正溫度係數加熱器的製作方法

2023-06-06 14:39:51 1

專利名稱：正溫度係數加熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種正溫度係數(PTC)加熱器，特別涉及一種PTC加熱器，其中PTC棒與放熱片(heat-radiating fin)通過焊接結合在一起，從而增大了連接力和熱傳遞效率，由於該增大的連接力從而提高了耐久性，可以拆除側框架和放熱片的端蓋以降低材料成本和重量，特別地，其中利用錫焊料(tin solder)在相對低溫的狀態下執行焊接，從而防止PTC元件的特性在焊接過程中發生變化，因此穩定地利用PTC元件的性能。
背景技術：
車輛配備有用於選擇性地向車內供給冷暖空氣的空調系統。在夏季，啟動空調以供給冷氣。在冬季，啟動加熱器以供給暖氣。 通常，加熱器基於一種加熱系統，其中通過發動機循環而被加熱的製冷劑與通過風扇引入的空氣進行熱交換，從而被加熱的空氣被供給到車輛內部。這種加熱系統由於使用發動機所產生的熱量而具有較高的能效。 但是，在冬季，這需要一些時間直到啟動後發動機被加熱。因此，在啟動後，並不能
立刻執行加熱。這樣，為了加熱，在移動車輛之前，發動機通常閒置預定的時間直到發動機
被加熱從而來提高製冷劑的溫度。這種發動機的閒置引起能量消耗和環境汙染。 為了防止這一問題，已經採用了一種利用當發動機被加熱時在預定時間作用的獨
立預加熱器的加熱車輛內部的方法。由於發熱量高，傳統的加熱器利用加熱線圈來有效地
執行加熱，但是由於加熱線圈壽命短，其部件要頻繁地維修和更換。 因此，最近已開發出一種利用正溫度係數(PTC)元件的加熱器。這種PTC加熱器具有低火險的特點，且由於其長壽命從而可以保證是半永久的。因此，PTC加熱器的應用範圍變得很寬。此外，用於預加熱器的PTC加熱器本質上通常具有相對較小的電容(capacity)。最近，由於車輛和使用者需求的多樣化，已有開發高容量PTC加熱器的趨勢。
圖1和2是顯示示例性PTC加熱器的結構的示意性分解立體圖。
如圖1和2所示，PTC加熱器通常包括多個PTC棒10，每個PTC棒10具有內置的PTC元件和從PTC元件的一端突出的陽極端11， PTC棒IO被電加熱以產生熱量，放熱片模塊20，其成對地與各個PTC棒10的相對側面緊密接觸相連接，在相鄰的放熱片模塊20之間平行設置的陰極端30，以及連接到PTC棒10的相對縱向端部的上殼體40和下殼體50。
此時，為了允許彼此平行設置的PTC棒10、放熱片模塊20和陰極端30在上殼體40和下殼體50之間彼此緊密接觸相連接，最外部的放熱片模塊20在其左側和右側的外側面上安裝有側框架60。具體地說，側框架60向內彎曲，且連接到上殼體40和下殼體50上。PTC棒10、放熱片模塊20和陰極端30通過彎曲的側框架60的彈性接觸力彼此緊密接觸相連接。這種連接使得彈力和熱量在PTC棒10、放熱片模塊20和陰極端30之間有效地傳遞。因此，就形成PTC加熱器的整體結構。 同時，如圖1所示，每個放熱片模塊20用於增強效率，每個PTC棒10通過放熱片模塊20與空氣進行熱交換，且放熱片模塊20包括在長度方向中呈波浪形(corrugated)以增大與空氣的接觸面積的放熱片21，固定容納放熱片21的外殼22，以及通過螺栓24緊固到外殼22上以封閉外殼22的開放側面的端蓋23。這裡，為了固定作為基本上增強熱交換效率的元件的放熱片21，獨立製備外殼22和端蓋23從而防止放熱片21從PTC棒10上分離或移動。 這樣，由於額外需要外殼22和端蓋23來固定放熱片21，製造時，每個放熱片模塊20都很複雜，且增加了部件的數量。為了解決這一問題，改變了製造PTC加熱器的方法。例如，如圖2所示，已經開發出利用簡單的片狀引導件(fin guide)25和放熱片21來製造每個放熱片模塊20'的方法。根據這種方法，放熱片模塊20'也需要用來固定放熱片21的片狀引導件25，且片狀引導件25被配置為其相對邊緣彎曲到凸緣25a中。雖然可以認為這種結構比圖1的結構簡單，但是放熱片模塊20'仍然存在製造過程複雜和部件數量多的問題。
此外，由於放熱片模塊20或20'配置為獨立部件(即外殼22或片狀引導件25)被插入到放熱片21和PTC棒10之間，從PTC棒10發出的熱量傳遞到放熱片21的熱傳遞效率降低。此外，由於PTC棒10與放熱片21之間的接觸是通過側框架60的彈性接觸力產生的，該接觸取決於PTC棒10和/或放熱片21的表面粗糙度，因此，熱傳遞效率降低。
本發明背景技術部分公開的信息只用於增強對本發明的一般背景技術的理解，其不表示或以任何方式暗示該信息構成本領域技術人員已知的現有技術。

發明內容
本發明的各個方面用於提供一種正溫度係數(PTC)加熱器，其中PTC棒與放熱片通過焊接結合在一起，從而增大了連接力和熱傳遞效率，由於該增大的連接力從而提高了耐久性，可以拆除側框架和放熱片的端蓋以降低材料成本和重量，特別地，其中利用錫焊料(tin solder)在相對低溫的狀態下執行焊接，從而防止PTC元件的特性在焊接過程中發生變化，因此穩定地利用PTC元件的性能。 根據本發明的一方面，製造正溫度係數加熱器的方法可以包括向黃銅製成的杆狀外殼鍍錫，向黃銅製成的放熱片鍍錫，將放熱模塊插入杆狀外殼中以組裝正溫度係數棒，利用獨立夾具(fixture)臨時連接正溫度係數棒和放熱片，並通過焊接使正溫度係數棒和放熱片結合在一起，以及將上殼體和下殼體連接到正溫度係數棒和放熱片的相對的縱向端部。 焊接可以使用不含鉛(lead-free)的焊料，其中在正溫度係數棒被臨時連接到放
熱片之後，當在縱向中為直線的側框架被安裝到最外端的放熱片的外側時，執行焊接。 根據本發明的另一方面，正溫度係數加熱器可以包括至少一個正溫度係數棒，
該正溫度係數棒具有插入到由黃銅製成的鍍錫的杆狀外殼中的放熱模塊，至少一個與正
溫度係數棒的每個相對外表面接觸並連接的由黃銅製成的鍍錫放熱片，以及連接到正溫
度係數棒的相對縱向端部的上殼體和下殼體，其中正溫度係數棒與放熱片通過焊接部分
(soldered portions)被結合在一起。
上殼體和下殼體可以在其相對端部與在縱向中為直線的側框架相連，其中側框架安裝在最外端的放熱片的外側上。
杆狀外殼具有封閉截面。 放熱模塊可以包括PTC元件、陽極端、以及絕緣體，絕緣體位於杆狀外殼中且配置為使陽極端與杆狀外殼電絕緣。 根據本發明的實施例，由於PTC棒和放熱片通過焊接被結合在一起，PTC加熱器增大了連接力和熱傳遞效率，由於該增大的連接力從而提高了耐久性，可以拆除側框架和放熱片的端蓋以降低材料成本和重量。特別地，其中利用錫焊料(thin solder)在相對低溫的狀態下執行焊接，從而防止PTC元件的特性在焊接過程中發生變化，因此穩定地利用PTC元件的性能。 通過納入本文的附圖以及隨後與附圖一起用於說明本發明的某些原理的具體實施方式
，本發明的方法和裝置所具有的其它特徵和優點將更為具體地變得清楚或得以闡明。


圖1和圖2是顯示示例性PTC加熱器的示意性分解立體圖。
圖3是顯示根據本發明的示例性PTC加熱器的製造方法的流程圖。
圖4是顯示根據本發明的示例性PTC加熱器的內部結構的示意性剖面圖。
具體實施例方式
現在，將詳細參考本發明的不同實施例，其實例顯示在附圖和以下描述中。雖然將結合示例性的實施例描述本發明，但應當理解該描述並非要把本發明限制於該示例性的實施例。相反，本發明將不僅覆蓋該示例性的實施例，而且還覆蓋各種替換的、改變的、等效的和其他實施例，其可包含在所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍內。
在各個實施例中，製造正溫度係數(PTC)加熱器的方法包括向黃銅製成的杆狀外殼11鍍錫(SI)，向黃銅製成的放熱片21鍍錫(S2)，將放熱模塊插入杆狀外殼11中，以組裝PTC棒10 (S3)，利用獨立夾具臨時連接PTC棒10和放熱片21，並通過焊接使PTC棒10和放熱片21結合在一起(S4和S5)，以及將上殼體40和下殼體50連接到PTC棒10和放熱片21的相對的縱向端部(S6)。 在其他實施例中，PTC加熱器包括PTC棒10， PTC棒10具有插入到由黃銅製成的鍍錫的杆狀外殼11中的放熱模塊，與PTC棒10的每個相對面接觸並連接的由黃銅製成的鍍錫放熱片21，以及連接到PTC棒10相對縱向端部的上殼體40和下殼體50，其中PTC棒10與放熱片21通過焊接部分被結合在一起。 圖3是顯示根據本發明的各個實施例的製造PTC加熱器的方法的流程圖。圖4是顯示根據本發明的各個實施例的PTC加熱器的內部結構的示意性剖面圖。
根據本發明的各個實施例，PTC加熱器包括至少一個PTC棒10，至少一個放熱片21，以及上殼體40和下殼體50。與現有技術中相同，陰極端與放熱片21平行設置。可選地，陰極端可以獨立連接到上殼體40以與PTC棒10的外側接觸。 PTC棒lO配置為可以由電發熱的放熱模塊插入到杆狀外殼ll中。如圖4所示，放熱模塊包括由電發熱的PTC元件18，被供電的陽極端17，以及使陽極端17與杆狀外殼11絕緣的絕緣體12。 根據本發明的各個實施例，本發明的PTC加熱器與現有的PTC加熱器的區別在於其組件通過焊接而不是通過側框架的彈性接觸力被結合在一起。因此，杆狀外殼11和放熱片21由黃銅製成，且鍍有錫(Sn)，且其通過焊接被結合在一起，從而PTC棒10與放熱片21之間的熱傳遞效率提高。 特別地，在該PTC加熱器中，PTC棒lO具有插入杆狀外殼ll中的放熱模塊，其由黃銅製成且鍍有錫。放熱片21由黃銅製成且鍍有錫，且與PTC棒10的每個相對面接觸並連接。上殼體40和下殼體50分別連接到PTC棒10的相對的縱向端部。這裡，PTC棒10與放熱片21通過焊接結合在一起。 此外，側框架60位於放熱片21的外側上，位於上殼體40和下殼體50的相對端部上，以與上殼體40和下殼體50 —起形成框架結構(見圖1和2)。由於與現有的側框架不同，不需要側框架60向PTC棒10和放熱片21施加彈性力，其在縱向中不彎曲，而是在縱向中為直線從而在使用中安裝為框架結構。 至於根據本發明的各個實施例的製造PTC加熱器的方法，首先，杆狀外殼11由黃銅製成，然後被鍍錫(S1)。放熱片21由黃銅製成，然後被鍍錫(S2)。將放熱模塊插入杆狀外殼11中，以組裝PTC棒10 (S3)。在這種狀態下，利用獨立夾具臨時連接PTC棒10和放熱片21 (S4)，然後通過焊接利用焊料(solder)使PTC棒10和放熱片21結合在一起(S5)。將上殼體40和下殼體50連接到PTC棒10和放熱片21的相對的縱向端部(S6)。從而製造PTC加熱器。 在此，用於焊接的焊料包括不含鉛(Pb-free)的焊料。 同時，側框架可以從PTC加熱器上拆除。但是，根據本發明的各個實施例，側框架安裝在最外端的放熱片21的外側。為此，在縱向中為直線的側框架，在PTC棒10利用獨立的夾具臨時連接到放熱片21的狀態下，安裝到最外端的放熱片21的外側。然後，側框架被焊接到放熱片21上。但是，根據本發明的其他實施例，PTC加熱器可以構造為側框架不是獨立地安裝。 根據本發明的各個實施例，由於PTC棒和放熱片通過焊接被結合在一起，PTC加熱器提高了連接力和熱傳遞效率，由於增大的連接力而延長了耐久性，可以拆除側框架和放熱片的端蓋從而降低了材料成本和重量。特別地，利用錫焊(thin solder)在相對低溫的狀態下執行焊接，從而防止PTC元件的特性在焊接過程中發生變化，因此穩定地利用PTC元件的性能。 為了在所附的權利要求中解釋方便和準確定義，參考圖中所示的特徵的位置使用術語"上"、"下"、"內"和"外"來描述示範性實施例中的這些特徵。 前面對本發明的具體示範性實施例所呈現的描述是出於說明和描述的目。其不是窮盡性的，也不用於將本發明限制到所公開的特定形式，顯然，根據上述教示，各種修改和變化都是可能的。為了解釋本發明的特定原理及其實際應用而選擇和描述了示範性實施例，從而使本領域的其他技術人員可以實施並利用本發明的不同示範性實施例，及其各種改變和變化。本發明的範圍將由所附的權利要求及其等效範圍所限定。
權利要求
一種製造正溫度係數加熱器的方法，該方法包括向黃銅製成的杆狀外殼鍍錫；向黃銅製成的放熱片鍍錫；將放熱模塊插入所述杆狀外殼中以組裝正溫度係數棒；利用獨立夾具臨時連接所述正溫度係數棒和所述放熱片，並通過焊接使所述正溫度係數棒和所述放熱片結合在一起；以及將上殼體和下殼體連接到所述正溫度係數棒和所述放熱片的相對的縱向端部。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中焊接使用不含鉛的焊料。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中在所述正溫度係數棒被臨時連接到所述放熱片之後，當在縱向中為直線的側框架被安裝到最外端的放熱片的外側時，執行所述焊接。
4. 一種正溫度係數加熱器，包括至少一個正溫度係數棒，該正溫度係數棒具有插入到由黃銅製成的鍍錫的杆狀外殼中的放熱模塊；至少一個與所述正溫度係數棒的每個相對的外表面接觸並連接的由黃銅製成的鍍錫的放熱片；以及連接到所述正溫度係數棒的相對縱向端部的上殼體和下殼體，其中所述正溫度係數棒與所述放熱片通過焊接部分被結合在一起。
5. 根據權利要求4所述的正溫度係數加熱器，其中所述上殼體和下殼體在側框架相對端部與在縱向中為直線的側框架相連。
6. 根據權利要求5所述的正溫度係數加熱器，其中所述側框架安裝在最外端的放熱片的外側上。
7. 根據權利要求4所述的正溫度係數加熱器，其中所述杆狀外殼具有封閉截面。
8. 根據權利要求4所述的正溫度係數加熱器，其中所述放熱模塊包括PTC元件、陽極端、以及絕緣體，所述絕緣體位於所述杆狀外殼中且配置為使所述陽極端與所述杆狀外殼電絕緣。
全文摘要
本發明涉及一種正溫度係數加熱器，可以包括至少一個正溫度係數棒，該正溫度係數棒具有插入到由黃銅製成的鍍錫的杆狀外殼中的放熱模塊；至少一個與所述正溫度係數棒的每個相對的外表面接觸並連接的由黃銅製成的鍍錫的放熱片；以及連接到所述正溫度係數棒的相對縱向端部的上殼體和下殼體，其中所述正溫度係數棒與所述放熱片通過焊接部分被結合在一起。
文檔編號H05B3/10GK101754496SQ20091014856
公開日2010年6月23日 申請日期2009年6月29日 優先權日2008年12月5日
發明者吳萬周, 成太秀, 田徳財 申請人:現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社;穆丹韓國有限會社