一种PTC水暖加热器的制作方法

本发明涉及一种加热器，尤其涉及一种PTC水暖加热器。

背景技术：

为应对日益突出的燃油供求的矛盾和环境污染的问题，世界各国均在推进新能源汽车的发展。传统汽车一直把发动机的余热作为制暖热源，这种方式依赖于汽车的发动机，也就是说要在发动机工作的状态下，才能实施车内的取暖。另外，这种取暖系统的效率很低，在冬季启动了发动机后需要6-10min才能供暖。但电动汽车没有发动机，混合动力车载发动机停转时车内也需要供暖。

目前，由于PTC陶瓷特有的正温度系数阻温特性，其有着自动控温，温度随电压波动影响小等优良的电性能以及不会燃烧、无明火、使用寿命长等安全特性。由PTC陶瓷制作的PTC加热器是一种理想的加热装置，它不仅很好的解决了在低温条件下电动汽车内部取暖和挡风玻璃除霜所需要的热源问题，还能应用于动力电池的热管理系统，在环境温度较低时对动力电池进行加热，而且由于其优良的绝缘性能确保了电动汽车的安全性能。

电动汽车制暖用PTC加热器有风暖和水暖两种，PTC水暖加热器，以PTC加热元件为发热核心，制作成PTC加热管，然后插入专用的铝合金导热体，通过加热防冻液，经由蒸发器向车内提供暖风，暖风柔和舒适，温度稳定适中，使用安全，节能高效。另外，PTC水加热器还可用于电动汽车动力电池热管理系统，通过加热防冻液给电池加热。

在电动汽车领域使用的PTC加热器使用环境有如下特点：一、工作电压高，至少在320V以上，一般在320VDC-750VDC；二、电动汽车的电压在运行中并不是恒定的，而是随着运行中电量的损耗而下降；三、由于汽车是在室外使用，四季温度及湿度的变化大；四、此加热器安装在汽车内使用，需更好的抗震动性能，且对使用寿命的要求更高，需达到十年以上；五、为了保证电动汽车在涉水、遭遇雨水或者部分被浸等极端环境下的安全性能，要求PTC加热器的防尘水性能最好达到IP67，避免对车内或车周边人员造成电击的意外伤害；六、目前市场上现有广泛使用的类似德国埃贝赫结构的PTC水暖加热器，有以下缺点：(1)该结构安全缺陷：埃贝赫加热器结构如下，PTC加热芯插入压铸铝槽(作为导热水槽)，铝槽放置在塑料外壳内，水(防冻液)在塑料外壳和铝槽之间流动，PTC加热芯通过加热铝槽把热量传导到水(防冻液中)。为防止水(防冻液)渗入带电的PTC加热芯或者铝槽上方的电控板，必须在塑料外壳和导热铝水槽之间做好可靠的密封，一旦两者之间的密封出现问题，防冻液就会在结合面处渗透并接触到PTC加热元件，或者电控板，这样很容易出现漏电引发的安全事故。因此此结构的PTC水加热器存在一定的安全隐患。(2)该结构的成本劣势：埃贝赫加热器结构采用PTC加热芯插入压铸铝槽结构，PTC加热芯和压铸铝槽的材料成本和制作成本较高；(3)该结构传热效果较差：PTC加热芯插入导热铝槽，两者之间不容易贴合紧密，造成有相对较大的热阻，影响了PTC的导热，使得PTC的功率不容易发挥。七、目前市场上现有的其它PTC水暖加热器，如东方PTC水暖加热器，其结构上有以下缺点：(1)PTC加热芯和通水扁管(即液体通道)相间排列，两根PTC加热芯之间共用一根水扁管，这样的排列不容易把PTC产生的的热量带走，难以充分发挥PTC的功率，造成热量的浪费；(2)PTC加热芯和通水扁管(即液体通道)相间排列的结构由于通水扁管(即液体通道)扁平且数量少，水阻较大。虽然通过扁管尺寸的调整也可以降低水阻，但会影响到传热效果。

技术实现要素：

发明目的：为了提高PTC水暖加热器的加热效率，提高PTC加热管的利用率，本发明提供一种PTC水暖加热器。

技术方案：本发明提供一种PTC水暖加热器，包括液体进出口管道、液体集流装置以及至少两个加热组件，所述加热组件包括PTC加热芯和两个液体通道，两个液体通道分别位于PTC加热芯的两侧，任一加热组件中的PTC加热芯和液体通道与其他PTC加热芯和液体通道排列于一个平面，所有液体通道的两端通过液体集流装置与液体进出口管道连通。

进一步的，还包括支撑片，所述支撑片插在两个相邻的加热组件之间。

进一步的，所述支撑片由金属或者塑料制成。

进一步的，所述PTC加热芯、支撑片与液体通道之间通过硅胶粘接或通过机械紧配。

进一步的，所述液体通道为金属扁管。

进一步的，所述液体通道由铝或铜制成。

进一步的，所述PTC加热芯包括PTC陶瓷元件、金属电极片、绝缘材料层，所述绝缘材料层包裹住PTC陶瓷元件和金属电极片，绝缘材料层为聚酰亚胺薄膜或氧化铝基板或导热硅胶片。

进一步的，所述PTC加热芯外还包裹有铝管。

进一步的，所述金属电极片从PTC加热芯中引出，用于连接外部电路。

进一步的，还包括电极片防护壳，所述电极片防护壳包裹住外部金属电极片。

工作原理：水(防冻液)从液体进口管道进入，通过液体集流装置流入各个加热组件中的液体通道，液体通道旁的PTC加热管加热后通过热传递将热量传至液体通道，水(防冻液)被加热后从另一侧的液体集流装置汇集，然后从液体出口管道流出。

有益效果：本发明提供一种PTC水暖加热器，通过加热组件的设计，每根PTC加热管搭配两根液体通道，每根PTC加热管两侧均有液体通道，大大增加了PTC加热管和水流之间的换热面积；相比较现有技术中PTC加热管与液体通道相间排列的结构而言，本发明在采用相同数量的PTC加热管的情况下，可以对更多的液体通道进行加热，PTC加热管的传热效率大大提高，从而大幅提高PTC水暖加热器的加热功率，节约能源，降低使用成本；液体通道的增加，使得同时通过的液体量增加，从而降低了水阻。支撑片位于加热组件之间，可以防止液体通道变形，也起到加固的作用。

附图说明

图1为PTC水暖加热器的结构示意图；

图2为PTC加热管的侧视图；

图3为PTC加热管的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，PTC水暖加热器包括液体进出口管道1、液体集流装置2以及至少两个加热组件3，本实施例中有六个加热组件3，所述加热组件3包括PTC加热芯31和两个液体通道32，两个液体通道32分别位于PTC加热芯31的两侧，本实施例中的液体通道32为铝扁管，也可以采用其他导热性较好的金属制成，任一加热组件3中的PTC加热芯31和液体通道32与其他PTC加热芯31和液体通道32排列于一个平面，液体通道32的两端通过液体集流装置2与液体进出口管道1连通。

当然，PTC水暖加热器除了加热组件3外还可以包含其它的加热芯和液体通道，与加热组件3中的PTC加热芯和液体通道排列在同一个平面，排列方式如：液体通道、加热管、液体通道、液体通道、加热管、液体通道、加热管、液体通道……

相邻两个加热组件3之间还插有支撑片4，支撑片4由金属或者塑料制成，用于支撑液体通道32，防止液体通道32变形。铝扁管内径较窄，材质较软，支撑片32可以支撑铝扁管，使其不会因为变形造成液体流通不顺畅甚至堵塞。当存在其他PTC加热芯和液体通道时，在加热组件3中的液体通道与其他PTC加热芯或液体通道之间也可以插入支撑片4，作用与本实施例中支撑片4的作用相同。

所述PTC加热芯31、支撑片4与液体通道32之间通过硅胶粘接牢固，加热固化，或者直接通过机械紧配。如图1所示，三者的排列顺序为：液体通道32、PTC加热芯31、液体通道32、支撑片4、液体通道32、PTC加热芯31、液体通道32、支撑片4、……液体通道32、PTC加热芯31、液体通道32。

如图3所示，在本实施例中，为了加固PTC加热芯31，在PTC加热芯31外包裹有铝管314，成为PTC加热管，PTC加热芯31包括PTC陶瓷元件311、金属电极片312、绝缘材料层313，所述绝缘材料层313包裹住PTC陶瓷元件311和金属电极片312，塞入铝管314经过滚压或者平压形成PTC加热管。实际使用中，也可以不采用铝管314，用绝缘材料层313密封包裹住PTC陶瓷元件311和金属电极片312即可。绝缘材料层313为聚酰亚胺薄膜或氧化铝基板或导热硅胶片。金属电极片312从PTC加热芯31中引出，用于连接外部电路，如图2所示，外部金属电极片312上还包裹有电极片防护壳315，起到安全防护作用，也防止电极之间短路。

作为优选的，本实施例中的每根PTC加热芯搭配两根液体通道，每根PTC加热芯两侧均有一个液体通道，大大增加了PTC加热管和水流之间的换热面积；而现有技术中PTC加热管与液体通道相间排列，位于中间的液体通道由两根PTC加热管进行加热，由于换热面积小，PTC产生的热量不容易被带走，功率难以充分发挥。。本发明可以在相同数量的PTC加热管的情况下，可以对更多的液体通道进行加热，PTC加热管的传热效率大大提高，从而大幅提高PTC水暖加热器的加热功率；液体通道的增加，使得同时通过的液体量增加，从而降低了水阻，且不会像增大液体通道的宽度那样影响传热效果。

应当说明的是，本发明未说明的部分均为现有技术。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。