Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Vorrichtung zum Verdunsten von Wirkstoffen gemäß dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1.

Eine solche gattungsbildende Vorrichtung weist ein Gehäuse mit einer darin gelagerten elektrischen Heizung auf, mit einem Heizelement und einem Wärmetauscher, um die vom Heizelement er¬ zeugte Wärme dem Wärmetauscher zuzuführen und dort an die zu verdunstende Substanz abzugeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung derart weiterzubilden, daß sie einfach her¬ zustellen ist und mit geringer elektrischer Verlustleistung arbeitet.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß das Heizelement ein PTC-Element ist, welches zwischen zwei Elektroden eingeklemmt ist und daß wenigstens eine der beiden Elektroden nahe dem Wärmetauscher angeordnet und einstückig mit diesem ausgebildet ist.

Durch diese Ausbildung der Heizung wird erreicht, daß die Elek¬ troden für das elektrische Heizelement gleichzeitig dazu die¬ nen, die von dem Heizelement freigesetzte Wärme dem Wärmetau¬ scher zuzuführen. Durch die einstückige Ausbildung der Elektro¬ den mit dem Wärmetauscher besteht die Vorrichtung aus weniger Teilen, wodurch sie einfach und billig herzustellen ist.

Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine gute Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Heizelement und dem Wärmetauscher, und daher die Verlustleistung gering gehalten werden kann.

In einer einfachen Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen mit dem Gehäuse verbindbaren Behälter für die zu verdunstende Substanz auf, in dem ein Docht gelagert ist, und der Wärmetau¬ scher besitzt einen Durchgangskanal, der den Docht umschließt.

Vorzugsweise ist der Wärmetauscher ringförmig ausgebildet mit einem tiefgezogenen Abschnitt, der sich koaxial zum Docht er¬ streckt. Bei dieser Ausführungsform des Wärmetauschers erfolgt eine gute Auskopplung der Wärme zum Docht, wodurch ein guter Wirkungsgrad der Vorrichtung erzielt wird.

In einer dazu alternativen Ausführungsform ist der Wärmetau¬ scher als eine ebene Heizfläche ausgebildet, die als Auflage¬ fläche für einen Behälter für die zu verdunstende Substanz dient. Bei dieser Ausführungsform ist durch die unmittelbare Nähe des Behälters an der Heizfläche eine direkte Einwirkung der vom Wärmetauscher freigesetzten Wärme auf die gesamte zu verdunstende Substanz möglich.

Vorzugsweise sind die Elektroden und/oder der Wärmetauscher mit einstückig daran ausgebildeten Verbindungsleitungen versehen. Durch die einstückige Ausbildung von Elektroden, Wärmetauscher und Verbindungsleitungen vermindert sich die Anzahl der Teile, was die Herstellung der Vorrichtung vereinfacht, da die übli¬ chen Litzenverbindungen entfallen und nahezu alle elektrischen Teileauf einem gemeinsamen Stanzteil hergestellt werden können.

Es ist von Vorteil, wenn die Verbindungsleitungen, der Wärme¬ tauscher und die Elektroden einstückig auf einem Stanzblech ausgebildet sind, das nach dem Stanzen erforderlichenfalls ab¬ gebogen und an den Stellen, an denen eine erhöhte Formsteifig- keit bzw. eine Wärmeisolierung erforderlich ist, mit einem Kunststoff umspritzt ist. Dies vereinfacht die Herstellung der Vorrichtung erheblich, da sich alle Teile aus einem ebenen Werkstück unter Einsatz von Produktionsmaschinen herstellen lassen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen den Verbindungsleitungen und den Elektroden oder dem Wärmetauscher ein Bereich mit vermindertem Leitungsquerschnitt ausgebildet, der einen ausreichenden elektrischen Kontakt für die Elektroden herstellt, die Wärme jedoch nur sehr schlecht leitet. Dadurch wird ein Wärmeverlust über die Verbindungsleitungen weitgehend vermieden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Elek¬ troden auf den voneinander abgewandten Seiten von dem Kunst¬ stoff umgeben und weisen auf den einander zugewandten Seiten an ihrem äußeren Rand einen Steg auf. Durch diese Ausgestaltung ist das zwischen den Elektroden angeordnete PTC-Element form¬ schlüssig zwischen den Stegen gehalten, wodurch es sich erüb¬ rigt, zusätzliche Halteelemente für das Heizelement vorzusehen.

Vorzugsweise ist zwischen einer Elektrode und dem PTC-Element ein elastisches Element angeordnet und ein Klemmelement um¬ greift von außen die zwei Elektroden und das zwischen ihnen an¬ geordnete PTC-Element. Bei dieser Anordnung wird ein inniger Kontakt der Elektroden zu dem PTC-Element erreicht, was nicht

nur zu einer sicheren elektrischen Verbindung führt, sondern auch die Wärmeauskopplung zwischen dem Heizelement und den Elektroden verbessert.

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand bevorzugter Ausfüh¬ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden, die zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in dem Gehäuse gelagerten Hei¬ zung der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Sicht von oben auf die Heizung, die in Fig. 2 dar¬ gestellt ist,

Fig. 4 eine Seitenansicht auf den Anschlußstecker und das er¬ ste Drehkupplungsteil der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Ansicht von vorne auf das erste Drehkupplungsteil,

Fig. 6 eine Darstellung eines Stanzblechteils, das wesentliche Teile der Vorrichtung enthält, und

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Elektrode mit daran integriertem Wärmetauscher.

Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung ein aus zwei Gehäusehalb¬ schalen la, lb bestehendes Gehäuse auf, mit einem daran befe¬ stigbaren Behälter 2, in der -sich die zu verdunstende Substanz, beispielsweise eine Flüssigkeit mit darin gelösten Wirkstoffen

befindet. Die Befestigungsmittel zwischen dem Gehäuse und dem Behälter 2 bestehen aus einem am oberen Ende des Behälters an¬ geordneten Außengewinde und einem entsprechenden in der unteren Gehäusehalbschale lb ausgebildeten Innengewinde. In dem Behäl¬ ter 2 ist ein Docht 3 gelagert, der aus Kohlefasern oder Tex- tilfäden besteht. Über den Docht wird die zu verdunstende Flüs¬ sigkeit zu der in den Fig. 2 und 3 näher dargestellten Heizung 4 transportiert. In dem Gehäuse ist ein Anschlußstecker 5 mit zwei daran befestigten Steckkontakten 6 drehbar gelagert. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Anschlußstecker eine umlaufende Ringnut 7 auf, die bei geschlossenem Gehäuse in eine entsprechend ausgeformte Randkante der Gehäuseschalen la, lb eingreif .

Die Heizung 4 umfaßt ein zwischen zwei übereinander angeordne¬ ten Elektroden 8 eingeklemmtes PTC-Heizelement, welches in den Fig. 2 und 3 nicht direkt sichtbar ist, da die Elektroden 8 größtenteils von einem wärmebeständigen und isolierenden Kunst- Stoffmaterial umspritzt sind und eine freie Sicht auf das PTC- Element verhindern. Die Elektroden sind auf den voneinander ab¬ gewandten Seiten in dem Kunststoffmaterial eingebettet. Die einander zugewandten Seiten weisen eine Kontaktfläche auf, die groß genug, ist, um das PTC-Element vollständig zu kontaktie¬ ren. Entlang des äußeren Randes der Elektroden ist ein umlau¬ fender Steg ausgebildet, wobei die Stege auf der oberen und unteren Elektrode so angeordnet sind, daß sie ineinander ein¬ greifen. Dadurch bildet sich ein abgeschlossener Hohlraum, in dem das PTC-Element formschlüssig gehalten ist. Zwischen der

unteren Elektrode und dem PTC-Element befindet sich ein elasti¬ sches, elektrisch leitendes Element, welches zusammen mit einer von außen die Elektroden umfassenden U-förmigen Klemmfeder 9 für einen guten Kontakt zwischen den Elektroden und dem PTC- Element sorgt. Der elektrische Teil der Heizung umfaßt weiterhin Verbindungsleitungen 10, von denen ein Teil über einen Bereich 11 mit vermindertem Leitungsquerschnitt mit den Elektroden 8 verbunden sind, wie aus Fig. 6 deutlicher erkennbar ist.

Ein Wärmetauscher 12 besteht aus zwei aufeinandergelegten ring¬ förmigen Abschnitten 13, die einen tiefgezogenen Bereich 14 aus dem gleichen metallischen Material aufweisen, aus dem auch die Elektrode gebildet ist. Wie aus Fig. 7 deutlich wird, beträgt das Verhältnis der Länge des tiefgezogenen Bereichs 13 zur Dicke der Elektroden in etwa 6:1. Der Tiefziehvorgang wird so durchgeführt, daß sich die Materialstärke des tiefgezogenen Be¬ reichs zu seinem freien Ende hin verjüngt. Insbesondere ist es bei Tiefziehen wichtig, daß ausreichend Material an der Ansatz¬ stelle zwischen dem tiefgezogenen Bereich 14 und dem ringförmi¬ gen Abschnitt 13 vorhanden ist, damit ein guter Wärmeübergang auf dem tiefgezogenen Bereich gewährleistet ist. Die größere Materialstärke an den Stellen, die nahe am Heizelement liegen, führt dazu, daß die Heizehergie gut bis an die äußeren Enden übertragen wird. Der ringförmige und tiefgezogene Bereich 13, bzw. 14 sind vollständig in dem isolierten Kunststoffmaterial eingebettet. In Fig. 3 erkennt man die umspritzten, ringförmi¬ gen und tiefgezogenen Bereiche des Wärmetauschers 12, der einen axial zentrierten Durchgangskanal 12a aufweist. Der ringförmige Bereich ist an seiner Innenwand nur mit einer dünnen Isolier¬ schicht überzogen, damit möglichst viel Wärmeenergie in den

Durchgangskanal 12a abgeführt werden kann. Dagegen besitzt die Außenwand des ringförmigen Bereichs eine dicke Isolierschicht, die sich in axialer Richtung des tiefgezogenen Bereichs zu seinem freien Ende hin verstärkt. Eine so ausgebildete Isola¬ tion vermindert die Wärmeverluste und sorgt dafür, daß die zu übertragende Wärme genau an die gewünschte Stelle im Durch¬ gangskanal transportiert wird.

Im folgenden sollen die wesentlichen Schritte zur Herstellung einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt werden.

Fig. 6 zeigt ein Stanzblechteil 15 mit den wesentlichen Teilen der elektrischen Heizung. Im vollständig ausgestanzten Zustand des Blechteils sind die Stellen, die in der Zeichnung mit ge¬ strichelten Linien gekennzeichnet sind, vollständig durch¬ trennt. Im einzelnen erkennt man zwei Elektroden 8 mit daran integral ausgeformten ringförmigen Abschnitten 13, die jeweils einen tiefgezogenen Bereich 14 aufweisen. Integral mit den Elektroden, 8 bzw. dem ringförmigen Abschnitt 13 sind Verbin¬ dungsleiter 10 verbunden, zum Teil über Bereiche 11 mit vermin¬ dertem Querschnitt. Die Verbindungsleiter sind in der linken Hälfte des in Fig. 6 gezeigten Stanzteils etwa viertelkreisför¬ mig und einander zugewandt ausgebildet und tragen jeweils ein Paar jeweils um 90° versetzte Kontakte 16.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Stanzblechteil an den Stellen, an denen eine erhöhte Formsteifigkeit bzw. eine Wärmeisolierung erforderlich ist, mit einem Kunststoff um¬ spritzt. Die Umspritzung der.Viertelkreisringe wird so vorge¬ nommen, daß sich ein nahezu geschlossener Kreisring ausbildet,

an dessen Innenwand die Kontakte 16 radial nach innen ragen. An der Stirnseite des Kreisrings ist ein Steg 17 ausgebildet, der sich in axialer Richtung des Kreisrings erstreckt. Der Steg verläuft auf einer Länge von ca. einem Viertel des Kreisrings und weist in seiner Innenwandung eine Vielzahl von Vertiefungen 18 mit abgeschrägten Flächen auf (Fig. 3) . Nach dem Umspritzen werden die in Fig. 6 mit gestrichelten Linien gezeichneten Stellen durchtrennt, wodurch die in der linken Hälfte gezeigte Elektrode vollständig herausfällt. Danach werden die in dem nahezu geschlossenen Kreisring eingebetteten viertelkreisring- förmigen Verbindungsleiter an den Stellen 19 um etwa 90° gegen¬ über dem verbleibenden elektrischen Teil der Heizung abgebogen, was aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Schließlich wird die Heizung mit Widerständen 20 und einer Leuchtdiode 21 vollständig bestückt.

Im Betrieb der Vorrichtung funktioniert der elektrische Schalt¬ kreis der Heizung wie folgt: Ausgehend von einer Verbindungs¬ leitung 10 fließt der Heizstrom über einen Sicherungswiderstand 20 zum oberen kreisringförmigen Abschnitt 13, der integral mit der oberen Elektrode 8 ausgebildet ist. Von dieser Elektrode fließt der Strom durch das PTC-Heizelement hindurch zur unteren Elektrode 8 und von dort zu einer zweiten Verbindungsleitung 10, welche vollständig vom Kunststoffmaterial umspritzt ist. Die beiden Verbindungsleitungen 10 sind mit den in Fig. 1 ge¬ zeigten Steckkontakten 6 des Anschlußsteckers 5 verbunden. Parallel zu dem Elektrodenpaar 8 ist ein Vorwiderstand 20 mit einer dazu in Reihe geschalteten Leuchtelektrode 21 geschaltet. Die Verbindungsleitungen für-den Vorwiderstand und die

Leuchtelektrode befinden sich jeweils an dem oberen und unteren kreisringförmigen Abschnitt 13 des Wärmetauschers 12.

PCT-Heizelemente sind dafür bekannt, daß sie sich bei einer von ihrer Dimensionierung abhängigen Temperatur selbst stabilisie¬ ren. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel wurde das PTC-Heizelement so ausgewählt, daß es bei der vorgegebenen Be¬ triebsspannung eine Temperatur von 150°C erzeugt. Da sich die obere und untere Elektrode 8 in innigem Kontakt mit dem Heize¬ lement befindet und die ringförmigen Abschnitte mit dem tiefge¬ zogenen Bereich einstückig daran ausgebildet sind, wird die vom Heizelement erzeugte Wärme zum Wärmetauscher 12 transportiert.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Wärmeverluste so gering, daß in dem Durchgangskanal am Docht eine Temperatur von ca. 128° gemessen wurde. Bemerkens¬ wert an diesem Ergebnis ist der geringe Temperaturverlust von nur 22°C gegenüber der Betriebstemperatur des PTC. Weiterhin ist bei Dauerversuchen eine sehr geringe Temperaturschwankung von nur 0,5°C nachgewiesen worden.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die dargestellte Ausfüh¬ rung der Heizung nur eine beispielhafte Möglichkeit darstellt und das vielmehr mehrere technische Realisierungsmδglichkeiten für die Heizung existieren. Zum Beispiel muß das Heizelement nicht unbedingt aus einem PTC-Heizelement bestehen, sondern kann auch eine Heizwicklung aus einem Heizdraht sein, die in einem keramischen Heizkörper eingebettet ist.

Eine andere, in den Zeichnungen nicht dargestellte Ausfüh-

rungsform der vorliegenden Erfindung, unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführung durch eine andere Ausbildung des Wärmetauschers 8. Bei dieser Ausführungsform werden die kreisringförmigen Abschnitte 13 und der tiefgezogene Bereich 14 durch eine ebene Heizfläche ersetzt. Weiterhin wird anstelle des Behälters 2 mit dem darin gehaltenen Docht ein Behälter vorgesehen, der sich oberhalb der Heizfläche befindet, bei¬ spielsweise eine wärmebeständige Plastikschale. In der Schale befindet sich die zu verdunstende Substanz, welche direkt von der darunter angeordneten Heizfläche gleichmäßig beheizt wird. Bei diesem Aus-führungsbeispiel weist das Gehäuse eine geeig¬ nete Öffnung auf, durch die der Behälter mit der zu verdunsten¬ den Substanz eingebracht werden kann.

Im folgenden soll Bezug genommen werden auf die Fig. 4 und 5, welche die Ausbildung eines ersten Drehkupplungsteils 22 erläutern.

Das erste Drehkupplungsteil 22 ist starr mit dem Anschlußstek- ker 5 verbunden und besteht im wesentlichen aus einem scheiben¬ förmigen Trägerteil 23, welches zwei sich gegenüberstehende streifenförmige elektrische Kontakte 24 trägt. Die elektrischen Kontakte 24 sind über Kontaktstifte 25 (Fig. 5) mit den Steck¬ kontakten 6 verbunden. Am äußeren Umfang des scheibenförmigen Trägerteils 23 ist ein Nocken 26 ausgebildet, der an seinem freien Ende zwei Flächen aufweist, die einen Winkel von etwa 120° miteinander einschließen.

Ein zweites Drehkupplungsteil 27 besteht im wesentlichen aus dem nahezu geschlossenen Kreisring, der aus der Umspritzung der viertelkreisringfδrmig ausgebildeten Verbindungsleitungen 10

entstanden ist (vgl. Fig. 2 und 3) und aus dem damit verbunde¬ nen Steg 17, der eine Anzahl Vertiefungen aufweist.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung fertig montiert ist, greift das Trägerteil 23 des ersten Drehkupplungsteils 22 in das kreisringförmige zweite Drehkupplungsteil 27 ein. Der an dem Trägerteil 23 ausgebildete Nocken 26 greift dabei in die Vertiefungen 18 ein, die an der Innenwandung des zweiten Dreh¬ kupplungsteils ausgebildet sind. Wenn der Anschlußstecker 5 mit dem daran befestigten ersten Drehkupplungsteil gegenüber dem Gehäuse gedreht wird, gleitet der Nocken 26 rastend über die Vertiefungen 18 des zweiten Drehkupplungsteils. Die Verdrehung des Anschlußsteckers 5 gegenüber dem Gehäuse ist mittels einer nicht näher gezeigten Begrenzungseinrichtung auf etwa 90° be¬ grenzt.