[发明专利]热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换器，一种汽车空调设备，以及一种制造所述热交换器或汽车空调设备的方法。

背景技术

汽车空调设备是用于加热或冷却导入汽车内部空间的空气。在汽车空调里，热交换器作为电供暖设备安装其中，用来加热被导入内部空间的空气。该电供暖设备包括PTC元件组。PTC元件组(PTC：正温度系数)是传导电流的材料，它们具有一定的电阻，其电阻随着温度升高而増大，在较低温度下比较高温度下能更好地传导电流。PTC元件一般由陶瓷构成，是一种热敏电阻。因此，无论诸如所施加的电压、额定电阻或是经过PTC元件的风量等基本条件如何，PTC元件总是具有非常均匀的表面温度。因为在这里无论基本条件如何，电阻总是大致相同并因而达到基本相同的电加热功率，从而就能够避免例如加热丝发出正常热量时会出现的过热。

热交换器包括PTC元件组、至少两个使电流通过PTC元件的导电体和例如散热片或波纹翅片等导热元件，通过所述导热元件可扩大对空气进行加热的表面。汽车越来越多地使用单独的电力驱动或是混合驱动。一般来说这些汽车的汽车空调不再通过冷却液流经的热交换器来加热空气。因此汽车空调总的供暖功率必须由电供暖设备和PTC元件执行。由于这个原因，要求PTC元件用例如50到600V范围的高电压，而不是12V的低电压驱动。然而汽车空调里的高电压存在安全问题，因为假使人触摸带有高压的部分，就可能被高压伤害。

US 4327282公开了一个带有PTC-加热元件的热交换器。电流借助接触板通过PTC-加热件。接触板上设置了绝缘层。各零件通过U-型夹固定在一起。

在EP 1768458 A1中公开了一种用来加热空气的采暖装置的发热元件，它包括至少一个PTC元件和紧贴在PTC元件上相对的侧面上的电路板导体，其中，所述电路板导体的外面由不导电的绝缘层包裹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热交换器和应用所述热交换器的汽车空调及其制造方法，在使用这种热交换器的情况下，当热交换器在大于例如50V的高压下工作时，对环境、特别是人不会造成危害。该热交换器和汽车空调生产成本低并且使用时安全可靠。

上述目的通过如下技术方案实现：

一种热交换器，包括至少一个电阻加热元件、特别是PTC元件；至少两个与至少一个电阻加热元件电连接的导体、尤其是电路板，它们使电流通过至少一个电阻加热元件并因而对该电阻加热元件加热；至少一个导热元件，用于将热量从至少一个电阻加热元件转移到待加热的流体上；至少一个电绝缘件，它使至少两个导体和/或至少一个电阻加热元件，优先地与至少一个导热元件绝缘，其中，这至少两个导体和/或至少一个电阻加热元件布置在至少一个由至少一个空腔壁围成的空腔里。

至少一个电绝缘件是一种浇注材料，其至少能部分地填满空腔，使至少两个导体和/或至少一个电阻加热元件优选地与至少一个空腔壁至少部分地绝缘。

至少一个空腔壁是例如一个管，管的截面是圆形或长方形或椭圆形，其中，管的下端是由底部空腔壁封闭的，从而使作为浇注材料的液体能从管子上端的开放端口倒入空腔里，否则液体就会从空腔壁围成的空腔里流出去。空腔因而是向上开口的。当浇注材料和加热元件都被置入空腔中后，开口也可以被封上。

在另一个实施形式中，浇注材料与空腔壁和至少两个导体直接接触，并优选地也与至少一个电阻加热元件接触，从而使至少两个导体并优选地使至少一个电阻加热元件与空腔壁绝缘。至少一个电阻加热元件和/或至少两个导体优选地与至少一个空腔壁非直接接触。特别是这至少一个空腔壁优选地形成一个向上开口的、液密的容器。

浇注材料优选为一种流体，例如一种胶或一种膏，或者是可固化的或已固化的流体，或者是油，特别是硅油或液态的有机化合物，或者是一种固体材料，例如一种粉或是一种颗粒或是可固化的流体塑料。

在另一个实施形式中，浇注材料包括进行换热或传热的颗粒，例如碳化硅和/或氮化氮化硼。换热或传热的颗粒优选地占浇注材料体积的30％-90％。

为了进一步提高浇注材料和空腔壁之间的换热，与浇注材料接触的壁具有粗糙的氮化硼表面。氮化硼在高温下被压入到由铝组成的壁的表层，从而使与金属表面之间的交界面的导热性能得到进一步优化。

这种特殊的涂层在钎焊过程中产生。为此，将一定数量的、优选为2-20％之间的氮化硼颗粒添加到特别是钾-铝基的焊剂中。

焊剂在钎焊过程中熔化，构成了氮化硼颗粒的基础。因为焊剂在熔化流动的状态下使空腔壁表面上的氧化层、特别是氧化铝层溶解，因此导热性好的氮化硼颗粒在熔质冷却时嵌入到铝表层中。