CN101742742A - 大容量正温度系数加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大容量正温度系数加热器，可以包括多个正温度系数杆，其中每个正温度系数杆具有内置的正温度系数元件，当向正温度系数元件供电时，正温度系数元件产生热量；沿着正温度系数杆的纵向连接到正温度系数杆的任意一侧的多个散热片；连接到正温度系数杆的一端的上壳体；以及连接到正温度系数杆的另一端的下壳体，其中散热片通过导热粘合剂粘结到正温度系数杆上。

Description

大容量正温度系数加热器
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年11月17日提交的韩国专利申请No.10-2008-0114251的优先权，该申请的全部内容为各种目的以引用的方式包含于此。
技术领域
本发明涉及一种大容量(high-capacity)正温度系数(PTC)加热器。更具体地说，本发明涉及一种大容量PTC加热器，其中散热片通过粘结连接到PTC杆的任意一侧，以进一步提高从PTC杆到散热片的传热效率，粘结到散热片的散热片不需要用于将散热片定位以便于组装和制造的固定设备，散热片被形成为百叶窗型翅片(louver fins)以提高与空气的热交换面积，从而提高整体的热交换效率，并且PTC杆的厚度减小而且PTC杆和散热片的宽度增大，以提高传热效率和热交换效率，从而可以获得大容量输出。
背景技术
车辆上装有空调系统，用于选择性地向车辆内部提供冷空气和暖空气。在夏季，启动空调器提供冷空气。在冬季，启动加热器提供暖空气。
通常，加热器基于加热系统，在加热系统中，通过发动机循环加热的冷却剂与风扇引入的空气交换热量，从而向车辆内部提供暖空气。由于采用产生自发动机的热量，该加热系统具有很高的能效。
然而，在冬季，在发动机启动之后不能立刻执行加热，因为这需要时间，直到发动机在启动后被加热。因此，在移动车辆之前，发动机经常要空转预定的时间，直到冷却剂被加热到适合加热的温度。该发动机的空转导致能量浪费和环境污染。
为了解决这一问题，已经采用了在发动机被预热的时候，在预定时间内利用单独的预加热器来加热车辆内部的方法。现有的加热器采用加热线圈，因其高发热性而有效地进行加热，但是其有火灾危险高和因加热线圈寿命短导致的部件修理和更换频繁等问题。
因此，最近开发了采用正温度系数(PTC)元件的加热器。该PTC加热器的火灾危险低，并因其使用寿命长从而可以确保半永久性使用。因此，PTC加热器的应用范围很广。此外，鉴于其特性，用于预加热器的PTC加热器通常具有相对较小的容量。最近，由于车辆和用户需求的多样性，有开发大容量PTC加热器的趋势。
图1和图2是描述传统的PTC加热器的结构的示意性分解透视图。
参考图1和图2，传统的PTC加热器包括多个PTC杆10，当向PTC杆10供电时，其产生热量，每个PTC杆10具有内置的PTC元件和从其一端凸出的阳极端11；散热片模块20，其与各个PTC杆10的相对侧面紧密接触；平行设置在相邻的散热片模块20之间的阴极端30；以及连接到PTC杆10的相对纵向端部的上壳体40和下壳体50。
在此，侧框架60安装在最外侧的散热片模块20的左手边外侧和右手边外侧，从而彼此平行设置的PTC杆10、散热片模块20和阴极端30可以在上壳体40和下壳体50之间彼此紧密接触地连接。更具体地说，侧框架60向内弯曲，并连接到上壳体40和下壳体50。PTC杆10、散热片模块20和阴极端30通过弯曲的侧框架60的弹性接触力彼此紧密接触地连接。因此，这种连接提供了整体结构的PTC加热器，其使得弹性和热在PTC杆10、散热片模块20和阴极端30之间被有效地传递。
同时，如图1所示，每个散热片模块20用于提高每个PTC杆10与空气的热交换效率，且包括沿着长度为波纹状的散热片21，以增大与空气的接触面积，外罩22固定支撑散热片21，封盖23通过螺栓24紧固到外罩22以封闭外罩22的开放侧。在此，为了将散热片21作为部件固定以显著提高热交换效率，外罩22和封盖23独立制备从而散热片21不会从PTC杆10分离或移动。
这样，在制造时，每个散热片模块20都很复杂，并且由于额外需要用于固定散热片21的外罩22和封盖23，零件数量增大。为了解决这一问题，改变了PTC加热器的制造方法。例如，如图2所示，已经开发出利用简单的片状引导件25和散热片21来制造每个散热片模块20’的方法。在该方法中，散热片模块20’也需要片状引导件25来固定散热片21，且片状引导件25配置为其相对纵向边弯曲成凸缘25a。虽然可以认为这种结构比图1的结构简单，但是散热片模块20’仍然需要复杂的制造过程和大量零件。
此外，由于在散热片21和PTC杆10之间插入独立零件，例如外罩22或片状引导件25，从PTC杆10到散热片21的传热效率被降低。因此，从效率上讲，这种加热器不适用于大容量PTC加热器。
背景技术部分公开的信息只用于增强对本发明的一般背景技术的理解，其不表示或以任何方式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面用于提供一种大容量正温度系数(PTC)加热器，其中散热片通过粘结连接到PTC杆的任意一侧，以进一步提高从PTC杆到散热片的传热效率，粘结到散热片的散热片不需要用于将散热片定位以便于组装和制造的固定设备，散热片被形成为百叶窗型翅片(louver pins)以提高与空气的热交换面积，从而提高整体的热交换效率，并且PTC杆的厚度减小而且PTC杆和散热片的宽度增大，以提高传热效率和热交换效率，从而可以获得大容量输出。
根据本发明的一方面，大容量正温度系数加热器可以包括多个正温度系数杆，其中每个正温度系数杆具有内置的正温度系数元件，当向正温度系数元件供电时，其产生热量；沿着正温度系数杆的纵向连接到正温度系数杆的任意一侧的多个散热片；连接到正温度系数杆的一端的上壳体；以及连接到正温度系数杆的另一端的下壳体，其中散热片通过导热粘合剂粘结到正温度系数杆上。
粘合剂可以包括硅酮粘合剂(silicone adhesive)。
每个散热片可以包括具有百叶窗的百叶窗型翅片，其中百叶窗沿着垂直于空气通道的方向延伸。
根据本发明的另一方面，大容量正温度系数加热器可以进一步包括平面分离板，其中每个分离板被插入到两个相邻的散热片之间以使相邻的散热片彼此隔离，其中分离板被固定安装在上壳体或下壳体上。
根据本发明的另一方面，大容量正温度系数加热器可以进一步包括安装在上壳体内部的印刷电路板，其中正温度系数杆的阳极端和阴极端通过上壳体电连接到印刷电路板以给正温度系数杆通电。
上壳体可以被分割成壳身和安装在壳身上的壳盖，以在其间容纳印刷电路板，且正温度系数杆的阳极端和阴极端通过壳身被电连接到印刷电路板，其中阴极端包括一个与所有的正温度系数杆的外表面相接触的整体，从而将正温度系数杆电连接到印刷电路板。
第一和第二侧框架可以连接到上壳体和下壳体的两个末端，以在其间容纳散热片，第一和第二侧框架是平的。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的特定原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1和图2是显示传统PTC加热器的结构的示意性分解透视图；
图3是显示根据本发明的示例性实施例的大容量PTC加热器的结构的主视图；以及
图4是显示在图4中的大容量PTC加热器的结构的示意性分解透视图。
应理解，附图不必按比例绘制，其显示了说明本发明的基本原理的各个特征的某种简化表示。在此公开的本发明的特定设计特征，例如包括特定尺寸、方向、位置、以及形状，将部分地由特定应用以及使用环境来确定。
在附图中，附图标记在附图的多幅图中指代本发明的相同或等效的部件。
具体实施方式
现在，将详细参考本发明的不同实施例，其实例显示在附图和以下描述中。虽然将结合示例性的实施例描述本发明，但应当理解该描述并非要把本发明限制于这些示例性的实施例。相反，本发明将不仅覆盖所述示例性的实施例，而且还覆盖可包含在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替换的、改变的、等效的和其他实施例。
图3是显示根据本发明的示例性实施例的大容量PTC加热器的结构的主视图，图4是显示在图4中的大容量PTC加热器的结构的示意性分解透视图。
参考图3和4，根据本发明的示例性实施例的大容量正温度系数(PTC)加热器包括平行设置的多个PTC杆100，每个PTC杆100具有内置的PTC元件(未显示)，当向PTC元件供电时，其产生热量；以及连接到PTC杆100的任意一侧的散热片200。上壳体400连接到PTC杆100的组件的上端(即图中的左端)，下壳体500连接到PTC杆100的组件的下端(即图中的右端)。此外，第一侧框架600(即图中的右侧框架600)连接到上壳体400和下壳体500的右端，第二侧框架600(即图中的左侧框架600)连接到上壳体400和下壳体500的左端。通过这种方式，上壳体400和下壳体500以及侧框架600形成PTC加热器的框架结构。
如图3和4所示，两个散热片200不通过固定设备而连接到PTC杆100的任意一侧。在本发明的一个示例性实施例中，散热片200可以通过导热粘合剂粘结到PTC杆100的任意一侧。更具体地说，粘合剂可以是硅酮粘合剂(silicone adhesive)。
由于散热片200不通过例如外罩的固定设备直接粘结到PTC杆100，因此可以提高从PTC杆100到散热片200的热传导。此外，由于零件数量降低，可以容易地制造根据本发明的示例性实施例的大容量PTC加热器。
在本发明的示例性实施例中，每个散热片200沿着其长度可以是波纹状的。如图4所示，散热片200可以是具有用于控制空气流动的百叶窗201的百叶窗型翅片，其中百叶窗201在垂直于空气通道的方向中延伸。这样，百叶窗201进一步提高了散热片200的导热面积，散热片200执行与通过散热片200的空气的热交换，从而进一步提高了散热片200的热交换效率，因此提高了PTC加热器的整体效率。
平面分离板210可以被插入彼此平行设置的两个相邻的散热片200之间。与现有技术不同，分离板210只用于将相邻的散热片200彼此分离，而不定位散热片200。因此，不需要在分离板210的相对纵向边上形成凸缘以固定散热片200。因此，分离板210可以由简单的平面结构形成。由于分离板210只用于将相邻的散热片200彼此分离，其可以用较小的固定力安装。相应地，分离板210可以被配置为更简单的结构，并可以容易地只安装在上壳体400和下壳体500之一上，而不是安装在上壳体400和下壳体500二者上。
在本发明的示例性实施例中，由于散热片200固定粘结到PTC杆100上，因此与现有技术不同，不需要由侧框架600产生的弹性接触力。这样，侧框架600可以被配置为更简单的平板，而不是现有技术中的弯曲形状，从而其可以简单地作为框架。在本发明的一个示例性实施例中，由于侧框架600不需要具有由弯曲形状产生的弹性接触力，因此简单的直线形状适用于侧框架600以进一步便于制造。
在本发明的一个示例性实施例中，上壳体400可以被分割成壳身410和壳盖420。如图4所示，用于控制PTC杆100的操作的印刷电路板(PCB)700可以安装在上壳体400内，以提供大容量性能。为了控制多个PTC杆100的操作，可以在PCB 700上安装电子组件，例如功率终端800和功率晶体管(未显示)，且PTC杆100的阳极端110和阴极端300可以电连接到PCB 700。通过上述结构，根据本发明的示例性实施例的大容量PTC加热器可以通过阳极端110和阴极端300根据例如脉宽调制(PWM)的控制方式被向PTC杆100供电的PCB 700控制。
在这种情况下，PTC杆100的阳极端110可以放置在PTC杆100内，其一个端部分别从PTC杆100的一端凸出。如图3和4所示，阴极端300可以形成为与所有PTC杆100的外表面相接触的一个整体，以将PTC杆100电连接到PCB 700。当通过功率终端800向PCB 700供电时，PCB 700上的电子组件，例如功率晶体管控制沿PCB 700的电路流动的电流，然后受控电流被提供到PTC杆100的阳极端110。提供到PTC杆100的阳极端110的电流导致PTC杆100内的PTC元件(未显示)产生热量，然后电流通过PTC杆100的外表面流出至阴极300。
下面简要描述PTC杆100的结构，每个PTC杆100包括形成PTC杆100的轮廓的管状封套、位于PTC杆100的封套内且一端从PTC杆100的封套的一端凸出的阳极端110、位于PTC杆100的封套内以与阳极端110接触的PTC元件、以及使阳极端110与封套电绝缘的绝缘体(未显示)。通过这种结构，当通过阳极端110供应电流时，当电流流过PTC元件至封套时，PTC元件发热。PTC元件的这种结构可以被修改为各种形式。
在一般的PTC加热器中，PTC杆通常制造成1.2mm厚，并且PTC杆和散热片的宽度通常制造成10mm。但是，在根据本发明的示例性实施例的大容量PTC加热器中，PTC杆100的厚度t可以减小到0.8mm，以提高来自于内部PTC元件的热量的传热效率，且PTC杆100和散热片200的宽度w可以增大到16mm，以增大接触面积，从而增强与通过散热片200的空气的热交换。
为了在所附的权利要求中解释方便和准确定义，参考图中所示的特征的位置使用术语“上”、“下”、“左”、“右”和“外”来描述示范性实施例中的这些特征。
前面对本发明的具体示范性实施例所呈现的描述是出于说明和描述的目的。其不是穷尽性的，也不用于将本发明限制到所公开的特定形式，显然，根据上述教示，许多修改和变化都是可能的。为了解释本发明的特定原理及其实际应用而选择和描述了示范性实施例，从而使本领域的其他技术人员可以实施并利用本发明的不同示范性实施例，及其各种改变和变化。本发明的范围将由所附的权利要求及其等效范围所限定。

Claims (9)

1.一种大容量正温度系数加热器，包括：
多个正温度系数杆，其中每个正温度系数杆具有内置的正温度系数元件，当向正温度系数元件供电时，正温度系数元件产生热量；
沿着正温度系数杆的纵向连接到正温度系数杆的任意一侧的多个散热片；
连接到正温度系数杆的一端的上壳体；以及
连接到正温度系数杆的另一端的下壳体，
其中散热片通过导热粘合剂粘结到正温度系数杆上。
2.如权利要求1所述的大容量正温度系数加热器，其中所述粘合剂包括硅酮粘合剂。
3.如权利要求1所述的大容量正温度系数加热器，其中每个散热片包括具有百叶窗的百叶窗型翅片，其中百叶窗在垂直于空气通道的方向中延伸。
4.如权利要求1所述的大容量正温度系数加热器，进一步包括平面分离板，其中每个分离板被插入到两个相邻的散热片之间以使所述相邻的散热片彼此隔离。
5.如权利要求4所述的大容量正温度系数加热器，其中所述分离板被固定安装在上壳体或下壳体上。
6.如权利要求1所述的大容量正温度系数加热器，进一步包括安装在上壳体内部的印刷电路板，
其中正温度系数杆的阳极端和阴极端通过上壳体电连接到印刷电路板以给正温度系数杆通电。
7.如权利要求6所述的大容量正温度系数加热器，其中上壳体被分割成壳身和安装在壳身上的壳盖，以在其间容纳印刷电路板，且正温度系数杆的阳极端和阴极端通过壳身被电连接到印刷电路板。
8.如权利要求7所述的大容量正温度系数加热器，其中阴极端包括一个与所有的正温度系数杆的外表面相接触的整体，从而将正温度系数杆电连接到印刷电路板。
9.如权利要求1所述的大容量正温度系数加热器，其中第一侧框架和第二侧框架连接到上壳体和下壳体的两个末端，以在其间容纳散热片，并且第一侧框架和第二侧框架是平的。
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