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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einem PTC-Heizelement und einem Wärmeübertrager sowie eine mobile Heizung mit einer derartigen Heizvorrichtung.
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Insbesondere bei mobilen Heizungen werden PTC-Heizelemente eingesetzt, da diese bei wenig Raumbedarf eine große Wärmemenge erzeugen können. Aufgrund der verhältnismäßig großen Temperaturen, die im Betrieb von PTC-Heizelementen entstehen können, ist eine effiziente Wärmeabfuhr zum Erwärmen beispielsweise eines Fluids notwendig. Darüber hinaus treten im Betrieb von PTC-Heizelementen verhältnismäßig große elektrische Spannungen und Ströme auf, für die eine ausreichende elektrische Isolierung nach außen vorgesehen werden muss. Dies führt häufig dazu, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Komponenten oder Schichten in einer Heizvorrichtung vorgesehen werden, was die Montage erschwert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfach zu montierende und sicher zu betreibende Heizvorrichtung mit einem PTC-Heizelement bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Es wird eine Heizvorrichtung mit einem PTC-Heizelement und einem Wärmeübertrager beschrieben, wobei das PTC-Heizelement mindestens eine Kontaktschicht zum Bereitstellen einer elektrischen Versorgung aufweist, wobei die mindestens eine Kontaktschicht stoffschlüssig an dem PTC-Heizelement angebracht ist. Zwischen dem PTC-Heizelement und dem Wärmeübertrager ist eine wärmeleitende Zwischenschicht angeordnet. Auf der Kontaktschicht und/oder an dem Wärmeübertrager ist eine elektrisch isolierende Schicht stoffschlüssig angebracht. Somit kann eine einfache Anordnung von Elementen der Heizvorrichtung erreicht werden, bei der eine wärmeleitende Zwischenschicht die Wärmeübertragung von dem PTC-Heizelement zu dem Wärmeübertrager ermöglicht. Separate Kontaktplatten zur Kontaktierung einer Kontaktschicht sind bei dieser Anordnung entbehrlich. Dies ermöglicht eine vereinfachte Montage des Heizelements in einer Heizvorrichtung. Darüber hinaus werden die Kontaktschicht beschädigende Reibungseffekte vermieden, die auftreten können, wenn eine Kontaktplatte Mikrobewegungen auf einer Kontaktschicht durchführt. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der Kontaktschicht und des Heizelements. Insgesamt ergibt sich ein einfacher Schichtaufbau der Heizvorrichtung, bei dem wenige separat ausgebildete Schichten montiert werden müssen. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem PTC-Heizelement und dem Wärmeübertrager keine zusätzliche metallische Kontaktschicht und/oder keine zusätzliche elektrisch isolierende Schicht, insbesondere keine zusätzliche inkompressible elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist. Dabei ist eine Schicht als zusätzliche Schicht anzusehen, die weder am PTC-Heizelement noch am Wärmeübertrager stoffschlüssig angebracht ist. Die Heizvorrichtung kann bezüglich des PTC-Heizelements symmetrisch aufgebaut sein. Eine Kontaktschicht kann stoffschlüssig an einer oder mehreren Seitenflächen des PTC-Heizelements angebracht sein, welche sie bedeckt. Es versteht sich, dass eine Kontaktschicht eine oder mehrere der Seitenflächen, die sie bedeckt, vollständig bedecken kann. Ein nicht bedeckter Bereich einer teilweise von einer Kontaktschicht bedeckten Seitenfläche kann als Freifläche bezeichnet werden. Eine Kontaktschicht kann als Elektrode zur Spannungsversorgung des PTC-Heizelements ausgebildet sein. Ein PTC-Heizelement kann ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten oder einen Kaltleiter umfassen oder daraus bestehen. Insbesondere kann ein PTC-Heizelement ein Material mit einem nichtlinearen positiven Temperaturkoeffizienten umfassen oder daraus bestehen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass das PTC-Heizelement ein keramisches oder dotiertes keramisches Material umfasst oder daraus besteht, wie beispielsweise ein keramisches Material mit Bariumtitanat. Das Material kann insbesondere ein selbstregulierendes Material sein, das seine elektrische Leitfähigkeit bei Erreichen einer bestimmten Temperatur verliert. Seitenflächen, die durch eine Kontaktschicht bedeckt werden, können sich gegenseitig berühren und insbesondere jeweils paarweise abgewinkelt zueinander stehen. Sich berührende Seitenflächen können sich an einer gemeinsamen Kante berühren. Zwischen sich berührenden Seitenflächen kann ein Winkel ausgebildet sein. Der Winkel zwischen zwei von einer Kontaktschicht bedeckten Seitenflächen kann insbesondere kleiner als 180° sein. Der Winkel kann insbesondere 90° oder etwa 90° betragen. Es kann vorgesehen sein, dass der Winkel zwischen 45° und 135°, 60° und 120°, 70° und 110° oder 80° und 100° beträgt. Die Seitenflächen eines PTC-Heizelements können insbesondere eine oder mehrere, insbesondere zwei, Hauptflächen umfassen. Eine Hauptfläche kann im Vergleich zu anderen Seitenflächen des PTC-Heizelements eine größere Fläche aufweisen. So können die im Bezug auf Ihre Flächenausdehnung größten Flächen als Hauptflächen angesehen werden. Es kann vorgesehen sein, dass über eine oder mehrere Hauptflächen ein Wärmetransport von in dem PTC-Heizelement im Betrieb erzeugter Wärme erfolgt. Insbesondere kann eine wärmeleitende Verbindung vorgesehen sein, welche es vermag, Wärme von einer oder mehreren Hauptflächen abzuleiten. Eine Kontaktschicht kann eine Hauptfläche teilweise bedecken, so dass die Hauptfläche eine Freifläche aufweist, die nicht von der Kontaktschicht bedeckt ist. Zwei Hauptflächen können sich bezüglich des PTC-Heizelements einander gegenüberliegen und/oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Seitenflächen mindestens zwei Stirnflächen umfassen. Die Stirnflächen können bezüglich des PTC-Heizelements einander gegenüberliegen und/oder parallel zueinander ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass eine Stirnfläche über eine gemeinsame Kante eine Hauptfläche berührt. Es kann zweckmäßig sein, wenn eine Stirnfläche jeweils über eine gemeinsame Kante eine erste und eine zweite Hauptfläche berührt. Es ist vorstellbar, dass eine erste und eine zweite Hauptfläche durch eine erste und eine zweite Stirnfläche miteinander verbunden sind, die jeweils über gemeinsame Kanten die Hauptflächen berühren. Eine oder mehrere Stirnflächen können im Wesentlichen rechtwinklig zu einer ersten Hauptfläche und/oder im Wesentlichen rechtwinklig zu einer zweiten Hauptfläche stehen. Insbesondere ist vorstellbar, dass zwei Stirnflächen jeweils rechtwinklig zur ersten und zweiten Hauptfläche stehen. Eine Seitenfläche kann allgemein eine Außenseite des PTC-Heizelements definieren, insbesondere bevor eine Kontaktschicht daran angebracht wird. Eine Kontaktschicht kann ein elektrisch leitendes Material umfassen oder daraus bestehen. Insbesondere kann eine Kontaktschicht ein Metall umfassen oder daraus bestehen. Es ist zweckmäßig, wenn unterschiedliche Kontaktschichten einander nicht berühren, um einen Kurzschluss zwischen Kontaktschichten unter Umgehung des eigentlichen PTC-Heizelements zu vermeiden. Es ist vorstellbar, dass eine erste Kontaktschicht aus einem anderen Material oder Materialien hergestellt ist als eine zweite Kontaktschicht. Das PTC-Heizelement kann derart ausgebildet sein, dass durch elektrisches Kontaktieren einer ersten Kontaktschicht und einer zweiten Kontaktschicht ein Stromkreis zur Versorgung des PTC-Heizelements mit elektrischem Strom geschlossen wird, so dass das PTC-Heizelement Wärme zu erzeugen vermag. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht jeweils bezüglich des PTC-Heizelements außen auf dem PTC-Heizelement und/oder an einer oder mehreren der Seitenflächen des PTC-Heizelements angebracht sind. Kontaktschichten sind allgemein stoffschlüssig an dem PTC-Heizelement angebracht und können als integrierte Teile des PTC-Heizelements angesehen werden. Insbesondere können eine erste und/oder zweite Kontaktschicht auf dem PTC-Heizkörper aufgedruckt, aufgedampft oder durch ein weiteres geeignetes Verfahren wie beispielsweise ein Plasmaverfahren abgelagert sein. Es kann zweckmäßig sein, wenn eine erste Kontaktschicht und eine zweite Kontaktschicht jeweils unterschiedliche Seitenflächen zumindest teilweise bedecken. Das PTC-Heizelement kann allgemein derart ausgebildet sein, dass es stoffschlüssig miteinander verbundene Komponenten aufweist, die insbesondere die Kontaktschichten umfassen können. Stoffschlüssig an dem PTC-Heizelement angebrachte Elemente und Schichten können allgemein als Teile des PTC-Heizelements angesehen werden. Es kann vorgesehen sein, dass Teile einer Heizvorrichtung, die nicht stoffschlüssig mit dem PTC-Heizelement verbunden sind, als nicht zu dem PTC-Heizelement gehörend angesehen werden. Eine auf der Kontaktschicht stoffschlüssig angebrachte Schicht kann auf der der Zwischenschicht zugewandten Seite der Kontaktschicht angeordnet sein. Ein Wärmeübertrager kann dazu vorgesehen sein, Wärme von dem PTC-Heizelement auf ein Medium wie ein Fluid zu übertragen, etwa auf Wasser oder Luft. Ein Wärmeübertrager kann insbesondere einen Wärmeübertragerkörper mit Wärmeübertragungsrippen oder Wärmeübertragungsflächen aufweisen, die dazu vorgesehen sind, in berührendem Kontakt mit dem zu erwärmenden Medium gebracht zu werden. Ein Wärmeübertragerkörper kann aus einem wärmeleitenden Material wie einem Metall, insbesondere Aluminium hergestellt sein. Elemente und Schichten, die stoffschlüssig am Wärmeübertragerkörper angebracht sind, können als Teile des Wärmeübertragers angesehen werden. Insbesondere kann eine stoffschlüssig am Wärmeübertragerkörper angebrachte elektrisch isolierende Schicht als Teil des Wärmeübertragers angesehen werden. Hingegen kann vorgesehen sein, dass nicht stoffschlüssig mit dem Wärmeübertrager verbundene Komponenten oder Schichten nicht als Teil des Wärmeübertragers anzusehen sind. Eine elektrische Kontaktierung durch eine oder mehrere Kontaktschichten kann eine Versorgung des PTC-Heizelements mit einer Heizspannung und/oder einem Heizstrom ermöglichen und/oder zum Kontaktieren durch ein äußeres Kontaktelement wie beispielsweise ein elektrisch leitendes Federelement ausgebildet sein. Die wärmeleitende Zwischenschicht kann als kompressible und/oder elastische Schicht ausgebildet sein. Somit kann die wärmeleitende Zwischenschicht einerseits dazu ausgebildet sein, eine Wärmeübertragung zum Wärmeübertrager zu ermöglichen. Darüber hinaus kann sie durch ihre Kompressibilität und/oder Elastizität auf Temperaturschwankungen reagieren und mechanische Belastungen aufnehmen und/oder ausgleichen. Die wärmeleitende Zwischenschicht kann insbesondere als Wärmeleitfolie ausgebildet sein, die es vermag, Wärme zu leiten, beispielsweise als Silikonfolie. In eine solche Wärmeleitfolie können nicht leitende keramische Partikel eingebettet sein. Es ist auch vorstellbar, dass die wärmeleitende Zwischenschicht durch eine elastische formschlüssige Verbindung bereitgestellt wird, beispielsweise durch eine Klebeschicht. Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Schweiß- oder Lötschicht eine wärmeleitende Zwischenschicht zwischen dem PTC-Heizelement und dem Wärmeübertrager bildet. Dabei kann das PTC-Heizelement an dem Wärmeübertrager durch eine derartige Zwischenschicht an dem Wärmeübertrager befestigt oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit diesem verbunden sein. Es versteht sich, dass ein PTC-Heizelement mehr als eine Kontaktschicht aufweisen kann, um das Schließen eines Stromkreises zu ermöglichen. Die Heizvorrichtung ist insbesondere für einen mobilen Einsatz etwa in einer Fahrzeugheizung geeignet und vorgesehen. Eine am Wärmeübertrager oder am PTC-Heizelement stoffschlüssig angebrachte elektrisch isolierende Schicht kann eine inkompressible Schicht sein. Ist auf der Kontaktschicht eine elektrisch isolierende Schicht stoffschlüssig angebracht, kann eine Isolierung der Kontaktschicht nach außen erfolgen, insbesondere mit Bezug auf die Zwischenschicht und/oder den Wärmeübertrager. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kontaktschicht nicht vollständig durch die elektrisch isolierende Schicht bedeckt ist. Vielmehr kann eine Teilfläche der Kontaktschicht nicht bedeckt sein, um eine Kontaktierung durch einen äußeren elektrischen Kontakt zu ermöglichen. Es ist vorstellbar, dass eine derartige Teilfläche abgewinkelt zu einer Fläche der Kontaktschicht angeordnet ist, welche durch die elektrisch isolierende Schicht bedeckt ist. Die elektrisch isolierende Schicht kann eine wärmeleitende Schicht sein, so dass ein wärmeleitender Kontakt über die elektrisch isolierende Schicht erfolgen kann. Die elektrisch isolierende Schicht kann durch ein geeignetes Verfahren an der Kontaktschicht stoffschlüssig angebracht sein, beispielsweise durch Aufspritzen, Aufdampfen oder sonstiges Ablagern. Die elektrisch isolierende Schicht kann ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes Material umfassen oder daraus bestehen, beispielsweise eine nichtleitende Keramik wie Aluminiumoxyd und/oder ein nichtleitendes organisches Material wie ein Harz. Die elektrisch isolierende Schicht kann der Zwischenschicht und/oder dem Wärmeübertrager zugewandt sein. Alternativ oder zusätzlich ist an dem Wärmeübertrager eine elektrisch isolierende Schicht stoffschlüssig angebracht. In dieser Variante kann somit der Wärmeübertrager eine zusätzliche elektrisch isolierende Funktion übernehmen. Die elektrisch isolierende Schicht kann eine wärmeleitende Schicht sein. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrisch isolierende Schicht auf einer der wärmeleitenden Zwischenschicht zugewandten Seite des Wärmeübertragers angeordnet ist. Die elektrisch isolierende Schicht kann in wärmeleitendem und/oder berührendem Kontakt mit der wärmeleitenden Zwischenschicht stehen. Die elektrisch isolierende Schicht kann durch ein geeignetes Verfahren an dem Wärmeübertrager oder einem Wärmeübertragerkörper stoffschlüssig angebracht sein, beispielsweise durch Aufspritzen, Aufdampfen oder sonstiges Ablagern. Die elektrisch isolierende Schicht kann ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes Material umfassen oder daraus bestehen, beispielsweise eine nichtleitende Keramik wie etwa Aluminiumoxyd und/oder ein nichtleitendes organisches Material wie ein Harz.
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Insbesondere kann eine elektrisch isolierende Schicht auf einer dem PTC-Heizelement zugewandten Seite des Wärmeübertragers stoffschlüssig angebracht sein. Somit kann sich eine Schichtstruktur ergeben, bei der PTC-Heizelement, Zwischenschicht, elektrisch isolierende Schicht des Wärmeübertragers und ein Wärmeübertragerkörper aufeinander angeordnete Schichten bilden.
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Die wärmeleitende Zwischenschicht kann elektrisch isolierend ausgebildet sein. Somit kann ein Stromfluss vom PTC-Heizelement zum Wärmeübertrager verhindert werden.
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Bei einer Weiterbildung kann die wärmeleitende Zwischenschicht in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeübertrager stehen. Somit kann über die wärmeleitende Zwischenschicht Wärme direkt an den Wärmeübertrager übertragen werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wärmeleitende Zwischenschicht in wärmeleitendem Kontakt mit dem PTC-Heizelement steht. Somit kann von dem PTC-Heizelement über die Zwischenschicht Wärme abgeführt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die wärmeleitende Zwischenschicht in wärmeleitendem Kontakt mit mindestens einer Hauptfläche des PTC-Heizelements steht. Auf der Hauptfläche kann zumindest ein Teil der Kontaktschicht ausgebildet sein, so dass ein wärmeleitender Kontakt über die Kontaktschicht und/oder eine gegebenenfalls darauf stoffschlüssig angeordnete elektrisch isolierende Schicht erfolgen kann.
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Die wärmeleitende Zwischenschicht kann das PTC-Heizelement und/oder den Wärmeübertrager berühren. In dieser Variante sind keine weiteren Schichten zwischen dem PTC-Heizelement und der wärmeleitenden Zwischenschicht und/oder der wärmeleitenden Zwischenschicht und dem Wärmeübertrager vorgesehen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass gegebenenfalls eine stoffschlüssig am Wärmeübertrager vorgesehene elektrisch isolierende Schicht als Teil des Wärmeübertragers angesehen werden kann und/oder dass eine stoffschlüssig am PTC-Heizelement angebrachte elektrisch isolierende Schicht als Teil des PTC-Heizelements angesehen werden kann.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die wärmeleitende Zwischenschicht eine stoffschlüssig am Wärmeübertrager angebrachte elektrisch isolierende Schicht berührt und/oder eine stoffschlüssig am PTC-Heizelement angebrachte elektrisch isolierende Schicht berührt. Allgemein kann eine Berührung von Schichten jeweils eine flächige Berührung bedeuten, so dass insbesondere die wärmeleitende Zwischenschicht in flächiger Berührung mit der elektrisch isolierenden Schicht des Wärmeübertragers und/oder des PTC-Heizelements stehen kann. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau der Heizvorrichtung und stellt eine gute Wärmeübertragung über die Zwischenschicht sicher.
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Die Kontaktschicht kann zwei gegeneinander abgewinkelte benachbarte Seitenflächen des PTC-Heizelements bedecken. Insbesondere kann die Kontaktschicht L-förmig ausgebildet sein und zwei im rechten Winkel aufeinanderstoßende Seitenflächen des PTC-Heizelements bedecken. Eine der Schichten kann eine Hauptfläche sein und die andere eine Stirnfläche. Über die eine Fläche, etwa eine Stirnfläche, kann eine Kontaktierung zur Spannungsversorgung von außen erfolgen. Die andere Seitenfläche, etwa eine Hauptfläche, kann zur Wärmeübertragung von in dem PTC-Heizelement erzeugter Wärme ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise kann eine der benachbarten Seitenflächen zur Kontaktierung durch eine äußere Spannungsversorgung ausgebildet sein und die andere der benachbarten Seitenflächen zur Wärmeübertragung auf die wärmeleitende Zwischenschicht. Dabei kann die wärmeleitende Zwischenschicht in wärmeübertragendem und/oder berührendem Kontakt mit der entsprechenden Seitenfläche stehen. Auf der Seitenfläche können eine Kontaktschicht und/oder eine die Kontaktschicht bedeckende elektrisch isolierende Schicht stoffschlüssig angebracht sein und in wärmeleitendem und/oder berührendem Kontakt mit der wärmeleitenden Zwischenschicht stehen.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine mobile Heizung mit einer hierin beschriebenen Heizvorrichtung. Die mobile Heizung kann dazu vorgesehen sein, ein Fluid wie beispielsweise Wasser oder Luft zu erwärmen, das an dem Wärmeübertrager vorbeigeführt wird. Die mobile Heizung kann insbesondere eine Fahrzeugheizung sein.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Beispiel für eine Heizvorrichtung;
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2 ein weiteres Beispiel für eine Heizvorrichtung.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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1 zeigt ein Beispiel für eine Heizvorrichtung 10 mit einem PTC-Heizelement 12 und einem Wärmeübertrager 14 sowie einem Wärmeübertrager 15. Die Wärmeübertrager 14, 15 weisen jeweils Wärmeübertragungsrippen auf, um Wärme an ein an den Rippen vorbeiströmendes fluides Medium abgeben zu können. Am PTC-Heizelement 12 sind eine erste Kontaktschicht 16 und eine zweite Kontaktschicht 18 stoffschlüssig angebracht. Jede der Kontaktschichten besteht in diesem Beispiel aus einem auf das PTC-Heizelement 12 aufgedampften metallischen Material wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Silber. Die Kontaktschichten 16, 18 sind L-förmig ausgebildet und überdecken jeweils eine Stirnfläche des PTC-Heizelements 12 vollständig und eine Hauptfläche des PTC-Heizelements 12 teilweise. Insbesondere ist zwischen den Kontaktschichten 16, 18 jeweils eine Freifläche 20, 22 vorgesehen, um einen Spannungsüberschlag zwischen den Kontaktschichten zu verhindern. Die Freiflächen 20, 22 sind jeweils nicht von einer Kontaktschicht bedeckt. Die Teile der Kontaktschichten 16, 18, welche die Stirnflächen des PTC-Heizelements 12 bedecken, ermöglichen ein elektrisches Kontaktieren des PTC-Heizelements 12 von außen, beispielsweise durch federgespannte Kontaktelemente, die schematisch mit den Symbolen + und – markiert sind. Da die Kontaktschichten 16, 18 stoffschlüssig am PTC-Heizelement 12 befestigt sind, können sie als Teile des PTC-Heizelements 12 angesehen werden. Der L-förmige Aufbau der als Elektroden wirkenden Kontaktschichten 16, 18 erleichtert die elektrische Kontaktierung von außen. Bei dem hier gezeigten PTC-Heizelement 12 ist ferner vorgesehen, dass an den Stirnflächen unterhalb der Kontaktschicht jeweils eine elektrisch nicht leitende Schicht (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Somit fließt ein Heizstrom zwischen den die Hauptflächen des PTC-Heizelements 12 bedeckenden Teilen der Kontaktschichten und muss einen geringeren Widerstand überwinden, als wenn er zwischen den Stirnflächen flösse. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind an den Wärmeübertragern 14, 15 jeweils elektrisch isolierende Schichten 24, 26 stoffschlüssig angebracht und somit jeweils als Teil der Wärmeübertrager 14, 15 anzusehen. In diesem Beispiel sind die elektrisch isolierenden Schichten 24, 26 als wärmeleitende Schichten ausgebildet und können beispielsweise ein geeignetes nichtleitendes Material umfassen oder daraus hergestellt sein, etwa ein keramisches Material wie Aluminiumoxyd. Die elektrisch isolierenden, aber wärmeleitenden Schichten 24, 26 können beispielsweise als thermische Spritzschichten ausgebildet sein. Zwischen dem Wärmeübertrager 14 oder 15 und dem PTC-Heizelement 12 ist jeweils eine wärmeleitende Zwischenschicht 28, 30 vorgesehen. Die Zwischenschichten 28, 30 sind jeweils zwischen einer der Kontaktschichten 16, 18 und der zugeordneten elektrisch isolierenden Schicht 24, 26 angeordnet. Eine solche Zwischenschicht 28, 30 ist als separate Schicht anzusehen, die nicht stoffschlüssig mit dem PTC-Heizelement 12 oder einem der Wärmeübertrager 14, 15 verbunden ist. Eine wärmeleitende Zwischenschicht 28, 30 kann beispielsweise als kompressible wärmeleitende Zwischenschicht ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass die Zwischenschichten 28, 30 jeweils durch eine Wärmeleitfolie gebildet sind, beispielsweise eine Silikonfolie mit eingelagerten elektrisch nicht leitenden keramischen Partikeln.
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2 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Heizvorrichtung 10. Im Vergleich zur in 1 gezeigten Heizvorrichtung 10 ist in 2 zwischen dem PTC-Heizelement 12 und jedem der Wärmeübertrager 14, 15 als Zwischenschicht jeweils eine wärmeleitende Klebeschicht 32, 34 vorgesehen, welche in diesem Beispiel die Wärmeleitfolie ersetzt. Eine solche Klebeschicht sorgt für eine elastische formschlüssige Verbindung zwischen dem PTC-Heizelement 12 und dem Wärmeübertrager 14 oder 15 und wirkt als wärmeleitende Zwischenschicht. Es kann vorgesehen sein, dass eine Klebeschicht 32, 34 wärmeleitend, aber elektrisch isolierend ausgebildet ist. Es ist vorstellbar, dass eine Klebeschicht 32 oder 34 zusätzlich zu einer Wärmeleitfolie 28 oder 30 angeordnet ist. Dabei kann die Klebeschicht 32 oder 34 die zugeordnete Zwischenschicht 28 oder 30 mit dem PTC-Heizelement 12 oder mit dem zugeordneten Wärmeübertrager 14 oder 15 verbinden. Allgemein kann vorgesehen sein, dass das PTC-Heizelement 12 statt durch eine Klebeschicht durch eine als wärmeleitende Zwischenschicht wirkende wärmeleitende Schweiß- oder Lötschicht mit dem Wärmeübertrager 14 und/oder dem Wärmeübertrager 15 stoffschlüssig verbunden ist.
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Bei allen gezeigten Varianten ist vorstellbar, dass auf den durch die Kontaktschichten 16, 18 bedeckten Hauptflächen des PTC-Heizelements 12 eine elektrisch nicht leitende, aber wärmeleitende Isolationsschicht stoffschlüssig angebracht ist. Eine derartige Schicht kann beispielsweise ein nicht leitendes keramisches und/oder organisches Material umfassen oder daraus bestehen. Diese Schicht kann durch ein geeignetes Verfahren wie etwa ein Spritzverfahren, Plasmaverfahren oder Sinterverfahren stoffschlüssig an dem PTC-Heizelement 12 angebracht sein. Somit kann das PTC-Heizelement 12 bereits über eine integrierte elektrische Isolierung verfügen, die dann entsprechend mit einer Klebeschicht, einer Wärmeleitfolie oder direkt mit einem Wärmeübertragerkörper in Berührung stehen kann, um Wärme von dem PTC-Heizelement 12 zu den Wärmeübertragern abzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei den beschriebenen Varianten der Schichtaufbau der Heizvorrichtung 10 jeweils bezüglich des PTC-Heizelements 12 symmetrisch ausgebildet ist, so dass sich auf jeder Hauptfläche des PTC-Heizelements 12 ein vergleichbar geschichteter Aufbau von Zwischenschicht und Wärmeübertrager befindet.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Heizvorrichtung
- 12
- PTC-Heizelement
- 14
- Wärmeübertrager
- 15
- Wärmeübertrager
- 16
- Kontaktschicht
- 18
- Kontaktschicht
- 20
- Freifläche
- 22
- Freifläche
- 24
- wärmeleitende Schicht
- 26
- wärmeleitende Schicht
- 28
- Wärmeleitfolie
- 30
- Wärmeleitfolie
- 32
- Klebeschicht
- 34
- Klebeschicht
