CN112351516B - 电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电加热装置(100)，包括具有分隔壁(117)的壳体(102，550；104)，所述分隔壁将连接室(120)与用于散热的加热室(106)分隔开，并且至少一个PTC加热元件(112)作为加热肋沿着朝向加热室(106)的方向从分隔壁伸出，其中，PTC加热装置(112)包括至少一个PTC元件和导体迹线，所述导体迹线被电连接在连接室(120)中以便以不同的极性对PTC元件供能并且以导电的方式连接到PTC元件，并且其中，在俯视图中位于分隔壁(117)上的加热室在具有基本上矩形的基部区域(G)，基部区域的PTC加热装置(112)是相对于基部区域倾斜地布置的PTC加热装置(112)，以用于电加热装置(100)的更加紧凑的配置。

Description

电加热装置

技术领域

本发明涉及一种包括具有分隔壁的壳体的电加热装置，分隔壁将连接室与用于散热的加热室分隔开，并且至少一个PTC加热元件作为加热肋沿着朝向加热室的方向从分隔壁伸出，其中，PTC加热装置包括至少一个PTC元件(12)和导体迹线，导体迹线被电连接在连接室中以便以不同的极性对PTC元件供能并且以导电的方式连接到PTC元件。

背景技术

例如根据EP 1872986A1或者EP 2337425A1，这种电加热装置是已知的。根据EP3334242A1，另一类电加热装置也是已知的。在这种现有技术中，形成加热肋的具有加热壳体的PTC加热元件首先被制造为单独的部件，并这样插入到形成在分隔壁上的加热元件容纳部中，使得在连接侧上的加热壳体的端部以密封的方式被接纳在分隔壁的加热容纳部中，并且导体迹线(在连接侧具有其自由端)被暴露在连接室中以便在那里被电连接。

在先前提到的现有技术中，如此预组装的PTC加热装置以摩擦接合的方式被保持在加热容纳部中。为此，PTC加热装置具有由加热壳体形成并且被压入到加热容纳部中的迷宫式密封件。

根据EP 1872986A1和EP 2337425A1的教导，PTC加热装置被插入到加热肋的容纳凹部中并且以导电的方式与所述容纳凹部的内表面接触。导体迹线沿着朝向连接室的方向伸出超过所述容纳凹部，并且在那里被电连接到电源电流以便为PTC加热元件供能。在这种现有技术中，加热肋与分隔壁一体地形成并且以与分隔壁成直角的方式伸出。

发明内容

先前讨论的实施例也是用于实现本发明的电加热装置的示例。

从一般的现有技术出发，基于指明一种开头所述类型的具有紧凑结构的电加热装置的目的。

为此，本发明提出一种电加热装置，包括具有分隔壁的壳体，所述分隔壁将连接室与用于散热的加热室分隔开，并且至少一个PTC加热装置作为加热肋沿着朝向所述加热室的方向从所述分隔壁伸出，其中，所述PTC加热装置包括至少一个PTC元件和导体迹线，所述导体迹线被电连接在所述连接室中以便以不同的极性为所述PTC元件供能并且以导电方式连接到所述PTC元件，并且其中，位于所述分隔壁上的所述加热室具有大致矩形的基部区域，其特征在于，所述PTC加热装置相对于所述基部区域被布置成倾斜的定向；并且其中，所述PTC加热装置彼此平行地对齐。

该电加热装置优选地是用于机动车辆的电加热装置。虽然壳体通常是被形成为适于加热液体介质的壳体，并且壳体具有用于此目的的入口端口和出口端口，但是壳体另外也密封加热室。分隔壁通常以流体密封的方式将连接室与加热室分开。PTC加热装置的上端延伸穿过分隔壁。通常提供若干PTC加热装置，且PTC加热装置作为加热肋伸出到加热室中。PTC加热装置的伸出到连接室中的端部通常包括在连接室中电接触的接触条，为此优选地提供一种接触装置：所述接触装置通过将接触条分组来将各PTC加热装置进行组合以形成加热电路，并且接触装置设置有接触条，所述接触条沿着PTC加热装置的接触条的定向伸出到安装有元件的印刷电路板中。这种安装有元件的印刷电路板控制用于加热PTC加热装置的电源电流，并且通常形成控制装置。

以本身已知的方式，并且在分隔壁的俯视图中，即，与分隔壁基本成直角的视线中，根据本发明的电加热装置具有基本上矩形的基部。在上下文中，基本上意味着基部区域可以具有倒圆角的边缘和柔和的轮廓，这有利于加热室内的流动条件并防止不必要的流动阻力。

然而，在当前讨论的俯视图中，基部区域大致为矩形，其中，凸出部等可以在该基部区域上方横向地突出。PTC加热装置相对于矩形的倒圆角的表面沿着倾斜定向布置。PTC加热装置优选地以45°+/-15°的角度延伸。

其中，假定PTC加热装置像现有技术中的一样，在截面图中基本上具有细长的矩形形状。PTC加热装置的彼此相对设置的主侧表面以导热方式抵接PTC元件的相应的主侧表面，从而形成PTC加热装置的主表面。这些主侧表面通过外观表面连接，在PTC加热装置的剖视图中，外观表面相对于主侧表面具有相对较小的延伸程度。PTC加热装置的主侧表面在PTC加热装置的剖视图中由宽度限定。外观表面具有厚度。PTC加热装置的纵向延伸方向与由所述宽度和所述厚度限定的平面以成直角的方式延伸。PTC加热装置通常沿该纵向延伸方向从分隔壁伸出。

PTC加热装置相对于基部区域的倾斜定向产生了电加热装置的更紧凑的设计。PTC加热装置的宽度可以比矩形加热室的宽度更宽，并且甚至在外观表面处留出自由通路，待加热的流体可以通过该通路从相邻的PTC加热装置之间的一个流动通道流动到邻近PTC加热装置之间的下一个通道。

根据本发明的优选开发方案，PTC加热装置在俯视图中彼此平行地对齐。在PTC加热装置的截面图中，具有恒定宽度的流动通道段相应地出现在各个PTC加热装置之间。

因此，在本发明的一种优选的开发方案中，在节省空间地容纳用于待加热的流体进入加热室中的入口开口和出口开口方面，提出在基部区域的对角相对设置的角部中设置加热室的相应的入口开口和出口开口。

与外观表面相对，在俯视图中围绕加热室的壳体优选是凹形的。该凹形区域限定了形成在两个PTC加热装置之间的流动通道段。通过由壳体形成的外边界的凹形形状，待加热的流体然后在流入通道的端部处以很小的损失偏转，以到达下一流动通道段。假定PTC加热装置优选直接邻接由壳体形成并限定加热室的边缘表面。容纳部的截面优选为C形，优选从该边缘表面突出并容纳PTC加热装置的外观表面。该C形的容纳部的外表面(也形成限定加热室的壁)通常连续且无级地过渡到PTC加热装置的表面，通常过渡到PTC加热装置的主侧表面。这也减小了加热室内的流动阻力。

基本上容置加热室的壳体下部部分优选地由塑料材料形成。

根据本发明的一个独立方面，本发明提出了一种电加热装置。这种电加热装置在俯视图中不必但优选地具有矩形基部。根据独立方面指定的电加热装置具有这样的PTC加热装置：所述PTC加热装置每个都被插接在形成于分隔壁上的容纳部中，如根据EP3334242A1的原理而已知的。PTC加热装置在其与容纳部相对的端部处被支撑在与分隔壁相对设置的基部上。前后设置的插接式PTC加热装置与加热室的交替地相对设置的边缘表面相关联，从而在加热室中形成弯曲的流动通道。

这种流动引导改进了PTC加热装置的散热。待加热的介质不可避免地沿着PTC加热装置的主侧表面通过并穿过流动通道的相应段。

无论流动通道的具体构造如何，PTC加热装置在任何情况下优选地形成为被插接在由分隔壁形成的容纳部中的PTC加热装置。关于在加热室中的良好定位，根据本发明的优选改进方案提出，壳体下部部分的基部设置有用于每个PTC加热装置的至少一个成以锥形方式逐渐变细的进给引导件。该进给导向件用于定位PTC加热装置的自由端。如果PTC加热装置首先被插入到分隔壁的容纳部中，然后壳体下部部分抵接形成分隔壁的壳体上部部分以便使加热室完整，则PTC加热装置通过一个、通常通过用于每个PTC加热装置的多个锥形的进给引导件在壳体下部部分和壳体上部部分的接合运动的情况下被定位。

关于沿着主侧表面可靠的流动引导，根据本发明的优选开发方案提出：基部包括纵向凹槽，该纵向凹槽容纳PTC加热装置的自由端。该纵向凹槽不仅定位PTC加热装置。该纵向凹槽还防止待加热的流体在没有被充分加热的情况下流过PTC加热装置的在与分隔壁相对的一侧上的自由端。因为，由于PTC元件的自调节特性，良好的散热对于PTC加热装置以良好的效率运行是必要的。

进给导向件也可以设置在纵向凹槽中。PTC加热装置可以具有设置在其下侧上的锁定腹板，锁定腹板接合在纵向凹槽中并与进给引导件相互作用，以使PTC加热装置居中。

附图说明

结合附图根据实施例的以下描述，本发明的另外的细节和优势将变得清楚，其中：

图1示出电加热装置的实施例的透视分解图；

图2示出所述实施例的下部的透视图；

图3示出所述实施例的俯视图；

图4示出根据图3中的示图的沿直线IV-IV的截面图；

图5示出根据图3中的示图的沿直线V-V的截面图；

图6示出没有PTC加热装置的实施例的基部的俯视图；以及

图7以放大视图的形式示出根据图4的细节。

具体实施方式

图1示出了具有多部分壳体的电加热装置100的实施例，所述多部分壳体包括由塑料材料制成的壳体下部部分102和通过模铸的方式由金属一体形成的壳体上部部分104。

壳体下部部分102是槽形的并且围绕加热室106，从基部108突出的入口和出口端口110设置到壳体下部部分。这些入口和出口端口110通过注塑的方式与壳体下部部分102一体形成。

入口和出口端口110突出超过基部108。它们从由基部108形成的平面表面以直角延伸。

在图中，壳体上部部分104和壳体下部部分102之间示出了多个PTC加热装置112，PTC加热装置包括设置在PTC加热装置112内并由导体迹线以导电的方式接触的PTC元件。所述导体迹线通过接触条114电连接。PTC加热装置112以插接的方式被保持在壳体上部部分104的为此设置的分隔壁117的容纳部116中。在源自本申请人的EP3334242A1中描述了这种配置的细节。

加热装置100的其它元件在壳体下部部分102和壳体上部部分104之间被示出。高压插头元件由附图标记118表示，并且被拧紧到壳体下部部分104，并且包括伸出到壳体上部部分104的连接室120中的接触元件。这些接触元件被电连接到由附图标记12表示的印刷电路板，所述印刷电路板可以容纳在槽形的壳体上部部分104中。附图标记124表示密封件，密封件将壳体下部部分102与在壳体上部部分104密封，从而密封加热室106。

设置有弹性凸起的保持元件126具有单独的PTC加热装置112，每个PTC加热装置均具有单独容纳的加热装置容纳部128，所述加热装置容纳部卡入到单独的PTC加热装置112的外周向表面中。在组装状态下，保持元件126也以形状配合(positive-fit)和/或力配合的方式连接到壳体下部部分104。

接触装置130布置在壳体上部部分104上方且布置在印刷电路板122下方，并且使所有的接触条114电连接且对单独的PTC加热装置112进行分组以形成加热电路。接触装置130和印刷电路板122之间的电连接是通过从连接到电路板142并从电路板突出的接触装置130伸出的接触销132建立的，控制信号插头元件由附图标记134示出。所述控制信号插头元件134被拧紧到印刷电路板122上。

在印刷电路板122的上方示出了另一个周向密封件136和控制壳体盖138，壳体上部部分104的连接室120通过所述周向的密封件和控制壳体盖被覆盖和密封。控制壳体盖138由金属制成，以便与壳体上部部分104一起屏蔽由于控制壳体146内的电流的切换而产生的电磁辐射。支撑框架140布置在控制壳体盖138和印刷电路板122之间，并且支撑在支撑框架自身和印刷电路板122之间的压缩元件142，以便例如将安装在印刷电路板122上的功率晶体管压靠在冷却表面上，所述冷却表面以导热的方式连接到延伸到加热室106中的冷却罩。冷却表面以导热的方式连接到功率晶体管。

在组装之后，连接杆144接合在设置于壳体下部部分102和壳体上部部分104上的锁定突起145的后面，以便将两个部分102、104约束地且以形状配合的方式彼此连接。在EP2796804A1中描述了关于这一点的细节。

控制壳体盖138与壳体上部部分104和密封件136一起形成控制壳体146。由于它们的金属材料，控制壳体盖138和壳体上部部分104在控制装置148周围形成屏蔽，所述控制装置容纳在所述控制壳体146中并且基本上由印刷电路板122形成。连接销150从控制壳体146沿着插头元件118、134的方向伸出。所述连接销150用于将金属的控制壳体146连接到接地相，并且被拧到控制壳体146。

在图2-图7中，图1中由附图标记112表示的PTC加热装置由附图标记600来表示；图1中由附图标记550表示的壳体下部部分图2以及后面的图中由附图标记102表示。PTC加热装置600具有相应的相对设置的主侧表面602，所述主侧表面分别限定加热装置100内的流动通道S的流动通道段552，待加热的液体介质在所述流动通道段中被引导。主侧表面602限定PTC加热装置600的宽度b。PTC加热装置600各自抵接壳体下部部分550的相对设置的边缘表面554。壳体下部部分550形成容纳部556，根据图5，容纳部的截面为C形，并且容纳部容纳PTC加热装置600的外观表面606。外观表面606连接用附图标记602标记的用于散热的主侧表面。PTC加热元件600的外观表面606抵接边缘表面554。图5中的每个第一PTC加热元件600都抵接上边缘表面554，并且每个第二PTC加热元件600都抵接壳体下部部分550的下边缘表面554。

与边缘表面相对的表面606被相对地设置有冷却罩512，冷却罩以导热的方式连接到功率晶体管308。为此，功率晶体管308中的一个功率晶体管相应地抵接暴露在连接室120中的冷却表面510，所述冷却表面在连接侧上形成冷却罩512的端部。冷却罩512的内表面516以屋顶形的方式覆盖PTC加热装置600的相应的外观表面606。这用于将流动通道段552中引导的流体流的流动从一个流动通道段552偏转到下一个流动通道段552。

图5所示的PTC加热装置600的设计及其相对于壳体下部部分550的边缘表面554的布置产生了通过加热室106的弯曲的流动通道S。所述流动通道S将图5中的流体从加宽的入口608(左上)引导到加宽的出口610(右下)。待加热的介质经过全部主侧表面602中的每个主侧表面。在图5中，在出口610的区域中可以看到温度传感器的末端，所述温度传感器由附图标记400表示并且测量待加热的流体的出口温度并且随后相应地控制加热功率。

图5示出了壳体下部部分550的进一步细节。C形的容纳部556的形状使得沿着PTC加热装置的纵向方向L延伸的狭槽558形成在外观表面606和与外观表面相对的C形的容纳部的表面之间。所述狭槽用于补偿由于PTC加热装置600出于生产原因在其外观表面上可能受到尺寸和形状相关的波动而引起的公差，但是另一方面，狭槽也尽可能流体密封地容纳在容纳部556中。狭槽558还允许C形的容纳部556具有一定延展，使得C形的容纳部584的两个支腿可以从外部抵接PTC加热装置600。

在所示的实施例中，壳体下部部分550由塑料材料制成。

从图5中还可以明显看出，在俯视图中示出的加热室106具有基本上为矩形的截面。为此，PTC加热装置600被倾斜地定向，使得加热室106的宽度(在图5的竖直方向上)小于PTC加热装置600的宽度。PTC加热装置被设置成倾斜大约30至50°。这产生了电加热装置的更紧凑的结构。然而，PTC加热装置600以相同的宽度彼此平行地对齐，以形成彼此平行地延伸的流动通道段552。入口608和出口610位于在图5中以点划线示出的基本上矩形的基部区域G的角部中。基部区域G具有宽度B和长度LA。

PTC加热装置600被插接在容纳部116中。PTC加热装置600及其接触条114伸入到连接室120中，并在那里与接触装置130电连接，所述接触装置将各种PTC加热装置600及其接触条114结合起来以形成加热电路。接触装置130又被电连接到形成该实施例的控制装置148的印刷电路板122。

壳体下部部分550具有基部560，纵向凹槽被凹入基部560中，所述纵向凹槽在图6中由附图标记562表示。各个纵向凹槽的凹形可以在图3中看到，并且在图3中由附图标记563表示。这种凹形563在图3和图4中也示出了在基部560上的纵向凹槽562的实现方式。由附图标记612表示的PTC加热装置600的下自由端设置有锁定腹板614，所述锁定腹板在底部处沿着纵向方向L从PTC加热装置600伸出。所述锁定腹板614接合在纵向凹槽562中，由此流动通道S在PTC加热装置600的下端处基本上被密封(参见图4)。

在纵向凹槽562的两侧、在纵向凹槽562的端部的区域中设置有进给引导件564，所述进给引导件沿着纵向凹槽562的基部的方向以锥形方式逐渐变细，并且被布置在纵向凹槽562中。

图5还示出了加热室106的对流体有利的构造。相应地，所述构造分别避免了矩形的流动截面和边缘过渡。壳体下部部分550的与冷却罩512相对设置的边缘表面是凹形的，以便在PTC加热装置600的自由端表面606的流被相应地以低损耗的方式从一个流动通道552转移到下一个。在图5中加热室106的上部中的所有偏转点每个均由冷却罩512形成。

当示出的实施例被组装时，PTC加热装置600每个均插入到与PTC加热装置相关联的容纳部116中，所述容纳部凹入分隔壁117中。由于在PTC加热装置的壳体上形成的密封圈，产生PTC加热装置在该容纳部116中的流体密封。仅接触条114伸入到连接室120中并且电连接到那里。PTC加热装置600在容纳部116的摩擦接合式容纳在组装和处理期间当然是足够的，以便将PTC加热装置600保持在壳体上部部分104上。

然后安装壳体下部部分550。为此，壳体下部部分550沿着朝向壳体上部部分104的方向前进。当接近壳体下部部分550并且壳体上部部分104到达组装后的加热装置的最终位置时，在进一步的进给运动期间，由于进给引导件564的锥形配置，锁定腹板614被接纳在进给引导件564之间、并且被对齐、并且平行于纵向凹槽562被居中。在进给运动终止时，锁定腹板614被接纳在纵向凹槽562中。

PTC加热装置600具有宽度b，所述宽度的尺寸大于基部区域G的宽度B。PTC加热装置600每个均以与基部区域G的边界线成大约45°的角度倾斜的方式被对齐。然后，具有相对大的散热表面的有效的PTC加热装置600可以被容纳在相对较小的壳体102、104、550中。倾斜定位还允许基部区域G的平行四边形状轻微变形，使得在根据图5的俯视图中，插头元件118、134可以横向地设置在由加热室106占据的区域的旁边，以与电源电流或控制电流接触。于是该实施例具有紧凑的结构。

附图标记列表

100 电加热装置

102 壳体下部部分

104 壳体上部部分

106 加热室

108 基部

110 入口和出口端口

112 PTC加热装置

114 接触条

116 容纳部

117 分隔壁

118 高压插头元件

120 连接室

122 印刷电路板

124 密封件

126 保持元件

128 加热装置容纳部

130 接触装置

132 接触销

134 控制信号插头元件

136 密封件

138 控制壳体盖

140 支撑框架

142 压缩元件

144 连接杆

145 锁定突起

146 控制壳体

148 控制装置

150 连接销

308 功率晶体管

400 温度传感器

510 冷却表面

512 冷却罩

516 冷却罩的内表面

550 壳体下部部分

552 流动通道段

554 边缘表面

556 C形容纳部

558 沿着纵向方向L延伸的狭槽

560 基部

562 纵向凹槽

563 凹形

564 进给引导件

600 PTC加热装置

602 主侧表面

606 PTC加热装置的外观表面

608 加宽的入口(左上)

610 加宽的出口(右下)

612 自由端

614 锁定腹板

L 纵向方向

G 基部区域

B 基部区域的宽度

LA 长度

S 流动通道

b PTC加热装置的宽度

Claims (8)

1.一种电加热装置(100)，包括具有分隔壁(117)的壳体(102、550；104)，所述分隔壁将连接室(120)与用于散热的加热室(106)分隔开，并且至少一个PTC加热装置(112)作为加热肋沿着朝向所述加热室(106)的方向从所述分隔壁伸出，其中，所述PTC加热装置(112)包括至少一个PTC元件和导体迹线，所述导体迹线被电连接在所述连接室(120)中以便以不同的极性为所述PTC元件供能并且以导电方式连接到所述PTC元件，并且其中，位于所述分隔壁(117)上的所述加热室具有大致矩形的基部区域(G)，其特征在于，所述PTC加热装置(112)相对于所述基部区域(G)被布置成倾斜的定向；并且

其中，所述PTC加热装置(112)彼此平行地对齐。

2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，与所述加热室(106)连通的入口开口和出口开口(608、610)被布置在所述基部区域(G)的以对角的方式相对设置的角部中。

3.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，与所述PTC加热装置(112)的外观表面相对的所述壳体(102、550；104)形成为凹形，以便限定围绕所述PTC加热装置(112)流动的流动通道(S)的在所述外观表面上的外边界，所述外观表面将所述PTC加热装置(112)的互相相对地设置的主侧表面(602)彼此连接。

4.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述加热室(106)具有交替地相对设置的边缘表面(554)，并且截面为C形的容纳部(556)从所述加热室(106)的一个边缘表面(554)突出并且接纳所述PTC加热装置(112)的将所述PTC加热装置(112)的互相相对地设置的主侧表面(602)彼此连接的外观表面(606)。

5.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述PTC加热装置(112)被插接在形成于所述分隔壁(117)上的容纳部(116)中，并且所述PTC加热装置用其相对设置的端部被支撑在所述加热室(106)的与所述分隔壁(117)相对设置的基部(560)上，并且所述加热室(106)的交替地相对设置的边缘表面(554)与前后设置的插接的所述PTC加热装置(112)相关联，使得在所述加热室(106)中形成弯曲的流动通道(S)。

6.根据权利要求1或5所述的电加热装置，其特征在于，所述壳体(102、550；104)的壳体下部部分(102、550)的基部(560)包括至少一个以锥形方式逐渐变细的进给引导件(564)，以用于定位所述PTC加热装置(112)的自由端(612)。

7.根据权利要求6所述的电加热装置，其特征在于，所述壳体(102、550；104)的壳体下部部分(102、550)的基部(560)包括容纳所述PTC加热装置(112)的自由端(612)的纵向凹槽(562)。

8.根据权利要求7所述的电加热装置，其特征在于，所述进给引导件(564)被设置在所述纵向凹槽(562)中。

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