本發(fā)明總體上涉及具有多個功率水平的加熱設(shè)備，并且更具體地涉及具有兩個功率水平并且無電子功率控制的自調(diào)節(jié)ptc(正溫度系數(shù))加熱元件。這樣的加熱器設(shè)備用于例如汽車領(lǐng)域中的功率受控加熱器應(yīng)用(例如座椅加熱器、室內(nèi)/面板加熱器等)中，或用于消費品的加熱器設(shè)備中。

背景技術(shù)：

片式歐姆加熱元件具有靈活性的優(yōu)點從而使它們可以被安裝在幾乎任何形狀的表面上。

ptc材料是隨著不斷增加的溫度而增加特定電阻的材料。溫度系數(shù)指示每單位的溫度增加所增加的電阻。具有這種ptc特性的加熱元件對其發(fā)出的熱進(jìn)行自調(diào)節(jié)。當(dāng)使電流流過加熱元件時，加熱元件的溫度上升。由于不斷增加的電阻，電流減小直到達(dá)到平衡。

一般而言，功率受控加熱設(shè)備(例如，座椅加熱器(sh)設(shè)備)需要電子控制單元以便于建立一組明確定義的加熱功率水平。在這樣的情況下，加熱控制經(jīng)由實際加熱元件的供電電路中的恒溫器元件或通過使用脈沖電子器件來完成，該脈沖電子器件通過改變電源的相對開/關(guān)時間間隔來調(diào)節(jié)平均加熱器電流。

技術(shù)問題

本發(fā)明的目標(biāo)在于提供改進(jìn)的加熱設(shè)備，該加熱設(shè)備在不需要復(fù)雜電子功率控制的情況下提供雙重功率水平。這個目標(biāo)由權(quán)利要求1中所要求保護(hù)的加熱元件實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種用于在連接到電源時發(fā)熱的加熱器元件包括：電絕緣基板；由施加到所述基板的導(dǎo)電材料組成的總線層，所述第一總線層包括從所述加熱器元件的端子區(qū)域中的相應(yīng)的第一端子和第二端子延伸到所述加熱器元件的加熱區(qū)域的第一總線和第二總線；以及電阻層，其包括第一電阻材料的至少一個第一貼片。所述第一電阻材料的至少一個第一貼片被施加在所述加熱區(qū)域中的第一選定位置中以便于提供所述第一總線與所述第二總線之間的電連通并使得電流能夠在第一極性的電壓梯度被施加在所述第一總線和第二總線上的情況下流過所述第一電阻材料。根據(jù)本發(fā)明，電阻層包括第二電阻材料的至少一個第二貼片，所述第二電阻材料的所述至少一個第二貼片被施加在所述加熱區(qū)域中的第二選定位置中以便于提供所述第一總線與所述第二總線之間的電連通，所述第二選定位置與所述第一選定位置不同。此外，所述第二電阻材料的至少一個第二貼片被配置為極化貼片(polarizedpatch)以便于使得電流能夠在與所述第一極性相反的第二極性的電壓梯度被施加在所述第一總線和第二總線上的情況下流過所述第二電阻材料，并且在所述第一極性的電壓梯度被施加在所述第一總線和第二總線上的情況下阻礙電流流過所述第二電阻材料。

利用上述加熱器元件，具有兩個功率水平并且無電子功率控制的簡單加熱元件被容易地實現(xiàn)。如果用第一極性的電壓梯度來操作加熱器元件，則所述第二電阻材料的第二貼片是不導(dǎo)電的。在這種操作模式中，要遵循的是僅第一電阻材料的“標(biāo)準(zhǔn)”第一貼片對加熱器元件的發(fā)熱有幫助。如果極性被反轉(zhuǎn)(即，如果第二極性的電壓梯度被施加在第一總線和第二總線上)，則所述第二電阻材料的第二貼片的極化配置使得電流能夠流過電阻材料并且從而該第二材料有助于加熱功率。在該操作模式中，第一和第二電阻ptc材料有助于發(fā)熱并且在該操作模式中加熱器元件發(fā)出最大加熱功率。

要遵循的是，根據(jù)本發(fā)明的加熱器元件實現(xiàn)了三種不同狀態(tài)的簡單實施方式：關(guān)閉，如果沒有施加電壓梯度；低溫，如果施加第一極性電壓梯度；以及高溫，在極性反轉(zhuǎn)時。將注意到，可以通過設(shè)計第一和第二電阻材料的貼片(例如第二電阻材料的表面與第一電阻材料的表面之間的比率)來實現(xiàn)處于低或高的加熱水平。

在優(yōu)選實施例中，所述第二電阻材料的至少一個第二貼片被配置為極化貼片，所述極化貼片在所述第一總線與所述第二總線之間包括與所述電阻材料串聯(lián)連接的至少一個二極管。這表示“極化”加熱元件可以通過將半導(dǎo)體串聯(lián)連接到標(biāo)準(zhǔn)加熱元件而容易地實現(xiàn)。半導(dǎo)體二極管可以例如被網(wǎng)印或被壓接到總線線路或被“拾取和放置”在總線線路上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述第一電阻材料具有第一正溫度系數(shù)(ptc)和/或所述第二電阻材料具有第二正溫度系數(shù)(ptc)。這樣的實施例提供了自調(diào)節(jié)加熱器元件，即不需要復(fù)雜電子功率控制單元的加熱器元件。

ptc材料是隨著不斷增加的溫度而增加特定電阻的材料。溫度系數(shù)指示每單位的溫度增加所增加的電阻。具有這種ptc特性的加熱元件對其發(fā)出的熱進(jìn)行自調(diào)節(jié)。當(dāng)使電流流過加熱元件時，加熱元件的溫度上升。由于不斷增加的電阻，電流減小直到達(dá)到平衡。要遵循的是，以上所公開的加熱器元件是自調(diào)節(jié)的并且不需要復(fù)雜的電子功率控制。

應(yīng)當(dāng)注意到，第一電阻材料的第一正溫度系數(shù)(ptc)可以等于所述第二電阻材料的第二正溫度系數(shù)(ptc)。第一和第二電阻材料可以例如是相同的材料。替代地，第一電阻材料可以與第二電阻材料不同和/或第一電阻材料可以與第二正溫度系數(shù)不同。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述第一總線和所述第二總線總體上沿著所述加熱區(qū)域的相對側(cè)延伸并且多條交錯的導(dǎo)電線路電連接到相對的所述第一總線和第二總線并在所述第一總線與第二總線之間延伸。所述第一電阻材料的所述至少一個第一貼片和/或所述第二電阻材料的所述至少一個第二貼片繼而優(yōu)選地被施加在所述加熱器元件的所述加熱區(qū)域中以便于提供至少在所述交錯的導(dǎo)電線路中選定的導(dǎo)電線路之間的電連通。

在可能的實施例中，電阻層包括所述第一電阻材料的多個第一貼片和/或所述第二電阻材料的多個第二貼片，并且所述多個第一貼片和/或所述多個第二貼片以所述貼片提供所述第一總線與所述第二總線之間的電連通的方式被施加在所述加熱器元件的所述加熱區(qū)域中。貼片可以具有相同的尺寸或者貼片可以具有不同的尺寸。與低設(shè)置和高設(shè)置相關(guān)聯(lián)的功率水平在這種情況下可以通過第一材料和第二材料的單獨貼片的尺寸和/或通過第一材料的貼片數(shù)量到第二材料的貼片數(shù)量的比值(ration)等來適應(yīng)。

在本發(fā)明的一個方面，電加熱器包括如上文中所公開的加熱器元件以及可操作地連接到所述第一總線和第二總線的所述第一端子和第二端子以用于在所述第一總線和第二總線上施加電壓梯度的電源。電源優(yōu)選地被配置為以第一模式和第二模式進(jìn)行操作，在第一模式中第一極性的電壓梯度被施加在所述第一總線和第二總線上，在第二模式中與所述第一極性相反的第二極性的電壓梯度被施加在所述第一總線和第二總線上。

在另一個實施例中，電加熱器包括如上文中所公開的加熱器元件和可操作地連接到所述第一總線和第二總線的所述第一端子和第二端子以用于在所述第一總線和第二總線上施加電壓梯度的電源以及被配置為反轉(zhuǎn)所述第一總線和第二總線上的所述電壓梯度的極性的開關(guān)元件。

附圖說明

參考附圖1，根據(jù)非限制性實施例的以下具體實施方式，本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和優(yōu)點將顯而易見，附圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的電加熱器的示意性電路圖。

具體實施方式

圖1示出了電加熱器10的示意性電路圖。加熱器包括可經(jīng)由開關(guān)16連接到電源14的加熱器元件12。

加熱器元件12包括由被施加到箔式基板(未示出)的導(dǎo)電材料組成的總線層。總線層包括從加熱器元件的端子區(qū)域中的相應(yīng)的第一端子22和第二端子24延伸到加熱區(qū)域26的第一總線18和第二總線20。

第一總線18和所述第二總線20總體上沿著所述加熱區(qū)域26的相對側(cè)延伸。多條交錯的導(dǎo)電線路28和30電連接到相對的所述第一總線18和第二總線20并在所述第一總線與第二總線之間延伸。

電阻層包括多個第一單獨貼片32，多個第一單獨貼片32被施加到基板上并被施加到選擇性導(dǎo)電線路上以便于提供至少在所述交錯的導(dǎo)電線路中選定的導(dǎo)電線路之間并從而在所述第一總線與第二總線之間的電連通。將注意到，雖然在圖1的實施例中不同的第一貼片32具有相同的形狀和尺寸，但這不是本發(fā)明需要的。不同的貼片確實也可能具有不同的尺寸或不同的形狀。

第一電阻材料優(yōu)選地是不考慮施加在總線18和20上的電壓梯度的極性而傳導(dǎo)電流的標(biāo)準(zhǔn)ptc材料。這種ptc材料因具有隨著不斷增加的溫度而增加的特定電阻而眾所周知。溫度系數(shù)指示每單位的溫度增加所增加的電阻。具有這種ptc特性的加熱元件對其發(fā)出的熱進(jìn)行自調(diào)節(jié)。當(dāng)使電流流過加熱元件時，加熱元件的溫度上升。由于不斷增加的電阻，電流減小直到達(dá)到平衡。

電阻層還包括多個第二單獨貼片34，多個第二單獨貼片34被施加到基板上并被施加到選擇性導(dǎo)電線路上以便于提供至少在所述交錯的導(dǎo)電線路中選定的導(dǎo)電線路之間并從而在所述第一總線與第二總線之間的電連通。在所示實施例中，第二材料的貼片34位于第一材料的相應(yīng)貼片32之間的規(guī)則圖案中。將注意到，該布置不需要對加熱器元件的操作。此外，對于本發(fā)明不需要貼片34具有相同的尺寸和/或形狀，也不需要貼片34具有與第一貼片32相同尺寸的形狀。

相比于第一貼片，第二貼片被配置為極化加熱貼片。如圖1中所示，“極化”貼片34可以例如在第一總線18與所述第二總線24之間或在所述交錯的導(dǎo)電線路中相應(yīng)的選定的導(dǎo)電線路之間包括與電阻材料342串聯(lián)連接的至少一個二極管341。這些“極化”貼片34僅在電壓梯度具有適當(dāng)極性的情況下傳導(dǎo)電流。在相反極性的情況下，二極管341阻礙電流流動。

加熱器10實現(xiàn)了三種不同狀態(tài)的簡單實施方式：

·關(guān)閉：如果開關(guān)16的兩個端子都處于它們的左側(cè)位置(如圖1中所示)，沒有電壓梯度被施加到總線18和20并且相應(yīng)地沒有電流流過加熱器元件。相應(yīng)地沒有熱產(chǎn)生。

·低溫：如果開關(guān)16的兩個端子都處于它們的中間位置，第一極性的電壓梯度被施加。在這種狀態(tài)下，電流流過“標(biāo)準(zhǔn)”第一ptc材料的貼片32并且這些貼片32發(fā)熱。極化ptc材料的貼片34不會傳導(dǎo)電流。因此這些貼片34不會有助于發(fā)熱。

·高溫：如果開關(guān)16的兩個端子都處于它們的右側(cè)位置，相對于低溫位置反轉(zhuǎn)電壓梯度的極性。要遵循的是，在這種狀態(tài)下，貼片34還傳導(dǎo)電流并相應(yīng)地有助于整體發(fā)熱。