CN104159333B - 电发热装置和用于制造电发热装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电发热装置，该电发热装置包括壳体、位于所述壳体内的具有数个插槽孔的金属框架和插在该金属框架的插槽孔内的电发热元件；所述电发热元件包括金属扁管，在该金属扁管内设置至少一个电极条组件，该电极条组件的外部为绝缘包裹层，该电极条组件内部包括至少一个由正电极条、半导体热敏电阻片、负电极条依次叠放的电极叠层。其中所述金属扁管优选为铝扁管，所述半导体热敏电阻片优选为PTC陶瓷片。本发明还提供一种用于制造所述电发热装置的方法。

Description

电发热装置和用于制造电发热装置的方法

技术领域

本发明涉及液体电发热器领域，尤其涉及一种用于民用电热水器、民用空调电发热器、车用电发热器等领域的电发热装置以及用于制造电发热装置的方法。

背景技术

在现有技术中，车用电加热器使用电阻加热元件进行电发热，例如瓦莱奥空调公司在中国申请的专利CN1656850A提供一种用于汽车的加热设备的电加热装置(如图1所示)，该电加热装置包括至少一个折叠的或波纹状的金属带22构成的加热模块20，通过输送给每个加热模块20的电压来实现电加热，并且通过具有正温度系数电阻效应的金属带22来实现传热。

通常这种具有正温度系数电阻效应的金属带的内部通过一PTC发热元件来实现，PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件，广泛用于微电机、机动车电路、音响设备、通讯设备、仪器仪表、电池组件、工业控制系统、计算机外围设备等领域，可根据需要加工成各种不同形状、规格的PTC产品。

目前，电发热装置一般都使用PTC发热元件外用硅胶等绝缘物包裹，然后再放入金属带或金属基座中，周边有液体流过，通过金属带或金属基座传热给液体。然而上述现有技术存在诸多不足：加热模块发出的热量需传递到传热介质中去，但这中间的热传递过程中间环节太多(如金属带或金属基座)，导致传热热阻较大，单位体积的发热功率较低，而且例如金属带这些的中间环节通常是价格不菲的特殊合金制成，造成产品的成本较高。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题提出的，其目的是提供一种减少中间环节、提高换热效率、提升体积功率密度的电发热装置，本发明的电发热元件在使用相同功率情况下，体积更小，而且免去了中间环节(如金属带或金属基座)，节约了产品成本。

本发明的另一目的是提供用于制造所述电发热装置的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电发热装置，其特征在于，所述电发热装置包括壳体、位于所述壳体内的具有数个插槽孔的金属框架和插在该金属框架的插槽孔内的电发热元件；其中：

所述壳体包括槽型下壳体，所述下壳体的至少一壁上设有流体进口和流体出口；

所述电发热元件包括金属扁管，在该金属扁管内设置至少一个电极条组件，该电极条组件的外部为绝缘包裹层，该电极条组件内部包括至少一个由正电极条、半导体热敏电阻片、负电极条依次叠放的电极叠层；

所述电发热元件的至少一端插入插槽孔内；

所述电发热元件位于所述下壳体的槽内。

优选地，所述金属框架包括底板和底板两端相对设置的侧板，所述插槽孔位于所述侧板上。

优选地，所述金属框架为一平板，数个插槽孔设置在该平板内。

优选地，所述金属扁管为铝扁管。

优选地，所述半导体热敏电阻片为PTC陶瓷片。

优选地，所述电发热元件的其中一端或两端设置正极接线端和负极接线端，所述正极接线端与所述正电极条连接，所述负极接线端与所述负电极条连接；所述电发热元件的正极接线端和负极接线端穿过所述插槽孔。

优选地，所述壳体还包括上壳体，在该上壳体上开设有电线孔，供连接外部电源的电线穿过。

优选地，所述金属框架与所述电发热元件之间通过焊接方式密封。

优选地，所述焊接位置在所述金属框架侧板上或在所述金属框架的底板上。

优选地，所述壳体和所述金属框架之间用橡胶条密封。

本发明还提供一种用于制造上述电发热装置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：制造数个电发热元件：将正电极条、半导体热敏电阻片、负电极条依次叠放，制成所述电极叠层；再用绝缘薄膜将所述电极叠层包裹起来，制成外部有绝缘包裹层的电极条组件；再将所述至少一个电极条组件插入金属扁管中，制成电发热元件；

步骤2：制造金属框架：将一矩形金属片的长度方向上的左右两端冲压出数个插槽孔，再将两边的插槽孔冲压折起90度，制成U型金属框架；或者将一矩形金属片中冲压出数个插槽孔；

步骤3：将数个电发热元件插入U型金属框架内，正极接线端和负极接线端穿过所述插槽孔；

步骤4：所述金属框架与所述电发热元件之间通过焊接方式密封起来；

步骤5：将装有电发热元件的U型金属框架放入壳体内，正极接线端和负极接线端分别连接电线通过上壳体的电线孔穿出与外部电源连接；所述壳体和所述金属框架之间用橡胶条密封起来，制成电发热装置。

优选地，所述步骤1中，将所述至少一个电极条组件插入金属扁管后将该金属扁管压实，形成接触紧密的电发热元件。

优选地，所述金属框架与所述电发热元件之间焊接后用外力挤压各电发热元件，对各电发热元件进行压实。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明优选的PTC陶瓷片是泛指一种正温度系数很大的半导体电阻元件，具有温度敏感性。本发明采用优选的铝扁管中插入带有PTC陶瓷片的电极叠层，充分传递PTC陶瓷片的电阻发热，而不经过例如金属基座的中间环节，单位体积的发热功率较高；而且随着铝扁管在国内的国产化，这种材料很容易获得，并且成本低，易于加工。

附图说明

图1是现有技术的电发热装置的结构示意图；

图2是本发明的电发热元件的结构示意图；

图3是本发明的电发热装置中的U型金属框架的结构示意图；

图4是图3所示的U型金属框架在冲压前的结构示意图；

图5a和图5b是将数个图2所示的电发热元件插入图3所示的U型金属框架后的装配图；

图6是本发明电发热装置的结构示意图；

图7是本发明电发热装置中的平板型金属框架的结构示意图；

图8是将数个图2所示的电发热元件插入图7所示的平板型金属框架后的装配图。

图中：

20、加热模块；22、金属带；

1、装有电发热元件的U型金属框架；

11、加热元件；111、正极接线端；112、负极接线端；113、铝扁管；

12、U型金属框架；121、插槽孔；122、底板；123、侧板；

2、壳体；

21、下壳体；211、流体进口；212、流体出口；

23、上壳体；231、电线孔；

24、平板型金属框架；241、插槽孔。

具体实施方式

本发明提供了一种电发热元件和电发热装置，以及用于制造该电发热装置的方法，用于民用电热水器、民用空调电发热器、车用电发热器等领域，尤其适合于液体的电发热。

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1

本实施例提供一种如图2所示的电发热元件11，用于民用电热水器、民用空调电发热器、车用电发热器的电发热元件，所述电发热元件11包括铝扁管113，在该铝扁管113内设置至少一个电极条组件，该电极条组件的外部为绝缘包裹层，该电极条组件内部包括至少一个由正电极条、PTC陶瓷片、负电极条依次叠放的电极叠层。

其中所述铝扁管还可以用其它金属扁管替代。

所述电发热元件11的其中一端设置正极接线端111和负极接线端112，所述正极接线端111与所述正电极条连接，所述负极接线端112与所述负电极条连接。

本实施例还提供一种使用上述电发热元件11的电发热装置(如图5a和图5b)，用于民用电热水器、民用空调电发热器、车用电发热器的电发热装置，所述电发热装置包括壳体2、位于所述壳体2内的具有数个插槽孔121的U型金属框架12和插在该金属框架12的插槽孔121内的电发热元件11；其中：

所述壳体2包括槽型下壳体21，较佳地，在所述下壳体21相对的两个侧壁上、在正负接线端两端所面对的侧壁上设有流体进口211和流体出口212；

所述U型金属框架12包括底板122和底板122两端相对设置的侧板123，所述插槽孔121位于所述侧板123上；

所述电发热元件11两端分别插入两端侧板123的插槽孔121内；

所述金属框架12侧板123以及电发热元件11位于所述下壳体21的槽内。

如图3所示，所述金属框架12为U型框架，该U型框架的两端设置数个插槽孔121，所述电发热元件的正极接线端111和负极接线端112穿过所述插槽、露出所述U型金属框架12的外部(如图5a所示)。

在一个实施例中，所述U型金属框架12为铝质。

在另一实施例中，所述U型金属框架12与所述电发热元件11之间通过焊接方式密封，较佳地，所述焊接位置在所述U型金属框架12侧板123上或在所述金属框架12的底板122上。

在一个具体实施例中，该所述壳体2还包括上壳体23，在该上壳体23上开设有电线孔231，供连接外部电源的电线穿过。

在一个实施例中，所述壳体2和所述U型金属框架12之间用橡胶条密封。

还提供一种用于制造所述电发热装置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：制造数个电发热元件11：将正电极条、PTC陶瓷片、负电极条依次叠放，制成所述电极叠层；再用绝缘薄膜将所述电极叠层包裹起来，制成外部有绝缘包裹层的电极条组件；再将所述至少一个电极条组件插入铝扁管中，制成电发热元件11；

步骤2：制造U型金属框架12：将一如图4所示的矩形金属片的长度方向上的左右两端冲压出数个插槽孔121，再将两边的插槽孔121冲压折起90度，制成如图3所示的U型金属框架12；

步骤3：将数个电发热元件11插入U型金属框架12内，正极接线端111和负极接线端112穿过所述插槽孔121、露出所述U型金属框架12外；

步骤4：所述金属框架12与所述电发热元件11之间通过焊接方式密封起来；

步骤5：将装有电发热元件11的U型金属框架12(即1)放入壳体2内，正极接线端111和负极接线端112分别连接电线通过上壳体23的电线孔231穿出与外部电源连接；所述壳体2和所述金属框架12之间用橡胶条密封起来，制成电发热装置。

在一个实施例中，所述步骤1中，将所述至少一个电极条组件插入金属扁管113后将该金属扁管113压实，形成接触紧密的电发热元件11。

在另一个实施例中，所述金属框架12与所述电发热元件11之间焊接后用外力挤压(例如用硬的垫块插入)各电发热元件11之间，对各电发热元件11进行压实。

在实际使用过程中，将正负接线端连接的电线与外部电源连接，将壳体2的上下壳体密封好后，从流体进口211注入液体，液体从相邻的两个电发热元件11之间流过，由于通电，电发热元件11内的PTC陶瓷片发热，发出的热量通过铝扁管外壁传导给流经的液体，实现液体的电发热。

实施例2

本实施例提供如图7所示的平板型金属框架24，插槽孔241位于该平板内，将所述电发热元件11插入该插槽孔241内，如图8所示。

本发明采用优选的铝扁管中插入带有PTC陶瓷片的电极叠层，充分传递PTC陶瓷片的电阻发热，而不经过例如金属基座的中间环节，单位体积的发热功率较高；而且随着铝扁管在国内的国产化，这种材料很容易获得，并且成本低，易于加工。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种电发热装置，其特征在于，所述电发热装置包括壳体、位于所述壳体内的具有数个插槽孔的金属框架和插在该金属框架的插槽孔内的电发热元件；其中：

所述壳体包括槽型下壳体，所述下壳体的至少一壁上设有流体进口和流体出口；

所述电发热元件包括金属扁管，在该金属扁管内设置至少一个电极条组件，该电极条组件的外部为绝缘包裹层，该电极条组件内部包括至少一个由正电极条、半导体热敏电阻片、负电极条依次叠放的电极叠层；

所述电发热元件的至少一端插入插槽孔内；

所述电发热元件位于所述下壳体的槽内。

2.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述金属框架包括底板和底板两端相对设置的侧板，所述插槽孔位于所述侧板上。

3.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述金属框架为一平板，数个插槽孔设置在该平板内。

4.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述金属扁管为铝扁管。

5.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述半导体热敏电阻片为PTC陶瓷片。

6.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述电发热元件的其中一端或两端设置正极接线端和负极接线端，所述正极接线端与所述正电极条连接，所述负极接线端与所述负电极条连接；所述电发热元件的正极接线端和负极接线端穿过所述插槽孔。

7.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述壳体还包括上壳体，在该上壳体上开设有电线孔，供连接外部电源的电线穿过。

8.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述金属框架与所述电发热元件之间通过焊接方式密封。

9.根据权利要求8所述的电发热装置，其特征在于，焊接位置在所述金属框架侧板上或在所述金属框架的底板上。

10.根据权利要求1所述的电发热装置，其特征在于，所述壳体和所述金属框架之间用橡胶条密封。

11.用于制造权利要求1-10任意一项所述的电发热装置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：制造数个电发热元件：将正电极条、半导体热敏电阻片、负电极条依次叠放，制成所述电极叠层；再用绝缘薄膜将所述电极叠层包裹起来，制成外部有绝缘包裹层的电极条组件；再将所述至少一个电极条组件插入金属扁管中，制成电发热元件；

步骤2：制造金属框架：将一矩形金属片的长度方向上的左右两端冲压出数个插槽孔，再将两边的插槽孔冲压折起90度，制成U型金属框架；或者将一矩形金属片中冲压出数个插槽孔；

步骤3：将数个电发热元件插入金属框架内，正极接线端和/或负极接线端穿过所述插槽孔；

步骤4：所述金属框架与所述电发热元件之间通过焊接方式密封起来；

步骤5：将装有电发热元件的金属框架放入壳体内，正极接线端和负极接线端分别连接电线通过上壳体的电线孔穿出与外部电源连接；所述壳体和所述金属框架之间用橡胶条密封起来，制成电发热装置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，将所述至少一个电极条组件插入金属扁管后将该金属扁管压实，形成接触紧密的电发热元件。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述金属框架与所述电发热元件之间焊接后用外力挤压各电发热元件，对各电发热元件进行压实。