CN1273017A - 电ptc加热器件 - Google Patents

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贾德·戈兰
尤利·加尔佩林
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Abstract

一种电加热器件采用正温度系数(PTC)热敏电阻作为加热元件,并在热敏电阻加热元件和两侧的散热单元之间提供直接接触而没有插入任何部件,而且还经过散热单元给加热元件提供电流。

Description

电PTC加热器件
本发明的领域
本发明涉及电加热器件，特别涉及采用具有正温度系数(PTC)电阻的热敏电阻作为加热元件的那些电加热器件。
本发明的背景技术
正温度系数(PTC)加热元件如热敏电阻被用于电加热器件中，如电散热器、电热扇和空调加热器。使用电线加热器的这些加热器件的优点是它们可以自调温度，因此即使有异常的电流流过也不会使其过热。在采用PTC热敏电阻加热元件的很多现有技术应用中，热量是借助通过该器件的空气流而从该器件发出的，这种电加热器件包括加热元件和散热元件，如散热片。但是，PTC元件直接暴露于输送给该加热器件的空气流，而且这些元件还暴露于尘埃，这使器件的加热能力和效率降低。PTC元件直接暴露于空气流的另一缺点是背风侧和向风侧之间的温度变化，会由于“收缩效应(pinch effect)”(电流位移)而降低加热效率和产生的功率。
U.S.专利号4954692公开了一种采用PTC热敏电阻加热元件的加热器件，其中PTC热敏电阻加热元件放在由电绝缘材料制成的定位框架中并定位在具有包围加热元件的凸缘的两散热片之间，由此保护加热元件不直接暴露于空气流。PTC热敏电阻加热元件与至少一个散热片用板分离开，该板既是电绝缘的又是导热的。借助安装在加热元件和电绝缘板之间的金属板提供与PTC热敏电阻的电接触。上述公开的器件的缺点是需要设置在加热元件和一个散热片之间的两个附加板，因此降低了从加热元件向散热片的传热效率，并使该器件更复杂和更昂贵。需要既电绝缘又导热的板也进一步使器件复杂化和更昂贵。
本发明的概述
本发明旨在提供采用正温度系数(PTC)热敏电阻作为加热元件的电加热器件，通过使热敏电阻加热元件和两侧面上的散热单元直接接触而不插入任何部件并经过散热单元给加热元件提供电流，克服了现有技术的缺点。与现有技术相比，这些特点使加热器件具有最少数量的部件和更简单的设计。
因此，根据本发明的优选实施例，提供采用一个或多个正温度系数(PTC)热敏电阻作为加热元件的电加热器件。这些加热元件在相对的侧面上与散热单元直接热接触和电接触，其中用导电金属如铝涂敷所述两侧面，而所述散热单元包括用于传热的散热片和输送电流的电极。加热元件由电和热绝缘框架定位，该绝缘框架与散热单元一起完全包围加热元件，由此保护加热元件不暴露于空气流或气流，即避免公知的“收缩效应”。加热元件还借助机械压力或借助导热和导电粘合剂固定就位并与散热单元保持良好的热和电接触。
附图的简要说明
通过下面参照附图的详细说明能更全面清楚地理解本发明，其中：
图1A是根据本发明优选实施例构成和操作的电加热器件的侧面剖视示意图；
图1B和1C分别是沿着图1A中的线R-R和线S-S截取的电加热器件的截面剖视图；
图2A是沿着图1A中的线Q-Q截取的电加热器件的部分侧面剖视图，表示电加热器件的定位框架的示意图；
图2B是沿着图2A中的线T-T截取的定位框架的侧面剖视图；和
图3是沿着图1A中的箭头P的方向截取的电加热器件的正视图。
本发明的详细说明
参见图1A-3，示出了根据本发明优选实施例构成的用标号10总体地表示的电加热器件。电加热器件10具有由一个或多个加热元件11组成的阵列，加热元件11是正温度系数(PTC)热敏电阻。加热元件被制造成在相对面22上具有较好地是平行的、一般为平坦的表面，并且其表面上涂敷导电金属如铝，从而用做热和电接触表面。散热单元位于加热元件11的相对侧面上，散热单元用标号20总体地表示，每个散热单元包括板12和由此大体横向延伸的散热片13。散热单元20由良好的热和电导体如铝等材料制成。散热单元20的板12被制造成具有平坦的、向内的表面24，并用做热和电接触表面。板12如此设置，使面向内的接触表面大致平行于加热元件11的面向外的接触表面并与之接触，以便确定其间的热和电界面。利用导热和导电粘合剂一如由AremcoProducts，Inc.of Ossining，New York 10562，U.S.A.生产的CeramabondTMTM5526的高温粘合剂，可以可选地提高穿过该界面的导电性。电极14附着在板12上，从而容许加热器件10与电路相连。特别是，电流经过电极14和板12直接施加于热敏电阻加热元件11上可以使本发明中的部件数量减至最少，由此简化其设计。
热敏电阻加热元件11将施加于其上的电能转换成热能。然后热能从加热元件11经过热界面和板12传导到散热片13。流过散热片13的空气或其它气流将热量从器件散出。本领域普通技术人员都清楚，加热元件11和散热单元20之间的直接接触具有容许以高效率传热的优点。这又进一步简化了器件的设计。
如图2A中特别示出的，该图是沿着图1A的线Q-Q截取的部分侧面剖视图，图2A中以虚线示出的加热元件11由电绝缘框架15定位，该框架包括在加热元件11两侧面上横向延伸的纵向凸缘16A和端部构件16B。根据本发明的优选实施例，加热器件10具有排成阵列的多个热敏电阻加热元件11，其中所述多个热敏电阻加热元件优选地均匀间隔开，并借助于沿着加热器件10的长度安装在凸缘16A上的电绝缘隔板17防止它们彼此接触。在本实施例中，利用一般从凸缘16A向内延伸的突起提供隔板17。如图2A和2B所示，设置了销钉19，它们通过使其与其中的孔18(图3)啮合来定位散热单元20的板12。散热单元20的板12可以利用任何适当的措施，如合金焊接或者有螺纹的螺钉或螺帽，固定到销钉19和定位框架15上。与销钉19啮合的板12的侧视图示于图1A中。
从图2A可以看出，定位框架15的凸缘16A和端部构件16B在四面围绕该阵列的加热元件11。从图2B的侧面剖视图还可看出，定位框架15具有足以包围加热元件11的深度。再参见图1A，可以看到，所示出的部分被切除的定位框架15的顶部凸缘16A从上部包围该列加热元件11，如图所示，还可以看到散热单元20的板12在纵向两侧面包围加热元件11，如图所示。在图1B和1C中还可看到该列加热元件11的总包封和含有这个包封的空间。图1B是沿着图1A的线R-R截取的电加热器件的侧面剖视图，并且该图是通过热敏电阻加热元件11之一切割的该器件。图1C是沿着图1A的线S-S截取的电加热器件的截面剖视图，并且该图是通过一对隔板17切割的该器件。在这些截面剖视图中，可看到该列加热元件11完全被框架15和散热单元板12包围，由此防止加热元件11暴露于任何冷空气或气流，以便保护加热元件以使之避免公知的“收缩效应”。
现在参见图3，该图示出了根据本发明的优选实施例构成的电加热器件的正视图。在该图中示出了具有其板12和散热片13的一个散热单元。板12具有孔18，从而与定位框架15的销钉19啮合(图2A)。
本领域普通技术人员很清楚，本发明的范围不限于前面具体显示和介绍的内容，上述说明只是举例而已。本发明的范围应该只由后面所附的权利要求书确定。

Claims (6)

1、一种电加热器件，包括：
具有大体平行的、平坦的接触表面的至少一个正温度系数(PTC)热敏电阻加热元件；
由导电和导热材料形成的一对散热部件，每个散热部件包括：具有大体平坦的、面向内的接触表面的板部分，用于与所述至少一个加热元件的所述接触表面电和热接触；和形成在所述板部分上的一般向外延伸的散热片；
用于围绕所述至少一个加热元件固定所述散热部件的装置，从而使所述平坦接触表面保持与所述面向内的接触表面的导电和导热接触，由此确定其界面；
包封装置，由电和热绝缘材料形成并用于围绕所述至少一个加热元件定位并位于所述散热部件的所述板部分之间，以便防止气流与所述至少一个加热元件接触；和
附着在所述散热部件上的电极装置，该电极装置容许电流穿过所述界面并经过至少一个加热元件流动，从而在其中产生热能；
其中，当电流流过所述电加热器件时，来自所述至少一个加热元件的热能通过所述界面传导到所述散热部件。
2、根据权利要求1的电加热器件，其中所述至少一个加热元件的所述接触表面上涂敷有导热和导电金属。
3、根据权利要求1的电加热器件，其中用于固定的所述装置包括加压装置。
4、根据权利要求1的电加热器件，其中用于固定的所述装置包括涂敷到所述至少一个加热元件的所述接触表面和所述散热板的所述面向内的接触表面上的粘合剂，该粘合剂是导电和导热的。
5、根据权利要求1的电加热器件，其中所述包封装置包括定位框架和一对凸缘。
6、根据权利要求1的电加热器件，其中所述至少一个加热元件包括至少两个加热元件，并且所述包封装置包括定位框架、一对凸缘和间隔部件以定位所述至少两个加热元件，以便防止加热元件之间的接触。
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