CN110557852A - 加热模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可用于汽化装置中的加热模块。在此，加热模块生成热，其用于使液体或固体汽化。加热模块的故障可导致其过加热。基于本发明的技术问题是，说明一种加热模块，其如此设计，使得在故障时可避免加热模块的过加热和破坏。加热模块具有PTC元件。如果由于故障高功率被施加到加热模块处，则这导致PTC元件的强烈的加热且因此导致PTC元件的阻抗的突然的提高。通过提高的阻抗可阻止如下，即加热模块由于存在的高功率被过加热或甚至破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热模块。
背景技术
在加热模块的情况中可部分地生成非常高的温度。因此，可能可联系有安全风险。例如，加热模块的故障可导致过加热。同样从结合确定的化学物质、例如粘合剂应用加热模块，应预见到，不触发不期望的化学反应。
发明内容
本发明的任务是，说明一种改善的加热模块，例如如下加热模块，在其中可至少降低上面提到的安全风险。
该任务通过根据权利要求1所述的加热模块解决。
提出了一种用于汽化装置的加热模块，其具有至少一个PTC元件(PTC=正温度系数)。
PTC元件通过以下方式出众，即，其具有正温度系数且在低温时相比在高温时更好地导引电流。PTC元件可具有带有正温度系数的陶瓷。尤其，PTC元件可由带有正温度系数的陶瓷构成。
PTC元件的正温度系数可有助于，避免加热模块由于加热模块或与加热模块连接的结构元件的故障产生的过加热。例如，故障可导致，过高的功率施加到加热元件处且因此强的电流在加热元件上流动。PTC元件在该情况中非常快地加热，从而其阻抗强烈地提高。由于这个，电流强度降低，从而加热模块的过加热和因此破坏可被避免。PTC元件可由此有助于加热模块的可靠的使用。
加热模块可设计用于当其由操控模块或操控电子装置操控时生成热。操控模块或操控电子装置在此可将电压施加到加热模块处。
加热模块可尤其适用于使用在汽化装置中。在此，加热模块可设计用于生成热量，其用于使材料汽化。材料可为液体或固体。加热模块可例如设计用于将由其生成的热量间接或直接给出到材料处。例如，加热模块可具有表面，在该处给出生成的热量。
PTC元件可具有陶瓷材料，其具有非线性的阻抗走向。例如，陶瓷材料可具有温度阻抗特征，在其中阻抗在超过特征温度时具有非常陡的提高。特征温度在此可确定加热模块的工作点。
PTC元件可尤其形成自调节的加热元件。自调节的加热元件可有效避免由于故障产生的过加热。
PTC元件可通过夹持连接固定。可进行夹持连接，而在此没有使用另外的材料。尤其，在夹持连接中可省略粘合剂。通过省略粘合剂可排除，通过由加热模块生成的热量触发在粘合剂中的化学反应。与之相应地，通过PTC元件在加热模块中的夹持可排除，加热模块的使用者暴露于对健康有危险的材料，其通过例如与粘合剂的化学反应而生成。
加热模块此外可具有金属壳体和夹持触头。PTC元件可夹入在金属壳体和夹持触头之间。在此，PTC元件可设计用于，加热金属壳体。例如在壳体和夹持触头之间可施加有电压，其导致PTC元件的加热。尤其，PTC元件由于在金属壳体和夹持触头之间施加的电压而被加热。PTC元件可设计用于将在此生成的热量给出到壳体处。
通过PTC元件与壳体的夹持接触可保证，PTC元件较大面地放上在壳体上且热量尽可能无损失地传递到壳体处。优选地，在PTC元件和壳体之间不存在气隙。在一些实施方式中，在PTC元件和壳体之间可存在较小的气隙。气隙不存在或至少气隙的较小的伸展量可有助于从加热模块到壳体上的良好的热量传递。
因为壳体具有金属材料，其可用作用于将电压施加到PTC元件处的电极。由此，加热模块可构造成带有尽可能少数量的部件。
PTC元件可布置在金属壳体的外侧上。金属壳体可为套筒形的。金属壳体可具有六角形的外侧。在此，壳体在垂直于套筒的轴线的横截面中观察。金属壳体可具有圆的内侧。
加热模块可具有多个PTC元件。在一种实施方式中，加热模块具有六个PTC元件。加热模块可具有任意另一数量的PTC元件。通过应用多个PTC元件可更均匀地生成热量。尤其，由此可同时加热壳体的不同的区域。此外，通过应用多个PTC元件可生成更大的热量量。通过应用多个PTC元件，可由此在汽化装置中更快地和更均匀地加热待汽化的材料。
PTC元件中的每个可夹入在金属壳体和夹持触头之间。由此，可得出PTC元件的简单的和同时可靠的固定。尤其，在该固定中可省略粘合剂，从而从粘合剂的加热中产生的健康危险可被排除。
夹持触头可具有多个臂且PTC元件中的每个可布置在金属壳体和夹持触头的臂之间。尤其，PTC元件中的每个夹入在臂和壳体之间。因为PTC元件全部可以相同的方式固定，因此如此以来可确保，其以相同的方式加热壳体且不在壳体中构造不同温度的区域。
PTC元件可对称于金属壳体的轴线布置。通过对称布置可实现，壳体的表面的大部分由PTC元件覆盖且由此可更快地加热壳体。
根据另一方面，本发明涉及一种汽化装置，其具有上面描述的加热模块和设计用于将电压施加到PTC元件处的操控电子装置。通过施加电压加热加热模块，且热量可给出到待汽化的材料处，其由于这个可汽化。
附图说明
在下面，根据附图阐释了本发明的优选的实施例。
图1以横截面示出了用于汽化装置的加热模块。
图2和3示出了加热模块的透视图。
图4示出了在加热模块的装配前的加热模块的部分。
图5至7示出了加热模块的组装。
图8示出了加热模块的性能的模拟的结果。
图9示出了加热模块的原型的测量结果。
参考符号
1 加热模块
2 PTC元件
3 壳体
3a 外侧
3b 内侧
3c 面
4 夹持触头
4a 环
4b 臂
5 载体元件
5a 第一开口
5b 第二开口
6 弹性触头
7 闭锁件。
具体实施方式
图1以横截面示出了用于汽化装置的加热模块1。图2和3示出了加热模块1的透视图。图4示出了在加热模块的装配前的加热模块1的部分。
加热模块1具有多个PTC元件2(PTC=正温度系数)、壳体3和夹持触头4。PTC元件2用于加热壳体3。PTC元件2中的每个夹入在壳体3的外侧3a和夹持触头4之间。壳体3和夹持触头4在此作用为电极，经由该电极将电压施加到PTC元件2处。
在此示出的加热模块1具有六个PTC元件2。在备选的实施方式中，加热模块1具有另一数量的PTC元件2。在一种实施方式中，加热模块1仅具有唯一的PTC元件2。
如果在夹持触头4和壳体3之间施加有电压，电流在PTC元件2上流动。通过电流流动加热PTC元件2。PTC元件2将由其生成的热量给出到壳体3处。
PTC元件2具有带有非线性阻抗温度特征的陶瓷材料。随着增加的温度，PTC元件2的阻抗显著地提高。由此，PTC元件2可构造自调节的加热元件，在其中得出通过PTC元件2的工作点预设的温度。工作点可例如处于120℃和300℃之间、优选地150℃和270℃之间。工作点可例如为250℃。
由于PTC元件2的自调节，加热模块1不敏感地抵抗故障。如果例如不期望的较大的电流在PTC元件2上流动，则其阻抗提高，从而电流强度降低。由此，可阻止加热模块1的过量的过加热。
PTC元件2中的每个是方形的薄片。PTC元件2以矩形的底面贴靠在壳体3处。底面的侧长度在下面称为PTC元件2的长度和宽度。垂直于壳体3的外侧3a，PTC元件2具有伸展量，其在下文称为高度。PTC元件2的高度小于其宽度和其长度。PTC元件2由此是扁平的。
PTC元件2的高度可处于0.2mm和1.0mm之间、优选地0.3mm和0.8mm之间且例如为0.5mm。PTC元件2的宽度可处于2.0mm和5.0mm之间、优选地3.0mm和4.5mm之间且例如为3.8mm。PTC元件2的长度可处于4.0mm和15.0mm之间、优选地5.0mm和13mm之间且例如为7.0mm。
壳体3具有金属材料。例如，壳体3可具有铝。在一种实施方式中，壳体3由铝构成。铝具有较高的热导率。与之相应地，壳体3可通过由PTC元件2生成的热量较快地加热。
壳体3是套筒形的。壳体3具有内侧3b和外侧3a。在垂直于壳体3的对称轴线的横截面中，壳体3在其内侧3b处具有圆的、尤其圆形的表面。在其外侧3a处，壳体3是六角形的。在此，壳体3具有六个面3c，在其上分别布置有PTC元件2。
通过六角形的形状，壳体3的外侧3a可几乎完全由PTC元件2覆盖。由此，壳体3可快速地且均匀地加热。
在外侧3a上的面3c的大小匹配于PTC元件2的伸展量。尤其，面3c可具有长度和宽度，其分别略微大于PTC元件2的长度和宽度。
PTC元件2可在没有构造气隙的情形中贴靠在壳体3处。
夹持触头4具有环4a和臂4b。夹持触头4的臂4b的数量在此相应于加热模块1的PTC元件2的数量。臂4b基本上垂直于平面伸延，在该平面中布置有环4a。臂4b朝向夹持触头4的轴线向内倾斜，从而在夹持触头4插上到壳体3和PTC元件2上时臂4b被拉紧且臂夹入PTC元件2。臂4b中的每个用于夹持刚好一个PTC元件2。
因为PTC元件2由此仅通过在壳体3和夹持触头4之间的夹持机械地被固定，可省略用于其固定的粘合剂。可从应用在加热模块中的粘合剂得出的健康危险可由此被排除。
此外，壳体3和夹持触头4可电接触PTC元件2且在此用作电极。由此可省略用于PTC元件2的电接触的另外的构件。壳体和夹持触头4在此具有电接触和机械固定PTC元件1的双重功能。
此外，加热模块1具有载体元件5，在其上布置有壳体3、PTC元件2和夹持触头4。载体元件5具有非传导的材料，例如塑料。载体元件5具有注射成型元件。夹持触头4注入到注射成型元件中。夹持触头4的臂4b从注射成型元件的上侧突出。在注射成型元件的底侧处，环4a可与注射成型元件齐平地结束。与之相应地，在注射成型元件的底侧处可进行夹持触头4的电接触。例如，正电势可施加到夹持触头4处。
载体元件5具有第一开口5a和第二开口5b。第一开口5a构造用于容纳弹性触头6。弹性触头6与壳体3电连接。经由弹性触头6，可将电势施加到壳体3处。例如可将接地施加到壳体3处。
注射成型元件的第二开口5b构造用于容纳裂开的闭锁件7。裂开的闭锁件7可布置在第二开口5b中。裂开的闭锁件7然后有助于载体元件5与壳体3的夹住。
在其中可插入有加热模块1的汽化装置可此外具有操控电路或操控电子装置。在操控电子装置中的自身故障然而不导致加热模块1的过加热，因为由于PTC元件2的自调节排除了PTC元件2的过强的加热。PTC元件2由此决定性地有助于汽化装置的安全性。
图5至7示出了加热模块1的组装。在图5中弹性触头6被插入到载体元件5的第一开口5a中。图6示出了在插入弹性触头6后的加热模块1。
紧接着，装配壳体3和PTC元件2。壳体3和PTC元件2共同插上到载体元件5上。在此，弹性触头6与壳体3连接。此外，在此促使PTC元件2在壳体3和夹持元件4之间的夹持。图7示出了在该步骤后的加热模块1。
从现在起，裂开的闭锁件7被插入到第二开口5b中，如在图7中表明的。通过闭锁件7的裂开可能的是，将其引入到第二开口5b中。在将闭锁件7插入到第二开口5b中后，闭锁件7将壳体3和弹性触头6彼此夹住。此外，闭锁件7提高了夹持力，利用其PTC元件2被夹入在壳体3和夹持触头4的臂4b之间。
图8示出了加热模块1的性能的模拟的结果。在模拟中，从PTC元件2出发，在其中出现250℃的表面温度。
曲线K1示出了在观察的时间段上施加到PTC元件2处的电压的走向，该时间段在此为40s。施加的电压在时间上在3.4与3.6V之间的值的情形中保持恒定。该值相应于可利用通常的锂电池生成的电压。
曲线K2示出了在PTC元件2上流动的电流的走向。其首先提高。在约25s时达到5.64A的最大电流强度。通过电流流动加热PTC元件2，从而其阻抗强烈地提高。由于阻抗的提高，电流强度下降。在电流强度的首先强烈的下降后，出现几乎恒定的电流强度。
曲线K3示出了PTC元件2的阻抗。其基本上成比例于电流强度相反地伸延。
曲线K4示出了在壳体3的内侧3b处的温度。可看出的是，首先存在约25秒的加热阶段，在其中温度连续地提高。在该加热阶段后，出现几乎恒定的温度，其仅略微地提高。
在曲线K5和K6中，温度在待汽化的材料的不同的位置处测得，其布置在壳体3的内部。
应答时间(在其后在壳体3的内表面处达到250℃的温度)为34秒。
图9示出了加热模块1的原型的测量结果。在此对于原型而言应用六个PTC元件2，在其中在3.58V的施加的电压的情形中出现205℃的表面温度。在图9中示出了施加到PTC元件处的电压以及在PTC元件2上流动的电流。示出了与在图8中相同的性能。电压在全部观察的时间上保持恒定，电流首先提高且然后下降且最终调节到几乎恒定的值。最大的电流强度为3.2A。在45秒后，出现1A的电流强度。在接通装置后34秒，达到180℃的温度。六个平行地布线的PTC元件2的总阻抗为1.56Ω。
Claims (15)
1.一种用于汽化装置的加热模块(1)，具有至少一个PTC元件(2)。
2.根据前述权利要求所述的加热模块(1)，其特征在于，所述PTC元件(2)具有陶瓷材料，其具有非线性的阻抗走向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，所述PTC元件(2)形成自调节的加热元件。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，所述PTC元件(2)通过夹持连接固定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的加热模块(1)，其此外具有壳体(3)和夹持触头(4)，其中所述PTC元件(2)夹入在所述壳体(3)和所述夹持触头(4)之间。
6.根据前述权利要求所述的加热模块(1)，其特征在于，所述PTC元件(2)能由于施加于所述壳体(2)和所述夹持触头(4)之间的电压而被加热。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，在所述壳体(3)和所述PTC元件(2)之间未布置有气隙。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，所述PTC元件(2)布置在所述壳体(3)的外侧(3a)上。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，所述壳体(3)是套筒形的。
10.根据前述权利要求所述的加热模块(1)，其特征在于，所述壳体(3)具有六角形的外侧(3a)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，所述加热模块(1)具有多个PTC元件(2)。
12.根据权利要求11和权利要求5至10中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，所述PTC元件(2)中的每个夹入在所述壳体(3)和所述夹持触头(4)之间。
13.根据前述权利要求所述的加热模块(1)，其特征在于，所述夹持触头(4)具有多个臂(4b)且所述PTC元件(2)中的每个布置在所述壳体(3)和所述夹持触头(4)的臂(4b)中的一个之间。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的加热模块(1)，其特征在于，所述PTC元件(2)对称于所述壳体(3)的轴线布置。
15.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的加热模块(1)和操控电子装置的汽化装置，其设计用于将电压施加到所述PTC元件(2)处。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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Address after: No. 4 Lianfeng Road, Xiangzhou District, Zhuhai City, Guangdong Province, 519030 Applicant after: Dongdian Chemical Electronic Components (Zhuhai Free Trade Zone) Co.,Ltd. Address before: 519030 Lianfeng Road, Wanzai Free Trade Zone, Zhuhai City, Guangdong Province Applicant before: TDK ELECTRONICS AG |