CN110030729B - 电加热设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电加热设备，特别是用于机动车，具有设计用于有待加温的空气的加热组件(38)，所述加热组件包括彼此对置的用于进入的面(44)和用于排出的面(40)，所述加热组件具有至少一个发热层和在两侧贴靠在发热层上的散热元件，所述发热层包括至少一个PTC元件(54)，其特征在于，散热层中的一个散热层(42)构成用于进入的面(44)以及散热层中的另一个散热层(2)构成用于排出的面(40)，发热层(2、42)布置在散热层之间。

Description

电加热设备
技术领域
本发明涉及一种具有加热组件的电加热设备，加热组件构成彼此相对置的面用于有待加温的空气的进出。加热组件具有至少一个发热层，发热层带有至少一个PTC(正温度系数)元件。在发热层的两侧贴靠有散热的元件。
背景技术
这种电加热设备例如由EP2017103A1已知。针对发热层与散热层电绝缘的高压用途，EP2873296A1给出此类现有技术。
在前面介绍的现有技术中，加热组件通常处在作为分层结构的框架内，其中，发热层、优选为多个发热层横向于空气通过加热组件的穿通方向地彼此平行地布置。
在此，发热层包括接触片，接触片贴放在PTC元件上的相对置的面上，以便对PTC元件馈电。在相对于PTC元件相对置的侧面上，散热层贴放在接触片上。在能够以高压电运行的高压电加热设备中，散热层分别在中间放置有至少一个绝缘部的情况下贴放在所对应的接触片上。
上面介绍的结构用途广泛。但是，这种结构还有改善的可行方案。
发明内容
本发明提出一种开头提到类型的电加热设备，这种电加热设备能够经济地而且更简便地制造并且实现了以更少的部件来构造电加热设备的可行方案。
为了实现上面提出的目的，利用本发明给出具有权利要求1的特征的电加热设备。
在这种电加热设备中，散热层中的一个形成用于使需要加热的空气进入的面，散热层中的另外一个形成用于使需要加热的空气排出的面。换言之，散热层中的一个处在加热组件的正面上，散热层中的另外一个处在加热组件的背面上。空气进入其中一个散热层中，空气在另外的散热层上排出。用于使空气进入的散热层通常不形成加热组件的用于使空气排出的对置的面的部分面。相应的情况也适用于设置用于排出的层。设置用于排出的层不占据加热组件的通过加热组件用于空气进入而形成的面的部分面。
两个面通常沿空气的流动方向彼此先后设置。发热层布置在散热层之间。沿空气的通流方向，与之相应地首先在输入部存在的是第一散热层。沿空气的通流方向跟随的是一个或多个PTC元件。进一步地，沿通流方向在PTC元件后面存在的是另一个、第二散热层。
此类现有技术包括构成加热组件的进入面还有排出面的发热层，而在本发明中，针对有待加温的空气穿过加热组件进出而形成的面仅由发热层中的一个形成。
由此，本发明提出一种用于构造电加热装置、特别是用于车辆的空气加热器的全新的结构原理。这种空气加热器通常构造在HVAC中并且沿通流方向处在用于对车辆内室调温的对流热交换器的前面或后面。
根据本发明的优选的改进方案，散热层分别通过冲裁加工的片材形成。散热层中的一个分别优选通过一体的冲裁加工的片材构成。在此，对片材的冲裁加工实现了获得如下的传热肋片，这种传热肋片通常平行于通流加热组件的空气地设置，也就是基本上相对于加热组件的进入面或排出面成直角地延伸。根据这里需要讨论的优选改进方案，对片材的冲裁加工实现了：在加工之后，片材构成用于接触PTC元件的放置面。这种接触可以是导热且导电的接触。但是，当如本发明的优选改进方案那样，PTC元件在中间放置有电绝缘层的情况下导热地贴放在散热的层时，这种接触也可以仅是导热的接触。对于这种情况的构造方案，在绝缘层与PTC元件之间存在导体带，导体带与PTC元件导电接触，以便对其通电。通常在对应于彼此相对置的外侧的接触片上存在绝缘部，使得两个对应于PTC元件的散热层与布置于其间的发热层电绝缘地设置。
构成散热层的片材优选曲折地弯曲，具体方式为：针对PTC元件的放置面通过所述片材的多个优选平行延伸的过梁形成。从所述过梁分别外伸出沿有待加温的空气的流动方向延伸的传热肋片。在此，片材通常比放置面明显更宽。于是，优选通过板材从放置面外伸出在两侧并且平行于由放置面形成的平面的方向延伸的传热肋片。与放置面相邻地，传热肋片实现了使空气通过加热组件从进入面到达排出面。在此，片材通常仅通过冲裁和折弯来加工，以便一方面构成传热肋片，另一方面构成针对PTC元件的放置面。在此，传热肋片优选在两侧沿平行于由放置面形成的平面的方向延伸。传热肋片优选在两侧从放置面伸出。于是，放置面沿发热层的宽度方向通常相对于发热层的长度和宽度伸展居中地设置。
为了简化定向，在下面将有待加温的空气穿过加热组件的通流方向表示为高度方向。沿该方向，加热组件具有通过两个散热层和发热层的各自厚度形成的高度。在此，用于对PTC元件供电的可能存在的接触片和在外侧贴放于其上的绝缘层与发热层相对应。加热组件相对于所述高度伸展成直角地具有长度和宽度伸展。在此，宽度伸展是加热组件的沿横向于空气通流方向的相应平面具有比长度方向更小的尺寸的方向。在包含宽度方向和长度方向的平面中或者平行于该平面地也存在加热组件的通常呈方形构造的进入面或排出面，在任何情况下通常具有彼此平行设置的进入面和排出面。传热肋片在两侧沿宽度方向伸出放置面。此外，一般沿纵向彼此先后设置多个传热肋片和过梁，其中，多个过梁分别单独构成放置面或针对PTC元件的放置面的一部分或者还构成针对多个PTC元件的多个放置面。
为了提高散热层的稳定性以及为了将散热层定位在可能需要设置的框架中，根据本发明的优选改进方案提出：传热肋片在其对置的自由端部上分别通过平行于过梁延伸的连接过梁相互连接。连接过梁通常以其外部表面置于包含放置面的平面内。换言之，连接过梁优选如完全或部分地构成放置面的过梁那样造型。连接过梁具有相同的伸展方向和高度位置。过梁和连接过梁在该部位上防止空气流通穿过散热层。空气通流仅能在过梁状的元件之间发生。在这里，传热肋片可以通过冲裁加工也能够透气地或者带有突起或粗糙度地设置，以便实现改进的传热。
连接过梁优选在外侧设有刻槽。由此，即便在散热元件在边缘侧布置在由框架规定出的框架开口的内圆周面与散热层的外部面之间的框架上时，空气仍然能够透过。于是，获得了散热层的边缘与框架之间的一定程度的冷却。
两个散热层优选在中间放置PTC元件的情况下相互粘接。于是，获得了由两个发热层和PTC元件构成的结构单元。不言而喻的是，在此应用导电粘合剂或者粘接连接以如下方式构成，使得PTC元件在散热层上的直接放置完全不受粘接连接的阻止，使得PTC元件能够通过散热层得到直接馈电。粘接连接即使是在高度绝缘的构成方案中仍然可行，其中，放置面例如与电绝缘层粘接，在电绝缘层的内侧粘有接触片，接触片又与PTC元件优选通过导电粘合剂连接。导电粘合剂例如通过其中混有导电颗粒的合成材料粘合剂来实现。
为了更简单地构造电加热设备，以已知的方式优选使加热组件容纳在合成材料框架中。合成材料框架构成彼此相对的框架开口，在其中，分别有多个彼此平行延伸的散热层露置。由此，能够实现具有较高的热功率的加热设备。只要在这样的构成方案中应用分别相同构造的散热层，能够减少制造耗费。在此，优选的是电加热设备的所有散热层都相同地构造。优选的是，散热层在中间放置有一个或多个PTC元件的情况下以如下方式彼此挨着放置，使得在散热层的结构之间构成的空气引导通道无平台地相互过渡。相对置的散热元件的空气引导通道与之相应地优选排成直线。由此，避免了流通穿过散热层的空气的过高的气压损耗。可替换地，当上述层在中间放有一个或多个PTC元件的情况下接合时，也可以对彼此对应的散热层的一定的错位量进行调节，从而实现一定程度的涡流，这种涡流实现了在与散热层的分界面上改善的热传递。
框架优选构成如下突起，所述突起为了将加热组件型面锁合地固定在框架上而由两个散热元件环围。这种环围通过将第二散热层粘接到沿空气流动方向处在下方的层上而变得完整。散热层为此优选具有连接元件，连接元件作为平面的片材分段在外侧在上方嵌接突起并且由此将加热组件型面锁合地固定设置在框架上。在此，连接分段通常平行于放置面地延伸，以接触PTC元件。连接分段优选平面地构成。在此，连接分段优选处在对空气进入或排出面加以限定或者仅稍微为此沿流动方向向前或向后移位的平面中。
在此，连接分段通常由冲裁加工的片材形成，也就是说，单件地以构成散热层的片材成型。连接分段与构成至少一个连接旗片的连接片连接。通过所述连接片与之相应地实现了对加热组件的电接触。
散热层优选设有电连接旗片。电连接旗片用于对加热组件电接触。电连接旗片可以在前面提到的合成材料框架中露置或者伸出合成材料框架。同样可以考虑的是，完全无需合成材料框架地实现电连接。
与之相应地，这里讨论的连接片表现为独立的连接旗片元件，所述连接旗片元件能够通过夹紧、熔焊、翻边、钎焊、粘接或压接与发热层连接。
为此，连接分段优选具有相对于发热元件的纵向中轴线非居中地布置的孔。所述孔足够大地设定尺寸，以便将工具朝向相应其他的发热层的连接分段的相对置的内部面引导，以便在这里朝向连接片贴靠和装配。例如可以将夹接工具或焊接栓引导穿过所述孔。
连接旗片可以直接地与用于供电电流的线缆连接。同样良好的是，连接旗片可以在中间放置控制器的情况下与有效电流连接，控制器设置在具有电加热设备的结构单元中，优选布置在控制器壳体中，控制器壳体与合成材料框架连接并且完全或部分地通过合成材料框架构成。
附图说明
本发明的其他细节和优点由对实施例结合附图的下列说明来获得。其中：
图1示出散热元件的透视侧视图；
图2以放大图示出图1中标示的细节A；
图3示出根据图1和图2的散热元件的连接侧的端部的放大透视图；
图4示出针对散热层的外部面的对应图3的透视图；
图5示出在弯曲加工之前冲裁加工的、散热地构成的片材带的俯视图；
图6示出加热组件的透视端面视图，加热组件由根据图1至图3的散热元件形成；
图7示出带有其上放置的PTC元件的、根据图4的加热组件的形成空气排出部的层的透视俯视图；
图8示出在安装合成材料框架之后根据图5的图示；
图9示出在安装形成空气进入部的层之后根据图5和图6的视图；
图10示出构成与根据图4至图7的加热组件的实体连接的连接接片的透视侧视图；以及
图11示出所述实施例的加热组件和框架的部件的俯视图。
具体实施方式
图1至图3表示的是为了构造散热层2而冲裁加工的片材4的实施例。冲裁加工的片材4具有连接区域6和散热区域8。
散热区域8具有多个传热肋片10，传热肋片一方面通过处在第一平面E1中的过梁12和连接过梁14以及另一方面通过处在第二平面E2中的折弯部16相互连接。平面E1和E2以传热肋片10的伸展彼此间隔。传热肋片10沿有待加温的空气的穿通方向延伸。
过梁12处在散热层2的纵向中轴线16上并且构成近似连贯的、处在第一平面E1中的放置面20。连接过梁14分别设置在传热肋片10的对置的端部上。在这里作为参照的端部是处在第一平面E1内的端部。涉及的是传热肋片10的平行于平面E1或E2的伸展方向。如图3所示，连接过梁14具有向外敞开的刻槽22。
折弯部16以如下方式构造，两个从相邻的连接过梁14或过梁12伸出的传热肋片10基本上彼此挨着贴靠。这样做的优点是，如由过梁12形成的放置面20基本上连贯地构成。
通过事先的冲裁加工(其冲裁图案从图5中获得)在连接过梁14与过梁12之间将很大的穿通部构成到还是平面的片材4中，该片材在图5中以附图标记24标示。其间，造型出以附图标记26标示的小的穿通部，小的穿通部在片材4折弯之后处在第二平面E2中，第二平面代表的是根据图4的看视平面。通过冲裁加工，实现如下可行方案，有待加温的空气不仅贯穿大的穿通部24，而且还进入从折弯部16中伸出的、几乎彼此挨着贴靠的传热肋片10之间的缝隙中。由此，形成相对较大的空气传输面，其中，从折弯部16伸出的传热肋片10之间的窄缝隙通过界面层涡流实现更高的传热率。
在图5中还绘出平行伸展的折弯线28，围绕折弯线将片材4的本来平面的材料折弯，以便产生图1至图4中所示的散热层2。
连接区域6通过片材4的连接区段30形成，连接区段在第二平面E2中延伸并且在该平面内直线伸展。连接区段30设有相对于纵向中轴线18偏心设置的孔32。
如图2所示，散热层2在第一平面E1中构成闩锁突起34，闩锁突起通过在最后的过梁12、特别是最后的连接过梁14的区域中对片材的冲裁来构成。闩锁突起34能够与合成材料框架36的所对应的凹部相配合，以便将加热组件38固定在合成材料框架36上(参见图9、图11)。可替换地，合成材料框架36也可以具有过梁状的突起，过梁状的突起沿空气通流方向居中地设置在框架上并且由彼此相对放置的层2的闩锁突起34型面锁合地环围。类似的固定在连接侧上选取，这在下面参照图8和图9详细阐释。
图6示出在将三个用于构成空气排出面40的散热层与三个相同的用于构成空气进入面44的散热层相接合之后的加热组件38。加热组件38设有用于对加热组件38电连接的连接片。以附图标记46标示的连接片用于实体连接并且与所有三个散热层2通过其连接分段30相互连接。相应的连接片46单独在图10中示出。连接片具有三个对应于孔32的连接片孔49并且基本上在横截面上呈L形地造型。在此，L形的横截面构造的较窄的边通过电连接旗片50伸出，电连接旗片通过冲裁自由裁切并且通过折弯而外伸出包含L形型材的窄过梁的平面。带有连接片孔48的L形型材的较长边在内侧朝向散热层2的三个连接分段30贴靠并且与之连接。为此，工具(例如焊接栓)穿过其他散热层的孔32，以便将连接片46焊接到三个散热层2上。
按照相应方式，以附图标记52标示的连接片为了连接正极分别与另一散热层的连接分段30连接。连接片52不具有孔并且明显短于连接片46。连接片52分别仅对应于唯一的散热层的连接分段30。L形型材的较长边平面地放置到所对应的连接分段30的内侧。
下面，图6中示出的加热组件38的制造在引入合成材料框架36的情况下参照图7至图9阐释。
首先，三个散热层2可以通过连接片46相互连接。由此，构成图7所示的单元。沿纵向彼此间隔地将PTC元件54粘接到放置面20上。在这里，对PTC元件54的接触通过散热层2来实现。相应地，PTC元件54利用导电粘合剂设置在散热层2上。与之相应地，图7示出PTC元件54的实体连接。在所示的实施例中散热层能够引导电流。
之后，合成材料框架36放置到三个散热层2上方。合成材料框架36具有在这里呈盒匣状构成的突起56，所述突起用作插头壳体并且为了引导插座壳体而适配地构造。盒匣状的突起56自身容纳电连接旗片50、53。但是，连接分段30沿散热层2的纵向伸出突起56。在PTC元件54与通过散热层52形成的放置面20已粘合之后，相应的情况适用于其他图9中所示的散热层。于是，散热层的连接分段30环围突起56，使得合成材料框架36型面锁合地与加热组件38连接。在这时，例如针对正极连接旗片的连接片52可以穿过突起56的内部引入并且以事先介绍的方式与相应的连接分段30连接。
图11示出刻槽22的作用，刻槽实现了在外部散热层的外侧与合成材料框架36的内圆周面之间的空气通流。于是，在这里也实现足够程度的冷却，使得合成材料框架36不会过热。
附图标记列表
2 散热层
4 片材
6 连接区域
8 散热区域
10 传热肋片
12 过梁
14 连接过梁
16 折弯部
18 纵向中轴线
20 放置面
22 刻槽
24 大的穿通部
26 小的穿通部
28 折弯线
30 连接分段
32 孔
34 闩锁突起
36 合成材料框架
38 加热组件
40 空气排出面
44 空气进入面
46 连接片
48 连接片孔
50 电连接旗片
52 连接片
53 连接旗片
54 PTC元件
56 突起
E1 第一平面
E2 第二平面

Claims (10)

1.一种电加热设备，特别是用于机动车，具有设计用于有待加温的空气的加热组件(38)，所述加热组件包括彼此对置的用于进入的面(44)和用于排出的面(40)，所述加热组件具有至少一个发热层和在两侧贴靠在发热层上的散热元件，所述发热层包括至少一个PTC元件(54)，其特征在于，散热层中的一个散热层构成用于进入的面(44)以及散热层中的另一个散热层(2)构成用于排出的面(40)，发热层布置在散热层之间，其中，散热层分别通过冲裁加工的片材(4)形成，所述片材构成用于接触PTC元件(54)的放置面(20)，并且片材(4)曲折地弯曲并且放置面(20)通过片材(4)的多个过梁(12)形成，从所述过梁中分别外伸出沿有待加温的空气的流动方向延伸的传热肋片(10)，构成空气进入部的散热层不形成加热组件的用于使空气排出的对置的面的部分面，构成空气排出部的散热层不形成加热组件的用于使空气进入的对置的面的部分面。
2.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，从放置面(20)在两侧外伸出平行于通过放置面形成的平面(E1)延伸的传热肋片(10)。
3.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，传热肋片(10)在其对置的自由端部上分别通过平行于过梁(12)延伸的连接过梁(14)相互连接。
4.根据权利要求3所述的电加热设备，其特征在于，连接过梁(14)在外侧设有刻槽(22)。
5.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，PTC元件(54)与散热层导电粘接。
6.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，PTC元件(54)在中间放置电绝缘层的情况下，导热地贴靠在散热层上。
7.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，加热组件(38)容纳在合成材料框架(36)中，合成材料框架(36)构成彼此相对置的框架开口和至少一个突起(56)，在框架开口中分别有多个彼此平行延伸的散热层露置，所述突起为了将加热组件(38)型面锁合地固定设置在合成材料框架(36)上而被两个散热层环围。
8.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，散热层具有分别相同地构造的散热元件。
9.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征在于通过冲裁加工的片材(4)构成的连接分段(30)，所述连接分段与构造至少一个电连接旗片(50、53)的连接片(46、52)连接。
10.根据权利要求9所述的电加热设备，其特征在于，连接分段(30)具有相对于散热层(2)的纵向中轴线(18)非居中地布置的孔(32)。
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