DE102007040407A1

DE102007040407A1 - PTC-Anordnung

Info

Publication number: DE102007040407A1
Application number: DE102007040407A
Authority: DE
Inventors: Werner Kahr; Jan Dr. Ihle
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009027188A1

Abstract

Es wird ein PTC-Anordnung angegeben, mit mehreren PTC-Heizelementen (1a, 1b), wobei ein erster Teil der PTC-Heizelemente (1a) eine erste Referenztemperatur (T1) aufweist, die sich von einer zweiten Referenztemperatur (T2) der restlichen PTC-Heizelemente (1b) der Anordnung unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine PTC-Anordnung, bei der die für elektrische Bauteile üblichen Stromspitzen beim Einschalten reduziert werden sollen.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 042 560 A1 ist ein PTC-Heizregister bekannt, bei dem die einzelnen Heizmodule unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen und getrennt voneinander ansteuerbar sind.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung von PTC-Elementen anzugeben, die eine geringe Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch eine PTC-Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die PTC-Anordnung weist mehrere PTC-Elemente auf. Von diesen PTC-Elementen weist mindestens ein erster Teil eine erste Referenztemperatur T_Ref1 auf, die sich von wenigstens einer zweiten Referenztemperatur T_Ref2 der restlichen PTC-Elemente dadurch unterscheidet, dass T_Ref2 größer als T_Ref1 ist.
Die Referenztemperatur eines PTC-Elements entspricht in etwa der Temperatur, bei der der doppelte kleinste Widerstandswert erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen ungefähr die Hälfte der PTC-Elemente eine erste Referenztemperatur auf.
Die restlichen PTC-Elemente der Anordnung weisen eine zweite Referenztemperatur auf, die höher ist als die erste Referenztemperatur.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Differenz zwischen der ersten Referenztemperatur und der zweiten Referenztemperatur vorzugsweise bei mindestens 10°C. Bei einer geringeren Differenz ist der durch die Anordnung erzielte Effekt geringer beziehungsweise verschwindet bei zu kleiner Differenz vollständig.
Bevorzugt entspricht die Anzahl der PTC-Elemente mit der zweiten höheren Referenztemperatur in etwa der Anzahl der PTC-Elemente mit der ersten niedrigeren Referenztemperatur.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die PTC-Elemente mit der höheren zweiten Referenztemperatur und die PTC-Elemente mit der niedrigeren ersten Referenztemperatur bevorzugt in abwechselnder Reihenfolge angeordnet. Durch die abwechselnde Reihenfolge von PTC-Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur wird eine optimale Verteilung der PTC-Elemente erreicht, sodass keine größeren lokalen Bereiche mit ungleichmäßiger Wärmeentwicklung entstehen. Durch die abwechselnde Reihenfolge kann eine möglichst gleichmäßige Erwärmung erreicht werden.
Bei elektrischen Bauteilen treten beim Einschalten unerwünschte Stromspitzen auf. Aufgrund der Stromspitzen müssen die elektrischen Zuführungen und damit die Leitungsquerschnitte, beziehungsweise zusätzliche Komponenten zur Steuerung wesentlich stärker ausgelegt werden, was zu erheblichen Mehrkosten führt.
Durch die Anordnung von PTC-Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur kann eine geringe Differenz zwischen dem Einschaltstrom und dem Betriebsstrom erreicht werden. Der Einschaltstrom ist der Strom, der beim Einschalten an den PTC-Elementen anliegt und der Betriebsstrom ist der Strom, der nach dem Einschalten im weiteren zeitlichen Verlauf an den PTC-Elementen anliegt. Im Gegensatz zu einer Anordnung mit PTC-Elementen, bei der alle PTC-Elemente die gleiche Referenztemperatur aufweisen, wird somit ein möglichst optimales Verhältnis von Einschaltstrom zu Betriebsstrom erreicht. Verschiebt sich das Verhältnis der Anzahl der PTC-Elemente zu Gunsten der PTC-Elemente mit höherer Referenztemperatur bzw. zu Gunsten der PTC-Elemente mit niedriger Referenztemperatur, so ist das Verhältnis von PTC-Elementen mit hoher Referenztemperatur zu PTC-Elementen mit niedriger Referenztemperatur nicht mehr im Optimum, wodurch sich die Differenz zwischen Einschalt- und Betriebsstrom erhöht. Bei einer ungleichen Verteilung von PTC-Elementen mit hoher Referenztemperatur und PTC-Elementen mit niedriger Referenztemperatur erhöht sich der Einschaltstrom der Anordnung.
Bei einer herkömmlichen Anordnungen von PTC-Elementen mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur ist der Einschaltstrom wesentlich größer als der im weiteren zeitlichen Verlauf anliegende Betriebsstrom, so dass bei vielen Anwendungen unerwünschte Stromspitzen beim Einschalten auftreten. Aufgrund der Stromspitzen müssen die elektrischen Zuführungen und damit die Leitungsquerschnitte, beziehungsweise zusätzliche Komponenten zur Steuerung wesentlich stärker ausgelegt werden, was zu erheblichen Mehrkosten führt.
Durch die oben beschriebene Anordnung von PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur wird eine Differenz zwischen Einschalt- und Betriebsstrom erreicht, die geringer ist als bei einer Anordnung, bei der alle PTC-Elemente die gleiche Referenztemperatur aufweisen.
Bevorzugt ist der Einschaltstrom größer oder gleich dem Betriebsstrom. Durch die oben beschriebene Anordnung von PTC-Elementen mit hoher Referenztemperatur und PTC-Elementen mit niedriger Referenztemperatur ist es möglich, den Einschaltstrom annähernd an den Betriebsstrom anzugleichen, so dass der Einschaltstrom bevorzugt gleich groß, oder zumindest annähernd so groß wie der Betriebsstrom ist.
Durch die geringere Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom kann bei Verwendung der Anordnung von PTC-Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur eine höhere Leistungsauskopplung erreicht werden. Durch die geringere Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom wird vorzugsweise ein höherer Betriebsstrom bei gleicher Einschaltleistung erreicht.
Die Leistungsauskopplung einer Anordnung von PTC-Elementen ist für die im Betriebszustand erzeugte Wärmemenge äquivalent zu der dazu benötigten elektrischen Leistung.
Die Einschaltleistung ist die elektrische Leistung, die während des Einschaltvorgangs auftritt. Sie ist äquivalent zu der Wärmemenge, die notwendig ist, um die Anordnung von der Umgebungstemperatur auf die Betriebstemperatur zu bringen.
Gegenüber einer Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur weist die beschriebene Anordnung mit PTC- Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur vorzugsweise einen reduzierten Einschaltstrom bei gleich bleibendem Betriebsstrom auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur mit einer geringeren Bestückungsanzahl erfolgen, wobei weiterhin die gleiche elektrische Restleistung erzielt wird. Die elektrische Restleistung bezeichnet die Leistung die die Anordnung nach dem Einschalten an Wärme abgibt. Durch die verringerte Anzahl an PTC-Elementen kann der Einschaltstrom wesentlich verringert werden. Durch die ausgewogene Mischbestückung con PTC-Elementen mit unterschiedlicher Bezugstemperatur kann der Einschaltstrom wesentlich verringert werden. Im Vergleich zu einer Anordnung bestehend nur aus PTC-Elementen mit geringerer Referenztemperatur kann zum Erreichen der gleichen Restleistung die Anzahl der eingesetzten PTC-Elemente auf zirka 80% reduziert werden.
Es wird somit die Anzahl der PTC-Elemente und somit auch die Gesamtoberfläche der PTC-Elemente reduziert. In Heizanwendungen, bei denen die Elemente einen thermischen und elektrischen Kontakt zu einem Metallstreifen aufweisen, wie sie in Heizregistern zu finden sind, ist die Fläche des gesamten Heizregisters und somit auch die Fläche für den Wärmeübergang gleich.
Der Einschaltstrom ist somit aufgrund der reduzierten Anzahl und der unterschiedlichen Referenztemperatur geringer, als bei einer Anordnung bestehend nur aus PTC-Elementen mit geringerer Referenztemperatur.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die PTC-Anordnung in einem elektrisch nicht leitenden Positionierrahmen mit mehreren Kavitäten angeordnet. Die PTC-Heizelemente sind in den Kavitäten angeordnet, wobei die PTC-Heizelemente mit wenigstens einem flächigen elektrischen Leiter befestigt sind. Der flächige elektrische Leiter ist bevorzugt auf dem Positionierrahmen aufgebracht. Bevorzugt ist der flächige elektrische Leiter auf dem Positionierrahmen aufgeklebt, sodass jede einzelne Kavität feuchtigkeitsdicht verschlossen ist. Der flächige elektrische Leiter ist nicht mit den PTC-Heizelementen verklebt, sodass diese in den Kavitäten in lateraler Richtung flexibel sind. Durch die bevorzugt beidseitige Abdeckung der PTC-Heizelemente mittels flächiger elektrischer Leiter ist eine spannungsfreie mechanische Befestigung und Kontaktierung möglich, wobei eine gleichzeitig eine größtmögliche Flexibilität erreicht wird.
Die Anordnung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen. Vielmehr können zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein.
Elemente, die einander gleichen oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit jeweils unterschiedlicher Referenztemperatur und 80% der Anzahl der PTC-Elemente im Vergleich mit einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur bei einer Messung bei 25°C Umgebungstemperatur.
2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in 1 bei einer Messung bei 0°C Umgebungstemperatur.
3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in 1 bei einer Messung bei –20°C Umgebungstemperatur.
4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit jeweils unterschiedlicher Referenztemperatur bei gleicher Anzahl der PTC-Elemente im Vergleich mit einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur bei einer Messung bei 25°C Umgebungstemperatur.
5 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in 4 bei einer Messung bei 0°C Umgebungstemperatur.
6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung wie in 4 bei einer Messung bei –20°C Umgebungstemperatur.
7 zeigt eine schematische Explosionszeichnung der PTC-Anordnung in einem Positionierrahmen in dreidimensionaler Darstellung
8 zeigt eine beispielhafte Anordnung der PTC-Elemente mit unterschiedlicher Referenztemperatur.
In 1 ist ein zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen dargestellt. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber einer PTC-Anordnung die nur PTC-Elemente mit der gleichen Referenztemperatur aufweist, werden in der PTC-Anordnung, die in der Kurve 10a dargestellt ist, nur 80% der Fläche an PTC-Elementen verwendet. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 23.8 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 18.1 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 26.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 16.9 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist gegenüber der Kurve 10b ist um 2.9 A kleiner. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.2 A höher. Die Messung wurde bei konstant 25°C Umgebungstemperatur durchgeführt.
Die Referenztemperatur für die diese und die folgenden Messungen in den 2 bis 6 lagen bei 140°C bzw. 170°C bei einer Anordnung von PTC-Elementen mit unterschiedlicher Referenztemperatur, bzw. bei 140°C bei einer Anordnung mit gleichen PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur.
Die angelegte Spannung betrug bei allen Messungen jeweils 13,5 V bei einem Widerstand der PTC-Elemente von jeweils 8,2 ± 0,3 Ohm.
Bei den Messungen in den 1 bis 3 wurden bei einer möglichen Maximalbestückung von 17 PTC-Elementen für die Bestückung mit PTC-Elementen mit unterschiedlicher Referenztemperatur nur 12 PTC-Elemente verwendet, für die Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur 15 von 17 möglichen. Bei den Messungen in den 4 bis 6 wurden jeweils 17 PTC-Elemente verwendet.
Die 2 zeigt den zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber einer PTC-Anordnung die nur PTC-Elemente mit der gleichen Referenztemperatur aufweist, werden in der PTC-Anordnung, die in der Kurve 10a dargestellt ist, nur 80% der Fläche an PTC-Elementen verwendet. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 23.8 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 20.9 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 26.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 19.7 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist gegenüber der Kurve 10b ist um 2.9 A kleiner. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.2 A höher. Die Messung wurde bei konstant 0°C Umgebungstemperatur durchgeführt.
In 3 ist ein zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen dargestellt. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC- Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber einer PTC-Anordnung die nur PTC-Elemente mit der gleichen Referenztemperatur aufweist, werden in der PTC-Anordnung, die in der Kurve 10a dargestellt ist, nur 80% der Fläche an PTC-Elementen verwendet. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 23.8 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 22.8 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 26.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 22.8 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist gegenüber der Kurve 10b ist um 2.9 A kleiner. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a identisch zu der Kurve 10b. Die Messung wurde bei konstant –20°C Umgebungstemperatur durchgeführt.
Bei den 1 bis 3 zeigen die Kurven 10a für eine PTC-Anordnung bei der PTC-Elemente mit hoher und niedriger Referenztemperatur verwendet werden, einen niedrigeren Einschaltstrom und im weiteren zeitlichen Verlauf nach 60 s einen etwas höheren Betriebsstrom, als die Kurven 10b. Der niedrigere Einschaltstrom wird durch die geringere Anzahl von PTC-Elementen bei einer PTC-Anordnung, bei der PTC-Elemente mit hoher und niedriger Referenztemperatur verwendet werden, erreicht.
Die 4 bis 6 weisen eine geringfügig unterschiedliche Bestückung mit PTC-Elementen auf, als in den 1 bis 3 dargestellt ist. Somit werden in den 4 bis 6 für die unterschiedlichen Kurven anstelle der Bezugszeichen 10a und 10b die Bezugszeichen 11a und 11b verwendet.
Die 4 zeigt den zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber dem 1 bis 3 werden sowohl in beiden dargestellten Kurven 10 und 10b PTC-Anordnungen verwendet bei denen die Fläche identisch ist. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 17.5 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms wie die Kurve 10a bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 15.6 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist identisch mit der Kurve 10b. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.1 A höher. Die Messung wurde bei konstant 25°C Umgebungstemperatur durchgeführt.
In 5 ist der zeitliche Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen dargestellt. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber dem 1 bis 3 werden sowohl in beiden dargestellten Kurven 10 und 10b PTC-Anordnungen verwendet bei denen die Fläche identisch ist. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 21.3 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms ebenso wie die Kurve 10a bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 19.1 A ab. Der Einschaltstrom der Kurve 10a ist identisch mit der Kurve 10b. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 1.4 A höher. Die Messung wurde bei konstant 0°C Umgebungstemperatur durchgeführt.
Die 6 zeigt den zeitlicher Verlauf der Stromaufnahme von zwei unterschiedlichen PTC-Anordnungen. Die Kurve 10a zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur. Gegenüber dem 1 bis 3 werden sowohl in beiden dargestellten Kurven 10 und 10b PTC-Anordnungen verwendet bei denen die Fläche identisch ist. Die Kurve 10a hat ihr Maximum des Einschaltstroms bei 30.9 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 26.3 A ab. Die Kurve 10b zeigt den zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur. Die Kurve 10b hat ihr Maximum des Einschaltstroms etwas niedriger als die Kurve 10a bei 30.3 A. Im weiteren zeitlichen Verlauf sinkt die Kurve auf einen Betriebsstrom von 22.5 A ab. Der Betriebsstrom nach 60 s ist bei der Kurve 10a im Vergleich zu Kurve 10b um 3.8 A höher. Die Messung wurde bei konstant –20°C Umgebungstemperatur durchgeführt.
Bei den 4 bis 6 zeigen die Kurven 10a für eine PTC-Anordnung bei der PTC-Elemente mit hoher und niedriger Referenztemperatur verwendet werden, einen annähernd identischen Einschaltstrom und im weiteren zeitlichen Verlauf nach 60 s einen etwas höheren Betriebsstrom, als die Kurven 10b. Da bei den beiden, in den Kurven 10a und 10b dargestellten, PTC-Anordnung gleich viele PTC-Elemente verwendet werden ist auch der Einschaltstrom annähernd gleich groß.
In 7 ist eine dreidimensionale Explosionszeichnung des Heizmoduls dargestellt. Der Positionierrahmen 2 des Heizmoduls weist mehrere Kavitäten 3 auf, die, vorzugsweise gleichmäßig, über die gesamte Länge des Positionierrahmens 2 verteilt angeordnet sind. Die Kavitäten 3 dienen zur Aufnahme von mehreren PTC-Heizelementen 1. Vorzugsweise weisen die Kavitäten 3 eine rechteckige Form auf. Die PTC-Heizelemente 1 weisen vorzugsweise ebenfalls eine rechteckige Form auf. Der Umfang der PTC-Heizelemente 1 ist vorzugsweise etwas geringer, als der Umfang der Kavität 3. Die PTC-Heizelmente 1 weisen somit keinen Kontakt zum Randbereich der Kavitäten 3 auf, so dass die PTC-Heizelemente 1a, 1b innerhalb der Kavität 3 in lateraler Richtung beweglich sind. Auf dem Positionierrahmen 2 sind beidseitig flächige elektrische Leiter 4 aufgebracht. Die flächigen elektrischen Leiter 4 werden vorzugsweise über eine Verklebung auf den planen Flächen des Positionierrahmens 2 aufgebracht. Der Positionierrahmen 2 weist beidseitig einen schmalen Steg 5 auf, der zur Führung des flächigen elektrischen Leiters 4 dient. Die Breite des flächigen elektrischen Leiters 4 entspricht in etwa der Breite der freien planen Fläche des Positionierrahmens 2 zwischen den beidseitig angeordneten Stegen 5.
Die 8 zeigt eine Teilansicht des Positionierrahmens 2 von oben. Die Kavitäten 3 sind über die gesamte Länge des Positionierrahmens 2 gleichmäßig verteilt angeordnet. Der Positionierrahmen 2 weist beidseitig am Rand einen schmalen Steg 5 auf. Die PTC-Heizelemente 1a mit hoher Referenztemperatur T1 und die PTC-Heizelemente 1b mit niedriger Referenztemperatur T2 sind abwechselnd in den Kavitäten 3 des Positionierrahmens 2 angeordnet. Durch die abwechselnde Reihenfolge von PTC-Elementen mit hoher und mit niedriger Referenztemperatur wird eine optimale Verteilung der PTC-Elemente erreicht, sodass keine größeren lokalen Bereiche mit ungleichmäßiger Wärmeentwicklung entstehen. Durch die abwechselnde Reihenfolge kann eine möglichst gleichmäßige Erwärmung erreicht werden. Um eine möglichst homogene Wärmeverteilung zu erzielen sollten Vorteilhafterweise eine Abwechselnde Reihenfolge der Bezugstemperaturen bei den PTC-Elementen für die Bestückung gewählt werden.
Obwohl in den Ausführungsbeispielen nur eine beschränkte Anzahl möglicher Weiterbildungen der Erfindung beschrieben werden konnte, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Es ist prinzipiell möglich, eine andere Form des Positionierrahmens für die Anordnung zu verwenden oder die Elemente in versetzter Lage zueinander anzuordnen. Die Erfindung ist nicht auf die Anzahl der schematisch dargestellten Elemente beschränkt.
Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände und Verfahren ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen – soweit technisch sinnvoll – beliebig miteinander kombiniert werden.

1: PTC-Element
1a: PTC-Element mit hoher Referenztemperatur
1b: PTC-Element mit niedirger Referenztemperatur
10a, 11a: Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit hoher und niedriger Referenztemperatur
10b, 11b: Verlauf der Stromaufnahme einer PTC-Anordnung mit PTC-Elementen mit gleicher Referenztemperatur
T1: hohe Referenztemperatur
T2: niedrige Rferenztemperatur
2: Positionierrahmen
3: Kavität
4: flächiger elektrischer Leiter
5: Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005042560 A1 [0002]

Claims

PTC-Anordnung, aufweisend mehrere PTC-Heizelemente (1a, 1b), wobei ein erster Teil der PTC-Heizelemente (1a) eine erste Referenztemperatur (T1) aufweist, die sich von einer zweiten Referenztemperatur (T2) der restlichen PTC-Heizelemente (1b) der Anordnung unterscheidet.
PTC-Anordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Hälfte der PTC-Heizelemente (1a) eine erste Referenztemperatur (T1) aufweist, die größer ist als die zweite Referenztemperatur (T2) der restlichen PTC-Heizelemente (1b) der Anordnung.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Differenz zwischen der ersten Referenztemperatur (T1) und der zweiten Referenztemperatur (T2) mindestens 10° Celsius beträgt.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anzahl der PTC-Heizelemente (1a) mit der ersten höheren Referenztemperatur (T1) vorzugsweise der Anzahl der PTC-Heizelemente (1b) mit der zweiten niedrigeren Referenztemperatur (T2) beträgt.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die PTC-Heizelemente (1a) mit der höheren ersten Referenztemperatur (T1) und die PTC-Heizelemente (1b) mit der niedrigen zweiten Referenztemperatur (T2) in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine geringe Differenz zwischen einem Einschaltstrom, der beim Einschalten anliegt, und einem Betriebsstrom, der kurze Zeit nach dem Einschalten anliegt, aufweist.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Einschaltstrom aufweist, der größer oder gleich dem Betriebsstrom ist.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Differenz zwischen Einschalt- und Betriebsstrom geringer ist als bei einer Anordnung, bei der alle PTC-Heizelemente (1a, 1b) die gleiche Referenztemperatur (T1, T2) aufweisen.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die durch die geringere Differenz zwischen Einschaltstrom und Betriebsstrom eine höhere Leistungsauskopplung aufweist als bei einer Anordnung, bei der alle PTC-Heizelemente (1a, 1b) die gleiche Referenztemperatur (T1, T2) aufweisen.
PTC-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einen elektrisch nicht leitenden Positionierrahmen (2) mit mehreren Kavitäten (3) und mit mehreren PTC-Heizelemente (1a, 1b), die in den Kavitäten (3) angeordnet sind, wobei die PTC-Heizelemente (1a, 1b) mittels wenigstens eines flächigen elektrischen Leiters (4) abgedeckt sind, der auf dem Positionierrahmen (2) aufgebracht ist, wobei der flächige elektrische Leiter (4) und der Positionierrahmen (2) derart miteinander verbunden sind, dass jede einzelne Kavität (3) feuchtigkeitsdicht verschlossen ist.