KR20170132695A - 가열 디바이스 - Google Patents

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KR20170132695A
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롤란트 뮐니켈
볼프캉 팀
폴커 블록
홀거 쾨브리히
마누엘 슈미더
마티아스 만들
미하엘 타페르너
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에.게.오. 에렉트로-게래테바우 게엠베하
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Abstract

지지부 (12) 및 지지부 상의 적어도 하나의 가열 엘리먼트 그룹 (22a, 22b) 을 포함하는 가열 디바이스 (11) 는 가열 엘리먼트 그룹을 위해 지지부 상에 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20a, 20b) 또는 2 개의 접속 컨택들 (18a, 18b) 을 갖는다. 2 개의 접속 컨택들은 서로 전기적으로 접속해제되고, 전류 공급부 또는 전력 공급부로의 접속을 위해, 가열 엘리먼트 그룹 (22a, 22b) 의 단일 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들 (20a, 20b) 모두와 전기 접촉한다. 공통 가열 엘리먼트 그룹 내의 가열 엘리먼트들 전부의 유효 폭은 2 개의 접속 컨택들 (18a, 18b) 간에 상기 공통 가열 엘리먼트 그룹 중 단일 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들 전부의 유효 길이 보다 크다.

Description

가열 디바이스{HEATING DEVICE}
본 발명은 지지부 및 지지부 상의 적어도 하나의 가열 엘리먼트 그룹을 포함하는 가열 디바이스에 관한 것이며, 이러한 유형의 가열 엘리먼트 그룹은 지지부 상에 하나의 가열 엘리먼트 또는 복수의 가열 엘리먼트들을 갖는다.
이러한 유형의 다양한 가열 디바이스들은 종래 기술에서 알려져 있고, 예컨대 US 2015/086325 A1 및 DE 102012200398 A1 을 참조한다. 상기 문헌에서, 이러한 유형의 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들은 연속하여 순차적으로 걸쳐있다. 이러한 유형의 가열 디바이스들의 하나의 문제점은, 로컬 온도 증가들, 이른바 핫스폿들이 발생할 수 있다는 것이다. 이들은 예컨대, 일 측이 가열 엘리먼트들에 의해 커버되지 않는 가열 디바이스가 가열될 물에, 심지어 흐름에 인접할 때 로컬 영역으로부터 인출되고 있는 열의 양이 불충분한 결과일 수 있으며, 여기서 라임스케일 (limescale) 침전물들이 형성된다.
본 발명은 종래 기술의 문제점들이 해결될 수 있는, 도입부에서 언급된 유형의 가열 디바이스를 제공하는 문제에 기반하고, 특히, 로컬 온도 증가들과 같은 동작중의 결함들에 대해서도 바람직하게 안정적인, 안전하고 신뢰할만한 동작을 위해 편리한 방식으로 가열 디바이스를 설계하는 것이 가능하다.
이러한 문제점은 청구항 제 1 항의 특징부들을 갖는 가열 디바이스에 의해 해결된다. 본 발명의 유리하고 바람직한 개선들은 추가의 청구항들의 청구물이고, 이하 더 상세히 설명될 것이다. 청구항들의 용어는 참조에 의해 상세한 설명에 포함된다.
가열 디바이스가 지지부 및 지지부 상의 적어도 하나의 가열 엘리먼트 그룹, 즉 하나의 가열 엘리먼트 그룹 또는 복수의 가열 엘리먼트 그룹들을 갖는 것이 제공된다. 가열 엘리먼트 그룹은 차례로, 지지부 상에 장착된 적어도 하나의 가열 엘리먼트, 즉 하나의 가열 엘리먼트 또는 복수의 가열 엘리먼트들을 갖는다. 평면 필름형 가열 엘리먼트, 특히 종래 기술로부터 알려진 것과 같은 후막 가열 엘리먼트가 유리하다. 추가로, 각각의 또는 적어도 하나의 가열 엘리먼트 그룹은 가열 엘리먼트 그룹에 대하여 2 개의 접속 컨택들, 유리하게 각각의 가열 엘리먼트 그룹에 대하여 정확히 2 개의 접속 컨택들을 갖는다. 이들 2 개의 접속 컨택들은 서로 전기적으로 접속해제되고, 전류 공급부 또는 전력 공급부로의 직접 또는 간접 접속을 설립하기 위해, 가열 엘리먼트 그룹의 단일 가열 엘리먼트 또는 모든 가열 엘리먼트들과 전기 접촉한다. 이는, 본 발명의 유리한 개선에 있어서, 하나의 가열 엘리먼트 또는 복수의 가열 엘리먼트들이 각각의 가열 엘리먼트 그룹을 위해 제공될 수 있는 것을 의미하며, 상기 가열 엘리먼트 그룹의 전기 접속 또는 상기 가열 엘리먼트 그룹의 전류 접속 또는 전력 접속은 오직 정확하게 이들 2 개의 접속 컨택들에 의해서만 수행된다. 그러므로, 가열 엘리먼트는 2 개의 접속 컨택들 사이에 걸쳐있는 것으로 정의될 수 있다. 다른 가열 엘리먼트 그룹들 또는 다른 가열 엘리먼트들은 가능하게 또한, 이들 접속 컨택들에 접속될 수도 있지만, 가열 엘리먼트 그룹에 대하여, 오직 이들 2 개의 접속 컨택들만이 외부로 또는 전류 공급부 또는 전력 공급부로의 접속을 위해 기능한다. 2 개의 가열 엘리먼트 그룹들은 바람직하게 결코 서로 병렬로 접속되지 않으며, 오히려 항상 오직 직렬로만 접속된다. 병렬로 접속되는 가열 엘리먼트들은 특히 바람직하게 항상 공통 가열 엘리먼트 그룹을 형성한다.
용어들의 일관적인 사용을 이유로, "가열 엘리먼트 그룹" 은 또한, 본 발명의 범위 내에서 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트만을 가지는 배열체를 의미하는 것으로 이해되지만, 일반적으로 그룹인 것으로 이해되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 공통 가열 엘리먼트 그룹 내의 단일 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들 전부의 유효 폭은 적어도, 2 개의 접속 컨택들 사이에 결쳐있는 상기 가열 엘리먼트 그룹의 상기 단일 가열 엘리먼트 또는 상기 가열 엘리먼트들 전부의 유효 길이와 동일한 것이 제공된다. 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트만이 가열 엘리먼트 그룹을 위해 제공된다면, 본 발명에 따라, 상기 단일 가열 엘리먼트는 길이보다 폭이 넓거나 그 유효 폭이 2 개의 접속 컨택들 간의 길이보다 적어도 동일하거나 유리하게는 더 큰 것이 제공된다. 이 경우, 가열 엘리먼트의 폭은 또한 접속 컨택들 사이에 걸쳐있고, 여기서 접속 컨택들은 또한 가열 엘리먼트 그룹의 단일 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들 전부의 폭보다 더 길 수 있다. 가열 엘리먼트 그룹이 복수의 가열 엘리먼트들을 갖는다면, 이들의 가열 엘리먼트들은 이들 2 개의 개별 접속 컨택들로의 접속으로 인해, 서로에 대하여 병렬로 접속된다. 그 후, 상기 가열 엘리먼트들의 유효 폭은 개별 가열 엘리먼트들 전부의 폭들의 합이 된다. 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들 간에 제공되는 매개 공간들은 이에 포함되지 않는데, 이는 매개 공간들이 길이와 폭 간의 관계 때문에 그리고 가열 엘리먼트들의 병렬 접속 때문에 실제로 전기적 측면에서 어떤 역할도 하지 않기 때문이다.
이러한 유형의 가열 엘리먼트 또는 이러한 유형의 가열 엘리먼트들의 그룹의 장점은, 본 발명에 따른 기하학적 상황으로, 예컨대 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들 전부 또는 가열 엘리먼트의 0.1% 와 5% 간의 표면 영역을 가질 수 있는 더 작은 핫 포인트가 그러한 심각한 또는 유해한 영향을 미치지 않는 것이다. 종래 기술에서, 이러한 유형의 핫 포인트 또는 이러한 유형의 핫스폿에서 온도 증가가 발생하며, 그 결과 가열 엘리먼트의 PTC 거동 및 온도 증가 자체로, 예컨대 라임스케일 침전물들이 물이 가열될 때 훨씬 더 증가하며, 그 결과 온도가 따라서 훨씬 더 증가한다. 그러나, 가열 엘리먼트 전류는 상기 핫 포인트를 지나서 흘러야만 하며, 그러므로 손상의 발생시, 가열 디바이스가 손상되거나 심지어 타버릴 수도 있다. 그러나 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트 그룹이 길이보다 폭이 넓다면, 특정 가열된 표면 영역을 달성하기 위해, 전류는 상대적으로 작은 핫 포인트들 또는 핫스폿들을 이를테면 측면으로 지나서 흐를 수 있다. 결과적으로, 그 후에, 이 포인트는 전류 흐름이 상당히 낮기 때문에 냉각되고, 문제는 적어도 악화되지는 않는다.
본 발명의 유리한 개선에 있어서, 가열 엘리먼트 그룹 내의 모든 가열 엘리먼트들 전부 또는 단일 가열 엘리먼트의 유효 폭은 2 개의 접속 컨택들 간의 유효 길이의 적어도 2 배이다. 상기 길이의 3 배 내지 10 배인 것이 특히 유리할 수 있다. 이 표면 영역의 또는 가열 출력의 몇 퍼센트 또는 심지어 1 퍼센트 미만의 손실은 그 후, 오직 사소하고 어떤 간섭도 발생하지 않는다.
본 발명의 개선에 있어서, 단일의 공통 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들 전부 또는 단일 가열 엘리먼트의 유효 길이는 가열 엘리먼트 또는 가열 엘리먼트들의 영역에서 2 개의 접속 컨택들 간의 거리에 대응할 수 있다. 그러므로, 복수의 가열 엘리먼트들에 대한 유효 폭이 가열 엘리먼트 재료에 의해 커버되는 영역의 전체 폭으로부터 합산되지만, 길이에 대해서는 그렇지 않다. 가열 엘리먼트들이 상이한 길이들로 이루어진다면, 평균값은 유효 길이로서 사용된다. 공통 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들 전부가 바람직한 개선인 동일한 길이로 이루어진다면, 유효 길이는 단일 가열 엘리먼트의 길이에 대응한다.
공통 가열 엘리먼트 그룹의 2 개의 접속 컨택들은 바람직하게 그들 간의 최소 거리보다 각각 더 길다. 이는 적어도 상기 접속 컨택들이 공통 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들과 접촉하는 영역에 대해서도 그러하다. 추가로, 접속 컨택들은 추가의 가열 엘리먼트 그룹들과 추가로 전기 접촉할 수 있다. 결과적으로, 상기 접속 컨택들은 또한, 추가의 가열 엘리먼트 그룹들에 또는 앞서 언급된 전류 공급부 또는 전력 공급부에 접속되기 위해 컨덕터 트랙들과 병합할 수 있다.
본 발명의 개선에 있어서, 공통 가열 엘리먼트 그룹의 2 개의 접속 컨택들은, 구체적으로 적어도 공통 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들 전부 또는 단일 가열 엘리먼트의 유효 폭에 적어도 대응하는 길이에 따라 서로에 대해 병렬로 걸쳐있다. 이러한 방식으로 병렬로 걸쳐있는 공통 가열 엘리먼트 그룹의 2 개의 접속 컨택들로 인해, 본 발명에 따른 가열 디바이스의 특히 간단한 개선은, 그 후, 복수의 가열 엘리먼트들이 상기 가열 엘리먼트 그룹 내에 제공되는 경우에도 상기 가열 엘리먼트들이 모두 동일한 길이로 이루어지기 때문에, 가능하다. 상기 가열 엘리먼트들은 또한 동일한 폭으로 이루어질 수 있지만, 그들이 임의의 경우에 병렬로 상호접속되기 때문에, 실제로는 오직 부수적인 역할을 한다. 필름 두께 또는 가열 엘리먼트 두께는 동일해야만 하며; 이는 추가로 논의될 것이다.
공통 가열 엘리먼트 그룹의 2 개의 언급된 접속 컨택들은 유리하게 상기 가열 엘리먼트 그룹에 대한 전력 접속부이다. 가열 엘리먼트 그룹 또는 가열 엘리먼트로의 추가의 전기 접촉들이 예컨대, 특정 전기 변수들을 측정하기 위해 제공될 수 있다. 그러나, 이들은 그 후 오직 신호 접속부로서만 설계되고 따라서 상당히 낮은 전류 흐름들을 위해 설계된다. 추가로, 그들은 가열 엘리먼트의 전기적 특성들, 특히 저항성 및 가열 특성들에 영향을 주지 않는다. 이들 2 개의 접속 컨택들은 유리하게 또한 공통 가열 엘리먼트 그룹의 유일한 전력 접속부들이다.
본 발명의 추가의 개선에 있어서, 접속 컨택들 또는 상기 접속 컨택들의 상부측 또는 표면을 오버랩하는 가열 엘리먼트에 의해, 접속 컨택들과 적어도 하나의 가열 엘리먼트 간에 전기 접촉이 형성된다. 그러므로, 가열 디바이스에 대한 생산 방법에서, 접속 컨택이 먼저 장착되고, 오직 그 후에 적어도 부분적인 오버랩으로 가열 엘리먼트가 장착된다. 그러나, 이는 종래 기술로부터 원칙적으로 알려져 있고, 효과적인 것으로 입증되었다.
원칙적으로, 가열 디바이스가 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트 그룹을 가지는 것이 가능하다. 복수의 가열 엘리먼트 그룹들은 예컨대, 더 큰 표면 영역 또는 더 양호한 표면 영역 커버리지를 달성하기 위해, 지지부 상에 유리하게 배열된다. 그러므로, 예컨대, 2 내지 5 개의 가열 엘리먼트 그룹들이 지지부 상에 배열될 수 있다. 이들 가열 엘리먼트 그룹들은 그 후, 특히 유리하게 동일한 설계로 이루어지거나, 또는 각각 동일한 수의 가열 엘리먼트들을 가지고 및/또는 동일한 사이즈의 가열 엘리먼트들을 갖는다. 결과적으로, 가열 디바이스의 레이아웃이 더 용이하게 생성될 수 있다. 추가로, 가능하면 균일한 열 생성이 가열 디바이스에 의해 상기 방식으로 달성될 수 있다.
본 발명의 유리한 개선에 있어서, 가열 엘리먼트 재료 또는 가열 엘리먼트에 의해 커버되는 각각의 포인트에서 가열 디바이스의 표면-영역 가열 출력은 모든 곳에서 실질적으로 동일하거나 일치한다. 그러므로, 전류 밀도 또한, 적어도 손상되지 않은 가열 디바이스의 정상 동작 동안 또는 핫스폿들 없이, 모든 곳에서 동일해야 한다.
본 발명의 유리한 개선에 있어서, 가열 엘리먼트 그룹들 전부 및/또는 가열 엘리먼트들 전부는 서로 동일하거나 동일한 사이즈로 이루어지는 것이 제공될 수 있다. 특히, 직사각형의 가열 엘리먼트들이 유리하게 제공된다.
본 발명의 간단한 개선에 있어서, 적어도 하나의 가열 엘리먼트 그룹, 특히 유리하게 가열 디바이스의 가열 엘리먼트 그룹들 전부는 그 2 개의 접속 컨택들 간에 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트만을 갖는다. 최대 표면-영역 커버리지가 상기 방식으로 달성된다.
본 발명의 추가의 개선에 있어서, 적어도 하나의 가열 엘리먼트는 그 연관된 가열 엘리먼트 그룹의 2 개의 접속 컨택들 간에 일정한 두께를 갖는 것이 유리하게 제공될 수 있다. 그러므로, 특히 자체적으로 알려진 후막 방법들 또는 박막 방법들에 의해 생산은 간략화된다. 가열 디바이스의 가열 엘리먼트들 전부는 특히 유리하게, 그들의 개별 접속 컨택들 간에 이러한 유형의 동일한 두께를 갖는다. 그러므로, 가열 디바이스의 가열 엘리먼트들 모두는 공통의 또는 몇몇 공통의 동일한 적용 방법들을 사용하여 생산될 수 있고, 이는 결국 생산을 간략화한다. 추가로, 앞서 언급된 동일한 전류 밀도 또는 표면-영역 가열 출력은 바람직하게 상기 방식으로 달성될 수 있다.
가열 엘리먼트는 유리하게, 박막 가열 엘리먼트로서 또는 후막 가열 엘리먼트로서 설계될 수 있다. 이들 2 가지 타입들 간의 경계는 필름 두께의 대략 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 이다. 후막 가열 엘리먼트로서 개선의 장점은, 상기 기술이 평면 가열 디바이스들에 대하여 유효한 것으로 입증되었고 제어가능하다는 점이다.
본 발명의 개선에 있어서, 적어도 하나의 가열 엘리먼트, 특히 공통 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들 전부 또는 심지어 전체 가열 디바이스는 전기 저항의 양의 온도 계수를 가질 수 있다. 특히 유리하게, 동일한 가열 엘리먼트 재료가 항상 사용된다. 이러한 유형의 양의 온도 계수는, 작은 또는 국소적으로 매우 제한된 핫스폿 또는 핫 영역의 경우에, 전기 저항이 증가하고, 전류 흐름이 가열 디바이스의 가능한 손상 및 추가의 과열을 방지하기 위해 상기 영역 주위로 이동하거나 상기 영역을 지나서 이동하는 효과를 가질 수 있다.
가열 엘리먼트는 통상적으로 사용되는 임의의 물질로 또는 탄소-기반 재료로부터 구성될 수 있다. 본 발명의 유리한 개선에 있어서, 적어도 하나의 가열 엘리먼트는 탄소-기반이 아니거나 또는 임의의 탄소를 포함하지 않는, 적어도 임의의 전기 전도성의 탄소가 아닌 가열 엘리먼트 재료로 구성된다. 가열 엘리먼트 재료는 유리하게, 예컨대 은과 같은 귀금속을 포함할 수 있다. 상기 가열 엘리먼트 재료는 특히 유리하게, 예컨대 소위 전도성의 은 페이스트의 형태로, 은 및 팔라듐 (palladium) 을 포함할 수 있다.
이들 및 추가의 특징들이 청구항들에서뿐만 아니라 상세한 설명 및 도면들에서 수집될 수 있으며, 개별 특징들은 각각이 경우에 자체적으로 또는 각각 본 발명의 실시형태 및 다른 분야들에서 서브 조합들의 형태로 실현될 수 있으며, 보호가 청구되는 유리하고 본질적으로 보호될 수 있는 실시형태들을 구성할 수 있다. 본 출원의 부제들 및 개별 섹션들로의 세분화는 본 출원 하에서 실행되는 서술의 보편적인 타당성을 제한하지 않는다.
본 발명의 예시적인 실시형태들이 도면들에서 개략적으로 도시되고, 이하 더 상세히 설명될 것이다.
도면에서,
도 1 은 2 개의 직사각형 가열 엘리먼트들을 상부에 포함하는, 본 발명에 따른 가열 디바이스의 평면도를 도시한다.
도 2 는 대략적으로 사각형의 지지부 및 8 개의 가열 엘리먼트들을 상부에 포함하는 대안적인 가열 디바이스를 도시하며, 상기 가열 엘리먼트들은 각각의 경우에 쌍들에서 병렬로 상호접속된다.
도 3 은, 복수의 스트립형 가열 엘리먼트들이 2 개의 가열 엘리먼트 그룹들에서 하부로부터 상부까지 튜브형 지지부의 외부에 걸쳐있는, 튜브형 가열 디바이스의 측면도를 도시한다.
도 4 는 단일의 매우 넓은 가열 엘리먼트로, 도 1 로부터의 가열 디바이스에 대한 변경을 도시한다.
도 1 은 평평하고 긴 직사각형 지지부 (12) 를 갖는 가열 디바이스 (11) 를 도시한다. 상기 지지부 (12) 는 또한 둥근 단면을 갖는 짧은 튜브의 전개 도법 (developed projection) 으로 상상될 수 있어서, 좌측 단부와 우측 단부가 막히고 튜브의 내부측이 지지부 (12) 의 하부측으로부터 형성될 것이다. 평면의 절연층 (13) 이 지지부 (12) 에 적용된다. 이는 통상의 구조에 대응한다.
플러그 등의 형태의 접속 디바이스 (15) 가 지지부 (12) 상의 좌측 상에 장착된다. 접속 컨택들 (18) 로 이어지는 공급선들 (16a 및 16b) 이 상기 접속 디바이스 (15) 로부터 연장한다. 공급선 (16a) 은 하부 우측에서 더 낮은 접속 컨택 (18a) 으로 이어진다. 상부 접속 컨택 (18a') 은 상기 더 낮은 접속 컨택과 대향하여 위치되고, 여기서 상기 상부 접속 컨택 (18a') 은 추가의 상부 접속 컨택 (18b) 과 직접 병합한다. 사실상, 상기 상부 접속 컨택들은 공통 접속 컨택을 형성한다. 접속 컨택 (18b') 은 상부 접속 컨택 (18b) 을 대향하여 하부에 위치되고, 상기 하부의 접속 컨택은 그 후, 공급선 (16b) 과 병합하며, 이는 그 후 접속 디바이스 (15) 로 이어진다.
2 개의 가열 엘리먼트들 (20a 및 20b) 이 절연층 (13) 상에 제공되며, 상기 가열 엘리먼트들은 필름 타입 가열 엘리먼트들 또는 후막 가열 엘리먼트들에 대하여 알려진 것과 같이, 오버랩 방식으로 접속 컨택들 (18) 상에 장착된다. 상기 가열 엘리먼트들 간의 측면 거리는 매우 작고 수 mm 에 달한다. 2 개의 가열 엘리먼트들 (20a 및 20b) 은 동일한 사이즈의 표면 영역을 가지고, 설계의 관점에서 실질적으로 또한 동일하거나 일치한다. 도시된 것과 같이, 상기 가열 엘리먼트들의 폭은 그들의 길이의 3 배와 4 배 사이이며, 즉 매우 짧고 매우 넓다. 2 개의 가열 엘리먼트들 (20a 및 20b) 은 각각 별개의 가열 엘리먼트 그룹 (22a 및 22b) 을 형성한다. 그러므로, 각각 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트 (20) 를 가지는 경우에도 2 개의 가열 엘리먼트 그룹들 (22a 및 22b) 이 존재하며, 그들은 직렬로 상호접속된다. 가열 엘리먼트들 (20a 및 20b) 이 병렬로 접속되었다면, 2 개의 가열 엘리먼트들을 포함하는 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트 그룹이 존재할 것이다.
가열 엘리먼트들 (20a 및 20b) 은 귀금속, 특히 유리하게 은 및 가능하면 또한 추가로 팔라듐을 유리하게 포함하는 바람직한 가열 엘리먼트 재료로 형성된다. 가열 엘리먼트 재료는 유리하게 PTC 특성들을 갖는다. 매우 일반적으로, 탄소에 자유롭거나 탄소 기반이 아닌, 즉 적어도 완료된 동작-준비 상태에 있는 어떤 탄소도 포함하지 않는 가열 엘리먼트 재료가 특히 유리하다. 이러한 유형의 가열 엘리먼트 재료들은 종래기술에서 알려져 있고, 여기서 제공되는 것과 같이 주로 후막 가열 엘리먼트들을 위해 사용된다. 가열 엘리먼트 재료에 대한 가능한 적용 방법들은 종래기술로부터 알려진 것들이다.
도 1 에 도시된 가열 디바이스 (11) 의 예시적인 실시형태에서, 일정하거나 균일한 두께의 가열 엘리먼트들 (20) 이 제공된다. 이러한 두께는 예컨대, 20 ㎛ 내지 70 ㎛ 일 수 있고, 즉 후막 범위에 있다. 표면 면적은 바로 40 ㎠ 미만일 수 있으며, 따라서 공급선들 (16) 상에 230 V 의 전압이 제공될 때 대략 2000 W 의 전력이 생성된다. 이는 63 Ω/□ 의 시트 저항 및 50 W/㎠ 이상의 단위 면적 당 부하를 의미한다.
도 1 은 대략 5 ㎜ × 5 ㎜ 정도로 소위 핫스폿 (24) 을 도시한다. 상기 핫스폿은 우측 가열 엘리먼트 (20a) 의 좌측 영역에 위치된다. 그러나, 명확히 도시된 것과 같이, 핫스폿 (24) 의 영역에서 그리고 가열 엘리먼트들 (20a 및 20b) 의 PTC 특성들 때문에, 가열 엘리먼트 (20a) 에서의 전기 저항은 핫스폿 (24) 에서 생성된 온도 증가 때문에 상기 영역에서 상승하는 것으로 가정될 수 있다. 이러한 이유로, 전류 흐름이 여기서 더 낮아질 것이고, 이러한 전류 흐름은 상기 핫스폿의 좌측으로 그리고 물론 주로 우측으로의 상대적으로 넓은 영역들 내로 이동한다. 그러므로, 적은 열 에너지가 그 후, 결과적으로 핫스폿 (24) 의 상기 영역에서 생성된다. 결과적으로, 추가의 온도 상승이 지연되거나 방지될 수 있고, 핫스폿 (24) 은 심각한 간섭을 야기하지 않으며, 각각 가열 디바이스 (11) 는 손상되지 않을 수 있다.
US 2014/029928 A1 및 DE 102013200277 A1 의 형식으로 종래기술로부터 알려진 광범위한 온도 모니터링으로 인해, 이러한 핫스폿 (24) 이 발견될 수도 있으며, 가열 디바이스 (11) 가 물 끓이는 기기 또는 증기 발생장치에서 사용될 때 라임스케일 제거가 수행되어야만 한다는 표시가 오퍼레이터에게 출력될 수 있다. 대안으로서, 가열 엘리먼트 (20a) 를 통해 흐르는 전류와 접속 컨택들 (18a' 및 18a) 에 인가되는 전압을 모니터링함으로써, 가능하면 접속 컨택 (18a') 상의 보조 컨택에 의해 전압이 가능하게 또한 모니터링될 수도 있다. 이들 값들에 있어서의 변화는 유사하게, 핫스폿의 발생으로서 평가될 수 있다.
도 2 는 유사하게는 여기서 실질적으로 사각형인 평평하고 평면의 지지부 (112) 를 가지지만, 다르게는 많은 점에서 도 1 과 동일한 구조를 가지는 추가의 가열 디바이스 (111) 를 도시한다. 절연층 (113) 은 공급선들 (116a 및 116b) 을 갖는 접속 디바이스 (112) 와 함께 지지부 (112) 에 제공된다. 공급선 (116a) 은 접속 컨택들 (118a 및 118b) 로 이어진다. 2 개의 병렬 가열 엘리먼트들 (120a 및 120a' 그리고 또한 120b 및 120b') 은 상기 접속 컨택들에 개별적으로 제공된다. 다른 단부에서, 상기 가열 엘리먼트들은 차례로, 병합하는 접속 컨택들 (118a' 및 118b') 로 접속된다.
공급선 (116b) 은 접속 컨택들 (118d' 및 118c) 로 이어진다. 2 개의 병렬 가열 엘리먼트들 (120d 및 120d' 그리고 또한 120c 및 120c') 은 상기 접속 컨택들에 개별적으로 제공된다. 다른 단부에서, 상기 가열 엘리먼트들은 차례로, 접속 컨택들 (118d 및 118c') 로 접속된다. 이들 접속 컨택들 (118d 및 118c') 은 차례로, 서로에게 그리고 접속 컨택들 (118a' 및 118b') 에 접속된다.
가열 엘리먼트들 (120) 모두는 동일한 설계로 이루어지고 실질적으로 사각형이다. 가열 엘리먼트들 (120) 의 쌍들은, 그 쌍들이 각각 병렬로 접속되고 서로 바로 옆에 위치되며, 또한 그들을 분리시키는 얇은 갭들을 커버할 수 있고, 따라서 단일의 가열 엘리먼트를 형성한다. 가열 엘리먼트들 (120) 의 2 개의 쌍들은 각각의 경우에 가열 엘리먼트 그룹 (122a 및 122b), 즉 총 2 개의 가열 엘리먼트 그룹들을 형성한다. 이러한 구조는 4 개의 가열 엘리먼트들의 2 개 그룹들의 직렬 회로를 생성하며, 여기서 4 개인 각 그룹의 가열 엘리먼트들은 본질적으로 병렬로 접속된다. 이는 접속 컨택들 (118) 의 추이에 따라 도시된다. 가열 엘리먼트들 (120) 은 재료에 관해 그리고 또한 적용 방법에 관해 도 1 의 가열 엘리먼트들에 대응할 수 있다. 유사한 형태로, 지지부 (112) 또한 구부러진 또는 심지어 튜브형의 지지부의 전개도법일 수 있다. 튜브형 지지부는 그 후, 폭보다 상당히 더 큰 길이를 가질 것이다.
도 3 은 짧은 원통형 튜브 형태로 튜브형 지지부 (212) 를 갖는 추가의 가열 디바이스 (211) 의 측면도를 도시한다. 접속 컨택들 (218a 및 218b) 은 상기 튜브의 외부 상에 또는 절연층 (213) 상에 상부 영역에 제공되며, 상기 접속 컨택들은 서로 분리되거나 또는 전면 또는 후면에서 만나지 않는다. 접속 컨택 (218a') 은 하부에서 연속하는 또는 주로 연속하는 것처럼 걸쳐있다. 하부 접속 컨택 (218a') 은 또한, 후면에서 갭을 가질 수 있지만, 또한 연속적이거나 주변을 둘러쌀 수 있다.
접속 컨택 (218a) 은 접속 컨택 (218a) 의 볼록면의 형태인 접속 컨택 영역 (219a) 에 접속된다. 유사하게, 접속 컨택 영역 (219b) 은 접속 컨택 (218b) 으로부터 확장한다. 예컨대, 라인 등등과 같은 전기 접촉-형성 수단들은 유리하게 납땜 및 용접에 의해, 접속 컨택 영역들 (219a 및 219b) 상에 장착될 수 있다.
동일한 폭의 복수의 스트립형 가열 엘리먼트들 (220a 및 220b) 이 상부측 상의 접속 컨택들 (218a 그리고 각각 218b) 과 하부 접속 컨택 (218a') 사이에 걸쳐있다. 그러므로, 이는 각각의 경우에 대략 10 개의 가열 엘리먼트들 (220a 그리고 각각 220b) 이 여기서 가열 엘리먼트 그룹을 형성하고, 이들 2 개의 가열 엘리먼트 그룹들 (222a 및 222b) 이 그 후, 직렬로 접속되는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 상황은 유리하게 동일한 설계로 이루어진 각각의 가열 엘리먼트 그룹 (222a 그리고 각각 222b) 에 적용된다. 개별 가열 엘리먼트들 (220a 및 220b) 은 자체적으로 그 폭의 배수인 길이로 연장한다. 그러나 가열 엘리먼트 그룹의 가열 엘리먼트들의 유효 길이가 그들의 합산된 폭 미만이어서, 가열 엘리먼트 그룹 내의 모든 가열 엘리먼트들 전부의 유효 폭은 또한 여기서 각각의 가열 엘리먼트 그룹에 대한 유효 길이보다 크다.
도 3 의 공통 가열 엘리먼트 그룹 내에 상당히 많은 수의 가열 엘리먼트들이 존재하기 때문에, 예컨대 스트립형 가열 엘리먼트들 (220a 또는 220b) 중 2 개의 엘리먼트들이 항상 결합되어 단일 가열 엘리먼트를 형성하는 것을 상상하는 것이 또한 용이하다. 그 후, 그들은 따라서 그 폭의 2 배보다 다소 큰 스트립을 형성한다.
도 4 는 도 1 의 변형으로서 추가의 가열 디바이스 (311) 를 도시한다. 도 1 과 비교하여, 공급선들 (316a 및 316b) 의 코스는 절연층 (313) 및 동일한 접속 디바이스 (315) 를 갖는 동일한 지지부 (312) 상에서 다소 상이하다. 이러한 이유는, 도 1 에서 이미 그러한 것처럼 접속 컨택 (318b) 이 연속적일뿐만 아니라, 더 낮은 연속하는 접속 컨택 (318a) 이 또한 제공되기 때문이다. 단일 가열 엘리먼트 (320a) 는 이들 2 개의 접속 컨택들 사이에 걸쳐있고, 상기 가열 엘리먼트는 도 1 과 비교할 때, 다시 2 의 인자만큼, 긴 것보다는 넓다. 특히, 길이 보다 대략 7 배 만큼 넓다. 도 1 과 유사하게, 핫스폿은 여기서 오직 약간의 간섭만을 야기할 것이다.
그러므로, 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트 (320) 만을 포함하는 오직 단일 가열 엘리먼트 그룹 (233) 만이 가열 디바이스 (311) 에 제공되는 상황이 존재한다. 도입부에서 이미 설명된 것과 같이, 용어 "가열 엘리먼트 그룹" 은 또한 여기서, 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트만이 상기 가열 엘리먼트 그룹에 포함된 경우에도 사용된다.
도 1 에서의 가열 디바이스 (11) 와의 비교는, 가열 엘리먼트 (320) 가 또한 중앙에서, 길이에 걸쳐있는 좁은 갭을 가질 수 있는 것을 보여준다. 그 후에, 2 개의 분리된 가열 엘리먼트들이 존재할 것이지만, 이들은 병렬로 접속될 것이기 때문에, 그들의 유효 폭은 오직 약간만, 구체적으로는 오직 노출된 스트립의 폭의 양만큼만 감소될 것이다. 부가적으로, 그 후에 추가로 오직 하나의 단일의 공통 가열 엘리먼트 그룹만이 존재할 것이며, 이는 2 개의 가열 엘리먼트들이 동일 접속 컨택들에 접속되기 때문이다.
11 가열 디바이스
12 지지부
13 절연층
15 접속 디바이스
16 공급선
18 접속 컨택
20 가열 엘리먼트
22 가열 엘리먼트 그룹
24 핫스폿

Claims (21)

  1. 가열 디바이스 (11, 111, 211, 311) 로서,
    - 지지부 (12, 112, 212, 312),
    - 상기 지지부 상의 적어도 하나의 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 을 포함하고,
    상기 가열 엘리먼트 그룹은,
    - 상기 지지부 상의 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20, 120, 220, 320),
    - 상기 가열 엘리먼트 그룹에 대한 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 로서, 상기 2 개의 접속 컨택들은 서로 전기적으로 접속해제되고, 전력 공급부 (15, 115, 315) 로의 접속을 위해 상기 가열 엘리먼트 그룹의 단일 가열 엘리먼트와 또는 가열 엘리먼트들 전부와 전기 접촉을 형성하는, 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 을 가지며,
    공통 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 내의 모든 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220, 320) 전부 또는 단일 가열 엘리먼트의 유효 폭은 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 간에 상기 공통 가열 엘리먼트 그룹의 상기 가열 엘리먼트들 전부의 유효 길이와 또는 상기 단일 가열 엘리먼트의 유효 길이와 적어도 동일한, 가열 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 내의 모든 상기 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220, 320) 전부 또는 상기 단일 가열 엘리먼트의 상기 유효 폭은 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 간의 유효 길이의 적어도 2 배인, 가열 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 내의 모든 상기 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220, 320) 전부 또는 상기 단일 가열 엘리먼트의 상기 유효 폭은 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 간의 상기 길이의 3 배 내지 10 배인, 가열 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유효 길이는 상기 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 의 상기 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220, 320) 전부의 또는 상기 단일 가열 엘리먼트의 영역에서 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 간의 거리에 대응하는, 가열 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 은 각각, 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 간의 최소 거리보다 긴, 가열 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 은, 연관된 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 내의 상기 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220, 320) 전부 또는 상기 단일 가열 엘리먼트의 유효 폭에 적어도 대응하는 길이에 걸쳐 서로 병렬로 있는, 가열 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    연관된 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 내의 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 은 전력 접속부들인, 가열 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연관된 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 내의 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 은 상기 가열 엘리먼트 그룹의 유일한 전력 접속부들인, 가열 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    2 내지 5 개의 가열 엘리먼트 그룹들 (22, 122, 222) 이 상기 지지부 (12, 112, 212) 상에 배열되는, 가열 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가열 엘리먼트 그룹들 (22, 122, 222) 은 각각의 경우에, 동일한 수의 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220) 을 가지거나, 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220) 은 동일한 사이즈로 이루어지는, 가열 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 엘리먼트 그룹들 (22, 122, 222) 또는 상기 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220) 은 서로 동일한, 가열 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 가열 엘리먼트 그룹 (322) 은 2 개의 접속 컨택들 (318) 간에 오직 하나의 단일 가열 엘리먼트 (320) 만을 가지는, 가열 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20, 120, 220, 320) 는 연관된 가열 엘리먼트 그룹 (22, 122, 222, 322) 의 상기 2 개의 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 간에 일정한 두께를 가지는, 가열 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가열 디바이스 (11, 111, 211, 311) 의 가열 엘리먼트들 전부는 개별 접속 컨택들 (18, 118, 218, 318) 간에 동일한 두께를 가지는, 가열 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20, 120, 220, 320) 는 상기 지지부 (12, 112, 212, 312) 에 박막으로서 또는 후막으로서 제공되는, 가열 디바이스.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20, 120, 220, 320) 는 전기 저항의 양의 온도 계수를 가지는, 가열 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가열 엘리먼트들 (20, 120, 220, 320) 전부는 상기 전기 저항의 양의 온도 계수를 가지는, 가열 디바이스.
  18. 제 1 항에 있어서,
    가열 엘리먼트 재료는 전기 저항의 양의 온도 계수를 가지는, 가열 디바이스.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20, 120, 220, 320) 는 탄소-기반이 아닌 가열 엘리먼트 재료로 구성되는, 가열 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20, 120, 220, 320) 는 은 (silver) 을 포함하는, 가열 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가열 엘리먼트 (20, 120, 220, 320) 는 은 및 팔라듐 (palladium) 을 포함하는, 가열 디바이스.
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