CN1008050B - 正温度系数加热装置 - Google Patents

Abstract

一种PTC加热装置，可广泛地用作各种电器(如电子驱蚊器、电子罐等)的热源。该PTC加热装置包括一个瓷盒，瓷盒中放入一个电极结构件，该电极结构件由上、下表面都有电极的PTC加热元件和二块电极板组成，该PTC加热装置还包括一块散热板，该板通过绝缘板置于电极结构件之上，散热板的凸缘上有一些固定爪，可靠地将散热板和瓷盒固定在一起，并保证固定爪和接线端之间有足够的绝缘距离。上电极板上有一狭窄段，过流时会熔断。

Description

本发明涉及一种正温度系数（以下简称为“PTC”）加热装置，特别是涉及一种广泛用作各种电器热源的PTC加热装置，如电子驱蚊器、电子罐之类电器的热源。

下面将以电子驱蚊器作为装有PTC加热装置的电器的例子来进行描述。在电子驱蚊器中，将浸有防护剂的驱蚊片置于散热板上，该散热板装在一个树脂护盒中，使该散热板的一部分暴露在护盒开口的上表面。包括PTC加热元件或其它类似元件的电极结构件与散热板一起整体地收放于护盒中，PTC加热元件置于两块电极板之间，而电源线或连接插头与电极板的接线端相连。

在上述通用电子驱蚊器中，PTC加热装置的结构通常如图1到图3所示。图1至图3中这种用于电子驱蚊器的普通PTC加热装置包括瓷盒〔4〕、PTC加热元件〔3〕和散热板〔6〕。瓷盒〔4〕上有凹槽〔40〕;PTC加热元件垂直地置于二块电极板〔1〕和〔2〕之间，並装在瓷盒〔4〕的凹槽〔40〕中;散热板〔6〕安装在瓷盒〔4〕表面成形的凹槽之上，这样它位于电极板〔1〕的上方，而它与电极板〔1〕之间是绝缘板〔5〕。散热板〔6〕的凸缘上有一些固定爪〔60-63〕，这些固定爪从凸缘处向下延伸，在瓷盒〔4〕的底表面处向内弯折，把瓷盒〔4〕与整体组装的PTC加热装置固定在一起。此外，在普通PTC加热装置中，与PTC加热元件〔3〕的电极〔30〕和〔31〕相接触的电极板〔1〕和〔2〕上分别加工出与它们整体连在一起的接线端〔10〕和〔20〕接线端〔10〕和〔20〕向下从瓷盒〔4〕穿出，与电源线或连接 插头相连。更具体地说，向下穿过瓷盒〔4〕的接线端〔10〕和〔20〕如图3所示那样从瓷盒〔4〕中心区的通孔穿出，因而它们彼此相对，並隔开一段距离，而固定爪〔60、62〕和〔61、63〕分别向内弯折，分别在与接线端〔10〕和〔20〕相对准的位置上啮住瓷盒〔4〕的底表面。

然而，这种接线端向外伸出的通用结构不能保证导电的接线端〔10〕、〔20〕和人手接触的散热板〔6〕之间有足够的绝缘距离。这样的PTC加热装置通常需要有足够的耐压性能，因为每个国家安全标准中所规定的额定电压一般来说是不一样的，如有的是100V、125V或220V。然而，上述普通加热装置的结构中，电极板〔1〕、〔2〕的接线端〔10〕、〔20〕位于散热板〔6〕的固定爪〔60-63〕附近，因而不能提供满意的耐压性能。此外，电源线或连接插头与彼此相对的接线端〔10〕和〔20〕之间的连接通常用点焊来完成，这种焊接工序很容易出故障，而且非常困难，因为将电源线或连接插头接到其中一个接线端的内侧时，焊条会与另一接线端相碰，因此另一个接线端会妨碍焊接工序。

此外，当PTC加热元件性能不稳定时，普通PTC加热装置还会出现过流，它流过处在热平衡状态的PTC加热元件时，就会导致PTC加热元件损坏或不正常发热，引起打火之类的事故。为克服此缺点，电极板之一或上电极板〔1〕上加工出一个狭窄段〔11〕，过流时狭窄段〔11〕被熔断。如图1所示，此狭窄段〔11〕通常加工成与电极板〔1〕的接触部分〔12〕（即和PTC加热元件〔3〕的电板〔30〕相接触的部分）相齐平，从而该狭窄段〔11〕介于接触部分〔12〕和接线端〔10〕之间。

但是，由于狭窄段〔11〕与电极板〔1〕的接触部分〔12〕齐平，所以，如图2所示，整个狭窄段〔11〕与叠放在电极板〔1〕上的绝缘板〔5〕相接触，因过流而在狭窄段〔11〕上产生的热就会通过绝缘板〔5〕散走，这样就需要很长时间才能使狭窄段〔11〕熔断。

本发明是针对上述已有技术缺点而作出的改进。

本发明的任务是提供一种PTC加热装置，该装置中电极板接线端和散热板固定爪在瓷盒底表面上的布局使得它们彼此间有足够的间隔，从而该装置具有满意的耐压性。

本发明的另一任务是提供一种PTC加热装置，该装置的一块电极板上有用来作为过流保护的狭窄段，过流时该狭窄段能在短时间内熔断。

本发明还有一个任务是提供一种PTC加热装置，该装置采用了与电极板上过流熔断段有关的各种机械结构。

按照本发明所提供的PTC加热装置包括电极结构件和瓷盒。电极结构件由PTC加热元件和一对上、下电极板组成，PTC加热元件有一对设在其上、下表面的上、下电极，该加热元件垂直地介于上、下电极板之间。瓷盒上设置有一个安放电极构件的第一凹槽。上、下电极板分别配有接线端，布置得使此两接线端彼此隔开一定的距离，並且向下穿过瓷盒。此两接线端在瓷盒横向中心线两侧错开放置，致使它们彼此隔开。该PTC加热装置还包括绝缘板和散热板，绝缘板放在瓷盒表面第一凹槽上，位于上电极板的上方，散热板放在绝缘板上，盖住瓷盒。散热板的凸缘上有一些固定爪，它们在瓷盒的底表面上向内弯折，使散热板和瓷盒可靠地安装在一起。固定爪弯折的位置 偏离从瓷盒向下伸出的上、下电极板接线端。

下面结合附图对本发明进行详细描述，通过这些描述，将更易理解本发明的任务，也能更好地了解本发明的一些优点。附图中相同的数字始终表示同一部件或相应部件。

图1表示普通PTC加热装置的部件展示透视图。

图2表示将图1所示各部件组装在一起的普通PTC加热装置的剖面图。

图3表示将图1所示各部件组装在一起的普通PTC加热装置的底视图。

图4表示本发明第一个实施例的PTC加热装置的部件展示透视图。

图5表示将图4所示各部件组装在一起的本发明第一个实施例的PTC加热装置的示意透视图。

图6表示本发明第一个实施例的PTC加热装置沿图5中A-A线剖开的剖面放大图。

图7表示本发明第一个实施例的PTC加热装置的底视图。

图8表示本发明第一个实施例的PTC加热装置的放大示意透视图，为清楚起见，图中移走了绝缘板和散热板，並将上电极板跟瓷盒分开。

图9表示本发明第一个实施例的PTC加热装置沿图5中B-B线剖开的剖面放大图。

图10表示电流和狭窄段熔断时间之间的关系，图中将本发明第一个实施例的PTC加热装置与普通的PTC加热装置作了比较。

图11表示本发明第二个实施例的PTC加热装置的部件展示透 视图。

图12表示将图11所示各部件组装在一起的第二个实施例的PTC加热装置底表面的示意透视放大图。

图13是本发明第二个实施例的PTC加热装置的电路图。

下面结合图4-13对本发明的PTC加热装置进行详细描述。

图4-10具体说明了本发明第一个实施例的PTC加热装置。该实施例的PTC加热装置可用于电子驱蚊器中。

该PTC加热装置包括一个PTC加热元件〔3〕，如图4所示，该加热元件〔3〕为圆片状，在它的上、下表面分别设置了上、下电极〔30〕和〔31〕。该PTC加热装置还包括由导电材料（如不锈钢或类似材料）制成的上、下电极板〔1〕和〔2〕，PTC加热元件〔3〕垂直地放置在此两板之间，如图6所示。上述由电极板〔1〕、〔2〕及PTC加热元件〔3〕组成的电极结构件安放在瓷盒〔4〕的凹槽〔40〕中，瓷盒〔4〕由耐热绝缘材料（如矾士或类似材料）制成。在该实施例中，上电极板〔1〕带有接线端〔10〕，它与电极板〔1〕成一体，位于电极板的一侧端，向下延伸;而下电极板〔2〕上也有接线端〔20〕，它与电极板〔2〕成一体，向下延伸，並且位于与接线端〔10〕相对的位置，隔开一段距离。与此相应，瓷盒〔4〕上有二个通孔〔41〕和〔42〕，它们在瓷盒〔4〕横向中心线（如图7中点划线X所示）的两侧错开放置，从而彼此相隔一段距离。这样当电极板〔1〕、〔2〕与PTC加热元件〔3〕一起放进瓷盒〔4〕中时，接线端〔10〕和〔20〕穿过通孔〔41〕和〔42〕，从瓷盒〔4〕中向下伸出，位于横向中心线X两侧，错开放置，彼此隔开一段合适的距离，如图7所示。

该实施例的PTC加热装置还包括绝缘板〔5〕和散热板〔6〕。绝缘板〔5〕由合适的绝缘材料（如云母等类似材料）制成，並放置在上电极板〔1〕的上面。散热板〔6〕由具有满意的导热性能的材料（如不锈钢）制成，它放在绝缘板〔5〕上，盖住瓷盒〔4〕。散热板〔6〕的两侧有凸缘，每侧凸缘都有一对与凸缘连成一体的固定爪〔60、61〕和〔62、63〕，从那里向下延伸。当散热板〔6〕盖在瓷盒〔4〕上时，为了通过固定爪〔60-63〕将散热板〔6〕和瓷盒〔4〕相对可靠地固定，每个固定爪〔60-63〕在瓷盒〔4〕的底表面处向内弯折。此外，当将板〔6〕固定在瓷盒〔4〕上时，每个固定爪与接线端〔10〕和〔20〕隔开足够的距离，以保证固定爪和接线端之间有良好的绝缘。为此，如图7所示，固定爪〔61、62〕及〔60、63〕分别安排在接线端〔10〕和〔20〕之间的凸缘的中间位置上以及离接线端〔10〕、〔20〕最远的凸缘拐角处。

如上所述，该实施例的PTC加热装置可以放在彼此相配的上、下护盒中（图中未画出），使得散热板〔6〕从上护盒的中心位置露出来。在这种情况下，电源线从护盒中引出或者连接插头装在护盒上，然后用点焊将电源线或连接插头焊在从瓷盒〔4〕中向下伸出的接线端〔10〕和〔20〕的内侧。这种连接是通过将电源线或连接插头上的导线焊接到接线端〔10〕和〔20〕上来完成的。该实施例的PTC加热装置使焊接工序变得更为方便，因为接线端〔10〕和〔20〕彼此错开，並且相隔开足够的距离，从而当用焊条焊接一个接线端时不会受到另一接线端的妨碍。此外，在该实施例中，散热板〔6〕的固定爪〔60-63〕的弯折处与接线端相隔开足够的距离， 如8毫米或更远，从而散热板〔6〕和接线端〔10〕及〔20〕之间有满意的电绝缘。这种安排还能使散热板〔6〕和接线端之间有符合要求的漏电路径。因此该实施例具有极好的绝缘性能和耐压性能，足从适应每个国家不同的额定电压，如100V、125V或220V。

上、下电极板〔1〕、〔2〕分别包括与PTC加热元件〔3〕的上、下电极〔30〕和〔31〕相接触的接触部分〔12〕和〔21〕。在本实施例中，放在PTC加热元件〔3〕下面的下电极板〔2〕接触部分〔21〕向上弯曲，具有弹性，从而当散热板〔6〕的固定爪〔60-63〕将瓷盒〔4〕固定时，PTC加热元件〔3〕的电极〔30〕、〔31〕与接触部分〔12〕、〔21〕紧密接触。此外，如图8所示，位于PTC加热元件〔3〕上的上电极板〔1〕有这样的结构：接线端〔10〕和接触部分〔12〕之间是通过一个用作过流保护的狭窄段〔11〕来连接的。本实施例中，狭窄段〔11〕至少有一部分（大体上是其中间部分〔100〕下凹地弯曲，从而它与位于其上的绝缘板〔5〕有间隔，如图9所示。当组装本实施例的PTC加热装置时，狭窄段〔11〕的下凹部分〔100〕放入靠近瓷盒〔4〕一端的上表面上的另一个凹槽〔43〕中，与PTC加热元件〔3〕分开。这样的结构大大缩短了狭窄段〔11〕的熔断时间，因为下凹部分〔100〕向下离开绝缘板〔5〕一段距离，从而减少了狭窄段〔11〕向绝缘板〔5〕发散的热。在该实施例中，上电极板〔1〕是将厚度约为0.1毫米（取决于狭窄段〔11〕所要求的厚度）的不锈钢板（如SUS304）冲压成预定形状，然后再将冲压出的板弯曲或作塑性加工，从而接触部分〔12〕， 接线端〔10〕和狭窄段〔11〕的厚度基本相同。此外，本实施例中，狭窄段〔11〕宽度约为0.28毫米，下凹部分〔100〕向下弯曲，与狭窄段〔11〕的表面相距约为0.3毫米。

图10给出了电流和狭窄段〔11〕因过流而熔断所需时间之间的关系，将上面所述的本发明PTC加热装置与普通PTC加热装置进行了比较。图中曲线L₁和L₂分别表示本发明PTC加热装置和普通PTC装置中电流和熔断时间之间的关系。从图10中很容易看出，在相同的电流强度下，本发明PTC加热装置的熔断时间t_m比普通PTC加热装置的熔断时间t_m短。现在设流过狭窄段的电流为4.6安培，普通PTC加热装置中狭窄段的熔断时间t_m约为0.6秒，而本发明PTC加热装置狭窄段的熔断时间t_m约为0.3秒，因此熔断时间差不多缩短了一半。此外，在相同的熔断时间t_m下，本发明PTC加热装置狭窄段熔断所需的电流与普通PTC加热装置相比减少了0.6安培。进一步还可从图10中很容易地看出，相应于熔断电流强度的变化，本发明PTC加热装置熔断时间的变化范围比普通PTC加热装置窄。

此外，在本实施例中，如图4和图8所示的上电极板〔1〕还具有一个加强结构〔101〕，将接线端〔10〕的中间部分向外延伸就可形成这种中凹的加强结构。例如，该加强结构可通过冲压加工而成。以这种方式所构成的本实施例，借助于加强结构〔101〕，使接线端〔10〕具有满意的机械强度，同时可使狭窄段〔11〕宽度很窄，适于作过流保护。

如图4所示，下电极板〔2〕的接线端〔20〕同样也有类似的加强结构〔201〕，使得该接线端也具有良好的机械强度。

而且，如图4和8所示，本实施例的PTC加热装置还可以在接线端〔10〕的上部加工出第二个加强结构。在组装PTC加热装置的过程中，当任何外力作用在接线端〔10〕上时，第二个加强结构可用来避免把外力传到狭窄段〔11〕上。这样的结构能有效地使机械强度较小的狭窄段〔11〕免受外力的损坏。在本实施例中，第二个加强结构包括水平加强结构〔102〕和垂直加强结构〔103〕。水平加强结构〔102〕由导电材料制成，其一端与狭窄段〔11〕相连，垂直加强结构〔103〕也由导电材料制成，它位于水平加强结构〔102〕和接线端〔10〕之间。如图9所示，水平加强结构〔102〕位于瓷盒〔4〕的上表面和绝缘板〔5〕之间，垂直加强结构〔103〕嵌在瓷盒〔4〕的通孔〔41〕中。结构〔102〕和〔103〕很方便地由与电极板相同的材料制成。

此外，如图4和8所示，在本实施例PTC加热装置中，上电极板〔1〕的外周边上有一个与接线端〔10〕相对的、向下弯折的部分〔104〕。当上电极板〔1〕的狭窄段〔11〕由于过流而熔断致使接触部分〔12〕跟接线端〔10〕分开时，为防止上电极板〔1〕的接触部分〔12〕在PTC加热元件〔3〕上移动，将上电极板〔1〕的向下折弯部分〔104〕放置在瓷盒〔4〕上表面上的第三个凹槽〔44〕中。当狭窄段〔11〕熔断后，这种结构可有效地防止接触部分〔12〕与接线端〔10〕的熔断处电接触。

图11和12对本发明第二个实施例的PTC加热装置进行了说明。该实施例的PTC加热装置包括一个过流熔断检测电路〔7〕，用来测定上电极板〔1〕狭窄段〔11〕是否因过流而熔断。如下所述，电路〔7〕通过上电极板〔1〕的引出接头和下电极板〔2〕的 接线端接在上电极板〔1〕和下电极板〔2〕之间。上电极板〔1〕在接触部分〔12〕的周边部分还有一个与接线端〔10〕无关的出接头〔105〕。引出接头〔105〕向下经瓷盒〔4〕上的通〔45〕引到瓷盒〔4〕的外部。上述过流熔断检测电路〔7〕被接在引出接头〔105〕和下电极板〔2〕的接线端〔20〕之间在该实施例中，检测电路〔7〕是一个由电阻〔70〕和氖泡〔7〕组成的灯泡回路。检测电路〔7〕与引出接头〔105〕及接线端〔20〕的连接最好采用高度可靠且耐热性好的连接方式，如点焊类似方式。

序号〔8〕表示接到电极板〔2〕接线端〔20〕上的导线，连接采用点焊或类似方法来完成，导线〔8〕上涂复了耐热绝缘层序号〔9〕表示与导线〔8〕类似的、接在电极板〔1〕接线端〔10〕上的导线，也是用点焊来连接的。

图11和12所示的PTC加热装置其他部件的结构大体上与4-10中描述的相同。

图11和12所示的PTC加热装置可以有如图13所示的电在图13的电路中，电源P的电压在上电极板〔1〕一侧通过作过保护用的狭窄段〔11〕加到PTC加热元件〔3〕上，在下电极〔2〕一侧电源P的电压通过下电极板〔2〕直接加到PTC加热件〔3〕上，过流熔断检测电路〔7〕连在PTC加热元件〔3〕两端。因此当狭窄段未熔断时，加在PTC加热元件〔3〕上的电也加在过流熔断电路〔7〕上，点亮氖泡〔71〕。反之，由于过狭窄段〔11〕熔断时，电压不再加在PTC加热元件〔3〕上，此同时电压也不再加在过流熔断检测电路〔7〕上，氖泡〔71〕 灭。于是，通过氖泡的亮灭可得知狭窄段是否熔断。此外，如上所述，在该实施例中，引出接头〔105〕位于电极板〔1〕接触部分〔12〕的一侧，经瓷盒〔4〕的通孔〔45〕向下伸出。当狭窄段熔断、接触部分〔12〕和接线端〔10〕分开时，这种结构可防止电极板〔1〕接触部分〔12〕在PTC加热元件〔3〕上移动，因此可以有效地防止接触部分〔12〕跟接线端〔10〕的熔断处电接触。

用于电子驱蚊器的本实施例PTC加热装置通常放在该驱蚊器的护盒中。在这种情况，氖泡要放在护盒中可从外边观察到的位置。

如上面所描述的PTC加热装置适于安装在驱蚊器中。然而本发明的PTC加热装置也可以作为热源广泛地用于电子罐和类似的电器中。

参照附图对本发明最佳实施例所作的描述具有一定的特殊性，显然可根据上面所描述的实施例作些修改和变化。因此本发明除了专门描述的那些形式以外，可以在从属权利要求的范围内做成不同的实用形式。

Claims (9)

1、一种正温度系数(简称PTC)加热装置，它包括：

一个PTC加热元件[3]，此加热元件的上、下电极[30、31]位于其上、下表面上；

一对上、下电极板[1，2]，上述PTC加热元件[3]垂直地安放在此两电极板之间；

一个瓷盒[4]，瓷盒上开有安装PTC加热元件[3]和电极板[1，2]的第一凹槽[40]；

上述上、下电极板[1，2]分别有接线端[10，20]，它们布置得彼此相隔一段距离，並穿过瓷盒[4]，从其底表面穿出；接线端[10，20]在瓷盒的横向中心线[X]两侧错开放置，从而彼此隔开一段距离；

一个绝缘板[5]，它放在瓷盒[4]的上表面，位于上电极板[1]的上方；

一个散热板[6]，它放在绝缘板[5]上，並盖住瓷盒[4]；

上述散热板[6]上带有凸缘，凸缘上有一些固定爪[60-63]，这些固定爪在瓷盒[4]的底表面上向内弯折，以便可靠地将散热板[6]跟瓷盒[4]固定在一起，固定爪[60-63]弯折位置从瓷盒[4]中向下伸出的上、下电极板[1，2]的接线端[10，20]相隔开一定的距离。

2、按照权利要求1所述的PTC加热装置，其中固定爪〔61，62〕和固定爪〔60，63〕分别弯折在接线端〔10，20〕间的中间位置和瓷盒〔4〕的拐角处。

3、按照权利要求1所述的PTC加热装置，其中PTC加热元件〔3〕和上、下电极板〔1，2〕一起叠装在瓷盒〔4〕的第一凹槽〔40〕中，並通过散热板〔6〕弹性地支撑在第一凹槽〔40〕中，散热板〔6〕通过绝缘板〔5〕叠放在上电极板〔1〕上，並与瓷盒〔4〕安装在一起。

4、按照权利要求1所述的PTC加热装置，其中电极板〔1，2〕中的一块〔1〕包括一个与PTC加热元件上电极〔30〕相接触的接触部分〔12〕和一个用作过流保护的狭窄段〔11〕，与上电极〔30〕相对的接触部分〔12〕通过狭窄段〔11〕与接线端〔10〕彼此相连;

狭窄段至少有一部分为下凹弯曲部分〔100〕，该下凹部分放在瓷盒〔4〕上表面上的第二凹槽〔43〕中。

5、按照权利要求4所述的PTC加热装置，其中带有狭窄段〔11〕的电极板〔1〕还具有加强结构〔101〕，该加强结构是将接线端〔10〕的一部分加以延展而形成的。

6、按照权利要求4所述的PTC加热装置，其中带有狭窄段〔11〕的电极板〔1〕还有水平加强结构〔102〕，接线段〔10〕和狭窄段〔11〕通过该加强结构〔102〕彼此相连，水平加强结构〔102〕被安放在瓷盒〔4〕的上表面和绝缘板〔5〕之间。

7、按照权利要求4所述的PTC加热装置，其中带有狭窄段〔11〕的电极板〔1〕在其周边上有一向下弯折部分〔104〕，该部分放在瓷盒〔4〕上表面上的第三凹槽〔44〕中。

8、按照权利要求4所述的PTC加热装置，其中电极板〔1，2〕中的一块〔1〕在接触部分〔12〕上有一个与接线端〔10〕相隔开的引出接头〔105〕，过流熔断检测电路〔7〕被连在引出接头〔105〕和上述电极板〔1，2〕中的另一块电极〔2〕的接线端〔20〕之间。

9、按照权利要求8所述的PTC加热装置，其中上述过流检测电路〔7〕包括一个灯泡回路。

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