CN102045900A - 一种新型电加热单元 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新型电加热单元，该单元至少包括一基片及附着于基片上的电加热膜，至少一个基片为氧化铝陶瓷制作，且氧化铝陶瓷基片为平面状结构，氧化铝陶瓷基片的至少一个面上附着至少一个电加热膜。由此，电加热膜能够其所位于的基片一面产生热量，热量均衡地从附着面产生，并通过氧化铝陶瓷基片传递出，产生均匀的加热效果。

Description

一种新型电加热单元

技术领域：

本发明涉及电加热设备，准确地说是一种新设计的电加热单元，该电加热单元具有均匀的平面加热功能，能够进行单向传热。

背景技术：

市面上常用的普通微晶玻璃片、微晶瓷片和石英玻璃片等来涂电加热膜制作电热器，但这此材料导热系数低，电热膜的温度在希望的大功率密度例如每平方厘米5瓦时，使用时至少都在200度C以上，不适合用塑料制作的家庭电器上，也影响家庭电器的控制电路的安全。

常用电加热器，主要采用电热丝制作，电热丝装到金属管中，通电加热时热经金属管进行热传导，以达到加热的目的，这样结构简单、实用。然而，金属加热管传热部份的表面积不大，致使局部单位面积导热功率过大，也就是管的温度会过高，在使用中时有产生所谓的马蹄印焦糊层，长期使用不但难清刮焦层，而且有焦味，会带来不良影响，一是影响加热效率，二是影响到电热丝的使用寿命，同时其它没有电热丝的部位则单位面积导热功率小，使整个电加热器的受热不均匀，难以产生良好的加热效果。

氧化铝陶瓷具有导热系数好，绝缘性能好，且材料价格适中，已经广泛应用于各个领域中的散热中，但是当其作为加热源使用时，由于氧化铝陶瓷片具有双面异性，热容量小，以它为基片制作大功率电热膜电热片，往往会裂开，无法形成合格的产品。

这是时至今天市场上，常用氧化铝陶瓷片作为散热用途较多，而作发热热源的用途则没有的原因。

发明内容：

基于此，本发明的目的是提供一种新型电加热单元，该电加热单元利用氧化铝陶瓷基片涂覆电加热膜作为发热热源，能够产生均匀的平面加热，提高了热量的利用率。

本发明的另一个目的在于提供一种新型电加热单元，该电加热单元通过控制电加热膜与氧化铝陶瓷基片的结合方式，能够有效地利用热量，使该电加热器在较低的温度下即能工作，可降低电加热器所应用环境的温度限制，该电加热器可广泛应用于多种领域。

本发明的再一个目的在于提供一种新型电加热单元，该电加热单元成本低廉、结构设计简单、易于实现。

经过研究氧化铝陶瓷基片的结构特点，发现氧化铝陶瓷基片不仅可以用于散热，只要能够解决加热开裂问题，也可以涂上电热膜，作为发热热源。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种新型电加热单元，该单元至少包括一基片及附着于基片上的电加热膜，其特征在于至少一个基片为氧化铝陶瓷制作，且氧化铝陶瓷基片为平面状结构，氧化铝陶瓷基片的至少一个面上附着至少一个电加热膜。由此，电加热膜能够其所位于的基片一面产生热量，热量均衡地从附着面产生，并通过氧化铝陶瓷基片传递出，产生均匀的加热效果。

所述氧化铝陶瓷基片，其表面密度大的一面附着电加热膜。氧化铝陶瓷基片在制作过程中，会形成一个密度由小到大的过渡，使氧化铝陶瓷基片整体的密度并不是均匀的，而是一个逐渐过渡的过程，就是说，氧化铝陶瓷基片的上下两个侧面，一个侧面表面密度小，一个侧面表面密度大，因此，氧化铝陶瓷基片就形成双面异性，克服了氧化铝陶瓷基片的双面异性，就能利用氧化铝陶瓷基片制作加热单元，避免加热时，氧化铝陶瓷基片开裂的问题，作为一种新型的加热源。

所述基片，其具有两片以上的氧化铝陶瓷基片，两片以上的氧化铝陶瓷基片叠加形成基片，电加热膜附着于最底部的氧化铝陶瓷基片的底面。

上述的氧化铝陶瓷基片，其根据所应用条件，可以附着两个以上的电加热膜，不同的电加热膜，单独引出电极，独立进行工作。

所述基片，其为圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、多边形、菱形等几何形状的任意一种。

所述电加热膜，其为圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、多边形、菱形等几何形状的任意一种。

因此，本发明，成功地解决了氧化铝陶瓷基片作为发热源用途的存在问题，而且充分利用了氧化铝陶瓷的导热性能好的特点，使热量能够均衡地产生，并进行单向传导，提高了热量利用率和加热效果。

而且这种结构完全避免了局部加热中产生的烧焦现象和不锈钢电热盘常见的马蹄焦印现象。

热量能够进行单向传递，带来的另外一个更好的效果可降低电加热器所应用环境的温度限制，通常情况下，该电加热器所应用的其它设备和器件温度只要能够承受150°左右的温度即可，因此该电加热器可广泛应用于多种领域。

附图说明：

图1是本发明一种实施方式的结构示意图，

图2是本发明另一个实施方式的结构图，

图3是图1所示本发明应用方式一的结构示意图，

图4是图1所示本发明应用方式二的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图所示，对本发明的具体实施做详细说明。

如图1所示，本发明的一种实现方式只包括简单的一个氧化铝陶瓷基片1和附着在氧化铝陶瓷基片1上的电加热膜2，氧化铝陶瓷基片1为板状结构，以方便安装于各种应用场所，通常情况下，氧化铝陶瓷基片1制作为圆形；氧化铝陶瓷基片1如图所示，并不是密度完全一致的一个整体，而是密度从氧化铝陶瓷基片1上表面到下表面逐渐增加的，图中氧化铝陶瓷基片1的分界线并不是实际上的氧化铝陶瓷基片1分界面，而是为了表示氧化铝陶瓷基片1密度不同所设的一条线，以清楚地表示氧化铝陶瓷基片1密度的不同。

电加热膜2并不需要完全覆盖氧化铝陶瓷基片1的底面上，只要能够覆盖氧化铝陶瓷基片1的主要部分，起到加热作用即可。

因此，电加热膜2附着在氧化铝陶瓷基片1密度大的底面上，这样在加热过程中，综合温度差异和热传递速度，氧化铝陶瓷基片1的整体热膨胀基本能够保持一致，不会产生较大差异，这样就加热就不会对氧化铝陶瓷基片1带来影响，避免了原来加热会导致氧化铝陶瓷片的破裂问题。

图2所示，为本发明所实施的另外一个方式，在该方式中，氧化铝陶瓷基片1′采用三片叠加的方式构成基片，其中下面的氧化铝陶瓷基片1′的底面附着电加热膜，而上面的氧化铝陶瓷基片1′只是和中间、上面的氧化铝陶瓷基片单纯进行同向叠加(反向叠加，或者交错叠加也可以达到同样的效果，只要下面的氧化铝陶瓷基片密度大的底面附着电加热膜就可以)。

电加热膜2′，可以设置一个，也可以设置多个，但是多个电加热膜2′均需要设置下面的氧化铝陶瓷基片1′的密度大的底面上，以保证热量的单向传递性。

如图3所示，为本发明的一种应用方式，在该应用中，主要包括有氧化铝陶瓷基片1、电加热膜2、底盘4、电极3、温控器5；

其中，图1中的2是一种电加热膜，涂在氧化铝陶瓷基片1(俗称基板，因此下文称基板)的一下部表面，为了便于描述，该面下称导电面，而不涂东西的背面，下称光面，电加热膜2通常采用的形状多是矩形、圆形的任意一种，其中在电加热膜2的两侧涂有银电极涂层，并从涂层中间引出电极3或接线端点，基板1在符合0.5焦耳冲击条件下具备有足够的薄度、高的导热系数、能耐高温、少热澎胀系数、电绝缘好、耐电压强度高，因此常采用氧化铝陶瓷片，或者类似的材料制造的基片。底盘4通常采用金属来制作，为了便于设置电加热单元，底盘4呈凹状结构，使基板1的连同电加热膜2的均能套装入底盘4的凹面中，底盘4中相应于电极3的位置开有孔以引出电极3，并在相应于电加热膜2和底盘4之间留有适当空隙，这样避免套装时碰花电加热膜，同时该间隙存有空气，封在电加热膜2和底盘4之间；这些空气不能对流而形成绝热层，把电加热膜2产生的大部分热量挡住，大部分热量只能通过基板传递出去，较少的热量往底盘4方向传导。这样通过加大非加热方向的热阻，使热量集中流向加热方向，实现热的单向传导。

另外，基板1是高温组件，套在底盘4的凹部之间，基板的两侧与底盘4的凹部内壁有相当的距离，这是隔热距离，使该距离内的空间形成隔热层，阻止基板的热传向底盘，使底盘的边缘温度较低，适应该发明所加装于如塑料类要求低温制品的要求。由于底盘可采用塑料(或普通陶质材料或不导电不渗水耐高温物料)，它比昂贵的基板所用的特殊材料，廉价得很，又易于制作，可降低成本。

电加热膜2的两端具有电极3，电极3是引自电加热膜2上涂镀银电极21的铜线，方法是使用耐高温导电银胶，把作为引线用的铜线常温固化粘结到电热膜的银电极21上，电极3穿过陶瓷底盘4中预先设置的两个孔中引出，电极3的外部包覆有电极套32(电极套32通过固定螺栓33固定与电极3的关系)，以用于保护电极，防止陶瓷底盘对电极的影响，电极3连接到控制电路中(因为常规电路，图中未示)，以向电加热膜2提供电源，温控器5也设置于底盘4的下部预留孔中(通常是设置于两个电极之间)，外连接电源，用以控制加热温度。在底盘引出电极的两个孔处，引出电极3后用高温胶33把电极3(或电极套)与底盘4粘牢，这样电极3在承受拉力时，该力首先由底盘4承担，避免脆弱的电加热膜2上所涂的银电极21被撕开，损坏电加热器。

底盘4的边缘在需要时可以开孔，以适合各类产品装配。

底盘4与基板二者的边缘，可采用高温胶密封(或底盘4与基板共同烧结或压制成型)防水渗，也使二者之间的空间能形成良好的隔热层。

温控器5是通常用于控制加热温度和防干烧的保护器件，当上述电加热器通电使用时，若温度超过设置温度值时，温控器5会断开电源，终止电加热器工作；或者加热超过预定时间后，温控器5会断开电源，终止电加热器工作。

在底盘4设置温控器5预留孔处，安装好温控器5后，用高温胶51粘牢，以固定好温控器。

图4所示，为本发明的另一种具体应用方式，在该方式中，本发明依然包括有氧化铝陶瓷基片10、电加热膜20、底盘40、电极30及温控器50；氧化铝陶瓷基片10的下部表面涂有电加热膜20，电加热膜20的两端镀有银电极210，用耐高温导电银胶电极30常温固化粘结到电热膜的银电极21上，且电极30穿过底盘40中预先设置的两个孔中引出，电极30的外部包覆有电极套320(电极套320通过固定螺栓330固定与电极30的关系)，电极30与陶瓷底盘40的间隙通过高温胶310密封。

氧化铝陶瓷基片10为板状结构，底盘40也为同样大小的板状结构，以能同步安装于所需要的设备中；

电加热膜20与底盘40之间具有适当间隙，且在二者的边缘通过高温胶110密封(或底盘4与基板共同烧结或压制成型)防水渗，也使所述间隙形成一个密闭的空腔，空气在此能够形成隔热层，以能形成单向导热。

陶瓷底盘40通常采用塑料来制作，其下部设置有一预留孔，温控器50安装于所述预留孔中，安装好温控器5后，用高温胶510粘牢，以固定好温控器。

简单而言，如图1、图2所示，上述结构的组合式电加热器，当驳上电源通电后，电加热膜产生的热大都通过氧化铝陶瓷基片，用以加热煎煮，底盘是普通导热差而耐高温材料，由于底盘与氧化铝陶瓷基片之间保留有空隙，可以阻止热向片方向传导，减少热对该方向中的各元器件的影响，同时电加热膜封在其中，免遭撞击损伤。

特别是图3所述方式中，底盘的边缘与氧化铝陶瓷基片的距离大，影响热由氧化铝陶瓷基片向底盘的边缘传导，使底盘的边缘始终温升不大。

因为电加热膜是平面，具有均匀的平面加热功能，使单位面积要传热能量平均值降低，也就是相对普通电热管式电热器降低了温差，基本上克服通常电热管电热器存有的马蹄印或烧穿管的缺点。

且底盘的隔热作用，也就辅助电加热单元完成单向传热功能。

底盘，可以采用陶瓷、塑料或不导电不渗水耐高温物料的任意一种来制作。

总之，上述描述只是本发明的几种实施方式，并不代表实现本发明的所有实现方式，任何在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型电加热单元，该单元至少包括一基片及附着于基片上的电加热膜，其特征在于至少一个基片为氧化铝陶瓷制作，且该氧化铝陶瓷基片为平面状结构，氧化铝陶瓷基片的至少一个面上附着至少一个电加热膜。

2.如权利要求1所述的新型电加热单元，其特征在于所述氧化铝陶瓷基片，其表面密度大的面附着电加热膜。

3.如权利要求1所述的新型电加热器，其特征在于所述基片，其具有两片或两片以上的氧化铝陶瓷基片，两片或两片以上的氧化铝陶瓷基片叠加形成基片，电加热膜附着于最底部的氧化铝陶瓷基片的密度大的一面。

4.如权利要求3所述的新型电加热器，其特征在于上述的氧化铝陶瓷基片，附着两个以上的电加热膜，不同的电加热膜，单独引出电极，独立进行工作。

5.如权利要求1所述的新型电加热器，其特征在于所述电加热膜，其为圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、多边形、菱形等几何形状的任意一种。

6.如权利要求1所述的新型陶瓷电加热器，其特征在于所述基片，其为圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、多边形、菱形等几何形状的任意一种。

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