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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Lufterwärmungsgeräten zur
Erwärmung
von Raumluft, insbesondere eine materialsparende und leicht montierbare
elektrische Verbindungsstruktur für Heizkörper in einem Lufterwärmungsgerät.
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Stand der Technik
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In
kleinen elektrischen Haushaltsheizgeräten, wie Lufterwärmungsgerät, wird
eine elektrische Heizvorrichtung zur Erwärmung eines Mediums, wie von
Luft oder Wasser, vorgesehen. Die konventionellen elektrischen Heizelemente
umfassen u.a. Widerstandsdraht, elektrische Heizungsplatte und elektrisches
Heizrohr. Aber solche elektrische Heizelemente weisen keine Temperaturregelungsfunktion
auf, was zur kurzen Lebensdauer, hohen Fehlerhäufigkeit und schlechten Sicherheit
führt.
Die konventionellen Heizelemente werden durch ein anderes elektrisches Heizelement,
nämlich
PTC-(positive temperature coefficient, nämlich positiver Temperaturkoeffizient)Elektroheizelement,
wegen seiner hohen Zuverlässigkeit,
einfachen Bedienung, hohen Sicherheit und des niedrigen Energieverbrauchs
ersetzt, wobei das PTC-Elektroheizelement auf dem Gebiet von elektrischen
Anlagen, elektronischen Geräten,
Fahrzeugen usw. viel verwendet wird. Ein solches PTC-Elektroheizelement
ist eine Halbleiter-Funktionskeramik mit positivem Temperaturkoeffizienten. In
PTC verkleinert sich der Widerstand vor dem Erreichen der Transformationstemperatur
(Tc) bei erhöhter
Temperatur. Bei einer Temperatur zwischen der Transformationstemperatur
und der eingestellten Höchsttemperatur
steigert sich der Widerstand bei erhöhter Temperatur deutlich, wodurch
ein PTC-Effekt gebildet wird.
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Mit
Hilfe des PTC-Effekts ist eine wärmeempfindliche
PTC-Keramik für verschiedene
Anwendungsbereiche in Abhängigkeit
von verschiedenen Temperaturkoeffizienten herstellbar.
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Im
bekannten Lufterwärmungsgerät wird ein PTC-Elektroheizelement
in Kombination mit einem Wärmeabstrahlungsblech
verwendet, wie in 1 dargestellt ist. Ein PTC-Elektroheizelement 1 ist
beidseitig mit metallischen Strahlern 2 versehen, über welche
die vom PTC-Elektroheizelement 1 erzeugte Wärme nach
außen
abgestrahlt wird, welche die Luft aufheizt, die von einem hinter
dem Elektroheizelement vorgesehenen Windrad 3 zugeführt wird.
Die Heißluft
wird über
die Strahler nach vorne geblasen. Im Oberteil des PTC-Elektroheizelements 1 ist
eine Temperatursteuerung 4 zur Steuerung der PTC-Heiztemperatur vorgesehen.
Am und im Körper
des Geräts
oberhalb des PTC-Elektroheizelements werden ein Bedienknopf und
ein mit diesem verbundener Steuerschalter oder Schaltplatte angeordnet.
Das PTC-Elektroheizelement wird über
die an seinen Enden angeformten elektrischen Kontakte mit dem Steuerschalter
oder der Schaltplatte verbunden. Da die Temperatursteuerung sich
am Oberteil des PTC-Elektroheizelements befindet, werden die Montagepositionen
der elektrischen Kontakte eingeschränkt. Somit sind die elektrischen
Kontakte des konventionellen PTC-Elektroheizelements an seinem Boden
angeordnet, wobei die Kontakte und die Schaltplatte am Oberteil
des Körpers
des Geräts über lange
Drähte
miteinander verbunden sind. Offensichtlich hat eine solche Struktur
dazu geführt, dass
viele Verbindungsdrähte
verschwendet werden. Ferner werden bei dieser Struktur mehr Innenräume belegt,
was zur Folge hat, dass das Bauvolumen des Gerätes vergrößert wird. Darüber hinaus
hat diese Struktur auch die ungünstige
Montage herbeigeführt. Da
die Drähte
um die Heizkörper
herumgeführt
werden, könnte
dies noch zu latenten Störungen
führen.
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Darstellung der Erfindung
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Zur
Lösung
des technischen Problems liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine elektrische Verbindungsstruktur für Heizkörper in einem Lufterwärmungsgerät anzugeben,
bei der das PTC-Elektroheizelement leicht und schnell montiert werden kann,
viele Drähte
eingespart werden können
und die elektrische Verbindung des PTC-Elektroheizelements sicher
und zuverlässig
ist.
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Zur
Lösung
der Aufgabe schlägt
die Erfindung eine elektrische Verbindungsstruktur für Heizkörper in
einem Lufterwärmungsgerät vor, wobei
die elektrische Verbindungsstruktur ein PTC-Heizmodul, einen oder mehrere mit dem
PTC-Heizmodul verbundene elektrische Kontakte sowie einen Träger für das PTC-Heizmodul umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen oder den mehreren elektrischen Kontakten
ein elektrischer Kontakt davon auf einer Seitenfläche in der
Nähe des
Oberteils des PTC-Heizmoduls angeordnet wird und die anderen elektrischen
Kontakte am Oberteil des PTC-Heizmoduls angeordnet werden.
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In
dem einen oder den mehreren elektrischen Kontakten wird der eine
elektrische Kontakt auf der Seitenfläche in der Nähe des Oberteils
des PTC-Heizmoduls an der mit einer am Oberteil des PTC-Heizmoduls
angeordneten Temperatursteuerung korrespondierenden Position angeordnet,
während
die anderen elektrischen Kontakte auf den beiden Seiten der am Oberteil
des PTC-Heizmoduls angeordneten Temperatursteuerung angeordnet werden.
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Das
PTC-Heizmodul umfasst wenigstens eine PTC-Heizplatte, wenigstens
einen mit den beiden Seiten der PTC-Heizplatte ver bundenen Metallstrahler
und an den beiden Seiten des Strahlers oder der Strahler verbundene
Metallseitenbleche.
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Auf
den beiden Seiten der PTC-Heizplatte(n) sind Elektroden vorgesehen,
wobei die Elektroden als Elektroden in Form von mehreren hervorstehenden
Punkten ausgebildet sind, die durch das Aufspritzen von Aluminium
oder Silber auf die Oberflächen der
beiden Seiten der PTC-Heizplatte(n) geformt werden, wobei das Ende
jedes hervorstehenden Punktes spitz ausgebildet ist.
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Der
elektrische Kontakt wird auf einer Seitenfläche in Längenrichtung eines Seitenblechs
angeordnet und steht über
die Seitenfläche
des PTC-Heizmoduls hervor, wobei die Position des elektrischen Kontakts
mit der Position der am Oberteil des PTC-Heizmoduls angeordneten
Temperatursteuerung korrespondiert, und wobei eine elektrische Verbindung
des elektrischen Kontakts mit den Seitenblechen und den PTC-Heizplatten
gebildet wird.
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Die
elektrischen Kontakte werden am oberen Ende der Seitenbleche angeordnet
und stehen über die
obere Stirnseite des PTC-Heizmoduls hervor, wobei eine elektrische
Verbindung der elektrischen Kontakte mit den Seitenblechen und den
PTC-Heizplatten
gebildet wird.
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Der
elektrische Kontakt oder die elektrischen Kontakte erstrecken sich
am oberen Ende oder an einem Seitenrand der Seitenbleche nach oben
oder nach außen
und werden somit mit den Seitenblechen einteilig ausgebildet, oder
die separaten elektrischen Kontakte werden am oberen Ende oder an
einem Seitenrand der Seitenbleche verschweißt oder vernietet.
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Im
Oberteil des Trägers
für das
Heizmodul ist eine axiale Durchgangsbohrung vorgesehen, in die der
elektrische Kontakt eingesteckt wird.
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Der
Beitrag der Erfindung besteht in der Lösung des technischen Problems,
nämlich
der elektrischen Verbindung des PTC-Heizmoduls. Die elektrischen Kontakte
des PTC-Heizmoduls werden an seinem Oberteil angeordnet, wodurch
der Abstand zwischen den Kontakten und der Schaltplatte wesentlich verkürzt wird
und eine Verbindung mittels sehr kurzer Drähte realisiert werden kann.
Somit werden viele Drähte
gespart und der Raum für
die Drähte
wesentlich verkleinert. Dadurch, dass ein elektrischer Kontakt auf
einer Seitenfläche
des PTC-Heizmoduls
angeordnet wird, wird das Problem, nämlich die Anordnung des Kontakts
an der Position der Temperatursteuerung, gelöst. Da die elektrischen Kontakte
sich am Oberteil des PTC-Heizmoduls befinden, ist es offensichtlich,
dass die Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten und der
Schaltplatte einfacher und schneller realisiert werden kann und
somit die Montageeffizienz wesentlich erhöht wird. Da die Drähte nicht
um das PTC-Heizmodul herumgeführt werden
müssen,
werden die durch die Erhitzung der Drähte herbeigeführten latenten
Störungen
beseitigt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 eine
schematische perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen PTC-Elektroheizelements
und der elektrischen Kontakte;
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2 eine
schematische perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Bauteile;
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3 eine
Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Struktur;
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4 eine
schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Bauteile
des erfindungsgemäßen PTC-Elektroheizmoduls;
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5 eine
schematische perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur
zum Verbinden des PTC-Elektroheizmoduls sowie der elektrischen Kontakte
mit dem Lufterwärmungsgerät;
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6 eine
weitere schematische perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur
zum Verbinden des PTC-Elektroheizmoduls sowie der elektrischen Kontakte
mit dem Lufterwärmungsgerät; und
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7 eine
schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Bauteile
der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur
zum Verbinden des PTC-Elektroheizmoduls sowie der elektrischen Kontakte
mit dem Lufterwärmungsgerät.
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Konkrete Ausführungsweisen
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Die
nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen
zur Erläuterung
der vorliegenden Erfindung, ohne dabei die Erfindung einzuschränken.
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Die
erfindungsgemäße elektrische
Verbindungsstruktur für
Heizkörper
in einem Lufterwärmungsgerät betrifft
hauptsächlich
die elektrisch verbundenen Teile des Elektroheizelements des Lufterwärmungsgeräts. Somit
werden die anderen Teile des Lufterwärmungsgeräts nicht näher beschrieben.
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Wie
in 2 und 3 dargestellt ist, besteht die
elektrische Verbindungsstruktur für Heizkörper in einem Lufterwärmungsgerät aus einem PTC-Heizmodul 10,
elektrischen Kontakten 20 und einem Träger 30 für das PTC-Heizmodul.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das PTC-Heizmodul 10 PTC-Heizplatten 11,
Metallstrahler 12 und Metallseitenbleche 13. In
Abhängigkeit
von der aufzuheizenden Fläche
und dem Bauvolumen des Lufterwärmungsgeräts kann
die PTC-Heizplatte 11 aus einer Heizplatte und einem Strahler 12,
oder aus mehreren Heizplatten und mehreren Strahlern bestehen, wobei die
Heizplatten und die Strahler zusammenwirken. Wie in 4 dargestellt
ist, ist die PTC-Heizplatte als eine bandförmige Platte ausgebildet und
im Handel erhältlich.
Die PTC-Heizplatte wird zwischen zwei Strahlereinheiten 121 jedes
Strahlers 12 angeordnet. Da die Länge einer üblichen PTC-Heizplatte relativ kurz
ist, können
mehrere PTC-Heizplatten 11 zwischen den beiden Strahlereinheiten 121 angeordnet werden,
wobei die PTC-Heizplatten mit den beiden Seitenblechen 13 an
den gegenüberliegenden
Seiten der beiden Strahlereinheiten 121 mit einem hitzebeständigen Klebstoff
fest verklebt sind. Jede PTC-Heizplatte 11 ist beidseitig
mit Elektroden 111 versehen. Deshalb müssen die Elektroden 111 die mit
den beiden Seitenblechen 13 verklebte, isolierende Klebschicht
durchdringen, damit sie mit den Metallseitenblechen 13 elektrisch
verbunden werden. Deshalb wird Aluminium oder Silber auf die Oberflächen der
beiden Seiten der PTC-Heizplatte aufgespritzt, wodurch unregelmäßige Elektroden
in Form von mehreren hervorstehenden Punkten gebildet werden, die
unregelmäßig die
Oberflächen
der beiden Seiten der PTC-Heizplatte bedecken. Beim Aufspritzen
von Aluminium oder Silber wird das Ende jedes hervorstehenden Punktes
der Elektroden als stachelartiges Spitzenende ausgebildet, so dass
das Ende durch die Klebschicht zum Verkleben der Elektroden 111 mit
den beiden Seitenblechen 13 stechen kann und somit mit
den Seitenblechen 13 unter Bildung einer elektrischen Verbindung
in Kontakt steht. Jede PTC-Heizplatte wird über die elektrischen Kontakte 20 mittels
eines Drahts mit einem im oberen Teil in dem Körper 70 des Geräts angeordneten
Steuerschalter 80 verbunden. Der Steuerschalter 80 ist
mit einem am Oberteil des Körpers
des Geräts
angeordneten Schalterknopf 90 verbunden. Dadurch wird die PTC-Heizplatte
von einer äußeren Stromquelle
mit Strom versorgt. Die äußere Stromquelle
wird über
die elektrischen Kontakte 20, Seitenbleche 13,
Elektroden 111 der PTC-Heizplatten an die PTC-Heizplatten 11 angeschlossen.
Der Strahler 12 ist als durchgehender gewellter Metallstrahler
ausgebildet und jeder Strahler besteht aus zwei Strahlereinheiten 121.
Dabei besteht jede Strahlereinheit 121 aus zwei Wellblechen 1211 und
zwei Seitenblechen 13. Das Wellblech wird von einem Blech
aus legiertem Aluminium gebogen. Die beiden Wellbleche sind beidseitig
jeweils mit den an den beiden Seiten der Wellbleche angeordneten
Seitenblechen 13 fest verschweißt. Zwischen den Wellen der
Wellbleche sind durchgehende Luftkanäle mit einem im Wesentlichen
dreieckigen Querschnitt zur Durchführung der Heißluft ausgebildet.
Wie in 1, 2 und 4 dargestellt
ist, sind mehrere Strahler 12 über mehrere Seitenbleche 13 einteilig
verbunden, wobei zwischen zwei Strahlereinheiten 121 jedes
Strahlers jeweils eine PTC-Heizplatte 11 angeordnet wird.
Dadurch wird ein PTC-Heizmodul 10 aus mehreren PTC-Heizplatten
und mehreren Strahlern gebildet. Das PTC-Heizmodul 10 wird
mittels Schrauben an der Vorderseite des Trägers 30 für das Heizmodul
befestigt. Auf der Rückseite
des Trägers 30 für das Heizmodul
ist ein Elektromotor 50 angeschlossen, an dessen Ausgangswelle
ein Windrad 60 vorgesehen ist, wobei das Windrad vom Elektromotor
zu einer Drehung angetrieben wird. Die in das Lufterwärmungsgerät eingetretene
Luft wird durch das PTC-Heizmodul 10 aufgeheizt, wonach
die Heißluft vom
Windrad dem Luftaustritt zugeblasen wird. Am Oberteil des PTC-Heizmoduls 10 ist
eine Temperatursteuerung 40 vorgesehen, die zur Steuerung
der Heiztemperatur des PTC-Heizmoduls dient.
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Der
Kernpunkt der Erfindung besteht darin, dass die mit den PTC-Heizplatten
verbundenen elektrischen Kontakte 20 jeweils am Oberteil
und auf einer Seitenfläche
des PTC-Heizmoduls vorgesehen sind. Wie in 1-4 dargestellt
ist, sind vier elektrische Kontakte 22 am Oberteil eines
PTC-Heizmoduls 10 aus vier PTC-Heizplatten und vier Strahlern
angeordnet, wobei die elektrischen Kontakte 22 am oberen
Ende der Seitenbleche 13 angeordnet sind und über die
obere Stirnseite des PTC-Heizmoduls 10 hervorstehen.
Die elektrischen Kontakte 22 können aus Aluminiumblech mit
den Seitenblechen einteilig ausgebildet werden. Alternativ ist auch
eine getrennt ausgebildete Verbindungsstruktur möglich, bei der die separaten
Kontakte am oberen Ende oder an einem Seitenrand der Seitenbleche 13 verschweißt oder
vernietet werden. In diesem Ausführungsbeispiel
erstrecken sich die elektrischen Kontakte 22 am oberen
Ende der Seitenbleche 13 nach oben, wodurch eine einteilige
Struktur ausgebildet wird. Da jede Strahlereinheit 121 mit
den Seitenblechen 13 an den beiden Seiten verschweißt sind
und die Seitenbleche wiederum mit den Elektroden 111 der
PTC-Heizplatten 11 eine
Mehrpunktverbindung bilden, wird eine elektrische Verbindung zwischen den
PTC-Heizplatten und der äußeren Stromquelle über die
elektrischen Kontakte 22, Seitenbleche 13, Strahler 12 sowie
die Elektroden der PTC-Heizplatten
gebildet.
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Da
die Temperatursteuerung 40 am Oberteil des PTC-Heizmoduls 10 angeordnet
werden muss, kann der elektrische Kontakt an der Position der Temperatursteuerung
nicht von dem Oberteil herausgeführt
werden. Somit besteht ein weiterer Kernpunkt der Erfindung darin,
dass der elektrische Kontakt an der mit der Temperatursteuerung 40 korrespondierenden
Position aus einer Seitenfläche
des PTC-Heizmoduls herausgeführt
wird. wie in 1, 2 und 4 dargestellt
ist, ist ein elektrischer Kontakt 21 in der Mitte einer
Seitenfläche
in der Nähe des
Oberteils des PTC-Heizmoduls 10 vorgesehen. Der elektrische
Kontakt 21 ist auf einer Seitenfläche in Längenrichtung eines Seitenblechs 13 angeordnet und
steht über
die Seitenfläche
des PTC-Heizmoduls 10 hervor. Die Position des elektrischen
Kontakts 21 korrespondiert mit der Position der am Oberteil
des PTC-Heizmoduls 10 angeordneten Temperatursteuerung 40,
wobei die Richtung des elektrischen Kontakts 21 senkrecht
zu den elektrischen Kontakten 22 ist. Dadurch wird eine
elektrische Verbindung des elektrischen Kontakts 21 mit
den Seitenblechen 13 und den PTC-Heizplatten 11 gebildet.
Gleich wie die elektrischen Kontakte 22 kann der elektrische
Kontakt 21 aus Aluminiumblech mit dem Seitenblech einteilig
ausgebildet werden. Alternativ ist auch eine getrennt ausgebildete
Verbindungsstruktur möglich,
bei der der separate Kontakt am oberen Ende oder an einem Seitenrand
des Seitenblechs 13 verschweißt oder vernietet wird. Wie
in 3, 5 und 6 dargestellt
ist, wird beim Aufsetzen des PTC-Heizmoduls 10 am Träger 30 für das Heizmodul
der elektrische Kontakt 21 in die axiale Durchgangsbohrung 31 in
der Nähe
des Oberteils des Trägers 30 für das Heizmodul
eingesteckt, wobei der mit dem elektrischen Kontakt 21 verbundene
Draht 23 durch die Bohrung 32 am Oberteil des
Trägers 30 für das Heizmodul
herausgeführt
wird.
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In 5-7 wird
ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsstruktur
für Heizkörper in
einem Lufterwärmungsgerät im Lufterwärmungsgerät gezeigt.
Dabei zeigt 5 eine schematische Darstellung
der erfindungsgemäßen elektrischen
Verbindungsstruktur für
Heizkörper
in einem Lufterwärmungsgerät ohne das
vordere Gehäuse,
den Elektromotor und das Windrad. 6 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsstruktur
für Heizkörper in
einem Lufterwärmungsgerät ohne das hintere
Gehäuse. 7 zeigt
eine Explosionsdarstellung der Bauteile eines Lufterwärmungsgeräts. Wie in 7 dargestellt
ist, wird der Körper 70 des
Lufterwärmungsgeräts durch
das vordere Gehäuse 71 und das
hintere Gehäuse 72 gebildet,
wobei das vordere Gehäuse 71 und
das hintere Gehäuse 72 mit
der Öffnung
zueinander gestellt und mit Schrauben miteinander verbunden werden.
Am Oberteil des Körpers des
Geräts
sind ein Stromversorgungsschalter und ein Einstellknopf 90 vorgesehen,
wobei der Knopf 90 mit dem Steuerschalter 80 am
Oberteil des Körpers des
Geräts
verbunden ist. Wie in 5 dargestellt ist, ist das PTC-Heizmodul 10 dadurch
am vorderen Teil des Trägers 30 für das Heizmodul
befestigt, dass die mehreren Positionierrippen 131 an den
beiden Seiten des PTC-Heizmoduls 10 in die Positioniernuten 33 an
den beiden Seiten des Trägers 30 für das Heizmodul
eingesteckt werden. Der elektrische Kontakt 21 auf der
Seitenfläche
des PTC-Heizmoduls wird in die Durchgangsbohrung 31 des
Trägers 30 für das Heizmodul
eingesteckt, wobei der mit dem elektrischen Kontakt 21 verbundene
Draht 23 durch die Bohrung 32 am Oberteil des
Trägers 30 für das Heizmodul
herausgeführt
und mit dem Steuerschalter 80 verbunden wird. Wie in 6 und 7 dargestellt ist,
wird das PTC-Heizmodul 10, das am vorderen Teil des Trägers 30 für das Heizmodul
angeordnet wird, am Luftaustritt im Gehäuse 71 angeordnet.
Aus diesem Anwendungsbeispiel ist ersichtlich, dass die elektrischen
Kontakte 22, 21 am Oberteil und auf einer Seitenfläche des
PTC-Heizmoduls 10 mit dem Steuerschalter 80 benachbart
sind und mit sehr kurzen Drähten
mit dem PTC-Heizmodul
und der Schaltplatte verbunden werden können. Dadurch können viele
Drähte
gespart und die Herstellungskosten reduziert werden. Darüber hinaus
kann eine einfache und schnelle Montage ermöglicht werden.
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Obwohl
die Erfindung mit Hilfe der Ausführungsbeispiele
erläutert
wird, wird die Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Ohne vom Erfindungsgedanken
abzuweichen, kann ein Fachmann auf dem einschlägigen Fachgebiet die besagten
einzelnen Elemente durch bekannte ähnliche oder gleichzusetzende
Elemente ersetzen.