CN109982456A - Ptc加热器的发热芯结构 - Google Patents
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Abstract
一种PTC加热器的发热芯结构，属于电加热装置技术领域。包括导热管；组件，设在导热管腔内，其包括PTC陶瓷热敏电阻、第一、第二电极和绝缘薄膜，PTC陶瓷热敏电阻设在第一、第二电极的相向一侧之间，第一、第二电极的一端探出导热管腔分别构成为第一、第二电极片电气连接，绝缘薄膜共同包覆在第一、第二电极外，导热管腔的两端由密封胶密封，特点：导热管腔的一端或两端设毛细管，毛细管的一端位于导热管腔内、另一端穿过密封胶伸展到导热管腔外且与外界相通。可避免PTC陶瓷热敏电阻通电发热后在整个热转换过程中因密封缺氧而形成氧缺位状态，避免因还原性气体滞留于导热管腔及浓度增大而损害PTC陶瓷热敏电阻的势垒结构。
Description
技术领域
本发明属于电加热装置技术领域，具体涉及一种PTC加热器的发热芯结构。
背景技术
前述的PTC加热器也称PTC发热器，PTC是英文缩写（英文全称为：PositiveTemperature Coefficient），PTC的中文全称为“正温度系数热敏电阻器”。PTC加热器的结构及功用可在公开的中国专利文献中大量见诸，如CN2786899Y（绝缘型电加热器）、CN2917158Y（PTC加热器之安装结构）、CN201499328U（一种PTC发热器的导热铝管及PTC发热器）、CN2181789Y（全封闭型表面不带电PTC发热器）、CN2349737Y（全封闭胶粘型表面不带电PTC发热器件）、CN2293292Y（新型绝缘性的PTC发热器）、CN2512191Y（改进型PTC发热器及专用固定支架）、CN2548060Y（空调机的PTC发热器及固定支架）、CN2917152Y（密封型正温度系数热敏电阻加热器）、CN2640002Y（PTC发热器套件）、CN2753090Y（组合式PTC电加热装置）、CN2786900Y（翅片式PTC发热组件）、CN103874249B（PTC发热器）、CN104053255B（PTC发热器）和CN105228269B（空调器用PTC发热器），等等。此外，在国外专利中也有与此相关的技术信息公开，如US2011220638A1、US2005/0133490A1、US2010/0140255A1、JP特开2007-280902A和EP1845317A1，等等。
通过对并非限于上面提及的专利文献的阅读可以毫无疑问地确定：PTC加热器的结构体系中包括有一发热芯，并且该发热芯是PTC加热器的核心部件，由于在上面提及的专利文献特别是在CN2786899Y、CN2917158Y以及CN201499328U中均详细地给出了发热芯的结构，因而申请人不再展开说明。
为了避免外界潮湿空气从上述导热管（也称“导热铝管”）的两端端口进入导热管腔而导致容纳在导热管腔内的组件发生短路，因而采用密封胶对导热管的两端端口即对导热管腔的两端腔口封堵是目前普遍使用的技术手段，并且实践证明具有积极意义。然而，为了确保电气部件的可靠性与安全性，按照相关标准需对PTC加热器的发热芯结构即前述的组件进行耐电压测试，要求在500V交流电压下历时四小时左右不应发生电压击穿现象。具体地讲，要求PTC陶瓷热敏电阻在组件内不发生电压击穿而致使组件失效。出乎意料的是：当对前述导热管的两端采用密封胶封堵的组件在前述500V电压下通电四小时的过程中，组件存在电压击穿以致失效的现象。然而当对导热管两端端口未加密封胶封堵的组件进行上述相同条件测试时，则几乎未出现击穿现象，但在日后的使用过程中会因潮气侵入引发短路。
由上述说明可知，用密封胶对导热管的两端端口封堵后，因组件的耐电压性能、可靠性受到影响而在使用过程中难以避免击穿；反之若不对导热管的两端端口封堵，则使用过程中的电压击穿几率虽然可以降低，但短路的几率增大。
于是，如何在保障组件的耐电压性能与避免外界潮湿侵袭引发短路两者遭到合理的平衡点的问题困扰于业界并且期望予以解决，然而在迄今为止公开的中外专利和非专利文献中均未见诸有可借鉴的技术启示，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种既有助于体现良好的耐电压性能、又有利于防止在使用过程中的外界潮湿空气侵入而引发短路的PTC加热器的发热芯结构。
本发明的任务是这样来完成的，一种PTC加热器的发热芯结构，包括一导热管，该导热管构成有一自导热管的长度方向的一端贯通至另一端的导热管腔；一组件，该组件设置在所述导热管腔内并且该组件包括PTC陶瓷热敏电阻、第一电极片Ⅰ、第二电极片Ⅱ和绝缘薄膜，PTC陶瓷热敏电阻循着导热管腔的长度方向间隔设置在第一电极片Ⅰ以及第二电极片Ⅱ的相向一侧之间并且PTC陶瓷热敏电阻朝向第一电极片Ⅰ的一侧与第一电极片Ⅰ电气接触，而PTC陶瓷热敏电阻 朝向朝向第二电极片Ⅱ的一侧与第二电极片Ⅱ电气接触，第一电极片Ⅰ以及第二电极片Ⅱ的一端探出导热管腔分别构成为第一电极片电气连接端Ⅰ以及第二电极片电气连接端Ⅱ，绝缘薄膜共同包覆在第一电极片Ⅰ以及第二电极片Ⅱ外，其中，所述导热管腔的两端由密封胶密封，特征在于在所述导热管腔的一端或两端设置有毛细管，该毛细管的一端位于所述导热管腔内，而毛细管的另一端穿过所述密封胶伸展到导热管腔外并且与外界相通。
在本发明的一个具体的实施例中，当在所述导热管腔的两端各设置所述毛细管时，位于导热管腔一端的毛细管与位于导热管腔另一端的毛细管彼此形成对角设置的位置关系。
在本发明的另一个具体的实施例中，设置在所述导热管腔的一端或两端的毛细管的数量有一根或复数根。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述毛细管的内径为0.4-3.5mm。
在本发明的再一个具体的实施例中，所述的毛细管为金属毛细管或非金属毛细管。
在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的金属毛细管为铜管；所述的非金属毛细管为塑料管
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的铜管为紫铜管；所述的塑料管为耐高温塑料管。
在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的PTC陶瓷热敏电阻通过胶粘剂以粘贴方式设置在所述第一电极片Ⅰ以及第二电极片Ⅱ的相向一侧之间；所述的胶粘剂为非导电的导热胶。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，在所述导热管的短边方向的两侧并且循着导热管的长度方向各构成有自导热管的一端延续至另一端的一导热管内凹槽，由对应于该导热管内凹槽的材料向所述导热管腔转移而对所述PTC陶瓷热敏电阻限位。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述导热管为横截面形状呈矩形的铝管。
本发明的技术方案由于在导热管的导热管腔的一端或两端设置了毛细管，由毛细管将导热管腔与外界相通，从而可避免PTC陶瓷热敏电阻通电发热后在整个热转换过程中因密封缺氧而形成氧缺位状态并导致损害PTC陶瓷热敏电阻的势垒结构，并且由毛细管将由用于粘贴PTC陶瓷热敏电阻于第一电极片Ⅰ与第二电极片Ⅱ之间的胶粘剂产生的还原性气体排至外界，避免因还原性气体滞留于导热管腔以及浓度增大而损害PTC陶瓷热敏电阻的势垒结构。
附图说明
图1为本发明的实施例示意图。
图2为图1的横截面示意图。
图3为本发明的应用例示意图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
在下面的描述中凡是有可能提及的左和右以及前和后之类的方向性或称方位性的概念都是以正在描述的图所处的位置状态为基准的，因而不能将其理解为对本发明提供的技术方案的特别限定。
请参见图1和图2，示出了一导热管1，该导热管1构成有一自导热管1的长度方向的一端贯通至另一端的导热管腔11；示出了一组件2，该组件2设置在前述导热管腔11内并且该组件2包括PTC陶瓷热敏电阻21、第一电极片Ⅰ22、第二电极片Ⅱ23和绝缘薄膜24，PTC陶瓷热敏电阻21循着导热管腔11的长度方向间隔设置在第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23的相向一侧之间并且PTC陶瓷热敏电阻21朝向第一电极片Ⅰ22的一侧（该一侧镀有导电层）与第一电极片Ⅰ22电气接触，而PTC陶瓷热敏电阻21 朝向第二电极片Ⅱ23的一侧（该一侧同样镀有导电层）与第二电极片Ⅱ23电气接触，第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23的一端（图1所示状态的左端）探出导热管腔11分别构成为第一电极片电气连接端Ⅰ221以及第二电极片电气连接端Ⅱ231（图3示），绝缘薄膜24（如聚酰亚胺薄膜）共同包覆在第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23外，其中，前述导热管腔11的两端由密封胶111密封，即导热管腔11的两端腔口部位各由密封胶111封堵。
作为本发明提供的技术方案的技术要点：在前述导热管腔11的两端各设置有毛细管3，该毛细管3的一端位于前述导热管腔11内，而毛细管3的另一端穿过前述密封胶111伸展到导热管腔11外并且与外界相通。
申请人需要说明的是：本实施例的例子是优选的例子，具体而言，在导热管腔11的两端各设置了一根毛细管3，然而如果出于规避本发明的目的而仅在导热管腔11的一端设置毛细管3，那么毫无疑问仍然属于本发明公开的技术内涵范畴并且仍然受本发明的保护范围约束。又，如果在一端或者两端各设置两根或更多根数的毛细管3，那么如前述，同样属于本发明的保护范围之内。
优选地，由于本实施例在前述导热管腔11的两端各设置有前述毛细管3，因而位于导热管腔11一端的毛细管3与位于导热管腔11另一端的毛细管3彼此形成对角设置的位置关系，但也可以不形成对角设置的位置关系，如彼此处于同一直线上的对应位置关系。
通过上述说明可知，设置在前述导热管腔11的两端的毛细管3的数量可以有一根，也可以有复数根，复数根如两根或三根。
前述毛细管3的内径优选为0.4-3.5mm，较好地为0.5-2.5mm，更好地为0.8-1.5mm，最好为1mm（本实施例选择1mm）。在导热管腔11的一端以及另一端各设置一根毛细管3时，毛细管3的内径可选择得大一些，而在导热管腔11的一端以及另一端各设置复数根毛细管3时，毛细管3的内径可选择得小一些。
在本实施例中，前述的毛细管3为横截面形状呈圆形的金属毛细管，金属毛细管为铜管，铜管为紫铜管。但是，前述的毛细管3也可以使用横截面形状呈圆形的非金属毛细管，非金属毛细管如塑料管，塑料管为耐高温塑料管。
前述毛细管3位于导热管腔11内的长度优选为10-30mm，而毛细管3穿过密封胶111伸展到导热管腔11的长度虽然不需要特别限定，但优选为4-10cm并且可形成盘绕状态。
如果用横截面形状呈矩形或其它类似形状的金属毛细管或非金属毛细管，那么应当视为等效的技术手段而依然属于本发明公开的技术内涵范畴。
在本实施例中，前述的PTC陶瓷热敏电阻21通过胶粘剂以粘贴方式设置在即粘贴在前述第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23的相向一侧之间；前述的胶粘剂为非导电的导热胶如硅胶。
如业界所知，PTC表面的电极是通过喷铝或类似的工艺形成的，将融化的铝浆在PTC的两表面形成良好的导电电极，该导电电极在显微镜下观察是由高低不同的无数尖峰凸点组成的，而覆盖在PTC陶瓷热敏电阻21与第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23之间的胶是导热胶，并且是不导电的，导电主要靠前述无数个铝尖峰形成的凸起与第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23形成良好的物理连接（即电气接触），胶存在于PTC与第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23末连接部分的凹点不规则空间并且填满于其中，在外力夹紧作用的同时实施PTC通电发热而实现导热胶的固化。导热胶一旦固化，松开外力即撤去外力，在导热固化形成凝固结合力的作用下PTC表面的铝尖峰的凸点与第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23照样会表现出良好的接触而导电。由此可知，不会因本发明在上面提及了PTC陶瓷热敏电阻21通过胶粘剂即非导电的导热胶（硅胶）以粘贴方式设置在第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23的相向一侧之间而误认为无法满足PTC陶瓷热敏电阻21的两侧分别与第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23实现电气接触的要求。前述胶粘剂即前述导热胶的作用：在夹缝中填满空穴位，使PTC陶瓷热敏电阻21通电产生的热量同时通过填满其中的导热胶可靠地将热量向外传递；导热胶尽管固化，但仍表现为软绵状，从而起到抗振缓冲作用，在实际使用过程中能保护PTC陶瓷热敏电阻21不受外力冲击，防止出现脆性破碎。
优选地，在前述导热管1的短边方向的两侧并且循着导热管1的长度方向各构成有自导热管1的一端延续至另一端的一导热管内凹槽12，由对应于该导热管内凹槽12的材料向前述导热管腔11转移而对前述PTC陶瓷热敏电阻21限位。
在本实施例中，前述导热管1为横截面形状呈矩形的铝管。
请参见图3，示出了PTC加热器的结构体系的一前散热条4a和一后散热条4b，该前、后散热条4a、4b分别粘固在前述导热管1的长度方向的前侧和后侧，前述的第一电极片电气连接端Ⅰ221以及第二电极片电气连接端Ⅱ231在使用状态下与电源电路电气连接。
由于PTC加热器的发热芯结构的工作原理属于公知技术，例如可以参见申请人在上面的背景技术栏中提及的专利文献，因而申请人不再赘述。
如前述，在处于密封状态的PTC陶瓷热敏电阻21发热后，在整个热转换过程中，因密封缺氧会形成PTC陶瓷热敏电阻21处于严重的氧缺位状态，而氧缺位会损害PTC陶瓷热敏电阻21的前述势垒结构，并且处于密封状态的组件2通电发热后，使得粘结PTC陶瓷热敏电阻21与第一电极片Ⅰ22以及第二电极片Ⅱ23的胶粘剂即非导电的绝缘胶粘剂如硅胶产生的还原性气体留存于组件2内部，并且浓度越来越大，这种高浓度的还原性气体会损害PTC陶瓷热敏电阻的势垒结构。
以上两个因素，会使得组件2内PTC陶瓷热敏电阻21的耐压能力大幅度下降，当PTC陶瓷热敏电阻21耐压能力低于交流500V时，会有PTC陶瓷热敏电阻21被500V交流电压击穿的现象发生。
经对本发明增加了毛细管3后的PTC加热器的发热芯结构进行测试，结果表明：在500V交流电长时间通电过程中，由于有毛细管3连通组件2内外，即连通导热管腔11与外界，使得损耗的氧原子可以因为组件2外部空气的流入而得到及时的补充，硅胶产生的还原性气体可以排放到组件外部，从而大大减少了前述两个因素对PTC陶瓷热敏电阻21的伤害；而外部空气中的水汽因毛细管3的细长不会立刻通过毛细管3彻底地进入组件2内部，而当组件2一旦工作，温度升高，留在导热管腔11内的极少量的水汽也会被迅速烘干，挥发。从而保证埋入的毛细管3既能对外导通，又能阻止外部水汽的进入。
综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的缺憾，顺利地完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。
Claims (10)
1.一种PTC加热器的发热芯结构，包括一导热管(1)，该导热管(1)构成有一自导热管(1)的长度方向的一端贯通至另一端的导热管腔(11)；一组件(2)，该组件(2)设置在所述导热管腔(11)内并且该组件(2)包括PTC陶瓷热敏电阻(21)、第一电极片Ⅰ(22)、第二电极片Ⅱ(23)和绝缘薄膜(24)，PTC陶瓷热敏电阻(21)循着导热管腔(11)的长度方向间隔设置在第一电极片Ⅰ(22)以及第二电极片Ⅱ(23)的相向一侧之间并且PTC陶瓷热敏电阻(21)朝向第一电极片Ⅰ(22)的一侧与第一电极片Ⅰ(22)电气接触，而PTC陶瓷热敏电阻(21) 朝向朝向第二电极片Ⅱ(23)的一侧与第二电极片Ⅱ(23)电气接触，第一电极片Ⅰ(22)以及第二电极片Ⅱ(23)的一端探出导热管腔(11)分别构成为第一电极片电气连接端Ⅰ(221)以及第二电极片电气连接端Ⅱ(231)，绝缘薄膜(24)共同包覆在第一电极片Ⅰ(22)以及第二电极片Ⅱ(23)外，其中，所述导热管腔(11)的两端由密封胶(111)密封，其特征在于在所述导热管腔(11)的一端或两端设置有毛细管(3)，该毛细管(3)的一端位于所述导热管腔(11)内，而毛细管(3)的另一端穿过所述密封胶(111)伸展到导热管腔(11)外并且与外界相通。
2.根据权利要求1所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于当在所述导热管腔(11)的两端各设置所述毛细管(3)时，位于导热管腔(11)一端的毛细管(3)与位于导热管腔(11)另一端的毛细管(3)彼此形成对角设置的位置关系。
3.根据权利要求1所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于设置在所述导热管腔(11)的一端或两端的毛细管(3)的数量有一根或复数根。
4.根据权利要求1或2或3所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于所述毛细管(3)的内径为0.4-3.5mm。
5.根据权利要求4所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于所述的毛细管(3)为金属毛细管或非金属毛细管。
6.根据权利要求5所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于所述的金属毛细管为铜管；所述的非金属毛细管为塑料管。
7.根据权利要求6所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于所述的铜管为紫铜管；所述的塑料管为耐高温塑料管。
8.根据权利要求1所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于所述的PTC陶瓷热敏电阻(21)通过胶粘剂以粘贴方式设置在所述第一电极片Ⅰ(22)以及第二电极片Ⅱ(23)的相向一侧之间；所述的胶粘剂为非导电的导热胶。
9.根据权利要求1所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于在所述导热管(1)的短边方向的两侧并且循着导热管(1)的长度方向各构成有自导热管(1)的一端延续至另一端的一导热管内凹槽(12)，由对应于该导热管内凹槽(12)的材料向所述导热管腔(11)转移而对所述PTC陶瓷热敏电阻(21)限位。
10.根据权利要求1或9所述的PTC加热器的发热芯结构，其特征在于所述导热管(1)为横截面形状呈矩形的铝管。
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|---|---|---|---|
| CN201910360854.3A CN109982456A (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Ptc加热器的发热芯结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109982456A true CN109982456A (zh) | 2019-07-05 |
Family
ID=67087356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910360854.3A Pending CN109982456A (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | Ptc加热器的发热芯结构 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07282964A (ja) * | 1994-04-04 | 1995-10-27 | Kawai Denki Seisakusho:Kk | カートリッジヒータ |
| CN201947478U (zh) * | 2010-12-08 | 2011-08-24 | 张晖 | 防潮ptc加热器 |
| CN104797015A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-07-22 | 蒋国屏 | 一种热敏陶瓷发热器及其所用的发热体和发热芯 |
| CN109348547A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-02-15 | 河北深度自动化设备有限公司 | 一种ptc加热组件 |
| CN209897286U (zh) * | 2019-04-30 | 2020-01-03 | 江苏新林芝电子科技股份有限公司 | Ptc加热器的发热芯结构 |
-
2019
- 2019-04-30 CN CN201910360854.3A patent/CN109982456A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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