[发明专利]电加热装置，特别是具有PTC效应的电加热装置

说明书

一种电加热装置（10），包括：由导电材料制成的第一电极层（13）；由导电材料制成的第二电极层（14）；由至少一种聚合物基材料制成的加热层（15），所述加热层（15）具有两个相对的主侧；至少部分地由聚合物基电绝缘材料制成的外壳（10a）。第一电极层（13）和第二电极层（14）各自在加热层（15）的相应主侧处与设置在第一电极层（13）和第二电极层（14）之间的加热层（15）的至少一个部分（15’）相关联，并与其接触。外壳（10a）包括至少一个第一外壳层（11）和一个第二外壳层（12），每个外壳层面对加热层（15）的相应主侧，并且至少部分地由聚合物基材料制成。来自第一电极层（13）、第二电极层（14）和加热层（15）当中的至少一者以这样的方式预先布置，使得第一外壳层（11）和第二外壳层（12）中的至少一者的聚合物基材料的至少一个部分在加热层（15）的相对主侧中的至少一者处粘附到加热层（15）的聚合物基材料的对应部分。

技术领域

本发明涉及电加热装置，特别是基于使用特征在于具有正温度系数（PTC）的电阻的材料的装置，即具有PTC效应的材料，优选地包括至少一种聚合物的材料。

已特别参考被设计成关联到车辆部件或被集成在车辆部件中的电加热装置而开发了本发明，车辆部件诸如是用于箱的加热器、用于过滤器的加热器、用于电池或蓄电器的加热器、用于经受冻结的物质的加热器、用于随着温度改变而改变其性质或特征的装置或物质的加热器、再或者用于加热气态流体的加热器，所述气态流体诸如是用于环境的空气或在这种加热器的表面上经受强制循环的空气。

本发明优选地应用于这样的部件或箱的领域中，即，所述部件或箱被设计成与燃料、或水、或包含水或液体添加剂或还原剂的液体（特别是操作内燃发动机和/或操作用于处理内燃发动机的废气的系统所必要的液体，包括ADI（抗爆剂注入）系统）接触或包含以上各者。根据本发明的加热装置在任何情况下还可以应用于除上文提到的优选领域之外的领域。

背景技术

一些类型的车辆的废气排放系统必须被设计成具有减少向大气中释放氮氧化物（NO_x）的目的。针对该目的特别广泛使用的系统基于被称为SCR（选择性催化还原）的过程，该过程使得能够借助于将还原剂注入到废气管线中来还原气体的氮氧化物。这些处理系统假定：还原剂被设定剂量并被注入到废气流中，以便将氮氧化物（NO_x）转化成氮气（N₂）和水（H₂O）。为此，车辆配备有包含还原剂的箱，关联到该箱的是用于实施将试剂自身以一定剂量注入到SCR系统中的合适的装置。

还原剂通常由水溶液中的尿素构成，其在箱暴露于低温（指示温度低于-11°C）时容易冻结。因为这个原因，箱必须配备有加热装置，使得在冻结的情况下，液体试剂可以被液化，并且然后被注入到废气管线中。一般来说，加热装置安装在箱内部，或者被集成在箱的被密封地安装在箱自身的开口中的部件中或关联到箱的该部件。一般来说，加热装置通常是将自己的操作基于使用具有PTC效应的材料的类型，这种材料可能是陶瓷基材料或者是聚合物基材料。

一般来说，已知的加热装置包括多个加热元件，每个加热元件具有电阻器，电阻器由具有PTC效应的材料的固体块形成，通常是形状像小盘的陶瓷材料块。在一些解决方案中，每个加热元件包括被设置在两个相应的金属电极之间的PTC电阻器，并且出于供电的目的，各种加热元件的电极例如彼此平行地和/或串联地连接在一起。在其他解决方案中，多个PTC电阻器通常以金属板或盘的形式布置在共同的两个电极之间。在这种类型的应用中，加热装置一般没有其自己的外壳，并且容纳该加热装置的主体——例如，箱的部件的主体或关联到箱的功能模块的主体——必须被成形成用于限定用于加热装置的各种部分的座或壳体（例如，见EP 2 650 497 A1）。

提供配备有其自己的外壳的加热装置一般会带来与PTC效应材料和/或对应金属电极由于加热和冷却循环而变形（例如，膨胀和收缩）关联的问题。这种变形导致由不同材料（包括外壳的一种或多种材料）制成的部分之间的相对运动，这可能具有失效的风险。在片层电极实际上完全覆盖PTC效应材料的块的相对表面的情况下，这个问题特别突出。