CN111096068A

CN111096068A - 电加热装置，特别是具有ptc效应的电加热装置

Info

Publication number: CN111096068A
Application number: CN201880045029.8A
Authority: CN
Inventors: M.皮兹; A.巴尔巴诺; L.韦尔切洛蒂; M.佐泽图; C.嘉蒂尼; L.科斯塔
Original assignee: Eltek SpA
Current assignee: Eltek SpA
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2020-05-01
Also published as: JP2020518987A; IT201700048690A1; US20200163161A1; EP3620033A1; WO2018203207A1; KR20200003814A

Abstract

一种电加热装置（10），包括：由导电材料制成的第一电极层（13）；由导电材料制成的第二电极层（14）；由至少一种聚合物基材料制成的加热层（15），所述加热层（15）具有两个相对的主侧；至少部分地由聚合物基电绝缘材料制成的外壳（10a）。第一电极层（13）和第二电极层（14）各自在加热层（15）的相应主侧处与设置在第一电极层（13）和第二电极层（14）之间的加热层（15）的至少一个部分（15’）相关联，并与其接触。外壳（10a）包括至少一个第一外壳层（11）和一个第二外壳层（12），每个外壳层面对加热层（15）的相应主侧，并且至少部分地由聚合物基材料制成。来自第一电极层（13）、第二电极层（14）和加热层（15）当中的至少一者以这样的方式预先布置，使得第一外壳层（11）和第二外壳层（12）中的至少一者的聚合物基材料的至少一个部分在加热层（15）的相对主侧中的至少一者处粘附到加热层（15）的聚合物基材料的对应部分。

Description

电加热装置，特别是具有PTC效应的电加热装置

技术领域

本发明涉及电加热装置，特别是基于使用特征在于具有正温度系数（PTC）的电阻的材料的装置，即具有PTC效应的材料，优选地包括至少一种聚合物的材料。

已特别参考被设计成关联到车辆部件或被集成在车辆部件中的电加热装置而开发了本发明，车辆部件诸如是用于箱的加热器、用于过滤器的加热器、用于电池或蓄电器的加热器、用于经受冻结的物质的加热器、用于随着温度改变而改变其性质或特征的装置或物质的加热器、再或者用于加热气态流体的加热器，所述气态流体诸如是用于环境的空气或在这种加热器的表面上经受强制循环的空气。

本发明优选地应用于这样的部件或箱的领域中，即，所述部件或箱被设计成与燃料、或水、或包含水或液体添加剂或还原剂的液体（特别是操作内燃发动机和/或操作用于处理内燃发动机的废气的系统所必要的液体，包括ADI（抗爆剂注入）系统）接触或包含以上各者。根据本发明的加热装置在任何情况下还可以应用于除上文提到的优选领域之外的领域。

背景技术

一些类型的车辆的废气排放系统必须被设计成具有减少向大气中释放氮氧化物（NO_x）的目的。针对该目的特别广泛使用的系统基于被称为SCR（选择性催化还原）的过程，该过程使得能够借助于将还原剂注入到废气管线中来还原气体的氮氧化物。这些处理系统假定：还原剂被设定剂量并被注入到废气流中，以便将氮氧化物（NO_x）转化成氮气（N₂）和水（H₂O）。为此，车辆配备有包含还原剂的箱，关联到该箱的是用于实施将试剂自身以一定剂量注入到SCR系统中的合适的装置。

还原剂通常由水溶液中的尿素构成，其在箱暴露于低温（指示温度低于-11°C）时容易冻结。因为这个原因，箱必须配备有加热装置，使得在冻结的情况下，液体试剂可以被液化，并且然后被注入到废气管线中。一般来说，加热装置安装在箱内部，或者被集成在箱的被密封地安装在箱自身的开口中的部件中或关联到箱的该部件。一般来说，加热装置通常是将自己的操作基于使用具有PTC效应的材料的类型，这种材料可能是陶瓷基材料或者是聚合物基材料。

一般来说，已知的加热装置包括多个加热元件，每个加热元件具有电阻器，电阻器由具有PTC效应的材料的固体块形成，通常是形状像小盘的陶瓷材料块。在一些解决方案中，每个加热元件包括被设置在两个相应的金属电极之间的PTC电阻器，并且出于供电的目的，各种加热元件的电极例如彼此平行地和/或串联地连接在一起。在其他解决方案中，多个PTC电阻器通常以金属板或盘的形式布置在共同的两个电极之间。在这种类型的应用中，加热装置一般没有其自己的外壳，并且容纳该加热装置的主体——例如，箱的部件的主体或关联到箱的功能模块的主体——必须被成形成用于限定用于加热装置的各种部分的座或壳体（例如，见EP 2 650 497 A1）。

提供配备有其自己的外壳的加热装置一般会带来与PTC效应材料和/或对应金属电极由于加热和冷却循环而变形（例如，膨胀和收缩）关联的问题。这种变形导致由不同材料（包括外壳的一种或多种材料）制成的部分之间的相对运动，这可能具有失效的风险。在片层电极实际上完全覆盖PTC效应材料的块的相对表面的情况下，这个问题特别突出。

因为这个原因，可取的是提供一种覆盖加热元件（具有对应的电极的PTC效应材料）的外壳，但这种外壳不同于或独立于加热元件（通过简单的方式，见CN202455551U），其有时具有合适的空的空间，所述空间也将实现相对运动以抵消上述变形。然而，在具有密封式外壳的加热器的情况下，考虑到空气作为热绝缘体操作并且其自身经受取决于温度的体积变化，所以空气在这些空的空间中的存在降低了所产生的热的传播，并且这可能导致装置操作的异常。

先前所指示的类型的加热装置、特别是那些具有陶瓷类型的PTC加热元件的加热装置一般沿径向方向具有小的延伸部，因为它们必须被插入到箱的底壁的开口中、开口处或靠近开口或用于还原剂的出口或输送还原剂的导管。

这种定位基本上由快速获得一定量的还原剂的需求决定，即使在还原剂冻结的情况下也是如此。用于废气处理的系统的正确操作实际上假定在发动机点火之后基本上立即设定还原剂剂量并将其注入到废气中。

因为这个原因，由加热装置允许的热发射发生在相对集中的区域中，即在箱的出口附近，其结果是减少了对还原剂的冻结部分的融化的贡献，该冻结部分在箱内部定位在相对远离箱自身的出口的位置。当然，加热装置的尺寸可以沿径向方向增加，以便加热基本上对应于箱的整个底壁的区域。然而，除了使加热装置以及在其上安装有该装置的部件的进一步构造和安装变得复杂之外，这种方法还将会导致电力消耗的显著增加，这样的增加通常与加热器的面积和/或加热面积成比例。在其他领域使用的加热装置中也可能遇到类似的问题。

发明内容

本发明的目的是基本上消除上文提到的缺点中的一个或多个。在此背景下中，本发明的目的是提供一种具有对应的外壳主体的电加热装置，该加热装置生产简单并且经济上有利于生产且可靠。本发明的辅助目的是提供一种电加热装置，该电加热装置能够加热相对宽阔的区域，但同时能够实现有限的电力消耗。

根据本发明，通过呈现所附权利要求中规定的特征的电加热装置、机动车辆部件以及用于获得电加热装置的方法实现上述目的中的一个或多个以及还有在下文中将清楚地显现的其他目的。这些权利要求形成本文提供的关于本发明的技术教导的整体部分。

附图说明

参考附图，本发明的特征、优点和另外的目的将从随后的详细描述中清楚地显现，附图仅作为非限制性示例提供，并且在附图中：

-图1是以侧视图表示的物质的通用容器的示意性横截面图，该容器配备有根据本发明的可能实施例的电加热装置；

-图2和图3是根据本发明的可能实施例的电加热装置的示意图，即分别为侧视图和俯视平面图；

-图4和图5是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部分解示意图；

-图6和图7是根据本发明的可能实施例的电加热装置来自不同角度的示意性透视图；

-图8是可以在根据本发明的可能实施例的电加热装置中使用的电连接元件的示意性透视图；

-图9是根据本发明的可能实施例的电加热装置的电极的示意性透视图，其中图8的电连接元件关联到该电极；

-图10是根据本发明的可能实施例的电加热装置的电极的示意性透视图；

-图11是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部示意性横截面图；

-图12是旨在表示在图11的加热装置的一部分中的电和热发射路径的模式的局部示意性横截面图；

-图13是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部示意性横截面图；

-图14是旨在表示在图13的加热装置的一部分中的电和热发射路径的模式的局部示意性横截面图；

-图15、图16、图17、图18、图19、图20和图21是根据本发明的可能实施例的电加热装置的电极的示意性透视图；

-图22是图21的在更大比例下的细节；

-图23是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部示意性剖视图；

-图24是图23的在较大比例下的细节；

-图25、图26和图27是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部示意性横截面图；

-图28、图29和图30是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部示意性横截面图，这些图具有在较大比例下的对应的细节；

-图31是根据本发明的可能实施例的电加热装置的示意性俯视平面图；

-图32是图30的加热装置的示意性透视图，其中一部分外壳被移除；

-图33是根据图31的线XXXIII-XXXIII的示意性横截面图；

-图34以更大比例图示了图33的细节XXXIV；

-图35是旨在表示图34的加热装置的一部分中的电和热发射路径的模式的局部示意性横截面图，其；

-图36是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部示意性横截面图；

-图37是根据图31的线XXXVII-XXXVII的示意性横截面图；

-图38以更大比例图示了图37的细节XXXVIII；

-图39是根据本发明的可能实施例的电加热装置的组装步骤的局部示意性横截面图；

-图40是加热装置在图39的组装步骤之后的局部示意性横截面图；

-图41和图42是根据本发明的可能实施例的电加热装置的相应的组装步骤的局部示意性横截面图；

-图43是在图42的组装步骤之后的加热装置的局部示意性横截面图；

-图44是旨在突出显示电加热装置的组装和/或操作的可能问题的局部示意性表示；

-图45、图46、图47、图48和图49是根据本发明的可能实施例的电加热装置的成对的电极的示意性透视图；

-图50和图51是与不同功能装置组合的根据本发明的可能实施例的电加热装置的示意性透视图；

-图52是以侧视图表示的物质的通用容器的示意性横截面图，该容器配备有图50至图51的组合装置；

-图53是根据本发明的可能实施例的装置的加热层的示意性透视图；

-图54是包括图53的加热层的加热元件的局部示意性横截面图；

-图55是根据本发明的可能实施例的电加热装置的局部分解示意图，该电加热装置使用图53中图示的类型的层；

-图56是根据本发明的可能实施例的装置的加热层的分解示意图；

-图57是包括图56中所图示的类型的加热层的加热元件的局部示意性横截面图；

-图58和图59是根据本发明的可能变型实施例的包括加热层的加热元件的局部示意性横截面图；

-图60是根据本发明的可能实施例的电加热装置的示意性透视图；

-图61和图62是与不同功能装置组合的图60的加热装置的示意性透视图；

-图63是根据本发明的可能实施例的电加热装置的示意性俯视平面图；

-图64是根据图63的线LXIV-LXIV的示意性横截面图；

-图65以更大的比例图示了图63的细节LXV；

-图66和图67是可以用于模制图63的电加热装置的外壳的设备的示意性表示；以及

-图68、图69和图70是根据本发明的可能实施例的加热装置的局部示意性横截面图。

具体实施方式

在本描述的框架中对“一实施例”或“一个实施例”的提及旨在指示参考该实施例描述的特定构造、结构或特征被包括在至少一个实施例中。因此，可存在于本描述的各个点中的诸如“在一实施例中”或“在一个实施例中”等的短语不一定指代同一个实施例。此外，在本描述中限定的特定构形、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合，这些实施例甚至可以不同于所表示的实施例。本文中提供的附图标记和空间参考（诸如，“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“向上”和“向下”等）仅是出于方便而使用，并且因此不限定保护范畴或实施例的范围。在本描述和所附权利要求书中，通用术语“材料”必须理解为还包括许多种不同材料的混合物、组合物或组合（例如，多层膜）。

首先参考图1，作为整体由1表示的是通用容器，例如车辆的箱：另一方面，如已经提到的，部件1也可以是导管或某种其他类型的容器，例如过滤器的容器或蓄电器的外壳。

在下文中，假设上述容器是被设计成包含液体（诸如，添加剂或还原剂）的箱，并且形成作为整体由框2表示的车载系统的一部分，该系统例如是用于减少内燃发动机的排放或用于处理内燃发动机的废气的系统。在各种实施例中，系统2是SCR类型的处理系统，其如本描述的引言部分中所解释的那样将还原剂注入到废气管线中以用于氮氧化物和颗粒物的减排，特别是在具有柴油发动机的机动车辆中。因此，上述还原剂可以是蒸馏水溶液中的尿素，如例如商业上称为AdBlue™的尿素。在其他实施例中，处理系统2可以是设想将水直接注入到内燃发动机中以减少排放和/或防止自爆现象的类型，诸如ADI系统。容器1（下文中为简单起见也简称为“箱”）在任何情况下都可用于其他目的和/或用在除汽车领域以外的领域中，并且可被设计成包含需要加热的不同液体，诸如燃料或洗涤剂或某种其他液体或物质。

箱1的主体具有底壁1a，其中限定用于液体的出口或开口1b。在各种实施例中，开口1a的尺寸可设置成用于插入和/或安装至少一个另外的功能装置，诸如包括传感器器件（例如，已知为UDM（尿素递送模块）的类型的模块）的装置。

在各种实施例中，在箱1的底壁1a上设置有根据本发明的电加热装置，其作为整体由10表示。在示例中，加热装置借助于系统2来控制，即供电。

在图2至图3中以不同视图且在图4中以分解图示意性地表示了根据本发明的可能实施例的电加热装置10，其例如适合于参考图1描述的用途。

如例如将在图4中了解的，在优选实施例中，加热装置10包括多个功能不同的层，这些层相对薄并且一者设置在另一者顶部上，以便形成基本上平面或片层结构，如从图2清楚地显现的。在各种实施例中，装置10的外围轮廓被成形成至少部分地遵循箱的轮廓。优选地，上述平面结构至少部分地是柔性的，这是由于构成它的层厚度小且尽管弹性或固有柔度（屈服）最小但也同时呈现对应的结构刚度，该结构刚度使得装置10能够维持所分配给它的形状，如将下文中显现的。

这种类型的分层结构使得有可能以简单的方式提供甚至具有相对宽阔的表面同时具有作为整体高度上的阻碍非常小的装置10。以这种方式，装置10可以容易地设置成抵靠支撑表面，例如在图1的箱1的底壁1a上。在图1的情况下，装置10具有总周边尺寸和延伸部，以便基本上覆盖箱1的整个底壁1a或其主要部分：为此，例如，在可能的实施例中，在完全形成箱1或封闭箱1之前，加热装置被预先固定在箱1的一部分内（例如，经由焊接箱的两个部分）。

应注意的是，在本描述和所附权利要求中，用于识别根据其优选实施例的加热装置10的某些部件的术语“层”不应以限制性意义理解。从这个角度来看，在各种实施例中，下文中被描述和识别为“层”的部件11至15可具有与已举例说明的结构和/或形状和/或厚度不同的结构和/或形状和/或厚度，不过不违背根据本发明设想的功能（例如，部件11和12可用包覆模制的壁代替，或者用电绝缘材料或具有高电阻值的材料的沉积层代替；部件13和14可用导电材料的厚板代替；部件15可用至少部分地是电阻或半导体或PTC效应类型的材料的任何形状的固体块代替，或者在任何情况下诸如提供热敏电阻）。

在各种实施例中，装置10包括由电绝缘材料制成的涂层或外壳10a。还参考图4，这种外壳包括两个相对的壁11和12、由导电材料制成的第一电极层13、由导电材料制成的第二电极层14以及由聚合物材料（优选地，具有PTC效应的材料）制成的加热层15。可省略外壳10a，例如，当装置10在将被加热的介质方面不需要特别保护时（例如，当该装置用于加热空气或从化学角度来看不具有侵蚀性的其他流体时）。

两个电极层13和14面对布置，优选地基本上彼此平行且相对于加热层15平行，其中被设置在两个电极层13与14之间的加热层15的至少一个部分与这些电极层接触。这种分层结构提供了在图5中作为整体由20表示的加热元件，在各种实施例中，该加热元件被密封地围封在图2至图3的外壳10a中，该外壳的相对的壁在此由两个外壳层11和12构成。

在各种实施例中，外壳层11和12（即，外壳10a的两个相对的壁）分别被设置在两个电极层13和14的顶部上。优选地，外壳层11和12具有比电极层13和14更大的宽度，以便提供外壳层11和12的相应接触和/或重叠的外围区域。在各种实施例中，外壳层11和12在由11b和12b表示的相应的外围重叠区域中密封地连结在一起，例如经由胶合或焊接（诸如，热焊接或激光焊接）。

在各种实施例中，层11、12、13、14和15各自具有贯通开口，所述开口在图4中分别由11a、12a、13a、14a和15a表示且优选地具有基本上相同的直径，并且层11至15以贯通开口11至15a基本上彼此同轴或至少部分地彼此面对的方式一者设置在另一者顶部上设置。

在各种实施例中，在开口11a至13a上，施加作为整体由16表示的用于提供不透流体性或密封性的主体，优选地经由包覆模制（或可能地经由弹性安装）提供，主体16被构造成用于使装置10也在开口11a至13a处相对于外部绝缘。如将从下文所显现，主体16还可以执行保护装置10的一些电连接元件的功能，并且为此，主体16优选地由电绝缘材料制成。

在各种实施例中，主体16还限定由16a表示的贯通开口。主体16的开口16a以及层11至15的开口11a至15a的存在是特别有利的，例如在图1中所表示的类型的应用中，其中装置10设置成抵靠壁1a，该壁设有在此由箱1的出口1b表示的用于流体的通道。可注意到，装置10还可在图1的壁1a的外部上被关联，或者关联到与除了底壁之外的不一定设有开口的壁。如将看到的，根据可能的实施例，主体16的贯通开口16a或由所述主体限定的座也可以用于将加热装置10联接到另一个功能装置，例如UDM装置（通常限定用于液体的导管和/或泵和/或传感器和/或另外的加热器）或用于燃料箱的另一个类似装置。

沿装置10的厚度方向横穿该装置的通道或轴向开口的存在（即，参考所图示的示例，贯通开口11a至16a的集合）不构成本发明的必要特征。同样，主体16的存在也必须被理解为是任选的。在任何情况下，可以在其中装置10的电连接端子以不同于本文中所举例说明的实施例的方式定位的实施例中提供被施加或包覆模制在外壳10a上的密封件和/或电绝缘主体。

在各种实施例中，可以经由将聚合物模制或包覆模制在层13、14和15上来提供外壳10a的至少一部分，优选地整个外壳10a。这种外壳可以有利地被成形成用于提供一个或多个另外的元件，诸如以下各者中的至少一者：电连接器的主体、用于将装置10固定到箱1的元件、用于流体的通道、箱1的出口的至少一部分、用于与某个其他装置（诸如，UDM）联接的座等。

如将看到的，在本文提供的非限制性示例中，装置10的电连接端子13d、14d沿基本上轴向方向（或竖直方向，如附图中观察到的）突出，但是在可能的变型实施例中——例如，在其中装置不具有上述轴向通道的变型实施例中——连接端子可定位在某个其他位置中，例如靠近外轮廓或外围区域11b和12b，或者可沿基本上径向方向（或水平方向，如附图中观察到的）从外壳10a突出，优选地至少部分地由密封件和/或电绝缘主体（即，由电连接器的主体）涂覆。

外壳层11和12（或更一般来说，外壳10a）优选地由对装置10的安装环境或对将被加热的介质（例如，包含在图1的箱1中的还原剂）具有化学抗性的材料制成。此外，所讨论的材料（优选地，聚合物材料）是能够承受加热装置10的操作温度的类型，该操作温度大致包括在-40℃与+90℃之间。类似的考虑适用于用于可能存在的主体16的材料，其优选地为热塑性材料。

在优选实施例中，如已阐述的，外壳10a由两个层11和12形成，这两个层一者设置在另一者顶部上并且至少在相应的周边区域11b和12b中密封地连结，其中加热元件20设置在这两层之间，如图5中举例说明的那样；层11和12也可以可能地在中间区域或开口中密封地连结在一起的。

在各种实施例中，外壳层11和12由聚合物材料的相应膜构成。优选的材料是例如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、热塑性聚氨酯（TPU）、乙烯-乙烯醇（EVOH）、聚甲醛（POM）和热塑性弹性体（TPE）。

根据可能的实施例，层11和12进而具有多层结构；即，它们自身由多层不同材料构成，这些材料可能具有不同的技术特征（例如，在热导率、电绝缘、相对于外部环境的阻隔性质、柔性等方面）：例如，层11和/或12可包括两个或更多层，每层由同一种材料制成，该材料优选地选自上文提及的材料（PP、PE、HDPE、TPU、EVOH、POM、TPE），或者可包括两层或更多层的不同材料的组合，所述材料优选地选自上文提及的材料（PP、PE、HDPE、TPU、EVOH、POM、TPE）；在多层结构的情况下，层11和/或12还可包括至少一个金属层，以提供对液体和/或蒸气和/或气体的穿透的阻隔。

一般来说，层11和12可各自具有在0.1 mm与2 mm之间的厚度，特别是当它们呈膜形式时。

在可能的变型实施例中，代替使用聚合物材料的膜11、12来获得外壳10a，可使用包括至少部分地沉积或包覆模制在电极层13、14和/或加热层15上的树脂、涂层或其他物质的保护层来获得外壳10a：在这些情况下，层11、12（或执行其功能的壁）的厚度可例如高达3或4 mm。

将了解的是，在各种优选实施例中，外壳10a的生产非常简单且造价便宜，因为外壳层11和12可例如从感兴趣材料的卷材或膜开始经由简单的冲裁或空心冲操作获得。因此获得的层11、12可以例如经由层压而铺设在加热元件20的两个相对主面上。如已经阐述的，当必要时，层11和12可以沿着其外围重叠区域11b和12b密封地连结，例如经由焊接或胶合（然而，它们也可经由模制被连结，也可呈单件式）连结。主体16可以可能地被包覆模制在因此获得的半成品上的。

在各种实施例中，层11和12布置成以便部分地粘附到电极层13、14且部分地粘附到加热层15，特别是在该加热层的从这些电极层突出的边缘或部分处，或者如将看到的那样在电极层13至14被包入在层15自身的材料中时直接粘附到加热层15的相对主面处。因此，根据本发明，装置10的外壳10a的聚合物材料与加热层15的至少一部分材料直接接触，特别是当加热层自身包括彼此相容或以便彼此形成结合（诸如聚合物链之间的化学和/或结构结合）的聚合物材料（优选地外壳10a的聚合物和加热层15的聚合物）时：由于该特征，改进了外壳在包括电极层和加热层的加热元件上的粘附或固定。

电极层13和14优选地但非必须由相同的导电材料制成，诸如金属材料（例如，选自不锈钢、黄铜、青铜、铝或其合金当中）或导电聚合物材料。在各种实施例中，电极层13和14中的至少一者由呈片材或片层形式的材料、或网状材料、再或者织物材料（包括导电无纺布）形成。电极层13和14中的一者或两者也可以可能地通过将导电材料直接沉积在加热层15上或沉积在外壳层11和12上的相应面上而获得，例如使用丝网印刷技术或者包覆模制或共模制技术。当然，也有可能使用或组合不同材料和类型的电极（例如，一个电极层可从金属片层开始而获得，并且另一电极层可从导电织物开始而获得）。电极层13和14也可以可能地具有多层结构。

一般来说，电极层13和14可以各自具有从几微米（例如，在沉积过程的情况下）到高达3 mm（例如，在冲裁或光刻过程的情况下）的厚度。将了解的是，由于电极层13、14的优选地小厚度，因此它们也可以是相对柔性的或可变形的。同样，电极层13和14可例如从感兴趣材料的片材、或卷材、或片层、或膜、或片开始经由简单的冲裁或空心冲操作获得，或者如已经阐述的，使用已知的沉积技术获得。

在优选实施例中，加热层15由具有PTC效应的材料制成。在各种实施例中，构成层15的材料是聚合物基材料（即，包括至少一种聚合物），例如具有由聚合物或由许多种聚合物的混合物以及由对应的填料形成的基体的复合材料，所述填料例如是导电填料和/或导热填料。

在各种实施例中，层15的材料是具有PTC效应的共连续聚合物复合材料，其具有基体，该基体包括至少两种不混溶的聚合物和基体中的至少一种导电填料。在这种类型的优选实施例中，所述不混溶的聚合物中的至少一者是高密度聚乙烯（HDPE），并且这种不混溶的聚合物中的至少另一者是聚甲醛（POM）。导电填料优选地由具有微米或纳米尺寸的颗粒构成，所述尺寸优选地包括在10 nm与20 μm之间、非常优选地在50 nm与200 nm之间，所述颗粒可能聚集以形成尺寸包括在1 μm与20 μm之间的链或支链聚集体。用于导电填料的优选材料是碳质材料，诸如炭黑、或石墨烯、或碳纳米管、或其混合物。

HDPE和POM的相对百分比优选地为它们的重量之和的45％至55％。优选地，导电填料被约束或主要被约束在HDPE中，其重量百分比在10 wt％与45 wt％之间，优选地在16wt％与30 wt％之间（将100看作HDPE和导电填料的重量之和）。为此，HDPE和导电填料可以在随后与POM混合之前混合在一起，特别地经由挤出混合在一起，在这种情况下，与POM的混合也可以优选地经由挤出而获得。

POM的高熔点使得在复合材料的挤出期间HDPE-POM两相能够保持更好地分离，从而降低碳质填料迁移到POM中的可能性（这种效应的原因之一是填料优选地预先仅与HDPE混合的事实）。POM与其他已知聚合物相比的更高熔点同样使得能够获得更稳定的最终结构：复合材料的PTC效应将自加热限于近似120℃的最大温度。此外，POM具有大致包括在70％与80％之间的高结晶度：这意味着，在所提出的优选的共连续复合材料中，填料从HDPE向POM的任何迁移更不大可能发生，从而防止了PTC效应材料的性能损失，例如由于加热和电流通过而引起的性能损失。POM的较高结晶度也使复合材料从化学角度来看特别有抗性，并赋予其高稳定性。另一方面，HDPE的结晶度通常包括在60％与90％之间：这样，获得了在无定形域中的高浓度导电填料以及对应的高电导率。

在各种优选实施例中，形成加热层15的复合材料包括导热填料，优选地包括在25℃下具有高于200 W/(m∙K)的热导率值的材料。从这个意义上说，优选的材料是例如氮化硼（NB）。优选地，参考先前提及的示例HDPE + POM，导热填料被约束或主要被约束在POM中，特别地，其重量百分比包括在5 wt%与70 wt%之间，优选地在15 wt%与30 wt%之间（将100看作POM和导电填料的重量之和），为此，POM和导热填料可以在随后与HDPE混合之前混合在一起，特别地经由挤出而混合在一起，HDPE可能与对应的导电填料预先混合。

对于关于被指示用于提供加热层15的优选的聚合物共复合材料（即，具有包括HDPE和POM的基体）的进一步细节，读者参考意大利专利申请号IT102017000038877，所述申请的教导通过引用并入本文。

一般来说，加热层15可以具有在0.5 mm与5 mm之间的厚度。同样在这种情况下，考虑到其小的厚度以及其基本的聚合物性质，如果需要，加热层15可呈现一定的弯曲能力。

同样，加热层15可以可能地从起始PTC效应聚合物的片材或卷材开始经由简单的冲裁或空心冲的操作获得。然而，如已经提到的，根据本发明的可能变型实施例，层15可以被包覆模制在层13至15上或与层13至15共模制。

为了改进集成了加热层15的加热元件20与对应外壳10a之间的粘附或固定，借助于聚合物基材料（即，包括至少一种聚合物的材料）来提供加热层15是有利的。从这个角度来看，在各种实施例中，层15的材料和外壳的材料是相互相容的，或者以便形成结合（诸如，化学或结构或机械结合），或者包括一种或多种共同的材料或组分。例如，参考包括HDPE和/或POM的加热层15的材料，外壳10a的材料（即，外壳层11和/或层12的材料）自身可包括PE或HDPE和/或POM：这样，在外壳的被设置在加热层顶部上的部分上，将在对应的材料之间（例如，在共同的聚合物的链之间）获得更好的粘附或结合。更一般来说，层11和/或12的材料以及层15的材料包括这样的聚合物，即所述聚合物被设计成例如在热层压或包覆模制的过程中至少部分地熔化且彼此结合，和/或被设计成彼此例如化学地和/或机械地黏合（如在先前举例说明的包括PE或HDPE和/或POM的层11、12和15的情况下）。

在优选实施例中，电极层13和14具有基本上类似的总周边尺寸，即，电极层13的形状和周边尺寸基本上类似于电极层14的形状和周边尺寸。更一般来说，优选地，电极层13和14限定基本类似的相应重叠区域，由此这意味着两个电极层的面对区域（加热层的至少一部分被设置在其间）基本上类似。为此，应注意，术语“重叠区域”或“面对区域”意在表示“理论”区域，即不考虑下文所描述的非导电（或基本上电绝缘）位点。

加热层15的至少一个部分、优选地具有基本恒定厚度的部分被设置在两个电极层13与14之间。优选地，层15也具有基本上类似于电极层13和14的总周边尺寸，但是不排除层15的一部分突出超过层13、14的边缘或者没有达到如上述边缘那么远的情况。此外，如将看到的，在可能的实施例中，电极层13、14至少部分地嵌入在加热层15中，或者加热层15被成形成以便限定用于容纳上述层13、14的凹部。因此，在这些实施例中，层15的仅一部分被有效地设置在层13与14之间：在这些情况下，优选地，外壳10a的一部分材料与加热层15的一部分材料直接接触。

在设想外壳层11和12的实施例中，外壳层11和12优选地具有基本上类似于层13至15的外围轮廓（或至少类似于来自层13至15当中的具有最大尺寸的一者的轮廓）的外围轮廓，但是具有更大的尺寸，以便能够限定用于外围地密封外壳10a的对应重叠区域11b和12b。

在图6和图7中，在其中层13至15设有相应的贯通开口（图4的13a至15a）的实施例中，单独地表示了从两个相对侧观察的加热元件20。在这种类型的实施例中，可证明有利的是设想装置10的电连接端子定位成靠近对应的贯通开口和/或沿轴向方向延伸。为此，在各种实施例中，关联到每个电极层13和14的是由导电材料制成的对应连接元件13c和14c，其可例如通过使对应的电极的一部分成形来获得，或者焊接或经由导电粘合剂胶合在对应的电极层的与加热层15相对的面上而获得。

连接元件13c和14c可例如以这样的方式布置，使得其一部分在靠近贯通开口13a和14a的对应通道（例如，由贯通开口13a和14a的径向延伸部构成的通道）处突出。开口13a和14a的这些通道或径向延伸部在图4中由13a₁和14a₁表示。类似的通道或延伸部12a₁和15a₁也围绕层12和15的开口12a和15a的轮廓限定。径向延伸部或通道12a₁至15a₁位于在对应的层12至15上重合的位置中，即，使得它们重叠。在各种实施例中，这些通道或延伸部12a₁、14a₁和15a₁例如经由密封主体16被密封。

连接元件13c和14c优选地具有小厚度，并且例如呈成形的金属片层形式，例如成形为开口环，其内直径基本上对应于或接近于对应电极层13和14的贯通开口13a和14a的直径。在各种实施例中，元件13c和14c基本上被设计成提供配电元件，该配电元件在连接到由织物或网状结构（meshwork）制成的电极层的情况下特别有用。在各种实施例中，连接元件13c和14c（优选地呈成形的金属片层形式）被焊接到相应的电极层13和14，例如，当电极层13和14呈线网格的形式时，以这样的方式以便保证相互的电连接和机械固定。

如可注意到的，特别是在图6至图7中，元件13c和14c的一部分在对应于相应延伸部13a₁和14a₁的区域中突出，并且在该部分上，元件13c和14c直接地抑或通过设置在其间的相应的电极层的一部分而电连接到沿轴向方向延伸的相应的端子13d和14d。

在图8的示例中，端子13d呈现直角弯曲以限定基部，该基部例如借助于铆钉13e等固定到对应的连接元件13c的上述突出部分。对于元件14c和对应的端子14d来说，上述布置可以是类似的，然而，端子14d的长度在此将略小于端子13d的长度（长度差基本上等于层13至15的厚度以及元件14c的厚度）。如在图6至图7中可了解的，两个端子13d和14d被安装成以便基本上彼此并排延伸而彼此不产生接触，其中端子13d横穿层13至15的径向延伸部，优选地以形成电连接器（特别是凸形连接器）或用于电接线的连接端子。

然后，因此获得的加热元件20配备有外壳10a，如果考虑到加热装置设计所针对的应用，则外壳的存在是必要的或优选的（例如，其有益于保护装置免受化学侵蚀性液体或试剂的影响，而如果装置被用于加热空气或一些类型的燃料的强制流，则可省略外壳）。因此，参考目前为止所图示的示例，外壳层11和12例如经由层压被设置在加热元件20的两个相对主面的顶部上，其中端子13d和14d也穿过层12的开口12a的径向延伸部12a₁。然后，层11和12在相应的外围重叠区域11b和12c中连结（密封地，如果考虑到装置10的应用的情况下这是必要的话）。接下来，主体16被施加到半成品产品上，特别地经由包覆模制和/或树脂结合。除了如上文已经提到的，主体16除了在贯通开口11a至15a处密封分层结构之外，优选地还被成形成用于限定部分地围封端子13d和14d并使其电绝缘的部分16b（图2和图5）。这些端子从上述部分16b轴向地突出，用于它们与例如属于图1的系统2的对应的接线或供电和控制电路的连接。

在优选实施例中，加热装置被构造成以便呈现具有多样化的热发射的区域。一般来说，“热发射”可在此被理解为参考单位表面或预定区域表面的热发射，或者被理解为功率或加热密度，或者被理解为例如以W/cm²或W/dm²或适合于该目的的其他测量单位为单位表达的发射率（emittance）。从这个角度来看，短语“具有多样化的热发射的区域”可被理解为指代参考单位面积或预定表面经受不同的热发射分布或强度、或经受不同的功率或加热密度、或经受不同的发射率的区域。假设电极层13、14可以表现为由加热层15发射的热的消散器（特别是在金属电极或在任何情况下均导热的电极的情况下），则热发射可与这些电极层和/或该加热层中的每一者相关。

提供多样化热发射的区域的解决方案基于以下考虑：在各种应用中，可证明方便的是提供能够获得不同的热发射分布的加热装置，该热发射分布诸如在要加热的至少一个第一区域中热发射较高或较集中，并且同时还在要加热的至少一个另外的区域中热发射较低或不那么集中。

这种应用的示例是先前参考图1所提到的优选应用，即箱1，其中有必要保证对某一区域（例如，靠近箱自身的出口1b的区域）的快速加热，并且同时还确保在至少一个其他区域（例如，相对于出口1b为外围区域）中的一定程度的加热。这样，例如在箱1包含冻结液体的情况下，在出口1b附近执行的加热确保了该区域中的液体快速融化，并因此快速或更好地供应给对应的车载系统，诸如处理系统2。另一方面，在箱1底部1a的更远离出口1b的区域中的较温和加热在任何情况下使得箱1的内容物作为整体能够更快地融化。

当然，已知的加热装置的尺寸可以被设计成用于均匀地加热基本上对应于箱1的整个底部1a的区域的区域，但是，这除了使装置的构造复杂之外，还将意味着与实际需求成比例地过度使用电力。考虑到还原剂或其他液体在箱1的出口处的流速可能受到限制，其实际上足以仅在靠近出口1b的区域中迅速加热和融化液体，有可能在箱的其他区域中更缓慢地加热和融化液体。

根据不同的方法，箱1可配备有许多个加热装置，在所述加热装置中，在出口1b附近的第一区域中具有较高热发射的第一加热器，并且在相对于第一区域的外围的第二区域中具有至少一个第二加热器，其中第一加热器的特征在于较低的热发射以及然后较低的消耗：然而，同样在这种情况下，加热系统的构造作为整体来说将是复杂且昂贵的，其控制同样如此。

因此，在优选实施例中，经由来自电极层13、电极层14和加热层15当中的至少一者的特定结构来获得装置10的差异化热发射。

根据第一方面，第一电极层13和第二电极层14中的至少一者具有与加热层15的对应区域接触的至少一个区域，并且层13和/或层14和/或层15的该区域设有多个非导电位点。这些非导电位点预先布置以用于在上述区域中通过加热装置10进行的热发射，该热发射不同于在第一电极层13和/或第二电极层14和/或加热层15的至少另一个区域中通过加热装置10进行的热发射，或者不同于在第一电极层13和第二电极层14中的另一者处通过加热装置10进行的热发射。

以这种方式，在每个电极层13和14以及加热层15内，可提供特征在于不同的热发射的同源区域，或者在一个电极层处的热发射可不同于另一电极层处的热发射。

例如，在所提到的第一种情况下，利用层13至15的优选地基本上平行且堆叠的布置，在电极层13和14中的每一者中，可识别在两个电极层的同源位置中与加热层接触的多个区域，其中，这些区域预先布置以用于多样化热发射。例如，参考图6至图7或图10，电极层13的两个这种区域包括分别由21和22表示的至少一个第一区域和一个第二区域。电极层13的至少第一区域21具有多个第一非导电位点，所述多个第一非导电位点预先布置以用于在电极层13的上述第一区域21中限定电极层13与加热层15的总接触面积，该总接触面积小于第一区域21自身的总面积。另一方面，在所图示的非限制性示例中，电极层13的第二区域22基本上完全导电（即，没有上述非导电位点），并且预先布置成具有基本上相等接近第二区域22自身的总面积的与加热层15接触的总面积。应注意的是，“总面积”意指“理论”面积，即，不考虑上述非导电位点，而“总接触面积”意指电极层与加热层有效接触的面积（即，基本上，上述理论面积与各个非导电位点的面积之和之间的差）。在图6至图7或图10的非限制性示例中，上述非导电位点由电极层13的贯通孔或腔构成，所述贯通孔或腔中的一些由30a、30b和30c表示。

以这种方式，如将在下文中更清楚地显现的，通过加热装置10在第一区域21中的热发射（或以W/cm²或W/dm²为单位测量的加热功率密度或发射率）低于第二区域22中的热发射。此外，在电极层13的第一区域21中以及在第二电极层14的对应的第一区域21中的热发射低于在电极层13自身的第二区域22中以及在电极层14的对应的第二区域22中的热发射。

在下文中所描述的其他实施例中，电极层和非导电位点可以以这样的方式预先布置，使得通过一个电极层的热发射不同于通过另一电极层的热发射。

参考图10的情况（或图6至图7的情况），将了解的是，区域21的特征如何在于多个非导电位点30a、30b和30c（即，层13中的开口或贯通孔）的存在，而区域22基本上没有非导电位点，即层13中没有开口或贯通孔（在显然不考虑开口13a和14a的情况下，开口13a和14a并给针对热发射的变化的目的而限定）。在下文中，出于简洁的原因并且在没有另行规定的情况下，非导电位点也将被定义为“孔”。

于是，基本地，孔被布置或分布在至少一个电极层上，以便在期望获得较大程度的加热（即，较高功率密度）的区域（如例如靠近图1的出口1b的区域）中不存在孔或孔的数量较少，并且在期望获得较小程度的加热（即，较低功率密度）的一个或多个区域（如例如图1的底部1a的外围区域）中孔的数量较大或孔的尺寸较大。如下文中所解释的，在该另一电极层处也会发生类似的行为，即使当另一电极层没有孔时也如此。

图10也适用于图示如下情况，其中作为整体被构造成用于较低的热发射的同一个区域（在此由区域21表示）可以进而被划分成由21a、21b和21c表示的多个子区域。因此，从另一个角度来看，在图10的电极13中，可识别出具有较高的热发射的区域22和具有较低的热发射的三个区域21a、21b和21c，其中热发射进而在区域21a、21b和21c中是差异化的。

在该示例中，子区域21a是特征在于最低热发射的区域，并且设有横截面最大的孔30a，而子区域21b和21c的特征在于相应地增加的热发射：在子区域21c的情况下，这通过孔30c获得，孔30c的数量略微大于子区域21a中的孔，但是其横截面明显小于孔30a；相反，子区域21b替代地具有孔30b，与孔30a和30c相比，孔30b具有中等横截面，但是数量明显更高。

更一般来说，电极层的给定区域的孔的总面积（即，各个孔的面积之和）与同一区域的总或“完整”面积（即，在不存在孔的情况下的其理论面积）之间的比率越大，该区域中的热发射越低。

参考图11和图12可阐明上述概念，图11和图12以横截面图示意性地图示了加热装置10的一部分。在图11的情况下，可见图10的电极层13的一部分，该部分对应于其区域21（或子区域21a）的孔30a。电极层14没有孔，不过其自身识别出相对于电极层13的位置处于同源位置中的区域21（或子区域21a）。在示例中，外壳层11被成形成以便在对应于由30a表示的孔的区域中与加热层15产生接触，并且优选地固定到加热层15，例如在孔30a处局部地胶合在层15上。

图12示意性地表示了在图11的构造的情况下的电流分布以及随之发生的由层15产生的热的分布和强度。在层15内经由折线箭头示意性地表示的是（从电极层13到电极层14）的电流通用路径。对应于较大长度的电路径的是较高的电阻及因此较低的电流强度、以及随之而来的较低加热功率：热发射（即，加热功率的不同分布）由存在于外部上的波浪箭头示意性地表示。如可注意到的，在彼此平行并与层15接触的两个电极层13和14的完整区域中，热发射最大，而在电极层13的孔30a的周边区域中，热发射较低，并且在孔30a自身中基本上不存在热发射；另一方面，随着与电极层14的由孔30a限定的区域的中心的接近，热发射减小。

图13和14以类似的方式图示了加热装置10的这样的情况，即其中电极层13和14两者都呈现设有孔的至少一个区域21（或子区域21a）；例如，它们两者都类似于图10的电极层13。在这种情况下，外壳层11和12两者都可成形成以便与加热层15产生接触，且优选地在相应孔30a的区域中局部地固定到加热层15。图14示意性地表示在图13的构造的情况下的电流分布，如上文已经参考图11至图12描述的那样。可注意到，在这种情况下，在两个电极层13和14处有基本类似的热发射。在彼此平行并与层15接触的两个电极层13和14的完整区域中，热发射最大；在相应电极层13和14的孔30a的周边区域处，热发射较低，并且围绕两个电极层13和14的孔30a自身，热发射基本上不存在。将了解的是，在各种实施例中，两个电极层13和14同样就所提供的相应孔或非导电位点的构造而言可彼此相同。

当然，对于电极层13和电极层14来说，设置在各种区域21和22中的孔也可不同，例如设想通过在层14的区域21中具有形状和/或尺寸和/或密度不同于设置在层14的对应区域21中的孔的形状和/或尺寸和/或密度的孔。

例如，参考图6至图7，将了解的是，在包括基本上如图10中那样构造的电极层13和没有孔的另一电极层的装置10中，热发射在两个电极层13和14的区域22（这些区域没有孔，并且因此作为整体呈现出基本上类似于图12的右手端和左手端处所表示的行为）将会最大；相反，热发射在两个电极层13和14的区域21中将会较低，所述区域21的行为类似于在图12中作为整体表示的行为。在电极层13和14两者都如图10中（即，如在图13和图14中）那样构造的情况下也可以这样说，不同之处在于：在这种情况下，在两个电极层的区域21中，热发射将仍然较低。

当然，根据生产要求（例如，在形状、和/或布置、和/或大小、和/或电极层上的密度方面），在电极层13中和/或在电极层14中设置的孔可以以多种不同的方式构造，或者根据各种构造彼此组合。例如，在图15中举例说明的是电极层13沿横向方向被划分为两个区域21和22的情况，其中区域21设有具有方形或四边形横截面的基本上有序的孔30阵列，而区域22基本上没有孔。

相反，图16图示了电极层13的情况，其区域22实际上被在此设有以基本上有序的方式布置的小孔30的区域21完全包围。同样，图17图示了电极层13的情况，其区域21包围区域22，但是区域22设有孔30b，孔30b具有比区域21的孔30a更小的横截面和更低的密度。图18举例说明了电极层13具有三个不同区域21、22和23的情况，这些区域被构造成用于对应的差异化热发射，这些区域具有横截面基本上相等但是以不同的方式分布的孔30，即，在区域21中具有最大密度，在区域22中具有中等密度，并且在区域23中具有最小密度，其中，这些区域21、22和23将因此分别具有较低的热发射、中等的热发射和较高的热发射。同样，在图19的情况下，提供了三个区域21、22和23，它们具有相应孔30a、30b和30c，孔30a、30b和30c具有均匀的形状但具有不同的横截面尺寸和密度。

如先前已提到的，电极层13和14可经由冲裁或空心冲形成，特别是当它们从呈片材、或卷材、或板形式的材料开始获得时，例如，从金属片材或网格或导电织物开始获得时。显然，将预先布置冲裁或空心冲的操作，以便在所考虑的电极层上也获得必要的孔。例如，冲裁或空心冲的操作适合于提供根据图6至图7、图10、图15至图19的电极。

图20图示了由导电织物制成的电极层13的情况，该导电织物从交织的带获得，所述带例如是金属带或导电纤维（例如，碳纤维）的条带，其中区域21和22两者都设有孔30a、30b——对应于经线与纬线之间的开口——其中构成非导电位点的孔30a的较大尺寸可以通过以下方式获得：与区域22相比，使一些带在区域21中以不同的方式间隔开（如在附图中针对区域21举例说明的情况），或者通过改变两个区域21和22中的带的宽度并维持它们的中心到中心的距离基本上恒定。

图21图示了电极层13的另外的示例，电极层13基本上形成为类似织物，其中经线和纬线由线或导电材料（例如，金属材料，或诸如碳纤维的导电纤维）的类似元件形成。

在各种实施例中，经线和纬线布置成以便限定设有不同尺寸的孔的区域。在图示的示例中，例如，经线和纬线布置成以便限定一种框架，该框架具有：中心区域21，其实际上对应于最大尺寸的单个孔30a；以及四个角区域23，其中经线和纬线限定最小尺寸的孔30c。在区域23之间延伸的区域22仅由纬线或者仅由经线限定，因此获得相对于中心孔30a和孔30c具有中等尺寸的孔30b。如可了解的是，热发射因此将在区域21中最小，在区域23中最大，并且在区域22中处于中等。

在其中至少一个电极层由织物形成（不一定根据图21的构造）的各种实施例中，织物自身可使用双经线结构形成，即，其中第一经线与第一经线沿相反方向交替的结构。在图22中举例说明了这种情况，其中纬线由W₁表示，而两条双经线由W₂表示。为了稳定经线自身、特别是在将对应的电极层13和/或14与加热层15联接的步骤期间，使用这种双经线——在纺织领域中也被称为“英式纱（English gauze）”——在此处提出的应用中是特别有利的。在通过将层15包覆模制在层13上和/或层14上而进行联接期间，这一优点被最大化，因为在将层15包覆模制在电极层上的过程中，在压力下将塑料材料注入于模具中的力将会倾向于使构成电极层的线移位，以及例如由于具有不同散热的孔和/或区域的错误分布而导致的加热器的随之而来的错误操作。

如已经阐述的，已参考电极层13描述并在附图中举例说明的内容关于电极层14也可适用。

在各种实施例中，电极层13和14中的至少一者、优选地两者呈栅格或网格形式，例如通过以下方式获得：在一定长度的金属卷材中制成贯通刻槽（交错切口），并且然后使其变形或拉伸其长度，直到获得具有基本上菱形或方形形状的通道30d（图24）。

在这种类型的网状结构中，因此，可制成根据本文提供的教导而提供的特定孔30e，即，专门被提供用于确定热发射类型的非导电位点，即具有不同于在普通的网状结构中或在某些织物中通常提供的规则的系列通道的功能的非导电位点。如在图23中以及在图24的对应细节中可看出，孔30e——其构成专门被提供用于确定热发射类型的位点——也是电极层13的网状结构的适当通道30d的附加部分，并且具有较大的尺寸和/或不同的分布。

在各种实施例中，电极层中的至少一者、优选地层13和14两者是以这样的方式至少部分地嵌入加热层15的材料中，使得对应的外壳层11或12将在加热层15的两个相对主面中的一者处直接粘附在加热层15的表面的至少一部分上。这种解决方案特别有利，因为层15具有其基本上为平面的两个相对主面，从而保证外壳层11或12的更好粘附。在这种类型的实施例中，如图25至图27中所举例说明的，层15的材料可被包覆模制在层13和/或14上（如例如对于图23至图24中所举例说明的类型的网状电极层），或者电极层13和/或14可嵌入先前生产的加热层15中，例如在其相应的表面已被加热或熔化并且已使层13和/或14穿透到其中之后。如已经提到的，电极层15的材料与层11和12的材料之间的可能的相容性和/或它们之间的结合和/或焊接改进了对装置外壳的固定。

图25至图27图示了嵌入层15的材料中的网状电极层13和14的情况，其中外壳层11和12直接在层15的外表面上延伸，所述外表面优选地是在外部覆盖层13和/或14的平面表面，或者是以与层13和/或14相同的高度延伸的表面，再或者是延伸超过层13和/或14的外轮廓的表面。

根据本文提供的教导，图25的横截面图基本上对应于电极层13和14的没有旨在确定热发射类型的孔或位点的区域。如可注意到的，由折线箭头示意性表示的内部电路径具有小的长度，该长度基本上等于或略大于电极层13与14之间的距离。对应于电路径的较小长度的是较低的电阻，并且因此是较高的电流强度以及随之而来的较大的加热功率：同样在这种情况下，热发射（或加热功率密度或发射率）也示意性地由存在于外部上的波浪箭头表示。如可注意到的，在这些情况下，仅层15的一部分——在图25中仅由15’表示——被设置在电极层13与14之间，其中特别地层15的该部分15’形成用于加热目的的有效部分。根据优选示例，还存在层15的被设置在层13与层11之间的至少一个外部部分15”和/或层15的被设置在层14与层12之间的一个外部部分15”，其中外部部分15”将由部分15’发射的热朝向相应的外壳层11或12传递，即，朝向该装置外部传递。外部部分15”（如果存在的话）具有小的厚度（例如在0.01 mm与1 mm之间），以防止或阻碍热朝向外部传输。

根据自身发明性的方面，可经由添加存在于层15的材料中（例如，在部分15’和/或部分15”中）的导热填料来改进电极层13和/或14与相应的外壳层11和/或12之间的热传递。

图26的横截面图基本上对应于其中电极层13设有孔30e（即，非导电位点）的区域，而电极层14的对应区域没有孔30e。如可注意到的，电路径和热发射的模式类似于上文参考图12已经描述的模式，即，在层13的孔30e的区域中具有低的热发射或没有热发射。

相反，图27的横截面图基本上对应于两个电极层13和14的同源区域，这两个区域都设有孔30e。因此，电路径和热发射的模式类似于上文参考图14已经描述的那些模式。

作为将层15包覆模制在层13和14上的替代方案，可使网状电极层至少部分地穿透到先前模制的呈片材形式的层15的材料中，特别地，通过加热该层15并且然后将电极层压入其中。在图28中举例说明了这种情况，其中使具有网状结构的电极层13和14（例如，图23至图24中所图示的类型）穿透到层15中，然后例如以热层压聚合物膜或层的形式、或者以包覆模制层的形式将涂层11和12施加在层15的相对面上。如已提到的，这证明对于在该加热层的主面上实现外壳10a与由电极层和加热层构成的加热元件之间的更好的粘附、结合或焊接的目的是有利的。

图29图示了仅部分地穿透到加热层15中的网状电极层13和14的情况，即从加热层15略微突出（应注意，图29的横截面图和对应的细节A被示意性地表示，以阐明层13和14的布置）。在这种类型的实施例中，外壳层11和12（它们在这种情况下同样例如呈热层压聚合物膜或层形式，或者呈包覆模制层形式）可被成形成以便适于并固定到层15和层13、14的轮廓。利用该解决方案，电极层13和14的一部分保留在加热层15的材料的外部上，从而确定凸出的部分（对应于层13和/或14的突出部分）的存在，这使得有可能改进对加热装置的外壳的进一步固定。外壳层11和12（或代替它们的包覆模制壁）的一部分材料可在网状层13和14的网格之间以及在非导电位点（诸如，孔30e，例如参考图24）内局部地穿透，从而也固定或焊接到加热层15的至少一部分材料，该加热层也存在于网状结构的上述网格（如图29的细节B中突出显示的，图29表示在对应于层13的通道30d（见图24）的区域中的横截面）之间以及在非导电位点（即，孔30e，例如参考图24）内。

在各种实施例中，在加热层15的两个相对面上限定了用于容纳和定位电极层的至少一部分的凹部，所述电极层不必是呈网格形式的电极层：图30中图示了这种类型的示例，其中上述凹部由15₁表示。在这种类型的实施例中，电极层13和14可被设置成仅与层15a接触（例如胶合到层15a），或者通过利用外壳层11和12被保持在适当位置，而不论这些外壳层是否呈包覆模制膜或壁的形式。在使用具有网状结构的电极层13和/或14的情况下（例如，图23至图24图示的类型），也有可能提供覆盖网状结构的胶或树脂层（例如通过将胶或树脂浇注或模制在层13和/或14上）以防止空气的任何存在：这种胶或树脂层仅在图30的细节中被示意性地表示，其中其由R表示（在图30中，为了表示清楚，已省略了层R的表示）。还可有利地利用胶或树脂R的存在，以便在对应于凹部15₁（即，对应于电极层）的区域中针对层11和12限定基本上平面的表面。胶或树脂R优选地是导热类型，诸如具有低热阻值的树脂和/或粘合剂。将了解的是，同样在这种类型的实施例中——即使在不存在胶或树脂R的情况下——呈施加的膜或者包覆模制壁形式的外壳层11、12也优选地例如在对外围地定界上述凹部15₁的区域中（诸如由15₂表示的区域）至少部分地与加热层15的材料接触和/或固定到加热层15的材料。可能的树脂R优选地是被设计成在固定和/或化学上黏合和/或结构上黏合到形成加热层15和/或外壳层11、12的材料或聚合物的类型的聚合物。

在各种实施例中，即使在不存在图4的开口11a至15a和主体16的情况下，加热装置10也可优选地以不透流体的方式在层11与12之间设有中间连结或固定区域，例如，其旨在改进堆叠的层之间的包装和/或便于安装在分层结构的适当位置中。

例如，在图31中示意性地图示了一种“被子”结构，即，其中装置10具有作为整体由40表示的连结或固定的中间区域的类型，其中外壳层11和12除了其周边连结区域11b、12b之外还彼此固定。为此，层13至15设有基本上彼此同轴或至少部分地彼此面对布置的开口。在图32中，已经省略了外壳层11的表示，由40a表示的是层13的被设置在区域22中的贯通开口40a（类似的贯通开口被设置在层14中），并且由40b表示的是层15的贯通开口，其在此与层13的区域21的相应开口30基本上同轴或至少部分面对相应开口30（并且也与下面的层14的贯通开口基本上同轴）。

图33和图34图示了定位在电极层13和14的区域21中的中间区域40的构造，在这种情况下，电极层13和14两者都设有孔30。如可注意到的，由于这些孔30和加热层15的孔40b的存在，被有意地成形或变形的外壳片材12和14可以局部地彼此接触，以便例如经由焊接或胶合连结在一起。优选地，围绕开口40b的加热层15的边缘15b基本上是锥形的，以便便于层11和12之间的相互接触，以及为了在下文阐明的目的。在各种实施例中，上述边缘具有至少一个倾斜的壁，所述壁特别地朝向孔30的内部倾斜。优选地，设置了加热层15的两个这种倾斜壁，这两个壁沿相反方向倾斜并且被设计成彼此形成一角度，该角度诸如在30°与120°之间，优选地在45°与75°之间。边缘15b的所述至少一个倾斜壁或每个倾斜壁可被认为属于加热层15的对应主面，从而实际上形成了加热层15的一种延长部。

在所举例说明的情况下，在所图示的中间区域40中，外壳层11和12还分别具有基本上同轴或至少部分地面对的贯通开口11d和12d，所述贯通开口可例如被利用来固定装置，再或者用于使得流体能够在加热装置的两个相对面之间通过。在存在开口11d和12d的情况下，区域40中的层11与12之间的连结将优选地是不透流体的；然而，除了固定在外壳层11与12之间之外或作为固定在外壳层11与12之间的替代方案，可经由外壳层11与加热层15（至少在其边缘15b处）之间的密封固定（特别地经由胶合或包覆模制）来获得在加热装置内的液体或其他流体渗透方面的紧密性。在焊接或包覆模制的情况下，优选针对层11、12和15使用至少部分地熔化并且彼此焊接的聚合物，或者使用彼此黏合的聚合物，诸如包括PE或HDPE和/或POM的层15和至少一个层11和/或12。在任何情况下，开口11d和12d的存在都必须被理解为是任选的，且因此不是必不可少的。

图35表示图34的区域40中的电路径模式和热发射模式。如可注意到的，操作状况类似于上文参考图14已经描述的操作状况。相反，图36图示了电极层13的设有孔30的区域中的中间区域40’的情况，而相反，电极层14的对应区域没有这种孔。在此，加热层15具有其自己的贯通开口40b，所述贯通开口中的一者或多者与层13的相应孔30基本上同轴或面对，如图36中精确地表示的那样。如可注意到的，在这种情况下，上外壳层11可设置成直接抵靠下电极层14，并且例如经由胶合或某种其他类型的粘附或结合而固定下电极层14。同样在这种情况下，开口40b的边缘15b基本上是锥形的，特别是借助于朝向孔30的内部倾斜的壁。同样在这种情况下，边缘15b的倾斜壁可被认为属于加热层15的对应主面（在此为其上面）。

如可了解的是，同样在图36的情况下，区域40’中的电路径和热发射的模式类似于上文参考图12已经描述的模式。

在各种实施例中，加热层15限定一个或多个边缘，所述边缘具有基本上锥形的轮廓，并且装置的外壳10a具有以基本上对应或互补的方式成形的一个或多个部分。先前已参考图31至图37的中间固定区域40突出显示了这种特征，其中层15具有贯通开口40b，贯通开口40b具有优选地锥形形状的边缘15b，例如其特征在于一个或两个倾斜壁，并且其中外壳层11、12中的一者或两者被成形成适于该形状。然而，在优选实施例中，即使在不存在中间区域40的情况下，加热层15的外围边缘中的至少一者、优选地全部外围边缘具有基本上锥形的形状或厚度减小的形状（例如借助于至少一个倾斜壁）。这种类型的外围边缘例如在图23、图28、图29和图30中被突出显示，并且由15c表示。先前参考图34和图36的边缘15b的倾斜壁举例说明的内容一般可适用于层15的外围边缘15c。同样在这种情况下，外围边缘15c的所述至少一个倾斜壁或每个倾斜壁可被认为属于加热层15的对应主面。

如参考图37至图38还可看出，层15的边缘15c的锥形或倾斜形状使得能够改进外壳层11和12的粘附，特别是当它们呈聚合物片材或膜形式时。层11和12的靠近重叠区域11b和12b的外围区域可以以这种方式适应并遵循倾斜的轮廓，这防止了例如直角弯曲的形成。

边缘15c的锥形或倾斜的外围轮廓可在层15的生产过程中（例如，在层15模制的过程中）被赋予层15，如图39（或图23）中所突出显示的，并且随后施加适于已经成形的上述轮廓的外壳层11和12，然后，如图40中所突出显示的那样在重叠区域11b和12b处将外壳层11和12密封地连结在一起，可能地还进行层15的边缘15c与外壳层11和12之间的固定，例如经由在相互接触的区域中层11、12和15之间的表面重熔化和/或结合。

替代地，层15可最初形成有方形边缘或不同形状的边缘，例如具有尖角，如图41中所突出显示的。在这种类型的实施例中，层15可随后经历变形，例如，在已获得层15之后经由加热以便使其能够具有一定的可模制性，并且在这种状况下，通过在层11和12上施加压力或压缩力而将它们施加在层15上：在图42中示意性地表示了这种步骤。施加上述压缩力使得能够获得层15的一定程度的变形，这使其呈现锥形轮廓15c，其中一部分材料平移并“填充”外壳层11和12的对应的锥形轮廓，如图43中示意性地表示的。

层15中锥形边缘的存在呈现了以下另外的优点，即，防止在层11、12与层15的外围边缘15c之间形成大量的空的空间（气泡），并且防止在装置10的操作循环期间在高膨胀程度之后发生失效的风险，同时使得热能够正确地朝向外部传播。

在图44的部分A中突出显示了两个层11和12在加热元件（电极层和加热层）的方形边缘处以直角弯曲的情况。外壳层11和12精确地粘附抵靠方形轮廓，即抵靠加热层15的正交于电极层13和14的壁，并且然后再次以直角弯曲来限定重叠区域11b、12b。然而，这种结构必须被认为基本上是理论上的，因为在生产过程中，由于空气仍然残留在层11与12之间和/或后面的层与层15之间的风险，层11和12不大可能以图示的方式被完美地定位，所以这在实践中难以实施。此外，考虑到层11和12和/或层15的材料在加热装置的操作期间不可避免的膨胀和收缩，层11和12维持所表示的位置的可能性极低。

在图44的部分B中所图示的结构更现实，即，其中层11和12可布置成以便不粘附到加热元件（电极层和加热层）的上述方形轮廓，从而例如确定尽管减小了的空气“圆角”或空气囊（由G表示）的存在。应注意，如图44的部分A中所图示的初始结构的情况下，也可呈现这种状况，其中，在层15和/或层11和12的材料的加热和冷却循环（和/或膨胀和收缩循环）之后，可能发生层11和12与层15的竖直外围壁的脱离，该结构从而采用类似于图44的部分B的构造的构造。

图44的部分C突出显示了图44的部分B的结构的加热状况，其中空气囊G膨胀，从而在两个层11与12之间和/或在每个层11或12与对应的电极层13或14之间形成更大的脱离、以及随之而来的发生失效和加热装置外部的介质渗透的风险。应注意的是，空气囊G的存在还具有减少该区域朝向装置外部的热发射的作用，该热发射在此也由波浪箭头示意性地表示。实际上，热必须通过囊G的空气传播，囊G众所周知地作为热绝缘体操作。

如先前已提到的，可以以这样的方式预先布置电极层13、14和/或加热层15和/或非导电位点中的至少一者，使得热发射作为整体随电极的不同而不同。例如，在期望从加热装置的主面（例如，对应于电极层13）具有最大的热发射且从加热装置的另一主面（例如，对应于电极层14）具有较低的热发射的应用中，可采用该措施。

从这个角度来看，在各种实施例中，第一电极层（例如，层14）具有多个非导电位点，并且第二电极层（例如，层13）基本上没有非导电位点或者包括一个或多个相应的非导电位点，这些非导电位点以这样的方式预先布置使得加热层15与第一电极层14之间的总接触表面小于加热层15与第二电极层13之间的总接触表面，第一电极层14处的热发射从而小于第二电极层13处的热发射。

图45突出显示了例如以下情况：电极层13没有根据本文提供的教导获得的非导电位点，并且相反，电极层14具有由30表示的这种位点（在此呈具有导电条带的织物片材的经线和纬线之间的间隙形式）。应注意的是，在图45中，如在随后的图46至图49中一样，电极层13和14与先前的图相比以相反的顺序表示，即，层13在底部处并且层14在顶部处。将了解，根据先前阐述的原理，热发射将会在电极层13处更大。

同样，图46和图47图示了以下情况：电极层13没有非导电位点，且对应的电极层14设有这种位点30，位点30在此分别呈四边形贯通孔和圆形贯通孔形式。如还参考图46，可注意到的，位点30可以以或多或少规则的方式基本上分布在层14的整个区域上，即使这不是严格地必不可少的，如针对先前实施例已经突出显示的那样。也有可能使用具有不同的一般结构的两个电极层，例如一个电极层是网状的，且另一电极层呈没有非导电位点的片层形式。

在各种实施例中，两个电极层13和14可两者都具有多个相应的非导电位点，然而，这两者多个位点例如在对应的非导电位点的形状、和/或尺寸、和/或布置、和/或数量、和/或密度方面彼此不同。例如，图48图示了电极层13和14两者都设有非导电位点（例如呈贯通孔形式）的情况，其中层13的位点30a的横截面小于层14的位点30b的横截面，以在电极层13处获得更大的热发射。一般概念因此也适用于图48，根据该一般概念，非导电位点30a的总面积与电极层13的总或“全部”面积的比率小于非导电位点30b的总面积与电极层14的面积的比率。

图49突出显示了类似于图48的情况的情况，然而，其中，位点30a的阵列仅占据电极层13的一个区域21，相反地，其另一个区域22没有这种位点，而电极层14的同源区域21和22两者都被位点30b的阵列占据。将了解，同样在这种情况下，来自层13的热发射作为整体将高于来自层14的热发射，并且区域22中的热发射将会较高，并且在区域21中不太高。

在先前所描述的实施例中，加热装置10已作为独立部件被举例说明，其被设计成用于安装在容器中或安装在通用的供应装置（诸如，箱）上。然而，将了解，根据本发明的加热装置也可集成在预先布置成执行与加热或包含或输送通用介质不同的功能（诸如，检测功能，例如用于检测物质的液位、和/或特征、和/或压力，再或者管理上述物质的功能，诸如对其进行设定剂量）的装置中或与其关联。

从这个角度来看，在特别有利的实施例中，形成本发明主题的加热装置10可关联到或联接到与容器或箱结合使用的功能装置，例如包括多个功能元件的装置，所述功能元件诸如是用于液体的导管、和/或泵、和/或传感器、和/或另外的加热器。这种功能装置例如可以是用于燃料箱的装置，或用于管理内燃发动机中使用的添加剂或还原剂的装置。这种类型的功能装置（例如，被称为UDM的功能装置）时常以不透流体的方式安装在包含液体还原剂的箱的开口处，并且一般包括泵和用于检测液体的一个或多个特征的传感器器件。如已经突出显示的那样，假定液体——特别是在它包括水的情况下——在箱暴露于低温（指示温度低于-11°C）时容易冻结，则提供根据本发明的加热装置使得能够实现冻结液体的融化。

图50至图52仅以示意性的方式图示了根据本发明的加热装置10与作为整体由50表示的另一个功能装置（例如，负责检测液体特征的类型，液体特征包括其液位）组合的情况。在举例说明的情况下，装置50优选地以密封的方式安装在装置10的开口或座处，诸如安装在装置10的主体16的贯通开口（16a，图3）处，其中装置10进而以不透流体的方式安装在箱1的底壁1a的开口处（箱1的出口（在图52中不可见）可被设置在不同于图1表示的位置中）。如可注意到的，装置50的主体在其下部部分中具有相应的主体部分，该主体部分可在箱1的外部上突出并设有电连接器50a，电连接器50a具有其自己的电连接端子50b。

优选地，加热器10的电连接器主体16b和装置50的电连接器主体50a和/或相应的端子13d、14d和50b布置在它们彼此靠近的位置中，和/或以便于电连接的方式布置，优选地经由车辆的单个连接器或电接线。

在各种发明性实施例中，同样可预先布置根据本发明的装置的单独的加热层，以用于在其至少一个区域中产生差异化的热发射。在这种类型的各种实施例中，例如，加热层具有被设置在相应的电极层之间的至少一个区域，所述区域设有非导电位点，例如，呈孔或腔形式的非导电位点。除了在电极层中的一者或两者中存在非导电位点之外或作为在电极层中的一者或两者中存在非导电位点的替代方案，可实施该解决方案，以便通过加热装置产生差异化的热发射。

图53中示意性地图示了这种类型的发明性实施方式，其图示了加热层15，加热层15具有设有非导电位点（其中一些位点由30’表示）的区域21以及没有这种位点的区域22。同样在所图示的非限制性示例的情况下，非导电位点30’包括加热层15的在此根据基本上有序的阵列布置的贯通座或贯通孔或贯通腔30’。非导电位点30’优选地具有圆形横截面，尽管不排除其他形状（例如，三角形、或四边形、或多边形、或具有包括弯曲拉伸和/或线性拉伸的轮廓的形状，这些位点可能呈贯通孔或在一端处封闭的孔形式）。

图54以局部横截面图图示了包括电极层13和14的加热元件20的一部分，其中图53中图示的类型的加热层15被设置在电极层13和14之间。如可注意到的，在这种类型的实施方式中，层15的每个非导电位点或孔30’具有借助于电极层13和14封闭的两端，即在每个孔30’处，电极层13和14不与层15的材料接触。

在各种实施例中，当位点30’包括层15的贯通孔时，至少一些孔30’借助于空隙或连接通道连接到至少一个其他孔30’，所述空隙或连接通道中的一些在图53中由30”表示。明显地，电极层11和12即使在通道30”的区域中也将不会与层15的材料接触，所述通道自身构成非导电位点。

可提供连接通道30”，以便在生产阶段中（例如，在层15的注射模制的操作过程中）或者当从先前形成的层15冲裁或空心冲出孔自身时便于形成孔30’。通道30”的存在同样在其中孔30’和通道自身被提供用于被不同的材料占据的那些实施例中证明是有利的，所述不同的材料例如是电绝缘的并且可能地还是热绝缘的材料，或者第二加热材料，诸如第二电阻或PTC效应材料，特别是与第一加热或PTC效应材料相比具有不同的加热温度和/或热发射能力的类型，如下文中所描述的。

然而，应注意的是，在各种实施例中，构成层15的非导电位点的孔可以是分离的孔或者彼此不连接的孔，即，甚至在连接通道30”的情况下形成的孔。

图55以分解图来图示了根据本发明的加热装置，其具有基本上类似于图4的加热装置的结构，然而，其中电极层13和14没有非导电位点，并且加热层15在其区域21中具有孔30’的阵列和通道30”。如将了解，基于先前所描述的相同原理，孔30’和通道30”的存在（即，在这些孔和通道处不存在PTC效应材料）导致在加热层15的区域21中的热发射（或加热功率密度或发射率）低于在层15自身的区域22中的热发射，并且因此在两个电极层13和14的区域21中的热发射（或加热功率密度或发射率）低于在相应区域22中的热发射。

当然，根据先前已解释内容，图55的电极层13和/或电极层14也可设有非导电位点。

图56以分解图图示了类似于图53的概念的概念的加热层15，但是其中孔30’和连接通道30”被设计成被不同于层15的材料的第二材料（作为整体由300表示）占据，第二材料诸如为第二电绝缘和/或热绝缘（或基本上电绝缘和/或基本上热绝缘）的材料。如将看到的，另一方面，材料300自身可以是加热或PTC效应材料。

在所举例说明的情况下，第二材料300被成形成以便提供与孔30’的阵列和对应的连接通道30”的形状基本上互补的形状；例如，它包括在此基本上是盘形的元件或插入件300”的阵列，所述元件或插入件借助于在此基本上为直线的连接部分300”连结在一起。

如在附图中所举例说明的情况，材料300可作为整体被构造为单个主体，其相对于加热层15是不同的或单独获得的并且限定插入件300”和部分300”，插入件300”和部分300”随后优选地以略微过盈的方式被施加或配合在层15上，以便占据对应的孔30’和通道30”。在其他实施例中，材料300可直接施加在层15上，从而用材料300填充层15自身的孔30’和通道30”：例如，这种填充可通过以下方式获得：将材料300包覆模制在层15上或将材料300与层15共模制，或者通过将材料300（例如，树脂）浇注到孔30’和通道30”中。为此，通道30”可有利地用于使第二材料在各个孔30’之间流动并分布。然而，通道30”也可全部或部分地不存在，如下文中所解释的。

当然，也有可能首先模制由材料300制成的单个主体，并且随后将被设计成提供加热层15的其余部分（即，限定孔30’和通道30”的部分）的材料包覆模制在其上或将与其共模制。

图57以局部横截面图图示了根据基本上相当于图56中所图示的内容的示例的包括电极层13和14的加热元件20的一部分，其中加热层15设有由第二材料300制成的单个主体。如可注意到的，在这种类型的实施方式中，层15的每个孔30’被相应的插入件或第二材料300占据，插入件或第二材料的两端与电极层13和14接触。优选地，材料300是聚合物基材料（即，包括至少一种聚合物的材料），例如与层11和12的聚合物材料和/或与层15的材料相容的材料，特别地以使其能够相互重熔化和表面焊接和/或使其能够相互化学和/或机械结合（例如，材料300和层11、12和/或层15的材料可具有共同的组分，例如PE、或HDPE和/或POM）。

在加热层15的情况下，该加热层的位点30′由不同的孔构成（即，没有连接通道30”），插入件300’可被构造成彼此不同的主体，或者对应的材料可被模制或浇注到层15的各个孔30’中。然而，图56中所图示的具有孔30’和通道30”以及插入件300”和连接部分300”的实施例必须被认为是优选的。实际上，在模制或浇注材料300的情况下，允许存在材料300的仅一个注入或浇注点或几个注入或浇注点，其中通道300”然后使得处于流体状态的材料能够流入所有孔30’中并填充它们。另一方面，由与层15分离的材料300制成、限定借助于部分300”连结在一起的插入件300”的单个主体在生产阶段中更容易处理，例如当这种单个主体被模制成分开的和/或存储和/或施加在设有孔30’和通道30”的层15上时，或者当层15被包覆模制在上述单个主体上时。

如可了解的是，集成图56至图57中图示的类型的加热层15的加热装置的操作类似于参考图53至图55所描述的内容。

在举例说明的实施例中，在具有相对薄的加热层15的情况下，孔30’和可能的通道30’优选地是穿过层15形成的孔和通道。在其他实施例中，当加热层15具有足够的厚度时，相反，孔30’和可能的通道30’可被构造为盲腔，即设有底部。在图58和图59的局部横截面图中也举例说明了这种类型的实施例，所述实施例就加热元件20方面分别类似于图54和图57的加热元件20，但其中位点30’由盲孔构成，即，由具有相应底部的腔构成。

将了解的是，当电极层13和/或14具有足够的厚度时，也可相对于电极层13和/或14实施提供呈盲腔或具有底部的腔形式的非导电位点的解决方案以实现此目的。

根据不同的方面，在根据本发明的装置中提供的加热层被预先布置成用于通过使用具有PTC效应的至少两种不同材料或者两种不同的热敏电阻材料而获得差异化热发射，这两种不同的热敏电阻材料的特征在于彼此不同的加热温度和/或热发射能力。在这种类型的解决方案中，在主要以第一PTC效应材料形成的加热层中，可提供由第二PTC效应材料制成的一个或多个区域或岛，第二PTC效应材料的特征在于比第一材料的热发射能力更高或更低的热发射能力。

例如，并且如先前参考图56、图57和图59所表示的，被设计成填充层15的孔30’和可能的通道30”的材料300不一定必须是电绝缘材料，其自身可能是PTC效应材料，诸如具有不同于（更高或更低）形成层15的另一第一PTC效应材料的加热温度和/或加热功率的第二PTC效应材料。例如，材料300可以是具有类似于加热层15的基础结构的基础结构的PTC材料（例如，两种材料都包括聚合物的混合物），但是其特征在于不同的热膨胀系数和/或导热填料的可能存在（导热填料相反在层15的材料中不存在或不同），因此能够在被供电时发射或耗散更多的热。

通过在PTC效应材料300中以相对于层15的材料的不同比例（例如，较低的比例）提供导电填料以便改变或增大其电阻，可获得类似的效应。又一可能性是使用类似于层15的PTC效应材料类似的PTC效应材料300（例如，两种材料都是HDPE + POM），但是其特征在于由导电颗粒构成的填料的量更高以便减小其电阻并因此产生较少的热。如上文已经阐述的，对于基体材料或其导电填料的具体组合物来说，所使用的PTC材料也可彼此不同，例如，就第一PTC材料的一种或多种聚合物的意义而言可不同于第二PTC材料的一种或多种聚合物。类似的考虑适用于构成可能的导电和/或导热填料的材料。

先前参考图53至图59关于材料300及其在层15中的包括情况的描述也适用于其中材料自身是电阻材料或具有PTC效应的材料的情况。

从前面的描述中，本发明的特征清楚地显现，其优点同样如此。根据本发明的电加热装置作为整体简单且造价便宜并且操作可靠。

根据本发明的装置的加热元件的保护外壳自身易于生产且可靠，同时保证其与对应的加热元件的增加的粘附和/或固定和/或结合。外壳与对应的加热元件的粘附、和/或固定、和/或结合、以及特别是外壳与至少部分地被设置在电极之间的加热材料的粘附、和/或固定、和/或结合的特征使得有可能改进并保证外壳与加热器之间的及时接触、和/或防止对应的脱离、和/或防止在外壳与加热器之间形成尽管最小的气隙或空隙。因此，有可能以这种方式防止热阻的增加和/或热在从加热器向外壳及因此向要加热的流体的传播的减少。优选地，所描述的保护外壳使得能够完全消除或在任何情况下减少也许可能具有负面影响的空气停滞的风险。

所描述的保护外壳使得有可能在任何必要的情况下提供加热装置，该加热装置得到更多的保护而不受待加热的介质（诸如化学侵蚀性或腐蚀性液体）的影响；即，使得有可能提供一种可以与待加热的介质适当绝缘的加热装置，特别是以便防止加热装置的材料对介质自身的任何污染。

根据各种实施例的外壳的以及作为整体的加热装置的固有弹性有助于降低由于加热装置的热循环以及由于所涉及的材料的随之膨胀/收缩导致的失效的风险。

根据本文描述的若干个优选实施例，加热装置能够加热相对宽阔的区域，但是具有有限的功率消耗，这是由于使来自该装置的热发射的差异化的可能性，即，由于限定具有高热发射的一个或多个区域以及具有低热发射的一个或多个其他区域。本发明使得能够获得具有带有不同加热功率分布和/或带有不同电功率消耗和/或带有不同温度的至少两个区域的加热装置，而不需要使用电子控制电路并且不必将这些区域关联到不同的电连接件。

清楚的是，由此在不脱离如由随后的权利要求限定的本发明的范围的情况下，所述分支领域的技术人员有可能对通过示例描述的电加热装置做出许多改变。

在优选型式中，在电极层中的一者或两者中设置的非导电位点由出于本发明目的而以特定方式预先布置的孔构成。然而，在变型实施例中，可以以某种其他方式获得上述位点，特别地，通过在电极层的将被设置在加热层顶部上的面上为一个或每个电极层的特定区域提供电绝缘或基本上绝缘的材料的垫或斑点。从这个角度来看，呈现在本描述的各个点中以及所附权利要求中的短语“非导电位点”因此被理解为还包括基本上电绝缘或绝缘的位点、以及具有高电阻的位点，即，其特征在于，其电阻显著高于电极层13和14和/或加热层15的电阻（或者相反，其特征在于，其电导率低于电极层13和14和/或加热层15的电导率）。从这个角度来看，短语“基本上电绝缘”等（先前也使用过，例如参考材料300）也意在包括与电极层和加热层的材料相比具有高电阻（或低电导率）的材料的情况。

根据以上变型并参考例如图10，由30a、30b和30c表示的孔可以电绝缘或基本上电绝缘的材料（例如，聚合物材料）的元件或垫代替，这些元件或垫沉积或安装在电极13的将被设置在加热层顶部上的面上，其中这些元件或垫的表面或周边轮廓例如类似于孔30a、30b和30c的表面或周边轮廓。可能地，所使用的材料也可以是热绝缘的。原则上，这种类型的解决方案可在先前所图示的所有实施例中使用。电绝缘或基本上电绝缘的斑点或垫在对应电极层（例如呈片层、织物或网状结构形式）上的沉积或施加可使用适合于该目的的任何已知技术来进行，例如，丝网印刷、包覆模制、喷涂、固定预模制电绝缘元件等。如先前已提到的，当电极层中的一者或两者都设有盲腔时，也可应用所考虑的解决方案，在这种情况下，可施加（基本上）电绝缘和/或热绝缘的材料以便至少部分地填充或涂覆盲腔。

在经由在加热层上直接沉积或固定材料而获得的电极层的情况下，也可实施相同的概念，在这种情况下，将设想：沉积第一电绝缘或基本上电绝缘的材料以形成非导电位点，并且沉积第二导电材料以形成电极层。以相同的方式，非导电位点可被限定在由织物制成的电极层中，该织物针对经线和纬线而使用导电的线或条带抑或电绝缘或基本上电绝缘的线或条带，或者使用导电的但局部涂覆有电绝缘或基本上电绝缘的材料的线或条带或织物。将了解的是，通过适当地编织这种线或条带，有可能在最终的织物中限定导电区域和电绝缘（并且可能地也是热绝缘）区域两者。

图60图示了变型实施例，其中装置10没有如先前所描述的实施例中那样设有贯通开口，而是相反其外壳10a被成形成以便限定侧向座16a’。在所表示的示例中，外壳10a由包覆模制在包括层13至15以及对应的电接触元件的加热元件上的聚合物材料制成，在这种情况下，该加热元件将具有将与先前实施例的轮廓不同的轮廓。特别地，参考所图示的示例，先前实施例的贯通开口13a、14a和15a将被层13至15的外围凹部（在此为具有弓形轮廓的凹部）代替，其中电接触元件包括连接到相应的电极层的轴向端子。在这种类型的实施例中，先前描述的实施例的密封主体16可由包覆模制的涂层的部分16’直接限定：在图示的示例中，部分16’基本上是弓形的，其被成形成以便限定侧向座16a’，并且优选地还限定电连接主体或连接器主体。

图61和图62以不同的视图图示了图60的加热装置10与功能装置50（类似于图50至图52的功能装置50）的联接状况，但在此还配备有液位传感器50c（图61）。如可了解的，装置50的主体在图60的外围座16a’处联接到装置10，该外围座16a’由包覆模制的外壳10a的部分16’限定。如可从图62注意到的，装置10的外壳的部分16b在此被成形成还限定电连接器主体的至少一部分，该电连接器主体包围对应的连接端子。

图63至图65示意性地图示了根据本发明的加热装置10，该加热装置的外壳10a经由包覆模制形成，即通过用合适的电绝缘聚合物材料来涂覆加热元件（例如，在图6至图7中由20表示的类型）。在这种类型的实施例中，参考图1至图59中表示的实施例由16表示的密封主体的功能可由包覆模制的外壳的一部分直接提供，诸如在图63至图65中由16’表示的部分，该部分在分别对应于层13、14和15的贯通开口13a、14a和15a的位置中限定相应的贯通开口16a。

将了解的是，同样在包覆模制的外壳10a的情况下，形成外壳层11和12的包覆模制的壁中的一者或两者可与加热层15的材料局部地接触，例如在对应的电极层13和/或14的贯通孔（非导电位点）处和/或在网状电极层的网格之间的开口处（如先前已经提到的），从而改进外壳10a与加热元件20的固定和粘附。优选地，包覆模制的外壳10a的材料在任何情况下都至少在层15的外围边缘处与层15的材料接触。先前参考使用相容聚合物来提供层15以及层11和12描述的内容当然也适用于包覆模制的外壳10a的情况。上述特征和/或用于生产外壳的技术可以以不同的方式组合在一起，例如通过提供外壳10a，外壳10a部分地使用膜或层压并且部分地使用包覆模制而获得，或者提供部分地单独模制且部分地包覆模制而获得。

图66和图67仅作为示例图示了可以用于将外壳10a模制在加热元件20上的可能的设备。在该示例中，该设备基本上包括两个模具部分M1和M2，这两个模具部分具有相应的印模I1和I2，所述印模被成形成用于在其内接收加热元件20并限定外壳10a的外部形状（应注意，在图67中，模具部分M2被表示为倒置的，以便突出显示对应的印模I2）。如可注意到的，印模I1和I2具有：用于限定外壳10a（即，层或壁11和12）的一般形状相应的部分I1a至I2a；以及用于限定外壳10a'的具有对应的连接器主体16b（见图62）的部分16’的部分I1b至I2b；和用于限定在对应于部分16’的区域中的贯通开口16a的部分I1c至I2c。

如已经阐述的，用于填充层15的孔30’的材料300（见图56、图57和图59）优选地是与层11和12的聚合物材料（即，包括至少一种聚合物的材料）和/或与层15的材料相容的聚合物基材料（即，包括至少一种聚合物的材料），特别地从而能够相互重熔化和表面焊接和/或实现相互化学和/或机械结合。从这个角度来看，在各种实施例中，电极层13和14具有一个或多个孔30，所述孔基本上彼此同轴并且与层15的相应孔30’基本上同轴，或者至少部分地彼此面对并且面对相应孔30’。如图68所举例说明的，在这种类型的实施例中，层13和14的孔30以及层15的孔30’两者都可用材料300填充（例如，经由包覆模制），使得外壳层11和/或12的材料也可以局部地粘附到材料300。如可了解的，以这种方式，材料300在实践中形成“柱”，外壳层11和12局部地粘附在所述“柱”的两端处，其中改进了外壳10a作为整体在加热元件上的固定。在包覆模制的外壳10a的情况下，如图69中举例说明的，填充层13和14的孔30以及层15的孔30’的材料300可有利地是形成层11和12的相同的包覆模制材料，以便获得外壳与加热元件20之间的进一步改进的固定。刚才阐述的概念显然也适用于其中孔30’为图58或图59中所图示的类型（即，呈盲孔或盲腔形式）的情况。例如，图70图示了具有两个基本上面对的盲腔30’的层15的情况，每个盲腔在层15的相应主面上开放，其中上述腔用材料300填充，材料300可以是不同于外壳层11和12的材料但与外壳层11和12的材料相容的材料，或者该材料可以是与层11和12的材料相同的材料，如图70中所举例说明的那样。当然，参考图70，盲腔30’也可设置在层15的仅一个主面处，或者设置在两个面处但处于轴向交错的位置中。

在到目前为止所描述的实施例的替代性实施例中，加热层15可由除聚合物基材料之外的材料制成，诸如具有PTC效应的陶瓷基材料。将聚合物基PTC材料用于层15将被认为是优选的，只要其用于建模和/或适应和/或弯曲的能力略高于陶瓷基材料的情况。例如，这使得该装置能够在组装或使用期间在一定程度上适于车辆的箱的可能的公差或尺寸变化，该箱通常由聚合物制成并且在模制期间和/或在各种环境状况下的使用期间和/或在加热流体期间经受变形。同样，对装置10的处理以及在最终工作位置中的组装和安装证明是不太关键的。从生产的角度来看，聚合物基PTC材料的使用证明甚至更有利，从而使得层15的建模和/或其在电极层13和14上的可能的包覆模制更加方便。

加热层15自身可呈现多层结构，即由一者设置在另一者顶部上的多层材料形成，诸如彼此固定或结合的许多个加热层（甚至由不同材料制成），例如，经由焊接、或热层压、或共模制或包覆模制，其中所述各种层在任何情况下形成与两个电极层13和14接触的单个加热层15。

根据已经描述的内容，外壳层11和12中的至少一者的聚合物基材料的至少一个部分可连结、或焊接、或结合到电极层13和14中的至少一者的材料的至少一个部分，特别是当至少一个电极层由具有与至少一个外壳层的聚合物相容的聚合物基体的导电材料制成时。同样，至少一个电极层的导电聚合物基材料的至少一个部分可连结、或焊接、或结合到与其相容且属于加热层15的聚合物材料的至少一个部分。

根据可能的另外的变型实施例，形成本发明的主题的加热装置可具有不同于附图中举例说明的形状。特别地，已参考外壳层或壁11和12中的至少一者与加热层15的相对主面中的至少一者之间的粘附、或连结、或焊接、或结合所描述的内容也可指代具有不同的形状和/或不同的电极层布置的装置，例如其中第一电极层和第二电极层布置在加热层的较小相对面附近或之处。

Claims

1.一种电加热装置（10），包括：

由导电材料制成的第一电极层（13），

由导电材料制成的第二电极层（14），

由至少一种聚合物基材料制成的加热层（15），所述加热层（15）具有两个相对侧，特别是两个相对主侧，

至少部分由聚合物基电绝缘材料制成的外壳（10a），

其中，所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）各自在所述加热层（15）的相应一个所述侧处与所述加热层（15）的设置在所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）之间的至少一个部分（15’）相关联，并与其接触，

其中，所述外壳（10a）包括至少一个第一外壳层（11）和一个第二外壳层（12），每个外壳层面对所述加热层（15）的相应一个所述侧，并且至少部分由聚合物基材料制成，

并且其中，所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）和所述加热层（15）当中的至少一者以这样的方式预先布置，使得所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者的聚合物基材料的至少一个部分在所述加热层（15）的所述相对侧中的至少一者处连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，来自所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）当中的至少一者具有一个或多个贯通开口（30；30a、30b；30a、30b、30c；30e），所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者的所述聚合物基材料的至少一个部分通过所述一个或多个贯通开口在所述加热层（15）的相应一个所述侧处粘附、或连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）中的至少一者具有由导电材料制成的网状或栅格状或织物结构，所述导电材料至少在相应一个所述侧处基本上或普遍地这样嵌入所述加热层（15）的所述聚合物基材料中，使得所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者的所述聚合物基材料的至少一个部分在所述加热层（15）的所述侧处粘附、或连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）中的至少一者具有由导电材料制成的网状结构，诸如网状或栅格状或织物结构，其至少在一个所述侧处部分地这样嵌入所述加热层（15）的所述聚合物基材料中，使得所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的所述至少一者的所述聚合物基材料的所述至少一个部分在所述加热层（15）的所述侧处通过所述网状结构粘附、或连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分，其中所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的所述至少一者的所述聚合物基材料的另一个部分粘附到所述网状结构的从所述加热层（15）的上述侧突出的对应部分。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，所述加热层（15）具有至少一个边缘（15b、15c），所述边缘具有基本上锥形或倾斜的轮廓，并且所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者限定具有基本上锥形或倾斜的轮廓的至少一个对应的第一部分，所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的所述至少一者的所述轮廓粘附、或连结、或焊接、或结合到所述加热层（11）的所述至少一个边缘（15c）的所述轮廓。

6.根据权利要求5所述的装置，其中：

- 所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）至少在延伸超过所述加热层（15）的所述至少一个边缘（15c）的所述轮廓的相应周边区域（11b，12b）处连结、或焊接、或结合在一起，和/或

- 所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）在所述加热层（15）的贯通开口（40b）处以及在所述第一外壳层（13）和所述第二外壳层（14）的对应贯通开口（30）处连结、或焊接、或结合在一起，所述加热层（15）的所述贯通开口（30）限定具有所述轮廓的所述至少一个边缘（15b），和/或

- 所述第一外壳层（11）、相应的第二外壳层（12）在所述加热层（15）的贯通开口（40b）处和所述第一电极层（13）的对应贯通开口（30）、相应地所述第二电极层（14）的对应贯通开口（30）处分别连结、或焊接、或结合到所述第二电极层（14）、相应地第一电极层（13），所述加热层（15）的所述贯通开口（30）限定具有所述轮廓的至少一个边缘（15b）。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中，在所述加热层（15）的所述相对侧的至少一者上限定的是用于所述第一电极层（13）、相应地所述第二电极层（14）的至少一个壳体（15₁），所述第一外壳层（11）、相应地所述第二外壳层（12）的所述聚合物基材料的所述至少一个部分在外围地界定所述至少一个壳体（15₁）的至少一部分的至少一个区域处连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，

其中，所述第一外壳层（11）、所述第二外壳层（12）、所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）和所述加热层（15）各自具有贯通开口（11a、12a、13a、14a、15a），所述贯通开口基本上同轴或者至少部分彼此面对，并且

- 在所述第一外壳层（11）的、所述第二外壳层（12）的、所述第一电极层（13）的、所述第二电极层（14）的和所述加热层（15）的所述贯通开口（11a、12a、13a、14a、15a）处设置有密封元件（16；16’），所述密封元件优选地限定相应的贯通开口（16a）。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其中，所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）是聚合物基材料的膜。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其中，所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）是包覆模制在包括所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）和所述加热层（15）的组上的层。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置，其中，所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者的所述聚合物基材料的至少一个部分被连结、或焊接、或结合到所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）中的至少一者的材料。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置，其中，所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）中的至少一者包括以下各者中至少一者：导电材料的片层、导电材料的网格或栅格、导电材料的织物、沉积在所述加热层（15）上的导电材料。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的电装置，还包括：

- 电连接元件（13c-13e、14c-14e），其电连接到所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14），以及

- 由电绝缘材料制成的保护主体（16），其覆盖所述电连接元件（13c-13e、14c-14e）的一部分。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的电装置，其中，所述第一外壳层（11）的和所述第二外壳层（12）的聚合物基材料以及所述加热层（15）的聚合物基材料是相互相容的材料，特别是设计成在结构上连结、和/或焊接、和/或结合在一起。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中，所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）、所述加热层（14）和所述外壳（10a）联接在一起，以便限定所述电加热器的结构，所述结构基本上是平面的，并且优选地是至少部分柔性的。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的装置，其中，所述相对侧是所述加热层（15）的相对主侧。

17.一种电加热装置（10），包括：

由导电材料制成的第一电极层（13），

由导电材料制成的第二电极层（14），

由至少一种聚合物基材料制成的加热层（15），所述加热层（15）的至少一个部分（15’）设置在所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）之间，并与它们接触，

至少部分由聚合物基电绝缘材料制成的外壳（10a），

其中，来自所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）和所述加热层（15）当中的至少一者以这样的方式预先布置，使得所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者的聚合物基材料的至少一个部分化学和/或结构和/或机械地连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分。

18.一种车辆部件，特别是容器或箱（1）或箱部件（50），所述车辆部件具有根据权利要求1-17中任一项所述的电加热装置（10）。

19.一种用于获得电加热装置（10）的方法，包括以下步骤：

a）在加热层（15）的第一侧处关联第一电极层（13），并在所述加热层（15）的与所述第一侧相对的第二侧处关联第二电极层（14），所述第一侧和第二侧优选地为所述加热层（15）的相对主侧，

b）提供外壳（10a），所述外壳至少部分地包围包括所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）和所述加热层（15）的组，

其中，步骤a）包括由聚合物基材料制成所述加热层（15）的至少一部分，以及由导电材料制成所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）的至少一部分，

其中，步骤b）包括形成具有第一外壳层（11）和第二外壳层（12）的外壳（10a），每个外壳层面对所述加热层（15）的相应一个所述侧，并且至少部分由聚合物基材料制成，

并且其中，步骤a）还包括以这样的方式预先布置所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）和所述加热层（15）当中的至少一者，使得在步骤b）之后，所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者的聚合物基材料的至少一个部分在所述加热层（15）所述侧中的至少一者处连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分。

20.一种电加热装置（10），包括由导电材料制成的第一电极层（13）、由导电材料制成的第二电极层（14）和加热层（15），

其中，所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）彼此面对，其中所述加热层（15）的设置在所述第一电极层（13）和所述第二电极层（14）之间的至少一个部分（15’）与它们接触，

其中，来自所述第一电极层（13）、所述第二电极层（14）所述和加热层（15）当中的至少一者具有多个非导电位点（30；30a、30b；30a、30b、30c；30e；30’、30”）和/或至少部分涂覆有第一外壳层（11）和第二外壳层（12）中的至少一者，和/或其中，所述第一外壳层（11）和所述第二外壳层（12）中的至少一者的至少一个部分连结、或焊接、或结合到所述加热层（15）的所述聚合物基材料的对应部分。