CN110167214B - 一种纳米发热板和智能供热设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米发热板，其特征在于，所述纳米发热板包括纳米发热涂层、盲孔灌注电极和基板，所述纳米发热涂层喷涂在所述基板粗糙平面的中部区域，所述盲孔灌注电极设在所述纳米发热涂层两端的边缘处。本发明还提供了所述纳米发热板在智能供热设备中的应用，所述设备升温速度快，热量利用率高，电热转换率高，密封性好，体积较小，使用时基本无嘈音、无辐射。

Description

一种纳米发热板和智能供热设备

技术领域

本发明属于发热设备技术领域，具体涉及一种纳米发热板和智能供热设备。

背景技术

随着我国城市化建设和现代工业的发展，人民的生活水平逐渐提高。在人们日常生活中存在很多加热需求，例如居民采暖、厨房烹饪、加热保健等；工业领域中的加热需求更多，例如各种各样的加热、换热和保温设备的应用，热能转化设备等。目前，传统的加热设备或装置采用电加热管和电磁加热技术。电加热管技术应用较为成熟，但其电热转化率较低，并且由于设备工作时处于高温状态，设备使用寿命较短。电磁加热技术是利用电磁感应原理将电能转化成热能的技术，生活中的电磁炉和电磁灶就是采用电磁加热技术，但其电热转化率为75-85％，并且在使用过程中会产生辐射和噪音，若应用于工业大生产则辐射和噪音更大，影响人们的健康。空气能设备主要是指将空气中蕴含的低品位热能量(如风能、太阳能和水能等)收集利用的热泵，空气能热泵是目前的清洁能源利用装置，然而，其使用受自然条件限制，技术发展不够成熟，大范围或工业应用受到限制。

纳米发热材料是一种新型高效发热或加热材料，其采用远红外线平面辐射，穿透力强，具有高能量密度，加热速度达300℃/分钟，能够达到99％的动态传热能源效率和90％的静态能源效率。纳米发热材料具有超低电阻，可使用直流电源驱动，加热温度为200-300℃。不同于传统发热体的随意四处散热，纳米发热材料的热能传递为垂直发热，热能使用效率高。纳米发热材料一般厚度较薄，能够抑制大电流冲击，进而延长其产品的使用寿命。

目前，本领域技术人员已经开始研制开发利用纳米发热材料的技术或设备。例如，专利CN201620441600.6公开了一种基于新型纳米发热体的电热采暖器，包括外壳和微晶玻璃发热板，外壳内部的顶端和底端分别固定有第一陶瓷卡座和第二陶瓷卡座，微晶玻璃发热板通过卡槽固定安装在第一陶瓷卡座和第二陶瓷卡座之间，卡槽内侧设置有磷铜弹片；外壳内部侧端设有加湿盒，前表面设置有网格隔离网，侧端外表面设有可控硅调节开关。

专利CN201810007575.4提供了一种纳米远红外热辐射膜板，包括发热膜本体，发热膜本体两侧边分别固定连接有用于与外界电源连接的金属电极片，发热膜本体由位于上下两层的绝缘耐磨层和夹于中间的纳米纤维发热膜层组成，纳米纤维发热膜层的两侧边均分别与对应的金属电极片电接触。

专利CN201020122180.8提供了一种纳米电暖器，包括中空壳体，壳体前端固定有网格状面网，壳体设置有温度控制装置，壳体内固定有平行于面网的纳米发热板，该纳米发热板与温度控制装置电连接，纳米发热板包括微晶玻璃基板，以及形成于基板表面的纳米发热膜，纳米发热膜正对面网。

在现有的纳米发热材料设备中，存在结构简单和设计不合理导致热能利用率较低的问题，现有的大多数含有纳米发热材料的加热设备普遍沿用传统的加热设备结构，即在纳米发热材料周边设施电绝缘设施后再设置加热介质，导致热能利用率较低，另外，电极连接方式复杂且占用空间，在节约纳米发热材料同时防止产生的热量无利用耗散方面存在缺陷。

发明内容

本发明提供了一种纳米发热板。

本发明还提供了一种发热板式集合体。

本发明还提供了一种发热单元。

本发明还提供了一种智能供热设备，所述设备中含有所述发热单元。

本发明还提供了一种带有盲孔灌注电极的纳米发热板在供热设备中的应用。

本发明还提供了一种金属框架型材在供热设备，尤其是暖气设备中的应用。

具体的，第一方面，本发明提供了一种纳米发热板，所述纳米发热板包括纳米发热涂层、盲孔灌注电极和基板，所述纳米发热涂层喷涂在所述基板的一侧平面，所述盲孔灌注电极设在所述纳米发热涂层两端的边缘处。

所述纳米发热涂层在接通电流情况下，可在短时间内激发原子间的共振效应，并释放出高能红外线或远红外线，被纳米发热涂层加热的物质，在原子共振谐振与高能红外线或远红外线的作用下能够迅速升温。

所述纳米发热涂层使用的纳米发热材料可以为市售的常规纳米发热材料。

所述纳米发热涂层的厚度为1-20微米。

优选的，所述基板为微晶玻璃板，更优选的，所述基板为具有一个光滑平面和一个粗糙平面的微晶玻璃板。

优选的，所述纳米发热涂层喷涂在所述基板的粗糙平面，增大纳米发热涂层在基板上的附着摩擦力，增大所述涂层脱落的阻力，延长所述纳米发热板的使用寿命。

优选的，所述纳米发热涂层喷涂在所述基板粗糙平面的中部区域，所述中部区域的面积能够根据发热热量的需要进行调节。所述纳米发热涂层喷涂在基板粗糙平面的中部区域，既能够节约纳米发热涂层材料，提高纳米发热涂层的利用率，又能利用基板四周未喷涂纳米发热涂层的区域作为保温隔热层，防止纳米发热涂层产生的热量从基板四周扩散而损失热量，使得纳米发热涂层产生的热量集中用于加热，从而提高所述纳米发热板的电热转换效率；另一方面，为所述纳米发热板的电极预留位置。

所述盲孔灌注电极包括盲孔、导电材料和电线，所述盲孔内部灌注导电材料，所述导电材料中设有电线，所述电线外接电源。

优选的，所述导电材料为金属，更优选的，所述导电材料选自银、铜、铝和铁，更优选的，所述导电材料为银，银的熔点较低，在熔化和灌注过程中操作方便。

具体的，将所述导电材料熔化后灌注在所述盲孔中，在导电材料凝固前，将电线放置在导电材料中；所述导电材料凝固后，电线牢固地连接在所述电极中。所述盲孔灌注电极结构和制作方法均比较简单，电接触良好，成本较低，安全可靠，解决了传统电极焊接以及焊接不牢固的问题；相比代替传统的金属电极板，所述盲孔灌注电极体积较小，使用灵活。

使用时，由于纳米发热涂层接通电源，不能直接接触加热介质，避免造成短路，所以所述纳米发热板的基板的光滑平面直接接触加热介质，这样，纳米发热涂层与加热介质之间只相隔一层基板，尽量减少纳米发热涂层与加热介质之间的热阻隔，提高所述纳米发热板的热效率。所述纳米发热板的基板的光滑平面直接接触加热介质，优选的，所述微晶玻璃的光滑平面亮度和平整度较高，减少加热介质的流动阻力，节约加热介质的驱动能源，另一方面，当加热介质为水时，光滑平面基本杜绝水中水垢的附壁现象，进而基本杜绝水垢产生的传热阻力，从而提高所述纳米发热板的传热效率。

第二方面，本发明提供了一种带有盲孔灌注电极的纳米发热板在供热设备中的应用，所述纳米发热板在所述供热设备中作为提供热量的热源，所述供热设备选自供暖设备、小厨宝、热水器、工业加热器和换热器。

第三方面，本发明提供了一种发热板式集合体，所述发热板式集合体包括所述纳米发热板、隔热绝缘板和保护板，所述隔热绝缘板设在所述纳米发热板涂有纳米发热涂层的一侧，所述保护板设在隔热绝缘板远离纳米发热板的一侧。

所述纳米发热板的电极还可以为普通电极，所述普通电极为所述纳米发热涂层两端边缘处设置导电材质的电极，并物理固定在所述基板上，优选的，所述物理固定为螺丝固定。优选的，所述普通电极表面设有绝缘护盖，更优选的，所述绝缘护盖为陶瓷绝缘护盖，保护普通电极和防止普通电极与其他设备零部件接触导致短路。所述普通电极占用空间较大，且结构比较复杂，所述螺丝与电极的导电系数不一致，将造成电能损失，进而导致所述纳米发热板的电热效率降低。

所述隔热绝缘板设在纳米发热板涂有纳米发热涂层的一侧，隔热绝缘板具有绝缘、耐高温和隔热的特性，极大限度地杜绝纳米发热涂层产生的热量向没有加热介质的外界传播和流失，提高纳米发热涂层和其产生的热量的利用率，进而提高所述发热板式集合体的电热转换效率。

所述保护板设在隔热绝缘板远离纳米发热板的一侧，并保护内部的隔热绝缘板和纳米发热板的稳固。所述保护板的材质选自金属、木质和塑料，保护板具有耐高温和不易变形的性能。

第四方面，本发明提供了所述发热板式集合体在供热设备中的应用，所述发热板式集合体在所述供热设备中作为提供热量的热源，所述供热设备选自供暖设备、小厨宝、热水器、工业加热器和换热器。

使用时，由于纳米发热涂层接通电源，不能直接接触加热介质，避免造成短路，所以所述纳米发热板的基板的光滑平面直接接触加热介质。优选的，所述微晶玻璃的光滑平面亮度和平整度较高，减少加热介质的流动阻力，节约加热介质的驱动能源，另一方面，当加热介质为水时，光滑平面基本杜绝水中水垢的附壁现象，进而基本杜绝水垢产生的传热阻力，从而提高所述发热板式集合体的传热效率。

第五方面，本发明提供了一种发热单元，所述发热单元包括所述发热板式集合体和金属框架型材，所述发热板式集合体设置在金属框架型材的两个相对的镂空侧面，并通过保护板与金属框架型材连接固定，发热板式集合体用于加热金属框架型材内部的加热介质。所述金属框架型材的材质为耐高温、防腐蚀和导热性较好的金属材质，优选的，所述金属框架型材的材质为铝或铝合金。

所述金属框架型材的主体为立方体形状的框架，所述型材的两个相对的侧面镂空，与镂空侧面相连的两个相对侧面为封闭侧面，所述金属框架型材的另外两个端面是封闭的，并且所述端面分别设有与外界联通的进口和出口，即所述进口和出口联通外界与金属框架型材内部。

优选的，所述金属框架型材的主体为扁平的立方体形状，并且面积较大的两个侧面为镂空侧面，所述发热板式集合体的基板光滑平面朝向所述镂空侧面，这样，传热面积较大，提高传热速率。

所述金属框架型材采用模块化压铸，一体成型。所述金属框架型材使得发热板式集合体直接接触加热介质，利用所述纳米发热板直接加热加热介质，去掉了传统加热器的中间传热隔层，最大限度的减少传热阻隔和热量损失；同时，发热板式集合体的隔热绝缘板和保护板防止所述纳米发热板产生的热量向外界扩散损失，提高了所述发热单元的电热转换效率。另一方面，金属框架型材减少了金属用量和型材重量，使得成本降低，所述发热单元轻质化。

所述封闭侧面设有预留孔，方便监控金属框架型材内部的加热介质的温度或液位。

优选的，所述金属框架型材的镂空侧面的四周边缘设有螺丝孔，便于固定所述发热板式集合体。

优选的，所述进口和出口采用冲压工艺，进口和出口的内部以及与金属框架型材连接的部分为圆扁口，所述圆扁口能够提升加热介质的流量，使得加热介质流动均匀，且与所述发热板式集合体均匀贴合并带走热量。

优选的，两个所述镂空侧面的四周分别设有凹槽，两个所述发热板式集合体分别镶嵌并粘合在所述凹槽内，使两个发热板式集合体与金属框架型材内部形成闭合空间，所述闭合空间为加热介质流动受热空间。所述凹槽能够增加粘合胶的饱和度，同时增大粘合胶的着力面积，最大限度保证粘合胶均匀附着，达到发热板式集合体和与金属框架型材的无缝结合。所述粘合胶为耐高温粘合胶。

更优选的，所述凹槽采用沙化面处理，进一步增强粘合胶面的附着力，让发热板式集合体、粘合胶与金属框架型材更好的贴合，密封性较好。

优选的，所述金属框架型材的两端内部设有漏斗形下凹流道，所述流道的窄口一端与所述进口或出口相联通，宽口一端与金属框架型材内侧相联通；所述流道增加了加热介质的流速，最大限度提升了加热介质的流量，使加热介质均匀地与发热板式集合体贴合并带走热量，强化传热。

在本发明的一个具体实施方式中，所述发热单元包括所述发热板式集合体和金属框架型材，发热板式集合体设在金属框架型材的两侧；具体的，所述发热板式集合体的基板和隔热绝缘板镶嵌并粘合在所述镂空侧面的凹槽内，基板的光滑平面面对金属框架型材的内部，基板的粗糙平面涂有所述纳米发热涂层，纳米发热涂层的两端边缘处设置所述盲孔灌注电极，所述盲孔灌注电极的表面上涂覆一层绝缘物质，保护电极和防止电极与其他设备零部件接触导致短路，所述基板的粗糙平面的侧面设有隔热绝缘板，防止纳米发热涂层产生的热量向没有加热介质的外界传播和流失，所述隔热绝缘板外侧设有所述保护板，保护板四周设有螺丝孔，用于与金属框架型材镂空侧面四周的螺丝孔对接，利用螺丝紧固所述发热单元，增加内部发热板式集合体的稳固性和加强隔热绝缘板的贴合性。

所述发热单元中，所述纳米发热板的升温速度快，所述发热板式集合体保护发出的热量，发热板式集合体直接设置在金属框架型材的镂空侧面，并直接接触加热介质，这样，将发出的热量充分利用，电热转换率高，密封性好，体积较小，使用时基本无嘈音、无辐射。

所述发热单元还可以采用另一种形式，即所述发热单元包括所述发热板式集合体和闭合式金属型材，所述发热板式集合体设置在闭合式金属型材的两侧，发热板式集合体加热闭合式金属型材内部的加热介质。所述闭合式金属型材的材质为耐高温、防腐蚀和导热性较好的金属材质，优选的，所述闭合式金属型材的材质为铝或铝合金。

所述闭合式金属型材的主体为立方体形状，并且四周侧面为一体化闭合型材，两个端面与外界相互联通，两个端面分别设有端盖，所述端盖上设有通孔，所述通孔将外界与闭合式金属型材的内部联通。使用时，所述加热介质从所述通孔进入闭合式金属型材，再从另一端的通孔流出。

优选的，所述闭合式金属型材的主体为扁平的立方体形状，并且面积较大的两个侧面为平面，所述发热板式集合体的基板光滑平面朝向所述面积较大的两个侧面，这样，传热面积较大，提高传热速率。

优选的，所述闭合式金属型材采用压铸铝制作。

在本发明的另一种实施方式中，所述发热单元包括所述发热板式集合体和闭合式金属型材，发热板式集合体设在闭合式金属型材的两侧；具体的，所述发热板式集合体的基板的光滑平面与闭合式金属型材的面积较大的扁平平面直接接触，所述基板的粗糙平面涂有所述纳米发热涂层，纳米发热涂层的两端边缘处设置普通电极，并用螺丝固定在所述基板的粗糙平面上，所述普通电极的表面设有陶瓷绝缘护盖，保护普通电极和防止普通电极与其他设备零部件接触导致短路，所述基板粗糙平面的侧面设有微晶玻璃板，防止纳米发热涂层产生的热量向没有加热介质的外界传播和流失。

第六方面，本发明还提供了一种金属框架型材在供热设备，尤其是暖气设备中的应用，所述金属框架型材具有两个相对的镂空侧面，所述供热设备或暖气设备含有至少一个所述发热单元，所述发热单元包括所述金属框架型材和发热板式集合体，发热板式集合体包括所述纳米发热板、隔热绝缘板和保护板，纳米发热板包括纳米发热涂层、盲孔灌注电极和基板。

第七方面，本发明提供了一种智能供热设备，所述智能供热设备含有至少一个所述发热单元和智能控制系统，所述发热单元包括所述发热板式集合体和金属框架型材，发热板式集合体包括所述纳米发热板、隔热绝缘板和保护板，纳米发热板包括纳米发热涂层、盲孔灌注电极和基板。

所述发热板式集合体包括所述纳米发热板、隔热绝缘板和保护板，所述隔热绝缘板设在所述纳米发热板涂有纳米发热涂层的一侧，所述保护板设在隔热绝缘板远离纳米发热板的一侧。

所述纳米发热板包括纳米发热涂层、盲孔灌注电极和基板，所述纳米发热涂层喷涂在所述基板的一侧平面，所述盲孔灌注电极设置在所述基板上的纳米发热涂层两端的边缘处，为纳米发热涂层供电。

优选的，所述智能供热设备中设有多个所述发热单元，并采用串联或并联的方式连接多个发热单元的所述金属框架型材，形成集成供热阵列，集约化布置，占地较小；所述加热介质沿串联或并联路线在发热单元的金属框架型材中流动，并被发热单元的所述发热板式集合体加热，加热后加热介质流出发热单元，流向其他需要热量的设备。

使用时，所述加热介质在驱动设备的驱动下从所述金属框架型材的进口流入，并沿金属框架型材内部的流道向出口流动；金属框架型材两侧的发热板式集合体接通电源后开始发热，所述纳米发热涂层在短时间内升到较高温度并发出热量，所述热量被所述基板四周、隔热绝缘板和保护板阻隔，只能透过基板传递给所述金属框架型材内部的加热介质，加热介质受热后从金属框架型材的出口流入，完成加热过程。

优选的，多个所述发热单元的外部设有接线端子，所述接线端子的一端汇聚多个发热单元的耐高温电线，另一端连接普通电线，所述普通电线将所述耐高温电线和电源连接。所述接线端子不仅使得电线整齐有序，便于维护更换，而且减少了耐高温电线的使用量，节约了成本。

所述智能供热设备的外部设有泵，所述泵驱动加热介质在发热单元中流动。

所述智能控制系统含有定时模块、智能恒温模块和故障显示模块；所述定时模块能够实现定时功能，所述智能恒温模块能够保证所述智能供热设备的控温、恒温，所述故障显示模块能够实现温度、液位、漏电保护和设备其他部件的故障显示功能。所述智能控制系统监控所述发热单元、加热介质和智能供热设备的运行情况；所述智能控制系统包括控制面板、智能控制芯片、环境温度感应器、加热介质温度感应器、超温感应器、漏电感应器、加热介质液位感应器。控制面板上的图标和按键对应连接智能控制芯片。

所述控制面板设在所述智能供热设备的外壳的正面。所述智能供热设备的外壳还设有电源总开关、散热口和环境温度感应器，所述环境温度感应器测量外界的温度或室温。

所述加热介质温度感应器、加热介质液位感应器和超温感应器均通过所述金属框架型材的封闭侧面的预留孔进入型材内部，监控加热介质的温度、液位和温度是否过高。所述漏电感应器设在智能供热设备的内部。

所述控制面板包括定时时段按键、开始键、关闭键、泵图标、时间显示图标、加热介质温度显示图标、故障信号图标、功率条、加热图标、保温图标、防冻图标、故障图标、电源键、设置键、增大键和减小键；所述定时时段按键包括三个定时时段，具体为定时一、定时二和定时三；所述控制面板的所有按键和图标均为触摸按键。

所述智能控制系统具有时钟校准功能、定时功能、智能恒温功能、童锁功能、记忆功能、遥控功能和故障显示功能。

实现所述时钟校准功能，长按所述设置键5秒钟，进入时钟校准模式，此时所述时间显示图标的小时部分闪烁，按增大键或减小键可改变小时时间；校准完小时部分后，按设置键，此时时间显示图标的分钟部分闪烁，按增大键或减小键可改变分钟时间。

所述定时功能使智能供热设备在制定时间段内进行供热。所述定时模块实现所述定时功能，待机状态下，按下所述设置键，再依次按下定时一和开始键，设定定时一的开始时间，所述时间显示图标的小时部分闪烁，按增大键或减小键可改变小时时间，设定完小时部分后，按下时间显示图标的分钟部分，此时时间显示图标的分钟部分闪烁，按增大键或减小键可改变分钟时间；设定完分钟部分后，按下关闭键设置关闭时间，所述时间显示图标的小时部分闪烁，按增大键或减小键可改变小时时间，设定完小时部分后，按下时间显示图标的分钟部分，此时时间显示图标的分钟部分闪烁，按增大键或减小键可改变分钟时间。所述定时二和定时三的设定方法与定时一的相同。

所述智能恒温模块实现所述智能恒温功能，待机状态下，按下所述设置键，加热介质温度显示图标显示设置加热介质的温度，按增大键或减小键改变设置加热介质的温度；再按下设置键，加热介质温度显示图标显示实际加热介质温度，再按下设置键，加热介质温度显示图标显示室温；再按下设置键，加热介质温度显示图标显示温差，按增大键或减小键改变温差。

设置完成后，按下电源键，运行智能供热设备，并按照设置的加热介质温度运行；当实际温度小于设置温度的差值大于所述温差时，开启所述发热单元；当实际温度等于或大于设置温度时，停止加热，进入保温状态，以此循环达到恒温。

优选的，所述智能供热设备的工作状态包括加热状态、保温状态和防冻状态。所述加热状态下，启动发热单元，功率条呈跑马灯逐渐亮起，所述泵工作，泵图标亮起，同时加热图标亮起。所述保热状态下，保温图标亮起，泵间歇运行，泵图标相应间歇亮起。所述防冻状态为待机状态下，实际加热介质温度低于一定温度时，此时防冻图标亮起，泵间歇工作；当实际加热介质温度更低时，启动发热单元，加热至实际加热介质温度高于一定温度时停止加热。

实现所述童锁功能，长按减小键5秒，进入童锁状态，所有的按键无效；在童锁状态下关闭电源，再接通电源，童锁功能会自动解除。

所述记忆功能为所述智能控制芯片能记忆所述智能供热设备的所有参数，关闭后再次使用时，所有参数沿用上次运行时的数值。

所述遥控功能为使用遥控器控制所述智能供热设备的所有参数，所述遥控器的按键和功能与控制面板的按键和功能相同。

所述故障显示功能通过所述故障显示模块实现，当所述智能供热设备的出现故障时，故障图标亮起，根据故障的不同，故障信号图标显示不同图案；具体的，当环境温度感应器无论开路或短路时，故障信号图标显示故障代码“E1”，当加热介质温度感应器无论开路或短路时，故障信号图标显示故障代码“E2”，当超温感应器无论开路或短路时，故障信号图标显示故障代码“E3”，当漏电感应器感应到漏电时，故障信号图标显示故障代码“E4”，当加热介质液位感应器无论开路或短路时，故障信号图标显示故障代码“E5”，当加热状态下，加热介质温度超过一定温度时，立即停止加热，故障信号图标显示故障代码“E6”，当待机或工作状态下，加热介质温度低于一定温度时，故障信号图标显示故障代码“E7”。

本发明所述的加热介质为能够被加热、传热的液体或气体，优选的，所述加热介质选自水、油和空气。

附图说明

图1是本发明的纳米发热板1的微晶玻璃板的粗糙平面103示意图。

图2是本发明的纳米发热板1的微晶玻璃板的光滑平面104示意图。

图3是本发明的盲孔灌注电极2结构图。

图4是本发明的一种可选的发热板式集合体3结构图。

图5是本发明的另一种可选的发热板式集合体3结构图。

图6是本发明的一种可选的发热单元5结构图。

图7是本发明的另一种可选的发热单元5结构图。

图8是本发明的另一种可选的发热单元5的金属框架型材7结构图。

图9是进口704和出口705内部结构图。

图10是流道710结构图。

图11是本发明的电热采暖炉8正面图。

图12是本发明的接线端子801示意图。

图13是本发明的电热采暖炉8内部图。

图14是本发明的电热采暖炉8的控制面板9结构图。

附图中，1-纳米发热板，101-纳米发热涂层，102-微晶玻璃板，103-微晶玻璃板的粗糙平面，104-微晶玻璃板的光滑平面，2-盲孔灌注电极，201-盲孔，202-银，203-耐高温电线，3-发热板式集合体，301-隔热绝缘板，302-保护板，303-陶瓷绝缘物质，4-普通电极，401-电极片，402-陶瓷绝缘护盖，5-发热单元，6-闭合式金属型材，601-端盖，602-通孔，7-金属框架型材，701-镂空侧面，702-封闭侧面，703-端面，704-进口，705-出口，706-预留孔，707-螺丝孔，708-扁平口，709-凹槽，710-流道，8-电热采暖炉，801-接线端子，802-普通电线，803-智能控制芯片，804-环境温度感应器，805-水温感应器，806-漏电感应器，807-水位感应器，9-控制面板，901-水泵图标，902-时间显示图标，903-故障信号图标，904-电源键，905-设置键，906-增大键，907-减小键，10-散热口，11-电源总开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

以下实施例中基板为微晶玻璃板，加热介质为自来水。

实施例1纳米发热板

本实施例的纳米发热板1结构图如图1所示，纳米发热板1包括纳米发热涂层101和微晶玻璃板102，纳米发热涂层101喷涂在微晶玻璃板的粗糙平面103的中部区域，纳米发热涂层101的厚度为5微米。

纳米发热涂层101在接通电流情况下，可在短时间内激发原子间的共振效应，并释放出高能红外线或远红外线，被纳米发热涂层101加热的物质，在原子共振谐振与高能红外线或远红外线的作用下能够迅速升温。纳米发热涂层101喷涂在微晶玻璃板的粗糙平面103，增大纳米发热涂层101在微晶玻璃板102上的附着摩擦力，增大脱落的阻力，延长纳米发热板1的使用寿命。纳米发热101喷涂在微晶玻璃板的粗糙平面103的中部区域，既能够节约纳米发热涂层101材料，并提高利用率，又能利用微晶玻璃板102四周未喷涂纳米发热涂层101的区域作为保温隔热层，防止纳米发热涂层101产生的热量从微晶玻璃板102四周扩散而损失热量，使得纳米发热涂层101产生的热量集中用于加热，从而提高纳米发热板1的电热转换效率；另一方面，为纳米发热板1的电极预留位置。

微晶玻璃板的光滑平面104如图2所示，纳米发热板1在使用时，由于纳米发热涂层101接通电源，不能直接接触自来水，避免造成短路，所以微晶玻璃板的光滑平面104直接接触自来水，这样，纳米发热涂层101与自来水之间只相隔一层微晶玻璃板102，尽量减少纳米发热涂层101与自来水之间的热阻隔，提高纳米发热板1的热效率；微晶玻璃板的光滑平面104直接接触自来水，减少自来水的流动阻力，节约驱动能源，另一方面微晶玻璃板的光滑平面104基本杜绝自来水中水垢的附壁现象，进而基本杜绝水垢产生的传热阻力，从而提高纳米发热板1的传热效率。

实施例2盲孔灌注电极

本实施例的盲孔灌注电极2结构图如图3所示，盲孔灌注电极2包括盲孔201、导电材料和耐高温电线203。本实施例的导电材料选用金属银202，银202熔点较低，在熔化和灌注过程中操作方便。

盲孔灌注电极2是在微晶玻璃板的粗糙平面103上设置盲孔201，盲孔201内部灌注金属银202，银202中设有耐高温电线203，耐高温电线203外接电源。

具体的，将银202熔化后灌注在盲孔201中，在银202凝固前，将耐高温电线203放置在银202中；银202凝固后，耐高温电线203牢固地连接在盲孔灌注电极2中。盲孔灌注电极2结构和制作方法均比较简单，电接触良好，成本较低，安全可靠，解决了传统电极焊接以及焊接不牢固的问题；相比代替传统的金属电极板，盲孔灌注电极2体积较小，设置灵活。

实施例3发热板式集合体

本实施例的发热板式集合体3的结构图如图4所示，发热板式集合体3包括实施例1的纳米发热板1、隔热绝缘板301和保护板302，隔热绝缘板301设在纳米发热板1涂有纳米发热涂层101的一侧，保护板302设在隔热绝缘板301远离纳米发热板1的一侧。

纳米发热板1的纳米发热涂层101两端的边缘处分别设有实施例2的盲孔灌注电极2，为纳米发热涂层101供电，盲孔灌注电极2的表面涂覆一层陶瓷绝缘物质303，防止短路漏电，安全可靠。

具体的，隔热绝缘板301设在纳米发热板1的微晶玻璃板的粗糙平面103的旁边，隔热绝缘板301具有绝缘、耐高温和隔热的特性，极大限度地杜绝纳米发热涂层101产生的热量向没有自来水的外界传播和流失，提高纳米发热涂层101和其产生的热量的利用率，进而提高发热板式集合体3的电热转换效率。保护板302为金属材质，具有耐高温和不易变形的性能；保护板302设在隔热绝缘板301远离纳米发热板1的一侧，并保护内部的隔热绝缘板301和纳米发热板1的稳固。

实施例4发热板式集合体

本实施例的发热板式集合体3的结构图如图5所示，发热板式集合体3包括实施例1的纳米发热板1和隔热绝缘板301，隔热绝缘板301设在纳米发热板1涂有纳米发热涂层101的一侧，本实施例的隔热绝缘板301为微晶玻璃板102。

纳米发热板1的纳米发热涂层101两端的边缘处分别设有普通电极4，为纳米发热涂层101供电。普通电极4为纳米发热涂层101两端边缘处分别设置电极片401，并用螺丝固定在微晶玻璃板102上，普通电极4表面设有陶瓷绝缘护盖402，保护普通电极4和防止普通电极4与其他设备零部件接触导致短路。普通电极4占用空间较大，且结构比较复杂，螺丝与电极片401的导电系数不一致，将造成电能损失，进而导致纳米发热板1的电热效率降低。

实施例5发热单元

本实施例的发热单元5结构图如图6所示，发热单元5包括实施例4中的发热板式集合体3和闭合式金属型材6，发热板式集合体3设置在闭合式金属型材6的两侧，即发热板式集合体3的微晶玻璃板的光滑平面104与闭合式金属型材6的面积较大的两个扁平平面直接接触，并加热闭合式金属型材6内部的自来水。闭合式金属型材6的材质为耐高温、防腐蚀和导热性较好的铝合金材质。

闭合式金属型材6为扁平形状，并且四周侧面为一体化闭合型材，两个端面与外界相互联通，两个端面分别设有端盖601，端盖601上设有通孔602，通孔602将外界与闭合式金属型材6的内部联通。使用时，闭合式金属型材6面积较大的两个侧面为平面，用于与发热板式集合体3的微晶玻璃板的光滑平面104接触，传热面积较大，传热速率较高；自来水从通孔602进入闭合式金属型材6，再从另一端的通孔602流出。

实施例6发热单元

本实施例的发热单元5结构图如图7所示，发热单元5包括实施例3中的发热板式集合体3和金属框架型材7，发热板式集合体3设置在金属框架型材7的两侧，发热板式集合体3加热金属框架型材7内部的自来水。金属框架型材7的材质为耐高温、防腐蚀和导热性较好的铝合金材质。

如图8所示，金属框架型材7的主体为立方体形状的框架，其两个相对的侧面镂空，与镂空侧面701相连的两个相对侧面为封闭侧面702，另外两个端面703是封闭的，并且端面703分别设有与外界联通的进口704和出口705。封闭侧面702设有预留孔706，方便监控金属框架型材7内部的温度。金属框架型材7的镂空侧面701的四周边缘设有螺丝孔707，便于固定发热板式集合体3。

如图9所示，进口704和出口705采用冲压工艺，进口704和出口705内部以及与金属框架型材7连接的部分为圆扁口708，圆扁口708能够提升自来水的流量，使得自来水流动均匀，且与发热板式集合体3均匀贴合并带走热量。两个镂空侧面701的四周分别设有凹槽709，两个发热板式集合体3分别镶嵌并粘合在凹槽709内，使两个发热板式集合体3与金属框架型材7内部形成闭合空间，闭合空间为自来水的流动受热空间。凹槽709能够增加耐高温粘合胶的饱和度，同时增大粘合胶的着力面积，最大限度保证粘合胶均匀附着，达到发热板式集合体3和与金属框架型材7的无缝结合。凹槽709采用沙化面处理工艺，进一步增强粘合胶面的附着力，让发热板式集合体3、粘合胶与金属框架型7材更好的贴合，密封性较好。

如图10所示，金属框架型材7的两个端面703内部设有漏斗形下凹流道710，流道710的窄口一端与进口704和出口705相联通，宽口一端与金属框架型材7内侧相联通，流道710增加了自来水的流速，最大限度提升了自来水的流量，使得自来水均匀地与发热板式集合体3贴合并带走热量，强化传热。

金属框架型材7采用模块化压铸，一体成型。金属框架型材7使得发热板式集合体3直接接触自来水，利用纳米发热板1直接加热自来水，去掉了传统加热器的中间传热隔层，最大限度的减少传热阻隔和热量损失；同时，发热板式集合体3的隔热绝缘板301和保护板302防止纳米发热板1产生的热量向外界扩散损失，提高了发热单元5的电热转换效率。另一方面，金属框架型材7减少了金属用量和型材重量，使得成本降低，发热单元5轻质化。

实施例7电热采暖炉

本实施例的电热采暖炉8的正面图如图11所示，电热采暖炉8的外壳正面设有控制面板9，侧面设有散热口10、环境温度感应器804和电源总开关11，环境温度感应器804测量室温。

接线端子801示意图如图12所示，四个发热单元5的外部设有接线端子801，接线端子801的一端汇聚发热单元5的耐高温电线203，另一端连接普通电线802，普通电线802将耐高温电线203和电源连接。接线端子801不仅使得电线整齐有序，便于维护更换，而且减少了耐高温电线203的使用量，节约了成本。

本实施例的电热采暖炉8的内部图如图13所示，电热采暖炉8中设置四个实施例6的发热单元5，并采用串联的方式连接四个发热单元5的金属框架型材7，形成集成供热阵列，集约化布置，占地较小；自来水沿串联路线在发热单元5的金属框架型材7中流动，并被发热单元5的发热板式集合体3加热，加热后自来水流出发热单元5，流向其他需要热量的设备。电热采暖炉8水泵设在电热采暖炉8的外部。

电热采暖炉8具有智能控制系统，智能控制系统含有定时模块、智能恒温模块和故障显示模块；定时模块能够实现定时功能，智能恒温模块能够保证电热采暖炉8的控温、恒温，故障显示模块能够实现温度、液位、漏电保护和设备其他部件的故障显示功能。智能控制系统监控发热单元5、自来水和电热采暖炉8的运行情况。智能控制系统包括控制面板9、智能控制芯片803、环境温度感应器804、水温感应器805、漏电感应器806、水位感应器807、超温感应器808。控制面板9上的图标和按键对应连接智能控制芯片803。

使用时，自来水在水泵的驱动下从金属框架型材7的进口704流入，并沿金属框架型材7内部的流道向出口705流动；金属框架型材7两侧的发热板式3接通电源后开始发热，纳米发热涂层101在短时间内升到较高温度并发出热量，热量被微晶玻璃板102的四周、隔热绝缘板301和保护板302阻隔，只能透过微晶玻璃板102传递给金属框架型材7，再由金属框架型材7传递给自来水。

水温感应器805、水位感应器807和超温感应器808通过金属框架型材7的预留孔706进入型材内部，监控水温、水位和温度是否过高；漏电感应器806设在电热采暖炉8的内部。

如图14所示，控制面板9包括定时时段按键、开始键、关闭键、水泵图标901、时间显示图标902、水温显示图标、故障信号图标903、功率条、加热图标、保温图标、防冻图标、故障图标、电源键904、设置键905、增大键906和减小键907；定时时段按键包括三个定时时段，具体为定时一、定时二和定时三；控制面板9的所有按键和图标均为触摸按键。

智能控制系统具有时钟校准功能、定时功能、智能恒温功能、童锁功能、记忆功能、遥控功能和故障显示功能。

实现时钟校准功能，长按设置键905五秒钟，进入时钟校准模式，此时时间显示图标902的小时部分闪烁，按增大键906或减小键907可改变小时时间；校准完小时部分后，按设置键905，此时时间显示图标的分钟部分闪烁，按增大键906或减小键907可改变分钟时间。

定时功能使电热采暖炉8在设定时间段内进行供热。定时模块实现定时功能，待机状态下，按下设置键905，再依次按下定时一和开始键，设定定时一的开始时间，时间显示图标902的小时部分闪烁，按增大键906或减小键907设置小时，设定完小时部分后，按下时间显示图标902的分钟部分，此时时间显示图标的分钟部分闪烁，按增大键906或减小键907设置分钟；设定完分钟部分后，按下关闭键设置关闭时间，设置方法与设置开始时间相同。

智能恒温模块实现智能恒温功能，待机状态下，按下设置键905，水温显示图标显示设置水温，按增大键906或减小键907设置水温为70℃；再按下设置键905，水温显示图标显示实际水温，再按下设置键905，水温显示图标显示室温；再按下设置键905，水温显示图标显示温差，按增大键906或减小键907设置温差为5℃。

设置完成后，按下电源键，运行电热采暖炉8，并按照设置水温70℃运行；当实际温度小于设置温度的差值大于设置的温差5℃时，开启发热单元5；当实际温度等于或大于设置水温70℃时，停止加热，进入保温状态，以此循环达到恒温。

电热采暖炉8的工作状态包括加热状态、保温状态和防冻状态。加热状态下，启动发热单元5，功率条呈跑马灯逐渐亮起，水泵工作，水泵图标901亮起，同时加热图标亮起。保热状态下，保温图标亮起，水泵间歇运行，水泵图标901相应间歇亮起。防冻状态为待机状态下，实际水温低于10℃，此时防冻图标亮起，水泵间歇工作；当实际水温低于5℃时，启动发热单元5，加热至实际水温10℃时停止加热。

实现童锁功能，长按减小键907五秒，进入童锁状态，所有的按键无效；在童锁状态下关闭电源，再接通电源，童锁功能会自动解除。

记忆功能为智能控制芯片803能记忆电热采暖炉8的所有参数，关闭后再次使用时，所有参数沿用上次运行时的数值。

遥控功能为使用遥控器控制电热采暖炉8的所有参数，遥控器的按键和功能与控制面板9的按键和功能相同。

故障显示功能通过故障显示模块实现，当电热采暖炉8的出现故障时，故障图标亮起，根据故障的不同，故障信号图标903显示不同图案；具体的，当环境温度感应器804无论开路或短路时，故障信号图标903显示故障代码“E1”，当水温感应器805无论开路或短路时，故障信号图标903显示故障代码“E2”，当超温感应器无论开路或短路时，故障信号图标903显示故障代码“E3”，当漏电感应器806感应到漏电时，故障信号图标903显示故障代码“E4”，当水位感应器807无论开路或短路时，故障信号图标903显示故障代码“E5”，当加热状态下，水温超过85℃时，立即停止加热，故障信号图标903显示故障代码“E6”，当待机或工作状态下，水温低于3℃时，故障信号图标903显示故障代码“E7”。

Claims (6)

1.一种发热单元，其特征在于，所述发热单元包括发热板式集合体和金属框架型材，所述发热板式集合体设置在金属框架型材的两个相对的镂空侧面，并通过保护板与金属框架型材连接固定，发热板式集合体用于加热金属框架型材内部的加热介质；

所述发热板式集合体包括纳米发热板、隔热绝缘板和保护板，所述隔热绝缘板设在纳米发热板涂有纳米发热涂层的一侧，所述保护板设在隔热绝缘板远离纳米发热板的一侧；

所述纳米发热板包括纳米发热涂层、盲孔灌注电极和基板，所述纳米发热涂层喷涂在所述基板粗糙平面的中部区域，所述盲孔灌注电极设在所述纳米发热涂层两端的边缘处。

2.根据权利要求1所述的一种发热单元，其特征在于，所述盲孔灌注电极包括盲孔、导电材料和电线，所述盲孔内部灌注导电材料，所述导电材料中设有电线。

3.根据权利要求1所述的一种发热单元，其特征在于，所述金属框架型材的主体为立方体形状的框架，所述金属框架型材的两个相对的侧面镂空，与镂空侧面相连的两个相对侧面为封闭侧面，所述金属框架型材的另外两个端面是封闭的，并且所述端面分别设有与外界联通的进口和出口。

4.根据权利要求3所述的一种发热单元，其特征在于，两个所述镂空侧面的四周分别设有凹槽，所述凹槽采用沙化面处理，两个所述发热板式集合体分别镶嵌并粘合在所述凹槽内，使两个发热板式集合体与金属框架型材内部形成闭合空间；

所述金属框架型材的主体为扁平的立方体形状，并且面积较大的两个侧面为镂空侧面，所述发热板式集合体的基板光滑平面朝向所述镂空侧面；所述进口和出口的内部以及与金属框架型材连接的部分为圆扁口；两个所述端面内部设有漏斗形下凹流道，所述流道的窄口一端与所述进口或出口相联通，宽口一端与金属框架型材内侧相联通。

5.一种智能供热设备，其特征在于，所述智能供热设备含有至少一个权利要求1所述的发热单元和智能控制系统；

所述纳米发热涂层喷涂在所述基板的一侧平面，所述盲孔灌注电极设置在所述基板上的纳米发热涂层两端的边缘处，为纳米发热涂层供电。

6.根据权利要求5所述的智能供热设备，其特征在于，所述智能供热设备中设有多个所述发热单元，并采用串联或并联的方式连接多个发热单元的所述金属框架型材，形成集成供热阵列；

所述智能控制系统含有定时模块、智能恒温模块和故障显示模块；所述定时模块能够实现定时功能，所述智能恒温模块能够保证所述智能供热设备的控温、恒温，所述故障显示模块能够实现温度、液位、漏电保护和设备其他部件的故障显示功能。

Images