DE2263020A1

DE2263020A1 - Heizkoerper

Info

Publication number: DE2263020A1
Application number: DE2263020A
Authority: DE
Inventors: Leo Marcoux; Youn Hung Ting
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1973-07-05
Also published as: FR2165943B1; JPS4877429A; FR2165943A1; US3748439A; IT973856B; JPS5736718B2; GB1408765A

Description

TEXAS INSTRUMENTS IFC ORPOBATED
13500 North Central Expressway
Dallas, Texas /V.St.A.

Unser Zeichen: T 13OI

Heizkörper

Die Erfindung bezieht sich auf Heizkörper und insbesondere auf selbstregelnde Heizkörper. Es gibt viele Anwendungsbeispiele, in denen es wünschenswert ist, einen billigen Heizkörper zur Verfügung zu haben, der große Wärmemengen ableitet, wenn ein Bedarf für Wärme vorhanden ist und der entweder in feuchter Atmosphäre verwendet werden kann oder sogar in eine Flüssigkeit eingetaucht werden kann.

Beispielsweise besteht bei Klimaanlagen ein Bedarf dafür, die Temperatur des Kompressors oberhalb der des Kondensators zu halten, um eine Wanderung des Kühlmittels, wie beispielsweise von "Preon" in flüssiger Form vom Kondensator in den Kompressor zu verhindern. Widerstandsheizkörper mit konstantem Widerstand wurden zur Aufheizung von Flüssigkeiten, wie beispielsweise öl, im Kompressor und im Motorsumpf .verwendet. Diese sind jedoch nicht in ausreichender Weise wirtschaftlich, da eine weitere Temperatursteuerung erforderlich ist, um die Wärmeabgabe des Heizkörpers zu begrenzen. Da eine derartige Steuerung normalerweise zu thermischen überschwingungszuständen führt, d.h. zu Zuständen, bei denen sich die Temperatur zyklisch in einem Be-

Gei.

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reich von einer minimalen zu einer maximalen Regeltemperatur verändert, ist die Gefahr vorhanden, daß entweder eine überhitzung auftritt, wenn der Bereich so gewählt ist, daß eine maximale Wärmeerzeugung erreicht werden kann, oder ein träges Verhalten mit langsamen Ansprechen stattfindet, falls ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt wird, d. h. falls der Bereich ausreichend weit unter der maximal zulässigen oder Sicherheitstemperatur gewählt wird.

In der US-Patentschrift 3 564 199 ist ein selbstregulierender Heizkörper insbesondere zum Erwärmen von öl in einem Kompressor^- sumpf od. dgl. beschrieben, mit denen die oben erwähnten Einschränkungen ausgeschaltet werden. Im wesentlichen weist dieser Körper einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes auf, d. h. es handelt sich um ein PTC-Element oder einen Kaltleiter. Die Temperatur eines derartigen Heizelementes überschreitet einen Sicherheitswert nicht und zwar auch nicht bei normalen Änderungen der Umgebungstemperatur und der Spannung. Lediglich die abgeleitete Energie bestimmt die Energiemenge, die vom Heizelement verbraucht wird. Eine Spannungszunahme bringt den Wider-

2 stand auf einen höheren Wert und wegen der Beziehung von P=V /R bleibt die Energie relativ konstant, wie es auch für die Heizkörper und Flüssigkeitstemperaturen der Fall ist. Eine Zunahme der Umgabungstemperatur bewirkt ebenfalls eine Zunahme des Wider-

2
Standes und wegen der Beziehung P=V /R cjient diese Erhöhung dazu, die Energiemenge zu vermindern und dadurch wird verhindert, daß die Flüssigkeitstemperatur Sicherheitsgrenzen übersteigt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die vom Heizkörper zugeführte Wärme sich mit den Änderungen der Umgebungstemperatur verändert. In beiden diesen Fällen, in denen Umgebungstemperaturänderungen und Spannungsänderungen auftreten, bleibt die Temperatur des Heizelementes relativ konstant und zwar wegen dessen anomaler Kaltleitercharakteristik.

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Nach der Einschaltung ist der Widerstand R des Kaltleiter-Heizkörpers (PTC-Heizkörper) klein, so daß dieser einen vergleichsweise großen Strom I zieht und eine verhältnismäßig große Wärmeenergiemenge erzeugt und zwar wegen der Relation

ρ
zur Größe I . R und dies bewirkt, daß der Kaltleiter erwärmt wird. Wenn das Heizelement seine Anomalie-Temperatur erreicht, wird dieses selbstregelnd und erzeugt eine Wärmemenge, die ausreicht, um die Wärmeableitung auszugleichen. Bei geringen Umgebungstemperaturen wird der Widerstand des Heizelementes verringert und zwar auch dann, wenn sich die Temperatur des Heizelementes in der Nähe des Anomalie-Punktes befindet und zwar wegen des Wärmesenkeeffektes des kalten Öles, in das der Heizkörper entweder eingetaucht ist oder mit dem der Heizkörper in einer Wärmeübertragungsbeziehung steht. Dadurch wird die Wärmeableitung des Heizelementes erhöht und wegen der Größe

V /R wird eine große Wärmemenge erzeugt« Bei hohen Umgebungstemperaturen wird der Widerstand des Kaltleiter-Heizelementes ganz erheblich erhöht und dabei vrird die erzeugte Energie verringert. Das Kaltleiter-Heizelement nützt optimal die Energie aus ohne Energieverschwendung oder übermäßige Energieerzeugung= Die Anwendung der beschriebenen Kaltleiter-Heizelemente ist jedoch gewissen Einschränkungen unterworfen. Eine dieser Einschränkungen besteht darin, daß die Größe der Kaltleiterelemente verhältnismäßig klein sein muß. Es wird proportional teurer und schwieriger, ein Kaltleiterelement herzustellen, wenn dessen Größe zunimmt. Eine weitere Einschränkung entsteht durch eine Erscheinung, die man als "Streifenbildung" in großen Kaltleiterelementen bezeichnen kann. Diese Erscheinung ist der diesen Elementen eigenen schlechten Wärmeleitfähigkeit des keramischen Kaltleiter-Materials zugeordnet und diese Erscheinung besteht in der Ausbildung eines kleinen streifenartigen Abschnittes, der Temperaturen oberhalb der Anomalie-Temperatur erreicht, wobei gleichzeitig die Temperatur des restlichen Teiles des Elementes unterhalb der Anomalie-Temperatur verbleibt und dadurch wird die Gesamtmenge der erzeugten Wärme vermindert und in nachteiliger

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Weise wird die Selbstregeleigenschaft des Kaltleiterelementes beeinflußt. Je dicker das Kaltleiter-Element ist, umso wahrscheinlicher ist es, daß diese Erscheinung auftreten kann. Es ist deshalb ein Grenzwert für die Größe des Kaltl,eiterelementes vorhanden, welche hergestellt werden kann, um Verwendungszwecken zu entsprechen, bei denen nicht nur eine große Rate der Wärmeerzeugung erwünscht ist sondern auch eine große Wärmemenge.

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, einen Heizkörper zu schaffen, der billig hergestellt werden kann und der im Betrieb zuverlässig ist, wobei bei diesem Heizkörper die Möglichkeit der Streifenbildung auf ein Minimum herabgesetzt wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Kaltleiter-Heizkörperanordnungen vorzusehen, die insbesondere zur Erzeugung von großen Wärmemengen geeignet sind und die in einer feuchten Atmosphäre betrieben werden können und sogar in Flüssigkeiten eingetaucht werden können. Diese Heizkörperanordnungen sollen aber auch unter normalen atmosphärischen Bedingungen verwendet werden können.

Die erfindungsgemäße Heizkörperanordnung weist eine erste Wärmesenke auf, die in Breite und Länge größer ist als das Kaltleiterelement, wobei sich diese Wärmesenke in dichter wärmeleitender Anlage gegen das Kaltleiterelement befindet und wobei die Wärmesenke und das Kaltleiterelement in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordnet sind, welches seinerseits in einer Tasche angeordnet ist, die in einer zweiten, flexiblen, langgestreckten Wärmesenkefolie ausgebildet ist. Die Wärme, die im Kaltleiterelement erzeugt wird, wird in wirksamer Weise vom Element auf den Körper, der beheizt werden soll, abgeleitet und zwar durch die Kombination von Wärmesenken. Die Folie weist eine klebende Auflage oder Ausrüstung auf, um die Befestigung an irgendeiner geeigneten Oberfläche zu erleichtern.

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Erfindungsgemäß ist eine Heizeranordnung vorgesehen, die eine flache Masse aus einem Material mit positiven Temperaturkoeffizienten oder aus einem Kaltleitermaterial aufweist und diese flache Masse ist an einer ersten Wärmesenkeplatte befestigt, die sich in Längsrichtung und in Breitenrichtung über die flache Masse hinaus erstreckt» Diese flache Masse weist eine mittels eines Flammsprühverfahrens aufgebrachte Aluminiumschicht auf beiden gegenüberliegenden Seiten auf. Eine zweite· mittels eines Flammsprühverfahrens aufgebrachte Schicht aus Kupfer ist auf wenigstens einer Seite aufgebracht, um einen Anschluß befestigen zu können und die andere Seite ist an der Wärmesenkeplatte befestigt und zwar mittels eines elektrisch und thermisch leitenden Lot- oder Epoxy-Materials. Bei einer Ausführungsform ■· sind die flache Masse und die Platte in einer schrumpfbaren, elektrisch isolierenden Hülle angeordnet und bei einer anderen Ausführungsform sind diese Teile in einer thermisch leitenden Dose angeordnet, wobei die Hülle und die Dose abgeschlossen oder abgedichtet sind, so daß die Anordnung in eine Flüssigkeit eingetaucht werden kann, um diese zu erwärmen. Bei beiden Ausführungsformen sind die Heizkörper in einer Tasche angeordnet, die in einer zweiten Wärmesenke ausgebildet ist,, die aus einer langgestreckten flexiblen Folie besteht, deren eineOberfläche mit einem auf Druck ansprechenden Klebstoff versehen ist, um die Befestigung der Anordnung an einer Oberfläche, die erhitzt werden soll, zu vereinfachen.

Die Erfindung soll in der folgenden Besehreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Kältleiter-Eleinent, welches; auf einer Wärme senkeplatte taontiert ist,_;

Fig. 2 eine Schnitt ansieht» genommen läng«; der Linie 2-2 der- '' Flg. 1,

Pig. 3 eine Draufsicht auf ein abgeschlossenes Gehäuse, welches das in Fig. 1 dargestellte Kaltleiter-Element und die Wärmesenkeplatte enthält,

Pig. ^ eine Schnittansicht, genommen längs der Linie ¹I-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht, welches das in Fig. 3 dargestellte Gehäuse zeigt, das in einer Tasche angeordnet ist, die in einer flexiblen, langgestreckten Folie ausgebildet ist,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine zweite AusführungsTorm. eines abgedichteten oder abgeschlossenen Gehäuses, wobei die Darstellung des Gehäuses teilweise weggebrochen ist und wobei dieses Gehäuse das in Fig. 1 dargestellte Kaltleiter-Element und die Wärmesenkeplatte enthält,

Fig. 7 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 7-7 der Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht, welche das in Fig. 6 dargestellte Gehäuse zeigt, das in einer Tasche angeordnet ist, die in einer flexiblen, langgestreckten Folie ausgebildet ist

Und · . ■ ■' ■■■■■■■;.■; ■:■ - ■ ■ ■' ' ··'.;> ^;'· - ·

Fig. 9 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 7, die jedoch eine weitere Ausführungsform zeigt, bei der mehrere Kaltleiter-Elemente verwendet werden.

Die Abmessungen einiger Teile der Darstellung in den Zeichnungen wurden abgeändert und vergrößert und zwar zum Zwecke* der besseren Klarheit der Darstellung.

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Es sei nunmehr auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. In diesen Figuren ist ein Heizkörper IO dargestellt, der ein Element 12 aufweist, welches an einer Platte 14 montiert ist. Diese Platte besteht aus einem gut wärmeleitenden und aus einem guten elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Kupfer« Das Element 12 kann die Form einer flachen Masse aus keramikartigen Material haben, das bei'Temperaturen oberhalb einer Anomalie-Temperatur Kaltleitereigenschaften (PTC-Eigenschaften) hat.. Obwohl jedes Element mit zweckdienlicher Größe verwendet werden kann, sei darauf hingewiesen, daß je dicker das Element ist, umso größer auch die Möglichkeit ist, daß eine thermische Streifenbildung auftritt. Ein Element, welches verwendet werden kann, kann beispielsweise die Abmessungen von 1 χ 0,50 χ Ό.15Ο Zoll haben. Beispiele von Materialien, die die gewünschten Kaltleiter-Eigenschaften haben, sind beispielsweise mit Lanthan dotiertes Barium-Titanat Ba ggyLa _0Q,Ti0,, dotiertes Barium-Strontium-

Titanat baSrTiO,, dotiertes Barium-Blei-Titanat BaPbTiO, od. dgl. Wenn ein derartiges Material in einem Spannung^kreis angeordnet ist, so zieht dieses anfangs eine erhebliche Menge Strom, wodurch schnell die Temperatur des Materials auf einen bestimmten Wert erhöht wird, ohne daß eine wesentliche Widerstandsänderung auftritt. Wenn die Temperatur weiterhin ansteigt, so wird eine Anomalie-Temperatur -erreicht, oberhalb welcher der Widerstand ganz erheblich schnell ansteigt und zwar bei einer lediglich geringen Temperaturzunahme.

Das Element 12 weist elektrisch leitende Schichten 16 und 18 auf, die auf im Abstand voneinander angeordneten gegenüberliegenden flachen Oberflächen sich befinden und die einen ohmschen Kontakt bilden. Vorzugsweise werden diese Schichten-durch ein Flammsprühverfahren auf gebracht, wobei Aluminium '.,verwendet wird, wie es in der US-Patentanmeldung Ser. Nr. 3'²IO vom.t2. Januar 1970 beschrieben wird. Dadurch wird die Bindungsfestigkeit maximal gemacht und ein geringer Kontaktwiderstand erzielt. Eine Aluminiumschicht ist dann mit einer lötbaren Schicht 20, wie bei-

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spielsweise einer Kupferschicht, beschichtet. Obwohl die Kupferschicht 20 mittels eines Flammsprühverfahrens aufgebracht werden kann, wie es in der im Vorstehenden zitierten US-Anmeldung beschrieben wird, kann jede zweckmäßige Methode verwendet werden, da es im wesentlichen nicht schwierig ist, eine gute elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Aluminiumschicht und der Kupferschicht herzustellen. Um die Wärmeübertragung vom Element 12 auf die erste Wärmesenkeplatte 11 zu verbessern, ist es bevorzugt, das Element unter Verwendung einer dünnen Schicht 22 aus einem elektrisch und thermisch leitenden Epoxy-Material zu befestigen, wie beispielsweise aus dem Epoxy-Materiäl C-109 der Amicon Corporation, Lexington, Massachusetts. Es handelt sich hierbei um ein Epoxy-Material, welches etwa 60 bis 70 Gew.-ί Silber aufweist. Eine dünne Epoxy-Materialschicht wird zwischen der Platte I¹J und dem Element 12 angeordnet und dann dadurch gehärtet., daß man die Anordnung eine halbe Stunde lang bei lH9°c (300⁰F) erhitzt.

Zur Erleichterung der Herstellung und zur Senkung der Kosten kann das Element 12 alternativ an der Wärme senkeplatte I¹I durch ein Lot befestigt werden, wie beispielsweise durch ein Zinn-Blei-Lot. Das Lötmittel bildet eine thermisch und elektrisch leitende Schicht zwischen dem Element und der Wärmesenke. Wenn an Stelle des Epoxy-Materials ein Lötmittel verwendet wird, werden beide gegenüberliegende Oberflächen des Elementes 12 mit Kupfer beschichtet.

Um den gesamten thermischen Widerstand der Anordnung herabzusetzen, kann die Platte 11 ebenfalls als Anschlußelement dienen und ist mit Augen 21 versehen, mit denen die Leitung Ll festgespannt werden kann. Eine Leitung L2 ist an der Kupferschicht 20 mittels einer Lötung bei 26 befestigt.

Wie die Fig. 3 und Ί zeigen, ist die Grundeinheit 10 in einem Gehäuse 30 angeordnet, welches aus irgendeinem thermisch leiten-

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den Material, wie beispielsweise Aluminium, besteht. Um die Einheit 10 vom Gehäuse 30 elektrisch zu isolieren, ,wird zwischen dieses ein dünner Streifen 32 aus einem elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Material angeordnet. Der Streifen 32 kann beispielsweise eine Polyester-Folie sein, wobei ein auf Druck ansprechender Acryl- oder Silikon-Klebstoff auf beiden Selben angeordnet ist, um die Einheit 10 fest im Gehäuse 30 zu montieren. Es sei bemerkt, daß, falls das Gehäuse 30 aus einem elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Material besteht, der Streifen 32 nicht erforderlich ist und daß die Einheit 10 direkt am Gehäuse 30 befestigt werden kann. Wenn einmal die Einheit 10 in dem Gehäuse montiert ist, so wird das Gehäuse mit einer geeigneten, thermisch leitenden und elektrisch isolierenden Vergußmasse 3¹* gefüllt, um wirksam das Gehäuse 30 gegen das Eintreten von Feuchtigkeit oder Flüssigkeit abzudichten, wobei das Gehäuse später dieser Feuchtigkeit oder Flüssigkeit ausgesetzt wird.

Zuletzt wird das Gehäuse 30 in einer Tasche 36 angeordnet, die in einer langgestreckten flexiblen Folie 38 aus Aluminium oder einem ähnlichen thermisch leitenden Material ausgebildet ist. Die Folie, die 0,010 Zoll dick sein kann, kann aus einer unteren und oberen Folienlage bestehen, wobei jede Folienlage eine Oberfläche aufweist, die mit au:? Druck ansprechenden Klebstoff beschichtet ist. Die Tasche 36 ist zwischen diesen Folienlagen ausgebildet, so daß das Gehäuse 30 in dichter wärmeübertragender Beziehung mit der Folie gehalten werden kann und die oberen und unteren Folienlagen werden ihrerseits in dichter wärmeleitender Beziehung miteinander gehalten und bilden ein bequemes Mittel, mit dem der fertige Heizkörper an irgendeiner gewünschten Oberfläche befestigt werden kann. Auf diese Weise bildet die Folie 38 eine zweite Wärmesenke und erhöht ganz erheblich die Ableitung der Wärme vom Element 12 auf das Medium, das erhitzt werden soll. Wärme wird von der Folie sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite des Gehäuses 30 fortgeleitet und zwar insbe-

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sondere wegen der großen Oberfläche der Folie, und diese Wärme Wird in wirksamer Weise durch Wärmeleitung auf das Medium übertragen, welches erhitzt werden soll, beispielsweise auf das öl in einem Kurbelgehäuse.

Die Kombination von erster und zweita* Wärmesenke führt zu einem Heizkörper mit verbesserten Wärmeableitungseigenschaften, die ihrerseits zu einem Heizkörper führen, der größere Wärmemengen erzeugen kann als vergleichbare Heizelemente von der gleichen Größe und dadurch wird die Gefahr der thermischen Streifenbildung auf ein Minimum herabgesetzt, die bei der Befriedigung des speziellen Wärmebedarfs auftreten kann. Im wesentlichen wird dies durch den verbesserten Wärmeleitungsweg ermöglicht. Wenn das Kaltleitermaterial im kalten Zustand anfangs an eine Spannung angeschlossen wird, so wird, wie erwähnt, eine relativ große Wärmemenge erzeugt und zwar wegen des niedrigen Widerstandes des Kaltleitermaterials (P = V /R). Diese Wärmeerzeugungsrate wird beibehalten, bis die Anomalie-Temperatur erreicht ist, oberhalb welcher der Widerstand schnell ansteigt, wobei gleichzeitig die Wärmeerzeugung abnimmt. t>urcn aie verbesserte Wärmeleitbahn zwischen dem Kaltleiter-Element und demjenigen Teil, der erhitzt werden soll (das öl), und zwar durch die Epoxy-Bindung oder Lötbindung des Elementes 12 an die erste Wärmesenkeplatte I¹I, wobei der Wärmeleitweg dann durch das Gehäuse 30 zur langgestreckten Folie 38 verläuft, wird in wirksamer Weise der Widerstand 12 etwas unter dem Anomalie-Wert gehalten, bis die Temperatur des Öles sich der Anomalie-Temperatur nähert und zwar wegen der erhöhten Wärmeableitung. Tatsächlich wird so schnell, wie die Wärme durch das Element 12 erzeugt wird, diese abgeleitet, wodurch der Widerstand des Kaltleiter-Elementes klein gehalten wird und dies führt zur Aufrechterhaltung eines hohen Wertes der Wärmeerzeugung für eine längere Zeitperiode, d. h. so lange, bis die Temperatur des Öles oder des zu erhitzenden Teiles die Anomalie-Temperatur erreicht. Diese Kombination von ableitenden Wärmesenken ermöglicht deshalb die Verwendung

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eines kleinen Kaltleiter-Elementes zur Erzeugung von mehr Wärme und es wird ferner die Neigung zur Ausbildung von Streifen herabgesetzt und zwar nicht nur, weil ein kleineres Kaltleiter-Element für einen gegebenen Wärmebedarf verwendet werden kann, sondern auch wegen der verbesserten Mittel zum Ableiten der Wärme von dem keramischen Körper.

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Gehäuses 40, welches aus einem wärmeschrumpfbaren, elektrisch isolierenden Material besteht, wie beispielsweise aus bestrahltem Polyolefin, in welches die Einheit 10 eingesetzt ist. Das Gehäuse 40 kann die Form eines Schlauches haben, der an einem Ende 42 wärmeverschweißt ist und zwar dadurch, daß das Ende zwischen zwei erhitzten Teilen eingesetzt wird, wobei die Teile dann zusammengebracht werden, um das Material zu erweichen und zu koaleszieren. Das Ende 44 kann mittels einer Spannschelle 46 verschlossen sein und kann mittels eines Vergußmaterials 48, wie beispielsweise Silikon-Kautschuk-Dichtungsmittel, abgedichtet sein, um eine Flüssigkeitsabdichtung zu erzielen. Wie Fig. 8 zeigt, wird das Gehäuse 40 dann in der gleichen Weise in eine Folie eingesetzt, wie das Gehäuse 30, welches in Fig. 5 dargestellt ist. In Änwendungsfällen, in denen die Abdichtungsbedingungen weniger scharf sind oder in denen eine Schutzhülle nicht erforderlich ist, ist die in ?'ig, 8 dargestellte Ausführungsform geeignet und diese spricht insbesondere auf Änderungen im Wärmebedarf an, da diese weniger massiv ist als das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Gehäuse.

In bestimmten Anwendungsfällen, in denen mehr Wärme erforderlich ist als die, die durch die beschriebene Ausführungsform erzeugt werden kann, können mehrere Kaltleiter-Elemente 12 auf. einer vergrößerten Wärmesenkeplatte 14· montiert werden, wie es in . Pig· 9 gezeigt ist und in einem Gehäuse 40¹ ,eingeschlossen werden, wobei das Problem der thermischen Streifenbildung ausgeschaltet -.

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wird. Die Kaltleiterelemente sind durch Leitungen 50 parallel geschaltet, welche die Kupferschichten 20 der Elemente 12 verbinden. Das Gehäuse ¹JO¹ wird dann in eine Tasche eingesetzt,,;die in einer Wärmesenkefolie ausgebildet ist und zwar in der gleichen Weise, wie es bei den anderen Ausführungsformen.beschrieben wurde.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und es können Abänderungen und Veränderungen vorgenommen werden, die im Rahmen der Erfindung liegen.

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Claims

Pat e η t ä η s ρ räche

1. Selbstregelnder Heizkörper, gekennzeichnet durch

-·■" ein Element, welches aus einem keramischen Material besteht, das einen steil verlaufenden positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweist (PTC-Element, Kaltleiter-Element),· wobei dieses Element eine erste und eine zweite Oberfläche aufweist, die im Abstand voneinander angeordnet sind, eine Aluminiums chi clit, die auf der ersten Oberfläche aufgebracht ist und einen ohmschen Kontakt mit dieser Oberfläche bildet und eine lötbare Kupferschichfc, die auf die Aluminiumschicht aufgebracht ist,

eine Aluminiumschicht, die auf der zweiten Oberfläche aufgebracht ist und die mit dieser einen ohmschen Kontakt bildet, eine erste Wärmesenke, die eine Platte aus wärmeleitendem Material aufweist,

einen ersten Anschluß, der an der Wärmesenke befestigt ist, einen zweiten Anschluß, der ah die Kupferschicht angelötet ist und

eine elektrisch und thermisch leitende Epoxy-Harzverbindung der Aluminiumschicht der zweiten Oberfläche mit der Wärmesenkeplatte.

2. Selbstregelnder Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Wärmese.ikep Latte* in Längen- und Breitenrichtung über das Element hinaus erstreckt.

3. Selbstregelnder Heizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzliches Element vorgesehen ist, welches aus einem keramischen Material besteht, das einen steil verlaufenden positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweist (PTC-Element, Kaltleiter-ELeaent), wobei das'zusätzliche Element eine erste und eine zweite Oberfläche hat, die im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die erste Oberfläche des zusätzlichen Elementes eine Aluminiumschicht aufweist, die mit dieser Oberfläche verbunden ist und einen ohmschen

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Kontakt mit dieser bildet und wobei eine lötbare Schicht aus Kupfer mit dieser Aluminiumschicht verbunden ist und wobei die zweite Oberfläche des zusätzlichen Elementes eine Aluminiumschicht aufweist, die mit dieser verbunden ist und mit dieser einen ohmschen Kontakt bildet und wobei eine elektrisch und thermisch leitende Epoxy-Harzverbindung der Aluminiumschicht an der zweiten Oberfläche des zusätzlichen Elementes nut der Wärmesenkeplatte vorgesehen ist und wobei ein elektrischer Leiter an die entsprechenden Kupferschichten angelötet ist, um die Elemente parallel zu schalten.

¹I. Heizelement, gekennzeichnet durch elektrische Widerstände, eine erste Wärmesenke, die eine wärmeleitende Platte aufweist, wobei der elektrische Widerstand an dieser Platte befestigt ist, eine zweite Wärmesenke, die eine langgestreckte flexible Folie aufweist, in der eine Tasche ausgebildet ist, wobei der elektrische Widerstand und die erste Wärmesenke innerhalb dieser Tasche angeordnet sind und durch Einricntungen, mit denen der elektrische Widerstand und die erste Wärmesenke von der zweiten Wärmesenke elektrisch isoliert sind.

5. Heizkörper nach Anspruch H, gekennzeichnet durch eine Schicht von auf Druck ansprechendem Klebstoff auf einer Oberfläche der Folie, wodurch eine Befestigung des Heizkörpers an einer zu erhitzenden Oberfläche erleichtert wird,

6. Heizkörper nach Anspruch *J , dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand einen steil verlaufenden positiven Temperaturkoeffizienten aufv/e ist (PTC-Element, Kaltleiter-Element), so daß der Heizkörper selbstregelnd ist.

7. Heizkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand ein Element aufweist, welches aus üw tiertem Barium-Titanat hesteht.

η ο ο B 2 7 / η ti :ϊ 7

8. Heizkörper nach Anspruch 7₃ dadurch gekennzeichnet, daß das dotierte Barium-Titanät in der Form einer flachen Masse vorliegt, die eine erste und eine zweite Oberfläche hat, daß eine mittels eines Flammsprühverfahrens aufgebrachte Aluminiumschicht auf der ersten und auf der zweiten Oberfläche der flachen Masse vorgesehen ist, daß eine mittels eines Flammspr.iihverfahrens aufgebrachte Kupferschicht auf der Aluminiumschicht der ersten Oberfläche vorgesehen ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die zweite Oberfläche elektrisch und thermisch mit der ersten Wärmesenkeplatte verbunden ist. · ■ . · "

9. Heizkörper nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ersten Anschlußdraht, der an der ersten Wärmesenkeplatte befestigt ist, einen zweiten Ansehlußdraht, der an der Kupferschicht des Elementes befestigt ist, einen schrumpfbaren, elektrisch isolierenden Schlauch, der teleskopartig den Heizkörper aufnimmt und der um diesen herum geschrumpft ist, wobei der Schlauch ein Ende aufweist, weiches mittels einer Wärmeversehweißung verschlossen ist und ein zweites Ende, durch das hindurch sich die Anschlußdrähte erstrecken und wobei das zweite Ende durch elektrisch isolierendes Vergußmaterial abgeschlossen und abgedichtet ist, so daß die Baugruppe in eine Flüssigkeit eingetaucht werden kann, um diese zu erhitzen. ·

10. Heizkörper nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ersten Ansehlußdraht, der an- der ersten Wärmesenkeρlatte befestigt ist, einen zweiten Ansehlußdraht, der an der Kupferschient des Elementes befestigt ist, eine Dose- aus wärmeleitendem Material, die ein geschlossenes Ende aufweist, nach unten sich erstreckende Wandungen und ein offenes Ende, einen Streifen, aus elektrisch nicht leitendem und thermisch .leitendem Material,:, auf dessen beiden Seiten ein auf Druck ansprechender Klebstoff aufgebracht ist und der in der Dose*an einem Wandungsabschnitt!angeordnet . ist, wobei die Heizkörperb.augruppe in der Dose angeordnet ist und wobei die erste Wärmesenkeρ3atte eine Oberfläche aufweist, die der gegenüberliegt _f an der das Element befestigt ist und

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wobei diese Oberfläche in Kontakt mit dem Streifen montiert ist und wobei ein elektrisch isolierendes Vergußmaterial in abdichtender Weise die Dose ausfüllt.

11. Heizkörper nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand wenigstens zwei Widerstandselemente aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind.

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