann, um enge Toleranzen im Hinblick auf die Dicke des ferti¬ gen Heizelementes einhalten zu können.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß einem Metall wie z.B. Kupfer bestehende Verbindungs- bzw. Auskoppelelemente direkt mit der Keramik, auf die gegebenenfalls eine Metallkontaktierung aufgebracht ist, verschweißt werden. Die mittels Spezialschweißverfahren durchgeführte Verschweißung erfolgt bevorzugt so, daß zueinan¬ der orthogonale linienförmige Schweißpunktkonfigurationen aus¬ gebildet werden, so daß ein orthogonaler Raster entsteht.
Patentansprüch :

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Selbstregelndes elektrisches Heizelement mit einem Widerstands-Heizkörper aus keramischem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstan¬ des, wobei auf dem Heizkörper aus keramischem Material wärme¬ leitende und elektrisch leitende Verbindungs- bzw. Auskoppel¬ elemente angeordnet sind, und wobei das keramische PTC-Mate¬ rial an den Anlageflächen der Verbindungs- bzw. Auskoppel¬ elemente mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische PTC-Material (4, 4') des Heizkörpers mit den Auskoppel- bzw. Verbindungs¬ elementen (1, 1'; 6; 9, 10) verlötet oder verschweißt ist.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem keramischen PTC-Material (4, 4') zugekehrten Flä¬ chen der Auskoppel- bzw. Verbindungselemente (1, 1';, 6; 9, 10;) mit einem Lot beschichtet sind, das auch auf dem kerami¬ schen PTC-Material (4, 4') aufgebracht ist.
3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die mit dem keramischen PTC-Material (4, 4') verbundenen Auskoppel- bzw. Verbindungselemente (1, 1'; 6; 9, 10) aus einem Isoliermaterial, vorzugsweise Keramik, herge¬ stellt sind, wobei die Elemente zumindest einseitig mit einem elektrisch leitenden Belag versehen sind.
4. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die mit dem keramischen PTC-Material (4, 4') verbundenen Auskoppel- bzw. Verbindungselemente (l,;lr; 6; 9, 10) aus flexiblen, mit Leiterbahnen versehenen Kunststoffbah¬ nen gebildet sind.
5. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auskoppelelement (1; 1'; 6; 9, 10) und das Verbindungselement (1, 1', 6, 9, 10, 11) unterschiedliche Stärke aufweisen.
6. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit meh¬ reren Heizkörpern aus keramischem PTC-Material, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß eines der mit dem keramischen PTC-Material (4') der einzelnen Heizkörper verbundenen Elemente (10) voll¬ flächig und das andere Element (9) lediglich längs des Aufla¬ gebereiches der einzelnen keramischen PTC-Materialien mit ei¬ nem Lot beschichtet ist, und daß das andere Element (9) mit separaten Leiterbahnen (12) für jeden Körper aus keramischem PTC-Material versehen ist.
7. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem keramischen PTC-Material (4, 4') verbundenen Elemente (1, 1', 6, 9, 10) einen mit dem PTC- Material vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweise .
8. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem keramischen PTC-Material (4) verbundenen Elemente (1, 1', 6, 9, 10) mäanderförmig ausgebil¬ det sind.
9. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Beschichtung (3) des kerami¬ schen PTC-Materials (4, 4') in Abhängigkeit vom Istmaß der Körper aus keramischem PTC-Material gewählt ist.
PCT/AT1991/000105 1990-09-27 1991-09-25 Selbstregelndes elektrisches heizelement WO1992006570A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1960/90 1990-09-27
AT196090 1990-09-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1992006570A1 true WO1992006570A1 (de) 1992-04-16

Family

ID=3524778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT1991/000105 WO1992006570A1 (de) 1990-09-27 1991-09-25 Selbstregelndes elektrisches heizelement

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO1992006570A1 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994004872A1 (de) * 1992-08-17 1994-03-03 Rapa Rausch & Pausch Elektrotechnische Spezialfabrik Gmbh Düsenstock für ölbrenner
DE102009058673A1 (de) * 2009-12-16 2011-06-22 Behr GmbH & Co. KG, 70469 Thermoelektrischer Wärmetauscher
WO2016037763A1 (de) * 2014-09-12 2016-03-17 Mahle International Gmbh Temperiereinrichtung zur temperierung einer elektrischen energieversorgungseinheit
DE202015008979U1 (de) 2015-07-15 2016-06-16 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Wärmetauscher
DE102015203114A1 (de) * 2015-02-20 2016-08-25 Mahle International Gmbh PTC-Thermistor
EP3098896A1 (de) * 2015-05-28 2016-11-30 Mahle International GmbH Temperiereinrichtung zum temperieren einer batterie, insbesondere eines kraftfahrzeugs
DE102015213294A1 (de) 2015-07-15 2017-01-19 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Wärmetauscher
DE102015213295A1 (de) 2015-07-15 2017-01-19 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Wärmetauscher
DE102020202508A1 (de) 2020-02-27 2021-09-02 Eberspächer catem Hermsdorf GmbH & Co. KG PTC Heizeinrichtung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2165943A1 (de) * 1971-12-27 1973-08-10 Texas Instruments Inc
US3940591A (en) * 1974-07-01 1976-02-24 Texas Instruments Incorporated Self-regulating electric heater
US3996447A (en) * 1974-11-29 1976-12-07 Texas Instruments Incorporated PTC resistance heater
GB2090710A (en) * 1980-12-26 1982-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thermistor heating device
DE3208802A1 (de) * 1980-12-13 1983-09-22 C.S. Fudickar Kg, 5600 Wuppertal Elektrische heizvorrichtung fuer beheizte apparate
EP0340361A2 (de) * 1988-05-03 1989-11-08 Raychem Corporation Elektrische Einrichtung mit einem Widerstandselement aus PTC-Polymer
EP0368206A2 (de) * 1988-11-07 1990-05-16 Ado Electronic Industrial Co., Ltd. Heizvorrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten und Verfahren zur Herstellung davon

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2165943A1 (de) * 1971-12-27 1973-08-10 Texas Instruments Inc
US3940591A (en) * 1974-07-01 1976-02-24 Texas Instruments Incorporated Self-regulating electric heater
US3996447A (en) * 1974-11-29 1976-12-07 Texas Instruments Incorporated PTC resistance heater
DE3208802A1 (de) * 1980-12-13 1983-09-22 C.S. Fudickar Kg, 5600 Wuppertal Elektrische heizvorrichtung fuer beheizte apparate
GB2090710A (en) * 1980-12-26 1982-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thermistor heating device
EP0340361A2 (de) * 1988-05-03 1989-11-08 Raychem Corporation Elektrische Einrichtung mit einem Widerstandselement aus PTC-Polymer
EP0368206A2 (de) * 1988-11-07 1990-05-16 Ado Electronic Industrial Co., Ltd. Heizvorrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten und Verfahren zur Herstellung davon

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5679276A (en) * 1992-08-17 1997-10-21 Rapa Rausch & Pausch Elektrotechnische Spezialfabrik Gmbh Foil electrical connector for an oil burner nozzle
WO1994004872A1 (de) * 1992-08-17 1994-03-03 Rapa Rausch & Pausch Elektrotechnische Spezialfabrik Gmbh Düsenstock für ölbrenner
US9291375B2 (en) 2009-12-16 2016-03-22 Mahle International Gmbh Thermoelectric heat exchanger
DE102009058673A1 (de) * 2009-12-16 2011-06-22 Behr GmbH & Co. KG, 70469 Thermoelektrischer Wärmetauscher
CN107223290A (zh) * 2014-09-12 2017-09-29 马勒国际有限公司 用于供电单元的温度控制的温度控制装置
WO2016037763A1 (de) * 2014-09-12 2016-03-17 Mahle International Gmbh Temperiereinrichtung zur temperierung einer elektrischen energieversorgungseinheit
US10601092B2 (en) 2014-09-12 2020-03-24 Mahle International Gmbh Temperature control apparatus for the temperature control of an electric power supply unit
CN107223290B (zh) * 2014-09-12 2019-10-29 马勒国际有限公司 用于供电单元的温度控制的温度控制装置
DE102015203114A1 (de) * 2015-02-20 2016-08-25 Mahle International Gmbh PTC-Thermistor
EP3098896A1 (de) * 2015-05-28 2016-11-30 Mahle International GmbH Temperiereinrichtung zum temperieren einer batterie, insbesondere eines kraftfahrzeugs
WO2016189056A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 Mahle International Gmbh Temperature control device for temperature controlling a battery, in particular of a motor vehicle
US10116015B2 (en) 2015-05-28 2018-10-30 Mahle International Gmbh Temperature control device for temperature controlling a battery
WO2017009171A1 (de) 2015-07-15 2017-01-19 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer wärmetauscher
DE202015008979U1 (de) 2015-07-15 2016-06-16 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Wärmetauscher
US10355191B2 (en) 2015-07-15 2019-07-16 Mahle International Gmbh Thermoelectric heat exchanger
DE102015213295A1 (de) 2015-07-15 2017-01-19 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Wärmetauscher
DE102015213294A1 (de) 2015-07-15 2017-01-19 Mahle International Gmbh Thermoelektrischer Wärmetauscher
DE102020202508A1 (de) 2020-02-27 2021-09-02 Eberspächer catem Hermsdorf GmbH & Co. KG PTC Heizeinrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0605800B1 (de) Verfahren zum Herstellen von Widerständen aus Verbundmaterial und insbesondere nach diesem Verfahren hergestellte Widerstände
EP0972288B1 (de) Verfahren zur herstellung einer sensoranordnung für die temperaturmessung
DE19758864B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls
EP0162149A1 (de) Elektrischer Kondensator als Chip-Bauelement
DE3727014A1 (de) Hochspannungskondensator
EP2684226A2 (de) Verfahren zur herstellung eines thermoelektrischen moduls
DE102017203493A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines thermoelektischen Moduls
WO1992006570A1 (de) Selbstregelndes elektrisches heizelement
EP1586223B1 (de) Elektrisches verbindungselement, insbesondere für elektro wer kzeugschalter
EP0017979A1 (de) Elektrisches Netzwerk und Herstellungsverfahren
DE102019204472A1 (de) Wärmeerzeugendes Element und elektrische Heizvorrichtung enthaltend ein solches
EP0933626B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Sensors und elektrischer Sensor
EP0785563B1 (de) Verfahren zum Befestigen eines ersten Teils aus Metall oder Keramik an einem zweiten Teil aus Metall oder Keramik
DE19803594A1 (de) Metallteil-Verbindungsstruktur, Metallteil-Verbindungsverfahren, keramische Heizvorrichtung und Herstellungsverfahren für keramische Heizvorrichtung
DE3116589C2 (de) Heizvorrichtung für den Stecker eines elektrischen Zigarettenanzünders
DE9015206U1 (de) Widerstandsanordnung in SMD-Bauweise
DE102008015376B4 (de) Elektrische Verbindung
DE9407550U1 (de) Elektrische Sicherung
DE19964249C2 (de) Schalteinrichtung
DE19710183C1 (de) Überspannungsschutzstecker
EP0773600B1 (de) Elektrische Schaltung
DE4337920A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Erzeugung eines permanenten elektrischen Druckkontaktes
DE4432740A1 (de) Chip-Induktivität
DE102007040408A1 (de) Flexibles Heizmodul und Verfahren zur Herstellung
DE9320911U1 (de) Elektrischer Widerstand

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE