DE102011081830A1

DE102011081830A1 - Heizelement mit PTC-Heizkörper

Info

Publication number: DE102011081830A1
Application number: DE102011081830A
Authority: DE
Inventors: Michael Zeyen; Karl Göttl; Thorsten Kabelitz; Daniel Eckert; Dietmar Bytzek
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: DE102011081830B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizelement (1, 72) mit einem PTC-Heizkörper (10), welcher mehrere Seitenflächen (12, 14, 16, 18) aufweist, und mit einer ersten und einer zweiten Kontaktschicht (20, 22; 76, 78), die stoffschlüssig an dem PTC-Heizkörper (10) angebracht sind. Die erste und die zweite Kontaktschicht vermögen es, einen elektrischen leitenden Kontakt zu dem PTC-Heizkörper (10) bereitzustellen, wobei die erste Kontaktschicht (20, 76) zumindest eine erste und eine zweite der Seitenflächen (12, 18) des PTC-Heizkörpers (10) jeweils zumindest teilweise bedeckt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Heizvorrichtung mit einem solchen Heizelement (1, 72) und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizelements (1, 72).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement mit einem PTC-Heizkörper sowie eine Heizvorrichtung mit einem derartigen Heizelement und ein Verfahren zum Herstellen eines PTC-Heizkörpers.
Für Heizvorrichtungen, insbesondere Fahrzeugheizungen, werden häufig PTC-Elemente eingesetzt. Derartige PTC-Elemente weisen in der Regel einen keramischen Heizkörper mit daran angebrachten metallischen Elektroden auf. Die Elektroden sind dabei auf Hauptflächen des Heizkörpers angeordnet. Werden die Elektroden mit Spannung versorgt, kann Strom durch den Heizkörper fließen, der in Wärme umgesetzt wird. Über die Hauptflächen wird die im Betrieb erzeugte Wärme ausgekoppelt und beispielsweise an einen Wärmeübertrager weitergeleitet. Zur Versorgung des PTC-Elements mit Strom sind in der Regel Kontaktplatten vorgesehen, welche jeweils eine der Elektroden des PTC-Elements kontaktieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kontaktierungsanordnung für ein PTC-Element bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es wird ein Heizelement mit einem PTC-Heizkörper beschrieben, welcher mehrere Seitenflächen aufweist. Ferner weist das Heizelement eine erste und eine zweite Kontaktschicht auf, die jeweils stoffschlüssig auf dem PTC-Heizkörper angebracht sind und welche es vermögen, einen elektrischen leitenden Kontakt zu dem PTC-Heizkörper bereitzustellen. Die erste Kontaktschicht bedeckt zumindest eine erste und eine zweite der Seitenflächen des PTC-Heizkörpers jeweils zumindest teilweise. Durch die vorgeschlagene Anordnung der ersten Kontaktschicht kann die Funktionalität der ersten Kontaktschicht hinsichtlich der Kontaktierung mit einer Spannungsversorgung und der Wärmeübertragung erfolgen. So kann beispielsweise über die erste Seitenfläche eine Wärmeübertragung von durch den PTC-Körper erzeugter Wärme erfolgen, während eine Kontaktierung zur Versorgung mit elektrischem Strom über die zweite Seitenfläche erfolgen kann. Die Kontaktierung kann beispielsweise über einen Federkontakt erfolgen, bei dem eine Feder ein leitfähiges Element gegen die Kontaktschicht presst. Durch die vorgeschlagene Anordnung werden somit separate Kontaktplatten zur Kontaktierung einer Kontaktschicht entbehrlich. Dies ermöglicht eine vereinfachte Montage des Heizelements in einer Heizvorrichtung. Darüber hinaus werden die Kontaktschicht beschädigende Reibungseffekte vermieden, die auftreten können, wenn eine Kontaktplatte Mikrobewegungen auf einer Kontaktschicht durchführt. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der Kontaktschicht und des Heizelements. Eine Kontaktschicht kann stoffschlüssig an den Seitenflächen angebracht sein, welche sie bedeckt. Es versteht sich, dass eine Kontaktschicht eine oder mehrere der Seitenflächen, die sie bedeckt, vollständig bedecken kann. Ein nicht bedeckter Bereich einer teilweise von einer Kontaktschicht bedeckten Seitenfläche kann als Freifläche bezeichnet werden. Eine Kontaktschicht kann als Elektrode zur Spannungsversorgung des PTC-Heizkörpers ausgebildet sein. Ein PTC-Heizkörper kann ein Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten oder einen Kaltleiter umfassen oder daraus bestehen. Insbesondere kann ein PTC-Heizelement ein Material mit einem nichtlinearen positiven Temperaturkoeffizienten umfassen oder daraus bestehen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der PTC-Heizkörper ein keramisches oder dotiertes keramisches Material umfasst oder daraus besteht, wie beispielsweise ein keramisches Material mit Bariumtitanat. Das Material kann insbesondere ein selbstregulierendes Material sein, das seine elektrische Leitfähigkeit bei Erreichen einer bestimmten Temperatur verliert. Seitenflächen, die durch eine Kontaktschicht bedeckt werden, beispielsweise durch eine erste Kontaktschicht, können sich gegenseitig berühren und insbesondere jeweils paarweise abgewinkelt zueinander stehen. Sich berührende Seitenflächen können sich an einer gemeinsamen Kante berühren. Zwischen sich berührenden Seitenflächen kann ein Winkel ausgebildet sein. Der Winkel zwischen zwei von einer Kontaktschicht bedeckten Seitenflächen kann insbesondere kleiner als 180° sein. Der Winkel kann insbesondere 90° oder etwa 90° betragen. Es kann vorgesehen sein, dass der Winkel zwischen 45° und 135°, 60° und 120°, 70° und 110° oder 80° und 100° beträgt. Es ist vorstellbar, dass mehrere Kontaktschichten jeweils mindestens zwei Seitenflächen bedecken. Unterschiedliche Kontaktschichten können jeweils unterschiedliche Seitenflächen bedecken. Insbesondere können unterschiedliche Kontaktflächen derart angeordnet sein, dass sie sich nicht auf Seitenflächen berühren. Dabei können sich die Winkel zwischen den von unterschiedlichen Kontaktschichten bedeckte Seitenflächen jeweils voneinander unterscheiden. Jeweils zwei von einer Kontaktschicht bedeckten Seitenflächen können sich an einer gemeinsamen Kante berühren. Es kann vorgesehen sein, dass eine Kontaktschicht eine Seitenfläche im Wesentlichen vollständig bedeckt, während die Kontaktschicht eine andere Seitenfläche teilweise oder vollständig bedeckt. Es ist auch vorstellbar, dass die Kontaktschicht mehrere Seitenflächen nur teilweise bedeckt. Die mehreren Seitenflächen eines PTC-Heizkörpers können insbesondere eine oder mehrere, insbesondere zwei, Hauptflächen umfassen. Eine Hauptfläche kann im Vergleich zu den anderen Seitenflächen des PTC-Heizkörpers eine größere Fläche aufweisen. So können die im Bezug auf Ihre Flächenausdehnung größten Flächen als Hauptflächen angesehen werden. Es kann vorgesehen sein, dass über eine oder mehrere Hauptflächen ein Wärmetransport von in dem PTC-Heizkörper im Betrieb erzeugter Wärme erfolgt. Insbesondere kann eine wärmeleitende Verbindung vorgesehen sein, welche es vermag, Wärme von einer oder mehreren Hauptflächen abzuleiten. Eine Kontaktschicht kann eine Hauptfläche teilweise bedecken, so dass die Hauptfläche eine Freifläche aufweist, die nicht von der Kontaktschicht bedeckt ist. Zwei Hauptflächen können sich bezüglich des PTC-Heizkörpers einander gegenüberliegen und/oder im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Seitenflächen mindestens zwei Stirnflächen umfassen. Die Stirnflächen können bezüglich des PTC-Heizkörpers einander gegenüberliegen und/oder parallel zueinander ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass eine Stirnfläche über eine gemeinsame Kante eine Hauptfläche berührt. Es kann zweckmäßig sein, wenn eine Stirnfläche jeweils über eine gemeinsame Kante eine erste und eine zweite Hauptfläche berührt. Es ist vorstellbar, dass eine erste und eine zweite Hauptfläche durch eine erste und eine zweite Stirnfläche miteinander verbunden sind, die jeweils über gemeinsame Kanten die Hauptflächen berühren. Eine oder mehrere Stirnflächen können im Wesentlichen rechtwinklig zu einer ersten Hauptfläche und/oder im Wesentlichen rechtwinklig zu einer zweiten Hauptfläche stehen. Insbesondere ist vorstellbar, dass zwei Stirnflächen jeweils rechtwinklig zur ersten und zweiten Hauptfläche stehen. Eine Seitenfläche kann allgemein eine Außenseite des PTC-Heizkörpers definieren, insbesondere bevor eine Kontaktschicht daran angebracht wird. Eine Kontaktschicht kann ein elektrisch leitendes Material umfassen oder daraus bestehen. Insbesondere kann eine Kontaktschicht ein Metall umfassen oder daraus bestehen. Es ist zweckmäßig, wenn unterschiedliche Kontaktschichten einander nicht berühren, um einen Kurzschluss zwischen Kontaktschichten unter Umgehung des PTC-Heizkörpers zu vermeiden. Der PTC-Heizkörper kann zwischen der ersten und der zweiten Kontaktschicht angeordnet sein. Es ist vorstellbar, dass die erste Kontaktschicht aus einem anderen Material oder Materialien hergestellt ist als die zweite Kontaktschicht. Das Heizelement kann derart ausgebildet sein, dass durch elektrisches Kontaktieren der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht ein Stromkreis zur Versorgung des PTC-Heizkörpers mit elektrischem Strom geschlossen wird, so dass der PTC-Heizkörper Wärme zu erzeugen vermag. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht jeweils bezüglich des PTC-Heizkörpers außen auf dem PTC-Heizkörper und/oder an einer oder mehreren der Seitenflächen des PTC-Heizkörpers angebracht sind. Die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht sind stoffschlüssig an dem PTC-Heizkörper angebracht und können als integrierte Teile des Heizelements angesehen werden. Insbesondere können die erste und/oder zweite Kontaktschicht auf dem PTC-Heizkörper aufgedruckt, aufgedampft oder durch ein weiteres geeignetes Verfahren wie beispielsweise ein Plasmaverfahren abgelagert sein. Es kann zweckmäßig sein, wenn die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht jeweils unterschiedliche Seitenflächen zumindest teilweise bedecken. Das Heizelement kann derart ausgebildet sein, dass es stoffschlüssig miteinander verbundene Komponenten aufweist, die insbesondere den PTC-Heizkörper und die Kontaktschichten umfassen können. Stoffschlüssig mit dem PTC-Heizkörper verbundene Elemente und Schichten können allgemein als Teile des Heizelements angesehen werden. Es kann vorgesehen sein, dass Teile einer Heizvorrichtung, die nicht stoffschlüssig mit dem PTC-Heizkörper verbunden sind, als nicht zu dem Heizelement gehörend angesehen werden. Das Heizelement ist insbesondere für einen mobilen Einsatz etwa in einer Fahrzeugheizung geeignet und vorgesehen.
Bei einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die zweite Kontaktschicht eine dritte und vierte Seitenfläche des PTC-Heizkörpers jeweils zumindest teilweise bedeckt. Die dritte und die vierte Seitenfläche können dabei andere Flächen sein als die erste und die zweite Seitenfläche. Es ist vorstellbar, dass die dritte Seitenfläche parallel zur ersten oder zweiten Seitenfläche ausgebildet ist. In einer Variante kann vorgesehen sein, dass die vierte Seitenfläche parallel zur ersten oder zweiten Seitenfläche ausgebildet ist. Es ist auch vorstellbar, dass die erste und die zweite Seitenflächen jeweils parallel zu einer der Seitenflächen ausgebildet sind, welche von der zweiten Kontaktschicht bedeckt sind.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Kontaktschicht eine Hauptfläche und eine Stirnfläche des PTC-Heizkörpers jeweils zumindest teilweise bedeckt. Somit lässt sich die Hauptfläche zur Wärmeauskopplung und die Stirnfläche zur Stromeinspeisung verwenden, wodurch sich eine besonders effiziente Wärmeübertragung vom PTC-Heizkörper weg und eine sehr kompakte Ausgestaltung einer Heizvorrichtung erreichen lässt. Dabei kann die Hauptfläche als erste Seitenfläche und die Stirnfläche als zweite Seitenfläche angesehen werden. Es kann besonders zweckmäßig sein, wenn die erste und die zweite Kontaktschicht jeweils eine Hauptfläche und eine Stirnseite des PTC-Heizkörpers zumindest teilweise überdecken. Somit kann eine von der zweiten Kontaktschicht bedeckte dritte Seitenfläche eine Hauptfläche sein und eine von der zweiten Kontaktschicht bedeckte vierte Seitenfläche eine Stirnfläche.
Mindestens eine Kontaktschicht kann L-förmig ausgebildet sein. Damit lassen sich insbesondere sich rechtwinklig berührende Seitenflächen gut abdecken. Es versteht sich, dass der PTC-Heizkörper dabei derart ausgebildet sein kann, dass er entsprechend sich rechtwinklig berührende Seitenflächen aufweist. Es kann zweckmäßig sein, wenn die erste und die zweite Kontaktschicht jeweils L-förmig ausgebildet sind. Der Begriff L-förmig kann sich hierbei auf einen Querschnitt der Kontaktschicht beziehen. Eine L-förmige Kontaktschicht kann einen längeren Arm und einen kürzeren Arm aufweisen, die im Wesentlichen rechtwinklig aufeinander stehen oder sich an einer gemeinsamen Kante in einem rechten Winkel berühren. Es kann zweckmäßig sein, wenn ein längerer Arm einer L-förmigen Kontaktschicht einer Hauptfläche zugeordnet ist und ein kürzerer Arm einer solchen Kontaktschicht einer Stirnfläche. Der kürzere Arm kann dabei jeweils eine Stirnfläche vollständig bedecken, während der längere Arm die Hauptfläche teilweise bedeckt.
Bei einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass auf mindestens einer Kontaktschicht eine äußere elektrisch isolierende Schicht angebracht ist, welche die Kontaktschicht zumindest teilweise bedeckt. Dies ermöglicht es, ein integriertes Heizelement mit elektrisch isolierten Kontakten bereitzustellen. Insbesondere kann die äußere elektrisch isolierende Schicht stoffschlüssig an und/oder auf der Kontaktschicht angebracht sein. Die äußere elektrisch isolierende Schicht kann eine wärmeleitende Schicht sein. Somit kann Wärme über die äußere elektrisch isolierende Schicht übertragen werden. Sollte die Kontaktschicht eine oder mehrere Seitenflächen nur teilweise bedecken, kann die äußere elektrisch isolierende Schicht derart ausgebildet sein, dass sie die entsprechende Freifläche oder die entsprechenden Freiflächen bedeckt. Dabei kann die äußere elektrisch isolierende Schicht stoffschlüssig an der Freifläche angeordnet sein. Es ist vorstellbar, dass die äußere elektrisch isolierende Schicht nicht alle von einer Kontaktschicht bedeckten Seitenflächen bedeckt. Insbesondere kann ein Teil der Kontaktschicht, welcher zur Kontaktierung von außen vorgesehen ist, nicht durch die elektrisch isolierende Schicht bedeckt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die äußere elektrisch isolierende Schicht nur eine Hauptfläche bedeckt, aber eine Stirnfläche freilässt. Somit kann eine nicht von der äußeren elektrisch isolierenden Schicht bedeckte Seitenfläche zur elektrischen Kontaktierung dienen, während über die äußere elektrisch isolierende Schicht eine Wärmeauskopplung erfolgen kann. Die äußere elektrisch isolierende Schicht kann insbesondere ein elektrisch isolierendes keramisches Material und/oder ein organisches keramisches Material wie beispielsweise ein Harz umfassen oder daraus bestehen. Als keramisches Material kann insbesondere ein Aluminiumoxid wie beispielsweise Al₂O₃ vorgesehen sein. Die Kontaktschicht kann zumindest teilweise zwischen dem PTC-Heizkörper und der äußeren elektrisch isolierenden Schicht angeordnet sein. Es ist vorstellbar, dass die erste und die zweite Kontaktschicht jeweils durch eine äußere elektrisch isolierende Schicht bedeckt sind und/oder dass jeweils auf der ersten und zweiten Kontaktschicht eine äußere elektrisch isolierende Schicht angebracht ist.
Es kann besonders zweckmäßig sein, wenn die äußere elektrisch isolierende Schicht einen eine Hauptfläche des PTC-Heizkörpers zumindest teilweise bedeckenden Teil der Kontaktschicht bedeckt. Somit lässt sich verhindern, dass ein elektrischer Strom über die Hauptfläche statt in den PTC-Heizkörper in einen das Heizelement umgebenden Bereich abfließt. Die äußere elektrisch isolierende Schicht kann eine Freifläche der Hauptfläche bedecken. Dabei kann die äußere elektrisch isolierende Schicht stoffschlüssig an der Freifläche angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Kontaktschicht eine Hauptfläche des PTC-Heizkörpers bedeckt und die zweite Kontaktschicht eine zweite Hauptfläche des PTC-Heizkörpers bedeckt. Dabei kann vorgesehen sein, dass auf einem die Hauptfläche des PTC-Heizkörpers bedeckenden Teil der ersten Kontaktschicht eine erste äußere elektrisch isolierende Schicht vorgesehen ist und auf dem die zweite Hauptfläche des PTC-Heizkörpers bedeckenden Teil der zweiten Kontaktschicht eine zweite äußere elektrisch isolierende Schicht.
Das Heizelement kann mindestens eine innere elektrisch isolierende Schicht aufweisen, welche sich zumindest teilweise unterhalb mindestens einer Kontaktschicht erstreckt. Dabei kann die innere elektrisch isolierende Schicht in einem berührenden Kontakt mit der Kontaktschicht stehen. Die Kontaktschicht kann stoffschlüssig auf der inneren elektrisch isolierenden Schicht angeordnet sein. Die innere elektrisch isolierende Schicht kann wärmeleitend oder nicht wärmeleitend ausgebildet sein. Die innere elektrisch isolierende Schicht kann eine Seitenfläche bilden und/oder zwischen einer Seitenfläche und der Kontaktschicht ausgebildet sein. Es kann zweckmäßig sein, wenn die innere elektrisch isolierende Schicht sich nur teilweise unterhalb der Kontaktschicht erstreckt. Beispielsweise kann sich die innere elektrisch isolierende Schicht im Wesentlichen ganz oder teilweise über eine oder mehrere der durch die Kontaktschicht bedeckten Seitenflächen erstrecken, so dass zumindest auf einer Seitenfläche die Kontaktschicht nicht auf einer inneren elektrisch isolierenden Schicht angeordnet ist. Die innere elektrisch isolierende Schicht kann insbesondere unter einem Teil der Kontaktschicht vorgesehen sein, welcher zur externen Kontaktierung mit einer elektrischen Versorgung vorgesehen ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein durch den PTC-Heizkörper fließender Strom nicht über die zur Kontaktierung vorgesehene Seitenfläche in dem PTC-Heizkörper fließt, sondern über die andere von der Kontaktschicht bedeckte Seitenfläche. Es kann zweckmäßig sein, wenn sich eine innere elektrisch isolierende Schicht über eine oder mehrere Seitenflächen unterhalb einer Kontaktschicht erstreckt, die nicht von einer äußeren elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sind. Eine innere elektrisch isolierende Schicht kann eine nichtaktivierte Grenzschicht des PTC-Heizkörpers sein. Eine derartige Schicht kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass nach Herstellung eines PTC-Heizkörpers die entsprechende Seitenfläche nicht wie üblich mit leitendem Material gesputtert wird, um die bei der Herstellung erzeugte nichtaktivierte Grenzschicht zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann die innere elektrisch isolierende Schicht ein auf den PTC-Heizkörper aufgebrachtes Material aufweisen, beispielsweise ein nichtleitendes organisches Material wie etwa ein Harz oder eine Keramik. Es kann zweckmäßig sein, wenn eine innere elektrisch isolierende Schicht sich unterhalb einer eine Stirnfläche des PTC-Heizkörpers bedeckenden Kontaktschicht erstreckt. Somit kann verhindert werden, dass ein über die Stirnfläche bereitgestellter elektrischer Strom direkt über die Stirnfläche in den PTC-Heizkörper eingespeist wird und einem verhältnismäßig großen elektrischen Widerstand ausgesetzt ist. Vielmehr lässt sich über die Kontaktschicht der elektrische Strom zu einer Hauptfläche umleiten, über die er in dem PTC-Heizkörper strömen kann. Es versteht sich, dass eine zweite innere elektrisch isolierende Schicht vorgesehen sein kann, welche bezüglich einer zweiten Kontaktschicht entsprechend ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die innere elektrisch isolierende Schicht eine nichtaktivierte Grenzschicht des PTC-Heizkörpers. Eine derartige Schicht entsteht bei der Herstellung eines PTC-Heizkörpers von selbst, so dass keine weiteren Bearbeitungsschritte notwendig sind und sogar bei der Herstellung zusätzliche Schritte wie beispielsweise das Sputtern einer oder mehrerer Flächen eingespart werden kann. Eine derartige nichtaktivierte Schicht kann insbesondere jeweils an von einer Kontaktschicht bedeckten Stirnflächen des PTC-Heizkörpers vorgesehen sein. Es kann zweckmäßig sein, wenn an von einer Kontaktschicht bedeckten Hauptflächen keine derartige nichtaktivierte Grenzschicht vorgesehen ist.
Ferner ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, welche mindestens ein hierin beschriebenes Heizelement umfasst. Die Heizvorrichtung kann ferner mindestens ein Wärmeübertragerelement aufweisen, welches vorzugsweise über eine kompressible wärmeleitende Schicht mit dem Heizelement wärmeleitend verbunden oder verbindbar ist. Dabei kann die kompressible wärmeleitende Schicht mit einer Kontaktschicht oder mit einer durch eine äußere elektrisch isolierte Schicht bedeckten Seitenfläche in wärmeleitendem und/oder berührendem Kontakt stehen. Die Heizvorrichtung kann insbesondere als mobile Heizvorrichtung etwa für ein Fahrzeug ausgebildet sein.
Die Heizvorrichtung kann mindestens einen Wärmeübertrager und eine kompressible Zwischenschicht aufweisen. Dabei kann die kompressible Zwischenschicht zwischen dem Heizelement und dem Wärmeübertrager angeordnet sein. Die kompressible Zwischenschicht kann als eine wärmeleitende Zwischenschicht ausgebildet sein. Über die kompressible Zwischenschicht kann eine gute wärmeleitende Verbindung zwischen Wärmeübertrager und Heizelement erfolgen. Die kompressible Zwischenschicht kann insbesondere durch eine Wärmeleitfolie, etwa eine Silikonfolie, in die elektrisch nicht leitende keramische Partikel eingebettet sein können, oder eine elastische Klebeschicht gebildet sein. Die kompressible Zwischenschicht kann elektrisch isolierend ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass die kompressible Zwischenschicht separat von dem Wärmeübertrager und dem Heizelement ausgebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Heizelement und dem Wärmeübertrager keine weitere metallische Kontaktschicht angeordnet ist. Eine weitere metallische Kontaktschicht ist hierbei eine metallische Schicht, die separat vom Heizelement ausgebildet ist und/oder die nicht stoffschlüssig mit dem Heizelement oder PTC-Heizkörper verbunden ist, und die zur Kontaktierung mit einer Spannungsversorgung vorgesehen sein kann. Durch die mehrere Seitenflächen des PTC-Heizkörpers bedeckende Kontaktschicht kann eine Kontaktierung von außen erfolgen, so dass die Verwendung einer weiteren metallischen Kontaktschicht nicht notwendig ist.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Heizelement und dem Wärmeübertrager keine weitere inkompressible elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist. Eine weitere inkompressible elektrisch isolierende Schicht ist hierbei eine inkompressible elektrisch isolierende Schicht, die separat vom Heizelement und Wärmeübertrager ausgebildet ist und/oder die nicht stoffschlüssig mit dem Heizelement oder PTC-Heizkörper oder Wärmeübertrager verbunden ist, und die als wärmeleitende Schicht ausgebildet sein kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die kompressible Zwischenschicht den Wärmeübertrager berührt. Somit kann eine gute wärmeleitende Verbindung zum Wärmeübertrager hergestellt werden. Die Berührung kann flächig erfolgen.
Die kompressible Zwischenschicht kann das Heizelement berühren. Dies ermöglicht eine besonders gute wärmeleitende Verbindung zwischen Heizelement und Zwischenschicht. Die Berührung kann flächig erfolgen.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Heizelements beschrieben, mit den Schritten des Bereitstellens eines PTC-Heizkörpers, welcher mehrere Seitenflächen aufweist, und des Bedeckens des PTC-Heizkörpers mit einer ersten und einer zweiten Kontaktschicht derart, dass die erste und die zweite Kontaktschicht stoffschlüssig am PTC-Heizkörper angebracht sind, und dass die erste Kontaktschicht zumindest eine erste und eine zweite der Seitenflächen des PTC-Heizkörpers jeweils zumindest teilweise bedeckt. Das Heizelement kann ein hierin beschriebenes Heizelement sein. Insbesondere kann der PTC-Heizkörper ein hierin beschriebener Heizkörper sein. Die Kontaktschichten können hierin beschriebene Kontaktschichten sein. Das Bedecken kann das Bedecken des PTC-Heizkörpers mit einer zweiten Kontaktschicht derart umfassen, dass die zweite Kontaktschicht eine dritte und vierte Seitenfläche des PTC-Heizkörpers jeweils zumindest teilweise bedeckt. Mindestens eine Kontaktschicht kann eine Hauptfläche und eine Stirnfläche des PTC-Heizkörpers jeweils zumindest teilweise überdecken. Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Kontaktschicht L-förmig ausgebildet ist. Es kann ein Schritt des Anbringens einer äußeren elektrisch isolierenden Schicht auf mindestens einer Kontaktschicht vorgesehen sein, wobei die äußere elektrisch isolierende Schicht die Kontaktschicht zumindest teilweise bedeckt. Es kann vorgesehen sein, dass auf der ersten und/oder der zweiten Kontaktschicht jeweils eine äußere elektrisch isolierende Schicht angebracht wird, welche die erste und/oder zweite Kontaktschicht zumindest teilweise bedeckt. Das Anbringen der Kontaktschicht kann durch ein geeignetes Verfahren wie Aufdampfen, Aufkleben, Schweißen, Löten oder Ablagern erfolgen. Die äußere elektrisch isolierende Schicht kann derart angebracht werden, dass sie den eine Hauptfläche des PTC-Heizkörpers bedeckenden Teil der Kontaktschicht bedeckt. Der PTC-Heizkörper kann mindestens eine innere elektrisch isolierende Schicht aufweisen, welche sich zumindest teilweise unterhalb mindestens einer Kontaktschicht erstreckt. Die innere elektrisch isolierende Schicht kann eine nichtaktivierte Grenzschicht sein.
Alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Merkmalen und Varianten kann eine Heizvorrichtung vorgesehen sein, die ein Heizelement mit einem PTC-Heizkörper und einen Wärmeübertrager aufweist. Zwischen dem Heizelement und dem Wärmeübertrager kann eine kompressible und/oder wärmeleitende Zwischenschicht angeordnet sein, welche separat von dem Heizelement und/oder dem Wärmeübertrager ausgebildet sein kann. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zwischen dem Heizelement und/oder dem PTC-Heizkörper und dem Wärmeübertrager keine weitere Metallschicht zum externen Kontaktieren des Heizelements angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im wärmeleitenden Pfad zwischen dem Wärmeübertrager und dem Heizelement keine weitere inkompressible elektrische Isolationsschicht vorhanden ist. Eine separate Ausbildung der Zwischenschicht kann insbesondere bedeuten, dass die Zwischenschicht nicht stoffschlüssig mit dem Heizelement und/oder dem Wärmeübertrager verbunden ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Wärmeübertrager in wärmeleitendem und/oder berührendem Kontakt mit einer kompressiblen Schicht steht. Die kompressible Schicht kann in wäremeleitendem und/oder berührendem Kontakt mit dem Heizelement stehen, insbesondere einer stoffschlüssig an dem PTC-Heizkörper aufgebrachten Kontaktschicht oder einer stoffschlüssig an der Kontaktschicht und/oder einer Freifläche angebrachten äußeren elektrisch isolierenden Schicht. Ein berührender Kontakt zwischen der Zwischenschicht und dem Heizelement und/oder dem Wärmeübertrager kann ein flächiger Kontakt sein. Das Heizelement kann insbesondere ein hierin beschriebenes Heizelement sein. Das Heizelement kann insbesondere mindestens eine Kontaktschicht aufweisen, über welche ein elektrisch leitender Kontakt zu dem PTC-Heizkörper herstellbar ist. Die mindestens eine Kontaktschicht kann stoffschlüssig an dem PTC-Heizkörper angebracht sein. Der Wärmeübertrager kann zur Wärmeübertragung insbesondere auf ein Fluid ausgebildet sein, insbesondere auf eine Flüssigkeit wie Wasser. Die kompressible Schicht kann elektrisch isolierend ausgebildet sein. Beispielsweise kann die kompressible Schicht durch eine Silikonfolie gebildet sein, in welche elektrisch nichtleitende keramische Elemente eingebettet sein können. Es ist zweckmäßig, wenn die kompressible Schicht wärmeleitend ist. Als weitere Metallschicht kann hierbei eine nicht stoffschlüssig an dem Heizelement angebrachte Metallschicht angesehen werden. Als weitere inkompressible elektrische Isolationsschicht kann dabei eine inkompressible Isolationsschicht angesehen werden, welche nicht stoffschlüssig an dem Heizelement und/oder dem Wärmeübertrager angebracht ist. Denn eine stoffschlüssig an dem Wärmeübertrager angebrachte Schicht kann als Teil des Wärmeübertragers angesehen werden, während eine stoffschlüssig am Heizelement angebrachte Schicht als Teil des Heizelements angesehen werden kann. Eine derartige Ausgestaltung einer Heizvorrichtung kann durch das Verwenden eines Heizelements mit einer oder zwei Kontaktschichten, welche jeweils mehrere Seitenflächen bedecken, besonders gut und kompakt erreicht werden. Insbesondere kann die Heizvorrichtung aus wenigen Teilen zusammengesetzt werden, so dass die Heizvorrichtung sich leichter montieren lässt. Bei Verwendung eines oben beschriebenen Heizelements kann die elektrische Spannungsversorgung über Seitenflächen erfolgen, die nicht zur Wärmeabfuhr dienen, so dass keine zusätzlichen Kontaktplatten oder Metallschichten notwendig sind.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch ein Heizelement;
2 schematisch ein Heizelement mit äußeren elektrisch isolierenden Schichten;
3 schematisch eine Heizvorrichtung; sowie
4 schematisch eine weitere Heizvorrichtung.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt ein Beispiel für ein Heizelement 1, welches in einer Querschnittsansicht dargestellt ist. Das Heizelement 1 umfasst einen PTC-Heizkörper 10, der in diesem Beispiel aus einer Bariumtitanat umfassenden dotierten Keramik ausgebildet ist. Der PTC-Heizkörper 10 weist eine erste Hauptfläche 12, eine zweite Hauptfläche 14 sowie eine Stirnfläche 16 und eine Stirnfläche 18 auf. Die genannten Flächen 12, 14, 16, 18 können als Seitenflächen des PTC-Heizkörpers 10 aufgefasst werden. Die Hauptflächen 12 und 14 stellen die flächenmäßig größten Seitenflächen des PTC-Heizelements dar. Insbesondere können die Hauptfläche 12 als erste Seitenfläche, die Stirnfläche 18 als zweite Seitenfläche, die Hauptfläche 14 als dritte Seitenfläche und die Stirnfläche 16 als vierte Seitenfläche angesehen werden. Die Stirnflächen 16, 18 berühren jeweils die erste Hauptfläche 12 und die zweite Hauptfläche 14 rechtwinklig an einer gemeinsamen Kante. Es ist eine erste Kontaktschicht 20 vorgesehen, welche die erste Hauptfläche 12 teilweise bedeckt. Der nicht von der Kontaktschicht 20 bedeckte Bereich der ersten Hauptfläche 12 kann als Freifläche 21 bezeichnet werden. Die Kontaktschicht 20 bedeckt außerdem die Stirnfläche 18 des PTC-Heizkörpers 10, so dass die Kontaktschicht 20 L-förmig ausgebildet ist. Analog bedeckt eine zweite Kontaktschicht 22 die Hauptfläche 14 des Heizkörpers 10. Wie aus 1 zu erkennen ist, weist die Hauptfläche 14 eine Freifläche 23 auf, welche nicht von der Kontaktschicht 22 bedeckt ist. Die Kontaktschicht 22 bedeckt außerdem die zweite Stirnfläche 16 des PTC-Heizkörpers 10, so dass die zweite Kontaktschicht 22 L-förmig ausgebildet ist. In diesem Beispiel sind die Stirnflächen 16, 18 vollständig durch eine Kontaktschicht 20, 22 bedeckt. Der PTC-Heizkörper 10 weist ferner eine erste innere elektrisch isolierende Schicht 24 und eine zweite innere elektrisch isolierende Schicht 26 auf. In diesem Beispiel sind die isolierenden Schichten 24, 26 als nichtaktivierte Grenzschichten des PTC-Heizkörpers 10 ausgebildet. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass die inneren elektrisch isolierenden Schichten 24, 26 durch Ablagern oder Anbringen eines weiteren Materials an dem PTC-Heizkörper 10 ausgebildet sind. Die Freiflächen 21, 23 dienen dazu, einen Spannungsüberschlag zwischen den Kontaktschichten 20, 22 unter Umgehung des PTC-Heizkörpers 10 zu verhindern. Im Betrieb ist vorgesehen, dass eine elektrische Kontaktierung des Heizelements 1 beispielsweise durch Federkontakte über die Teile der Kontaktschichten 20, 22 erfolgt, welche die Stirnflächen 16, 18 bedecken. Durch die isolierenden Schichten 24, 26 wird verhindert, dass ein elektrischer Strom durch den PTC-Heizkörper 10 zwischen den Stirnflächen 16, 18 fließen kann. Stattdessen fließt der Strom von den den Stirnflächen 16, 18 zugeordneten Teilen der Kontaktschichten 20, 22 zu den den Hauptflächen 12, 14 zugeordneten Teilen der Kontaktschichten 20, 22 und von dort jeweils in und durch den PTC-Heizkörper 10. Dadurch wird erreicht, dass der PTC-Heizkörper 10 in einer Richtung durchströmt wird, die einen niederohmigen Widerstand bietet. Über die Hauptflächen 12, 14, die Kontaktschichten 20, 22 und gegebenenfalls die Freiflächen 21, 23 kann im Betrieb des PTC-Heizkörpers 10 erzeugte Wärme beispielsweise zu einem Wärmeübertrager abgeführt werden. Somit besteht eine funktionelle Trennung zwischen den unterschiedlichen Teilen der Kontaktschichten 20, 22. Über die stirnseitigen Bereiche der Kontaktschichten 20, 22 wird eine elektrische Kontaktierung nach außen ermöglicht, während über die Hauptflächen 12, 14 erzeugte Wärme abgeführt wird. Dies ermöglicht einerseits eine besonders kompakte Ausbildung des Heizelements. Andererseits kann für eine Heizvorrichtung mit dem Heizelement 1 auf weitere externe Kontaktelemente, beispielsweise auf Metallplatten verzichtet werden, die sonst häufig zur externen Kontaktierung eines PTC-Heizkörpers vorgesehen sind. Zur Herstellung des Heizelements 1 kann ein PTC-Heizkörper 10 bereitgestellt sein, welcher beispielsweise innere elektrisch isolierende Schichten 24, 26 in Form von nichtaktivierten Grenzschichten aufweisen kann. Gegebenenfalls kann ein Schritt des stoffschlüssigen Anbringens einer oder mehrerer innerer elektrisch isolierender Schichten an einer oder mehreren Seitenflächen des PTC-Heizkörpers 10 vorgesehen sein. An dem PTC-Heizkörper 10 werden die erste Kontaktschicht 20 und die zweite Kontaktschicht 22 derart angebracht, dass sie stoffschlüssig mit dem PTC-Heizkörper 10 verbunden sind. Dies kann beispielsweise durch Aufdampfen, Aufspritzen und/oder ein geeignetes Plasmaverfahren erfolgen. Dabei wird die erste Kontaktschicht 20 derart an den PTC-Heizkörper 10 angebracht, dass sie eine erste Seitenfläche, nämlich beispielsweise die Hauptfläche 12, zumindest teilweise und eine zweite Seitenfläche vollständig bedeckt, nämlich in diesem Beispiel die Stirnfläche 18. Analog wird in diesem Beispiel die zweite Kontaktschicht 22 derart an dem PTC-Heizkörper 10 angebracht, dass sie die dritte Seitenfläche, nämlich beispielsweise die Hauptfläche 14, zumindest teilweise und die vierte Seitenfläche vollständig bedeckt, in diesem Beispiel die Stirnfläche 16. Es versteht sich, dass es je nach Ausführungsform auch vorgesehen sein kann, dass die erste Stirnfläche 16 und/oder die zweite Stirnfläche 18 nicht vollständig durch eine der Kontaktschichten 20, 22 bedeckt sind.
2 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Heizelement 1. Das Heizelement 1 der 2 entspricht im Wesentlichen dem der 1, so dass für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Zusätzlich sind in der 2 äußere elektrisch isolierende Schichten 28 und 30 vorgesehen. Die erste äußere elektrisch isolierende Schicht 28 ist stoffschlüssig auf dem die Hauptfläche 12 bedeckenden Teil der Kontaktschicht 20 angebracht. Außerdem bedeckt die erste äußere elektrisch isolierende Schicht 28 die Freifläche 21 und ist stoffschlüssig mit dieser verbunden. Die zweite äußere elektrisch isolierende Schicht 30 ist auf dem die Hauptfläche 14 bedeckenden Teil der zweiten Kontaktschicht 22 angebracht. Außerdem bedeckt die zweite äußere elektrisch isolierende Schicht 30 die Freifläche 23 und ist stoffschlüssig mit dieser verbunden. Die äußeren isolierenden Schichten 28, 30 können beispielsweise aus einem nichtleitenden keramischen Material oder einem temperaturbeständigen nichtleitenden organischen Material hergestellt sein, welches die im Betrieb des PTC-Heizkörpers 10 entstehenden Temperaturen über längere Zeit auszuhalten vermag. Somit ergibt sich ein Heizelement mit einem PTC-Körper und daran stoffschlüssig angebrachten elektrischen Isolationsschichten. Die wärmeübertragenden Flächen, nämlich in diesem Beispiel die Hauptflächen 12, 14, sind bereits elektrisch isoliert, wodurch sich ein integriertes Heizelement ergibt und weitere separate Isolationsschichten entfallen können.
3 zeigt schematisch eine Heizvorrichtung mit einem Heizelement 50 und einem Wärmeübertrager 52. Das Heizelement 50 kann beispielsweise eines der hierin beschriebenen Heizelemente sein, insbesondere ein in 1 oder 2 beschriebenes Heizelement. Der Wärmeübertrager 52 steht in Kontakt mit einem Fluid, welches an dem Wärmeübertrager 52 vorbeiströmt und von ihm erwärmt wird. Das strömende Fluid ist schematisch durch einen Pfeil dargestellt. Zwischen dem Wärmeübertrager 52 und dem Heizelement 50 ist eine kompressible Schicht 54 vorgesehen. Die kompressible Schicht 54 ist wärmeleitend, aber elektrisch isolierend. Die kompressible Schicht 54 kann beispielsweise durch eine Silikonschicht mit eingelagerten elektrisch nicht leitenden Keramikteilen gebildet sein. Es versteht sich, dass die Heizvorrichtung bezüglich des Heizelements 50 symmetrisch ausgebildet sein kann, so dass eine weitere kompressible Schicht und ein weiterer Wärmeübertrager an der unteren Hauptfläche des Heizelements 50 angeordnet sein können. Bei der Heizvorrichtung der 3 ist weder zwischen der kompressiblen Schicht 54 und dem Heizelement 50 noch zwischen der kompressiblen Schicht 54 und dem Wärmeübertrager 52 eine weitere leitende oder metallische Kontaktschicht vorgesehen. Es ist lediglich die auf einem PTC-Heizkörper des Heizelements 50 stoffschlüssig ausgebildete Kontaktschicht vorhanden. Außerdem ist im wärmeleitenden Pfad zwischen dem Heizelement 50 und dem Wärmeübertrager 54 auch kein separat ausgebildetes nichtkompressibles elektrisch isolierendes Element vorgesehen. Sollte eine elektrische Isolierung durch die kompressible Schicht 54 nicht ausreichen, um beispielsweise bestimmte gesetzliche Vorschriften zu erfüllen, kann eine integral mit dem Wärmeübertrager 54 und/oder dem Heizelement 50 ausgebildete elektrisch isolierende Schicht vorgesehen sein. Eine derartige elektrisch isolierende Schicht kann etwa stoffschlüssig an dem Heizelement 50 vorgesehen sein, beispielsweise wie mit Bezug auf 2 beschrieben. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, dass eine elektrisch isolierende Schicht auf der der kompressiblen Schicht 54 zugewandten Seite des Wärmeübertragers 52 angebracht ist, beispielsweise durch Aufdampfen, Ablagern oder Aufspritzen geeigneten Materials. Ein derartiges Material kann beispielsweise eine Keramik oder ein organisches Material sein oder umfassen.
4 zeigt ein Beispiel für eine Heizvorrichtung 70 mit einem Heizelement 72 und einem Wärmeübertrager 74 sowie einem Wärmeübertrager 75. Das Heizelement 72 kann eines der oben beschriebenen Heizelemente mit einem PTC-Heizkörper sein. Die Wärmeübertrager 74, 75 weisen jeweils Wärmeübertragerkörper auf. Auf jeweils einer Seite eines Wärmeübertragerkörpers sind Wärmeübertragungsrippen ausgebildet, um Wärme an ein an den Rippen vorbeiströmendes fluides Medium abgeben zu können. Am Heizelement 72 sind eine erste Kontaktschicht 76 und eine zweite Kontaktschicht 78 stoffschlüssig angebracht. Jede der Kontaktschichten besteht in diesem Beispiel aus einem auf das Heizelement 72 aufgedampften metallischen Material wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Silber. Die Kontaktschichten 76, 78 sind L-förmig ausgebildet und überdecken jeweils eine Stirnfläche des Heizelements 72 vollständig und eine Hauptfläche des Heizelements 72 teilweise. Insbesondere ist zwischen den Kontaktschichten 76, 78 jeweils eine Freifläche 80, 82 vorgesehen, um einen Spannungsüberschlag zwischen den Kontaktschichten zu verhindern. Die Freiflächen 80, 82 sind jeweils nicht von einer Kontaktschicht bedeckt. Die Teile der Kontaktschichten 76, 78, welche die Stirnflächen des Heizelements 72 bedecken, ermöglichen ein elektrisches Kontaktieren des Heizelements 72 von außen, beispielsweise durch federgespannte Kontaktelemente, die schematisch mit den Symbolen + und – markiert sind. Da die Kontaktschichten 76, 78 stoffschlüssig am Heizelement 72 befestigt sind, können sie als Teile des Heizelements 72 angesehen werden. Der L-förmige Aufbau der als Elektroden wirkenden Kontaktschichten 76, 78 erleichtert die elektrische Kontaktierung von außen. Bei dem hier gezeigten Heizelement 72 ist ferner vorgesehen, dass an den Stirnflächen unterhalb der Kontaktschicht jeweils eine elektrisch nicht leitende Schicht (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Somit fließt ein Heizstrom zwischen den die Hauptflächen des Heizelements 72 bedeckenden Teilen der Kontaktschichten. Der Heizstrom muss einen geringeren Widerstand überwinden, als wenn er zwischen den Stirnflächen flösse. Zwischen dem Wärmeübertrager 74 oder 75 und dem Heizelement 72 ist jeweils eine wärmeleitende Zwischenschicht 84, 86 vorgesehen. Eine wärmeleitende Zwischenschicht 84, 86 kann beispielsweise als kompressible wärmeleitende Zwischenschicht ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass die Zwischenschichten 84, 86 jeweils durch eine Wärmeleitfolie gebildet sind, beispielsweise eine Silikonfolie mit eingelagerten elektrisch nicht leitenden keramischen Partikeln. Insbesondere stehen die als elektrisch nicht leitende Wärmeleitfolien ausgebildeten Zwischenschichten 84, 86 jeweils in berührendem Kontakt mit einem der Wärmeübertragerkörper der Wärmeübertrager 14 oder 15. Es ist vorgesehen, dass die Zwischenschichten 84, 86 jeweils in berührendem Kontakt mit dem Heizelement 72 stehen. Ein solcher Kontakt kann flächig über die Hauptflächen des Heizelements 72 oder diese stoffschlüssig bedeckende Schichten erfolgen. Bei dieser Variante ist davon auszugehen, dass die Wärmeleitfolien 84, 86 eine ausreichende elektrische Isolierung des Heizelements 72 ermöglichen.
Bei allen gezeigten Varianten ist vorstellbar, dass auf den durch die Kontaktschichten bedeckten Hauptflächen des PTC-Heizkörpers des Heizelements eine elektrisch nicht leitende, aber wärmeleitende Isolationsschicht stoffschlüssig angebracht ist. Eine derartige Schicht kann beispielsweise ein nicht leitendes keramisches und/oder organisches Material umfassen oder daraus bestehen. Eine derartige Schicht kann durch ein geeignetes Verfahren wie etwa ein Spritzverfahren, Plasmaverfahren oder Sinterverfahren stoffschlüssig an dem Heizelement angebracht sein. Somit kann das Heizelement bereits über eine integrierte elektrische Isolierung verfügen, die dann entsprechend mit einer Klebeschicht, einer Wärmeleitfolie oder direkt mit einem Wärmeübertragerkörper in Berührung stehen kann, um Wärme von dem Heizelement zu dem Wärmeübertrager abzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei den beschriebenen Varianten der Schichtaufbau einer Heizvorrichtung jeweils bezüglich des Heizelements symmetrisch ausgebildet ist, so dass sich auf jeder Hauptfläche des Heizelements ein vergleichbar geschichteter Aufbau von Kontaktschicht, gegebenenfalls elektrisch isolierender Schicht, Zwischenschicht und Wärmeübertrager befindet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Heizelement
10: PTC-Heizkörper
12: erste Hauptfläche
14: zweite Hauptfläche
16: erste Stirnfläche
18: zweite Stirnfläche
20: erste Kontaktschicht
21: Freifläche
22: zweite Kontaktschicht
23: Freifläche
24: innere elektrisch isolierende Schicht
26: innere elektrisch isolierende Schicht
28: äußere elektrisch isolierende Schicht
30: äußere elektrisch isolierende Schicht
50: Heizelement
52: Wärmeübertrager
54: kompressible Schicht
70: Heizvorrichtung
72: PTC-Heizelement
74: Wärmeübertrager
75: Wärmeübertrager
76: Kontaktschicht
78: Kontaktschicht
80: Freifläche
82: Freifläche
84: Zwischenschicht
86: Zwischenschicht

Claims

Heizelement (1, 12) mit: einem PTC-Heizkörper (10), welcher mehrere Seitenflächen (12, 14, 16, 18) aufweist, und mit einer ersten und einer zweiten Kontaktschicht (20, 22, 76, 78), die stoffschlüssig an dem PTC-Heizkörper (10) angebracht sind, und welche es vermögen, einen elektrischen leitenden Kontakt zu dem PTC-Heizkörper (10) bereitzustellen, wobei die erste Kontaktschicht (20, 76) zumindest eine erste und eine zweite der Seitenflächen (12, 18) des PTC-Heizkörpers (10) jeweils zumindest teilweise bedeckt.
Heizelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Kontaktschicht (22, 76) eine dritte und vierte Seitenfläche (14, 16) des PTC-Heizkörpers (10) jeweils zumindest teilweise bedeckt.
Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Kontaktschicht (20, 22, 76, 78) eine Hauptfläche (12, 14) und eine Stirnfläche (16, 18) des PTC-Heizkörpers (10) jeweils zumindest teilweise bedeckt.
Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Kontaktschicht (20, 22, 76, 78) L-förmig ausgebildet ist.
Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf mindestens einer Kontaktschicht (20, 22, 76, 78) eine äußere elektrisch isolierende Schicht (28, 30) angebracht ist, welche die Kontaktschicht (20, 22, 76, 78) zumindest teilweise bedeckt.
Heizelement nach Anspruch 5, wobei die äußere elektrisch isolierende Schicht (28, 30) einen eine Hauptfläche (12, 14) des PTC-Heizkörpers (10) zumindest teilweise bedeckenden Teil der Kontaktschicht (20, 22, 76, 78) bedeckt.
Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der PTC-Heizkörper (10) mindestens eine innere elektrisch isolierende Schicht (24, 26) aufweist, welche sich zumindest teilweise unterhalb der ersten Kontaktschicht (20, 76) erstreckt.
Heizelement nach Anspruch 7, wobei die innere elektrisch isolierende Schicht (24, 26) eine nichtaktivierte Grenzschicht ist.
Heizvorrichtung (70) mit mindestens einem Heizelement (1, 72) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Heizvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Heizvorrichtung (70) mindestens einen Wärmeübertrager (14, 15) und eine kompressible Zwischenschicht (84, 86) aufweist, und wobei die kompressible Zwischenschicht (84, 86) zwischen dem Heizelement (72) und dem Wärmeübertrager (14, 15) angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 10, wobei zwischen dem Heizelement (72) und dem Wärmeübertrager (13, 15) keine weitere metallische Zwischenschicht angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei zwischen dem Heizelement (72) und dem Wärmeübertrager (14, 15) keine weitere inkompressible elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die kompressible Zwischenschicht (84, 86) den Wärmeübertrager (14, 15) berührt.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die kompressible Zwischenschicht (84, 86) das Heizelement (1, 72) berührt.
Verfahren zum Herstellen eines Heizelements, insbesondere eines Heizelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten: Bereitstellen eines PTC-Heizkörpers (10) mit mehreren Seitenflächen (12, 14, 16, 18); und Bedecken des PTC-Heizkörpers (10) mit einer ersten und einer zweiten Kontaktschicht (20, 22) derart, dass die erste und die zweite Kontaktschicht stoffschlüssig an dem PTC-Heizkörper angebracht sind und dass die erste Kontaktschicht (20) zumindest eine erste und eine zweite der Seitenflächen (12, 16) des PTC-Heizkörpers (10) jeweils zumindest teilweise bedeckt.