CN107560748B - 具有温度信号输出的电热陶瓷装置和温度监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有温度信号输出的电热陶瓷装置及温度监测方法，包括陶瓷加热装置、微珠矩阵陶瓷隔热组件、热电偶温度感应组件，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件与所述陶瓷加热装置连接，所述热电偶温度感应组件包括一对温度感应元件及其输出电极，所述第一温度感应元件具有第一触点与所述陶瓷加热装置接触，所述第二温度感应元件具有第二触点与所述微珠矩阵陶瓷隔热组件接触，所述第一触点和所述第二触点之间具有电流监测装置。使电热陶瓷器件的温度显示和控制更加简单、便捷，易于实现。

Description

具有温度信号输出的电热陶瓷装置和温度监测方法

技术领域

本用发明涉及电加热器技术，具体涉及一种具有温度信号输出的电热陶瓷装置和温度监测方法。

背景技术

电热陶瓷器件广泛应用于人们的日常生活、工农业技术、通讯、医疗、环保等各个需要中低温加热的众多领域中，电热陶瓷器件通电后即可发热，并通过自身的电阻和温度特性，在其达到设定的温度后即停止加热，但是这种器件发热温度单一。如果要对其温度进行调节和精密控制，则必须额外增加温度监控装置，这样增加了产品成本，且在一些体积要求严格的产品中无法实现。

发明内容

有鉴于此，提供一种具有温度信号输出的电热陶瓷装置和温度监测方法，使电热陶瓷器件的温度显示和控制更加简单、便捷、准确，易于实现。

一种具有温度信号输出的电热陶瓷装置，包括陶瓷加热装置、微珠矩阵陶瓷隔热组件、热电偶温度感应组件，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件与所述陶瓷加热装置连接，所述热电偶温度感应组件包括第一温度感应元件、第一温度感应元件输出电极、第二温度感应元件、第二温度感应元件输出电极，所述第一温度感应元件具有第一触点与所述陶瓷加热装置接触，所述第二温度感应元件具有第二触点与所述微珠矩阵陶瓷隔热组件接触，所述第一触点和所述第二触点之间电性连接有电流监测装置。

进一步地，所述陶瓷加热装置在远离所述微珠矩阵陶瓷隔热组件的一端具有第一凹槽，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件在远离所述陶瓷加热装置的一端具有第二凹槽，所述第一温度感应元件设于所述第一凹槽内并紧密贴合于所述陶瓷加热装置，所述第二温度感应元件设于第二凹槽内并紧密贴合于所述微珠矩阵陶瓷隔热组件。

进一步地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的外侧边沿对应高出于所述第一凹槽和所述第二凹槽的底部，所述第一凹槽和所述第二凹槽的深度对应与所述第一温度感应元件的厚度和所述第二温度感应元件的厚度相同。

进一步地，所述第一温度感应元件为具有一定宽度的环形，所述第一温度感应元件输出电极从所述第一温度感应元件边缘引出，所述陶瓷加热装置的长度方向设有第三凹槽，所述第一温度感应元件输出电极设于所述第三凹槽内；所述第二温度感应元件呈具有一定宽度的弧形，所述第二温度感应元件输出电极从所述第二温度感应元件边缘引出。

进一步地，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件具有长度方向上的第四凹槽，所述第四凹槽位于所述第三凹槽的延长方向，所述第一温度感应元件输出电极嵌设于所述第三凹槽和所述第四凹槽内。

进一步地，所述陶瓷加热装置具有输入电极，所述输入电极包括正极端子和负极端子，所述陶瓷加热装置为高温共烧多层陶瓷，是在氧化铝陶瓷生坯上印刷电阻浆料后，在1500-1600℃的温度下烘烧，再经电极、引线处理后形成的低温发热元件，所述陶瓷加热装置具有电热层，所述正极端子和所述负极端子分别连接至所述电热层两端。

进一步地，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件具有长度方向上的第五凹槽和第六凹槽，所述陶瓷加热装置的正负极端子分别嵌设于所述第五凹槽和第六凹槽内。

进一步地，所述第一温度感应元件和第二温度感应元件为两种不同的金属或者合金，所述陶瓷加热装置为陶瓷加热柱、陶瓷加热管或者陶瓷加热片，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件为与所述陶瓷加热装置形状一致的柱状、管状或者片状。

进一步地，所述电热陶瓷装置连接有控制器，所述控制器连接一个监控面板，所述监控面板有显示屏，用于显示当前温度值或温度变化值，所述控制器与所述电流监测装置连接，用于接收所述电流监测装置传输的电流值，并由所述显示屏显示，所述监控面板具有多个按键控制，通过对应按键输入温度设定值以及按键启动所述陶瓷加热装置加热。

以及，一种监控电热陶瓷装置的温度的方法，其通过如上权利要求中任一项所述的具有温度信号输出的电热陶装置进行温度监控，该方法包括如下步骤：

开启所述陶瓷加热装置，进行加热；

通过所述第一温度感应元件感应所述陶瓷加热装置的加热温度，所述第二温度感应元件感应所述微珠矩阵陶瓷隔热组件的温度；

在所述第一温度感应元件与所述第二温度感应元件之间有温度差并形成热电动势，在所述第一温度感应元件输出电极与所述第二温度感应元件输出电极之间形成电流；

通过所述电流监测装置监测到所述第一温度感应元件输出电极与所述第二温度感应元件输出电极之间的电流值；

根据所述电流监测装置监测到的电流的变化，计算或分析出相对环境温度下所述陶瓷加热装置的温度变化值。

上述具有温度信号输出的电热陶瓷装置和监控方法中，微珠矩阵陶瓷隔热组件具有良好的隔热效果，通过所述第二温度感应元件感测其温度，可视为恒温如环境温度，这样，在所述第一温度感应元件与所述第二温度感应元件之间存在温差，在赛贝克效应的作用下，电流从温度高的一端流向温度低的一端，所述第一温度感应元件与所述第二温度感应元件之间的温差越大，电流值越高，而且所述微珠矩阵陶瓷隔热组件隔热效果越好，温度测量越准确。所述电流监测装置即可通过电流的变化准确得知所述陶瓷加热装置的温度变化值。该方法简便，易于实现。

附图说明

图1是本发明实施例具有温度信号输出的电热陶瓷管的立体分解结构示意图。

具体实施方式

本实施例以电热陶瓷加热管为例，以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。

请参阅图1，示出本发明实施例提供的一种具有温度信号输出的电热陶瓷装置100，该电热陶瓷装置100包括陶瓷加热装置10、微珠矩阵陶瓷隔热组件20、热电偶温度感应组件30，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20与所述陶瓷加热装置10连接，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20具有隔热性能好、抗压强度高、熔点高、化学稳定性良好的特点。所述热电偶温度感应组件30包括第一温度感应元件31、第一温度感应元件输出电极33、第二温度感应元件32、第二温度感应元件输出电极34，所述第一温度感应元件31具有第一触点与所述陶瓷加热装置10接触，所述第二温度感应元件32具有第二触点与所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20接触。

进一步地，所述陶瓷加热装置10在远离所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的一端具有第一凹槽11，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20在远离所述陶瓷加热装置10的一端具有第二凹槽21。所述第一凹槽11和所述第二凹槽21的外侧边沿对应高出于所述第一凹槽11和所述第二凹槽21的底部，所述第一凹槽11和所述第二凹槽21的深度对应与所述第一温度感应元件31的厚度和所述第二温度感应元件32的厚度相同，使所述第一温度感应元件31和所述第二温度感应元件32卡设于所述第一凹槽11和所述第二凹槽21内，不易脱离。所述第一温度感应元件31设于所述陶瓷加热装置10的所述第一凹槽11内并紧密贴合于所述陶瓷加热装置10，所述第二温度感应元件32设于所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的第二凹槽21内并紧密贴合于所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20，使所述第一温度感应元件31与所述陶瓷加热装置10之间的所述第一触点和所述第二温度感应元件32与所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20之间的所述第二触点以面接触的方式存在，以提高所述第一温度感应元件31和所述第二温度感应元件32的温度变化的灵敏度。所述第一温度感应元件输出电极33与所述第二温度感应元件输出电极34分别电性连接至所述电流监测装置的两端。

优选地，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的主要材料是纳米空心微珠，构成蜂窝状陶瓷结构，起到良好的隔热保温作用，所述第二温度感应元件32与所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20接触并感应所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的温度，使所述第二温度感应元件32的温度不受所述陶瓷加热装置10的温度变化影响，因此，所述第二温度感应元件32的温度应为室温或外界环境温度。

进一步地，所述第一温度感应元件31为具有一定宽度的环形，所述第一温度感应元件输出电极33从所述第一温度感应元件31边缘引出，所述第一温度感应元件输出电极33设于所述陶瓷加热装置10的长度方向上的第三凹槽13内；所述第二温度感应元件33呈具有一定宽度的弧形，所述第二温度感应元件输出电极34从所述第二温度感应元件33边缘引出。所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20具有长度方向上的第四凹槽22，所述第四凹槽22位于所述第三凹槽13的延长方向，所述第一温度感应元件输出电极33嵌设于所述第三凹槽13和所述第四凹槽22内。

进一步地，所述陶瓷加热装置10具有输入电极12，所述输入电极12包括正极端子和负极端子，所述陶瓷加热装置为高温共烧多层陶瓷，是在氧化铝陶瓷生坯上印刷电阻浆料后，在1500-1600℃的温度下烘烧，再经电极、引线处理后形成的低温发热元件，所述陶瓷加热装置具有电热层，所述正极端子和负极端子分别连接至所述电热层两端。电热层为印刷的电阻形成。所述微珠矩阵陶瓷隔热组件具有长度方向上的第五凹槽23和第六凹槽24，所述陶瓷加热装置10的正负极端子分别嵌设于所述第五凹槽23和第六凹槽24内。

优选地，所述陶瓷加热装置10为陶瓷加热柱、陶瓷加热管或者陶瓷加热片，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20为与所述陶瓷加热装置10形状一致的柱状、管状或者片状。所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20与所述陶瓷加热装置10的外径、管径或厚度一致，使得所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20和所述陶瓷加热装置10表面平整，整个所述电热陶瓷装置100呈表面光滑的柱状、管状或片状，而且实际应用中并不限于以上具体形状，可根据需要变更设计。

优选地，所述第三凹槽13、第四凹槽22、第五凹槽23和第六凹槽24的方向为所述陶瓷加热装置10和所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的长度方向，贯穿于所述陶瓷加热装置10和所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的外表面，截面呈半圆形或方形，所述第一温度感应元件输出电极32和所述陶瓷加热装置10的输入电极12嵌设于对应的凹槽内，使所述电热陶瓷装置100外观整洁。

进一步地，所述第一温度感应元件31和第二温度感应元件32为不同的两种金属或者合金。组成所述热电偶温度感应组件30中的所述第一温度感应元件31和第二温度感应元件32采用两种不同合金的组合，所适用的环境和测量温度的范围不同，其中：

镍铬连接正极，镍硅连接负极，用于测量0~1000℃的介质温度；

镍铬硅连接正极，镍硅连接负极，用于测量400~1300℃的介质温度；

铜连接正极，铜镍连接负极，用于测量-200~350℃的介质温度；

铁连接正极，铜镍连接负极，用于测量-200~800℃的介质温度。

另外，如图所示，所述陶瓷加热装置10的输入电极12以及所述第一温度感应元件输出电极33、所述第二温度感应元件输出电极34由整个装置100同一侧引出，从而方便电子元器件的排列布置，使得结构紧凑，安装维修便利。

所述电热陶瓷装置100连接有控制器，所述控制器连接一个监控面板，所述监控面板有显示屏，用于显示当前加热温度值或温度变化值。所述控制器优选为单片机，所述控制器与所述电流监测装置连接，用于接收所述电流监控装置传输的电流值，并由所述显示屏显示，所述监控面板具有多个控制按键，通过对应按键输入温度设定值以及按键启动所述陶瓷加热装置10。

本发明实施例还提供一种监控电热陶瓷装置的温度的方法，该方法包括如下步骤：

步骤S01，开启所述陶瓷加热装置10，进行加热。

开始加热前，可以设定所述电热陶瓷装置100的加热目标温度值。

步骤S02，通过所述第一温度感应元件31感应所述陶瓷加热装置10的加热温度，所述第二温度感应元件32感应所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的温度。

由于所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的良好的隔热保温作用，所述第二温度感应元件32的温度应为室外或外界环境温度。

步骤S03，在所述第一温度感应元件31与所述第二温度感应元件32之间有温度差并形成热电动势，在所述第一温度感应元件输出电极33与所述第二温度感应元件输出电极34之间形成电流。

所述第一温度感应元件31与所述第二温度感应元件32之间的温差越大，所述第一温度感应元件输出电极33与所述第二温度感应元件输出电极34之间的电流越大，而且，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件20的隔热效果越好，所述第二温度感应元件32感应的温度基本恒定不变，更准确反应出陶瓷加热装置10的加热温度。

步骤S04，通过所述电流监测装置监测到所述第一温度感应元件输出电极33与所述第二温度感应元件输出电极34之间的电流值。

步骤S05，根据所述电流监测装置监测到的电流变化，计算或分析出相对环境温度下所述陶瓷加热装置10的温度变化值。

所述电热陶瓷装置100对外显示所述陶瓷加热装置10的加热温度，并可在到达设定值时停止加热，使人们能更有效地控制所述电热陶瓷装置100的加热温度。所述电流监测装置监测到的电流值发送到所述控制器，由其进行数据处理，分析或计算出温度变化值，并由所述显示屏显示当前加热温度值和/或温度变化值，从而实现温度的监控。初始使用时，根据需要，用户可通过对应按键输入温度设定值以及按键启动所述陶瓷加热装置10。当使用者发现温度高于或低于设定温度值时，即通过按键关闭或启动所述陶瓷加热装置10加热。

上述具有温度信号输出的电热陶瓷装置100中，所述第一温度感应元件31与所述第二温度感应元件32之间存在温差，在赛贝克效应的作用下，电流从温度高的一端留向温度低的一端，所述第一温度感应元件31与所述第二温度感应元件32之间的温差越大，电流值越高，所述电流监测装置即可通过电流的变化得知所述陶瓷加热装置10的温度变化值。该方法简便，易于实现。另外，所述第一温度感应元件输出电极33、所述第二温度感应元件输出电极34和所述陶瓷加热装置10的输入电极12采用嵌入形式，而且由整个装置100同一侧引出，方便电子元器件的排列布置，使得结构紧凑，安装便利。上述电热陶瓷装置100可用在电子烟中，将电热陶瓷装置100作为烟管一部分，可随时监控温度变化。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有温度信号输出的电热陶瓷装置，其特征在于，包括陶瓷加热装置、微珠矩阵陶瓷隔热组件、热电偶温度感应组件，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件与所述陶瓷加热装置连接，所述热电偶温度感应组件包括第一温度感应元件、第一温度感应元件输出电极、第二温度感应元件、第二温度感应元件输出电极，所述第一温度感应元件具有第一触点与所述陶瓷加热装置接触，所述第二温度感应元件具有第二触点与所述微珠矩阵陶瓷隔热组件接触，所述第一触点和所述第二触点之间电性连接有电流监测装置；所述陶瓷加热装置具有输入电极，所述输入电极包括正极端子和负极端子，所述陶瓷加热装置为高温共烧多层陶瓷，是在氧化铝陶瓷生坯上印刷电阻浆料后，在1500-1600℃的温度下烘烧，再经电极、引线处理后形成的低温发热元件，所述陶瓷加热装置具有电热层，所述正极端子和所述负极端子分别连接至所述电热层两端；所述第一温度感应元件和第二温度感应元件为两种不同的金属或者合金，所述陶瓷加热装置为陶瓷加热柱、陶瓷加热管或者陶瓷加热片，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件为与所述陶瓷加热装置形状一致的柱状、管状或者片状；所述电热陶瓷装置连接有控制器，所述控制器连接一个监控面板，所述监控面板有显示屏，用于显示当前温度值或温度变化值，所述控制器与所述电流监测装置连接，用于接收所述电流监测装置传输的电流值，并由所述显示屏显示，所述监控面板具有多个按键控制，通过对应按键输入温度设定值以及按键启动所述陶瓷加热装置加热。

2.如权利要求1所述的具有温度信号输出的电热陶瓷装置，其特征在于，所述陶瓷加热装置在远离所述微珠矩阵陶瓷隔热组件的一端具有第一凹槽，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件在远离所述陶瓷加热装置的一端具有第二凹槽，所述第一温度感应元件设于所述第一凹槽内并紧密贴合于所述陶瓷加热装置，所述第二温度感应元件设于第二凹槽内并紧密贴合于所述微珠矩阵陶瓷隔热组件。

3.如权利要求2所述的具有温度信号输出的电热陶瓷装置，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽的外侧边沿对应高出于所述第一凹槽和所述第二凹槽的底部，所述第一凹槽和所述第二凹槽的深度对应与所述第一温度感应元件的厚度和所述第二温度感应元件的厚度相同。

4.如权利要求2所述的具有温度信号输出的电热陶瓷装置，其特征在于，所述第一温度感应元件为具有一定宽度的环形，所述第一温度感应元件输出电极从所述第一温度感应元件边缘引出，所述陶瓷加热装置的长度方向设有第三凹槽，所述第一温度感应元件输出电极设于所述第三凹槽内；所述第二温度感应元件呈具有一定宽度的弧形，所述第二温度感应元件输出电极从所述第二温度感应元件边缘引出。

5.如权利要求4所述的具有温度信号输出的电热陶瓷装置，其特征在于，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件具有长度方向上的第四凹槽，所述第四凹槽位于所述第三凹槽的延长方向，所述第一温度感应元件输出电极嵌设于所述第三凹槽和所述第四凹槽内。

6.如权利要求1所述的具有温度信号输出的电热陶瓷装置，其特征在于，所述微珠矩阵陶瓷隔热组件具有长度方向上的第五凹槽和第六凹槽，所述陶瓷加热装置的正负极端子分别嵌设于所述第五凹槽和第六凹槽内。

7.一种监控电热陶瓷装置的温度的方法，其通过如权利要求1-6任一项所述的具有温度信号输出的电热陶瓷装置进行温度监控，该方法包括如下步骤：

开启所述陶瓷加热装置，进行加热；

通过所述第一温度感应元件感应所述陶瓷加热装置的加热温度，所述第二温度感应元件感应所述微珠矩阵陶瓷隔热组件的温度；

在所述第一温度感应元件与所述第二温度感应元件之间有温度差并形成热电动势，在所述第一温度感应元件输出电极与所述第二温度感应元件输出电极之间形成电流；

通过所述电流监测装置监测到所述第一温度感应元件输出电极与所述第二温度感应元件输出电极之间的电流值；

根据所述电流监测装置监测到的电流的变化，计算或分析出相对环境温度下所述陶瓷加热装置的温度变化值。

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