CN104566935A - 一种液体电加热器 - Google Patents

Abstract

为解决现有液体电加热器换热效率不够高，换热能力相对较低的问题，本发明实施例提供了一种可大幅提高其换热效率的液体电加热器，包括壳体、加热组件及换热板；所述加热组件包括基台及设置在所述基台上的至少一个加热芯；所述壳体与所述基台配合形成一换热空腔，所述加热芯及所述换热板设置在所述换热空腔内；所述壳体上设有液态介质入口及液态介质出口，所述液态介质经所述液态介质入口进入所述换热空腔，经液态介质出口流出所述换热空腔；所述换热板呈螺旋楼梯状，环设在所述加热芯外。本发明实施例公开的液体电加热器，大幅度提高了其换热效率，能有效的提高加热器的换热能力。同时还具有结构简单、牢固可靠、易于装配、耗电量低等优点。

Description

一种液体电加热器

技术领域

本发明涉及加热器领域，尤其指液体电加热器。

背景技术

随着技术的飞速发展，目前大部分汽车空调采用液体电加热器进行采暖，液体电加热器一般采用如下方案：液体电加热器包括壳体、加热芯体；该加热芯体插入该壳体内，壳体内密封有水室，在壳体上设置进水口及出水口。使得作为冷却介质的水可以经入水口流入，从出水口流出。如此，加热芯体所发的热量被传递给水，再由水传递给外界。

然而上述液体电加热器还存在一些缺陷，比如液体介质流道采用直通式流道，使得换热转换效率不高，浪费能源，而且为了保证加热效果，还增大了液体加热器本身的体积。作为改进，现有也有对加热芯体做出改进，在其加热芯体外设置散热体，进一步改进可以在散热体外设置换热筋等，上述改进可以有效改善其换热转换效率，但是，现有的散热结构比较简单，循环液体的流道换热能力未能完全开发出来，这使其发挥更加高效的换热能力有所限制。尤其碰到功率需求很大的大型车辆的功率需求时，其换热效率还不够高，换热能力相对较低。

发明内容

为解决现有液体电加热器换热效率不够高，换热能力相对较低的问题，本发明实施例提供了一种可大幅提高其换热效率的液体电加热器。

本发明实施例提供的液体电加热器，包括壳体、加热组件及换热板；

所述加热组件包括基台及设置在所述基台上的至少一个加热芯；所述壳体与所述基台配合形成一换热空腔，所述加热芯及所述换热板设置在所述换热空腔内；

所述壳体上设有液态介质入口及液态介质出口，所述液态介质经所述液态介质入口进入所述换热空腔，经液态介质出口流出所述换热空腔；

所述换热板呈螺旋楼梯状，环设在所述加热芯外。

本发明实施例公开的液体电加热器，由于其在加热芯外环设了一螺旋楼梯状的换热板，这样可有效的将加热芯的热量传导至换热板，而液态介质会绕着加热芯螺旋循环，这样液态介质既可以通过与加热芯壁面换热，更可以通过整块换热板换热，螺旋楼梯状的换热板使得在换热空腔内形成新型的螺旋楼梯式流道，液态热介质以下楼梯的形式在该螺旋楼梯式的流道内向下流动，以多种换热方式完成热量交换，大幅度提高了其换热效率，能有效的提高加热器的换热能力。同时还具有结构简单、牢固可靠、易于装配、耗电量低等优点。

优选地，所述换热板上设有开窗翅片。采用该开窗翅片，液态介质既可以通过与加热芯壁面换热，也可以通过换热板换热，还有一部分通过开窗翅片换热。不仅调节了流道内流阻，还增加了液态介质与换热板的换热面积，提高了其传热效率。

优选地，所述换热板上设有供加热芯穿过的通孔；所述加热芯穿入所述通孔，与所述换热板焊接为一体。采用焊接的方式，可以将加热芯和换热板牢固的连接成一体结构，有效的将加热芯的热量传导至整块换热板，其传热顺畅、均匀。

优选地，所述加热芯为两个以上，以规则对称的方式均匀分布在所述基台上。由于所述加热芯采用规则对称的方式分布，使得加热芯散发的热量更加均匀地被换热板及液态介质吸收。

优选地，所述加热芯以梅花形状或者阵列形状分布在所述基台上。

优选地，所述加热芯包括加热柱及从所述基台底部伸入所述加热柱内的盲孔，所述盲孔内装设有PTC加热元件。

优选地，所述PTC加热元件包括PTC发热部件，绝缘层及金属管；所述绝缘层包裹所述PTC发热部件后，穿设在所述金属管内；

所述PTC发热组件包括两金属电极片、夹设于两金属电极片之间的若干PTC陶瓷片。

优选地，所述基台底部设有一凹腔，各所述加热芯上的盲孔均与该凹腔相通；从所述PTC加热元件的两金属电极片的引出端通过引线与外接电源连接。

优选地，在所述PTC加热元件的引出端与所述外接电源之间的线路上，还设有温度熔断器和温度控制器；

所述温度熔断器及所述温度控制器容纳在所述凹腔内。

优选地，所述开窗翅片包括被切割形成的窗口，及经冲压形成的位于所述窗口边沿的翅片。采用此种方式的开窗翅片，其重量轻，结构紧凑、体积小，容易加工。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的液体电加热器分解示意图；

图2是本发明具体实施方式中提供的液体电加热器装配后立体示意图；

图3是本发明具体实施方式中提供的换热板立体示意图；

图4是本发明具体实施方式中提供的换热板环抱加热芯剖面示意图；

图5是本发明具体实施方式中提供的换热板上开窗翅片示意图；

图6是本发明具体实施方式中提供的液体电加热器剖面分解示意图；

图7是本发明具体实施方式中液态介质流动示意图。

其中，1、壳体；10、换热空腔；11、液态介质入口；12、液态介质出口；2、加热组件；21、加热芯；210、盲孔；211、加热柱；22、基台；220、凹腔；3、换热板；31、开窗翅片；32、通孔；311、窗口；312、翅片；4、PTC加热元件。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本例将对液体电加热器进行详细说明。请参见图1、图2、图6，图1为液体电加热器的分解示意图；图2是液体电加热器装配以后的立体示意图；图6是液体电加热器的剖面分解示意图；本例公开的液体电加热器包括壳体1、加热组件及换热板3；

所述加热组件包括基台22及设置在所述基台22上的至少一个加热芯21；所述壳体1与所述基台22配合形成一密闭的换热空腔10，所述加热芯21及所述换热板3设置在所述换热空腔10内；

所述壳体1上设有液态介质入口11及液态介质出口12，所述液态介质经所述液态介质入口11进入所述换热空腔10，经液态介质出口12流出所述换热空腔10；

所述换热板3呈螺旋楼梯状，环设在所述加热芯21外。

本例提供的壳体1呈筒状，内部为圆孔，外部为8面体。所述壳体1的材质为金属材质。所述壳体1一端开口，开口处与基台22配合，以将两者形成密闭的换热空腔10。关于壳体1的形状并不重要，只要其能与基台22形成密闭的换热空腔10即可。如图1、2中所示，设壳体1的开口方向向下，壳体1包括8个侧面和一个顶面，在壳体1的侧面上靠近顶面处设置所述液态介质入口11，在壳体1的侧面上靠近开口处设置所述液态介质出口12。如此，液态介质可以从该液态介质入口11进入该换热空腔10内，并在重力作用下沿螺旋楼梯状的换热板3向下流动，以完成与加热芯21的热量交换过程。

所谓的液态介质一般采用水，作为替换方式，也可采用传热油等介质。

该加热芯21的作用是起到加热的作用，并不局限于采用何种方式加热。只要能根据需要达到合适的加热功率即可。一般加热芯21内设有通电即发热的电气元件，比如金属电阻丝类或者PTC加热器类，作为优选的方式，优选采用PTC（英文全称：Positive Temperature Coefficient，中文全称：正温度系数）加热器作为发热部件。通常我们提到的PTC指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻，它具有电阻率随温度升高而增大的特性，常用作加热元件或者传感器、保护器或者温控开关等等。PTC加热器广泛使用在各种需要加热的领域，利用其性能稳定、升温迅速、受电源电压波动影响小等特性，制成的各种PTC加热器产品，已成为金属电阻丝类发热材料最理想的替代产品。

比如，如图6所示，所述加热芯21包括加热柱211及从所述基台22底部伸入所述加热柱211内的盲孔210，所述盲孔210内装设有PTC加热元件4。该加热柱211和基台22为一体成型的结构，其材质为金属材质。该加热柱211起到安装PTC加热元件4，并将PTC加热元件4与液态介质隔离的作用。

所述基台22底部设有一凹腔220，各所述加热芯21上的盲孔210均与该凹腔220相通；从所述PTC加热元件4的两金属电极片的引出端通过引线与外接电源连接。同时，一般在PTC加热元件4的引出端与外接电源之间的线路上，还设有温度熔断器和温度控制器等部件。比如，两金属电极片的引出端分别为正极端、负极端，则可在正极端、负极端上分别串联温度熔断器和温度控制器，然后在再温度熔断器和温度控制器的另一端通过引线引出。可以将温度熔断器及温度控制器等部件容纳在该凹腔220内。

所谓的PTC加热元件4包括PTC发热部件，绝缘层及金属管；所述绝缘层包裹所述PTC发热部件后，穿设在所述金属管内；所述PTC发热部件包括两金属电极片、夹设于两金属电极片之间的若干PTC陶瓷片。PTC加热元件4为本领域技术人员所公知，不再赘述。

如图3所示，所述换热板3为一整体的螺旋楼梯状结构，其与壳体1内壁形成流道，液态介质将以下楼梯的形式从该流道内流过。其材质为换热系数高、可钎焊的金属，比如铝。所述换热板3上设有供加热芯21穿过的通孔32；所述加热芯21穿入所述通孔32，与所述换热板3焊接为一体。根据该图可以理解，对应每一加热芯21；该换热板3的螺旋楼梯状的换热板3上每一层对应设有一通孔32，加热芯21依次穿过每一层的通孔32，加热芯21穿过每一层通孔32的样式如图4所示，如此，将换热板3整个装在加热芯21上，使换热板3以螺旋楼梯状的形式环抱所述加热芯21，且通过焊接工艺完成结构配合。采用焊接的方式，可以将加热芯21和换热板3牢固的连接成一体结构，有效的将加热芯21的热量传导至整块换热板3，其传热顺畅、均匀。

关于该加热芯21，可以为一个，也可以为多个，优选所述加热芯21为两个以上，以规则对称的方式均匀分布在所述基台22上。由于所述加热芯21采用规则对称的方式分布，使得加热芯21散发的热量更加均匀地被换热板3及液态介质吸收。比如，所述加热芯21以梅花形状或者阵列形状分布在所述基台22上。阵列形状可以为矩形阵列或者环形阵列。如图7所示，本例中以9个加热芯21为例，加热芯21以梅花形状均匀分布在基台22上，具体为一个加热芯21被置于基台22中心处，围绕该基台22中心处设有8个沿环形阵列分布的加热芯21。

采用本例公开的液体电加热器，由于其在加热芯21外环设了一螺旋楼梯状的换热板3，这样可有效的将加热芯21的热量传导至换热板3，而液态介质会绕着加热芯21螺旋循环，这样液态介质既可以通过与加热芯21壁面换热，更可以通过整块换热板3换热，螺旋楼梯状的换热板3使得在换热空腔10内形成新型的螺旋楼梯式流道，液态热介质以下楼梯的形式在该螺旋楼梯式的流道内向下流动，以多种换热方式完成热量交换，大幅度提高了其换热效率，能有效的提高加热器的换热能力。同时还具有结构简单、牢固可靠、易于装配、耗电量低等优点。

如图3、图4所示，作为优选的方式，所述换热板3上设有开窗翅片31。采用该开窗翅片31，如图7所示，采用具有开窗翅片31的螺旋楼梯形状的换热板3，将使得液态介质将如图中箭头所示方向绕着加热芯21螺旋循环，还有一部分介质可以通过开窗翅片31处通过。如此，使得液态介质既可以通过与加热芯21壁面换热，也可以通过换热板3换热，还有一部分通过开窗翅片31换热。形成了多重换热面进行换热的方式，不仅调节了流道内流阻，还增加了液态介质与换热板3的换热面积，提高了其传热效率。

如图5所示，所述开窗翅片31包括被切割形成的窗口311及经冲压形成的位于所述窗口311边沿的翅片312。采用此种方式的开窗翅片31，其重量轻，结构紧凑、体积小，容易加工。

总言之，采用本例提供的液体电加热器，由于在加热芯21外环设有类似建筑设计思路的螺旋楼梯状的换热板3，同时在换热板3上设计开窗翅片31，因此，在换热空腔10内形成了新型的流道，液态介质可通过多重换热面进行换热，大幅度提高了其换热效率，能有效的提高加热器的换热能力。调节了流道内流阻，还增加了液态介质与换热板3的换热面积，以此将换热效果充分提高。能够及时、迅速、有效的将加热芯21的热量充分的传至液态介质，是一种安全、高效、节能、经济、适应市场需求的液体电加热器，同时还具有结构简单、牢固可靠、易于装配、耗电量低等优点。可应用在加热功率需求很大的大型车辆上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液体电加热器，其特征在于，包括壳体、加热组件及换热板；

所述加热组件包括基台及设置在所述基台上的至少一个加热芯；所述壳体与所述基台配合形成一密闭的换热空腔，所述加热芯及所述换热板设置在所述换热空腔内；

所述壳体上设有液态介质入口及液态介质出口，所述液态介质经所述液态介质入口进入所述换热空腔，经液态介质出口流出所述换热空腔；

所述换热板呈螺旋楼梯状，环设在所述加热芯外。

2.根据权利要求1所述的液体电加热器，其特征在于，所述换热板上设有开窗翅片。

3.根据权利要求2所述的液体电加热器，其特征在于，所述开窗翅片包括被切割形成的窗口及经冲压形成的位于所述窗口边沿的翅片。

4.根据权利要求1所述的液体电加热器，其特征在于，所述换热板上设有供加热芯穿过的通孔；所述加热芯穿入所述通孔，与所述换热板焊接为一体。

5.根据权利要求1或4所述的液体电加热器，其特征在于，所述加热芯为两个以上，以规则对称的方式均匀分布在所述基台上。

6.根据权利要求5所述的液体电加热器，其特征在于，所述加热芯以梅花形状或者阵列形状分布在所述基台上。

7.根据权利要求1所述的液体电加热器，其特征在于，所述加热芯包括加热柱及从所述基台底部伸入所述加热柱内的盲孔，所述盲孔内装设有PTC加热元件。

8.根据权利要求7所述的液体电加热器，其特征在于，所述PTC加热元件包括PTC发热部件，绝缘层及金属管；所述绝缘层包裹所述PTC发热部件后，穿设在所述金属管内；

所述PTC发热部件包括两金属电极片、夹设于所述两金属电极片之间的若干PTC陶瓷片。

9.根据权利要求8所述的液体电加热器，其特征在于，所述基台底部设有一凹腔，各所述加热芯上的盲孔均与该凹腔相通；从所述PTC加热元件的两金属电极片的引出端通过引线与外接电源连接。

10.根据权利要求9所述的液体电加热器，其特征在于，在所述PTC加热元件的引出端与所述外接电源之间的线路上，还设有温度熔断器和温度控制器；

所述温度熔断器及所述温度控制器容纳在所述凹腔内。