加熱裝置製造方法
2023-06-09 17:35:01
加熱裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有殼體和液體通道的加熱裝置，該液體通道設置於該殼體內且包括液體入口和液體出口，其中在該殼體中設置有產生交變磁場的元件，該元件通過至少一個壁與液體通道密封地分離，其中進一步設置有至少一個金屬的平面加熱元件，其可通過交變磁場加熱，其中該至少一個平面加熱元件設置在液體通道中。
【專利說明】加熱裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種加熱裝置，特別是用於機動車的。
【背景技術】
[0002]加熱裝置在現有技術中是已知的。有一種空氣側加熱裝置，其具有所謂的PTC加熱元件，該加熱元件通電且由此升溫。熱量通過空氣側的與PTC元件接觸的薄片轉移到流經的空氣中。該加熱裝置原則上具有與液體介質所必需的結構所不同的其他結構。
[0003]用於液體介質的加熱裝置設置有封閉殼體，其構成有液體通道，該液體通道具有液體入口和液體出口，其中在該殼體中突出有加熱元件，其通過PTC元件加熱。
[0004]該用於液體介質的加熱裝置具有以下缺點，在其他區域中產生熱量，而不是在應被加熱的液體介質流過的液體通道中。因此由於存在的接觸電阻而延時升溫，其被認為是缺點。
【發明內容】
[0005]本發明的任務是提出一種加熱裝置，其相對於現有技術改善對流經液體的直接升溫。
[0006]將通過權利要求1的特徵來完成該任務。
[0007]—個實施例提供了一種具有殼體和液體通道的加熱裝置，該液體通道設置於該殼體內且包括液體入口和液體出口，其中在該殼體中設置有產生交變磁場的元件，該元件通過至少一個壁與液體通道密封地分離，其中進一步設置有至少一個金屬的平面加熱元件，其可通過交變磁場加熱，其中該至少一個平面加熱元件設置在液體通道中。因此產生交變磁場的元件位於液體通道和穿過液體通道的液流外部，其中平面加熱元件設置在液體通道中且因此設置在液流中。因此優選可獲得電氣系統的分離，即在位於液體通道外部的產生交變磁場的元件和在液體通道中自身升溫的平面加熱元件之間的分離。
[0008]特別優選地，液體可從平面加熱元件的一側或兩側流過。平面加熱元件優選與流過液體通道的液體直接接觸。因此可使液體良好且快速地升溫。
[0009]同樣合適地，液體可從兩側流過平面加熱元件，其中平面加熱元件一側上液體的流動方向與平面加熱元件另一側上的流動方向相同或相反。因此液體是連續引導的直到到達一側上且接著經過平面加熱元件的另一側。這提升了升溫效果。
[0010]同樣合適地，產生交變磁場的元件為實質上平面或中空圓柱體元件。
[0011]同樣有利地，平面加熱元件為實質上平面或中空圓柱體元件。
[0012]同樣有利地，產生交變磁場的元件為中空圓柱體元件，其中至少一個平面加熱元件徑向地設置在中空圓柱體的產生交變磁場的元件內部和/或外部。因此可製造佔用較少空間的加熱裝置。
[0013]同樣有利地，徑向地在中空圓柱體的產生交變磁場的元件內部和外部設置有一個或多個中空圓柱體的表面加熱裝置。同樣可由此提升升溫效率。[0014]同樣有利地，產生交變磁場的元件為實質上平面的元件，其中在一側或兩側上鄰近於產生交變磁場的元件設置有至少一個平面加熱元件。因此可實現特別平坦的結構。
[0015]有利地，在兩側上鄰近於產生交變磁場的元件設置有一個或多個實質上平面的表面加熱裝置。因此可提升升溫效率。
[0016]同樣有利地，產生交變磁場的元件為實質上平面或中空圓柱體的線圈。
[0017]同樣有利地，設置有用於控制該產生交變磁場的元件的控制單元。
[0018]有利地，控制單元與殼體連接或集成在殼體上。
[0019]同樣有利地,殼體由吸收磁場或由對於交變磁場非透明的材料製成。
[0020]同樣有利地，壁由實質上磁場透明的材料組成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]通過以下【專利附圖】
【附圖說明】以及通過從屬權利要求來說明其他有利的結構。
[0022]下面在至少一個實施例的基礎上根據附圖進一步說明本發明。其中:
[0023]圖1是容納於壁上的電加熱元件的示意圖，
[0024]圖2是容納於壁上的電加熱元件的示意圖，
[0025]圖3是加熱裝置的截面圖，
[0026]圖4是加熱裝置元件的視圖，
[0027]圖5是加熱裝置元件的視圖，
[0028]圖6是加熱裝置元件的視圖，
[0029]圖7是加熱裝置元件的視圖，
[0030]圖8是加熱裝置的視圖，
[0031]圖9是加熱裝置另一個實施例的截面透視圖，
[0032]圖10是加熱裝置細節視圖，以及
[0033]圖11是穿過加熱裝置的截面視圖。
【具體實施方式】
[0034]圖1示出了產生交變磁場的元件1，周邊的壁2圍繞著該元件1，且因此向外密封且電絕緣地容納該元件I。壁2優選為封閉殼體，其可置於液體通道內，因此產生交變磁場的元件I與液體通道且與流經液體通道的液體分離。產生交變磁場的元件I構成為線圈，其實質上平坦且環形地構成。該線圈由多股絞合線3盤繞而成，其優選為雙層纏繞構成，因此絞合線3的兩根終端線4，5彼此平行延伸。優選地，在壁2中澆鑄該用於產生交變磁場的構成為線圈的元件。因此可在壁中產生該線圈長期穩定的結構，因為線圈自身能夠在壁內不動。
[0035]圖2示出能夠產生交變磁場的元件10的另一個實施例。該元件10構成為線圈，其形成為中空圓柱體。線圈10通過盤繞的絞合線11構成，雙層地引導該絞合線，從而實質上彼此平行地引導終端線12和13。同樣也可有利地多股地實施該絞合線。
[0036]元件10容納於形成為雙層壁中空圓柱體的壁14中，其中該壁14完全圍繞且密封該元件10。優選地，元件10整體澆鑄於壁14內部。
[0037]圖3示出具有殼體21和設置於其內的液體通道22的加熱裝置20的實施例。液體通道22包括液體入口 23和液體出口 24，從而使得液體可根據箭頭25流入液體入口 23，可穿過液體通道22且可在液體出口 24處重新離開殼體21。
[0038]殼體21構成為實質上圓柱體的形式，其中液體入口 23設置在圓柱體壁26上。液體出口 24設置在殼體21的圓柱體的底壁27上。優選地，液體入口設置在圓柱體殼體21的下端上。液體出口 24優選設置在底壁27的中心。
[0039]因此殼體21至少由具有圓柱體壁26，下底壁27和上蓋28的圓柱體外殼構成，其中該殼體也可包括其他元件。
[0040]在圓柱體殼體21中容納有作為中空圓柱體線圈的產生交變磁場的元件29。
[0041]作為產生交變磁場的元件29的線圈設置在壁30內，該壁30實質上完全圍繞該元件29。壁30具有徑向的外部壁區域30』和徑向的內部壁區域30』 』，它們的上部由殼體蓋28密封且在下部區域由壁區域30』』』封閉。壁區域30』』』為環形的壁區域。
[0042]因此壁30實質上完全圍繞作為產生交變磁場的元件29的線圈。元件29可額外地通過澆鑄材料31整體澆鑄於壁30內部且因此被形狀穩定地容納於其內。該澆鑄材料被置入作為產生交變磁場的元件29的線圈和壁30之間的自由空間中。
[0043]此外，在殼體21中設置有兩個平面加熱元件32，33，它們構成為中空圓柱體的平面元件。平面加熱元件32，33優選由金屬構成，因此，它們通過在中空圓柱體元件的壁厚中存在的環電流升溫。該環電流在作為平面加熱元件的中空圓柱體元件32，33中由於交變磁場而引起。平面加熱元件優選構成為薄板。壁厚大約在0.08至0.5mm的範圍內。
[0044]平面加熱元件32包括中空圓柱體結構，具有大於元件29的外徑或壁30的外徑的半徑。
[0045]平面加熱元件33構成為中空圓柱體，具有小於元件29的內徑或壁30的內徑的半徑，因此，平面加熱元件33徑向地設置在元件29內部。
[0046]此外，這樣來確定平面加熱元件32的尺寸，其半徑小於中空圓柱體殼體21的半徑。平面加熱元件32容納於壁30和殼體21之間。
[0047]因此在殼體內部產生用於流經液體的多流道液體通道22。液體通道22通過液體通道22』，22』』，22』』』和22』』』』構成，它們從外向內構成為環形流動通道。液體25穿過液體入口 23進入殼體21中。其在殼體下部流入液體通道22』且沿著平面加熱元件32軸向地向著蓋28的方向向上流動。液體在蓋的附近根據箭頭34調頭且穿過液體通道22』』沿著平面加熱元件33在軸向方向向下流動直到到達底部27。液體在那根據箭頭35重新調頭且沿著液體通道22』 』』在軸向方向重新向著蓋28的方向向上流動。其在那根據箭頭36重新調頭且穿過液體通道22』』』』重新向下在朝向底部的方向上流動到液體出口 24。
[0048]因此液體兩次沿著平面加熱元件32地沿著液體通道22』和22』 』流動，且兩次沿著平面加熱元件33地沿著液體通道22』 』 』和22』 』 』 』流動。接著液體離開加熱裝置且從液體出口 24流出。
[0049]鄰近於殼體21和壁26設置有控制裝置37，其控制產生交變磁場的元件29。為此將元件29的終端線38引導到控制單元37。為此蓋28包括凹口或凸起39，從而能夠將終端線38從壁30的區域中導出且引導到控制單元37的殼體40中。
[0050]可以看出，壁30』和表面加熱裝置32之間的間隔小於壁30』』和表面加熱裝置33之間的間隔。這是由於這樣的事實，由於不同的間隔，交變磁場使得在構成為中空圓柱體元件的平面加熱元件32或33的表面產生實質上相同的能量表面密度，因此，液體通過表面加熱單元32引起的升溫與液體通過平面加熱元件33引起的升溫在每表面單元上大體相同。
[0051]但在其他的加熱裝置的構造中，也可具有不同於上述表面加熱裝置的結構。各個表面加熱裝置32或33和元件29的鄰近的壁30』或30』 』之間的間隔是可變的。表面加熱裝置33和壁30』』之間的間隔能夠與表面加熱裝置32和壁30』之間的間隔相同。可替換地，表面加熱裝置33和壁30』 』之間的間隔也可以小於表面加熱裝置32和壁30』之間的間隔。
[0052]圖4示出了元件29的結構，其在圖4的實施例中構成為線圈。線圈可雙層地通過金屬絞合線盤繞，從而能夠彼此平行地引導線圈的兩根終端線。
[0053]從構成為線圈的元件29徑向向內可以看到表面加熱裝置33，其在線圈的中空空間中凸出。該平面加熱元件33在其軸向下端通過底部27保持，在該底部上也設置有液體出口 24。示意性地示出液體通道23，其連接到殼體21的外圓柱體壁26上。
[0054]圖5示出圖4的構造，其中進一步示出壁30。壁30密封地圍繞元件29，從而產生交變磁場的元件29能夠完全在液體通道外部但密封地設置。
[0055]圖6示出補充圖5的視圖，設置了徑向的外部表面加熱裝置32。其圍繞壁30且保持到壁30的間隔來構成液體通道22』 』，其中在壁30的上邊緣41和邊緣42之間的軸向方向上存在間隔，其允許液體從通道22』調頭到通道22』』中。
[0056]圖7和8示出具有殼體2和密封蓋28的加熱裝置。也可以設置有側凸緣43，其用於固定和放置控制單元37。
[0057]凸緣43或者作為額外部分放置在壁2上或者其與壁一體形成。為此壁能夠與凸緣43例如作為擠壓成型部件而製造。
[0058]將液體通道23連接在凸緣43的區域中且用於為加熱裝置提供液體。同樣可以看到用於將元件29的終端線38從殼體的內部空間轉入電控制單元37的通道式區域39。其管道式地構成且將殼體的內部空間通過蓋28與控制單元37連接。電控制單元37安裝在凸緣43上且與其導熱地連接。由此在控制單元37中的功率電子器件能夠通過流過加熱裝置的液體冷卻。
[0059]圖9至11示出本發明的其他實施例，其中產生交變磁場的元件以及表面加熱裝置並非圓柱體地構成，而是構成為實質上平坦的平面元件。
[0060]圖9至11的實施例不出殼體100,其與殼體凸緣101連接。該殼體凸緣用於實施製成以及電接觸產生交變磁場的元件。在殼體100中設置有兩個產生交變磁場的元件103，它們被圍繞在壁104的兩側，從而元件103密封且與液體通道分離。
[0061]與平面式的磁場產生元件103以及與平面式的壁104平行且間隔地設置有平面加熱元件105。有利地，在磁場產生元件的一側上分別設置有兩個彼此平行且間隔的平面加熱元件105。可替換地，也可以在磁場產生元件的一側上僅設置有一個平面加熱元件105。該平面加熱元件105與壁104間隔地設置，液流可在兩個平面加熱元件105之間和在平面加熱元件105和壁104之間穿過液體通道106流過，從而能夠由平面加熱元件105加熱。
[0062]在圖9至11的實施例中可以看出，兩個平面加熱元件105各自彼此平行地設置。由此示出了可替換圖3至8的例子的構造，其中線圈的兩側僅設置有一個平面加熱裝置。在圖3至8的實施例中也能夠可替換地在線圈的每側上設置多個平行布置的平面加熱元件，它們用於加熱流過的液體。
[0063]關於使用的材料，用於容納且密封用於產生交變磁場的線圈式元件的壁30或104優選由塑料製成，其是磁場透明的。由此，產生的交變磁場並不會由壁30或104產生不利影響。
[0064]然而，殼體壁100或2由磁場非透明材料製成，從而優選地，在殼體內部產生的磁場不會從殼體2中向外滲透，而是由殼體2屏蔽。為此例如金屬材料是合適的，例如鋁。該材料具有以下優點，在殼體的區域中產生交變磁場同時在該材料中產生環電流且因此殼體的壁自身升溫，從而殼體自身能夠具有作為加熱元件的效果。
[0065]產生交變磁場的元件優選由高頻絞合線盤繞，其為多股絞合線。因此能夠簡單且低成本地盤繞平坦的或中空圓柱體的線圈。有利地，線圈容納於或嵌入於或澆鑄在非導電材料，例如塑料殼體中。
[0066]用於產生交變磁場的線圈作為用於產生交變磁場的元件與電容器在控制電子器件內部集成到諧振電路中，其由開關電晶體控制或驅動。控制電子器件優選集成在控制單元中。諧振電路的頻率為大約10至80KHZ。
[0067]因為平面加熱元件的材料，平面加熱裝置中的交變磁場會引起渦流，因此會導致平面加熱元件升溫。如果其由液體環流，則這會引起液體的升溫。
[0068]作為用於平面加熱元件的材料，優選為良好導電的金屬材料，例如銅，鋼或含鐵材料。材料的厚度優選在0.08和0.5之間。
【權利要求】
1.一種具有殼體和液體通道的加熱裝置，該液體通道設置於該殼體內且包括液體入口和液體出口，其中在該殼體中設置有產生交變磁場的兀件，該兀件通過至少一個壁與液體通道密封地分離，其中進一步設置有至少一個金屬的平面加熱元件，其可通過交變磁場加熱，其中所述至少一個平面加熱元件設置在液體通道中。
2.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特徵在於，所述液體可從平面加熱元件的一側或兩側流過。
3.根據權利要求2所述的加熱裝置，其特徵在於，所述液體可從平面加熱元件的兩側流過，其中所述液體在平面加熱元件一側上的流動方向與在平面加熱元件另一側上的流動方向相同或相反。
4.根據權利要求1、2或3所述的加熱裝置，其特徵在於，所述產生交變磁場的元件為實質上平面的或中空圓柱體的元件。
5.根據權利要求1或2所述的加熱裝置，其特徵在於，所述平面加熱元件為實質上平面的或中空圓柱體的元件。
6.根據前述權利要求中任一項所述的加熱裝置，其特徵在於，產生交變磁場的元件為中空圓柱體元件，其中至少一個平面加熱元件徑向地設置在產生交變磁場的中空圓柱體元件內部和/或外部。
7.根據權利要求6所述的加熱裝置，其特徵在於，徑向地在產生交變磁場的中空圓柱體元件內部和外部設置一個或多個中空圓柱體平面加熱元件。
8.根據前述權利要求中任一項所述的加熱裝置，其特徵在於，產生交變磁場的元件為實質上為平面元件，其中至少一個平面加熱元件一側或兩側地鄰近於產生交變磁場的元件設置。
9.根據權利要求8所述的加熱裝置，其特徵在於，兩側地鄰近於產生交變磁場的元件設置有一個或多個實質上平面的平面加熱元件。
10.根據前述權利要求中任一項所述的加熱裝置，其特徵在於，產生交變磁場的元件為實質上為平面或中空圓柱體的線圈。
11.根據前述權利要求中任一項所述的加熱裝置，其特徵在於，設置有用於控制產生交變磁場的元件的控制單元。
12.根據權利要求11所述的加熱裝置，其特徵在於，所述控制單元與所述殼體連接或集成在其中。
13.根據前述權利要求中任一項所述的加熱裝置，其特徵在於，所述殼體由吸收磁場或由對於交變磁場非透明的材料製成。
14.根據前述權利要求中任一項所述的加熱裝置，其特徵在於，所述壁由磁場透明的材料製成。
【文檔編號】F24H9/18GK103574884SQ201310309930
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2012年7月24日
【發明者】米夏埃爾·科爾, 卡爾-蓋德·克魯姆巴赫, 卡爾·魯奇馬爾, 沃爾夫岡·塞瓦爾德, 奧利維爾·施恩克, 迪爾克·納格爾, 拉斯·赫佩, 馬蒂亞斯·斯塔萊因, 米夏埃爾·斯坦坎普, 卡斯騰·馬誇塞, 沃爾克·迪克 申請人:貝洱兩合公司, 貝洱法蘭西魯法克公司, 貝洱海拉溫控系統公司