用于机动车辆的电加热装置和相关联的空调和/或加热单元.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201280054462.0

申请日:

2012.09.03

公开号:

CN103974840A

公开日:

2014.08.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B60H 1/22申请日:20120903|||公开

IPC分类号:

B60H1/22; F24H1/12; F24H9/00

主分类号:

B60H1/22

申请人:

法雷奥热系统公司

发明人:

F.皮埃隆; L.特列尔; J.勒伯涅

地址:

法国拉韦里勒梅尼勒圣但尼

优先权:

2011.09.06 FR 11/02696

专利代理机构:

北京市柳沈律师事务所 11105

代理人:

葛青

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内容摘要

本发明涉及用于机动车辆的液体电加热装置。加热装置包括至少第一(7a)和第二(7b)加热模块,其用于加热前述液体,限定至少一个用于引导待加热液体的回路(15)。该装置特征在于,加热模块(7a,7b)每一个具有大体圆柱形形状,并且基本上平行地并排布置。本发明还涉及用于机动车辆的包括该加热装置(5)的加热和/或空调单元。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于机动车辆的液体电加热装置,所述加热装置包括用于加热所述液体的至少一个第一(7a)和一个第二(7b)模块,限定用于引导待加热的所述液体的至少一个回路(15),其特征在于,所述加热模块(7a,7b)每一个具有大致圆柱状总体形状,并且以大致平行的方式并排定位。

2.  根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述加热模块(7a,7b)分别包括芯(11)和围绕所述芯的加热器件(13),以限定用于围绕所述芯(11)引导液体的回路(15)。

3.  根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述至少一个第一(7a)和一个第二(7b)加热模块限定至少两个串联引导回路(15)。

4.  根据权利要求3所述的装置,其特征在于,其在所述至少一个第一(7a)和一个第二(7b)加热模块之间具有至少一个连通管道(26)。

5.  根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述串联引导回路(15)限定大致“U”形路径。

6.  根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述至少一个第一(7a)和一个第二(7b)加热模块限定至少两个大致并联的引导回路(15)。

7.  根据权利要求2到6中任一项所述的装置,其特征在于,至少一个加热模块(7a,7b)的所述芯(11)具有与所述液体引导回路(15)连通的内部腔室(12),并且包括能够在被加热的液体的膨胀的作用下被压缩的空气,以使所述内部腔室(12)形成膨胀容器。

8.  根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述芯(11)包括膨胀控制器件(39,41,43)。

9.  根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述膨胀控制器件(39,41)具有至少一个校准通道(41),所述液体能够循环通过所述校准通道(41)。

10.  根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述膨胀控制器件(43)配置为沿所述芯(11)的所述内部腔室(12)滑动。

11.  根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,其具有与由所述至少一个第一(7a)和一个第二(7b)加热模块限定的至少一个引导回路(15)连通的至少一个液体入口管(19)和至少一个液体出口管(21)。

12.  根据权利要求3到5中一项所述的装置,与权利要求11结合,其 特征在于,所述入口管(19)与所述第一加热模块(7a)的引导回路(15)连通,并且其特征在于,所述出口管(21)与所述第二加热模块(7b)的引导回路(15)连通。

13.  根据权利要求11或12所述的装置,其特征在于,所述入口管(19)和/或所述出口管(21)以大致与加热模块(7a,7b)的纵向轴线(A)平行的方式设置在所述装置中。

14.  根据权利要求11到13中任一项所述的装置,其特征在于,所述入口管(19)和所述出口管(21)设置在所述装置的同一侧。

15.  根据权利要求11到13中任一项所述的装置,其特征在于,所述入口管(19)设置在所述装置的第一侧上,并且其特征在于,所述出口管(21)设置在所述装置的与所述第一侧相对的第二侧上。

16.  根据权利要求9到13中任一项所述的装置,其特征在于,所述至少一个入口管(19)和至少一个出口管(21)沿相同方向取向。

17.  根据权利要求11到15中任一项所述的装置,其特征在于,所述至少一个入口管(19)和至少一个出口管(21)沿两个相反的方向取向。

18.  根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,加热模块(7a,7b)的所述芯(11)在其面向所述加热器件(13)的外部面上具有至少一个凹槽(16)。

19.  根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,加热模块(7a,7b)的所述芯(11)具有至少一个纵向内部循环管道(35)。

20.  一种用于机动车辆的加热和/或空调单元,其特征在于,其包括至少一个如前述权利要求中任一项所述的加热装置。

说明书

说明书用于机动车辆的电加热装置和相关联的空调和/或加热单元
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的电加热装置。本发明更具体地适用于机动车辆的加热和/或空调单元。
背景技术
传统地,预期用于加热机动车辆的乘客车厢并且还用于除雾和除霜的空气的升温通过使空气流经过换热器,更准确地,通过该空气流和液体之间的热交换进行。
通常,该液体在热机的情况下是冷却剂。
但是,该加热模式可证明不适合或不能充分确保快速和有效加热车辆的乘客车厢,特别是将乘客车厢升温,或不适合或不能充分确保车辆被用于非常冷的环境中之前或期望温度非常快速提高时除雾或除霜。
在电动车辆的情况下,加热功能不再通过冷却剂在换热器中的循环实现。
水回路可被提供用于加热乘客车辆。
该加热模式可证明不适合或不能充分确保车辆乘客车厢的有效加热。
而且,为了减小由于另外的水回路的空间要求和成本,还已知对于电动车辆使用以热泵模式操作的空调环路。因而,在冷却剂流体的辅助下用于以传统方式冷却空气流的空调环路用于该情况,以使空气流升温。出于该目的,将空调环路的蒸发器用作冷凝器是适当的。
但是,该加热模式还可证明不适合或不充分。这是因为热泵模式的空调环路的性能取决于外部气候条件;在该情况下,在过低温度下的外部空气不能被用作热能源。
为了减轻现有技术的这些缺陷,已知的技术方案包括将另外的电加热装置添加到换热器或水回路或空调环路。
这样的电加热装置可适用于液体的上游加热,所述液体例如为用于热机的冷却剂,或用于加热电动车辆的乘客车厢的水回路的水,或空调环路的冷 却剂流体。
例如,已知包括多个加热元件的该类型的电加热装置,所述多个加热元件例如为正温度系数或PTC元件,其被容纳在壳体中,以限定围绕多个PTC加热元件的加热隔室,并且将要被加热的液体在所述加热隔室中循环。
但是,这样的加热装置具有相对大的空间要求,并且还可能非常重。
另外,这些已知的电加热装置可能具有相对大的压头损失,压头损失不是一致的,参考值由一些机动车制造商设置。
而且,一些已知的加热装置可具有高加热惰性,限制了热性能。
发明内容
因此,本发明的目的是通过提出一种电加热装置,其具有较小的空间要求,同时限制压头损失和加热惯性,以至少部分地纠正现有技术的缺陷。
为此,本发明的主题是用于机动车辆的液体电加热装置,所述加热装置包括至少一个第一和一个第二模块,其用于加热所述液体,限定用于引导待加热液体的至少一个回路,其特征在于,所述加热模块每一个具有大致圆柱形总体形状,并且以大致平行方式并排定位。
该加热装置可还具有一个或多个单独或组合采用的下述特征:
所述加热模块分别包括芯和围绕所述芯的加热器件,以限定用于围绕所述芯引导液体的回路;
所述至少一个第一和一个第二加热模块限定至少两个串联引导回路;
所述装置在所述至少一个第一和一个第二加热模块的引导回路之间具有至少一个连通管道;
所述串联引导回路限定大致“U”形通路;
所述至少一个第一和一个第二加热模块限定至少两个大致并联的引导回路;
所述至少一个加热模块的芯具有内部腔室,该内部腔室与所述液体引导回路连通,并且包括能够被在加热的流体的膨胀影响下压缩的空气,以使所述内部腔室形成膨胀容器;
所述芯包括膨胀控制器件;
所述膨胀控制器件具有至少一个校准通道,所述液体能够循环通过所述校准通道;
所述膨胀控制器件配置为沿所述芯的内部腔室滑动;
所述膨胀控制器件包括活塞;
所述装置具有至少一个液体入口管和至少一个液体出口管,其与由所述至少一个第一和一个第二加热模块限定的至少一个引导回路连通;
所述入口管与所述第一加热模块的引导回路连通,并且所述出口管与所述第二加热模块的引导回路连通;
所述入口管和/或所述出口管以大致平行于加热模块的纵轴的方式位于所述装置中;
所述入口管和所述出口管设置在所述装置中的同一侧;
所述入口管设置在所述装置的第一侧,所述出口管设置在所述装置的与所述第一侧相对的第二侧;
所述至少一个入口管和至少一个出口管沿相同方向取向;
所述至少一个入口管和至少一个出口管沿两个相反方向取向;
加热模块的所述芯在面对所述加热器件的外部面上具有至少一个凹槽;
加热模块的所述芯具有至少一个纵向内部循环管道。
本发明还涉及用于机动车辆的加热和/或空调单元,其特征在于,其包括上面限定的电加热装置。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从阅读下面以非限制性和示例性示例给出的描述以及从附图变得更明显,附图中:
图1以简化方式示意性地显示了机动车辆的加热单元,包括另外的电加热装置;
图2a是根据第一实施例的加热装置的前视剖视图;
图2b是根据第一实施例的图2a的加热装置的侧剖视图;
图3a以简化方式示意性地显示了用作膨胀容器的加热装置的加热模块;
图3b以简化方式示意性地显示了根据第一变形形式的用作具有膨胀控制器件的膨胀容器的加热装置的加热模块;
图3c以简化方式示意性地显示了根据第二变形形式的用作具有膨胀控制器件的膨胀容器的加热装置的加热模块;
图4是显示根据第二实施例的加热装置的剖视图的简化图;
图5a通过加热模块的剖视图示出根据第二实施例的加热装置;
图5b是显示根据图5a中的第二实施例的加热装置的元件的视图;
图6是显示根据第二实施例的其中液体入口和出口沿相反方向的加热装置的元件的视图;
图7是显示根据第三实施例的加热装置的剖视图的简化图;和
图8是显示根据另一实施例的加热装置的剖视图的简化图。
在这些图中,基本上相似的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性地显示了机动车加热和/或空调单元1的一部分,包括水加热回路3,用于加热电动车辆的乘客车厢。
该加热单元在水加热回路3的上游包括另外的电加热装置5,用于在水进入加热回路3之前加热水。
这里所示的为用于加热电动车辆的乘客车厢的水回路的情况。
当然,还可能提供设置在能够以热泵模式操作的空调环路的蒸发器上游的电加热装置5,以加热冷却剂流体。
还可能提供这样的电加热装置5,其在使用热发动机的冷却剂作为热传递流体的换热器上游。还可能提供这样的电加热装置5,其在换热器上游,该换热器预期用于热调节有时也被称为电池组的用于电动或混合动力车辆的热能存储装置。
参照图2a和2b,将更详细描述该电加热装置5的第一实施例。
加热装置5具有以大致平行方式并排设置的至少一个第一加热模块7a,和一个第二加热模块7b。
加热模块7a,7b具有大致圆柱状总体形状。
两个加热模块7a,7b并排设置,其纵轴A平行。加热模块7a,7b的纵轴A不重合,并且其延伸不相交。
加热模块7a,7b的该并排布置减小了加热装置5沿纵向的空间要求。
另外,具有这样的加热模块7a,7b的布置的加热装置5与从现有技术所知的一些技术方案相比较具有较低的加热惰性。
而且,申请人发现,通过该加热装置5,可获得1000L/h下小于50mbar的压头损耗。这些结果满足与由一些机动车辆制造商设定的压头损耗相关的 约束条件。
每一个加热模块7a,7b被容纳在加热装置5的相关联壳体中。
加热模块7a,7b包括中心芯11和围绕中心芯11以外壳形式形成的加热器件13,以限定用于将待加热流体引导在中心芯11和外壳13之间的回路15。该外壳13包括由控制系统17控制的加热元件,以通过外壳和在引导回路15中循环的流体之间的换热来加热流体。
中心芯11和外壳13可同中心。
因而,中心芯11的外表面和外壳13的内表面限定待加热液体的循环容腔。
根据图2a和2b中示出的实施例,每一个加热模块7包括回路15,回路15用于将液体引导在芯11和外壳13之间。
可提供用于分配(disrupting)引导回路15中的液体流的元件以增大液体和外壳13之间的热交换。
中心芯11可以单件形成,或作为变形形式,以两件形成。
中心芯11可以中空体的形式形成。
中心芯11具有例如大致圆柱状形状。
可能提供具有大致恒定或相反地变化的截面的芯11。
在中心芯11具有大致恒定截面的情况下,液体以恒定速度流动经过引导回路15。
相反,在变化截面的情况下,流动速度沿引导回路15变化。
而且,根据示出的实施例,芯11在其外表面上,也就是说面对外壳13的内表面,具有大致螺旋状外部凹槽16。由于该螺旋槽16,引导回路15限定大致螺旋状通路。
当然,可能作为变形形式提供不具有凹槽的芯11的外表面,以限定平行于纵向轴线A的轴向引导回路。
根据另一个未示出的变形形式,芯11可在其外表面上具有多个圆形凹槽。
在该情况下,连通孔设置在每一个圆形凹槽的区域中,以使芯11的内部与引导回路15连通。因而,传送到加热模块7a,7b中的液体在芯11内部并且以环形方式围绕芯11流动。
对于其部件,外壳13也具有大致圆柱状形状。
当然,外壳13以中空体形式形成,以使中心芯11接收在外壳13的内部中。
外壳13可例如具有至少一个连接到加热模块7a,7b的控制系统17(查阅图2b)的电阻轨道。
一个或多个电阻轨道例如通过丝网印刷形成在外壳13的外表面(也就是说,与外壳13的面对中心芯11的表面相对)上。
另外,外壳13可具有定位在每一个加热模块7a,7b的外壳13内部在外壳13的端部区域中的密封器件18。
加热装置5还具有与引导回路15连通的至少一个液体入口19和至少一个液体出口21,以允许液体在加热模块7a,7b中流动。
该入口19和出口21例如分别以入口管19和出口管21的形式形成。
入口管19和出口管21例如分别以关于加热装置5突出的方式定位。
根据第一实施例,加热装置5具有与第一加热模块7a的引导回路15连通的入口管19和与第二加热模块7b的引导回路15连通的出口管21。
为此,入口管19具有用于准许液体进入的入口管道23,该入口管道23通到第一加热模块7a的引导回路15中。类似地,出口管21具有用于液体排出的出口管道25,该出口管道25与第二加热模块7b的引导回路15连通。
另外,入口管道23和出口管道25可分别以平行于每一个加热模块7a,7b的纵向轴线A的方式设置在管19,21中。
更具体地,入口管道23和出口管道25可分别与相关联的加热模块7a,7b的中心芯11同轴。
而且,可能将入口管19和出口管21布置在加热装置5的同一侧,如在图2a中所示的示例中。由此,液体沿着大致“U”形的通路。
还提供连接两个加热模块7a,7b的两个引导回路15的连通管道26。该连通管道26根据所示的示例面对加热模块7a,7b的自由端部设置,并且使引导回路通到该连通管道26中。
因而,如由图2a中的箭头示意性所示,液体经由第一加热模块7a侧上的入口管19进入加热装置5。由于入口管道23与限定在第一加热模块7a中的引导回路15连通,因此液体循环在第一加热模块7a的芯11和外壳13之间。
该循环根据示出的芯11的实施例以大致螺旋的方式进行。如上面所述, 可提供轴向或大致环形循环。
由于限定在第一加热模块7a中的引导回路15通到连通管道26中,因此液体随后进入连通管道26,并且被引导到第二加热模块7b的引导回路15中,其也通到连通管道26。
类似地,液体在经由出口管21的出口管道25离开加热装置5之前,可以大致螺旋、轴向或环形的方式围绕第二加热模块7b的中心芯11循环。
两个加热模块7a,7b的引导回路15因而串联。
而且,由于芯11以中空体的形式形成,因此其内部腔室12可用作用于被加热的液体的膨胀容器。
用于存储热传递流体的这样的区域允许液压回路吸收被加热的流体的膨胀,如图3a到3c中所示。
为此,内部腔室12在其上部中容纳空气。该上部在图3a到图3c中由点划线示意性地划分。内部腔室12的上部为内部腔室的与例如入口管道23直接相邻的部分。
而且,芯11在内部腔室12和围绕芯11并且因而在外部的引导回路15之间具有至少一个连通孔14。外部引导回路15中的液体由线L示意性地示出。
因而,容纳或“捕集”在内部腔室12的上部中的空气能够在进入内部腔室12中的被加热的液体的膨胀的作用下被压缩,如由箭头F示意性示出的。
优选地,芯11包括膨胀控制器件,与图3a中示出的没有膨胀控制器件的变形形式形成对照。
根据图3b中示出的第一实施例,所述控制器件在芯11的端部处具有固定隔板39,其因而限定膨胀容器的内部容腔,并且设置有至少一个校准通道41,热传递流体,即被加热的液体能够循环经过该校准通道41。
当然,内部腔室12和外部引导回路15之间的连通孔14设置在隔板39和芯11的端部之间。因而,来自引导回路15的液体在经过校准通道41之前经过连通孔39,使得可能控制被加热的液体的膨胀。
根据图3c中示出的第二实施例,所述控制器件具有可动隔板43,该可动隔板能够沿芯11的内部腔室12滑动。该可动隔板43限定密封区域45,该密封区域45容纳在例如水的膨胀的作用下被压缩的空气。可动隔板43与 活塞类似,该隔板43具有端壁43a和管状侧壁43b,端壁43a具有大致圆柱形形状,管状侧壁43b设置在端壁43a的外周处。该侧壁43b优选地具有例如密封件47的密封器件,以确保可动隔板43和芯11之间的密封。
在例如水的被加热的液体的膨胀的作用下,芯11的容纳空气的内部容腔被减小,这倾向于压缩容纳于其中的空气。
再次参照图2b,由外壳13承载的加热元件的控制系统17用于其设置在装置5的纵向壁上的部分。
该控制系统17可例如具有至少一个电回路支撑体,例如印刷电路板PCB27,和由支撑体27承载的电子和/或电部件29。这些电子和/或电部件可例如包括微控制器和连接到外壳7b的电阻轨道的电触点。电触点例如由PCB支撑体27的与承载例如微控制器的面相对的面承载。
支撑体27可还承载至少一个功率和信号连接器31。
加热装置5可还具有用于控制系统17的保护性覆盖件33。该覆盖件33具有用于连接器31通过的开口。
对于该实施例,约2kW的功率可提供用于两个加热模块7a,7b的每一个外壳13。
控制系统17的该布置有助于加热装置5的紧凑性。
第二实施例参照图4到6描述。
该第二实施例与上面所述的第一实施例的不同之处在于,两个加热模块7a,7b限定两个并联并且不再串联的引导回路15。
为此,加热模块7a,7b既具有在加热模块7a,7b的第一侧的入口管道23,又具有在加热模块7的与第一侧相对的第二侧上的出口管道25。液体沿加热模块7a,7b的引导回路15大致平行于加热模块7a,7b的纵向轴线A循环。
而且,用于两个加热模块7a,7b的入口19定位在装置5的同一侧,并且用于两个加热模块7a,7b的出口21定位在相对侧,以使液体沿相同的方向在加热模块7a,7b中循环。
特别地可提供用于两个加热模块7a,7b的共同的入口19,以及用于两个加热模块7a,7b的共同的出口21。
更具体地,参照图5a到6,共同的入口管19可提供用于两个加热模块7a,7b,其一分为二,以分别供给每一个加热模块7a,7b。类似地,可提供 共同的出口管21,其一分为二,以接收离开每一个加热模块7a,7b的液体。
如图4,5a和5b所示,可提供沿相同方向取向的入口19和出口21,或相反,根据图6中的变形形式,可提供沿两个相反方向取向的入口19和出口21。
而且,以类似于第一实施例的方式,两个加热模块7a,7b的芯11可具有内部腔室12,其有利地用作膨胀容器,使得可能吸收由于该液体的加热导致的液体的体积的变化。特别地,每一个芯11的内部腔12在其上部容纳空气,该空气能够在液体的膨胀的作用下被压缩。如上所述,可设置膨胀控制器件,例如校准的通道或可动隔板,其能够在流体膨胀的情况下沿芯11的内部腔室12滑动,类似活塞。
现在将参照图7和8描述第三实施例。在这些图中,箭头示意性地示出加热装置5中的液体的通路。
该第三实施例与第二实施例的不同之处在于,对于每一个加热模块7a,7b,芯11的内部循环管道35在芯11的内部中限定内部引导回路。
根据示出的示例,内部循环管道35大致设置在中心芯11的中心。
而且,根据示出的示例性实施例,可提供位于加热装置5同一侧上的入口管19和出口管21。
两个管19,21可例如一个位于另一个上方。
出于该目的,入口管19可大致垂直于加热模块7a,7b的纵轴A布置,并且出口管21可布置在入口管19上方。
在该情况下,内部循环管道35分别具有延伸部37,该延伸部与入口管19交叉并且通到出口管21中。对于其部分,围绕芯11的引导回路15与入口管19的入口管道23连通。
在示出的示例中,出口管21与覆盖入口管19并且内部循环管道35通到其中的覆盖件29以单件形成。
管21可以类似于入口管19的方式大致垂直于加热模块7a,7b的纵轴A布置(查阅图7)。该出口管21可沿与入口管19相同的方向或沿相反的方向取向。
根据图8中示出的变形形式,出口管21基本上平行于加热模块7a,7b的纵轴A布置。
而且,对于每一个加热模块7a,7b,可提供到引导回路15的朝向内部 循环管道35的入口,以使离开引导回路15的液体进入内部循环管道35。
根据示出的示例,布置为连接限定在两个加热模块7a,7b中的两个引导回路15的连通管道26还允许离开引导回路15的液体进入相应的内部循环管道35。
因而,经由入口管19引入到加热装置5的液体在围绕每一个加热模块7a,7b的芯11的相应引导回路15中流动。
以类似于第一和第二实施例的方式,围绕每一个芯11的液体流体可能以大致螺旋或轴向或环形的方式进行。
在引导回路15的出口处,液体在经由出口管21被排出之前被引入到内部循环管道35中。
因而,与现有技术的一些技术方案相比较,包括至少两个并排设置的加热模块7a,7b的加热装置5具有沿纵向减小的空间要求,同时具有低加热惰性,并且允许压头损耗减小。
而且,加热模块7a,7b的布置可适用于两个加热模块7a,7b中的串联流或并联流。
最后,液体流可根据所需性能沿着大致轴向、螺旋或环形通路。

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1、(10)申请公布号 CN 103974840 A (43)申请公布日 2014.08.06 C N 1 0 3 9 7 4 8 4 0 A (21)申请号 201280054462.0 (22)申请日 2012.09.03 11/02696 2011.09.06 FR B60H 1/22(2006.01) F24H 1/12(2006.01) F24H 9/00(2006.01) (71)申请人法雷奥热系统公司 地址法国拉韦里勒梅尼勒圣但尼 (72)发明人 F.皮埃隆 L.特列尔 J.勒伯涅 (74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105 代理人葛青 (54) 发明名称 用于机动车辆的电。

2、加热装置和相关联的空调 和/或加热单元 (57) 摘要 本发明涉及用于机动车辆的液体电加热装 置。加热装置包括至少第一(7a)和第二(7b)加 热模块,其用于加热前述液体,限定至少一个用于 引导待加热液体的回路(15)。该装置特征在于, 加热模块(7a,7b)每一个具有大体圆柱形形状, 并且基本上平行地并排布置。本发明还涉及用于 机动车辆的包括该加热装置(5)的加热和/或空 调单元。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.05.06 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/003678 2012.09.03 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2。

3、013/034269 FR 2013.03.14 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103974840 A CN 103974840 A 1/2页 2 1.一种用于机动车辆的液体电加热装置,所述加热装置包括用于加热所述液体的至 少一个第一(7a)和一个第二(7b)模块,限定用于引导待加热的所述液体的至少一个回路 (15),其特征在于,所述加热模块(7a,7b)每一个具有大致圆柱状总体形状,并且以大致平 行的方式并排定位。 2.根据权利要求1所述。

4、的装置,其特征在于,所述加热模块(7a,7b)分别包括芯(11) 和围绕所述芯的加热器件(13),以限定用于围绕所述芯(11)引导液体的回路(15)。 3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述至少一个第一(7a)和一个第二(7b) 加热模块限定至少两个串联引导回路(15)。 4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,其在所述至少一个第一(7a)和一个第二 (7b)加热模块之间具有至少一个连通管道(26)。 5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述串联引导回路(15)限定大致“U”形 路径。 6.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述至少一个第一(7a)和一个第二(7b) 加热模。

5、块限定至少两个大致并联的引导回路(15)。 7.根据权利要求2到6中任一项所述的装置,其特征在于,至少一个加热模块(7a,7b) 的所述芯(11)具有与所述液体引导回路(15)连通的内部腔室(12),并且包括能够在被加 热的液体的膨胀的作用下被压缩的空气,以使所述内部腔室(12)形成膨胀容器。 8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述芯(11)包括膨胀控制器件(39,41, 43)。 9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述膨胀控制器件(39,41)具有至少一个 校准通道(41),所述液体能够循环通过所述校准通道(41)。 10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述膨胀控制器。

6、件(43)配置为沿所述芯 (11)的所述内部腔室(12)滑动。 11.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,其具有与由所述至少一个第 一(7a)和一个第二(7b)加热模块限定的至少一个引导回路(15)连通的至少一个液体入 口管(19)和至少一个液体出口管(21)。 12.根据权利要求3到5中一项所述的装置,与权利要求11结合,其特征在于,所述入 口管(19)与所述第一加热模块(7a)的引导回路(15)连通,并且其特征在于,所述出口管 (21)与所述第二加热模块(7b)的引导回路(15)连通。 13.根据权利要求11或12所述的装置,其特征在于,所述入口管(19)和/或所述出口 管(2。

7、1)以大致与加热模块(7a,7b)的纵向轴线(A)平行的方式设置在所述装置中。 14.根据权利要求11到13中任一项所述的装置,其特征在于,所述入口管(19)和所述 出口管(21)设置在所述装置的同一侧。 15.根据权利要求11到13中任一项所述的装置,其特征在于,所述入口管(19)设置在 所述装置的第一侧上,并且其特征在于,所述出口管(21)设置在所述装置的与所述第一侧 相对的第二侧上。 16.根据权利要求9到13中任一项所述的装置,其特征在于,所述至少一个入口管 (19)和至少一个出口管(21)沿相同方向取向。 17.根据权利要求11到15中任一项所述的装置,其特征在于,所述至少一个入口管。

8、 权 利 要 求 书CN 103974840 A 2/2页 3 (19)和至少一个出口管(21)沿两个相反的方向取向。 18.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,加热模块(7a,7b)的所述芯 (11)在其面向所述加热器件(13)的外部面上具有至少一个凹槽(16)。 19.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其特征在于,加热模块(7a,7b)的所述芯 (11)具有至少一个纵向内部循环管道(35)。 20.一种用于机动车辆的加热和/或空调单元,其特征在于,其包括至少一个如前述权 利要求中任一项所述的加热装置。 权 利 要 求 书CN 103974840 A 1/7页 4 用于机动车辆。

9、的电加热装置和相关联的空调和 / 或加热单 元 技术领域 0001 本发明涉及用于机动车辆的电加热装置。本发明更具体地适用于机动车辆的加热 和/或空调单元。 背景技术 0002 传统地,预期用于加热机动车辆的乘客车厢并且还用于除雾和除霜的空气的升温 通过使空气流经过换热器,更准确地,通过该空气流和液体之间的热交换进行。 0003 通常,该液体在热机的情况下是冷却剂。 0004 但是,该加热模式可证明不适合或不能充分确保快速和有效加热车辆的乘客车 厢,特别是将乘客车厢升温,或不适合或不能充分确保车辆被用于非常冷的环境中之前或 期望温度非常快速提高时除雾或除霜。 0005 在电动车辆的情况下,加热。

10、功能不再通过冷却剂在换热器中的循环实现。 0006 水回路可被提供用于加热乘客车辆。 0007 该加热模式可证明不适合或不能充分确保车辆乘客车厢的有效加热。 0008 而且,为了减小由于另外的水回路的空间要求和成本,还已知对于电动车辆使用 以热泵模式操作的空调环路。因而,在冷却剂流体的辅助下用于以传统方式冷却空气流的 空调环路用于该情况,以使空气流升温。出于该目的,将空调环路的蒸发器用作冷凝器是适 当的。 0009 但是,该加热模式还可证明不适合或不充分。这是因为热泵模式的空调环路的性 能取决于外部气候条件;在该情况下,在过低温度下的外部空气不能被用作热能源。 0010 为了减轻现有技术的这些。

11、缺陷,已知的技术方案包括将另外的电加热装置添加到 换热器或水回路或空调环路。 0011 这样的电加热装置可适用于液体的上游加热,所述液体例如为用于热机的冷却 剂,或用于加热电动车辆的乘客车厢的水回路的水,或空调环路的冷却剂流体。 0012 例如,已知包括多个加热元件的该类型的电加热装置,所述多个加热元件例如为 正温度系数或PTC元件,其被容纳在壳体中,以限定围绕多个PTC加热元件的加热隔室,并 且将要被加热的液体在所述加热隔室中循环。 0013 但是,这样的加热装置具有相对大的空间要求,并且还可能非常重。 0014 另外,这些已知的电加热装置可能具有相对大的压头损失,压头损失不是一致的, 参考。

12、值由一些机动车制造商设置。 0015 而且,一些已知的加热装置可具有高加热惰性,限制了热性能。 发明内容 0016 因此,本发明的目的是通过提出一种电加热装置,其具有较小的空间要求,同时限 制压头损失和加热惯性,以至少部分地纠正现有技术的缺陷。 说 明 书CN 103974840 A 2/7页 5 0017 为此,本发明的主题是用于机动车辆的液体电加热装置,所述加热装置包括至少 一个第一和一个第二模块,其用于加热所述液体,限定用于引导待加热液体的至少一个回 路,其特征在于,所述加热模块每一个具有大致圆柱形总体形状,并且以大致平行方式并排 定位。 0018 该加热装置可还具有一个或多个单独或组合。

13、采用的下述特征: 0019 所述加热模块分别包括芯和围绕所述芯的加热器件,以限定用于围绕所述芯引导 液体的回路; 0020 所述至少一个第一和一个第二加热模块限定至少两个串联引导回路; 0021 所述装置在所述至少一个第一和一个第二加热模块的引导回路之间具有至少一 个连通管道; 0022 所述串联引导回路限定大致“U”形通路; 0023 所述至少一个第一和一个第二加热模块限定至少两个大致并联的引导回路; 0024 所述至少一个加热模块的芯具有内部腔室,该内部腔室与所述液体引导回路连 通,并且包括能够被在加热的流体的膨胀影响下压缩的空气,以使所述内部腔室形成膨胀 容器; 0025 所述芯包括膨胀。

14、控制器件; 0026 所述膨胀控制器件具有至少一个校准通道,所述液体能够循环通过所述校准通 道; 0027 所述膨胀控制器件配置为沿所述芯的内部腔室滑动; 0028 所述膨胀控制器件包括活塞; 0029 所述装置具有至少一个液体入口管和至少一个液体出口管,其与由所述至少一个 第一和一个第二加热模块限定的至少一个引导回路连通; 0030 所述入口管与所述第一加热模块的引导回路连通,并且所述出口管与所述第二加 热模块的引导回路连通; 0031 所述入口管和/或所述出口管以大致平行于加热模块的纵轴的方式位于所述装 置中; 0032 所述入口管和所述出口管设置在所述装置中的同一侧; 0033 所述入口。

15、管设置在所述装置的第一侧,所述出口管设置在所述装置的与所述第一 侧相对的第二侧; 0034 所述至少一个入口管和至少一个出口管沿相同方向取向; 0035 所述至少一个入口管和至少一个出口管沿两个相反方向取向; 0036 加热模块的所述芯在面对所述加热器件的外部面上具有至少一个凹槽; 0037 加热模块的所述芯具有至少一个纵向内部循环管道。 0038 本发明还涉及用于机动车辆的加热和/或空调单元,其特征在于,其包括上面限 定的电加热装置。 附图说明 0039 本发明的其他特征和优点将从阅读下面以非限制性和示例性示例给出的描述以 及从附图变得更明显,附图中: 说 明 书CN 103974840 A。

16、 3/7页 6 0040 图1以简化方式示意性地显示了机动车辆的加热单元,包括另外的电加热装置; 0041 图2a是根据第一实施例的加热装置的前视剖视图; 0042 图2b是根据第一实施例的图2a的加热装置的侧剖视图; 0043 图3a以简化方式示意性地显示了用作膨胀容器的加热装置的加热模块; 0044 图3b以简化方式示意性地显示了根据第一变形形式的用作具有膨胀控制器件的 膨胀容器的加热装置的加热模块; 0045 图3c以简化方式示意性地显示了根据第二变形形式的用作具有膨胀控制器件的 膨胀容器的加热装置的加热模块; 0046 图4是显示根据第二实施例的加热装置的剖视图的简化图; 0047 图。

17、5a通过加热模块的剖视图示出根据第二实施例的加热装置; 0048 图5b是显示根据图5a中的第二实施例的加热装置的元件的视图; 0049 图6是显示根据第二实施例的其中液体入口和出口沿相反方向的加热装置的元 件的视图; 0050 图7是显示根据第三实施例的加热装置的剖视图的简化图;和 0051 图8是显示根据另一实施例的加热装置的剖视图的简化图。 0052 在这些图中,基本上相似的元件具有相同的附图标记。 具体实施方式 0053 图1示意性地显示了机动车加热和/或空调单元1的一部分,包括水加热回路3, 用于加热电动车辆的乘客车厢。 0054 该加热单元在水加热回路3的上游包括另外的电加热装置5。

18、,用于在水进入加热 回路3之前加热水。 0055 这里所示的为用于加热电动车辆的乘客车厢的水回路的情况。 0056 当然,还可能提供设置在能够以热泵模式操作的空调环路的蒸发器上游的电加热 装置5,以加热冷却剂流体。 0057 还可能提供这样的电加热装置5,其在使用热发动机的冷却剂作为热传递流体的 换热器上游。还可能提供这样的电加热装置5,其在换热器上游,该换热器预期用于热调节 有时也被称为电池组的用于电动或混合动力车辆的热能存储装置。 0058 参照图2a和2b,将更详细描述该电加热装置5的第一实施例。 0059 加热装置5具有以大致平行方式并排设置的至少一个第一加热模块7a,和一个第 二加热。

19、模块7b。 0060 加热模块7a,7b具有大致圆柱状总体形状。 0061 两个加热模块7a,7b并排设置,其纵轴A平行。加热模块7a,7b的纵轴A不重合, 并且其延伸不相交。 0062 加热模块7a,7b的该并排布置减小了加热装置5沿纵向的空间要求。 0063 另外,具有这样的加热模块7a,7b的布置的加热装置5与从现有技术所知的一些 技术方案相比较具有较低的加热惰性。 0064 而且,申请人发现,通过该加热装置5,可获得1000L/h下小于50mbar的压头损耗。 这些结果满足与由一些机动车辆制造商设定的压头损耗相关的约束条件。 说 明 书CN 103974840 A 4/7页 7 006。

20、5 每一个加热模块7a,7b被容纳在加热装置5的相关联壳体中。 0066 加热模块7a,7b包括中心芯11和围绕中心芯11以外壳形式形成的加热器件13, 以限定用于将待加热流体引导在中心芯11和外壳13之间的回路15。该外壳13包括由控 制系统17控制的加热元件,以通过外壳和在引导回路15中循环的流体之间的换热来加热 流体。 0067 中心芯11和外壳13可同中心。 0068 因而,中心芯11的外表面和外壳13的内表面限定待加热液体的循环容腔。 0069 根据图2a和2b中示出的实施例,每一个加热模块7包括回路15,回路15用于将 液体引导在芯11和外壳13之间。 0070 可提供用于分配(d。

21、isrupting)引导回路15中的液体流的元件以增大液体和外壳 13之间的热交换。 0071 中心芯11可以单件形成,或作为变形形式,以两件形成。 0072 中心芯11可以中空体的形式形成。 0073 中心芯11具有例如大致圆柱状形状。 0074 可能提供具有大致恒定或相反地变化的截面的芯11。 0075 在中心芯11具有大致恒定截面的情况下,液体以恒定速度流动经过引导回路15。 0076 相反,在变化截面的情况下,流动速度沿引导回路15变化。 0077 而且,根据示出的实施例,芯11在其外表面上,也就是说面对外壳13的内表面,具 有大致螺旋状外部凹槽16。由于该螺旋槽16,引导回路15限定。

22、大致螺旋状通路。 0078 当然,可能作为变形形式提供不具有凹槽的芯11的外表面,以限定平行于纵向轴 线A的轴向引导回路。 0079 根据另一个未示出的变形形式,芯11可在其外表面上具有多个圆形凹槽。 0080 在该情况下,连通孔设置在每一个圆形凹槽的区域中,以使芯11的内部与引导回 路15连通。因而,传送到加热模块7a,7b中的液体在芯11内部并且以环形方式围绕芯11 流动。 0081 对于其部件,外壳13也具有大致圆柱状形状。 0082 当然,外壳13以中空体形式形成,以使中心芯11接收在外壳13的内部中。 0083 外壳13可例如具有至少一个连接到加热模块7a,7b的控制系统17(查阅图。

23、2b) 的电阻轨道。 0084 一个或多个电阻轨道例如通过丝网印刷形成在外壳13的外表面(也就是说,与外 壳13的面对中心芯11的表面相对)上。 0085 另外,外壳13可具有定位在每一个加热模块7a,7b的外壳13内部在外壳13的端 部区域中的密封器件18。 0086 加热装置5还具有与引导回路15连通的至少一个液体入口19和至少一个液体出 口21,以允许液体在加热模块7a,7b中流动。 0087 该入口19和出口21例如分别以入口管19和出口管21的形式形成。 0088 入口管19和出口管21例如分别以关于加热装置5突出的方式定位。 0089 根据第一实施例,加热装置5具有与第一加热模块7。

24、a的引导回路15连通的入口 管19和与第二加热模块7b的引导回路15连通的出口管21。 说 明 书CN 103974840 A 5/7页 8 0090 为此,入口管19具有用于准许液体进入的入口管道23,该入口管道23通到第一加 热模块7a的引导回路15中。类似地,出口管21具有用于液体排出的出口管道25,该出口 管道25与第二加热模块7b的引导回路15连通。 0091 另外,入口管道23和出口管道25可分别以平行于每一个加热模块7a,7b的纵向 轴线A的方式设置在管19,21中。 0092 更具体地,入口管道23和出口管道25可分别与相关联的加热模块7a,7b的中心 芯11同轴。 0093 。

25、而且,可能将入口管19和出口管21布置在加热装置5的同一侧,如在图2a中所 示的示例中。由此,液体沿着大致“U”形的通路。 0094 还提供连接两个加热模块7a,7b的两个引导回路15的连通管道26。该连通管道 26根据所示的示例面对加热模块7a,7b的自由端部设置,并且使引导回路通到该连通管道 26中。 0095 因而,如由图2a中的箭头示意性所示,液体经由第一加热模块7a侧上的入口管19 进入加热装置5。由于入口管道23与限定在第一加热模块7a中的引导回路15连通,因此 液体循环在第一加热模块7a的芯11和外壳13之间。 0096 该循环根据示出的芯11的实施例以大致螺旋的方式进行。如上面。

26、所述,可提供轴 向或大致环形循环。 0097 由于限定在第一加热模块7a中的引导回路15通到连通管道26中,因此液体随后 进入连通管道26,并且被引导到第二加热模块7b的引导回路15中,其也通到连通管道26。 0098 类似地,液体在经由出口管21的出口管道25离开加热装置5之前,可以大致螺 旋、轴向或环形的方式围绕第二加热模块7b的中心芯11循环。 0099 两个加热模块7a,7b的引导回路15因而串联。 0100 而且,由于芯11以中空体的形式形成,因此其内部腔室12可用作用于被加热的液 体的膨胀容器。 0101 用于存储热传递流体的这样的区域允许液压回路吸收被加热的流体的膨胀,如图 3a。

27、到3c中所示。 0102 为此,内部腔室12在其上部中容纳空气。该上部在图3a到图3c中由点划线示意 性地划分。内部腔室12的上部为内部腔室的与例如入口管道23直接相邻的部分。 0103 而且,芯11在内部腔室12和围绕芯11并且因而在外部的引导回路15之间具有 至少一个连通孔14。外部引导回路15中的液体由线L示意性地示出。 0104 因而,容纳或“捕集”在内部腔室12的上部中的空气能够在进入内部腔室12中的 被加热的液体的膨胀的作用下被压缩,如由箭头F示意性示出的。 0105 优选地,芯11包括膨胀控制器件,与图3a中示出的没有膨胀控制器件的变形形式 形成对照。 0106 根据图3b中示出。

28、的第一实施例,所述控制器件在芯11的端部处具有固定隔板39, 其因而限定膨胀容器的内部容腔,并且设置有至少一个校准通道41,热传递流体,即被加热 的液体能够循环经过该校准通道41。 0107 当然,内部腔室12和外部引导回路15之间的连通孔14设置在隔板39和芯11的 端部之间。因而,来自引导回路15的液体在经过校准通道41之前经过连通孔39,使得可能 说 明 书CN 103974840 A 6/7页 9 控制被加热的液体的膨胀。 0108 根据图3c中示出的第二实施例,所述控制器件具有可动隔板43,该可动隔板能够 沿芯11的内部腔室12滑动。该可动隔板43限定密封区域45,该密封区域45容纳。

29、在例如 水的膨胀的作用下被压缩的空气。可动隔板43与活塞类似,该隔板43具有端壁43a和管 状侧壁43b,端壁43a具有大致圆柱形形状,管状侧壁43b设置在端壁43a的外周处。该侧 壁43b优选地具有例如密封件47的密封器件,以确保可动隔板43和芯11之间的密封。 0109 在例如水的被加热的液体的膨胀的作用下,芯11的容纳空气的内部容腔被减小, 这倾向于压缩容纳于其中的空气。 0110 再次参照图2b,由外壳13承载的加热元件的控制系统17用于其设置在装置5的 纵向壁上的部分。 0111 该控制系统17可例如具有至少一个电回路支撑体,例如印刷电路板PCB27,和由 支撑体27承载的电子和/或。

30、电部件29。这些电子和/或电部件可例如包括微控制器和连 接到外壳7b的电阻轨道的电触点。电触点例如由PCB支撑体27的与承载例如微控制器的 面相对的面承载。 0112 支撑体27可还承载至少一个功率和信号连接器31。 0113 加热装置5可还具有用于控制系统17的保护性覆盖件33。该覆盖件33具有用于 连接器31通过的开口。 0114 对于该实施例,约2kW的功率可提供用于两个加热模块7a,7b的每一个外壳13。 0115 控制系统17的该布置有助于加热装置5的紧凑性。 0116 第二实施例参照图4到6描述。 0117 该第二实施例与上面所述的第一实施例的不同之处在于,两个加热模块7a,7b限。

31、 定两个并联并且不再串联的引导回路15。 0118 为此,加热模块7a,7b既具有在加热模块7a,7b的第一侧的入口管道23,又具有在 加热模块7的与第一侧相对的第二侧上的出口管道25。液体沿加热模块7a,7b的引导回路 15大致平行于加热模块7a,7b的纵向轴线A循环。 0119 而且,用于两个加热模块7a,7b的入口19定位在装置5的同一侧,并且用于两个 加热模块7a,7b的出口21定位在相对侧,以使液体沿相同的方向在加热模块7a,7b中循 环。 0120 特别地可提供用于两个加热模块7a,7b的共同的入口19,以及用于两个加热模块 7a,7b的共同的出口21。 0121 更具体地,参照图。

32、5a到6,共同的入口管19可提供用于两个加热模块7a,7b,其一 分为二,以分别供给每一个加热模块7a,7b。类似地,可提供共同的出口管21,其一分为二, 以接收离开每一个加热模块7a,7b的液体。 0122 如图4,5a和5b所示,可提供沿相同方向取向的入口19和出口21,或相反,根据图 6中的变形形式,可提供沿两个相反方向取向的入口19和出口21。 0123 而且,以类似于第一实施例的方式,两个加热模块7a,7b的芯11可具有内部腔室 12,其有利地用作膨胀容器,使得可能吸收由于该液体的加热导致的液体的体积的变化。特 别地,每一个芯11的内部腔12在其上部容纳空气,该空气能够在液体的膨胀的。

33、作用下被压 缩。如上所述,可设置膨胀控制器件,例如校准的通道或可动隔板,其能够在流体膨胀的情 说 明 书CN 103974840 A 7/7页 10 况下沿芯11的内部腔室12滑动,类似活塞。 0124 现在将参照图7和8描述第三实施例。在这些图中,箭头示意性地示出加热装置 5中的液体的通路。 0125 该第三实施例与第二实施例的不同之处在于,对于每一个加热模块7a,7b,芯11 的内部循环管道35在芯11的内部中限定内部引导回路。 0126 根据示出的示例,内部循环管道35大致设置在中心芯11的中心。 0127 而且,根据示出的示例性实施例,可提供位于加热装置5同一侧上的入口管19和 出口管。

34、21。 0128 两个管19,21可例如一个位于另一个上方。 0129 出于该目的,入口管19可大致垂直于加热模块7a,7b的纵轴A布置,并且出口管 21可布置在入口管19上方。 0130 在该情况下,内部循环管道35分别具有延伸部37,该延伸部与入口管19交叉并 且通到出口管21中。对于其部分,围绕芯11的引导回路15与入口管19的入口管道23连 通。 0131 在示出的示例中,出口管21与覆盖入口管19并且内部循环管道35通到其中的覆 盖件29以单件形成。 0132 管21可以类似于入口管19的方式大致垂直于加热模块7a,7b的纵轴A布置(查 阅图7)。该出口管21可沿与入口管19相同的方。

35、向或沿相反的方向取向。 0133 根据图8中示出的变形形式,出口管21基本上平行于加热模块7a,7b的纵轴A布 置。 0134 而且,对于每一个加热模块7a,7b,可提供到引导回路15的朝向内部循环管道35 的入口,以使离开引导回路15的液体进入内部循环管道35。 0135 根据示出的示例,布置为连接限定在两个加热模块7a,7b中的两个引导回路15的 连通管道26还允许离开引导回路15的液体进入相应的内部循环管道35。 0136 因而,经由入口管19引入到加热装置5的液体在围绕每一个加热模块7a,7b的芯 11的相应引导回路15中流动。 0137 以类似于第一和第二实施例的方式,围绕每一个芯1。

36、1的液体流体可能以大致螺 旋或轴向或环形的方式进行。 0138 在引导回路15的出口处,液体在经由出口管21被排出之前被引入到内部循环管 道35中。 0139 因而,与现有技术的一些技术方案相比较,包括至少两个并排设置的加热模块7a, 7b的加热装置5具有沿纵向减小的空间要求,同时具有低加热惰性,并且允许压头损耗减 小。 0140 而且,加热模块7a,7b的布置可适用于两个加热模块7a,7b中的串联流或并联流。 0141 最后,液体流可根据所需性能沿着大致轴向、螺旋或环形通路。 说 明 书CN 103974840 A 10 1/5页 11 说 明 书 附 图CN 103974840 A 11 2/5页 12 图3A 图3B 图3C 图4 说 明 书 附 图CN 103974840 A 12 3/5页 13 图5A 说 明 书 附 图CN 103974840 A 13 4/5页 14 图5B 说 明 书 附 图CN 103974840 A 14 5/5页 15 说 明 书 附 图CN 103974840 A 15 。

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