DE4104521C2

DE4104521C2 - PTC-Heizelement

Info

Publication number: DE4104521C2
Application number: DE19914104521
Authority: DE
Inventors: Chung-Tai Chang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2011-02-15
Also published as: DE4104521A1

Description

Die Erfindung betrifft ein PTC-Heizelement mit einer Viel zahl von PTC-Widerständen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 204 393 ist eine elektrische Heizeinrichtung für ein Heizgebläse bekannt, bei der runde scheibenförmige PTC-Widerstände als Heizelemente verwendet werden. Zwischen parallel angeordneten isolierenden Keramik-Halte vorrichtungen, die zur Ausbildung eines die entstehende Wärme der Heizelemente abführenden Luftstroms eine Viel zahl runder durchgehender Öffnungen aufweisen, sind eben falls mit runden Öffnungen versehene elektrisch leitende Kontaktplatten befestigt. Die Kontaktplatten stehen mit den PTC-Widerständen in elektrischem Kontakt und führen die zur Aufheizung der PTC-Widerstände erforderliche elek trische Heizleistung zu.

Bei dieser bekannten Befestigung der PTC-Widerstände zwischen den mit Öffnungen versehenen Kontaktplatten besteht jedoch die Gefahr, daß sich die PTC-Widerstände bei ungenügendem Anpreßdruck der Kontaktplatten mechanisch verschieben oder verdrehen können, so daß sich der elek trische Kontakt zwischen den Kontaktplatten und den PTC- Widerständen verschlechtert und die Heizleistung sinkt.

Weiterhin ist aus der US 4 870 249 eine Brennstoffheizein richtung bekannt, bei der in ähnlicher Weise eine Vielzahl von Heizelementen in Form von runden scheibenförmigen PTC- Widerständen in einem zylindrischen Halterahmen befestigt sind. Die in den PTC-Widerständen entstehende Wärme wird von durch den zylindrischen Halterahmen fließendem Brenn stoff abgeführt. In dem Halterahmen sind die PTC-Wider stände mechanisch befestigt und über Kontaktelemente an die Stromversorgung elektrisch angeschlossen. Die mecha nische Arretierung erfolgt hierbei durch in dem zylin drischen Halterahmen entsprechend der Form der PTC-Wider stände ausgestaltete Vertiefungen, wobei die einzelnen PTC-Widerstände durch Federlaschen in diesen Vertiefungen gehalten und elektrisch kontaktiert werden.

Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Vertiefungen in dem zylindrischen Halterahmen genau der Größe und Form der PTC-Widerstände angepaßt werden müssen, da bei ungenauer mechanischer Anpassung eine sichere Befestigung der PTC- Widerstände nicht gewährleistet ist. Darüber hinaus können mechanische Fertigungstoleranzen der PTC-Widerstände den elektrischen und thermischen Kontakt infolge der dadurch bedingten ungenügenden Befestigung verschlechtern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein PTC- Heizelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß die PTC-Widerstände bei gleich zeitig gutem elektrischen Kontakt mechanisch sicher an der gewünschten Befestigungsposition montiert und gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des neuen Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit ein PTC-Widerstand in einem PTC-Heizelement in entsprechend der Form des PTC-Wider stands ausgebildeten quadratischen oder rechteckigen durchgehenden Öffnungen mittels elastischer Vorsprünge an jeder Seite der Öffnungen der elastischen Kontaktplatte federnd gehalten. Zur Sicherung eines optimalen elektri schen Kontakts und zur Vermeidung von mechanischen Ver schiebungen oder Verdrehungen des PTC-Widerstands in diesen durchgehenden Öffnungen ist eine weitere elektrisch leitende Platte in Form einer Ausricht-Kontaktplatte mit gleichartigen quadratischen oder rechteckigen durchgehen den Öffnungen vorgesehen, bei der jeweils an den Innen flächen der durchgehenden Öffnungen zweifach abgewinkelte Ausrichtelemente vorgesehen sind, die einen Hohlraum zum exakten Ausrichten des jeweils in einer Öffnung angeordne ten PTC-Widerstands bilden. Durch diese Anordnung der Ausrichtelemente kann somit der PTC-Widerstand genau und sicher ausgerichtet werden, so daß bei der Montage und im Betrieb des PTC-Heizelements eine mechanische Verschiebung oder Verdrehung des jeweiligen PTC-Widerstands innerhalb der durchgehenden Öffnungen wirksam verhindert und gleich zeitig ein zuverlässiger elektrischer Kontakt gewähr leistet ist.

In dem Unteranspruch ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie ben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des PTC-Heiz elements gemäß einem ersten Ausführungsbei spiel,

Fig. 2 eine Schnittansicht des PTC-Heizelements gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des PTC-Heiz elements gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel,

Fig. 4 eine Schnittansicht des PTC-Heizelements gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des PTC-Heiz elements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unter Verwendung von zusätzlichen Platten, und

Fig. 6 eine Schnittansicht des PTC-Heizelements gemäß Fig. 5.

Das PTC-Heizelement gemäß Fig. 1 und 2 weist zwei Isolationsplatten 10, eine erste elektrische Kontaktplatte in Form einer Aus richt-Kontaktplatte 20, eine zweite elektrische Kontaktplatte in Form einer elastischen Kontaktplatte 30 und eine Vielzahl von PTC-Widerständen 40 als Hauptbestand teile auf.

Die bevorzugt quadratisch oder rechteckig ausgeführten zwei Isolationsplatten 10 weisen eine Vielzahl quadratischer oder rechteckiger durchgehender Öffnungen 11 auf und werden gesondert mit der Ausricht-Kontaktaktplatte 20 und der elastischen Kontaktplatte 30, mittels Nieten verbunden. Anschließend werden die zwei Isolationsplatten 10, die Ausricht-Kontaktplatte 20 und die elastische Kontaktplatte 30 mittels Bolzen und Muttern fest miteinander verbunden, wobei die Ausricht-Kontaktplatte 20 und die elastische Kontaktplatte 30 zwischen den Isolationsplatten 10 einge schlossen sind.

Die Ausricht-Kontaktplatte 20 und die elastische Kontaktplatte 30 weisen eine Vielzahl quadratischer oder rechteckiger Öffnungen 21; 31, mit denen die PTC-Widerstände 40 ausgerichtet werden, und zu sätzlich zwischen den durchgehenden Öffnungen 21; 31 in vertikaler und horizontaler Richtung eine Vielzahl netzförmiger Öffnungen 22; 32 auf. Damit die von den PTC- Widerständen 40 erzeugte Wärme abgegeben wird, sind die zwei Isolationsplatten 10 an der jeweiligen Außenseite der Ausricht-Kontaktplatte 20 und der elastischen Kontaktplatte 30 derart angeordnet, daß die durchgehenden Öffnungen 11 mit den durchgehenden Öffnungen 21; 31, sowie den netzförmigen Öffnungen 22; 32 der Ausricht-Kontaktplatte 20 und der elastischen Kontaktplatte 30 entsprechend zueinander ausgerichtet sind.

Jede der durchgehenden Öffnungen 21 ist an ihren vier Innen seiten mit winkelförmigen Ausrichtelementen 23 versehen, wodurch die vier Ausrichtelemente 23 einen Hohlraum 24 zur Aufnahme eines PTC-Widerstands 40 bestimmen.

Jede der durchgehenden Öffnungen 31 in der elastischen Kontaktplatte 30 ist an ihren vier Innenseiten in der Nähe des PTC-Wider standes, der in einer der durchgehenden Öffnungen 21 in der Ausricht-Kontaktplatte 20 angeordnet ist, mit einem elastischen Vorsprung 33 versehen, der die Seitenfläche des PTC-Widerstandes 40 ela stisch andrückt und sichert, so daß dieser keine Möglichkeit hat, sich in der durchgehenden Öffnung der Ausricht-Kontaktplatte 20 zu bewegen oder zu kippen.

Bevor die zwei Isolationsplatten 10, die Ausricht-Kontaktplatte 20 und die elastische Kontaktplatte 30 miteinander verbunden werden, müssen alle PTC-Widerstände 40 in ihren Befestigungshohlräumen 24 in den durchgehenden Öffnungen 21 der Ausricht-Kontaktplatte 20 angeordnet sein. Danach werden die zwei gesonderten elektrischen Pole mit der Ausricht-Kontaktplatte 20 bzw. der elastischen Kontaktplatte 30 verbunden, wodurch das PTC- Heizelement für eine Benutzung beispielsweise in einem Gebläse einsatzbereit ist. Die elastischen Vorsprünge 33 in der elastischen Kontaktplatte 30 drücken elastisch gegen die Seitenflächen eines jeweiligen PTC-Widerstandes 40, so daß die Verbindung zwischen den PTC-Widerständen 40 und der Aus richt-Kontaktplatte 20, sowie der elastischen Kontaktplatte 30 nach der Mon tage hervorragend ist. Dadurch, daß die PTC-Widerstände 40 fest und sicher in den Hohlräumen 24 der Ausricht-Kontaktplatte 20 angeordnet sind und durch die Vorsprünge 33 angedrückt werden, können sie durch vertikale oder horizontale Anordnung oder durch Stoßbelastung nicht in den Hohlräumen 24 bewegt werden.

Das zweite Ausführungsbeispiel des PTC-Heizelementes gemäß den Fig. 3 und 4 weist wie im ersten Ausführungsbeispiel dieselben zwei Isolationsplatten 10, eine Ausricht-Kontaktplatte 50 und eine elastische Kontaktplatte 60 auf, die zur Aufnahme der PTC-Widerstände 70 entsprechende durchgehende Öffnungen 51; 61, jedoch keine netzförmigen Öff nungen aufweisen. Jeder der durchgehenden Öffnungen 51 weist einen Widerstandshohlraum 52 auf, der wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch vier winkelförmige Ausrichtelemente definiert ist, und jede durchgehende Öffnung 61 weist wie im ersten Ausführungsbeispiel vier elastsiche Vorsprünge 62 auf, durch die der PTC-Widerstand 70 in dem Hohlraum 52 ausgerichtet und durch die elastischen Vorsprünge 62 sicher gehalten wird. Das zweite Ausführungsbeispiel ist für große Leistung, jedoch kleine oder mittlere räumliche Abmessung geeignet.

Die beiden Ausführungsbeispiele des PTC-Heizelementes weisen für die Montage eine einfache Struktur auf, wobei zwischen den PTC-Widerständen 40 und der Ausricht-Kontaktplatte 20; 50 bzw. der elastischen Kontaktplatte 30; 60 eine gute Leitfähigkeit gewährleistet ist.

Sollten die Isolationsplatten 10 keine ausreichende Wärme beständigkeit aufweisen, so kann zwischen die Ausricht-Kontaktplatte 50 und eine der Isolationsplatten 10, sowie zwischen die elasti sche Kontaktplatte und die jeweils andere Isolationsplatte 10 eine zusätz liche Platte 80 eingefügt werden, die dieselbe Form wie die Isolationsplatte 10 aufweist, wodurch Wärme und Druck, die durch die Isolationsplatten aufgenommen werden, aufgeteilt werden und somit die Belastung der Isolationsplatten 10 durch Wärme und Druck vermindert wird.

Claims

1. PTC-Heizelement, mit
einer Vielzahl von PTC-Widerständen (40; 70),
einer ersten elektrischen Kontaktplatte (20; 50) und einer zweiten elektrischen Kontaktplatte (30; 60) mit jeweils einer Vielzahl von durchgehenden Öffnungen (21; 51; 31; 61) zur elektrischen Kontaktierung der Vielzahl von PTC-Widerständen (40; 70), und
zwei Isolationsplatten (10), in denen jeweils eine Vielzahl durchgehender Öffnungen (11) den durchgehenden Öffnungen (21; 51; 31; 61) der ersten elektrischen Kon taktplatte (20; 50) und der zweiten elektrischen Kontakt platte (30; 60) gegenüberliegend ausgebildet sind, und die die erste und zweite elektrische Kontaktplatte (20, 30; 50, 60) fest zwischen sich aufnehmen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste elektrische Kontaktplatte (20; 50) eine Ausricht-Kontaktplatte und die zweite elektrische Kontakt platte (30; 60) eine elastische Kontaktplatte bilden,
die durchgehenden Öffnungen der Ausricht-Kontaktplatte (20; 50) und der elastischen Kontaktplatte (30; 60) quadratische oder rechteckige durchgehende Öffnungen sind, wobei die durchgehenden Öffnungen der elektrischen Kon taktplatte (20; 50) den durchgehenden Öffnungen der elastischen Kontaktplatte (30; 60) gegenüberstehen,
jede der vier Innenflächen der quadratischen oder rechteckigen Öffnungen (31; 61) der elastischen Kontakt platte (30; 60) einen elastischen Vorsprung (33; 62) auf weist, der gegen eine Seitenfläche des jeweiligen PTC- Widerstands (49; 70) elastisch andrückt, und die Vielzahl der in den durchgehenden Öffnungen (21; 51) angeordneten PTC-Widerstände (40; 70) mittels der elastischen Vor sprünge (33; 62) festgehalten werden, und
die Ausricht-Kontaktplatte (20; 50) an jeder Innen fläche der quadratischen oder rechteckigen durchgehenden Öffnungen (21; 51) zweifach abgewinkelte Ausrichtelemente (23) aufweist, die einen Hohlraum (24; 52) zum Ausrichten eines jeweiligen PTC-Widerstands (40; 70) bilden.

2. PTC-Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zur Verminderung von Wärme- und Druckbelastung jeweils eine zusätzliche Platte (80) zwischen einer der Isolationsplatten (10) und der Ausricht-Kontaktplatte (20; 50) und zwischen der anderen Isolierplatte (10) und der elastischen Kontaktplatte (30; 60) angeordnet ist.