CN114727433A - 导热结构件、导热壳体及加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导热结构件、导热壳体及加热器。所述导热结构件包括结构件本体和导热涂层；所述结构件本体具有一表面；所述结构件本体的表面的全部或者局部设置所述导热涂层。本发明中的导热结构件、导热壳体及加热器，通过在导热结构件表面、导热壳体本体的表面、正极片或者负极片的表面设置导热涂层，可显著提高导热性能和导热效率。由于设置导热涂层可省略导热膜，因此可以显著降低成本，经测算，相对于使用导热膜的方案，采用导热涂层可将成本降低至原来的五分之一以下。
Description
技术领域
本发明涉及导热结构件、导热壳体及加热器。
背景技术
电加热器通常藉由产热元件通电产生热量，再由导热结构件及导热流体将热量传递至需要的位置。由于产热元件为电器器件，导热结构件与产热元件之间通常需要设置导热膜传递热量。导热膜通常由绝缘膜与导热膜两层膜复合而成，导热性能虽然能达到一定的要求，但有待提高。比如，常用的一种电加热器如PTC加热器，其是由内部的PTC热敏电阻元件产热并散热给传热介质的装置，可用于机动车辆的加热，例如，由于纯电动汽车没有发动机，无法利用发动机余热为汽车空调系统供热，故在纯电动汽车中常利用PTC加热器为汽车空调系统进行供热。现有的PTC加热器存在PTC热敏电阻元件向传热介质散热的导热结构件导热性能不高、成本高的问题。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种能降低成本的导热结构件、导热壳体及加热器。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
导热结构件，其特征在于，所述导热结构件包括：
结构件本体，所述结构件本体具有一表面；
导热涂层；
所述结构件本体的表面的全部或者局部设置所述导热涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层选自金属氧化物涂层、金属氮化物涂层和/或非金属氮化物涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；或者，
所述金属氮化物选自氮化硼和/或氮化硅。
根据本发明的一个实施方案，所述结构件本体为金属材质。
根据本发明的一个实施方案，所述结构件本体为铝材、铝合金、铜或者铜合金材质。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层为热喷涂涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层为绝缘导热涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述结构件本体为板状、壳状或者盒状结构件。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层的厚度为0.05mm-0.1mm。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层的绝缘电阻为2Mohm以上。
导热壳体，其特征在于，所述导热壳体包括：
导热壳体本体，所述导热壳体本体围成一容腔；
导热涂层，所述导热涂层设置在所述导热壳体本体的内表面的全部或局部。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层选自金属氧化物涂层、金属氮化物涂层和/或非金属氮化物涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；或者，
所述金属氮化物选自氮化硼和/或氮化硅。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体本体为金属材质。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体本体为铝材或铝合金材质。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体本体为挤压件。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层为热喷涂涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层为绝缘导热涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层的厚度为0.05mm～1mm。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层的绝缘电阻为2Mohm以上。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体的外表面设置有流体流道。
加热器，其特征在于，所述加热器包括：
导热壳体本体，所述导热壳体本体围成一容腔；
产热元件，所述产热元件为电热元件，所述电热元件通电后产生热，所述产热元件设置于所述导热壳体本体的容腔内；
导热涂层，所述导热涂层设置在所述导热壳体本体的内表面的全部或局部。
根据本发明的一个实施方案，所述电热元件包括正极片、负极片以及与电阻；所述电阻与所述正极片和负极片电连接；所述导热涂层设置在所述的正极片、负极片和导热壳体本体的其中之一、两者或者三者的表面。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层选自金属氧化物、金属氮化物和/或非金属氮化物。
根据本发明的一个实施方案，所述金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；或者，
所述金属氮化物选自氮化硼和/或氮化硅。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体本体为金属材质。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体本体为铝材或铝合金材质。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体本体为挤压件。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层为热喷涂涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层为绝缘导热涂层。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层的厚度为0.05-0.1mm。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层的绝缘电阻为2Mohm以上。
根据本发明的一个实施方案，所述导热壳体本体的外表面设置有导热流体流道。
根据本发明的一个实施方案，所述加热器还包括外壳，所述外壳为高分子材料外壳，所述导热壳体设置于所述高分子材料导热壳体内；所述外壳与所述导热壳体本体围成有散热腔。
根据本发明的一个实施方案，所述电阻为热敏电阻。
根据本发明的一个实施方案，所述导热涂层设置于所述导热壳体本体的表面，所述产热元件与所述导热涂层之间填充有液相导热材料或者导热相变材料，或者
所述导热涂层设置于所述正极片和/或负极片的表面，所述导热涂层与所述导热壳体本体之间填充有液相导热材料或者导热相变材料，或者
所述导热涂层设置于所述导热壳体本体的表面以及所述正极片和负极片的表面，所述导热涂层之间设置有液相导热材料或者导热相变材料。
根据本发明的一个实施方案，所述液相导热材料充满所述容腔；或者，
所述导热相变材料在装填时为固态，在产热元件工作升温至预定温度时，导热相变材料转变为液态并充满所述容腔。
根据本发明的一个实施方案，所述液相导热材料包括硅脂；
所述导热相变材料包括相变硅脂或相变硅胶垫。
根据本发明的一个实施方案，所述加热器还包括外壳，所述导热壳体本体设置于所述外壳内形成第一散热腔和第二散热腔；所述第一散热腔与所述第二散热腔内分别设置有流体流道；第一散热腔内的流体流道与所述第二散热腔内的流体流道连通或者不连通；
所述导热壳体本体为金属材质，所导热壳体本体的内表面设置有所述导热涂层；所述导热涂层为绝缘导热涂层；所述导热壳体本体与所述流体流道一体成型。
根据本发明的一个实施方案，向所述产热元件的供电电压为100～2000V。
根据本发明的一个实施方案，所述加热器为PTC加热器。
本发明的有益效果是：
本发明中的导热结构件、导热壳体及加热器，通过在导热结构件表面、导热壳体本体的表面、正极片或者负极片的表面设置导热涂层，可显著提高导热性能和导热效率。由于设置导热涂层可省略导热膜，因此可以显著降低成本，经测算，相对于使用导热膜的方案，采用导热涂层可将成本降低至原来的五分之一以下。
本发明中的加热器，导热涂层采用绝缘导热涂层，防止了电加热元件工作过程中向金属的导热壳体漏电，同时由于绝缘导热涂层非常薄，对产热元件产生的导热热阻相对于绝缘导热膜较小，利于导热。基于上述绝缘导热涂层的存在，为填补产热元件与导热壳体本体之间的间隙，选用填充材料时，无需考虑绝缘性只需考虑导热性，如此进一步提高产热元件向传热介质的导热性能。并且在本实施例中，采用液相导热材料作为填充材料，能充分导热的同时，由于液相导热材料无需在产热元件与导热壳体本体之间提供预应力，因此不会对产热元件与导热壳体之间的间隙设计产生限制，如此，进一步提高产热元件向传热介质的导热性能，并降低了设计及生产难度。
通过夹紧凸台对和卡箍的配合，夹紧第一导热壳体和第二导热壳体，一方面能够令第一导热壳体通过密封圈与第二导热壳体的连接之处形成密封，进而利于容纳PTC加热元件的腔体的密封，另一方面便于在需要时拆卸第一导热壳体和第二导热壳体，利于PTC加热元件的维修和更换。
附图说明
本发明借助于以下附图进行描述：
图1是本发明对比例1中加热盒体的立体结构示意图；
图2是图1中加热盒体在AB方向的剖面图；
图3是图1中加热盒体在CD方向的剖面图；
图4是本发明对比例1中加热盒体的分解图；
图5是本发明实施例1中PTC热敏电阻元件的分解图；
图6是本发明实施例1中加热盒体的剖面图，剖切方向如图1中的CD方向；
图7是本发明实施例3中产热腔体的分解图；
图8为本发明实施例3中的产热腔体从另一角度观察的结构分解图；
图9是本发明实施例3中加热盒体的剖面图，剖切方向如图1中的CD方向。
【附图标记说明】
1：加热盒体；
11：第一散热腔体；12：产热腔体；13：第二散热腔体；14：第一导热壳体；15：第二导热壳体；16：高分子材料外壳；
141：第一夹紧凸台；142：第一夹紧位；143：第一阻挡位；
151：第二夹紧凸台；152：第二夹紧位；153：第二阻挡位；
2：PTC热敏电阻元件；
21：正极片；22：负极片；23：电阻层；24：第一绝缘导热膜；25：第二绝缘导热膜；26：安装框架；
31：第一绝缘导热涂层；32：第二绝缘导热涂层；
4：液相导热材料；
6：肋片。
具体实施方式
本发明中所述的导热结构件，其具体形状和结构可根据实际使用的场合确定，既可以是规则的形状，也是可不规则的形状，比如，可以是板状、壳状或者盒状等。导热结构件的材质选择，优选导热性能好的材质，比如金属材质。另外，导热结构件还可以考虑加工的便易性、成本、重量等性能做出选择，比如可以选择铝材、铝合金、或者铜等材质。导热结构件可根据具体结构选择合适的成型工艺，比如压铸、挤压成型等。比如应用于PTC加热器的导热壳体，则优选铝材或铝合金材质的挤压件。
本发明所述的导热涂层所用的金属氧化物，可以选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种。当选用其中的几种时，其可以是两种，也可以是三种或者更多种的混合。当选用多种材料时，各材料的用量可以相同，也可以不相同。各材料的用量不相同时，可以选自一种材料作为主要材料，其它材料作为辅助材料；主要材料用量占比为绝大多数，其余材料为少量。
比如，导热涂层可以选用氧化铝，再加上氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；氧化铝的用量可以与其他材料的用量相同，也可以氧化铝的用量多于其它材料。比如氧化铝用量占比为70％-98％，其它材料用量为2％-30％。
所述导热涂层也可以选用氧化钛，再加上氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；氧化钛的用量可以与其他材料的用量相同，也可以氧化钛的用量多于其它材料。比如氧化锆用量占比为70％-98％，其它材料用量为2％-30％。
所述导热涂层也也可以选用氧化锆，再加上氧化钇及氧化铝钛中的一种或两种；氧化锆的用量可以与其他材料的用量相同，也可以氧化锆的用量多于其它材料。比如氧化锆用量占比为70％-98％，其它材料用量为2％-30％。
所述导热涂层还可以选用氧化钇及氧化铝钛，两者的用量可以相同，也可以以其中一种为主，另一种为辅。主要的材料用量占比为70％-98％，其它材料用量为2％-30％。
当导热结构件应用于电加热器时，导热涂层优选为绝缘导热涂层。采用绝缘导热涂层，既满足了导热性能的要求，又满足了绝缘的要求，防止电加热元件漏掉引起触电危险。
根据本发明的实施方案，所述导热涂层的厚度为0.05mm～1mm既满足了导热性能，又满足了绝缘性能，可防止电击穿而漏电。具体地，导热涂层厚度可以是0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm。
本发明中的导热涂层使用的金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种，既可以导热、又可以绝缘。导热涂层厚度达到0.05mm～1mm时，可以安全地应用于100-2000伏的电加热器中。对于有绝缘要求的应用场合，导热涂层的绝缘电阻优选为2Mohm以上。
本发明中的导热结构件及导热壳体，可以根据使用的场合制作成合适的结构，适用的领域包括但不限于印刷线路板、电加热器等，尤其适用于产热元件为电热元件的装置中，比如电磁加热器、红外加热器或者电阻加热器等。
本发明所述的加热器，可适用于包括但不限于汽车空调、新能源汽车的电池加热、取暖风扇、干燥器等各种需要热量的场合。
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。本文所提及的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等方位名词以图1的定向为参照。
对比例1
为清楚说明本发明实际解决的技术问题，下面通过一个示例性PTC加热器进行解释。然而应当理解，本发明提出的PTC加热器不应被这里阐述的示例性PTC加热器所限制。相反，提供这些示例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
常用的PTC加热器如图1至图4所示，该PTC加热器包括加热盒体1，加热盒体1包括高分子材料外壳16和导热壳体17。导热壳体17设置在高分子材料外壳16内，使加热盒体1内形成从上至下的第一散热腔体11、产热腔体12和第二散热腔体13。产热腔体12由第一导热壳体14和第二导热壳体15围成，为密封腔体。第一导热壳体14和第二导热壳体15合称导热壳体本体，产热腔体12即前述的导热壳体本体围成的容腔。产热腔体12和第一散热腔体11通过第一导热壳体14相隔。产热腔体12和第二散热腔体13通过第二导热壳体15相隔。产热腔体12内容纳有PTC热敏电阻元件2。PTC热敏电阻元件2产热并通过第一导热壳体14向第一散热腔体11散热，通过第二导热壳体15向第二散热腔体13散热。导热流体从第一散热腔体11和/或第二散热腔体13流经，吸收PTC热敏电阻元件2产生的热并将热量传递至指定的位置。
PTC热敏电阻元件2为产热元件，其包括正极片21、负极片22和多个PTC热敏电阻依次平铺形成的电阻层23。电阻层23具有第一平铺面和第二平铺面。正极片21覆盖在第一平铺面上，并与每一个PTC热敏电阻电连接。负极片22覆盖在第二平铺面上，并与每一个PTC热敏电阻电连接。正极片21位于电阻层23与第一导热壳体14之间，负极片22位于电阻层23与第二导热壳体15之间。
当施加给PTC热敏电阻元件2的电流为高压电流时，PTC热敏电阻元件2工作过程中容易向导热壳体17上漏电。并且在PTC热敏电阻元件2与第一导热壳体14和/或第二导热壳体15之间存在间隙时，也会存在导热不良的问题，不利于PTC热敏电阻元件2通过第一导热壳体14向第一散热腔体11散热，也不利于通过第二导热壳体15向第二散热腔体13散热。
为解决散热存在的问题，通常会在正极片21与第一导热壳体14之间加装第一绝缘导热膜24，在负极片22与第二导热壳体15之间加装第二绝缘导热膜25。第一绝缘导热膜24的上表面与第一导热壳体14的下表面紧密接触，第一绝缘导热膜24的下表面与正极片21的上表面紧密接触。第一绝缘导热膜24在正极片21与第一导热壳体14之间提供预应力。第二绝缘导热膜25的下表面与第二导热壳体15的上表面紧密接触，第二绝缘导热膜25的上表面与负极片22的下表面紧密接触，第二绝缘导热膜25在负极片22与第二导热壳体15之间提供预应力。如此设置的第一绝缘导热膜24和第二绝缘导热膜25，不仅能够防止PTC热敏电阻元件2工作过程中向第一导热壳体14和第二导热壳体15上漏电，还能够填补正极片21与第一导热壳体14、负极片22与第二导热壳体15之间的间隙，以便实现PTC热敏电阻元件2向第一导热壳体14和第二导热壳体15上的导热。
可是，目前的绝缘导热膜在绝缘性能和导热性能上很难同时兼顾。PTC热敏电阻元件2工作在高压环境下，需要选择绝缘性能极佳的绝缘导热膜。然而绝缘性能极佳的绝缘导热膜在导热性能上并不显著。由此，为使PTC加热器能够将传热介质加热到预定温度，只能增加PTC热敏电阻的数量。从而造成PTC加热器中PTC热敏电阻元件2向传热介质导热性能不高，并且体积大、重量大、成本高的问题。
并且绝缘导热膜需具有一定的厚度才能在电极片与导热壳体本体之间过盈配合，以提供预应力，一般来说绝缘导热膜的厚度为0.25～0.9mm。由此，限制了导热壳体本体与电极片之间的间隙设计得不能太小，不利于通过减小导热壳体本体与电极片之间的间隙来提高PTC热敏电阻元件2向传热介质的导热性能。
实施例1
如图5和图6所示，本实施例提供一种PTC加热器，该PTC加热器包括加热盒体1和PTC热敏电阻元件2。加热盒体1包括高分子材料外壳16和导热壳体本体。导热壳体本体设置在高分子材料外壳16内，使加热盒体1内形成从上至下的第一散热腔体11、产热腔体12和第二散热腔体13。产热腔体12由第一导热壳体14和第二导热壳体15围成，为密封腔体。第一导热壳体14和第二导热壳体15合称导热壳体本体，产热腔体12即前述的导热壳体本体围成的容腔。产热腔体12和第一散热腔体11通过第一导热壳体14相隔。产热腔体12和第二散热腔体13通过第二导热壳体15相隔。产热腔体12内容纳有PTC热敏电阻元件2。PTC热敏电阻元件2产热并通过第一导热壳体14向第一散热腔体11散热，通过第二导热壳体15向第二散热腔体13散热。第一导热壳体14和第二导热壳体15均为铝材制成。导热流体从第一散热腔体11和/或第二散热腔体13流经，吸收PTC热敏电阻元件2产生的热并将热量传递至指定的位置。
PTC热敏电阻元件2容纳在加热盒体1的产热腔体12内，PTC热敏电阻元件2包括正极片21、负极片22和多个热敏电阻组成的电阻层23，正极片21与每一个热敏电阻电连接，负极片22与每一个热敏电阻电连接。在正极片21的上表面涂覆有第一绝缘导热涂层31，在负极片22的下表面涂覆有绝缘导热涂层(图中未示出)。正极片21、负极片22均为铜质。第一绝缘导热涂层31为氧化钛涂层，通过热喷涂工艺喷涂在正极片21和负极片22的表面。第一绝缘导热涂层31厚度为0.06mm，第一绝缘导热涂层31绝缘电阻为3Mohm。
在PTC热敏电阻元件2与产热腔体12的壳体之间填充液相导热材料4，液相导热材料4充满产热腔体12。液相导热材料4为硅脂。
如此，通过在正极片21的表面和负极片22的表面涂覆第一绝缘导热涂层31，防止了PTC热敏电阻元件2工作过程中向产热腔体12的壳体漏电，同时由于第一绝缘导热涂层31非常薄，对PTC热敏电阻元件2产生的导热热阻相对于绝缘导热膜较小，利于PTC热敏电阻元件2的热量的输出。基于上述第一绝缘导热涂层31的存在，为填补PTC热敏电阻元件2与产热腔体12的壳体之间的间隙，选用填充材料时，无需考虑绝缘性只需考虑导热性，如此进一步提高PTC热敏电阻元件2向传热介质的导热性能。
在本实施例中，采用液相导热材料4作为填充材料，能充分导热的同时，由于填充的是液相导热材料4而无需在PTC热敏电阻元件2与导热壳体本体之间提供预应力，也不会对PTC热敏电阻元件2与导热壳体本体之间的间隙设计产生限制(也就是说本实施例中PTC热敏电阻元件2与导热壳体本体之间的间隙可以设计得比上述对比例1小很多，理论上可以接近于无限小)，如此，进一步提高PTC热敏电阻元件2向传热介质的导热性能。
其中，第一绝缘导热涂层31由氧化钛涂料喷涂而成。液相导热材料4可以是硅脂等。
进一步地，PTC热敏电阻元件2还包括用于固定电阻层23的安装框架26，电阻层23由多个热敏电阻依次平铺形成。安装框架26围绕电阻层23平铺面的周向套设在电阻层23上，电阻层23具有第一平铺面和第二平铺面，第一平铺面和第二平铺面均突出安装框架26外。正极片21覆盖在第一平铺面上，并与每一个热敏电阻电连接，负极片22覆盖在第二平铺面上，并与每一个热敏电阻电连接。正极片21朝向第一导热壳体14，负极片22朝向第二导热壳体15。
具体地，安装框架26内分隔有多个区块，热敏电阻设置在安装框架26的区块中。优选地，分隔的区块可以是并列设置的条状区块，则每列PTC热敏电阻设置在一个条状区块中。优选地，该分隔的区块可以是块状区块，则每一热敏电阻设置在一个块状区块中。应当理解的是，该区块还可以是其他形式，具体可根据实际需求划分设置。安装框架26的材质为隔热材料。
进一步地，本实施例提供的PTC加热器还包括密封圈(图中未示出)。需要说明的是，在本发明中，定义第一导热壳体14的上部为第一导热壳体14的顶部，定义第一导热壳体14的下部为第一导热壳体14的底部，则第一导热壳体14的前部、后部、左部和右部形成第一导热壳体14的侧部，具体对应于第一导热壳体14的前侧部、后侧部、左侧部和右侧部。定义第二导热壳体15的下部为第二导热壳体15的顶部，定义第二导热壳体15的上部为第二导热壳体15的底部，则第二导热壳体15的前部、后部、左部和右部形成第二导热壳体15的侧部，具体对应于第二导热壳体15的前侧部、后侧部、左侧部和右侧部。
优选地，如图4所示，第一导热壳体14的底部通过密封圈扣合在第二导热壳体15的底部上形成产热腔体12。在第一导热壳体14的外侧部上具有多个第一夹紧凸台141，在第二导热壳体15的外侧部上具有多个第二夹紧凸台151。第二夹紧凸台151按照位置关系对应于第一夹紧凸台141设置。按照位置关系对应设置的一个第一夹紧凸台141和一个第二夹紧凸台151形成夹紧凸台对。一个夹紧凸台对卡入一个卡箍(图中未示出)内，夹紧第一导热壳体14和第二导热壳体15。如此设置，令第一导热壳体14通过密封圈与第二导热壳体15的连接之处形成密封，进而利于产热腔体12的密封，同时便于在需要时拆卸第一导热壳体14和第二导热壳体15，利于PTC热敏电阻元件2的维修和更换。
优选地，第一夹紧凸台141包括由内至外(即从产热腔体12内部指向产热腔体12外部的方向)的第一夹紧位142和第一阻挡位143，第一阻挡位143在从下至上的方向上高于第一夹紧位142。第二夹紧凸台151包括由内至外的第二夹紧位152和第二阻挡位153，第二阻挡位153在从上至下的方向上高于第二夹紧位152。夹紧凸台对卡入卡箍内时，卡箍套设在第一夹紧位142和第二夹紧位152上。如此设置的夹紧凸台，能够防止卡箍外滑脱落，保证夹紧稳定。
优选地，第一夹紧凸台141围绕第一导热壳体14的外侧部均匀分布，第二夹紧凸台151围绕第二导热壳体15的外侧部均匀分布。如此，在夹紧凸台对卡入卡箍内后，对第一导热壳体14和第二导热壳体15的夹紧效果好。
进一步优选地，第一夹紧凸台141和第二夹紧凸台151均为半圆柱状，夹紧凸台对为圆柱状，卡箍为圆环状。相应地，第一夹紧位142和第二夹紧位152均为半圆环槽。当然，将第一夹紧凸台141和第二夹紧凸台151均设置为半圆柱状仅仅是优选，可以想见，将第一夹紧凸台141和第二夹紧凸台151设置为立方体状或其他形状，也可以实现类似的效果。
在本实施例中，所用的卡箍为侧部开口的环状弹性卡箍，当然也可以为其他形状的弹性卡箍。
优选地，在第一导热壳体14的顶部设置有多个容纳在第一散热腔体11内的肋片6，这多个肋片6沿传热介质的流向固定在第一导热壳体14上。在第二导热壳体15的顶部设置有多个容纳在第二散热腔体13内的肋片6，这多个肋片6沿传热介质的流向固定在第二导热壳体15上。通过设置肋片6，增大第一导热壳体14和第二导热壳体15与传热介质的导热面积。
实施例2
本实施例与实施例1的主要不同之处在于：
在PTC热敏电阻元件2与产热腔体12的壳体之间填充导热相变材料来替换液相导热材料4，该导热相变材料在装填入产热腔体12时为固态，在PTC热敏电阻元件2工作升温至预定温度时，导热相变材料转变为液态并充满产热腔体12。
如此，采用导热相变材料作为填充材料，在PTC热敏电阻元件2工作升温至预定温度时，导热相变材料转变为液态，能充分导热的同时，也无需在PTC热敏电阻元件2与导热壳体本体之间提供预应力，也不会对PTC热敏电阻元件2与导热壳体本体之间的间隙设计产生限制(也就是说本实施例中PTC热敏电阻元件2与导热壳体本体之间的间隙可以设计得比上述对比例1小很多，理论上可以接近于无限小)，如此，进一步提高PTC热敏电阻元件2向传热介质的导热性能。
其中，导热相变材料可以是相变硅脂等。优选地，导热相变材料制成导热相变膜。在正极片与第一导热壳体之间加装第一导热相变膜，负极片与第二导热壳体之间加装第二导热相变膜。第一导热相变膜的上表面与第一导热壳体14的下表面紧密接触，第一导热相变膜的下表面与正极片21的上表面紧密接触，第一导热相变膜在正极片21与第一导热壳体14之间提供预应力。第二导热相变膜的下表面与第二导热壳体15的上表面紧密接触，第二导热相变膜的上表面与负极片22的下表面紧密接触，第二导热相变膜在负极片22与第二导热壳体15之间提供预应力。如此设置的第一导热相变膜和第二导热相变膜，便于实现PTC热敏电阻元件2工作前期向第一导热壳体14和第二导热壳体15上的良好导热。
其余与实施例1相同之处，此处不再赘述。
实施例3
如图7至图9所示，本实施例与实施例1的主要不同之处在于：
正极片21和负极片22的表面均未设置第一绝缘导热涂层31。在产热腔体12的内壁上，即第一导热壳体14的内壁和第二导热壳体15的内壁均涂覆有第二绝缘导热涂层32。第二绝缘导热涂层32为氧化铝涂层，通过热喷涂工艺喷涂在第一导热壳体14与第二导热壳体15的内壁。第二绝缘导热涂层32的厚度为0.08mm，第二绝缘导热涂层32绝缘电阻为2Mohm。在PTC热敏电阻元件2与第二绝缘导热涂层32之间填充液相导热材料4。
其余与实施例1相同之处，此处不再赘述。
实施例4
本实施例与实施例1的主要不同之处在于：
将“在正极片21的表面涂覆有第一绝缘导热涂层31，在负极片22的表面涂覆有第一绝缘导热涂层31，在PTC热敏电阻元件2与产热腔体12的壳体之间填充液相导热材料4”替换为：在正极片21的表面涂覆有第一绝缘导热涂层31，在负极片22的表面涂覆有第一绝缘导热涂层31，在产热腔体12的内壁上、即第一导热壳体14的内壁上与第二导热壳体15的内壁上均涂覆有第二绝缘导热涂层32。第一绝缘导热涂层31及第二绝缘导热涂层32均为氧化钛涂层，通过热喷涂工艺设置在正极片21、负极片22、第一导热壳体14的内壁上与第二导热壳体15的内壁上。第一绝缘导热涂层31的厚度为0.05mm；第一绝缘导热涂层绝缘电阻为2Mohm。第二绝缘导热涂层32的厚度为0.06mm。第二绝缘涂层32的绝缘电阻为2Mohm。正极片21上的第一绝缘导热涂层31与第一导热壳体14上的第二绝缘导热涂层32之间、负极片22上的第一绝缘导热涂层31与第二导热壳体15上的第二绝缘导热涂层32之间均填充液相导热材料4。
其余与实施例1相同之处，此处不再赘述。
实施例5
本实施例与上述实施例的主要不同之处在于：
取消第一导热壳体的底部通过卡箍与第二导热壳体的底部来连接，形成产热腔体，而是第一导热壳体的底部与第二导热壳体的底部焊接形成产热腔体。由此使PTC加热器在全生命周期中的防水性能、抗冲击性能远超第一导热壳体与第二导热壳体通过卡箍或螺丝连接的方案。
其余与上述实施例相同之处，此处不再赘述。
实施例6
采用实施例1提出的PTC加热器的基础上，其中，电阻层由30个热敏电阻依次平铺形成，第一绝缘导热涂层31选用氧化钛涂层，液相导热材料选用硅脂，PTC热敏电阻元件与第一导热壳体之间的间隙距离为0.1mm；PTC热敏电阻元件与第二导热壳体之间的间隙距离为0.1mm。
在7KW的功率下所有的热敏电阻工作，导热系数为121W/mk。
对比例2
采用实施例1提出的PTC加热器。
其中，取消了绝缘导热涂层和液相导热材料，替换为：在正极片与第一导热壳体之间加装第一绝缘导热膜，负极片与第二导热壳体之间加装第二绝缘导热膜。第一导热绝缘膜和第二导热绝缘膜均由一层绝缘膜和一层导热膜组成，绝缘膜为聚酰亚胺膜，导热膜为硅胶模，绝缘膜的厚度为0.08mm，导热膜的厚度为0.3mm；第一绝缘导热膜的上表面与第一导热壳体的下表面紧密接触，第一绝缘导热膜的下表面与正极片的上表面紧密接触，第一绝缘导热膜在正极片与第一导热壳体之间提供预应力；第二绝缘导热膜的下表面与第二导热壳体的上表面紧密接触，第二绝缘导热膜的上表面与负极片的下表面紧密接触，第二绝缘导热膜在负极片与第二导热壳体之间提供预应力。
电阻层由40个热敏电阻依次平铺形成。
在7KW的功率下所有的热敏电阻工作，导热系数为3W/mk。
根据本发明的实施方案，实施例1至6还可以采用其他的实施例代替，比如，不设置液相导热材料4或导热相变材料，正极片和负极片与第二绝缘导热涂层32直接接触，或者导热壳体与第一绝缘导热涂层直接接触，或者第一绝缘导热涂层与第二绝缘导热涂层直接接触。
本发明中的加热器，向所述产热元件的供电电压为100～2000V伏均可安全工作，不会产生电击穿危险。
上述实施例中的第一导热壳体和第二导热壳体为本发明中的导热壳体的具体实施例，也是导热结构件的具体实施例。上述实施例中的正极片、负极片也是导热结构件的具体实施例。但导热结构件的具体结构不限于此，可根据具体的应用场合而定。以上实施例以PTC加热器为例说明，但本发明中的导热结构件、导热壳体及加热器的范围均不限于实施例1-6所述的类型。
本发明的有益效果是：
本发明中的导热结构件、导热壳体及加热器，通过在导热结构件表面、导热壳体本体的表面、正极片或者负极片的表面设置导热涂层，可显著提高导热性能和导热效率。由于设置导热涂层可省略导热膜，因此可以显著降低成本，经测算，相对于使用导热膜的方案，采用导热涂层可将成本降低至原来的五分之一以下。
本发明中的加热器，导热涂层采用绝缘导热涂层，防止了电加热元件工作过程中向金属的导热壳体漏电，同时由于绝缘导热涂层非常薄，对产热元件产生的导热热阻相对于绝缘导热膜较小，利于导热。基于上述绝缘导热涂层的存在，为填补产热元件与导热壳体本体之间的间隙，选用填充材料时，无需考虑绝缘性只需考虑导热性，如此进一步提高产热元件向传热介质的导热性能。并且在本实施例中，采用液相导热材料作为填充材料，能充分导热的同时，由于液相导热材料无需在产热元件与导热壳体本体之间提供预应力，因此不会对产热元件与导热壳体之间的间隙设计产生限制，如此，进一步提高产热元件向传热介质的导热性能，并降低了设计及生产难度。
通过夹紧凸台对和卡箍的配合，夹紧第一导热壳体和第二导热壳体，一方面能够令第一导热壳体通过密封圈与第二导热壳体的连接之处形成密封，进而利于容纳PTC加热元件的腔体的密封，另一方面便于在需要时拆卸第一导热壳体和第二导热壳体，利于PTC加热元件的维修和更换。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (37)
1.导热结构件，其特征在于，所述导热结构件包括：
结构件本体，所述结构件本体具有一表面；
导热涂层；
所述结构件本体的表面的全部或者局部设置所述导热涂层。
2.根据权利要求1所述的导热结构件，其特征在于，所述导热涂层选自金属氧化物涂层、金属氮化物涂层和/或非金属氮化物涂层。
3.根据权利要求2所述的导热结构件，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；或者，
所述金属氮化物选自氮化硼和/或氮化硅。
4.根据权利要求1所述的导热结构件，其特征在于，所述结构件本体为金属材质。
5.根据权利要求4所述的导热结构件，其特征在于，所述结构件本体为铝材、铝合金、铜或者铜合金材质。
6.根据权利要求1所述的导热结构件，其特征在于，所述导热涂层为热喷涂涂层。
7.根据权利要求1所述的导热结构件，其特征在于，所述导热涂层为绝缘导热涂层。
8.根据权利要求1所述的导热结构件，其特征在于，所述结构件本体为板状、壳状或者盒状结构件。
9.根据权利要求1所述的导热结构件，其特征在于，所述导热涂层的厚度为0.05mm-0.1mm。
10.根据权利要求1所述的导热结构件，其特征在于，所述导热涂层的绝缘电阻为2Mohm以上。
11.导热壳体，其特征在于，所述导热壳体包括：
导热壳体本体，所述导热壳体本体围成一容腔；
导热涂层，所述导热涂层设置在所述导热壳体本体的内表面的全部或局部。
12.根据权利要求11所述的导热壳体，其特征在于，所述导热涂层选自金属氧化物涂层、金属氮化物涂层和/或非金属氮化物涂层。
13.根据权利要求12所述的导热壳体，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；或者，
所述金属氮化物选自氮化硼和/或氮化硅。
14.根据权利要求11所述的导热壳体，其特征在于，所述导热壳体本体为金属材质。
15.根据权利要求14所述的导热壳体，其特征在于，所述导热壳体本体为铝材或铝合金材质。
16.根据权利要求11或15所述的导热壳体，其特征在于，所述导热壳体本体为挤压件。
17.根据权利要求11所述的导热壳体，其特征在于，所述导热涂层为热喷涂涂层。
18.根据权利要求11所述的导热壳体，其特征在于，所述导热涂层为绝缘导热涂层。
19.根据权利要求11所述的导热壳体，其特征在于，所述导热涂层的厚度为0.05mm～1mm。
20.根据权利要求11所述的导热壳体，其特征在于，所述导热涂层的绝缘电阻为2Mohm以上。
21.加热器，其特征在于，所述加热器包括：
导热壳体本体，所述导热壳体本体围成一容腔；
产热元件，所述产热元件为电热元件，所述电热元件通电后产生热，所述产热元件设置于所述导热壳体本体的容腔内；
导热涂层，所述导热涂层设置在所述导热壳体本体的内表面的全部或局部。
22.根据权利要求21所述的加热器，其特征在于，所述电热元件包括正极片、负极片以及与电阻；所述电阻与所述正极片和负极片电连接；所述导热涂层设置在所述的正极片、负极片和导热壳体本体的其中之一、两者或者三者的表面。
23.根据权利要求21或22所述的加热器，其特征在于，所述导热涂层选自金属氧化物涂层、金属氮化物涂层和/或非金属氮化物涂层。
24.根据权利要求21或22所述的加热器，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化钇及氧化铝钛中的一种或几种；或者，
所述金属氮化物选自氮化硼和/或氮化硅。
25.根据权利要求21或22所述的加热器，其特征在于，所述导热壳体本体为金属材质。
26.根据权利要求21所述的加热器，其特征在于，所述导热壳体本体为铝材或铝合金材质。
27.根据权利要求26所述的加热器，其特征在于，所述导热壳体本体为挤压件。
28.根据权利要求21或22所述的加热器，其特征在于，所述导热涂层为热喷涂涂层。
29.根据权利要求21或22所述的加热器，其特征在于，所述导热涂层为绝缘导热涂层。
30.根据权利要求21或22所述的加热器，其特征在于，所述导热涂层的厚度为0.05mm-0.1mm。
31.根据权利要求21或22所述的加热器，其特征在于，所述导热涂层的绝缘电阻为2Mohm以上。
32.根据权利要求22所述的加热器，其特征在于，所述导热涂层设置于所述导热壳体本体的表面，所述产热元件与所述导热涂层之间填充有液相导热材料或者导热相变材料，或者
所述导热涂层设置于所述正极片和/或负极片的表面，所述导热涂层与所述导热壳体本体之间填充有液相导热材料或者导热相变材料，或者
所述导热涂层设置于所述导热壳体本体的表面以及所述正极片和负极片的表面，所述导热涂层之间设置有液相导热材料或者导热相变材料。
33.根据权利要求32所述的加热器，其特征在于，
所述液相导热材料充满所述容腔；或者，
所述导热相变材料在装填时为固态，在产热元件工作升温至预定温度时，导热相变材料转变为液态并充满所述容腔。
34.根据权利要求33所述的加热器，其特征在于，
所述液相导热材料包括硅脂；
所述导热相变材料包括相变硅脂或相变硅胶垫。
35.根据权利要求21所述的加热器，其特征在于，所述加热器还包括外壳，所述导热壳体本体设置于所述外壳内形成第一散热腔和第二散热腔；所述第一散热腔与所述第二散热腔内分别设置有流体流道；第一散热腔内的流体流道与所述第二散热腔内的流体流道连通或者不连通；
所述导热壳体本体为金属材质，所导热壳体本体的内表面设置有所述导热涂层；所述导热涂层为绝缘导热涂层；所述导热壳体本体与所述流体流道一体成型。
36.根据权利要求21所述的加热器，其特征在于，向所述产热元件的供电电压为100～2000V。
37.根据权利要求21所述的加热器，其特征在于，所述加热器为PTC加热器。
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