一種電制熱器的製作方法

2023-06-04 10:25:46

本發明涉及一種電制熱器，尤其是水暖電加熱領域。

背景技術：

現有技術CN101170844A和CN100567843C中加熱水或防凍液(主要成分為乙二醇和水)的電加熱器採用金屬基座，再在上面插入PTC電加熱片，並以楔形元件壓緊。主要存在兩個缺陷，缺點一是由於楔形元件增加了傳熱中間環節，熱阻增加，熱效率低、功率密度小；缺點二是各個PTC電加熱片都各需要單獨的楔形元件進行緊固，將影響其生產效率。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種電制熱器。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種電制熱器，包括PTC電加熱組體，所述PTC電加熱組體包括PTC電極條組件，所述的PTC電極條組件包括正電極條、PTC發熱片組、負電極條，所述PTC發熱片組由若干PTC發熱片組成；

所述正電極條包括正電極片、正極極耳；

所述負電極條包括負電極片、負極極耳；

所述的PTC發熱片組設置在正電極片和負電極片之間；

所述正電極片和負電極片各自外部的一側設有第一絕緣層。

其中，PTC電極條組件中的PTC發熱片優選通過膠粘的方式與正負電極片連接；當然，也可採用壓緊的方式連接。

進一步的，所述PTC電極條組件、第一絕緣層組成第一整體件；所述PTC電制熱器包括流體通道，所述流體通道與所述第一整體件依次間隔設置形成PTC電加熱組體。

進一步的，所述PTC電加熱組體的最外圍優選為流體通道。

進一步的，相鄰兩流體通道之間分別設置第一密封件，各第一密封件對第一整體件的兩側邊緣或整體形成密封絕緣。這樣，起到了將換熱液體與第一整體件(或PTC電極條組件)之間密封隔絕的效果。

進一步的，所述的PTC電制熱器還包括主板，該主板具有內空腔；所述的PTC電加熱組體設置在主板的內空腔中，並且與主板內壁之間形成密封結構；所述主板的外部包裹有用於容納主板與PTC電加熱組體的外殼。所述外殼優選塑料外殼，且優選採用上下合圍形式的塑料外殼。

其中，所述主板可以是單開口槽形式的，也可以是多開口槽形式的。

或者，進一步的，所述的PTC電制熱器還包括集液腔，所述的PTC電加熱組體的兩端與所述集液腔連通，所述集液腔上設置有進液口和出液口。所述的PTC電加熱組體的兩端與所述集液腔的連接優選採用膠粘的方式。所述集液腔用於進出流體的集液或分液，所述集液腔可以是類似平行流換熱器所用的集流管，或者可以是板翅式換熱器所用的封頭等。

進一步的，所述流體通道採用封閉式流體通道。所謂封閉式流體通道是指，垂直於液體流動方向的流體通道的截面上的四個邊(即平行於液體流動方向的流體通道的四個面)是封閉的(或者說相互連接的)，流體與第一整體之間不直接接觸。

進一步的，所述封閉式流體通道為板束或扁管。所述板束由隔板、翅片、封條組成，在相鄰兩隔板間放置翅片，翅片底端與頂端放置封條。所述扁管可以是單孔的或多孔的；可以是擠壓成型的，也可以是焊接成型的，扁管材料可以是金屬的，也可以是塑料等非金屬的。

或者，進一步的，所述流體通道採用開放式流體通道。所謂開放式流體通道是指，垂直於液體流動方向的流體通道的截面上的四個邊不全是封閉的，流體與第一整體之間存在直接接觸的部分，比如流體與第一整體件的第一絕緣層直接接觸。

所述開放式流體通道包括如下幾種形式：所述流體通道由兩相鄰第一整體件與設置於兩相鄰第一整體件之間的第二密封件包圍形成；或者，所述流體通道由兩相鄰第一整體件與兩相鄰第一整體件之間的主板部分包圍形成；或者，所述流體通道由第一整體件、邊板以及設置於第一整體件與邊板之間的第二密封件包圍形成；或者，所述流體通道由第一整體件、外殼以及設置於第一整體件與外殼之間的第二密封件包圍形成。

所述的第二密封件，其作用是用於密封相鄰兩第一整體件之間的空隙，防止換熱液體從相鄰兩第一整體件之間的上下方向流到主板或外殼之外。若主板是多開口槽形式的，每個開口槽均插入第一整體件，並被第一整體件充滿且密封，這樣則可以省略第二密封件。

所述邊板，位於PTC電加熱組體的最外圍，作為兩側流體通道的一部分。

進一步的，兩相鄰第一整體件之間的上部設置一個所述第二密封件，或者兩相鄰第一整體件之間的上部和下部各設置一個所述第二密封件。

進一步的，所述開放式流體通道中設置有若干翅片，以強化換熱性能。所述翅片可以是各種形式的翅片，比如光直翅片、鋸齒翅片、多孔翅片等。

進一步的，所述第一絕緣層材料為耐換熱液體浸泡的絕緣材料。這種材料有耐換熱液體浸泡的絕緣矽膠、外部塗覆有環氧樹脂的聚醯亞胺薄膜，等等。所謂耐換熱液體浸泡的絕緣材料是指該絕緣材料浸泡在換熱液體中仍能保持良好的絕緣功能。若選擇耐換熱液體浸泡 的絕緣材料作為第一絕緣層材料，則也可選用該絕緣材料作為第一密封件。現有的乘用車用換熱液體通常為乙二醇型水基防凍液，而乙二醇對一般的絕緣矽膠有明顯的溶脹作用，從而導致絕緣矽膠的絕緣防護功能失效，所以耐換熱液體浸泡的絕緣材料主要特徵之一就是抗乙二醇溶脹功能，這種絕緣矽膠比如是抗乙二醇型防凍液溶脹的氟矽橡膠等等。另外，本發明中耐換熱液體浸泡的絕緣材料可以是單一材料、或者複合材料、或者多種材料組合，其能夠同時起到絕緣和耐冷卻液浸泡功能。

進一步的，所述第一絕緣層為陶瓷絕緣片、或高分子材料絕緣片、或塗覆(如噴塗、浸塗等)絕緣層、或鍍絕緣層，或者，所述正電極片和負電極片的外部包裹第一絕緣層。

進一步的，所述第一絕緣層材質選自高分子絕緣材料、陶瓷絕緣材料、和摻雜有陶瓷的高分子複合絕緣材料中的任意一種或幾種。

進一步的，所述第一絕緣層材質選自矽膠、有機矽樹脂、無機矽、聚醯亞胺、特氟龍、聚酯亞胺、環氧樹脂、丙烯酸酯類膠粘劑、丙烯酸類膠粘劑、苯並噁嗪、摻雜有陶瓷的矽膠中的任意一種或幾種。

進一步的，設置所述第一絕緣層的方法選自塗覆、平貼、以及繞包(或包裹)中的一種或數種的組合。

進一步的，設置所述第一絕緣層的塗覆方法選自噴塗、刷塗、輥塗、沉積、浸塗、點膠、絲網印、滾塗、電泳、以及刮塗中的一種或數種的組合。

進一步的，所述第一密封件為絕緣密封膠、或絕緣橡膠圈、或焊接密封件。

進一步的，所述正極極耳位於正電極片的頂部，所述負極極耳位於負電極片的頂部；所述流體通道的換熱液體流動方向為PTC電制熱器的左側至右側或由右側到左側。

本發明PTC電制熱器所用的換熱液體優選採用水基冷卻液，所謂水基冷卻液是指冷卻液以水為基本成分，比如純水或者常用的防凍液，其中防凍液的主體組分為水和乙二醇，比如配比優選為約50％乙二醇+約50％水。

進一步的，所述電制熱器還包括換熱液體，換熱液體在流體通道中流動，所述換熱液體為水基冷卻液。優選地，水基冷卻液為純水或者是以乙二醇和水為主要成分的防凍液。

本發明的有益效果是：本發明採用三明治式結構排列，傳熱效率高、功率密度大、結構緊湊、體積小，成本低，並且裝配簡單。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1是第一整體件的結構示意圖；

圖2是第一整體件與流體通道交疊的結構示意圖；

圖3是正電極片和負電極片的外部包裹第一絕緣層的截面剖視示意圖；

圖4是圖3中A處的局部放大圖；

圖5是PTC電加熱組體的結構示意圖；

圖6是單開口槽主板的結構示意圖；

圖7是PTC電加熱組體安裝在主板中的截面剖視示意圖；

圖8是一種封閉式流體通道(板束)的結構示意圖；

圖9是另一種封閉式流體通道(扁管)的結構示意圖；

圖10是包含有開放式流體通道的PTC電加熱組體的側面結構示意圖；

圖11-1和圖11-2是多種翅片的結構示意圖；

圖12-1和圖12-2是包含有開放式流體通道且中間設置了翅片的PTC電加熱組體的側面結構示意圖；

圖13-1和圖13-2是多開口槽主板的結構示意圖；

圖14-1和圖14-2是集液腔的結構示意圖；

其中，1、正電極條，2、負電極條，3、PTC發熱片，4、第一絕緣層，5、流體通道，511、板束，512、扁管，52、開放式流體通道，6、第一密封件，7、主板，71、內空腔，72、內空腔，73、內空腔，8、第一整體件，9邊板，10、第二密封件，11、集液腔，12、翅片。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

實施例一

如圖1至圖8所示，一種電制熱器，包括PTC電加熱組體，PTC電加熱組體包括PTC電極條組件，PTC電極條組件包括正電極條1、PTC發熱片組、負電極條2，PTC發熱片組由若干PTC發熱片3組成。

正電極條1包括正電極片、正極極耳；負電極條2包括負電極片、負極極耳；PTC發熱片3組設置在正電極片和負電極片之間。正極極耳位於正電極片的左側邊頂部，負極極耳位於負電極片的右側邊頂部。正極極耳、負極極耳根據實際需求可以設置在正電極片或負電 極片頂端的任意位置，可以是左側或右側或中間。優選地，可以採用矽膠將PTC發熱片組粘接於正負電極片之間。

PTC電極條組件、第一絕緣層4組成第一整體件8；如圖1所示的第一整體件8，其正電極片和負電極片各自外部的一側設有第一絕緣層4。第一絕緣層4為陶瓷絕緣片或高分子材料絕或噴塗絕緣層或鍍絕緣層；或者，如圖3、圖4所示的第一整體件8，其正電極片和負電極片的外部包裹第一絕緣層4。

PTC電制熱器包括流體通道5，如圖5所示，流體通道5與第一整體件8依次間隔設置形成PTC電加熱組體，PTC電加熱組體的最外圍為流體通道5。

流體通道5在工作時內部有換熱液體流經過，依靠PTC電極條組件工作產生的熱量對流體通道5內的換熱液體進行加熱，PTC電加熱組體的最外圍設置為流體通道5，其餘的流體通道5和PTC電極條組件交疊設置。

如圖5所示，相鄰兩流體通道5之間分別設置第一密封件6，各第一密封件6對第一整體件8的兩側邊緣形成密封絕緣，也可以對第一整體件8的下部、上部以及整體形成密封絕緣。第一密封件6為膏狀絕緣密封膠或絕緣橡膠圈或焊接密封件。

如圖6、圖7所示，為能將密封好的PTC電加熱組體組裝起來，PTC電制熱器還包括主板7，該主板7具有內空腔71，PTC電加熱組體設置在主板7的內空腔71中，並且與主板7的內壁之間形成密封結構。另外，主板7的外部包裹有用於容納主板7與PTC電加熱組體的塑料外殼(未示出)。塑料外殼的作用是個容腔，換熱液體從中經過。除了進出口之外，其他地方均進行密封，塑料外殼採用上、下外殼合圍形式。

PTC發熱片3的數量為18個，若干PTC發熱片3呈三行六列分布在正電極片和負電極片之間，根據該實施例要求，第一整體件8的數量為3個，流體通道5的數量為4個，針對其他實施方式，也可以設置其他數量的第一整體件8與流體通道5數量。對於PTC發熱片3的數量選擇，用戶可以根據實際需求選擇，本申請中所有數字，僅為舉例，可推而廣之。

如圖8所示的流體通道5為單層板束511，是一種封閉式流體通道，由兩塊隔板、一組翅片、兩個封條組成，在兩隔板間放置翅片，翅片底端與頂端放置封條。翅片處還可以放置用以導流的導流片。流體通道5內換熱液體的流動方向為PTC電制熱器的左側至右側或由右側到左側。為了更好地進行密封，優選地，可在板束的兩個隔板外表面開設一圈凹槽，用於放置O型密封圈，以將第一整體件更好地密封與兩個板束之間。

流體通道5為190*70mm，厚度為5±0.5mm；流體通道5的厚度根據實際的需求也可以採用其他的尺寸。正電極條1為180*60mm，厚度為0.2±0.05mm，負電極條2為180*60mm， 厚度為0.2±0.05mm，正極極耳、負極極耳的尺寸為10*10mm；PTC發熱片3為30*20mm，厚度為3.5±0.05mm；第一絕緣層4的厚度為0.5±0.05mm。

本發明採用三明治式結構排列，傳熱效率高、功率密度大、結構緊湊、體積小，成本低，並且裝配簡單。

實施例二

本實施例大部分與實施例一相同，所不同的是，流體通道5採用如圖9所示的多孔擠壓扁管512。擠壓扁管作為一種封閉式流體通道，其成型工藝簡單，傳熱效率高。

實施例三

本實施例中的流體通道為開放式流體通道，如圖10所示，一部分流體通道52由兩相鄰第一整體件8與設置於兩相鄰第一整體件8之間的第二密封件10包圍形成；另一部分流體通道52由第一整體件8、邊板9以及設置於第一整體件8與邊板9之間的第二密封件10包圍形成。

PTC電極條組件除正負極耳部分之外，其餘部分(包括前後左右四面以及底部)塗覆(噴塗或浸塗)第一絕緣層4，第一絕緣層4材料採用耐換熱液體浸泡的絕緣矽膠。這種矽膠浸泡於換熱液體中能仍然保持良好的電絕緣功能，適合應用於採用開放式的流體通道的PTC電加熱組體。而且，由於PTC電極條組件兩側和底部均塗覆了該耐換熱液體浸泡的第一絕緣層4，故不再需要另外設置第一密封件6。

如圖10所示的PTC電加熱組體，在兩相鄰第一整體件8上部和下部分別設置一個第二密封件10，一方面用於間隔和固定第一整體件8，另一方面用於防止換熱液體從主板處溢出。

該種結構的PTC電制熱器結構簡單，其絕緣層直接與換熱液體接觸，換熱效率更高。

實施例四

本實施例與實施例三大部分相同，所不同的是：如圖12-1所示，在兩相鄰第一整體件8之間的上部設置了一個第二密封件10，並在兩相鄰第一整體件8之間設置了一組翅片12。該翅片12一方面可以加強換熱，另一方面用於支撐和間隔兩相鄰第一整體件8。翅片8的形式有多種形式可選，如圖11所示。

實施例五

本實施例採用多開口槽形式的主板，該主板如圖13-1或圖13-2所示。在兩相鄰第一整體件8 之間設置了翅片12，將第一整體件8的上部或極耳分別對應插入主板7一個開口槽72或73內，並確保第一整體件8與主板7之間的密封。本實施例的流體通道5由兩相鄰第一整體件8與兩相鄰第一整體8件之間的主板7部分包圍形成；或者，流體通道由第一整體件8、外殼以及主板7部分包圍形成。優選地，可在兩相鄰第一整體8件之間增加翅片12以提高機械性能和換熱能力。第一絕緣層4採用耐換熱液體浸泡的絕緣矽膠，且除極耳之外，在PTC電極條組件的所有外表面均塗覆該絕緣矽膠。

實施例六

本實施例採用實施例一所述的PTC電加熱組體，即封閉式流體通道5與第一整體件8間隔設置形成PTC電加熱組體。所不同的是，在PTC電加熱組體左右兩端採用如圖14所示的集液腔11與其連通，連接的方式為膠粘，組成帶集液腔11的PTC電制熱器。

實施例七

本實施例與實施例四大部分相同，所不同的是：如圖12-2所示，在兩相鄰第一整體件8之間的上部未設置第二密封件，兩相鄰第一整體件8之間僅設置了一組翅片12。

如圖12-2所示的PTC電加熱組體可與圖13-2所示的主板配合使用，第一整體件8的上部(如極耳)穿過圖13-2所示的內空腔73伸出於主板之上。第一絕緣層4採用耐換熱液體浸泡的絕緣矽膠(如抗乙二醇型防凍液溶脹的氟矽橡膠)，且除極耳之外，在PTC電極條組件的所有外表面均塗覆該絕緣矽膠，並在極耳與主板之間採用該矽膠密封。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。