裝備有加熱元件的凸緣的制作方法

專利名稱：裝備有加熱元件的凸緣的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于將一定量的流體保持在儲箱內的凸緣，所述凸緣裝備有一個 加熱元件，該加熱元件包括至少一個電阻性導線用于傳導一個電流并且耗散作為所述電流 的效應的熱量。
背景技術：
在申請人名下的專利申請WO 2008/138960A1描述了一種尿素儲箱以及具有一個 整合的加熱元件的基板。這種整合的加熱元件包括至少一個柔性加熱部件。優選地，該柔 性部件是一個柔性加熱器，這就是說它包括插在兩個柔性薄膜之間或附接于一個柔性薄膜 上的至少一個電阻條。該柔性部件可以放置在多種位置中，因此允許加熱傳統的加熱器所不能達到的儲 箱的多個部分。然而，這種已知加熱元件達到的范圍仍受該柔性部件可以承受而不被損壞 的變形范圍的限制，并且值得注意的事實是該柔性部件是一種本質上扁平的、二維的薄片。 因此，這種已知柔性加熱器可以較好地承受彎曲或卷曲，但是它不適合用于限定一個真正 彎曲的表面(如一個半球)，也不適合用于承受剪切力，這些剪切力將涉及制成這種或這些 薄膜的材料的實質性的壓縮或拉伸。

發明內容
本發明的多個實施方案的一個目的是提供一種加熱元件，通過提供用來限定基本 上任何彎曲表面的柔性使該加熱元件克服了已知的柔性加熱器的這些局限性。這個目的是通過一種用于將一定量的流體保持在儲箱內的凸緣來實現的，所述凸 緣裝備有一個加熱元件，該加熱元件包括至少一個電阻性導線用于傳導一個電流并且耗散 作為所述電流的效應的熱量，其中所述加熱元件進一步包括導向裝置，其中所述至少一個 電阻性導線是沿其長度在多個分離的位置處被所述導向裝置引導以形成一個加熱表面，并 且其中所述加熱表面的一個第一部分是存在于所述凸緣的內部并且所述加熱表面的一個 第二部分是存在于所述凸緣的外部。與引述的現有技術解決方案相對比，在根據本發明的凸緣的加熱元件中所包括的 電阻性導線不是由一個或多個柔性薄片或薄膜(這些薄片或薄膜用來實質性地固定該導 線的整個長度)所引導，而取而代之是由沿導線長度在多個分離的位置上的離散的導向裝 置所引導。本發明的一個優點是，該加熱表面的形狀不受到其上附接有電阻性導線的柔性薄 膜或這些薄膜的存在的限制。相反，可以通過將電阻性導線引導經過有待加熱的空間來形 成任何選擇的表面，由此通過導向裝置來使該電阻性導線保持在位。在根據本發明的加熱元件的一個實施方案中，該導向裝置包括一種柔性網。這個實施方案具有的優點是，該柔性網是可以根據所希望的加熱表面而首先被定 位和固定，并且該電阻性導線通過將它編織經過該柔性網可以沿著希望它來限定的表面來對其進行引導。在根據本發明的加熱元件的另一個實施方案中，該導向裝置包括一個塑料帶。這個實施方案具有的優點是，它允許一種可靠的固定，并且可以根據在該加熱表 面安裝在位之后對其不同部分所希望的柔性來使用或多或少剛性的帶。在一個更具體的實施方案中，該塑料帶配備有多個夾子，這些夾子被適配為接收 并保持所述至少一個電阻性導線的一部分。這些夾子的優點是，這易于對其中的電阻性導線進行放置、移除、或者替換。在根據本發明的凸緣的一個實施方案中，該至少一個電阻性導線被覆蓋有一種電 絕緣材料。這個實施方案的一個優點是，該加熱元件可以在浸沒于一種導電流體中時使用， 而不會使該電阻性導線的不同部分短路，并且不會危害該總體組件的電安全性。在根據本發明的凸緣的一個優選的實施方案中，至少一個電阻性導線覆蓋有一種 耐受尿素的材料。該實施方案的一個優點是，在該加熱元件被浸沒在一定體積的尿素溶液(如在車 輛的排放物還原系統中使用的市售的水性或甲酸性溶液)中時，可以使用這種加熱元件。 因此這個實施方案可以用來將機動車輛中的尿素溶液儲箱的一部分加熱至該尿素溶液的 凝固點以上的溫度。在一個實施方案中，控制該凸緣的加熱元件的電子裝置包括自身控制裝置，該自 身控制裝置被適配為改變一個第二加熱區的電流。在一個更具體的實施方案中，該控制裝置包括一個開關。在另一個更具體的實施方案中，該控制裝置包括在所述凸緣內部、具有一個正溫 度系數的一個電阻器，該電阻器與所述加熱表面的所述第二部分形成一個并聯電路。這個具體實施方案的一個優點是，當該凸緣加熱時，在凸緣內部耗散了逐漸減少 的熱量，因此將消耗的功率重新分配到凸緣外部的區域中。在根據本發明的凸緣的一個優選的實施方案中，該加熱表面的第二部分基本上是 圈環襯裙形狀的。在根據本發明的凸緣的另一個實施方案中，所述加熱表面的第二部分包括多個翼瓣。在一個實施方案中，根據本發明的凸緣包括用于固定所述加熱表面的固定裝置。根據本發明的另一方面，在此提供了一個儲箱，該儲箱包括如上所述的一個凸緣。在一個優選的實施方案中，該凸緣實質上被置于所述儲箱的底部。


現在僅通過舉例并且參考這些附圖對根據本發明的多個實施方案中的裝置和/ 或方法的一些實施方案進行描述，在附圖中圖1展示了一個尿素凸緣，該尿素凸緣包括根據現有技術的一個柔性加熱器。圖2展示了一個凸緣的一個實施方案，該凸緣包括根據本發明一個加熱元件。圖3展示了一個凸緣的另一個實施方案，該凸緣包括根據本發明一個加熱元件。圖4是根據本發明的一個凸緣的另一個實施方案的示意性俯視圖。
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圖5是根據本發明的凸緣的一個實施方案的截面視圖。圖6是根據本發明的凸緣的加熱電路的示意圖。
具體實施例方式圖1展示了具有根據現有技術的一個柔性加熱裝置2的尿素儲箱和凸緣1。其中， 使用加熱元件2來避免車輛流體儲箱(如，用于保持一種如使用于排放物還原系統中的尿 素溶液的儲箱)的凍結，該存儲和/或噴射系統的一個有源輔件10被有利地定位在一個凸 緣1之內。有源輔件10可以包括一個泵、一個液位儀、一個溫度傳感器、一個質量傳感器、 一個壓力傳感器、一個壓力調節器、或類似的儀器。凸緣1包括一個基板或安裝板、以及任 何形狀的一個周長。通過將有源輔件10放置在該凸緣之內，一旦該凸緣內容物已經達到一 個確保流動性的足夠高的溫度，可以為該有源輔件配備預期的車輛流體。例如，如果該儲箱 是旨在儲存一種共熔的水/尿素溶液，則需要將凸緣內容物加熱到-irc，即這樣一種溶液 的熔化溫度。圖2展示了根據本發明的凸緣的一個實施方案。圖2所示的凸緣101可以是一個 凸緣，它用于加熱存在于車輛流體儲箱(例如一個尿素溶液儲箱)中的部分溶液。凸緣101 裝備有一個柔性加熱元件，該柔性加熱元件包括至少一個電阻性導線102，該導線響應于一 個電流而產生熱量。電阻性導線102可以有利地由一種銅鎳合金或不銹鋼制作。這種電阻性導線是由沿該導線長度作用于幾個分離位置上的導向裝置103來引 導的，以定義一個加熱表面，該加熱表面部分地位于該凸緣內部并且部分地位于該凸緣外 部。以此方式，可以將凸緣101內部的物質加熱到保證流動性的一個溫度，因此確保足夠的 可供使用的液體物質到達可以置于凸緣101內部的任何有源輔件，而在必要時直接環繞凸 緣101的物質已被預熱以補充存在于凸緣101內部的物質量。在這個實施方案中，導向裝置103是塑料帶。其他導向裝置是可能的，包括塑料的 或金屬網。金屬網具有的優點是自身支撐并且能夠導熱。導線102自身可以是金屬網形式。在這個實施方案中，應用導向裝置103的方式為使得所造成的加熱表面的第二部 分基本上是圈環襯裙形的。對于這種形狀、或具有基本上圓形對稱的其他形狀，電阻性導線 102是沿著一個螺旋形路徑被彎曲、或者電阻性導線102的多個長度被放置成基本上同心 的多個圓。其他形狀能夠以類似的方式來形成。如此形成的這些表面不限于平面以及一個平 面的被卷起的多種變體，而是可以展示為沿幾個軸線的曲率。因此，例如，球形表面是可能 的。加熱表面是通過固定裝置104附接到凸緣101上，以確保在使用過程中將該加熱 表面保持在位。圖3展示了根據本發明的凸緣的一個替代實施方案。使用同樣的參考號來表示同 樣的元件，圖3描繪了裝備有一個柔性加熱元件的凸緣101。該柔性加熱元件包括一個電阻 性導線102，該電阻性導線由導向裝置103引導以形成一個加熱表面。該加熱表面被固定裝 置104附接到凸緣101上。在這個實施方案中，應用導向裝置103的方式為使得所造成的加熱表面的第二部 分基本上被成形為固定于所述凸緣101頂部上的多個翼瓣。
圖4是根據本發明的一個凸緣的另一個實施方案的示意性俯視圖。凸緣101是由 電阻性導線102制成的多個翼瓣所圍繞，這些翼瓣的每一個對直接圍繞凸緣101的一個扇 形區域進行加熱。通過將導向裝置103基本上提供在這些翼瓣的外邊緣處，在這些邊緣處 得到一個良好定義的加熱表面，而這些翼瓣的軸向運動是不受限制的。這有助于將根據這 個實施方案的凸緣安裝到一個較大的儲箱中。圖5是根據本發明的凸緣的一個實施方案的截面視圖。所示出的電阻性導線102 沿著凸緣101的外周邊和凸緣101的內部二者，在此將它們成形為使得大量的熱集中在凸 緣101的底部區域中。圖6是根據本發明的加熱元件的這些不同部分的一種有利的電互連的示意性示 圖。電源P可以是對于熟練人員已知的任何適合的電流源。電阻器Rl代表存在于凸緣101 內部的第一長度的電阻性導線102，即它被包括在如上所述的加熱表面的第一部分中。電阻 器R3代表存在于凸緣101外部的第二長度的電阻性導線102，即它被包括在該加熱表面的 第二部分中、被整合在凸緣101(流體內部或外部)中或在控制加熱元件的電子裝置中。元 件R2是一種用于對該加熱表面的第一部分與第二部分之間的功率分布進行控制的元件。在一個實施方案中，元件R2可以是一個開關、或者合作起到一個開關的作用的多 個部件的任何合適的組合，當該開關被關閉時，使電阻R3短路，因此防止該加熱表面的第 二部分進行加熱。這個實施方案的一個優點是，該加熱元件可以通過兩個階段來應用一個 第一階段，使得開關R2關閉，其中僅對凸緣101的內部加熱以便允許依賴于可獲得的加熱 的或液體的物質的系統的一種快速啟動；以及一個第二階段，使得開關R2打開，在這個過 程中還對凸緣101外部的周邊區域進行加熱。在一個實施方案中，元件R2可以是置于該凸緣內部的、具有一個正溫度系數的一 個電阻器。可以將元件R2包括在如上所述的加熱表面的第二部分中。這個實施方案的一個 優點是，如上所述的這些階段現在將自動地并以一種逐漸的方式發生。當凸緣101的內部 加熱時，元件R2的電阻增加，因此迫使可供使用的電流的一個增加的部分通過電阻器R3。 元件R2的加熱對應于一個開關的逐漸打開。根據本發明的凸緣被有利地安裝在一個儲箱(如，一個車輛流體儲箱)的內部。為 了最佳運作，優選地將它置于該儲箱的底部、或至少在該儲箱的一個低點處，在此由于重力 而自然存在大量流體。該柔性加熱元件的第二部分是有利地圍繞該凸緣伸展，其方式為確 保朝向該凸緣供給預熱的流體。該加熱表面的多個觸須或電阻性導線的多段長度可以延伸進入儲箱的多個空腔 中或多個邊遠的區域中，以避免在這些位置長期存在凍結的物質。該加熱表面的多個觸須或電阻性導線的多段長度還可以在多個管和導管(這些 管和導管是該儲箱之中和之外的流體運輸系統的一部分)的內部或周圍延伸，以避這些管 和導管被凍結物質阻塞。在一個實施方案中，該加熱表面被適配為是可折疊的，優選像一把傘。這個實施方 案具有的優點是通過以折疊形式將該加熱元件插入儲箱之中并且將其應用在儲箱內部，該 加熱元件可以與已經存在于儲箱中的一個凸緣相結合。與如上所述的這些加熱器相比，在其他類型的加熱器中使用圖6的電路也是有利 的，在該電路中R2是具有正溫度系數(PTC)的一個電阻。以一種廣義的方式，電阻器Rl代表一個第一加熱元件，該第一加熱元件存在于一個凸緣內部或者存在于一個關鍵性使命的 輔件(如一個泵)上，并且電阻器R3代表一個第二加熱元件，該第二加熱元件存在于該凸 緣外部。因此在此有利地提供了一種凸緣來用于將一定量的流體保持在儲箱之內，所述凸 緣裝備有一個第一電阻性元件Rl以及用于加熱所述儲箱的一個第一部分的一個第二電阻 性元件R2、以及用于加熱所述儲箱的一個第二部分的一個第三電阻性元件R3，其中，所述 第二電阻性元件R2具有一個正溫度系數，所述第二電阻性元件R2和所述第三電阻性元件 R3形成一個并聯電路，并且所述第一電阻性元件Rl與所述并聯電路是處于串聯連接。在此呈現的電路的另一個優點是，當該PTC元件達到非常高的電阻值時，該加熱 器以由選擇的電阻Rl和R3所確定的速率繼續運行，而不是簡單地關機，就像如果將PCT元 件放置為與其他加熱元件處于一個串聯電路中的情況。在一個實施方案中，第三電阻性元件R3被定位在該凸緣的外部，并且第二電阻性 元件R2與第一電阻性元件Rl被定位在該凸緣的內部。在一個具體的實施方案中，第二電阻 性元件R2被定位在該儲箱的一個輔件上。在一個更具體的實施方案中，該輔件是一個泵。在一個示例性實施方案中，Rl基本上是一個1 Ω的電阻，R3基本上是一個3 Ω的 電阻，并且R2基本上是一個PTC元件，該元件在一個初始低溫時具有一個1 Ω電阻并且在 隨后的工作溫度時具有一個3 Ω電阻。將一個12V電壓源應用于如所示的電路上，該凸緣 將起初從Rl接收47. Off的功率并且從R2接收26. 4W的功率，或者總計為73. 4W。達到工作 溫度時，凸緣將僅從Rl接收23. Off并且從R2接收17. 3W，或者總計為40. 3W。儲箱的其余 部分將起初從R3接收8. 8W的功率，當R2達到工作溫度時則上升到17. 3W。因此，圖6的電路提供了對兩部分的加熱系統的一個特定部分區分優先次序的問 題的一種創造性的解決方案，無論它是否與本申請的主要發明相結合。以上參照某些示例性實施方案對本發明進行了說明。這些實施方案是旨在用于說 明性的目的，并且不限制本發明，其范圍是由所附的權利要求來確定的。
權利要求
1.一種用于將一定量的流體保持在儲箱內的凸緣(101)，所述凸緣裝備有一個加熱元 件，該加熱元件包括至少一個電阻性導線(102)用于傳導電流并且耗散作為所述電流的效 應的熱量，其特征在于，所述加熱元件進一步包括導向裝置(10 ，并且其特征在于，所述至 少一個電阻性導線(102)是沿其長度在多個分離的位置處被所述導向裝置(103)引導以形 成一個加熱表面，其中所述加熱表面的一個第一部分是存在于所述凸緣(101)的內部并且 所述加熱表面的一個第二部分是存在于所述凸緣(101)的外部。
2.根據權利要求1所述的凸緣，其中所述導向裝置(10 包括一個柔性網。
3.根據權利要求1所述的凸緣，其中所述導向裝置(10 包括一個塑料帶。
4.根據權利要求3所述的凸緣，其中所述塑料帶配備有多個夾子，這些夾子被適配為 接收并且保持所述至少一個電阻性導線(102)的一部分。
5.根據以上任何一項權利要求所述的凸緣，其中所述至少一個電阻性導線(102)覆蓋 有一種電絕緣材料。
6.根據以上任何一項權利要求所述的凸緣，其中所述至少一個電阻性導線(102)覆蓋 有一種耐受尿素的材料。
7.根據以上任何一項權利要求所述的凸緣，其中所述導向裝置是由一種耐受尿素的材 料制成的。
8.根據以上任何一項權利要求所述的凸緣，進一步包括控制裝置，該控制裝置被適配 為選擇性地將電流供給所述加熱表面的所述第二部分。
9.根據權利要求8所述的凸緣，其中所述控制裝置包括一個開關。
10.根據權利要求8所述的凸緣，其中所述控制裝置包括在所述凸緣內部、具有一個正 溫度系數的一個電阻器，所述電阻器與所述加熱表面的所述第二部分形成一個并聯電路。
11.根據以上任何一項權利要求所述的凸緣，其中所述加熱表面的所述第二部分基本 上是圈環襯裙形的。
12.根據權利要求1至10中任何一項所述的凸緣，其中所述加熱表面的所述第二部分 包括多個翼瓣。
13.根據以上任何一項權利要求所述的凸緣，包括用于固定所述加熱表面的固定裝置。
14.一種車輛流體儲箱，包括根據以上任何一項權利要求所述的一種凸緣。
15.根據權利要求14所述的車輛流體儲箱，其中所述凸緣基本上是放置在所述車輛流 體儲箱的底部。
全文摘要
本發明涉及裝備有加熱元件的凸緣。一種用于將一定量的流體保持在儲箱內的凸緣(101)，所述凸緣裝備有一個加熱元件，該加熱元件包括至少一個電阻性導線(102)用于傳導電流并且耗散作為所述電流的效應的熱量，其特征在于，所述加熱元件進一步包括導向裝置(103)，并且其特征在于，所述至少一個電阻性導線(102)是沿其長度在多個分離的位置處被所述導向裝置(103)引導以形成一個加熱表面，其中所述加熱表面的一個第一部分是存在于所述凸緣(101)的內部并且所述加熱表面的一個第二部分是存在于所述凸緣(101)的外部。本發明的優點是，加熱表面的形狀不受到其上附接有電阻性導線的柔性薄膜或這些薄膜的存在的限制。
文檔編號H05B3/78GK102111925SQ20101060575
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月24日
發明者伊格納西奧·加西亞-洛倫扎納, 勞倫特·埃托爾, 弗雷德里克·雅諾, 斯特凡娜·萊昂納德 申請人:因勒紀汽車系統研究公司