(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201910687995.6
(22)申请日 2019.07.29
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 110430627 A
(43)申请公布日 2019.11.08
(73)专利权人 江苏沙子电器有限公司
地址 224000 江苏省盐城市盐都区北蒋街
道盐金路6号
(72)发明人 程超 程卫国
(74)专利代理机构 北京华际知识产权代理有限
公司 11676
代理人 张伟
(51)Int.Cl.
H05B 3/02(2006.01)
H05B 3/42(2006.01)
H05B 3/04(2006.01)H05B 3/44(2006.01)H05B 3/03(2006.01)(56)对比文件CN 2794091 Y ,2006.07.05CN 102833895 A ,2012.12.19CN 104869674 A ,2015.08.26CN 201937849 U ,2011.08.17CN 106891695 B,2019.06.25JP 2005302572 A ,2005.10.27CN 202339009 U ,2012.07.18CN 107270380 A ,2017.10.20EP 1768459 A1,2007.03.28审查员 许晓燕 (54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种耐高压型PTC加热器及生
热管自上而下平行设置，所述第一加热管两端分
别与左端盖、右端盖固定安装，所述第二加热管
两端分别与左端盖、右端盖固定安装；所述左端
盖、右端盖中部均设有通孔，所述第一加热管和
第二加热管之间设有间隙，所述通孔、间隙相互
配合连通形成加热流道；本发明设计了一种耐高
压型PTC加热器及生产工艺，结构设计合理，工艺
操作便捷，不仅有效实现了PTC加热器的制备加
工，有效提高了PTC加热器的导热效率，同时极大
程度的提高了PTC加热器的耐高压性能，具有较
高的实用性。权利要求书2页 说明书7页 附图2页CN 110430627 B 2022.02.25
C N 110430627
B
1.一种耐高压型PTC加热器，其特征在于：所述PTC加热器包括第一加热管（3）、第二加热管（4）、左端盖（1）和右端盖（2），所述第一加热管（3）、第二加热管（4）自上而下平行设置，所述第一加热管（3）两端分别与左端盖（1）、右端盖（2）固定安装，所述第二加热管（4）两端分别与左端盖（1）、右端盖（2）固定安装；所述左端盖（1）、右端盖（2）中部均设有通孔（11），所述第一加热管（3）和第二加热管（4）之间设有间隙（5），所述通孔（11）、间隙（5）相互配合连通形成加热流道；
所述第一加热管（3）、第二加热管（4）结构相同，所述第一加热管（3）包括金属管（31）、绝缘层（32）和发热体，所述绝缘层（32）贴合在金属管（31）内壁上，所述金属管（31）中部设置有绝缘块（35），所述发热体包括第一发热体（33）和第二发热体（34），所述第一发热体（33）、第二发热体（34）分别位于绝缘块（35）左、右两侧，所述第一发热体（33）与绝缘层（32）之间、所述第二发热体（34）与绝缘层（32）之间均设置有电极板（36）；
所述电极板（36）为U型结构，所述电极板（36）包括相连接的第一极板（361）和第二极板（362），所述第一极板（361）和第二极板（362）之间形成凹陷部（363），所述第一发热体（33）位于凹陷部（363）内；所述第一极板（361）一端贯穿左端盖（1）设置；所述第二极板（362）一端贯穿右端盖（2）设置，另一端与第一极板（361）连接；
所述第一极板（361）、第二极板（362）均为波浪形结构；所述第一发热体（33）、第二发热体（34）结构相同，所述第一发热体（33）包括若干个平行粘接的发热片，所述发热片为PTC陶瓷发热片；所述左端盖（1）与第一加热管（3）、第二加热管（4）之间，所述右端盖（2）与第一加热管（3）、第二加热管（4）之间均设置有密封件（6）；
耐高压型PTC加热器的生产工艺，包括以下步骤：
1)准备原料：
a)称取制备发热片所需的各组分原料，备用；
b)取若干金属管（31）、电极板（36）、聚酰亚胺绝缘纸、绝缘块（35）、左端盖（1）、右端盖（2）和密封件（6），备用；
2)制备发热片，取步骤1）准备的各组分原料，混合造粒，干压成型，在1100‑1200℃下烧结后退火，
制备得到发热片；再取若干个制备的发热片，高温下平行粘结，分别得到第一发热体（33）、第二发热体（34）；
3)取步骤1）准备的电极板（36），拉伸成U型结构，再取步骤1）准备的绝缘块（35），将电极板（36）一端贴合绝缘块（35）左侧设置，此时电极板（36）左侧设有凹陷部（363）；
4)将步骤2）制备的第一发热体（33）放置在凹陷部（363）内，重复步骤3），在绝缘块（35）右侧设置U型的电极板（36），再将第二发热体（34）放置在电极板（36）的凹陷部（363）中；
5)取步骤1）准备的聚酰亚胺绝缘纸作为绝缘层（32），用聚酰亚胺绝缘纸将电极板（36）、发热片包裹缠绕2‑3层；
6)取步骤1）准备的金属管（31），裁切，再对金属管（31）两端进行磨边，接着将金属管（31）浸入高锰酸钾溶液中，浸泡时间为20‑30min；纯水清洗后烘干，再将步骤5）中绝缘层（32）包裹的结构插入金属管（31）内腔中，拉拔压实，得到第一加热管（3）；
7)重复步骤2）‑步骤6），制备得到第二加热管（4）；
8)取步骤1）准备的左端盖（1），两端分别通过数控加工开设通孔（11），将制备加工好的第一加热管（3）两端分别安装密封件（6），第二加热管（4）两端分别安装密封件（6），并在氮
气保护下将左端盖（1）钎焊在第一加热管（3）、第二加热管（4）左端，重复安装右端盖（2），得到加热器成品；
9)电性测试，包装入库；结束操作。
2.根据权利要求1所述的一种耐高压型PTC加热器，其特征在于：所述步骤2）中，退火的操作方法为：取1100‑1200℃下烧结后的物料，室温下加热至780‑820℃，升温速率维持在10‑15℃/s；再进行保温处理，保温时间为30‑80s，再在氮‑氢混合冷却气氛下，快速冷却至450‑500℃，冷却速率维持在15‑40℃/s。
3.根据权利要求2所述的一种耐高压型PTC加热器，其特征在于：所述步骤6）中，拉拔压实的操作方法为：取烘干后的金属管（31），再将步骤5）绝缘层（32）包裹的结构插入金属管（31）内腔中，进行室温预冷拉，拉拔变形率为5%‑30%，再放入离线电阻炉中加热至拉拔温度，保温5‑8min，控温多次拉拔，拉拔变形率为4%‑60%。
一种耐高压型PTC加热器及生产工艺
技术领域
[0001]本发明涉及加热器加工技术领域，具体是一种耐高压型PTC加热器及生产工艺。
背景技术
[0002]PTC加热器又叫PTC发热体，采用PTC陶瓷发热元件与铝管组成，该类型PTC加热器有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。突出特点在于安全性能上，任何应用情况下均不会产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，从而引起烫伤，火灾等安全隐患。
[0003]现如今的PTC加热器的发热片容易发生晶粒尺寸不均匀，耐电压性能差的情况，同时PTC加热器的导热性能较差，这给我们带来极大的不便。
[0004]针对上述问题，我们设计了一种耐高压型PTC加热器及生产工艺，这是我们亟待解决的问题之一。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种耐高压型PTC加热器及生产工艺，以解决现有技术中的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007]一种耐高压型PTC加热器，所述PTC加热器包括第一加热管、第二加热管、左端盖和右端盖，所述第一加热管、第二加热管自上而下平行设置，所述第一加热管两端分别与左端盖、右端盖固定安
装，所述第二加热管两端分别与左端盖、右端盖固定安装；所述左端盖、右端盖中部均设有通孔，所述第一加热管和第二加热管之间设有间隙，所述通孔、间隙相互配合连通形成加热流道。
[0008]本发明中设计了一种耐高压型PTC加热器，其中包括第一加热管、第二加热管、左端盖和右端盖，其中第一加热管两端分别与左端盖、右端盖连接，第二加热管两端分别与左端盖、右端盖连接；左端盖、右端盖的设计可以起到防水保护的作用，对各个组件提供保护；左端盖、右端盖中部均设有通孔，第一加热管和第二加热管之间设有间隙，通孔、间隙相互配合连通形成加热流道，由于本技术方案中的加热器用于液体加热，因此技术方案中设计了加热流道，液体可通过加热流道流通，这样设计可以有效提高加热效率，更加适用于液体加热环境。
[0009]本发明中设计了多个第一加热管和第二加热管，可有效提高加热器的加热效率，其中第一加热管和第二加热管的结构相同，第一加热管包括金属管、绝缘层和发热体，金属管可起到导热防水作用；为了提高加热器的导热效果，本技术方案中通过拉拔压实的工艺将各个组件压缩在金属管内，同时也避免了现有技术中利用压机压实的方式造成的PTC陶瓷发热片粉碎的情况，提高加热器的工作安全性，实际操作更加方便。
[0010]较优化地，所述第一加热管、第二加热管结构相同，所述第一加热管包括金属管、绝缘层和发热体，所述绝缘层贴合在金属管内壁上，所述金属管中部设置有绝缘块，所述发
热体包括第一发热体和第二发热体，所述第一发热体、第二发热体分别位于绝缘块左、右两侧，所述第一发热体与绝缘层之间、所述第二发热体与绝缘层之间均设置有电极板。[0011]较优化地，所述电极板为U型结构，所述电极板包括相连接的第一极板和第二极板，所述第一极板和第二极板之间形成凹陷部，所述第一发热体位于凹陷部内；所述第一极板一端贯穿左端盖设置；所述第二极板一端贯穿右端盖设置，另一端与第一极板连接。[0012]较优化地，所述第一极板、第二极板均为波浪形结构。
[0013]本技术方案中设计了U型电极板，现如今加热器在制备时，一般都会将电极板和发热片直接接触，或通过粘结剂相互粘结，而在使用时，由于PTC发热片的厚度不均匀，直接接触时导热效果较差，造成不完全接触，加热时在高压下工作极易发生拉弧现象，导致发热片炸裂，因此本技术方案中将电极板设计为U型结构，将发热片放置在电极板的凹陷部中，同时将电极板设计为波浪形结构，不仅可以提高电极板的导热效率，电极板可与发热片充分接触，不会受到发热片厚度影响；同时在后续进行拉拔压实时，第一极板和第二极板分别位于发热片上方、下方，在拉拔过程中第一极板、第二极板可以对发热片起到夹持作用，保证发热片不会受到较多积压力的同时保证发热片的稳定性和抗震性。
[0014]本技术方案中第一发热体、第二发热体结构相同，第一发热体包括若干个平行粘结的发热片，在进行发热片粘结时，相邻之间的发热片之间留有空隙，这样设计是为了避免在第一加热管受热膨胀挤压时造成发热片挤压粉碎的情况。
[0015]较优化地，所述第一发热体、第二发热体结构相同，所述第一发热体包括若干个平行粘接的发热片，所述发热片为PTC陶瓷发热片；所述左端盖与第一加热管、第二加热管之间、所述右端盖与第一加热管、第二加热管之间均设置有密封件。
[0016]本技术方案中密封件的设计可以提高第一加热管与左端盖、右端盖；第二加热管与左端盖、右端盖之间的密封性，起到防水导热作用；本技术方案中密封件为陶瓷密封件。[0017]较优化地，一种耐高压型PTC加热器的生产工艺，包括以下步骤：
[0018]1)准备原料；
[0019]2)制备发热片，并取制备的发热片若干，平行粘结，分别得到第一发热体、第二发热体；
[0020]3)电极板拉伸成型；
[0021]4)取两个成型的电极板，分别与第一发热体、第二发热体配合安装；
[0022]5)取聚酰亚胺绝缘纸作为绝缘层，包裹缠绕在步骤4)安装好的结构外表面；[0023]6)将步骤5)包裹好的结构插入步骤1)准备的金属管内腔中，拉拔压实，得到第一加热管；
[0024]7)重复步骤2)‑步骤6)，得到第二加热管；
[0025]8)取步骤1)准备的左端盖、右端盖，开孔形成通孔，再将第一加热管、第二加热管自上而下固定安装在左端盖、右端盖之间，得到加热器成品；
[0026]9)电性测试，包装入库；结束操作。
[0027]较优化地，包括以下步骤：
[0028]1)准备原料：
[0029]a)称取制备发热片所需的各组分原料，备用；
[0030]b)取若干金属管、电极板、聚酰亚胺绝缘纸、绝缘块、左端盖、右端盖、和密封件，备
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