CN101496445B - 板式加热器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种设计成允许在加热器的整个表面上均匀地产生热量的板式加热器，其包括由连接在一起的第一外覆盖物和第一中间层构成的上部件以及由连接在一起的第二外覆盖物和第二中间层构成的下部件，加热元件放置在所述上部件与下部件之间，电线层压在所述加热元件的两个端表面上。

Description

板式加热器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种加热器，更具体地说涉及一种板式加热器及其制造方法。

背景技术

传统板式加热器在被通电时产生热量，不但清洁以及不会引起空气污染，而且它们的温度可以很容易地调节并且无噪音。所以，它们广泛用于垫子和床、床垫、电热被子和电热毯、以及公寓、普通住所中住宅使用的加热装置等等。此外，它们还用于商业建筑例如办公室和商店的加热器，用于车间、仓库和营房的工业加热器，以及用于工业用途、农业设备例如用于农业产品的温室和干燥系统的各种其它的加热器，以及各种防冻系统例如用于融雪和防止街道、停车楼结冰的装置。它们还应用于娱乐用途、防寒、家用电器，用于防止在镜子和玻璃上形成蒸汽的装置、保健、畜牧业等等。

图1是现有技术的板式加热器的结构示意图。参照图1，加热器大体上按有规则的间隔配置的梯子形状的多个加热管线(11)构成，借助于所述加热管线(11)进行加热。由位于加热管线(11)每一端的载流膜(12)供电，透明膜(13)覆盖所有的加热管线(11)和载流膜(12)。在这种情况下，透明膜(13)配置成覆盖加热管线(11)和载流膜(12)的顶部和底部。

在图1的现有装置中，加热管线(11)由碳制成，载流膜(12)设置成由铜或银制成的薄膜的形式。载流膜(12)和加热管线(11)利用导电粘合剂彼此连接在一起。透明膜(13)由聚乙烯(PET)制成。

图1所示的板式加热器的制造方法如下：

首先，使用采用导电油墨(加热材料)的印刷机在透明PET膜上印刷加热管线(11)，所述加热管线(11)配置成梯子形状图案。

接下来，用导电粘合剂来连接由铜或银制成的薄的载流膜(12)，使相邻加热管线(11)的端部相连接。

此后，利用干式层压方法、特别是粘附方法将透明膜(13)连接到加热管线(11)的表面和载流膜(12)上。

在图1所示的板式加热器的实施例中，加热器配置成通过梯子形状的加热管线(11)产生热量。但是，现有的板式加热器实质上具有管式加热器的形式，而不是提供全表面加热的板式加热器。具体地说，热只是产生于施加有加热材料的加热管线(11)，而不是在加热器的整个表面都产生热量。

所以，只在加热管线(11)上才产生热量的加热器具有加热效果急剧降低的缺陷。

此外，在现有技术中，由于载流膜中电阻器本身的限制以及对载流膜(12)中所用的导电粘合剂的快速碳化现象的担忧，不可能在加热区域产生50℃或更高的温度，也不可能长时间地使用这样的加热装置。因此，在现有的加热器中，优选使用粗的金属线段，它们被切割成近似为1米或1米以下的长度，并通过低温钎焊或粘附连接在一起，以使加热元件彼此连接在一起。

此外，在现有技术中，由于只有在印刷有加热元件的区域才能导电和加热，所以必须产生较高的温度才能将热量传递给整个装置，这导致载流区域和载流膜过载。因此，由于载流膜上所使用的导电粘合剂的碳化现象，所以功能快速下降，存在由载流膜或导电印刷部件的加热引起着火的高风险。

此外，在现有技术中，必须使用切割成特定长度(大约40cm-100cm)或以上的粗金属线进行连接，例如在水泥上铺设瓷砖的大面积的建设项目中，这使得连接极其复杂，因此需要大量人力。

此外，在现有技术中，由于只有在导电印刷区域才发射远红外线，相对于要加热的整个面积，实际辐射量减少了一半。当使用现有方法时，由于产生热量和没有产生热量的区域明显地分开，这样就不能实现均匀加热，所以必须用能够可靠地导热的热导体来覆盖加热元件。并且，由于没有办法处理加热元件中产生的感应电流，必须承担由静电引起的损坏问题。另外，由于载流板的面积很大，它产生大量的电磁波。

最后，由于使用粘合剂将载流膜固定就位的这种粘附，而需要使用尽可能厚的膜。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种在加热器的整个表面上可以均匀地产生热量的板式加热器及其制造方法，解决如上所述现有技术的这些问题。

下面参照附图解释本发明，这些附图示出了本发明的优选实施例，以便足够详细地解释本发明，使得具备本发明技术领域的常识的人员能够使用在此提供的技术信息，容易地实施本发明。

在下文中，披露了与具有管式加热元件构造的板式加热器不同的在整个表面上都产生热量的全表面板式加热器。

为了实现上述目的，本发明的板式加热器包括由连接在一起的第一外覆盖物和第一中间层构成的上部件以及由连接在一起的第二外覆盖物和第二中间层构成的下部件，加热元件放置在所述上部件与下部件之间，电线层压在所述加热元件的表面上。

用于制造本发明的板式加热器的方法包括下列步骤：制造由相连接的外覆盖物和中间层构成的上部件和下部件；在上述下部件的整个表面的上部分施加加热元件；通过层压到上述加热元件的端部，连接用于供给电能的导线，以及将施加有加热元件的上述下部件与上述上部件相连接。

附图说明

图1是现有技术的板式加热器的结构图；

图2是根据本发明的实施例的板式加热器的平面图；

图3a是根据本发明的实施例的板式加热器的结构图；

图3b是本发明的板式加热器的最后制造完工图；以及

图4是根据本发明的实施例的板式加热器的应用实例的图示。

本发明主要部件的附图标记的解释：

100：上部件

101：第一外覆盖物

102：第一中间层

200：下部件

201：第二外覆盖物

202：第二中间层

300：碳化合物

400：电线

具体实施方式

图2显示了根据本发明的实施例的板式加热器的平面图，图3a是板式加热器的结构图，图3b是板式加热器的最后制造完工图。

下面参照图2、3a和3b进行解释。

根据本发明的实施例的板式加热器包括：上部件(100)，其包括连接在一起的第一外覆盖物(101)和第一中间层(102)；下部件(200)，其由连接在一起的第二外覆盖物(201)和第二中间层(202)构成；放置在上部件(100)和下部件(200)之间的碳化合物(300)；和电线(400)，其熔接在热量产生层(300)的表面上。

在这种情况下，碳化合物(300)将电能转化成热能，从而发射远红外线。

此外，第一中间层(102)和第二中间层(202)充当阻断来自产生热量的碳化合物(300)的电流并保持装置原来的形状的主要部件，从而构成一种用于改善碳化合物(300)的印刷的绝缘材料。

另一方面，第一外覆盖物(101)和第二外覆盖物(202)充当阻断来自碳化合物(300)的电流并保持装置原来的形状的次要部件，它们形成表面可印刷的聚烯烃类材料的外覆盖物。

最后，仅仅通过层压，无需使用胶粘剂，将电线(400)固定在载流膜(载流线)的适当位置上。电线(400)可以是由导电材料例如铜制成的扁平条，或者可以是被压成大体上扁平形状的编织线。

在用于制造本发明的板式加热器的方法中，首先，制造由第一外覆盖物(101)和第一中间层(102)构成的上部件(100)和由第二外覆盖物(201)和第二中间层(202)构成的下部件(200)。在这种情况下，分别构成上部件和下部件的一方面的第一外覆盖物(101)和第二外覆盖物(201)以及另一方面的第一中间层(102)和第二中间层(202)由相同材料构成，所以在下面的解释中，只描述第一外覆盖物和第一中间层。

在第一外覆盖物(101)中，考虑到耐热性、保热性和尺寸稳定性，选择由聚乙烯(PET)、聚丙烯(PP)、尼龙等在150℃或以下温度不会出现变形的材料构成的树脂膜作为膜，由于它们的耐用性、耐热性、透明度、印刷性等等。这些膜被用作板式加热器最外部分的外覆盖物，在这些膜的背部可以印刷标识和广告标语。

此外，在传统的板式加热器或管式加热器中不会有第二中间层(102)。在传统的板式加热器或管式加热器中，外覆盖物膜利用粘合剂(干式层压)直接连接到热量产生层上而没有中间层，这在有关加热器本身的绝缘性能和保热性能方面引发很多问题，并在稳定性方面导致相当严重的问题，由于电稳定性方面的这些问题，时常存在着火的危险。

考虑到已有干式层压方法带来的问题，为了弥补这些缺陷，提高电气纸缘性能和保热性能，增强稳定性，可以选择无纺布(non-wovenfabrics)，例如聚乙烯、聚丙烯、纸或棉织品，用作第一中间层(102)。这些材料通常的使用宽度在大约50cm到大约200cm，并且必须在150℃温度时不出现变形。

如上所述，第一外覆盖物(101)和第一中间层(102)相连接以制造上部件(100)，用于连接的树脂是熔点为100℃-170℃的聚烯烃树脂，在300℃熔化该树脂，并个别地或者组合地进行挤出涂覆，以连接和制造上部件(100)。

利用上述的方法，接着连接第二外覆盖物(201)和第二中间层(202)，以制造下部件(200)。

另一方面，用于连接外覆盖物和中间层(挤出层压)的挤出涂覆方法完全不同于在现有技术中在制造所有的板式加热器或管式加热器时用于粘附的干式层压方法。

如上所述，所述上部件(100)由最外面的覆盖物(101)和中间层(102)构成，在其表面上印刷有公司标识或标语，所述下部件(200)在使用时展开在地面上，不带有任何标语。在制造上部件(100)和下部件(200)之后，将碳化合物材料(硬化形式)放置在下部件(200)的表面上，而考虑到第二碳化合物(300)的传导率和生热性能，根据凹板印刷辊的网目尺寸必须为80#-150#的要求，借助于凹板印刷，层压第二碳化合物(300)，以及将网格印刷表面的宽度调节成50cm-200cm，以与加热宽度相符。

通常用于制造加热器的印刷方法一直采用丝网印法，以及由于不可能通过丝网印法进行层压印刷，要使用粘性大的油墨，以及在采用丝网印法印刷之后，最外面的覆盖物通过干式层压方法连接。然而，必须通过粘度调节传导率的程度和热量，精确地执行这样的调节是非常困难的。因此，只能制造很简单的产品类型。

如果为了补偿这一点而使用凹板印刷，如本发明的情况一样，必须考虑碳复合物(300)的浓度和层压厚度，根据用户需求和所讨论的应用，可以执行单一的或多样的层压。通过调节印刷辊的网目尺寸，可以进行更加精确的调节。在这种情况下，重要因素是，在网目尺寸为80或以下时，油墨将形成污斑，难以进行精确的产品制造，而在网目尺寸为150以上时，油墨不会提供充足的覆盖，使得不可能制造该产品。因此，在本发明的凹板印刷中，在任何情况下，制造都必须在网目尺寸为80#-150#时进行。这样做的话，在任何情况下，都可以根据需要调节传导率和热量大小。

如上所述，一旦制造完成上部件(100)和下部件(200)，并将碳化合物(300)施加在下部件(200)上，就可以连接上部件(100)和下部件(200)，以完成板式加热器和铜板最终产品，铜板最终产品可选地其上具有用于掩埋载流电线或载流编织线(400)的钻孔，所述载流电线或载流编织线(400)具有2-3mm或以上、优选为2-2.3mm的总直径，并由10股或以上的细绞合铜线构成。所述载流电线或载流编织线(400)在层压碳化合物(300)的端部，必要时在层压碳化合物(300)的中部连接起来，与所使用的聚烯烃树脂熔合，并通过挤出层压方法相连接和完成。

在本发明中，为了解决已有板(管)式加热器的缺陷，即解决由使用导电粘合剂粘附载流膜引起的问题，仅仅通过层压，无需使用胶粘剂，将电线(400)固定在适当位置上，为此，总直径为大约2-3mm或以上的电线(扁平条电线或编织(绞合)细电线)被处理，以将其压缩成尽可能平的形状，然后再使用。其被处理成扁平形状，以使粘附到碳化合物(300)的施加表面上的表面较宽，或者在制造期间，使从表面突出的任何区域减少至最小，以便保持美观舒适的外观。

如上所述，根据所讨论的施加情况，可以调节总宽度。具体地说，通过调节电线(400)的厚度，不通过切割，就可以制造具有1米或以上(高达100米或以上)的最小构造宽度的产品。

虽然板式加热器的宽度必须是大的，但是，如果在要求高温的情况下使用，则可以使用具有较大厚度的电线。交流电(AC)或者直流电(DC)都可以用作工作电压，电压范围优选为6V到400V。此外，传导率是0-10²，电阻是0-900Ω，碳化合物的施加厚度是10-100μm，热量产生宽度是50-200cm，远红外辐射百分率是87.5％。

本发明板式加热器的碳化合物(远红外辐射导电油墨)的大致成分是30.4％的聚氨酯聚合物(Urethane polymer)树脂、15.6％的导电粉末(例如碳聚合物)、4％的添加剂(例如粘合剂)和50％的稀释溶剂(例如水或稀释剂)。

图4示出了根据本发明的实施例的板式加热器的应用实例。也可以制造此处提出的尺寸之外的其它尺寸。

如图4所示，如果板式加热器的总宽度是100cm，通电时产生热量的部分(B)是45cm，通电时不产生热量的部分(C)是47cm，则既不载流又不产生热量的剩余部分(D)的宽度为1.5cm。

如果只需要整个宽度的一半，则可以在中间(E)切割产品而使用。从电气观点来看，这不会造成任何问题。

在本发明中，如上所述，由于电流和热量容易地在整个表面上产生，与管式加热器相比，使用一半的热量就可以均匀地加热整个表面，所以不管怎样都不存在浪费，并且可以制造作为载流区域的薄厚度的电线，所述薄厚度取决于所述施加和所讨论的表面积的需要。

另外，由于在电线上没有使用粘合剂，碳化现象出现的可能性会随着时间的推移而变低，而且由于可以调节电线的厚度，不存在由加热而引起的着火危险。

因为使用本发明无需切割或连接，所以操作简单容易，与管式加热器相比，根据总表面面积，产生的热量和远红外辐射可以增加近似2倍。

此外，由于不需要其它热电导体，例如可以在覆盖有层压纸的地板上使用本发明。如果在加热器上产生感应电流，通过屏蔽以及使该装置接地，可以完全消除该电流。

生成的电磁波也很低，碳化合物事实上没有任何损坏地吸收电磁波。

由于在挤出层压法中使用了聚烯烃树脂而不是粘合剂，可以根据应用和所讨论的要求，选择载流铜膜的厚度，并且可以制造大宽度的产品(宽度高达比现有技术中的管式加热器大5倍)。

用于本发明的板式加热器的碳化合物中的碳已知具有多种应用和性质，不但提供了有关热量的优点，而且还提供了有关远红外辐射的优点，以及各种效果，例如吸收电磁波、除臭、吸收重金属、产生远红外辐射、调整湿度、消除细菌、防止农药和酸化影响以及产生负离子。

当使用碳作为如上所述的热量产生物质时，通过电阻加热元件，使用微弱的电能，就可以获得高的热量，从而允许在面向未来的能量应用中使用。例如，本发明可以应用于这样的区域，例如培育稻谷和蔬菜的秧苗等等、干燥(远红外干燥杀菌作用和干燥后再湿润时80％恢复原始形状)、蘑菇栽培、畜牧业、床铺(健康床和地板垫)、建筑(加热材料)和食品(烤肉和鱼的家庭食品加工)等等。

下表1显示了用于根据本发明的实施例的板式加热器的各种加热材料的能量消耗的比较表。

表1

深夜功率消耗

配电板

城市煤气

锅炉

LPG

板式加热器

每一坪1加热成本

5,9982

11,456

6,500

11,050

11,400

4,754

月消耗

102kw

167kw

13m3

17升

12kg

69.3kw

上表是基于30天为周期，每天运行8小时，室外温度保持在0℃，室内温度保持在22℃。

注：1.一坪(pyong)等于3.954平方码。

2.朝鲜圆

从表1中可以看到，在使用板式加热器的情况下，每一坪的加热成本显著减少，与使用同样单位的月深夜功率消耗(late-night powerconsumption)相比，可以实现差不多一半的减少。

虽然根据优选的实施例已经给出了本发明技术构思的具体解释，但是应当指出，上述实施例仅仅是作为解释而给出的，而不是对本发明的限制。此外，本发明领域的技术人员应当明白，很多实施例都可能落在本发明技术构思的范围之内。

由于本发明提供了一种具有全表面加热器结构的板式加热器，所以使得增加产生的热量或远红外辐射量成为可能。

此外，由于本发明通过挤出层压法而不是使用粘附方法连接载流膜，所以使得制造具有较大宽度的产品成为可能。

工业实用性

本发明的板式加热器广泛用于垫子和床、床垫、电热被和电热毯以及公寓、普通住所中住宅用的加热装置等等。此外，它们还用于商业建筑例如办公室和商店的加热器，用于车间、仓库和营房的工业加热器，以及用于工业用途、农业设备例如用于农业产品的温室和干燥系统的其它各种加热器中，以及各种防冻系统例如用于融雪和防止街道、停车楼结冰的装置。它们还应用于娱乐用途、防寒、家用电器，用于防止在镜子和玻璃上形成蒸汽的装置、保健和畜牧业等等。

在已经描述了本发明后，我要求如下的权利要求：

Claims (12)

1.一种板式加热器，其包括：

上部件(100)，该上部件包括第一外覆盖物(101)和第一中间层(102)；

下部件(200)，该下部件包括第二外覆盖物(201)和第二中间层(202)；

所述第一外覆盖物(101)和所述第一中间层(102)是采用挤出涂覆法用熔点为100℃-170℃的聚烯烃树脂相连接的；

所述第二外覆盖物(201)和所述第二中间层(202)是采用挤出涂覆法用熔点为100℃-170℃的聚烯烃树脂相连接的；

加热元件(300)，该加热元件包括放置在上部件(100)与下部件(200)之间的硬化形式的第一碳化合物层和通过凹版印刷而层压在第一碳化合物层上的第二碳化合物层；和

通过层压而熔接在第二碳化合物层两端上的导电电线(400)，无需使用粘合剂，从而当导电电线通电时，第一和第二碳化合物层全部被加热。

2.如权利要求1所述的板式加热器，其中，碳化合物由聚氨酯聚合物树脂、导电粉末、添加剂和稀释溶剂的混合物构成。

3.如权利要求1所述的板式加热器，其中，第一中间层和第二中间层由无纺布、纸或棉构成。

4.如权利要求1所述的板式加热器，其中，第一外覆盖物和第二外覆盖物选自聚乙烯、聚丙烯和尼龙。

5.如权利要求1所述的板式加热器，其中，导电电线为扁平条或为被压成扁平形状的编织线。

6.如权利要求1所述的板式加热器，其中，第一外覆盖物和第二外覆盖物选自聚乙烯、聚丙烯和尼龙膜。

7.如权利要求6所述的板式加热器，其中，在第一外覆盖物上进行印刷。

8.如权利要求1所述的板式加热器，其中，导电电线为被压成扁平形状的、总直径为3mm或以上的编织线。

9.一种用于制造板式加热器的方法，包括：

制造上部件(100)，该上部件包括第一外覆盖物(101)和第一中间层(102)；

制造下部件(200)，该下部件包括第二外覆盖物(201)和第二中间层(202)；

采用挤出涂覆法用熔点为100℃-170℃的聚烯烃树脂把所述第一外覆盖物(101)和所述第一中间层(102)相连接；

采用挤出涂覆法用熔点为100℃-170℃的聚烯烃树脂把所述第二外覆盖物(201)和所述第二中间层(202)相连接；

施加加热元件(300)，该加热元件包括放置在上部件(100)与下部件(200)之间的硬化形式的第一碳化合物层和通过凹版印刷而层压在第一碳化合物层上的第二碳化合物层；

通过层压把导电电线(400)熔接在第二碳化合物层的两端上，无需使用粘合剂，从而当导电电线通电时，第一和第二碳化合物层全部被加热；和

将施加有加热元件的下部件连接到上部件。

10.如权利要求9所述的用于制造板式加热器的方法，其中，利用网目尺寸为80#到150#的凹版印刷辊进行凹版层压。

11.如权利要求9所述的用于制造板式加热器的方法，其中，利用聚烯烃树脂进行熔接，来实施导电电线的粘附。

12.如权利要求9所述的用于制造板式加热器的方法，其中，调节导电电线的厚度，以无需切割地制造宽度为至少1米的板式加热器。

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