一种具有热效率调节的PTC加热器

技术领域

本发明涉及电加热器技术领域，更具体的说是涉及一种具有热效率调节的PTC加热器。

背景技术

PTC电加热器是一种基于半导体材料的电加热器，其工作原理是利用PTC材料的特性进行加热，其电阻随温度升高而增加，即具有正温度系数特性。当PTC电加热器通电时，由于PTC材料的电阻随温度升高而增加，因此电流通过PTC材料时会产生大量的热量，从而使得PTC材料及周围环境升温。当温度升高到一定程度时，PTC材料的电阻值急剧增加，从而限制了电流的流动，使得加热功率减小，达到自稳定的状态

目前，公开号为CN115278954A的中国专利公开了一种PTC加热器，它包括发热芯体、底壳、控制盒、散热块和控制板；所述发热芯体安装与所述底壳中，所述控制盒与所述底壳的顶部卡接，所述散热块和所述控制板均设置于所述控制盒内；所述发热芯体包括至少两个散热条，相邻的所述散热条之间夹设有陶瓷芯片；所述散热条的顶部压接有包络端子或钎焊有转接端子，所述发热芯体中所述包络端子和所述转接端子相间布置，且所述包络端子与所述控制板焊接，所述转接端子与所述散热块通过螺钉连接。

上述这种PTC加热器虽然电阻小，发热量小于80度，但整体结构在加热后通过控制电流来控制加热功率以控制热效率，实际应用中存在热效率达不到预期要求和调节控制，并且还会造成对电子元器件的热损，对此一种具有能够对热效率进行调节控制的PTC加热器亟待解决。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有热效率调节的PTC加热器，具有根据实际的使用功率调节加热器的热效率，达到调节热效率的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种具有热效率调节的PTC加热器，包括：

框体；

PTC翅片，所述PTC翅片设置于框体内，所述PTC翅片包括若干加热区段，所述加热区段用于分段或全段加热；

风板总成，所述风板总成包括调节机构和风板机构，所述风板机构上开设有风孔，所述框体两侧分别设定为迎风面和出风面，所述迎风面和出风面处分别设置风板机构，所述调节机构用于调节风板机构中风孔的通量截面，以使在PTC翅片功率固定时调节风孔的通量截面调节热效率；

控制器，所述控制器集成于框体的一端，并用于控制PTC翅片加热和风板总成调节。

作为本发明的进一步改进，所述风板机构包括内风板和外风板，所述内风板和外风板之间通过调节机构连接，所述内风板和外风板相向的一侧分别开设有与风孔连通的导流槽。

作为本发明的进一步改进，所述调节机构包括驱动件和连接件，所述框体上设置有供驱动件安装的凹槽，所述连接件用于连接内风板和外风板，所述驱动件用于提供驱动力以控制连接件带动内风板和外风板交错。

作为本发明的进一步改进，所述驱动件选用为伺服电机，所述连接件选用为环形皮带，所述驱动件的输出端连接有驱动轮，所述框体上还设置有张紧轮，所述连接件绕设于驱动轮和张紧轮上并分别连接外风板和内风板。

作为本发明的进一步改进，所述驱动件选用为电缸，所述连接件选用为拖链，所述驱动件的输出端连接有滑轮，所述连接件饶设在滑轮上并两端分别连接内风板和外风板。

作为本发明的进一步改进，所述框体两侧还开设有风板腔，所述风板腔内设置有导向辊，所述调节机构调节内风板和外风板交错时，所述内风板和外风板分别受导向辊的抵触以形成弯折形变并收纳于风板腔内。

作为本发明的进一步改进，所述框体远离控制器的一端还开设有散热孔，所述框体内还设置有用于封闭或打开散热孔的封闭机构。

作为本发明的进一步改进，所述封闭机构包括封闭电缸和封板，所述封闭电缸用于控制封板沿散热孔中滑移，以控制所述散热孔打开或关闭。

作为本发明的进一步改进，所述控制器内配置有监测模块和控制模块，所述监测模块包括温控单元和能效单元，所述温控单元内配置有温控策略，所述温控策略包括用于接收输出温度、监测框体内的围护温度以及对围护温度调控，所述能效单元内配置有能效策略，所述能效策略包括根据监测输出热效，并根据输出热效生成调节逻辑；

所述控制模块包括调控单元和散热单元，所述调控单元用于接收调节逻辑并根据调节逻辑控制调节机构调节风板机构以改变风孔的通量截面调节输出热效；

所述框体上还连接有回热管路，所述回热管道与所述散热孔连通，所述散热单元用于检测框体内的遗留温度，并控制调节机构调节风板机构封闭框体，以及控制封闭机构打开散热孔。

作为本发明的进一步改进，所述能效策略内还配置有模拟模型，所述能效策略还包括根据对应输出温度确定输出热效，并根据输出热效在模拟模型内模拟风孔调节以形成调节逻辑，在调控单元根据调节逻辑调节风孔的通量截面后检测实时热效，并根据实时热效修正调节逻辑。

本发明的有益效果：

通过在框体的两侧分别设置风板机构，风板机构受调节机构的调节控制，风板机构上设置有用于通风的风孔，风板机构在调节机构的控制下调节框体两侧风孔的相对位置，实现通过调节风孔的通量截面调节在相同功率作用下通风效率，从而调节整体的热效率，并且在控制器的作用下实现对调节机构的智能调节控制，达到对风板机构的智能调节，从而实现根据实时监测的热效率和温度变化调节至最佳的热效率，根据实际的使用功率调节加热器的热效率，达到调节热效率的效果。

附图说明

图1为体现本发明中PTC加热器的立体结构示意图；

图2为体现PTC翅片的结构示意图；

图3为体现封闭机构的结构示意图；

图4为体现风板腔和导向辊的剖视示意图；

图5为体现实施例1中的风板总成结构示意图；

图6为体现实施例2中的风板总成结构示意图；

图7为体现控制器组成的系统图；

图8为体现调节控制的流程示意图。

附图标记：1、框体；11、风板腔；12、导向辊；13、散热孔；2、PTC翅片；3、风板总成；4、调节机构；41、驱动件；42、连接件；43、驱动轮；44、张紧轮；45、滑轮；5、风板机构；51、内风板；52、外风板；6、微调机构；61、微调电缸；62、微调轮；7、封闭机构；71、封闭电缸；72、封板；8、风孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：

参考图1至图5所示，为本发明一种具有热效率调节的PTC加热器的具体实施方式，包括框体1、PTC翅片2和风板总成3，框体1的端部集成有用于控制PTC翅片2加热和风板总成3调节的控制器，所述PTC翅片2设置于框体1内，所述PTC翅片2包括若干加热区段，所述加热区段用于分段或全段加热，以使在根据使用工况的不同能够调节加热的方式，以达到需要的加热效果，所述风板总成3包括调节机构4和风板机构5，所述风板机构5上开设有风孔8，所述框体1两侧分别设定为迎风面和出风面，所述迎风面和出风面处分别设置风板机构5，所述调节机构4用于调节风板机构5中风孔8的通量截面，以使在PTC翅片2功率固定时调节风孔8的通量截面调节热效率。

风板机构5包括内风板51和外风板52，所述内风板51和外风板52之间通过调节机构4连接，所述内风板51和外风板52相向的一侧分别开设有与风孔8连通的导流槽，在整体PTC加热器工作开始时，内风板51和外风板52上的风孔8保持相对并导通，框体1两侧设置的风板机构5的风孔8交错设置，以使在当开始工作时从迎风面进入的风沿框体1内的行程增加，增加经过框体1从出风面出来的风的时间，从而提高PTC翅片2在框体1内加热时能够更加快速的达到自稳定状态，在达到自稳定状态后根据所需要的输出温度调节风板机构5，以调节风孔8的通量截面，实现对根据输出温度调节热效率，保持PTC加热器能够达到预期的热效率的效果。

调节机构4包括驱动件41和连接件42，所述框体1上设置有供驱动件41安装的凹槽，所述连接件42用于连接内风板51和外风板52，所述驱动件41用于提供驱动力以控制连接件42带动内风板51和外风板52交错。内风板51和外风板52分别有若干板体连接，板体之间为柔性连接，以使板体在受外力作用时能够发生弯折收卷的效果，具体弯折收卷的方式可以参考“卷帘门”的结构原理。

本实施例中驱动件41选用为伺服电机，所述连接件42选用为环形皮带，所述驱动件41的输出端连接有驱动轮43，所述框体1上还设置有张紧轮44，所述连接件42绕设于驱动轮43和张紧轮44上并分别连接外风板52和内风板51，在连接内风板51和外风板52时，位于内风板51和外风板52中间的板体上形成有凸起，凸起与连接件42连接，以使在连接件42受驱动件41调节控制时，能够调节内风板51和外风板52相互平行交错移动，调节机构4还包括微调机构6，所述微调机构6包括微调电缸61和微调轮62，所述微调电缸61设置于框体1侧壁上，微调轮62与微调电缸61的输出轴连接，连接件42还绕设于微调轮62上，在微调机构6的作用下能够微调内风板51和外风板52之间的间距，由于连接件42为环形皮带，使得在微调机构6的作用下能够实现细微的间距调节，调节间距为2-6mm。所述框体1两侧还开设有风板腔11，所述风板腔11内设置有导向辊12，所述调节机构4调节内风板51和外风板52交错时，所述内风板51和外风板52分别受导向辊12的抵触以形成弯折形变并收纳于风板腔11内，在进行风板机构5调节时，最大调节方式为风孔8的交错至相切位置，对此在进行调节时，收纳至风板腔11内的板体最大为一整块板体，风板腔11的深度大于两个板体的宽度，以使在进行收纳时，框体1两侧的板体均能够保持弯折状态收纳与风板腔11内并不易出现相互之间的碰触。

在进行调节内风板51和外风板52交错时，通过伺服电机带动连接件42转动，从而带动内风板51和外风板52的交错，并且在内风板51和外风板52交错运动的时候，由于内风板51和外风板52由若干板体构成，以使在内风板51或外风板52一侧进入到风板腔11内时，导向辊12对组成内风板51或外风板52的板体施加外力作用，使得进入风板腔11内的板体弯折并收纳在风板腔11中，这样的设计使得能够减小整体框体1的两侧厚度，并且在控制内风板51和外风板52复位时能够进行复位。

框体1远离控制器的一端还开设有散热孔13，所述框体1内还设置有用于封闭或打开散热孔13的封闭机构7，所述封闭机构7包括封闭电缸71和封板72，封板72上开设有尺寸与散热孔13一致的板孔，封闭电缸71用于控制封板72沿散热孔13中滑移，使得在当控制封板72移动至板孔与散热孔13位置对应时打开散热孔13，板孔与散热孔13位置错开时封闭散热孔13，框体1上还连接有回热管路，所述回热管道与所述散热孔13连通。实现在当PTC加热器在停止工作时，由于整体环境温度还出于加热环境，此时通过调节机构4调节风板机构5上的风孔8相互交错，实现对框体1的封盖，并在封闭电缸71的作用下控制封板72打开散热孔13，从而在回热管路对的作用下快速的对PTC加热器内的余热进行回收，实现资源回收，同时还能够快速降低PTC加热器内的温度，减小内部余热对控制器内元器件的热损。

参考图7和图8所示，控制器内配置有监测模块和控制模块，所述监测模块包括温控单元和能效单元，所述温控单元内配置有温控策略，所述温控策略具体为：

在框体1集成控制器的部分还设置有用于对框体1内部温度进行检测的温度传感器，在进行温控时接收温度传感器的围护温度，围护温度表征框体1内的温度，并用于接收在当输出端的输出温度，由于在输出端温度改变时会调控PTC翅片2的热量以供符合输出的温度需求，并调控围护温度以减小围护温度对电子元器件的热损伤。

所述能效单元内配置有能效策略，所述能效策略包括根据监测输出热效，并根据输出热效生成调节逻辑，所述能效策略内还配置有模拟模型，所述能效策略还包括根据对应输出温度确定输出热效，并根据输出热效在模拟模型内模拟风孔8调节以形成调节逻辑，在调控单元根据调节逻辑调节风孔8的通量截面后检测实时热效，并根据实时热效修正调节逻辑。所述控制模块包括调控单元和散热单元，所述调控单元用于接收调节逻辑并根据调节逻辑控制调节机构4调节风板机构5以改变风孔8的通量截面调节输出热效。

具体形成调节逻辑的方式为：

根据输出温度确定当下PTC翅片2需要提供的输出热效，例如需要提供的输出温度为25℃时，获取PTC翅片2的额定功率和处于自稳定状态下时产生的单位分钟内的热量值，根据额定功率和单位分钟内的热量值确定框体1内的围护温度和围护热量，并识别此时风板机构5的风孔8之间形成的通量面积值，以围护热量是否足以提供对应输出温度的需求，若不足以提供对应的输出温度，造成热效率降低时，将获取的数据输出至模拟模型内，模拟模型根据调节风板机构5之前风孔8的通量面积来调节至最佳的输出热效，并在调节过程中形成热效趋势图，根据热效趋势图判断在进行增大或减小通量面积时热效率的变化趋势，从而获的参考数据，参考数据用于为以后在进行模型模拟时进行快速的匹配需要调节的方式是增大还是减小通量面积，从而能够快速的模拟出需要进行调节风板机构5的调节逻辑，调节逻辑包括风板调节数据和控制调节数据，控制调节数据用于控制调节机构4的输出功率，风板调节数据用于调节风板的交错以调控风孔8的通量面积，根据调节数据和风板调节数据能够控制风板机构5至模拟模型进行模拟的通量面积，从而实现最佳热效的调节控制。

在进行调节控制后还用于对输出温度和热效进行实时监测，并将实时热效拟合至热效趋势图中，判断实时热效是否符合拟合的热效趋势图中的热效值，若不符合时根据在模拟模型中模拟调节时热效变化趋势，判断在实时热效大于热效趋势图或实时热效小于热效趋势图时需要如何调节风板机构5进行修正实时热效，并生成修正数据，根据修正数据修正调节逻辑，从而对风板机构5的通量面积进行修正，以实现快速修正至最佳的热效。

所述框体1上还连接有回热管路，所述回热管道与所述散热孔13连通，所述散热单元用于检测框体1内的遗留温度，并控制调节机构4调节风板机构5封闭框体1，以及控制封闭机构7打开散热孔13，使得在当整体不需要供热时，由于框体1内还遗留有热量，通过散热单元控制封闭机构7打开散热孔13并在回热管路的作用下将遗留的热量进行回收，减小资源的浪费。

实施例2：

参考图6所示，为本发明一种具有热效率调节的PTC加热器的具体实施方式与实施例1不同之处在于，驱动件41选用为电缸，所述连接件42选用为拖链，所述驱动件41的输出端连接有滑轮45，所述连接件42饶设在滑轮45上并两端分别连接内风板51和外风板52，并且连接件42与外风板52上靠近框体1内侧的倒数第二个板体连接，以使在进行内风板51和外风板52的调节时，由于推动滑轮45的移动带动外风板52的最外侧板体收纳至风板腔11内，此时由于连接件42不可发生拉伸形变，从而在连接件42的作用下实现对内风板51的推动，以使内风板51移动实现对风孔8的交错调节，以调节风孔8的通量截面的效果。

工作原理及其效果：

通过在框体1的两侧分别设置风板机构5，风板机构5受调节机构4的调节控制，风板机构5上设置有用于通风的风孔8，风板机构5在调节机构4的控制下调节框体1两侧风孔8的相对位置，实现通过调节风孔8的通量截面调节在相同功率作用下通风效率，从而调节整体的热效率，并且在控制器的作用下实现对调节机构4的智能调节控制，达到对风板机构5的智能调节，从而实现根据实时监测的热效率和温度变化调节至最佳的热效率，根据实际的使用功率调节加热器的热效率，达到调节热效率的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。