EP2685784B1

EP2685784B1 - Dispositif de chauffage

Info

Publication number: EP2685784B1
Application number: EP12290232.3A
Authority: EP
Inventors: Karl-Gerd Krumbach; Peter Englert; Michael Kohl; Christoph Kästle; Jérôme Stoeckel; Michel Brun
Original assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr France Rouffach SAS
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr France Rouffach SAS
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: US9345071B2; JP6210196B2; US20140014645A1; EP2685784A1; JP2014017251A

Description

Technical area

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung, insbesondere für eine Heizungsoder Klimaanlage eines Fahrzeuges, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a heating device, in particular for a heating or air conditioning system of a vehicle, according to the preamble of claim 1.

State of the art

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, elektrisch betriebene Heizvorrichtungen in Wärmetauscher für Heiz- und Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen einzubauen, wo sie beispielsweise als Zusatzheizung eingesetzt werden. Aus den Dokumenten DE 10 2004 055 523 A1 und DE 10 2006 025 320 A1 sind solche elektrisch betriebenen, als Zusatzheizungen verwendeten Heizvorrichtungen bekannt, die mehrere Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen umfassen.From the prior art it is known to incorporate electrically operated heating devices in heat exchangers for heating and air conditioning systems of motor vehicles, where they are used for example as additional heating. From the documents DE 10 2004 055 523 A1 and DE 10 2006 025 320 A1 Such electrically operated, used as additional heaters heating devices are known which comprise several layers of different materials.

Insbesondere in Hybridfahrzeugen oder in rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen werden elektrisch betriebene Heizvorrichtungen beispielsweise als Zuheizer eingesetzt. Bei solchen Fahrzeugen ist die Bordnetzspannung größer als 60 V, teilweise auch größer als 300 V. Aufgrund der hohen geforderten Heizleistungen der Heizvorrichtungen oder des Zuheizers wird dieser bei solchen Fahrzeugen üblicherweise mit hohen Spannungen betrieben, um die Stromstärke möglichst gering halten zu können. Ein Spannungsabfall würde die Notwendigkeit der Verwendung von höheren Stromstärken nach sich ziehen. Auch muss ein solcher für den Betrieb mittels einer Hochspannung ausgelegter Heizer einen sicheren Berührungsschutz aufweisen, mit dem eine Gefährdung der Fahrzeuginsassen im Betrieb ausgeschlossen werden kann. Vorgabe ist hier, dass alle elektrisch leitenden und von außen berührbaren Teile des elektrischen Heizers beziehungsweise Zuheizers potentialfrei sind, was bedeutet, dass ein absoluter Berührungsschutz gemäß der Schutzklasse I oder der Schutzklasse II gewährleistet werden muss.In particular, in hybrid vehicles or in purely electrically operated vehicles electrically operated heaters are used for example as a heater. In such vehicles, the vehicle electrical system voltage is greater than 60 V, sometimes greater than 300 V. Due to the high required heating power of the heaters or the heater that is usually in such vehicles with high voltages operated in order to keep the current as low as possible. A voltage drop would entail the need to use higher currents. Also, such a designed for operation by means of a high voltage heater must have a secure contact protection, with a risk to the vehicle occupants can be excluded during operation. The specification here is that all electrically conductive and externally accessible parts of the electric heater or auxiliary heater are potential-free, which means that an absolute contact protection according to the protection class I or the protection class II must be guaranteed.

Im Allgemeinen werden bei den bekannten Heizregistern verschiedene Materialien für verschiedene Schichten verwendet, da diese auch unterschiedliche Aufgaben erfüllen müssen. Dabei müssen die Isolationsschichten eine gute elektrische Isolation, eine hohe Durchschlagsfestigkeit und eine gute thermische Leitfähigkeit aufweisen, wozu insbesondere Isolierkeramiken wie beispielsweise Aluminiumoxid verwendet werden können. Ferner müssen die Kontaktelektroden eine sehr gute thermische und eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Die Kontaktelektroden bestehen beispielsweise aus Aluminium oder anderen Materialien. Solche Kontaktelektroden sind nur vorhanden, wenn das Heizregister eine Heizeinheit mit einer PTC-Schicht umfasst. Bei Verwendung einer Heizeinheit mit Dickschichtheizelementen sind dahingegen keine Kontaktelektroden vorhanden, die durch eine Flächenkontaktierung ein tribologisches System bilden. Weiterhin muss eine umhüllende Schicht, die als Rohrwand oder als Profil aus Aluminium ausgebildet sein kann, eine sehr gute thermische Leitfähigkeit aufweisen.In general, in the known heating registers, different materials are used for different layers, since these also have to fulfill different tasks. In this case, the insulating layers must have a good electrical insulation, a high dielectric strength and a good thermal conductivity, including in particular insulating ceramics such as alumina can be used. Furthermore, the contact electrodes must have a very good thermal and an electrical conductivity. The contact electrodes are made of aluminum or other materials, for example. Such contact electrodes are only present if the heating coil comprises a heating unit with a PTC layer. When using a heating unit with thick-film heating elements, however, no contact electrodes are present, which form a tribological system by a surface contact. Furthermore, an enveloping layer, which may be formed as a tube wall or as a profile made of aluminum, must have a very good thermal conductivity.

Ein für den Betrieb mittels einer Hochspannung geeigneter Heizer ist beispielsweise aus einer früheren Patentanmeldung der Anmelderin bekannt, wobei der dort beschriebene Heizer aus mehreren Schichten oder Elementen aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet ist, die sich in einem geschlossenen verpressten oder gepressten Heizregisterprofil befinden und miteinander verspannt sind. Dabei können die Elemente mittels eines verspannten Profilrohres oder über ein verspanntes System, das unter anderem aus Federn und/oder Klammern ausgebildet sein kann, miteinander verspannt werden.A suitable for operation by means of a high voltage heater is known for example from an earlier patent application of the applicant, wherein the heater described therein consists of several layers or elements is formed of different materials, which are located in a closed pressed or pressed Heizregisterprofil and are braced together. In this case, the elements by means of a strained profile tube or a braced system, which may be formed among other things of springs and / or brackets, are clamped together.

Ein beispielhafter Aufbau des Heizregisters eines herkömmlichen Heizers wird im Folgenden in Verbindung mit der beiliegenden Figur 1 näher dargestellt. Das in der Figur 1 dargestellte Heizregister 10 umfasst ein schichtförmiges Heizelement 20, das eine PTC-Keramik 30 mit mindestens einer leitenden Kontaktschicht aufweist, die mit Kontaktblechen 40 beispielsweise mittels Silikon verklebt ist. Die leitende Kontaktschicht kann aus Gold ausgebildet sein. Ferner kann die schichtförmige Heizeinheit 20 Dickschichtheizelemente auf einem Trägermaterial, das beispielsweise aus Isolierkeramik gebildet ist, aufweisen. Ferner umfasst das Heizregister 10 zwei Isolationsschichten 50, die beispielsweise aus Isolierkeramik ausgebildet sind, eine umhüllende Außenschicht 60 z.B. aus Aluminium, die hier ein Rohrprofil aufweist und insbesondere als verpresstes Rohr ausgebildet sein kann. Die umhüllende Schicht 60 wird vorzugsweise als Extrusionsprofil (nicht dargestellt) ausgebildet. Ferner sind mit dem Bezugszeichen 35 die Kontaktbereiche zwischen sich kontaktierenden Schichten gekennzeichnet.An exemplary structure of the heating coil of a conventional heater will be described below in conjunction with the appended FIG. 1 shown in more detail. That in the FIG. 1 illustrated heater 10 includes a layer-shaped heating element 20 having a PTC ceramic 30 with at least one conductive contact layer, which is glued to contact plates 40, for example by means of silicone. The conductive contact layer may be formed of gold. Furthermore, the layer-shaped heating unit 20 may have thick-film heating elements on a carrier material which is formed, for example, from insulating ceramic. Furthermore, the heating register 10 comprises two insulation layers 50, which are formed for example from insulating ceramic, an enveloping outer layer 60, for example made of aluminum, which here has a tubular profile and in particular may be formed as a compressed pipe. The enveloping layer 60 is preferably formed as an extrusion profile (not shown). Furthermore, the contact areas between contacting layers are identified by the reference numeral 35.

Insgesamt ist dabei wichtig, dass das schichtförmige Heizelement 20, die Isolationsschichten 50, und die umhüllende Schicht 60 miteinander verspannt beziehungsweise verpresst sind. Durch die Presskraft wird ein guter Wärmeübergang von der Heizeinheit 20 an die wärmeübertragende Fläche, die eine Wand beziehungsweise eine Rippe sein kann, sichergestellt.Overall, it is important that the layer-shaped heating element 20, the insulating layers 50, and the enveloping layer 60 are braced or pressed together. By the pressing force, a good heat transfer from the heating unit 20 to the heat-transferring surface, which may be a wall or a rib, ensured.

Ferner müssen die Isolationsschichten 50 eine gute thermische Leitfähigkeit aufweisen und die elektrische Trennung zwischen der Heizeinheit, insbesondere den Kontaktblechen der Heizeinheit, einerseits und der umhüllenden Außenschicht 60 andererseits sicherstellen. Eine Isolierkeramik aus Aluminiumoxid erfüllt diese beiden Anforderungen. Insgesamt werden die Umgebung der Kontaktflächen sowie die Art, der Verlauf, und das Ausmaß eines Verschleißes der Kontaktflächen von den Werkstoffen und der Beschaffenheit der Komponenten, sowie von Zwischenstoffen, Umgebungseinflüssen und Einsatzbedingungen bestimmt.Furthermore, the insulating layers 50 must have a good thermal conductivity and the electrical separation between the heating unit, in particular, ensure the contact plates of the heating unit, on the one hand and the enveloping outer layer 60 on the other. An insulating ceramic made of aluminum oxide meets these two requirements. Overall, the environment of the contact surfaces and the nature, the course, and the extent of wear of the contact surfaces of the materials and the nature of the components, as well as of intermediates, environmental conditions and conditions of use are determined.

Aufgrund der erwähnten, in den Heizern verwendeten unterschiedlichen Materialien oder Werkstoffe benachbarter Schichten mit jeweils unterschiedlichen oder sehr unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften, die miteinander in Kontakt kommen, kommt es im Betrieb zu einer Relativbewegung und Reibung zwischen den Elementen des Heizers. Insbesondere gibt es insbesondere Werkstoffpaarungen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Somit bilden die verschiedenen Elemente ein tribologisches System, das die Oberflächen mindestens zweier Komponenten, die miteinander in bewegtem Kontakt sind, umfasst.Due to the mentioned, used in the heaters different materials or materials of adjacent layers, each with different or very different material properties that come into contact with each other, it comes in operation to a relative movement and friction between the elements of the heater. In particular, there are in particular material pairings with different thermal expansion coefficients. Thus, the various elements form a tribological system comprising the surfaces of at least two components that are in moving contact with each other.

Die führen im Allgemeinen jedoch dazu, dass die im Betrieb entstehende Relativbewegung und Reibung zwischen den Elementen des Heizers zu einem Abrieb (Fressen) der Kontaktflächen der Elemente und, dadurch bedingt, schließlich zu einem Leistungsverlust wegen der dabei entstehenden Luftspalte zwischen den Kontaktflächen der Elemente führt. Die im Kern des Heizregisters, das heißt beispielsweise zwischen zwei Kontaktelektroden, entstehende Wärme muss über die Isolationskeramik und das umhüllende Rohr an die Umgebung abgeführt werden, wobei es bei Vorhandensein von Luftspalten zu einem Leistungsabfall im Betrieb des Heizers kommt.However, these generally result in the relative movement and friction between the elements of the heater resulting in operation resulting in scuffing of the contact surfaces of the elements and, ultimately, a loss of power due to the resulting air gaps between the contact surfaces of the elements , The heat generated in the core of the heating register, that is to say, for example, between two contact electrodes, must be dissipated to the environment via the insulating ceramic and the surrounding pipe, with a drop in power in the operation of the heater in the presence of air gaps.

Insbesondere bei Materialpaarungen wie beispielsweise weiches Aluminium in direktem Kontakt mit sehr harter Isolationskeramik kann es zu dem erwähnten spaltbildenden Abrieb beispielsweise des Aluminiums kommen, wie beispielsweise bei einem Kontaktblech aus Aluminium, einer zwischenliegenden Isolationsschicht aus Aluminiumoxid, und einer umhüllenden, als Rohr oder als Profil aus extrudiertem Aluminium ausgebildeten Außenschicht.Especially with material pairings such as soft aluminum in direct contact with very hard insulation ceramic, it can lead to the mentioned gap-forming abrasion, for example of aluminum, such as For example, in a contact plate made of aluminum, an intermediate insulating layer of aluminum oxide, and an enveloping, designed as a tube or profile of extruded aluminum outer layer.

In den Figuren 2 und 3 ist jeweils eine stark schematisierte Querschnitteilansicht durch das Heizregister 10 aus der Figur 1 dargestellt, wobei die Figur 2 ein neues Heizregister 10, das heißt einen Heizer in einem anfänglichen Zustand direkt nach seiner Herstellung zeigt wohingegen in Figur 3 das Heizregister 10 in einem Zustand nach dem Durchlaufen mehrerer Temperaturzyklen gezeigt wird.In the FIGS. 2 and 3 is a highly schematic Querschnitteilansicht by the heater 10 of the FIG. 1 shown, wherein the FIG. 2 a new heater 10, that is, a heater in an initial state immediately after its manufacture, whereas in FIG FIG. 3 the heater 10 is shown in a state after passing through several temperature cycles.

Aus den Figuren 2 und 3 ist die Schichtstruktur des Heizregisters 10 deutlich zu ersehen: Die PTC-Schicht 30 ist mittels eines Klebers 21 mit einer Kontaktelektrode 40 verklebt. Die dargestellte Kotaktelektrode 40 kontaktiert an ihrer der PTC-Schicht 30 abgewandten Seite eine Isolationsschicht 50. Zwischen der Kontaktelektrode 40 und der Isolationsschicht 50 ist ein Luftspalt 41 vorhanden. Ferner kontaktiert die Isolationsschicht 50 an ihrer der Kontaktelektrode 40 abgewandten Seite die umhüllende Außenschicht (Rohrwand) 60. Zwischen der Isolationsschicht 50 und der umhüllenden Außenschicht 60 ist ein weiterer Luftspalt 51 vorhanden. Die Rohrwand 60 ist mittels eines Klebers 61 mit einer von Luft 80 durchströmten Rippe 70 verklebt.From the FIGS. 2 and 3 the layer structure of the heating register 10 can be clearly seen: The PTC layer 30 is bonded by means of an adhesive 21 with a contact electrode 40. The illustrated Kotaktelektrode 40 contacted on its side facing away from the PTC layer 30 an insulating layer 50. Between the contact electrode 40 and the insulating layer 50, an air gap 41 is present. Furthermore, the insulating layer 50 makes contact with the enveloping outer layer (tube wall) 60 on its side facing away from the contact electrode 40. Between the insulating layer 50 and the enveloping outer layer 60 there is a further air gap 51. The tube wall 60 is adhesively bonded by means of an adhesive 61 to a rib 70 through which air 80 flows.

Aus einem Vergleich der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Veranschaulichung kann man feststellen, dass der Luftspalt 41 zwischen dem Kontaktblech 40 und der Isolationsschicht 50 und der Luftspalt 51 zwischen der Isolationsschicht 50 und der Rohrwand 60 wegen des vorhandenen Abriebs zwischen den sich kontaktierenden Schichten 40 und 50 beziehungsweise 50 und 60 sich jeweils deutlich vergrößert haben.From a comparison of the in the FIGS. 2 and 3 As shown, it can be seen that the air gap 41 between the contact plate 40 and the insulating layer 50 and the air gap 51 between the insulating layer 50 and the tube wall 60 due to the existing abrasion between the contacting layers 40 and 50 and 50 and 60 respectively increases significantly to have.

In der Figur 4 ist der Verlauf einer durch die PTC-Schicht 20 hervorgebrachten Temperatur T in Abhängigkeit von einer Wärmeübertragungsstrecke d zwischen der PTC-Schicht 30 und der Rohrwand 60 dargestellt. Mit KT1 werden dabei die Temperaturabhängigkeit des neuen Heizregisters 10 (vergleiche Figur 2) und mit KT2 die entsprechende Temperaturabhängigkeit für dasselbe Heizregister 10 in einem Zustand nach dem Durchlaufen mehrerer Temperaturzyklen (vergleiche Figur 3) bezeichnet. Ferner wird mit ΔT der Temperaturunterschied gekennzeichnet, den der durch Abrieb und die dadurch hervorgerufene Vergrößerung der Luftspalte 41 und 51 bedingten Leistungsverlust im Heizregister 10 verursacht.In the FIG. 4 FIG. 2 shows the course of a temperature T produced by the PTC layer 20 as a function of a heat transfer path d between the PTC layer 30 and the tube wall 60. With KT1 while the temperature dependence of the new heating register 10 (see FIG. 2 ) and KT2 the corresponding temperature dependence for the same heating coil 10 in a state after passing through several temperature cycles (see FIG. 3 ) designated. Further, ΔT denotes the temperature difference caused by the abrasion and consequent enlargement of the air gaps 41 and 51 in the heating coil 10.

Je größer beziehungsweise länger die einzelnen Heizregister oder Heizstränge sind, umso größer werden auch die absolute Wärmeausdehnung und der damit verbundene Reibungsweg zwischen den einzelnen Schichten. Die Wahl eines geeigneten tribologischen Systems ist daher unumgänglich, um die Entstehung von Luftspalten zwischen den Schichten zu verhindern, die zu einer schlechten Wärmeausbringung führen, wobei bereits Luftspalte mit einer Dicke von unter 100 µm zu einem Leistungsverlust von über 30% führen können.The larger or longer the individual heating coils or heating strands are, the greater the absolute thermal expansion and the associated friction path between the individual layers. The choice of a suitable tribological system is therefore essential in order to prevent the formation of air gaps between the layers, which lead to a poor heat dissipation, even air gaps with a thickness of less than 100 microns can lead to a power loss of over 30%.

Presentation of the invention, object, solution, advantages

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Heizvorrichtung zu schaffen, deren Heizregister derartig ausgebildet ist, dass der Abrieb zwischen den das Heizregister ausbildenden Schichten minimiert wird, der insbesondere aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der für diese Schichten verwendeten unterschiedlichen Materialpaarungen entsteht.It is the object of the invention to provide a heating device whose heating register is designed such that the abrasion between the layers forming the heating register is minimized, which arises in particular due to the different thermal expansions of the different material combinations used for these layers.

Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1, wonach eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung ein Heizregister aufweist, das ein schichtförmiges Heizelement zum Umwandeln von elektrischer Energie in Wärme und zumindest eine, bevorzugt zwei, elektrisch isolierende und wärmeleitende Isolationsschicht bzw. Isolationsschichten umfasst, die jeweils zumindest bereichsweise eine Seite des schichtförmigen Heizelements kontaktiert, wobei die Isolationsschicht und das schichtförmige Heizelement miteinander verspannt sind. Ferner ist zwischen mindestens einer der Isolationsschichten und dem schichtförmigen Heizelement eine einem Abrieb entgegenwirkende Gleitschicht angeordnet und/oder es weisen mindestens eine der Isolationsschichten und das schichtförmige Heizelement zumindest in dem Bereich ihrer gegenseitigen Kontaktflächen eine Materialpaarung auf, bei der der Abrieb der Kontaktflächen einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.This is achieved by the features of claim 1, wherein an electrically operated heater comprises a heater which includes a laminar heater for converting electrical energy to heat and at least one, preferably two, electrically insulating and heat-conducting insulating layer or insulation layers, each of which at least partially contacted one side of the layer-shaped heating element, wherein the insulating layer and the layer-shaped heating element are clamped together. Furthermore, at least one of the insulation layers and the layer-shaped heating element is arranged to have a wear-counteracting sliding layer and / or at least one of the insulation layers and the layer-shaped heating element has a material pairing at least in the region of their mutual contact surfaces, in which the abrasion of the contact surfaces has a predetermined limit value below.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.Further advantageous embodiments are described by the following description of the figures and by the subclaims.

Erfindungsgemäß werden, im Gegensatz zum Stand der Technik, für mindestens zwei sich kontaktierende Schichten, insbesondere für das Heizelement im Bereich seiner Kontaktflächen und für die Isolierschichten reibungsoptimierte schmierstofffreie Werkstoffpaarungen, die nicht zum fressen neigen, verwendet. Vorteilhaft werden somit die Werkstoffpaarungen beziehungsweise Materialpaarungen zwischen mindestens zwei der sich bewegenden Bauteile beziehungsweise Schichten so abgestimmt, dass der Abrieb verringert beziehungsweise minimiert wird. So können die Werkstoffpaarungen derart gewählt werden, dass der Reibungskoeffizient zwischen den sich kontaktierenden Schichten verkleinert wird. Auch kann zwischen den sich kontaktierenden Schichten, insbesondere zwischen den Kontaktflächen des Heizelementes und den Isolationsschichten, eine Gleitschicht vorhanden sein, durch die der Abrieb zwischen dem Heizelement und den Isolationsschichten verringert beziehungsweise vermieden wird. Durch eine Vermeidung oder Verringerung des Abriebes zwischen den sich kontaktierenden Schichten des Heizers wird die Wahrscheinlichkeit für die Bildung von Luftspalten beziehungsweise von Mikroluftspalten zwischen diesen Schichten und dadurch auch die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung eines Leistungsverlusts, der von einer durch das Vorhandensein von Spalten zwischen den sich kontaktierenden Schichten verschlechterten Wärmeübertragung verursacht wird, verringert oder gar vermieden.According to the invention, in contrast to the prior art, for at least two contacting layers, in particular for the heating element in the region of its contact surfaces and the insulating layers friction-optimized lubricant-free material pairings that are not prone to eating used. Advantageously, the material pairings or material pairings between at least two of the moving components or layers are thus coordinated so that the abrasion is reduced or minimized. Thus, the material pairings can be chosen such that the coefficient of friction between the contacting layers is reduced. Also, between the contacting layers, in particular between the contact surfaces of the heating element and the insulating layers, a sliding layer may be present, through which the abrasion between the heating element and the insulating layers is reduced or avoided. By avoiding or reducing the abrasion between the contacting layers of the heater, the probability of the formation of air gaps or of micro-air gaps between these layers and thereby the likelihood of generating a loss of power, which is caused by a deteriorated by the presence of gaps between the contacting layers heat transfer, or even avoided.

Durch die Vermeidung oder Verringerung des Abriebes zwischen den sich kontaktierenden Schichten des Heizers wird insbesondere erreicht, dass die Reibungskräfte zwischen den sich kontaktierenden Schichten nahezu konstant sind oder bleiben, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer des erfindungsgemäßen Heizregisters führt.By avoiding or reducing the abrasion between the contacting layers of the heater is achieved in particular that the frictional forces between the contacting layers are almost constant or remain, resulting in an extension of the life of the heater according to the invention.

Ferner führt das Vorhandensein von Gleitschichten zwischen den sich kontaktierenden Schichten des Heizregisters zu einer Verbesserung der Wärmeübertragung in dem Heizregister, was insbesondere dadurch begründet ist, dass die verwendeten Gleitschichten eine bessere Wärmeleitfähigkeit haben als die Mikroluftspalte.Furthermore, the presence of sliding layers between the contacting layers of the heating coil leads to an improvement in the heat transfer in the heating coil, which is due in particular to the fact that the sliding layers used have a better thermal conductivity than the micro-air gaps.

Das Heizregister der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann eine derartige Außenschicht (Außenprofil) umfassen, die die aus den Isolationsschichten und dem schichtförmigen Heizelement ausgebildete Anordnung zumindest teilweise umgibt, die zu den dem Heizelement abgewandten Oberflächen der Isolationsschichten jeweils zumindest bereichsweise kontaktiert, und die mit den Isolationsschichten und dem Heizelement verspannt ist. Die Außenschicht kann als Rohrwand eines umhüllenden Rohrs, vorzugsweise eines verpressten Rohrs, oder als Extrusionsprofil ausgebildet sein.The heating coil of the heating device according to the invention may comprise such an outer layer (outer profile) which at least partially surrounds the arrangement formed by the insulating layers and the layered heating element, which contacts the surfaces of the insulating layers facing away from the heating element at least in regions, and which contacts the insulating layers and the Heating element is clamped. The outer layer may be formed as a tube wall of an enclosing tube, preferably a compressed tube, or as an extrusion profile.

Vorzugsweise ist zwischen mindestens einer der Isolationsschichten und der Außenschicht mindestens eine Gleitschicht aus einem derartigen Material angeordnet, dass der Abrieb der Kontaktflächen der Isolationsschicht und der Außenschicht jeweils einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.Preferably, at least one sliding layer of such a material is arranged between at least one of the insulating layers and the outer layer that the abrasion of the contact surfaces of the insulating layer and the outer layer each falls below a predetermined limit.

Insbesondere wird für die Ausbildung mindestens einer Isolationsschicht und der Außenschicht zumindest in dem Bereich ihrer Kontaktflächen eine derartige Materialpaarung verwendet, dass der Abrieb der Kontaktflächen der Isolationsschicht und der Außenschicht jeweils einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.In particular, for the formation of at least one insulation layer and the outer layer at least in the region of their contact surfaces, a material pairing is used such that the abrasion of the contact surfaces of the insulation layer and the outer layer in each case falls below a predetermined limit value.

Durch die Verwendung von geeigneten Werkstoffpaarungen für die Ausbildung der Isolationsschichten und der Außenschicht des Heizregisters und/oder durch das Vorhandensein von geeigneten Gleitschichten zwischen der Außenschicht und den Isolationsschichten wird erfindungsgemäß ein zwischen weiteren sich kontaktierenden Schichten des erfindungsgemäßen Heizregisters erzeugbarer Abrieb verringert oder vermieden, was zu einer weiteren Reduzierung eines ansonsten durch das Vorhandensein von Luftspalten beziehungsweise Mikroluftspalten bedingten Leistungsverlustes führt.By the use of suitable material pairings for the formation of the insulating layers and the outer layer of the heating register and / or by the presence of suitable sliding layers between the outer layer and the insulating layers according to the invention a generated between other contacting layers of the heater according to the invention abrasion is reduced or avoided, which a further reduction of an otherwise caused by the presence of air gaps or micro-air gaps power loss leads.

Ferner kann das schichtförmige Heizelement der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung eine PTC-Schicht, insbesondere eine PTC-Schicht mit mindestens einer elektrisch leitenden Kontaktschicht, und zwei schichtförmige Kontaktelektroden umfassen, die jeweils eine Oberfläche der PTC-Schicht zumindest bereichsweise kontaktieren. Auch kann das schichtförmige Heizelement der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mindestens ein auf einer Trägerschicht angebrachtes Dickschichtheizelement umfassen,Furthermore, the layered heating element of the heating device according to the invention may include a PTC layer, in particular a PTC layer having at least one electrically conductive contact layer, and two layered contact electrodes, each contacting at least a portion of the surface of the PTC layer. The layered heating element of the heating device according to the invention may also comprise at least one thick-film heating element mounted on a carrier layer,

Vorzugsweise ist zwischen mindestens einer Kontaktelektrode und der PTC-Schicht mindestens eine Gleitschicht aus einem derartigen Material angeordnet, dass der Abrieb der Kontaktflächen der Kontaktelektrode und der PTC-Schicht jeweils einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.Preferably, at least one sliding layer made of such a material is arranged between at least one contact electrode and the PTC layer such that the abrasion of the contact surfaces of the contact electrode and of the PTC layer in each case falls below a predetermined limit value.

Insbesondere wird für die Ausbildung mindestens einer Kontaktelektrode und der PTC-Schicht zumindest in dem Bereich ihrer Kontaktflächen eine derartige Materialpaarung verwendet, dass der Abrieb der Kontaktflächen der Kontaktelektrode und der PTC-Schicht jeweils einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet.In particular, for the formation of at least one contact electrode and the PTC layer at least in the region of their contact surfaces such Material combination uses that the wear of the contact surfaces of the contact electrode and the PTC layer each falls below a predetermined limit.

Durch die Verwendung von geeigneten Werkstoffpaarungen für die Ausbildung der Kontaktelektroden und der PTC-Schicht des Heizregisters und/oder durch das Vorhandensein von geeigneten Gleitschichten zwischen den Kontaktelektroden und der PTC-Schicht wird erfindungsgemäß ein zwischen weiteren sich kontaktierenden Schichten des erfindungsgemäßen Heizregisters erzeugbaren Abrieb verringert oder vermieden, was zu einer weiteren Reduzierung des durch Luftspalte beziehungsweise Mikroluftspalte bedingten Leistungsverlustes führt.By using suitable material pairings for the formation of the contact electrodes and the PTC layer of the heating register and / or by the presence of suitable sliding layers between the contact electrodes and the PTC layer, according to the invention, an abrasion which can be generated between further contacting layers of the heating register according to the invention is reduced or avoided, which leads to a further reduction of the air gaps or micro-air gaps caused by power loss.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Außenschicht aus Aluminium ausgebildet. Ferner kann mindestens eine Isolationsschicht aus Isolierkeramik, insbesondere aus einer Isolierkeramik mit Aluminiumoxid, ausgebildet sein. Weiterhin ist die PTC-Schicht insbesondere aus PTC-Keramik ausgebildet. Auch können die Kontaktschicht der PTC-Schicht aus Gold, Silber oder Aluminium und mindestens eine Kontaktelektrode aus Aluminium ausgebildet sein.In a particularly preferred embodiment of the invention, the outer layer is formed of aluminum. Furthermore, at least one insulating layer of insulating ceramic, in particular of an insulating ceramic with aluminum oxide, may be formed. Furthermore, the PTC layer is formed in particular from PTC ceramic. Also, the contact layer of the PTC layer of gold, silver or aluminum and at least one contact electrode may be formed of aluminum.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mindestens eine Kontaktelektrode und der PTC-Schicht an ihren Kontaktflächen miteinander verklebt. Auch durch das Verkleben von sich kontaktierenden Schichten an Ihrer Kontaktfläche kann die Wahrscheinlichkeit für die Bildung von Luftspalten beziehungsweise Mikroluftspalten drastisch reduziert werden.In a further embodiment of the invention, at least one contact electrode and the PTC layer are glued together at their contact surfaces. Also, the bonding of contacting layers to your contact surface can drastically reduce the likelihood of forming air gaps or micro-air gaps.

Insbesondere ist mindestens eine Gleitschicht, die zwischen mindestens zwei der sich kontaktierenden Schichten angeordnet ist, als Beschichtung einer Kontaktfläche einer der mindestens zwei der sich kontaktierenden Schichten oder als separate Schicht ausgebildet. Mit anderen Worten, es können mindestens zwei der sich kontaktierenden Schichten jeweils an ihrer Kontaktfläche mit einer Gleitschicht beschichtet sein oder zwischen ihren Kontaktflächen eine getrennt ausgebildete Gleitschicht umfassen.In particular, at least one sliding layer, which is arranged between at least two of the contacting layers, is formed as a coating of a contact surface of one of the at least two of the contacting layers or as a separate layer. In other words, it can At least two of the contacting layers are each coated on their contact surface with a sliding layer or comprise a separately formed sliding layer between their contact surfaces.

Vorzugsweise ist mindestens eine Gleitschicht, die zwischen mindestens zwei der sich kontaktierenden Schichten vorhanden ist, als Dünnfilm mit einer Dicke von unter 20 µm aus Silikon oder Polyesterlack mit Bohrnitrit als Gleitmittel ausgebildet. Auch kann mindestens eine Gleitschicht aus einem Polymer, das insbesondere mit Wärmeleitpartikeln zur Realisierung jeglicher Wärmeübertragung gefüllt ist und/oder durch Hitze oder Zusatz von chemischen Härtern aushärtet, ausgebildet sein.Preferably, at least one sliding layer, which is present between at least two of the contacting layers, is formed as a thin film having a thickness of less than 20 μm made of silicone or polyester lacquer with Bohrnitrit as a lubricant. Also, at least one sliding layer may be formed of a polymer which is filled in particular with heat-conducting particles for realizing any heat transfer and / or which cures by heat or addition of chemical hardeners.

Insbesondere ist mindestens eine Gleitschicht, die zwischen mindestens zwei der sich kontaktierenden Schichten angeordnet ist, durch die Einbringung mindestens eines Schmierstoffes, wie beispielsweise Öl oder Fett, zwischen mindestens zwei der sich kontaktierenden Schichten realisiert. Auch kann mindestens eine Gleitschicht aus einem mit mindestens einem Schmierstoff getränktes Material, wie beispielsweise ein im Öl getränktes Papier, ausgebildet sein.In particular, at least one sliding layer, which is arranged between at least two of the contacting layers, realized by the introduction of at least one lubricant, such as oil or grease, between at least two of the contacting layers. Also, at least one sliding layer may be formed of a material impregnated with at least one lubricant, such as, for example, a paper impregnated in the oil.

Erfindungsgemäß werden für sich kontaktierende Schichten zumindest in dem Bereich ihrer Kontaktflächen vorzugsweise reibungsoptimierte schmierstofffreie Werkstoffpaarungen verwendet, die nicht zum fressen neigen. Dabei wird für die Ausbildung von mindestens zwei sich kontaktierenden Schichten zumindest in dem Bereich ihrer Kontaktflächen insbesondere eine Materialpaarung aus Messing und Aluminium oder aus Messing und Zinn verwendet. Die Werkstoffpaarungen werden dabei insbesondere derartig ausgewählt, dass der Reibungskoeffizient zwischen den sich kontaktierenden Schichten reduziert wird. Beispielsweise hat die Werkstoffpaarung aus Aluminium zu Aluminium einen Reibungskoeffizient von 1.According to the invention, preferably friction-optimized lubricant-free material pairings are used for layers which come into contact, at least in the region of their contact surfaces, which are not prone to seizing. In this case, at least in the region of their contact surfaces, a material combination of brass and aluminum or of brass and tin is used in particular for the formation of at least two contacting layers. The material pairings are selected in particular such that the coefficient of friction between the contacting layers is reduced. For example, the material combination of aluminum to aluminum has a coefficient of friction of 1.

Einfach ausgedrückt wird erfindungsgemäß der Abrieb zwischen den Schichten eines Heizregisters durch die Auswahl der Werkstoffe aus der die Schichten ausgebildet sind und/oder durch die Verwendung von Zusatzmaßnahmen, wie eine geeignete Beschichtung der Schichten und/oder die Einfügung von Zwischenlagen aus geeignetem Material zwischen den Schichten, minimiert.In simple terms, according to the invention, the abrasion between the layers of a heating register is determined by the selection of the materials from which the layers are formed and / or by the use of additional measures, such as a suitable coating of the layers and / or the insertion of intermediate layers of suitable material between the layers , minimized.

Durch die Minimierung des Abriebs zwischen den Materialien der sich kontaktierenden Schichten des Heizregisters, die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen aufweisen, wird eine Mikrospaltbildung zwischen diesen Schichten, wie beispielsweise zwischen einer PTC-Keramik und den Kontaktblechen und/oder zwischen einer Isolationskeramik und einem umhüllenden Rohr oder Profil, minimiert beziehungsweise vermieden. Dadurch wird auch einen durch das Vorhandensein von Mikrospalten entstehenden Leistungsverlust in dem erfindungsgemäßen Heizregister vermieden.By minimizing the abrasion between the materials of the contacting layers of the heating coil, which have different thermal expansions, a micro-gap formation between these layers, such as between a PTC ceramic and the contact sheets and / or between an insulating ceramic and an enclosing pipe or profile, minimized or avoided. As a result, a loss of power resulting from the presence of micro gaps in the heating register according to the invention is also avoided.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Heizvorrichtung ist für Hochspannungen, das heißt, für Spannungen, die größer als 60 V sind, besonders geeignet. Aber auch für elektrische Zuheizer mit einer Spannung < 60V ist der erfindungsgemäße Aufbau geeignet. Die Verwendung von modifizierten Werkstoffpaarungen und/oder die Verwendung einer Gleitschicht zwischen sich kontaktierenden Schichten beeinträchtigen die Funktion und den Einsatzbereich des erfindungsgemäßen elektrischen Heizers nicht. Das heißt, dass durch die Verwendung der modifizierten Werkstoffpaarungen und/oder durch die Verwendung einer Gleitschicht zwischen den sich kontaktierenden Schichten kein nennenswerter Leistungsverlust und keine Beeinträchtigung der elektrischen Isolationsfestigkeit hinsichtlich Hochspannungen entsteht.The inventive construction of the heater is for high voltages, that is, for voltages greater than 60 V, particularly suitable. But also for electric heaters with a voltage <60V, the structure of the invention is suitable. The use of modified material pairings and / or the use of a sliding layer between contacting layers do not affect the function and the field of application of the electric heater according to the invention. This means that the use of the modified material pairings and / or the use of a sliding layer between the contacting layers does not result in any notable loss of power and no impairment of the electrical insulation strength with respect to high voltages.

Brief description of the drawings

Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage mindestens eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Querschnittansicht eines Heizregisters einer elektrisch betriebenen Heizvorrichtung nach dem Stand der Technik
Fig. 2: eine stark schematisierte Teilquerschnittansicht durch das in der Figur 1 dargestellte Heizregister, wobei das Heizregister in einem anfänglichen Zustand dargestellt ist, der direkt nach der Herstellung der dazugehörigen Heizvorrichtung vorliegt,
Fig. 3: eine stark schematisierte Teilquerschnittansicht durch das in der Figur 1 dargestellte Heizregister, wobei das Heizregister in einem Zustand dargestellt ist, der vorliegt, nachdem es mehrere Temperaturzyklen durchlaufen hat,
Fig. 4: der Temperaturverlauf durch das Heizregister in dem in der Figur 3 dargestellten Zustand in Vergleich zu dem Temperaturverlauf durch das Heizregister in dem in der Figur 4 dargestellten Zustand,
Fig. 5: eine Querschnittansicht eines Heizregisters einer elektrisch betriebenen Heizvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 6: eine Querschnittansicht eines Heizregisters einer elektrisch betriebenen Heizvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

The invention will be explained in more detail on the basis of at least one embodiment with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1: a cross-sectional view of a heating register of an electrically operated heater according to the prior art
Fig. 2: a highly schematic partial cross-sectional view through that in the FIG. 1 shown heating registers, wherein the heating register is shown in an initial state, which is present immediately after the production of the associated heating device,
Fig. 3: a highly schematic partial cross-sectional view through that in the FIG. 1 shown heating registers, wherein the heating register is shown in a state that exists after it has passed through several temperature cycles,
Fig. 4: the temperature profile through the heater in the in the FIG. 3 state shown in comparison to the temperature profile by the heating in the in the FIG. 4 illustrated state,
Fig. 5: a cross-sectional view of a heating register of an electrically operated heating device according to a first embodiment of the invention, and
Fig. 6: a cross-sectional view of a heating register of an electrically operated heating device according to a second embodiment of the invention,

Preferred embodiments of the invention

Die Figur 5 zeigt in Explosionsdarstellung eine Querschnittansicht durch ein Heizregister 10 einer Heizvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Das Heizregister 10 der Heizvorrichtung nach der ersten Ausführungsform umfasst ein schichtförmiges Heizelement 20, das eine PTC-Schicht 30 und zwei schichtförmige Kontaktelektroden 40 umfasst. Die PTC-Schicht 30 ist zwischen den zwei Kontaktelektroden 40 angeordnet. Zwischen jeder der Kontaktelektroden 40 und der PTC-Schicht 30 ist jeweils eine separat ausgebildete Gleitschicht 130 angeordnet, mittels der der Abrieb zwischen der entsprechenden Kontaktelektrode 40 und der PTC-Schicht 30 minimiert beziehungsweise vermieden wird.The FIG. 5 shows in exploded view a cross-sectional view through a heating register 10 of a heating device according to a first embodiment of the heating device according to the invention. The heater heater 10 of the first embodiment includes a laminar heater 20 including a PTC layer 30 and two layered contact electrodes 40. The PTC layer 30 is disposed between the two contact electrodes 40. Between each of the contact electrodes 40 and the PTC layer 30, a separately formed sliding layer 130 is arranged, by means of which the abrasion between the corresponding contact electrode 40 and the PTC layer 30 is minimized or avoided.

Bei jeder der Kontaktelektroden 40 ist auf der jeweiligen der PTC-Schicht 30 abgewandten Seite eine Isolationsschicht 50 angeordnet. Ferner ist zwischen jeder Kontaktelektrode 40 und jeder Isolationsschicht 50 auch eine separat ausgebildete Gleitschicht 140 angeordnet, mittels der der Abrieb zwischen der entsprechenden Kontaktelektrode 40 und der entsprechenden Isolationsschicht 50 minimiert beziehungsweise vermieden wird.In each of the contact electrodes 40, an insulating layer 50 is arranged on the side facing away from the PTC layer 30. Furthermore, a separately formed sliding layer 140 is arranged between each contact electrode 40 and each insulation layer 50, by means of which the abrasion between the corresponding contact electrode 40 and the corresponding insulation layer 50 is minimized or avoided.

Weiterhin ist an der einer Kontaktelektrode 40 abgewandten Seite einer jeweiligen Isolationsschicht 50 ein Rohrprofil 60 vorhanden, das als umhüllendes verpresstes Rohr 60 ausgebildet ist. Mittels dieses verpressten Rohrs 60 sind alle das Heizregister 10 bildenden Elemente miteinander verspannt. Dabei wird durch die aufgebrachte Presskraft ein guter Wärmeübergang von dem Heizelement 20 an die äußere wärmeübertragende Fläche des verpressten Rohrs 60 sichergestellt. Ferner ist zwischen jeder Isolationsschicht 50 und dem verpressten Rohr 60 auch eine separat ausgebildete Gleitschicht 150 angeordnet, mittels der ein Abrieb zwischen dem verpressten Rohr 60 und der entsprechenden Isolationsschicht 50 minimiert beziehungsweise vermieden wird.Furthermore, on the side facing away from a contact electrode 40 side of a respective insulating layer 50, a tube profile 60 is present, which is designed as enveloping compressed tube 60. By means of this compressed tube 60 all the heating element 10 forming elements are clamped together. In this case, a good heat transfer from the heating element 20 to the outer heat-transferring surface of the compressed tube 60 is ensured by the applied pressing force. Furthermore, between each insulation layer 50 and the compressed tube 60, a separately formed sliding layer 150 is arranged, by means of which an abrasion between the compressed tube 60 and the corresponding insulating layer 50 is minimized or avoided.

Die Figur 6 zeigt in Explosionsdarstellung eine Querschnittansicht durch ein Heizregister 10 einer Heizvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Das Heizregister 10 der Heizvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform umfasst dabei ein schichtförmiges Heizelement 20, das eine zwischen zwei schichtförmigen Kontaktelektroden 40 angeordnete PTC-Schicht 30 umfasst.The FIG. 6 shows in exploded view a cross-sectional view through a heating register 10 of a heating device according to a second embodiment of the heating device according to the invention. The heating register 10 of the heating device according to the second embodiment in this case comprises a layer-shaped heating element 20, which comprises a PTC layer 30 arranged between two layer-shaped contact electrodes 40.

Die PTC-Schicht 30 ist an jeder einer entsprechenden Kontaktelektrode zugewandte Seite mit einer Gleitschicht 130 beschichtet, mittels der der Abrieb zwischen der PTC-Schicht 30 und der entsprechenden Kontaktelektrode 40 minimiert beziehungsweise vermieden wird.The PTC layer 30 is coated on each side facing a corresponding contact electrode with a sliding layer 130, by means of which the abrasion between the PTC layer 30 and the corresponding contact electrode 40 is minimized or avoided.

An der der PTC-Schicht 30 abgewandten Seite jeder Kontaktelektrode 40 ist jeweils eine Isolationsschicht 50 angeordnet. Jede Isolationsschicht 50 ist an ihrer der entsprechenden Kontaktelektrode 40 zugewandten Seite mit einer Gleitschicht 140 beschichtet, mittels der der Abrieb zwischen jeder der Isolationsschichten 50 und der entsprechenden Kontaktelektrode 40 minimiert beziehungsweise vermieden wird.On the side of each contact electrode 40 facing away from the PTC layer 30, an insulating layer 50 is arranged in each case. Each insulation layer 50 is coated on its side facing the corresponding contact electrode 40 with a sliding layer 140 by means of which the abrasion between each of the insulation layers 50 and the corresponding contact electrode 40 is minimized or avoided.

Weiterhin ist an der einer Kontaktelektrode 40 abgewandten Seite jeder Isolationsschichte ein Rohrprofil 60 vorhanden, das als umhüllendes verpresstes Rohr 60 ausgebildet ist. Mittels des verpressten Rohrs 60 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel alle das Heizregister 10 bildenden Elemente miteinander verspannt. Durch die Presskraft wird auch hier ein guter Wärmeübergang von dem Heizelement 20 an die äußere wärmeübertragende Fläche des verpressten Rohrs 60 sichergestellt. Ferner ist jede Isolationsschicht 50 an ihrer dem umhüllenden Rohr 60 zugewandten Seite mit einer Gleitschicht 150 beschichtet, mittels der den Abrieb zwischen jeder der Isolationsschichten 50 und dem umhüllen Rohr 60 minimiert beziehungsweise vermieden wird.Furthermore, on the side facing away from a contact electrode 40 side of each insulation layer, a tube profile 60 is provided, which is designed as enveloping compressed tube 60. By means of the compressed tube 60 all elements forming the heating coil 10 are clamped together in this embodiment as well. By the pressing force, a good heat transfer from the heating element 20 to the outer heat-transmitting surface of the compressed tube 60 is ensured here as well. Furthermore, each insulating layer 50 is coated on its side facing the enveloping tube 60 with a sliding layer 150, by means of which the abrasion between each the insulating layers 50 and the enveloping tube 60 is minimized or avoided.

Sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die PTC-Schicht 30 aus einer PTC-Keramik-Schicht und mindestens eine leitende Kontaktschicht (nicht dargestellt) aus Gold oder Silber aufweisen. Ferner kann jede der Isolationsschichten 50 aus Isolationskeramik ausgebildet sein. Das umhüllende Rohr 60 kann insbesondere aus Aluminium gebildet sein.In both the first and second embodiments of the invention, the PTC layer 30 may comprise a PTC ceramic layer and at least one conductive contact layer (not shown) of gold or silver. Furthermore, each of the insulating layers 50 may be formed of insulating ceramic. The enveloping tube 60 may be formed in particular of aluminum.

Somit kann erfindungsgemäß mindestens eine der Gleitschichten 130, 140, 150 als weiteres Bauteil zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen der entsprechenden sich kontaktierenden Schichten des Heizregisters 10 eingebracht werden.Thus, according to the invention, at least one of the sliding layers 130, 140, 150 can be introduced as a further component between the relatively moving surfaces of the corresponding contacting layers of the heating register 10.

Ferner kann mindestens eine der Gleitschichten 130, 140, 150 jeweils als direkte Beschichtung einer oder beider der sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen von mindestens zwei der sich kontaktierenden beziehungsweise aneinander angrenzenden Schichten des Heizregisters 10 ausgebildet sein.Further, at least one of the sliding layers 130, 140, 150 may each be formed as a direct coating of one or both of the relatively moving surfaces of at least two of the contacting or contiguous layers of the heating register 10.

Auch kann zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen von mindestens zwei der sich kontaktierenden Schichten ein Schmierstoff, wie beispielsweise Öl oder Fett, eingebracht werden.Also, between the relatively moving surfaces of at least two of the contacting layers, a lubricant, such as oil or grease may be introduced.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Gleitschichtsystem eine Kombination mehrerer der oben genannten Gleitschichten umfassen. Beispielsweise ist jeweils eine der beiden sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen beschichtet, wobei auch Schmierstoff, wie beispielsweise Öl, oder ein mit Schmierstoff getränktes Papier zwischen den Oberflächen eingebracht werden kann.Furthermore, the sliding layer system according to the invention may comprise a combination of a plurality of the above-mentioned sliding layers. For example, in each case one of the two surfaces moving relative to one another is coated, it also being possible for lubricant, for example oil, or a lubricant-impregnated paper, to be introduced between the surfaces.

Auch kann auf mindestens einer der Schichten des Heizregisters 10, insbesondere auf mindestens einer der Isolationsschichten 50, die vorzugsweise aus Isolationskeramik ausgebildet ist, eine entsprechende Gleitschicht 130, 140, 150 aus einem Materialgemisch vorhanden sein, wobei das Materialgemisch Silikon beziehungsweise Polyesterlack mit Bohrnitrit als Gleitmittel umfassen kann und für Dünnfilmapplikationen unter 20 µm, bevorzugt unter 5 µm, vorzugsweise auf Isolationskeramik ausgelegt ist.Also, on at least one of the layers of the heating register 10, in particular on at least one of the insulating layers 50, which is preferably formed of insulating ceramic, a corresponding sliding layer 130, 140, 150 may be present from a material mixture, wherein the material mixture silicone or polyester paint with Bohrnitrit as a lubricant and is designed for thin-film applications below 20 microns, preferably below 5 microns, preferably on insulating ceramic.

Ferner kann mindestens eine Gleitschicht 130, 140, 150 ein Polymer als Wärmeleitermedium, das mit Wärmepartikeln gefüllt ist, umfassen. Dieses Polymer kann durch Hitze oder durch den Zusatz von chemischen Härtern aushärten. Die Wärmeübertragung erfolgt dann ausschließlich über die Wärmepartikel. Dabei beträgt der Füllgrad solcher Polymere mit Wärmepartikeln mindestens 60%.Further, at least one sliding layer 130, 140, 150 may comprise a polymer as the heat conducting medium filled with heat particles. This polymer can cure by heat or by the addition of chemical hardeners. The heat transfer then takes place exclusively via the heat particles. The degree of filling of such polymers with heat particles is at least 60%.

Claims

An electrically operated heating device with a heating register (10), which comprises a layered heating element (20), for converting electrical energy into heat, and at least one electrically insulating and heat-conducting insulating layer (50), which makes contact, at least in certain regions, with one side of the layered heating element (20), wherein the insulating layer (50) and the layered heating element (20) are braced with one another, characterised in that a sliding layer is arranged between at least one insulating layer (50) and the layered heating element (20).
The heating device according to claim 1, characterised in that the sliding layer is formed such that the at least one insulating layer (50) and the layered heating element (20) have, at least in the region of their mutual contact surfaces, a material pairing with which the abrasion of the contact surfaces goes below a predetermined limit value.
The heating device according to claim 1 or 2, characterised in that the heating register (10) comprises an outer layer (60), which at least partially surrounds the arrangement formed by the insulating layer or the insulating layers (50) and the layered heating element (20), wherein contact is made by the outer layer (60), at least in certain regions, with the surfaces of the insulating layer (50) that are facing away from the heating element (20), and wherein the outer layer (60) is braced with the insulating layer (50) and the heating element (20) and is formed as a tube wall of an enveloping, preferably compressed tube (60) or as an extrusion profile.
The heating device according to claim 1, 2 or 3, characterised in that the layered heating element (20) is a PTC layer (30), which is provided with at least one electrically conducting contact layer, and comprises two layered contact electrodes (40), which respectively make contact, at least in certain regions, with a surface of the PTC layer (30), or in that the layered heating element (20) comprises at least one thick-film heating element applied to a supporting layer.
The heating device according to claim 4, characterised in that an abrasion-counteracting sliding layer (130, 150) is arranged between at least one of the contact electrodes (40) and the PTC layer (30) and/or between at least one of the insulating layers (50) and the outer layer (60) and/or in that at least one of the contact electrodes (40) and the PTC layer (30) and/or at least one insulating layer (50) and the outer layer (60) have, at least in the region of their mutual contact surfaces, a material pairing with which the abrasion of the contact surfaces goes below a predetermined limit value.
The heating device according to one of the preceding claims, characterised in that the outer layer (60) is formed from aluminium and/or at least one of the insulating layers (50) is formed with an insulating ceramic, for example of alumina, and/or the PTC layer (30) is formed from PTC ceramic and/or the contact layer of the PTC layer (30) is formed from gold or silver and/or at least one contact electrode (40) is formed from aluminium.
The heating device according to one of the preceding claims, characterised in that at least one contact electrode (40) is adhesively bonded at its contact surfaces to the PTC layer (30).
The heating device according to one of the preceding claims, characterised in that at least one of the sliding layers (130, 140, 150) that are arranged between two of the contacting layers (20, 30, 40, 50, 60) is formed as a coating of a contact surface of one of the two contacting layers (20, 30, 40, 50, 60) or as a separate layer.
The heating device according to one of the preceding claims, characterised in that at least one of the sliding layers (130, 140, 150) that are arranged between two contacting layers (20, 30, 40, 50, 60) is formed as a thin film with a thickness of less than 20 µm from silicone or polyester lacquer with boron nitrite as a lubricant and/or from a polymer that is in particular filled with heat conductive particles to realise heat transmission and/or cures by heat or the addition of chemical hardeners.
The heating device according to one of the preceding claims, characterised in that at least one of the sliding layers that are arranged between two of the contacting layers (20, 30, 40, 50, 60) is realised by the introduction of a lubricant, such as for example oil or grease, between the at least two contacting layers (20, 30, 40, 50, 60) or is formed from a material impregnated with a lubricant, such as for example a paper impregnated in oil.
The heating device according to one of the preceding claims, characterised in that at least two of the contacting layers (20, 30, 40, 50, 60) have, at least in the region of their mutual contact surfaces, a material pairing of brass and aluminium or of brass and tin.