CN201066202Y - 车用流体加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车用流体加热器，其主要包括有一热交换器，一对用来封闭热交换槽的前后端面，至少一薄片式复合加热体，其电热性质是由一被电极板夹在中间的加热板所形成并预先完成之独立单体，其中负电极板带领着加热体结合在热交换器的热传导表面上。本实用新型是用于清洗挡风玻璃、大灯等之水液，和燃油或润滑油料等，以减低黏滞性与提升效能，特别是在寒冷的条件下。

Description

车用流体加热器

【技术领域】

本实用新型涉及一种车用流体加热器，其是用于如清洗挡风玻璃、大灯等之水液，和燃油或润滑油料等，以减低黏滞性与提升效能，特别是在寒冷的条件下。

【背景技术】

在低温或冰点以下之地理区域，于寒冬季节时，汽车中之流体的黏滞性会降低其主要功能，无论该流体为燃烧用的燃油、用于润滑零件的润滑油、或用以清洗挡风玻璃的清洗液。一般为了解决冷天候需求，而利用了配合流体储存槽，介入流体加热系统，以提升流体在寒冷条件下的特性，例如引擎可较快启动、暖车时间可缩短、甚至在挡风玻璃或大灯上结了厚霜后可几乎立即清除干净。

习知技艺中有几种流体加热系统。图1为一种亲和式加热系统，其结构包括一流体储存槽11、前端与后端个别配置一入口111与一出口112。在流体储存槽11内，沿着轴向安装一亲和式加热元件12，而自入口111进入的流体可与加热元件12进行热交换，加热后的流体则从出口112流出。此种加热器有下列的技术难度，其一亲和式加热元件12的电性连接装置必须密封以免与流体接触，其二，元件的材料必须能抵抗各种腐蚀、而且必须使用精密的侦检器数组以控制加热时机以确保安全。

除了上述方式外，更有利用氧化镁为封装材包封传统电热丝作为发热元件，并形成板状，贴着在加热槽一侧，使其热间接传导至加热槽所装载的流体，但电热丝会因外力而随包封材断开，和德国DBK公司在美国所申请第6093909号专利，以多数面对并合，将PTC夹置其中完成加热单元，是为很先进设计，但各水路(channels)之间的并联或串连之间，止泄实施较为困难，其结构为由多数的热单体(radiator)贴靠并合，具有界面间隙，彼此间相互的热补偿传递因路径被截开，彼此间不易互补。

图2为另一种习知的加热系统。在此设计中，一内建式加热元件14是定位在一热交换槽13的内腔132中。流体通道131形成热交换槽13的一部份，提供被加热流体川流，并位于内腔132外侧的相对位置，以便让流体与内建式加热元件14进行热交换。内建式加热元件14的周围用电极板141绝缘，然后再装入内腔132中。加热元件14是利用在内腔132有控制的机械变形后产生之持续夹持力而固定在内腔132中。此种加热系统的缺点包括十分容易因热应力而损坏，而且损坏的加热元件14亦无法修复。如果加热元件14失效，则必须更换整个加热系统，因而产生多余的废料并增加环境环保负担。

上述之习知加热系统无法弹性提供不同的功率选择需求，使得制造商不得不储备不同功率规格的加热产品，以响应客户的采购需求。这会增加制造商的仓储成本。此外，这些习知的加热系统设计亦无法建立标准化的大量制造程序，因而增加制造成本。

【发明内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种车用流体加热器，以提升车用流体加热系统的效用与益处。

本实用新型是这样实现的，一种车用流体加热器，其主要包括有：一热交换器，包括一其外表面是配置成适当的热传导表面，内部经由肋板规范出流体热交换槽；一对用来封闭热交换槽的前后端面，并形成一循序进出热交换器之流场的密封板，其一密封板导通流体进或出之接头；至少一薄片式复合加热体，其电热性质是由一被电极板夹在中间的加热板所形成并预先完成之独立单体，其中负电极板带领着加热体结合在热交换器的热传导表面上。

本实用新型使用一种平行面对连接至热交换器热传导表面之薄片式复合加热体，以及利用上述流体加热系统之电与热功能，以有效地将由复合加热体产生的热量经由所设热交换槽的材料表面传递至流体，并使得零件容易更换或容易修复，而且允许选择一或多个薄片式复合加热体安装至热交换槽上，以方便需求功率大小的选用或生产。

本实用新型在热交换槽的前后端，由具导流的密封板所封端。

本实用新型在薄片式复合加热体外表受一背板所压持，并背板间安装一缓冲装置。

本实用新型将薄片式复合加热体之负电极板与热交换槽直接电性连接，热交换槽又导通车体负极，以避免发生由正电极板之电荷突增所造成的电弧。

本实用新型之加热体与热交换槽之间，可藉胶合止泄方式组立。

本实用新型为使用一带有正温度系数(PTC)之陶瓷或高分子电阻加热板以做为热源，以提供自我调节的加热功能，使用陶瓷材料可有助于加强加热器系统组件的机械强度。

本实用新型之热交换器是提供清洗流体加热。

本实用新型之热交换器是提供燃油或润滑油加热。

本实用新型为在加热体或所设电极片外表，披覆有绝缘胶，以达成防潮或抗氧化功能。

本实用新型所提供的车用流体加热器，用于加热如清洗用流体以除霜或清洁挡风玻璃、大灯、或视像入口，以及如柴油、液压油、润滑油等黏滞油料流体热溶作用，以减低黏滞性，或是预热使油料分子活化，提升引擎效能，特别是在寒冷的情况下。

【附图说明】

图1为一习知之亲合式加热器的截面图。

图2为一习知之内建式加热器的截面图。

图3为本实用新型组合零件方式分解图。

图4为本实用新型将复数组薄片式复合加热体定位在热交换槽上之方法的示意图。

图5为图3中完整组件的立体图。

图6为本实用新型之一组合零件程序之示意图。

图7为本实用新型之另一组合零件程序之示意图。

图8为本实用新型加热板的实施立体示意图。

图9为本实用新型系统实施例图。

图10为本实用新型密封板实施电极板端子定位实施图。

元件符号说明：

10---加热系统           11---流体储存槽       111---入口

112---出口              12、14---加热元件     13---热交换槽

3---热交换器            131---流体通道        132---内腔

141---电极板            2---加热体            21---加热板

211、212、213---发热片  23---绝缘板           30---热传导表面

22、24---电极板         220、240---电极板端子 25---缓冲装置

26---密封背板           31---热交换槽         310---流体通道

32、33---密封板         320、330---密封沟槽   321、331---定位孔

34、35---流体接头       4---压合板            41---固定螺丝

5a、5b---密封材         51---凹纳槽           50---间隔部

6---螺杆                7---定位板            70---置纳空间

8---绝缘胶层            9---压板

【具体实施方式】

图3为加热系统10关系示意，该系统为一热交换器3包括一水平连接至一交换器3所设热交换槽31的薄片式复合加热体2。薄片式复合加热体2利用电极板22与24将电传导至一加热板21。一种外接式电力切换机构可用来控制加热板的开机周期，该切焕机构为一般电力手动或自动开关之设计，于此请容不再赘述。

依据特定的应用，一热传导系数为优或劣之绝缘板23可用来提供薄片式复合加热体2的绝缘性。该绝缘板23是定位在电极板22的外侧与密封背板26的内侧。

加热板21可以由任何电热材料制成之片状单体形成，如电热线或以陶瓷或高分子为基础之复合式PTC加热板。使用PTC加热板的自我调节电热关系，本实用新型之加热器组件另可提供应用对象为非平行控制。利用PTC加热板的调节电热性质，使本实用新型具有侦测温度与电流变动的能力，以指明工作状态，以便采取控制措施达到加热系统之最佳效能与安全性。此外，使用刚性的PTC材料可加强本创作之机械强度，和PTC为矿质材质，其热膨涨率较低，而利于元件之间组合可得有效精密度。

薄片式复合加热体2是固定在热交换器3之热交换槽31的热传导表面30上(请配合图4所示)，热交换槽31之热传导表面30是配置成可提供多数邻近及相对之热传导面积以连接多数个薄片式复合加热体2。配置在热交换槽31上之热传导表面30的数量，则依据应用对象之功率需求，与加热功率性能而定。因此，依据客户的需求，不同数目的薄片式复合加热体2可以选定数量组合至热交换槽31，而不需对不同功率使用之对象，而重新设计热交换器3。此方法亦可提高热交换器3的制造产量。

请回参图3，电极板24是经由胶合带领复合加热体2定位在热传导表面30，以将发生之热传导至热交换槽31，电极板24是设计成做为电性接触与应力的缓冲，电性导通的作用为可将电极板24导流负极，则该负电可从交换器3本体而导通车体负电极，车体具有较大电容能力，以避免可能之爬电或跳电。此二个功能是藉由在电极板24表面上形成，藉由胶合以强化表面的电性接触，及提供薄片式复合加热体2与热交换槽31间各种机械与热应力之缓冲，上述二种功能，得依电极板24的材质物理特性决定，或辅以其它具导热之薄层(如胶层)或任何具形之高分子介材，皆可依据为缓冲、导热或导电或甚至形成绝缘功能，概能防范物理反应，如热形变及可能防潮、抗氧化等。

一具备弹簧带、高分子硅或其它橡皮材料形式之塑化弹性缓冲装置25是定位在薄片式复合加热体2与密封背板26间。此缓冲装置25的功用是补偿热变形，并释放可能在加热板21上形成之伴随的机械与热应力。此外，在组合薄片式复合加热体2以将所有的零件接合至热交换槽31时，该密封背板26是用来传递压力。

流体通道310是形成在热交换槽31内。前密封板32与后密封板33可经由塑性材料或金属材料构成，并独特地设计成具有使流体流动的空间，并规范出前述流场，及设有供电力端子定位之定位孔。流体接头34、35与密封板32可一体成型。使用低热传导系数的塑性材料可避免热损而更直接地利用加热板21产生的热量来加热流体，因而增加系统的加热率。此外，塑性密封板可作为绝缘平台以隔离电极板的终端连接装置以确保绝缘，因而防止短路。在将前密封板32与后密封板33组合至热交换槽31时，会形成循序的先入先出式流体通道。另一方面，在塑性材料不适用的应用系统中，可使用金属材料来制造密封板，而流体接头则可单独制造并配合金属板以连接至流体管，以及相对实伸的端子，设有定位及绝缘的定位孔。

将前密封板32与后密封板33接合至热交换槽31是以适当的密封或以任何压接方式或胶合等作为上述零件间的接口密封材来完成。藉由先将热交换槽31的肋板结构做机械式压合后，锁入特别设计的橡胶密封材5a、5b，最后再锁入密封板的密封沟槽320、330中，而将密封板32、33紧密地接合至热交换槽31的相对端面。

前后密封板32、33之间的相对组合力，则可藉由螺杆6的锁拉达成，由于密封材5a、5b是一种耐热或绝缘的弹性材料如橡胶，本体具塑性变形力，其截面具有相对热交换槽31端面结构的凹纳槽51，可以套合在热交换槽31的端面，(并依流体通道310方向需求，而在前侧密封材5a相对设有间隔部50，使流体通道310可得进出回旋或穿绕流场规范)热交换槽31端面系可嵌入密封板32、33的沟槽320、330，形成三面接触，则当密封板32、33经一般胶合，可藉密封材的弹性应变能力，平抚各组件因不同膨涨率产生的止泄问题，以及若受外力如以螺杆6的索引锁拉力，让前后密封板32、33形成互对夹压力，间接热交换槽31的刚性作用，而压迫密封材5a、5b变形，藉其变形反作用力而形成对各元件组合接触面，产生张压力，充实填布可能残存的间隙，而达成有效密封。

在实际的应用中，流体自供应管流经流体接头34、35之一，并交流于热交换槽31的流场流体通道310中。一但流体进入热交换槽31，由加热体2产生的热量即会经由热交换槽31之肋板材料而传递至该流体。在流体连续流动，或间歇停留时间，以让流体达到预期的温度时，均可发生热交换作用。

在进行适当的热交换作用后，加热过的流体会经由被指定为出口的接头而被迫流出热交换槽31，以达到前述加热应用之目的，输出带有热的液体达成例如除霜或清洗挡风玻璃、大灯、视像入口，如油料，则降低如柴油、液压油、润滑油等黏滞流体的黏滞性，或形成对燃油如柴油的预热效应，使油气分子更为活泼，可快速爆炸及极尽完全燃烧，提升引擎效益，或满足润滑系统及散热油的效益提升。

请再参阅图3，电极板24与热交换槽31接合在一起，并作为加热板21的负极。电流自正电极板22流出，经过加热板21，流至负电极板，最后流至汽车配线系统的接地回路。因为大多数金属车架的车体都做为接地回路，故经由电极板24将热交换槽31连接至车用接地回路，可依据提供容纳电路中累积的电荷或功率突增时之过剩电荷，以简化配线并提升汽车的安全性。

绝缘板23为任何具有高介电值的板材，使其为理想的绝缘材料。板材可以为导热的氧化铝板(AL₂O₃)，或矿质陶瓷材料，或绝热的塑料材料，或热传导系数介于其两者之间的任何材料。

有关本案加热体2与交换槽31之间，至少有两种方法可用来将薄片式复合加热体2接合至热交换槽31的热传导表面30。第一种方法为将黏合剂涂布在所有的接合面上，并等其固化后，即可将相关的零件紧密结合。在黏合剂固化过程中，可利用机械外力压来维持压密，使固化后，各结合组件之间，可保持系统的电性接触及机械性组合。

图4、图5显示第二种方法是利用一压合板4与固定螺丝41在密封背板26上形成机械压缩接合。密封背板26则将压缩力传递至其余的零件，以将薄片式复合加热体2紧密地接合至热交换槽31。只需借着转松螺丝及移除压合板4即可提供容易修复加热体2之便利性。

图6显示如上述组成加热体2与热交换器3相关之间，可择数相对结合在热交换器3的表面。图7则为另一种组成热交换器3的顺序，其中热交换槽31并未与电极板24电性连接，而一额外的绝缘板23是置放于电极板24与热交换槽31之间，以提供独立于其它车用电力系统。由加热体产生的热量则经由此额外的绝缘板23传递至流体。对于承载高度可燃性液体与气体的汽车，以及装有大量塑料装潢的汽车，此种配线方法十分重要，因为此种组合方式可提供比较可靠与安全的系统，而绝缘板23带领加热体2与热交换槽31连结，其结合方式相同可采任何机械外力夹压组立，或由他胶合方式结合，及考虑到各元件之间热涨冷缩问题，则可在加热体2与热传导表面30之间，实施具导热之缓冲层，如胶层接口或介入其它弹性元件等。

另外，如图8所示，由陶瓷或塑料等绝缘材料构成的定位板可用来隔绝电性，此种组合方式可借着减少从热交换结构到流体之间的热屏障数量，而进一步加强流体的加热率。

加热板21可能采用多数PTC发热片211、212、213片状材料构成，其构成板体的方式可由一定位板7的定装，定位板7设有置纳空间70提供PTC发热单体容置以数组方式组成长条状加热板21，藉其定装安排，可具体形成加热板21之外，更可达成外围绝缘目的，及藉定位板7外围的宽度体积间隔，可增长防范电极板22、24之间的爬电或跳电距离，指在电流不稳的情况下。

请再参阅图9所示，加热体2为以胶合方式与热交换器31组合，具有正负极板22、24，并以任何方式组接导通热交换槽31，其中负电极板24直接与热交换槽31导通接地负极，而热交换槽31本体为金属材质具导电性，而将负电极再导通于车体接地负极，因此若正电有突波电流，则可受车体接地负极大量承纳，而避免跳电火花。

加热体2的正极电极板22外表设为裸露状，在其上表实施绝缘胶层8，以避免外部触电或与其它外围设备短路，完成之加热系统10在使用现场，可由其它外包装体(图上未示)如塑料壳等一般盒体作外围二次性围护，藉该维护可再防止系统整体热损。裸露的正电极板22因背外仅涂布绝缘胶层8，胶层8为一机械力甚低的材料，则正电极板22因热物理性变形的应力，则可自由形变，由于加热体2为胶合组立，因此其变形力犹原由胶合力牵引而保持组合结构力，确保系统结构完整，以及利用覆胶的方式，可达成防潮或抗氧化目的。

在热交换器31前后端口，由密封板32、33所封端，密封板32、33因特许条件而可采用不同材料，其一必需有绝缘性，其二为具满足的机械强度才能压合封端，其中若材质为较松软或易脆弱者，则在外端面，辅助有压板9衬托面状压合力，减低密封板的曲变对抗力负荷，确保密封板的结构安全。

压板9经由螺杆6的螺杆6的锁拉力量，产生对密封板32、33相对热交换器31端面的密合力。

上述藉由螺杆6的锁接实施，相同可提供维修或换置零件利便。

请再参阅图10所示，在密封板32、33相对电极板端子220、240组立位置，各设有定位孔321、331，以供端子220、240穿出定位，利于电性隔离以及组立机械性定着力，并藉该精准定位，而利便额外相应之电力插接头插接导电电力。

Claims (20)

1.一种车用流体加热器，其特征在于它主要包括有：

一热交换器，包括一其外表面是配置成适当的热传导表面，内部经由肋板规范出流体热交换槽；

一对用来封闭热交换槽的前后端面，并形成一循序进出热交换器之流场的密封板，其一密封板导通流体进或出之接头；

至少一薄片式复合加热体，其电热性质是由一被电极板夹在中间的加热板所形成并预先完成之独立单体，其中负电极板带领着加热体结合在热交换器的热传导表面上。

2.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为热交换器的外表面是配置成复数个邻近与相对的热传导表面，以接合一个以上的加热体以组成不同功率。

3.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为加热体与热交换器各元件之间为以胶合方式连结。

4.根据权利要求3所述之车用流体加热器，其特征为胶合之胶体为绝缘导热胶。

5.根据权利要求3所述之车用流体加热器，其特征为胶合之胶体为导电导热胶。

6.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为该加热体朝外表面包含所设正电极外表披覆有绝缘胶层。

7.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为加热体与热交换器之间，是由一背板锁压加热体连接热交换器。

8.根据权利要求7所述之车用流体加热器，其特征为在加热体与背板之间，设有一氧化铝或高介电质之绝缘板。

9.根据权利要求7所述之车用流体加热器，其特征为在加热体与热交换器之间，间隔有氧化铝或高介电质之绝缘板。

10.根据权利要求7所述之车用流体加热器，其特征为在加热体与背板之间之加热体所设正电电极板，该电极板为可弹性变形。

11.根据权利要求7所述之车用流体加热器，其特征为背板与热交换器表面之间，介入有至少一弹性缓冲体夹接加热器。

12.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为加热体是经由负电极与热交换器外表直接接合并导通电性，且负电极或热交换槽均可与车用配线系统中的接地回路连接。

13.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为密封板是由具有低热传导系数包括陶瓷材料的绝缘的塑性材料构成，相对电极板延伸端子位置，设有端子定位孔。

14.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为密封板是由金属材料所构成，相对电极板终端突出部设有绝缘端子定位孔。

15.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为加热板是一具有正温度系数的陶瓷电阻材料(PTC)。

16.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为加热板是一具有电热作用的高分子可塑性电阻材料。

17.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为加热板是一具有电热性质之电热线。

18.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为在密封板端面外表，辅助贴合有机械压板，是用以将密封背板压合及跨接至热交换槽的端面。

19.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为密封板跨接至热交换器端面之间，为采胶合连结。

20.根据权利要求1所述之车用流体加热器，其特征为在热交换槽的端面与密封板之间，锁入弹性胶密封材。

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