DE2410999B2

DE2410999B2 - Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2410999B2
Application number: DE19742410999
Authority: DE
Inventors: Shigetaka Kuwana; Yamamoto Noboru Nagoya; Wada (Japan)
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1974-03-07
Publication date: 1976-07-08
Also published as: DE2410999A1; GB1427676A; NL161030C; NL7403188A; JPS49114130A; US3927300A; JPS5148815B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizvorrichtung mit einem eine dünne Wandung aufweisenden säulenförmigen Heizelement aus einem keramischen Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten.

Eine derartige Heizvorrichtung mit einem rohrförmigen Heizelement aus keramischem Material mit in der Hauptsache ZnO ist durch die DT-AS 1147 699 bekanntgeworden. Das Oberflächenvolumenverhältnis bei diesem Heizelement ist gering.

Durch die DT-PS 6 % 144 ist eine Heizvorrichtung mit einem keramischen Siebrohr mit engen Kanälen und in den Kanälen angeordneten Heizdrähten bekanntgworden. Die Heizvorrichtung weist keinen positiven Temperaturkoeffizienteii auf.

Die DT-PS 8 26 325 schließlich zeigt einen Widerstandsheizkörper mit einem Widerstandselement aus Kohle oder Graphit mit Bohrungen für den Durchtritt zu erhitzender, stark angreifender Flüssigkeiten.

Es ist allgemein bekannt, als Heizelemente metallische oder keramische Körper zu verwenden, welche entweder einen negativen oder positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Da Metalle einen kleinen spezifischen Widerstand aufweisen, werden sie in der Regel in Verbindung mit Heizelementen in länglicher Form verwendet Falls derartige Heizelemente beispielsweise in einem Haartrockner eingebaut werden und zur Erzielung eines Luftstroms ein Ventilator vorgesehen ist dann besteht die Gefahr, daß die Heizelemente überhitzt werden, falls der Ventilator aus irgendwelchen Gründen außer Betrieb gelangt oder der Luftstrom durch ein Handtuch oder einen ähnlichen angesaugten Gegenstand unterbrochen wird. Dadurch kann entweder das Heizelement durch Abschmelzen der Heizdrähte zerstört werden oder es kann auch ein Feuer ausgelöst werden.

Keramikkörper mit einem negativen Temperaturkoeffizienten werden in der Praxis als Stäbe ausgebildet, welche mit einem Paar von Elektroden versehen werden. Bei Verwendung derartiger Keramikkörper — beispielsweise aus Siliziumkarbid — müssen zur Erzeugung einer bestimmten Wärmemenge zur Vermeidung einer Überhitzung mehrere derartige Elemente vorgesehen werden, es sei denn, es ist eine zusätzliche Temperatursteuerung vorhanden. Dies wiederum hat zur Folge, daß solche Heizelemente relativ komplex aufgebaut werden müssen, während gleichzeitig die Gefahr besteht daß ein Bruch derartiger Heizelemente stattfindet. Dies wiederum hat zur Folge, daß solche Heizelemente für Haushaltsgeräte nicht besonders geeignet sind.

Es sind weiter scheibenförmige Heizelemente aus

PTC-Keramikkörpera, d.h. halbleitendem Bariumtitanat bekannt auf denen ein Paar von Elektroden angeordnet ist Mit derartigen Heizelementen können jedoch nur einige Watt pro Heizelement in Wärme umgesetzt werden. Um jedoch die Wärmeabgabe um einen Faktor 10 zu erhöhen, muß eine große Strahlplatte zusätzlich vorgesehen sein. Solche Heizelemente erweisen sich jedoch aus konstruktionstechnischen Gründen als nicht besonders geeignet Um elektrische Wärmemengen in der Größenordnung von 1 kW zu erzeu gen, müssen mehrere derartige Heizelemente vorgesehen sein, welche jeweils eine Strahlungsplatte aufweisen. Dies erweist sich als sehr unpraktisch, so daß derartige Heizelemente für Heizgeräte nicht geeignet eris scheinen.

Es sind ferner Heizelemente mit zylindrischem PTC-Keramikkörper bekannt welche entlang der Innen- und Außenflächen mit Elektroden versehen sind. Um mit solchen Heizelementen gröElere Wärmemengen erzeugen zu können, muß jedes Heizelement eine Ober fläche von ungefähr 1000 cm² aufweisen, was bei einem Durchmesser von 5 cm eine Länge von größer als 30 cm notwendig macht Dies wiederum hat zur Folge, daß im Vergleich zu Standard-Heizelementen das Volumen eines derartigen Heizelementes zu groß ist Wei ter verringert sich die mechanische Festigkeit eines solchen Heizelementes bei größeren Abmessungen, so daß derartige Heizelemente in der Praxis wenig Bedeutung besitzen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher das verwendete Heizelement bei sehr kleinen Volumen große Wärmemengen abgeben kann und keine Gefahr einer Überhitzung oder eines Bruches besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Heizelement eine wabenartige Struktur mit mehreren parallelen Kanälen aufweist.

Zweckmäßig ist das Heizelement mit einer korrosionsfesten Beschichtung versehen.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann bei Lufterhitzern, Trocknern einschließlich Haar- und Handtuchtrocknern, Flüssigkeitserhtzern, Luftanfeuchtern und Verdampfern angewendet werden. Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist Es zeigen

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Heizelementes in der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1.

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer abgewan delten Ausführungsform eines Heizelementes,

F i g. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 vor Fig.3,

F i g. 5 eine grafische Darstellung der abgestrahlter Wärmemenge in Abhängigkeit der /ugeführten Luft menge,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines gemäß de; vorliegenden Erfindung gebauten Lufttrockners,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht, teilweise in Schnitt eines gemäß der vorliegenden Erfindung ge bauten Durchlauferhitzers, und

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht, teilweise in Schnitt eines gemäß der vorliegenden Erfindung ge bauten Luftbefeuchters.

Gemäß F i g. 1 und 2 besteht das gemäß der vorlie genden Erfindung gebaute Heizelement t aus einer

Körper in Wabenkonfiguration, welcher mit einer Mehrzahl von durchlaufenden Kanälen 2 versehen ist, welche parallel zueinander verlaufen. F)ie einzelnen Kanäle 2 werden durch Trennwände 3 begrenzt, welche im wesentlichen eine gleichförmige Dicke aufweisen. Aufgrund der Wabenkonfiguration ergibt sich ein äußerst hohes Oberflächenvoluroenverhältnis. Die Trennwände 3 sind an gegenüberliegenden Enden, und zwar senkrecht zur Axialrichteng der Kanäle 2 mit einem Paar von Elektroden 4, 5 verseben. Die Dicke der Trennwände 3 und der ohmschen Elektroden 4, 5 ist zur besseren Erkennbarkeit in den F i g. 1 und 2 vergrößert dargestellt

Gemäß F i g. 1 ist die äußere Konfiguration der Bienenwabenstruktur des Heizelementes zylindrisch ausgebildet Gemäß Fi g. 3 und 4 kann jedoch die äußere Konfiguration der Bienenwabenstruktur ebenfalls kubisch oder säulenförmig mit polygonalem Querschnitt sein.

Gemäß F i g. 1 und 2 ist die Wabenstruktur an ihren senkrecht zu der Längsrichtung der Kanäle verlaufenden Endflächen mit ohmschen Elektroden versehea Die ohmschen Elektroden können jedoch auch an anderen Stellen der Wabenstruktur angeordnet sein. Gemäß F i g. 3 und 4 können an den Seitenflächen 6, 7 welche im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Kanäle 2 verlaufen, an gegenüberliegenden Seiten ein Paar von Elektroden 8, 9 vorgesehen sein. Die Anordnung der ohmschen Elektroden an den oberen und unteren Endflächen senkrecht zur Längsrichtung der Kanäle 2 oder an den Seitenflächen der Wabensturktur, und zwar parallel zu der Längsrichtung der Kanäle 2 kann entsprechend der äußeren Konfiguration der Wabenstruktur, der mechanischen Festigkeit, der Verwendung der betreffenden Wabenstruktur, der Menge der abzustrahlenden Wärme, Konstruktionsanforderungen bezüglich dem Einbau in eine Heizvorrichtung und anderen Gegebenheiten gewählt werden.

Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist die Dicke der Trennwände 3 und der Elektroden 8,9 in vergrößertem Maßstab dargestellt

In dem folgenden soll nunmehr eine Heizvorrichtung beschrieben werden, welche mit einem Heizelement gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist Bei einer derartigen Heizvorrichtung wird beispielsweise ein Heizelement verwendet, dessen aus PTC- Keramikmaterial bestehende Struktur mit einer Mehrzahl von Kanälen mit einem quadratischen Querschnitt aufweist, wobei die Seitenlänge 0,125 cm beträgt und die Trennwände eine Dicke von 0,02 cm aufweisen. Der Durchmesser der Wabenstruktur beträgt 4 cm, während dessen Länge 1 cm beträgt. Die Curie-Temperatur Tc beträgt 190⁰C. Man erhält dabei ein Oberflächenvolumenverhältnis von ungefähr 24 cmVcm³ und eine Gesamtoberfläche von ungefähr 300 cm². Ein derartiges Heizelement ist entlang seiner senkrecht zur Axialrichtung der Kanäle verlaufenden Stirnflächen mit ohmschen Elektroden versehen.

In F i g. 5 zeigt die Kurve 101 die Abhängigkeit der mit einer Temperatur von 20⁰C durch die Kanäle des Heizelements hindurchgeleiteten Luftmenge Q in cmVmin von der von diesem Heizelement abgegebenen Wärmemenge P in Watt; so wie sich dies anhand der Kurve 101 ergibt, wird bei einer Zuführmenge von 0,1 cmVmin eine Wärmemenge von 230 Watt abgegeben. Bei einer Erhöhung der durchgeführten Luftmenge um einen Faktor 5 auf 0,5 cm³/min erhöht sich dann die abgegebene Wärmemenge auf 450 Watt. Wenn hingegen die durch das Heizelement hindurchgeleitete Luftmenge auf etwa Null reduziert wird, d.h. wenn die Zwangsbelüftung unterbrochen wird und nur die netürliriie Konvektion der Luft ausgenützt wird, dann reduziert sich die abgegebene Wärmemenge auf ungefähr 20 Watt

So wie dies bereits erwähnt wo· den ist, kann das sehr kleinvolumig ausgebildete Heizelement große Wärmemengen abgeben, sobald verschiedene Medien einschließlich Luft durch die Kanäle hindurchgeleitet werden. Aufgrund der besonderen Bauweise des Heizelements kann bei Verwendung eines Ventilators, einer Pumpe, des Wasserdruckes des Stadtnetzes usw. ein Oberhitzen des Heizelementes vermieden werden, selbst wenn das Medium aus irgendwelchen Gründen zum Stillstand gebracht wird. Dabei entfällt die Notwendigkeit des Vorsehens einer Sicherheitseinrichtung, wie Temperaturschmelzsicherung, Thermostat und dergleichen.

Bei einer Heizvorrichtung mit einem Heizelement gemäß der vorliegenden Erfindung und zusätzlich einer Fördereinrichtung eines Mediums durch das Heizelement besteht fernerhin die Möglichkeit die Menge der abgegebenen Wärme zu verändern, indem die durch das Heizelement hindurchgeleitete Menge des Mediums verändert wird. Auf diese Weise entsteht die Möglichkeit relativ große elektrische Leistungen mit Hilfe von relativ geringer elektrischer Leistung zu steuern.

Falls als Medium Luft verwendet wird, kann eine Luftmenge in der Größenordnung von etwa 0,2 crnVmin mit Hilfe eines Ventilators gefördert werden, welcher von einem elektrischen Motor mit ungefähr 20 Watt angetrieben wird. So wie sich dies anhand von F i g. 5 ergibt bewirkt die Steuerung eines 20 Watt-Motors im Hinblick auf seine Drehzahl eine Steuerung der abgegebenen elektrischen Leistung in der Größenordnung von 300 Watt was im Vergleich zu 20 Watt ungefähr 15mal größer ist

Bei einem Heizelement gemäß der vorliegenden Erfindung muß das Oberflächen-Volumenverhältnis der Wabenstruktur relativ groß gemacht werden. Selbst wenn die pro Zeiteinheit durch das Heizelement hindurchgeleitete Luftmenge dieselbe ist ist die Wärmeabgabe um so größer, je größer das Oberflächenvolumenverhältnis ist In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf ein Heizelement Bezug genommen, des sen aus PTC-Keramikmaterial bestehende Waben struktur mit einer Mehrzahl von Kanälen quadrati sehen Querschnitts versehen ist, wobei die Seitenlänge dieser Kanäle 0,195 cm beträgt. Die Trennwände wei sen in diesem Fall eine Dicke von 0,03 cm auf. Dei Durchmesser des Heizelementes beträgt 4 cm, währenc die Länge der Kanäle 1 cm beträgt Die Curie-Tempe ratur Tc beträgt 190⁰C. Es ergibt sich dabei ein Ober flächenvolumenverhältnis von ungefähr 16cmVcm^: und eine Gesamtoberfläche von ungefähr 200 cm². Die ses Heizelement ist aus demselben Keramikmateria hergestellt wie das, bei welchem die Kurve 101 be s:^:rnmt worden ist. An den beiden Stirnflächen, welch« im wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung dei Kanäle verlaufen, sind ohmsche Elektroden vorgese hen. In F i g. 5 zeigt die Kurve 102 grafisch die Abhän gigkeit der mit 20⁰C zugeführten Luftmenge (JmVmir von der durch das Heizelement abgegebenen Wärme menge P in Watt. Ein Vergleich der Kuiven 101 unc 102 zeigt, daß die abgegebene Wärmemenge fin Wat bei der Kurve 101, d. h. bei einem Oberflächenvolumen verhältnis von ungefähr 24 cm²/cm³ größer ist als be

der Kurve 102, bei welcher das Oberflächenvolumenverhältnis ungefähr 16 cm²/cm³ beträgt

Der Reibungswiderstand des durch die einzelnen Kanäle hindurchströmenden Mediums ist proportional zu dem Oberflächenvolumenverhältnis bei derselben Kanalkonfiguration. Demzufolge sollte das Oberflächenvolumenverhältnis in Übereinstimmung mit der Art des Mediums und der Fördereinrichtung für das Medium bestimmt werden; dabei erweist es sich als vorteilhaft, das Oberflächenvolumenverhältnis in dem Bereich zwischen 10 und 60cm^:/cm* Festzulegen. Dabei sei erwähnt, daß Strukturen mit öffnungen, welche beispielsweise durch Bohren hergestellt sind, keine derart dünnen Trennwände zwischen den Bohrungen aufweisen können, so daß das Oberflächenvolumenverhältnis nicht innerhalb des Bereiches zwischen 10 und 60 cm²/cm³ liegen kann.

Die Curie-Temperatur Tc des aus PTC-Keramikmaterial bestehenden Heizelementes wird entsprechend dem Verwendungszweck des Heizelementes gewählt Falls das Heizelement für einen Haartrockner verwendet wird, dann sind die äußeren Abmessungen des Heizelements im wesentlichen vorgegeben. Demzufolge wird die Curie-Temperatur Tc des Heizelementes relativ hoch gelegt, damit das Heizelement die gewünschte Wärmemenge abgeben kann. Dabei ist es jedoch einleuchtend, daß die abgegebene Wärmemenge nicht nur von der Curie-Temperatur Tc des PTC-Keramikmaterials, sondern auch von dem Oberflächenvolumenverhältnis der Bienenwabenstruktur abhängt Bei Haartrocknern ist es dabei im allgemeinen zweckmäßig, die Curie-Temperatur Tc in den Temperaturbereich zwischen 150 und 200⁰C zu legea

F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, welche in diesem Fall als Lufterhitzer ausgebildet ist Gemäß Fig.6 besteht der Lufterhitzer 10 aus einem Heizelement ί und einen durch einen Elektromotor 11 angetriebenen Ventilator 12. Mit Hilfe dieses Ventilators 12 wird die Luft durch die Mehrzahl von Kanälen des Heizelements 1 hindurchgeleitet Der Ventilator 12 ist in diesem Fall gegenüber den Kanälen der Wabenstruktur des Heizelementes 1 ausgerichtet Die ganze Anordnung ist innerhalb eines Gehäuses 13 angeordnet Das Heizelement ist an seinen gegenüberliegenden Stirnflächen, welche im wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung der Kanäle verlaufen, mit ohmschen Elektroden versehen. Diese ohmschen Elektroden stehen in Verbindung mit Abschlußplatten 14,15, zwischen welchen das Heizelement 1 angeordnet ist Zusätzlich sind nicht dargestellte lsolierstQcke zwischen den Abschlußplatten 14,15 und dem Gehäuse 13 vorgesehen, so daß dieselben voneinander isoliert gehalten sind.

Der Lufterhitzer 10 gemäß F i g. 6 arbeitet wie folgt Sobald ein Schalter 16 in die An-Position gebracht wird, wird der Ventilator 12 in Drehung versetzt, wodurch durch eine Einlaßöffnung 17 Luft angesaugt wird, die durch das Heizelement 1 geleitet wird. Zur gleichen Zeit wird durch das Heizelement 1 elektrischer Strom geleitet, so daß dasselbe Wanne abgibt Demzufolge wird die durch die Kanäle des Heizelements 1 hindurch geleitete Luft erwärmt, welche dann auf der Austrittsseite des Lufterhitzers 10 abgegeben wird. Zwischen den Ein- und Aus-Stellungen des Schalters 16 kann zusätzlich eine Schalterposition vorgesehen sein, in welcher der Ventilator 12 angetrieben wird, während das Heizelement 1 abgeschaltet ist

Sobald der Ventilator 12 aus irgendwelchen Gründen

zum Stillstand gelangt oder die Einlaßöffnung 17 durch ein Handtuch, einen Vorgang usw. verstopft wird, demzufolge durch die Vielzahl von Kanälen des Heizelementes keine Luft hindurchgelangt, wird die von dem

s Heizelement 1 abgegebene Wärmemenge, falls das Heizelement 1 eingeschaltet ist, relativ gering, sowie dies bereits beschrieben worden ist Demzufolge besteht keine Gefahr, daß das Heizelement 1 überhitzt wird bzw. ein Feuer auftreten kann, selbst wenn auf das

ίο Vorsehen einer besonderen Schutzeinrichtung — beispielsweise einer Temperatursicherung, eines Thermostaten oder dergleichen — verzichtet wird. Der in F i g. 6 dargestellte Lufterhitzer kann mit oder ohne geringfügiger Modifikationen als Haartrockner, Haus- oder industrieller Trockner, Handtuchtrockner, Raumerhitzer und dergleichen verwendet werden.

F i g. 7 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der Heizvorrichtung gemäß der Erfindung in Form eines Durchlauferhitzers für Flüssigkeiten. Gemäß F i g. 7 weist der Durchlauferhitzer 18 ein Heizelement 1 aus einem PTC-Keramikmaterial auf, welches mit einer rechteckigen paralleielyptischen Wabenstruktur versehen ist in welcher eine Mehrzahl von Kanälen quadratischen Querschnitts mit Seitenlängen von 0,18 cm und Trennwandungen mit einer Dicke von 0,04 cm angeordnet sind. Die Wabenstruktur besitzt dabei eine Seitenabmessung von 4 cm und eine Dicke, d. h. Länge der Kanäle, von 6 cm. Die Curie-Temperatur Tc des Keramikmaterials beträgt 120° C. Es treten dabei Ober flächenvolumenverhältnisse von ungefähr 15cm²/c³ und eine Gesamtoberfläche von 1500 cm² auf. Die ohmschen Elektroden sind an den Seitenflächen der Wabenstruktur angeordnet und zwar im wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Kanäle. Das Heizelement 1 ist in diesem Fall zusätzlich mit einer Isolierschicht 21 umgeben und innerhalb eines Gehäuses 22 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist zusätzlich ein Rohrabschnitt 20 vorgesehen, mit welchem das Wasser den Kanälen der Wabenstruktur zugeführt wird. Der Rohr abschnitt 20 ist fernerhin mit einem Einlaßrohr 19 ver bunden, das beispielsweise an einem Wasserhahn des Stadtnetzes angeschlossen ist Das durch die Mehrzahl von Kanälen des Heizelementes hindurchgeleitete Wasser wid demzufolge erwärmt und im Bereich eines

Auslaßrohres 23 abgegeben.

Der Durchlauferhitzer 18 gemäß F i g. 7 arbeitet wie folgt Sobald der Schalter 16 in die Position An gebracht worden ist wird von dem Heizelement 1 Wärme abgegeben, demzufolge heißes Wasser aus dem Aus

so laßrohr 23 strömt Falls dem Durchlauferhitzer 18 Was ser des Stadtnetzes mit 20° C und einer Geschwindig keit von 1 Liter/min zugeführt wird und an den Elek troden eine Spannung von 24OVoIt angelegt wird strömt aus dem Auslaßrohr 23 Wasser mit ungefähi

SS einer Temperatur von 6O⁰C ab. In diesem Fall betrag die abgegebene Wärmemenge 23 Kilowatt Wenn je doch die Wasserzufuhr unterbrochen wird, dann verrin gert sich die abgegebene Wärmemenge auf weniger al 100 Watt, so daß keine Gefahr besteht, daß das Heiz element 1 überhitzt wird.

Die elektrische Isolation der beiden Elektroden ge genüber einer elektrischen leitfähigen Flüssigkeit wi< beispielsweise Wasser, kann durch vollkommene Be schichtung des ganzen Heizelementes 1 einschl. der Zu 6s führdrähte mit einem korrosionsfesten Material — bei spielsweise Chlorharz (Teflon von Du Pont de Ne mours, Polyflon, Daiflon und Neoflon von Daikm Ko gyo Co., Osaka) Fluorine-Gummi (Viton von Du Pont]

Silikonharz, Silikongummi, Siiiconlack usw. erreicht werden. Mit Hilfe einer derartigen Beschichtung kann ferner das Heizelement 1 gegenüber korrosiven Flüssigkeiten wie Säuren und Laugen usw. geschützt werden. Ein Schutz des Heizelementes gegenüber korrosiven Flüssigkeiten kann ebenfalls mit Hilfe von dünnen Rohren aus einem nicht korrosiven Material wie rostfreiem Stahl erreicht werden, wobei diese Rohre in die einzelnen Kanäle des Heizelements 1 eingeführt werden. Die korrosive Flüssigkeit strömt in diesem Fall durch die einzelnen Rohrleitungen, ohne daß dabei ein direkter Kontakt mit der Innenoberfläche der einzelnen Kanäle zustande kommt

Bei einem Durchlauferhitzer 18 gemäß F i g. 7 ist keine Fördereinrichtung vorgesehen, mit welcher das Medium durch das Heizelement hindurchgeleitet ist, so wie dies bei dem Lufterhitzer gemäß F i g. 6 der Fall ist. Bei einem Durchlauferhitzer gemäß Fig.7 ist der Druck bzw. die nach abwärts gerichtete Strömung aufgrund von Gravität des Stadtnetzes ausreichend, um die Flüssigkeit durch das Heizelement hindurchzuleiten. Der Durchlauferhitzer gemäß F i g. 7 ist mit einem Anschluß an dem Stadtnetz verbunden, wodurch das Wasser aus dem Stadtnetz erwärmt wird.

Der Durchlauferhitzer 18 kann jedoch ebenfalls zur Erhitzung von Getränken wie dem japanischen Getränk Sake verwendet werden oder als ölvorheizer für Ölheizungen und dergleichen.

F i g. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Heizvorrichtung, welche in diesem Fall als Luftbefeuchter ausgebildet ist Bei dieser Ausführungsform besteht der Luftbefeuchter 24 aus einem Gehäuse 26, innerhalb welchem ein Heizelement 1 und Wasser 25 angeordnet sind. In diesem Fall ist es sehr wichtig, daß eine der Oberflächen, welche im wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung der Kanäle der Wabenstruktur verlaufen, kontinuierlich in Berührung mit dem Wasser 25 steht Um dies zu erreichen, ist eine wasserabsorbierende Matte 27 vorgesehen, welche innerhalb des Raumes oberhalb des Wassers 25 angeordnet ist auf welcher das Haizelement Heizelement aufgelegt ist Die wasserabsorbierende Matte 27 ist entlang ihrer Periferie mit einem Faserbündel 28 — beispielsweise aus gewebtem Tuch — versehen, welches an einem Ende an der Matte 27 befestigt ist während das andere Ende in das

Wasser 25 eintaucht Das Faserbündel 28 und die Matt« 27 gewährleisten, daß das Wasser 25 bis an die eine Oberfläche des Heizelementes 1 ansteigt, welche senkrecht zur Axialrichtung der Kanäle der Wabenstruktui verläuft. Dieses Ansteigen verläuft aufgrund der Kapillarwirkung des Faserbündels 28 und der Matte 27.

Der Luftbefeuchter 24 gemäß Fig.8 arbeitet wie folgt Sobald der Schalter 16 in die Position »An« gebracht wird, wird das mit der einen Oberfläche des Heizelements 1 in Berührung stehende Wasser erwärmt und in Dampf umgewandelt, welcher durch eine am oberen Ende des Gehäuses 26, und zwar oberhalb des Elements 1 angeordnete öffnung 29 nach außen abgegeben wird.

Bei einem derartigen Luftbefeuchter 24 wurde ein Heizelement 1 vorgesehen, dessen PTC-Keramikmaterial in Form einer Wabenstruktur ausgebildet war. Diese Wabenstruktur wies eine Mehrzahl von Kanälen auf, welche einen rechteckigen Querschnitt besaßen. Die Seiten dieser Kanäle betrugen 0,125 cm, während die Trennwandungen eine Dicke von 0,02 cm aufwiesen. Die Wabenstruktur besaß einen Durchmesser von 3,5 cm und eine Dicke d. h. Länge der Kanäle von 1 cm. Die Curie-Temperatur Tc betrug 190° C. Dabei ergab sich ein Oberflächenvolumenverhältnis von ungefähr 24 Cm²Zc³ und eine Gesamtoberfläche von ungefähr 240 cm². Auf beiden Oberflächen, welche im wesentlichen senkrecht zu der Axialrichtung der Kanäle verlaufen, waren ohmsche Elektroden vorgesehen. Das eine Temperatur von etwa 20⁰C aufweisende Wasser wurde mit dem Heizelement erwärmt indem an die ohmschen Elektroden eine Spannung von 100 V angelegt wurde. Dabei ergab sich eine Verdampfung des Wassers von ungefähr 4 cmVmin. Das Gehäuse 26 war an seiner Seitenwandung mit einem Fenster 30 versehen, durch welches Veränderungen des Wasserspiegels beobachtet werden konnten. Ferner war eine öffnung 31 vorgesehen, durch weiche Flüssigkeit zugeführt werden konnte, falls der Wasserspiegel zu stark absank.

Der in F i g. 8 dargestellte Luftbefeuchter 24 kann mit oder ohne geringfügige Modifikationen als Verdampfer, Destillator, Verteiler usw. für Haus- und Industriewässer und andere Flüssigkeiten wie öl verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

409528/290

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Heizvorrichtung out einem eine dünne Wandung aufweisenden säulenförmigen Heizelement aus einem keramischen Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, dadurch gekennzeichnet, daS das Heizelement (1) eine wabenartige Struktur mit mehreren parallelen Kanälen aufweist

2. Heizvorrichtung nach Ansprch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (1) mit einer korrosionsfesten Beschichtung versehen ist