电加热器装置的制作方法

本公开涉及一种电加热器装置。

背景技术：

jp2018-152195a描述了电加热器装置，该电加热器装置包括管状层压件、加热元件以及壳体，在管状层压件中，管道以预定间隙被堆叠用于流动水，加热元件布置在该间隙中，壳体用于容纳管状层压件和加热元件。厚部分形成在壳体中，以从壳体的外壁的内表面突出。按压构件设置在壳体中，以将管状层压件压靠在厚部分上，以使管道和加热元件紧密接触。进一步地，温度传感器布置在厚部分上以检测在管道中流动的水的温度。在电加热器装置中，从加热元件发出的热量被传递至管道内流动的水，从而加热水。

技术实现要素：

为了安装温度传感器，必须在壳体中形成厚部分。这是导致壳体扩大的因素。鉴于上述情况做出了本公开，其目的是提供一种电加热器装置，其中，可以减小壳体的尺寸。

根据本公开的一个方面，一种电加热器装置包括：多个管道，多个管道通过预定间隙彼此堆叠，流体在多个管道内流动；加热元件，加热元件通过被通电发热；以及电子部件模块，电子部件模块包括与加热元件不同的电子部件。加热元件和电子部件模块布置在多个管道之间的间隙中。

由于电子部件模块布置在管道之间的间隙中，因此，不需要为管状层压件外部的电子部件单独提供安装空间。因此，可以减小电加热器装置的尺寸。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的电加热器装置的示意性平面图。

图2是示出第一实施例的电加热器装置的示意性主视图。

图3是示出第一实施例的电子部件模块的示意性主视图。

图4是示出第一实施例的电子部件模块的示意性的后视图。

图5是示出第一实施例的电加热器装置的电气配置的框图。

图6是示出根据第一实施例的变化例的电加热器装置的示意性平面图。

图7是示出根据第一实施例的另一个变化例的电加热器装置的示意性平面图。

图8是示出根据第二实施例的电加热器装置的电气配置的框图。

具体实施方式

下文将参考附图描述实施例。为了便于理解，在可能的情况下，在附图中，相同的附图标记附于相同的元件，并且省略多余的说明。

第一实施例

参考图1描述第一实施例的电加热器装置10。电加热器装置10用于例如通过电加热在车辆的空调中循环通过加热器芯的水来升高加热器芯的温度。可以通过提高加热器芯的温度来提高吹入乘客席的空气温度，从而使乘客席的加热变得可能。在本实施例的电加热器装置10中，水作为要被加热的流体。

如图1所示，电加热器装置10包括管道堆叠体20、多个加热元件30、壳体40、按压构件50、板60和电子部件模块70。管道堆叠体20包括多个扁平管道21，多个扁平管道21在y轴方向上通过预定的间隙彼此堆叠，水流过多个扁平管道21。在下文中，在y轴方向上的一个方向被称为“y1方向”，并且相反的方向被称为“y2方向”。进一步地，管道21的纵向方向被称为“x轴方向”。在x轴方向上的一个方向被称为“x1方向”，并且相反的方向被称为“x2方向”。进一步地，如图2所示，垂直于x轴方向和y轴方向的方向被称为z轴方向。在z轴方向上的一个方向被称为“z1方向”，并且相反的方向被称为“z2方向”。

每个管道21在x1方向上的端部分连接至在y轴方向上延伸的分配管道22。管道21在x1方向上的端部分通过分配管道22连通。每个管道21在x2方向上的端部分连接至在y轴方向上延伸的收集管道23。管道21在x2方向上的端部分通过收集管道233连通。

分配管道22在y2方向上的一端部分连接至形成于板60中的流入口61。收集管道23在y2方向上的一端部分连接至形成于板60中的流出口62。在管道堆叠体20中，流入流入口61的水通过分配管道22分配至相应的管道21内，并且水在x2方向上流经每个管道21的内部。流经每个管道21的水在收集管道23内被收集，然后从流出口62流出。

在多个管道21中，第一管道21a在y2方向上位于最靠近流入口61和流出口62的位置，并且第二管道21b在y1方向上位于邻近第一管道21a的位置。电子部件模块70布置在形成于第一管道21a和第二管道21b之间的间隙中。加热元件30布置在管道21之间的其它间隙中。电子部件模块70和加热元件30中的每一个被管道21夹在中间。

加热元件30由例如通过在内部放置电阻后烧结制造的陶瓷加热器元件或者ptc元件制成，并且通过通电产生热量。加热元件30具有在z轴方向上的外表面32，并且端子31布置在外表面32上。端子31电连接至基板80，基板80布置为在z轴方向上面向管道堆叠体20。加热元件30基于通过基板80供应的电力产生热量。从加热元件30产生的热量传递至管道21，从而，加热在每个管道21内流动的水。

电子部件模块70包括与加热元件30不同的电子部件，例如，开关元件71、第一温度传感器72和第二温度传感器73。端子74在z轴方向上设置在电子部件模块70的外表面75上。端子74电连接至基板80。

开关元件71和第一温度传感器72在y2方向上布置在电子部件模块70的外表面76上。电子部件模块70的外表面76与第一管道21a接触。如图3所示，开关元件71在x轴方向上被布置在电子部件模块70的外表面76的大致中心。开关元件71由igbt、mosfet等形成。开关元件71为驱动加热元件30的驱动电路的一部分，并且被接通/断开以向加热元件30供应电力/停止到加热元件30的电力。第一温度传感器72布置在电子部件模块70的外表面76在x1方向上的端部分处。如图1所示，第一温度传感器72位于第一管道21a上的接触部分p1处，接触部分p1为水的流动方向上的最上游侧，在接触部分p1，电子部件模块70与第一管道21a接触。在本实施例中，接触部分p1对应于第一接触部分。第一温度传感器72检测与接触部分p1接触的第一管道21a的温度并且输出与检测温度对应的信号。

第二温度传感器73在y1方向上布置在电子部件模块70的外表面77。电子部件模块70的外表面77与第二管道21b接触。如图4所示，第二温度传感器73布置在电子部件模块70的外表面77在x2方向上的端部分处。如图1所示，第二温度传感器73位于第二管道21b上的接触部分p2，接触部分p2为水的流动方向上的最下游侧，在接触部分p2，电子部件模块70与第二管道221b接触。在本实施例中，接触部分p2对应于第二接触部分。第二温度传感器73检测与接触部分p2接触的第二管道21b的温度并且输出与检测温度对应的信号。

如图1所示，壳体40由金属构件制成，并且具有方盒形状。管道堆叠体20、加热元件30、按压构件50、电子部件模块70以及基板80容纳在壳体40内。开口42在y2方向上形成在壳体40的侧壁41上。板60插入开口42内。如图2所示，板60使用螺栓64一体地组装至壳体40，从而闭合壳体40的开口42。

如图1所示，流入口61和流出口62形成在板60的外表面上以在y2方向上突出。分配管道22和收集管道23的每一端在y1方向上从板60的外表面插入板60。分配管道22的一端通过形成在板60内的流动路径(未示出)连通流出口62。类似地，收集管道23的一端通过形成在板60内的流动路径(未示出)连通流出口62。

突出部分63形成为在y1方向上从板60的外表面突出。突出部分63的尖端与第一管道道21a接触。管道堆叠体20被按压构件50压靠至突出部分63。具体来说，按压构件50在管道堆叠体20内布置在壳体40和布置在y1方向上最末端区域处的管道21之间。按压构件50由板簧等制成并且通过其在管道堆叠体20内的弹性力在y2方向按压最末端的管道21。管道堆叠体20被按压构件50的弹性力压靠至板60的突出部分63。结果，管道21和加热元件30可以紧密接触，从而可以增强二者之间的导热性。

接下来，将描述电加热器装置10的电气配置。如图5所示，电加热器装置10进一步包括控制器90，控制器90安装在基板80上。在本实施例中，控制器90对应于计算器。控制器90基于第一温度传感器72和第二温度传感器73检测的温度切换开关元件71的接通/断开。因此，从流出口62流出的水的温度通过控制通过加热元件30产生的热量被控制以具有目标温度。

具体来说，控制器90基于第一温度传感器72的输出信号检测与电子部件模块70的接触部分p1接触的第一管道21a的温度。基于通过第一温度传感器72检测的温度，控制器90获取关于流入温度t1的信息，流入温度t1是流入管道堆叠体20的水的温度。进一步地，控制器90基于第二温度传感器73的输出信号检测与电子部件模块70的接触部分p2接触的第二管道21b的温度。基于通过第二温度传感器73检测的温度，控制器90获取关于流出温度t2的信息，流出温度t2是从管道堆叠体20流出的水的温度。

控制器90监控例如，流入温度t1是否小于预定温度。当流入温度t1等于或高于预定温度时，控制器90判断当水被加热元件30进一步加热时，存在水沸腾的可能，并停止向加热元件30供电，从而停止加热元件30产生的热量。

当流入温度t1低于预定温度时，控制器90基于流出温度t2控制加热元件30的发热量。具体来说，控制器90基于流出温度t2和目标温度之间的偏差计算占空比，并且基于计算的占空比接通/断开开关元件71以控制加热元件30产生的热量。

根据上述本实施例的电加热器装置10，可以获得如下效果(1)至(3)。

(1)加热元件30和电子部件模块70布置在管道21之间的间隙中。电子部件模块70包括与加热元件30不同的电子部件，例如开关元件71、温度传感器72、73。因此，不需要在管道堆叠体20外单独提供用于电子部件(例如开关元件71和温度传感器72、73)的安装空间。因此，可以减小电加热器装置10的尺寸。

(2)电子部件模块70具有第一温度传感器72，第一温度传感器72布置在与第一管道21a接触的第一接触部分p1上。由于第一管道21a仅与电子部件模块70接触，因此，从加热元件30产生的热量难以传递至第一管道21a。除此之外，由于第一接触部分p1位于分配管道22附近，因此，第一接触部分p1的温度大致等于流入流入口61的水的温度，换言之，在被加热元件30加热之前的水的温度。因此，第一温度传感器72可以在被加热元件30加热之前准确地检测水的温度。

(3)电子部件模块70具有第二温度传感器73，第二温度传感器73布置在与第二管道道21b接触的第二接触部分p2上。由于第二管道21b与加热元件30接触，因此，从加热元件30产生的热量传递至第二管道21b。此外，由于第二接触部分p2位于收集管道23附近，因此，第二接触部分p2的温度约等于被加热元件30加热的水的温度，换言之，从流出口62流出的水的温度。因此，第二温度传感器73可以准确地检测被加热元件30加热的水的温度。

变化例

将描述第一实施例的电加热器装置10的第一变化例。如图6所示，在该变化例的电加热器装置10中，不仅第二温度传感器73，而且开关元件71和第一温度传感器72也布置在电子部件模块70的外表面77上。即，在本变化例中，第一温度传感器72被布置流经第二管道21b的水的流动方向上的最上游侧的第一接触部分p1处，并且第二温度传感器73布置在流经第二管道21b的水的流动方向上的最下游侧的第二接触部分p2处。

根据第一变化例，流入温度t1可以被第一温度传感器72检测，并且流出温度t2可以被第二温度传感器73检测。电子部件模块70不限于位于最靠近流入口61和流出口62的间隙中。例如，如图7所示，电子部件模块70可以位于其他间隙中。

第二实施例

将描述电加热器装置10的第二实施例。在下文中，将主要描述与第一实施例的电加热器装置10的区别。如图8所示，本实施例的电加热器装置10不同于第一实施例的电加热器装置10之处在于不具有第二温度传感器73。控制器90基于温度传感器72检测的流入温度t1计算流出温度t2。

具体来说，电加热器装置10具有电压传感器100和电流传感器110，电压传感器100用于输出与施加至加热元件30的电压对应的信号，电流传感器110用于输出与流经加热元件30的电流对应的信号。控制器90基于电压传感器100的输出信号检测施加至加热元件30的电压值v，并且基于电流传感器110的输出信号检测流经加热元件30的电流值i。控制器90将电压值v和电流值i相乘，从而获得供应至加热元件30的电功率w。进一步地，控制器90还获得电流值i的积分值。进一步地，控制器90测量通电时间ti，该通电时间ti是向加热元件30供应电力的时间段。控制器90基于电功率w、通电时间ti以及电流值i的积分值，通过使用算术表达式计算通过加热元件30产生的热量hc。

此外，控制器90对开关元件71的接通/断开的次数进行计数，并基于该计数值，使用算术表达式、映射等计算通过开关元件71产生的热量sc。控制器90基于流入温度t1、通过加热元件30产生的热量hc以及开关元件71产生的热量sc，使用以下公式f1计算流出温度t2。在公式f1中，“c”表示水的比热，“q”表示水的流量。

t2＝t1+(hc+sc)/(cxq)(f1)

水的流量“q”可以是预定的恒定值，或者由流量传感器检测的值可以用作水的流量“q”。或者，关于水的流量“q”的信息可以从向电加热器装置10供水的泵获取。

当通过开关元件71产生的热量sc小于通过加热元件30产生的热量hc时，控制器90可以基于以下公式f2计算流出温度t2。

t2＝t1+hc/(cxq)(f2)

根据本实施例的电加热器装置10，除了上述效果(1)和(2)之外，还可以获得以下效果(4)。

(4)流入温度t1和流出温度t2可以仅通过在电子部件模块70中设置一个温度传感器72获得。因此，与第一实施例中两个温度传感器72、73设置在电子部件模块70中的结构相比，可以从电子部件模块70中去除温度传感器73，从而可以减少部件的数量。

变化例

接下来，将描述第二实施例的电加热器装置10的变化例。该变化例的电子部件模块70仅具有温度传感器73来代替温度传感器72。控制器90基于温度传感器73的输出信号检测流出温度t2，并且基于以下公式f3或f4计算流入温度t1。

t1＝t2-(hc+sc)/(cxq)(f3)

t1＝t2-hc/(cxq)(f4)

可以通过仅在电子部件模块70中设置一个温度传感器73获取关于流入温度t1和流出温度t2的信息。因此，与两个温度传感器72、73设置在电子部件模块70中的第一实施例相比，可以从电子部件模块70中去除温度传感器72。

其他实施例

相应的实施例也可以以下方式实施。

电加热器装置10可以加热除水以外的适当流体。

通过控制器90提供的单元和/或功能可以由存储在有形存储设备和执行软件的计算机中的软件、单独的硬件或软件和硬件的结合提供。例如，假设控制器90设有用作硬件的电子电路的情况；这种电子电路可以设有模拟电路和/或包括多个逻辑电路的数字电路。

本公开不限于上述具体示例。只要修改的具体示例具有本公开的特征，本领域技术人员在设计上适当修改的上述具体示例也包括在本公开的范围内。包括在每个上述具体示例中的每个元件，以及元件的位置、条件、形状等不限于图示的那些，并且可以适当地修改。只要没有技术不一致发生，包括在每个上述具体示例中的元件的组合都可以被适当地修改。