CN102607178B

CN102607178B - 电加热器

Info

Publication number: CN102607178B
Application number: CN201210079888.3A
Authority: CN
Inventors: 唐向平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-25
Filing date: 2012-03-25
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2032-03-25
Also published as: CN102607178A

Abstract

一种电加热器，包括电加热板和液体流道板，所述液体流道板固定在所述电加热板上，所述电加热板包括金属基板，在所述金属基板的第一底面上设有第一绝缘层，在所述第一绝缘层上设有电热膜，在所述电热膜上设有直接用于给液体加热的耐高温导热绝缘层，所述液体流道板设置在所述耐高温导热绝缘层上。本发明具有热阻小加热速度快、热传导率高、防水垢和防腐无锈斑出现，且节能的优点。

Description

电加热器

技术领域

本发明涉及一种用于给液体加热的电加热器。

背景技术

现有一种电加热板包括金属基板，在所述金属基板的一侧底面的预定位置设有下绝缘层，在所述下绝缘层上印刷有电热膜，为了防止电热膜在空气中氧气而衰减，在所述电热膜上还设有一层较薄的介质层，以使电热膜与空气隔离，并使发热膜的膜内温度处于一个合适的状态；一般情况下，所述介质层的材料与所述下绝缘层的材料相同。考虑到电加热板在加热液体时，会出现急冷急热温差较大的情况，通常情况下，所述介质层与所述下绝缘层选用微晶玻璃绝缘层，为了保证金属基板与所述微晶玻璃绝缘层具有良好的结合性能，所述金属基板一般采用不锈钢板，其中以430不锈钢板的工艺适应性较好，但其导热系数是金属中较差的，故热阻大。

上述电加热板在作为电加热器的电加热源使用时，为了安全起见，实现液体与电彻底分离，一般是以金属基板的无电热膜的一侧底面与液体流道板相接触，电热膜产生的热量首先传递到下绝缘层，再通过下绝缘层传导到金属基板，再通过金属基板与液体进行热交换；而之所以不采用介质层直接与液体流道板直接接触，通过介质层直接与液体进行热交换，主要是受限于介质层的工艺技术条件：1、如果介质层太薄，有利用发热膜内热传导，不会使电热膜内部温度太高而影响使用寿命，但存在热液体带电的安全隐患；2、如介质层太厚，有利于绝缘强度加强，但使发热膜内热传导受阻使膜温升高而影响使用寿命，同时，介质太厚如果承受热冲击时所产生的骤冷骤热变化，就有可能出现裂纹而造成漏电隐患。因此，目前用这种电加热板作为电加热源所做成的电加热器存在以下几个方面的问题，一是热传导率不高，加热速度慢，由于电热膜产生的热量经下绝缘层和不锈钢430金属基板的多层传导，热阻较大，经试验，当液体温度被加热到50℃时，在加热功率较大时（3-8KW），其电热膜的介质层的温度一般在150℃-210℃之间，使介质上表层温度与室温之间温差较大，使热量白白浪费，并使加热速度变慢；二是当液体的硬度较高，在加热过程中，被加热的金属基板内侧长时间与高硬度的液体接触，容易在金属基板的表面结垢，产生更大热阻，进一步降低热利用率，严重时，结垢会堵塞液体道，而使整个电加热器无法正常工作；三是如果金属基板采用430不锈钢板在长期加热条件下，与液体中的部分离子会产生电化学腐蚀，产生铁锈斑而影响液体质量。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供可以直接用电热膜一面作为加热面的热阻小、热传导率高，成本低廉，且节能防腐防垢的电加热器。

本发明的技术方案是：提供一种电加热器，包括电加热板和液体流道板，所述液体流道板固定在所述电加热板上，所述电加热板包括金属基板，在所述金属基板的第一底面上设有第一绝缘层，在所述第一绝缘层上设有电热膜，在所述电热膜上设有直接用于给液体加热的耐高温导热绝缘层，所述液体流道板设置在所述耐高温导热绝缘层上。

作为对本发明的改进，在所述金属基板的第二底面上设有第一绝缘层，在所述第一绝缘层上设有电热膜，在所述电热膜上设有直接用于给液体加热的耐高温导热绝缘层，所述液体流道板设置在所述耐高温导热绝缘层上。

作为对本发明的改进，所述耐高温导热绝缘层是固态耐高温导热绝缘层或液态耐高温导热绝缘层。

作为对本发明的改进，所述固态耐高温导热绝缘层是有机耐高温导热绝缘层。

作为对本发明的改进，所述有机耐高温导热绝缘层是用耐高温树脂、有机硅树脂或聚四氟乙烯制成的。

作为对本发明的改进，在所述有机耐高温导热绝缘层中含有1%-15%重量百分比的导热填料粉。

作为对本发明的改进，所述导热填料粉是碳化钛导热粉或氮硼化合物导热粉。

作为对本发明的改进，在所述导热填料粉中还含有碳化硅粉。

作为对本发明的改进，所述导热填料粉是碳化钛导热粉和氮硼化合物导热粉中的两种以上不同导热粉的混合导热填料粉。

作为对本发明的改进，在所述混合导热填料粉中还含有碳化硅粉。

作为对本发明的改进，所述混合导热填料粉由下述组份组成：

碳化钛导热粉1-5重量份；

氮硼化合物导热粉1-8重量份和碳化硅粉2-10重量份。

作为对本发明的改进，所述固态耐高温导热绝缘层是无机耐高温导热绝缘层。

作为对本发明的改进，所述固态无机耐高温导热绝缘层是由下述重量百分比的组份组成，

二氧化硅20%-28%；三氧化二硼0%-15%；氧化钙、氧化锌和氧化钡混合物20%-40%；氧化钴、氧化镍和二氧化锰混合物1%-3%；三氧化二铬1%-23%；氮化铝1%-15%。

作为对本发明的改进，所述液态耐高温导热绝缘层是由导热绝缘油和包在导热绝缘油外层的导热金属壳构成。

本发明具有热阻小加热速度快、热传导率高、防垢防腐无锈斑出现，且节能的优点。本发明中，二氧化硅的作用是以硅氧四面体的结构组元形成不规则的连接网络，构成玻璃骨架；三氧化二硼的作用是降低玻璃膨胀系数，提高热稳定性，化学稳定性及玻璃的机械性能；氧化钙、氧化锌和氧化钡混合物中氧化钡的作用是增加化学稳定性加速熔制速度，氧化钙是稳定剂，增加化学稳定性和机械强度，氧化锌能降低膨胀系数，产品结构更趋稳定，提高产品的化学稳定性和热稳定性；氧化钴、氧化镍和二氧化锰混合物的作用是加强与金属材料表面的附着能力，使介质层在热冲击中更稳定，不开裂和不剥离；三氧化二铬的作用是增加附着力与着色；氮化铝的作用是高导热无机材料。

附图说明

图1是本发明一种实施例的立体结构示意图。

图2是图1中的电加热板的一种实施例的平面结构示意图。

图3是图2的A-A剖面结构示意图。

图4是本发明电加热板的另一种实施例的剖面结构示意图。

图5是本发明电加热器的第二种实施例的剖面结构示意图。

图6是本发明电加热器的第三种实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式

请参见图1，图1所示揭示的是一种电加热器，包括电加热板1和液体流道板16，在所述液体流道板16的两侧各设有一块电加热板1，每块电加热板1通过各自的密封圈101与所述液体流道板16密封连接，在每块电加热板1的背面设有过温保护开关102，在电加热板1的一端设有电极引出端103，进液体口161和出液体口163设在液体流道板16的下侧，在所述进液体口161和出液体口163之间设有可控硅2。显然，本发明也可以设计成单面加热的结构，即只用一块电加热板1的结构。

请参见图2和图3，图2和图3所揭示的是图1中的一种电加热板1，包括金属基板11，在所述金属基板11的第一底面111上设有第一绝缘层12，本发明中的第一底面111可以是金属基板11的上底面，也可以是金属基板11的下底面，在所述第一绝缘层12上设有电热膜13，所述电热膜13最好设计成曲线，以尽可能的增加电热膜13的面积为原则，可以提高电热膜13的效率，使其发热快速寿命长，在所述电热膜13上设有耐高温导热绝缘层14，为了进一步增强本发明的绝缘性能，可以在所述电热膜13上覆盖一层第二绝缘层15。本发明中的第一绝缘层12是微晶玻璃绝缘层。所述第二绝缘层15也可以采用微晶玻璃绝缘层。本发明中的电热膜13是用含稀土的电热材料配制而成的，通过丝印方式印刷在第一绝缘层上，然后，再经过高温烧结而成。所述金属基板11最好采用不锈钢板，其中考虑到微晶玻璃绝缘层与不锈钢板的咬合性能，最好选用430不锈钢板。

本发明中，所述耐高温导热绝缘层14可以是选用耐高温树脂、有机硅树脂或聚四氟乙烯中的一种。本发明中的耐高温树脂可以选用山东济南绿洲复合材料有限公司生产的耐高温树脂的相关型号的品种；有机硅树脂可以选用粒径为1-5μm的自交联型氟硅树脂，广州市睿合新材料科技有限公司生产。

为了进一步提高本发明导热性能，在所述耐高温有机绝缘膜中含有1%-15%重量百分比的导热填料粉。也就是说，如果耐高温有机绝缘膜采用的是耐高温树脂，那么导热填料粉重量百分比为1%-15%，而耐高温树脂重量百分比则是85%-99%。其它的耐高温有机绝缘膜如有机硅树脂或聚四氟乙烯与导热填料粉配比与上述类似。

本发明中，所述导热填料粉可以是碳化钛导热粉或氮硼化合物导热粉。也可以采用碳化钛导热粉和氮硼化合物导热粉的混合导热填料粉，或碳化钛导热粉和氮硼化合物的混合导热填料粉，或者碳化钛导热粉和氮硼化合物导热粉的混合导热填料粉。

当采用碳化钛导热粉和氮硼化合物的混合导热填料粉时，其前者与后者的比例最好采用1：1-5重量份；当采用碳化钛导热粉和氮硼化合物导热粉的混合导热填料粉时，最好采用氮硼化合物导热粉1-8重量份和碳化硅粉2-10重量份的比例。

本发明中，在所述碳化钛导热粉或氮硼化合物导热粉中还可以含有碳化硅粉，以防止导热填料粉添加到耐高温有机绝缘膜14中后，使耐高温有机绝缘膜14中产生裂纹。同样的道理，在所述混合导热填料粉中还含有碳化硅粉。所述碳化钛导热粉或氮硼化合物导热粉与所述碳化硅粉比例可以采用3-5：1重量份。

本发明中，所述耐高温导热绝缘层还可以是无机耐高温导热绝缘层。所述固态无机耐高温导热绝缘层是由下述重量百分比的组份组成，

其中，氧化钙、氧化锌和氧化钡混合物中的氧化钙、氧化锌和氧化钡的重量百分比为30：45：25；氧化钴、氧化镍和二氧化锰混合物中的氧化钴、氧化镍和二氧化锰的重量百分比为 10：70：20。

使用时，可以在耐高温导热绝缘层14上设置液体流道板16（参见图5），液体从进液体口161进入，在液体道162内被加热后从出液体口163流出，由于电热膜13产生的热量只经过耐高温导热绝缘层14或者经过第二绝缘层15和耐高温有机绝缘膜14后，与液体道162内的进行热交换，经试验，当液体温度被加热到50摄氏度，加热功率为3-8KW时，其金属基板11表面温度只有60摄氏度，比现有技术中的金属表面温度降低超过100摄氏度，因此，本发明可以提高热利用率10%-20%。

请参见图4，图4是本发明电加热板的另一种实施例的剖面结构示意图。图4所示实施例与图3所述实施例相比，其大体结构相同，所不同的是在金属基板11的第二底面112上设有第二耐高温有机绝缘膜141，这样，如果将金属基板11的第二底面112作为加热面使用时，也可以提高金属基板11的防腐性，而免使产生的铁锈液体进入被加热液体中而污染液体质。

请参见图5，图5是本发明电加热器的一种单基板双面发热的剖面结构示意图。从图可知，本发明中，不仅金属基板11的第一底面111上设有耐高温导热绝缘层14，而且在第二底面112上也设有耐高温导热绝缘层14，分别在耐高温导热绝缘层14上各设置一个液体流道板16，液体从进液体口161进入，在液体道162内被加热后从出液体口163流出，由于电热膜13产生的热量只经过耐高温导热绝缘层14与液体道162内的进行热交换，经试验，本发明可以提高热利用率20%-25%。这样可以达到用一板金属基板11，可以实现双面加热，其热利用率更高，体积也更小，成本也更低。

请参见图6，图6所示实施例与图3所示实施基本相同，所不同的是所述液态耐高温导热绝缘层是由导热绝缘油20和包在导热绝缘油20外层的导热金属壳21构成。使用时，可以在导热金属壳21上设置液体流道板16。

Claims

1.一种电加热器，包括电加热板（1）和液体流道板（16），所述液体流道板（16）固定在所述电加热板（1）上，其特征在于：所述电加热板（1）包括金属基板（11），在所述金属基板（11）的第一底面（111）上设有第一绝缘层（12），在所述第一绝缘层上设有电热膜（13），在所述电热膜（13）上设有直接用于给液体加热的耐高温导热绝缘层（14），所述液体流道板（16）设置在所述耐高温导热绝缘层（14）上；所述耐高温导热绝缘层（14）是固态无机耐高温导热绝缘层；所述固态无机耐高温导热绝缘层是由下述重量百分比的组份组成，二氧化硅20%-28%；三氧化二硼0%-15%；氧化钙、氧化锌和氧化钡混合物20%-40%；氧化钴、氧化镍和二氧化锰混合物1%-3%；三氧化二铬1%-23%；氮化铝1%-15%。

2.根据权利要求1所述的电加热器，其特征在于：在所述金属基板（11）的第二底面（112）上设有第一绝缘层（12），在所述第一绝缘层上设有电热膜（13），在所述电热膜（13）上设有直接用于给液体加热的耐高温导热绝缘层（14），所述液体流道板（16）设置在所述耐高温导热绝缘层（14）上。