用于机动车工作液罐的，具有PTC‑塑料体的加热装置的制作方法

本发明涉及一种用于特别是为了储存水状尿素溶液的机动车工作液罐的加热装置，其中加热设备具有：两个电导体；一个设置在两个电导体之间的和使所述两个电导体电接触的，由ptc-塑料构成的物体；和一个至少局部地保护电导体和ptc-塑料体免受外部环境的影响的护套。

本发明同样涉及一种机动车工作液罐，特别是用于储存水状尿素溶液，其具有一个注入口，一个与该注入口不同的取出口和具有一个这样的加热装置。

背景技术：

例如由de102013209957a1公知了一种这种类型的加热装置。该这种类型的加热装置具有两个接触销，为了每个电极一个，这些接触销分别由可导电的塑料包围。两个将接触销包围的，电的塑料结构通过一个设置在这些塑料结构之间的ptc件接触。这样由两个由可导电的塑料构成的，具有收纳在其内的接触销的塑料板和设置在塑料板之间的ptc件构成的组件由一种电绝缘的，然而导热的塑料材料包围，该塑料材料保护可导电的塑料板和设置在这些塑料板之间的ptc件免受外部的影响。

ptc件是当电流流过它们时升温并且根据通过升温产生的相对外部环境的温度梯度可以向这个外部环境释放热量的构件。其中“ptc”意味着“positivetemperaturecoefficient”，其表明：ptc件的电阻随着温度的上升而增大。这一点导致ptc件的加热功率的所期望的自限制。由于随着温度上升ptc件的电阻也上升，通过ptc件的电流随着温度上升由于电阻增大而变小，因而时间单位内由ptc件释放的热量的量随着ptc件的温度升高而越来越少。因此可以防止ptc件或者需由它加温的介质过热。

此处特别引起关注的水状尿素溶液的化学稳定性在温度超过80℃时下降，因而它的使用安全性在高温时受到严重威胁。出于这个原因，随着温度升高自身调节加热功率的ptc件特别适合于对水状尿素溶液以及其他的工作液的加热。

技术实现要素：

本发明的目的是如下地进一步发展这种类型的加热装置，即它为了能够以尽可能大的释放热量的表面设置在机动车工作液罐内而不在工作液罐内占用过量的储存容积可以构造有尽可能小的厚度。

这个目的根据本发明的第一观点通过文首述及类型的加热装置得以实现，在该加热装置中至少一个电导体至少局部由金属箔，特别是铝箔构成并且在该加热装置中护套是绝缘面。

优选绝缘面与金属箔连接，尽管这一点并不是绝对必要。特别是当金属箔构造有较大的厚度，例如大于1mm时，绝缘面可以设置为没有与金属箔粘性连接的绝缘板构件。如果与此相反如原则上优选的那样绝缘面与金属箔连接的话，那么可以通过给金属箔喷涂热塑性塑料或者通过敷设并固化由绝缘材料，特别是由非导电的塑料构成的漆料实现这一点。优选绝缘面由塑料膜构成。下面借助与金属箔连接的塑料膜的优选的实施方式进一步发展本发明。然而需要指出的是：也可以取而代之地使用上述可选的实施方式。特别优选金属箔是铝箔。然而不应该排除：将不锈钢用作金属箔的金属，特别是在箔厚处于下列总厚度范围的上部范围内时，该总厚度范围目前应该依然理解为箔。

其中由于自身钝化特性(eigenpassivierungsverhalten)出于防腐原因优选铝箔作为金属箔。其中“箔”特别是指10μm至2mm之间的，优选10至80μm，特别是10至50μm的金属厚度。因此利用这种金属箔可以实现大面积的和尽管如此轻而薄的释放热量的表面。

这个加热装置通过ptc-塑料体获得加热装置的刚性，该ptc-塑料体的厚度在100与5000μm之间，特别是在300与2000μm之间，优选为约500μm。

其中保护护套优选是塑料膜，例如由聚烯烃，特别优选由聚丙烯构成，该塑料膜同样可以构造得很薄，例如在150至400μm，特别是200至300μm的范围内，优选为约250μm。

优选塑料膜与构造成金属箔的导体段连接，因为这一点在制作加热装置时可以显著地使对薄的和因此通常形状不稳定的金属箔的处理更加容易。

优选不仅电导体的一个部段，而且导体总体上构造成金属箔。进一步优选加热装置沿着厚度方向构成分层的，从外向内包括塑料膜，金属箔，ptc-塑料体，另外的电导体和再次塑料膜。

电导体的由金属箔构成的部段要么可以是全面连续的箔部段，要么可以构造成曲折状的导体电路。

为了制作ptc-塑料体存在不同的，可用的制作方法。ptc-塑料体例如可以通过挤压成型或/和通过注塑构成。同样可能的是，ptc-塑料体可以由半成品通过热成形构成，其中出于所期望小的加热装置厚度的原因板状的半成品为优选。不仅通过注塑，而且还可以通过热成形构成三维构成的，平面的ptc-塑料体，其中“平面的”表示：各塑料体沿着它的厚度方向比沿着它的既垂直于厚度方向又相互垂直的延伸方向具有小得多的尺寸。

例如通过为热塑性塑料填充相应的可导电的填充材料，例如颗粒状的微粒或纤维微粒，可以实现用于塑料体的材料的ptc-性能。

为了实现电导体的由金属箔构成的部段与塑料膜之间的尽可能良好的连接，在它们之间可以涂敷一种粘合剂，其中优选使用可导电的粘合剂。作为可选或补充，可以通过真空将电导体的由金属箔构成的部段粘合在塑料膜上。

除了上述方法之外，还可以通过与金属箔的共挤压构成ptc-塑料体，使得将ptc-塑料直接挤压在金属箔上。(数层)金属箔与ptc-塑料的共挤压在现有技术中本身是众所周知的。

优选将ptc-塑料共挤压在两层金属箔之间，因而获得具有位于外侧的金属箔和设置在其间的ptc-塑料体的夹层构件。在这个情况中，两个电导体由金属箔制成，原则上这一点与所选择的制作方法无关地为优选。

为了改善电导体与ptc-塑料体之间的电接触，可以根据本发明的有益的实施方式考虑如下：可导电的材料敷设在ptc-塑料体的至少一个指向电导体的侧面上。可导电的材料可以与在ptc-塑料中使用的材料相同或者与其不同。优选作为可导电的材料敷设一种金属，特别优选通过沉积法实现这一点。在这种情况下可以考虑化学或电沉积，其中也可以由气相进行化学沉积。也可以考虑将金属物理气相沉积在ptc-塑料体的表面上。在使用沉积法的情况中，敷设的可导电材料的厚度可以在纳米范围内，例如在两位数的纳米范围内。

可导电的材料同样可以作为液态的或糊状的可导电材料敷设在ptc-塑料体的表面上。然后可导电材料的厚度可以在三位数的微米范围内。因此能够一般地在所述范围内选择敷设的可导电材料的厚度，即在一个两位数的纳米值(nanometerbetrag)至一个三位数的微米值(mikrometerbetrag)之间。

如在上面已经简述的那样，优选两个电导体至少局部由金属箔构成，优选全部金属箔构成，以便获得一个在它们的整个延伸面上尽可能薄的加热装置。

根据本发明的另一个可以与上述第一观点无关地应用的观点，文首述及的目的还通过一个这种类型的加热装置得以实现，在该加热装置中两个电导体利用注塑法由ptc-塑料喷涂或挤压包封。电导体可以至少局部构造成金属箔，因而在这种情况中，上述涉及至少一个局部构造成金属箔的电导体的有益的发展设计也可以应用在另外的本发明观点上。

两个电导体可以仅仅局部喷涂或挤压包封，例如当只在不同的位置上局部地希望一个电加热功率时。它们也可以完全由ptc-塑料喷涂或挤压包封，使得两个电导体在至少一侧上或在两侧上完全由ptc-塑料覆盖。

根据本发明的又一个另外的观点，文首述及的目的同样可以通过一个这种类型的加热装置得以实现，在该加热装置中两个电导体敷在由ptc-塑料构成的硬壳基材上。这个原则上独立于前述观点的观点也可以与上述解决方案的观点的有益的发展设计共同应用，例如当至少一个电导体在硬壳基材上至少局部构造成金属箔时或/和当两个电导体由ptc-塑料喷涂时。同样毫无问题地可以将两个电导体敷在由ptc-塑料构成的硬壳基材上并且在敷设侧上为它们喷涂ptc-塑料，使得它们完全嵌入ptc-塑料中。

还可以与此不同地通过如下方式实现将两个电导体完全嵌入，即两个电导体收纳在两个由ptc-塑料构成的硬壳基材之间。

与两个电导体是否利用注塑法用ptc-塑料喷涂或挤压包封或/和敷在由ptc-塑料构成的硬壳基材上或收纳在两个这样的硬壳基材之间无关，一个这样构成的，包括电导体和将它们包围的ptc-塑料-与它的形状无关-的组件可以由一层塑料膜作为护套至少局部，优选完全包围，以便保护该组件免受外部的影响，特别是免受水状尿素溶液的化学影响。

根据又一个另外的本发明观点，文首述及的目的还可以通过一个这种类型的加热装置得以实现，在该加热装置中两个电导体共轴地设置，其中ptc-塑料体径向地设置在两个电导体之间，并且在径向外侧的电导体之外径向地设置有一个将两个导体和ptc-塑料体全面包围的和轴向与它们共同延伸的塑料护套。因此加热装置在此可以构造成在共轴设置的电导体之间具有一个ptc-塑料体的ptc-电缆的结构。将电导体在外部包围的塑料护套优选为耐水状尿素溶液腐蚀。

如在文首示出的那样，本发明还涉及一种机动车工作液罐，其具有一个如上所述构造的和进一步发展的加热装置。恰好在形式为ptc-电缆的加热装置的最后提及的解决方案的情况中，机动车工作液罐优选具有电缆支撑点，电缆状的加热装置可以紧固在这些电缆支撑点上。在此产生大的优点：电缆状的加热装置能够沿着几乎任意的走向，例如以蜿蜒或回线的形式，诸如重叠的回线，以大的表面设置在工作液罐的内壁的附近。

根据另一个可以独立于上述发明思想应用的发明思想，也可以通过如下方式构成一个用于工作液罐的加热装置，即ptc-压印材料线路状地(bahnfoermig)压印在薄膜上或刚性的板上或者直接压印在罐壳段(tankschalenabschnitt)的表面上。在这种情况下实现了极高的结构自由度，其中如果将加热装置设置在罐内的话，为了将加热装置收纳在罐内同时使用罐的最小的储存容积。在这个情况中，通过压印可通过印刷技术涂敷的ptc-塑料制造的加热电路也可以由一层如其在上面提到的塑料膜遮盖并且由此得到保护免受水状尿素溶液的化学影响。其中塑料膜可以直接粘贴在ptc-加热电路敷设在其上的基础上或者层压在这个基础上。

附图说明

下面借助附图进一步详细地阐述本发明。其示出：

图1为加热装置的本发明第一实施方式的横截面；

图2为本发明加热装置的第二实施方式的横截面；

图3为硬壳基材的顶视图，其具有本发明加热装置的第三实施方式的设置在其上的电导体；

图4为本发明加热装置的第四实施方式和

图5为本发明加热装置的第五实施方式，其中图5a示出加热装置的横截面和图5b示出部分纵剖视图。

具体实施方式

在图1中示出的是一般标记为10的本发明加热装置的第一实施方式。加热装置包括作为电导体的第一金属箔12与第二金属箔14和一个设置在两个金属箔12和14之间的，由ptc(正温度系数)-塑料构成的塑料体16。由金属箔12和14以及ptc-塑料体16构成的配置组件位于两层塑料膜18和20之间，这些塑料膜密封地保护可导电的构件12、14和16免受外部环境22的影响，因而外部环境22中的介质既不能接触或浸湿金属箔12和14也不能接触或浸湿ptc-塑料体16。这一点特别是当加热装置10设置用于将热量释放给一种对于加热装置的原料中的至少一种具有化学腐蚀性的材料时是有利的，如这个材料例如是水状的尿素溶液。

金属箔12和14优选为铝箔，例如厚度为20至40μm。

ptc-塑料体16优选具有约500μm的厚度并且由填充有ptc-微粒的热塑性塑料构成。

薄膜18和20优选由聚丙烯构成。两层金属箔12和14中的每一个与电源的一个不同的极连接，其中供电导线穿过塑料膜18和20。在图1中未示出供电导线。

在所示出的实例中，塑料膜具有例如250μm的厚度，因而整个加热装置10具有一个略微小于1.1mm的厚度。因此它可以设置在一个罐内腔中，而不会由加热装置10占用过多的，然后将不能用于储存那种罐为其而设置的介质的罐容积。

因此外部环境22优选是罐内腔。

金属箔12和14为了使它们的可加工性更加容易与分别与它们接触的薄膜18或20连接，就是说已经在将它们安装在ptc-塑料体16上之前连接。金属箔12和14可以粘贴在它们的分别配属的塑料膜18或20上，在中间设置增附剂的情况下，或者可以通过真空与薄膜连接。薄膜18和20可以在它们与ptc-塑料体16直接接触的那些位置上与这个ptc-塑料体同样粘合或者层压在这个ptc-塑料体上。

由于两层薄膜18和20优选由同样的塑料制成，这两层薄膜18和20可以在它们直接接触的地方相互焊接在一起。

在图2中以与图1同样的视角示出本发明加热装置的第二实施方式。

与在第一实施方式中相同的和功能相同的构件和构件部段在第二实施方式中标注相同的附图标记，然而提高数字100。下面只对图2的第二实施方式就它与图1中的第一实施方式的不同之处加以阐述，此外为了阐述第二实施方式还明确引用对该实施方式的说明。

第二实施方式与第一实施方式的不同之处仅仅在于：为了改善一方面金属箔112和114与另一方面ptc-塑料体116之间的电接触，在指向金属箔112和114的表面116a和116b上分别敷设一层金属层，例如通过气相沉积，如这一点通过喷镀可以实现的那样。如对于由气相沉积的金属层来说通常的那样，金属层124和126分别只有几个纳米厚，然而显著改善了ptc-塑料体116与金属箔112和114之间的接触，因此降低了所述构件之间的接触电阻。

在图3中示出第三实施方式210的一个部分的顶视图。

与在第一或第二实施方式中相同的和功能相同的构件和构件部段在第三实施方式中标注相同的附图标记，然而提高数字200或100。下面只对图3的第三实施方式就它与图1中的第一实施方式或图2中的第二实施方式的不同之处加以阐述，此外为了阐述第三实施方式还明确引用对这些实施方式的说明。

在图3中仅仅为了更好地区别承载它们的基材216′用阴影线示出两个电导体212和214。其涉及的并不是剖视图。

基材216′可以由ptc-塑料制作成三维的，反复曲折或弯曲的壳构件，例如利用注塑法或者制作成热成形的壳构件。电导体212和214可以-优选再次作为金属箔-敷在基材的指向图3的观察者的表面上。基材216′的朝向图3的观察者的侧面为了将电导体212和214完全嵌入要么可以喷涂ptc-塑料要么可以由第二ptc-塑料硬壳遮盖，该塑料硬壳的指向基材216′的侧面为了尽可能无间隙地将两个硬壳相互连接构造成与基材216′的指向图3的观察者的表面互补的。

图3在相同的图示中还可以示出一个非常有益的加热装置的变型。例如附图标记216′可以表示机动车运行液罐(kfz-betriebsmitteltank)的罐壁的局部，其中图3的观察者看向朝向罐内腔的侧面。

然后可以将导体电路212和214理解为压印在罐壁216′上的，由ptc-塑料构成的ptc-导体电路。在这些导体电路上可以敷设一层在图3中未示出的塑料膜，例如再次由聚烯烃，特别是聚丙烯构成，例如通过粘贴或层压在罐壁216′上，为了保护导体电路212和214免受需由加热装置210加温的介质的浸湿。

图4示出的是本发明加热装置410的第四实施方式。

与在第一，第二或第三实施方式中相同的和功能相同的构件和构件部段在第四实施方式中标注相同的附图标记，然而提高数字300、200或100。下面只对图4的第四实施方式就它与图1中的第一实施方式或图2中的第二实施方式或图3中的第三实施方式的不同之处加以阐述，此外为了阐述第四实施方式还明确引用对这些实施方式的说明。

第四实施方式的加热装置310显示两个电导体312和314，优选再次由金属箔构成，这些导体局部在不同的位置上由ptc-塑料体316′、316″...316^ix跨接。其中ptc-塑料体316要么挤压包封在电导体312、314周围，要么由两个在它们之间局部收纳电导体312和314的部段的半壳构成，要么包括一个将电导体312和314支撑在一侧上的，由ptc-塑料构成的树脂壳，该树脂壳为了将支撑在硬壳上的导体段完全嵌入而喷涂ptc-塑料。

具有将它们局部跨接的ptc体316的导体配置组件312、314可以再次由一层塑料膜遮盖或者收纳在两层塑料膜之间。上述内容适用于塑料膜。

在图5中示出的是本发明加热装置的第五实施方式410。

与在第一至第四实施方式中相同的和功能相同的构件和构件部段在第五实施方式中标注相同的附图标记，然而提高数字400、300、200或100。下面只对图5的第五实施方式就它与图1至图4中的实施方式的不同之处加以阐述，此外为了阐述第五实施方式还明确引用对这些实施方式的说明。

其中图5a示出第五实施方式的横截面图和图5b示出同一实施方式的部分纵剖视图。

与在前述实施方式中不同，此处电导体412和414相互共轴地设置，其中第一电导体412与将这个导体径向外部包围的第二电导体414之间的径向间隙完全由ptc体416填满。由第一和第二电导体412或414以及设置在其间的ptc-塑料体416构成的共轴的组件在径向外侧受到一个耐水状尿素溶液腐蚀的塑料护套418的保护，例如由聚丙烯构成。

第五实施方式的同轴电缆状的加热装置410优选是柔韧的，以便能够将它在它的可塑性的限度内设置在机动车工作液罐内。为此可以在罐内侧面上局部相互保持间距地设置用于局部紧固同轴电缆状的加热装置的紧固设备，例如形式为定位夹(verrastungsclips)，同轴电缆状的加热装置410压入这些定位夹中。因此可以在规避所有可能存在于罐内的设置障碍的情况下将具有大的释放热量的表面积的加热装置410设置在机动车工作液罐内。例如一个可能的液位传感器，或者其他的传感器，如温度传感器或质量传感器，或者一个工作液泵和诸如此类构成设置障碍。

上面介绍的加热装置特别优选适合于对水状尿素溶液进行加温，如它在机动车内用于降低内燃发动机的废气中的氮氧化物那样。