CN113692072A - 电加热装置 - Google Patents

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CN113692072A
CN113692072A CN202110543131.4A CN202110543131A CN113692072A CN 113692072 A CN113692072 A CN 113692072A CN 202110543131 A CN202110543131 A CN 202110543131A CN 113692072 A CN113692072 A CN 113692072A
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Abstract

电加热装置，包括具有分隔壁(108)的壳体(100)，分隔壁将连接室(126)与用于散发热量的加热室(102)分隔开，并且至少一个加热肋从分隔壁沿朝向加热室的方向突出，加热肋形成接收腔(112)，在接收腔中接收具有导体迹线(118)和至少一个PTC元件(116)的PTC加热装置(114)，导体迹线被电连接在连接室中以用于用不同的极性为PTC元件通电，并且导体迹线以导电的方式连接到PTC元件。该电加热装置可以在不显著损害从PTC元件热提取的情况下以改善的方式对制造公差进行补偿，并且为此目的提出一种设置在PTC加热装置与接收腔的内侧之间的轮廓构件(126)，并且该轮廓构件通过沿接收腔的插入方向延伸的舌状部与凹槽的连接(134、136)的方式连接到接收腔。

Description

电加热装置
技术领域
本发明涉及一种电加热装置，该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发热量的加热室分隔开，并且至少一个加热肋从所述分隔壁沿朝向所述加热室的方向突出，所述加热肋形成接收腔，在所述接收腔中接收具有导体迹线和至少一个PTC元件的PTC加热装置，所述导体迹线被电连接在所述连接室中以用于用不同的极性为所述PTC元件通电，并且所述导体迹线以导电的方式连接到所述PTC元件。
PTC加热元件具有至少一个PTC元件和以导电的方式抵接于该至少一个PTC元件的导体迹线。导体迹线以导电的方式连接到PTC元件。该连接可以是正配合式(positive-fit)连接、和/或压入配合式(force-fit)连接、和/或正实体配合式(positive substance-fit)连接。
背景技术
电加热装置的前述总体特征适用于根据EP 1 872 986 A1的现有技术。所述总体特征也适用于本发明的实施方式。
分别来自申请人的较早的申请EP 2 637 474 A1和EP 2 337 425 A1分别公开了被插入到前面提到的接收腔中的PTC加热元件。
EP 2 337 425 A1公开了一种方案，其中，与PTC元件的主侧表面抵接的导体迹线被设置为一件金属片材，该金属片材具有从该件金属片材的平面弯曲出来的接触突出部。接触突出部仅用于改善PTC元件的电接触。
在上述的先前已知的解决方案中，接收腔朝向其下部封闭的端部渐缩。因此，向连接室敞开的插入开口比接收腔下部的封闭的端部更宽。PTC元件和在PTC元件的两侧上抵接该PTC元件的接触板通常被以楔形的压力元件支撑在接收腔中，其中至少一个绝缘层被夹在导体迹线和接收腔的相对设置的内表面之间。该楔形元件确保了层结构的各层以夹紧的方式彼此抵接。这些层至少是PTC元件、和与楔形元件的作用力的方向成直角延伸的导体迹线(典型地是接触板)、和至少一个绝缘层。
尽管接收腔的与生产有关的横截面的形状向下呈锥形地渐缩，但楔形元件是用于使得能够实现良好的热传递，优选地在PTC元件的两个彼此相反的热提取表面和与该PTC元件相关联的接收腔的相应的内表面之间(其中夹着压力元件)实现良好的热传递。由于在那里积累的压力，PTC元件的相反地设置的热提取表面也直接抵接于接收腔的相对设置的内表面，或在插入绝缘层的情况下抵接于接收腔的相对设置的内表面。
这确保了良好的热提取。但是，存在这样的问题，即由于制造公差，接收腔并不总是与设计的形状相对应。
此外，PTC元件也会有一定的尺寸波动。也不能总能确保PTC元件的热提取表面完全笔直地和平面地延伸。
将作为压力元件的楔形物压入可能导致应力峰值，由于该应力峰值，PTC元件或陶瓷的绝缘层相应地可能会在接收腔内断裂。取决于公差，在现有技术中用作压力元件的楔形元件在特定应用中可能不够厚，以致于该楔形元件基本上无用地位于接收腔的下端部处。另一方面，如果在引入楔形元件之前剩余的自由空间太小，则这将导致PTC元件的热提取表面在接收腔的高度方向上(即，在下端部与插入开口之间)的不充分的覆盖。结果，PTC元件加热过多，并且阻止了进一步摄取电流。因此，PTC元件的效率的程度较差。
发明内容
本发明的目的是提供开头所提到类型的电加热装置，该电加热装置可以在不显著损害从PTC元件热提取的情况下以改善的方式对制造公差进行补偿。
为了实现该目的，本发明提出一种电加热装置，所述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发热量的加热室分隔开，并且至少一个加热肋从所述分隔壁沿朝向所述加热室的方向突出，所述加热肋形成接收腔，其中，带有导体迹线和至少一个PTC元件的PTC加热装置被接收在所述接收腔中，所述导体迹线被电连接在所述连接室中以用于用不同的极性为所述PTC元件通电，并且所述导体迹线以导电的方式连接到所述PTC元件，其特征在于，在所述PTC加热装置与所述接收腔的内侧之间设置有轮廓构件，并且所述轮廓构件通过舌状部与凹槽的连接的方式连接到所述接收腔，所述舌状部与凹槽的连接沿所述接收腔的插入方向延伸。
该电加热装置优选地是用于机动车辆的电加热装置。壳体典型地是被形成为适于加热液体介质的壳体，并且为此目的该壳体具有入口和出口，但是在其他方面将加热室密封。分隔壁典型地以流体密封的方式将连接室与加热室分隔开。PTC加热装置的上端部延伸穿过分隔壁。通常设置若干个PTC加热装置，并且所述PTC加热装置作为加热肋突出到加热室中。PTC加热装置的突出到连接室中的端部通常包括接触条，该接触条在连接室中被电接触，为此目的，优选地设置接触装置，该接触装置通过将接触条分组以形成加热回路来组合各种PTC加热装置，并且该接触装置设置有接触条，该接触条在PTC加热装置的接触条的方向上突出到安装有元件的印刷电路板中。该安装有元件的印刷电路板控制用于加热该PTC加热设备的电流，并且通常形成控制装置；参见EP2 440 004 A1或EP 1 872 986 A1。
在根据本发明的解决方案中，加热肋被构造为周向封闭的接收腔，该接收腔仅向连接室敞开。PTC加热装置从该侧插入到接收腔中。类似于上述现有技术，容纳凸片被成形为在PTC加热单元被插入的方向上呈锥形地向下。
根据本发明，在接收腔中并且在PTC加热装置与接收腔的内侧之间设置有轮廓构件。该轮廓构件通过舌状部与凹槽的连接(舌槽连接)的方式连接到接收腔。舌状部与凹槽的连接沿接收腔的插入方向延伸。
这意味着，在横向于插入方向的剖视图中，至少一个凹槽从容纳突片的内侧突出，或者在该容纳突片的内侧上相应地设置舌状部，从轮廓构件突出的舌状部接合到其中。在首先提到的情况中，轮廓构件具有凹槽，与加热肋相关联的舌状部接合在该凹槽中。凹槽或舌状部分别沿插入方向延伸。当轮廓构件被插入时(通常与PTC加热装置一起)，凹槽被推入相关联的舌状部。舌状部和凹槽沿插入方向以及其纵向方向彼此滑过。凹槽和/或舌状部可以具有弹性性能。这产生一定的公差补偿。从PTC元件到暴露在加热室中的加热肋的外表面的热提取通过该舌状部与凹槽的连接而实现。
因此，优选的是，至少在PTC元件的主侧表面中的一个主侧表面与接收腔的相对设置的内表面之间设置多个舌状部和凹槽的连接。在横向于插入方向的剖视图中，PTC元件的最大的延伸被视为PTC元件的主侧表面。PTC元件通常为长方体形。主侧表面横跨PTC元件的宽度。在所述横剖视图中，PTC元件的厚度相对于宽度成直角地延伸。PTC元件或PTC加热装置的纵向延伸方向相应地相对于由宽度和厚度所跨越的平面成直角地延伸，并且基本上沿插入方向延伸。该纵向延伸方向对应于将PTC加热装置插入到接收腔中的方向。
如上所述，舌状部与凹槽的连接能够通过舌状部与凹槽的连接的区域中的变形来对某一制造公差进行补偿。PTC元件的主侧表面与接收腔的相对设置的内表面之间的通常为多个的舌状部和凹槽的连接维持着从PTC元件的良好的热提取。
然后，根据本发明的方案允许在不损害从PTC元件的热提取的情况下补偿制造公差。
根据本发明的一个优选的设计，限定凹槽的凹槽限定突出部、和/或至少部分地形成舌状部的舌状突出部，可以绕基本上在插入方向上延伸的轴线枢转。这种可枢转性是通过至少一个独立的凹槽限定突出部或独立的舌状突出部来实现的。相应的突出部可以通过相对薄的桥体分别连接到接收腔或轮廓构件。突出部的枢转轴线和可枢转性可以通过桥体的对准和成形以被限定的方式被调节。可枢转性通常至少是弹性的，也可能是塑性的。
根据本发明的优选的设计，轮廓构件具有用于PTC加热装置的U形容纳部。该容纳部通常容纳PTC元件、导体迹线、以及可能设置的任何绝缘层，所述绝缘层特别地直接地或间接地覆盖该PTC元件的主侧表面。
轮廓构件可以是挤制的(extruded)轮廓构件。它优选地由铝形成。这使得有必要在PTC元件与轮廓构件的内表面之间设置至少一个绝缘层，PTC加热装置以导热的方式抵接于该绝缘层。
关于可能的最对称的热提取以及均一的公差补偿，本发明的一个优选方面提出在PTC元件的每个主侧与接收腔的相对设置的内侧之间设置舌状部与凹槽的连接。相应的舌状部与凹槽的连接因此优选地被成形为邻近于PTC元件的两个主侧表面。
关于轮廓构件与接收腔的内侧之间的良好的热传递，根据本发明的一个优选的设计提出，限定凹槽的至少一个凹槽限定突出部、和/或至少部分地形成舌状部的至少一个舌状突出部被形成为以呈楔形的方式朝向其自由端渐缩。舌状突出部和与该舌状突出部相互作用的凹槽限定突出部的表面被成形为使得在两者之间形成平面抵接。由于楔形的形状，在接合过程中促进了突出部中的一个突出部的弹性枢转运动。本发明还假设，接收腔优选地以呈楔形的方式朝向其下部的封闭的端部渐缩。以对应的方式，舌状部与凹槽的连接也可以被形成为在插入方向上呈楔形，从而在舌状部与凹槽的连接的区域中在每个横截面中产生大致相同的重叠，所述横截面横向于PTC加热装置插入接收腔的方向。
优选地，限定凹槽的至少一个凹槽限定突出部、和/或至少部分地形成舌状部的至少一个舌状突出部在接收腔上一体地形成。该规定优选地也适用于轮廓构件，该轮廓构件优选地被形成为挤制轮廓(extruded profile)、并且可以在下侧上具有一体铰接部，从而使得轮廓构件的相对设置的腿部与连接室相对地彼此连接。这减少了要处理的元件的数量。
根据本发明的一个优选的设计，在轮廓构件与PTC元件的主侧表面之间设置至少一个压缩元件。在U形的轮廓构件的情况下，压缩元件设置在轮廓构件内。优选地在PTC元件的两个主侧表面与轮廓构件的内表面之间分别设置压缩元件。压缩构件可以由金属形成的舌状部形成。该舌状部通常在横向于插入方向的剖视图中在主侧表面的整个表面上延伸。优选地，压缩元件设置在轮廓构件的内表面与绝缘层之间，该绝缘层在外部覆盖PTC加热装置。
根据优选的设计，固化粘合剂(curing adhesive)被引入到接收腔中。该固化粘合剂至少部分地被容纳在舌状部与凹槽的连接中并在那里被固化。PTC加热装置和轮廓构件通过粘合剂被固定在接收腔中。粘合剂可以是具有良好导热性的塑料胶(plasticadhesive)。粘合剂可以是例如硅酮粘合剂，在该硅酮粘合剂中已经掺入了导热良好的颗粒，例如氧化铝颗粒。然后，粘合剂还改善了PTC元件的散热。不言而喻地，整个接收腔都可以填充粘合剂。粘合剂优选地是电绝缘的粘合剂。
附图说明
本发明的进一步细节将从以下结合附图对实施例的描述中出现，在附图中：
图1示出了电加热装置的一部分的剖视图；
图2示出了根据图1的电加热装置的轮廓构件的立体侧视图；
图3示出了根据图1的图示沿线III-III截取的剖视图；和
图4示出了根据图1的图示沿线III-III截取的剖视图，其示出了轮廓构件的变型。
具体实施方式
图1示出了具有壳体102的电加热装置100的基本部件，该壳体由具有良好导热性的材料(当前为压铸铝)制成。壳体100形成周向地围绕加热室102的壁104。在图1中加热室102在底侧上仍然是敞开的，这是因为在底侧上封闭该壳体100的基部在图1中未示出。在相反地设置的一例上连接到壳体100的用于覆盖并围绕用附图标记106所标识的连接室的控制壳体盖也是这种情况。壳体100一体地形成在加热室102和连接室106之间的分隔壁108。加热肋110从该分隔壁108突出到加热室102中。加热肋110在其突出到加热室102中的下端部处是封闭的。如图1所表明的，加热肋110与壁104和分隔壁100一起从一体压铸的(die-cast)铝壳体100形成。
加热肋110形成接收腔112，该接收腔112呈楔形地向下渐缩。用附图标记114标识的PTC加热装置被接收在该接收腔112中。如根据图1的剖视图所示，该PTC加热装置114包括PTC元件116，在该PTC元件116的主侧表面上存在导体迹线(conductor tracks)118，该导体迹线118在当前的情况下包括由导电材料制成的丝网。绝缘层120存在于导体元件118的与PTC元件116相反设置的一例上，并且该绝缘层120可以由陶瓷层和/或绝缘塑料膜形成。绝缘层120与PTC元件116之间的间隙总体上由导体迹线118填充。为此目的，丝网之间的自由空间填充有高导热的粘合剂，该高导热的粘合剂是导体迹线118的一部分。所述丝网突出超过PTC元件，以形成如图1所示的接触条122。这些接触条122暴露在连接室106中。通过导体迹线120的粘性结合，PTC元件116和绝缘层120被连结以形成单元。在该PTC加热装置114的外侧上设置有压缩元件124，该压缩元件124呈波纹状弹簧钢片的形式，如图3所示。
图2和图3清楚地示出了轮廓构件126，该轮廓构件126形成U形的容纳部并且包括通过一体铰接部(integral hinge)128连接的两个侧面130。压缩元件124抵接该轮廓构件126的内侧(参见图3)。
相应的凹槽限定突出部132(成对的所述突出部分别包围位于其间的凹槽134)从侧面130的相反地设置的外侧突出。如特别在图3中示出的，多个相同构造的凹槽134以这种形式在侧面130的外侧上凹入。凹槽134沿接收腔112的插入方向延伸，该插入方向在图1中被标识为E。
舌状突出部136则从接收腔112的内侧突出。这些舌状突出部136一体地形成到压铸壳体100上。如根据图3的剖视图所示，舌状突出部136呈楔形地朝向该舌状突出部的自由端渐缩。以对应的方式，凹槽限定突出部132也被构造成呈楔形地朝向它们的前部的自由端渐缩。不言自明的是，所述凹槽限定突出部132只有相应地限定了凹槽134的表面具有这种构造。为了阐明这种情况，在图3的右侧，舌状突出部136被省略了。
在图3所示的实施例中，在组装期间首先给轮廓构件126配备PTC加热装置114和压缩元件126。此后，以这种方式预组装的组件被插入到接收腔112中。在接收腔中，舌状突出部136接合在与该舌状突出部相关联的凹槽134中。从图3的右侧与左侧的对比明显看出凹槽限定突出部132的区域中的变形是明显的。这导致某种公差补偿。压缩元件124另外地被变形以用于公差补偿。在成功组装之后，理想地，压缩元件124基本上在其整个表面上首先抵接轮廓构件126的内表面，并且其次抵接绝缘层120的外侧。
压缩元件124可以由铝、铜、铜铍、或一些其他的施加永久的弹性预载力的具有良好导热性的材料制成。
接收腔112中的剩余的腔穴可以用高导热的块(mass)来填充，所述高导热的块例如是填充有导热颗粒的固化(curing)塑料块。
在图4所示的变型中，凹槽限定突出部132通过相对薄的桥体140连接到轮廓构件126的其余部分。该桥体140创建基本上沿插入方向E延伸的枢转轴线。在该实施例中，可以省去压缩元件。用于不同的凹槽134的相邻的凹槽限定突出部132彼此间隔足够远，使得当引入楔形的舌状突出部136时，所述凹槽限定突出部132的每个都可以在不会彼此碰撞的情况下绕其枢转轴线进行枢转。这样使得能够进行相当显著的公差补偿。在轮廓构件126内的PTC加热装置114的层在那里被施加以良好的弹性张力抵靠在轮廓构件126的内表面上，从而改善了热提取。
图4还以剖视图的方式示出了轮廓构件126的内表面的凸起，所述凸起的每一个在纵向线性方向上基本上以点状的方式抵接于绝缘层120。轮廓构件126的这种变形也引起PTC元件1l6在接收腔112中的额外的弹性张紧。
附图标记的列表
100 壳体
102 加热室
104 壁
106 连接室
108 分隔壁
110 加热肋
112 接收腔
114 PTC加热装置
116 PTC元件
118 导体迹线
120 绝缘层
122 接触条
124 压缩元件
126 轮廓构件
128 一体铰接部
130 侧面
132 凹槽限定突出部
134 凹槽
136 舌状突出部
140 桥体
E 插入方向

Claims (15)

1.一种电加热装置，所述电加热装置包括具有分隔壁(108)的壳体(100)，所述分隔壁(108)将连接室(126)与用于散发热量的加热室(102)分隔开，并且至少一个加热肋从所述分隔壁(108)沿朝向所述加热室(102)的方向突出，所述加热肋形成接收腔(112)，其中，带有导体迹线(118)和至少一个PTC元件(116)的PTC加热装置(114)被接收在所述接收腔(112)中，所述导体迹线(118)被电连接在所述连接室(106)中以用于用不同的极性为所述PTC元件(116)通电，并且所述导体迹线(118)以导电的方式连接到所述PTC元件(116)，其特征在于，在所述PTC加热装置(114)与所述接收腔(112)的内侧之间设置有轮廓构件(126)，并且所述轮廓构件(126)通过舌状部与凹槽的连接(134、136)的方式连接到所述接收腔(112)，所述舌状部与凹槽的连接沿所述接收腔(112)的插入方向延伸。
2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述轮廓构件(126)形成U形容纳部，所述U形容纳部朝向用于所述PTC加热装置(114)的所述连接室(106)敞开。
3.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，舌状部与凹槽的连接(134、136)被设置在所述PTC元件(116)的每个主侧表面与所述接收腔(112)的相对设置的内侧之间。
4.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，在所述PTC元件(116)的所述主侧表面中的一个主侧表面与所述接收腔(112)的所述相对设置的内表面之间设置有多个舌状部与凹槽的连接(134、136)。
5.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，限定所述凹槽的至少一个凹槽限定突出部(132)能够围绕在所述插入方向(E)上延伸的轴线枢转。
6.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，至少部分地形成所述舌状部的至少一个舌状突出部(136)能够围绕在所述插入方向(E)上延伸的轴线枢转。
7.根据权利要求5所述的电加热装置，其特征在于，至少部分地形成所述舌状部的至少一个舌状突出部(136)能够围绕在所述插入方向(E)上延伸的轴线枢转。
8.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，限定所述凹槽(134)的至少一个凹槽限定突出部(132)呈楔形地朝向其自由端渐缩。
9.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，至少部分地形成所述舌状部的至少一个舌状突出部(136)呈楔形地朝向其自由端渐缩。
10.根据权利要求8所述的电加热装置，其特征在于，至少部分地形成所述舌状部的至少一个舌状突出部(136)呈楔形地朝向其自由端渐缩。
11.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，限定所述凹槽(134)的至少一个凹槽限定突出部(132)一体地形成在所述接收腔(112)上。
12.根据前述权利要求1中的一项所述的电加热装置，其特征在于，至少部分地形成所述舌状部的至少一个舌状突出部(136)一体地形成在所述接收腔(112)上。
13.根据前述权利要求11中的一项所述的电加热装置，其特征在于，至少部分地形成所述舌状部的至少一个舌状突出部(136)一体地形成在所述接收腔(112)上。
14.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，在所述轮廓构件(126)与所述PTC元件(116)的主侧表面之间设置有至少一个压缩元件(124)。
15.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，固化粘合剂被引入到所述接收腔中，并且所述固化粘合剂至少部分地被接收在一个所述舌状部与凹槽的连接(134、136)中。
CN202110543131.4A 2020-05-18 2021-05-18 电加热装置 Pending CN113692072A (zh)

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