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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine PTC-Heizung. Im Allgemeinen wird eine solche selbstregulierende Heizvorrichtung zum Beispiel verwendet zum Vorheizen von Dieselkraftstoff für einen Fahrzeugmotor, ist aber auch für andere Anwendungen verwendbar, wie zum Beispiel Heizen eines Fahrzeug-Innenraums, oder Heizen von Lebensmittelbehältern oder dergleichen.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Im Allgemeinen wandeln PTC-Heizvorrichtungen elektrische Energie in Wärme um, wobei die positiven Temperaturkoeffizienten- (PTC-) Eigenschaften eines PTC-Elements dazu verwendet werden, den durch die Heizung fließenden elektrischen Strom zu begrenzen, da sich der spezifische Widerstand des PTC-Elements mit zunehmender Temperatur erhöht. Beim Entwerfen einer PTC-Heizvorrichtung sind für das PTC-Element im Allgemeinen sowohl elektrische als auch mechanische Kontakte vorzusehen, um eine wirksame Wärmeübertragung vom PTC-Element auf das zu erwärmende Medium sicherzustellen. PTC-Heizungen nach dem Stand der Technik stellen im Allgemeinen eine Wärmetauschanordnung umfassend Rippen oder dergleichen bereit, die elektrisch sowie thermisch leitfähig ist, und die mechanisch derart vorgespannt ist, dass sie in engem Kontakt mit dem PTC-Element gehalten wird.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Aufgabe der Bereitstellung einer besonders wirksamen PTC-Heizvorrichtung, wobei die elektrische Kontaktierung und die mechanische Positionierung und Vorspannung der Komponenten der PTC-Heizung auf wirksame und kostengünstige Art und Weise bereitgestellt werden kann.
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Aus
DE 10 2007 010 958 A1 ist ein Heizölvorwärmer bekannt, mit einem Heizelement und einem Ölkanalgehäuse mit mindestens einem Ölkanal, dessen Begrenzungswand an der Heizfläche.
DE 10 2008 052 918 A1 zeigt eine Heizeinrichtung für Kraftstoff mit einem PTC-Heizelement, welche über Wärmeübertragungselemente Dieselkraftstoff erwärmt, der durch ein rohrförmiges Gehäuse fließt.
DE 100 31 541 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Vorheizen von Dieselkraftstoff mit einem PTC-Heizelement und Kontaktelementen aus einem leitfähigen Material, welche Rippen zum verbesserten Wärmeaustausch haben.
DE 92 18 708 U1 zeigt eine elektrische Heizvorrichtung mit PTC-Elementen zur Erwärmung gasförmiger Medien, wobei Wärmeableitelemente und PTC-Elemente in einem durch Spannleisten und Seitenteile gebildeten Rahmen angeordnet sind.
EP 1 385 073 A2 betrifft die Funktionsprüfung einer PTC-Heizeinrichtung für Kraftstoffe, wobei der durch das PTC-Heizelement fließende Heizstrom überwacht wird.
US 5 401 935 A beschreibt eine Heizeinrichtung für Kraftstoff mit flachen PTC-Heizelementen, welche mittels einer Feder aus leitfähigem Material gehalten und kontaktiert werden.
US 5 192 853 A zeigt PTC-Heizelemente, welche über einen nichtleitenden Kleber in einem Heizer montiert sind und über dünne Metallstreifen elektrisch kontaktiert werden.
US 5 471 034 A offenbart einen Heizer, bei dem die Wärmetauscherelemente Kanäle für das zu heizende Fluid bilden.
DE 10 2011 017 109 A1 beschreibt eine Heizeinrichtung mit einem Profilrohr, in dem ein Heizelement angeordnet ist und aus dem eine Kontaktfeder herausragt, die federnd gegen das Heizelement drückt.
EP 2 276 321 A1 zeigt eine PTC-Heizung, wobei ein Leiter, der ein PTC-Element elektrisch kontaktiert, auch als ein Wärmeleitelement ausgeführt ist.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die oben erwähnte Aufgabe wird durch eine Heizung nach Anspruch 1 gelöst, umfassend eine Außenumhüllung, mindestens ein gitterförmiges Element, das thermisch und elektrisch leitfähig ist und das innerhalb der Außenumhüllung bereitgestellt ist, und mindestens ein PTC-Element, das derart angeordnet ist, dass es in Kontakt mit einer Fläche des gitterförmigen thermisch und elektrisch leitfähigen Elements ist. Ferner ist eine Leiterschiene zwischen der Außenumhüllung und dem gitterförmigen Element bereitgestellt. Die Leiterschiene stellt eine elektrische Verbindung über das gitterförmige Element zum PTC-Element bereit, und an einem Ende der Leiterschiene ist ein elektrischer Verbinder zum Verbinden der Leiterschiene mit einem externen Stromkreis bereitgestellt. Mehrere elastische Kontaktzungen sind einstückig in der Leiterschiene gebildet, um das gitterförmige Element elektrisch zu kontaktieren, und das gitterförmige Element in der Außenumhüllung zu positionieren und mechanisch vorzuspannen.
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Dafür kann die Außenumhüllung zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, und kann als eine einstückige Umhüllung oder als eine Verbundstruktur bereitgestellt sein. Das thermisch und elektrisch leitfähige gitterförmige Element kann zum Beispiel aus Aluminium gebildet sein. Das PTC-Element kann zum Beispiel als ein keramisches Element gebildet sein, oder kann aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein, welches einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Die Leiterschiene gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt zur selben Zeit Funktionen zur elektrischen Verbindung sowie zur mechanischen Positionierung und Vorspannung bereit, was die Komplexität der Heizung gemäß der Ausführungsform verringert und zu Einsparungen von Herstellungskosten und Zeit führt.
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Gemäß Ausführungsformen kann der elektrische Verbinder mindestens einen Presspassungs-Fingerverbinder, der einstückig mit der Leiterschiene gebildet ist, aufweisen. Dadurch kann die elektrische Verbindung zwischen der Heizung und dem externen Stromkreis auf wirksame und kostengünstige Art und Weise bereitgestellt werden.
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Gemäß Ausführungsformen kann das mindestens eine PTC-Element zwischen zwei thermisch und elektrisch leitfähigen gitterförmigen Elementen angeordnet sein. Gegenüberliegende Leiterschienen können derart bereitgestellt sein, dass der Aufbau des PTC-Elements und der zwei gitterförmigen Elemente zwischen gegenüberliegenden Leiterschienen angeordnet ist. Somit sind in einer Querschnittsansicht der Heizvorrichtung die gitterförmigen Elemente mechanisch zwischen den gegenüberliegenden Leiterschienen vorgespannt, wobei das PTC-Element zwischen den gitterförmigen Elementen bereitgestellt ist. Auf diese Weise kann ein sicherer elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen jedem maschineförmigen Element und seiner zugehörigen Leiterschiene auf einer Seite und dem PTC-Element auf der gegenüberliegenden Seite erzielt werden.
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Gemäß Ausführungsformen kann das gitterförmige Element innerhalb der Außenumhüllung derart angeordnet sein, dass kein direkter Kontakt zwischen dem mindestens einen gitterförmigen Element und der Außenumhüllung besteht. Somit wird das gitterförmige Element sicher zwischen der Leiterschiene und dem PTC-Element gehalten, ohne die Notwendigkeit, Führungsstrukturen oder dergleichen an der Außenumhüllung bereitzustellen, um das gitterförmige Element zu unterstützen und zu positionieren. Darüber hinaus beeinträchtigen zum Beispiel keine schrägen oder freigeformten Abschnitte der Außenumhüllung das Anordnen der gitterförmigen Elemente, noch beeinflussen sie die in der Längsrichtung auf das gitterförmige Element wirkenden Kräfte, da die Außenumhüllung nicht zum Positionieren oder mechanischen Vorspannen des gitterförmigen Elements verwendet wird.
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Gemäß Ausführungsformen kann das mindestens eine gitterförmige Element reibschlüssig zwischen den mehreren elastischen Kontaktzungen der Leiterschiene und dem PTC-Element befestigt sein. Somit kann das gitterförmige Element für einfache Produktion und Zusammenbau mit im Wesentlichen ebenen Kontaktflächen hergestellt sein. Alternativ dazu können die mehreren elastischen Kontaktzungen der Leiterschiene formschlüssig derart in das gitterförmige Element eingreifen, dass ein besonders sicheres Positionieren des gitterförmigen Elements erzielt werden kann.
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Gemäß Ausführungsformen kann die Außenumhüllung auf die Leiterschiene aufgeformt sein. Somit kann die Leiterschiene zum Beispiel durch ein oder mehrere in die Leiterschiene integrierte Sperrabschnitte in der Umhüllung befestigt sein. Zusätzlich kann eine Blockierschiene an der Leiterschiene angebracht sein, um zu verhindern, dass Kunststoffmaterial während des Aufformens versehentlich hinter die elastischen Kontaktzungen gefüllt wird.
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Gemäß Ausführungsformen kann die Außenumhüllung in einer Röhrenform gebildet sein, und die Leiterschiene kann mit mindestens einem Verriegelungsabschnitt versehen sein, um die Position des gitterförmigen Elements in einer Längsrichtung der Außenumhüllung zu sichern. Somit kann das gitterförmige Element in einer Längsrichtung innerhalb der Außenumhüllung ohne zusätzliche Komponenten wie separate Klammern oder dergleichen, welche die Herstellungskosten und Zeit für die Heizvorrichtung erhöhen würden, gesichert sein.
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Gemäß Ausführungsformen kann der mindestens eine Verriegelungsabschnitt einstückig mit der Leiterschiene gebildet sein, und der mindestens eine Verriegelungsabschnitt kann eine verformbare Zunge umfassen. Auf diese Weise kann das gitterförmige Element durch Verformen der Zunge des Verriegelungsabschnitts einfach festgemacht werden, sobald die Heizung zusammengebaut ist.
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Gemäß Ausführungsformen kann das gitterförmige Element mit einer Mehrzahl von Kanälen, die sich entlang einer Längsrichtung des gitterförmigen Elements erstrecken, versehen sein. Somit kann, zum Beispiel zur Verwendung als eine Kraftstoffheizung, Wärme wirksam zwischen dem gitterförmigen Element und durch die darin geformten Kanäle fließendem Kraftstoff ausgetauscht werden.
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Dafür können Rippen in den Kanälen des gitterförmigen Elements bereitgestellt sein, um die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs zwischen dem gitterförmigen Element und der Flüssigkeit, zum Beispiel dem Kraftstoff, der durch die Kanäle des gitterförmigen Elements fließt, weiter zu verbessern.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein Schutzelement bereitgestellt sein, das in der Nähe einer Kante des mindestens einen PTC-Elements angeordnet ist. Somit kann das Schutzelement in einer Richtung des Flüssigkeitsflusses durch die PTC-Heizung vor dem PTC-Element derart bereitgestellt sein, dass das PTC-Element vor Verunreinigungen, wie zum Beispiel Metallteilchen, in der Flüssigkeit, zum Beispiel dem Kraftstoff, der durch die PTC-Heizung fließt, geschützt werden.
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Darüber hinaus wird ein System bereitgestellt, umfassend eine Heizung wie oben beschrieben, sowie einen Steuerschaltkreis, der mit der mindestens einen Leiterschiene der Heizung verbunden werden kann. Dafür kann die Steuereinheit in die Außenumhüllung der Heizung integriert und mit den Leiterschienen verbunden sein. Somit kann die PTC-Heizung mit ihrer eigenen integrierten Steuereinheit zum Ein- und Ausschalten der Hitze in Abhängigkeit von Motorstatus, Dieseltemperatur und dergleichen versehen sein.
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Figurenliste
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Beispielhafte Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen abgebildet, wobei
- 1 eine Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt, wobei die Außenumhüllung entfernt worden ist;
- 2 eine Querschnittsansicht der Heizung von 1 mit der Außenumhüllung an ihrem Platz zeigt;
- 3 eine Draufsicht einer Leiterschiene zeigt;
- 4 die Leiterschiene von 3, die an einer Leiterplatte (PCB) befestigt ist, zeigt;
- 5 die Leiterschiene von 3, die an einer Außenumhüllung befestigt ist, zeigt;
- 6 eine erste Ausführungsform einer Klemmverriegelung, die in der Leiterschiene gebildet ist, zeigt;
- 7 eine weitere Ausführungsform einer Klemmverriegelung, die in der Leiterschiene gebildet ist, zeigt; und
- 8 eine Ausführungsform einer Heizvorrichtung, die ein mechanisches Schutzelement aufweist, zeigt.
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Ausführliche Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind beispielhafte Ausführungsformen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Heizung 1 ein PTC-Element 2, das aus irgendeinem geeigneten Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten gebildet sein kann. PTC-Thermistoren können aus dotierter polykristalliner Keramik auf Basis von Bariumtitanat, Mischungen aus Bariumkarbonat, Titanoxid und anderen Materialien, deren Zusammensetzung die gewünschten elektrischen und thermischen Eigenschaften aufweist, hergestellt sein. Das PTC-Element 2 ist zwischen zwei gitterförmigen Elements 3 angeordnet, wobei der Kontaktbereich zwischen einer Fläche jedes gitterförmigen Elements 3 und dem PTC-Element 2 angesichts der Begrenzungen der Gesamtabmessungen der Heizung 1 im Allgemeinen so groß wie möglich ist. Die gitterförmigen Elemente 3 sind aus einem thermisch und elektrisch leitfähigen Material, wie zum Beispiel Aluminium, gebildet und sind mit mehreren Wärmeaustauschkanälen 4 versehen, wobei gemäß der abgebildeten Ausführungsform jeder Wärmeaustauschkanal 4 mit mehreren Rippen 5 versehen ist, um den Kontaktbereich zwischen dem gitterförmigen Element 3 und dem Medium, das erwärmt werden soll, zum Beispiel Kraftstoff, der durch die Wärmeaustauschkanäle 4 fließt, weiter zu vergrößern.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst das gitterförmige Element 3 Streben, die senkrecht zu einer Fläche des PTC-Elements 2 ausgerichtet sind, und die eine erste Außenwand des gitterförmigen Elements 3, die mit dem PTC-Element 2 in Kontakt ist, mit einer zweiten Außenwand des gitterförmigen Elements, die mit einer im Folgenden beschriebenen Leiterschiene 6 in Kontakt ist, verbinden. Jede Strebe des gitterförmigen Elements 3 trägt eine Anzahl von Rippen 5, um eine große Wärmeaustauschfläche in den Wärmeaustauschkanälen 4 bereitzustellen, wobei die Rippen 5 parallel zu einer Fläche des PTC-Elements 2 ausgerichtet sind.
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In der beispielhaften Ausführungsform von 1 sind zwei PTC-Elemente 2 nebeneinander in einer Längsrichtung der PTC-Heizung 1 bereitgestellt. Im oberen Teil von 1 ist ein gemeinsames gitterförmiges Element 3 bereitgestellt, das sich über die gesamte Länge der PTC-Heizung 1 erstreckt. Im unteren Teil von 1 sind zwei separate gitterförmigen Elemente 3 bereitgestellt, die jeweils einem PTC-Element 2 zugeordnet sind, sodass jedes gitterförmige Element 3 am unteren Abschnitt von 1 ein einzelnes Kontaktelement für jedes PTC-Element 2 bereitstellt. Ein solcher Aufbau ist vorteilhaft im Fall von größeren Dickenunterschieden mehrere eingebauter PTC Elemente 2 aufgrund von Toleranzschwankungen, da die separaten gitterförmigen Elemente 3 damit trotz der Dickenschwankungen einen guten Kontakt auf beiden Flächen jedes PTC-Elements 2 erreichen können. Dieser Aufbau stellt jedoch nur ein Beispiel dar, und die PTC-Heizung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch weniger oder mehr als zwei PTC-Elemente 2 umfassen, die auf einer Seite jeweils einzelnen gitterförmigen Elementen 3 und auf der anderen Seite einem gemeinsamen gitterförmigen Kontaktelement 3 zugeordnet sind, oder die einer kleineren oder größeren Anzahl gitterförmiger Elemente 3 zugeordnet sind.
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Darüber hinaus sind flach geformte, elastische Leiterschienen 6 zum elektrischen Verbinden des PTC-Elements 2 über die gitterförmigen Elemente 3 mit einem externen Stromkreis (in 1 nicht abgebildet) bereitgestellt. Jede Leiterschiene 6 umfasst einen elektrischen Verbindungsabschnitt 7 zum Verbinden mit dem externen Stromkreis, wie nachfolgend ausführlich beschrieben. Jede Leiterschiene 6 umfasst mehrere elastische Kontaktzungen 8 (siehe 3 - 5), die durch teilweise ausgeschnittene Abschnitte entlang der Länge der Leiterschiene 6 gebildet sind. Die elastischen Kontaktzungen 8 üben elastischen Druck auf das gitterförmige Element 3 aus, und spannen es dadurch gegen das PTC-Element 2 vor, während sie zugleich einen elektrischen Kontakt zum gitterförmigen Element 3 und zum PTC-Element 2 bereitstellen.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann das mindestens eine gitterförmige Element 3 mit im Wesentlichen ebenen, gegenüberliegenden Flächen gebildet sein, sodass es reibschlüssig zwischen den mehreren elastischen Kontaktzungen 8 der Leiterschiene 6 und dem PTC-Element 2 angeordnet ist.
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Alternativ dazu kann die Fläche des gitterförmigen Elements 3, die zur Leiterschiene 6 zeigt, derart geformt sein, dass die mehreren elastischen Kontaktzungen 8 formschlüssig in das gitterförmige Element 3 eingreifen. In diesem Fall könnte das gitterförmige Element 3 zum Beispiel aus Aluminiumguss gebildet sein, um eine geeignet strukturierte Fläche zum Erfassen der Kontaktzungen bereitzustellen, oder eine weitere Bearbeitung eines gitterförmigen, durch Aluminiumspritzguss gebildeten Elements könnte durchgeführt werden.
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Wie in 2 gezeigt ist die oben beschriebene Anordnung aus dem PTC-Element 2, den gitterförmigen Elementen 3 und den Leiterschienen 6 in einer Umhüllung 9 angeordnet, das in Röhrenform gebildet ist. Darin können die Leiterschienen 6 die gitterförmigen Elemente 3 derart unterstützen, dass der Kontakt zwischen den gitterförmigen Elementen 3 und der Innenwand der Umhüllung 9 minimiert ist.
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Die Ausführungsform von 3 zeigt die Leiterschiene 6, die von einem externen Stromkreis 10, der zum Beispiel auf einer PCBA-Platte bereitgestellt ist, mit einem Presspasssystem zum gitterförmigen Element 3 führt, welches sie mit einer Mehrzahl von Kontaktzungen 8 kontaktiert. In den abgebildeten Ausführungsformen ist die Leiterschiene 6 aus einem Teil ohne Verbundfugen hergestellt, welche zusätzlichen Übergangswiderstand erzeugen würden. Dadurch stellen die Fingerverbinder 7 der Leiterschiene 6 eine Presspassverbindung mit dem externen Stromkreis/der PCBA-Platte 10 bereit, wobei die PCBA-Platte außerhalb der Außenumhüllung 9, die zum Beispiel einen Kraftstofffließbereich in einer PTC-Kraftstoffheizung umschließt, bereitgestellt ist. Wie ferner in 4 gezeigt, kontaktieren die elastischen Kontaktzungen 8 der Leiterschiene 6 das gitterförmige Element 3, während der elektrische Verbinderabschnitt 7 der Leiterschiene 6 in die PCB (Leiterplatte) 12 eingepresst sein kann.
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5 zeigt die Leiterschiene von 6, die innerhalb der Umhüllung 9 befestigt ist. Gemäß der abgebildeten Ausführungsform kann die Außenumhüllung 9 auf die Leiterschiene 6 aufgeformt sein.
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Wie in 1 und 2 abgebildet, kann eine Blockierschiene 14 zwischen der Umhüllung 9 und der Leiterschiene 6 bereitgestellt sein, wobei die Blockierschiene 14 an der Leiterschiene 6 angebracht ist. Die Blockierschiene 14 kann verhindern, dass irgendein Kunststoffmaterial der Umhüllung 9 während des Aufformens der Außenumhüllung 9 auf die Leiterschiene 6 versehentlich hinter die elastischen Kontaktzungen 8 gefüllt wird.
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Ein Sperrabschnitt 15 kann an einem Ende der Leiterschiene 6 bereitgestellt sein, wie in 3 und 4 gezeigt. Gemäß der abgebildeten Ausführungsform umfasst der Sperrabschnitt 15 drei aufeinander folgende 90°-Biegungen in einem Zwischenabschnitt der Leiterschiene 6 zwischen den elastischen Zungen 8 und dem Verbindungsabschnitt 7. Wie in 5 gezeigt kann der Sperrabschnitt 15 in Kunststoffmaterial eingeschlossen sein, wenn die Außenumhüllung 9 auf die Leiterschiene 9 aufgeformt wird, wodurch eine sichere Befestigung der Leiterschiene 6 an der Außenumhüllung 9 sichergestellt ist. Zusätzlich können Sperrabschnitte 13 zum Befestigen der Blockierschiene 14 einstückig durch die gesamte Leiterschiene 6 gebildet sein. Die Sperrabschnitte 13 können ferner eine zweite Funktion zum Vermeiden axialer Bewegung der Leiterschiene 6 aufweisen.
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Wie in 6 gezeigt kann gemäß einer Ausführungsform ein Endabschnitt der Leiterschiene 6 als eine Klemmverriegelung 11 zum Sichern der Position des jeweiligen gitterförmigen Elements 3 in einer Längsrichtung der Umhüllung 9 dienen. Daher ist es nicht notwendig, separate Kunststoffklemmen oder dergleichen bereitzustellen, um sicherzustellen, dass die gitterförmigen Elemente 3 in einer Längsrichtung gesichert sind. Da die Klemmverriegelungen 11 einstückig mit der Leiterschiene 6 gebildet sind, indem ein Schlitz geeigneter Form und Größe in einen Endabschnitt der Leiterschiene 6 geschnitten und die resultierende Klappe umgebogen wird, können Herstellzeit- und Kosten weiter verringert werden.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Klemmverriegelung 11, wobei eine Klappe in einem Längsende der Leiterschiene 6 gebildet ist, indem sie aus einer Längskante der Leiterschiene 6 geschnitten wird. Die Schnitte ergeben einen Abschnitt 11' des Längsendes der Leiterschiene 6, die auf sich selbst zurückgeklappt werden kann, um das gitterförmige Element 3 zu positionieren. Somit können die Leiterschiene 6 und das zugehörige gitterförmigen Element 6 einfach zusammengebaut werden, während die Endabschnitte der Leiterschiene 6 nach wie vor in einer flachen Position angeordnet sind, und in der Folge kann die Klemmverriegelung 11' nach innen gefaltet werden, um die relativen Positionen des gitterförmigen Elements 3 und der Leiterschiene 6 zu stabilisieren.
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In der Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, sind die Wärmeaustauschrippen 5 nur auf den internen Streben des gitterförmigen Elements 3, und nicht auf den Innenflächen der Außenwände des gitterförmigen Elements 3 gebildet. Dieser alternative Aufbau des gitterförmigen Elements kann auch mit irgendeiner der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, wird ein Heizungsaufbau bereitgestellt, der PTC-Elemente 2 zwischen den gitterförmigen Aluminiumelementen 3 umfasst, die durch die elastischen Zungen 8 der Leiterschienen 6 gegeneinandergedrückt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kontaktieren die PTC-Elemente 2 und/oder die gitterförmigen Elemente 3 die Röhrenwände nicht direkt, was eine gleichförmige Druckkraft auf die PTC-Elemente 2 entlang der Röhrentiefenrichtung ermöglicht. Somit sind die Positionierung und die mechanische Vorspannung der gitterförmigen Elemente 3 und des PTC-Elements 2 nicht beeinträchtigt, selbst wenn die Kunststoffumhüllung 9 eine Innenwand mit schrägen oder freigeformten Abschnitten aufweist. Da darüber hinaus die PTC-Elemente 2 und die gitterförmigen Elemente 3 die Innenfläche der Umhüllung 9 nicht direkt berühren, kann eine lokale Überhitzung der Umhüllung 9 an Kontaktbereichen mit dem heißen PTC-Element 2 oder dem gitterförmigen Element 3 vermieden werden.
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Da in dieser Ausführungsform nur die Leiterschienen 6 fest an der Umhüllung 9 festgemacht sind, werden die gitterförmigen Elemente 3 und das PTC-Element 2 durch die Leiterschienen 6 geführt und zentriert, welche über die Kontaktzungen 8 Federkräfte bereitstellen, und wobei die Federkraft einer eingepressten Leiterschiene 6 durch die durch die gegenüberliegende eingepresste Leiterschiene 6 aufgebrachte Federkraft ausgeglichen wird. Es ist daher durch den direkten Metall-auf-Metall-Kontakt beider Leiterschienen 6 auf die gitterförmigen Elemente 3 möglich, eine gleichförmige Kraftverteilung in einer Längsrichtung entlang der beiden gitterförmigen Elemente 3 zu erzielen.
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Die PTC-Heizung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen erreicht somit eine besonders kompakte und kostengünstige Anordnung, da die Leiterschiene 6 sowohl die Funktion des Leitens elektrischen Stromes zum PTC-Element 2 als auch die Funktion des Positionierens, mechanischen Vorspannens und möglicherweise auch des Sicherns des gitterförmigen Elements 3 und des PTC-Elements 2 in einer Längsrichtung ausübt. Somit kann die PTC-Heizung aus wenigen Bauteilen gebildet werden und ist einfach herzustellen. Da das mechanische Vorspannen und das Positionieren der gitterförmigen Elemente 3 durch die Leiterschienen 6 erfolgt, kann der Kontakt zwischen den heißen gitterförmigen Elementen 3 und der Kunststoffaußenumhüllung 9 minimiert werden, wodurch das Risiko einer lokalen Überhitzung der Umhüllung 9 verringert wird.
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Wie in 8 gezeigt kann ein Flüssigkeitsströmungskanal 16 in der Umhüllung 9 gebildet sein, um Flüssigkeit, wie zum Beispiel Kraftstoff, zum PTC-Element 2 und den gitterförmigen Elementen 3 der PTC-Heizung 1 zu leiten. Ein Schutzelement 17 kann in einer Richtung des Flüssigkeitsflusses vor dem PTC-Element 2 angeordnet sein, um einen mechanischen Schutz des PTC-Elements 2 vor Verunreinigungen, wie zum Beispiel Metallteilchen oder dergleichen, die in der Flüssigkeit, welche durch den Kanal 16 fließt, vorhanden sein können, bereitzustellen. Metallteilchen könnten Kurzschlüsse oder andere Fehlfunktionen des PTC-Elements 2 auslösen.
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In der abgebildeten Ausführungsform weist das Schutzelement 17 eine im Wesentlichen dreieckige Deltaform auf. Diese Form weist den Effekt auf, den Flüssigkeitsstrom sanft zu teilen, und die Flüssigkeit in die Wärmeaustauschkanäle 4 der gitterförmigen Elemente 3 zu leiten, wie durch die Pfeile in 8 angezeigt. Die resultierende Verringerung von Wirbeln in der Flüssigkeitsströmung verringert auch den Druckabfall der Flüssigkeit beim Eintreten in die PTC-Heizung 1, was die Wirksamkeit der PTC-Heizung 1 hinsichtlich Flüssigkeitsdurchsatz erhöht.
