CN111247870B - 柔性电阻器 - Google Patents

Abstract

一种柔性电阻器(1)，包括：由电绝缘材料制成的支撑件(10)；由导电材料制成的至少一个轨道(20)，该至少一个轨道结合在支撑件(10)中，适于连接到电能源；由导电材料制成的箔(30)，其具有固定到支撑件(10)的第一面的表面(31)、以及由切割的且横向于所述表面(31)折叠的箔部分界定的多个翼(32)。

Description

柔性电阻器

技术领域

本发明涉及一种电阻器，特别是涉及一种柔性电阻器，涉及其制造方法以及涉及设置有该电阻器的罐(tank)。

背景技术

通常需要加热容纳在罐中的液体。例如，汽车领域中的新的节约燃料和减少污染技术，如“注水”技术，包括使用容纳水或水溶液的罐。这种技术解决方案意味着当水温达到0℃时或者如果提供水溶液当水溶液达到更低温度时会出现问题。

在这种温度下，流体冻结，且必须快速且以精确的量解冻，因为这是机动交通工具中的系统的运行所必需的。

功率集中度过高的系统不能用于解冻大量的冻结物质，例如冰，因为过度过热会导致冰直接进入气相。这意味着气体层不允许对冰的剩余部分的有效解冻。此外，该系统需要液体而不是气体，气体可能会损害系统本身。

因此，需要能够快速且可靠地加热罐中的液体，尤其是冻结的液体。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电阻器，特别是一种柔性电阻器，其能够有效且快速地解冻容纳在罐中的液体。

本发明的另一个目的是提供一种电阻器，其允许热量最佳扩散。

本发明的另一个目的是提供一种电阻器，其允许通过传导来扩散尽可能多的热量。

本发明通过提供一种柔性电阻器或电加热器来实现这些和其他目的，这些和其他目的根据本说明书将变得明显，该柔性电阻器或电加热器包括：由电绝缘材料制成的支撑件；至少一个轨道，该至少一个轨道由导电材料制成，该至少一个轨道被结合在支撑件中，适于连接到电能源；箔，该箔由导电材料制成，该箔具有固定到支撑件的第一面的表面、以及由切割的且横向于所述表面折叠的箔部分界定的多个翼。

根据一个方面，本发明还提供了一种罐，其包括如上定义的至少一个柔性电阻器，其中支撑件的与第一面相反的第二面固定到罐的内壁，优选地，所述内壁是罐的底壁；并且其中由切割的且横向于所述表面折叠的箔部分界定的所述多个翼中的每个翼朝向罐的内部延伸。

根据另一方面，本发明提供了一种用于获得如上定义的柔性电阻器的方法，该方法包括以下步骤：

a)将由导电材料制成的至少一个轨道结合到支撑件中，

b)将箔的表面固定到支撑件，

其中，通过切割多个箔部分并横向于所述表面折叠所述箔部分来设置箔的多个翼是在步骤b)之前或之后进行的。

因此，根据本发明的电阻器有利地包括具有折叠翼的导热材料(例如金属，例如铝)的箔或片。当电阻器固定到罐的内壁时，翼向罐的内部折叠。更具体地说，翼直接从箔上切割，并沿着待解冻的物质的方向折叠。以这种方式，热量在冰体积内被最佳分配。

本发明的电阻器优选是柔性电阻器。

本发明的电阻器还具有以下优点：

-热量可以通过在冻结的流体体积内部而不是仅仅在罐壁(例如底部)处进行传导而尽可能多地被扩散；考虑到为了实现快速解冻，特别是在相对于对流和辐射的速度方面，传导加热更高效且更有效的事实，这一方面是特别有利的。

-随着支撑件与导热箔交换热量，可以增加电绝缘支撑件上的比功率(specificpower)。

-加热面积更大。

-意味着生产过程中次品的数量较少。

-特别适用于针对经受各种冻结和解冻循环的冻结的流体进行操作。

-特别能抵抗机械应力，尤其是冲击和振动。

-能够在提供给汽车电池的电压下(例如在大约13V下)操作。

优选地，电阻器包括由导电材料制成的多个轨道，其适于彼此并联电连接。以这种方式，即使一个或更多个传导性轨道不起作用，也可以从其他轨道获得加热。考虑到汽车领域中使用的部件特别容易受到机械应力和热应力的事实，这是特别有利的。

根据一个实施例，每个翼对应于箔的表面中的开口，在该箔的下方有电绝缘支撑件。

根据另一个实施例，每个翼附接到相应的电绝缘支撑部分，至少一个轨道的相应部分被嵌入该相应的电绝缘支撑部分中。热量分布以这种方式得到进一步改善。

根据对优选但非排他性实施例的详细描述，本发明的进一步特征和优点将更加明显。

从属权利要求描述了本发明的优选的实施例。

本申请还提供了以下方面：

1)一种柔性电阻器，包括：

-支撑件，所述支撑件由电绝缘材料制成；

-至少一个轨道，所述至少一个轨道由导电材料制成，结合在所述支撑件中，适于连接到电能源；

-箔，所述箔由导电材料制成，具有固定到所述支撑件的第一面的表面，以及

多个翼，所述多个翼由切割的且横向于所述表面折叠的箔部分界定。

2)根据1)所述的柔性电阻器，包括由导电材料制成的多个轨道，所述多个轨道适于彼此并联电连接。

3)根据1)或2)所述的柔性电阻器，其中，所述支撑件由硅树脂制成。

4)根据前述任一项所述的柔性电阻器，其中，所述箔由金属制成。

5)根据4)所述的柔性电阻器，其中，所述箔由铝制成。

6)根据前述任一项所述的柔性电阻器，其中，所述支撑件的相应部分粘接到所述多个翼中的一个或更多个翼上，所述至少一个轨道的相应部分结合到所述支撑件的所述相应部分中。

7)根据前述任一项所述的柔性电阻器，包括正温度系数元件，所述正温度系数元件与所述至少一个轨道电接触。

8)根据7)所述的柔性电阻器，包括多个正温度系数元件。

9)根据8)所述的柔性电阻器，其中，每个正温度系数元件与所述至少一个传导性轨道的多于一个部分电接触。

10)根据7)至9)中任一项所述的柔性电阻器，其中，导电材料箔和/或电绝缘材料层被设置在所述至少一个轨道和所述支撑件之间；并且优选地，其中，所述电绝缘材料层与所述至少一个轨道接触。

11)一种罐，所述罐包括至少一个根据前述任一项所述的柔性电阻器，其中，所述支撑件的与所述第一面相反的第二面固定到所述罐的内壁；

并且其中，由切割的且横向于所述表面折叠的箔部分界定的所述多个翼中的每个翼朝向所述罐的内部延伸。

12)根据11)所述的罐，其中，所述内壁是所述罐的底壁。

13)一种用于获得根据1)至10)中任一项所述的柔性电阻器的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将由导电材料制成的所述至少一个轨道结合到所述支撑件中，

b)将所述箔的所述表面固定到所述支撑件，

其中，通过切割多个箔部分并横向于所述表面折叠所述箔部分来设置所述箔的所述多个翼是在步骤b)之前或之后进行的。

14)根据13)所述的方法，其中，如果设置所述多个翼是在步骤b)之前进行的，则在步骤a)和步骤b)之间提供以下步骤：

-通过切割装置切割所述箔部分；

-横向于所述第一表面折叠所述箔部分，以获得所述多个翼；

-将所述箔布置在所述支撑件上。

15)根据13)所述的方法，其中，如果设置所述多个翼是在步骤b)之后进行的，则在步骤b)之后提供以下步骤：

-通过切割装置切割箔部分和支撑部分：

-横向于所述第一表面折叠所述箔部分和所述支撑部分，以获得所述多个翼，由此将相应的支撑部分粘接到每个翼上，所述至少一个轨道的相应部分结合到所述相应的支撑部分中。

附图说明

本发明的描述参考了以非限制性示例的方式提供的附图，其中：

图1以图形的方式示出了固定到罐的电阻器的截面图(部分示出)；

图2示出了固定到罐的电阻器的透视图(部分示出)；

图3示出了本发明的特定实施例的透视分解图。

图中的相同的参考数字标识相同的元件。

具体实施方式

图中示出了电阻器1，其包括：

-支撑件10，该支撑件10由电绝缘材料制成；

-至少一个轨道20，该至少一个轨道20由导电材料制成，嵌入支撑件10中，适于连接到电能源；

-箔30，该箔30由导电材料制成，其具有固定到支撑件10的第一面的表面31、以及由切割的且横向于所述表面31折叠的箔部分界定的多个翼32。

电阻器1基本上是加热器、或加热元件，尤其是电加热器。典型地，电阻器是柔性电阻器。

在图中，电阻器1与罐100一起示出，这将在后面描述。

例如，支撑件10由聚合材料(优选硅树脂)制成。可选地，另一种合适的材料是聚丙烯。

由导电材料制成的至少一个轨道20或传导性轨道例如由铝、康铜、铜、德国银、钢、铬镍铁合金、黄铜等制成。

优选地，传导性轨道20由铝制成。

优选地，传导性轨道20具有10至200μm之间(例如15至150μm之间)的厚度。

优选地，传导性轨道20包括一个或更多个折叠。

传导性轨道20可以连接到的电功率源优选地是汽车电池(未示出)，其通常在大约13V的电压下操作。例如，通过支撑件10外部的传导性轨道20的端部部分(未示出)来实现与电池的连接。

当电流穿过轨道20时，轨道20变热。从而，支撑件10被加热，这又将热量传递给包括翼32的箔30。

优选地，箔30由金属制成，优选由铝制成，其是良好的导热体。

箔30被固定到支撑件10的一个面，优选地，被固定到支撑件10的仅一个面。特别地，表面31粘附到支撑件10。

翼32是箔30的一部分，且特别是箔30的折叠。例如，翼32与下面的相应表面部分31形成优选地约90°的角度。

优选地，表面31的厚度等于每个翼32的厚度，并且优选地，这种厚度等于在0.2和3mm之间的值，例如在0.3和2mm之间的值。

根据所示实施例，每个翼32对应于箔30的表面31的开口。电绝缘支撑件10位于每个开口处。换句话说，表面31具有多个开口，并且每个开口与相应的翼32相关联。

可选地，根据一个实施例(未示出)，支撑件10的相应部分粘接(stuck)或固定到每个翼，轨道20的相对应部分嵌入支撑件10的该相应部分中。因此，每个翼32对应于电阻器的相应贯通开口。

电阻器1可以包括单个轨道20或多个轨道20。如果设置多个传导性轨道20，它们适于彼此并联电连接。

可选地，在所有实施例中，电阻器1’可以包括嵌入在支撑件10中的至少一个正温度系数(PTC)元件，也称为PTC元件。作为非限制性示例，PTC元件可以是另一电阻器或电阻元件。

至少一个PTC元件59与轨道20的一个或更多个部分电接触，例如直接接触。轨道20可以向至少一个PTC元件59供电。有利的是，温度在加热PTC元件59期间自调节。通过利用自调节，可以避免使用专用的电子温度控制单元，特别是控制至少一个PTC元件59的温度。

优选地，但不排他地，至少一个PTC元件59位于轨道20和支撑件10的层(优选地为箔30所附接的支撑件的层)之间。

可选地，设置多个PTC元件。

图3示出了包括多个PTC元件59的电阻器1’的示例。

根据图3中的示例，电阻器1’包括两个电绝缘材料层11’、11”，例如两个箔。箔11’、11”彼此固定以形成支撑件10。

电阻器1’包括由导热材料制成的箔30，导热材料优选为铝或由铝制成的材料。箔30具有固定到支撑件10的一个面的表面31。特别地，箔30固定到层11’的一个面，特别是远离传导性轨道20的面。

箔30包括多个翼(图3中未示出)，这些翼以基本类似于图1和2中所示方式的方式由切割的且横向于所述表面31折叠的箔的部分界定。

以下元件嵌入在支撑件10中，特别是布置在两层11’、11”之间：由导电材料(例如铜或包含铜)制成的箔51；电绝缘材料层52；传导性轨道20，优选基本上布置在一个平面上；多个PTC元件59，该多个PTC元件59优选相互共面，即被布置在相同平面上。

优选地，层11”、箔51、层52、传导性轨道20、相互共面的PTC元件59、绝缘层11’和箔30相互连续，基本上形成夹层结构，更优选相互直接连续。

优选地但不排他地，传导性轨道20包括多个相互基本平行的拉伸部(stretches)21。优选地，拉伸部21基本上是直线的。拉伸部21优选通过肘部(elbow)或关节(joint)22联接在一起。

优选地，PTC元件59相互分离。优选地，PTC元件59均界定相应的纵向轴线，即PTC元件59的最大延伸沿其延伸的轴线。

优选地，PTC元件59相互平行，特别是使得它们相应的纵向轴线被布置成基本上相互平行。优选地，PTC元件59的纵向轴线基本上垂直于传导性轨道20的拉伸部21。优选地，每个PTC元件59与一个以上的拉伸部21电接触。

附图显示了设置有电阻器1的罐100的一部分。特别地，支撑件10的与箔30固定在其上的面相反的面固定到罐100的内壁。优选地，罐100的这种内壁是其底壁。典型地，罐100的底壁具有与分配模块101相关联的开口。流体泵(未示出)可以连接到分配模块101。优选地，电阻器1围绕分配模块101。可选地，电阻器1的中心部分围绕分配模块。进一步优选的是，该中心部分不设置有翼，而从中心部分的一侧延伸的两个侧部部分设置有翼32。

优选地，在支撑件10的面或表面和罐的内壁之间存在直接接触。优选地，并且有利地，在电阻器1和罐100的内壁之间有完美的附着。电阻器1到罐100的紧固使得翼32朝向罐100的内部延伸。

容器还可以包括一个以上的柔性电阻器1。

优选地，用于制造根据本发明的柔性电阻器1的方法包括以下步骤：

a)将由导电材料制成的至少一个轨道20嵌入支撑件10中，

b)将箔30的表面31固定到支撑件10，

其中，通过切割多个箔部分并横向于所述表面31折叠所述箔部分，箔30的多个翼32在步骤b)之前或之后被制成。

优选地，在步骤a)中，设置两个电绝缘材料片，优选硅树脂，在该两个电绝缘材料片之间放置至少一个导电轨道20。优选地，通过固定，例如通过交联，这种电绝缘材料片变得基本上连续，即形成单个元件。

可选地，在步骤b)中，如果支撑件10由硅树脂制成，则这种固定优选通过利用加热装置加热支撑件10和片30以交联支撑件10来获得；可选地，可以使用粘合装置。

在一个示例中，如果多个翼32是在步骤b)之前设置的，则在步骤a)和步骤b)之间提供以下步骤：

-通过切割装置切割箔部分；

-横向于所述第一表面31折叠所述箔部分，以获得多个翼32；

-将箔30布置在支撑件10上。

根据另一个示例，如果设置翼32是在步骤b)之后进行的，则在步骤b)之后包括以下步骤：

-通过切割装置切割箔部分和支撑部分；

-横向于所述表面31折叠所述箔和支撑部分，以获得多个翼32，由此至少一个轨道20的相应部分嵌入其中的相应支撑部分粘附到每个翼上。

Claims (28)

1.一种柔性电阻器，包括：

-支撑件(10)，所述支撑件(10)由电绝缘材料制成；

-至少一个轨道(20)，所述至少一个轨道(20)由导电材料制成，结合在所述支撑件(10)中，适于连接到电能源；

-箔(30)，所述箔(30)由导电材料制成，具有固定到所述支撑件(10)的第一面的表面(31)，以及

多个翼(32)，所述多个翼(32)由切割的且横向于所述表面(31)折叠的箔部分界定。

2.根据权利要求1所述的柔性电阻器，包括由导电材料制成的多个轨道(20)，所述多个轨道(20)适于彼此并联电连接。

3.根据权利要求1所述的柔性电阻器，其中，所述支撑件(10)由硅树脂制成。

4.根据权利要求2所述的柔性电阻器，其中，所述支撑件(10)由硅树脂制成。

5.根据权利要求1所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由金属制成。

6.根据权利要求2所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由金属制成。

7.根据权利要求3所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由金属制成。

8.根据权利要求4所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由金属制成。

9.根据权利要求5所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由铝制成。

10.根据权利要求6所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由铝制成。

11.根据权利要求7所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由铝制成。

12.根据权利要求8所述的柔性电阻器，其中，所述箔(30)由铝制成。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的柔性电阻器，其中，所述支撑件(10)的相应部分粘接到所述多个翼中的一个或更多个翼上，所述至少一个轨道(20)的相应部分结合到所述支撑件(10)的所述相应部分中。

14.根据权利要求1-12中任一项所述的柔性电阻器，包括正温度系数元件(59)，所述正温度系数元件(59)与所述至少一个轨道(20)电接触。

15.根据权利要求13所述的柔性电阻器，包括正温度系数元件(59)，所述正温度系数元件(59)与所述至少一个轨道(20)电接触。

16.根据权利要求14所述的柔性电阻器，包括多个正温度系数元件(59)。

17.根据权利要求15所述的柔性电阻器，包括多个正温度系数元件(59)。

18.根据权利要求16所述的柔性电阻器，其中，每个正温度系数元件(59)与所述至少一个轨道(20)的多于一个部分电接触。

19.根据权利要求17所述的柔性电阻器，其中，每个正温度系数元件(59)与所述至少一个轨道(20)的多于一个部分电接触。

20.根据权利要求14所述的柔性电阻器，其中，导电材料箔(51)和/或电绝缘材料层(52)被设置在所述至少一个轨道(20)和所述支撑件(10)之间。

21.根据权利要求15-19中任一项所述的柔性电阻器，其中，导电材料箔(51)和/或电绝缘材料层(52)被设置在所述至少一个轨道(20)和所述支撑件(10)之间。

22.根据权利要求20所述的柔性电阻器，其中，所述电绝缘材料层(52)与所述至少一个轨道(20)接触。

23.根据权利要求21所述的柔性电阻器，其中，所述电绝缘材料层(52)与所述至少一个轨道(20)接触。

24.一种罐(100)，所述罐(100)包括至少一个根据权利要求1-23中任一项所述的柔性电阻器，

其中，所述支撑件(10)的与所述第一面相反的第二面固定到所述罐(100)的内壁；

并且其中，由切割的且横向于所述表面(31)折叠的箔部分界定的所述多个翼(32)中的每个翼朝向所述罐(100)的内部延伸。

25.根据权利要求24所述的罐(100)，其中，所述内壁是所述罐的底壁。

26.一种用于获得根据权利要求1-23中任一项所述的柔性电阻器的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将由导电材料制成的所述至少一个轨道(20)结合到所述支撑件(10)中，

b)将所述箔(30)的所述表面(31)固定到所述支撑件(10)，

其中，通过切割多个箔部分并横向于所述表面(31)折叠所述箔部分来设置所述箔(30)的所述多个翼(32)是在步骤b)之前或之后进行的。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，如果设置所述多个翼(32)是在步骤b)之前进行的，则在步骤a)和步骤b)之间提供以下步骤：

-通过切割装置切割所述箔部分；

-横向于所述表面(31)折叠所述箔部分，以获得所述多个翼(32)；

-将所述箔(30)布置在所述支撑件(10)上。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，如果设置所述多个翼(32) 是在步骤b)之后进行的，则在步骤b)之后提供以下步骤：

-通过切割装置切割箔部分和支撑部分：

-横向于所述表面(31)折叠所述箔部分和所述支撑部分，以获得所述多个翼(32)，由此将相应的支撑部分粘接到每个翼上，所述至少一个轨道(20)的相应部分结合到所述相应的支撑部分中。

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