车辆的预热器装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于车辆的预热器装置，更特别地，涉及一种使用正温度系数(“PTC”)元件且安装在管道中以提高加热效率的用于车辆的预热器装置。

背景技术：

车辆通常配备有加热器装置，其利用被发动机的热量加温的冷却剂的热能来加热车辆内部、对车辆的挡风玻璃除湿或除霜。

在这种加热器装置中，由于发动机开始运转，之后在发动机周围流动的冷却剂再进入加热器装置，因此，加热冷却剂、然后再加热车辆内部需要很长的时间。因此，所述加热器装置的缺点在于，在发动机启动之后，乘客必须在寒冷中等待一段时间。

近年来，已在车辆的全部座椅中安装了使用正温度系数(PTC)元件的预热器装置。因此在冬季，车辆刚一启动，电能就被转换成热能，从而预热器装置工作，直到冷却剂的温度上升并且能够使车内变暖为止。这里，PTC元件是一种n型氧化物半导体，其是通过在BaTiO3中添加很少量的稀土元素以提供导电性以及用Sr或Pb代替一些Ba以改变居里温度来生产的。当PTC元件达到特定温度时，由于相变，PTC元件的电阻随着温度的升高迅速增大。也就是说，PTC元件的特征在于在预定的温度，即居里温度，电阻迅速增大。

图10是显示使用PTC元件的用于车辆的常规预热器装置的立体图，图11是显示用于车辆的常规预热器装置的分解图。

如图10和图11所示，常规的预热器装置主要包括用于供能的端子部件、具有从端子部件接收能量并发热的PTC元件的加热器或加热部件11、与加热部件11接触以有效散热的散热器或散热部件12、以及包围并保护端子部件、加热部件11、以及散热部件12的壳体20。在壳体20的表面中形成大量的散热孔20，以将散热部件12的热量有效地散到壳体20的外面。因此，散热部件12在空气通过散热孔20a时使空气的温度升高。端子部件、加热部件11、以及散热部件12被放入拆开的壳体20中。使用一般的紧固装置，例如螺钉、钩以及紧固销来装配拆开的壳体20。

常规的用于车辆的预热器装置安装在车辆的加热器装置中，问题在于预热器装置产生的热的热容量很小，因此不能通过管道向乘客充分传热。特别地，常规的用于车辆的预热器装置的问题在于，空气沿着散热部件的横向通过散热部件，从而由于通路的长度短，空气与PTC元件的热交换也小。此外，常规的用于车辆的预热器装置的问题还在于，其只安装在空调系统的内部，从而预热器装置在封装方面的可用性很差。

技术实现要素：

因此，根据现有技术中存在的上述问题提出了本实用新型，本实用新型提供了一种用于车辆的预热器装置，其打算使用PTC元件使加热性能最大化。

根据本实用新型的一方面，提供了一种用于车辆的预热器装置。该用于车辆的预热器装置包括具有多个层状散热片的热沉，散热片之间形成气道。PTC组件具有用于供能的端子单元以及从端子单元接收能量以产生热量的PTC元件，并且以平行于气道的方式插入到热沉中。壳体包围热沉，并且在气道的第一端和第二端具有入气口和出气口，使得入气口和出气口彼此相对，入气口和出气口的每一个中均设置有管道扣紧钩以扣紧到管道上。

壳体可装配在调节的空气在其中流动的空调管道和排出调节的空气的排气管道之间，壳体的管道扣紧钩可具有卡扣装配到空调管道和排气管道的每一个的配合孔中的凸起形状。

壳体可由聚合物材料制成，聚合物材料与空调管道和排气管道相比更能抵抗由高温引起的热变形。

在壳体的入气口和出气口的每一个周围均可设置有凸缘形状的支撑件，当壳体与管道联结时，支撑件可与空调管道和排气管道的每一个的外表面紧密接触。

PTC组件可沿热沉的纵向以垂直于热沉的方式设置。

可在热沉中并排设置一个或多个PTC组件。

根据需要提供的热量的多少，多个PTC组件可被构造成从邻近壳体的出气口的PTC组件开始运行。

多个PTC组件可分别包括端子单元，能量可独立施加到分别的端子单元上。

可在壳体中并排设置多个热沉以限定连续的气道，PTC组件可以以位于同一平面中的方式分别插入到相应的热沉中。

热沉包括，底板，所述底板上一体成型有若干条结构相同且平行等间距布置的槽型气体通道，所述气体通道的长度方向为气体流动方向，所述气体通道的侧壁表面等间距设置有竖向凸肋或竖向凹槽，所述气体通道的底面等间距设置有底部凸肋或底部凹槽，所述竖向凸肋或所述竖向凹槽和所述底部凸肋或所述底部凹槽的长度方向均与所述气体通道的长度方向垂直，所述竖向凸肋或所述竖向凹槽与所述底部凸肋或所述底部凹槽相互交错设置，所述竖向凸肋或所述竖向凹槽和所述底部凸肋或所述底部凹槽的截面形状为D形、半圆形或半椭圆形，所述气体通道的侧壁表面等间距设置有所述竖向凸肋，所述气体通道的底面等间距设置有所述底部凸肋。

所述底板与所述壳体之间设置有保温层，所述底板朝向所述壳体的一侧设置有螺纹孔，所述壳体上设置有与所述螺纹孔相配合的通孔，所述壳体与所述底板通过螺栓穿过所述通孔与所述螺纹孔相连接，所述保温层由岩棉保温层、陶瓷纤维棉毯一和陶瓷纤维棉毯二依次叠加组成，所述壳体靠近所述岩棉保温层设置。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是显示根据本实用新型的示例性的用于车辆的预热器装置的分解立体图

图2是显示图1的示例性的预热器装置的立体图。

图3是显示图1的示例性的预热器装置的另一分解立体图。

图4是显示图1的示例性的预热器装置的装配的立体图。

图5是显示图1的示例性的预热器装置的装配的另一立体图。

图6是显示图1的示例性的预热器装置的平面图。

图7是沿图6的线A-A剖开以显示示例性的预热器装置的剖视图。

图8是显示图1的预热器装置的操作的图。

图9是显示图1的预热器装置的操作的另一图。

图10是显示用于车辆的常规预热器装置的立体图。

图11是显示图10的用于车辆的常规预热器装置的分解立体图。

图12是一个实施例中热沉结构示意图。

图13是一个实施例中热沉结构示意图。

图14是一个实施例中保温层结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在一个实施例中，

图1是显示根据本实用新型的各个实施方案的用于车辆的预热器装置的分解立体图，图2是显示图1的用于车辆的预热器装置的立体图，图3是显示图1的用于车辆的预热器装置的另一分解立体图。根据本实用新型的用于车辆的预热器装置包括热沉110、PTC组件120以及壳体130。热沉110具有多个层状的散热片111，相邻的散热片111之间形成气道112。PTC组件120具有用于供能的端子单元121以及从端子单元121接收能量以产生热量的PTC元件122。PTC组件120以平行于气道112的方式插入到热沉110中。壳体130包围热沉110并且在气道112的相对端具有入气口131和出气口132，使得入气口131和出气口132彼此相对。入气口131和出气口132的每一个中均设有用于扣紧到管道上的管道扣紧钩135。

详细而言，PTC组件120包括用于供能的端子单元121、从端子单元121接收能量以产生热量的PTC元件122、具有允许PTC元件122安放于其中的座孔126的导向部件123、以及用于使端子单元121绝缘的绝缘体124。

这里，端子单元121包括正极端子121a和负极端子121b，并且安装在插座125中。PTC元件122产生的热量被传导到与PTC元件122相接触的热沉110，从而将热量散发出去。由于PTC组件120的具体结构是本领域技术人员普遍知晓的，因此省略其详细描述。

但是，根据本实用新型，垂直于热沉110，进而平行于空气流动的方向来装配PTC组件120。换言之，PTC组件120设置在热沉110的垂直于热沉110的纵向上。

因此，当空气沿热沉110的纵向流动时，可在PTC组件120和热沉110之间进行热交换。如此一来，在本实用新型中，空气在热沉110的较长的纵向中流动。相反，在用于车辆的常规预热器装置中，空气在热沉110的较窄的横向中流动。因此，与常规的预热器装置相比，本实用新型延长了进行热交换的时间，因此提高了加热性能。

热沉110具有层叠多个散热片111而形成的多层片结构。在散热片111之间形成气道112，从而空气通过气道112循环。

壳体130是在其中容纳热沉110和PTC组件120的外壳，并且与包围热沉110的一侧的第一壳体部件130a以及包围热沉110的另一侧的第二壳体部件130b分离。

由于壳体130被构造成包围热沉110，因此壳体130是由能够承受PTC元件122的高温的聚合物材料制成的。优选地，壳体130由与周围管道的材料相比更能抵抗由高温引起的热变形的聚合物材料制成。

在壳体130中形成空气进入壳体130所通过的入气口131以及空气从壳体130排出所通过的出气口132。入气口131形成在热沉110的纵向的一端，而出气口132与入气口131相对地形成在热沉110的纵向的另一端。因此，当通过入气口131进入壳体130的空气沿热沉110的纵向流动时，在空气和热沉110之间进行热交换，之后空气通过出气口132排出。

PTC组件120可插入到热沉110中以提供单个模块。在这种情况下，可在壳体130中安装一个热沉110，并且可将多个PTC组件120插入到热沉110中。但是，一个热沉110可与一个PTC组件120联结以构成一个模块，多个热沉110可并排设置在壳体130中以形成连续的气道，PTC组件120可分别插入到相应的热沉110中，从而位于在同一平面上。这种结构的优点在于，PTC组件120和热沉110可作为单个模块来进行更换和维修。

图4是显示用于车辆的预热器装置的装配的立体图，图5是显示用于车辆的预热器装置的装配的另一立体图，图6是显示用于车辆的预热器装置的平面图，图7是沿图6的线A-A剖开以显示用于车辆的预热器装置的剖视图。

如图4和图5所述，壳体130被装配在调节的空气在其中流动的空调管道210和排出这种空气的排气管道220之间。壳体130的管道扣紧钩135可具有卡扣装配到空调管道210的配合孔214和排气管道220的配合孔224中的凸起形状。图5中的画圈部分5A详细显示了凸起135与配合孔214的联结，在图中部分切去了空调管道210的配合孔214以使联结关系易于理解。详细而言，凸起135设置在壳体130的上下表面以在入气口131和出气口132处进行钩联结，空调管道210和排气管道220具有与凸起135相对应的配合孔214和配合孔224，从而壳体130通过卡扣装配的方法与管道210和220联结。如图所示，壳体130可配合在管道210和220中。但是相反，管道210和220也可以配合在壳体130中。在这种情况下，可将凸起设置在壳体130的内表面，或者也可以将凸起设置在管道210和220上，而可以在壳体130中形成配合孔作为管道扣紧钩。

此外，在壳体130的入气口131和出气口132的每一个周围均设置有凸缘形状的支撑件133，因此当壳体130联结到管道210或220上时，支撑件133与管道210或220中的每一个的外表面相接触。支撑件133防止壳体130发生不需要的移动，因此即使当驾驶车辆时，也能防止管道扣紧钩脱离。图5中的画圈部分5B中详细显示了支撑件133的形状。

图8和图9是显示用于车辆的预热器装置的操作的图。一个或多个PTC组件120可并排设置在热沉110中。取决于需要提供多少热量，多个PTC组件120可被构造成从邻近壳体130的出气口132的PTC组件120a开始运行。也就是说，如果需要提供的热量不多，只通过一个PTC组件就可以获得足够的加热效果。在这种情况下，设置在壳体130的出气口132周围的PTC组件工作，从而防止热空气通过热沉110产生不必要的传热，使热效率最大化。同时，如果必须提供大量热量，则全部PTC组件可以同时工作以执行完全加热。

图8显示了需要的热量不多的情况。在这种情况下，使用邻近出气口132设置的PTC组件120a，而不使用邻近入气口131设置的PTC组件120b。图9显示了需要大量的热量的情况。在这种情况下，PTC组件120a和120b全都被使用。如此一来，为了单独控制多个PTC组件，PTC组件120可分别具有端子单元121，能量可独立施加到分别的端子单元121上。此外，可以从车内手动操作来确定提供多少热量，也可以考虑能效根据环境空气温度来自动控制提供多少热量。

如上文所述，本实施例具有显著的效果，下面将描述这些效果。

首先，本实用新型提供了一种用于车辆的预热器装置，其中沿空气流动方向设置热沉，从而提高了换热效率，即使在狭窄空间中也是如此。

第二，本实用新型提供了一种用于车辆的预热器装置，其中沿热沉的纵向设置气道，从而延长了空气和热沉之间的热交换的时间，因此提高了加热性能。

第三，本实用新型提供了一种用于车辆的预热器装置，其具有小型化的紧凑结构，从而即使在狭窄的管道中也能够容易地安装预热器装置。

第四，本实用新型提供了一种用于车辆的预热器装置，其被容装在管道中，从而当空气通过管道时热损失可降至最低。而且，预热器装置安装至与排气管道相邻的管道中，从而可以提高车辆最初启动时的内部加热性能，进而由于加热性能的提高，可以提高客户满意度。

第五，本实用新型提供了一种用于车辆的预热器装置，其通过钩扣紧结构扣紧在管道上，因此易于装配，并且独立控制多个PTC组件，从而使热效率最大化。

在一个实施例中，

所述热沉110包括，底板113，所述底板113上一体成型有若干条结构相同且平行等间距布置的槽型气体通道114，所述气体通道114的长度方向为气体流动方向，所述气体通道114的侧壁表面等间距设置有竖向凸肋115或竖向凹槽116，所述气体通道114的底面等间距设置有底部凸肋117或底部凹槽118，所述竖向凸肋115或所述竖向凹槽116和所述底部凸肋117或所述底部凹槽118的长度方向均与所述气体通道114的长度方向垂直，所述竖向凸肋115或所述竖向凹槽116与所述底部凸肋117或所述底部凹槽118相互交错设置，所述竖向凸肋115或所述竖向凹槽116和所述底部凸肋117或所述底部凹槽118的截面形状为D形、半圆形或半椭圆形，所述气体通道114的侧壁表面等间距设置有所述竖向凸肋115，所述气体通道114的底面等间距设置有所述底部凸肋117。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

所述气体通道114的侧壁表面等间距设置有所述竖向凸肋115或所述竖向凹槽116，所述气体通道114的底面等间距设置有所述底部凸肋117或所述底部凹槽118，所述竖向凸肋115或所述竖向凹槽116和所述底部凸肋117或所述底部凹槽118的长度方向均与所述气体通道114的长度方向垂直，如此，气体在沿着所述气体通道114的长度方向流动时，经所述竖向凸肋115或所述竖向凹槽116和所述底部凸肋117或所述底部凹槽118的作用，气体在所述气体通道114的高度方向和宽度方向产生横向流动分量，即在所述气体通道114的侧壁表面和底面产生二次流动，同时，气体的流动速度会随着所述气体通道114的截面换热面积的变化而变化，气体在所述气体通道114的换热壁面上形成的流动和热边界层遭遇所述竖向凸肋115或所述竖向凹槽116和所述底部凸肋117或所述底部凹槽118的结构时，被中断或重新发展，使气体在所述气体通道114中产生混沌对流，增强了所述气体通道114中各部分冷、热气体的混合，提高了气体的传热效率。

在一个实施例中，

所述底板113与所述壳体130之间设置有保温层，所述底板113朝向所述壳体130的一侧设置有螺纹孔，所述壳体130上设置有与所述螺纹孔相配合的通孔，所述壳体130与所述底板113通过螺栓穿过所述通孔与所述螺纹孔相连接，所述保温层由岩棉保温层119、陶瓷纤维棉毯一120和陶瓷纤维棉毯二121依次叠加组成，所述壳体130靠近所述岩棉保温层119设置。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：内部热环境通过多层隔热材料的阻热性能，同时材料缝隙也可通过交错叠加方式弥补，最大限度减少热量从底板113向壳体130的传递，提高保温性能。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。