专利名称：带有电发热体的加热换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用热水(引擎的冷却剂)同空气进行热交换来加热车辆的客厢的一种换热器，该换热器与一电发热体相连。
日本专利出版物63-20341中披露了一种与电发热体相连的加热换热器。根据这种换热器，电发热体同利用热水(引擎冷却剂)与空气进行热交换来加热空气的换热器成一体。从电发热体发出的热量经过换热器的波纹状翅片发散到空气中。这样的布局使电发热体的散热机构简单化了。而且，经由独立的电发热体所构成在加热单元厢体中流动的空气的压力损失也降低了。
不过，根据上述传统的换热器，电发热体的接地电极是连接在支承着电发热体和里面流动着热水的金属管上。这一金属管经过与机壳相连的换热器连接在车辆本体上。因此，当电流供入电发热体时，电流也流经金属管，由于管内盛有热水，金属管可能被腐蚀，因此，电发热体的电流流往金属管就会引起电腐蚀，造成管子漏水。
本发明的第一个目的是提供一种带有电发热体的加热换热器，其中供入电发热体的电流是经过一个同换热器绝缘的电线机构供入的。
本发明的第二个目的是要简化与换热器芯部相连的电发热体同连接到外电路上的电线机构的连接操作。
根据本发明的第一方面，将电发热器布置在换热管芯部的一个预定位置上。电发热器包括一个正电极板和一个负电极板，这两个电极板都同换热器芯部绝缘，在换热器的进水水箱或出水水箱上连接一个上面带有正电极接线构件和负电极接线构件的电线盖。正电极板和负电极板各自同正电极和负电极接线构件相连接。
因此，电流经过正、负电极接线构件和正、负电极板供入到电发热器上。也就是说，电流经过一个同换热器绝缘的电路供入到电发热器上，因而避免了换热器的金属零件产生电腐蚀。
根据本发明的第二方面。电线盖是由弹性树脂和可弹性变形的弹合闭锁构件(pick-like Stopper)制成的。电线盖是利用可弹性变形的弹合闭锁机构与换热器的进水水箱或出水水箱接触。
因此，简化了将电线盖连接在换热器上的连接操作。
根据本发明的第三方面，正电极接线构件和负电极接线构件的各端各有一个接线柱。同样，正电极板和负电极板的各端也各有一个接线柱。正电极接线构件和负电极接线构件的接线柱同正电极板和负电极板的接线柱彼此压配在一起时就实现了电连接。
因此，电线盖与进水水箱或出水水箱接触的同时各自的两个接线柱彼此连接。因此，有效地减少了电连接操作的步骤次数。
本发明的其它附加目的和优点从下面结合附图对优选的实施方案的详细说明将更清楚地反映出来，其中图1A是带电线盖的加热器芯件的平面图；图1B是这一加热器芯件的正视图；图1C是这一加热器芯件的侧视图；图2是不带电线盖的加热器芯件的正视图；图3是装有PTC加热器的部份的放大图；图4是PTC加热器的电路线路图；图5是电线盖与加热器芯件的主要构件的透视图；图6是电线盖与加热器芯件相连的主要构件的正视图；图7是将加热器芯件连接在空调机壳上的一种方式的透视图；图8是加热器芯安置在空调机壳中的示意图；图9示出了第二实施方案中的电线盖；图10是第三实施方案的电线盖的透视图；图11是第四实施方案中电线盖与加热器芯件相连的一种连接方式透视图；图12是第五实施方案的电线盖及加热器芯的主要构件的透视图；图13是第六实施方案的电线盖及加热器芯的透视图；图14是第六实施方案的电线盖的横截面透视图；图15是第七实施方案的电线盖的横截面透视图；图16是第八实施方案的电线盖的横截面透视图；图17是第九实施方案的电线盖的横截面透视图18是第十实施方案的PTC加热器的一部份的放大图；图19是第十一实施方案的电线盖及加热器芯的透视图；图20A是第十一实施方案的PTC加热器与加热器芯相连的一种方式的透视图；图20B是第十一实施方案的一块接线板固定在电线盖上的一种方式的示意图；图21A是第十二实施方案的电线盖与加热器芯件相连的一种方式的示意图；图21B是第十二实施方案的一块接线板的接线末端固定在电线盖上的一种方式的示意图；图22A是第十三实施方案的电线盖与加热器芯件相连的一种方式的透视图；图22B是沿图22A中X-X线剖切的横截面图。
现参考上述
本发明的优选实施方案。
(第一实施方案)图1示出了与电线盖20相连后的加热器芯，图2示出的是与电线盖20相连之前的加热器芯。在图1和图2中，加热器芯包括进水水箱1，出水水箱2，以及布置在进水和出水水箱1，2之间的换热芯件3。
在进水水箱1上配有一根进水管4，该管用来将车辆引擎流出的热水(引擎的冷却剂)引进换热器芯件。在出水水箱2上配备一根出水管5，该管用于排出从加热器芯排出的热水，并使热水再循环回到引擎。正如图2所示，加热器芯在上、下方向是对称的。
进水水箱1是由水箱体1a和盖住水箱体1a的开孔表面的金属板1b构成。与之相似，出水水箱2也是由箱体2a和金属板2b构成。在金属板1b和2b上，沿图1和图2的左、右方向，平行地开有许多管子插入孔(图上没有示出)。在换热芯部分3中，沿图1和图2的左、右方向平行地布置着许多椭圆光管6。每一根椭圆光管6的横截面是椭圆形的，其纵轴线同要加热的空气的流动方向(朝向图纸侧的方向)平行。许多椭圆光管6的一对相邻椭圆光管6之间有波纹状翅片7。每一片波纹翅片7呈波纹状，而且在同空气流动方向的预定角度上有许多出气缝(图上没有示出)，以增加传热效率。
椭圆光管6的两端插入在金属板1b，2b的管插入孔中，并连接在其上面。换热器芯部3的最外层的波纹翅片7的外侧有两块U形横截面的侧面板8a和8b。侧面板8a和8b同最外层的波纹翅片7以及金属板1b，2b相连接。
根据本实施方案，上述换热器的构件1至8b是由铝合金做成的，利用一种钎焊材料采用钎焊工艺镀敷在铝合金上加以连接。这一钎焊工艺是在与PTC加热器9电发热器连接之前进行的。因此，波纹翅片7由布置在应该安置PTC加热器9的预定位置上(在图1和图2上为三个位置)的模板临时支承。每一块模板是由不能纤焊的材料制成，并且同PTC加热器9具有相同的机械结构。
临时装配好的换热器用夹架加以支承，放进钎焊加热炉内加热到钎焊材料的熔点实现整体钎焊。钎焊过程结束后，从换热器芯部3拆出模板，再把PTC加热器9放在换热器芯部3的预定位置上。
图3示出的是PTC加热器9的详细结构。PTC加热器9是由许多正温度系数热敏电阻元件9a(发热件)以及连接在PTC元件9a两侧表面上的两块电极板9b和9c构成。即，PTC加热器9类似一种夹心结构，其中的两块电极板9b，9c把PTC元件9a夹在中间。PTC元件9a做成圆片状，各电极板9b，9c为矩形板状。PTC元件9a由一种电阻材料(例如钛酸钡)制成，其电阻值在一预定温度T0下(例如约90℃)急剧增加。当车辆上配备的电池向电极板9b，9c输入电能时，PTC元件9a就产生热量。
电极板9b，9c是由导电材料如金属铝制成，并用一种绝缘胶10固定在彼此相邻的波纹翅片7的折叠端部上。PTC加热器9的纵轴向(图1和图2的上，下方向)两端同金属板1b和2b相隔开一预定的间隙，并且电绝缘。
绝缘胶10是由具有电绝缘性能和有良好导热性能的树脂制成。因此，由PTC元件9a产生的热量可传导到波纹翅片7上，并从波纹翅片7发散到要加热的空气中去。
在此，可不用绝缘胶10，而在PTC加热器9上覆盖一种不具备胶接功能的绝缘包覆材料(如聚酰亚胺等耐高温树脂。在这一情况下，将包覆着绝缘材料的PTC加热器插进放置模板的位置，并且用紧固元件(带状元件)紧固换热芯部3的两侧面板8a和8b，把PTC中加热器压紧支承在相邻的波纹翅片7之间。
如图4所示，三个PTC加热器9在电路上连成并联，通过继电器开关11，12，13由装备在车辆上的电池供电。这三个继电器开关11、12、13由一控制装置15控制其各自的开和关。来自水温传感器16，外部空气温度传感器17，最大热量信号装置18和充电-放电对称信号装置19的各种信号输入到控制装置15来控制继电器开关11，12，13。水温传感器16检测从引擎流入加热器芯件的热水温度，外部空气温度传感器17检测外部空气温度。最大热量信号装置18输出一个最大热量操作信号，而充电-放电对称信号装置根据电池的充电-放电平衡输出一个信号。
下面说明连接PTC加热器9和继电器开关11，12，13以及把加热器9接地的电线结构。如图5所示，连结在出水水箱2上的电线盖20，其横截面形状是U形槽式。
电线盖20由一种如聚丙烯等弹性树脂(电绝缘物质)做成，它有可弹性变形的弹合闭锁构件20a和20b。在电线盖20的外表面上开有三个同PCT加热器9相对应的凹槽20c，20d，20e。如图1A和1B所示，这三个凹槽20c，20d，20e开在电线盖20的前表面和顶表面上。在前表面上，凹槽是从上开到下的细长槽，在顶表面上则弯一个直角沿盖20的纵轴线到达其端部(图1A和1B的左端)。
如图5和图6所示，在每一个凹槽20c，20d，20e中都压入固定一个正极接线板20f和一个负极(接地)接线板20g。这些接线板20f和20g是由导电材料如铝金属制成的。接线板20f和20g的厚度应小于每一个凹槽20c，20d，20e的深度。因此，接线板20f，20g才不致于凸出于电线盖20的外表面上。
在每一个凹槽20c，20d，20e中，在两个接线板20f，20g之间加工出一个突起部20h使之形成一个间隙，使两接线板之间实现电绝缘。
在电线盖20的左端，利用焊接或螺钉在接线板20f，20g的一端连接导线21a，21b，以便使接线板与外电路电连接。正电极导线21a连在继电器开关11，12，13上，而负电极导线21b连在要使其接地的车辆的导电金属上。
在朝向PTC加热器9的上端的接线板20f，20g的另一端是制成整体的分叉状的凹陷接线头20i和20j。
在PTC加热器9的上端，在电极板9b，9c的顶端有整体制成的凸出接线柱9d，9e用于插入凹陷接线头20i，20j。这些凸出接线柱9d，9e在电极板9b，9c的顶端弯曲离开出水水箱2的外表面一个预定的间距。
根据上述结构，如图5和图6中箭头A所示，电线盖20是从上面利用外盖的弹合闭锁构件20a，20b的向外弹性扩张压入固定在出水水箱2上面的。因此，电线盖20与出水水箱2实现了弹性接触，接线板20f，20g也就很方便地同PTC加热器9的电极板9d，9e实现电连接。
如图1C所示，当盖20的弹合闭锁构件20a，20b到达出水水箱2的下端表面(金属板2b的下端表面)时，弹合闭锁构件20a，20b利用它的弹性力与出水水箱2的下端表面接触。同时，凸出接线柱9d，9e插入到凹陷接点20i，20j中，因而接线板20f，20g也就同PTC加热器9的电极板9b，9c实现了电连接。
如上所述，电线盖20是利用弹性的弹合闭锁构件20a，20b与出水水箱2弹性地接触。因此，电线盖20可从加热器芯上拆卸下来。
如图7和图8所示，装有与出水水箱2上相连的电线盖20的加热器芯装在车辆的空调机壳22里面。在空调机壳22上开有一个其形状同加热器芯外形相应的插入孔23，该孔用于插入带着电线盖20的加热器芯。这样，带着电线盖20的加热器芯就安置在空调机壳22里面了。
如图8中所示，在插入孔23的内周壁上和加热器芯H的外侧之间配有密封垫24，以防止空气泄漏。利用压配在进水和出水水箱1，2以及在侧面板8a，8b上的密封垫24可防止空调机壳22里面的空气通过插入孔23漏到外面。从电线盖20拉出的导线21a，21b则集中在一起，用一根聚乙烯树脂管25套起来。将用聚乙烯树脂管25套起来的导线21a，21b连接到外电路上。
现在说明上述加热系统的操作。
加热时，一台风机(图上没有示出)产生气流，使空气在空调机壳22里面流动。空气流经换热芯部3中的椭圆光管6和波纹翅片7之间的空间。当车辆引擎的水泵运转时，从引擎流出的热水经过进水管4流进加热器芯的进水水箱1。
在进水水箱1中的热水分别进入各椭圆光管6内，并在管6内流动，同时将它的热量辐射给空气。流经光管6后的热水又收集到出水水箱2中，然后经过出水管5，流出加热器芯，再循环到引擎中。
在加热过程中，当热水温度低于预定温度(例如80℃)，控制装置15根据来自水温传感器16，外部空气传感器17，最大热量信号装置18和充电/放电对称信号装置19的各输入信号控制继电器开关11，12，13。当热水温度和外部空气温度较低时，控制装置15增加PTC加热器的数量产生较大的热量，实现最大加热运行。同时，控制装置15也控制继电器开关，使车辆上装备的电池不过量放电。
电流供入PTC加热器则产生热量。PTC加热器9本身也升到它的自控设定温度T0，发出的热量经过翅片7发散到空气中。因此，即使热水的温度很低，空气也会迅速地热起来。
此时，PTC加热器的阻值在预定温度T0下会急剧地增大。因此，PTC加热器能控制其本身的发热温度达到自控的设定温度T0。
电极板9b，9c和接线板20f，20g同铝制的加热器芯是电绝缘的。即，加热器芯同PTC加热器的电流是绝缘的。因此，供入PTC加热器的电流不会流经加热器芯。所以，加热器芯的每一部份都能避免电腐蚀。
(第二实施方案)在第二实施方案中，如图9所示，在电线盖20的凹槽20c，20d，20e中整体地加工出许多连接销钉20k。这些连接销钉20k是插进做在接线板20f，20g上的连接孔20m(见图9中的B部)中，用来把接线板20f，20g固定在凹槽20c，20d，20e上。
图9中，为了简化，在图上只示出一块接线板20f，20g。实际上，接线板20f，20g两者都以彼此电绝缘的方式安置在凹槽20c，20d，20e中。
(第三实施方案)根据第三实施方案，如图10所示，代替实施方案一，二的接线板20f，20g是将一对正极导线21a和负极导线21b压装在电线盖20的凹槽20c，20d，20e中。凸出的接线柱20i，20j通过焊接连接在导线21a，21b的端部。
(第四实施方案)根据第四实施方案，如图11所示，电线盖20是沿出水水箱2的纵轴方向(由箭头D所指的方向)滑动地连接在出水水箱2上面的。
与电线盖20的这种连接方法相一致，接线板20f，20g的下部的接头20p，20q是做成向下斜折的样子，而电极板9b，9c上端的接头9d，9e是做成向上斜折的样子。
当电线盖20完全滑到与出水水箱2接触时，接头20p，20q的下表面就压靠接触在PTC加热器9的接头9d，9e的上表面。这样，接头20p，20q就同接头9d，9e完全实现电连接了。
(第五实施方案)根据第五实施方案，如图12所示，电线盖20的形状做成只盖住出水水箱2的一部份。
电线盖20由一个壁部分200和一个支承臂201构成。壁部分200沿出水水箱2的纵轴方向形成在水箱2的前表面上。支承臂201沿垂直于出水水箱2的纵轴方向伸长。也就是说，电线盖20刚刚包住出水水箱2的上表面和后表面。
在壁部分200上加工有凹槽20c，20d，20e。接线板20f，20g，或者PTC加热器9的导线21a，21b被布置在凹槽20c，20d，20e中。弹合闭锁构件20a设置在壁部分200和支承臂201的下部。电线盖20在弹合闭锁构件20a处与出水水箱2相接触。
(第六实施方案)根据第六实施方案，电线盖20上的周围配有一个用于防止电磁波辐射的磁屏，PTC加热器9的输出功率约900瓦，供入PTC加热器的电流约为80安。因此，PTC加热器9的电线会发射出电磁波。所以，在电线盖20的周围需要配置一个磁屏。
如图13和14所示，根据本实施方案，在制造电线盖20时，利用镶嵌成形法，把接线板20f，20g整体地设置在盖20里面。磁屏26是由导电材料制造，包覆在盖20的外面，用来吸收从接线板20f，20g发射出的电磁波。
磁屏26是由例如紫铜或铝金属板26制成，由树脂制成盖时，磁屏完整地成形在20的全部外表面上。此处，磁屏26也可由网状结构制成而不采用板结构。此外，还可在盖20的整个外表面上涂第一层导电涂层材料制成磁屏26。
在图13上，有点的区域代表配备在盖20四周的磁屏26。在这种加热器芯中，三个PTC加热器9被布置在预定位置上的一对相邻的翅片7之间，它们的电极板是以串连的方式安置在换热器芯部3的椭圆光管6的叠层方向上。PTC加热器9是通过利用两个紧固元件(带状元件)27紧固换热器芯部3被压紧支承在一对相邻的波纹翅片7之间的。这两个紧固元件27是由防腐金属如不锈钢制成的，并沿椭圆光管6的叠层方向固紧换热器芯部3。
在盖20的一端上有一个连接座28，它的内部留有一空间，因此它的厚度比其它部份要厚一些。连接座28的内部空间向外敞开，接线板200f，20g的端部露出上述空间。上述接线板20f，20g的端部通过一个连在导线21a，21b一端的连接部分29插进连接座28的内部空间，同导线21a，21b实现电连接。可以采用图5和图6说明的一些方法完成电连接操作。
(第七实施方案)如图15所示，根据第七实施方案，磁屏26是布置在盖20的壁内，使接线板20f，20g不外露。这种磁屏26是采用镶嵌成形法布置在盖20的壁内的。
在第七实施方案中，盖20可分为内层30和外层31，磁屏26可固定在内层30与外层31之间。
(第八实施方案)如图16所示，根据第八实施方案，在盖20的壁中，磁屏26加工成具有椭圆形横截面以围绕接线板20f，20g。
(第九实施方案)如图17所示，根据第九实施方案，电线盖20本身是由制成磁屏26的导电树脂制成。在接线板20f，20g同外盖20之间布置有绝缘构件32，使接线板20f，20g同外盖20绝缘。
根据以上的第六至第九实施方案，每个接线板20f，20g不需要单独配备磁屏。也就是说，可方便地为接线板20f，20g配备磁屏26。
(第十实施方案)如图18所示，根据第十实施方案，将PTC加热器9布置在两块支承板33，34之间，支承板33，34由铝制成，并同波纹翅片7的弯折顶部相接触。支承板33，34通过钎焊固定在波纹翅片7上。
对加热器芯组件进行钎焊时，在支承板33，34之间放置模板。钎焊结束，取出模板，把PTC加热器9安置在支承板33和34之间。同第一实施方案一样，采用绝缘胶将PTC加热器9固定在支承板33，34上。也可如图13所示，利用紧固元件(带状元件)27紧固换热器芯部3完成上述固定操作。
(第十一实施方案)如图19所示，根据第十一实施方案，将导线21a，21b放在电线盖20中。在导线21a，21b的一端配有连接部分50a，50b，以便把导线与外电路相连，导线21a，21b的另一端经过接线板20f，20g和它们的接头20i，20j连接在接点9d，9e上。如图20A所示，PCT加热器9的正电极接点9d和负电极接头9e被布置成彼此是电绝缘的。正电极导线21a和负电极导线21b是各自堆积放在盖20中。如图20B所示，连接着导线21a，21b的接线板20f，20g是固定在盖20的缝隙220中。接线板20f，20g的端部设有接头20i，20j。正电极接头20i和负电极接头20j通过盖20上的隔壁120彼此电绝缘。首先，把带着导线21a，21b的电线盖20连结在加热器芯的出水水箱2上。然后从上侧把PTC加热器9连结在加热器芯上。此时，PTC加热器9的凸出接线柱9d，9e就插入到凹陷接点20i，20j中，导线21a，21b同PTC加热器9实现了电连接。
(第十二实施方案)如图21A所示，根据第十二实施方案，将PTC加热器9的接头加工成凹陷接点，而导线21a，21b的接头20i，20j为凸出的接线柱。在本实施方案中，先将PTC加热器9与加热器芯连接。然后，将电线盖20从右边连到加热器芯上。此时，导线21a，21b的接头20i，20j被插进PTC加热器9的接点9d，9e中，使导线21a，21b同PTC加热器9实现电连接。
(第十三实施方案)如图22A所示，根据第十三实施方案，接头9d，9e是利用嵌塞或焊接方法连接在导电线21a，21b上的。导线21a，21b是安置和固定在一个导线架51中。电线盖20上开有两条缝隙20S用来接纳形成在导线架51底部的固定销51a。导线架51是通过把固定销51a插进缝隙20s中被连接在盖20上。在本实施方案中有三个PTC加热器9。因此，需要三个导线架51来接纳三对导线21a，21b。这些导线21a，21b集合放在一收集架52中，用以改善加热器芯的连接性能，以及加热器芯同加热器外壳(图中没有示出)之间的密封效果。收集架52也可由把导线21a，21b收集在一起的弹性包装材料代替。
按照上述实施方案，电线盖20是连结在加热器芯的出水水箱2上的。另一选择是电线盖20也可连结在进水水箱1上。
再者，依照上述的实施方案，采用波纹翅片7作为翅片件。另一种选择，也可选用套片作为翅片件。
PTC加热器9的布局也不限定于如图3所示的布局，它也可根据加热器芯的技术条件进行更换。
权利要求
1.一种换热器，包括一个具有许多平行布置的管以及上述管中的一对相邻管之间有许多翅片件的换热器芯部；在管子的一端备有一个用于将热水分配到每一根管子中的进水水箱；在管子的另一端备有一个用于收集热水的出水水箱；在换热器芯部的预定位置上配有一个电发热器，此电发热器包括一块正电极板，一块负电极板，以及布置在正电极板和负电极板之间的发热元件；一个连结在出水水箱或进水水箱上的电线盖，该电线盖配备一个正电极接线元件和一个负电极接线元件，其特征在于上述正电极板和负电极板与换热器芯部绝缘；正电极接线元件同正电极板相连接，负电极接线元件同负电极板相连接。
2.根据权利要求1的换热器，其特征在于，电线盖由弹性树脂制成；该电线盖有一个可弹性变形的弹合闭锁构件，该电线盖利用弹合闭锁构件的弹性向外张开地连接在上述出水水箱或进水水箱上。
3.根据权利要求1的换热器，其特征在于，上述正电极接线元件和负电极接线元件的第一端分别连接在正电极板和负电极板上；正电极接线元件和负电极接线元件的第二端沿纵轴方向布置在出水水箱或进水水箱的一端上。
4.根据权利要求1的换热器，其特征在于，该电线盖上有凹槽，上述正电极接线元件和负电极接线元件被安置在该凹槽中。
5.根据权利要求4的换热器，其特征在于，上述正电极接线元件和负电极接线元件被压入固定在上述凹槽中。
6.根据权利要求1的换热器，其特征在于，上述正电极接线元件和负电极接线元件各有一个连接孔，电线盖上备有插进相应的连接孔中的销钉，上述正电极接线元件和负电极接线元件通过将销钉插进连接孔而固定在该电线盖上。
7.根据权利要求1的换热器，其特征在于，上述正电极接线元件和负电极接线元件在其端部各有一个接线柱；上述正电极板和负电极板在其端部各有一个接线柱；当电线盖连接在出水水箱或进水水箱上时，正电极接线元件和负电极接线元件的接线柱同正电极板和负电极板的接线柱彼此压配在一起从而实现电连接。
8.根据权利要求1的换热器，其特征在于，在上述正电极接线元件和负电极接线元件的外面配有由导电材料做成的磁屏蔽件。
全文摘要
一个电发热器布置在具有许多管子和波纹翅片的换热器芯的预定位置上,该电发热器包括一块正电极板,一块负电极板,它们都同换热器芯电绝缘。一个由树脂制造的带有正电极接线元件和负电极接线元件的电线盖连结在换热器的出水水箱上。正电极板和负电极板各自与正电极和负电极接线元件相连。因此,电流通过同换热器绝缘的电路供入电发热器,从而避免了换热器的金属部分受到电腐蚀。
文档编号B60H1/04GK1197015SQ98109288
公开日1998年10月28日 申请日期1998年3月18日 优先权日1997年3月18日
发明者井上美光, 福冈干夫, 高桥恒吏, 冈野令二郎 申请人:株式会社电装