DE3907665C2 - PTC-Thermistorvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine PTC-Thermistorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptan­ spruches.

Eine derartige PTC-Thermistorvorrichtung ist aus der DE 31 19 302 A1 bekannt, die eine PTC-Thermistorvorrichtung bestehend aus der wärmeerzeugenden Thermistoreinheit und dem Wärmestrahlungselement aufweist, das insbesondere eine Vielzahl von rippenförmigen Elementen aufweist, deren freie Enden entweder geöffnete Bereiche bilden oder mit einer isolierenden Abdeckung abgeschlossen sind. Die Abdeckung dient der Isolation des Wär­ mestrahlungselements und soll insbesondere nicht in die Luftströmung "eingreifen", das heißt diese nicht beeinflussen.

Die JP 58-39042 A offenbart ein Halbleiterheizelement, das mit einer Anschlußplatte versehen ist, über die dem wärmeerzeugenden Element elektrische Energie zugeführt wird. Die Anschlußplatte ist an den freien Enden der Rippen zu deren Abdeckung angebracht, so daß das Entweichen der erwärmten Luft aus den Bereichen zwischen den Rippen verhindert wird.

Aus der US-18 30 327 ist bekannt, eine Heizvorrichtung mit einer Warmluftsperre zu ver­ sehen, die in Abhängigkeit von der Raumtemperatur derart betätigbar ist, daß ein in dem wärmeerzeugenden Element entstehender Konvektionsstrom entweder vollkommen abge­ sperrt oder zum Abströmen in den zu heizenden Raum freigegeben wird.

Die SU 312 124 offenbart eine Heizvorrichtung mit einem schwenkbaren Luftströmungsregu­ lator, der funktionsgleich mit der Warmluftsperre gemäß der US-18 30 327 ist. Die Luft­ konvektion kann durch Betätigung des Regulators zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert reguliert werden, was jeweils der Öffnung bzw. Schließung des wärmeerzeu­ genden Elements entspricht. Die bewegliche Platte (Luftregulator) hat somit eine Verschluß-, jedoch keine Luftführungsfunktion.

Die DE 27 44 664 C3 offenbart das staubdicht abgeschlossene Gehäuse einer elektrischen, wärmeabgebenden Einrichtung, die einen inneren und äußeren Luftkreislauf sowie einen beide Kreisläufe thermisch verbindenden Wärmetauscher umfaßt. Diese Vorrichtung ist funktionsgemäß dazu vorgesehen, die im Innern des staubfreien Gehäuses anfallende Wärme (z. B. Verlust-Wärme) möglichst vollständig nach außen hin abzuführen, wobei eine Regulie­ rung der Wärmeabfuhr nicht von Interesse ist.

Die aus der DE 31 51 109 A1 bekannte PTC-Heizvorrichtung zeichnet sich durch eine ver­ einfachte Kontaktierung des Thermistor-Heizelements aus, wobei insbesondere die Wär­ mestrahler auch als Strombahnen verwendet werden.

Die JP 53-125641 A offenbart nur eine Befestigungsvorrichtung für PTC-Heizelemente.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine PTC-Thermistorvorrichtung mit einer Anzahl von Rippen bereitzustellen, welche in einer einfachen Weise eine Kontrolle des abgegebenen Wärmebetrags erlaubt, um eine Heizung mit variabler Temperatur und einem einfachen Auf­ bau zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Hauptanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wenn Wärme von der PTC-Thermistoreinheit erzeugt wird, wird diese Wärme von den Rippen des Wärmestrahlers über dessen Platte abgestrahlt. Wird zu diesem Zeitpunkt beispiels­ weise durch einen Ventilator Kaltluft an der Einblasseite in Richtung parallel zur Oberfläche der Rippen eingeblasen, wird diese Kaltluft durch die dort befindliche Wärme erwärmt und als Warmluft an der Ausblasseite ausgeblasen. Das Entweichen der Kaltluft über dem offenen Bereich vor Erreichen der Ausblasseite wird durch die Führungsplatte verhindert, welche ober- bzw. unterhalb des offenen Bereichs der Rippen angeordnet ist.

Da die Führungsplatte in Form einer beweglichen Führungsplatte ist, um den Öffnungswinkel des von ihr abgedeckten offenen Bereichs einzustellen oder zu kontrollieren, kann somit, da eine Menge von über dem offenen Bereich entweichender Luft einstellbar oder kontrol­ lierbar ist, die Umgebungstemperatur der PTC-Thermistoreinheit eingestellt oder kontrolliert werden. Andererseits hat die PTC-Thermistoreinheit ihrerseits eine Temperatureinstellfunktion, wobei eine Menge der von der PTC-Thermistoreinheit erzeugten Wärme in Abhängigkeit zur Umgebungstemperatur geändert wird. Somit ist es durch Bewegen der bewegbaren Füh­ rungsplatte möglich, den von der PTC-Thermistoreinheit abgegebenen Wärmebetrag zu kontrollieren und somit auch die Temperatur von Warmluft, die an der Ausblasseite ausge­ blasen wird. Damit kann, wenn eine derartige bewegbare Führungsplatte verwendet wird, eine Heizung mit variabler Temperatur und einem einfachen Aufbau erzielt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 eine Frontansicht des Ausführungsbeispiels gem. Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gem. Fig. 1;

Fig. 4 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche die Verände­ rung der Temperatur von Warmluft in Abhängigkeit des Öffnungswinkels einer den offenen Bereich abdeckenden Führungsplatte gem. Fig. 4 darstellt, wobei die Kapazität eines Ventilators, in Form einer anliegenden Spannung, als Parameter angezeigt ist;

Fig. 6 eine Ansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Heizung in Anlehnung an das Ausführungsbei­ spiel gem. Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine PTC-Thermistorvorrichtung einen Wär­ megenerator 12 und Wärmestrahler 14, welche entsprechend thermisch mit dem Wärmegenerator 12 gekoppelt sind.

Jeder der Wärmestrahler 14 umfaßt eine Platte 16 und eine An­ zahl von Wärmeabstrahlrippen 18 und ist einstückig aus einem Metall mit einer guten thermischen Leitfähigkeit, wie z. B. Aluminium, hergestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Wärmestrahler derart angeordnet, daß sie den Wärme­ generator sandwichartig einschließen. Insbesondere ist jeweils eine Hauptoberfläche der Platten 16, der Wärmestrahler 14 zur thermischen Kopplung an einer Oberfläche des Wärmegenerators 12 angeklebt oder befestigt. Auf der entsprechenden ande­ ren Hauptoberfläche der Platten 16 ist eine Anzahl Rippen 18 mit dieser einstückig ausgeformt, wobei die Rippen nach oben abstehen. Beispielsweise sind bei einer (nicht gezeigten) einzelnen Aluminiumplatte an den entsprechenden Stellen die Rippen 18 einstückig herausgearbeitet. Wie aus Fig. 2 zu er­ sehen ist, sind die freien Enden der jeweiligen Rippen 18 in derselben Ebene oder Höhe angeordnet, um die offenen Bereiche 19 der Rippen 18 zu bilden.

Oberhalb bzw. unterhalb der offenen Bereiche 19 der Rippen 18 sind Luft-Führungsplatten 20 derart angeordnet, daß sie die Rippen abdecken. Die Luft-Führungsplatten 20 können aus einem beliebigen Material wie beispielsweise synthetischem Harz, Glimmer, Me­ tall oder ähnlichem hergestellt werden, es ist jedoch vor­ teilhaft, daß das gewählte Material Wärmebeständigkeit und notwendige mechanische Stärke hinsichtlich Wind- oder Luft­ druck aufweist.

Zusätzlich kann die Luft-Führungsplatte 20 an einer Vorrichtung angeordnet werden, bei der der Wärmegenerator 12 und die Wär­ mestrahler 14 einstückig ausgebildet sind. Die Luft-Führungsplatten 20 sollten separat von einer solchen Vor­ richtung ausgebildet sein. Insbesondere sollten die Luft-Füh­ rungsplatten 20, wenn die Vorrichtung beispielsweise mit einem Trockner, einer Luftheizung oder ähnlichem verwendet werden soll, in der Umgebung der Ausblasseite der Rippen 18 unter Verwendung der Befestigungsabschnitte 22 gemäß Fig. 2 be­ festigt werden.

Gemäß Fig. 3 umfaßt der Wärmegenerator 12 eine PTC-Thermi­ storeinheit 24 als ein wärmeerzeugendes Element, welches der­ art angeordnet ist, daß eine Elektrode, die an einer Hauptoberfläche der PTC-Thermistoreinheit 24 ausgebildet ist, direkt mit der Platte des oberen Wärmestrahlers 14 verbunden werden kann, und die andere Elektrode, welche an der anderen Hauptoberfläche der PTC-Thermistoreinheit 24 ausgebildet ist, direkt mit einer Anschlußplatte 26 aus Metall verbunden wer­ den kann. Die Anschlußplatte 26 ist auf der Platte 16 des unteren Wärmestrahlers 14 über eine elektrisch-isolierende Lage 28 angeordnet. Weiterhin ist es von Vorteil, daß die isolierende Lage 28 aus einem Mate­ rial mit einer guten thermischen Leitfähigkeit gebildet ist, so daß die Platte 16 des unteren Wärmestrahlers 14 thermisch mit der PTC-Thermistoreinheit 24 gekoppelt werden kann.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an beiden Endseiten der oberen Platte 16 Biegeabschnitte 29 ausgebildet, indem dieselben nach unten gebogen wurden, wodurch sie einen U-förm­ igen Querschnitt aufweisen. Andererseits sind an beiden End­ seiten der unteren Platte 16 Biegeabschnitte 30 ausgebil­ det, indem dieselben nach oben gebogen wurde, so daß sie einen U-förmigen Querschnitt aufweisen und in Intervallen den Biegeabschnitten 28 gegenüberliegen. Die Biegeabschnitte 30 sind leicht in die Biegeabschnitte 29 hineingeformt. Federn 32 mit einem C-förmigen Querschnitt sind in den Raum zwischen den Biegeabschnitten 29 und 30 eingesetzt. Die Biegeab­ schnitte 29, d. h. die obere Platte 16, wird durch die Federn 32 nach unten, und die Biegeabschnitte 30, d. h. die untere Platte 16 nach oben gedrückt. Somit sind die Elektroden der PTC-Thermistoreinheit 24 sicher mit der oberen Platte 16 und der Anschlußplatte 26 verbunden und im elektrischen Kontakt. Durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an die Platte 16 des oberen Wärmestrahlers 14 und der Anschlußplatte 26 kann die PTC-Thermistoreinheit 24 mit Elektrizität versorgt werden. In der so gebildeten PTC-Thermistorvorrichtung 10 wird, wenn die PTC-Thermistoreinheit 24 mit Elektrizität versorgt wird, durch diese Wärme erzeugt. Die so erzeugte Wärme wird dann zu den mit der PTC-Thermistoreinheit 24 thermisch gekop­ pelten Platten 16 und weiter zu den entsprechenden Rippen 18 geleitet. Somit wird, wenn Kaltluft von einem (nicht gezeig­ ten) Ventilator in Richtung des Pfeils 35 in Fig. 1 eingebla­ sen wird, diese in Kontakt mit den Rippen 18 gelangen und Wärme ausgestrahlt, wodurch die Luft erwärmt und in Richtung des Pfeiles 36 in Fig. 1 ausgeblasen wird. Zu diesem Zeit­ punkt wird, wenn keine Luft-Führungsplatten 20 vorgesehen sind, die Kaltluft über die offenen Bereiche 19 (Fig. 2) entweichen, bevor sie die Rippen 18 passiert hat. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird jedoch, da ein Entweichen der Kalt­ luft über die offenen Bereiche 19 durch die Luft-Führungsplatte 20 verhindert wird, eine Verminderung der Menge oder des Warmluftvolumens und somit der thermischen Effizienz infolge Entweichens von Kaltluft nicht stattfinden.

Wird die oben beschriebene Vorrichtung in einem Gerät mon­ tiert, werden zusätzlich in Abhängigkeit von Form und Größe der Ausblasöffnungen des Gerätes Zwischenräume zwischen den Rippen 18 und den Ausblasöffnungen verbleiben. In diesem Fall wird der Teil der Kaltluft, der über die offenen Bereiche 19 der Rippen 18 ausgeblasen wird, mit der Warmluft vermischt, wodurch deren Temperatur verringert wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel können solche Zwischenräume ebenso durch die Luft-Führungsplatten 20 abgedeckt werden, welche die offenen Bereiche 19 bedecken und somit ist es in vor­ teilhafter Weise möglich, die Verringerung der Temperatur von Warmluft durch Vermischen mit Kaltluft effektiv zu verhin­ dern.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 sind die Luft-Führungsplatten 20 so ausgebildet, daß sie in durch den Pfeil 38 angezeigter Rich­ tung bewegt werden können. Durch Bewegen der Luft-Führungsplatten 20 in der durch Pfeil 38 gezeigten Richtung mittels entspre­ chender, nicht gezeigter Bewegungseinrichtungen kann der Öff­ nungswinkel der geöffneten Bereiche 19, d. h. die Länge H über die die Führungsplatten 20 die Rippen 18 abdeckt, eingestellt werden.

Der Betrag oder das Volumen von Kaltluft, der über die offenen Bereiche 19 der Rippen 18 entweicht, bestimmt den Grad der Änderung der Umgebungstemperatur der PTC-Thermi­ storeinheit 24. Somit ist es möglich, durch Veränderung des Öffnungswinkels der offenen Bereiche 19, d. h. der Ab­ decklänge der beweglichen Führungsplatten 20, den Grad der Änderung der oben beschriebenen Umgebungstemperatur der PTC- Thermistoreinheit 24 zu kontrollieren. Andererseits hat eine derartige PTC-Thermistoreinheit ihrerseits eine tempera­ tureinstellende Funktion, indem sich die von der PTC-Thermistoreinheit ab­ gegebene Wärme in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur in allgemein bekannter Weise ändert. Das heißt, die von der PTC-Thermi­ storeinheit 24 erzeugte Wärme­ menge ändert sich, wenn die Umgebungstemperatur entsprechend geändert wird. Ge­ mäß Fig. 5 wird, wenn die Kapazität des Ventilators, d. h. die anliegende Spannung konstant gehalten wird, die PTC-Thermistoreinheit 24 bei einem niedrigeren Wärmebetrag arbeiten, wenn die Länge H kürzer wird und bei einem höheren Wärmebetrag, wenn die Länge H länger wird, wobei durch Veränderung der Länge H der Öffnungswinkel der offenen Bereiche 19 durch die bewegliche Luft-Führungsplatte 20 verändert wird. Somit wird, wenn der Betrag der durch die PTC-Thermistoreinheit 24 erzeugten Wärme verändert wird, auch die Temperatur der aus­ blasseitig auszublasenden Warmluft verändert. Somit ist es möglich, eine einfache Ausführung einer Heizung mit variabler Temperatur bereitzustellen, indem der Öffnungswinkel der offenen Bereiche 19, die durch die bewegliche Luft-Führungsplatte 20 abgedeckt sind, verändert wird.

Um den Öffnungswinkel der offenen Bereiche 19 durch die Luft-Führungsplatte 20 wie oben beschrieben ändern zu können, kann ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel gem. Fig. 6 angewendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Luft-Führungsplatte 20 um eine Welle 34 drehbar an der Ausblasseite angeordnet. Somit kann die Luft-Führungsplatte 20 hinsichtlich der offenen Bereiche 19 der Rippen 18 geöffnet oder geschlossen werden. Durch Ändern des Öffnungswinkels R der Luft-Führungsplatte 20 durch ge­ eignete, nicht gezeigte Vorrichtungen zum Bewegen der Luft-Führungsplatte 20, kann ähnlich wie zu dem in Fig. 4 ge­ zeigten Ausführungsbeispiel ein temperaturvariierender Mecha­ nismus erzielt werden.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer speziellen Heizung, die in Anlehnung an das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 4 hergestellt ist. Eine Heizung 40 umfaßt Rahmen 42a und 42b aus wärmebe­ ständigem synthetischem Harz. Vorbeschriebene Vorrichtungen bestehend aus einem Wärmegenerator 12 und den Wärmestrahlern 14 sind sandwichartig angeordnet und sind durch die Rahmen 42a und 42b gehalten. An den Innenseitenbereichen der Rahmen 42a und 42b sind Aussparungen 44a und 44b angeordnet, die sich einander gegenüberliegen und in Längsrichtung er­ strecken. In Zusammenwirkung mit den Aussparungen 44a und 44b ist die Luft-Führungsplatte 20 in Längsrichtung ver­ schiebbar angeordnet. Dafür ist es zusätzlich notwendig, daß die Aussparungen 44a und 44b in der Umgebung der Rippen 18 angeordnet sind. Somit kann, wenn die Luft-Führungs­ platten 20 in durch den Pfeil 46 angezeigter Richtung bewegt werden, der Öffnungswinkel der geöffneten Bereiche 19 (Fig. 2), der Rippen 18 eingestellt werden, woraus eine Temperaturänderung der in Richtung des Pfeils 36 ausgeblasenen Warmluft resul­ tiert.

Claims (5)

1. PTC-Thermistorvorrichtung mit einer PTC-Thermistoreinheit (24) und einem Wärmestrahler (14), welche eine mit der PTC-Thermistoreinheit thermisch gekoppelte Platte (16) aufweist, wobei eine Anzahl von Rippen (18) an der Platte ausgebildet sind, deren freie Enden offene Be­ reiche (19) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luft- Führungsplatte (20) die offenen Bereiche überdeckt und die Luft-Führungsplatte über den freien Enden der Rippen bewegbar angeordnet ist, wodurch der Öffnungsgrad der offenen Bereiche und damit die Menge der über den offenen Bereichen (19) entweichenden Luft und somit die Temperatur der PTC-Thermistor­ einheit (24) einstellbar ist.

2. PTC-Thermistorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Luft-Führungsplatte (20) in einer Richtung parallel zur durch die freien Enden der Rippen (18) gebildeten Ebene bewegbar ist.

3. PTC-Thermistorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Luft-Führungsplatte (20) über den offenen Bereichen der Rippen durch eine Welle (34) schwenkbar angeordnet ist.

4. PTC-Thermistorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Platte (16) der Wärmestrahler mit der PTC-Thermistoreinheit in Druckkontakt angeordnet ist.

5. PTC-Thermistorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckkontakt durch Federn (32) erfolgt.