DE2040523A1

DE2040523A1 - Heiz- oder Regelvorrichtung mit PTC-Widerstand

Info

Publication number: DE2040523A1
Application number: DE19702040523
Authority: DE
Inventors: Jorgen Abildtrup
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1970-08-14
Filing date: 1970-08-14
Publication date: 1972-02-17
Also published as: NO133296B; US3719796A; CH526247A; NL7111206A; JPS52142251U; NO133296C; FR2104247A5; DE2040523B2; DE2040523C3; BR7105227D0; CA936576A; GB1306907A; DK129070B; ES393611A1

Description

Heiz- oder Regelvorrichtung mit PTC-Widerstand

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heiz- oder Regelvorrichtung mit PTC-Widerstandο

Widerstände, deren Widerstandswert mit der Temperatur ansteigt (PTC-Widerstände), finden in der Technik häufig Verwendung, beispielsweise als temperaturabhängiger Regelwiderstand, als Anlaßwiderstand von Einphasen-Asynchronmotoren oder als Heizwiderstand, In allen Fällen war ihre Belastbarkeit jedoch gering«, Ein üblicher PTC-Widerstand mit einem Kaltwiderstand von 50 Ohm, der unmittelbar an eine Netzspannung von 220 V angeschlossen werden kann, läßt sich nur mit etwa 25 W belasten. Dies ist für viele Anwendungszwecke zu gering. Belastet man den PTC-Widerstand, der in der Regel ein Keramikkörper Ist, jedoch stärker, so bricht er auf Grund thermischer Spannungsrisse auseinander.

Es ist auch bekannt, PTC-Widerstände zum Beheizen einer Flüssigkeit, z. B, Kaffee, zu benutzen. Zu diesem Zweck sind ein oder mehrere PTC-WiderStandskörper In Scheibenform wasserdicht in ein Gehäuse eingeschlossen, wobei zwei Gehäuseflächen unter Zwischenlage einer elektrisch isolierenden Glimmerschicht wärmeleitend an den Stirnflächen der Scheiben anliegen. In dieser Einbauart haben die PTC-Widerstände eine noch geringere Belastbarkeit,

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung mit PTC-Widerstand anzugeben, die bezüglich der elektrischen Leistung bzw. der Temperaturen stärker als bisher belastet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der PTC-Widerstand vollständig in einer Flüssigkeit angeordnet ist, die bei Unterschieden in der Oberflächentemperatur des PTC-Körpers einen Strömungsantrieb erfährt.

Die den PTC-Widerstand umspülende Flüssigkeit ist ein einheitliches Material, das überdies durch Temperaturunterschiede in Umlauf gehalten wird. Infolgedessen haben alle Oberflächenbereiche des PTC-Körpers in jedem Zeitpunkt annähernd die gleiche Temperatur. Bei gleichmäßiger Oberflächentemperatur ist aber die Gefahr von thermischen Spannungsrissen sehr viel kleiner, da derartige Risse ihren Ausgang zumeist an der Oberfläche des Körpers nehmen.

Versuche haben gezeigt, daß man auf diese Weise einen an sich bekannten PTC-Widerstand um ein Vielfaches stärker belasten kann, eirfVit 25 W belastbaren PTC-Widerstand beispielsweise Jetzt mit 225 W. Darüberhinaus ist es möglich, den PTC-Widerstand auf einem Punkt des geraden Teils der Kennlinie zu halten, während der Arbeitspunkt bisher häufig zum oberen oder unteren Endpunkt wanderte«

Zweckmäßigerweise ist die Flüssigkeit elektrisch nicht leitend, Dann kann nämlich der PTC-Widerstand unmittelbar in die Flüssigkeit eingetaucht werden.

Wenn es sich jedoch um eine leitende Flüssigkeit handelt, sollte der PTC-Körper einen Überzug aus elektrisch isolierendem Material tragen. Hierbei genügen dünnste Schichten, die weder die Wärmeleitfähigkeit beeinträchtigen noch auf den PTC-Körper irgendwelche Kräfte ausüben.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der PTC-Körper und die Flüssigkeit in einer geschlossenen Hülle untergebracht. Da der PTC-Körper vollständig von Flüssigkeit umspült ist, steht seine Oberfläche mit dieser Hülle praktisch an keiner Stelle in Berührung· Trotzdem ergibt sich ein vielseitig verwendbares Heielement, selbst wenn die Flüssigkeit kein besonders guter Wärmeleiter ist· Denn die Flüssigkeit steht in dauerndem Umlauf, wobei sie, solange der PTC-Widerstand beheizt wird, am PTC-Körper erwärmt und an der Hülle abgekühlt wird· Ein solches Heizelement kann wasserdicht abgeschlossen und zum Beheizen einer Flüssigkeit benutzt werden* Es kann auch in eine Heizplatte eingebaut oder an deren Unterseite angebracht werden·

Statt dessen kann der PTC-Körper auch direkt in einem zu beheizenden flüssigen Medium angeordnet sein· Man kann also die zu beheizende Flüssigkeit, z. B* Wasser oder Kaffee, unmittelbar zur Vergleichmäßigung der Oberflächentemperatur heranziehen· Gegebenenfalls muß der PTC-Widerstand zur Erfüllung der Sicherheitsbestimmungen eine dünne, elektrisch isolierende Schutzschicht, z. B. aus Glas oder Kunststoff, erhalten. Diese Ausführungsform eignet sich auch, um einen PTC-Heizwiderstand unmittelbar im Wasserraum einer Waschmaschine anzuordnen.

Wenn eine Hülle für den Körper und die Flüssigkeit verwendet wird, ist es zweckmäßig, daß die Hülle eine Vorrichtung zum Ausgleichen der temperaturbedingten Volumenunterschiede der Flüssigkeit hat· Hierunter wird beispielsweise ein Gaspolster, eine elastische Wand o. dgl· verstanden. Man braucht dann nicht darauf zu achten, daß die Flüssigkeit einen möglichst geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat·

Bei allen Anwendungszwecken der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung dient der PTC-Widerstand nicht nur dazu, eine bestimmte Wärmemenge abzugeben, sondern er vermag auch die

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Temperatur des zu beheizenden Mediums auf einem konstanten Wert zu halten, weil er bei Ansteigen der Temperatur die Leistungszufuhr selbsttätig herabsetzt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargesteller Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Heizplatte und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Wasserkocher·

In Fig. 1 befindet sich ein PTC-Körper 1 mit einem ihn umspülenden öl 2 in einer Metallhülle 3. Zuleitungen 4 und 5 führen durch Durchführungen 6 und 7 z« den Stirnflächen des Körpers 1. Die Oberseite der Metallhülle 3 liegt wärmeleitend an der Unterseite einer Metallplatte 8 an, auf die beispielsweise ein Kochtopf gestellt werden kann· Die Unterseite der Hülle 3 besitzt eine Öffnung 9» die mit einem nachgiebigen Blech 10 abgedeckt ist«

Wenn der PTC-Körper 1 mit Strom beschickt wird, erwärmt es sich und das ihn umgebende öl 2. Das öl erhält einen Strömungsantrieb und gibt Wärme an die Hülle 3 ab. Diese Wärme wird, sofern sie nicht an die Umgebungsluft abgestrahlt wird, an die Metallplatte 8 abgegeben. Das öl 2 sorgt dafür, daß die gesamte Oberfläche des Körpers 1 zu jedem Zeitpunkt die gleiche Temperatur hat. Volumenänderungen des Öls 2 werden durch eine Ausbiegung des Blechs 10 ausgeglichen. Wenn die Heizvorrichtung eine vorgegebene Temperatur angenommen hat, ist der Widerstandswert des Körpers 1 so angestiegen, daß die zugeführte Leistung herabgesetzt wird. Die Heizplatte vermag dann diese vorgegebene Temperatur annähernd konstant aufrechtzuerhalten. Nach dem Abschalten erfolgt eine allmähliche Abkühlung der ganzen Anordnung, wobei wiederum die gesamte Oberfläche des Körpers 1 zu jedem Zeitpunkt annähernd die gleiche Temperatur

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist in einem mit Wasser 11 gefüllten Behälter 12 ein ringscheibenförmiger PTC-Körper 13 angeordnet. Dieser besitzt an beiden Stirnflächen eine dünne Elektrodenschicht 14 und 15» an welche Anschlußleitungen 16 und 17 befestigt sind, die über Durchführungen 18, 19 durch den Behälterboden nach außen geführt aind. PTC-körper 13 und Etektroden 14, 15 sind ringsum mit einer elektrisch isolierenden dünnen Schicht 20 versehen, welche, ebenso wie die Elektroden 14 und 15, eine gute Wärmeleitfähigkeit hat und auf den Körper 13 keine äußeren Spannungen ausübt.

Bei dieser Konstruktion dient das zu erwärmende Wasser 11 dazu, die Oberflächentemperatur des PTC-Körpers 13 gleichmäßig zu halten. Es sollte daher dafür gesorgt werden, daß auch in der Abkühlungsperiode der Körper 13 vom Wasser bedeckt ist. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß ein Wasserentnahmehahn 21 mit Ventil 22 etwas oberhalb des PTC-Körpers 13 in der Behälterwand angebracht ist.

Wendet man das Prinzip der Fig. 2 auf eine Waschmaschine an, so kann man den PTC-Körper in einer Vertieing des Bodens anordnen, in der immer ein Flüssigkeitsrest verbleibt.

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Claims

Patentansprüche

1.!Heizvorrichtung mit PTC-Widerstand, dadurch gekennzeich-

et, daß der PTC-Widerstand (1, 13) vollständig in einer Flüssigkeit (2, 11) angeordnet 1st, die bei Unterschieden in der Oberflächentemperatur des PTC-Körpers einen Strömungsantrieb erfährt·

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (2, 11) elektrisch nicht leitend ist.

3· Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Körper (13) einen Überzug (20) aus elektrisch isolierendem Material trägt.

4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Körper (1) und die Flüssigkeit (2) in einer geschlossenen Hülle (3) untergebracht sind.

5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Körper (13) direkt in einem zu behizenden flüssigen Medium (11) angeordnet ist.

6. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (3) eine Vorrichtung (10) zum Ausgleichen der temperaturbedingten Volumenunterschiede der Flüssigkeit (2) hat.

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