專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器，一種汽車空調(diào)設(shè)備，以及一種制造所述熱交換器或汽 車空調(diào)設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
汽車空調(diào)設(shè)備是用于加熱或冷卻導(dǎo)入汽車內(nèi)部空間的空氣。在汽車空調(diào)里，熱交 換器作為電供暖設(shè)備安裝其中，用來加熱被導(dǎo)入內(nèi)部空間的空氣。該電供暖設(shè)備包括PTC 元件組。PTC元件組(PTC 正溫度系數(shù))是傳導(dǎo)電流的材料，它們具有一定的電阻，其電阻 隨著溫度升高而増大，在較低溫度下比較高溫度下能更好地傳導(dǎo)電流。PTC元件一般由陶瓷 構(gòu)成，是一種熱敏電阻。因此，無論諸如所施加的電壓、額定電阻或是經(jīng)過PTC元件的風(fēng)量 等基本條件如何，PTC元件總是具有非常均勻的表面溫度。因為在這里無論基本條件如何， 電阻總是大致相同并因而達(dá)到基本相同的電加熱功率，從而就能夠避免例如加熱絲發(fā)出正 常熱量時會出現(xiàn)的過熱。熱交換器包括PTC元件組、至少兩個使電流通過PTC元件的導(dǎo)電體和例如散熱片 或波紋翅片等導(dǎo)熱元件，通過所述導(dǎo)熱元件可擴(kuò)大對空氣進(jìn)行加熱的表面。汽車越來越多 地使用單獨(dú)的電力驅(qū)動或是混合驅(qū)動。一般來說這些汽車的汽車空調(diào)不再通過冷卻液流經(jīng) 的熱交換器來加熱空氣。因此汽車空調(diào)總的供暖功率必須由電供暖設(shè)備和PTC元件執(zhí)行。 由于這個原因，要求PTC元件用例如50到600V范圍的高電壓，而不是12V的低電壓驅(qū)動。 然而汽車空調(diào)里的高電壓存在安全問題，因為假使人觸摸帶有高壓的部分，就可能被高壓 傷害。US 4327282公開了一個帶有PTC-加熱元件的熱交換器。電流借助接觸板通過 PTC-加熱件。接觸板上設(shè)置了絕緣層。各零件通過U-型夾固定在一起。在EP 1768458 Al中公開了一種用來加熱空氣的采暖裝置的發(fā)熱元件，它包括至 少一個PTC元件和緊貼在PTC元件上相對的側(cè)面上的電路板導(dǎo)體，其中，所述電路板導(dǎo)體的 外面由不導(dǎo)電的絕緣層包裹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱交換器和應(yīng)用所述熱交換器的汽車空調(diào)及其制造 方法，在使用這種熱交換器的情況下，當(dāng)熱交換器在大于例如50V的高壓下工作時，對環(huán) 境、特別是人不會造成危害。該熱交換器和汽車空調(diào)生產(chǎn)成本低并且使用時安全可靠。上述目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種熱交換器，包括至少一個電阻加熱元件、特別是PTC元件；至少兩個與至少一 個電阻加熱元件電連接的導(dǎo)體、尤其是電路板，它們使電流通過至少一個電阻加熱元件并 因而對該電阻加熱元件加熱；至少一個導(dǎo)熱元件，用于將熱量從至少一個電阻加熱元件轉(zhuǎn) 移到待加熱的流體上；至少一個電絕緣件，它使至少兩個導(dǎo)體和/或至少一個電阻加熱元 件，優(yōu)先地與至少一個導(dǎo)熱元件絕緣，其中，這至少兩個導(dǎo)體和/或至少一個電阻加熱元件布置在至少一個由至少一個空腔壁圍成的空腔里。至少一個電絕緣件是一種澆注材料，其至少能部分地填滿空腔，使至少兩個導(dǎo)體 和/或至少一個電阻加熱元件優(yōu)選地與至少一個空腔壁至少部分地絕緣。至少一個空腔壁是例如一個管，管的截面是圓形或長方形或橢圓形，其中，管的下 端是由底部空腔壁封閉的，從而使作為澆注材料的液體能從管子上端的開放端口倒入空腔 里，否則液體就會從空腔壁圍成的空腔里流出去?？涨灰蚨窍蛏祥_口的。當(dāng)澆注材料和 加熱元件都被置入空腔中后，開口也可以被封上。在另一個實施形式中，澆注材料與空腔壁和至少兩個導(dǎo)體直接接觸，并優(yōu)選地也 與至少一個電阻加熱元件接觸，從而使至少兩個導(dǎo)體并優(yōu)選地使至少一個電阻加熱元件與 空腔壁絕緣。至少一個電阻加熱元件和/或至少兩個導(dǎo)體優(yōu)選地與至少一個空腔壁非直接 接觸。特別是這至少一個空腔壁優(yōu)選地形成一個向上開口的、液密的容器。澆注材料優(yōu)選為一種流體，例如一種膠或一種膏，或者是可固化的或已固化的流 體，或者是油，特別是硅油或液態(tài)的有機(jī)化合物，或者是一種固體材料，例如一種粉或是一 種顆?；蚴强晒袒牧黧w塑料。在另一個實施形式中，澆注材料包括進(jìn)行換熱或傳熱的顆粒，例如碳化硅和/或 氮化氮化硼。換熱或傳熱的顆粒優(yōu)選地占澆注材料體積的30% -90%。為了進(jìn)一步提高澆注材料和空腔壁之間的換熱，與澆注材料接觸的壁具有粗糙的 氮化硼表面。氮化硼在高溫下被壓入到由鋁組成的壁的表層，從而使與金屬表面之間的交 界面的導(dǎo)熱性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。這種特殊的涂層在釬焊過程中產(chǎn)生。為此，將一定數(shù)量的、優(yōu)選為2-20%之間的氮 化硼顆粒添加到特別是鉀_鋁基的焊劑中。焊劑在釬焊過程中熔化，構(gòu)成了氮化硼顆粒的基礎(chǔ)。因為焊劑在熔化流動的狀態(tài) 下使空腔壁表面上的氧化層、特別是氧化鋁層溶解，因此導(dǎo)熱性好的氮化硼顆粒在熔質(zhì)冷 卻時嵌入到鋁表層中。這樣，在表面由氮化硼、氧化鋁和鉀-鋁-氟化物組成的混合相取代了導(dǎo)熱性差的 氧化鋁。同時帶有氮化硼顆粒的焊劑在表面結(jié)晶，形成一個粗糙的、導(dǎo)熱性好的氮化硼表在一個補(bǔ)充性的實施形式中，至少一個導(dǎo)熱元件包括至少一個空腔壁，和/或至 少一個導(dǎo)熱元件包括波紋翅片，這些翅片優(yōu)選地通過釬焊布置在至少一個空腔壁的外面， 和/或至少兩個導(dǎo)電體不與這至少一個空腔壁直接接觸。因此這里的空腔壁是作為導(dǎo)熱元 件，將熱量從至少一個電阻加熱元件傳遞到待加熱的流體。波紋翅片同樣是導(dǎo)熱元件，用于 擴(kuò)大將熱量傳遞到待加熱流體的表面。這至少一個空腔優(yōu)選為液密的，從而能將澆注材料注入到這至少一個空腔里，否 則澆注材料會從空腔里流出。一個液密的空腔有以下優(yōu)點(diǎn)，即澆注材料即使在液體的聚合 狀態(tài)下也不會從空腔泄露出去。這樣，一方面在填充空腔的時候，空腔中的所有區(qū)域或空間 都充滿了澆注材料，從而保證了電絕緣的安全和可靠，例如即使在澆注材料中的溫度較高 的情況下，在導(dǎo)體與空腔壁之間通常不會出現(xiàn)閃絡(luò)的情況，因為所有空間都充滿了澆注材 料。在本發(fā)明的一個變型中，至少一個電阻加熱元件和至少兩個導(dǎo)體組合成至少一個加熱單元，所述加熱元件或?qū)w布置在這至少一個空腔里。因此，加熱元件可首先在管或是 空腔的外面裝配，然后再裝入到空腔中。這至少一個加熱單元的至少50%的部分布置在這 至少一個空腔中。在每個空腔里優(yōu)選地只布置一個加熱單元。按照本發(fā)明，這至少一個加熱單元具有至少一個優(yōu)選為條狀的間隔物，這些間隔 物用于在這至少一個空腔里對這至少一個加熱單元的幾何定位進(jìn)行限制，從而在至少兩個 導(dǎo)體和至少一個空腔壁之間形成子空腔，例如間隙，所述子空腔至少部分地由澆注材料填 充。由于在至少兩個導(dǎo)體和至少一個空腔壁之間存在子空腔，所以在至少兩個導(dǎo)體和至少 一個空腔壁之間沒有出現(xiàn)直接接觸，并且在子空腔中的澆注材料使至少兩個導(dǎo)體和至少一 個空腔壁之間絕緣，這樣空腔壁就不帶有電位。間隔物優(yōu)選地由塑料制成。在另一個實施形式中，至少一個電阻加熱元件和至少兩個導(dǎo)體之間是材料鎖合和 /或力鎖合和/或形鎖合聯(lián)接，例如通過粘膠劑如硅膠，和/或通過夾子相互連接。粘膠劑 的任務(wù)是把至少兩個導(dǎo)體和至少一個電阻件材料鎖合地聯(lián)接在一起，連成一個加熱單元。 此外，粘膠劑的作用是，在兩個導(dǎo)體間，電流只通過這至少一個電阻加熱元件。由于兩個導(dǎo) 體間的電壓差大而可能出現(xiàn)的閃絡(luò)或爬電電流，應(yīng)可通過這種方式避免。這至少一個間隔物優(yōu)選地起著電絕緣的作用，和/或至少一個間隔物與至少一個 空腔壁直接接觸，和/或作為導(dǎo)熱元件的波紋翅片釬接在至少一個空腔壁的外側(cè)。如本發(fā)明所述的汽車空調(diào)設(shè)備的特征在于，這個空調(diào)設(shè)備包括至少一個如本專利 申請所描述的熱交換器。按照本發(fā)明，制造熱交換器或汽車空調(diào)設(shè)備、特別是本專利申請里描述的熱交換 器或汽車空調(diào)設(shè)備的方法，包括以下步驟準(zhǔn)備至少一個電阻加熱元件，特別是PTC元件 組；準(zhǔn)備至少兩個導(dǎo)電體，特別是電路板，用于使電流通過至少一個電阻加熱元件準(zhǔn)備至 少一個導(dǎo)熱元件，用于將熱量從至少一個電阻加熱元件傳遞到待加熱流體上準(zhǔn)備至少一 個電絕緣件，使至少一個導(dǎo)熱元件與至少兩個導(dǎo)體絕緣；優(yōu)選地將至少兩個導(dǎo)體和至少一 個電阻加熱元件機(jī)械連接；優(yōu)選地將至少一個導(dǎo)熱元件與至少一個導(dǎo)體和/或至少一個電 阻加熱元件熱連接；借助至少一個電絕緣件，使至少兩個導(dǎo)體和/或至少一個電阻加熱元 件優(yōu)選地與至少一個導(dǎo)熱元件絕緣，其中，至少一個導(dǎo)熱元件包括至少一個空腔壁，所述空 腔壁或所述導(dǎo)熱元件圍成至少一個空腔，并且這至少兩個導(dǎo)體和/或至少一個電阻加熱元 件布置在這至少一個空腔里，并且這至少一個電絕緣件是被填充到至少一個空腔中的澆注 材料，從而使這至少兩個導(dǎo)體和/或至少一個電阻加熱元件優(yōu)選地與這至少一個空腔壁絕 緣。在本發(fā)明的一個補(bǔ)充性變型中，至少兩個導(dǎo)體和至少一個電阻加熱元件連接成為 至少一個加熱單元，然后這至少一個加熱單元被裝入到至少一個空腔里。連接優(yōu)選地通過 粘膠劑、尤其是硅膠實現(xiàn)。在另一個變型中，還有至少一個優(yōu)選為條狀的間隔物與至少兩個導(dǎo)體和至少一個 電阻加熱元件連接成至少一個加熱單元，并且這至少一個間隔物在加熱單元裝入到這至少 一個空腔內(nèi)之后，對加熱單元相對于至少一個空腔壁進(jìn)行幾何定位，從而在至少一個空腔 壁和至少兩個導(dǎo)體之間形成子空腔，例如間隙，所述子空腔至少部分地由澆注材料填充，從 而使至少兩個導(dǎo)體和至少一個電阻加熱元件優(yōu)選地與至少一個空腔壁絕緣。在另一個實施形式中，至少兩個導(dǎo)體和至少一個電阻加熱元件并優(yōu)選地與至少一個間隔物以材料鎖合和/或形鎖合和/或力鎖合聯(lián)接的形式連接成至少一個加熱單元，例 如通過粘接和/或夾緊。澆注材料優(yōu)選為一種可固化的流體，它在被放入到至少一個空腔后固化成為例如 固體，和/或波紋翅片作為導(dǎo)熱元件釬接到至少一個空腔壁上。在另一個實施形式中，至少一個導(dǎo)熱元件和/或澆注材料和/或粘膠劑和/或間 隔物的導(dǎo)熱性為至少lW/mK，優(yōu)選為至少15W/mK。在另一個實施形式中，澆注材料和/或粘膠劑和/或間隔物的絕緣性能為至少 lkV/mm，優(yōu)選為至少25kV/mm。在本發(fā)明的一個變型中，澆注材料和/或粘膠劑和/或間隔物，優(yōu)選地在截面上的 抗擊穿強(qiáng)度為至少lkV。在另一個實施形式中，澆注材料和/或粘膠劑和/或間隔物的導(dǎo)熱性為至少IW/ mK,優(yōu)選為至少15W/Mk。因此，澆注材料和/或粘膠劑和/或間隔物一方面具有很好的絕緣 性能，另一方面具有很好的導(dǎo)熱性，能把熱量從電阻加熱元件傳導(dǎo)到導(dǎo)熱元件或?qū)嵩M。


下面結(jié)合附圖以及具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明，其中圖1 是汽車空調(diào)的截面；圖2 熱交換器的透視圖；圖3 按圖2的熱交換器的導(dǎo)熱模塊的透視圖；圖4 在第一個實施例里按圖2所示的熱交換器的加熱元件的透視圖；圖5 按圖4的加熱元件的爆炸圖；圖6 在按圖3的導(dǎo)熱模塊的管子里的按圖4的加熱元件的截面；圖7 殼體中按圖2的熱交換器的透視圖；圖8 在第2個實施范例里的加熱元件的爆炸圖；圖9 按圖8加熱元件和管子的透視圖；圖10 按圖8加熱元件和管子的截面；圖11 按圖8所示的第二個實施例里加熱單元U型間隔物的透視圖；圖12 按圖11擴(kuò)大的間隔物局部視圖；圖13 在第3個實施范例里擴(kuò)大的間隔物局部視圖；圖14 按圖13的管子、間隔物和擋板的爆炸圖；圖15 第4個實施范例里的間隔物透視圖。其中，1熱交換器；2電阻加熱元件；3PTC(正溫度系數(shù))元件；4導(dǎo)體；5導(dǎo)電接觸 片；6第一電路板；7第二電路板；8間隔物；9粘膠；10加熱單元；11導(dǎo)熱元件；12波紋翅 片；13導(dǎo)熱模塊；14頂框；15底框；16側(cè)壁；17空腔壁；18管子；19空腔；20子空腔；21間 隙；22電絕緣件；23澆注材料；24汽車空調(diào)設(shè)備；25鼓風(fēng)機(jī)；26空調(diào)外殼；27底部壁；28 壁；29出口段；30過濾器；31制冷劑汽化器；32殼體；33進(jìn)口 ；34出口 ；35通道；36上表面； 37連接橋；38斷裂縫/減壓縫；39棒狀間隔物；40擋塊；41間隔物連接橋。
具體實施例方式圖1展示了汽車空調(diào)24。在一個帶有底部壁27和出口段29的汽車空調(diào)外殼26 里設(shè)置了鼓風(fēng)機(jī)25，過濾器30，制冷劑汽化器31，和作為電供暖裝置的熱交換器1?？照{(diào)外 殼26形成用于空氣流過的通道35。空調(diào)外殼26的圍成通道35的壁28在其內(nèi)側(cè)具有表面 36。用于汽車內(nèi)部空間的空氣在鼓風(fēng)機(jī)25的作用下通過過濾器30、制冷劑汽化器31和熱 交換器1。因此，汽車空調(diào)設(shè)備24不是通過一個被冷卻液穿流的熱交換器來加熱流經(jīng)空調(diào) 24的空氣。流經(jīng)汽車空調(diào)設(shè)備24空氣僅被熱交換器1電加熱。汽車空調(diào)24優(yōu)選地用于 僅由電驅(qū)動或是混合驅(qū)動的汽車?yán)?不詳細(xì)描述)。在使用熱交換器1時，為達(dá)到必要的 電加熱功率，熱交換器必須在高電壓下工作，例如超過50V，典型的是60V或是600V工作電 壓，以免電流強(qiáng)度過大和使用較粗的電線(圖未示)。圖2展示了熱交換器1。熱交換器1由一個導(dǎo)熱模塊13(圖3)和多個加熱單元 10(圖4，5和6)組成。導(dǎo)熱模塊13至少部分由金屬特別是鋁或鐵組成。導(dǎo)熱模塊13包 含多個截面是長方形的管18，所述管子如圖3所示在上端開口，在下端被底部壁(圖未示) 液密地封閉?？涨?9被管18包圍或由其圍成，即空腔19由形成管18的壁和管18的底部 壁的空腔壁17圍成。在管18之間布置著作為導(dǎo)熱元件11的波紋翅片12。波紋翅片12的 作用是擴(kuò)大那些用于對流體進(jìn)行加熱的表面。在導(dǎo)熱模塊13的上面布置著頂框14，在下面 布置著底框15。此外，在側(cè)面各有一個側(cè)壁16，它們同樣作為導(dǎo)熱元件11。波紋翅片12、管18和側(cè)壁16被頂框14和底框15固定在一起。它們之間優(yōu)選通 過釬焊連接。為此，將部件12，14，15，16，18放入一個釬焊爐里，使這些部件相互釬接。也 可采用與上述方法不同的連接工藝或手段，例如使導(dǎo)熱模塊13的部件12，14，15，16，18通 過熔焊或接縫的方式相互連接。通過釬焊生成的連接在波紋翅片12和管18間產(chǎn)生較大的 接觸面積，這樣在管18和波紋翅片12之間以較佳的方式形成良好的傳熱。導(dǎo)熱模塊13的 寬度和高度都大約在40到400mm的范圍內(nèi)。在被管18或空腔壁17圍成的空腔19中布置著加熱單元10 (圖4_6)。加熱單元 10包括兩個分別由第一電路板6和第二電路板7形成的導(dǎo)體4，由PTC元件組3形成的電 阻加熱元件2和由塑料制成的U型間隔物8。導(dǎo)體4至少部分由金屬組成，例如鋁或鋼。在 兩個電路板6和7的上端分別布置著一個導(dǎo)電接觸片5。這兩塊導(dǎo)電接觸片5的作用是，將 電線(圖未示)安裝到該接觸片上，以保持兩塊電路板6和7之間的電勢差，這樣就能引導(dǎo) 電流通過PTC元件組3。兩個電路板6，7,PTC元件組3和間隔物8通過粘膠劑9、特別是硅膠相互之間形成 材料鎖合聯(lián)接(圖6)。在這里，粘膠劑9僅存在于由兩個電路板6，7和間隔物8圍成的空 腔里，而不是在PTC元件組3和兩個電路板6，7之間。兩個電路板6，7與PTC元件組3直 接接觸。粘膠劑9除了有材料鎖合聯(lián)接的作用外，還具有使兩塊電路板6和7之間絕緣的 功能，以避免由于在兩個電路板6，7之間存在的較大電勢差而產(chǎn)生的例如閃絡(luò)和爬電。因 此，從從第一電路板流向第二電路板6，7的電流，應(yīng)該只通過PTC元件組3。兩個電路板6， 7之間的空腔被粘膠劑9完全充滿。在導(dǎo)熱模塊13制作完成后，即在裝配和釬焊爐里拼釬接之后，預(yù)裝配的加熱單元 10被插入到導(dǎo)熱模塊13的管18里。在圖2中是帶有加熱單元組10的導(dǎo)熱模塊13，所述加熱單元組位于由空腔壁17或管18圍成的空腔19里。截面為長方形的管18的寬度在 2-15mm的范圍內(nèi)。波紋翅片12的高度大約在2_20mm，也就是說，在導(dǎo)熱模塊13中的管18 之間的距離同樣在2-20mm的范圍內(nèi)。在加熱單元組10被裝入到液密且下端口封閉的管18之前或之后，作為電絕緣件 22的澆注材料23被填入到管18中。澆注材料23是一種油，它一方面具有很好的導(dǎo)熱性， 另一方面還具有優(yōu)良的絕緣性能。由于間隔物18的幾何形狀，兩塊電路板6，7和空腔壁17 之間沒有直接接觸(圖6)。在兩塊電路板6，7和空腔壁17或管18之間出現(xiàn)了一個由間隙 21構(gòu)成的子空腔20。在子空腔20里布置有澆注材料23。由于澆注材料23的液體凝聚狀 態(tài)，澆注材料23能夠以較佳的方式完全充滿子空腔20，這樣就能保證空腔壁17以安全可 靠的方式與兩塊電路板6，7和PTC元件組3絕緣。子空腔20即間隙21的厚度，優(yōu)選的在 0. 2到3mm的范圍里。兩塊電路板6，7的厚度優(yōu)選的在0. 1到2mm的范圍里。加熱單元組 10的厚度優(yōu)選的在0. 6到4mm的范圍里。此外，子空腔20的被完全填滿的優(yōu)勢還體現(xiàn)在使 PTC元件組3或兩塊電路板6，7與空腔壁17之間產(chǎn)生良好的導(dǎo)熱性能。因此，由于PTC元 件組3的電阻而在PTC元件組3中產(chǎn)生的熱量，將優(yōu)選地從PTC元件組3傳遞到兩塊電路 板6，7上，接著傳遞到澆注材料23上，然后傳遞到空腔壁17及波紋翅片12。較少的熱量也 可以通過間隔物8傳導(dǎo)。此外，由油形成的澆注材料23包括導(dǎo)熱性好的顆粒(未詳述)，例 如碳化硅和/或氮化硼，以進(jìn)一步提高澆注材料23的導(dǎo)熱性。為了增加空腔壁17內(nèi)側(cè)上的換熱面積，空腔壁17的內(nèi)側(cè)要采用提高其導(dǎo)熱性的 構(gòu)造。這可以通過機(jī)械打毛或者涂層實現(xiàn)。涂層例如可以是粗糙的氮化硼表面。氮化硼可 以在導(dǎo)熱模塊13被放入到釬焊爐中之前放到鋁組成的管18內(nèi)側(cè)，并且在釬焊爐中氮化硼 進(jìn)入到管18的鋁中。圖2展示的熱交換器1的作用是加熱流體，即液體或是氣體。按照圖1，在汽車空 調(diào)24采用熱交換器1后，空氣就能由熱交換器1加熱。為了通過熱交換器1對液體進(jìn)行加 熱，可將熱交換器1布置在殼體32里(圖7)。殼體32帶有一個供流體例如水流入的進(jìn)口 33，和一個供流體流出的出口。對用于加熱流體的熱交換器1來說，澆注材料23優(yōu)選為一種可固化的液體。在將 加熱單元組10裝入到管18中后，加入液態(tài)澆注材料23，從而如圖6所示使電路板6，7與空 腔壁17絕緣。澆注材料23，例如一種液態(tài)有機(jī)化合物，在注入到空腔19中一定時間后固 化，這樣澆注材料23就成為固態(tài)了。接下來，將具有加熱單元組10即熱交換器1的導(dǎo)熱模 塊13裝入到殼體23中。由于澆注材料23由一種固化了的流體、即不會被待加熱的流體溶 解的固體形成，因此澆注材料23不會被那些通過入口 33、出口 34流動的待加熱的流體溶 解。一個在圖7中未示的蓋罩將殼體32封住，這樣電路板6，7的電接觸片5就不會接 觸到待加熱的流體。從蓋罩里僅僅露出一個電接觸片5，同時，蓋罩將殼體32和電接觸片 5液密地密封。因為澆注材料23首先作為液體被注入到管18的空腔19中，因此澆注材料 23充滿了整個空間，并且電路板6，7優(yōu)選地相對于待加熱的流體液密地密封。因此電流就 不會從兩塊電路板流向加熱流體和殼體23。殼體32和圖未示的蓋罩優(yōu)選地由塑料組成，這 樣可進(jìn)一步實現(xiàn)絕緣，并降低生產(chǎn)成本。圖8到10描述了熱交換器1和加熱單元組10的第二個實施范例。PTC元件組3作為電阻加熱元件2被安置在兩個導(dǎo)體4即由鋁制成的第一電路板6和第二電路板7之 間。在兩塊電路板6，7上分別裝有一個U型間隔物8，并通過粘膠劑9 (圖未示)固定在電 路板6，7上。間隔物8可以有突緣，邊緣或空邊(不詳述)，它們改善與電路板6，7的接縫 連接以及間隔物8和電路板6，7間的密封。另外在側(cè)面和間隔物8底部可超出電路板6， 7。圖未示的粘膠劑9被注入到兩塊電路板6，7之間，它使兩個電路板6，7之間形成材料鎖 合聯(lián)接。在PTC元件組3與兩個電路板6，7之間沒有粘膠劑9，這樣PTC元件組3就直接和 兩塊電路板連接，使電流能夠借助電路板6，7通過PTC元件組3。電路板6，7通過電路板 6，7上的電接觸片5實現(xiàn)電連接。在間隔物8、PTC元件組3和電路板6，7之間形成材料鎖 合聯(lián)接后，這些相互連接在一起的零件3，6，7，8就被放入到管18內(nèi)(圖9)。管18在外側(cè) 具有波紋翅片12 (圖未示)。多個并排布置的管18形成導(dǎo)熱模塊13，它可以具有與圖3中 所示的導(dǎo)熱模塊13相同或不同的結(jié)構(gòu)。間隔物8將電路板6，7與管18絕緣，并可與管18 通過密封粘接的方式連接。一種液體塑料作為澆注材料23注入到電路板6，7、間隔物8和 管18之間的空腔19或子空腔20中，例如澆注或噴入。液體塑料是一種硅基的彈性體，它 可摻有陶瓷顆粒，以提高作為澆注材料23的塑料的導(dǎo)熱性能。作為澆注材料23的塑料將 不進(jìn)入到電路板6，7之間。塑料在注入子空腔20中后固化，例如通過烘箱中的熱處理(不 詳述)。與上不同的是，液體塑料可帶有一種固化劑，使該液體塑料在一定時間后不需熱處 理也能固化。該液體塑料具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，從而使熱量能夠從PTC元件組3傳遞到管18 上，并將電路板6，7與管18絕緣。圖11和12中是間隔物8的其它實施例。加熱單元10的兩個間隔物8通過連接 橋37相互連接。連接橋37帶有斷裂縫38 (圖12)，使間隔物8較容易地從連接橋37斷開。圖13和14中是加熱單元10和熱交換器1 (加熱單元10和管18)的第三個實施 例。與第二個實施例中使用如圖8-10描述的、保留在熱交換器1中的U型間隔物8不同， 在第三個實施例里采用桿狀間隔物39代替間隔物8。桿狀間隔物39由例如陶瓷、金屬或塑 料制成。在液體塑料被放入到電路板6，7和管18之間的子空腔20并固化后，再將該間隔 物從管18中取出。桿狀間隔物39可帶有防粘附涂層，以減少作為澆注材料23的液體粘膠 材料在桿狀間隔物39上的粘附。通過布置在向下開口的管18的底端的擋塊40可以阻止 液體塑料從管18里流出。液體塑料固化后，將擋塊40從管18上取下。兩個桿狀間隔物39可以借助間隔物 連接橋41相互連接(圖15)?？偟膩碚f，按本發(fā)明制造的熱交換器1和汽車空調(diào)24明顯有很多優(yōu)點(diǎn)。PTC元件 組3和兩塊電路板6，7基本上完全和周圍環(huán)境完全絕緣，這樣高壓就不會給周圍環(huán)境造成 危fe ο
權(quán)利要求
熱交換器(1)包括 至少一個電阻加熱元件(2)，特別是PTC元件(3)； 至少兩個帶有至少一個所述電阻加熱元件(2)且能傳導(dǎo)電流的相連接的導(dǎo)體(4)，尤其是電路板6，7，以使電流通過所述電阻加熱元件(2)傳導(dǎo)，并由此加熱所述電阻加熱元件(2)； 至少一個導(dǎo)熱元件(11)用來把熱量從所述電阻加熱元件(2)轉(zhuǎn)移到被加熱流體上； 至少一個電絕緣件(22)，其把所述導(dǎo)體(4)與所述導(dǎo)熱元件(11)電絕緣；其特征在于，所述至少兩塊導(dǎo)體(4)和/或所述至少一個電阻加熱元件(2)被安置在至少一個由一個空腔壁(17)限制的空腔(19)里，所述電絕緣件(22)是澆注材料(23)，該材料填充至少部分空腔(19)，這樣所述兩塊導(dǎo)體(4)和/或所述電阻加熱元件(2)首先和空腔壁(17)至少部分電絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征是所述澆注材料(23)是膠狀或膏狀的液 體，或者是可以固化的或被固化的流體，或者是油，優(yōu)選的是硅油，或者是有機(jī)溶劑，或者是 固體，例如粉末或顆粒，或者是可以固化的液體塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征是所述澆注材料(23)包括能熱轉(zhuǎn)移 或熱傳導(dǎo)的顆粒，例如碳化硅和/或氮化硼。
4.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的熱交換器，其特征是所述導(dǎo)熱元件(11)包含空腔 壁(17)，和/或所述導(dǎo)元件(11)包括波紋翅片(12)，該翅片設(shè)置在所述空腔壁(17)的外 部，借助釬焊，和/或所述兩塊導(dǎo)體(4)不直接接觸一個空腔壁(17)。
5.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的熱交換器，其特征是至少一個空腔(19)是液密封 的，這樣澆注材料(23)至少能填充在一個空腔(19)里，使?jié)沧⒉牧?23)不會從空腔(19) 流出。
6.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的熱交換器，其特征是所述至少一個電阻加熱元件 (2)和至少兩塊導(dǎo)體(4)連接在至少一個加熱單元(10)上，或至少被安置在一個空腔(19)里。
7.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的熱交換器，其特征是至少一個加熱單元(10)至少 有一個首先是條狀的間隔物(8)，它至少在一個空腔(19)里幾何定位一個加熱單元(10)， 這樣子空腔(20)在至少兩個導(dǎo)體(4)和至少一個空腔壁(17)之間形成的間隙(21)至少 可以部分地用澆注材料(23)填充滿。
8.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的熱交換器，其特征是至少一個電阻加熱元件(2) 和至少兩個導(dǎo)體(4)是材料和/或/力和/或形狀密封的，借助粘膠(9)，特別是硅膠和/ 或借助夾子相互連接在一起。
9.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的熱交換器，其特征是至少一個間隔物(8)是電絕 緣的，和/或至少一個間隔物(8)直接接觸至少一個空腔壁(17)。
10.一種汽車空調(diào)(24)，其特征是該空調(diào)(24)至少包括按照前述權(quán)利要求所述的熱 交換器(1)
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項或多項所述的熱交換器(1)或汽車空調(diào)(24)的制造方 法，其特征在于，包括如下步驟2-至少使用一個電阻加熱元件(2)，特別是PTC元件組(3)-使用至少兩個導(dǎo)電體(4)，特別是電路板6，7來引導(dǎo)電流通過所述至少一個電阻加熱 元件⑵，-至少使用一個導(dǎo)熱元件(11)把熱量從所述至少一個電阻加熱元件(2)轉(zhuǎn)移到加熱流 體上，-至少使用一個電絕緣件(22)把所述至少一個導(dǎo)熱元件(11)在兩個電路板(4)處進(jìn) 行電絕緣，-連接至少兩個導(dǎo)體(4)和至少一個電阻加熱元件(2)_熱量連接至少一個導(dǎo)熱元件(11)和至少一個導(dǎo)體(4)和/或至少一個電阻加熱元件(2)-使兩個導(dǎo)體(4)借助至少一個電絕緣件(22)首先從至少一個導(dǎo)熱元件(11)電絕緣，其特征是至少一個導(dǎo)熱元件(11)包括至少一個空腔壁(17)，其至少封閉了一個空腔(19)，至少 兩個導(dǎo)體(4)和/或至少一個電阻加熱元件(2)被放入至少一個空腔(19)中，至少一個電 絕緣件(22)是澆注材料(23)，它被至少注入一個空腔(19)里，這樣至少兩個導(dǎo)體(4)和/ 或至少一個電阻加熱元件(2)首先和至少一個空腔壁電絕緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于至少兩個導(dǎo)體(4)和至少一個電 阻加熱元件(2)連接成至少一個加熱單元(10)，接著至少一個該加熱單元(10)被放入至少 一個空腔(19)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，至少把一個特別是條狀的間隔物 (8)和至少兩個導(dǎo)體(4)和至少一個電阻加熱元件(2)連接成至少一個加熱單元(10)，至 少一個間隔物(8)在加熱單元(10)被放入到空腔(19)后，把該加熱單元(10)相對于至少 一個空腔壁(17)幾何定位，這樣子空腔(20)，例如在至少一個空腔壁(17)和至少兩個導(dǎo)體 (4)間形成的間隙(21)，用澆注材料(23)至少部分填充滿。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中一項或多項所述的制造方法，其特征在于，至少兩個導(dǎo)體 (4)，和至少一個電阻加熱元件(2)，用至少一個間隔物(8)，借助粘膠和/或夾緊裝置，材料 和/或形狀和/或力密封連接成至少一個加熱單元(10)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中一項或多項所述的制造方法，其特征在于，澆注材料(23) 是一種能固化的流體，其在被置入至少一個空腔(19)后固化而成為固體，和/或波紋翅片 (12)作為熱傳導(dǎo)件被焊牢到至少一個空腔壁(17)上。
全文摘要
一種熱交換器，包括至少一個電阻加熱元件(2)，特別是PTC元件(3)，至少兩個帶有至少一個電阻加熱元件(2)進(jìn)行導(dǎo)電的連接起來的導(dǎo)體(4)，特別是電路板6，7，為使電流通過至少一個電阻加熱元件(2)傳導(dǎo)，因而能加熱電阻加熱元件(2)，至少用一個導(dǎo)熱元件(11)來轉(zhuǎn)移從至少一個電阻加熱元件(2)上的熱量到被加熱流體，至少一個電絕緣件(22)，其至少能把一個導(dǎo)熱元件(11)從至少兩個導(dǎo)體(4)處進(jìn)行電絕緣，這樣在例如高于50V的高壓的電流下，可以對周圍環(huán)境，特別是人沒有危險地操作。本發(fā)明使至少兩個導(dǎo)體(4)和/或至少一個電阻加熱元件(2)被放置在至少由一個空腔壁(17)限制的一個空腔(19)里，至少一個電絕緣件(22)是澆注材料(23)，其至少部分填充滿空腔(19)，這樣至少兩個導(dǎo)體(4)和/或至少一個電阻加熱元件(2)首先能和至少一個空腔壁(17)至少部分電絕緣。
文檔編號F24H3/02GK101949584SQ20101011915
公開日2011年1月19日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者凡·吉恩, 卡爾·洛赫馬爾, 彼得·恩勒特, 托馬斯·希默, 托馬斯·施特勞斯, 米夏埃爾·科爾, 蒂埃里·克勞斯, 馬克·鮑爾 申請人:貝洱兩合公司;貝洱法蘭西魯法克公司