DE4040258A1

DE4040258A1 - Electric heater for hair care equipment - has two PTC heating elements with different switching temperatures and different resistances

Info

Publication number: DE4040258A1
Application number: DE4040258A
Authority: DE
Inventors: Guenter Helbig
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1992-07-02
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: DE4040258C2

Abstract

The two elements (10, 20) with positive coefft. of resistance (PTC) are connected in series. The first element (10) has a higher switching temp. and a much lower electrical resistance than the second element. It takes over the main part of the heating in the warm-up phase. Thermal coupling to the second element warms this rapidly to its switching temp. to take over the maintainance of the working temp. The second element is split into two parallel elements (22,24) to straddle the first element and generate a more rapid heating effect. Indicator lamps show the state of the heater, i.e. warm-up or operating temp. USE/ADVANTAGE - Rapid rise to operating temp. Hair driers, electric curlers, hot plate for coffee machines etc.

Description

Die Erfindung betrifft das allgemeine Gebiet der PTC-Heizkörper. Darunter wird im üblichen Sprachgebrauch ein Element verstanden, dessen elektrischer Widerstand mit zunehmender Temperatur bei Überschreiten einer Schalttemperatur (TS) seinen Widerstand sprungartig in Richtung hoher Werte ändert. Bekannte PTC-Materia lien umfassen beispielsweise polykristallines Bariumtitanat, eventuell mit Beimengungen von Strontium- oder Bleititanat sowie vernetzte thermoplastische, kristalline Polymere, denen ein elek trisch leitender Füllstoff, zum Beispiel Ruß beigemengt ist. Je nach Art und Menge der Beimengungen kann die Schalttemperatur des PTC-Heizkörpers verändert werden. Technisch stehen heute PTC-Heizkörper zum Beispiel mit Schalttemperaturen von unter 0°C bis fast 400°C (Hersteller Murata Mfg. Co., Ltd., JP, Siemens AG) zur Verfügung. Die typische Widerstands/Temperatur-Kennlinie von PTC-Heizkörpern wird üblicherweise durch den Widerstand bei 25°C (Kaltwiderstand), durch den niedrigsten Widerstand (RMIN) und die Schalttemperatur (TS) charakterisiert, wobei der PTC-Heizkörper bei der Schalttemperatur einen Widerstand auf weist, der dem zweifachen minimalen Widerstand (RMIN) entspricht. Der minimale Widerstand (RMIN) und der Kaltwiderstand können für die folgenden Betrachtungen bezüglich der angegebenen Werte prak tisch gleichgesetzt werden. Sie unterscheiden sich in der Regel nicht mehr als von einem Faktor 2 bis 3, was gegenüber dem dras tischen Widerstandsanstieg um mehrere Zehnerpotenzen im Bereich der Schalttemperatur (TS) vorliegend praktisch zu vernachlässigen ist.The invention relates to the general field of PTC radiators. In normal usage this means an element whose electrical resistance increases with increasing temperature If a switching temperature (TS) exceeds its resistance abruptly changes towards high values. Known PTC materia lien include, for example, polycrystalline barium titanate, possibly with admixtures of strontium or lead titanate and cross-linked thermoplastic, crystalline polymers, to which an elec trically conductive filler, for example carbon black is added. Each Depending on the type and amount of additives, the switching temperature of the PTC radiator can be changed. Technically stand today PTC radiators, for example, with switching temperatures below 0 ° C up to almost 400 ° C (manufacturer Murata Mfg. Co., Ltd., JP, Siemens AG) are available. The typical resistance / temperature characteristic of PTC radiators is usually affected by the resistance 25 ° C (cold resistance), by the lowest resistance (RMIN) and characterized the switching temperature (TS), the PTC radiators at the switching temperature have a resistance points, which corresponds to twice the minimum resistance (RMIN). The minimum resistance (RMIN) and the cold resistance can be used for the following considerations regarding the given values are practical be equated table. They usually differ not more than a factor of 2 to 3, what compared to the dras resistance increase by several orders of magnitude in the area the switching temperature (TS) is negligible here is.

PTC-Heizkörper sind für die verschiedensten Einsatzzwecke, unter anderem auch bei Haarpflegegeräten, insbesondere Lockenstäben und Haartrocknern aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Ins besondere wurde bereits vorgeschlagen, mehrere dieser PTC-Heiz körper in einer Heizeinheit zu verwenden.PTC radiators are for a variety of uses, under other also in hair care devices, especially curling irons and Hair dryers are well known from the prior art. Ins Special has already been proposed to several of these PTC heaters use body in a heating unit.

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Heizeinheit zur Er wärmung eines Gegenstandes, bestehend aus einem ersten und einem zweiten PTC-Heizkörper, die über Kontaktmittel mit einer Span nungsversorgung verbindbar und in Serie geschaltet sind, wobei die PTC-Heizkörper unterschiedliche Schalttemperaturen aufweisen.The invention relates to an electrical heating unit for He heating an object, consisting of a first and a second PTC radiator, using contact means with a chip Power supply can be connected and connected in series, whereby the PTC radiators have different switching temperatures.

Eine derartige Heizeinheit ist bereits in der US 48 41 127 A für den Einsatz bei elektrisch beheizten Lockenstäben beschrieben. Zwei in Serie geschaltete PTC-Heizkörper mit unterschiedlichen Schalttemperaturen werden bei dieser bekannten Anordnung auf zwei verschiedene Arten mit der Versorgungspannung, in der Regel der Netzspannung zwischen 100 und 240 V beaufschlagt. Zur Einstellung einer hohen Temperatur des Lockenstabes wird dabei lediglich der PTC-Heizkörper mit der höheren Schalttemperatur mit der Ver sorgungsspannung verbunden, während für eine niedrige Temperatur stufe beide, in Serie geschaltete PTC-Heizkörper mit der Versor gungsspannung beaufschlagt werden. In der hohen Temperaturstufe wird somit in herkömmlicher Weise ein einziger PTC-Heizkörper zur Erwärmung des jeweiligen Gegenstandes, hier des Lockenstabes ein gesetzt. In der niedrigeren Temperaturstufe begrenzt der PTC-Heizkörper mit der niedrigeren Schalttemperatur den durch beide PTC-Heizkörper fließenden Strom und gewährleistet somit, daß der PTC-Heizkörper mit der höheren Schalttemperatur maximal das Temperaturniveau des PTC-Heizkörpers mit der niederen Schalt temperatur erreicht. Aus dem Verlauf der Temperatur-Zeitdia gramme, die während der Aufheizzeit im wesentlichen durch eine e-Funktion mit einer einzigen Zeitkonstanten beschrieben werden können, ist ersichtlich, daß in jeder Temperaturstufe praktisch immer nur ein PTC-Heizkörper die gesamte Heizleistung zur Ver fügung steht. Die Zeitdauer zum Einstellen des jeweils gewünsch ten Temperaturwertes liegt bei den PTC-Heizkörpern der US-48 41 127 A im Bereich zwischen 3 und 7 min. Diese relativ lange Aufheizzeitdauer bzw. Einschwingzeit erklärt sich dadurch, daß der PTC-Heizkörper nach dem Einschalten bereits in wenigen Sekunden seine Endtemperatur erreicht. Danach findet nur noch ein Temperaturausgleich zwischen dem PTC-Heizkörper und dem aufzu heizenden Gegenstand statt. Die Zeitdauer für diesen Temperatur ausgleich ist abhängig vom Wärmewiderstand und der Wärmekapa zität, wobei der Wärmewiderstand hauptsächlich durch die Keramik des PTC-Heizkörpers und die beispielsweise in einem Lockenstab vorgesehenen elektrischen Isolationsschichten gebildet wird. Zwar kann der Wärmewiderstand der PTC-Heizkörper durch Variationen der Dicke und der Fläche des Heizkörpers verändert werden; allerdings ist die Dickenvariation durch die Spannungsfestigkeit und Appro bationsanforderungen eingeschränkt. Die Fläche ist durch die Bau größe des Heizkörpers und die Kosten limitiert. Auch kann die Wärmekapazität des zu erwärmenden Gegenstandes nur in gewissen Grenzen reduziert werden, ohne die Funktion und Sicherheit der Anordnung zu beeinträchtigen. Aus diesen Gründen ist es praktisch nicht möglich, mit nur einem einzigen PTC-Heizkörper für Locken stäbe eine wesentlich kürzere Aufheizzeit als die im Stand der Technik angegebene zu erreichen.Such a heating unit is already in US 48 41 127 A for described the use with electrically heated curling irons. Two PTC radiators connected in series with different ones Switching temperatures are in this known arrangement to two different types with the supply voltage, usually the Mains voltage between 100 and 240 V applied. For setting a high temperature of the curling iron is only the PTC radiator with the higher switching temperature with the ver supply voltage connected while maintaining a low temperature stage both PTC radiators connected in series with the Versor voltage can be applied. In the high temperature level is thus a single PTC radiator in a conventional manner Heating the respective object, here the curling iron set. In the lower temperature level, the PTC radiator with the lower switching temperature both PTC radiators flowing current, thus ensuring that the PTC radiator with the higher switching temperature is maximum the temperature level of the PTC radiator with the lower switching temperature reached. From the course of the temperature-time slide grams that during the heating-up period are essentially characterized by a e-function can be described with a single time constant can be seen that practically at each temperature level only one PTC radiator the total heating power for ver is standing. The time to set the desired one The temperature value lies with the PTC radiators US-48 41 127 A in the range between 3 and 7 min. This relative long heating-up period or settling time is explained by that the PTC radiator in just a few after switching on Seconds reaches its final temperature. After that, only one finds Temperature compensation between the PTC radiator and the open heating object instead. The length of time for this temperature compensation depends on the thermal resistance and the heat capa tity, the heat resistance mainly due to the ceramic of the PTC radiator and, for example, in a curling iron provided electrical insulation layers is formed. Though the thermal resistance of the PTC radiator can be varied by Thickness and area of the radiator can be changed; Indeed is the thickness variation due to the dielectric strength and Appro bations requirements limited. The area is due to the construction Radiator size and costs limited. It can also Heat capacity of the object to be heated only in certain Limits are reduced without the function and security of the Impair arrangement. For these reasons, it is practical not possible with only a single PTC radiator for curls would have a much shorter heating time than that in the state of the Technique specified to achieve.

Weiterhin ist beispielsweise aus der US 33 75 774 A bekannt, ei nen PTC-Heizkörper in Serie mit einem herkömmlichen elektrischen Widerstand zu schalten, wobei diese Heizeinheit in Kontakt mit einem aufzuheizenden Körper, beispielsweise einem mit Kaffee ge füllten Behälter steht. Der PTC-Heizkörper schaltet den durch den herkömmlichen elektrischen Widerstand fließenden Strom bei Er reichen der Schalttemperatur ab bzw. reduziert ihn auf sehr klei ne Werte und steuert somit die Temperatur des zu erwärmenden Ge genstandes. Nachteilig hieran ist, daß herkömmliche Widerstände im Gegensatz zu PTC-Heizkörpern keine Spannungsunterschiede der Versorgungsspannung selbsttätig ausgleichen. Für jede Netzspan nung, die von Land zu Land zwischen 100 und 240 V variiert, muß eine andere Dimensionierung der Heizeinheit vorgenommen werden. Darüber hinaus ist aus Sicherheitsgründen eine äußerst tempera turbeständige Isolation der Heizeinheit sowie eine zusätzlich Temperatursicherung, die bei Übertemperatur die Heizeinrichtung abschaltet, vorzusehen. Aus diesen Gründen ist die Kombination eines herkömmlichen Heizwiderstandes mit einem PTC-Heizkörper mit Nachteilen behaftet.Furthermore, for example from US 33 75 774 A is known PTC radiator in series with a conventional electrical Switch resistance, with this heating unit in contact with a body to be heated, for example one with coffee filled container. The PTC radiator switches the through conventional electrical resistance flowing current at Er range from the switching temperature or reduce it to very low values and thus controls the temperature of the Ge to be heated object. The disadvantage of this is that conventional resistors in contrast to PTC radiators, no voltage differences Balance supply voltage automatically. For every network chip voltage that varies from 100 to 240 V from country to country another dimensioning of the heating unit can be made. In addition, for safety reasons, it is extremely tempera heat-resistant insulation of the heating unit and an additional Thermal fuse, the heating device at overtemperature switches off to provide. For these reasons, the combination a conventional heating resistor with a PTC radiator Disadvantages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine universell ein setzbare, kostengünstige Heizeinheit zu schaffen, mit der äußerst kurze Aufheizzeiten des zu erwärmenden Gegenstandes zu erzielen sind.The invention has for its object a universal to create settable, inexpensive heating unit with the extreme to achieve short heating times of the object to be heated are.

Diese Aufgabe wird - ausgehend von der bekannten elektrischen Heizeinheit - dadurch gelöst, daß der erste PTC-Heizkörper mit einer höheren Schalttemperatur einen minimalen Widerstand auf weist, der ein Mehrfaches des minimalen Widerstandes des zweiten PCT-Heizkörpers mit einer niedrigeren Schalttemperatur beträgt. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß der erste PTC-Heiz körper während der Aufheizphase im wesentlichen die gesamte zur Aufheizung des Gegenstandes erforderliche Leistung erzeugt. Bei einem Widerstandsverhältnis von beispielsweise 5 : 1 der mini malen Widerstände bzw. Kaltwiderstände entwickelt der erste PTC-Heizkörper während des Einschaltvorgangs etwa die 5fache Leistung des zweiten PTC-Heizkörpers und erreicht somit schneller seine Schalttemperatur. Dadurch erhöht sich die Temperatur des ersten PTC-Heizkörpers und entsprechend seiner Arbeitskennlinie auch sein Widerstand. Der Einsatz eines ersten PTC-Heizkörpers mit möglichst hoher Schalttemperatur ist daher sinnvoll. Während des Aufheizvorganges kann sich das Widerstandsverhältnis zum ersten PTC-Heizkörper von beispielsweise 5 : 1 auf 100 : 1 verschieben. Aufgrund dieses Widerstandsverhältnisses trägt der erste PTC-Heizkörper die 100fache Leistung bezogen auf den zwei ten PTC-Heizkörper zur Erwärmung des Gegenstandes bei. Um eine möglichst hohe Leistungsabgabe zu erreichen, besitzt der erste PTC-Heizkörper eine möglichst hohe Schalttemperatur. Der zweite PTC-Heizkörper muß in vorteilhafter Weise eine niedrigere Schalt temperatur als der erste PTC-Heizkörper aufweisen, damit der zweite PTC-Heizkörper durch den ersten PTC-Heizkörper auf die Schalttemperatur erwärmt werden kann. Darüber hinaus soll der zweite PTC-Heizkörper einen möglichst niedrigen, minimalen Wider stand bzw. Kaltwiderstand aufweisen, so daß an ihm eine relativ geringe Leistung erzeugt wird. Erst dann, wenn der zweite PTC-Heizkörper über die thermische Kopplung mit dem ersten PTC-Heizkörper sein Schalttemperatur-Niveau erreicht hat und da mit seinen Widerstand um Größenordnungen erhöht hat, wird der erste PTC-Heizkörper im wesentlichen abgeschaltet oder auf einem erheblich geringeren Leistungsniveau betrieben. In dieser Phase übernimmt der zweite PTC-Heizkörper im wesentlichen die zur Auf rechterhaltung des erreichten Temperaturniveaus erforderliche Leistung. Der Zeitpunkt, zu dem der zweite PTC-Heizkörper seine Schalttemperatur erreicht hat, hängt von der Art der thermischen Kopplung mit dem ersten PTC-Heizkörper ab. Die Art und Stärke der thermischen Kopplung zwischen beiden PTC-Heizkörpern ist für den jeweiligen Anwendungsfall individuell zu ermitteln. Insgesamt wird durch diese Anordnung eine vielseitig einsetzbare, kosten günstige Heizeinheit mit einer äußerst geringen Aufheizzeit ange geben.This task is - based on the well-known electrical Heating unit - solved in that the first PTC radiator with a higher switching temperature has a minimal resistance points, which is a multiple of the minimum resistance of the second PCT radiator with a lower switching temperature. This measure ensures that the first PTC heater body during the heating phase essentially all of the Heating the object generates the required power. At a resistance ratio of, for example, 5: 1 of the mini paint resistors or cold resistors developed the first PTC radiators about 5 times during switch-on Performance of the second PTC radiator and thus achieved faster its switching temperature. This increases the temperature of the first PTC radiator and according to its working characteristic also his resistance. The use of a first PTC radiator with the highest possible switching temperature therefore makes sense. While the heating process, the resistance ratio to first PTC radiator from 5: 1 to 100: 1, for example move. Because of this resistance relationship, the first PTC radiator 100 times the power of the two PTC radiators for heating the object. To one The first has to achieve the highest possible power output PTC radiators have the highest possible switching temperature. The second PTC radiators must advantageously have a lower switching temperature than the first PTC radiator so that the second PTC radiator through the first PTC radiator on the Switching temperature can be heated. In addition, the second PTC radiator has the lowest possible minimal resistance stood or have cold resistance, so that a relative low power is generated. Only when the second PTC radiator via thermal coupling with the first PTC radiator has reached its switching temperature level and there with its resistance increased by orders of magnitude, the first PTC radiator essentially switched off or on a operated significantly lower performance level. In this phase the second PTC radiator essentially takes over the on maintenance of the temperature level required Power. The time at which the second PTC radiator is finished Switching temperature has reached depends on the type of thermal Coupling with the first PTC radiator. The type and strength of the thermal coupling between the two PTC radiators is for the to determine the respective application individually. A total of is a versatile, cost by this arrangement inexpensive heating unit with an extremely short heating-up time give.

Dadurch, daß der zweite PTC-Heizkörper aus einer Parallelschal tung zweier PTC-Elemente mit im wesentlichen gleichartiger Kenn linie besteht, die einander gegenüberliegend den ersten PTC-Heiz körper zwischen sich einschließen, ergibt sich zum einen der Vor teil einer recht homogenen Temperaturverteilung über den zu er wärmenden Gegenstand und zum anderen eine äußerst sichere Über wachung der Temperatur des ersten PTC-Heizkörpers während der Aufheizphase. Auch bei etwaigem Ausfall eines der beiden PTC-Ele mente des zweiten PTC-Heizkörpers behält die Heizeinheit ihre Funktionsfähigkeit und Funktionssicherheit. Eine besonders gün stige Auswahl der PTC-Heizkörper ist dadurch gegeben, daß der erste PTC-Heizkörper eine Schalttemperatur im Bereich von etwa 300°C bis hin zu heute technisch realisierbaren Werten von 340°C und höher und einen minimalen Widerstand bzw. Kaltwiderstand im Bereich zwischen 0,5 kOhm bis 6 kOhm aufweist. Der zweite PTC-Heizkörper weist vorteilhaft eine Schalttemperatur im Bereich von 150°C bis 200°C (jeweils abhängig von der Maximaltemperatur des zu erwärmenden Gegenstandes) bei einem minimalen Widerstand oder Kaltwiderstand im Bereich von 1-100 Ohm, bevorzugt 10 Ohm, auf. Durch eine geeignete räumliche Anordnung bzw. thermische Kopplung des ersten und des zweiten PTC-Heizkörpers wird in äußerst vorteilhafter Weise gewährleistet, daß der erste PTC-Heizkörper während der Aufheizphase den Hauptanteil der er forderlichen (hohen) Leistung und der zweite PTC-Heizkörper wäh rend der daran anschließenden Phase den Hauptanteil der erforder lichen (niedrigen) Heizleistung zur Erwärmung bzw. Aufrechterhal tung der Temperatur des Gegenstandes beiträgt. Dadurch, daß der zweite PTC-Heizkörper über ein separates Element thermisch mit dem ersten PTC-Heizkörper gekoppelt ist, kann die Stärke der thermischen Kopplung durch eine entsprechende Formung des Elemen tes bzw. eine entsprechende Materialauswahl für das Element ohne weiteres variiert werden. Durch eine Abstimmung der Wider stands-Temperatur-Kennlinien der beiden PTC-Heizkörper derart, daß die Schalttemperatur des zweiten PTC-Heizkörpers mit der zum minimalen Widerstand des ersten PTC-Heizkörpers gehörenden Tempe ratur in etwa übereinstimmt, wird in äußerst vorteilhafter Weise erreicht, daß der erste PTC-Heizkörper nach der Beendigung der Aufheizphase nur noch in recht geringem Umfang zur Erwärmung des Gegenstandes beiträgt. Darüber hinaus verläuft die Kennlinie des ersten PTC-Heizkörpers im Bereich der Schalttemperatur des zwei ten PTC-Heizkörpers relativ konstant, so daß das Temperaturver halten der gesamten Heizeinheit nach Beendigung der Aufheizphase im wesentlichen bzw. praktisch ausschließlich durch die Kennlinie des zweiten PTC-Heizkörpers bestimmt wird. Eine besonders vor teilhafte Ausgestaltung der Heizeinheit für einen Lockenstab be steht darin, daß der erste und der zweite PTC-Heizkörper einer seits über ein Element miteinander elektrisch leitend und ande rerseits über separate Elemente mit der Spannungsversorgung ver bunden sind. Je nach Art der elektrischen Isolierung - entweder außen um die Kontaktierung, wobei Wärmeleitbleche als Kontakte dienen oder innen direkt um die PTC-Heizkörper an sich, so daß die Wärmeleitbleche keine elektrische Funktion erfüllen - werden vorteilhafte Anordnungen der Elemente, insbesondere der Kontakte bzw. Wärmeleitbleche angegeben. Durch den Einsatz von mehreren ersten und/oder zweiten PTC-Heizkörpern, die gegebenenfalls über Schaltmittel einzeln oder gruppenweise mit der Spannungsversor gung beaufschlagbar sind, besteht zum einen die Möglichkeit, hö here Leistungen oder bessere Temperaturverteilungen bzw. zum an deren verschiedene Temperaturstufen für den zu erwärmenden Gegen stand zur Verfügung zu stellen. Dadurch, daß der zweite PTC-Heiz körper separat mit einer Niederspannungsversorgung verbindbar ist, wird die Möglichkeit geschaffen, die Heizeinheit auch mittels Gleichspannungen im Bereich von 10-24 V, beispielsweise mittels Autobatterien, zu betreiben.The fact that the second PTC radiator from a parallel scarf device of two PTC elements with essentially the same characteristic line exists, the first PTC heater opposite each other Enclosing bodies between themselves results on the one hand from the pre part of a quite homogeneous temperature distribution over the he warming object and secondly an extremely safe over Monitoring the temperature of the first PTC radiator during the Heating phase. Even if one of the two PTC-Ele elements of the second PTC radiator, the heating unit retains its Functionality and functional reliability. A particularly good one Constant selection of the PTC radiators is given by the fact that the first PTC radiator a switching temperature in the range of about 300 ° C up to today's technically feasible values of 340 ° C and higher and a minimum resistance or cold resistance in Has a range between 0.5 kOhm and 6 kOhm. The second PTC radiators advantageously have a switching temperature in the range from 150 ° C to 200 ° C (depending on the maximum temperature of the object to be heated) with a minimal resistance or cold resistance in the range of 1-100 ohms, preferably 10 ohms, on. Through a suitable spatial arrangement or thermal Coupling of the first and the second PTC radiator is in extremely advantageously ensures that the first PTC radiators during the heating phase the main part of it required (high) performance and the second PTC radiator During the subsequent phase, the majority of the required (low) heating output for heating or maintenance tion of the temperature of the object contributes. Because the second PTC radiator with a separate element coupled to the first PTC radiator, the strength of the thermal coupling through appropriate shaping of the element tes or a corresponding material selection for the element without further be varied. By voting against level-temperature characteristics of the two PTC radiators in such a way that the switching temperature of the second PTC radiator with the minimum resistance of the temperature belonging to the first PTC radiator rature roughly matches, is extremely advantageous achieved that the first PTC radiator after the completion of Heating phase only to a very small extent to heat the Contributes to the object. The characteristic curve of the first PTC radiator in the range of the switching temperature of the two th PTC radiator relatively constant, so that the Temperaturver hold the entire heating unit after completion of the heating phase essentially or practically exclusively through the characteristic curve of the second PTC radiator is determined. One especially before partial configuration of the heating unit for a curling iron is that the first and second PTC radiators one partly electrically conductive with one another and others ver on the other hand with separate elements to the power supply are bound. Depending on the type of electrical insulation - either outside around the contact, using heat-conducting sheets as contacts serve or inside directly around the PTC radiator itself, so that the heat conducting plates do not perform any electrical function advantageous arrangements of the elements, especially the contacts or heat conducting plates specified. By using several first and / or second PTC radiators, possibly over Switching means individually or in groups with the voltage supply on the one hand, there is the possibility of here performances or better temperature distributions or at their different temperature levels for the counter to be heated was available to provide. The fact that the second PTC heater body can be connected separately to a low voltage supply the possibility is created, as is the heating unit by means of DC voltages in the range of 10-24 V, for example operated by car batteries.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren.Further advantages of the invention will emerge from the following Description of the embodiments and the figures.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a, b Grundschaltungen der Heizeinheit, insbesondere mit einer Anzeigeeinrichtung, Fig. 1a, b basic circuits of the heater unit, particularly with a display device,

Fig. 2 die Widerstands-Temperatur-Kennlinien der beiden PTC-Heizkörper 10, 20, Fig. 2 shows the resistance-temperature characteristics of the two PTC heating elements 10, 20,

Fig. 3 die bei der Anordnung nach Fig. 1a auftretenden Wärmeströme, Fig. 3, in the arrangement of Fig. 1a occurring heat flows

Fig. 4 die Temperatur-Zeit-Kennlinien der PTC-Heizkörper 10, 20 und des Gegenstandes 30, Fig. 4 shows the temperature-time characteristics of the PTC heating elements 10, 20 and the article 30,

Fig. 5 den zeitlichen Verlauf der Arbeitspunkte 40 der PTC-Heizkörper 10, 20 im Widerstands-Tempera tur-Diagramm anhand der Kennlinien der Fig. 4, Fig. 5 shows the time course of the operating points 40 of the PTC heating elements 10, 20 in the resistance-temperature structure diagram on the basis of characteristic curves of Fig. 4,

Fig. 6 eine Erweiterung der Anordnung der Fig. 1a, Fig. 6 is an enlargement of the arrangement of Fig. 1a,

Fig. 7a-d verschiedene Schaltungsvarianten zur Erweiterung der Grundschaltung der Fig. 1 auf mehrere Tempe raturstufen,Raturstufen Fig. 7a-d, various circuit variants for the expansion of the basic circuit of Fig. 1 a plurality of Tempe,

Fig. 8 eine Erweiterung der Schaltungsanordnung der Grundschaltung gem. Fig. 1a auf Niederspannung, Fig. 8 an extension of the circuit arrangement of the basic circuit acc. FIG. 1a on low voltage,

Fig. 9a-d ein erstes Ausführungsbeispiel einer Heizeinheit für einen Lockenstab in verschiedenen Schnitten, Fig., A first embodiment 9a-d of a heating unit for a curling iron in styles,

Fig. 10a-d ein zweites Ausführungsbeispiel der Heizeinheit in dem Rohr eines Lockenstabes in verschiedenen Schnitten und Fig. 10a-d a second embodiment of the heating unit in the tube of a curling iron in different sections and

Fig. 11 einen Vergleich der Temperatur-Zeit-Diagramme eines Lockenstabes mit herkömmlicher Heizung und der Heizung nach Fig. 10. Fig. 11 shows a comparison of the temperature-time diagrams of a curling iron having a conventional heater and the heater according to Fig. 10.

In Fig. 1 ist die Grundschaltung eines ersten PTC-Heizkörpers 10 und eines zweiten PTC-Heizkörpers 20, die in Serie geschaltet und mit einer Spannungsversorgung 12 verbunden sind, dargestellt. Unter Spannungsversorgung wird im weiteren die in Haushalten üb liche Netzspannung verstanden, die je nach Land zwischen ca. 100 V und 240 V liegen kann. Insbesondere erlaubt diese Anordnung auch eine Anzeige des jeweiligen Betriebszustandes der Heizein heit. Hierzu ist parallel zum ersten PTC-Heizkörper 10 eine Glimmlampe 91 mit Vorwiderstand 92 und parallel zum zweiten PTC-Heizkörper 20 eine Glimmlampe 93 mit Vorwiderstand 94 ge schaltet. Durch den hohen Innenwiderstand der Glimmlampe 91, 93 wird die Heizungscharakteristik nicht beeinflußt. Während der Aufheizphase leuchtet Glimmlampe 91, nach Beendigung der Aufheiz phase Glimmlampe 93. Natürlich ist Glimmlampe 93 auch allein ein setzbar. Gemäß Fig. 1b ist der zweite PTC-Heizkörper 20 durch eine Parallelschaltung zweier PTC-Elemente 22, 24 realisiert. Da bei weisen die PTC-Elemente 22, 24 eine im wesentlichen gleiche Widerstands-Temperatur-Kennlinie auf. Vorteilhaft ist der PTC-Heizkörper 10 räumlich zwischen den PTC-Elementen 22, 24 an geordnet, wodurch zum einen eine erhöhte Funktionssicherheit der Heizeinheit bewirkt und zum anderen eine homogenere Temperatur verteilung auf dem zu erwärmenden Gegenstand erzielt wird. Die Widerstands-Temperatur-Kennlinien der beiden Heizkörper sind in Fig. 2 dargestellt, wobei in üblicher Weise der Widerstand loga rithmisch aufgetragen ist. Bevorzugt weist der PTC-Heizkörper 10 eine Kennlinie mit einem recht hohen minimalen Widerstand (RMIN 10) im Bereich von etwa 0,5 kOhm bis 6 kOhm bei einer ebenfalls hohen Schalttemperatur (TS 10) im Bereich von 250°C bis 400°C auf. Im Gegensatz hierzu wird die Kennlinie des PTC-Heizkörpers 20 durch einen minimalen Widerstand (RMIN 20) im Bereich von ca. 5 Ohm bis 100 Ohm bei einer Schalttemperatur (TS 20) von etwa 150°C bis 200°C charakterisiert. Die Schalttemperatur (TS 20) des PTC-Heizkörpers 20 hängt davon ab, auf welche Solltemperatur der zu erwärmende Gegenstand gebracht werden soll. Beispielsweise bei Lockenstäben wird üblicherweise eine Solltemperatur im Be reich von ca. 140°C angestrebt, hier eignet sich ein PTC-Heiz körper 20 mit einer Schalttemperatur von ca. 160°C. Idealerweise sollte der minimale Widerstand (RMIN 20) des PTC-Heizkörpers 20 so niedrige Werte wie möglich, der minimale Widerstand (RMIN 10) des PTC-Heizkörpers 10 sowie auch dessen Schalttemperatur (TS 10) so hohe Werte wie möglich annehmen. Diese Anforderungen werden jedoch derzeit durch die auf dem Markt handelsüblich erhältlichen PTC-Heizelemente auf die vorgenannten Werte beschränkt.In Fig. 1 is the basic circuit of a first PTC heater 10 and a second PTC heater 20, which are connected in series and connected to a voltage supply 12, is shown. In the following, voltage supply is understood to mean the normal mains voltage in households, which can be between approx. 100 V and 240 V depending on the country. In particular, this arrangement also allows a display of the respective operating state of the heating unit. For this purpose, a glow lamp 91 with a series resistor 92 and a glow lamp 93 with a series resistor 94 are connected in parallel to the first PTC heater 10 and parallel to the second PTC heater 20 . The heating characteristics are not influenced by the high internal resistance of the glow lamp 91 , 93 . Glow lamp 91 lights up during the heating phase, glow lamp 93 after the heating phase has ended. Glow lamp 93 can of course also be used on its own. According to FIG. 1b, the second PTC heater 20 is realized by connecting two PTC elements 22 , 24 in parallel. Since the PTC elements 22 , 24 have an essentially the same resistance-temperature characteristic. The PTC heater 10 is advantageously arranged spatially between the PTC elements 22 , 24 , which on the one hand brings about increased functional reliability of the heating unit and on the other hand achieves a more homogeneous temperature distribution on the object to be heated. The resistance-temperature characteristics of the two radiators are shown in Fig. 2, with the resistance being plotted loga rithmically in the usual way. The PTC heating element 10 preferably has a characteristic curve with a very high minimum resistance (RMIN 10 ) in the range from approximately 0.5 kOhm to 6 kOhm at a likewise high switching temperature (TS 10 ) in the range from 250 ° C. to 400 ° C. . In contrast to this, the characteristic curve of the PTC heating element 20 is characterized by a minimum resistance (RMIN 20 ) in the range from approximately 5 ohms to 100 ohms at a switching temperature (TS 20 ) of approximately 150 ° C. to 200 ° C. The switching temperature (TS 20 ) of the PTC heating element 20 depends on the target temperature to which the object to be heated is to be brought. For example, for curling irons, a target temperature in the range of approx. 140 ° C is usually sought, here a PTC heating element 20 with a switching temperature of approx. 160 ° C is suitable. Ideally, the minimum resistance (R MIN 20) should the PTC heater 20 values as low as possible, the minimum resistance (R MIN 10) of the PTC heater 10 as well as its switching temperature accept (TS 10) as high as possible. However, these requirements are currently limited to the aforementioned values by the PTC heating elements commercially available on the market.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 mit den Kennlinien der PTC-Heizkörper 10, 20 nach Fig. 2 ist wie folgt. Nach dem Einschalten der Heizeinheit fällt aufgrund des höheren minimalen Widerstandes bzw. Kaltwiderstandes des PTC-Heizkörpers 10 an diesem der Großteil der Versorgungsspannung ab, so daß die ser zunächst auch den Großteil der zur Erwärmung des Körpers er forderlichen Leistung erzeugt. Um eine Selbstbegrenzung des PTC-Heizkörpers 10 während dieser Aufheizphase durch Überschrei ten der Schalttemperatur (TS 10) weitestgehend zu vermeiden, sollte die Schalttemperatur (TS 10) bei möglichst hohen Werten liegen. Aufgrund des recht niedrigen minimalen Widerstandes RMIN 10 bzw. Kaltwiderstandes des PTC-Heizkörpers 20 erfährt dieser nur eine geringe Eigenerwärmung und begrenzt den durch beide PTC-Heizkörper 10, 20 fließenden Strom zunächst nicht. Erst dann, wenn der PTC-Heizkörper 20 durch die vom PTC-Heizkörper 10 abge gebene Leistung auf seine Schalttemperatur (TS 20) erwärmt worden ist, wird der durch die Heizeinheit fließende Strom aufgrund der Widerstandserhöhung des PTC-Heizkörpers 20 begrenzt. Nun gibt der PTC-Heizkörper 20 den Hauptteil der erforderlichen Leistung b, um den zu erwärmenden Körper auf der Solltemperatur zu halten. The functioning of the circuit arrangement according to FIG. 1 with the characteristic curves of the PTC heating elements 10 , 20 according to FIG. 2 is as follows. After switching on the heating unit drops due to the higher minimum resistance or cold resistance of the PTC radiator 10 on this the majority of the supply voltage, so that the water initially also generates the majority of the power required for heating the body. In order to largely avoid self-limitation of the PTC radiator 10 during this heating phase by exceeding the switching temperature (TS 10 ), the switching temperature (TS 10 ) should be as high as possible. Due to the very low minimum resistance RMIN 10 or cold resistance of the PTC heating element 20 , the latter experiences only a small amount of self-heating and initially does not limit the current flowing through both PTC heating elements 10 , 20 . Only when the PTC radiator 20 has been heated to its switching temperature (TS 20 ) by the power output from the PTC radiator 10 is the current flowing through the heating unit limited due to the increase in resistance of the PTC radiator 20 . Now the PTC heater 20 gives the main part of the power b required to keep the body to be heated at the desired temperature.

Während der Aufheizphase dient der PTC-Heizkörper 20 somit im wesentlichen als Temperaturfühler und Kontrollorgan für die Steuerung der Abschaltung des PTC-Heizkörpers 10, ohne selbst wesentliche Beiträge zur Erwärmung des Gegenstandes zu liefern. Erst dann, wenn der PTC-Heizkörper 20 durch die vom PTC-Heizkör per 10 abgegebene Leistung auf ein bestimmtes Temperaturniveau, nämlich auf die Schalttemperatur (TS 20), gebracht worden ist, übernimmt der PTC-Heizkörper 20 ein Großteil der erforderlichen, allerdings erheblich geringeren Heizleistung zur Aufrechterhal tung der Temperatur des zu erwärmenden Gegenstandes. Diese Zusam menhänge machen deutlich, daß neben der Auswahl von PTC-Heiz körpern 10, 20 mit entsprechenden Kennlinien auch eine besondere Anordnung der Heizkörper hinsichtlich der thermischen Kopplung erforderlich ist. Gemäß Fig. 3 muß man bei der Heizeinheit zwi schen mehreren Wärmeströmen unterscheiden. Der Gegenstand 30 wird während der Aufheizphase von dem Wärmestrom 32 durch den PTC-Heizkörper 10 erwärmt. Der Wärmestrom 36 dient zur Erhöhung der Temperatur des PTC-Heizkörpers 20 während der Aufheizphase und gewährleistet, daß der PTC-Heizkörper 20 während der Aufheiz phase als Kontroll- bzw. Überwachungsorgan des PTC-Heizkörpers 10 wirken kann. Nach Beendigung der Aufheizphase wird der zu er wärmende Gegenstand 30 durch den Wärmestrom 34, ausgehend vom PTC-Heizkörper 20, auf Solltemperatur gehalten. In dieser Phase ist der Wärmestrom 32 erheblich kleiner als der Wärmestrom 34. Der Wärmestrom 36 kann über ein separates Element, beispielsweise einen Kontakt oder ein Wärmeleitblech, dem jeweiligen Anwendungs zweck angepaßt werden. Für die jeweilige Dimensionierung der thermischen Anbindung des PTC-Heizkörpers 20 an den PTC-Heizkör per 10 lassen sich keine allgemein gültigen Regeln angeben. Letztendlich bestimmt die Stärke der thermischen Kopplung zwi schen den beiden PTC-Heizkörpern 10, 20 die Dauer der Aufheiz phase des zu erwärmenden Gegenstandes. Diese Zeitdauer ist bei spielsweise abhängig von der Wärmekapazität bzw. der abgestrahl ten Leistung des zu erwärmenden Gegenstandes abhängig. Für den Fachmann stellt es jedoch kein Problem dar, bei Kenntnis dieser Zusammenhänge die thermische Kopplung über das separate Element entsprechend den Vorgaben und Erfordernissen zu variieren bzw. einzustellen.During the heating phase, the PTC heating element 20 thus essentially serves as a temperature sensor and control element for controlling the shutdown of the PTC heating element 10 , without itself making any significant contributions to heating the object. Only when the PTC radiator 20 has been brought to a certain temperature level, namely the switching temperature (TS 20 ), by the power emitted by the PTC radiator per 10 , does the PTC radiator 20 take on a large part of the necessary, but considerably lower heating power to maintain the temperature of the object to be heated. This coherence make it clear that in addition to the selection of PTC heating bodies 10 , 20 with corresponding characteristics, a special arrangement of the radiators with regard to the thermal coupling is required. According to Fig. 3 one has to distinguish Zvi rule plurality of heat streams in the heating unit. The object 30 is heated by the heat flow 32 through the PTC heating element 10 during the heating phase. The heat flow 36 serves to increase the temperature of the PTC heating element 20 during the heating phase and ensures that the PTC heating element 20 can act as a control or monitoring element of the PTC heating element 10 during the heating phase. After completion of the heating phase, the object 30 to be heated is kept at the desired temperature by the heat flow 34 , starting from the PTC heating element 20 . In this phase, the heat flow 32 is considerably smaller than the heat flow 34 . The heat flow 36 can be adapted to the particular application via a separate element, for example a contact or a heat conducting plate. No generally applicable rules can be specified for the respective dimensioning of the thermal connection of the PTC radiator 20 to the PTC radiator 10 . Ultimately, the strength of the thermal coupling between the two PTC radiators 10 , 20 determines the duration of the heating phase of the object to be heated. This time period is dependent on the heat capacity or the radiated power of the object to be heated, for example. However, it is not a problem for the person skilled in the art to vary or set the thermal coupling via the separate element in accordance with the specifications and requirements when these relationships are known.

Anhand der Diagramme der Fig. 4, 5 wird das Zusammenwirken der PTC-Heizkörper 10, 20 während eines Einschaltvorganges der Heiz einheit erläutert. Nach Einschalten der Heizeinheit zum Zeitpunkt t₀ heizt sich der PTC-Heizkörper 10 sehr rasch durch Eigen heizung bis zum Zeitpunkt t₁ fast bis auf Endtemperatur auf, während der PTC-Heizkörper 20 sich in diesem Zeitraum nur sehr wenig erwärmt. Das Zeitintervall zwischen t₀ und t₁ ent spricht dem Einschaltvorgang und erstreckt sich nur über wenige Sekunden. Während der Aufheizphase von t₁ bis t₂ bleibt die Temperatur des PTC-Heizkörpers 10 nahezu konstant, so daß dieser über die große Temperaturdifferenz den Gegenstand aufheizt. Der PTC-Heizkörper 20 erwärmt sich aufgrund der thermischen Kopplung mit dem PTC-Heizkörper 10. Während der Zeitdauer t₂ bis t₃ findet die Umschaltphase statt, in der der PTC-Heizkörper 20 die Schalttemperatur TS 20 erreicht, so daß sein Widerstand stark, beispielsweise um einige Zehnerpotenzen ansteigt und somit ein Großteil der Versorgungsspannung an ihm abfällt. Hierdurch ent wickelt der PTC-Heizkörper 10 erheblich weniger Leistung und kühlt sich ab, wodurch sein Widerstand absinkt. Praktische Ver suche haben gezeigt, daß beim Einsatz einer derartigen Heizein richtung zwischen dem Einschalten t₀ und dem Umschalten t₂ bzw. t₃ etwa eine Zeitspanne zwischen ca. 20 sec. bis etwa einer Minute je nach Anwendungsfall vergeht. In der Regelphase zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ regelt der PTC-Heizkörper 20 die Temperatur des zu erwärmenden Gegenstandes auf einen im wesentlichen konstanten Wert, der PTC-Heizkörper 10 trägt nur noch wenig zur Erwärmung des Gegenstandes bei. With reference to the diagrams of Figs. 4, 5 is the interaction of the PTC heater 10, explained unit during a switch-on of the heating 20th After switching on the heating unit at time t ₀ , the PTC heating element 10 heats up very quickly by self-heating up to the time point t ₁ almost to the end temperature, while the PTC heating element 20 heats up very little in this period. The time interval between t ₀ and t ₁ corresponds to the switch-on process and only extends over a few seconds. During the heating phase from t ₁ to t ₂ , the temperature of the PTC heater 10 remains almost constant, so that it heats the object via the large temperature difference. The PTC heating element 20 heats up due to the thermal coupling with the PTC heating element 10 . During the period ₂ t to t _3, the switchover takes place, in which the PTC heating element 20 reaches the switching temperature TS 20, so that its resistance greatly increases, for example, several orders of magnitude, and thus a large part of the power supply voltage drops to it. As a result, the PTC heating element 10 develops considerably less power and cools down, as a result of which its resistance drops. Practical Ver have shown that when using such a heater between switching on t ₀ and switching t ₂ or t _3, a time period of between about 20 seconds to about a minute passes depending on the application. In the control phase between times t ₃ and t ₄ , the PTC heating element 20 regulates the temperature of the object to be heated to a substantially constant value, the PTC heating element 10 contributes little to the heating of the object.

Eine Modifikation der Grundschaltung von Fig. 1a ist in Fig. 6 dargestellt. Zu den PTC-Heizkörpern 10, 20 sind weitere PTC-Heiz körper 10′, 20′ und 10′′, 20′′ parallelgeschaltet, wobei die Ver bindungspunkte der ersten PTC-Heizkörper, 10, 10′, 10′′ und der zweiten PTC-Heizkörper, 20, 20′, 20′′ miteinander verbunden sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich, höhere Leistungen oder bessere Temperaturverteilungen zu erreichen, wobei die Vorteile der Grundschaltung beibehalten werden. In Fig. 7 sind verschie dene Erweiterungen der Grundschaltung der Fig. 1 dargestellt, die die Möglichkeit der Einstellung verschiedener Temperaturstufen des zu beheizenden Gegenstandes bieten. Gemäß Fig. 7a sind in Serie zum PTC-Heizkörper 10 drei PTC-Heizkörper 20, 20′, 20′′ in Parallelschaltung angeordnet, wobei jeder PTC-Heizkörper 20, 20′, 20′′ mittels eines Mehrfachschalters mit der Spannungsversorgung 12 verbindbar ist. Durch die Wahl unterschiedlicher Schalttempe raturen für jeden der PTC-Heizkörper 20, 20′, 20′′ können unter schiedliche Endtemperaturen für den zu beheizenden Gegenstand mittels des Mehrfachschalters 42 eingestellt werden. Die Schal tungsanordnung gem. Fig. 7b unterscheidet sich von der Schal tungsanordnung nach Fig. 7a dadurch, daß jedem PTC-Heizkörper 20, 20′ und 20′′ ein Ein/Aus-Schalter 44, 44′ und 44′′ zugeordnet ist. Die PTC-Heizkörper 20, 20′ und 20′′ können gleiche oder auch unterschiedliche Widerstands-Temperatur-Kennlinien aufweisen. Durch Zuschalten der einzelnen PTC-Heizkörper 20, 20′, 20′′ kann der Wärmewiderstand und/oder die Schalttemperatur und damit auch die Endtemperatur des zu beheizenden Gegenstandes verändert wer den. In Fig. 7c ist eine Schaltungsanordnung für eine Heizeinheit mit zwei bis drei Temperaturstufen beispielsweise für einen Lockenstab und in Fig. 7d eine entsprechende Anordnung der PTC-Heizkörper 10, 10′ und 20, 20′ und 20′′ sowie der entspre chenden Kontakte 46, 48 angegeben. Die PTC-Heizkörper 10, 10′, 20, 20′ und 20′′ sind durch einen gemeinsamen Kontakt 46 miteinander verbunden. Über weitere Kontakte 48 sind die PTC-Heizkörper 10, 10′ an einen Pol der Spannungsversorgung 12 angeschlossen. Die PTC-Heizkörper 20′, 20′′ sind über einen Schalter 44′ mit dem anderen Pol der Spannungsversorgung 12 ver bindbar. Ebenso ist der PTC-Heizkörper 20 über einen weiteren Schalter 44 an diesem Pol der Spannungsversorgung 12 anschließ bar. Durch die Wahl entsprechender Kennlinien der PTC-Heizkörper 20, 20′ und 20′′ kann je nach Schalterstellung der Schalter 44, 44′ eine andere Endtemperatur für den zu erwärmenden Gegenstand eingestellt werden. Alle Schaltungen der Fig. 7 weisen den Vor teil der Grundschaltung (Fig. 1), nämlich eine äußerst kurze Auf heizzeitdauer, auf.A modification of the basic circuit of Fig. 1a is shown in Fig. 6. To the PTC heating elements 10, 20 are more PTC heating body 10 ', 20' and 10 '', 20 '' connected in parallel, said Ver bond points of the first PTC-heating element, 10, 10 ', 10' 'and the second PTC radiators, 20 , 20 ', 20 ''are interconnected. This measure makes it possible to achieve higher outputs or better temperature distributions while maintaining the advantages of the basic circuit. In Fig. 7 various extensions of the basic circuit of Fig. 1 are shown, which offer the possibility of setting different temperature levels of the object to be heated. Referring to FIG. 7a are in series with the PTC heating element 10, three PTC heater 20, 20 ', 20' 'arranged in parallel, each PTC heating element is connected 20, 20', 20 '' by means of a multiple switch to the power supply 12 . By choosing different switching temperatures for each of the PTC radiators 20 , 20 ', 20 ''can be set under different end temperatures for the object to be heated by means of the multiple switch 42 . The circuit arrangement acc. Fig. 7b differs from the scarf arrangement according to Fig. 7a in that each PTC radiator 20 , 20 'and 20 ''is assigned an on / off switch 44 , 44 ' and 44 ''. The PTC radiators 20 , 20 'and 20 ''can have the same or different resistance-temperature characteristics. By switching on the individual PTC radiators 20 , 20 ', 20 '', the thermal resistance and / or the switching temperature and thus also the end temperature of the object to be heated can be changed. In Fig. 7c is a circuit arrangement for a heating unit with two to three temperature levels, for example for a curling iron and in Fig. 7d a corresponding arrangement of the PTC radiators 10 , 10 'and 20 , 20 ' and 20 '' and the corre sponding contacts 46 , 48 indicated. The PTC radiators 10 , 10 ', 20 , 20 ' and 20 '' are connected by a common contact 46 . The PTC radiators 10 , 10 'are connected to a pole of the voltage supply 12 via further contacts 48 . The PTC heater 20 ', 20 ''are ver via a switch 44 ' with the other pole of the power supply 12 bindable. Likewise, the PTC heater 20 can be connected to this pole of the voltage supply 12 via a further switch 44 . By choosing appropriate characteristics of the PTC radiators 20 , 20 'and 20 ''depending on the switch position of the switch 44 , 44 ' a different end temperature can be set for the object to be heated. All circuits of FIG. 7 have the on part of the basic circuit (Fig. 1), namely an extremely short heating time period on, on.

Die Serienschaltung der Fig. 8 der PTC-Heizkörper 10, 20 kann einerseits an eine Spannungsversorgung 12, nämlich die Netz spannung mit den bereits erwähnten Vorteilen der kurzen Aufheiz zeit angeschlossen werden. Andererseits besteht die Möglichkeit, die Heizeinrichtung ausschließlich über den PTC-Heizkörper 20 mittels einer Niederspannungsversorgung 14, beispielsweise eine Gleichspannung der Autobatterie, zu betreiben.The series connection of FIG. 8 of the PTC radiators 10 , 20 can be connected to a power supply 12 , namely the mains voltage, with the advantages of the short heating-up time already mentioned. On the other hand, there is the possibility of operating the heating device exclusively via the PTC heating element 20 by means of a low-voltage supply 14 , for example a direct voltage of the car battery.

Die Ausführungsformen einer Heizeinheit gem. Fig. 9 und 10 be treffen ein Haarpflegegerät zum Wellen, Kräuseln oder Trocknen der Haare, wie es bereits in den deutschen Offenlegungsschriften DE 36 16 459 A1 bzw. DE 36 20 910 A1 vom Grundsatz beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt dieser beiden Druckschriften wird durch ausdrücklichen Verweis in die vorliegende Anmeldung aufge nommen. Fig. 9 zeigt eine elektrische Heizeinheit mit einem ersten PTC-Heizkörper 10 und zwei hierzu benachbart angeordneten PTC-Elementen 22, 24, die den zweiten PTC-Heizkörper 20 bilden. Die Heizkörper sind klemmend zwischen zwei Wärmeleitblechen 54, 56 angeordnet, wobei diese Wärmeleitbleche 54, 56 gleichzeitig zur Verbindung der Heizelemente mit der Spannungsversorgung die nen können. Über eine Kontaktfeder 60 wird das Wärmeleitblech 56, das in der Regel aus Aluminium besteht, mit einem Pol der Span nungsversorgung 12 verbunden. Das elektrisch leitfähige Wärme leitblech 56 steht in unmittelbarem Kontakt mit den PTC-Elementen 22, 24, während der PTC-Heizkörper 10 durch eine nichtleitende Schicht 52 elektrisch von diesem getrennt ist. Das zweite Wärme leitblech 54 steht hingegen mit beiden PTC-Heizkörpern in elek trischer Verbindung. Zwischen der Isolationsschicht 52 und dem PTC-Heizkörper ist ein weiteres Kontaktblech 50 angeordnet, dessen seitlicher Fortsatz aus der gesamten Anordnung herausge führt ist und den zweiten Anschluß für die Spannungsversorgung darstellt. Die Isolation 52, die bevorzugt aus einer doppellagi gen Folie besteht, erstreckt sich über die gesamte axiale Länge der Wärmeleitbleche 54, 56 und weist Durchbrechungen auf, die zur Fixierung der PTC-Heizkörper bzw. Elemente während des Zusammen baus der Heizeinheit dienen. Die Wärmeleitbleche 54, 56 sind von zwei Isolationsschichten 58 und 59 umgeben. Sofern das Rohr des zu beheizenden Lockenstabes oder sonstigen Gegenstandes aus nicht leitendem Material besteht, kann die zweite Isolationsschicht 59 durchaus vom Rohr 70 gebildet werden. Der Stromfluß durch die PTC-Heizkörper erfolgt in folgender Weise. Über die Kontaktfeder 60 fließt der Strom von der Spannungsversorgung 12 zu dem Wärme leitblech 56, durchsetzt die parallel geschalteten PTC-Elemente 22, 24 und gelangt über das Wärmeleitblech 54, den PTC-Heizkörper 10 und Kontaktblech 50 wieder zur Spannungsversorgung 12. Der Vorteil dieser Heizeinheit mit außen angebrachten Isolations schichten, wobei die Wärmeleitbleche auch Kontaktfunktionen er füllen, liegt zum einen in der sehr guten Wärmeleitung und zum anderen in den niedrigen Kosten für zusätzliche elektrische Kon takte.The embodiments of a heating unit acc. Fig. 9 and 10 meet be a hair care device for corrugation, crimping or drying the hair, as it is already described in the German Offenlegungsschriften DE 36 16 459 A1 or DE 36 20 910 A1 from the principle. The disclosure content of these two documents is included in the present application by express reference. FIG. 9 shows an electrical heating unit with a first PTC heating element 10 and two PTC elements 22 , 24 arranged adjacent to it, which form the second PTC heating element 20 . The radiators are clamped between two heat conducting plates 54 , 56 , these heat conducting plates 54 , 56 which can also be used to connect the heating elements to the voltage supply. Via a contact spring 60 , the heat conducting plate 56 , which generally consists of aluminum, is connected to a pole of the voltage supply 12 . The electrically conductive heat baffle 56 is in direct contact with the PTC elements 22 , 24 , while the PTC heater 10 is electrically separated from it by a non-conductive layer 52 . The second heat baffle 54 , however, is in electrical connection with both PTC radiators. Another contact plate 50 is arranged between the insulation layer 52 and the PTC heating element, the lateral extension of which leads out of the entire arrangement and represents the second connection for the voltage supply. The insulation 52 , which preferably consists of a double-layer film, extends over the entire axial length of the heat-conducting plates 54 , 56 and has openings which serve to fix the PTC heating element or elements during the assembly of the heating unit. The heat conducting plates 54 , 56 are surrounded by two insulation layers 58 and 59 . If the tube of the curling iron or other object to be heated is made of non-conductive material, the second insulation layer 59 can be formed by the tube 70 . The current flow through the PTC radiators is as follows. Via the contact spring 60 , the current flows from the voltage supply 12 to the heat conducting plate 56 , passes through the parallel connected PTC elements 22 , 24 and reaches the voltage supply 12 again via the heat conducting plate 54 , the PTC heating element 10 and the contact plate 50 . The advantage of this heating unit with externally attached insulation layers, whereby the heat conducting plates also fulfill contact functions, lies on the one hand in the very good heat conduction and on the other hand in the low costs for additional electrical contacts.

In Fig. 10 ist eine weitere Anordnung der Heizeinheit darge stellt, bei der die Heizkörper selbst unmittelbar von elektri schen Isolationsschichten umgeben sind. Diese Anordnung weist den Vorteil einer geringen Wärmekapazität auf, wobei aufgrund des ge ringeren Verbrauches von Isolationsmaterial auch die Kosten für die elektrische Isolierung gesenkt werden. Die elektrische Heiz einheit ist wiederum zwischen zwei Wärmeleitblechen 54 und 56 in einem Rohr, das beispielsweise den Haarbehandlungsabschnitt eines Lockenstabes darstellt, angeordnet. Durch einen Kontakt 66, der beispielsweise als ein profilierter Aluminiumsteg ausgebildet sein kann, sind der PTC-Heizkörper 10 und die PTC-Elemente 22, 24 einseitig elektrisch leitend miteinander verbunden. Durch eine geeignete Dimensionierung dieses elektrischen Verbindungselemen tes kann die thermische Kopplung zwischen dem PTC-Heizkörper und den parallel geschalteten PTC-Elementen 22, 24 in geeigneter Wei se beeinflußt und damit die Stärke des Wärmestroms 36 (Fig. 3) eingestellt werden. Der Grad dieser thermischen Kopplung zwischen den PTC-Heizkörpern 10 und 20 bzw. 10 und den PTC-Elementen 22, 24 bestimmt die Zeitdauer der Aufheizphase der Heizeinheit bzw. den Zeitpunkt, zu dem der PTC-Heizkörper 10 durch den PTC-Heiz körper 20 bzw. die PTC-Elemente 22, 24 im wesentlichen abgeschal tet wird. Fixiert sind die PTC-Elemente 22, 24 und der PTC-Heiz körper 10 in einem Positionierungsrahmen 62, der aus elektrisch isolierendem Material besteht. Auf der dem Kontakt 66 abgewandten Seite sind die PTC-Elemente 22, 24 mittels eines Kontaktes 68 verbunden, der im Bereich der PTC-Elemente 22, 24 großflächig, im Bereich des PTC-Heizkörpers 10 und im Austrittsbereich aus dem Rohr 70 als schmaler Steg ausgebildet ist. Wie insbesondere aus Fig. 10c ersichtlich ist, ist der Steg des Kontaktes 68 im Be reich des PTC-Heizkörpers 10 rechtwinklig abgewinkelt und elek trisch isoliert an diesem vorbeigeführt. Zur Kontaktierung des PTC-Heizkörpers 10 dient ein weiteres Kontaktblech 64, welches in dem Kontaktierungsbereich großflächig ausgebildet ist, im Bereich des oder der PTC-Elemente 22, 24 wiederum als rechtwinklig abge winkelter Steg an diesem elektrisch isolierend vorbeigeführt und aus dem Rohr 70 herausgeführt ist. In der Fig. 10 ist die Heraus führung des Kontaktes 64 allerdings nicht dargestellt. Die Kon takte 64, 68 sind als dünne Kupferbleche bzw. Kupferstanzteile bzw. Formteile ausgebildet. Die gesamte Anordnung der PTC-Heiz körper, des Positionierungsrahmens 62 und der Kontakte 64, 66 und 68 ist von einer ersten Isolationsschicht 58 und einer zweiten Isolationsschicht 59 umgeben. Insbesondere kann die erste Isola tionsschicht 58 als zweilagige Kaptonfolie und die zweite Isola tionsschicht 59 als Silikonschlauch ausgebildet sein. Ein Pol der Spannungsversorgung 12 wird über den Kontakt 68 mit den beiden PTC-Elementen 22, 24 verbunden. Der Strom durch diese PTC-Ele mente 22, 24 fließt über den Kontakt 66 zum PTC-Heizkörper 10 und wird über den Kontakt 64 und dessen nicht dargestellte Heraus führung aus dem Rohr 70 zurück zum anderen Pol der Spannungsver sorgung 12 geführt. Für Modifikationen der Heizeinheit gemäß den Fig. 6, 7 und 8 sind entsprechende Kontaktierungsanordnungen vorzusehen, die den Fachmann bei Kenntnis der Kontaktierungsan ordnungen gemäß Fig. 9 und 10 vor keine größeren Probleme stel len. Hinsichtlich der räumlichen Positionierung der PTC-Elemente im Heizrohr ist eine Nebeneinander- oder Hintereinanderanordnung möglich. Dies hängt von der jeweiligen Ausgestaltung des zu be heizenden Gegenstandes ab.In Fig. 10, a further arrangement of the heating unit is Darge provides, in which the radiators themselves are directly surrounded by electrical insulation layers. This arrangement has the advantage of a low heat capacity, the cost of electrical insulation being reduced due to the lower consumption of insulation material. The electric heating unit is in turn arranged between two heat-conducting plates 54 and 56 in a tube, which represents, for example, the hair treatment section of a curling iron. The PTC heating element 10 and the PTC elements 22 , 24 are connected to one another in an electrically conductive manner by a contact 66 , which can be designed, for example, as a profiled aluminum web. By suitably dimensioning this electrical connection element, the thermal coupling between the PTC heating element and the parallel connected PTC elements 22 , 24 can be influenced in a suitable manner and thus the strength of the heat flow 36 ( FIG. 3) can be set. The degree of this thermal coupling between the PTC heating elements 10 and 20 or 10 and the PTC elements 22 , 24 determines the duration of the heating phase of the heating unit or the time at which the PTC heating element 10 by the PTC heating element 20th or the PTC elements 22 , 24 is essentially switched off. The PTC elements 22 , 24 and the PTC heating body 10 are fixed in a positioning frame 62 , which consists of electrically insulating material. On the side facing away from the contact 66 , the PTC elements 22 , 24 are connected by means of a contact 68 , which has a large area in the area of the PTC elements 22 , 24 , in the area of the PTC heating element 10 and in the exit area from the tube 70 as a narrow web is trained. As can be seen in particular from Fig. 10c, the web of the contact 68 in the loading area of the PTC radiator 10 is angled at right angles and is electrically guided past it in an electrically isolated manner. To contact the PTC heating element 10 , a further contact plate 64 is used , which has a large surface area in the contacting area, in the area of the PTC element or elements 22 , 24, in turn, is guided past this at an electrically insulating angle and is led out of the tube 70 as a right-angled web . In Fig. 10, the leadership of the contact 64 is not shown. The contacts 64 , 68 are formed as thin copper sheets or stamped copper parts or molded parts. The entire arrangement of the PTC heater, the positioning frame 62 and the contacts 64 , 66 and 68 is surrounded by a first insulation layer 58 and a second insulation layer 59 . In particular, the first insulation layer 58 can be formed as a two-layer Kapton film and the second insulation layer 59 as a silicone tube. One pole of the voltage supply 12 is connected to the two PTC elements 22 , 24 via the contact 68 . The current through these PTC elements 22 , 24 flows through the contact 66 to the PTC heating element 10 and is guided via the contact 64 and its guide, not shown, out of the pipe 70 back to the other pole of the voltage supply 12 . Corresponding contacting arrangements are to be provided for modifications of the heating unit according to FIGS . 6, 7 and 8, which pose no major problems for the person skilled in the art with knowledge of the contacting arrangements according to FIGS . 9 and 10. With regard to the spatial positioning of the PTC elements in the heating tube, a side-by-side or side-by-side arrangement is possible. This depends on the particular design of the object to be heated.

In Fig. 11 sind zwei experimentell aufgenommene Aufheizkurven dargestellt, die mittels eines auf dem Markt befindlichen Locken stabes TC 22 der Braun AG (Art. Nr. 4563) unter Einsatz einer herkömmlichen Heizeinheit (strichlierte Kurve) und einer Heizein heit gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 (durchgezogene Kurve) aufgenommen wurden. In dem Diagramm ist die Temperatur des Heizrohres 70 des Lockenstabes TC 22 über der Zeit aufgetragen. Während der herkömmliche Lockenstab eine Temperatur von 120°C bei einer Endtemperatur von etwa 140°C nach etwa 4,2 min er reicht, ist die Aufheizphase dieses mit der Heizung nach Fig. 10 ausgestalteten Lockenstabes bereits nach einer Minute beendet. In Fig. 11, two experimentally recorded heating curves are shown, which by means of a curling iron TC 22 from Braun AG (Art. No. 4563) using a conventional heating unit (dashed curve) and a heating unit according to the embodiment of Fig 10 (solid curve). were added. In the diagram, the temperature of the heating tube 70 of the curling iron TC 22 is plotted over time. While the conventional curling iron reaches a temperature of 120 ° C at a final temperature of about 140 ° C after about 4.2 min, the heating phase of this curling iron designed with the heater according to FIG. 10 ends after only one minute.

Dieser Vergleich macht deutlich, daß die Heizeinheit nach der Er findung enorme Vorteile für den Benutzer aufweist. Der Einsatz einer derartigen Heizeinheit ist jedoch nicht auf das Anwendungs gebiet der elektrischen Haarpflegegeräte, wie Lockenstäbe, Haar trockner u.ä. beschränkt, sondern findet auch auf anderen Gebie ten, beispielsweise der Kaffeezubereitung mit elektrischen Kaffeemaschinen, bei Bügeleisen und in solchen Bereichen Anwen dung, in denen eine kurze Aufheizzeit zur Erreichung der End temperatur des zu beheizenden Gegenstandes eine Rolle spielt.This comparison makes it clear that the heating unit after the Er Finding enormous advantages for the user. The stake However, such a heating unit is not applied area of electrical hair care devices, such as curling irons, hair dryer etc. limited, but also takes place in other areas ten, for example the preparation of coffee with electrical Coffee machines, irons and such applications in which a short warm-up time to reach the end temperature of the object to be heated plays a role.

Claims

1. Electric heating unit for heating an object ( 30 ), consisting of a first and a second PTC heating body ( 10 , 20 ) which can be connected via a contact means with a voltage supply ( 12 ) and connected in series, where at the PTC -Heating element ( 10 , 20 ) have different switching temperatures, characterized in that the first PTC heating element ( 10 ) with a higher switching temperature has a minimum resistance that is a multiple of the mini-resistance of the second PTC heating element ( 20 ) with one lower switching temperature.

2. Heating unit according to claim 1, characterized in that the second PTC heater ( 20 ) consists of a parallel connection of two PTC elements ( 22 , 24 ) with a substantially similar characteristic line, the opposite one another the first PTC heater ( 10 ) enclose between themselves.

3. Heating unit according to claim 1, characterized in that the first PTC heater ( 10 ) has a switching temperature in the range of 250 ° C to 400 ° C, preferably 290 ° C-360 ° C, in particular 300 ° C, and a minimum Resistance in the range from 0.5 kOhm to 6 kOhm and the second PTC heater ( 20 ) has a switching temperature in the range from 150 ° C to 200 ° C and a minimum resistance in the range from 1 to 100 Ohm.

4. Heating unit according to claim 1, characterized in that the first and second PTC heating elements ( 10 , 20 ) are spatially arranged to one another or are thermally coupled such that the first PTC heating element ( 10 ) essentially for the heating phase of the object ( 30 ) delivers the required heating power and the second PTC radiator ( 20 ) after reaching the target temperature of the object ( 30 ) while largely switching off the first PTC radiator ( 10 ) essentially to maintain the target temperature of the object ( 30 ) delivers the required heating output.

5. Heating device according to claim 1, characterized in that the second PTC heating element ( 20 ) or two PTC heating elements ( 10 , 20 ) each have a glow lamp ( 93 ; 91 , 93 ) connected in parallel GE.

6. Heating device according to claim 4, characterized in that the second PTC heater ( 20 ) via a separate element, in particular a heat-conducting plate ( 54 ) or a contact ( 66 ) is thermally coupled to the first PTC heater ( 10 ).

7. Heating device according to claim 1, characterized in that the resistance temperature characteristic of the first and second PTC heating elements ( 10 , 20 ) are coordinated with one another such that the switching temperature of the second PTC heating element ( 20 ) with the minimum resistance of the first PTC radiator ( 10 ) belonging temperature approximately coincides.

8. Heating unit according to claim 1, characterized in that the first and / or second PTC heater ( 10 , 20 ) from a plurality of PTC elements ( 10 , 10 ', 10 '', 20 , 20 ', 20 '') Be available, which can optionally be acted upon by switching means ( 42 , 44 , 44 ', 44 '') individually or in groups with the voltage supply ( 12 ).

9. Heating unit according to claim 1, characterized in that the second PTC radiator ( 20 ) can be connected separately to a low-voltage supply ( 14 ).

10. curling iron with a tube ( 70 ) for receiving a heating unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first and second PTC heating element ( 10 , 20 ) on the one hand via an element ( 54 , 66 ) with each other and electrically conductive on the other hand, can be connected to the voltage supply ( 12 ) via separate elements ( 64 , 68 ; 50 , 56 ).

11. Curling iron according to claim 10, characterized in that the elements ( 64 , 68 ) are arranged in the same plane and the heating unit with at least one insulation layer ( 58 , 59 ) surrounded between heat conducting plates ( 54 , 56 ) in the tube ( 70 ) is.

12. Curling iron according to claim 10, characterized in that the elements ( 50 , 56 ) are arranged in mutually offset planes, the heating unit between the heat conducting plates ( 54 , 56 ) in the tube ( 70 ) and between the heat conducting plates ( 54 , 56 ) and at least one insulation layer ( 58 ) is provided for the tube ( 70 ).