[發(fā)明專利]加熱裝置和用于制造加熱裝置的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980130430.2
• 申請(qǐng)日: 2009-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN102113407A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·伊勒;W·卡爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃普科斯股份有限公司
• 主分類號(hào): H05B3/14
• 分類號(hào): H05B3/14;B64D47/06;C04B35/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李永波;梁冰

本發(fā)明涉及一種加熱裝置和一種用于制造加熱裝置的方法。

介質(zhì)例如流體可以通過與材料的熱接觸被加熱，所述材料具有正的電阻溫度系數(shù)（PTC材料）。這種PTC材料目前可以成型為盤形或矩形件，其由唯一的PTC材料構(gòu)成。這種盤形或矩形件不能集成于在構(gòu)造上難以夠到的區(qū)域上。這樣就不能實(shí)現(xiàn)短暫的加熱時(shí)間和較小的加熱功率，因?yàn)楸P形或矩形件不能設(shè)置在需要熱量之處。

要實(shí)現(xiàn)的目的在于，提供一種具有高效率的加熱裝置。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的加熱裝置得以實(shí)現(xiàn)。該裝置的其它實(shí)施方式和用于制造加熱裝置的方法是其它權(quán)利要求的內(nèi)容。

根據(jù)一種實(shí)施方式，提供一種包含有成型體的加熱裝置，該成型體含有正電阻溫度系數(shù)的陶瓷材料。在這里，成型體至少包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中第一區(qū)域具有第一種組分的陶瓷材料，第二區(qū)域具有不同于第一區(qū)域的第二種組分的陶瓷材料。

由此提供了一種含有成型體的加熱裝置，該成型體具有至少兩種不同組分的陶瓷材料。通過使用具有正電阻溫度系數(shù)的陶瓷材料，提供了一種成型體，其通過施加電壓而變熱，并能將熱量排放到周圍環(huán)境中。在此，成型體具有一種自我調(diào)節(jié)特性。如果成型體中的溫度達(dá)到了臨界值，則成型體中的電阻也增大，致使流經(jīng)成型體的電流減小。由此防止成型體進(jìn)一步升溫，從而不必對(duì)加熱功率進(jìn)行額外的電控制。

通過在成型體中使用至少兩種不同的陶瓷材料，可以在一個(gè)成型體中實(shí)現(xiàn)不同的加熱特性。例如可以使第一區(qū)域具有緩慢的加熱特性，而第二區(qū)域則表現(xiàn)出快速的加熱特性。最高加熱溫度在這兩個(gè)區(qū)域中也可以是不同的。

此外，成型體可以通過注塑來制得，進(jìn)而可以成型為相應(yīng)構(gòu)造環(huán)境所需要的任何幾何形狀。這種加熱裝置因而也可以設(shè)置于在構(gòu)造上難以夠到的區(qū)域。由此能以很短的加熱時(shí)間和很低的加熱功率將介質(zhì)高效地加熱。

通過使用一個(gè)唯一的具有至少兩個(gè)區(qū)域的成型體，這些區(qū)域具有不同的加熱特性，可以避免必須將多個(gè)部件接合和相互固定。在成型體中通過不同的無中斷地相互過渡的區(qū)域已經(jīng)預(yù)先給定不同的功能。

有待加熱的介質(zhì)視被其加熱的區(qū)域而定，不同程度地或者不同速度地受熱。這樣就能例如在介質(zhì)沿著成型體的不同區(qū)域經(jīng)過時(shí)實(shí)現(xiàn)逐級(jí)加熱。

陶瓷材料的第一和第二組分可以包括物質(zhì)的（stofflich）和/或化學(xué)計(jì)量的（st?chiometrisch）組分。這些組分因而可以僅在其物質(zhì)的組分方面或者僅在其化學(xué)計(jì)量的組分方面有所改變，或者在其物質(zhì)的及其化學(xué)計(jì)量的組分方面有所改變。在任何情況下，材料的組分都互不相同，且可以具有不同的特性。

成型體的第一區(qū)域和第二區(qū)域可以具有各不相同的熱特性和/或電特性。例如，這些區(qū)域在電特性相同的情況下可以具有不同的加熱速度和不同的要達(dá)到的最大溫度。另一方面，這些區(qū)域在給定溫度的情況下例如可以具有不同的電阻。在這兩個(gè)區(qū)域中，也可以使得所有所述特性各不相同。在陶瓷材料的電阻-溫度特性曲線中，說明了材料的熱特性和電特性的邏輯關(guān)系，該曲線的變化情況體現(xiàn)了與比電阻相關(guān)的熱特性。

由此提供了一種成型體，其在至少兩個(gè)區(qū)域中基于那里存在的陶瓷材料的電特性和熱特性而具有不同的功能。因而在成型體中例如可以實(shí)現(xiàn)變化的溫度分布。

陶瓷材料所具有的結(jié)構(gòu)式可以為Ba_1-x-yM_xD_yTi_1-a-bN_aMn_bO₃。在這里，x包含的范圍為0~0.5，y的范圍為0~0.01，a的范圍為0~0.01，b的范圍為0~0.01，M包含兩價(jià)的陽離子，D包含三價(jià)或四價(jià)的施主（Donor），N包含五價(jià)或六價(jià)的陽離子。這種結(jié)構(gòu)具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（Perowskitstruktur）。M例如可以是鈣、鍶或鉛，D例如可以是釔或鑭，N例如可以是鈮或銻。成型體可以包含有含量小于10ppm的金屬雜質(zhì)。金屬雜質(zhì)的含量是如此之小，以至于不會(huì)影響成型體的PTC特性。

成型體的第一區(qū)域和第二區(qū)域可以具有在-30℃~340℃范圍內(nèi)的居里溫度。在溫度為25℃時(shí)，成型體的第一區(qū)域和第二區(qū)域可以具有在3Ωcm~100000Ωcm范圍內(nèi)的比電阻。