CN106382739A - 一种电制热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电制热器,包括PTC电加热组体，PTC电加热组体包括PTC电极条组件，PTC电极条组件包括正电极条、PTC发热陶瓷片组、负电极条，PTC发热陶瓷片组由若干PTC发热陶瓷片组成；正电极片和负电极片各自外部的一侧设有第一绝缘层。PTC电极条组件、第一绝缘层组成第一整体件；翅片组与第一整体件依次间隔设置形成PTC电加热组体。本发明采用三明治式结构排列，传热效率高、功率密度大、结构紧凑、体积小，成本低，并且装配简单。

Description

一种电制热器

技术领域

本发明涉及一种电制热器，尤其是水暖电加热领域。

背景技术

现有技术CN101170844A和CN100567843C中加热水或防冻液（主要成分为乙二醇和水）的电加热器采用金属基座，再在上面插入PTC电加热片，并以楔形元件压紧。主要存在两个缺陷，缺点一是由于楔形元件增加了传热中间环节，热阻增加，热效率低、功率密度小；缺点二是各个PTC电加热片都各需要单独的楔形元件进行紧固，将影响其生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种电制热器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电制热器，包括PTC电加热组体，所述PTC电加热组体包括PTC电极条组件，所述的PTC电极条组件包括正电极条、PTC发热片组、负电极条，所述PTC发热片组由若干PTC发热片组成；

所述正电极条包括正电极片、正极极耳；

所述负电极条包括负电极片、负极极耳；

所述的PTC发热片组设置在正电极片和负电极片之间；

所述正电极片和负电极片各自外部的一侧设有第一绝缘层。

其中，PTC电极条组件中的PTC发热片优选通过胶粘的方式与正负电极片连接；当然，也可采用压紧的方式连接。

进一步的，所述PTC电极条组件、第一绝缘层组成第一整体件；所述PTC电制热器包括流体通道，所述流体通道与所述第一整体件依次间隔设置形成PTC电加热组体。

进一步的，所述PTC电加热组体的最外围优选为流体通道。

进一步的，相邻两流体通道之间分别设置第一密封件，各第一密封件对第一整体件的两侧边缘或整体形成密封绝缘。这样，起到了将换热液体与第一整体件（或PTC电极条组件）之间密封隔绝的效果。

进一步的，所述的PTC电制热器还包括主板，该主板具有内空腔；所述的PTC电加热组体设置在主板的内空腔中，并且与主板内壁之间形成密封结构；所述主板的外部包裹有用于容纳主板与PTC电加热组体的外壳。所述外壳优选塑料外壳，且优选采用上下合围形式的塑料外壳。

其中，所述主板可以是单开口槽形式的，也可以是多开口槽形式的。

或者，进一步的，所述的PTC电制热器还包括集液腔，所述的PTC电加热组体的两端与所述集液腔连通，所述集液腔上设置有进液口和出液口。所述的PTC电加热组体的两端与所述集液腔的连接优选采用胶粘的方式。所述集液腔用于进出流体的集液或分液，所述集液腔可以是类似平行流换热器所用的集流管，或者可以是板翅式换热器所用的封头等。

进一步的，所述流体通道采用封闭式流体通道。所谓封闭式流体通道是指，垂直于液体流动方向的流体通道的截面上的四个边（即平行于液体流动方向的流体通道的四个面）是封闭的（或者说相互连接的），流体与第一整体之间不直接接触。

进一步的，所述封闭式流体通道为板束或扁管。所述板束由隔板、翅片、封条组成，在相邻两隔板间放置翅片，翅片底端与顶端放置封条。所述扁管可以是单孔的或多孔的；可以是挤压成型的，也可以是焊接成型的，扁管材料可以是金属的，也可以是塑料等非金属的。

或者，进一步的，所述流体通道采用开放式流体通道。所谓开放式流体通道是指，垂直于液体流动方向的流体通道的截面上的四个边不全是封闭的，流体与第一整体之间存在直接接触的部分，比如流体与第一整体件的第一绝缘层直接接触。

所述开放式流体通道包括如下几种形式：所述流体通道由两相邻第一整体件与设置于两相邻第一整体件之间的第二密封件包围形成；或者，所述流体通道由两相邻第一整体件与两相邻第一整体件之间的主板部分包围形成；或者，所述流体通道由第一整体件、边板以及设置于第一整体件与边板之间的第二密封件包围形成；或者，所述流体通道由第一整体件、外壳以及设置于第一整体件与外壳之间的第二密封件包围形成。

所述的第二密封件，其作用是用于密封相邻两第一整体件之间的空隙，防止换热液体从相邻两第一整体件之间的上下方向流到主板或外壳之外。若主板是多开口槽形式的，每个开口槽均插入第一整体件，并被第一整体件充满且密封，这样则可以省略第二密封件。

所述边板，位于PTC电加热组体的最外围，作为两侧流体通道的一部分。

进一步的，两相邻第一整体件之间的上部设置一个所述第二密封件，或者两相邻第一整体件之间的上部和下部各设置一个所述第二密封件。

进一步的，所述开放式流体通道中设置有若干翅片，以强化换热性能。所述翅片可以是各种形式的翅片，比如光直翅片、锯齿翅片、多孔翅片等。

进一步的，所述第一绝缘层材料为耐换热液体浸泡的绝缘材料。这种材料有耐换热液体浸泡的绝缘硅胶、外部涂覆有环氧树脂的聚酰亚胺薄膜，等等。所谓耐换热液体浸泡的绝缘材料是指该绝缘材料浸泡在换热液体中仍能保持良好的绝缘功能。若选择耐换热液体浸泡的绝缘材料作为第一绝缘层材料，则也可选用该绝缘材料作为第一密封件。现有的乘用车用换热液体通常为乙二醇型水基防冻液，而乙二醇对一般的绝缘硅胶有明显的溶胀作用，从而导致绝缘硅胶的绝缘防护功能失效，所以耐换热液体浸泡的绝缘材料主要特征之一就是抗乙二醇溶胀功能，这种绝缘硅胶比如是抗乙二醇型防冻液溶胀的氟硅橡胶等等。另外，本发明中耐换热液体浸泡的绝缘材料可以是单一材料、或者复合材料、或者多种材料组合，其能够同时起到绝缘和耐冷却液浸泡功能。

进一步的，所述第一绝缘层为陶瓷绝缘片、或高分子材料绝缘片、或涂覆（如喷涂、浸涂等）绝缘层、或镀绝缘层，或者，所述正电极片和负电极片的外部包裹第一绝缘层。

进一步的，所述第一绝缘层材质选自高分子绝缘材料、陶瓷绝缘材料、和掺杂有陶瓷的高分子复合绝缘材料中的任意一种或几种。

进一步的，所述第一绝缘层材质选自硅胶、有机硅树脂、无机硅、聚酰亚胺、特氟龙、聚酯亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯类胶粘剂、丙烯酸类胶粘剂、苯并噁嗪、掺杂有陶瓷的硅胶中的任意一种或几种。

进一步的，设置所述第一绝缘层的方法选自涂覆、平贴、以及绕包（或包裹）中的一种或数种的组合。

进一步的，设置所述第一绝缘层的涂覆方法选自喷涂、刷涂、辊涂、沉积、浸涂、点胶、丝网印、滚涂、电泳、以及刮涂中的一种或数种的组合。

进一步的，所述第一密封件为绝缘密封胶、或绝缘橡胶圈、或焊接密封件。

进一步的，所述正极极耳位于正电极片的顶部，所述负极极耳位于负电极片的顶部；所述流体通道的换热液体流动方向为PTC电制热器的左侧至右侧或由右侧到左侧。

本发明PTC电制热器所用的换热液体优选采用水基冷却液，所谓水基冷却液是指冷却液以水为基本成分，比如纯水或者常用的防冻液，其中防冻液的主体组分为水和乙二醇，比如配比优选为约50%乙二醇+约50%水。

进一步的，所述电制热器还包括换热液体，换热液体在流体通道中流动，所述换热液体为水基冷却液。优选地，水基冷却液为纯水或者是以乙二醇和水为主要成分的防冻液。

本发明的有益效果是：本发明采用三明治式结构排列，传热效率高、功率密度大、结构紧凑、体积小，成本低，并且装配简单。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是第一整体件的结构示意图；

图2是第一整体件与流体通道交叠的结构示意图；

图3是正电极片和负电极片的外部包裹第一绝缘层的截面剖视示意图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是PTC电加热组体的结构示意图；

图6是单开口槽主板的结构示意图；

图7是PTC电加热组体安装在主板中的截面剖视示意图；

图8是一种封闭式流体通道（板束）的结构示意图；

图9是另一种封闭式流体通道（扁管）的结构示意图；

图10是包含有开放式流体通道的PTC电加热组体的侧面结构示意图；

图11是多种翅片的结构示意图；

图12是包含有开放式流体通道且中间设置了翅片的PTC电加热组体的侧面结构示意图；

图13是多开口槽主板的结构示意图；

图14是集液腔的结构示意图；

其中，1、正电极条，2、负电极条，3、PTC发热片，4、第一绝缘层，5、流体通道，511、板束，512、扁管，52、开放式流体通道，6、第一密封件，7、主板，71、内空腔，72、内空腔，73、内空腔，8、第一整体件，9边板，10、第二密封件，11、集液腔，12、翅片。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例一

如图1至图8所示，一种电制热器，包括PTC电加热组体，PTC电加热组体包括PTC电极条组件，PTC电极条组件包括正电极条1、PTC发热片组、负电极条2，PTC发热片组由若干PTC发热片3组成。

正电极条1包括正电极片、正极极耳；负电极条2包括负电极片、负极极耳；PTC发热片3组设置在正电极片和负电极片之间。正极极耳位于正电极片的左侧边顶部，负极极耳位于负电极片的右侧边顶部。正极极耳、负极极耳根据实际需求可以设置在正电极片或负电极片顶端的任意位置，可以是左侧或右侧或中间。优选地，可以采用硅胶将PTC发热片组粘接于正负电极片之间。

PTC电极条组件、第一绝缘层4组成第一整体件8；如图1所示的第一整体件8，其正电极片和负电极片各自外部的一侧设有第一绝缘层4。第一绝缘层4为陶瓷绝缘片或高分子材料绝或喷涂绝缘层或镀绝缘层；或者，如图3、图4所示的第一整体件8，其正电极片和负电极片的外部包裹第一绝缘层4。

PTC电制热器包括流体通道5，如图5所示，流体通道5与第一整体件8依次间隔设置形成PTC电加热组体，PTC电加热组体的最外围为流体通道5。

流体通道5在工作时内部有换热液体流经过，依靠PTC电极条组件工作产生的热量对流体通道5内的换热液体进行加热，PTC电加热组体的最外围设置为流体通道5，其余的流体通道5和PTC电极条组件交叠设置。

如图5所示，相邻两流体通道5之间分别设置第一密封件6，各第一密封件6对第一整体件8的两侧边缘形成密封绝缘，也可以对第一整体件8的下部、上部以及整体形成密封绝缘。第一密封件6为膏状绝缘密封胶或绝缘橡胶圈或焊接密封件。

如图6、图7所示，为能将密封好的PTC电加热组体组装起来，PTC电制热器还包括主板7，该主板7具有内空腔71，PTC电加热组体设置在主板7的内空腔71中，并且与主板7的内壁之间形成密封结构。另外，主板7的外部包裹有用于容纳主板7与PTC电加热组体的塑料外壳（未示出）。塑料外壳的作用是个容腔，换热液体从中经过。除了进出口之外，其他地方均进行密封，塑料外壳采用上、下外壳合围形式。

PTC发热片3的数量为18个，若干PTC发热片3呈三行六列分布在正电极片和负电极片之间，根据该实施例要求，第一整体件8的数量为3个，流体通道5的数量为4个，针对其他实施方式，也可以设置其他数量的第一整体件8与流体通道5数量。对于PTC发热片3的数量选择，用户可以根据实际需求选择，本申请中所有数字，仅为举例，可推而广之。

如图8所示的流体通道5为单层板束511，是一种封闭式流体通道，由两块隔板、一组翅片、两个封条组成，在两隔板间放置翅片，翅片底端与顶端放置封条。翅片处还可以放置用以导流的导流片。流体通道5内换热液体的流动方向为PTC电制热器的左侧至右侧或由右侧到左侧。为了更好地进行密封，优选地，可在板束的两个隔板外表面开设一圈凹槽，用于放置O型密封圈，以将第一整体件更好地密封与两个板束之间。

流体通道5为190*70mm，厚度为5±0.5mm；流体通道5的厚度根据实际的需求也可以采用其他的尺寸。正电极条1为180*60mm，厚度为0.2±0.05mm，负电极条2为180*60mm，厚度为0.2±0.05mm，正极极耳、负极极耳的尺寸为10*10mm；PTC发热片3为30*20 mm，厚度为3.5±0.05mm；第一绝缘层4的厚度为0.5±0.05mm。

本发明采用三明治式结构排列，传热效率高、功率密度大、结构紧凑、体积小，成本低，并且装配简单。

实施例二

本实施例大部分与实施例一相同，所不同的是，流体通道5采用如图9所示的多孔挤压扁管512。挤压扁管作为一种封闭式流体通道，其成型工艺简单，传热效率高。

实施例三

本实施例中的流体通道为开放式流体通道，如图10所示，一部分流体通道52由两相邻第一整体件8与设置于两相邻第一整体件8之间的第二密封件10包围形成；另一部分流体通道52由第一整体件8、边板9以及设置于第一整体件8与边板9之间的第二密封件10包围形成。

PTC电极条组件除正负极耳部分之外，其余部分（包括前后左右四面以及底部）涂覆（喷涂或浸涂）第一绝缘层4，第一绝缘层4材料采用耐换热液体浸泡的绝缘硅胶。这种硅胶浸泡于换热液体中能仍然保持良好的电绝缘功能，适合应用于采用开放式的流体通道的PTC电加热组体。而且，由于PTC电极条组件两侧和底部均涂覆了该耐换热液体浸泡的第一绝缘层4，故不再需要另外设置第一密封件6。

如图10所示的PTC电加热组体，在两相邻第一整体件8上部和下部分别设置一个第二密封件10，一方面用于间隔和固定第一整体件8，另一方面用于防止换热液体从主板处溢出。

该种结构的PTC电制热器结构简单，其绝缘层直接与换热液体接触，换热效率更高。

实施例四

本实施例与实施例三大部分相同，所不同的是：如图12-1所示，在两相邻第一整体件8之间的上部设置了一个第二密封件10，并在两相邻第一整体件8之间设置了一组翅片12。该翅片12一方面可以加强换热，另一方面用于支撑和间隔两相邻第一整体件8。翅片8的形式有多种形式可选，如图11所示。

实施例五

本实施例采用多开口槽形式的主板，该主板如图13-1或图13-2所示。在两相邻第一整体件8之间设置了翅片12，将第一整体件8的上部或极耳分别对应插入主板7一个开口槽72或73内，并确保第一整体件8与主板7之间的密封。本实施例的流体通道5由两相邻第一整体件8与两相邻第一整体8件之间的主板7部分包围形成；或者，流体通道由第一整体件8、外壳以及主板7部分包围形成。优选地，可在两相邻第一整体8件之间增加翅片12以提高机械性能和换热能力。第一绝缘层4采用耐换热液体浸泡的绝缘硅胶，且除极耳之外，在PTC电极条组件的所有外表面均涂覆该绝缘硅胶。

实施例六

本实施例采用实施例一所述的PTC电加热组体，即封闭式流体通道5与第一整体件8间隔设置形成PTC电加热组体。所不同的是，在PTC电加热组体左右两端采用如图14所示的集液腔11与其连通，连接的方式为胶粘，组成带集液腔11的PTC电制热器。

实施例七

本实施例与实施例四大部分相同，所不同的是：如图12-2所示，在两相邻第一整体件8之间的上部未设置第二密封件，两相邻第一整体件8之间仅设置了一组翅片12。

如图12-2所示的PTC电加热组体可与图13-2所示的主板配合使用，第一整体件8的上部（如极耳）穿过图13-2所示的内空腔73伸出于主板之上。第一绝缘层4采用耐换热液体浸泡的绝缘硅胶（如抗乙二醇型防冻液溶胀的氟硅橡胶），且除极耳之外，在PTC电极条组件的所有外表面均涂覆该绝缘硅胶，并在极耳与主板之间采用该硅胶密封。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种电制热器，其特征是，包括PTC电加热组体，所述PTC电加热组体包括PTC电极条组件，所述的PTC电极条组件包括正电极条、PTC发热片组、负电极条，所述PTC发热片组由若干PTC发热片组成；

所述正电极条包括正电极片、正极极耳；

所述负电极条包括负电极片、负极极耳；

所述的PTC发热片组设置在正电极片和负电极片之间；

所述正电极片和负电极片各自外部的一侧设有第一绝缘层；

所述PTC电极条组件、第一绝缘层组成第一整体件；所述PTC电制热器包括流体通道，所述流体通道与所述第一整体件依次间隔设置形成PTC电加热组体；

所述流体通道为开放式流体通道；所述电制热器还包括换热液体，换热液体在流体通道中流动，所述换热液体为水基冷却液。

2.根据权利要求1所述的一种电制热器，其特征是，所述开放式流体通道中还设置有若干翅片。

3.根据权利要求1所述的一种电制热器，其特征是，所述第一绝缘层材料为耐换热液体浸泡的绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的一种电制热器，其特征是，所述的PTC电制热器还包括主板，该主板具有内空腔；

所述的PTC电加热组体设置在主板的内空腔中，并且与主板的内壁之间形成密封结构；

所述主板的外部包裹有用于容纳主板与PTC电加热组体的外壳。

5.根据权利要求1所述的一种电制热器，其特征是，所述的PTC电制热器还包括集液腔，所述的PTC电加热组体的两端与所述集液腔连通，所述集液腔上设置有进液口和出液口。

6.根据权利要求1所述的一种电制热器，其特征是，所述第一绝缘层为陶瓷绝缘片、或高分子材料绝缘片、或涂覆绝缘层、或镀绝缘层，或者，所述正电极片和负电极片的外部包裹第一绝缘层。