EP2630838A1 - Heizmodul und verdampfungsvorrichtung mit einem heizmodul - Google Patents

Heizmodul und verdampfungsvorrichtung mit einem heizmodul

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EP2630838A1
EP2630838A1 EP11771078.0A EP11771078A EP2630838A1 EP 2630838 A1 EP2630838 A1 EP 2630838A1 EP 11771078 A EP11771078 A EP 11771078A EP 2630838 A1 EP2630838 A1 EP 2630838A1
Authority
EP
European Patent Office
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ptc ceramic
heating element
heating module
housing
ceramic heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11771078.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Ihle
Werner Kahr
Steffen Mehlig
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TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP2630838A1 publication Critical patent/EP2630838A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/015—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using gaseous or vaporous substances, e.g. ozone
    • A61L9/02—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using gaseous or vaporous substances, e.g. ozone using substances evaporated in the air by heating or combustion
    • A61L9/03—Apparatus therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M1/00—Stationary means for catching or killing insects
    • A01M1/20—Poisoning, narcotising, or burning insects
    • A01M1/2022—Poisoning or narcotising insects by vaporising an insecticide
    • A01M1/2061—Poisoning or narcotising insects by vaporising an insecticide using a heat source
    • A01M1/2077—Poisoning or narcotising insects by vaporising an insecticide using a heat source using an electrical resistance as heat source
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61L9/03—Apparatus therefor
    • A61L9/037—Apparatus therefor comprising a wick
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
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    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
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    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient
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    • H05B2203/021—Heaters specially adapted for heating liquids
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material

Definitions

  • a heating module and an evaporation device with a heating module are specified.
  • Heaters are known for vaporizing fluids containing fragrance or agents, for example, to repel insects such as mosquitoes.
  • active ingredient such as fragrance or agents, for example, to repel insects such as mosquitoes.
  • containing fluids are evaporated, for example via a wick, which protrudes from a container filled with the fluid and positioned by a wick at the end
  • Heating unit is heated.
  • Active substance containing fluids are mainly PTC heating elements used. The heating takes place
  • PTC heating elements usually by flat PTC heating elements, in particular by PTC heating elements, which as discs or
  • Contact plates are arranged in a housing made of plastic or ceramic.
  • the heat generated by a PTC heating element is transferred to a heat conductor that can surround the wick, and this in turn can heat the wick. This makes it necessary to heat the PTC heating element to a temperature which is considerably higher than that for
  • An object of at least some embodiments is to provide a heating module. Another object of at least some embodiments is to provide an evaporation apparatus having a heating module.
  • a heating module has a housing with an opening and a PTC ceramic heating element arranged in the housing.
  • the PTC ceramic heater has an inner side facing the opening, one of
  • the inside of the PTC ceramic heating element is at least partially adapted to the opening.
  • the shape of the PTC ceramic heating element is adapted to the shape of the opening.
  • the entire shape of the opening facing the inside of the PTC ceramic heating element to the shape of
  • the inside of the PTC ceramic heating element has a curved surface which at least partially surrounds the opening of the housing.
  • the surface of the inside has a curved cross-section.
  • the heating module can in particular for heating a
  • liquid-conducting element such as a wick or a capillary to be configured or used.
  • the liquid-conducting element can be guided through the opening of the housing.
  • the heating module is preferably configured such that the PTC ceramic heating element is arranged close to the opening.
  • the PTC ceramic heating element encloses the wick at least partially.
  • Elements are omitted for heat conduction between the PTC ceramic heating element and the liquid-conducting element, so that the liquid-conducting element can be heated directly by the PTC ceramic heating element.
  • the PTC ceramic heating element has a functional ceramic, for example based on BaTiO 3, which, for example, by means of pressing technology or
  • Injection molding technology can be produced.
  • the PTC ceramic heating element has electrodes on its end faces.
  • the For example, electrodes are formed by metallizations applied to the PTC ceramic heater.
  • the electrodes are used for electrical contacting of the PTC ceramic heating element.
  • a contact element is arranged on the end faces of the PTC ceramic heating element.
  • the contact elements may for example be designed as contact plates.
  • the contact elements comprise aluminum or are made of
  • the contact elements are Aluminum.
  • the contact elements are aluminum.
  • Pure aluminum for example those with the designation EN AW-Al 99.5 (3.0255), on or are made of this material.
  • the PTC ceramic heating element between the contact elements via a
  • the PTC ceramic heating element is by clamping between the
  • Contact elements, the PTC ceramic heating element and the housing be designed such that on the contact elements and the PTC ceramic heating element, a mechanical pressure is exerted by the contact elements and the PTC ceramic heating element pressed against each other and clamped with it.
  • the contact elements are at least partially adapted in shape to the shape of the PTC ceramic heating element.
  • the contact elements are
  • the contact elements may have a truncated cone shape or a frusto-conical region, which is connected to a conical shape of the PTC ceramic heating element at its
  • End faces of the PTC ceramic heating element are pressed.
  • the heating module has three contact elements.
  • the contact elements are adapted to the shape of the PTC ceramic heating element.
  • the PTC ceramic heating element may have two separate electrodes on the one end side, which are each separated by separate ones
  • Heating module can thus be configured such that it has three separate connections.
  • the end faces of the PTC ceramic heating element are at least partially bevelled. Due to the at least partially beveled end faces, the clamping effect between the PTC ceramic heating element and the contact elements in the housing can be further improved.
  • the PTC ceramic heating element is annular.
  • the PTC ceramic heating element may in particular have an opening, which is preferably adapted in terms of their shape and size of the opening of the housing. This allows the Heat transfer between the PTC ceramic heating element and arranged in the opening of the housing
  • the PTC ceramic heating element is at least partially conical on the end faces.
  • the end faces of the PTC ceramic heating element have conical regions, which may also be referred to as so-called phases. Due to the conical design of the end faces, the clamping contact between the PTC ceramic heating element and the contact elements can be improved.
  • the end faces of the PTC ceramic heating element are bevelled in the direction of the outside.
  • the PTC ceramic heating element is U-shaped or horseshoe-shaped
  • the PTC ceramic heating element can at least partially surround the liquid-conducting element, for example a wick or a capillary.
  • the PTC ceramic heating element is thus located in the immediate vicinity of the
  • the PTC ceramic heating element has a smaller height at the inner side facing the opening than at the opening facing away from the opening
  • the PTC ceramic heating element may be wedge-shaped when viewed from a center of the opening.
  • the housing may have an interior which has a wedge shape in cross section.
  • the wedge shape is radially inwardly, ie in the direction of the opening, ver üngt.
  • the wedge shape of the interior of the housing and the shape of the PTC ceramic heating element are adapted to each other.
  • the housing comprises at least two housing parts, which are interconnected by a latching connection.
  • the latching connection of the housing parts is arranged on the in the housing
  • the at least two housing parts are connected to a flanged inner sleeve.
  • the inner sleeve preferably has metal. Furthermore, it is preferred that the inner sleeve is at least partially disposed in the opening of the housing. She can, for example be crimped during assembly and can thereby cause a permanent clamping of the housing and the PTC ceramic heating element.
  • the housing parts have a plastic.
  • Housing parts may comprise, for example, polybutylene terephthalate (PBT) or liquid crystal polymer (LCP) .Furthermore, the housing parts for electrical insulation of the inner sleeve may be designed so that the PTC ceramic heating element is separated by an inner shell In other words, the housing between the inside of the PTC ceramic heating element and the opening may have a wall or a wall region which encloses the opening.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • LCP liquid crystal polymer
  • connection lugs on. Furthermore, the terminal lugs can be designed so that commercially available tabs can be connected.
  • crimp connections can be provided for making electrical contact with the contact elements.
  • the PTC ceramic heating element is advantageously characterized by a favorable surface volume ratio. According to a further disclosed embodiment, a
  • Liquid-conducting element and a heating module according to one or more of the aforementioned imple mentation forms on.
  • the liquid-conducting element projects with one end into the heating module.
  • the liquid-conducting element in this area is at least partially surrounded by the PTC ceramic heating element, so that the best possible
  • the liquid-conducting element protrudes into the container which may be at least partially filled with a fluid, preferably a fluid containing an active substance such as a fluid containing natural pyrethrum, pyrethroids or mosquito-repellent essential oils. Alternatively, it can also be used to improve the fluids
  • FIGS. 1 to 5 representations of a heating module as well as elements of the heating module according to an exemplary embodiment
  • FIGS. 6 and 7 an evaporation device according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 8 to 10 representations of a heating module according to another embodiment
  • FIGS 11 and 12 representations of a heating module according to another embodiment.
  • FIGS. 1 to 5 show schematic views of a heating module 1 and of components thereof according to a first exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows the heating module 1 in an assembled state
  • FIG. 2 shows a schematic view of the cut-through heating module 1 from FIG.
  • FIG. 3 shows the heating module 1 from FIG. 1 in the form of an exploded view.
  • the heating module 1 is designed as a ring heating module and has a housing 3 with an opening 31 and a housing 3 arranged in the PTC ceramic heating element.
  • the opening 31 is circular in the embodiment shown and can
  • a liquid-conducting element such as a wick or a capillary record.
  • the housing 3 comprises two housing parts 32, 33.
  • the housing parts 32, 33 each have retaining arms which extend radially from the opening 31
  • the heating module 1 can be fastened, for example, to a holding device.
  • the PTC ceramic heater 2 is shown in FIG.
  • Each of the housing parts 31, 32 has between the PTC ceramic heating element 2 and the opening 31 has a wall portion through which the PTC ceramic heating element 2 of the opening 31 and an inner sleeve 5 arranged in the opening 31 and described below is insulated.
  • the end faces of the PTC ceramic heating element 2 are bevelled in the direction of the outside, whereby the PTC ceramic heating element 2 receives a cone shape at the end faces.
  • the PTC ceramic heating element 2 is in one
  • the beveled end faces 23, 24 close to the outside 22 an angle 8, which has a mere 30 ° by way of example.
  • the beveled end faces 23, 24 have beveled regions 9, which have a length of 0.75 mm, for example, in the direction of the opening axis of the PTC ceramic heating element 2.
  • the wall thickness of the PTC ceramic heating element 2 is approximately 1 mm. Alternatively, the wall thickness of the PTC ceramic heater 2 is between 0.5 mm and 2.5 mm.
  • the outer diameter 6 of the PTC ceramic heating element 2 is purely exemplary 13.26 mm. Of
  • the PTC ceramic heater 2 is pure
  • a height 7 of 4.5 mm for example, a height 7 of 4.5 mm.
  • the PTC ceramic heating element 2 is connected via two to the
  • the Contact elements 41, 42 are each formed as a frusto-conical contact ring with a terminal lug 44.
  • FIG. 5 shows a schematic view of the contact element 41 for clarification.
  • the contact elements 41, 42 are adapted in shape to the PTC ceramic heating element 2, whereby a positive connection between the contact elements 41, 42 and the PTC ceramic heating element 2 can be achieved.
  • the PTC ceramic heating element 2 is fixed by a clamping contact between the contact elements 41, 42. The clamping takes place via the conical end faces 23, 24, to which the two contact elements 41, 42 are pressed.
  • End faces 23, 24 are pressed in the closed state of the housing 3.
  • Opening 31 facing inside 21 is adapted to the shape of the opening 31. Furthermore, the bevelled end faces 23, 24 of the PTC ceramic heating element 2 and the shape of the PTC ceramic heating element 2 adapted, frustoconical contact elements 41, 42 can be seen.
  • Contact elements 41, 42 may particularly preferably aluminum, such as pure aluminum, for example such with the
  • the inner sleeve 5 has, for example, a mass of about 0.3 g, the contact elements 41, 42, for example, each have a mass of about 0.1 g.
  • the housing parts 32, 33 may, for example, comprise plastic materials such as polybutylene terephthalate (PBT) or liquid crystal polymer ("LCP") The housing parts 32, 33 have a mass of about 0.4 g, for example.
  • the diameter of the heating module 1 is the corresponding one
  • Embodiment about 20 mm.
  • Diameter of the heating module 1 between 1 mm and 50 mm
  • the height of the heating module 1 is approximately 6.8 mm.
  • the height of the heating module 1 can vary depending on the requirement between 2 mm and 20 mm. Longer heating modules are conceivable, but depending on the requirements, especially those up to 20 mm can prove to be particularly advantageous.
  • the heating module 1 described here represents a cost-effective and efficient heating arrangement, which on the one hand without an additional electronic control of the heating power
  • FIGS. 6 and 7 show an evaporation device 10 according to a further embodiment, which comprises a heating module 1, a liquid-conducting element 12 and a container 11.
  • the heating module 1 is essentially designed as the heating module according to the embodiment of Figures 1 to 5.
  • the container 11 has a holding device 13 to which the heating module 1 is attached.
  • the heating module 1 is attached.
  • Holding device 13 two nipples on which the housing of the heating module 1 is fixed by means of clamping.
  • the liquid-conducting element 12 is designed as a wick. Alternatively, the liquid-conducting element 12 may also be designed as a capillary. The liquid-conducting element 12 protrudes with one end into the heating module 1 and is in this area at least partially from that in the heating module. 1
  • the liquid-conducting element 12 protrudes into the container 11, which is at least partially filled, for example, with a liquid containing natural pyrethrum, pyrethroids or essential oils for mosquito repellent. Alternatively, it may also be a liquid for improving the room air.
  • a liquid containing natural pyrethrum, pyrethroids or essential oils for mosquito repellent Alternatively, it may also be a liquid for improving the room air.
  • Liquid-conducting element 12 is preferably so
  • a fluid in the container 11 can rise up to the PTC ceramic heating element.
  • the fluid is, for example, guided by a capillary force in the liquid-conducting element 12 to the heating module 1 and thus to the PTC ceramic heating element and through the
  • the evaporation device 10 described here has a very high efficiency with a comparatively low electrical power consumption, since the heat required for evaporation very close and in the shown
  • Embodiment is generated around the entire liquid-conducting element 12 around.
  • FIGS. 8 to 10 show a heating module 1 according to a further exemplary embodiment, wherein in FIG
  • FIG. 9 Exploded view of the heating module 1, in Figure 9 is a schematic view of a closed heating module 1 and in Figure 10 a cut-through heating module 1 is shown.
  • the heating module 1 has a two-part housing 3.
  • the housing 3 comprises the housing parts 32, 33.
  • the housing part 32 is designed as a housing body and the housing part 33 as a housing cover.
  • the housing body 32 forms the lower side, the upper side and three side surfaces of the housing 3.
  • the housing cover 33 forms the fourth side surface of the housing 3 in the closed state of the housing 3.
  • the housing 3 U-shaped mounting arms, by means of which the heating module 1 can be attached.
  • the housing cover 33 and the housing body 32 may be manufactured separately or alternatively also in a common injection molding process and are in the latter case first at one point by a so-called film gate with each other connected, this compound is unstable and brittle. In a subsequent assembly step, the housing cover 33 is detached from the housing body 32.
  • Housing cover 33 can then be latched to the housing body 32 for closing the housing, wherein the housing cover 33 and the housing body 32 are connected to one another via a latching connection.
  • the housing 3 or the housing body 32 has on the top and the bottom in each case one center
  • the liquid-conducting element Used heating a liquid-conducting element, the liquid-conducting element can be passed through this opening 31.
  • the heating module 1 has a U-shaped PTC ceramic heating element 2.
  • the end faces 23, 24 of the U-shaped PTC ceramic heating element are bevelled.
  • the PTC ceramic heating element 2 has a lower height at the inner side 21 facing the opening than at the outer side 22 facing away from the opening. Heating element in cross-section wedge-shaped, wherein it tapers towards the inner side 21.
  • the housing 3 has an interior space 34.
  • the interior 34 may, for example, taper in the direction of the opening 31 of the housing 3.
  • the taper of the housing 2 is adapted to the taper of the PTC ceramic heater 2.
  • both tapers can be done at the same angle. If the housing 3 is closed, the PTC ceramic heating element 2 slips into a position in which it is clamped in the housing 3.
  • the PTC ceramic heating element 2 has at its two
  • End faces 23, 24 electrodes are formed by applied on the ceramic metallizations.
  • the PTC ceramic heating element 2 has on the outer side 22 a rib which is substantially the mechanical
  • the PTC ceramic heating element 2 Due to the U-shaped configuration of the PTC ceramic heating element 2, this can at least partially enclose a wick.
  • the PTC ceramic heating element 2 is thus in the immediate vicinity of the wick, whereby the
  • Heat transfer from the PTC ceramic heater 2 to the wick can be done with high efficiency.
  • the heating module 1 has two contact elements 41, 42.
  • the first contact element 41 is along the
  • Opening axis disposed below the PTC ceramic heating element 2 and the second contact element 42 is disposed over the PTC ceramic heating element 2. Accordingly, the first contact element 41 bears against the end face 23 of the PTC ceramic heating element 2. The second contact element 42 abuts against the second end face 24 of the PTC ceramic heating element 2.
  • the contact elements 41, 42 are made flat and adapted to the shape of the PTC ceramic heater 2.
  • the contact elements 41, 42 have a U-shaped recess. Furthermore, the contact elements 41, 42 terminal lugs 44, which serve for electrical contacting of the contact elements 41, 42 and thus also for electrical contacting of the PTC ceramic heating element 2, the at closed housing 2 with the contact elements 41, 42 is electrically connected.
  • the housing 3 may be configured such that in the closed state of the housing 3, a mechanical pressure is exerted on the contact elements 41, 42 and the PTC ceramic heating element 2, through which the contact elements 41, 42 and the PTC ceramic heating element 2 compressed and clamped with it.
  • the PTC ceramic heating element 2 can slip into a position in which it is clamped between the contact elements 41, 42 and the housing 3.
  • clamping contact realized via the wedge shape of PTC ceramic heating element 2 and housing 3 and the accompanying compressive stress in the ceramic can be realized
  • Figures 11 and 12 are schematic views of one
  • Heating module 1 according to another embodiment.
  • Figure 11 is the heating module in the form of a
  • the contact plate 42 and the contact plate 43 are arranged on the end face 24 of the PTC ceramic heating element 2.
  • the end face 24 of the PTC ceramic heating element 2 in this case has two separate electrodes, each of which is mounted on the PTC ceramic heating element 2
  • the contact plate 43 has a connection lug 44, which has a third electrical contact of the heating module. 1
  • the heating module 1 can be operated in two stages.
  • the heating modules of the exemplary embodiments of FIGS. 8 to 10 and of FIGS. 11 and 12 can be used, for example, in an evaporating device according to the exemplary embodiment of FIGS. 6 and 7.
  • the heating modules 1 described here have a few elements, so that they are simple and inexpensive to manufacture and assemble and by the close and at least partially enclosing arrangement of the PTC ceramic heating element 2 at the opening of the housing low power consumption
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these, but includes each new feature and any combination of features.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Heizmodul (1) angegeben, das ein Gehäuse (3) mit einer Öffnung (31) und ein im Gehäuse (3) angeordnetes PTC-Keramik-Heizelement (2) umfasst. Das PTC-Keramik-Heizelement (2) weist eine der Öffnung (31) zugewandte Innenseite (21), eine der Öffnung (31) abgewandte Außenseite (22) und zwei die Innen- und Außenseite (21, 22) verbindende Stirnseiten (23, 24) auf. Die Innenseite (21) des PTC-Keramik-Heizelements (2) ist zumindest teilweise an die Öffnung (31) angepasst. Weiterhin wird eine Verdampfungsvorrichtung (10) mit einem Heizmodul (1) angegeben.

Description

Beschreibung
Heizmodul und Verdampfungsvorrichtung mit einem Heizmodul
Es werden ein Heizmodul und eine Verdampfungsvorrichtung mit einem Heizmodul angegeben.
Es sind Heizungen für das Verdampfen von Fluiden, die Duftoder Wirkstoffe beispielsweise zum Vertreiben von Insekten wie etwa Mücken enthalten, bekannt. Solche Wirkstoff
enthaltende Fluide werden beispielsweise über einen Docht verdampft, der aus einem mit dem Fluid gefüllten Behältnis herausragt und durch eine am Dochtende positionierte
Heizeinheit erhitzt wird.
Für die Beheizung von Systemen für die Verdampfung von
Wirkstoff enthaltenden Fluiden werden vorwiegend PTC- Heizelemente eingesetzt. Die Beheizung erfolgt dabei
üblicherweise durch flächige PTC-Heizelemente, insbesondere durch PTC-Heizelemente, die als Scheiben oder
Rechteckelemente ausgebildet sind und die zwischen
Kontaktblechen in einem Gehäuse aus Kunststoff oder Keramik angeordnet sind.
Um die für die Verdampfung notwendige Wärme zu erzeugen, muss eine entsprechend hohe Temperatur am Docht erzielt werden, wobei aufgrund eines für die Ausbildung einer Konvektion notwendigen Ringspaltes zwischen Docht und Heizeinheit kein direkter Kontakt für einen guten Wärmeübergang besteht.
Meistens wird die von einem PTC-Heizelement erzeugte Wärme auf einen Wärmeleiter, der den Docht umschließen kann, übertragen und dieser kann wiederum den Docht erhitzen. Dadurch ist es erforderlich, das PTC-Heizelement auf eine Temperatur aufzuheizen, die erheblich über der zur
Verdampfung am Docht erforderlichen Temperatur liegt.
Nachteil bei den derzeitigen Anwendungen ist somit der geringe Wirkungsgrad aufgrund des ungünstigen Oberflächen- Volumenverhältnisses der PTC-Keramik sowie der von der eigentlichen Wärmeübergangsfläche weit entfernten Anordnung des PTC-Heizelements . Meist folgt daraus, das erheblich höhere Heizleistungen vorgesehen werden müssen und/oder
Kompromisse in der konstruktiven Gestaltung notwendig sind.
Eine Aufgabe zumindest einiger Aus führungs formen ist es, ein Heizmodul anzugeben. Eine weitere Aufgabe zumindest einiger Aus führungs formen ist es, eine Verdampfungsvorrichtung mit einem Heizmodul anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte
Aus führungs formen und Weiterbildungen der Gegenstände gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den
Zeichnungen hervor.
Ein Heizmodul gemäß zumindest einer Aus führungs form weist ein Gehäuse mit einer Öffnung und ein im Gehäuse angeordnetes PTC-Keramik-Heizelement auf. Das PTC-Keramik-Heizelement weist eine der Öffnung zugewandte Innenseite, eine der
Öffnung abgewandte Außenseite und zwei die Innen- und
Außenseite verbindende Stirnseiten auf. Weiterhin ist die Innenseite des PTC-Keramik-Heizelements zumindest teilweise an die Öffnung angepasst. Gemäß einer Aus führungs form ist die Form des PTC-Keramik- Heizelements an die Form der Öffnung angepasst. Vorzugsweise ist insbesondere die gesamte Form der der Öffnung zugewandten Innenseite des PTC-Keramik-Heizelements an die Form der
Öffnung angepasst. Insbesondere weist die Innenseite des PTC- Keramik-Heizelements eine gekrümmte Oberfläche auf, die die Öffnung des Gehäuses zumindest teilweise umschließt.
Vorzugsweise weist die Oberfläche der Innenseite einen gebogenen Querschnitt auf.
Das Heizmodul kann insbesondere zur Erhitzung eines
flüssigkeitsleitenden Elements, beispielsweise eines Dochts oder einer Kapillare, ausgestaltet sein oder dazu verwendet werden .
Beispielsweise kann das flüssigkeitsleitende Element durch die Öffnung des Gehäuses geführt werden. Das Heizmodul ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass das PTC-Keramik- Heizelement nahe an der Öffnung angeordnet ist. Das PTC- Keramik-Heizelement umschließt dabei den Docht zumindest teilweise. Vorteilhafterweise kann dadurch auf weitere
Elemente zur Wärmeleitung zwischen dem PTC-Keramik- Heizelement und dem flüssigkeitsleitenden Element verzichtet werden, so dass das flüssigkeitsleitende Element unmittelbar durch das PTC-Keramik-Heizelement erhitzt werden kann.
Gemäß einer Aus führungs form weist das PTC-Keramik-Heizelement eine Funktionskeramik, beispielsweise auf Basis von BaTi03, auf, die zum Beispiel mittels Presstechnologie oder
Spritzgusstechnologie hergestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das PTC-Keramik- Heizelement an seinen Stirnseiten Elektroden auf. Die Elektroden werden beispielsweise durch Metallisierungen gebildet, die auf das PTC-Keramik-Heizelement aufgetragen sind. Die Elektroden dienen zur elektrischen Kontaktierung des PTC-Keramik-Heizelements .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist an den Stirnseiten des PTC-Keramik-Heizelements jeweils ein Kontaktelement angeordnet. Die Kontaktelemente können beispielsweise als Kontaktbleche ausgeführt sein. In einer Aus führungs form weisen die Kontaktelemente Aluminium auf oder sind aus
Aluminium. Bevorzugt weisen die Kontaktelemente
Reinaluminium, beispielsweise solches mit der Bezeichnung EN AW-Al 99,5 (3.0255), auf oder sind aus diesem Material.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das PTC-Keramik- Heizelement zwischen den Kontaktelementen über eine
Klemmkontaktierung angeordnet. Vorzugsweise ist das PTC- Keramik-Heizelement durch Klemmung zwischen den
Kontaktelementen befestigt. Für die Klemmkontaktierung zwischen den Kontaktelementen und dem PTC-Keramik-Heizelement sind keine Federelemente notwendig, vielmehr können die
Kontaktelemente, das PTC-Keramik-Heizelement und das Gehäuse derart ausgestaltet sein, dass auf die Kontaktelemente und das PTC-Keramik-Heizelement ein mechanischer Druck ausgeübt wird, durch den die Kontaktelemente und das PTC-Keramik- Heizelement gegeneinander gepresst und damit geklemmt werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Kontaktelemente in ihrer Form zumindest teilweise an die Form des PTC- Keramik-Heizelements angepasst.
Gemäß einer Aus führungs form sind die Kontaktelemente
zumindest teilweise ringförmig oder U-förmig ausgebildet. Weiterhin können die Kontaktelemente eine Kegelstumpfform oder einen kegelstumpfförmigen Bereich aufweisen, die an eine konische Form des PTC-Keramik-Heizelements an dessen
Stirnseiten angepasst ist. Ebenso kann das Gehäuse
entsprechende konische Bereiche aufweisen, über die im zusammengebauten Zustand die Kontaktelemente mit dem
jeweiligen kegelstumpfförmigen Bereich an die konischen
Stirnseiten des PTC-Keramik-Heizelements angepresst werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das Heizmodul drei Kontaktelemente auf. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente an die Form des PTC-Keramik-Heizelements angepasst.
Beispielsweise können zwei der drei Kontaktelemente auf der einen Stirnseite des PTC-Keramik-Heizelements und ein
Kontaktelement auf der anderen Stirnseite des PTC-Keramik- Heizelements angeordnet sein. Hierbei kann das PTC-Keramik- Heizelement auf der einen Stirnseite zwei separate Elektroden aufweisen, die jeweils durch voneinander getrennte
Metallisierungen der Stirnseite realisiert sind. Das
Heizmodul kann somit derart ausgestaltet sein, dass es drei separate Anschlüsse aufweist.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Stirnseiten des PTC-Keramik-Heizelements zumindest teilweise angeschrägt. Durch die zumindest teilweise angeschrägten Stirnseiten kann die Klemmungswirkung zwischen dem PTC-Keramik-Heizelement und den Kontaktelementen im Gehäuse weiter verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das PTC-Keramik Heizelement ringförmig ausgebildet. Das PTC-Keramik- Heizelement kann insbesondere eine Öffnung aufweisen, di vorzugsweise hinsichtlich ihrer Form und ihrer Größe der Öffnung des Gehäuses angepasst ist. Dadurch kann der Wärmeübergang zwischen dem PTC-Keramik-Heizelement und einem in der Öffnung des Gehäuses angeordneten
flüssigkeitsleitenden Element optimiert werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das PTC-Keramik- Heizelement an den Stirnseiten zumindest teilweise konisch ausgebildet. Beispielsweise weisen die Stirnseiten des PTC- Keramik-Heizelements konische Bereiche auf, die auch als so genannte Phasen bezeichnet werden können. Durch die konische Ausbildung der Stirnseiten kann die Klemmkontaktierung zwischen dem PTC-Keramik-Heizelement und den Kontaktelementen verbessert werden. Vorzugsweise sind die Stirnseiten des PTC- Keramik-Heizelements in Richtung Außenseite angeschrägt.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist das PTC-Keramik- Heizelement U-förmig beziehungsweise hufeisenförmig
ausgebildet. Durch die U-förmige Ausgestaltung des PTC- Keramik-Heizelements kann dieses das flüssigkeitsleitende Element, beispielsweise einen Docht oder eine Kapillare, zumindest teilweise umschließen. Das PTC-Keramik-Heizelement befindet sich somit in unmittelbarer Nähe des
flüssigkeitsleitenden Elements, wodurch der Wärmeübertrag von dem PTC-Keramik-Heizelement zu dem flüssigkeitsleitenden Element optimiert werden kann.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist das PTC-Keramik- Heizelement an der der Öffnung zugewandten Innenseite eine geringere Höhe auf als an der der Öffnung abgewandten
Außenseite. Beispielsweise kann das PTC-Keramik-Heizelement von einem Mittelpunkt der Öffnung aus gesehen keilförmig ausgebildet sein. Weiterhin kann das Gehäuse einen Innenraum aufweisen, der im Querschnitt eine Keilform aufweist. Vorzugsweise ist die Keilform radial nach innen, also in Richtung der Öffnung, ver üngt .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die Keilform des Innenraums des Gehäuses und die Form des PTC-Keramik- Heizelements aneinander angepasst. Wird das Gehäuse
verschlossen, so rutscht das PTC-Keramik-Heizelement in eine Position, in der es zwischen den Kontaktelementen und dem Gehäuse eingeklemmt ist. Dies sorgt im Gehäuse für eine dauerhafte Klemmkontaktierung zwischen dem PTC-Keramik- Heizelement und den Kontaktelementen.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form umfasst das Gehäuse zumindest zwei Gehäuseteile, die durch eine Rastverbindung miteinander verbunden sind. Durch die Rastverbindung der Gehäuseteile wird auf die im Gehäuse angeordneten
Kontaktelemente und auf das PTC-Keramik-Heizelement ein mechanischer Druck ausgeübt, so dass die Kontaktelemente und das PTC-Keramik-Heizelement miteinander verklemmt sind.
Mechanische Schädigungen des PTC-Keramik-Heizelements durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen der Materialien können bei den hier beschriebenen Aus führungs formen durch eine dauerhafte Klemmkontaktierung und der damit verbundenen Druckspannung in der Keramik vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form sind die zumindest zwei Gehäuseteile mit einer gebördelten Innenhülse verbunden. Die Innenhülse weist vorzugsweise Metall auf. Weiterhin wird bevorzugt, dass die Innenhülse zumindest teilweise in der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist. Sie kann beispielsweise beim Zusammenbau gebördelt werden und kann dadurch eine dauerhafte Klemmung des Gehäuses und des PTC-Keramik- Heizelements bewirken.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weisen die Gehäuseteile einen Kunststoff auf. Das Gehäuse beziehungsweise die
Gehäuseteile können beispielsweise Polybutylenterephthalat (PBT) oder Flüssigkristallpolymer („liquid crystal polymer", LCP) , aufweisen. Des Weiteren können die Gehäuseteile zur elektrischen Isolation der Innenhülse so ausgeführt sein, dass das PTC-Keramik-Heizelement durch eine innere Schale abgetrennt ist. Mit anderen Worten kann das Gehäuse zwischen der Innenseite des PTC-Keramik-Heizelements und der Öffnung eine Wand oder einen Wandbereich aufweisen, der die Öffnung umschließt .
Gemäß einer weiteren Aus führungs form weisen die
Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung aus dem
Gehäuse herausragende Anschlussfahnen auf. Weiterhin können die Anschlussfahnen so ausgeführt sein, dass handelsübliche Flachstecker angeschlossen werden können.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form können zur elektrischen Kontaktierung an den Kontaktelementen zum Beispiel Crimp- Anschlüsse vorgesehen werden.
Bei dem hier beschriebenen Heizmodul erfolgt der
Wärmeübertrag von dem PTC-Keramik-Heizelement auf das flüssigkeitsleitende Element mit einem hohen Wirkungsgrad. Des Weiteren zeichnet sich das PTC-Keramik-Heizelement vorteilhafterweise durch ein günstiges Oberflächen- Volumenverhältnis aus. Gemäß einer weiteren Aus führungs form weist eine
Verdampfungsvorrichtung einen Behälter, ein
flüssigkeitsleitendes Element und ein Heizmodul gemäß einer oder mehrerer der vorgenannten Aus führungs formen auf. Dabei ragt das flüssigkeitsleitende Element mit einem Ende in das Heizmodul. Vorzugsweise wird das flüssigkeitsleitende Element in diesem Bereich zumindest teilweise von dem PTC-Keramik- Heizelement umgeben, so dass ein möglichst guter
Wärmeübergang zwischen dem PTC-Keramik-Heizelement und dem flüssigkeitsleitenden Element erfolgen kann. Mit dem anderen Ende ragt das flüssigkeitsleitende Element in den Behälter, der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise mit einem Wirkstoff enthaltenden Fluid wie zum Beispiel einer Flüssigkeit, die Naturpyrethrum, Pyrethroide oder ätherische Öle zur Mückenabwehr enthält, gefüllt sein kann. Alternativ kann es sich auch um Flüssigkeiten zur Verbesserung der
Raumluft, so genannte Lufterfrischer, handeln.
Mit einer hier beschriebenen Verdampfungsvorrichtung kann beispielsweise zum Vertreiben von Insekten oder zur
Verbesserung der Raumluft die beispielsweise einen der vorab genannten Wirkstoffe enthaltende Flüssigkeit verdampft werden .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Aus führungs formen des Heizmoduls ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 12 beschriebenen Aus führungs formen .
Es zeigen:
Figuren 1 bis 5 Darstellungen eines Heizmoduls sowie Elemente des Heizmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figuren 6 und 7 eine Verdampfungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Figuren 8 bis 10 Darstellungen eines Heizmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
Figuren 11 und 12 Darstellungen eines Heizmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Figuren 1 bis 5 sind schematische Ansichten eines Heizmoduls 1 sowie von Komponenten dieses gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Figur 1 zeigt das Heizmodul 1 dabei in einem zusammengebauten Zustand, während in Figur 2 eine schematische Ansicht des durchgeschnittenen Heizmoduls 1 aus Figur 1 gezeigt ist. Figur 3 zeigt das Heizmodul 1 aus Figur 1 in Form einer Explosionsdarstellung.
Das Heizmodul 1 gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Ringheizmodul ausgeführt und weist ein Gehäuse 3 mit einer Öffnung 31 und ein im Gehäuse 3 angeordnetes PTC- Keramik-Heizelement auf. Die Öffnung 31 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet und kann
beispielsweise ein flüssigkeitsleitendes Element wie etwa einen Docht oder eine Kapillare aufnehmen.
Das Gehäuse 3 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Gehäuseteile 32, 33. Die Gehäuseteile 32, 33 weisen jeweils Haltearme auf, die sich radial von der Öffnung 31
wegerstrecken und am Ende jeweils einen U-förmigen Bereich aufweisen. Dadurch kann das Heizmodul 1 beispielsweise an einer Haltevorrichtung befestigt werden. Das PTC-Keramik-Heizelement 2 ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und umschließt somit die Öffnung 31 des Gehäuses 3. Jeder der Gehäuseteile 31, 32 weist zwischen dem PTC-Keramik-Heizelement 2 und der Öffnung 31 einen Wandbereich auf, durch den das PTC-Keramik- Heizelement 2 von der Öffnung 31 und einer in der Öffnung 31 angeordneten und weiter unten beschriebenen Innenhülse 5 isoliert ist. Die Stirnseiten des PTC-Keramik-Heizelements 2 sind in Richtung Außenseite angeschrägt, wodurch das PTC- Keramik-Heizelement 2 an den Stirnseiten eine Konusform erhält .
In Figur 4 ist das PTC-Keramik-Heizelement 2 in einer
Seitenansicht dargestellt. Die angeschrägten Stirnseiten 23, 24 schließen mit der Außenseite 22 einen Winkel 8 ein, der rein beispielhaft 30° aufweist. Die angeschrägten Stirnseiten 23, 24 weisen angeschrägte Bereiche 9 auf, die beispielsweise in Richtung der Öffnungsachse des PTC-Keramik-Heizelement 2 eine Länge von 0,75 mm aufweisen. Die Wandstärke des PTC- Keramik-Heizelements 2 beträgt in etwa 1 mm. Alternativ liegt die Wandstärke des PTC-Keramik-Heizelements 2 zwischen 0,5 mm und 2,5 mm. Der Außendurchmesser 6 des PTC-Keramik- Heizelements 2 beträgt rein beispielhaft 13,26 mm. Des
Weiteren weist das PTC-Keramik-Heizelement 2 rein
beispielhaft eine Höhe 7 von 4,5 mm auf.
Auf den angeschrägten Bereichen 9 der Stirnseiten 23, 24 sind Elektroden aufgebracht, über die das PTC-Keramik-Heizelement 2 elektrisch kontaktiert werden kann.
Das PTC-Keramik-Heizelement 2 wird über zwei an den
Stirnseiten 23, 24 angeordnete Kontaktelemente 41, 42 über eine konusförmige Klemmung elektrisch kontaktiert. Die Kontaktelemente 41, 42 sind jeweils als kegelstumpfförmiger Kontaktring mit einer Anschlussfahne 44 ausgebildet.
Figur 5 zeigt zur Verdeutlichung eine schematische Ansicht des Kontaktelements 41.
Die Kontaktelemente 41, 42 sind ihrer Form nach dem PTC- Keramik-Heizelement 2 angepasst, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen den Kontaktelementen 41, 42 und dem PTC- Keramik-Heizelement 2 erreicht werden kann. Insbesondere ist das PTC-Keramik-Heizelement 2 durch eine Klemmkontaktierung zwischen den Kontaktelementen 41, 42 befestigt. Die Klemmung erfolgt über die konusförmigen Stirnseiten 23, 24, auf die die beiden Kontaktelemente 41, 42 aufgepresst werden. Hierzu weisen die Gehäuseteile 31, 32 in den Bereichen, die an die Kontaktelemente 41, 42 im Bereich der Stirnseiten 23, 24 des PTC-Keramik-Heizelements 2 angrenzen, ebenfalls konische Flächen auf, über die die Kontaktelemente 41, 42 an die
Stirnseiten 23, 24 im geschlossen Zustand des Gehäuses 3 angepresst werden.
Eine in der Öffnung 31 angeordnete Metallhülse 5, die
vorzugsweise beim Zusammenbau gebördelt wird, sorgt für eine dauerhafte Klemmung, da die beiden Gehäuseteile 32, 33, die im Bereich des Sitzes der Kontaktelemente 41, 42 den gleichen Konus wie die Kontaktelemente 41, 42 und das PTC-Keramik- Heizelement 2 aufweisen, mittels der Metallinnenhülse 5 beim Bördeln zusammengedrückt werden.
In der Explosionsdarstellung der Figur 3 sind die einzelnen Bauelemente des Heizmoduls 1, wie die Innenhülse 5, die
Gehäuseteile 32 und 33, die Kontaktelemente 41 und 42 sowie das PTC-Keramik-Heizelement 2 zur Verdeutlichung übereinander dargestellt. Insbesondere lässt sich erkennen, dass das PTC- Keramik-Heizelements 2 hinsichtlich der Form seiner der
Öffnung 31 zugewandten Innenseite 21 an die Form der Öffnung 31 angepasst ist. Des Weiteren lassen sich die angeschrägten Stirnseiten 23, 24 des PTC-Keramik-Heizelements 2 sowie die in ihrer Form dem PTC-Keramik-Heizelement 2 angepassten, kegelstumpfförmigen Kontaktelemente 41, 42 erkennen.
Die Innenhülse 5 und/oder eines oder beide der
Kontaktelemente 41, 42 können besonders bevorzugt Aluminium, etwa Reinaluminium, beispielsweise solches mit der
Bezeichnung EN AW-Al 99,5 (3.0255), aufweisen oder daraus sein. Die Innenhülse 5 hat beispielsweise eine Masse von etwa 0,3 g, die Kontaktelemente 41, 42 haben beispielsweise jeweils eine Masse von etwa 0,1 g. Die Gehäuseteile 32, 33 können beispielsweise Kunststoffmaterialien, wie zum Beispiel Polybutylenterephthalat (PBT) oder Flüssigkristallpolymer („liquid crystal polymer", LCP) , aufweisen. Die Gehäuseteile 32, 33 haben beispielsweise eine Masse von etwa 0,4 g.
Der Durchmesser des Heizmoduls 1 ist der entsprechenden
Applikation angepasst und beträgt im gezeigten
Ausführungsbeispiel etwa 20 mm. Alternativ kann der
Durchmesser des Heizmoduls 1 zwischen 1 mm und 50 mm
betragen .
Die Höhe des Heizmoduls 1 beträgt in etwa 6, 8 mm. Alternativ kann die Höhe des Heizmoduls 1 je nach Anforderung zwischen 2 mm und 20 mm variieren. Längere Heizmodule sind denkbar, je nach Anforderung können sich aber vor allem solche bis 20 mm als besonders vorteilhaft erweisen. Das hier beschriebenes Heizmodul 1 stellt eine kostengünstige und effiziente Heizanordnung dar, die zum einen ohne eine zusätzliche elektronische Regelung der Heizleistung
vollständig am gesamten Umfang Wärme erzeugt und zum anderen eine Klemmkontaktierung ohne Federelemente aufweist.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Verdampfungsvorrichtung 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, die ein Heizmodul 1, ein flüssigkeitsleitendes Element 12 und ein Behälter 11 umfasst. Das Heizmodul 1 ist dabei im Wesentlich wie das Heizmodul gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 ausgebildet .
Der Behälter 11 weist eine Haltevorrichtung 13 auf, an der das Heizmodul 1 befestigt ist. Dazu weist die
Haltevorrichtung 13 zwei Nippel auf, an denen das Gehäuse des Heizmoduls 1 mittels Klemmung befestigt wird.
Das flüssigkeitsleitende Element 12 ist als Docht ausgeführt. Alternativ kann das flüssigkeitsleitende Element 12 auch als Kapillare ausgeführt sein. Das flüssigkeitsleitende Element 12 ragt mit einem Ende in das Heizmodul 1 und wird in diesem Bereich zumindest teilweise von dem im Heizmodul 1
angeordneten PTC-Keramik-Heizelement umschlossen. Mit dem anderen Ende ragt das flüssigkeitsleitende Element 12 in den Behälter 11, der zumindest teilweise beispielsweise mit einer Flüssigkeit, die Naturpyrethrum, Pyrethroide oder ätherische Öle zur Mückenabwehr enthält, gefüllt ist. Alternativ kann es sich auch um eine Flüssigkeit zur Verbesserung der Raumluft handeln. Der Durchmesser und/oder die Struktur des
flüssigkeitsleitenden Elements 12 ist vorzugsweise so
gewählt, dass ein sich im Behälter 11 befindendes Fluid bis zum PTC-Keramik-Heizelement aufsteigen kann. Das Fluid wird, beispielsweise durch eine Kapillarkraft im flüssigkeitsleitenden Element 12, zum Heizmodul 1 und damit zum PTC-Keramik-Heizelement geleitet und durch die
Heizwirkung verdampft.
Die hier beschriebene Verdampfungsvorrichtung 10 weist einen sehr hohen Wirkungsgrad bei einer vergleichsweise geringen elektrischen Leistungsaufnahme auf, da die zur Verdampfung erforderliche Wärme sehr nahe und im gezeigten
Ausführungsbeispiel um das ganze flüssigkeitsleitende Element 12 herum erzeugt wird.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen ein Heizmodul 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei in Figur 8 eine
Explosionsdarstellung des Heizmoduls 1, in Figur 9 eine schematische Ansicht eines geschlossenen Heizmoduls 1 und in Figur 10 ein durchgeschnittenes Heizmodul 1 gezeigt ist.
Das Heizmodul 1 weist ein zweiteiliges Gehäuse 3 auf. Das Gehäuse 3 umfasst die Gehäuseteile 32, 33. Dabei ist das Gehäuseteil 32 als Gehäusekörper und das Gehäuseteil 33 als Gehäusedeckel ausgebildet. Der Gehäusekörper 32 bildet die Unterseite, die Oberseite und drei Seitenflächen des Gehäuses 3 aus. Der Gehäusedeckel 33 bildet im geschlossenen Zustand des Gehäuses 3 die vierte Seitenfläche des Gehäuses 3.
Weiterhin weist das Gehäuse 3 U-förmige Montagearme auf, mittels derer das Heizmodul 1 befestigt werden kann.
Der Gehäusedeckel 33 und der Gehäusekörper 32 können getrennt oder alternativ auch in einem gemeinsamen Spritzgussverfahren hergestellt sein und sind dabei im letzteren Fall zunächst an einer Stelle durch ein so genanntes Film-Gate miteinander verbunden, wobei diese Verbindung instabil und brüchig ist. In einem sich daran anschließenden Montageschritt wird der Gehäusedeckel 33 vom Gehäusekörper 32 gelöst. Der
Gehäusedeckel 33 kann zum Schließen des Gehäuses dann mit dem Gehäusekörper 32 verrastet werden, wobei der Gehäusedeckel 33 und der Gehäusekörper 32 über eine Rastverbindung miteinander verbunden werden.
Das Gehäuse 3 beziehungsweise der Gehäusekörper 32 weist auf der Oberseite und der Unterseite jeweils mittig eine
durchgehende Öffnung 31 auf. Wird das Heizmodul 1 zur
Erhitzung eines flüssigkeitsleitenden Elements verwendet, so kann das flüssigkeitsleitende Element durch diese Öffnung 31 geführt werden.
Das Heizmodul 1 weist ein U-förmiges PTC-Keramik-Heizelement 2 auf. Die Stirnseiten 23, 24 des U-förmigen PTC-Keramik- Heizelements sind angeschrägt. Bei dem in Figur 10 gezeigten Schnitt durch das Heizmodul 1 lässt sich erkennen, dass das PTC-Keramik-Heizelement 2 an der der Öffnung zugewandten Innenseite 21 eine geringere Höhe aufweist als an der der Öffnung abgewandten Außenseite 22. Somit ist das PTC-Keramik- Heizelement im Querschnitt keilförmig ausgebildet, wobei es sich zur Innenseite 21 hin verjüngt.
Des Weiteren weist das Gehäuse 3 einen Innenraum 34 auf. Der Innenraum 34 kann sich beispielsweise in Richtung Öffnung 31 des Gehäuses 3 verjüngen. Vorzugsweise ist die Verjüngung des Gehäuses 2 an die Verjüngung des PTC-Keramik-Heizelements 2 angepasst. Beispielsweise können beide Verjüngungen unter dem gleichen Winkel erfolgen. Wird das Gehäuse 3 verschlossen, so rutscht das PTC-Keramik-Heizelement 2 in eine Position, in der es im Gehäuse 3 eingeklemmt ist. Das PTC-Keramik-Heizelement 2 weist an seinen beiden
Stirnseiten 23, 24 Elektroden auf. Diese werden von auf der Keramik aufgebrachten Metallisierungen gebildet.
Das PTC-Keramik-Heizelement 2 weist an der Außenseite 22 eine Rippe auf, die im Wesentlichen der mechanischen
Stabilisierung des PTC-Keramik-Heizelements 2 dient.
Durch die U-förmige Ausgestaltung des PTC-Keramik- Heizelements 2 kann dieses einen Docht zumindest teilweise umschließen. Das PTC-Keramik-Heizelement 2 befindet sich somit in unmittelbarer Nähe des Dochts, wodurch der
Wärmeübertrag von dem PTC-Keramik-Heizelement 2 auf den Docht mit einem hohen Wirkungsgrad erfolgen kann.
Weiterhin weist das Heizmodul 1 zwei Kontaktelemente 41, 42 auf. Das erste Kontaktelement 41 ist entlang der
Öffnungsachse unter dem PTC-Keramik-Heizelement 2 angeordnet und das zweite Kontaktelement 42 ist über dem PTC-Keramik- Heizelement 2 angeordnet. Dementsprechend liegt das erste Kontaktelement 41 an der Stirnseite 23 des PTC-Keramik- Heizelements 2 an. Das zweite Kontaktelement 42 liegt an der zweiten Stirnseite 24 des PTC-Keramik-Heizelements 2 an.
Die Kontaktelemente 41, 42 sind flach ausgeführt und an die Form des PTC-Keramik-Heizelements 2 angepasst.
Dementsprechend weisen die Kontaktelemente 41, 42 eine U- förmige Ausnehmung auf. Ferner weisen die Kontaktelemente 41, 42 Anschlussfahnen 44 auf, die zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktelemente 41, 42 und damit auch zur elektrischen Kontaktierung des PTC-Keramik-Heizelements 2 dienen, das bei geschlossenem Gehäuse 2 mit den Kontaktelemente 41, 42 elektrisch leitend verbunden ist.
Wird das Gehäuse 3 geschlossen, d.h. wird der Gehäusedeckel 33 mit dem Gehäusekörper 32 verrastet, so werden dabei das PTC-Keramik-Heizelement 2 und die Kontaktelemente 41, 42 in das Gehäuse 3 gedrückt. Dadurch werden die Kontaktelemente 41, 42 und das PTC-Keramik-Heizelement 2 miteinander
verklemmt. Durch diese Klemmkontaktierung sind die
Kontaktelemente 41, 42 und das PTC-Keramik-Heizelement 2 elektrisch miteinander verbunden.
Für die Klemmkontaktierung zwischen den Kontaktelementen 41, 42 und dem PTC-Keramik-Heizelement 2 ist keinerlei
Federelement notwendig. Vielmehr kann das Gehäuse 3 derart ausgestaltet sein, dass in geschlossenem Zustand des Gehäuses 3 auf die Kontaktelemente 41, 42 und das PTC-Keramik- Heizelement 2 ein mechanischer Druck ausgeübt wird, durch den die Kontaktelemente 41, 42 und das PTC-Keramik-Heizelement 2 zusammengepresst und damit geklemmt werden. Beispielsweise kann das PTC-Keramik-Heizelement 2 beim Verschließen des Gehäuses 3 in eine Position rutschen, in der es zwischen den Kontaktelementen 41, 42 und dem Gehäuse 3 eingeklemmt ist.
Beispielsweise können die über die Keilform von PTC-Keramik- Heizelement 2 und Gehäuse 3 realisierte Klemmkontaktierung und die einhergehende Druckspannung in der Keramik
mechanische Schädigungen des PTC-Keramik-Heizelements 2 durch unterschiedliche Wärmedehnungen der verschiedenen Materialien verhindern .
Figuren 11 und 12 zeigen schematische Ansichten eines
Heizmoduls 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In Figur 11 ist das Heizmodul in Form einer
Explosionsdarstellung gezeigt, während Figur 12 das Heizmodul 1 in einem zusammengebauten Zustand zeigt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eines der beiden
Kontaktelemente aus dem vorherigen Ausführungsbeispiel aus zwei Kontaktelementen 42 und 43 gebildet. Das Kontaktblech 42 und das Kontaktblech 43 sind an der Stirnseite 24 des PTC- Keramik-Heizelements 2 angeordnet.
Die Stirnseite 24 des PTC-Keramik-Heizelements 2 weist in diesem Fall zwei voneinander getrennte Elektroden auf, die jeweils von einer auf dem PTC-Keramik-Heizelement 2
aufgebrachten Metallisierung gebildet werden.
Zusätzlich zu den Kontaktfahnen 44 der Kontaktbleche 41, 42 weist das Kontaktblech 43 eine Anschlussfahne 44 auf, die einen dritten elektrischen Kontakt des Heizmoduls 1
ausbildet. Durch die drei Kontaktelemente 41, 42, 43 kann das Heizmodul 1 zweistufig betrieben werden.
Die Heizmodule der Ausführungsbeispiele der Figuren 8 bis 10 und der Figuren 11 und 12 können beispielsweise in einer Verdampfungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 verwendet werden.
Die hier beschriebenen Heizmodule 1 weisen wenige Elemente auf, so dass sie einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar sind und durch die nahe und zumindest teilweise umschließende Anordnung des PTC-Keramik-Heizelements 2 an der Öffnung des Gehäuses eine geringe Leistungsaufnahme
aufweisen . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen.
Bezugs zeichenliste
Heizmodul
PTC-Keramik-Heizelement
Innenseite
Außenseite
Stirnseite
Gehäuse
Öffnung
Gehäuseteil
Innenraum
Kontaktelernent
Anschlussfahne
Innenhülse
Außendurchmesser des PTC-Keramik-Heizelements
Höhe des PTC-Keramik-Heizelements
Winkel
angeschrägter Bereich
Länge des angeschrägten Bereichs
Verdampfungs orrichtung
Behälter
flüssigkeitsleitendes Element
HalteVorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Heizmodul (1), aufweisend
- ein Gehäuse (3) mit einer Öffnung (31) und
- ein im Gehäuse (3) angeordnetes PTC-Keramik- Heizelement (2), das eine der Öffnung (31) zugewandte Innenseite (21), eine der Öffnung (31) abgewandte
Außenseite (22) und zwei die Innen- und Außenseite (21, 22) verbindende Stirnseiten (23, 24) aufweist,
wobei die Innenseite (21) zumindest teilweise an die Öffnung (31) angepasst ist.
2. Heizmodul (1) gemäß Anspruch 1, bei dem an den
Stirnseiten (23, 24) jeweils ein Kontaktelement (41, 42) angeordnet ist.
3. Heizmodul (1) gemäß Anspruch 2, bei dem das PTC-Keramik- Heizelement (2) durch Klemmung zwischen den
Kontaktelementen (41, 42) befestigt ist.
4. Heizmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem die Kontaktelemente (41, 42) zumindest teilweise ringförmig oder zumindest teilweise U-förmig ausgebildet sind .
5. Heizmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die Kontaktelemente (41, 42) zur elektrischen
Kontaktierung aus dem Gehäuse herausragende
Anschlussfahnen (44) aufweisen.
6. Heizmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, das
drei Kontaktelemente (41, 42, 43) aufweist, die an die Form des PTC-Keramik-Heizelements (2) angepasst sind, wobei zwei Kontaktelemente (42, 43) auf der einen
Stirnseite (24) des PTC-Keramik-Heizelements (2)
angeordnet sind und ein Kontaktelement (41) auf der anderen Stirnseite (23) des PTC-Keramik-Heizelements (2) angeordnet ist.
7. Heizmodul (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Stirnseiten (23, 24) zumindest teilweise
angeschrägt sind.
8. Heizmodul (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das PTC-Keramik-Heizelement (2) ringförmig
ausgebildet ist.
9. Heizmodul (1) gemäß Anspruch 8, bei dem das PTC-Keramik- Heizelement (2) an den Stirnseiten (22) zumindest teilweise konisch ausgebildet ist.
10. Heizmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das PTC-Keramik-Heizelement (2) U-förmig ausgebildet ist .
11. Heizmodul (1) gemäß Anspruch 10, bei dem das PTC- Keramik-Heizelement (2) an der Innenseite (21) eine geringere Höhe aufweist als an der Außenseite (22) .
12. Heizmodul (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Gehäuse (3) zumindest zwei Gehäuseteile (32, 33) umfasst, die durch eine Rastverbindung miteinander verbunden sind.
13. Heizmodul (1) gemäß Anspruch 12, bei dem die zumindest zwei Gehäuseteile (32, 33) mit einer gebördelten
Innenhülse (5) verbunden sind.
14. Heizmodul (1) gemäß Anspruch 13, bei dem die Innenhülse (5) zumindest teilweise in der Öffnung (31) des Gehäuses (3) angeordnet ist.
15. Verdampfungsvorrichtung (10) mit einem Behälter (11), mit einem flüssigkeitsleitenden Element (12) und mit einem Heizmodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das flüssigkeitsleitende Element (12) mit einem Ende in das Heizmodul (1) und mit dem anderen Ende in den Behälter (11) hineinragt.
EP11771078.0A 2010-10-18 2011-10-11 Heizmodul und verdampfungsvorrichtung mit einem heizmodul Withdrawn EP2630838A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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