CN104582020A - Ptc加热组件及汽车除霜器 - Google Patents

Abstract

为解决现有PTC加热器由于在金属电极片和PTC陶瓷片之间设置导电胶层，导致使用过程中性能不断衰减，绝缘阻抗增大，接触不良概率提高，击穿风险增大的问题，本发明实施例提供了一种PTC加热组件及汽车除霜器，PTC加热组件包括加热芯、绝缘层及金属管；绝缘层包裹加热芯后穿设在金属管内；加热芯包括两金属电极片及置于两金属电极片之间的若干PTC陶瓷片；两金属电极片上对应PTC陶瓷片均设有若干限位槽，PTC陶瓷片嵌入两金属电极片上对应设置的限位槽内。本发明提供的PTC加热组件消除了导电胶层带来的不利影响，改善了其导热效果。并且改善了PTC加热组件的绝缘耐压性能，PTC加热组件更安全。成本更低。

Description

PTC加热组件及汽车除霜器

技术领域

本发明涉及加热领域，尤其指PTC加热器领域。

背景技术

PTC的英文全称为Positive Temperature Coefficient，中文全称为正温度系数，一般用来指泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。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。目前已大量应用于取暖器、干衣机、风幕机、空调等领域。

现有常见的PTC加热器一般均包括加热芯、绝缘层、金属管、散热片等，加热芯被绝缘层包裹后，置于两端开口的金属管内，两端开口处用封口胶封口；金属管外粘贴有散热片。该加热芯一般由两金属电极片及位于两金属电极片之间的若干PTC陶瓷片组成，在金属电极片和PTC陶瓷片之间，一般设置有导电胶层，比如高温硅橡胶，通过该高温硅橡胶实现两者的粘接，同时保证其电连接。采用该种方式的PTC加热器，其防水、绝缘耐压性能已显著提高，但由于在金属电极片和PTC陶瓷片之间设有导电胶层，而导电胶层的厚度和导电、导热、耐温性能都影响PTC陶瓷片的性能发挥，一定程度上加大了其阻抗，且在高电压通电的情况下，由于高温硅橡胶在持续耐久老化过程中性能会不断衰减，增大了绝缘阻抗的作用，接触不良的概率提高，击穿风险增大。

发明内容

为解决现有PTC加热器由于在金属电极片和PTC陶瓷片之间设置导电胶层，导致使用过程中性能不断衰减，绝缘阻抗增大，接触不良概率提高，击穿风险增大的问题，本发明实施例提供了一种PTC加热组件及汽车除霜器。

本发明实施例一方面提供了一种PTC加热组件，包括加热芯、绝缘层及金属管；所述绝缘层包裹所述加热芯后穿设在所述金属管内；

所述加热芯包括两金属电极片及置于所述两金属电极片之间的若干PTC陶瓷片；

所述PTC陶瓷片包括正、负电极层及夹在所述正、负电极层之间的陶瓷烧结层；

其中，所述两金属电极片上对应PTC陶瓷片均设有若干限位槽，所述PTC陶瓷片嵌入所述两金属电极片上对应设置的限位槽内，以使所述两金属电极片分别与所述PTC陶瓷片的正、负电极层直接电连接。

由于本发明实施例公开的PTC加热组件，取消了现有方式中的导电胶，取而代之的是在其金属电极片上设置对应PTC陶瓷片的限位槽，且将PTC陶瓷片嵌入所述两金属电极片上对应设置的限位槽内，使的所述两金属电极片分别与所述PTC陶瓷片的正、负电极层直接电连接。实现了金属电极片与PTC陶瓷片的直接电连接。消除了该导电胶层带来的不利影响，即防止了该导电胶层由于持续老化导致的性能衰减，降低了其绝缘阻抗，防止了接触不良甚至击穿情况的出现。同时，改善了其导热效果。并且改善了整个PTC加热组件的绝缘耐压性能，PTC加热组件更安全。

优选地，所述陶瓷烧结层的两个大面上设有凸台，所述正、负电极层分别设置在所述凸台表面。采用具有凸台的PTC陶瓷片，更容易将该PTC陶瓷片嵌在两个金属电极片的限位槽内，其电连接也更加牢靠。

优选地，所述凸台高0.2-0.5mm，所述凸台与PTC陶瓷片的边缘距离0.5-3mm。

优选地，所述金属电极片上设有电极引出端，所述金属管两端的开口处采用封口胶封口，所述电极引出端从所述封口胶中引出。如此，加热芯被密封在金属管内，只从金属管的一端或者两端开口处引出电机引出端，即只有该电极引出端露在金属管外。如此，提高了其PTC加热组件的绝缘耐压性能，且由于在出电极引出端露出金属管的开口处灌封封口胶后，防水性能显著提高，加热器整体安全性能更佳。

优选地，所述陶瓷片的厚度为3.0-4.0mm，所述金属电极片上的限位槽深度为0.15-0.45mm。

优选地，所述金属电极片为经过了粗糙化处理的金属片，其粗糙度为4-10μm。

优选地，所述金属管表面粘贴有散热片。

优选地，还包括两支架，所述PTC加热组件被安装在所述两支架之间。

优选地，所述支架内还安装有温度熔断器及温度控制器。

本发明实施例另一方面提供了一种汽车除霜器，包括上述提到的PTC加热组件。

由于汽车除霜器上采用了上述改进的PTC加热组件，提高了汽车除霜器的加热性能，其成本更低，安全性更高。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的PTC陶瓷片立体示意图；

图2是本发明具体实施方式中提供的PTC陶瓷片俯视示意图；

图3是图2中A处放大示意图；

图4是本发明具体实施方式中提供的PTC陶瓷片主视示意图；

图5是图4中B处放大示意图；

图6是本发明具体实施方式中提供的金属电极片俯视示意图；

图7是本发明具体实施方式中提供的金属电极片主视示意图；

图8是图7中C处放大示意图；

图9是本发明具体实施方式中提供的加热芯分解示意图；

图10是图9中D处放大示意图；

图11是本发明具体实施方式中提供的加热芯剖面示意图；

图12是图11中E处放大示意图；

图13是本发明具体实施方式中提供的PTC加热器剖面示意图；

图14是图13中F处放大示意图。

其中，1、PTC陶瓷片；2、金属电极片；3、支架；4、散热片；5、温度熔断器；6、温度控制器；7、接头；8、金属管；9、绝缘层；10、加热芯；11、凸台；12、倒圆角；21、限位槽；22、电极引出端；2a、第一电极片；2b、第二电极片；21a、第一限位槽；21b、第二限位槽；22a、第一电极引出端；22b、第二电极引出端；3a、左端支架；3b、右端支架。

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1

为解决现有PTC加热器由于在金属电极片2和PTC陶瓷片1之间设置导电胶层，导致使用过程中性能不断衰减，绝缘阻抗增大，接触不良概率提高，击穿风险增大的问题，本例将提供一种PTC加热组件，下面对其进行具体描述。

如图13、图14所示，本例公开的PTC加热组件，包括加热芯10、绝缘层9及金属管8；所述绝缘层9包裹所述加热芯10后穿设在所述金属管8内；

所述加热芯10包括两金属电极片2及置于所述两金属电极片2之间的若干PTC陶瓷片1；

所述PTC陶瓷片1包括正、负电极层及夹在所述正、负电极层之间的陶瓷烧结层；

如图6、图7、图8所示，所述两金属电极片2上对应PTC陶瓷片1均设有若干限位槽21，所述PTC陶瓷片1嵌入所述两金属电极片2上对应设置的限位槽21内，以使所述两金属电极片2分别与所述PTC陶瓷片1的正、负电极层直接电连接。

由于本发明实施例公开的PTC加热组件，取消了现有方式中的导电胶，取而代之的是在其金属电极片2上设置对应PTC陶瓷片1的限位槽21，且将PTC陶瓷片1嵌入所述两金属电极片2上对应设置的限位槽21内，使的所述两金属电极片2分别与所述PTC陶瓷片1的正、负电极层直接电连接。实现了金属电极片2与PTC陶瓷片1的直接电连接。消除了该导电胶层带来的不利影响，即防止了该导电胶层由于持续老化导致的性能衰减，降低了其绝缘阻抗，防止了接触不良甚至击穿情况的出现。同时，改善了其导热效果。并且改善了整个PTC加热组件的绝缘耐压性能，PTC加热组件更安全。其成本更低。

所谓的绝缘层9包裹所述加热芯10后置于所述金属方管内指将绝缘层9包裹加热芯10后，作为一整体部件一起置于该金属管8内。

金属管8一般为两端开口的铝方通，当然，采用其他的材料制成的管状体也是可行的，只要其具有良好的导热功能即可。

PTC陶瓷片1为本领域技术人员所公知，其呈一夹心状结构，中间为陶瓷烧结层，该陶瓷烧结层通过BaTiO₃系PTC陶瓷材料、或者V₂O₃系PTC陶瓷材料等PTC陶瓷材料通过烧结形成，其一般的过程为通过将PTC陶瓷材料、粘结剂等混合后，经预烧成粉体后球磨，然后在模具中压合成型，最终通过高温烧结形成该陶瓷烧结层。通过喷涂、溅射等方式在其陶瓷烧结层的两个大面上形成该正、负电极层。该正、负电极层可以为铝层、银层等。一般其厚度非常小，约20-30μm。PTC陶瓷片1的整体厚度一般为2.0-4.0mm。一般在一PTC加热组件中，常常设有多粒PTC陶瓷片1，比如本例中，如图9所示，共嵌装了6粒PTC陶瓷片1,关于PTC陶瓷片1的粒数，根据需要设置，并不特别限定。

金属电极片2如图6-图8所示，每个金属电极片2上对应PTC陶瓷片1粒数的限位槽21，比如对应上述6粒PTC陶瓷片1，本例中设有6个限位槽21，使得该金属电极片2看起来像一占空比比值非常大的方波。该限位槽21一般可通过对金属片冲压形成。

同时，该金属电极片2上的末端设有电极引出端22，如图6中左侧呈L形的部分即为该电极引出端22，该电极引出端22的作用是用于与加热芯10外部的结构进行电连接。一般所述金属管8两端的开口处采用封口胶封口，所述电极引出端22从所述封口胶中引出。该封口胶一般采用防水硅胶。如此，加热芯10被密封在金属管8内，只从金属管8的一端或者两端开口处引出电机引出端，即只有该电极引出端22露在金属管8外。如此，提高了其PTC加热组件的绝缘耐压性能，且由于在出电极引出端22露出金属管8的开口处灌封封口胶后，防水性能显著提高，加热器整体安全性能更佳。

金属电极片2的厚度一般设置为0.15-0.30mm，所述金属电极片2上的限位槽21深度为0.15-0.45mm。

金属电极片2一般为铝片或者黄铜片，优选采用黄铜片，其电阻更低。作为一种优选方式，该金属电极片2为经过了粗糙化处理的金属片，其粗糙度为4-10μm。如此，其电连接更加牢靠。所谓的粗糙化处理指经砂纸或者打磨机进行打磨的过程。

为方便描述，如图9、图10所示，将两金属电极片2分别称为第一电极片2a和第二电极片2b；第一电极片2a上的电极引出端22称为第一电极引出端22a，第二电极片2b上的电极引出端22称为第二电极引出端22b，将第一电极片2a上的限位槽21称为第一限位槽21a，将第二电极片2b上的限位槽21称为第二限位槽21b。如此，每一粒PTC陶瓷片1均被嵌装于第一电极片2a的第一限位槽21a与第二电极片2b的第二限位槽21b内。被固定住，且加热芯10外包裹一绝缘层9，两者整体被穿入金属管8后，后续还将采用压机对金属管8施压，如此将进一步将强金属电极片2与PTC陶瓷片1的电连接。保证其电连接安全可靠，无接触不良等情形。

所谓的绝缘层9一般采用高温硅胶垫片、氧化铝陶瓷等。具体并不特别限定，只要其起到良好的绝缘作用的同时，还能起到很好的导热作用即可。

作为优选的实施方式，如图1-图5所示，所述陶瓷烧结层的两个大面上设有凸台11，所述正、负电极层分别设置在所述凸台11表面。所谓的大面指面积最大的两个面，图2中沿纸面内、纸面外的两个面为大面，图4中上、下两个面为大面。与大面相邻的其他4个面为侧面。

所谓的在凸台11表面设置正、负电极层，具体为通过喷涂或者溅射的方式在凸台11的上表面形成正、负电极层，也可以同时在其侧面通过喷涂或者溅射的方式形成正、负电极层。

作为优选的实施方式，所述凸台11高0.2-0.5mm，所述凸台11与PTC陶瓷片1的边缘距离0.5-3mm。本例还在PTC陶瓷片1的4角处做了倒圆角12。

采用具有凸台11的PTC陶瓷片1，更容易将该PTC陶瓷片1嵌在两个金属电极片2的限位槽21内，其电连接也更加牢靠。

如图13、14所示，一般还在金属管8的表面粘贴有散热片4，散热片4可以为一整条波浪状的形状。也可以采用若干W形或者V形翅片粘贴而成。其材质一般为铝。散热片4一般通过硅橡胶粘贴在金属管8表面。

如图13、图14所示，一般PTC加热组件还可以包括两支架3，所述PTC加热组件被安装在所述两支架3之间。为区别起见，称图13中左端的支架3为左端支架3a，图中右端的支架3为右端支架3b。一般支架3均具有空腔，可将封口后的金属管8两端插入支架3的空腔内，以将PTC加热组件的两端封装，封装时，一般还在其内填充有密封胶。

一般，还在所述支架3内安装有温度熔断器5及温度控制器6。比如图13、14中所示，在其左端支架3a内安装有温度熔断器5和温度控制器6，该温度熔断器5和温度控制器6分别接在第一电极引出端22a和第二电极引出端22b上。最终通过接线引出至支架3外，并在其末端形成与电源端连接的接头7。

下面对其制作过程进行简单描述，首先制作具有凸台11的PTC陶瓷片1，及将电极金属片经冲压后形成对应PTC陶瓷片1的限位槽21；将电极金属片经粗糙化处理，然后将PTC陶瓷片1嵌装在两电极金属片之间，形成加热芯10。然后在所述加热芯10外包裹一绝缘层9，将其整体穿入金属管8中，然后用压机压紧金属管8，再与丝印了高温硅橡胶的散热片4粘紧，固化，灌封防水胶，固化。最后两端安装支架3，并接好温度熔断器5、温度控制器6，最终通过接线将接头7引出。

综上所述，采用本例提供的PTC加热组件，消除了导电胶层的不良影响，其电连接更加牢靠，且改善了导热效果，成本更低。并且改善了整个PTC加热组件的绝缘耐压性能，PTC加热组件更安全。

实施例2

本例提供了一种汽车除霜器，汽车除霜器主要应用在车辆挡风玻璃上，用来在汽车挡风玻璃上形成有霜时，通过热空气加热去除该霜。一般包括风机、加热器、除霜管路等部件，一般工作过程为风机吹出的风经加热器后送入除霜管路，后经除霜管路均匀吹送到挡风玻璃内侧，进行全景除霜或除雾。本例主要改进点为：汽车除霜器中的加热器采用实施例1中提供的PTC加热组件。因该PTC加热组件已在实施例1中做了详细说明，故不再重复，同时，汽车除霜器中的其他部件及连接关系为本领域技术人员所公知，不再赘述。

由于本例提供的汽车除霜器上采用了上述改进的PTC加热组件，该PTC加热组件消除了导电胶层的不良影响，其电连接更加牢靠，且改善了导热效果，成本更低。并且改善了整个PTC加热组件的绝缘耐压性能，PTC加热组件更安全。因此，同样也提高了汽车除霜器的加热性能，其成本更低，安全性更高。

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 (11)

1.一种PTC加热组件，包括加热芯、绝缘层及金属管；所述绝缘层包裹所述加热芯后穿设在所述金属管内；

所述加热芯包括两金属电极片及置于所述两金属电极片之间的若干PTC陶瓷片；

所述PTC陶瓷片包括正、负电极层及夹在所述正、负电极层之间的陶瓷烧结层；

其特征在于，所述两金属电极片上对应PTC陶瓷片均设有若干限位槽，所述PTC陶瓷片嵌入所述两金属电极片上对应设置的限位槽内，以使所述两金属电极片分别与所述PTC陶瓷片的正、负电极层直接电连接。

2.根据权利要求1所述的PTC加热组件，其特征在于，所述陶瓷烧结层上面积最大的两个面称为大面，两个所述大面上设有凸台，所述正、负电极层分别设置在所述凸台表面。

3.根据权利要求2所述的PTC加热组件，其特征在于，所述凸台高0.2-0.5mm，所述凸台与PTC陶瓷片的边缘距离0.5-3mm。

4.根据权利要求2所述的PTC加热组件，其特征在于，所述金属电极片上设有有电极引出端，所述金属管两端的开口处采用封口胶封口，所述电极引出端从所述封口胶中引出。

5.根据权利要求2所述的PTC加热组件，其特征在于，所述陶瓷片的厚度为3.0-4.0mm，所述金属电极片上的限位槽深度为0.15-0.45mm。

6.根据权利要求2所述的PTC加热组件，其特征在于，所述金属电极片为经过了粗糙化处理的金属片，其粗糙度为4-10μm。

7.根据权利要求6所述的PTC加热组件，其特征在于，所述金属电极片为黄铜片。

8.根据权利要求2所述的PTC加热组件，其特征在于，所述金属管表面粘贴有散热片。

9.根据权利要求8所述的PTC加热组件，其特征在于，还包括两支架，所述PTC加热组件被安装在所述两支架之间。

10.根据权利要求9所述的PTC加热组件，其特征在于，所述支架内还安装有温度熔断器及温度控制器。

11.一种汽车除霜器，其特征在于，包括如权利要求1-10中任意一项所述的PTC加热组件。