CN112788803B - Ptc加热装置、电加热装置以及用于制造电加热装置的方法 - Google Patents

Ptc加热装置、电加热装置以及用于制造电加热装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于引入到电加热装置的接纳袋部中的PTC加热装置，其具有将至少一个PTC元件、电连接到PTC元件的导体迹线和能够选择地设置的绝缘层结合为一个单元的框形壳体，绝缘层以导热方式邻接PTC元件，框形壳体具有突出超过其自身的接触带，接触带以导电方式连接到导体迹线。框形壳体形成相反设置的凹部，以导热方式连接到PTC元件的主侧表面的发热开放表面被暴露在每个凹部中。框形壳体具有带有弹性导向突片的引导框架构件，该导向突片在初始状态下在框形壳体的相反设置的侧面上突出超过分别与它们相关联的发热开放表面，导向突片在开放表面的方向上从引导框架构件倾斜并能够弹性地枢转。PTC加热装置在被引入到加热肋部中时由弹性导向突片对中和引导。

Description

PTC加热装置、电加热装置以及用于制造电加热装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于电加热装置的PTC加热装置。根据本发明的PTC加热装置具有壳体，所述壳体将至少一个PTC元件、电连接到PTC元件的导体迹线以及绝缘层结合为一个单元，绝缘层可以以导热方式邻接PTC元件，并且具有突出超过其自身的接触带，接触带以导电方式连接到导体迹线，以用于以不同的极性对PTC元件通电。
背景技术
例如从EP 2190256A1已知这种PTC加热装置。该PTC加热装置具有框架，该框架包括穿过框架的框架开口，在每个框架开口中接纳至少一个PTC元件，该至少一个PTC元件在两侧上设置有形成导体迹线的接触板。相应的绝缘层邻接PTC元件的相对侧。这些元件通过粘合剂包覆成型，从而承载电源电流的PTC元件的部件被密封抵靠PTC加热元件的外侧。
根据EP 2724086的替代方案，PTC加热装置接纳在扁平管中，以便将PTC加热装置与待加热的介质分开。在上述现有技术中提供的扁平管是本发明意义内的加热肋部的一个示例。加热肋部在本发明的意义中也可以从分隔壁突出，该分隔壁将用于把介质加热的加热室或循环室分别与接触区暴露在其中的连接室分开。
将PTC加热装置引入到加热肋部中是有问题的，尤其是因为，加热肋部的接纳袋部的内壁以良好的导热性邻接PTC加热装置的发热开放表面，这使得相应的内壁与PTC加热装置的发热开放表面之间的距离即使不是仅在公差范围内也是非常小的。PTC加热装置则必须相对于接纳袋部精确地定位，以避免当PTC加热装置被引入到加热肋部中时损坏PTC加热装置。
发明内容
本发明寻求提供一种完全或部分地解决这个问题的解决方案。
为此，本发明提出了一种PTC加热装置，其用于引入到电加热装置中的接纳袋部中，所述PTC加热装置具有框形壳体，所述框形壳体将至少一个PTC元件、电连接到所述PTC元件的导体迹线、以及能够选择性地设置的绝缘层结合为一个单元，所述绝缘层以导热方式邻接所述PTC元件，并且所述框形壳体具有突出超过其自身的接触带，所述接触带以导电方式连接到所述导体迹线以便以不同的极性对所述PTC元件通电，其中所述框形壳体形成相互相反设置的凹部，以导热方式连接到所述PTC元件的主侧表面的相应的发热开放表面被暴露在所述凹部中的每一个凹部中。所述框形壳体具有带有弹性导向突片的引导框架构件，所述弹性导向突片在初始状态下在所述框形壳体的相反设置的侧面上突出超过分别与所述弹性导向突片相关联的所述发热开放表面，所述弹性导向突片在所述发热开放表面的方向上从所述引导框架构件倾斜，并且能够弹性地枢转。
以本身已知的方式，根据本发明的PTC加热装置具有至少一个PTC元件和通常邻接PTC元件的相反设置的表面的导体迹线。导体迹线和至少一个PTC元件通常位于由壳体形成的框架开口中。绝缘层可以设置在导体迹线的外侧上，尤其是在高压应用中和/或为了将根据本发明的PTC加热装置安装在金属加热肋部中，至少设置在其中一个导体迹线的外侧上。该绝缘层通常分别完全覆盖导体迹线或PTC元件。两个导体迹线均优选地在它们的外侧上设置有相应的绝缘层。绝缘层可以由陶瓷板形成，例如，氧化铝板。绝缘层也可以具有多层结构，例如由塑料膜与陶瓷板的组合形成，如例如从EP 1768457A1已知的那样。例如，如果加热肋部的内表面涂覆有电绝缘材料，则也可以省去所述绝缘层。
组装后的壳体具有相反设置的凹部。例如，PTC元件可以以其主侧表面暴露在凹部中，或者可以在那里设置在外侧上与其邻接的导体迹线，或者设置在外侧上邻接PTC元件或导体迹线的绝缘层。在任何情况下，PTC加热装置的相应的发热开放表面位于两个凹部的区域中。PTC加热装置的外表面在这里被理解为开放表面，PTC加热装置的外表面以导热方式连接到PTC元件的主侧表面。该主侧表面是PTC元件的最大侧表面，该PTC元件通常形成为长方体形状。通常以直角延伸将这些主侧表面连接到主侧表面的其它表面在下文中称为端侧表面。它们具有比主侧表面小得多的宽度。端侧表面的宽度通常比主侧表面的宽度小至少1/3。端侧表面的宽度决定了PTC元件的高度。导体迹线通常邻接PTC元件的提取热量的主侧表面，使得热量可以从PTC元件的主侧表面通过导体迹线并且可能通过绝缘层到达发热开放表面。相反设置的开放表面彼此之间在框形壳体的厚度方向上的距离大于框形壳体本身。发热表面在此形成PTC加热装置的外表面，该外表面通常相对于框形壳体略微突出。PTC元件产生的热量主要通过这些开放表面来进行热提取。
在根据本发明的框形壳体中，导向突片设置在引导框架构件上。这些导向突片在初始状态下突出超过分别与它们相关联的发热表面。导向突片能够枢转地安装在引导框架构件上。它们通常通过整体铰链的方式连接到框架构件。弹性导向突片通常在其非枢转的初始状态下已经在开放表面的方向上倾斜，即，远离引导框架构件倾斜。弹性导向突片可向内弹性地枢转。
在框形壳体的相反设置的侧面上突出的弹性导向突片因此形成楔形导向件，该楔形导向件旨在便于将PTC加热装置引入到加热肋部的接纳袋部中。当PTC加热装置被推入加热肋部中时，楔形导向件允许PTC加热装置相对于接纳袋部的边缘而居中。与现有技术中一样，加热肋部可以由扁平管形成，该扁平管例如通过在沿插入方向相反设置的端部处相反设置的边缘的变形和随后的焊接或粘接而被密封。
在PTC加热装置相对于加热肋部对中之后，导向突片的弹性允许将导向突片引入加热肋部中，其中弹性导向突片向内枢转。它们可以继续引导相对于内表面的引入运动，使得发热开放表面以预先确定方式滑动经过接纳袋部的内壁。
因此，本发明提供了PTC加热装置相对于加热肋部的接纳袋部的简单定位以及引入其中而没有PTC加热装置被损坏的风险的可能性。
框形壳体优选地由塑料材料制成，并且整体地形成导向突片。如上所述，弹性导向突片通常通过整体铰链的方式连接到引导框架构件。引导框架构件是首先被引入接纳袋部内的构件。引导框架构件通常与框架构件相对地定位，接触带突出超过该框架构件。接触带通常在同一侧从壳体突出。因此，引导框架构件是接纳袋部内的从接纳袋部的边缘开始最下面的元件。
关于弹性导向突片的尽可能无阻碍的枢转运动，根据本发明的一种优选的改进方案提出，设置至少一个凹部，该凹部被形成为适于容纳向内枢转的导向突片。从框形壳体的相反设置的侧面突出的两个导向突片优选地设置在单个凹部中。该凹部可以完全或部分地容纳从相反侧枢转的两个弹性导向突片。
在本发明的优选改进方案中，在引导框架构件上沿壳体的宽度方向彼此相邻地设置两对分别突出到相反侧的导向突片。因此，导向突片对在宽度方向上彼此间隔开，即，在横向于将PTC加热装置引入加热肋部中的方向上间隔开。
本发明还提供了一种电加热装置，其具有至少一个PTC加热装置，所述至少一个PTC加热装置布置在循环室中，其中，所述PTC加热装置具有框形壳体，所述框形壳体将至少一个PTC元件、电连接到所述PTC元件的导体迹线、以及可选的绝缘层结合为一个单元，所述绝缘层以导热方式邻接所述PTC元件，并且所述框形壳体具有突出超过其自身的接触带，所述接触带导电地连接到所述导体迹线以用于以不同极性对所述PTC元件通电，所述接触带在连接室中被电连接，所述连接室通过分隔壁与所述循环室分开，其中，所述PTC加热装置被接纳在加热肋部的接纳袋部中，所述加热肋部突入到所述循环室中，其中，所述框形壳体具有带有弹性导向突片的引导框架构件，所述弹性导向突片在初始状态下在所述框形壳体的相反设置的侧面上突出超过分别与所述弹性导向突片相关联的发热开放表面，所述弹性导向突片在所述发热开放表面的方向上从所述引导框架构件倾斜，并且能够弹性地枢转。该电加热装置可以是用于加热机动车辆中的介质的加热装置。该介质可以是液体介质或气体介质，特别是空气。电加热装置具有将连接室与加热室分开的分隔壁。加热肋部突出到加热室中，加热肋部容纳根据本发明的PTC加热装置。用于PTC加热装置与电源电流的电连接的接触带暴露在连接室中，并且在那里通常通过插头连接以导电方式连接到电源电流。
本发明还详细说明了一种用于制造上述电加热装置的方法，其中，形成具有弹性导向突片的框形壳体，所述弹性导向突片设置在引导框架梁上并且在相反设置的侧面上从所述框形壳体突出，所述框形壳体装配有至少一个PTC元件、电连接到所述PTC元件的导体迹线以及能够选择性地设置的绝缘层，所述绝缘层以导热方式邻接所述PTC元件，以便制造具有相反设置的发热开放表面的PTC加热装置，并且首先通过引导框架构件将所述PTC加热装置插入到所述电加热装置的加热肋部的接纳袋部中，使得所述弹性导向突片首先邻接所述接纳袋部的相对设置的边缘并且随着引入运动的进行而向内枢转，并且所述发热开放表面邻接所述接纳袋部的相对设置的内壁。为此，根据本发明的PTC加热装置首先利用引导框架构件被引入到加热肋部中。在其初始状态下以楔形方式从引导框架构件突出的弹性导向突片在那里邻接接纳袋部的相对设置的边缘，由此实现PTC加热装置的前述对中。随着引入运动的进行，弹性导向突片向内枢转。它们可以继续伴随引入运动，因为它们被弹性地支撑在接纳袋部的相对设置的内表面处。在该过程结束时，发热开放表面以导热方式联接这些相对设置的壁。这不一定是PTC加热装置进入加热肋部的运动的结果。相反，优选地，在PTC加热装置被引入之后使加热肋部变形，使得加热肋部的相对设置的内壁以导热方式邻接开放表面。应注意的是，加热肋部的必要变形以这样的方式实现，即，在变形工具被解除载荷之后，变形的松弛弹性部件不会引起内壁再次从发热开放表面脱离。加热肋部的相应地侧向围绕开放表面的边缘通常不发生变形。因此，加热肋部不仅邻接发热开放表面，而且向内变形超过开放表面，特别是在加热肋部的未设置PTC加热装置的边缘区域中。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的描述中，可以得出本发明的进一步细节和优点，其中：
图1示出了PTC加热装置的实施例的透视分解图；
图2示出了图1所示的PTC加热装置的实施例在与扁平管接合之前的透视侧视图；
图3以纵向截面图示出了根据图2的图示；
图4示出了接合之后根据图3的纵向截面图；
图5示出了在扁平管变形之后根据图4的纵向截面图；以及
图6示出了PTC加热装置的实施例的透视侧视图。
附图标记列表
2壳体
6PTC元件
8表面
10端面
12接触板
14接触带
16喷嘴
18氧化铝板
20加热肋部
22PTC加热装置
24壳体帽
26引导框架构件
28弹性导向突片
30开放表面
32边缘
34内表面
36凹部
40加热器壳体
42壳体桶状元件
44入口端口
46出口端口
48入口开口
50出口开口
52循环室
54连接室
56分隔壁
58插座元件保持固定装置
60密封套环
62基部
64控制器外壳
具体实施方式
图1所示的PTC加热装置的实施例具有由塑料材料制成的壳体2，该壳体被构造成框架形状并形成用于接纳PTC元件6的接纳空间。两个PTC元件6均被形成为长方体形状并具有相反设置的表面8，表面8形成PTC元件6的主侧表面并通过周向表面10彼此连接。示出为与表面8相对设置的是导体迹线，每个导体迹线都具有接触板12的形式，并且导体迹线中的每一个都具有通过冲压和弯曲由板材形成的接触带14。在壳体2上与这些接触带14相对应地设置喷嘴16，所示喷嘴容纳相应的接触带14，使得接触带14以其自由端突出超过壳体2。接触带14的这些自由端用于对壳体2内的PTC元件6通电。
附图标记18示出了氧化铝板形式的绝缘层，绝缘层的底面积大于接触板12的底面积(不包括接触带14)，并且绝缘层在接合状态下很大程度上覆盖框形壳体2。
图1还示出了由金属制成的扁平管形状的加热肋部20，该加热肋部在下侧封闭，并且整体上用附图标记22表示的PTC加热装置的实施例将插入该加热肋部中。
图1示出了一个壳体帽24，在PTC元件6已经安装在容纳部中并且接触板12已经与壳体2结合之后，该壳体帽被连接到壳体2。接触带14具有孔口。壳体2具有与其适配形成的销，所述销在组装之后穿过所述孔。壳体帽24被夹持或以其它方式连接到壳体2，结果，接触带14被固定地连接到壳体2，并且因此接触板12被固定地连接到壳体2。
壳体2具有由附图标记26表示的引导框架构件，引导框架构件具有分别在两侧上在宽度方向上的两个不同位置处突出超过其自身的弹性导向突片28。这些弹性导向突片28通过整体铰链的方式连接到壳体2。它们被安装成能够枢转。导向突片28向后倾斜。这种倾斜尤其可在图3至图5中看到。弹性导向突片28在发热开放表面30的方向上倾斜，即，相对于插入方向向后倾斜。在当前情况下，该开放表面30由相应的氧化铝板18的外表面形成。
弹性导向突片28允许PTC加热装置在插入加热肋部20中之前对中。这种对中如图3所示。可以看到PTC加热装置22的中心纵向轴线与加热肋部20的中心纵向轴线对齐。图3中的弹性导向突片28邻接加热肋部20的彼此相对设置的边缘32。
结合后的情况如图4所示。弹性导向突片28设置在加热肋部20的基部附近，该基部的下侧封闭。边缘32邻接壳体2的套环，从而预先确定PTC加热装置22在加热肋部20内的端部位置。在图4中，在发热开放表面30和加热肋部20的相互相对设置的内表面34之间仍然存在间隙。
加热肋部通过变形被封闭。如图5所示，加热肋部20以这样的方式变形，即内表面34直接接触开放表面30，从而使热量良好地耗散直到加热肋部20的外侧。
图2示出了导向突片28在该实施例中选择的布置。它们成对地设置在凹部36中。各对导向突片28被接纳在每个凹部36中。相应的导向突片从每个凹部36突出到一个开放表面30，另一个突出到相反设置的开放表面30。凹部36的尺寸使得当PTC加热装置被引入加热组件20中时，弹性导向突片28可枢转进入凹部36，并可被容纳在凹部36中。
图6示出了形成为热水器的电加热装置的、以附图标记40表示的加热器壳体的透视俯视图。加热器壳体40具有由塑料材料制成的壳体桶状元件42。加热器壳体40形成了入口端口44和出口端口46，入口端口44和出口端口46当前一体形成地实施在壳体桶状元件42上。端口44、46设计成软管连接端口，并分别形成了通向以附图标记52标示的循环室的入口开口48和出口开口50。
循环室52与连接室54分开，并通过由塑料材料制成的分隔壁56彼此密封。分隔壁56形成用于PTC加热元件22的插座元件保持固定装置58，该PTC加热元件插入到插座元件保持固定装置58中、通过连接到壳体2的密封套环60密封在其中，并支撑在壳体桶状元件42的基部62上。附图标记64表示控制器外壳，在DE 102019205848中有进一步的详细描述。

Claims (11)

1.一种PTC加热装置(22)，其用于引入到电加热装置中的接纳袋部中，所述PTC加热装置具有框形壳体(2)，所述框形壳体将至少一个PTC元件(6)、电连接到所述PTC元件(6)的导体迹线、以及能够选择性地设置的绝缘层结合为一个单元，所述绝缘层以导热方式邻接所述PTC元件(6)，并且所述框形壳体具有突出超过其自身的接触带(14)，所述接触带以导电方式连接到所述导体迹线以便以不同的极性对所述PTC元件(6)通电，其中所述框形壳体(2)形成相互相反设置的凹部，以导热方式连接到所述PTC元件(6)的主侧表面的相应的发热开放表面(30)被暴露在所述凹部中的每一个凹部中，
其特征在于
所述框形壳体(2)具有带有弹性导向突片(28)的引导框架构件(26)，所述弹性导向突片在初始状态下在所述框形壳体(2)的相反设置的侧面上突出超过分别与所述弹性导向突片相关联的所述发热开放表面(30)，所述弹性导向突片在所述发热开放表面(30)的方向上从所述引导框架构件(26)倾斜，并且能够弹性地枢转。
2.根据权利要求1所述的PTC加热装置，其特征在于，所述框形壳体(2)由塑料材料形成，并且所述弹性导向突片(28)一体地形成在所述框形壳体(2)上。
3.根据权利要求1所述的PTC加热装置，其特征在于，所述引导框架构件(26)形成容纳向内枢转的所述弹性导向突片(28)中的至少一个弹性导向突片的凹部(36)。
4.根据权利要求3所述的PTC加热装置，其特征在于，所述凹部(36)容纳朝向相反设置的侧面突出的两个弹性导向突片(28)。
5.根据权利要求3所述的PTC加热装置，其特征在于，朝向相反设置的侧面突出的两对相应的弹性导向突片(28)在所述框形壳体(2)的宽度方向上彼此相邻地设置。
6.一种电加热装置，其具有至少一个PTC加热装置(22)，所述至少一个PTC加热装置布置在循环室(52)中，其中，所述PTC加热装置(22)具有框形壳体(2)，所述框形壳体将至少一个PTC元件(6)、电连接到所述PTC元件(6)的导体迹线、以及可选的绝缘层结合为一个单元，所述绝缘层以导热方式邻接所述PTC元件(6)，并且所述框形壳体具有突出超过其自身的接触带(14)，所述接触带导电地连接到所述导体迹线以用于以不同极性对所述PTC元件(6)通电，所述接触带(14)在连接室(54)中被电连接，所述连接室通过分隔壁(56)与所述循环室(52)分开，其中，所述PTC加热装置(22)被接纳在加热肋部的接纳袋部中，所述加热肋部突入到所述循环室中，
其中，所述框形壳体(2)具有带有弹性导向突片(28)的引导框架构件(26)，所述弹性导向突片在初始状态下在所述框形壳体(2)的相反设置的侧面上突出超过分别与所述弹性导向突片相关联的发热开放表面(30)，所述弹性导向突片在所述发热开放表面(30)的方向上从所述引导框架构件(26)倾斜，并且能够弹性地枢转。
7.根据权利要求6所述的电加热装置，其特征在于，所述框形壳体(2)由塑料材料形成，并且所述弹性导向突片(28)一体地形成在所述框形壳体(2)上。
8.根据权利要求6所述的电加热装置，其特征在于，所述引导框架构件(26)形成容纳向内枢转的所述弹性导向突片(28)中的至少一个弹性导向突片的凹部(36)。
9.根据权利要求8所述的电加热装置，其特征在于，所述凹部(36)容纳朝向相反设置的侧面突出的两个弹性导向突片(28)。
10.根据权利要求8所述的电加热装置，其特征在于，朝向相反设置的侧面突出的两对相应的弹性导向突片(28)在所述框形壳体(2)的宽度方向上彼此相邻地设置。
11.一种用于制造电加热装置的方法，其中，形成具有弹性导向突片的框形壳体，所述弹性导向突片设置在引导框架梁上并且在相反设置的侧面上从所述框形壳体突出，所述框形壳体装配有至少一个PTC元件、电连接到所述PTC元件的导体迹线以及能够选择性地设置的绝缘层，所述绝缘层以导热方式邻接所述PTC元件，以便制造具有相反设置的发热开放表面的PTC加热装置，并且首先通过引导框架构件将所述PTC加热装置插入到所述电加热装置的加热肋部的接纳袋部中，使得所述弹性导向突片首先邻接所述接纳袋部的相对设置的边缘并且随着引入运动的进行而向内枢转，并且所述发热开放表面邻接所述接纳袋部的相对设置的内壁。
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