CN100544525C - 一种热风机电热膜陶瓷发热体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种热风机电热膜陶瓷发热体，包括具有与外边缘平行走向的连续线骨架及多条垂直走向的加强筋及二者组成的多个通孔的陶瓷基体，陶瓷基体连续线骨架平面设有电阻膜层，连续线电阻膜两端分别与电极及引出线连接。本发明还提供一种对应的发热体制备方法。本发明将厚膜电阻浆料丝印在经处理的陶瓷基体连续线骨架平面上，经烘干、高温氧化气氛烧结成为大功率电阻膜(线)，电阻膜(线)各处厚薄、宽窄一致，因而各处电阻极其均匀，从而各处发热也极其均匀。本发明通过将单层发热体经叠加而加大整体功率，可以达到极高的功率/体积比，又使得在气流行进方向上不致因陶瓷热传导较慢的问题而使陶瓷发热体冷热端差距太大而影响加热效果以及损坏陶瓷基体。

Description

一种热风机电热膜陶瓷发热体及其制备方法
技术领域
本发明涉及电热领域，特别涉及一种热风机电热膜陶瓷发热体及其制备方法。
背景技术
过去多年来，家用热风机(尤其是理发用电吹风机)，发热体多用金属电热丝，由于其体积大，有效热效率低(人体最能感受远红外波段热辐射)，易损坏，易衰减老化，不易控温，安装麻烦等缺点，后来人们不断努力，开发出了许多新型发热材料及元件，最引人关注的有PTC陶瓷发热体，大功率电阻发热膜陶瓷发热体。PTC陶瓷发热体因发热温度较低(一般不超过260℃)，不环保(含铅等有毒及放射性元素)，浪涌电流大，易衰减老化等缺点，正逐渐被市场淘汰。近几年发展起来的大功率电阻发热膜陶瓷发热体因其有效热效率高(热辐射主要集中在远红外波段)，环保(不含铅、汞、镉、铬、聚溴二笨醚、笨等有毒及放射性物质，符合欧盟ROHS及WEEE的环保要求)，不易衰减老化，易温控，安装方便等优点逐渐被市场所追捧。所谓电热膜陶瓷发热体，是在经表面处理的耐热陶瓷体表面覆镀上一层大功率电阻膜，再在两端烧结上电极(一般为银电极)，在电极处接出引线而制成的陶瓷发热体，气流经过通电的热陶瓷体后便被加热了。目前流行的两种大功率电阻膜为：贵金属、金属氧化物半导体陶瓷厚膜(MCH)(通过浆料在耐热基体表面涂覆或丝印、再经高温氧化烧结而成)和金属氧化物半导体透明膜(FTO、ATO)(通过气体高温氧化热解在耐热基体表面沉积而成)。
现在常见的大功率电热膜陶瓷发热体产品如以下蜂窝结构：见图1(四方孔12)、图2(六角孔13)。
它是将耐热陶瓷基体11内外所有表面皆覆镀(气体高温化学气相热解沉积而成薄膜，或浆料浸涂然后高温烧结而成厚膜)上大功率电阻膜，使陶瓷具有导电性，然后在陶瓷上下表面涂覆一层银浆，经高温烧结制成金属银电极14，外压金属圈15作电极引出线16和安装脚17而制成。由于发热体与气流充分接触，因此具有发热快的优点，制成也较为方便。
但这种方式由于陶瓷边缘存在许多不完整孔18，加之孔内表面质地均匀性不一致，又不易于处理，小孔内也会有毛细作用，使得孔内各处以及孔与孔之电阻膜厚薄均匀性较差，电阻率差别较大，从而极易引起发热不均匀而损坏表面电阻膜及整个发热体。另外，这种方式还存在电极大面积网式分布分布在气流中容易氧化/硫化变质，从而减少发热体寿命的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对上述热风机发热体的诸多问题，提出一种新的热风机电热膜陶瓷发热体及其制备方法。
本发明解决上述问题的技术方案是，提供一种热风机电热膜陶瓷发热体，包括具有与边缘平行走向的连续线骨架及多条垂直走向的加强筋及二者所组成的多个通孔的陶瓷基体，所述陶瓷基体连续线骨架平面设有电阻膜层，所述电阻膜层两端分别与电极及引出线连接。
本发明所述的热风机电热膜陶瓷发热体中，所述陶瓷基体的连续线骨架走向以平行于陶瓷基体外边缘为基准，其与垂直走向的加强筋构成具有能够涂覆连续线电阻膜和满足通气性要求的结构。
本发明还提供一种热风机电热膜陶瓷发热体制备方法，包括以下步骤：
(a)将厚膜电阻浆料丝印在陶瓷基体以连续线骨架所构成平面之上；
(b)将丝印完成之后的厚膜电阻浆料经烘干、高温烧结成为电阻膜线；
(c)电阻膜线首尾烧结银电极。
本发明所述的热风机电热膜陶瓷发热体制备方法中，还包括按功率要求将单个发热体数层叠加，其通孔位置、连续线骨架位置及电极位置各层相一致，只是总体高度增加，位置相同电极连接起来，成为组合体总电极，整体接出电极引线。
本发明的热风机电热膜陶瓷发热体及其制备方法，将厚膜电阻浆料丝印在陶瓷基体连续线骨架平面上，经烘干、高温氧化气氛烧结成为大功率电阻膜(线)，电阻膜(线)各处厚薄、宽窄一致，因而各处电阻极其均匀，从而各处发热也极其均匀。此外，本发明通过还可将数层单层发热体经叠加而加大整体功率，可以达到极高的功率/体积比，又使得在气流行进方向上不致因陶瓷热传导较慢的问题而使陶瓷体冷热端差距太大而影响加热效果以及损坏陶瓷基体。
附图说明
图1是现有四方孔内外全表面镀膜蜂窝陶瓷发热体模组示意图；
图2是现有六角孔内外全表面镀膜蜂窝陶瓷发热体模组示意图；
图3是本发明的热风机电热膜陶瓷发热体的第一实施例结构示意图；
图4是本发明的热风机电热膜陶瓷发热体的第二实施例结构示意图；
图5是本发明的热风机电热膜陶瓷发热体的第三实施例结构示意图；
图6是本发明的热风机电热膜陶瓷发热体的第四实施例结构示意图；
图7是本发明的热风机电热膜陶瓷发热体的第五实施例结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，是本发明的热风机电热膜陶瓷发热体的第一实施例结构示意图。在本实施例中，发热体包括有陶瓷基体21、电阻膜层22、电极23及引出线24。其中，陶瓷基体21上具有多个通孔26，电阻膜层22涂覆于陶瓷基体21的连续线骨架平面上，而电阻膜(线)层22与电极23相连，电极23则与引出线24连接。
陶瓷基体21的连续骨架包括多条垂直走向加强筋25。在本实施例中，陶瓷基体21外边缘为圆形，相应地，连续线骨架组成了多个同心圆。而加强筋25则垂直连接各组平行走向的陶瓷体连续线骨架。相互间隔分布的陶瓷体连续线骨架与加强筋之间形成了通孔26。
电阻膜(线)层22涂覆于陶瓷基体21连续线骨架所构成的平面上。在电阻膜(线)层22两端分别设有与连续线条电连接的电极23及引出线24。在本实施例中，电极引出线24位于陶瓷基体21的侧面。
当两侧的电极引出线24接电时，由连续线构成的电阻膜层22通电发热，并加热被涂覆的陶瓷基体21，从而使穿过陶瓷基体21通孔26之间的气流也被加热。
在本实施例中，电阻膜层22以平面丝印和高温烧结方式涂覆于陶瓷基体21的连续线骨架上，其具体制备流程如下：将陶瓷骨架平面经平整洁净处理后，将功率厚膜电阻浆料以一定厚度(5～50μm)和一定宽度(0.3～3.0mm)(视具体产品之骨架宽度而定)的丝印在连续线骨架平面上(加强筋25上不能涂覆)，然后经烘干、高温氧化烧结成为大功率电阻膜(线)，在电阻膜(线)首尾烧结银电极，再于两电极处陶瓷体侧边接出引线。由于与厚膜电阻层22接触的陶瓷基体骨架平面经过处理，加之丝印的厚膜(线)各处厚薄、宽窄一致，因而厚膜电阻层(连续线条)各处极其均匀，而且电极在发热体两边，接装电极引出线也非常方便。
上述方案解决了以前产品电阻膜内孔表面涂覆很难均匀，电极分布在气流中容易氧化/硫化变质，靠外夹金属圈作电极引出脚而经常引起电极虚接打火损坏发热体等诸多问题。
如图5、图6实施例所示，本发明中的陶瓷基体21的骨架也可以使用其他形状，如螺旋形、方形等。相应地，构成电阻膜层的连续线条也可以是各种形状，如螺旋形、方形等。此外，陶瓷基体21的骨架平面上的电阻膜层也可设置多条连续线条，如图7所示。每组线条的两端分别连接电极引出线24。
此外，本发明的发热体还可通过多个上述的单层陶瓷基体21数层叠加，如图4所示。在叠加时使各个陶瓷基体21上的通孔26，以及电极引线24位置相同，从而使叠加后的组合体既加大了整体功率，又有相同位置的气流通孔及相同位置的电极。
图7所示本发明实施例之暖风机用厚膜陶瓷发热体：由三层叠加而成，每层边缘最大尺寸Φ100mm，外圆Φ90mm，高H10mm，分三组：a、b、c，每组电阻值Rab＝200±20Ω，加电压Uab＝220Vac，功率p＝240W±10％，整个组件总功率P＝2150W±10％。应用在暖风机上作发热芯实际效果是：耗费同样的电力，热效率较金属电热丝高20-30％；在环境温度0℃，出口风速7～8m/s工作条件下，冷机5秒钟内、热机3秒钟内气温稳定到80～90℃，连续工作10000小时后测功率无衰减。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到更多的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1、一种热风机电热膜陶瓷发热体，其特征在于，包括具有与边缘平行走向的连续线骨架及多条垂直走向的加强筋及二者所组成的多个通孔的陶瓷基体，所述陶瓷基体连续线骨架平面设有电阻膜层，所述电阻膜层两端分别与电极及引出线连接。
2、根据权利要求1所述的热风机电热膜陶瓷发热体，其特征在于，所述陶瓷基体的连续线骨架走向以平行于陶瓷基体外边缘为基准，其与垂直走向的加强筋构成具有能够涂覆连续线电阻膜层和满足通气性要求的结构。
3、一种热风机电热膜陶瓷发热体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将厚膜电阻浆料丝印在陶瓷基体以连续线骨架所构成平面之上；
(b)将丝印完成之后的厚膜电阻浆料经烘干、高温烧结成为电阻膜线；
(c)电阻膜线首尾烧结银电极。
4、根据权利要求1所述的热风机电热膜陶瓷发热体，其特征在于，包括按功率要求将单个发热体数层叠加，其通孔位置、连续线骨架位置及电极位置各层相一致，只是总体高度增加，位置相同电极连接起来，成为组合体总电极，整体接出电极引线。
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