CN103574884B - 加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有壳体和液体通道的加热装置，该液体通道设置于该壳体内且包括液体入口和液体出口，其中在该壳体中设置有产生交变磁场的元件，该元件通过至少一个壁与液体通道密封地分离，其中进一步设置有至少一个金属的平面加热元件，其可通过交变磁场加热，其中该至少一个平面加热元件设置在液体通道中。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及一种加热装置，特别是用于机动车的。

背景技术

加热装置在现有技术中是已知的。有一种空气侧加热装置，其具有所谓的PTC加热元件，该加热元件通电且由此升温。热量通过空气侧的与PTC元件接触的薄片转移到流经的空气中。该加热装置原则上具有与液体介质所必需的结构所不同的其他结构。

用于液体介质的加热装置设置有封闭壳体，其构成有液体通道，该液体通道具有液体入口和液体出口，其中在该壳体中突出有加热元件，其通过PTC元件加热。

该用于液体介质的加热装置具有以下缺点，在其他区域中产生热量，而不是在应被加热的液体介质流过的液体通道中。因此由于存在的接触电阻而延时升温，其被认为是缺点。

发明内容

本发明的任务是提出一种加热装置，其相对于现有技术改善对流经液体的直接升温。

将通过权利要求1的特征来完成该任务。

一个实施例提供了一种具有壳体和液体通道的加热装置，该液体通道设置于该壳体内且包括液体入口和液体出口，其中在该壳体中设置有产生交变磁场的元件，该元件通过至少一个壁与液体通道密封地分离，其中进一步设置有至少一个金属的平面加热元件，其可通过交变磁场加热，其中该至少一个平面加热元件设置在液体通道中。因此产生交变磁场的元件位于液体通道和穿过液体通道的液流外部，其中平面加热元件设置在液体通道中且因此设置在液流中。因此优选可获得电气系统的分离，即在位于液体通道外部的产生交变磁场的元件和在液体通道中自身升温的平面加热元件之间的分离。

特别优选地，液体可从平面加热元件的一侧或两侧流过。平面加热元件优选与流过液体通道的液体直接接触。因此可使液体良好且快速地升温。

同样合适地，液体可从两侧流过平面加热元件，其中平面加热元件一侧上液体的流动方向与平面加热元件另一侧上的流动方向相同或相反。因此液体是连续引导的直到到达一侧上且接着经过平面加热元件的另一侧。这提升了升温效果。

同样合适地，产生交变磁场的元件为实质上平面或中空圆柱体元件。

同样有利地，平面加热元件为实质上平面或中空圆柱体元件。

同样有利地，产生交变磁场的元件为中空圆柱体元件，其中至少一个平面加热元件径向地设置在中空圆柱体的产生交变磁场的元件内部和/或外部。因此可制造占用较少空间的加热装置。

同样有利地，径向地在中空圆柱体的产生交变磁场的元件内部和外部设置有一个或多个中空圆柱体的表面加热装置。同样可由此提升升温效率。

同样有利地，产生交变磁场的元件为实质上平面的元件，其中在一侧或两侧上邻近于产生交变磁场的元件设置有至少一个平面加热元件。因此可实现特别平坦的结构。

有利地，在两侧上邻近于产生交变磁场的元件设置有一个或多个实质上平面的表面加热装置。因此可提升升温效率。

同样有利地，产生交变磁场的元件为实质上平面或中空圆柱体的线圈。

同样有利地，设置有用于控制该产生交变磁场的元件的控制单元。

有利地，控制单元与壳体连接或集成在壳体上。

同样有利地，壳体由吸收磁场或由对于交变磁场非透明的材料制成。

同样有利地，壁由实质上磁场透明的材料组成。

附图说明

通过以下附图说明以及通过从属权利要求来说明其他有利的结构。

下面在至少一个实施例的基础上根据附图进一步说明本发明。其中：

图1是容纳于壁上的电加热元件的示意图，

图2是容纳于壁上的电加热元件的示意图，

图3是加热装置的截面图，

图4是加热装置元件的视图，

图5是加热装置元件的视图，

图6是加热装置元件的视图，

图7是加热装置元件的视图，

图8是加热装置的视图，

图9是加热装置另一个实施例的截面透视图，

图10是加热装置细节视图，以及

图11是穿过加热装置的截面视图。

具体实施方式

图1示出了产生交变磁场的元件1，周边的壁2围绕着该元件1，且因此向外密封且电绝缘地容纳该元件1。壁2优选为封闭壳体，其可置于液体通道内，因此产生交变磁场的元件1与液体通道且与流经液体通道的液体分离。产生交变磁场的元件1构成为线圈，其实质上平坦且环形地构成。该线圈由多股绞合线3盘绕而成，其优选为双层缠绕构成，因此绞合线3的两根终端线4，5彼此平行延伸。优选地，在壁2中浇铸该用于产生交变磁场的构成为线圈的元件。因此可在壁中产生该线圈长期稳定的结构，因为线圈自身能够在壁内不动。

图2示出能够产生交变磁场的元件10的另一个实施例。该元件10构成为线圈，其形成为中空圆柱体。线圈10通过盘绕的绞合线11构成，双层地引导该绞合线，从而实质上彼此平行地引导终端线12和13。同样也可有利地多股地实施该绞合线。

元件10容纳于形成为双层壁中空圆柱体的壁14中，其中该壁14完全围绕且密封该元件10。优选地，元件10整体浇铸于壁14内部。

图3示出具有壳体21和设置于其内的液体通道22的加热装置20的实施例。液体通道22包括液体入口23和液体出口24，从而使得液体可根据箭头25流入液体入口23，可穿过液体通道22且可在液体出口24处重新离开壳体21。

壳体21构成为实质上圆柱体的形式，其中液体入口23设置在圆柱体壁26上。液体出口24设置在壳体21的圆柱体的底壁27上。优选地，液体入口设置在圆柱体壳体21的下端上。液体出口24优选设置在底壁27的中心。

因此壳体21至少由具有圆柱体壁26，下底壁27和上盖28的圆柱体外壳构成，其中该壳体也可包括其他元件。

在圆柱体壳体21中容纳有作为中空圆柱体线圈的产生交变磁场的元件29。

作为产生交变磁场的元件29的线圈设置在壁30内，该壁30实质上完全围绕该元件29。壁30具有径向的外部壁区域30’和径向的内部壁区域30’’，它们的上部由壳体盖28密封且在下部区域由壁区域30’’’封闭。壁区域30’’’为环形的壁区域。

因此壁30实质上完全围绕作为产生交变磁场的元件29的线圈。元件29可额外地通过浇铸材料31整体浇铸于壁30内部且因此被形状稳定地容纳于其内。该浇铸材料被置入作为产生交变磁场的元件29的线圈和壁30之间的自由空间中。

此外，在壳体21中设置有两个平面加热元件32，33，它们构成为中空圆柱体的平面元件。平面加热元件32，33优选由金属构成，因此，它们通过在中空圆柱体元件的壁厚中存在的环电流升温。该环电流在作为平面加热元件的中空圆柱体元件32，33中由于交变磁场而引起。平面加热元件优选构成为薄板。壁厚大约在0.08至0.5mm的范围内。

平面加热元件32包括中空圆柱体结构，具有大于元件29的外径或壁30的外径的半径。

平面加热元件33构成为中空圆柱体，具有小于元件29的内径或壁30的内径的半径，因此，平面加热元件33径向地设置在元件29内部。

此外，这样来确定平面加热元件32的尺寸，其半径小于中空圆柱体壳体21的半径。平面加热元件32容纳于壁30和壳体21之间。

因此在壳体内部产生用于流经液体的多流道液体通道22。液体通道22通过液体通道22’，22’’，22’’’和22’’’’构成，它们从外向内构成为环形流动通道。液体25穿过液体入口23进入壳体21中。其在壳体下部流入液体通道22’且沿着平面加热元件32轴向地向着盖28的方向向上流动。液体在盖的附近根据箭头34调头且穿过液体通道22’’沿着平面加热元件33在轴向方向向下流动直到到达底部27。液体在那根据箭头35重新调头且沿着液体通道22’’’在轴向方向重新向着盖28的方向向上流动。其在那根据箭头36重新调头且穿过液体通道22’’’’重新向下在朝向底部的方向上流动到液体出口24。

因此液体两次沿着平面加热元件32地沿着液体通道22’和22’’流动，且两次沿着平面加热元件33地沿着液体通道22’’’和22’’’’流动。接着液体离开加热装置且从液体出口24流出。

邻近于壳体21和壁26设置有控制装置37，其控制产生交变磁场的元件29。为此将元件29的终端线38引导到控制单元37。为此盖28包括凹口或凸起39，从而能够将终端线38从壁30的区域中导出且引导到控制单元37的壳体40中。

可以看出，壁30’和表面加热装置32之间的间隔小于壁30’’和表面加热装置33之间的间隔。这是由于这样的事实，由于不同的间隔，交变磁场使得在构成为中空圆柱体元件的平面加热元件32或33的表面产生实质上相同的能量表面密度，因此，液体通过表面加热单元32引起的升温与液体通过平面加热元件33引起的升温在每表面单元上大体相同。

但在其他的加热装置的构造中，也可具有不同于上述表面加热装置的结构。各个表面加热装置32或33和元件29的邻近的壁30’或30’’之间的间隔是可变的。表面加热装置33和壁30’’之间的间隔能够与表面加热装置32和壁30’之间的间隔相同。可替换地，表面加热装置33和壁30’’之间的间隔也可以小于表面加热装置32和壁30’之间的间隔。

图4示出了元件29的结构，其在图4的实施例中构成为线圈。线圈可双层地通过金属绞合线盘绕，从而能够彼此平行地引导线圈的两根终端线。

从构成为线圈的元件29径向向内可以看到表面加热装置33，其在线圈的中空空间中凸出。该平面加热元件33在其轴向下端通过底部27保持，在该底部上也设置有液体出口24。示意性地示出液体通道23，其连接到壳体21的外圆柱体壁26上。

图5示出图4的构造，其中进一步示出壁30。壁30密封地围绕元件29，从而产生交变磁场的元件29能够完全在液体通道外部但密封地设置。

图6示出补充图5的视图，设置了径向的外部表面加热装置32。其围绕壁30且保持到壁30的间隔来构成液体通道22’’，其中在壁30的上边缘41和边缘42之间的轴向方向上存在间隔，其允许液体从通道22’调头到通道22’’中。

图7和8示出具有壳体2和密封盖28的加热装置。也可以设置有侧凸缘43，其用于固定和放置控制单元37。

凸缘43或者作为额外部分放置在壁2上或者其与壁一体形成。为此壁能够与凸缘43例如作为挤压成型部件而制造。

将液体通道23连接在凸缘43的区域中且用于为加热装置提供液体。同样可以看到用于将元件29的终端线38从壳体的内部空间转入电控制单元37的通道式区域39。其管道式地构成且将壳体的内部空间通过盖28与控制单元37连接。电控制单元37安装在凸缘43上且与其导热地连接。由此在控制单元37中的功率电子器件能够通过流过加热装置的液体冷却。

图9至11示出本发明的其他实施例，其中产生交变磁场的元件以及表面加热装置并非圆柱体地构成，而是构成为实质上平坦的平面元件。

图9至11的实施例示出壳体100，其与壳体凸缘101连接。该壳体凸缘用于实施制成以及电接触产生交变磁场的元件。在壳体100中设置有两个产生交变磁场的元件103，它们被围绕在壁104的两侧，从而元件103密封且与液体通道分离。

与平面式的磁场产生元件103以及与平面式的壁104平行且间隔地设置有平面加热元件105。有利地，在磁场产生元件的一侧上分别设置有两个彼此平行且间隔的平面加热元件105。可替换地，也可以在磁场产生元件的一侧上仅设置有一个平面加热元件105。该平面加热元件105与壁104间隔地设置，液流可在两个平面加热元件105之间和在平面加热元件105和壁104之间穿过液体通道106流过，从而能够由平面加热元件105加热。

在图9至11的实施例中可以看出，两个平面加热元件105各自彼此平行地设置。由此示出了可替换图3至8的例子的构造，其中线圈的两侧仅设置有一个平面加热装置。在图3至8的实施例中也能够可替换地在线圈的每侧上设置多个平行布置的平面加热元件，它们用于加热流过的液体。

关于使用的材料，用于容纳且密封用于产生交变磁场的线圈式元件的壁30或104优选由塑料制成，其是磁场透明的。由此，产生的交变磁场并不会由壁30或104产生不利影响。

然而，壳体壁100或2由磁场非透明材料制成，从而优选地，在壳体内部产生的磁场不会从壳体2中向外渗透，而是由壳体2屏蔽。为此例如金属材料是合适的，例如铝。该材料具有以下优点，在壳体的区域中产生交变磁场同时在该材料中产生环电流且因此壳体的壁自身升温，从而壳体自身能够具有作为加热元件的效果。

产生交变磁场的元件优选由高频绞合线盘绕，其为多股绞合线。因此能够简单且低成本地盘绕平坦的或中空圆柱体的线圈。有利地，线圈容纳于或嵌入于或浇铸在非导电材料，例如塑料壳体中。

用于产生交变磁场的线圈作为用于产生交变磁场的元件与电容器在控制电子器件内部集成到谐振电路中，其由开关晶体管控制或驱动。控制电子器件优选集成在控制单元中。谐振电路的频率为大约10至80KHz。

因为平面加热元件的材料，平面加热装置中的交变磁场会引起涡流，因此会导致平面加热元件升温。如果其由液体环流，则这会引起液体的升温。

作为用于平面加热元件的材料，优选为良好导电的金属材料，例如铜，钢或含铁材料。材料的厚度优选在0.08和0.5之间。

Claims (8)

1.一种具有中空圆柱体的壳体和液体通道的加热装置，该液体通道设置于该壳体内且包括液体入口和液体出口，其中在该壳体中设置有产生交变磁场的中空圆柱体的元件，该元件通过至少一个壁与液体通道密封地分离，该元件通过浇铸材料整体浇铸于该壁内部且因此被形状稳定地容纳于该壁内，其中在壳体内进一步设置有至少两个金属的中空圆柱体的平面加热元件，其可通过交变磁场加热，其中所述至少两个平面加热元件设置在液体通道中，其中，第一平面加热元件为中空圆柱体结构，其半径大于壁的外径并小于壳体的半径；第二平面加热元件为中空圆柱体，其半径小于壁的内径，液体从液体入口依次进入壳体与第一平面加热元件之间的第一液体通道、第一平面加热元件与壁的径向外壁之间的第二液体通道、壁的径向内壁与第二平面加热元件之间的第三液体通道，然后经由第二平面加热元件内部的第四液体通道后通过液体出口流出；壁的径向外壁和第一平面加热元件之间的间隔小于壁的径向内壁和第二平面加热元件之间的间隔；交变磁场在第一平面加热元件和第二平面加热元件的表面产生实质上相同的能量表面密度。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述液体可从平面加热元件的一侧或两侧流过。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述液体可从平面加热元件的两侧流过，其中所述液体在平面加热元件一侧上的流动方向与在平面加热元件另一侧上的流动方向相同或相反。

4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，产生交变磁场的元件为中空圆柱体的线圈。

5.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，设置有用于控制产生交变磁场的元件的控制单元。

6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述控制单元与所述壳体连接或集成在其中。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述壳体由吸收磁场或由对于交变磁场非透明的材料制成。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述壁由磁场透明的材料制成。