换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种换热器（1），包括：至少一个电阻加热元件（2），特别是至少一个PTC元件（3）；至少两个导体（4），特别是导体片（6、7），所述导体与所述至少一个电阻加热元件（2）导电连接，以引导电流经过所述至少一个电阻加热元件（2）并且借此对所述电阻加热元件（2）进行加热；用于将热量从所述至少一个电阻加热元件（2）传递到待加热流体的至少一个导热元件（11）；至少一个电绝缘元件（22），所述电绝缘元件使所述至少两个导体（4）电绝缘，优选是与所述至少一个导热元件（11）电绝缘；至少一根管子（18），其中，所述至少两个导体（4）和所述至少一个电阻加热元件（2）设置在由所述管子（18）限定的空腔（19）内，并且所述管子（18）在至少一个接触面（14）处在压力下平放在所述至少一个电绝缘元件（22）上。本实用新型的目的是使所述换热器能够以在例如大于50V的高压下的电流运行，而不会危害环境，特别是人员。
【专利说明】换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种换热器、一种机动车辆空调系统以及一种用于制造换热器或者机动车辆空调系统的方法。
【背景技术】
[0002]机动车辆空调系统用于对待供给到机动车辆内室的空气进行加热和/或冷却。在机动车辆空调系统中，换热器被用作电加热装置，以对被供给到内室中的空气进行加热。该电加热装置包括PTC元件。PTC元件(PTC:正温度系数)是具有电阻且在较低温度下比在较高温度下能够更好地导电的导电材料。因此它们的电阻在温度升高时变大。PTC元件一般由陶瓷构成并且是冷导体。因此，与边界条件(比如在PTC元件上的施加电压、额定电阻或者空气量)无关地在PTC元件上产生非常均匀的表面温度。比如在采用普通的发热加热金属丝可能发生的过热可以得到避免，因为在这里与边界条件无关地，总是施加大约相等的电阻并且因此施加基本上相同的电加热功率。
[0003]换热器包括PTC元件、用来引导电流经过PTC元件的至少两个导体、以及用来扩大空气加热表面的导热元件，特别是薄板或者波形翅片。人们越来越多地制造具有的纯电动驱动装置或者具有混合动力驱动装置的机动车辆。用于这些机动车辆的机动车辆空调系统一般不再具有用于加热空气的换热器，该换热器被冷却流体流过。因此，机动车辆空调系统的全部加热功率必须由电加热装置或者更确切地说PTC元件。由于这个原因，PTC元件也需要以例如范围在50到600伏的高压而不是以12伏的低压运行。但是，在机动车辆空调系统的高压是个安全问题，因为例如由于与处于高压下的部件的人体接触，高压会使人员遭受健康危吾。
[0004]US4327282示出了一种具有PTC加热元件的换热器。借助于接触板，引导电流经过PTC加热元件并且在接触板上设有绝缘层。这些组成部分借助于U形夹固定在一起。
[0005]由EP1768458A1公开了用于加热空气的加热装置的一种热量产生元件，该热量产生元件包括至少一个PTC元件和贴靠在PTC元件的对置侧面上的电导体线路，其中，两个在外侧被不导电的绝缘层包围。
实用新型内容
[0006]因此本实用新型的目的在于提供一种换热器和一种机动车辆空调系统以及一种用于制造换热器和机动车辆空调系统的方法，其中，以在例如大于50V的高压下的电流运行的换热器可以对环境，特别是人员无危害地运行。换热器和机动车辆空调系统的制造价格应当便宜，且应当在运行中可靠地工作。
[0007]该目的是通过一种换热器得以解决，该换热器包括:至少一个电阻加热元件，特别是至少一个PTC元件；至少两个导体，特别是导体片，这些导体与所述至少一个电阻加热元件导电连接，以引导电流经过所述至少一个电阻加热元件并且借此对电阻加热元件进行加热；用于将热量从所述至少一个电阻加热元件传递到待加热流体的至少一个导热元件；至少一个电绝缘元件，该电绝缘元件使所述至少两个导体电绝缘，优选是与所述至少一个导热元件电绝缘；至少一根管子，其中，所述至少两个导体和所述至少一个电阻加热元件设置在由管子限定的空腔内并且管子在至少一个接触面处在压力下平放在所述至少一个电绝缘元件上，其中，作用在所述至少一个接触面上的压力是不同的，特别是作用在所述至少一个接触面上的压力在中心处比在边缘处更大，优选大至少10%、50%或者100%，和/或管子在特别是与管子的纵向轴线垂直且与由接触面张成的假想平面平行的所述至少一个接触面处具有不同厚度，和/或管子在所述至少一个接触面处具有比在所述至少一个接触面之外的区域中更大的厚度并且由于不同厚度而在管子的内侧上在接触面与在接触面之外的区域之间形成台阶。
[0008]管子在接触面处被设计成在压紧且变形到所述至少一个电绝缘元件上之前在与管子的纵向轴线垂直的截面中是弯曲的而在之后基本上为平的，从而在压紧到所述至少一个电绝缘元件上之后，在管子的所述至少一个接触面处如同板簧一样产生弯曲力矩并且借此将加热组件以压紧配合的方式固定在管子之间。因此，有利的是，没有必要的是，在加热组件固定在管子上时例如需要在外侧对管子施加力的夹紧框。
[0009]特别地，所述至少一根管子被设计成具有两个宽面壁部和两个窄面壁部的扁平管并且两个窄面壁部借助于分别在一个接触面处作用在两个宽面壁部上的压力而被张紧，从而具有至少一个电阻加热元件、至少两个导体以及至少一个电绝缘元件的加热组件以压紧配合的方式保持在两个宽面壁部之间。
[0010]在另一种设计方案中，作用于所述至少一个接触面上的压力在与管子的纵向轴线垂直的截面中在边缘处比在中心处更小，特别是该压力在中心处比在边缘处大至少10%、30%、50% 或者 100%。
[0011]在一种补充性实施方式中，管子在所述至少一个接触面处的中心厚度与管子在所述至少一个接触面处的边缘厚度之比大于等于1.0，并且优选小于1.5或者1.2或者1.1。管子在接触面处在中心处比在边缘处较大的厚度使得在压紧到所述至少一个电绝缘元件之后持续地产生与管子的纵向轴线垂直的弯曲应力。
[0012]优选地，管子在至少一个接触面处的中心厚度与管子在接触面之外的区域中的厚度之比在1.1到2.0之间，优选在1.1到1.5之间，特别是在1.2到1.7之间。因此，管子在接触面与在接触面之外的区域之间具有台阶，从而因此仅仅在接触面处对所述至少一个电绝缘元件施加压力。因此可以避免作用于所述至少一个电绝缘元件上的特别是比陶瓷片更大的弯曲应力，并且因此可以基本上排除陶瓷片断裂的可能性。
[0013]在一种变型中，管子在所述至少一个接触面处的厚度在0.7mm到3mm之间，优选在0.8mm到2mm之间，特别是在0.9mm到1.7mm之间，和/或管子特别是在两个窄面壁部处具有预设弯曲部位，其中，优选地，管子在预设弯曲部位上具有比在预设弯曲部位之外的区域中更小的厚度，和/或两个窄面壁部在外侧上呈凸形弯曲，和/或两个窄面壁部向外弯曲。管子在两个窄面壁部处被设计成在在压制工具中的压紧过程之前一般为平的并且随后向外弯曲。在这里，窄面壁部在压制工具中的弯曲基本上在厚度比在预设弯曲部位之外的区域中更小的预设弯曲部位上进行。优选地，在这里，特别是在两个窄面壁部处，管子在预设弯曲部位上的厚度比管子在所述至少一个预设弯曲部位之外的区域中的厚度小至少10%、20%、30% 或者 50%。[0014]适宜地，所述至少一个导热元件包括所述至少一根管子，和/或所述至少一个导热元件包括特别是借助于钎焊或者粘接设置在所述至少一根管子的外侧上的波形翅片，和/或所述至少两个导体不与所述至少一根管子直接接触，和/或在与管子的纵向轴线垂直的截面中，所述至少一个电绝缘元件的宽度大于管子的所述至少一个接触面的宽度和/或大于所述至少一个导体的宽度。
[0015]在另一种实施方式中，所述至少一个电绝缘元件至少部分，特别是全部由陶瓷构成和/或所述至少一个电绝缘元件被设计成呈片状或者呈板状特别是呈矩形。
[0016]特别地，所述至少一个电阻加热元件、所述至少两个导体以及所述至少一个电绝缘元件被连接成至少一个加热组件，这个或这些加热组件设置在所述至少一根管子内，并且优选地，各带有一个加热组件的多根管子与设置在管子之间的波形翅片一起构成换热器，其中，特别是不借助于夹紧框或者不借助于弹簧对所述至少一根管子的壁部，特别是所述至少一根扁平管的宽面壁部施加压力。
[0017]根据本实用新型的机动车辆空调系统包括至少一个在本专利申请中所描述的换热器。
[0018]根据本实用新型的用于制造换热器或者机动车辆空调系统，特别是在本专利申请中所描述的换热器或者在本专利申请中所描述的机动车辆空调系统的方法，包括以下步骤:提供至少一个电阻加热元件，特别是至少一个PTC元件；提供用于引导电流经过所述至少一个电阻加热元件的至少两个电导体，特别是导体片；提供用于将热量从所述至少一个电阻加热元件传递到待加热流体的至少一个导热元件；提供用于使所述至少一个导热元件与所述至少两个导体电绝缘的至少一个电绝缘元件；将所述至少两个导体与所述至少一个电阻加热元件连接；将所述至少一个导热元件与所述至少一个导体和/或与所述至少一个电阻加热元件热连接；通过以下方式借助于所述至少一个电绝缘元件使所述至少两个导体优选与所述至少一个导热元件电绝缘:将所述至少两个导体连同所述至少一个电阻加热元件以及所述至少一个电绝缘元件连接成至少一个加热组件，其中，所述至少一个导热元件包括至少一根管子，这根或这些管子包围至少一个空腔，通过以下方式将加热组件以压紧配合的方式在空腔内固定在管子上:使管子变形并且压紧到加热组件，特别是所述至少一个电绝缘元件上，从而使管子在压力下压紧到加热组件，特别是所述至少一个电绝缘元件上，其中，在压制工具内使管子变形并且压紧到加热组件上。
[0019]在另一种设计方案中，将在空腔内带有加热组件的管子放入压制工具中，随后通过压制工具使管子变形并且压紧到加热组件上并且随后将管子从压制工具中取出；和/或提供作为至少一根扁平管的所述至少一根管子并且将所述至少一个加热组件放入由横截面封闭的所述至少一根扁平管包围的所述至少一个空腔中，并且随后使扁平管在窄面壁部处变形且因此也使其张紧，从而使扁平管的宽面壁部在压力下压紧到加热组件，特别是所述至少一个电绝缘元件上。
[0020]在一种补充性变型中，在压制工具中使管子在至少一个接触面处变形并且压紧到加热组件上，以及由于接触面在与管子的纵向轴线垂直的截面中呈凸形弯曲，使管子首先在所述至少一个接触面的中心处平放并且压紧到加热组件上，以及当在压制工具中继续变形和压紧时，使所述至少一个接触面在边缘处也平放并且压紧在加热组件上和/或在压制工具中当达到预定的压紧力极限值时中断压紧过程。[0021]在另一种变型中，在压制工具中在压紧过程期间使两个窄面壁部，特别是在预设弯曲部位上向外弯曲。
[0022]在另一种设计方案中，使窄面壁部在预设弯曲部位上变形；和/或通过由压紧工具对宽面壁部施加压力使窄面壁部变形；和/或提供特别是在两个窄面壁部处具有预设弯曲部位的管子，其中，优选地，管子在预设弯曲部位上具有比在预设弯曲部位之外的区域中更小的厚度；和/或提供在两个窄面壁部处具有至少一个凸形接触面的管子；和/或提供在外侧上在与所述至少一个接触面对置的压紧面处呈凹形弯曲的管子；和/或相反地提供具有如下特征的管子:管子在所述至少一个接触面处的中心厚度与管子在所述至少一个接触面处的边缘厚度之比大于等于1.0并且优选小于1.5或者1.2或者1.1 ;和/或提供具有如下特征的管子:管子在所述至少一个接触面处的中心厚度与管子在接触面之外的区域中的厚度在1.1到2.0之间，优选在1.1到1.5之间，特别是在1.2到1.7之间；和/或提供具有如下特征的管子:在压紧面处的凹度在0.1到1.0mm之间；和/或提供具有如下特征的管子:管子在所述至少一个接触面处的中心厚度小于等于1.5mm ;和/或提供具有如下特征的管子:管子在所述至少一个接触面处在与管子的纵向轴线垂直的截面中呈凸形弯曲；和/或提供具有如下特征的管子:管子在外侧上在与所述至少一个接触面对置的压紧面处在与管子的纵向轴线垂直的截面中呈凹形弯曲。
[0023]在一种补充性实施方式中，所述至少一个导热元件，特别是所述至少一根管子和/或波形翅片至少部分，特别是全部由金属(例如铝或钢)或者塑料构成。
[0024]优选地，所述至少一个电绝缘元件分别设置在所述至少一根管子的一个壁部与一个导体之间，从而所述至少两个导体相对于所述至少一根管子电绝缘。
[0025]在一种变型中，在空腔中设有两个优选基本上呈矩形的成型密封件作为电绝缘元件或者所述至少一个成型密封件形成在空腔中作为软管，特别是收缩软管。两个基本上呈矩形的成型密封件在这里分别夹紧在所述至少一根扁平管的一个宽面壁部与一个导体片之间。特别是采用构成成型密封件的收缩软管形式的软管在这里包围具有两个导体片和PTC元件的加热单元。因此，加热单元是电绝缘的。
[0026]适宜地，所述至少一个成型密封件是弹性的，和/或所述至少一个成型密封件至少部分由硅树脂或者塑料或者橡胶构成，和/或所述至少一个成型密封件是薄膜。在另一种实施方式中，所述至少一个成型密封件包括传热或者导热的颗粒，例如氧化铝和/或碳化硅和/或氮化硼。
[0027]在另一种设计方案中，将所述至少一根管子制造成扁平管；以及将所述至少一个加热组件放入由所述至少一个横截面封闭的扁平管包围的所述至少一个空腔中；以及随后由压紧工具使扁平管在窄面壁部处变形并且因此也张紧，从而将扁平管的宽面壁部压紧到所述至少一个电绝缘元件上。
[0028]在一种补充性变型中，在将所述至少一个加热组件放入所述至少一个空腔中时，所述至少一个空腔在两个宽面壁部之间的厚度大于加热组件在位于所述至少两个导体上的电绝缘元件之间的厚度。优选与由导体片张成的平面垂直地确定加热组件的厚度。
[0029]在另一种变型中，在将所述至少一个加热组件放入所述至少一个空腔中之后，使管子壁部的形状发生改变，特别是弯曲和/或张紧，从而使所述至少一个空腔的容积缩小并且优选因此使加热组件与所述至少一根扁平管的宽面壁部以压紧配合的方式连接。[0030]在另一种设计方案中，所述至少一个成型密封件是薄膜或者更确切地说绝缘薄膜，例如聚酰亚胺薄膜(Kapton薄膜)、(弹性)陶瓷填充薄膜或者(弹性)陶瓷填充硅树脂薄膜。
[0031]在另一种变型中，换热器的IP防护等级为67，从而设有足够的防水性和防尘性。
[0032]在另一种设计方案中，波形翅片和所述至少一根管子借助于粘接和/或钎焊和/或压紧配合在预紧力下相互连接。
[0033]在另一种设计方案中，所述至少一个导热元件和/或所述至少一个电绝缘元件具有至少为0.5W/mK，特别是至少为10W/mK的导热系数。
[0034]在另一种实施方式中，所述至少一个电绝缘元件具有至少为lkV/mm,特别是至少为15kV/mm的电绝缘性能。
[0035]在一种变型中，所述至少一个电绝缘元件，优选在横截面中，具有至少为IkV的击
穿强度。
[0036]在另一种设计方案中,所述至少一个电绝缘元件具有至少为0.5W/mK,特别是至少为10W/mK的导热系数。因此，所述至少一个电绝缘元件一方面可以良好地进行电绝缘并且另一方面可以足够好地将热量从电阻加热元件传递到所提到的一个导热元件或者多个导热元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]下面参照附图对本实用新型的一个典型实施例进行详细描述。在附图中:
[0038]图1示出了机动车辆空调系统的横截面，
[0039]图2示出了换热器的立体图，
[0040]图3示出了如图2的换热器的侧视图，
[0041]图4示出了如图2的换热器的俯视图，
[0042]图5示出了如图2的换热器的加热调节器的分解图，
[0043]图6示出了如图2的换热器的加热调节器在在压制工具中变形之前的横截面，
[0044]图7示出了位于压制工具中的加热调节器的横截面，
[0045]图8示出了如图2的换热器的加热调节器在在压制工具中变形之后的横截面，
[0046]图9示出了加热调节器的扁平管在在压制工具中变形之前的横截面，
[0047]图10示出了加热调节器的加热组件的横截面，以及
[0048]图11示出了扁平管在压制工具中的变形的力位移曲线图。
[0049]其中:
[0050]I换热器
[0051]2电阻加热元件
[0052]3 PTC 元件
[0053]4 导体
[0054]5电接触片
[0055]6第一导体片
[0056]7第二导体片
[0057]8加热组件[0058]9加热调节器
[0059]10加热单元
[0060]11导热元件
[0061]12波形翅片
[0062]13扁平管
[0063]14接触面
[0064]15压紧面
[0065]16管子的壁部
[0066]17 台阶
[0067]18 管子
[0068]19 空腔
[0069]20宽面壁部
[0070]21窄面壁部
[0071]22电绝缘元件
[0072]23陶瓷片
[0073]24机动车辆空调系统
[0074]25鼓风机
[0075]26空调系统壳体
[0076]27 底壁
[0077]28壳体壁部
[0078]29出口部分
[0079]30过滤器
[0080]31制冷剂蒸发器
[0081]32在扁平管内的空的空间
[0082]33 压力
[0083]34纵向轴线
[0084]35 通道
[0085]36 表面
[0086]37预设弯曲部位
[0087]38压制工具
[0088]Hn净高度
[0089]Bn净宽度
[0090]Q横向间距
[0091]Tn结构深度
[0092]B管子宽度
[0093]T管子深度
[0094]S接触面的宽度
[0095]Fl第一力阶段
[0096]F2第二力阶段[0097]F3第三力阶段
[0098]F4第四力阶段
[0099]Kp外凹度
[0100]Ib电绝缘元件的宽度
[0101]Lb导体片的宽度
[0102]Hb加热元件的宽度
[0103]Id电绝缘元件的厚度
[0104]Ld导体片的厚度
[0105]Hd加热元件的厚度
[0106]Dl接触面处的管子的中心厚度
[0107]D2接触面处的管子的边缘厚度
[0108]D3接触面之外的区域的管子的厚度
【具体实施方式】
[0109]图1示出了机动车辆空调系统24。在具有底壁27和出口部分29的空调系统壳体26中设有鼓风机25、空气过滤器30、制冷剂蒸发器31以及换热器I作为电加热装置。因此，空调系统壳体形成用于引导空气通过的通道35。空调系统壳体26的壳体壁部28在内侧上具有限定通道35的表面36。用于机动车辆内室的空气借助于鼓风机25被引导经过空气过滤器30、制冷剂蒸发器31以及换热器I。
[0110]因此，为了加热被引导经过机动车辆空调系统24的空气，机动车辆空调系统24不具有被冷却剂流过的热交换器。仅仅借助于换热器I对被引导经过机动车辆空调系统24的空气进行电加热。机动车辆空调系统24优选被应用于纯电力驱动或者混合动力驱动的机动车辆(未示出)。为了借助于换热器I达到所需的电加热功率，换热器I必须以高压，例如以大于50伏，例如以60V或600V进行工作，以便不会得到过大的电流强度进而不必使用过粗的电流线(未示出)。
[0111]在图2至10中示出了用于机动车辆空调系统24的换热器I的一个典型实施例。被设计成扁平管13且具有纵向轴线34的铝制管子具有两个宽面壁部20和两个窄面壁部21 (图5、图6及图8)。宽面和窄面壁部20、21在这里组成了包围位于管子18内的空腔19的壁部16。在这里，壁部18在横截面中不具有接合部位，例如槽榫连接部、熔焊或者钎焊部位。管子18通过挤压被一体地制成封闭壁部18，从而在横截面中在管子18上不需要接合部位。
[0112]在扁平管13内设有两个陶瓷片23作为电绝缘元件22。在两个矩形(具有可能设有的凹槽)的陶瓷片23 (图6、图7及图8)上平放有两个导体4，即第一导体片6和第二导体片7。在两个导体片6、7之间设有三个被设计成PTC元件3的电阻加热元件2。PTC元件3在这里通过粘合剂与两个导体片6、7相互连接。在两个导体4上分别形成电接触片5(图2、图3及图5)。由扁平管13的壁部16包围的空腔19在窄面壁部21的区域中是空的空间，也就是说在该空的空间32中只有空气(图8)。
[0113]因此，由于陶瓷片23的电绝缘，两个导体片6、7与设置在它们之间的三个PTC元件3电绝缘。两个导体片6、7的电接触是借助于未示出的在接触片5上的电导线来实现。在这里，两个导体片6、7连同三个PTC元件3形成加热单元10。在两个陶瓷片23设置在加热单元10之后，这些部件构成加热组件8。在将加热组件8放入具有波形翅片12的扁平管13之后，得到加热调节器9或者说换热器I。也可以将多个如在图2、图3及图4中所示的加热调节器9相互连接成具有更大数量的加热调节器9的换热器I。
[0114]如图3和图4所示的换热器I的净高度Hn大约为50到300mm，优选为100到200mm，以及净宽度Bn大约为50到300mm，优选为100到200mm。横向间距Q，即如图4所示的扁平管13之间的间距，在这里为5到30mm之间，优选为7到18mm之间，以及如图4所示的结构深度Tn为6到50mm，优选为10到40mm。
[0115]在扁平管13之间设有波形翅片12作为导热元件11 (图2和图3)。波形翅片12在这里用于增加换热器I的表面面积，以便能够更好将由PTC元件发出的热量散发到流经换热器I的空气中。在这里，扁平管13也是导热元件11。在这里，在制成扁平管13之后才将由两个导体片6、7、PTC元件3以及陶瓷片23构成的加热组件8推入扁平管13中。在将加热组件8与波形翅片12插入扁平管13中之后进行波形翅片12的连接。波形翅片12在这里例如可以通过粘接、熔焊或者钎焊与扁平管13连接。此外，也可以将波形翅片12通过框架(未示出)以压紧配合的方式与扁平管13连接。
[0116]在这里，换热器I的所有扁平管13以防尘且液密地相对于换热器I的周围密封，例如通过位于扁平管的上端部和下端部(未示出)上的盖板和/或通过密封材料，例如硅树脂密封件。因此，液体和灰尘不会侵入到位于内腔19中的导体片6、7或者PTC元件3。设置在机动车辆空调系统24的通道35内部的换热器I因此以防尘且液密的方式密封。因此，在通道35内的灰尘或者液体不会侵入位于扁平管13内的空腔19中。
[0117]在图6中示出了加热调节器9以及在图9中只示出了在压制工具38中变形和挤压之前的扁平管13。在图8中示出了在从压制工具38中取出且已使扁平管13变形且压紧之后的加热调节器9。扁平管13在两个宽面壁部20的内侧上形成接触面14。在这里，管子在接触面14处的厚度大于在接触面14之外的区域中的厚度，从而在接触面14与位于接触面之外的区域之间在扁平管13的内侧上形成台阶17。在扁平管13的外侧上，在宽面壁部20处提供与两个接触面14对置地压紧面15。此外，在两个窄面壁部21处设有预设弯曲部位37。管子宽度B在这里在4mm到IOmm之间，优选在5mm到8mm之间以及管子深度T在IOmm到50mm之间，优选在18mm到35mm之间。管子深度T与管子宽度B之比在图6和9的未压紧状态下大约为3，但是也可以在2到5.5之间。管子深度T与管子宽度B之比在如图8的在从压制工具38中取出之后的压紧状态下大约为3.3，但是也可以位于2.5到6之间的范围内。两个宽面壁部20，如图6和图9所示，在插入压制工具38中之前在如图6至图9的与管子13的纵向轴线34垂直的截面中向内弯曲，从而两个宽面壁部20在外侧呈凹形弯曲并且在内侧呈凸形弯曲，特别是由于管子18在接触面14处的不同厚度而得到接触面14与纵向轴线34垂直的更大程度的凸状。如图6的在插入压制工具38中之前，两个接触面14之间的距离在这里大于加热组件8的厚度，从而无需较大的力就可以容易地将加热组件8推入管子18中。
[0118]扁平管13的中心厚度D1S 1.0mm以及扁平管13在接触面14处的边缘厚度D2为
0.95mm。因此，中心厚度D1与边缘厚度D2之比大于1，即1.05。管子18在接触面14之外的区域中的厚度D3为0.8mm,从而D1与D3之比等于1.25。与D1与D3之比为1.25的这种实施例不同，在另一种实施例中D1也可以在1.0mm到1.2mm之间,D2在1.0mm到1.2mm之间，并且D1与D2之比为1.0。D3在这里为0.8mm以及D1与D3之比在1.25到1.5之间。在另一种未示出的实施例中，D1和D2分别为1.5mm，从而D1与D2之比为1.0以及D3具有1.0mm的厚度，从而D1与D3之比为1.5。接触面14的宽度S在所有实施例中大于导体片6、7的宽度Lb并且小于电绝缘元件22的宽度IB。电阻加热元件2的宽度Hb小于导体片6、7的宽度Lb (图10)。此外，电绝缘元件22的宽度Ib比导体片6、7的宽度Lb大2mm到8臟，以便使从导体片6、7到扁平管13不可能发生电击穿。扁平管13在压制工具38中变形之前具有
0.2mm的外凹度Kp。外凹度Kp是与图9的绘图平面平行的在外侧上平放于宽面壁部20上的假想直线与压紧面15的中心之间的垂直落差。优选，在这里，外凹度Kp在0.05mm到0.5mm之间。电绝缘元件22的厚度Id在0.3mm到1.5mm之间，导体片6、7的厚度Ld在0.3mm到
1.0mm之间以及电阻加热元件2的厚度Hd在Imm到3mm之间，优选在1.5mm到2.5mm之间(图 10)。
[0119]在将加热调节器9插入压制工具38中之后，由压制工具38对扁平管13的两个宽面壁部20施加压力33。在这里，在插入扁平管13之前，两个窄面壁部21被定向成如图6所示与两个宽面壁部20大致垂直。在图11中，在横坐标上标绘了压制工具38与由两个宽面壁部20张成的平面垂直的位移并且在纵坐标上以kN标绘由压制工具对管子18施加的力33。从压紧过程开始直到大约为0.2mm的位移或者说直到大约为4kN的第一力阶段F1，使两个窄面壁部21基本上在两个预设弯曲部位37处向外变形。在第二力阶段F2并且大约为7kN处发生接触面14，即如图6和7所示的上接触面14与上电绝缘元件22的首先接触。从大约为IOkN的第三力阶段F3起，扁平管13在外侧上不再具有外凹度Kp。两个宽面壁部20因此已经向外变形，从而在宽面壁部20处在如图7和图8的与纵向轴线34垂直的截面中在两个宽面壁部20上获得弯曲力矩并且因此也获得弯曲应力。两个宽面壁部20因此如同板簧一样被预紧并且加热组件8因此以压紧配合的方式在两个宽面壁部20之间与两个宽面壁部20连接。在这里，仅仅在接触面14处由宽面壁部20对两个作为陶瓷片的电绝缘元件22施加该压力。接触面14的宽度S在这里仅仅稍微大于陶瓷片23的宽度Ib，从而在易碎且坚硬的陶瓷片23上基本上不会产生弯曲力矩，因为陶瓷片23在接触面14与两个导体片6、7之间基本上仅仅受到压力。因此，通过从外侧对在两个宽面壁部20上的压紧面5施加压力，一方面可以使两个窄面壁部21向外变形，并且此外由于在两个宽面壁部20中的弯曲力矩或者说弯曲应力还可以将两个宽面壁部20压紧到两个陶瓷片23上，从而作为加热组件8的这两个陶瓷片以压紧配合的方式保持在两个宽面壁部20之间。因此，有利地，在换热器I的外侧上不需要使用以压紧配合的方式将加热组件8固定在扁平管13中的夹紧框。
[0120]在第四力阶段F4中出现力的跳跃。在第四力阶段F4中，压制工具38已经将扁平管13完全地压紧到加热组件8上，从而发生扁平管13以及例如导电的导体片6、7的材料从接触面14的中心区域向接触面14的边缘区域流动。在大约为IOkN的第三力阶段F3与大约为11.5kN的第四力阶段之间可以中断压紧过程。从力阶段F3起，扁平管13在外侧上不再具有外凹度kp。因此，翅片可以平贴地与扁平管连接。
[0121]同样，从力阶段F3起，扁平管与陶瓷片23之间得到足够的接触面积。两个接触面14尽可能以面式平放在作为陶瓷片23的电绝缘元件22上是必需的，以便可以将由PTC元件3产生的热量借助于尽可能大的导热面积传递到扁平管13上。因此，在达到预定的压紧力极限值时，例如在llkN±0.3kN处中断在压制工具38中的压紧过程。
[0122]总的来说，根据本实用新型的换热器I具有重要的优点。两个窄面壁部21在压制工具38中压紧之前被设计成弯曲的并且在压制工具38中由于两个陶瓷片23的平的构造被变形成平的，从而在两个宽面壁部20上产生对加热组件8在接触面14处施加压力的弯曲力矩和弯曲应力并且因此加热组件8以压紧配合的方式固定在扁平管13上。由接触面14对陶瓷片23施加的压力在这里在中心处比在边缘处明显更大，因为弯曲应力或者说弯曲力矩在与扁平管13的纵向轴线垂直的截面中在中心处比在边缘处更大。因此两个宽面壁部20如同被弹性预紧的板簧一样起作用，从而两个宽面壁部20如同弹性的弹簧元件一样起作用。
【权利要求】
1.换热器(1)，包括: -至少一个电阻加热元件(2); -至少两个导体(4)，所述导体与所述至少一个电阻加热元件(2)导电连接，以引导电流经过所述至少一个电阻加热元件(2)并且借此对所述电阻加热元件(2)进行加热； -用于将热量从所述至少一个电阻加热元件(2)传递到待加热流体的至少一个导热元件(11); -至少一个电绝缘元件(22),所述电绝缘元件使所述至少两个导体(4)电绝缘与所述至少一个导热元件(11)电绝缘； -至少一根管子(18)， -其中，所述至少两个导体(4)和所述至少一个电阻加热元件(2)设置在由所述管子(18)限定的空腔(19)内并且所述管子(18)在至少一个接触面(14)处在压力下平放在所述至少一个电绝缘元件(22)上， 其特征在于，作用在所述至少一个接触面(14)上的压力是不同的，和/或所述管子(18)在与所述管子(18)的纵向轴线(34)垂直且与由所述接触面(14)张成的假想平面平行的所述至少一个接触面(14)处具有不同厚度，和/或所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处具有比在所述至少一个接触面(14)之外的区域中更大的厚度并且由于不同厚度而在所述管子(18)的内侧上在所述接触面(14)与在所述接触面之外的区域之间形成台阶(17)。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述电阻加热元件(2)是PTC元件(3)。
3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述导体(4)是导体片(6、7)。
4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，作用在所述至少一个接触面(14)上的压力在中心处比在边缘处更大。
5.如权利要求4所述的换热器，其特征在于，作用在所述至少一个接触面(14)上的压力在中心处比在边缘处大至少10%。
6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于，作用在所述至少一个接触面(14)上的压力在中心处比在边缘处大至少50%。
7.如权利要求6所述的换热器，其特征在于，作用在所述至少一个接触面(14)上的压力在中心处比在边缘处大至少100%。
8.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述至少一根管子(18)被设计成至少一根具有两个宽面壁部(20)和两个窄面壁部(21)的扁平管(13)，以及所述两个窄面壁部(21)借助于分别在一个接触面(14)上作用于所述两个宽面壁部(20)的压力被张紧，从而具有至少一个电阻加热元件(2)、至少两个导体(4)和至少一个电绝缘元件(22)的加热组件(8)以压紧配合的方式保持在所述两个宽面壁部(20)之间。
9.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，作用于所述至少一个接触面(14)的压力在与所述管子(18)的纵向轴线(34)垂直的截面中在边缘处比在中心处更小。
10.如权利要求9所述的换热器，其特征在于，作用于所述至少一个接触面(14)的压力在与所述管子(18)的纵向轴线(34)垂直的截面中在中心处比在边缘处大至少10%。
11.如权利要求10所述的换热器，其特征在于，作用于所述至少一个接触面(14)的压力在与所述管子(18)的纵向轴线(34)垂直的截面中在中心处比在边缘处大至少30%。
12.如权利要求11所述的换热器，其特征在于，作用于所述至少一个接触面(14)的压力在与所述管子(18)的纵向轴线(34)垂直的截面中在中心处比在边缘处大至少50%。
13.如权利要求12所述的换热器，其特征在于，作用于所述至少一个接触面(14)的压力在与所述管子(18)的纵向轴线(34)垂直的截面中在中心处比在边缘处大至少100%。
14.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的中心厚度与所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的边缘厚度之比大于等于 1.0。
15.如权利要求14所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的中心厚度与所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的边缘厚度之比小于1.5。
16.如权利要求15所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的中心厚度与所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的边缘厚度之比小于 1.2。
17.如权利要求16所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的中心厚度与所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的边缘厚度之比小于1.1。
18.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的中心厚度与所 述管子(18)在所述接触面(14)之外的区域中的厚度之比在1.1到2.0之间。
19.如权利要求18所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的中心厚度与所述管子(18)在所述接触面(14)之外的区域中的厚度之比在1.1到1.5之间。
20.如权利要求18所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的中心厚度与所述管子(18)在所述接触面(14)之外的区域中的厚度之比在1.2到1.7之间。
21.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的厚度在0.7mm到3mm之间，和/或所述管子(18)在所述两个窄面壁部(21)处具有预设弯曲部位(37)，其中，所述管子(18)在所述预设弯曲部位(37)上具有比在所述预设弯曲部位(37)之外的区域中更小的厚度，和/或所述两个窄面壁部(21)在外侧上呈凸形弯曲，和/或所述两个窄面壁部(21)向外弯曲。
22.如权利要求21所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的厚度在0.8mm到2mm之间。
23.如权利要求22所述的换热器，其特征在于，所述管子(18)在所述至少一个接触面(14)处的厚度在0.9mm到1.7mm之间。
24.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述至少一个导热元件(11)包括所述至少一根管子(18)，和/或所述至少一个导热元件(11)包括设置在所述至少一根管子(18)的外侧上的波形翅片(12)，和/或所述至少两个导体(4)不与所述至少一根管子(18)直接接触，和/或在与所述管子(18)的纵向轴线(34)垂直的截面中，所述至少一个电绝缘元件(22)的宽度大于所述管子(18)的所述至少一个接触面(14)的宽度和/或大于所述至少一个导体(4)的宽度。
25.如权利要求24所述的换热器，其特征在于，所述波形翅片(12)借助于钎焊或者粘接设置在所述至少一根管子(18)的外侧上。
26.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述至少一个电绝缘元件(22)至少部分由陶瓷构成和/或所述至少一个电绝缘元件(22)被设计成呈片状或者呈板状。
27.如权利要求26所述的换热器，其特征在于，所述至少一个电绝缘元件(22)全部由陶瓷构成。
28.如权利要求26所述的换热器，其特征在于，所述至少一个电绝缘元件(22)被设计成呈带有凹槽的矩形。
29.如权利要求8所述的换热器，其特征在于，所述至少一个电阻加热元件(2)、所述至少两个导体(4)以及所述至少一个电绝缘元件(22)被连接成至少一个加热组件(8)，这个或这些加热组件设置在所述至少一根管子(18)内，各自带有一个加热组件(8)的多根管子(18)与设置在所述管子(18)之间的波形翅片(12) —起构成换热器(I)，其中，不借助于夹紧框或者不借助于弹簧对所述至少一根管子(18)的壁部(16)施加压力。
30.如权利要求29所述的换热器，其特征在于，不借助于夹紧框或者不借助于弹簧对所述至少一根扁平管(13)的宽面壁部(20)施加压力。
31.机动车辆空调系统，其特征在于，所述机动车辆空调系统包括至少一个如前述权利要求1-30中的任一项 所述的换热器(I)。
【文档编号】H05B3/46GK203810717SQ201290000623
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2011年6月21日
【发明者】米夏埃尔·科尔, 卡尔-格尔德·克鲁姆巴赫, 托马斯·斯帕兰格, 弗兰克-海纳·申克 申请人:贝洱两合公司