EP0248285B1

EP0248285B1 - Elektrischer Heizkörper

Info

Publication number: EP0248285B1
Application number: EP87107420A
Authority: EP
Inventors: Hartmut Eisenhauer
Original assignee: Stego Elektrotechnik GmbH
Current assignee: Stego Elektrotechnik GmbH
Priority date: 1986-05-26
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1991-04-10
Anticipated expiration: 2007-05-21
Also published as: DE3617679A1; DE3769203D1; DE3617679C2; EP0248285A1; ES2022198B3

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei der Konstruktion elektrischer Heizkörper mit PTC-Elementen müssen einige, diesen Elementen immanente Eigenschaften berücksichtigt werden. Zum einen werden die PCT-Elemente als möglichst dünne Stäbchen oder Scheiben gefertigt, damit ein möglichst homogener Temperaturverlauf im Inneren des Elementes gewährleistet ist. Zum anderen dürfen die PTC-Elemente nur relativ geringen Oberflächendrücken ausgesetzt werden, da sie sehr spröde sind. Weiterhin ist darauf zu achten, daß die Wärme möglichst gleichmäßig von der Oberfläche der Elemente abgeleitet wird, wobei die Stromzuführung ebenso über die beiden Flächen der Elemente geschieht.
Aus der DE-U-85 07 557 ist ein Heizelement bekannt, bei welchem PTC-Elemente mit jeweils einer Flachseite an eine Flachseite eines Wärmeableitelementes gelegt sind, dessen Wärmeabgabeflächen im wesentlichen senkrecht zum PTC-Element angeordnet sind. Die jeweils andere Flachseite des PTC-Elementes ist über ein gesondertes Kontakt- und Anpreßelement beaufschlagt. Bei dieser Ausgestaltung besteht das Problem, daß nur eine der Flachseiten des PTC-Elementes zur Abgabe von Wärme in der Lage ist, so daß die Wärmeabgabeleistung jedes einzelnen PTC-Elementes relativ gering ist. Darüberhinaus bildet sich über die Dicke des PTCElementes ein Temperaturgradient aus, der das Regelverhalten des PTC-Elementes ungünstig beeinflußt.
Aus der DE-OS 34 25 208 ist ein Heizkörper nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannt, der ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist. Jedes Wärmeableitelement ist bei diesem Heizkörper gesondert mit Stromzuführern verbunden. Gemäß der vorgenannten Druckschrift ist es von besonderem Vorteil, wenn die Mittelsenkrechten der PTC-Elemente auf einer Geraden liegen, die ganze Anordnung also einen zylindrischen Stapel bildet. Auch bei dieser Anordnung ist es aus den oben genannten Gründen nicht möglich, eine Anpassung der Form des Heizelementes an den Verwendungszweck vorzunehmen und größere Heizleistungen zu erzielen.
Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Heizkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dahingehend weiterzubilden, daß im wesentlichen beliebige Formen und Größen der Wärmeableitfläche aus Grundelementen zusammensetzbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Durch die besondere Formgebung findet hierbei ein Verteilen dergestalt statt, daß eine Aufteilung des Kräftezuges beim Zusammenspannen der Anordnung entsteht, wodurch zum einen die Stromverbindungen und zum anderen die Wärmeableitung aus den PTCElementen gesichert ist. Bei einer flächigen Ausbildung der Wärmeableitelemente kann man zwischen den Wärmeableitelementen definierte und niedrige Kräfte wirken lassen, die auf das PTC-Element drücken, während man zwischen Wärmeableitelementen und dem Wärmeverbraucher (z.B. einer Heizplatte) sehr hohe Kräfte zur Erzielung eines niedrigen Wärmeübergangswiderstandes aufbringen kann.
Die Anordnung kann nicht nur mit PTC-Elementen zur Herstellung eines Heizkörpers verwendet werden, sondern auch mit anderen Heiz- oder auch mit Kühlelementen. Wenn man anstelle von PTC-Elementen Peltier-Elemente verwendet, so würde man dann (bei leicht abgeänderter räumlicher Anordnung, gegebenenfalls unter Zwischenfügung von thermischen Isolatoren) jeweils ein Wärmeableitelement als "heiße Seite", ein anderes Wärmeableitelement als "kalte Seite" verwenden.
Vorzugsweise wird die wärmeabgebende Fläche eines jeden Wärmeableitelementes um ein Vielfaches größer gewählt als die Verbindungsfläche zum PTC-Element. Auf diese Weise ist eine sichere Ableitung der vom PTC-Element erzeugten Wärmeleistung gewährleistet.
Vorzugsweise sind jedem PTC-Element zwei Wärmeableitelemente zugeordnet. Die Wärme wird also von beiden Seiten vom PTCElement abgeführt, so daß der Wärmeübergangswiderstand ganz wesentlich reduziert werden kann, die Heizleistung eines PTC-Elementes somit wesentlich ansteigt.
Um größere Heizleistungen zu erzielen, wird der elektrische Heizkörper vorzugsweise mit mehreren PTC-Elementen versehen, die unter Zwischenschaltung der Wärmeableitelemente in einem, im wesentlichen durchgehenden Kräftezug - also kräftemäßig seriell - derart angeordnet sind, daß die Anpreßdrücke zwischen allen PTC-Elementflachseiten und den zugehörigen Verbindungsflächen der Wärmeableitelemente im wesentlichen gleich sind. Diese Anordnung ist nur durch die erfindungsgemäße Anordnung möglich, da bei der üblichen Bauweise eine kräftemäßige Reihenschaltung zu einer säulenartigen Anordnung führt, wobei im Inneren der Säule überhaupt keine Wärme abgeleitet werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausführung können aber alle PTC-Elemente gemeinsam (mit einer für alle gleichen Kraft) zusammengespannt werden, wobei durch die serielle Anordnung auch Dickentoleranzen der PTC-Elemente keine Rolle mehr spielen. Die Koppelung an den Wärmeverbraucher erfolgt vollständig unabhängig von der Koppelung der PTC-Elemente an die Wärmeableitelemente, so daß beliebig fest gedrückt werden kann, um den Wärmeübergangswiderstand möglichst gering zu halten. Um die Wärmedehnungen und daraus resultierende überhöhte Druckkräfte auf die PTC-Elemente zu eliminieren, ist es von Vorteil, wenn man für alle Gruppen von PTC-Elementen in Serienschaltung (zusammen mit den Wärmeableitelementen) ein einziges Federelement vorsieht, das die Wärmespannungen auffängt und eine definierte Vorspannkraft leicht einstellbar macht.
Wenn man jedem PTC-Element zwei Wärmeableitelemente zuordnet und mehrere solcher "Gruppen" zu einer größeren Fläche zusammensetzt, so ist es von Vorteil, wenn die Wärmeableitelemente für jedes PTC-Element von den Wärmeableitelementen der übrigen PTC-Elemente thermisch entkoppelt sind. Selbstverständlich muß hierbei die Fläche, auf welche die Wärmeableitelemente die erzeugte Wärme führen, so ausgebildet sein, daß die thermische Entkoppelung beibehalten bleibt. Durch eine derartige thermische Entkoppelung können zum einen die Auswirkungen von Sprungtemperatur-Toleranzen zwischen den einzelnen PTC-Elementen unterbunden werden, zum anderen ist es dadurch möglich, z.B. über eine längere Heizstrecke einen Temperaturgradienten mittels PTC-Elementen von verschiedenen Sprungtemperaturen aufzubauen.
Vorzugsweise ist ein gemeinsames Gehäuse für mehrere PTC-Elemente zusammen mit ihren Wärmeableitelementen vorgesehen, so daß ein äußerst kompakter Gegenstand entsteht. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse ein Wannenelement umfaßt, in dem die PTC-Elemente unter Zwischenschaltung der Wärmeableitelemente gegeneinander (also kräftemäßig seriell) verspannt sind, wobei der Wannenboden zu den wärmeabgebenden Flächen parallel angeordnet ist. Eine derartige einfache Anordnung kann als großflächiges Heizelement ausgebildet werden, wobei die Fläche tatsächlich beliebig groß gewählt werden kann, indem man einfach eine beliebige Anzahl von PTC-Elementen mit Wärmebleitelementen in der beschriebenen Weise zusammen in einer gemeinsamen Wanne anordnet.
Die Konstruktion wird dann besonders kompakt, wenn das Gehäuse ein Deckelelement umfaßt, das vorzugsweise mittels einer Einbördelung des Wannenrandes im Wannenelement unter Anpressung an die wärmeabgebenden Flächen gehalten ist. Die Anpressung durch eine Einbördelung ist bisher nicht möglich gewesen, da dadurch sehr hohe, und nur schwer kontrollierbare, Kräfte auf die PTC-Elemente aufgebracht wurden. Man nahm sich dafür Federelemente zu Hilfe, die zwischen Wannenrand oder Deckel und PTC-Element angeordnet waren, wodurch aber andererseits der Wärmeübergangswiderstand (zumindest auf dieser Seite des PTC-Elementes) wesentlich anstieg. Mit der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, eine lediglich sehr dünne elektrische Isolierfolie mit niedrigem Wärmewiderstand zu verwenden, und die Bördelung so fest vorzunehmen, wie nur möglich, da die Kräfte ausschließlich auf die Wärmeableitelemente wirken, während die PTC-Elemente durch die definierte Kraft des Anpreßdruckes (z.B. des Federelementes) beaufschlagt werden. Man kann das Wannenelement einstückig mit einem zu beheizenden Körper ausbilden, wodurch z.B. bei der Konstruktion eines Heizkessels oder dergleichen, ein besonders niedriger Wärmeübergangswiderstand erzieilt wird und gleichzeitig die Bauteilkosten erheblich gesenkt werden können.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale können den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung entnommen werden, die anhand von Abbildungen erläutert sind. Hierbei zeigt:

Fig. 1: eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Gehäuse,
Fig. 2: eine Ansicht auf die Ausführungsform nach Fig. 1 entlang der Linie II-II,
Fig. 3 bis 6: weitere Konfigurationen,
Fig. 7: eine weitere bevorzugte Ausführungsform in Draufsicht,
Fig. 8: einen Schnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 7 entlang der Linie VIII-VIII,
Fig. 8 und 10: Ausschnittsdarstellungen des in Fig. 8 mit mit IX/X gezeigten Bereiches,
Fig. 11: eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, ähnlich der nach Fig. 7,
Fig. 12: einen Schnitt entlang der Linie XII-XII aus Fig. 11,
Fig. 13/13a: Ausschnittsvergrößerungen der in Fig. 12 gezeigten Bereiche,
Fig. 14: einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV aus Fig. 15, einer weiteren Anordnung,
Fig. 15: eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 14,
Fig. 16: eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei der Heizkörper an einem Wasserbad befestigt ist, und
Fig. 17 bis 19: weitere bevorzugte Konfigurationen mit Kreisflächenhälften-Wärmeableitelementen.

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um einen Flächenheizkörper, der vollständig in einem Gehäuse 30 eingebaut ist. Das Gehäuse 30 umfaßt eine Gehäusewanne 31, die oben offen ist. Das Innere der Wanne 31 ist mit einer Schicht 23 aus isolierender Folie ausgekleidet. An den Rändern der Wanne sind über die gesamte Länge Stromschienen 21 und 22 ange bracht. Zwischen den Stromschienen sitzen mehrere Gruppen von Wärmeableitelementen 10, 10' die einen im wesentlichen gleichschenkelig, rechtwinkeligen Umriß aufweisen. Jeweils eine Kathetenfläche der Wärmeableitelemente 10, 10' steht mit einer der Stromschienen 21/22 in Verbindung, während sich die Hypotenusenflächen der Wärmebleitelemente 10, 10' gegenüberliegen. Zwischen den Hypothenusenflächen der Wärmeableitelemente 10, 10' sind PTC-Elemente 1 angeordnet. Die Gesamtgruppierung, bestehend aus zwei Wärmeableitelementen 10, 10' und dazwischen liegendem PTC-Element 1 hat im wesentlichen eine quaderförmige Gestalt.
Im Gehäuse 30 sind mehrere derartige "Quaderelemente" angeordnet, wobei zwischen zwei Quaderelementen jeweils eine Isolierschicht 23 sitzt. Die Isolierschicht 23 ist hierbei aus elektrisch und thermisch schlecht leitendem Material gefertigt.
Die Wanne 31 weist an ihrem oberen Ende (Fig. 1) Festsetznasen 24 auf, die eine Abschlußisolierplatte 23 in Längsrichtung der Wanne 31 festsetzen. Auf der unteren Seite (Fig. 1) ist die Wanne ebenfalls über eine Isolierplatte 23 abgeschlossen, die an Festsetznasen 24 anschlägt.
Die Stromschienen 21 und 22 sind an diesem unteren Ende der Wanne 31 nach innen abgeknickt und über Anschlußdrähte 16/17 nach außen geführt.
Auf den nach innen geknickten Abschnitten der Stromschienen 21, 22 ist eine weitere Isolierscheibe 23 angeordnet, auf der ein elastisches Federelement 20 sitzt. Das elastische Federelement stützt sich somit auf der (indirekt) an der Wanne 31 festgesetzten Isolierscheibe 23 ab und drückt gegen das in Fig. 1 unterste Wärmeableitelement 10'. Das in Fig. 1 oberste Wärmeableitelement 10 ist über die Isolierscheibe 23 am Gehäuse 31 festgesetzt, so daß die vom Federelement 20 aufgebrachte Kraft durch die gesamte Anordnung als durchgehender Kräftezug jeweils durch die PTC-Elemente 1 geführt ist. Auf diese Weise wirkt auf alle PTC-Elemente 1 dieselbe Kraft, bzw. - da die PTC-Elemente 1 identisch ausgebildet sind -der gleiche Flächendruck.
Durch die Dreiecks-Anordnung der Wärmeableitelemente 10, l0' werden aber nicht nur die PTC-Elemente 1 festgesetzt, sondern die Wärmeableitelemente 10, 10' werden gleichzeitig auch gegen den Rand 35 der Wanne 31 gedrückt. Es findet also hier eine "Verkeilung" derart statt, daß man bei der Montage des Heizkörpers die Teile lediglich (gegebenenfalls leicht fixiert) in die Wanne 31 unter Zwischenschaltung der Isolierschicht 23 einlegen muß, wobei dann, wenn die Gesamtanordnung unter Zusammendrückung des Federelementes 20 durch maschinelle Anbringung der Festsetznasen 24 geschlossen wird, alle Einzelteile mit den exakt gleichen Kräften zueinander justiert und fixiert werden. Hieraus ist ersichtlich, daß bei der an sich äußerst kritischen Montage von PTC-Elementen durch die erfindungsgemäße Anordnung ein ganz erheblicher Vorteil hinsichtlich der Herstellungskosten erzielbar ist.
Dadurch, daß die einzelnen "Heizelementquader" 10-1-10' durch Isolierscheiben 23 voneinander getrennt sind, ist jeder "Quader" als thermisch von den übrigen Elementen entkoppelter Einzelheitskörper zu betrachten. Das Regelverhalten ist dementsprechend gut. Weiterhin ist es möglich, verschiedene PTC-Elemente bzw. solche mit verschiedenen Sprungtemperaturen zu verwenden, so daß man einen Heizkörper bekommt, der einen bestimmten, gewünschten Temperaturverlauf über die Fläche hat.
Die Wärmeableitung des Heizkörpers auf einen zu heizenden Gegenstand geschieht über die Wärmeableitfläche 11 (siehe Fig. 2). Um dies zu bewerkstelligen, wird der gesamte Heizkörper unter Zwischenschaltung einer sehr dünnen, elektrisch isolierenden Folie auf den zu beheizenden Gegenstand gepreßt. Dadurch, daß die Wärmeableitelemente 10 sehr große Wärmeableitflächen 11 aufweisen - gemessen an den Verbindungsflächen zwischen PTC-Elementen 1 und Wärmeableitelementen 10, 10' - spielt der Wärmedurchgangswiderstand durch die Isolierfolie kaum eine Rolle. Wenn man also die Wärmeableitelemente 10, 10' aus einem thermisch sehr gut leitenden Material, z.B. aus Aluminium, fertigt, bekommt man einen äußerst geringen Wärmewiderstand zwischen PTC-Elementen 1 und dem zu beheizenden Körper, so daß die erzielbare Wärmeleistung enorm hoch ist. Weiterhin läßt sich diese Anordnung in ihrer Fläche im wesentlichen beliebig vergrößeren, was bisher nicht möglich war. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß die elektrische Kontaktierung besonders einfach und mit geringen Verlusten behaftet ist.
In Fig. 3 ist eine Konfiguration gezeigt, bei der auf die elektrische Isolierung zwischen den aufeinander liegenden Wärmeableitelementen 10 bzw. 10' verzichtet werden kann, da die PTC-Elemente 1 bzw. die Hypotenusenflächen der Wärmeableitelemente 10, 10' im Zickzack zwischen den Stromschienen 21 und 22 verlaufen. Diese Anordnung ist vom Bauteileaufwand her nochmal günstiger. Wenn man bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung die Kathetenflächen der Wärmeableitelemente 10, 10' nicht plan schleift, sondern z.B. mit Füßchen an den Dreiecks-Ecken versieht, so daß lediglich die Füßchen benachbarter Wärmeableitelemente 10, 10' aufeinander sitzen, so kann man die thermische Koppelung zwischen den Wärmeableitelementen 10, 10' verringern.
Fig. 4 dient nochmals zur Erläuterung der anhand der Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung ist eine sehr dicke Isolierscheibe 23 zwischen benachbarten Wärmeableitelementen 10, 10' angeordnet, wodurch die Entkoppelung noch besser wird. Eine derartige Anordnung ist dann besonders von Vorteil, wenn der zu beheizende Gegenstand in Oberflächenrichtung (auf welche der Heizkörper aufgebracht wird) einen sehr niedrigen Wärmewiderstand hat. Durch die entsprechend weite Beabstandung zwischen zwei Wärmeableitelementen 10, 10' wird dann sichergestellt, daß kein thermischer Kurzschluß durch den zu beheizenden Körper auftritt.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung handelt es sich um eine rechteckige Anordnung, die bei vielen Einsatzformen von Vorteil ist. Man kann z.B. bei einer derartigen Anordnung die Wärmeableitelemente 10, 10' mit Bohrungen senkrecht zu den Wärmeableitflächen 11 (Senkrecht zur Zeichnungsrichtung) versehen, und die Anordnung als Heizung für durchströmende Luft verwenden.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Anordnung handelt es sich um eine Heizung mit kreisförmigem Querschnitt. Hier sind lediglich zwei Wärmeableitelemente 10, 10' vorgesehen, die gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung von zwei PTC-Elementen 1 dienen. Zu diesem Zweck sind Nuten in den Wärmeableitelementen 10, 10' eingefräst, in welche Anschlußdrähte 16 und 17 eingelegt werden, die man dann durch einfaches Einklemmen (Einbördeln der Nutenränder) fixieren kann. Die beiden Wärmeableitelemente 10, 10' werden über einen Spannring 18 zusammengespannt, wobei zwischen dem Spannring 18 und den Wärmeableitelementen 10, 10' das Federelement 20 angeordnet ist, das gleichzeitig zur Isolierung dient (wenn der Spannring 18 elektrisch leitend ist).
In den Fig. 9 und 10 sind zwei bevorzugte Ausführungsformen erläutert, wobei Fig. 9 einen Spannring 18 zeigt, der vom Federelement 20 ummantelt ist, während in Fig. 10 das Federelement 20 lediglich ein Band ist. In beiden Fällen sind am Außenrand (mit halbkreisförmigem Querschnitt) der Wärmeableitelemente 10, 10' Nuten eingebracht, in denen der Spannring 18 zusammen mit dem Federelement 20 fixiert ist.
Der hier gezeigte Heizkörper ist besonders einfach zu fertigen und darum sehr kostengünstig.
Bei der in den Fig. 11 bis 13 gezeigten Anordnung handelt es sich wieder um einen Heizkörper mit kreisförmigem Umriß, wobei in diesem Fall die Anordnung in einem Gehäuse 30 sitzt. Das Gehäuse 30 weist ein Wannenelement 31 auf, auf dessen Boden eine Isolierfolie 23 sitzt. Auf seiner Oberseite ist das Gehäuse 30 von einem Deckelelement 33 abgedeckt. Das Deckelelement 33 wird über Bördelungen 34 des Randes 35 des Wannenelementes 31 gehalten. Zwischen dem Deckelelement 33 und dem Boden 32 des Wannenelementes 31 sitzen die zwei Wärmeableitelemente 10, 10', zwischen denen - wie bei der vorher gezeigten Ausführungsform - die PTC-Elemente 1 angeordnet sind. Die elektrische Kontaktierung erfolgt ebenso wie vorher gezeigt (siehe Fig. 13a). Das Deckelelement 33 ist ebenso wie der Wannenboden 32 durch eine Isolierschicht 23 von den Wärmeableitelementen 10, 10' elektrisch isoliert. Selbstverständlich kann in beiden Fällen (Deckel und Boden) die Isolierschicht 23 z.B. durch eine Oxidschicht des Gehäusematerials ersetzt werden, was insbesondere bei der Verwendung von Aluminium als Gehäusematerial relativ leicht möglich ist. Dadurch wird nämlich zwar der notwendige elektrische Widerstand der Isolierlschicht sichergestellt, durch die geringe notwendige Schichtdicke aber wird gleichzeitig ein niedriger Wärmeübergangswiderstand zwischen Gehäuse 30 und Wärmeableitelementen 10, 10' sichergestellt.
Die in den Fig. 11 bis 13 gezeigte Ausführungsform weist noch eine Besonderheit insofern auf, als das Federelement und das zum Zusammenspannen notwendige Teil durch die Einbördelung 34 gesichert wird, der eine Schrägfläche in den Wärmeableitelementen 10, 10' gegenübersteht (siehe Fig. 12 und 13). Wenn man nämlich die Börderlung 34 anbringt, so wirkt nicht nur eine zum Wannenboden 32 senkrechte Kraft, sondern auch eine Kraft parallel zum Wannenboden auf die Wärmeableitelemente 10, 10', so daß diese in Richtung aufeinander zu bewegt bzw. gepreßt werden, wobei dann die PTC-Elemente 1 festgesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil bei der in Fig. 11 gezeigten Anordnung wird durch eine kreisförmige Ausnehmung im Inneren des Elementes gewährleistet, bzw. durch halbkreisförmige Ausnehmungen an beiden Wärmeableitelementen 10, 10'. Durch diese Ausnehmung wird nämlich eine gewisse thermische Entkoppelung zwischen den zwei PTC-Elementen 1 erzielt.
Weiterhin kann die Montage der Anordnung dadurch erleichtert werden, daß man - wie in Fig. 13 gezeigt - im Spalt zwischen den zwei Wärmeableitelementen 10, 10' einen Isolierstreifen anordnet, auf den die PTC-Elemente 1 vor dem Auflegen des Deckels 33 aufgesetzt werden (siehe Fig. 13a).
Selbstverständlich ist es auch möglich, nur mit einem einzigen PTC-Element 1 zu arbeiten, wie dies in den Fig. 14 und 15 schematisch dargestellt ist.
Die in Fig. 16 gezeigte Anordnung unterscheidet sich insofern von der nach Fig. 12, als das Wannenelement 31 integraler Bestandteil des zu beheizenden Körpers 40 ist. Die Festsetzung des Deckels 33 und das Zusammenspannen der zwei Wärmeableitelemente 10, 10' geschieht ebenso wie anhand von Fig. 13 oben erläutert.
Anhand der Fig. 17 und 19 soll verdeutlicht werden, daß Einzelelemente, wie sie in den Fig. 14 und 15 gezeigt wurden, auch sehr gut zu Gruppen zusammengefaßt werden können. Diese Anordnung hat insbesondere den Vorteil, daß zwischen den Wärmeableitelementen 10, 10' zwar ein hinreichender elektrischer Kontakt besteht, durch die linienförmige Berührung aber andererseits eine ganz geringe thermische Koppelung zu erwarten ist, was wiederum das Regelverhalten der Anordnungen verbessert. Bei den in den Fig. 17 und 18 gezeigten Anordnungen dienen die Wärmeableitelemente 10, 10' ebenfalls wieder zur elektrischen Kontaktierung, wobei im Inneren der Anordnungen nach den Fig. 17 und 18 die (kreisförmigen) Stromschienen 21 bzw. 21' gleichzeitig als Federelemente 20 dienen können. Die Scheibenelemente nach den Fig. 14 und 15 sind auch in linearen Anordnungen aufstellbar, wie sie in Fig. 19 gezeigt sind. Auch hier tritt wieder der Vorteil der hinreichenden thermischen Entkoppelung auf, wobei diese Anordnung besonders leicht großflächig ausgelegt werden kann, da man eine beliebige Anzahl von einzelnen "Heizscheibchen" in ein Gitter aus Stromschienen 21-22-21... legen kann.
Bei Verwendung der Heizscheibchen nach den Fig. 14 und 15 ist es von Vorteil, wenn man diese dadurch als vorgefertige Einzelteile herstellt, daß man die PTC-Elemente 1 zwischen zwei Wärmeableitelementen 10, 10' durch einen (elektrisch leitenden) Kleber fixiert. Man kann dann auch diese Elemente an ihren wärmeabgebenden Flächen 11 (oben und unten) durch einen Lack oder auf andere an sich bekannte Weise, elektrisch isolieren, der Rand der Elemente muß jedoch elektrisch leitend bleiben.
Die oben gezeigten Ausführungsbeispiele bzw. die ihnen entnehmbaren Gedanken sind für sich alleine sowie in Kombination als erfindungswesentlich zu betrachten. Insbesondere ist der Erfindungsgedanke auch auf andere Heizoder Kühlelemente anwendbar. Bei Peltier-Elementen würde man dann (bei leicht abgeänderter räumlicher Anordnung, gegebenenfalls unter Zwischenfügung von thermischen Isolatoren) die Wärmeableitelemente 10, als "heiße Seite", die Wärmeableitelemente 10' als "kalte Seite" verwenden.
Bei Bedarf kann die gesamte Anordnung vergossen werden.

Bezugszeichenliste:

1: PTC-Element
10/10': Wärmeableitelement
11: Wärmeabgabefläche
12: Verbindungsfläche zum PTC-Element
13: Kathetenfläche
14: Kathetenfläche
16: Anschlußdraht
17: Anschlußdraht
18: Spannring
20: Federelement
21: Stromschiene
22: Stromschiene
23: Isolierung
24: Festsetznase
30: Gehäuse
31: Wannenelement
32: Wannenboden
33: Deckelelement
34: Einbördelung
35: Wannenrand
40: zu beheizender Körper

Claims

Elektrischer Heizkörper mit mindestens einem PTC-Element (1) und dazu gehörenden Wärmeableitelementen (10, 10' ), die an einer Verbindungsfläche (12) mit den Flachseiten des PTC-Elementes (1) in Verbindung stehen und Wärmeabgabeflächen (11) aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zu den Verbindungsflächen (l2) angeordnet sind und die Stromzuführungselektroden bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeableitelemente (10, 10') mindestens einen Flächenabschnitt (13, 14) aufweisen, der senkrecht zur Wärmeabgabefläche (11) und in einem spitzen Winkel (∝) zur Verbindungsfläche (12) verläuft.
Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeabgabeflächen (11) um ein Vielfaches größer sind als die Verbindungsflächen (12).
Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem PTC-Element (1) zwei Wärmeableitelemente (10, 10') zugeordnet sind.
Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere PTC-Elemente (1) vorgesehen sind, die unter Zwischenschaltung der Wärmeableitelemente (10, 10') in einem im wesentlichen durchgehenden Kräftezug seriell derart angeordnet sind, daß die Anpreßdrücke zwischen allen PTC-Elementflachseiten und den dazugehörigen Verbindungsflächen (12) im wesentlichen gleich sind.
Heizkörper nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß für alle Gruppen von PTC-Elementen (1) mit Wärmeableitelementen (10, 10') ein einziges Federelement (20) vorgesehen ist.
Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeableitelemente (10, 10' ) eines PTC-Elementes (1) von denjenigen eines (bzw. aller) anderen PTC-Elementes (1) thermisch entkoppelt sind.
Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein gemeinsames Gehäuse (30) ein Wannenelement (31) umfaßt, in dem die PTC-Elemente (1) unter Zwischenschaltung der Wärmeableitelemente (10, 10') gegeneinander (kräftemäßig seriell) verspannt sind, wobei der Wannenboden (32) parallel zu den wärmeabgebenden Flächen (11) liegt.
Heizkörper nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (30) ein Deckelelement (33) umfaßt, das vorzugsweise mittels einer Einbördelung (34) des Wannenrandes (35) im Wannenelement (31) unter Anpressung an die wärmeabgebenden Flächen (11) gehalten ist.
Heizkörper nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wannenelement (31) einstückig mit dem zu beheizenden Körper (40) ausgebildet ist.
Heizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeableitelemente (10, 10') zusammen mit dem mittig angeordneten PTC-Element (1) eine Kreisfläche bilden.