PTC电发热体、电发热器和热风机的制作方法

本实用新型涉及利用电阻产生热量技术领域，尤其涉及PTC电发热体、具有该PTC电发热体的电发热器和具有该电发热器的热风机。

背景技术：

在暖风机等小型家用电热产品上均设有电加热装置，传统的电加热器件包括电阻丝、电加热片等，这类电热器件自身无温度调节功能，因而使用寿命短，故障率高，安全性差。

另一种称为PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)的电热器件则因其具有可靠性高、使用方便、安全、省电等优点而取代传统的发热器件，被广泛应用在电力设施、电子设备以及汽车行业等众多领域。这种PTC电热器件是一种具有正温度系数的半导体功能陶瓷。PTC在转变温度(Tc)之前，电阻随温度的升高而下降；温度从转变温度到设计最高温度之前，电阻随温度的升高而显著增长，形成PTC效应。利用PTC效应，根据不同的温度系数，可以制造不同用途的PTC热敏陶瓷。现有暖风机的PTC电热器件均与散热器组合使用，散热器用于将PTC电热器件发出的热量导出。

现有技术中，为了加工方便，PTC材料一般为蜂窝体，蜂窝体的蜂窝孔一般为圆形，采用圆形的蜂窝孔，在保证最低壁厚的情况下，其单位体积功率较低。

此外，由于PTC电热器件各个部分在加热时会出现热胀冷缩的现象，而不同材质的热胀冷缩系数又不相同，所以外部的包装物与PTC材料的受热膨胀尺寸会不同。如果受热后外部材质的内部尺寸小于内部材质的外部尺寸，会使得内部材质或外部材质受到较大的压力，存在被挤碎的风险。如果受热后外部材质的内部尺寸明显大于内部材料的外部尺寸，会导致位于内部的PTC蜂窝体发生松动，导致焊线发生损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供电发热器，以解决现有技术中存在的PTC电发热体单位体积功率密度低的技术问题。

PTC电发热体，PTC电发热体为蜂窝体，蜂窝体具有蜂窝孔，蜂窝体的蜂窝孔的截面为正方形，两个相邻的蜂窝孔同用一条邻边。

通过将PTC电发热体设置蜂窝体，可以利用蜂窝体中的蜂窝孔的空隙使得热量能够通过对流的方式进行散热，通过流体流动到PTC电发热体的外侧将热量带出，有利于在较小的体积中产生较大的散热面积，从而提高加热功率。特别是对于PTC电发热体这种电阻率会随温度变化的材料而言，通过及时散热，可以避免PTC电发热体的温度过高而导致电阻率骤增而限制整体的功率。

而且，将每个蜂窝孔设置为正方形，可以使得相邻的蜂窝孔之间的间隔的壁厚在蜂窝孔的某一边的方向上保持一致，无需像圆形的蜂窝孔的形式中为顾及最小壁厚而增加蜂窝孔的间距，所以正方形蜂窝孔的设置，可以提高单位面积上的蜂窝孔数量，进而最终提高体积功率密度。而且，相比于圆形而言，正方形本身就是就是周长面积比更大的形状。所以在相同的蜂窝孔数量、相同的单个蜂窝孔面积的情况下，就可以获得更大的蜂窝孔的内壁面积总和，即蜂窝体在蜂窝孔通过流体时的散热面积也增加了，即总体的热交换能力提高，所以相同的总截面积的情况下，也能够相应的提高了散热的热功率。最终也进一步提高了体积功率密度。

优选的技术方案，其附加特征在于，蜂窝体为圆柱体，蜂窝孔的长度方向与圆柱体的高度方向相同。

通过将蜂窝孔的方向设置成与圆柱体的方向相同，可以将PTC电发热体与气流方向同向设置，气流通过时即可从蜂窝孔中穿过以将PTC电发热体中的热量带出。在实现保证PTC发热体的温度不过高的情况下，也可以提高了气流流动的通畅性。所以该电发热器，特别适用于暖风机、电吹风、烘干机等设备。

优选的技术方案，其附加特征在于，蜂窝孔的正方形的单边长度为0.95mm-1.05mm，相邻的两个孔间壁厚为0.24-0.32mm。

当采用了上述的尺寸之后，可以在40.5mm直径的蜂窝体上，设置877个蜂窝孔，平均每平方厘米可以设置69个蜂窝孔，比表面积可以达到30.9cm^-1。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电发热器，设置有上述任一的PTC电发热体。

该电发热器具有上述方案中的PTC电发热体的所有技术效果。

优选的技术方案，其附加特征在于，还包括壳体和电极片，电极片和壳体之间设置有弹性部件，电极片与弹性部件和PTC电发热体同时接触，弹性部件与电极片和壳体同时接触。

该电发热器，通过在电极片与壳体之间设置弹性部件，利用弹性部件的弹性，在PTC电发热体温度较高时，弹性形变量稍大，弹性部件抵住电极片，使得电极片能够在温度较高时与PTC发热体保持接触，且不至于受到很大的挤压作用力。当PTC电发热体温度较低时，弹性形变量稍小，弹性部件也可以抵住电极片，使得电极片与PTC电发热体保持接触，不至于因为二者脱离引起放电火花。从而提高了电发热器的使用寿命。

进一步优选的技术方案，其附加特征在于，壳体的端面上设有多个通气孔，通气孔的截面覆盖多个蜂窝孔的截面。

通过在壳体的端面上设置通气孔，可以利用从外部进入的空气，特别是快速流动的气流，对PTC电发热体进行冷却，以控制PTC电发热体的温度使其能够运行在电阻率正常的区间，并且同时实现对气流的加热。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于，弹性部件为弹性金属条，各条弹性金属条沿部分的正方形的邻边设置。

将弹性金属条沿相邻正方形的邻边设置，即沿正方形的边的方向设置，可以减少弹性金属条对于将要通过蜂窝孔的气流和从蜂窝孔流出的气流运行的阻碍，以降低风速的损失。

更进一步优选的技术方案，其附加特征在于，壳体设置有凹槽，金属条的一部分嵌入凹槽中。

通过将金属条的一部分嵌入到凹槽中，可以提高金属条的稳定性，从而将提高将电极片固定的稳定性，以保证电极片与PTC电发热体不会虚接。

本实用新型的另一个目的在于提供一种热风机，设置有上述任一的电发热器。

该热风机具有上述方案中的电发热器的所有技术效果。

优选的技术方案，其附加特征在于，热风机为电吹风、家用热风机、干手机、餐具烘干设备、茶叶烘干设备或干衣机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一的PTC电发热体的主视图；

图2是实施例二的电发热器的剖视图；

图3是实施例二的电发热器的前视图；

图4是实施例二中的壳体的后视图。

图标：1-壳体；11-凹槽；12—通气孔；2-电极片；3-PTC电发热体；31-蜂窝孔；4-弹性金属条。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，PTC电发热体3为蜂窝体，蜂窝体具有蜂窝孔31，蜂窝体的蜂窝孔31的截面为正方形，两个相邻的蜂窝孔31同用一条邻边。除了位于蜂窝体边缘的蜂窝孔31外，每个蜂窝孔31的周围分布八个与等大的蜂窝孔31。在本实施例中，由于蜂窝体厚度小于蜂窝体的直径，所以蜂窝体也可以认为是圆饼形。具体的厚度与直径的相应比例，本领域技术人员可以根据加热功率的需要以及空间的大小自由设定。

通过将PTC电发热体3设置蜂窝体，可以利用蜂窝体中的蜂窝孔31的空隙使得热量能够通过对流的方式进行散热，通过流体流动到PTC电发热体3的外侧将热量带出，有利于在较小的体积中产生较大的散热面积，从而提高加热功率。特别是对于PTC电发热体3这种电阻率会随温度变化的材料而言，通过及时散热，可以避免PTC电发热体3的温度过高而导致电阻率骤增而限制整体的功率。

而且，将每个蜂窝孔31设置为正方形，可以使得相邻的蜂窝孔31之间的间隔的壁厚在蜂窝孔31的某一边的方向上保持一致，无需像圆形的蜂窝孔31的形式中为顾及最小壁厚而增加蜂窝孔31的间距，所以正方形蜂窝孔31的设置，可以提高单位面积上的蜂窝孔31数量，进而最终提高体积功率密度。而且，相比于圆形而言，正方形本身就是就是周长面积比更大的形状。所以在相同的蜂窝孔31数量、相同的单个蜂窝孔31面积的情况下，就可以获得更大的蜂窝孔31的内壁面积总和，即蜂窝体在蜂窝孔31通过流体时的散热面积也增加了，即总体的热交换能力提高，所以相同的总截面积的情况下，也能够相应的提高了散热的热功率。最终也进一步提高了体积功率密度。

具体说来，蜂窝体为圆柱体，蜂窝孔31的长度方向与圆柱体的高度方向相同。

通过将蜂窝孔31的方向设置成与圆柱体的方向相同，可以将PTC电发热体3与气流方向同向设置，气流通过时即可从蜂窝孔31中穿过以将PTC电发热体3中的热量带出。在实现保证PTC发热体的温度不过高的情况下，也可以提高了气流流动的通畅性。所以该电发热器，特别适用于暖风机、电吹风、烘干机等设备。

具体说来，蜂窝孔31的正方形的单边长度为1.02mm，相邻的两个孔间壁厚为0.28mm。

当采用了上述的尺寸之后，可以在40.5mm直径的蜂窝体上，设置877个蜂窝孔31，平均每平方厘米可以设置69个蜂窝孔31，比表面积可以达到30.9cm^-1。需要说明的是，这里的比表面积指的是蜂窝体中的除了两个端面的其余各个外表面和蜂窝孔31的内壁的表面积之和。因为圆柱形的蜂窝体的高度增加，即上述的圆饼形的厚度增加，蜂窝体的体积以及蜂窝孔31的内壁的面积总和，都会同比例增加，所以蜂窝体的高度变化，不会影响比表面积的变化。

需要说明的是，图1仅仅是示意性的，仅仅示意性的表示PTC电发热体3的蜂窝体的端面上，各个蜂窝孔31的形状，以及大致的排布样式，并不代表蜂窝体上真正的、具体的蜂窝孔31的设置。自然，考虑到视图清晰的因素，图中并没有画出上述的800多个蜂窝孔31，图中的孔的数量，仅供参考。

实施例二

如图2-图4所示，本实施例提供一种电发热器，设置有实施例一的PTC电发热体3。所以，关于本实施例中的PTC电发热体3的描述，可以参见实施例一的相应内容。

该电发热器具有上述方案中的PTC电发热体3的所有技术效果。

具体说来，还包括壳体1和电极片2，电极片2和壳体1之间设置有弹性部件，电极片2与弹性部件和PTC电发热体3同时接触，弹性部件与电极片2和壳体1同时接触。

该电发热器，通过在电极片2与壳体1之间设置弹性部件，利用弹性部件的弹性，在PTC电发热体3温度较高时，弹性形变量稍大，弹性部件抵住电极片2，使得电极片2能够在温度较高时与PTC发热体保持接触，且不至于受到很大的挤压作用力。当PTC电发热体3温度较低时，弹性形变量稍小，弹性部件也可以抵住电极片2，使得电极片2与PTC电发热体3保持接触，不至于因为二者脱离引起放电火花。从而提高了电发热器的使用寿命。

进一步具体说来，壳体1的端面上设有多个通气孔12，通气孔12的截面覆盖多个蜂窝孔31的截面。即，一个通气孔12的正方形的一边，是与蜂窝孔31的相应的边平行的，通气孔12的一边与沿着某一方向分布的一行蜂窝孔31平行。相应的，一条边的长度，可能为沿一行分布的相邻蜂窝孔31的边长的整数倍和壁厚的整数倍之和。

通过在壳体1的端面上设置通气孔12，可以利用从外部进入的空气，特别是快速流动的气流，对PTC电发热体3进行冷却，以控制PTC电发热体3的温度使其能够运行在电阻率正常的区间，并且同时实现对气流的加热。

再进一步具体说来，弹性部件为弹性金属条4，各条弹性金属条4沿部分的正方形的邻边设置。

将弹性金属条4沿相邻正方形的邻边设置，即沿正方形的边的方向设置，可以减少弹性金属条4对于将要通过蜂窝孔31的气流和从蜂窝孔31流出的气流运行的阻碍，以降低风速的损失。

更进一步具体说来，壳体1设置有凹槽11，金属条的一部分嵌入凹槽11中。具体的，在本实施例中，由于弹性金属条4时而穿过壳体1表面的空心部分，时而穿过相邻的通气孔12的共用的邻边的实心部分，所以对某一条弹性金属条4的固定是间断的，即使是间断的，由于弹性金属条4是波浪形的，所以也有足够的重叠面积，以使得弹性金属条4能够卡在凹槽11中。

通过将金属条的一部分嵌入到凹槽11中，可以提高金属条的稳定性，从而将提高将电极片2固定的稳定性，以保证电极片2与PTC电发热体3不会虚接。

实施例三

本实施例提供热风机，设置有上述任一的电发热器。

该热风机具有上述方案中的电发热器的所有技术效果。具体的，本实施例中的热风机，可以是电吹风、家用热风机、干手机、餐具烘干设备、茶叶烘干设备、干衣机等多种设备。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，例如：

⑴实施例二中，弹性部件在其侧视图上观察是呈波浪形的，实际上还可以选用其他形式的弹性部件，诸如一个金属簧片，也可以起到实施例一中的弹性部件的类似作用。

⑵实施例一中，是将蜂窝孔的正方形的单边长度选择为0.95mm-1.05mm，相邻的两个孔间壁厚选择为0.24mm-0.32mm。实际上还可以选择其他的蜂窝孔的单边长度或壁厚。

⑶实施例一中，通气孔的形状选择为正方形，各个通气孔的中心实际上也是按照正方形分布的，实际上还可以改变通气孔的形状，诸如可以改成圆形，各个通气孔的中心，仍按照正方形进行分布。也可以取得不错的通风效果，同时也可以满足弹性金属片在凹槽中的固定需要。

⑷实施例二的附图中，正方形的通气孔在图中的各列中是交替分布的，该分布方式是为了较为有效的利用壳体的端面，以形成尽量多的通气孔，具有较大的通气面积。实际上，通气孔也可以成矩阵分布，这样，一根弹性金属条就可以连续嵌在凹槽中了，弹性金属条的固定效果可能会更好。

而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。