专利名称：特别应用于汽车的电供暖装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种尤其适用于汽车的空气加热供暖装置。
背景技术：
在现有的实施方案中，一辆汽车车厢内的空气再加热还有除雾或除霜过程是通过气流与发动机冷却液之间在空气再加热循环管道内的一个热交换实现的。然而，在汽车启动时，一段时间内，发动机冷却液传递的热量会显得不足以保证车厢内快速有效地致热。
在其他实施方案中，还可在通向车厢的气流通风道上再安装一种电供暖装置，使气流即刻可流向换热器的下风口。
供暖装置只是临时起作用，直到换热器能够独立保证空气加热任务。
这样一套供暖装置通常包括一些正温度系数(CTP)型阻性元件。这些阻性元件能够自动调节温度，以避免过度加热。
CTP电阻呈小块或“石头”状，分布在电极内。一套互相间隔的CTP石可分布在电极之间并由其供电，构成一个加热块。
辐射元件与电极连接，便于与经过供暖装置的气流进行热交换。这些辐射元件可由平行放置的褶叠形或波形金属带构成，被固定在电极上，电极之间放置CTP石。由此组成的加热块被放置在一个支持框内。
此外，一个控制电路可被放置在支持框上，以便有选择的为电极供电并调整供暖装置分配的功率。本供暖装置配有用于切换电极的三极管型供电转换开关。
在现有的实施方案中，加热块，控制电路和支持框组成一个单位组件。不过它不能根据要求的加热功率调整加热块的表面积。
此外，这样一个单位组件在加热块区域故障的情况下是不允许在加热块区作局部介入。事实上，加热块的构成元件借助能够产生金属压力的簧片系统，或是支持框被整体固定。因而不可能单独更换单位组件中的加热块的某些构成元件。部分故障时，单位组件应全部被更换而由于故障所产生的费用较高。
此外，现有技术中的电供暖装置具有一个复杂而昂贵的结构，这是由于构成元件的数量，所需装配时间和CTP电阻的供电电极的被腐蚀灵敏度造成的。
发明内容
本发明将改善这一状况。
它为此提出一种供暖装置，包括一个能够通过待加热空气且界定了加热区域范围的外壳，加热区域受一个与电源相连接的供电控制电路控制。其优点在于，加热区域内包括一定数量的电加热模块，每个加热模块包括几乎在横截方向上平行排列的一个第一和一个第二金属带以及固定在两金属带之间的一些正温度系数阻性元件。
特别指出，正温度系数阻性元件可用黏合胶固定在两金属带之间。
正温度系数阻性元件同样能够通过焊接固定在两金属带之间。
根据本发明的另一特性，外壳内包括适当的加热区间，用于容纳符合所需总热功率、一定数量的加热模块。
外壳内此外还包括适当的供电区间，用于容纳分别适于连接供电控制电路和包括至少一个加热模块的加热模块组的供电模块，每一个供电模块包括一个电子开关元件。
供电控制电路安装于外壳一侧的一个供电控制区间内，而这些供电区间均在控制电路附近、沿着横截方向平行排列，且之间保持相等距离。
每一供电模块此外还包括一个与电源相连的金属支架，其上固定有电子开关元件。
特别指出，金属支架包括一个固定在电子开关元件四周的复制模型，适用于维持与电子开关元件之间的电连接。
金属支架的复制模型所界定的区域具有一层使用硅胶、胶合剂或能够保护电子开关元件的化合物的密封保护层。
补充说明，金属支架可在其表面开具百叶窗式的开口，这些供待加热空气流通的开口可便于电子开关元件散热。
根据本发明的另一特性，一个加热模块的每一个金属带是被维持在至少一个、与金属带长度相适宜的纵向挡杆上。
每一个加热模块的挡杆的一端分别配有一个连接插头，在安装加热模块时这些挡杆的连接插头均被安装在同一侧。
特别说明，对于每一个加热模块中，第一金属带可比第二金属带长，这样可在加热模块中形成一个外形通常呈矩形的缩进部分。
供电区间外形通常呈矩形，而一个供电区间的宽度与一个加热区间的宽度几乎一致。
根据一种特定的实施方案，每一个供电模块适于与包括两个加热模块的模块组连接，而这两个加热模块被并排布置。
根据本发明的这一实施方案，相继的加热区间彼此相接触且沿着横截方向排齐，相连的两个加热模块的缩进部分构成一个矩形，其中布置一个供电区间。
在另一种实施方案里，每一个供电模块适于与一个加热模块相连接，而供电模块和相对应的加热模块被连接起来构成模块式元件，每一个供电区间与一个相对应的加热区间构成一个模块区间。
根据本发明的另一特性，供暖装置包括一个通过连接系统固定在外壳上的盖子。
每一加热模块的金属带可有一电绝缘覆盖层和/或防腐保护。
供电控制区间与供电区间彼此分开。
本发明同样提供一种安装供暖装置的方法，该供暖装置包括一个来自电加热模块的待加热空气能够通过的外壳，和适于与一个供电控制电路以及包括至少一个加热模块的模块组相连的供电模块，具体步骤如下1)将供电模块置于外壳中，2)将加热模块置于外壳中，3)在外壳上定位和固定一个盖子，4)进行焊接操作以便在每一个供电模块和相应的加热模块组之间建立电接头，5)在外壳一侧的一个供电控制区上定位供电控制电路，6)再进行一次焊接操作以便在电连接和供电控制电路之间建立电连接，7)在控制区间上定位和固定防护罩。
本发明的其他特点和优点将会体现在下面的具体描述及所附的附图中，附图内容具体如下-图1A是一辆汽车的一个循环管道总视图；-图1B是本发明中的一个金属带的侧视简图；-图1C是本发明中的一个加热模块的俯视简图；-图1D是本发明中的一个加热模块的透视图；-图1E是一个加热模块的俯视简图；-图2是本发明中的供暖装置的正视图，-图3是本发明中的一个供电模块的透视图；-图4是本发明中的供暖装置的正面视图，标明了供电模块所占区域；-图5是本发明中的供暖装置的局部俯视图；-图6显示了供暖装置与供电控制电路的连接点。
具体实施例方式
图1A显示了一辆汽车的一个空气循环管道。这一管道包括一个界定待加热空气流通通风道3的外壳2。穿过通风道的空气在经过混合和分气叶片6分散到车厢内之前须流经加热口和除雾/除霜口4和5。
通风道3内的空气流量由一个风扇7或一个热气压送器(pulseur)利用外部气流或车厢内产生的再循环气流产生。空气再加热，在其必要时，可通过一个利用发动机冷却液的热交换器8和一个电供暖装置8’来实现。热交换器8被安装在通风道3内供暖装置8’的上游。另一种方案是，空气再加热可只通过唯一一个电供暖装置8’来实现。
电供暖装置可占据通风道3的整个截面。另一种方案是，它可以占据通风道3截面的一部分，在这种情况下仅有一部分的气流穿过电供暖装置8’而另一部分则由其旁边绕过。
在接下来的具体描述中，电供暖装置8’将根据图1B至图6详细描述。
图2是本发明中的电供暖装置一份简图。电供暖装置包括一个能够允许待加热空气流通并界定由与电源连接的供电控制电路控制的加热区域的外壳15，例如塑料外壳。加热区域内包括一些电加热模块14。在外壳15内预留有加热区间16，用于安装根据所需热功率选择的一定数量的加热模块14。
加热区间16一个紧挨着一个沿横截方向如D平行分布。每一个加热区间各自顺着外壳的长度延伸排列，以便直接暴露在流通的空气中。
电供暖装置8’的控制是通过供电控制电路实现的。供电控制电路安装在一块印刷电路板上并被固定在外壳15的一侧一个供电控制区间50内。控制电路另外还被防护罩9保护。
供电控制电路可安装在横截轴D的垂直方向上，或者安装在横截轴D的平行方向上。
参考图6，控制电路通过一个连接器204接收信息并借助汇流条55和56或通过连接器204与电源连接。例如，汇流条55为+12V电势而汇流条56为GND地线。
外壳另外还包括供电区间20，用于容纳供电模块200。这些供电模块与供电控制电路和包含至少一个加热模块的加热模块组相连接。每个供电模块200包括一个用于切换相应加热模块供电的电子开关元件或供电开关。
用语“模块”在此用于定义相似元件中一个独立，不同的元件且它可以轻易地从框架界定的加热区域中分离开来。
图1C和1D展示了本发明中的一个加热模块的结构。一个独立的加热模块14包括一个具有一个第一长度lg1的第一金属带10和一个具有一个第二长度lg’1的第二金属带10’。
金属带10和10’外形褶叠形或呈波形且具有相同的高度H1。
在附图中，仅有金属带的两端被表示为清晰的。当然，金属带两端之间的部分也是同样延伸的。
参考图1C，正温度系数(CTP)阻性元件被固定在同一加热模块14的两金属带之间。这些阻性元件表现为一定预定数量的CTP石12。这些CTP电阻在根本上都具有受热和过压保护。
CTP石可用黏胶固定在两金属带10和10’之间。
另一种方案，CTP石12可用焊接方式固定在两金属带10和10’之间。
参照图1C，一个加热模块14的每一个金属带10和10’可用黏合胶分别固定在至少一个纵向档杆(barrette)11a和11’a上，其长度与金属带相匹配。
特别情况下，在安装加热模块14时，金属带10和10’被连接，以使得它们各自的挡杆被定位于加热模块14外侧。
一个加热模块14的每一个挡杆11a和11’a的一端都配有一个连接插头，分别是13和13’，是用于供电。每一个挡杆具有一个与金属带相适配的长条形形状，并有一个装有连接插头的垂直延伸部分。
连接插头13和13’，如图1B和1D所示，被固定在金属带10和10’的一端。每一个加热模块14被安装成使得连接插头13和13’均位于同一侧。
图1B是本发明中的加热模块14从第一金属带10这一侧的正视图。第一金属带10的高度为H1，与第二金属带10’的高度相等。连接插头13被固定在第一金属带10上，其被固定的高度为H2。特别指出，第二金属带的连接插头13’被安装在第二金属带与H2相同的高度上。
金属带10和10’宽度相等为L1且相应的挡杆11a和11’a的厚度一致为e1。
在一种特殊装配方案中，第一金属带10的长度lg1比第二金属带的长度lg’1长，这样可以在相应的加热模块内形成一个矩形缩进部分R1。接下来的描述将以这种装配方案为参考例子，但不仅仅局限于此例。
金属带10和10’的安装则如下-第一金属带10的空闲端(即未安装连接插头的端)与第二金属带10’的空闲端对齐；-第一金属带10上装配连接插头13的另一端相对于第二金属带10’的另一端错开些距离。
每一个供电模块200可与两个加热模块14.1和14.2连接，如图2所示，这两个加热模块并排安装在一起。因此，加热模块14.1的第二金属带10’.1和加热模块14.2的第二金属带10’.2是相邻的。
金属带10和10’可呈正弦，三角，矩形或梯形形状。
金属带的构成材质可是铝或铜。
一个金属带的厚度应能够符合金属带料加工需要，但应有所限制以避免造成过大的空气阻力。
加热模块的结构和CTP石的黏合胶固定显示了其既无需金属导管又不需如弹簧等额外金属元件来固定CTP石的优点。此外，加热模块这一结构的黏合胶安装方式既简单花费又低。
参考图2，本发明供暖装置的外壳15包括纵向壁17，其界定了加热区间16。每个加热区间16适于接受不同的加热模块14。每一个植入供暖装置中的加热模块14沿着纵向外壁17被嵌入一个加热区间16。因此，根据所需总热功率，每个加热模块独立于其他加热模块可被自由添加入供暖装置或从中撤除。
供电区间20，通常呈矩形并且用于安置一个为加热模块14供电的供电模块200。在图2所示的实施方案中，一个供电模块200负责为两个加热模块供电。第一金属带10比第二条10’长，这样有利于优化加热区域的占地。
图3是一个供电模块200的一个透视图。每一个供电模块200包括一个钎焊在一个金属支架202上的传统供电开关203，例如MOSFET晶体管。
金属支架202是一个电导体且是用如铜，铜合金或更常用的镀锡材料制成。金属支架202借助一个复制模型201纳入供电区间20。
复制模型201置于供电开关203周围且能够维持与供电开关203的电路连接。此外，复制模型还起到保护供电开关的作用。
复制模型可部分或全部覆盖供电开关203。
本发明中供暖装置的供电模块200位于待加热气流内。
金属支架的复制模型201界定的区域包括一个保护供电开关203不受腐蚀、水淋或粉尘污染的密闭保护层206。这一保护层可是硅胶，胶合剂或一种用于保护供电开关的化合物。
供电模块200同样包括位于金属支架202内的开口或百叶窗结构205。这些开口205允许待加热空气通过以便电子开关203的散热，从而达到使其冷却的效果。
当供暖装置8’安装入一个空调设备时，金属支架202的体积可根据供电开关203所需的冷却效果和它对左边和右边气流热平衡的影响情况而定。
补充说明，控制电路被安装在外壳15一边的供电控制区间50内且供电区间20被平行安装在控制电路旁边，沿着横截轴D方向，且彼此之间保持同一距离。
供电开关203和控制它的控制电路保证电供暖装置的供电。
控制电路同样包括用于调节供暖装置产生的总热功率的功率变化装置。这些功率变化装置通过调制释放到每个加热模块的电压脉冲宽度而起作用的。
在特别实施方案中，一个供电模块连接在一个带两个加热模块的组上，如图2所示，供电区间200占据的区域相对于加热区域来说可通过根据加热区间16的体积选择供电区间20的体积的方式加以优化。
特别指出，供电区间200通常呈矩形且一个宽度Lalim与加热区间16的宽度L相等。
而且，连续的加热区间16是沿着横截轴D方向并排相邻排列。鉴于每一个加热区间16的缩进部分R1和加热区间16的相互位置，两个连续的加热区间的缩进部分限定一个矩形R，其中装有一个相关的供电模块200，如图1E所示。
供电模块200由于其相对于穿过供暖装置的气流位置，很少参与空气加热。供电区间20因而在外壳15界定的加热区域内构成一个低“活跃”区。
然而，供暖装置中的供电模块200的结构和装配能够限制此低活跃区域占据的空间，如图4中黑部分所示。而在现有技术的实现中，这一区域约占加热区域的25％，本发明的供暖装置内，这一区域约占加热区域的12％，这能够改善供暖装置的性能。
每一个加热模块14通过它的连接插头13和13’与相应的供电模块200连接。
汇流条55和56，如图6所示，可借助复制模型或boutrolage被安装在外壳15内。供电连接-在汇流条56，例如一个接地GND汇流条和供电模块202之间，-在汇流条55，例如一个+12V电势的汇流条和加热模块14之间通过连接插头13的连接，-加热模块14和供电模块200之间，通过连接插头13’的连接，通过电焊连接。
总线55和56的端部，供电模块200，及一个加热模块14的连接插头13和13’都适于为安装时的焊接电极留出足够的位置。
图6中，显示了供暖装置与印刷电路板上的供电控制电路之间的连接元件。与供电控制电路相连的外壳15的侧壁，包括连接每一个供电模块的连接器接线端204，一个引自+12V总线档杆的电源连接插头550和一个引自GND总线档杆的地线连接插头560。
在本发明的另一种实施方案中，每一个供电模块200可与唯一一个加热模块14相连。根据此实施方案，每一个供电模块可与相应的加热模块相连组成一个模块元件。每一个供电区间20与相应的加热区间16共同构成一个模块区间。
根据本发明的另一方面，一个具有与区间16相同形状和大小的开口的盖子19通过一个接合系统被安装在外壳15上。这样一个盖子例如可借助一个接合系统插在外壳15上，该接合系统包括一组装配在外壳15外壁上的用于接纳形成在盖子上的夹或钩夹的插槽。另一种方案，盖子可通过超声波胶黏固定。
本盖子可包括一个类似于外壳15的加热模块紧固和定位系统。
外壳15及盖子19从而，通过加热区间16，界定了空气流经加热模块14的通道部分，这允许重新加热空气。
外壳15，盖子19和防护罩9均为如塑料等能够承受运转中产生的150℃最高温度的电绝缘材料制成。外壳15和盖子19可整块铸模成型。
根据本发明的另一个方面，供电控制电路所在的供电控制区间50与供电区间20不相连，相对于现有技术来说，这样可以缩小印刷电路板的体积从而降低供暖装置的成本。
供暖装置8’可另外包括固定和引导装置以便于安装和集成到供暖和空调设备中。
金属带10和10’被放置在一个加热模块中，以便褶叠形或波形的每一个元件面能够与穿过外壳的气流方向完全平行，从而能够限制空气流经供暖装置时的电荷损失。
金属带可覆盖一层具有电绝缘作用的隔层，如绝缘漆层。
每一个加热模块14包括使其能够独立于加热区域中的其他组成元件的元件，即一个与独立的电开关203相连的引线，金属带10和10’及一个CTP阻性元件12。
因此，当已知加热模块被检测出功能故障时，可仅更换此加热模块而无需更换加热区域中的其他加热模块。
同理，每一个供电模块是独立于加热区域中的其他组成元件且可自此区域中被自由移除或添加，而无需更改总体运转情况。
该结构此外还可以用于调节供暖装置的性能以及总发热功率。那么，如例图2中，若一个加热模块的热功率是330W，则可通过使用3个加热模块来实现1KW的总热功率，或使用6个加热模块来实现2KW的总热功率。
这一性能也可通过加热模块14中所使用的CTP石的数量来调整。
从而，本发明中基于一个供暖装置的同一结构可获得不同的热效能，且不使用辅助工具。
本发明的供暖装置8’可被集成到图1A中的供暖或空调设备中，但不限于此例。同理，本发明的供暖装置可被集成到一个汽车空调装置中，在其通道3中，包含一个制冷循环蒸发器，位于占据通道横截面一部分的热交换器8的上游。
本发明同时提供一种安装包括外壳15，电加热模块14和供电模块200的供暖装置的方法。该方法包括下列步骤1)将供电模块200装入外壳15中，2)将加热模块14装入外壳15中，3)在外壳15上定位和固定盖子19，4)进行焊接操作以电连接每一个供电模块和相应的加热模块组，5)在外壳15一侧的供电控制区间上定位供电控制电路，6)进行辅助焊接操作以电连接电接线和供电控制电路，7)在供电控制区间上定位和固定防护罩9。
当然，本发明不局限于上述实施方案。它包括专业人员在下列权利要求中范围内可能设想的所有不同的实施方案。
权利要求
1.一种供暖装置，包括一个外壳(15)，其允许待加热空气通过，界定受与电源相连的供电控制电路控制的加热区域，其特征在于加热区域包括电加热模块(14)，每一个加热模块包括沿着横截方向(D)几乎平行的一个第一和一个第二金属带(10，10’)和固定在两金属带之间的正温度系数的阻性元件(12)。
2.如权利要求1中所述的供暖装置，其特征在于正温度系数阻性元件是用黏合胶固定在两金属带之间。
3.如权利要求1中所述的供暖装置，其特征在于正温度系数阻性元件通过焊接被固定在两金属带之间。
4.如上述任一项权利要求的供暖装置，其特征在于外壳(15)内包括用于放置根据需要的总热功率选择的一定数量加热模块(14)的适当加热区间(16)。
5.如上述任一项权利要求的供暖装置，其特征在于外壳(15)内还包括用于放置分别适于连接到供电控制电路和具有至少一个加热模块(14)的模块组的供电模块(200)的供电区间(20)，每一个供电模块包括一个电子开关元件(203)。
6.如权利要求5所述的供暖装置，其特征在于供电控制电路安装在外壳的一侧的一个供电控制区间内(50)，且供电区间(20)沿着横截方向(D)平行安装在控制电路附近，彼此之间间隔相等。
7.如权利要求5和6中任一项所述的供暖装置，其特征在于每一个供电模块(200)还包括一个与电源连接的金属支架(202)，其上装有电子开关元件(203)。
8.如权利要求7中所述的供暖装置，其特征在于金属支架(202)包括一个复制模型(201)，位于电子开关元件(203)周围，适用于维持与电子开关元件的电连接(204)。
9.如权利要求8中所述的供暖装置，其特征在于金属支架(202)的复制模型界定的区域具有一层使用硅胶、胶合剂或能够保护电子开关元件的化合物的密封保护层(206)。
10.如权利要求8和9中任一项所述的供暖装置，其特征在于金属支架(202)表面具有百叶窗式开口(205)，这些供待加热空气进出的开口有利于电子开关元件(203)的散热。
11.如权利要求1-10中任一项所述的供暖装置，其特征在于一个加热模块(14)的每一个金属带(10，10’)被维持在至少一个与金属带长度相适宜的纵向挡杆(11a，11’a)上。
12.如权利要求11所述的供暖装置，其特征在于每一个加热模块(14)的挡杆(11a，11’a)的一端均分别装有一连接插头(13，13’)，在安装加热模块(14)时这些挡杆的连接插头被安置在同一侧。
13.如上述任一项权利要求的供暖装置，其特征在于，对于每一个加热模块(14)，第一金属带(10)的长度比第二金属带(10’)的长，这在加热模块中形成一个大致矩形的缩进部分(R1)。
14.如权利要求5-13中任一项所述的供暖装置，其特征在于供电区间(20)呈大致矩形且一个供电区间的宽度(Lalim)与一个加热区间的宽度(L)几乎相等。
15.如权利要求5-14中任一项所述的供暖装置，其特征在于每一个供电模块(200)适于与包括两个加热模块(14.1，14.2)的模块组相连，且两个加热模块并排布置。
16.如权利要求15与权利要求13相结合所述的供暖装置，其特征在于相继的加热区间(16)沿着横截方向(D)并排排齐，两个相继加热模块的缩进部分因此形成一个矩形(R)，其中安装一个供电区间(20)。
17.如权利要求5-14中任一项所述的供暖装置，其特征在于每一个供电模块(200)适于与一个加热模块(14)相连接，且供电模块和相应加热模块相连构成一个模块元件，每一个供电区间与相应的一个加热区间构成一个模块区间。
18.如上述任一项权利要求的供暖装置，其特征在于它包括一个固定在外壳上的盖子(19)。
19.如上述任一项权利要求的供暖装置，其特征在于每一个加热模块(14)的金属带(10，10’)都配有一电绝缘覆盖层和/或防腐蚀保护。
20.如权利要求4-19中任一项所述的供暖装置，其特征在于供电控制区间(50)与供电区间(20)相分离。
21.一种汽车供暖或空调设备，其特征在于它包括一个如权利要求1-19中任一项所述的供暖装置。
22.一种安装供暖装置的方法，该供暖装置包括一个待加热空气从电加热模块可通过的外壳(15)和适于连接到供电控制电路和包括至少一个加热模块的模块组的供电模块(200)，其特征在于它包括下列步骤1)将供电模块(200)置于外壳(15)中，2)将加热模块(14)置于外壳(15)中，3)在外壳(15)上定位和固定一个盖子(19)，4)实施焊接操作以便在每一个供电模块和相对应的加热模块组之间建立电连接，5)在外壳(15)一侧的供电控制区上定位供电控制电路，6)再一次实施焊接操作以便在电连接和供电控制电路(50)之间建立电连接，7)在供电控制区间上定位和固定一个防护罩(9)。
全文摘要
本发明涉及一种供暖装置，包括一个待加热空气可自由流通的外壳(15)，该外壳同时界定了一个受与电源相连的供电控制电路控制的加热区域。加热区域包括电加热模块(14)，每一个加热模块由在横截方向(D方向)上平行排列的一个第一和一个第二金属带(10，10’)以及固定在两金属带之间的正温度系数阻性元件(12)构成。
文档编号B60H1/22GK1802876SQ200480015766
公开日2006年7月12日 申请日期2004年6月1日 优先权日2003年6月6日
发明者弗莱德里克·皮尔朗, 克里斯托弗·玛朗格, 吉尔伯特·特拉诺瓦, 奥里维尔·柯莱特 申请人:法雷奥热力系统公司