換熱器的製造方法
2023-12-02 17:04:51
換熱器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種換熱器（1），包括：至少一個電阻加熱元件（2），特別是至少一個PTC元件（3）；至少兩個導體（4），特別是導體片（6、7），所述導體與所述至少一個電阻加熱元件（2）導電連接，以引導電流經過所述至少一個電阻加熱元件（2）並且藉此對所述電阻加熱元件（2）進行加熱；用於將熱量從所述至少一個電阻加熱元件（2）傳遞到待加熱流體的至少一個導熱元件（11）；至少一個電絕緣元件（22），所述電絕緣元件使所述至少兩個導體（4）電絕緣，優選是與所述至少一個導熱元件（11）電絕緣；至少一根管子（18），其中，所述至少兩個導體（4）和所述至少一個電阻加熱元件（2）設置在由所述管子（18）限定的空腔（19）內，並且所述管子（18）在至少一個接觸面（14）處在壓力下平放在所述至少一個電絕緣元件（22）上。本實用新型的目的是使所述換熱器能夠以在例如大於50V的高壓下的電流運行，而不會危害環境，特別是人員。
【專利說明】換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種換熱器、一種機動車輛空調系統以及一種用於製造換熱器或者機動車輛空調系統的方法。
【背景技術】
[0002]機動車輛空調系統用於對待供給到機動車輛內室的空氣進行加熱和/或冷卻。在機動車輛空調系統中，換熱器被用作電加熱裝置，以對被供給到內室中的空氣進行加熱。該電加熱裝置包括PTC元件。PTC元件(PTC:正溫度係數)是具有電阻且在較低溫度下比在較高溫度下能夠更好地導電的導電材料。因此它們的電阻在溫度升高時變大。PTC元件一般由陶瓷構成並且是冷導體。因此，與邊界條件(比如在PTC元件上的施加電壓、額定電阻或者空氣量)無關地在PTC元件上產生非常均勻的表面溫度。比如在採用普通的發熱加熱金屬絲可能發生的過熱可以得到避免，因為在這裡與邊界條件無關地，總是施加大約相等的電阻並且因此施加基本上相同的電加熱功率。
[0003]換熱器包括PTC元件、用來引導電流經過PTC元件的至少兩個導體、以及用來擴大空氣加熱表面的導熱元件，特別是薄板或者波形翅片。人們越來越多地製造具有的純電動驅動裝置或者具有混合動力驅動裝置的機動車輛。用於這些機動車輛的機動車輛空調系統一般不再具有用於加熱空氣的換熱器，該換熱器被冷卻流體流過。因此，機動車輛空調系統的全部加熱功率必須由電加熱裝置或者更確切地說PTC元件。由於這個原因，PTC元件也需要以例如範圍在50到600伏的高壓而不是以12伏的低壓運行。但是，在機動車輛空調系統的高壓是個安全問題，因為例如由於與處於高壓下的部件的人體接觸，高壓會使人員遭受健康危吾。
[0004]US4327282示出了一種具有PTC加熱元件的換熱器。藉助於接觸板，引導電流經過PTC加熱元件並且在接觸板上設有絕緣層。這些組成部分藉助於U形夾固定在一起。
[0005]由EP1768458A1公開了用於加熱空氣的加熱裝置的一種熱量產生元件，該熱量產生元件包括至少一個PTC元件和貼靠在PTC元件的對置側面上的電導體線路，其中，兩個在外側被不導電的絕緣層包圍。
實用新型內容
[0006]因此本實用新型的目的在於提供一種換熱器和一種機動車輛空調系統以及一種用於製造換熱器和機動車輛空調系統的方法，其中，以在例如大於50V的高壓下的電流運行的換熱器可以對環境，特別是人員無危害地運行。換熱器和機動車輛空調系統的製造價格應當便宜，且應當在運行中可靠地工作。
[0007]該目的是通過一種換熱器得以解決，該換熱器包括:至少一個電阻加熱元件，特別是至少一個PTC元件；至少兩個導體，特別是導體片，這些導體與所述至少一個電阻加熱元件導電連接，以引導電流經過所述至少一個電阻加熱元件並且藉此對電阻加熱元件進行加熱；用於將熱量從所述至少一個電阻加熱元件傳遞到待加熱流體的至少一個導熱元件；至少一個電絕緣元件，該電絕緣元件使所述至少兩個導體電絕緣，優選是與所述至少一個導熱元件電絕緣；至少一根管子，其中，所述至少兩個導體和所述至少一個電阻加熱元件設置在由管子限定的空腔內並且管子在至少一個接觸面處在壓力下平放在所述至少一個電絕緣元件上，其中，作用在所述至少一個接觸面上的壓力是不同的，特別是作用在所述至少一個接觸面上的壓力在中心處比在邊緣處更大，優選大至少10%、50%或者100%，和/或管子在特別是與管子的縱向軸線垂直且與由接觸面張成的假想平面平行的所述至少一個接觸面處具有不同厚度，和/或管子在所述至少一個接觸面處具有比在所述至少一個接觸面之外的區域中更大的厚度並且由於不同厚度而在管子的內側上在接觸面與在接觸面之外的區域之間形成臺階。
[0008]管子在接觸面處被設計成在壓緊且變形到所述至少一個電絕緣元件上之前在與管子的縱向軸線垂直的截面中是彎曲的而在之後基本上為平的，從而在壓緊到所述至少一個電絕緣元件上之後，在管子的所述至少一個接觸面處如同板簧一樣產生彎曲力矩並且藉此將加熱組件以壓緊配合的方式固定在管子之間。因此，有利的是，沒有必要的是，在加熱組件固定在管子上時例如需要在外側對管子施加力的夾緊框。
[0009]特別地，所述至少一根管子被設計成具有兩個寬面壁部和兩個窄面壁部的扁平管並且兩個窄面壁部藉助於分別在一個接觸面處作用在兩個寬面壁部上的壓力而被張緊，從而具有至少一個電阻加熱元件、至少兩個導體以及至少一個電絕緣元件的加熱組件以壓緊配合的方式保持在兩個寬面壁部之間。
[0010]在另一種設計方案中，作用於所述至少一個接觸面上的壓力在與管子的縱向軸線垂直的截面中在邊緣處比在中心處更小，特別是該壓力在中心處比在邊緣處大至少10%、30%、50% 或者 100%。
[0011]在一種補充性實施方式中，管子在所述至少一個接觸面處的中心厚度與管子在所述至少一個接觸面處的邊緣厚度之比大於等於1.0，並且優選小於1.5或者1.2或者1.1。管子在接觸面處在中心處比在邊緣處較大的厚度使得在壓緊到所述至少一個電絕緣元件之後持續地產生與管子的縱向軸線垂直的彎曲應力。
[0012]優選地，管子在至少一個接觸面處的中心厚度與管子在接觸面之外的區域中的厚度之比在1.1到2.0之間，優選在1.1到1.5之間，特別是在1.2到1.7之間。因此，管子在接觸面與在接觸面之外的區域之間具有臺階，從而因此僅僅在接觸面處對所述至少一個電絕緣元件施加壓力。因此可以避免作用於所述至少一個電絕緣元件上的特別是比陶瓷片更大的彎曲應力，並且因此可以基本上排除陶瓷片斷裂的可能性。
[0013]在一種變型中，管子在所述至少一個接觸面處的厚度在0.7mm到3mm之間，優選在0.8mm到2mm之間，特別是在0.9mm到1.7mm之間，和/或管子特別是在兩個窄面壁部處具有預設彎曲部位，其中，優選地，管子在預設彎曲部位上具有比在預設彎曲部位之外的區域中更小的厚度，和/或兩個窄面壁部在外側上呈凸形彎曲，和/或兩個窄面壁部向外彎曲。管子在兩個窄面壁部處被設計成在在壓制工具中的壓緊過程之前一般為平的並且隨後向外彎曲。在這裡，窄面壁部在壓制工具中的彎曲基本上在厚度比在預設彎曲部位之外的區域中更小的預設彎曲部位上進行。優選地，在這裡，特別是在兩個窄面壁部處，管子在預設彎曲部位上的厚度比管子在所述至少一個預設彎曲部位之外的區域中的厚度小至少10%、20%、30% 或者 50%。[0014]適宜地，所述至少一個導熱元件包括所述至少一根管子，和/或所述至少一個導熱元件包括特別是藉助於釺焊或者粘接設置在所述至少一根管子的外側上的波形翅片，和/或所述至少兩個導體不與所述至少一根管子直接接觸，和/或在與管子的縱向軸線垂直的截面中，所述至少一個電絕緣元件的寬度大於管子的所述至少一個接觸面的寬度和/或大於所述至少一個導體的寬度。
[0015]在另一種實施方式中，所述至少一個電絕緣元件至少部分，特別是全部由陶瓷構成和/或所述至少一個電絕緣元件被設計成呈片狀或者呈板狀特別是呈矩形。
[0016]特別地，所述至少一個電阻加熱元件、所述至少兩個導體以及所述至少一個電絕緣元件被連接成至少一個加熱組件，這個或這些加熱組件設置在所述至少一根管子內，並且優選地，各帶有一個加熱組件的多根管子與設置在管子之間的波形翅片一起構成換熱器，其中，特別是不藉助於夾緊框或者不藉助於彈簧對所述至少一根管子的壁部，特別是所述至少一根扁平管的寬面壁部施加壓力。
[0017]根據本實用新型的機動車輛空調系統包括至少一個在本專利申請中所描述的換熱器。
[0018]根據本實用新型的用於製造換熱器或者機動車輛空調系統，特別是在本專利申請中所描述的換熱器或者在本專利申請中所描述的機動車輛空調系統的方法，包括以下步驟:提供至少一個電阻加熱元件，特別是至少一個PTC元件；提供用於引導電流經過所述至少一個電阻加熱元件的至少兩個電導體，特別是導體片；提供用於將熱量從所述至少一個電阻加熱元件傳遞到待加熱流體的至少一個導熱元件；提供用於使所述至少一個導熱元件與所述至少兩個導體電絕緣的至少一個電絕緣元件；將所述至少兩個導體與所述至少一個電阻加熱元件連接；將所述至少一個導熱元件與所述至少一個導體和/或與所述至少一個電阻加熱元件熱連接；通過以下方式藉助於所述至少一個電絕緣元件使所述至少兩個導體優選與所述至少一個導熱元件電絕緣:將所述至少兩個導體連同所述至少一個電阻加熱元件以及所述至少一個電絕緣元件連接成至少一個加熱組件，其中，所述至少一個導熱元件包括至少一根管子，這根或這些管子包圍至少一個空腔，通過以下方式將加熱組件以壓緊配合的方式在空腔內固定在管子上:使管子變形並且壓緊到加熱組件，特別是所述至少一個電絕緣元件上，從而使管子在壓力下壓緊到加熱組件，特別是所述至少一個電絕緣元件上，其中，在壓制工具內使管子變形並且壓緊到加熱組件上。
[0019]在另一種設計方案中，將在空腔內帶有加熱組件的管子放入壓制工具中，隨後通過壓制工具使管子變形並且壓緊到加熱組件上並且隨後將管子從壓制工具中取出；和/或提供作為至少一根扁平管的所述至少一根管子並且將所述至少一個加熱組件放入由橫截面封閉的所述至少一根扁平管包圍的所述至少一個空腔中，並且隨後使扁平管在窄面壁部處變形且因此也使其張緊，從而使扁平管的寬面壁部在壓力下壓緊到加熱組件，特別是所述至少一個電絕緣元件上。
[0020]在一種補充性變型中，在壓制工具中使管子在至少一個接觸面處變形並且壓緊到加熱組件上，以及由於接觸面在與管子的縱向軸線垂直的截面中呈凸形彎曲，使管子首先在所述至少一個接觸面的中心處平放並且壓緊到加熱組件上，以及當在壓制工具中繼續變形和壓緊時，使所述至少一個接觸面在邊緣處也平放並且壓緊在加熱組件上和/或在壓制工具中當達到預定的壓緊力極限值時中斷壓緊過程。[0021]在另一種變型中，在壓制工具中在壓緊過程期間使兩個窄面壁部，特別是在預設彎曲部位上向外彎曲。
[0022]在另一種設計方案中，使窄面壁部在預設彎曲部位上變形；和/或通過由壓緊工具對寬面壁部施加壓力使窄面壁部變形；和/或提供特別是在兩個窄面壁部處具有預設彎曲部位的管子，其中，優選地，管子在預設彎曲部位上具有比在預設彎曲部位之外的區域中更小的厚度；和/或提供在兩個窄面壁部處具有至少一個凸形接觸面的管子；和/或提供在外側上在與所述至少一個接觸面對置的壓緊面處呈凹形彎曲的管子；和/或相反地提供具有如下特徵的管子:管子在所述至少一個接觸面處的中心厚度與管子在所述至少一個接觸面處的邊緣厚度之比大於等於1.0並且優選小於1.5或者1.2或者1.1 ;和/或提供具有如下特徵的管子:管子在所述至少一個接觸面處的中心厚度與管子在接觸面之外的區域中的厚度在1.1到2.0之間，優選在1.1到1.5之間，特別是在1.2到1.7之間；和/或提供具有如下特徵的管子:在壓緊面處的凹度在0.1到1.0mm之間；和/或提供具有如下特徵的管子:管子在所述至少一個接觸面處的中心厚度小於等於1.5mm ;和/或提供具有如下特徵的管子:管子在所述至少一個接觸面處在與管子的縱向軸線垂直的截面中呈凸形彎曲；和/或提供具有如下特徵的管子:管子在外側上在與所述至少一個接觸面對置的壓緊面處在與管子的縱向軸線垂直的截面中呈凹形彎曲。
[0023]在一種補充性實施方式中，所述至少一個導熱元件，特別是所述至少一根管子和/或波形翅片至少部分，特別是全部由金屬(例如鋁或鋼)或者塑料構成。
[0024]優選地，所述至少一個電絕緣元件分別設置在所述至少一根管子的一個壁部與一個導體之間，從而所述至少兩個導體相對於所述至少一根管子電絕緣。
[0025]在一種變型中，在空腔中設有兩個優選基本上呈矩形的成型密封件作為電絕緣元件或者所述至少一個成型密封件形成在空腔中作為軟管，特別是收縮軟管。兩個基本上呈矩形的成型密封件在這裡分別夾緊在所述至少一根扁平管的一個寬面壁部與一個導體片之間。特別是採用構成成型密封件的收縮軟管形式的軟管在這裡包圍具有兩個導體片和PTC元件的加熱單元。因此，加熱單元是電絕緣的。
[0026]適宜地，所述至少一個成型密封件是彈性的，和/或所述至少一個成型密封件至少部分由矽樹脂或者塑料或者橡膠構成，和/或所述至少一個成型密封件是薄膜。在另一種實施方式中，所述至少一個成型密封件包括傳熱或者導熱的顆粒，例如氧化鋁和/或碳化矽和/或氮化硼。
[0027]在另一種設計方案中，將所述至少一根管子製造成扁平管；以及將所述至少一個加熱組件放入由所述至少一個橫截面封閉的扁平管包圍的所述至少一個空腔中；以及隨後由壓緊工具使扁平管在窄面壁部處變形並且因此也張緊，從而將扁平管的寬面壁部壓緊到所述至少一個電絕緣元件上。
[0028]在一種補充性變型中，在將所述至少一個加熱組件放入所述至少一個空腔中時，所述至少一個空腔在兩個寬面壁部之間的厚度大於加熱組件在位於所述至少兩個導體上的電絕緣元件之間的厚度。優選與由導體片張成的平面垂直地確定加熱組件的厚度。
[0029]在另一種變型中，在將所述至少一個加熱組件放入所述至少一個空腔中之後，使管子壁部的形狀發生改變，特別是彎曲和/或張緊，從而使所述至少一個空腔的容積縮小並且優選因此使加熱組件與所述至少一根扁平管的寬面壁部以壓緊配合的方式連接。[0030]在另一種設計方案中，所述至少一個成型密封件是薄膜或者更確切地說絕緣薄膜，例如聚醯亞胺薄膜(Kapton薄膜)、(彈性)陶瓷填充薄膜或者(彈性)陶瓷填充矽樹脂薄膜。
[0031]在另一種變型中，換熱器的IP防護等級為67，從而設有足夠的防水性和防塵性。
[0032]在另一種設計方案中，波形翅片和所述至少一根管子藉助於粘接和/或釺焊和/或壓緊配合在預緊力下相互連接。
[0033]在另一種設計方案中，所述至少一個導熱元件和/或所述至少一個電絕緣元件具有至少為0.5W/mK，特別是至少為10W/mK的導熱係數。
[0034]在另一種實施方式中，所述至少一個電絕緣元件具有至少為lkV/mm,特別是至少為15kV/mm的電絕緣性能。
[0035]在一種變型中，所述至少一個電絕緣元件，優選在橫截面中，具有至少為IkV的擊
穿強度。
[0036]在另一種設計方案中,所述至少一個電絕緣元件具有至少為0.5W/mK,特別是至少為10W/mK的導熱係數。因此，所述至少一個電絕緣元件一方面可以良好地進行電絕緣並且另一方面可以足夠好地將熱量從電阻加熱元件傳遞到所提到的一個導熱元件或者多個導熱元件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]下面參照附圖對本實用新型的一個典型實施例進行詳細描述。在附圖中:
[0038]圖1示出了機動車輛空調系統的橫截面，
[0039]圖2示出了換熱器的立體圖，
[0040]圖3示出了如圖2的換熱器的側視圖，
[0041]圖4示出了如圖2的換熱器的俯視圖，
[0042]圖5示出了如圖2的換熱器的加熱調節器的分解圖，
[0043]圖6示出了如圖2的換熱器的加熱調節器在在壓制工具中變形之前的橫截面，
[0044]圖7示出了位於壓制工具中的加熱調節器的橫截面，
[0045]圖8示出了如圖2的換熱器的加熱調節器在在壓制工具中變形之後的橫截面，
[0046]圖9示出了加熱調節器的扁平管在在壓制工具中變形之前的橫截面，
[0047]圖10示出了加熱調節器的加熱組件的橫截面，以及
[0048]圖11示出了扁平管在壓制工具中的變形的力位移曲線圖。
[0049]其中:
[0050]I換熱器
[0051]2電阻加熱元件
[0052]3 PTC 元件
[0053]4 導體
[0054]5電接觸片
[0055]6第一導體片
[0056]7第二導體片
[0057]8加熱組件[0058]9加熱調節器
[0059]10加熱單元
[0060]11導熱元件
[0061]12波形翅片
[0062]13扁平管
[0063]14接觸面
[0064]15壓緊面
[0065]16管子的壁部
[0066]17 臺階
[0067]18 管子
[0068]19 空腔
[0069]20寬面壁部
[0070]21窄面壁部
[0071]22電絕緣元件
[0072]23陶瓷片
[0073]24機動車輛空調系統
[0074]25鼓風機
[0075]26空調系統殼體
[0076]27 底壁
[0077]28殼體壁部
[0078]29出口部分
[0079]30過濾器
[0080]31製冷劑蒸發器
[0081]32在扁平管內的空的空間
[0082]33 壓力
[0083]34縱向軸線
[0084]35 通道
[0085]36 表面
[0086]37預設彎曲部位
[0087]38壓制工具
[0088]Hn淨高度
[0089]Bn淨寬度
[0090]Q橫向間距
[0091]Tn結構深度
[0092]B管子寬度
[0093]T管子深度
[0094]S接觸面的寬度
[0095]Fl第一力階段
[0096]F2第二力階段[0097]F3第三力階段
[0098]F4第四力階段
[0099]Kp外凹度
[0100]Ib電絕緣元件的寬度
[0101]Lb導體片的寬度
[0102]Hb加熱元件的寬度
[0103]Id電絕緣元件的厚度
[0104]Ld導體片的厚度
[0105]Hd加熱元件的厚度
[0106]Dl接觸面處的管子的中心厚度
[0107]D2接觸面處的管子的邊緣厚度
[0108]D3接觸面之外的區域的管子的厚度
【具體實施方式】
[0109]圖1示出了機動車輛空調系統24。在具有底壁27和出口部分29的空調系統殼體26中設有鼓風機25、空氣過濾器30、製冷劑蒸發器31以及換熱器I作為電加熱裝置。因此，空調系統殼體形成用於引導空氣通過的通道35。空調系統殼體26的殼體壁部28在內側上具有限定通道35的表面36。用於機動車輛內室的空氣藉助於鼓風機25被引導經過空氣過濾器30、製冷劑蒸發器31以及換熱器I。
[0110]因此，為了加熱被引導經過機動車輛空調系統24的空氣，機動車輛空調系統24不具有被冷卻劑流過的熱交換器。僅僅藉助於換熱器I對被引導經過機動車輛空調系統24的空氣進行電加熱。機動車輛空調系統24優選被應用於純電力驅動或者混合動力驅動的機動車輛(未示出)。為了藉助於換熱器I達到所需的電加熱功率，換熱器I必須以高壓，例如以大於50伏，例如以60V或600V進行工作，以便不會得到過大的電流強度進而不必使用過粗的電流線(未示出)。
[0111]在圖2至10中示出了用於機動車輛空調系統24的換熱器I的一個典型實施例。被設計成扁平管13且具有縱向軸線34的鋁製管子具有兩個寬面壁部20和兩個窄面壁部21 (圖5、圖6及圖8)。寬面和窄面壁部20、21在這裡組成了包圍位於管子18內的空腔19的壁部16。在這裡，壁部18在橫截面中不具有接合部位，例如槽榫連接部、熔焊或者釺焊部位。管子18通過擠壓被一體地製成封閉壁部18，從而在橫截面中在管子18上不需要接合部位。
[0112]在扁平管13內設有兩個陶瓷片23作為電絕緣元件22。在兩個矩形(具有可能設有的凹槽)的陶瓷片23 (圖6、圖7及圖8)上平放有兩個導體4，即第一導體片6和第二導體片7。在兩個導體片6、7之間設有三個被設計成PTC元件3的電阻加熱元件2。PTC元件3在這裡通過粘合劑與兩個導體片6、7相互連接。在兩個導體4上分別形成電接觸片5(圖2、圖3及圖5)。由扁平管13的壁部16包圍的空腔19在窄面壁部21的區域中是空的空間，也就是說在該空的空間32中只有空氣(圖8)。
[0113]因此，由於陶瓷片23的電絕緣，兩個導體片6、7與設置在它們之間的三個PTC元件3電絕緣。兩個導體片6、7的電接觸是藉助於未示出的在接觸片5上的電導線來實現。在這裡，兩個導體片6、7連同三個PTC元件3形成加熱單元10。在兩個陶瓷片23設置在加熱單元10之後，這些部件構成加熱組件8。在將加熱組件8放入具有波形翅片12的扁平管13之後，得到加熱調節器9或者說換熱器I。也可以將多個如在圖2、圖3及圖4中所示的加熱調節器9相互連接成具有更大數量的加熱調節器9的換熱器I。
[0114]如圖3和圖4所示的換熱器I的淨高度Hn大約為50到300mm，優選為100到200mm，以及淨寬度Bn大約為50到300mm，優選為100到200mm。橫向間距Q，即如圖4所示的扁平管13之間的間距，在這裡為5到30mm之間，優選為7到18mm之間，以及如圖4所示的結構深度Tn為6到50mm，優選為10到40mm。
[0115]在扁平管13之間設有波形翅片12作為導熱元件11 (圖2和圖3)。波形翅片12在這裡用於增加換熱器I的表面面積，以便能夠更好將由PTC元件發出的熱量散發到流經換熱器I的空氣中。在這裡，扁平管13也是導熱元件11。在這裡，在製成扁平管13之後才將由兩個導體片6、7、PTC元件3以及陶瓷片23構成的加熱組件8推入扁平管13中。在將加熱組件8與波形翅片12插入扁平管13中之後進行波形翅片12的連接。波形翅片12在這裡例如可以通過粘接、熔焊或者釺焊與扁平管13連接。此外，也可以將波形翅片12通過框架(未示出)以壓緊配合的方式與扁平管13連接。
[0116]在這裡，換熱器I的所有扁平管13以防塵且液密地相對於換熱器I的周圍密封，例如通過位於扁平管的上端部和下端部(未示出)上的蓋板和/或通過密封材料，例如矽樹脂密封件。因此，液體和灰塵不會侵入到位於內腔19中的導體片6、7或者PTC元件3。設置在機動車輛空調系統24的通道35內部的換熱器I因此以防塵且液密的方式密封。因此，在通道35內的灰塵或者液體不會侵入位於扁平管13內的空腔19中。
[0117]在圖6中示出了加熱調節器9以及在圖9中只示出了在壓制工具38中變形和擠壓之前的扁平管13。在圖8中示出了在從壓制工具38中取出且已使扁平管13變形且壓緊之後的加熱調節器9。扁平管13在兩個寬面壁部20的內側上形成接觸面14。在這裡，管子在接觸面14處的厚度大於在接觸面14之外的區域中的厚度，從而在接觸面14與位於接觸面之外的區域之間在扁平管13的內側上形成臺階17。在扁平管13的外側上，在寬面壁部20處提供與兩個接觸面14對置地壓緊面15。此外，在兩個窄面壁部21處設有預設彎曲部位37。管子寬度B在這裡在4mm到IOmm之間，優選在5mm到8mm之間以及管子深度T在IOmm到50mm之間，優選在18mm到35mm之間。管子深度T與管子寬度B之比在圖6和9的未壓緊狀態下大約為3，但是也可以在2到5.5之間。管子深度T與管子寬度B之比在如圖8的在從壓制工具38中取出之後的壓緊狀態下大約為3.3，但是也可以位於2.5到6之間的範圍內。兩個寬面壁部20，如圖6和圖9所示，在插入壓制工具38中之前在如圖6至圖9的與管子13的縱向軸線34垂直的截面中向內彎曲，從而兩個寬面壁部20在外側呈凹形彎曲並且在內側呈凸形彎曲，特別是由於管子18在接觸面14處的不同厚度而得到接觸面14與縱向軸線34垂直的更大程度的凸狀。如圖6的在插入壓制工具38中之前，兩個接觸面14之間的距離在這裡大於加熱組件8的厚度，從而無需較大的力就可以容易地將加熱組件8推入管子18中。
[0118]扁平管13的中心厚度D1S 1.0mm以及扁平管13在接觸面14處的邊緣厚度D2為
0.95mm。因此，中心厚度D1與邊緣厚度D2之比大於1，即1.05。管子18在接觸面14之外的區域中的厚度D3為0.8mm,從而D1與D3之比等於1.25。與D1與D3之比為1.25的這種實施例不同，在另一種實施例中D1也可以在1.0mm到1.2mm之間,D2在1.0mm到1.2mm之間，並且D1與D2之比為1.0。D3在這裡為0.8mm以及D1與D3之比在1.25到1.5之間。在另一種未示出的實施例中，D1和D2分別為1.5mm，從而D1與D2之比為1.0以及D3具有1.0mm的厚度，從而D1與D3之比為1.5。接觸面14的寬度S在所有實施例中大於導體片6、7的寬度Lb並且小於電絕緣元件22的寬度IB。電阻加熱元件2的寬度Hb小於導體片6、7的寬度Lb (圖10)。此外，電絕緣元件22的寬度Ib比導體片6、7的寬度Lb大2mm到8臟，以便使從導體片6、7到扁平管13不可能發生電擊穿。扁平管13在壓制工具38中變形之前具有
0.2mm的外凹度Kp。外凹度Kp是與圖9的繪圖平面平行的在外側上平放於寬面壁部20上的假想直線與壓緊面15的中心之間的垂直落差。優選，在這裡，外凹度Kp在0.05mm到0.5mm之間。電絕緣元件22的厚度Id在0.3mm到1.5mm之間，導體片6、7的厚度Ld在0.3mm到
1.0mm之間以及電阻加熱元件2的厚度Hd在Imm到3mm之間，優選在1.5mm到2.5mm之間(圖 10)。
[0119]在將加熱調節器9插入壓制工具38中之後，由壓制工具38對扁平管13的兩個寬面壁部20施加壓力33。在這裡，在插入扁平管13之前，兩個窄面壁部21被定向成如圖6所示與兩個寬面壁部20大致垂直。在圖11中，在橫坐標上標繪了壓制工具38與由兩個寬面壁部20張成的平面垂直的位移並且在縱坐標上以kN標繪由壓制工具對管子18施加的力33。從壓緊過程開始直到大約為0.2mm的位移或者說直到大約為4kN的第一力階段F1，使兩個窄面壁部21基本上在兩個預設彎曲部位37處向外變形。在第二力階段F2並且大約為7kN處發生接觸面14，即如圖6和7所示的上接觸面14與上電絕緣元件22的首先接觸。從大約為IOkN的第三力階段F3起，扁平管13在外側上不再具有外凹度Kp。兩個寬面壁部20因此已經向外變形，從而在寬面壁部20處在如圖7和圖8的與縱向軸線34垂直的截面中在兩個寬面壁部20上獲得彎曲力矩並且因此也獲得彎曲應力。兩個寬面壁部20因此如同板簧一樣被預緊並且加熱組件8因此以壓緊配合的方式在兩個寬面壁部20之間與兩個寬面壁部20連接。在這裡，僅僅在接觸面14處由寬面壁部20對兩個作為陶瓷片的電絕緣元件22施加該壓力。接觸面14的寬度S在這裡僅僅稍微大於陶瓷片23的寬度Ib，從而在易碎且堅硬的陶瓷片23上基本上不會產生彎曲力矩，因為陶瓷片23在接觸面14與兩個導體片6、7之間基本上僅僅受到壓力。因此，通過從外側對在兩個寬面壁部20上的壓緊面5施加壓力，一方面可以使兩個窄面壁部21向外變形，並且此外由於在兩個寬面壁部20中的彎曲力矩或者說彎曲應力還可以將兩個寬面壁部20壓緊到兩個陶瓷片23上，從而作為加熱組件8的這兩個陶瓷片以壓緊配合的方式保持在兩個寬面壁部20之間。因此，有利地，在換熱器I的外側上不需要使用以壓緊配合的方式將加熱組件8固定在扁平管13中的夾緊框。
[0120]在第四力階段F4中出現力的跳躍。在第四力階段F4中，壓制工具38已經將扁平管13完全地壓緊到加熱組件8上，從而發生扁平管13以及例如導電的導體片6、7的材料從接觸面14的中心區域向接觸面14的邊緣區域流動。在大約為IOkN的第三力階段F3與大約為11.5kN的第四力階段之間可以中斷壓緊過程。從力階段F3起，扁平管13在外側上不再具有外凹度kp。因此，翅片可以平貼地與扁平管連接。
[0121]同樣，從力階段F3起，扁平管與陶瓷片23之間得到足夠的接觸面積。兩個接觸面14儘可能以面式平放在作為陶瓷片23的電絕緣元件22上是必需的，以便可以將由PTC元件3產生的熱量藉助於儘可能大的導熱面積傳遞到扁平管13上。因此，在達到預定的壓緊力極限值時，例如在llkN±0.3kN處中斷在壓制工具38中的壓緊過程。
[0122]總的來說，根據本實用新型的換熱器I具有重要的優點。兩個窄面壁部21在壓制工具38中壓緊之前被設計成彎曲的並且在壓制工具38中由於兩個陶瓷片23的平的構造被變形成平的，從而在兩個寬面壁部20上產生對加熱組件8在接觸面14處施加壓力的彎曲力矩和彎曲應力並且因此加熱組件8以壓緊配合的方式固定在扁平管13上。由接觸面14對陶瓷片23施加的壓力在這裡在中心處比在邊緣處明顯更大，因為彎曲應力或者說彎曲力矩在與扁平管13的縱向軸線垂直的截面中在中心處比在邊緣處更大。因此兩個寬面壁部20如同被彈性預緊的板簧一樣起作用，從而兩個寬面壁部20如同彈性的彈簧元件一樣起作用。
【權利要求】
1.換熱器(1)，包括: -至少一個電阻加熱元件(2); -至少兩個導體(4)，所述導體與所述至少一個電阻加熱元件(2)導電連接，以引導電流經過所述至少一個電阻加熱元件(2)並且藉此對所述電阻加熱元件(2)進行加熱； -用於將熱量從所述至少一個電阻加熱元件(2)傳遞到待加熱流體的至少一個導熱元件(11); -至少一個電絕緣元件(22),所述電絕緣元件使所述至少兩個導體(4)電絕緣與所述至少一個導熱元件(11)電絕緣； -至少一根管子(18)， -其中，所述至少兩個導體(4)和所述至少一個電阻加熱元件(2)設置在由所述管子(18)限定的空腔(19)內並且所述管子(18)在至少一個接觸面(14)處在壓力下平放在所述至少一個電絕緣元件(22)上， 其特徵在於，作用在所述至少一個接觸面(14)上的壓力是不同的，和/或所述管子(18)在與所述管子(18)的縱向軸線(34)垂直且與由所述接觸面(14)張成的假想平面平行的所述至少一個接觸面(14)處具有不同厚度，和/或所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處具有比在所述至少一個接觸面(14)之外的區域中更大的厚度並且由於不同厚度而在所述管子(18)的內側上在所述接觸面(14)與在所述接觸面之外的區域之間形成臺階(17)。
2.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述電阻加熱元件(2)是PTC元件(3)。
3.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述導體(4)是導體片(6、7)。
4.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，作用在所述至少一個接觸面(14)上的壓力在中心處比在邊緣處更大。
5.如權利要求4所述的換熱器，其特徵在於，作用在所述至少一個接觸面(14)上的壓力在中心處比在邊緣處大至少10%。
6.如權利要求5所述的換熱器，其特徵在於，作用在所述至少一個接觸面(14)上的壓力在中心處比在邊緣處大至少50%。
7.如權利要求6所述的換熱器，其特徵在於，作用在所述至少一個接觸面(14)上的壓力在中心處比在邊緣處大至少100%。
8.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述至少一根管子(18)被設計成至少一根具有兩個寬面壁部(20)和兩個窄面壁部(21)的扁平管(13)，以及所述兩個窄面壁部(21)藉助於分別在一個接觸面(14)上作用於所述兩個寬面壁部(20)的壓力被張緊，從而具有至少一個電阻加熱元件(2)、至少兩個導體(4)和至少一個電絕緣元件(22)的加熱組件(8)以壓緊配合的方式保持在所述兩個寬面壁部(20)之間。
9.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，作用於所述至少一個接觸面(14)的壓力在與所述管子(18)的縱向軸線(34)垂直的截面中在邊緣處比在中心處更小。
10.如權利要求9所述的換熱器，其特徵在於，作用於所述至少一個接觸面(14)的壓力在與所述管子(18)的縱向軸線(34)垂直的截面中在中心處比在邊緣處大至少10%。
11.如權利要求10所述的換熱器，其特徵在於，作用於所述至少一個接觸面(14)的壓力在與所述管子(18)的縱向軸線(34)垂直的截面中在中心處比在邊緣處大至少30%。
12.如權利要求11所述的換熱器，其特徵在於，作用於所述至少一個接觸面(14)的壓力在與所述管子(18)的縱向軸線(34)垂直的截面中在中心處比在邊緣處大至少50%。
13.如權利要求12所述的換熱器，其特徵在於，作用於所述至少一個接觸面(14)的壓力在與所述管子(18)的縱向軸線(34)垂直的截面中在中心處比在邊緣處大至少100%。
14.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的中心厚度與所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的邊緣厚度之比大於等於 1.0。
15.如權利要求14所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的中心厚度與所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的邊緣厚度之比小於1.5。
16.如權利要求15所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的中心厚度與所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的邊緣厚度之比小於 1.2。
17.如權利要求16所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的中心厚度與所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的邊緣厚度之比小於1.1。
18.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的中心厚度與所 述管子(18)在所述接觸面(14)之外的區域中的厚度之比在1.1到2.0之間。
19.如權利要求18所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的中心厚度與所述管子(18)在所述接觸面(14)之外的區域中的厚度之比在1.1到1.5之間。
20.如權利要求18所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的中心厚度與所述管子(18)在所述接觸面(14)之外的區域中的厚度之比在1.2到1.7之間。
21.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的厚度在0.7mm到3mm之間，和/或所述管子(18)在所述兩個窄面壁部(21)處具有預設彎曲部位(37)，其中，所述管子(18)在所述預設彎曲部位(37)上具有比在所述預設彎曲部位(37)之外的區域中更小的厚度，和/或所述兩個窄面壁部(21)在外側上呈凸形彎曲，和/或所述兩個窄面壁部(21)向外彎曲。
22.如權利要求21所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的厚度在0.8mm到2mm之間。
23.如權利要求22所述的換熱器，其特徵在於，所述管子(18)在所述至少一個接觸面(14)處的厚度在0.9mm到1.7mm之間。
24.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述至少一個導熱元件(11)包括所述至少一根管子(18)，和/或所述至少一個導熱元件(11)包括設置在所述至少一根管子(18)的外側上的波形翅片(12)，和/或所述至少兩個導體(4)不與所述至少一根管子(18)直接接觸，和/或在與所述管子(18)的縱向軸線(34)垂直的截面中，所述至少一個電絕緣元件(22)的寬度大於所述管子(18)的所述至少一個接觸面(14)的寬度和/或大於所述至少一個導體(4)的寬度。
25.如權利要求24所述的換熱器，其特徵在於，所述波形翅片(12)藉助於釺焊或者粘接設置在所述至少一根管子(18)的外側上。
26.如權利要求1所述的換熱器，其特徵在於，所述至少一個電絕緣元件(22)至少部分由陶瓷構成和/或所述至少一個電絕緣元件(22)被設計成呈片狀或者呈板狀。
27.如權利要求26所述的換熱器，其特徵在於，所述至少一個電絕緣元件(22)全部由陶瓷構成。
28.如權利要求26所述的換熱器，其特徵在於，所述至少一個電絕緣元件(22)被設計成呈帶有凹槽的矩形。
29.如權利要求8所述的換熱器，其特徵在於，所述至少一個電阻加熱元件(2)、所述至少兩個導體(4)以及所述至少一個電絕緣元件(22)被連接成至少一個加熱組件(8)，這個或這些加熱組件設置在所述至少一根管子(18)內，各自帶有一個加熱組件(8)的多根管子(18)與設置在所述管子(18)之間的波形翅片(12) —起構成換熱器(I)，其中，不藉助於夾緊框或者不藉助於彈簧對所述至少一根管子(18)的壁部(16)施加壓力。
30.如權利要求29所述的換熱器，其特徵在於，不藉助於夾緊框或者不藉助於彈簧對所述至少一根扁平管(13)的寬面壁部(20)施加壓力。
31.機動車輛空調系統，其特徵在於，所述機動車輛空調系統包括至少一個如前述權利要求1-30中的任一項 所述的換熱器(I)。
【文檔編號】H05B3/46GK203810717SQ201290000623
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年6月19日 優先權日:2011年6月21日
【發明者】米夏埃爾·科爾, 卡爾-格爾德·克魯姆巴赫, 託馬斯·斯帕蘭格, 弗蘭克-海納·申克 申請人:貝洱兩合公司