DE3440166C2

DE3440166C2 - Selbstregelndes elektrisches Heizgerät

Info

Publication number: DE3440166C2
Application number: DE3440166A
Authority: DE
Inventors: Yoji Kadoma Osaka Iguchi; Toshio Kusunoki; Masatoshi Maeda
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1986-05-28
Also published as: JPS60112281A; DE3440166A1; JPH0244114B2; US4626666A

Abstract

Ein selbstregelndes elektrisches Heizgerät umfaßt einen Heizkörper (1) mit einem Hohlraum (2), in dem ein Tragrahmen (10) für mindestens ein Heizelement (20) mit positivem Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes (einem PTC-Widerstand) und für zwei Elektrodenplatten (30), die sich in elektrischem und thermischem Kontakt mit dem Heizelement befinden, untergebracht ist. Die Elektrodenplatten (30) stehen in gut wärmeleitender Verbindung mit der Innenoberfläche des Hohlraumes (2). Der Tragrahmen hat Aufnahmebereiche für das Heizelement und für die Elektrodenplatten, so daß diese Teile als Einheit in den Hohlraum eingesetzt werden können und das Heizelement während und nach dem Zusammenbau in engem Wärmekontakt mit den Elektrodenplatten bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstregelndes elektrisches Heizgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-OS 32 08 802 ist ein solches selbstregelndes elektrisches Heizgerät mit einem Heizkörper bekannt, der einen Hohlraum zur Aufnahme einer Anordnung aus einem Tragrahmen mit mehreren Aufnahmelöchern für scheibenförmige PTK-Widerstände hat. Der Tragrahmen weist außerdem beidseitig je eine Ausnehmung zur Fixierung je einer streifenförmigen Elektrodenplatte auf, die mit ihrer einen Seite eine Großfläche der PTK-Widerstände kontaktiert und mit ihrer anderen Seite in wärmeleitender Verbindung zu der Innenwand des Hohlraums steht. Zur Verbesserung der Kontaktierung befinden sich zwischen den Elektrodenplatten und den PTK-Widerständen elastische, leitende Elemente. Den Wärmekontakt zwischen den Außenseiten der Elektrodenplatten und der Innenwand des Hohlraums sollen eingelegte oder eingeschobene Blechstreifen oder auch eine Füllung aus Metallpulver oder kleinen Metallkügelchen herstellen. Indessen ist die Montage dieser Teile in dem Hohlraum des Heizkörpers zeitraubend. Außerdem ist es schwierig, auf diese Art und Weise eine optimale Kontaktierung der PTK-Widerstände und eine optimale Wärmeübertragung von diesen auf den Heizkörper zu erzielen, zumal wenn die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien berücksichtigt werden und eine

gewisse Stoßfestigkeit gefordert wird.

Zwar ist aus der DE-OS 28 16 076 bereits ein selbstregelndes Heizgerät bekannt das sich keilförmig verengende Hohlräume aufweist, in denen die plattenförmigen PTK-Widerstände, die beidseits mit je einer Elektrodenplatte kontaktiert sind, mittels eines Keils festgelegt sind.

Auch hier ist die Montage aufwendig und, in Frmangelung elastischer Elemente, Stoßfestigkeit und ein Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Dehnung nicht gewährleistet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, das sich leicht zusammenbauen läßt und bei dem eine stabile und stoßfeste elektrische und thermische Kontaktgabe seiner verschiedenen Teile sichergestellt ist

Diese Aufgabe ist bei einem solchen Heizgerät erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Heizgerätes dargestellt Es zeigt
F i g. 1 eine Vorderansicht, teils im Schnitt, teils im Aufriß, eines selbstregelnden elektrischen Heizgerätes nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

F i g. 2 eine Seitenansicht, teils im Schnitt, teils im Aufriß, des obigen Heizgerätes;

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht auseinandergenommener Teile des Heizgerätes;
F i g. 4 eine Unteransicht des Heizgerätes;
F i g. 5 eine Vorderansicht eines Tragrahmens mit von ihm getragenen Elektrodenplatten zur Verwendung beim Heizgerät;

F i g. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der F ig. 5;

F i g. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 der Fig. 5;

F i g. 8 eine Vorderansicht eines Tragrahmens mit von ihm getragenen Elektrodenplatten gemäß einer Abwandlung der obigen Ausführungsform; und

F i g. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 der F ig. 8.

Bezugnehmend auf die F i g. 1 bis 3 zeigen diese ein selbstregelndes elektrisches Heizgerät nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das Heizgerät weist eineir Heizkörper bzw. Wärmestrahler 1 mit zwei parallelen Hohlräumen 2 zur Aufnahme eines Tragrahmens 10 aus Isoliermaterial zum Tragen von zwei PTK-Widerständen 20 und zwei Elektrodenplatten 30 auf, so daß jeder PTK-Widerstand in elektrischem und wärmeübertragungsmäßigem Kontakt mit den Elektrodenplatten 30 steht. Der Heizkörper bzw. Wärmestrahler 1 ist aus einem Werkstoff hoher thermischer Leitfähigkeit, wie z. B. Zink und Aluminium, nach dem bekannten Spritzgußverfahren hergestellt und hat zwei Hohlräume 2 in Form einer seitlich länglichen und tiefen Konfiguration mit einem im allgemeinen umgekehrten V-förmigen Querschnitt, am oberen Ende geschlossen und am unteren Ende offen, wobei jeder Hohlraum 2 an der oberen Oberfläche des Wärmestrahlers 1 eine entsprechend geformte Rippe 3 bildet und zum abgerundeten Oberteil hin schmäler als um unteren Ende ist, wo eine rechteckige öffnung gebildet ist, durch welche hindurch der Tragrahmen 10 eingesetzt ist. Im Umfangsbereich des Wärmestrahlers 1 befinden sich Löcher 4. durch welche Befestigungsteile, wie z. B. Schrauben

zum Befestigen des Warmestrahlers an einer das Heizgerät verwendenden Vorrichtung eingesetzt sind. Eine Verlängerungsplatte oder ein Ansatz 5 mit Löchern 6 ist ebenso zum Befestigen des Wärmestrahlers 1 vorgesehen.

Der Tragrahmen 10 ist aus einem elektrisch isolierenden und hitzebeständigen Material, z. B. Polyphenylensulfid, in Form einer Platte mit einem keilförmigen Querschnitt an den Längsenden hergestellt. Rechteckige Ausnehmungen 11 zur Aufnahme der Elektrodenplatten 30 sind an den entgegengesetzten Seiten des Tragrahmens 10 derart vorgesehen, daß jede Ausnehmung 11 ringsherum einen Umfangsrand 12 hinterläßt, der nur bei 13, zwischenliegend in der Länge der unteren Kante des Tragrahmens 10, unterbrochen ist und an seinen Seitenabschnitten geneigte Oberflächen hat, welche mit der Innenwand des Hohlraumes 2 übereinstimmen. Am Tragrahmen 10 sind auch in Abstand voneinander angeordnete Löcher 14 vorgesehen, welche jeweils in die Ausnehmungen 11 auf beiden Seiten des Tragrahmens 10 zur Aufnahme eines PTK.-Widerstandes 20 münden. Dieser ist in Form einer abgerundeten scheibenartigen Masse aus keramischem Material vorgesehen und hat an seinen entgegengesetzten Seiten Kontakt- oder Berührungsflächen, die im wesentlichen flach und in Abstand voneinander angeordnet sind. Jedes Loch 14 hat eine Tiefe, welche geringfügig kleiner als die Dicke des PTK-Widerstandes 20 ist, so daß dieser, wenn er sich im Loch 14 befindet, seine Kontaktflächen dergestalt hat, daß sie geringfügig in die Ausnehmungen 11 vorspringen, wodurch die ganzen Kontaktflächen der PTK-Widerstände 20 in elektrischem und wärmeübertragungsmäßigen Kontakt mit den Elektrodenplatten 30 stehen, die, wie in der F i g. 6 gezeigt, in den benachbarten Ausnehmungen 11 aufgenommen sind.

Jede der Elektrodenplatten 30 ist aus einem Werkstoff, beispielsweise Kupfer, mit hoher thermischer Leitfähigkeit in Form einer rechteckigen Platte keilförmigen Querschnitts hergestellt, welch letztere einerseits durch eine senkrechte Oberfläche und andererseits durch eine dazu schräge Oberfläche bestimmt oder begrenzt und derart bemessen ist, daß dann, wenn sie in jede der Ausnehmungen 11 eingefügt ist und die senkrechte Oberfläche in elektrischem und thermischem Kontakt mit den Kontaktflächen der PTK-Widerstände 20 steht, die schräge Oberfläche auf der allgemeinen äußeren Oberfläche des Tragrahmens gem. den Fig.6 und 7 geringfügig vorspringt, wogegen sich ihre Peripherie im Randbereich des Umfangsrandes 12 gem. der F i g. 5 befindet. Von der unteren Kante jeder Elektrodenplatte 30 erstreckt sich ein mir ihr aus einem Stück bestehender Anschlußklemmenstecker 32, der durch die Unterbrechung 13 des Umfangsrandes 12 hindurch in eine der röhrenförmigen Buchsen 15 des Tragrahmens 10 vorspringt, worin er an einem Ende der Zuleitung 33 zum Empfang des elektrischen Stromes aus einer geeigneten Stromquelle angeschlossen ist. Die röhrenförmigen Buchsen 15, die mit dem zwischenliegenden Bereich des Bodenabschnitts des Tragrahmens 10 aus einem Stück bestehen, erstrecken sich von diesem zwischenliegenden Bereich so, daß sie in solchen Abschnitten nebeneinander liegen, daß sie von dem Hohlraum 2 nach außen oder unterhalb der unteren Oberfläche des Warmestrahlers 1 nach dnten vorspringen, wenn sich der Tragrahmen 10 im Hohlraum 2 befindet. Auch einstükkig mit dem Tragrahmen 10 sind zwei Vorsprünge 16 ausgebildet, welche an beiden Seiten der Buchsen 15 nach unten vorspringen und jeweils als Federsitze dienen, auf weichen jeweils ein Ende einer Schraubenfeder 17 sitzt die aus hitzebeständigem und korrosionsfestem Stahl besteht und zum Festmachen des Tragrahmens 10 am Wärmestrahler bzw. Heizkörper 1 dient.

Nach Aufnahme der PTK-Widerstände 20 und der Elektrodenplatten 30 in den entsprechenden Stellungen wird der Tragrahmen 10 mit einem isolierenden und hitzebeständigen haftfähigen Film 18 aus Polyimidamid

ίο dergestalt umwickelt, daß die Oberflächen der Elektrodenplatten 30 dadurch voll und straff bzw. dicht umhüllt sind, wobei dieser Film 18 wiederum mit einer weiteren Isolierlamelle 19 aus einem Werkstoff mit hoher thermischer Leitfähigkeit, wie z. B. Silikonkautschuk, in welehern Aluminiumoxydteilchen verteilt sind, umwickelt ist, um somit einen Heizblock zu bilden, der als Einzelkonstruktion in den Hohlraum 2 eingefügt werden kann. Bei dieser Anordnung kann eine Doppelisolierung zwischen den Elektrodenplatten 30 am Tragrahmen 10 und der Wandung des Hohlraumes 2 de- Heizkörpers bzw. Wärmestrahler 1 erzielt werden. Obwohl gemäß den Zeichnungsfiguren beide Tragrahmen 10 mit dem gemeinsamen Film 18 und der gemeinsamen Lamelle 19 umwickelt sind, können sie auch getrennt mit dem Film 18 bzw. tier Lamelle 19 umwickelt werden.

Der Heizkörper bzw. Wärmestrahler 1 ist an seinem Bodenabschnitt mit einstückig ausgebildeten Ansätzen 7 zusammen mit Schraubenlöchern 8 versehen, die zwischen den Bodenöffnungen der Hohlräume 2 und entlang des Heizkörpers bzw. Warmestrahlers 1 in Abstand voneinander angeordnet sind und zur Aufnahme von entsprechenden Schraubbolzen 24 dienen, die wiederum die Stützen 25 am Boden des Heizkörpers bzw. Warmestrahlers 1 festhalten. Gegen diese Stützen 25 stützen sich nämlich die entgegengesetzten Enden der Federn 17 ab, so daß die Heizblöckc innerhalb der betreffenden Hohlräume 2 festgehalten werden. Zwei Federn 17 treiben jeden Heizblock in den entsprechenden Hohlraum 2 dergestalt, daß die Elektrodenplatten 30 auf beiden Seiten des Blocks durch den Isolierfilm 18 und die Isolierlamelle 19 gegen die Innenwandung des Hohlraumes "2, wie in F i g. 1 gezeigt, gedrückt werden. Dies bewirkt, daß sich die Elektrodenplatten 30 in enger Wärmeübergangsbeziehung mit dem Heizkörper bzw. Wärmestrahler 1 befinden, während dieser zur wirksamen Abführung der von den PTK-Widerständen 20 abgeleiteten Wärme zum Heizkörper bzw. Wärmestrahler 1 durch die Elektrodenplatten auf sichere Weise isoliert ist. Hierbei ist zu beachten, daß die Federkraft der Federn 17 auch zum Andnlcken der Elektrodenplatten 30 gegen die PTK-Widerstände infolge der Verkeilung der Elektrodenplatten 30 mit der Innenwandung des Hohlraum rs 2 zur Gewährleistung eines engen elektrischen und thermischen Verhältnisses dazwischen und zwar frei von möglichen dem Heizgerät erteilten Stößen wirkt. Somit werden die Elektrodenplatten 30 während des Betriebslebens des Heizgerätes in einem optimalen elektrischen und wärmeübertragungsmäßigen Verhältnis zu den PTK-Widerständen 20 sowie in einem optimalen Wärmeübertragungsverhältnis zum Heizkörper bzw. Wärmestrahler 1 gehalten, wodurch das Heizgerät während der Zeit seines Gebrauchs mit maximalem Wirkungsgrad arbeiten kann.

Bei der vorliegenden Ausführungsform hat jede Elektrodenplatte 30 an ihren oberen Ecken die in den F i g. 3 und 5 gezeigten abgeschrägten Kanten 34 und zwar zum Ausschalten der Möglichkeit, daß die auf der allgemeinen Oberfläche des Traerahmens 10 eerinefüeie

vorspringenden oberen Bereiche der Elektrodenplatte 30 mit den Eckbereichen 9 an den Längsenden des oberen Bodenbereichs des Hohlraumes 2 in Anlage gebracht werden. Diese Eckbereiche 9 des Hohlraumes 2 biegen sich kaum, wenn der Heizblock vorgespannt in den Hohlraum 2 aufgenommen wird, so daß sie steife Bereiche darstellen, welche dann, wenn die Kanten 34 nicht abgeschrägt bzw. wenn die oberen Eckbereiche der Elektrodenplatte 30 nicht weggeschnitten wären, sicherlich bestimmte Kräfte auf die Elektrodenplatten ausüben würden. Solche Kräfte, falls vorhanden, würden wiederum die PTK-Widerstände, die in engem Kontakt mit der Elektrodenplatte 30 gehalten werden und infolge ihrer keramischen Beschaffenheit zerbrechlich sind, nachteilig beschädigen. Daher wurde gefunden, daß die abgeschrägten Kanten 34 insofern vorteilhaft sind, als sie die Ausübung solcher Kräfte auf die ElektrocJep,"!2ttep, 30 und auf dis PTK-Widerstände verhindern und somit die PTK-Widerstände 20 vor Beschädigung schützen.

Die F i g. 8 und 9 zeigen eine Abwandlung der obigen Ausführungsform, bei welcher abgeschrägte Kanten 22 entlang der Peripherien der Kontaktflächen auf beiden Seiten jedes PTK-Widerstandes 20 oder entlang der Bereiche, die gegenüber den oben erwähnten Kräften besonders empfindlich sind, vorgesehen sind. Diese abgewandelte Ausführungsform sieht also eine Aiternativmaßnahme zum Schützen des PTK-Widerstandes 20 durch die dort vorgesehenen abgeschrägten Kanten 22 anstelle der abgeschrägten Kanten 34 der Elektrodenplatte 30 bei der vorherigen Ausführungsform vor.

Terminologieliste mit Bezugszeichen 1 Heizkörper bzw. Wärmestrahler

40

45

50

55

60

2	Hohlraum
3	Rippe
4	Loch
5	Ansatz
6	Loch
7	Ansatz
8	Schraubenloch
9	Eckbereich
10	Tragrahmen
11	Ausnehmung
12	Umfangsrand
13	Unterbrechung des Umfangrandes
14	Loch
15	Buchse
16	Vorsprung
17	Feder
18	Film
19	Lamelle
20	PTK-Widerstand
22	abgeschrägte Kante
24	Schraubbolzen
25	Stütze
30	Elektrodenplatte
32	Anschlußklemmenstecker
33	Zuleitung
34	abgeschrägte Kante
	Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbstregelndes elektrisches Heizgerät, bestehend aus einem Heizkörper mit einem Hohlraum zur Aufnahme einer Anordnung aus einem Tragrahmen mit mindestens einem Aufnahmeloch für einen scheiben- oder plattenförmigen PTK-Widerstand und beidseitig je einer Ausnehmung zur Fixierung je einer Elektrodenplatte, die eine Großfläche des PTK-Widerstandes vollflächig kontaktiert und gleichzeitig eine wärmeleitende Verbindung zu der Innenwand des Hohlraumes herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) sich von außen nach innen keilförmig verengt, daß der Tragrahmen (10) und die Elektrodeplatten (30) in gleicher Richtung einen keilförmigen Querschnitt haben, und daß mindestens eine sich gegen den Heizkörper (1) abstützende Feder (17) den Tragrahmen (10) in fiichtung auf das schmalere Ende des Hohlraumes (2) belastet

Z Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der PTK-Widerstand (20) aus keramischem Material besteht und jede der Elektrodeplatten (30) abgeschrägte Ecken (34) gegenüber den Ekken am geschlossenen Ende des Hohlraumes (2) des Heizkörpers (1) hat.

3. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PTK-Widerstand aus keramischem Material besteht und abgeschrägte Kanten (22) hat.

4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Schraubendruckfeder (17) ist. die -.ich mit ihrem einen Ende gegen die freie Stirnseite des Tra- yahmens (10). mit ihrem anderen Ende gegen einen mit dem Heizkörper (i) verschraubten Bügei (25) abstützt.