電發(fā)熱裝置和用于制造電發(fā)熱裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電發(fā)熱裝置，該電發(fā)熱裝置包括殼體、位于所述殼體內(nèi)的具有數(shù)個(gè)插槽孔的金屬框架和插在該金屬框架的插槽孔內(nèi)的電發(fā)熱元件；所述電發(fā)熱元件包括金屬扁管，在該金屬扁管內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)電極條組件，該電極條組件的外部為絕緣包裹層，該電極條組件內(nèi)部包括至少一個(gè)由正電極條、半導(dǎo)體熱敏電阻片、負(fù)電極條依次疊放的電極疊層。其中所述金屬扁管優(yōu)選為鋁扁管，所述半導(dǎo)體熱敏電阻片優(yōu)選為PTC陶瓷片。本發(fā)明還提供一種用于制造所述電發(fā)熱裝置的方法。
【專利說(shuō)明】電發(fā)熱裝置和用于制造電發(fā)熱裝置的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液體電發(fā)熱器領(lǐng)域，尤其涉及一種用于民用電熱水器、民用空調(diào)電發(fā) 熱器、車用電發(fā)熱器等領(lǐng)域的電發(fā)熱裝置以及用于制造電發(fā)熱裝置的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，車用電加熱器使用電阻加熱元件進(jìn)行電發(fā)熱，例如瓦萊奧空調(diào)公 司在中國(guó)申請(qǐng)的專利CN1656850A提供一種用于汽車的加熱設(shè)備的電加熱裝置（如圖1所 示），該電加熱裝置包括至少一個(gè)折疊的或波紋狀的金屬帶22構(gòu)成的加熱模塊20,通過(guò)輸 送給每個(gè)加熱模塊20的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)電加熱，并且通過(guò)具有正溫度系數(shù)電阻效應(yīng)的金屬帶 22來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱。
[0003] 通常這種具有正溫度系數(shù)電阻效應(yīng)的金屬帶的內(nèi)部通過(guò)一 PTC發(fā)熱元件來(lái)實(shí)現(xiàn)， PTC是Positive Temperature Coefficient的縮寫，泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元 器件，廣泛用于微電機(jī)、機(jī)動(dòng)車電路、音響設(shè)備、通訊設(shè)備、儀器儀表、電池組件、工業(yè)控制系 統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等領(lǐng)域，可根據(jù)需要加工成各種不同形狀、規(guī)格的PTC產(chǎn)品。
[0004] 目前，電發(fā)熱裝置一般都使用PTC發(fā)熱元件外用硅膠等絕緣物包裹，然后再放入 金屬帶或金屬基座中，周邊有液體流過(guò)，通過(guò)金屬帶或金屬基座傳熱給液體。然而上述現(xiàn)有 技術(shù)存在諸多不足：加熱模塊發(fā)出的熱量需傳遞到傳熱介質(zhì)中去，但這中間的熱傳遞過(guò)程 中間環(huán)節(jié)太多（如金屬帶或金屬基座），導(dǎo)致傳熱熱阻較大，單位體積的發(fā)熱功率較低，而 且例如金屬帶這些的中間環(huán)節(jié)通常是價(jià)格不菲的特殊合金制成，造成產(chǎn)品的成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題提出的，其目的是提供一種減少中間環(huán)節(jié)、 提高換熱效率、提升體積功率密度的電發(fā)熱裝置，本發(fā)明的電發(fā)熱元件在使用相同功率情 況下，體積更小，而且免去了中間環(huán)節(jié)（如金屬帶或金屬基座），節(jié)約了產(chǎn)品成本。
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提供用于制造所述電發(fā)熱裝置的方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明提供一種電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述電發(fā)熱裝置包括殼體、位于所述殼 體內(nèi)的具有數(shù)個(gè)插槽孔的金屬框架和插在該金屬框架的插槽孔內(nèi)的電發(fā)熱元件；其中：
[0009] 所述殼體包括槽型下殼體，所述下殼體的至少一壁上設(shè)有流體進(jìn)口和流體出口；
[0010] 所述電發(fā)熱元件包括金屬扁管，在該金屬扁管內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)電極條組件，該電 極條組件的外部為絕緣包裹層，該電極條組件內(nèi)部包括至少一個(gè)由正電極條、半導(dǎo)體熱敏 電阻片、負(fù)電極條依次疊放的電極疊層；
[0011] 所述電發(fā)熱元件的至少一端插入插槽孔內(nèi)；
[0012] 所述電發(fā)熱元件位于所述下殼體的槽內(nèi)。
[0013] 優(yōu)選地，所述金屬框架包括底板和底板兩端相對(duì)設(shè)置的側(cè)板，所述插槽孔位于所 述側(cè)板上。
[0014] 優(yōu)選地，所述金屬框架為一平板，數(shù)個(gè)插槽孔設(shè)置在該平板內(nèi)。
[0015] 優(yōu)選地，所述金屬扁管為鋁扁管。
[0016] 優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體熱敏電阻片為PTC陶瓷片。
[0017] 優(yōu)選地，所述電發(fā)熱元件的其中一端或兩端設(shè)置正極接線端和負(fù)極接線端，所述 正極接線端與所述正電極條連接，所述負(fù)極接線端與所述負(fù)電極條連接；所述電發(fā)熱元件 的正極接線端和負(fù)極接線端穿過(guò)所述插槽孔。
[0018] 優(yōu)選地，所述殼體還包括上殼體，在該上殼體上開(kāi)設(shè)有電線孔，供連接外部電源的 電線穿過(guò)。
[0019] 優(yōu)選地，所述金屬框架與所述電發(fā)熱元件之間通過(guò)焊接方式密封。
[0020] 優(yōu)選地，所述焊接位置在所述金屬框架側(cè)板上或在所述金屬框架的底板上。
[0021] 優(yōu)選地，所述殼體和所述金屬框架之間用橡膠條密封。
[0022] 本發(fā)明還提供一種用于制造上述電發(fā)熱裝置的方法，其特征在于，該方法包括如 下步驟：
[0023] 步驟1 :制造數(shù)個(gè)電發(fā)熱元件：將正電極條、半導(dǎo)體熱敏電阻片、負(fù)電極條依次疊 放，制成所述電極疊層；再用絕緣薄膜將所述電極疊層包裹起來(lái)，制成外部有絕緣包裹層的 電極條組件；再將所述至少一個(gè)電極條組件插入金屬扁管中，制成電發(fā)熱元件；
[0024] 步驟2 :制造金屬框架：將一矩形金屬片的長(zhǎng)度方向上的左右兩端沖壓出數(shù)個(gè)插 槽孔，再將兩邊的插槽孔沖壓折起90度，制成U型金屬框架；或者將一矩形金屬片中沖壓出 數(shù)個(gè)插槽孔；
[0025] 步驟3 :將數(shù)個(gè)電發(fā)熱元件插入U(xiǎn)型金屬框架內(nèi)，正極接線端和負(fù)極接線端穿過(guò)所 述插槽孔；
[0026] 步驟4 :所述金屬框架與所述電發(fā)熱元件之間通過(guò)焊接方式密封起來(lái)；
[0027] 步驟5 :將裝有電發(fā)熱元件的U型金屬框架放入殼體內(nèi)，正極接線端和負(fù)極接線端 分別連接電線通過(guò)上殼體的電線孔穿出與外部電源連接；所述殼體和所述金屬框架之間用 橡膠條密封起來(lái)，制成電發(fā)熱裝置。
[0028] 優(yōu)選地，所述步驟1中，將所述至少一個(gè)電極條組件插入金屬扁管后將該金屬扁 管壓實(shí)，形成接觸緊密的電發(fā)熱元件。
[0029] 優(yōu)選地，所述金屬框架與所述電發(fā)熱元件之間焊接后用外力擠壓各電發(fā)熱元件， 對(duì)各電發(fā)熱元件進(jìn)行壓實(shí)。
[0030] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
[0031] 本發(fā)明優(yōu)選的PTC陶瓷片是泛指一種正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體電阻元件，具有溫 度敏感性。本發(fā)明采用優(yōu)選的鋁扁管中插入帶有PTC陶瓷片的電極疊層，充分傳遞PTC陶 瓷片的電阻發(fā)熱，而不經(jīng)過(guò)例如金屬基座的中間環(huán)節(jié)，單位體積的發(fā)熱功率較高；而且隨著 鋁扁管在國(guó)內(nèi)的國(guó)產(chǎn)化，這種材料很容易獲得，并且成本低，易于加工。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電發(fā)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2是本發(fā)明的電發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖3是本發(fā)明的電發(fā)熱裝置中的U型金屬框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖4是圖3所示的U型金屬框架在沖壓前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖5a和圖5b是將數(shù)個(gè)圖2所示的電發(fā)熱元件插入圖3所示的U型金屬框架后的 裝配圖；
[0037] 圖6是本發(fā)明電發(fā)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖7是本發(fā)明電發(fā)熱裝置中的平板型金屬框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖8是將數(shù)個(gè)圖2所示的電發(fā)熱元件插入圖7所示的平板型金屬框架后的裝配 圖。
[0040] 圖中：
[0041] 20、加熱模塊；22、金屬帶；
[0042] 1、裝有電發(fā)熱元件的U型金屬框架；
[0043] 11、加熱元件；111、正極接線端；112、負(fù)極接線端；113、鋁扁管；
[0044] 12、U型金屬框架；121、插槽孔；122、底板；123、側(cè)板；
[0045] 2、殼體；
[0046] 21、下殼體；211、流體進(jìn)口；212、流體出口；
[0047] 23、上殼體；231、電線孔；
[0048] 24、平板型金屬框架；241、插槽孔。

【具體實(shí)施方式】
[0049] 本發(fā)明提供了一種電發(fā)熱元件和電發(fā)熱裝置，以及用于制造該電發(fā)熱裝置的方 法，用于民用電熱水器、民用空調(diào)電發(fā)熱器、車用電發(fā)熱器等領(lǐng)域，尤其適合于液體的電發(fā) 熱。
[0050] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明， 但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。
[0051] 實(shí)施例1
[0052] 本實(shí)施例提供一種如圖2所示的電發(fā)熱元件11，用于民用電熱水器、民用空調(diào)電 發(fā)熱器、車用電發(fā)熱器的電發(fā)熱元件，所述電發(fā)熱元件11包括鋁扁管113,在該鋁扁管113 內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)電極條組件，該電極條組件的外部為絕緣包裹層，該電極條組件內(nèi)部包括 至少一個(gè)由正電極條、PTC陶瓷片、負(fù)電極條依次疊放的電極疊層。
[0053] 其中所述鋁扁管還可以用其它金屬扁管替代。
[0054] 所述電發(fā)熱元件11的其中一端設(shè)置正極接線端111和負(fù)極接線端112,所述正極 接線端111與所述正電極條連接，所述負(fù)極接線端112與所述負(fù)電極條連接。
[0055] 本實(shí)施例還提供一種使用上述電發(fā)熱元件11的電發(fā)熱裝置（如圖5a和圖5b)， 用于民用電熱水器、民用空調(diào)電發(fā)熱器、車用電發(fā)熱器的電發(fā)熱裝置，所述電發(fā)熱裝置包括 殼體2、位于所述殼體2內(nèi)的具有數(shù)個(gè)插槽孔121的U型金屬框架12和插在該金屬框架12 的插槽孔121內(nèi)的電發(fā)熱元件11 ;其中：
[0056] 所述殼體2包括槽型下殼體21，較佳地，在所述下殼體21相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁上、在正 負(fù)接線端兩端所面對(duì)的側(cè)壁上設(shè)有流體進(jìn)口 211和流體出口 212 ;
[0057] 所述U型金屬框架12包括底板122和底板122兩端相對(duì)設(shè)置的側(cè)板123,所述插 槽孔121位于所述側(cè)板123上；
[0058] 所述電發(fā)熱元件11兩端分別插入兩端側(cè)板123的插槽孔121內(nèi)；
[0059] 所述金屬框架12側(cè)板123以及電發(fā)熱元件11位于所述下殼體21的槽內(nèi)。
[0060] 如圖3所示，所述金屬框架12為U型框架，該U型框架的兩端設(shè)置數(shù)個(gè)插槽孔121， 所述電發(fā)熱元件的正極接線端111和負(fù)極接線端112穿過(guò)所述插槽、露出所述U型金屬框 架12的外部（如圖5a所示）。
[0061] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述U型金屬框架12為鋁質(zhì)。
[0062] 在另一實(shí)施例中，所述U型金屬框架12與所述電發(fā)熱元件11之間通過(guò)焊接方式 密封，較佳地，所述焊接位置在所述U型金屬框架12側(cè)板123上或在所述金屬框架12的底 板122上。
[0063] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，該所述殼體2還包括上殼體23,在該上殼體23上開(kāi)設(shè)有電 線孔231，供連接外部電源的電線穿過(guò)。
[0064] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體2和所述U型金屬框架12之間用橡膠條密封。
[0065] 還提供一種用于制造所述電發(fā)熱裝置的方法，其特征在于，該方法包括如下步 驟：
[0066] 步驟1 :制造數(shù)個(gè)電發(fā)熱元件11 :將正電極條、PTC陶瓷片、負(fù)電極條依次疊放，制 成所述電極疊層；再用絕緣薄膜將所述電極疊層包裹起來(lái)，制成外部有絕緣包裹層的電極 條組件；再將所述至少一個(gè)電極條組件插入鋁扁管中，制成電發(fā)熱元件11 ;
[0067] 步驟2 :制造 U型金屬框架12 :將一如圖4所示的矩形金屬片的長(zhǎng)度方向上的左 右兩端沖壓出數(shù)個(gè)插槽孔121，再將兩邊的插槽孔121沖壓折起90度，制成如圖3所示的U 型金屬框架12 ;
[0068] 步驟3 :將數(shù)個(gè)電發(fā)熱元件11插入U(xiǎn)型金屬框架12內(nèi)，正極接線端111和負(fù)極接 線端112穿過(guò)所述插槽孔121、露出所述U型金屬框架12外；
[0069] 步驟4 :所述金屬框架12與所述電發(fā)熱元件11之間通過(guò)焊接方式密封起來(lái)；
[0070] 步驟5 :將裝有電發(fā)熱元件11的U型金屬框架12 (即1)放入殼體2內(nèi)，正極接線 端111和負(fù)極接線端112分別連接電線通過(guò)上殼體23的電線孔231穿出與外部電源連接； 所述殼體2和所述金屬框架12之間用橡膠條密封起來(lái)，制成電發(fā)熱裝置。
[0071] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟1中，將所述至少一個(gè)電極條組件插入金屬扁管113后 將該金屬扁管113壓實(shí)，形成接觸緊密的電發(fā)熱元件11。
[0072] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬框架12與所述電發(fā)熱元件11之間焊接后用外力擠 壓（例如用硬的墊塊插入）各電發(fā)熱元件11之間，對(duì)各電發(fā)熱元件11進(jìn)行壓實(shí)。
[0073] 在實(shí)際使用過(guò)程中，將正負(fù)接線端連接的電線與外部電源連接，將殼體2的上下 殼體密封好后，從流體進(jìn)口 211注入液體，液體從相鄰的兩個(gè)電發(fā)熱元件11之間流過(guò)，由于 通電，電發(fā)熱元件11內(nèi)的PTC陶瓷片發(fā)熱，發(fā)出的熱量通過(guò)鋁扁管外壁傳導(dǎo)給流經(jīng)的液體， 實(shí)現(xiàn)液體的電發(fā)熱。
[0074] 實(shí)施例2
[0075] 本實(shí)施例提供如圖7所示的平板型金屬框架24,插槽孔241位于該平板內(nèi)，將所述 電發(fā)熱元件11插入該插槽孔241內(nèi)，如圖8所示。
[0076] 本發(fā)明采用優(yōu)選的鋁扁管中插入帶有PTC陶瓷片的電極疊層，充分傳遞PTC陶瓷 片的電阻發(fā)熱，而不經(jīng)過(guò)例如金屬基座的中間環(huán)節(jié)，單位體積的發(fā)熱功率較高；而且隨著鋁 扁管在國(guó)內(nèi)的國(guó)產(chǎn)化，這種材料很容易獲得，并且成本低，易于加工。
[0077] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限 制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和 替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和 修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述電發(fā)熱裝置包括殼體、位于所述殼體內(nèi)的具有數(shù) 個(gè)插槽孔的金屬框架和插在該金屬框架的插槽孔內(nèi)的電發(fā)熱元件；其中： 所述殼體包括槽型下殼體，所述下殼體的至少一壁上設(shè)有流體進(jìn)口和流體出口； 所述電發(fā)熱元件包括金屬扁管，在該金屬扁管內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)電極條組件，該電極條 組件的外部為絕緣包裹層，該電極條組件內(nèi)部包括至少一個(gè)由正電極條、半導(dǎo)體熱敏電阻 片、負(fù)電極條依次疊放的電極疊層； 所述電發(fā)熱元件的至少一端插入插槽孔內(nèi)； 所述電發(fā)熱元件位于所述下殼體的槽內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述金屬框架包括底板和底板兩 端相對(duì)設(shè)置的側(cè)板，所述插槽孔位于所述側(cè)板上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述金屬框架為一平板，數(shù)個(gè)插槽 孔設(shè)置在該平板內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述金屬扁管為鋁扁管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體熱敏電阻片為PTC陶瓷 片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述電發(fā)熱元件的其中一端或兩 端設(shè)置正極接線端和負(fù)極接線端，所述正極接線端與所述正電極條連接，所述負(fù)極接線端 與所述負(fù)電極條連接；所述電發(fā)熱元件的正極接線端和負(fù)極接線端穿過(guò)所述插槽孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述殼體還包括上殼體，在該上殼 體上開(kāi)設(shè)有電線孔，供連接外部電源的電線穿過(guò)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述金屬框架與所述電發(fā)熱元件 之間通過(guò)焊接方式密封。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述焊接位置在所述金屬框架側(cè) 板上或在所述金屬框架的底板上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電發(fā)熱裝置，其特征在于，所述殼體和所述金屬框架之間用 橡膠條密封。
11. 用于制造權(quán)利要求1-10所述的電發(fā)熱裝置的方法，其特征在于，該方法包括如下 步驟： 步驟1 :制造數(shù)個(gè)電發(fā)熱元件：將正電極條、半導(dǎo)體熱敏電阻片、負(fù)電極條依次疊放，制 成所述電極疊層；再用絕緣薄膜將所述電極疊層包裹起來(lái)，制成外部有絕緣包裹層的電極 條組件；再將所述至少一個(gè)電極條組件插入金屬扁管中，制成電發(fā)熱元件； 步驟2 :制造金屬框架：將一矩形金屬片的長(zhǎng)度方向上的左右兩端沖壓出數(shù)個(gè)插槽孔， 再將兩邊的插槽孔沖壓折起90度，制成U型金屬框架；或者將一矩形金屬片中沖壓出數(shù)個(gè) 插槽孔； 步驟3 :將數(shù)個(gè)電發(fā)熱元件插入金屬框架內(nèi)，正極接線端和/或負(fù)極接線端穿過(guò)所述插 槽孔； 步驟4 :所述金屬框架與所述電發(fā)熱元件之間通過(guò)焊接方式密封起來(lái)； 步驟5 :將裝有電發(fā)熱元件的金屬框架放入殼體內(nèi)，正極接線端和負(fù)極接線端分別連 接電線通過(guò)上殼體的電線孔穿出與外部電源連接；所述殼體和所述金屬框架之間用橡膠條 密封起來(lái)，制成電發(fā)熱裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟1中，將所述至少一個(gè)電極條 組件插入金屬扁管后將該金屬扁管壓實(shí)，形成接觸緊密的電發(fā)熱元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟4中，所述金屬框架與所述電 發(fā)熱元件之間焊接后用外力擠壓各電發(fā)熱元件，對(duì)各電發(fā)熱元件進(jìn)行壓實(shí)。
【文檔編號(hào)】H05B3/03GK104159333SQ201410390862
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】宋宇鵬 申請(qǐng)人:宋宇鵬