專利名稱：具有蜂窩體的電阻加熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有蜂窩體的電阻加熱元件，該蜂窩體由具有正溫度系數(shù)的電阻材料(PTC電阻)構(gòu)成。這種加熱元件一方面利用通過蜂窩體的通道引導(dǎo)的流體與產(chǎn)生熱量的地方可能的緊密接觸，達到良好的熱傳遞，另一方面，PTC電阻的限制電流的作用，不需任何附加的控制費用，即可自動地阻止電阻加熱元件的過熱。當(dāng)工作電流可準橫向于通過蜂窩體通道壁引導(dǎo)的流體的流動方向時，可應(yīng)用的工作電壓的周期明顯變大，并基本上取決于具體的材料參數(shù)。在設(shè)計中存在有較大的自由度，其中，沿通道方向的電流，甚至電網(wǎng)電壓，可實現(xiàn)的通道長度卻很有限。
背景技術(shù)：
一種已知的技術(shù)方法，其不基于蜂窩體，但在熱交換原理中非常接近，且也包括PTC電阻，該技術(shù)方法在于，長方六面體形的PTC體交替地與迂回波形的金屬條帶層疊并壓合在一起。該金屬條帶一方面用作對PTC體引導(dǎo)電流，另一方面用作熱交換器，由此，它由一流體橫向于平的成形的堆疊流過(Kandel的David+Bader有限公司的公司印刷品“PTC熱敏電阻-排管放熱器，HR02型”)。這種結(jié)構(gòu)帶來兩個原則上的不足傳遞力的電氣的觸點接通在技術(shù)上花費大，以及盡管前頭所描述的PTC電阻的自控作用，但由于接觸電阻的緣故，可導(dǎo)致不規(guī)則的溫度分布。這同樣適合于從PTC體到金屬條帶方向的熱流，其中，也很顯然的是，熱交換不直接地發(fā)生在熱形成的地方，而是間接地在波形的金屬條帶上。
此外，已知有一種用于電加熱的蜂窩體，其中，一種典型的半導(dǎo)體陶瓷的波形覆蓋層與用作引導(dǎo)電流的金屬或含有石墨的材料的這種覆蓋層交替(日本Nr.02129 887A的專利摘要)。除了該公開的專利文獻中的優(yōu)選的實施例列舉碳化硅和碳化鈦以及硅化物作為電阻材料，其電阻隨著電壓的提高而減小，以致它們失去上述的自限定作用，這種由不同材料形成的材料組合難于制造，且其耐用性會遭受到各成分的不同的熱膨脹性能的影響。
還已知用于汽車空調(diào)中的帶有內(nèi)部各方面的金屬化通道的PTC蜂窩體，其中，觸點接通一方面通過在蜂窩體的外壁上的金屬化，另一方面通過在每個通道的起始區(qū)域伸入引出線(美國4.866.365)。通過引出線的觸點接通在通道小尺寸的情況下，在加工技術(shù)上遇到很大問題，并且在持續(xù)的方式中也會干擾通道的流動特性。
此外，已知用于加熱流過氣體的帶有內(nèi)部各面的金屬化通道的PTC蜂窩體，其中，+屬化通道壁的電氣觸點接通在同樣金屬化的通道壁內(nèi)的正面狹槽上實現(xiàn)，其中，為成功地實現(xiàn)交錯的極性，諸通道沿對角線方向連接(DE30 16 725A1)。這種技術(shù)方法同樣從加工技術(shù)的原因和流動特性來看不具優(yōu)點。此外，由于狹槽缺口的應(yīng)力集中，蜂窩體的強度也受到損害。
最后，電阻加熱元件在上述技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是已知的，其中，觸點接通獨特地通過觸點圖形或其它的平的觸點結(jié)構(gòu)在連續(xù)的平面的正端面上實現(xiàn)，而且，對于直流電對應(yīng)于熟知的棋盤形的布置(DE 198 04 496A1)，對于交流電借助于完全特定的金屬化的圖形，較佳地，但不是唯一地，采用帶有三角形或六角形橫截面的通道(美國4.717.813A)。這種布置具有下列的缺點—在正面上的導(dǎo)線通道的寬度在幾何形狀上受到蜂窩體壁厚的限制，其中，還要遵循電氣對稱極的通道所要求的絕緣的距離。
—通道的內(nèi)部觸點原則上能使這種類型的電阻加熱元件具有較高的比電功率，然而，由此在觸點圖形中強制通過較高的電流作為其必要條件，以致在結(jié)構(gòu)條件上那里出現(xiàn)極高的電流密度。
—觸點圖形的最大許用電流負荷導(dǎo)致對帶有蜂窩體的電阻加熱元件的其它原則上可能的功率譜的限制。
—涂覆觸點圖形上的花紋圖案的導(dǎo)線通道的加工方法成本花費很大，由于加工公差的原因，不僅導(dǎo)線通道的涂覆方法而且蜂窩體的通道壁的厚度還必須做得更薄，因這對于對稱極的電氣絕緣原本是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，使所述類型的電阻加熱元件的加工方法更為簡單，以及根據(jù)技術(shù)的現(xiàn)狀在單位體積的比電功率方面，使得充分挖掘這種電阻加熱元件的儲備的潛能有了可能。
這個任務(wù)將通過在權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明來實現(xiàn)。
通過本發(fā)明將達到下列諸優(yōu)點—通道壁的金屬化涂層每次只是在一側(cè)引導(dǎo)至正端面，并在那里接觸。在另一側(cè)，金屬化涂層終止在正端面前的一定的距離，由此，形成一絕緣。在低壓情況下，該距離1毫米即足夠。
—通道壁的金屬化涂層的接觸或不接觸呈棋盤格式交替，以使工作電壓每次施加在兩相鄰的通道之間。
—根據(jù)本發(fā)明的正端面的連續(xù)的金屬化涂層導(dǎo)致基本上較高的載流能力，由此，可實現(xiàn)這種型式的電阻加熱元件所要求的功率譜的應(yīng)用。
—根據(jù)本發(fā)明的正端面的連續(xù)的金屬化涂層，比涂覆精細的導(dǎo)線通道結(jié)構(gòu)，其加工技術(shù)本質(zhì)上更為簡單，如本發(fā)明在下一步的技術(shù)水平上所載明的。
本發(fā)明引人注意的應(yīng)用領(lǐng)域在于汽車車輛的供暖，但對此并無限制，舉例如下，—汽車(KFZ)附加加熱器，當(dāng)現(xiàn)代化的省油內(nèi)燃機的余熱用于供熱不足夠時，—在冷發(fā)動機下，快速地加熱前擋風(fēng)玻璃，—電動車輛的單獨的供暖。
其它的(同樣無限制含義的)應(yīng)用可能性在于，小型的自控和快速響應(yīng)的室內(nèi)加熱吹風(fēng)機。
具體實施例方式
本發(fā)明將在下面根據(jù)一實施例作更為詳細的描述。附圖
是根據(jù)本發(fā)明的一電阻加熱元件的示意性的立體圖。
先不涉及本發(fā)明的觸點接通技術(shù)上的實施，首先描述一實例的合適的蜂窩體材料和其制造方法。這樣的一種材料是陶瓷材料，符合下列的化學(xué)總公式La0.0028Ca0.22Ba0.7772Ti1.015Si0.02Mn0.0006將輸出材料(大多是可分解為氧化物的化合物，如碳酸鹽、醋酸鹽等)進行強力地混合，然后進行保護性地退火形成氧化物。然后，進行細研磨，最終，與普通的增塑劑混合，擠壓模塑成形為蜂窩體，得到陶瓷鍛燒的最終成品。
成品的陶瓷具有如下的電氣性能20℃時的比電阻50ΩcmRmax/Rmin2.2×105Tc100℃Tmax232℃電壓強度 ＞150V/mm
附圖本身盡可能地予以說明。示意性地示出的帶有正方形通道橫截面的蜂窩體顯示有灰色陰影表示的金屬化涂層，即，連續(xù)地在諸正端面上，自然，其中只有一面是可見的，并標(biāo)以標(biāo)號2，以及在通道的壁上，并標(biāo)以標(biāo)號3。根據(jù)本發(fā)明，留出絕緣的區(qū)域1，其中，可以看出，自然，在沒有規(guī)定絕緣區(qū)域1的地方，如在帶有標(biāo)號3的通道中，需要考慮金屬化涂層的2和3之間的良好的電氣的連接。
權(quán)利要求
1.一種帶有由正的電阻溫度系數(shù)的電阻材料(PTC電阻)制成的蜂窩體的電阻加熱元件，其中，顯現(xiàn)有由待加熱的介質(zhì)通過通道的金屬化的壁，其從蜂窩體的正端面起，在通道橫截面釋放的情況下，通過正端面金屬化涂層棋盤式交替地電氣接觸，其特征在于，在通道壁的金屬化涂層(3)中，從正端面起，按照棋盤圖形留出一絕緣區(qū)域(1)，而正端面的金屬化涂層(2)完全覆蓋正端面。
全文摘要
本發(fā)明的任務(wù)在于，使應(yīng)用蜂窩體的電阻加熱元件的加工方法更為簡單，同時，在單位體積的電功率上充分挖掘這種電阻加熱元件的儲備的潛能。該任務(wù)通過一電阻加熱元件得以實現(xiàn)，該電阻加熱元件帶有由正的電阻溫度系數(shù)的電阻材料(PTC電阻)制成的蜂窩體，其中，顯現(xiàn)有由待加熱的介質(zhì)通過通道的金屬化的壁，其從蜂窩體的正端面起，通過正端面金屬化涂層棋盤式交替地電氣接觸，這樣，在通道壁的金屬化涂層(3)中，從正端面起，按照棋盤圖形交替地留出一絕緣區(qū)域(1)，而正端面的金屬化涂層(2)完全覆蓋正端面。本發(fā)明可能的應(yīng)用領(lǐng)域尤其是(對此無限制)用于汽車中的附加的加熱器和擋風(fēng)玻璃加熱器，或小型快速響應(yīng)的室內(nèi)吹風(fēng)機。
文檔編號F02M31/135GK1493171SQ01822677
公開日2004年4月28日 申請日期2001年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月15日
發(fā)明者F·圖派卡, F 圖派卡, H·－J·福格茨伯格, じ８翊牟 , D·格呂茨曼, 來穆 申請人:黑姆斯多夫制陶技術(shù)研究所E.V.