CN109788589B - 一种圆管厚膜加热器及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆管厚膜加热器及制备工艺，属于加热器领域，包括基板圆筒和介质层，所述介质层印刷在基板圆筒的外侧，还包括电阻层、导体层、保护层和安装固定板，所述电阻层和导体层均印刷在介质层上，所述保护层印刷在电阻层上。电阻层由电阻线组成，电阻线环绕在介质层上，环绕的电阻线之间的间隔为12‑18微米，基板圆筒内部设置有热水管槽，热水管槽环绕在基板圆筒内侧。通过设置的电阻层的电阻线为环绕在基板圆筒的外侧，基板圆筒的内侧的热水管槽也设置为环绕结构，同时电阻线和热水管槽的环绕走线均是一致的，从而使得加热的效率更高，水加热的速度更快，并且电能的利用率更高，更好形成一款节能型的热水加热器。

Description

一种圆管厚膜加热器及制备工艺

技术领域

本发明涉及加热器领域，尤其涉及一种圆管厚膜加热器及制备工艺。

背景技术

一般，在需要连续出热水的加热电器中，将发热电阻丝通过绝缘层的包裹或填充，镶嵌于导热系数较好的铸铝中，同时将不锈钢管折弯形成连续的液体流道，镶嵌于铸铝中。

因为发热电阻产生的热量不能直接和水进行热交换，需要先将铸铝加热到一定温度，铸铝上的热量通过不锈钢管液体流道和水产生热交换。由于铝的热惯量大，会存在以下，在开机时，需要等待较长的时间15至30S(秒)预热，才能将铸铝加热到需要的温度；如果在连续出热水的情况下，发热电阻丝产生的热量不能及时跟上液体吸收的热量，会导致铸铝的温度下降，如果需要的水温不能下降，需要继续等待加热。

为了解决现有热水器加热耗电大的技术问题，需要设计出一种加热效率更高，加热速度更快的加热器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆管厚膜加热器及制备工艺，解决现有圆管厚膜加热器加热效率不高，电能利用率不高的技术问题，并且没能根据不同的客户需求进行定制相应的加热器，本方案提供一个客户定制的加热器，尺寸和结构上根据客户的产品安装固定进行设置。

一种圆管厚膜加热器，包括基板圆筒和介质层，所述介质层印刷在基板圆筒的外侧，还包括电阻层、导体层、保护层和安装固定板，所述电阻层和导体层均印刷在介质层上，所述保护层印刷在电阻层上；

所述电阻层由电阻线组成，所述电阻线环绕在介质层上，环绕的电阻线之间的间隔为12-18微米，所述基板圆筒内部设置有热水管槽，所述热水管槽环绕在基板圆筒内侧，所述热水管槽的环绕走向与电阻线的环绕走线相同，分别设置在基板圆筒的两侧。

进一步地，所述基板圆筒的一端设置有安装槽和安装固定板，所述安装固定板卡接固定在安装槽上，所述安装固定板固定在外部设备上。

进一步地，所述安装槽的个数为2个或者4个，所述安装槽相对等弧度设置在基板圆筒上，所述安装固定板上设置有固定孔，固定孔的个数为两个，分别设置在安装固定板的相对边缘处。

进一步地，所述导体层包括两个焊点，一个设置为电阻线的电流输入点，另一个设置为电阻线的电流输出点，两个焊点分别设置在电阻线的两端。

进一步地，所述基板圆筒的内径为22.4mm，所述基板圆筒的厚度为0.4mm。

圆管厚膜加热器的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，

步骤1：切割基板圆筒所需的基板，把基板挤压成为基板圆筒；

步骤2：使用圆形热水管槽切割器进入旋转入基板圆筒进行环形旋转切割热水管槽；

步骤3：使用印刷机通过丝网印刷在基板圆筒的外侧上印刷第一介质层，放入850摄氏度的烧结炉内进行烧结，然后印刷第二介质层烧结后再印刷第三介质层，第一介质层、第二介质和第三介质层构成介质层，介质层的总厚度不小于90微米；

步骤4：使用丝网印刷在介质层上印刷电阻层，电阻层上的电阻线的宽度为2mm；

步骤5：在介质层上印刷导体层，冷却后在电阻层上印刷保护层。

进一步地，所述步骤3中印刷电阻层中控制电阻层的厚度是通过前后重量对比，比预期的轻后，在原先的电阻层上再印刷一层薄的电阻层，薄的电阻层的具体厚度根据差值重量计算出。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明通过设置的电阻层的电阻线为环绕在基板圆筒的外侧，基板圆筒的内侧的热水管槽也设置为环绕结构，同时电阻线和热水管槽的环绕走线均是一致的，从而使得加热的效率更高，水加热的速度更快，并且电能的利用率更高，更好形成一款节能型的热水加热器，可以供应相应的特定的供应商，方便供应的安装和使用，根据供应商的产品进行结构设计，提高商家经济效益。

附图说明

图1是本发明的加热器结构示意图。

图2是本发明的加热器剖面图。

图3是本发明的基板圆筒尺寸图。

图中编号：1-基板圆筒、2-介质层、3-电阻层、4-导体层、5-保护层、6-安装固定板、7-固定孔、8-安装槽、9-热水管槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1-3所示，根据本发明的一种圆管厚膜加热器结构示意图，包括基板圆筒1和介质层2，所述介质层2印刷在基板圆筒1的外侧，还包括电阻层3、导体层4、保护层5和安装固定板6，所述电阻层3和导体层4均印刷在介质层2上，所述保护层5印刷在电阻层3上；

所述电阻层3由电阻线组成，所述电阻线环绕在介质层2上，环绕的电阻线之间的间隔为12-18微米，所述基板圆筒1内部设置有热水管槽9，所述热水管槽9环绕在基板圆筒1内侧，所述热水管槽9的环绕走向与电阻线的环绕走线相同，分别设置在基板圆筒1的两侧。

设置的环绕电阻线与热水管槽9一一对应，从而使得对安装在热水管槽9内的热水管进行加热，使得形成一个电阻丝对一个水管进行加热，形成很好的加热效果。使得电阻丝的热量直接传递给水管，减少热量的浪费，提高电能的利用率。

本发明实施例中，所述基板圆筒1的一端设置有安装槽8和安装固定板6，所述安装固定板6卡接固定在安装槽8上，所述安装固定板6固定在外部设备上。所述安装槽8的个数为2个或者4个，所述安装槽8相对等弧度设置在基板圆筒1上，所述安装固定板6上设置有固定孔7，固定孔7的个数为两个，分别设置在安装固定板6的相对边缘处。

安装固定板6主要是用于把加热器安装在外部的设备，使得提供给商家进行定制安装，安装的效果更好。使得用户在安装热水器时更加的块，更加好，更好的符合商家的需要。安装槽8的个数为2个或者4个，使得安装固定的效果更好，不容易松动。

本发明实施例中，所述导体层4包括两个焊点，一个设置为电阻线的电流输入点，另一个设置为电阻线的电流输出点，两个焊点分别设置在电阻线的两端。导体层4除了焊点外还包括导线，焊点通过导线与电阻线连接，从而防止焊点温度过热，影响电流的传输。

本发明实施例中，所述基板圆筒1的内径为22.4mm，所述基板圆筒1的厚度为0.4mm。基板圆筒1的厚度和大小是根据商家进行定制的，从而使得更好的符合用户的需求，用户可以在不改变原来的已有的设备和模具的情况下把该加热器进行安装使用，节省用户的开支。

该加热器还包括NTC层，NTC层两侧设置有信号输出点，NTC层印刷在保护层上，NTC涂层设置为长方体结构，的厚度为0.1-0.2mm，长度为1.8-2.5mm，宽度为1.8-2.2mm。

圆管厚膜加热器的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，

步骤1：切割基板圆筒1所需的基板，把基板挤压成为基板圆筒1；

步骤2：使用圆形热水管槽切割器进入旋转入基板圆筒1进行环形旋转切割热水管槽9。

步骤3：使用印刷机通过丝网印刷在基板圆筒1的外侧上印刷第一介质层，放入850摄氏度的烧结炉内进行烧结，然后印刷第二介质层烧结后再印刷第三介质层，第一介质层、第二介质和第三介质层构成介质层2，介质层2的总厚度不小于90微米。

步骤4：使用丝网印刷在介质层2上印刷电阻层3，电阻层3上的电阻线的宽度为2mm。

步骤5：在介质层2上印刷导体层4，冷却后在电阻层3上印刷保护层5。

步骤6：在保护层5上印刷NTC层和NTC层输出电极和信号点。

印刷NTC涂层的具体过程为：

步骤6.1：获取所需的热敏电阻的电阻值，根据热敏电阻材料的方阻和所需要的电阻值设计出热敏电阻体积大小；

设计热敏电阻体积大小的过程为：

所需的热敏电阻的电阻值为R，电阻材料的方阻为R1，则得到下式：

R＝R1*L/D

其中，L为热敏电阻的长度，D为热敏电阻的厚度，

得到热敏电阻的长度和宽度的关系式：

L/D＝R/R1

其中，R1＝ρ*L/(W*D)＝(ρ/D)*(L/W)；

W为热敏电阻的宽度，知道L为热敏电阻的长度和D为热敏电阻的厚度的关系后，根据设计需要确定其中一个值，另一个值也可以确定；

电阻材料使用的是型号为ESL NTC-2115的电阻浆料；

印刷电阻材料时，实际的印刷的长度比预先设计的热敏电阻的长度，预先设计的热敏电阻的长度为两个电极之间的距离；

步骤6.2：在导热绝缘层上需要印刷热敏电阻的区域进行除尘处理，使用丝网印刷技术把电阻材料印刷在导热绝缘层上；

步骤6.3：印刷好后，放入烧结炉进行烧结；

步骤6.4：烧结成型后，对成型的热敏电阻进行测量，当阻值与所需的热敏电阻的电阻值不同时，对烧结成型的热敏电阻进行修正；

测量成型的热敏电阻的阻值与预先所需的热敏电阻的电阻值进行比较，当比所需的热敏电阻的电阻值小时，根据公式：

L/D＝R2/R1

热敏电阻的长度L为已知固定值，电阻材料的方阻R1已知固定值，则把测量成型的热敏电阻的阻值R2改为预先所需的热敏电阻的电阻R时，则得到

L/D2＝R/R1

其中，D2为修正后热敏电阻的宽度，

根据需要修正的宽度大小采用激光雕刻，把热敏电阻两边的宽度进行激光高温雕刻挥发，得到需要的宽度D2；

当所需的热敏电阻的电阻值大时，放回烧结炉进行烧结，烧结完成后再测量成型的热敏电阻的阻值，如果还是大于预先所需的热敏电阻的电阻值时，循环上述烧结步骤，直到成型的热敏电阻的阻值大于预先所需的热敏电阻的电阻值，如果测量成型的热敏电阻的阻值与预先所需的热敏电阻的电阻值相同时，制备完成，如果成型的热敏电阻的阻值小于预先所需的热敏电阻的电阻值时，执行上述小于修正的步骤。

激光雕刻的激光束的光斑的直径大小为0.1mm-0.2mm。激光雕刻时，电阻材料因为激光高温而挥发，使得雕刻的干净度非常长，因此电阻的精度更好。

本发明实施例中，所述步骤3中印刷电阻层3中控制电阻层3的厚度是通过前后重量对比，比预期的轻后，在原先的电阻层3上再印刷一层薄的电阻层3，薄的电阻层3的具体厚度根据差值重量计算出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种圆管厚膜加热器，包括基板圆筒(1)和介质层(2)，所述介质层(2)印刷在基板圆筒(1)的外侧，其特征在于：还包括电阻层(3)、导体层(4)、保护层(5)和安装固定板(6)，所述电阻层(3)和导体层(4)均印刷在介质层(2)上，所述保护层(5)印刷在电阻层(3)上；

所述电阻层(3)由电阻线组成，所述电阻线环绕在介质层(2)上，环绕的电阻线之间的间隔为12-18微米，所述基板圆筒(1)内部设置有热水管槽(9)，所述热水管槽(9)环绕在基板圆筒(1)内侧，所述热水管槽(9)的环绕走向与电阻线的环绕走线相同，分别设置在基板圆筒(1)的两侧；

所述基板圆筒(1)的一端设置有安装槽(8)和安装固定板(6)，所述安装固定板(6)卡接固定在安装槽(8)上，所述安装固定板(6)固定在外部设备上；

所述安装槽(8)的个数为2个或者4个，所述安装槽(8)相对等弧度设置在基板圆筒(1)上，所述安装固定板(6)上设置有固定孔(7)，固定孔(7)的个数为两个，分别设置在安装固定板(6)的相对边缘处；

所述导体层(4)包括两个焊点，一个设置为电阻线的电流输入点，另一个设置为电阻线的电流输出点，两个焊点分别设置在电阻线的两端；

所述基板圆筒(1)的内径为22.4mm，所述基板圆筒(1)的厚度为0.4mm；

所述圆管厚膜加热器的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤，

步骤1：切割基板圆筒(1)所需的基板，把基板挤压成为基板圆筒(1)；

步骤2：使用圆形热水管槽切割器进入旋转入基板圆筒(1)进行环形旋转切割热水管槽(9)；

步骤3：使用印刷机通过丝网印刷在基板圆筒(1)的外侧上印刷第一介质层，放入850摄氏度的烧结炉内进行烧结，然后印刷第二介质层烧结后再印刷第三介质层，第一介质层、第二介质和第三介质层构成介质层(2)，介质层(2)的总厚度不小于90微米；

步骤4：使用丝网印刷在介质层(2)上印刷电阻层(3)，电阻层(3)上的电阻线的宽度为2mm；

步骤5：在介质层(2)上印刷导体层(4)，冷却后在电阻层(3)上印刷保护层(5)；

所述步骤3中印刷电阻层(3)中控制电阻层(3)的厚度是通过前后重量对比，比预期的轻后，在原先的电阻层(3)上再印刷一层薄的电阻层(3)，薄的电阻层(3)的具体厚度根据差值重量计算出；

步骤6：在保护层(5)上印刷NTC层和NTC层输出电极和信号点；

印刷NTC涂层的具体过程为：

步骤6.1：获取所需的热敏电阻的电阻值，根据热敏电阻材料的方阻和所需要的电阻值设计出热敏电阻体积大小；

设计热敏电阻体积大小的过程为：

所需的热敏电阻的电阻值为R，电阻材料的方阻为R1，则得到下式：

R＝R1*L/D

其中，L为热敏电阻的长度，D为热敏电阻的厚度，

得到热敏电阻的长度和宽度的关系式：

L/D＝R/R1

其中，R1＝ρ*L/(W*D)＝(ρ/D)*(L/W)；

W为热敏电阻的宽度，知道L为热敏电阻的长度和D为热敏电阻的厚度的关系后，根据设计需要确定其中一个值，另一个值也可以确定；

电阻材料使用的是型号为ESL NTC-2115的电阻浆料；

印刷电阻材料时，实际的印刷的长度比预先设计的热敏电阻的长度长，预先设计的热敏电阻的长度为两个电极之间的距离；

步骤6.2：在导热绝缘层上需要印刷热敏电阻的区域进行除尘处理，使用丝网印刷技术把电阻材料印刷在导热绝缘层上；

步骤6.3：印刷好后，放入烧结炉进行烧结；

步骤6.4：烧结成型后，对成型的热敏电阻进行测量，当阻值与所需的热敏电阻的电阻值不同时，对烧结成型的热敏电阻进行修正；

测量成型的热敏电阻的阻值与预先所需的热敏电阻的电阻值进行比较，当比所需的热敏电阻的电阻值小时，根据公式：

L/D＝R2/R1

热敏电阻的长度L为已知固定值，电阻材料的方阻R1已知固定值，则把测量成型的热敏电阻的阻值R2改为预先所需的热敏电阻的电阻R时，则得到L/D2＝R/R1

其中，D2为修正后热敏电阻的宽度，

根据需要修正的宽度大小采用激光雕刻，把热敏电阻两边的宽度进行激光高温雕刻挥发，得到需要的宽度D2；

测量成型的热敏电阻的阻值与预先所需的热敏电阻的电阻值进行比较，当所需的热敏电阻的电阻值大时，放回烧结炉进行烧结，烧结完成后再测量成型的热敏电阻的阻值，如果还是大于预先所需的热敏电阻的电阻值时，循环上述烧结步骤，直到成型的热敏电阻的阻值小于或者等于预先所需的热敏电阻的电阻值，如果测量成型的热敏电阻的阻值与预先所需的热敏电阻的电阻值相同时，制备完成，如果成型的热敏电阻的阻值小于预先所需的热敏电阻的电阻值时，执行上述小于修正的步骤，激光雕刻的激光束的光斑的直径大小为0.1mm-0.2mm。

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