CN110798923B - 加热面板及无火灶 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种加热面板及无火灶。该加热面板包括导热板、绝热支撑板以及石墨烯加热层；所述绝热支撑板沿着周向边缘支撑所述导热板，所述石墨烯加热层位于所述所述导热板和所述绝热支撑板围成的腔体中并至少部分地设置于所述导热板的下表面，所述石墨烯加热层连接有加热电极，所述加热电极与电源连接以便为所述石墨烯加热层提供发热所需的电能。该加热面板能量损失小，电热炉耗电量小，有利于节约电能且对炊具材料没有限制；又由于该加热面板厚度小、质量小，有利于加热面板的轻量化设计。该无火灶包括上述加热面板。

Description

加热面板及无火灶

技术领域

本发明涉及厨房用具技术领域，尤其涉及一种加热面板及无火灶。

背景技术

无火灶和明火灶都是广泛使用的家用加热烹调器具。多数明火灶为燃气灶，燃气灶通过燃烧燃气所产生的明火进行加热，而多数无火灶使用电能进行加热。由于无火灶使用电能而不是燃气进行加热，因此无火灶相比于明火灶更加环保。又由于无火灶可以有效地避免由于燃气泄漏而导致的爆炸、失火等安全隐患，所以无火灶相比于明火灶也更加安全。

现有的无火灶多数为电磁炉，电磁炉对锅具的材料有所限制，而且由于其利用涡流效应的加热手段，常常有磁场能量泄露的缺点，不利于用户的方便使用，也不利于节约电能。

现有的无火灶还包括使用电流热效应进行加热的电热炉，电热炉包括加热面板和壳体。壳体为加热面板提供安装位置；加热面板的上表面与锅具相贴合，加热面板应用电流热效应向锅具提供热能。由于电热炉对锅具的材料没有限制，因此电热炉本应具有更好的市场前景。

然而现有的电热炉多使用电阻丝进行加热，常用的电阻丝材料为铁铬铝合金、镍铬合金、钨合金等。现有的电热炉能量损失大，造成电热炉的耗电量大，不利于节约电能。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种加热面板及无火灶。该加热面板使用石墨烯作为加热电阻，能量损失小，耗电量小，有利于节约电能且对炊具材料没有限制。又由于使用石墨烯的加热面板厚度小、质量小，有利于无火灶的轻量化，也有利于将该无火灶安装在有限的空间内，从而有利于该无火灶的普及。

第一方面，本发明提供了一种加热面板，该加热面板包括导热板、绝热支撑板以及石墨烯加热层；所述绝热支撑板沿着周向边缘支撑所述导热板，所述石墨烯加热层位于所述导热板和所述绝热支撑板围成的腔体中并至少部分地设置于所述导热板的下表面，所述石墨烯加热层连接有加热电极，所述加热电极用于与电源连接，以便为所述石墨烯加热层提供发热所需的电能。利用该加热面板，使用石墨烯作为加热电阻，能量损失小，电热炉耗电量小，有利于节约电能且加热面板对炊具材料没有限制；又由于石墨烯层的厚度小，有利于轻量化设计。

在第一方面的一个实施方式中，所述腔体中为真空气氛。通过该实施方式，真空气氛可以有效地减少热量从石墨烯加热层传递至绝热支撑板，从而降低能量损失，节省电能。

在第一方面的一个实施方式中，所述绝热支撑板的上表面覆盖有金属层。通过该实施方式，金属层可以反射石墨烯加热层辐射的红外光，从而可以有效地减少热量从石墨烯加热层传递至绝热支撑板，从而降低能量损失，节省电能。

在第一方面的一个实施方式中，所述金属层为铝层。

在第一方面的一个实施方式中，所述铝层的厚度在0.3至1.0微米之间。

在第一方面的一个实施方式中，所述铝层通过真空溅镀形成于所述绝热支撑板的上表面。

在第一方面的一个实施方式中，所述加热面板还包括电容检测组件，所述金属层连接有金属层电极，所述电容检测组件的两端分别与所述金属层电极和所述加热电极相连。通过该实施方式，电容检测组件通过检测电容的大小来判定加热面板是否干烧，有利于提高加热面板的安全性能。

在第一方面的一个实施方式中，所述导热板的上表面覆盖有温致变色材料层，所述温致变色材料层能够在变色温度阈值以上改变颜色。通过该实施方式，能够使导热板上表面的颜色因温度发生改变，因此可以提醒用户小心高温，避免烫伤，有利于提升加热面板的安全性能。

在第一方面的一个实施方式中，所述温致变色材料层的变色温度阈值在50至70度之间。

在第一方面的一个实施方式中，所述温致变色材料层的厚度在10至50微米之间。

在第一方面的一个实施方式中，所述加热面板还包括耐高温密封层，所述耐高温密封层沿着周向对所述温致变色材料层、所述导热层以及所述绝热支撑层密封。通过该实施方式，可以实现对腔体的真空处理，从而有利于减少热量从石墨烯加热层传递至绝热支撑板，从而降低能量损失，节省电能。

在第一方面的一个实施方式中，所述耐高温密封层由环氧树脂制成。

在第一方面的一个实施方式中，所述加热面板还包括温度传感器，所述温度传感器穿过开设于所述绝热支撑板上的通孔进入所述腔体中，用于监测所述石墨烯加热层的温度。通过该实施方式，在温度过高时，用户可以对加热面板进行断电处理，从而避免危险的发生。

在第一方面的一个实施方式中，所述绝热支撑板包括从上表面沿着周向延伸的凸起，所述凸起的上表面与所述导热板的下表面相贴合以支撑所述导热板。通过该实施方式，凸起可以避免绝热支撑板挤压石墨烯加热层从而提高石墨烯加热层的使用寿命。同时，凸起为腔体提供了形成空间，使得腔体具有一定的厚度，以更好地发挥腔体的绝热效果。

在第一方面的一个实施方式中，所述凸起的高度在1至4毫米之间。

在第一方面的一个实施方式中，所述绝热支撑板的上表面与所述石墨烯加热层的下表面相贴合。

在第一方面的一个实施方式中，所述石墨烯加热层的厚度在30至70微米之间。

在第一方面的一个实施方式中，所述导热板由玻璃或导热陶瓷制成。从而实现加热面板对炊具进行加热的目的。导热板的导热能力越强，加热面板的热能损失越小，有利于降低能量损失，节省电能。

在第一方面的一个实施方式中，所述玻璃为微晶玻璃或钢化玻璃。

在第一方面的一个实施方式中，所述绝热支撑板由绝热陶瓷制成。通过该实施方式，绝热陶瓷可以减少从绝热支撑板逸散至外界的热量，有利于降低能量损失，节省电能。

第二方面，本发明还提供了一种无火灶，包括上述加热面板。该无火灶由于使用了上述加热面板；有利于降低能量损失，节省电能；也有利于该无火灶的轻量化设计；还有利于用户的安全使用。

本申请提供的加热面板及无火灶，相较于现有技术，具有如下的有益效果：

1、有利于降低能量损失，节省电能；

2、有利于轻量化设计；

3、有利于用户的安全使用；

4、对炊具材料没有限制。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明一实施方式的加热面板的剖视示意图；

图2显示了根据本发明一实施方式的无火灶的俯视图；

图3显示了根据本发明另一实施方式的无火灶的俯视图。

附图说明：

100-无火灶；

1000-加热面板；

1100-导热板；

1110-温致变色材料层；

1200-绝热支撑板；

1210-金属层；

1220-凸起；

1300-石墨烯加热层；

1400-腔体；

1500-加热电极；

1600-金属层电极；

1700-耐高温密封层；

1800-温度传感器；

2000-外壳；

3000-控制面板；

3100-显示屏。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1中，箭头向上的方向为上；箭头向下的方向为下。

如图1所示，本实施方式提供了一种加热面板1000，该加热面板1000包括导热板1100、绝热支撑板1200以及石墨烯加热层1300；绝热支撑板1200沿着周向边缘支撑导热板1100，石墨烯加热层1300位于导热板1100和绝热支撑板1200围成的腔体1400中并至少部分地设置于导热板1100的下表面，石墨烯加热层1300连接有加热电极1500，加热电极1500用于与电源连接，以便为石墨烯加热层1300提供发热所需的电能。

绝热支撑板1200可以有效地避免热能从石墨烯加热层1300逸散至外界，从而有效地降低加热面板1000的热能损失，有利于降低电热炉的耗电量，从而有利于节约电能。绝热支撑板1200的绝热能力越强，加热面板1000的热能损失越小。

石墨烯加热层1300为加热面板1000的核心，用于将电源提供的电能转换为热能。现有的电热炉多使用电阻丝进行加热，常用的电阻丝材料为铁铬铝合金、镍铬合金、钨合金等。电阻丝的加热效率低，即产生的热量与消耗的电能比低，造成电能的浪费。又由于电阻丝的加热效率低，为了提高电热炉的功率，所以不得不使用大量电阻丝，造成加热面板1000的厚度大、质量大，不利于电热炉的携带，也不利于电热炉在有限空间内进行安装。

石墨烯加热层1300的加热效率高、厚度薄，在节省电能的同时，有利于加热面板1000的轻量化设计，有利于电热炉的搬运、携带，也有利于将电热炉安装在有限的空间内，且石墨烯加热层1300的加热功能不会受炊具材料的影响，因此加热面板1000对炊具材料没有限制。

电流通过加热电极1500流至石墨烯加热层1300，石墨烯加热层1300发热，传递至加热面板1000上的炊具，实现加热功能。可以通过控制电流大小，调节石墨烯薄层的加热功率，从而实现加热面板1000火力大小的控制。

导热板1100的作用在于将石墨烯加热层1300所产生的热量传递至放置在加热面板1000上的炊具，从而实现加热面板1000对炊具进行加热的目的。导热板1100的导热能力越强，加热面板1000的热能损失越小。

为了减少热量的浪费，所以将石墨烯加热层1300设置于导热板1100的下表面，使石墨烯层与导热板1100直接接触，从而通过热传导传递热量。相比于对流和热辐射，热传导的传热效率最高，从而进一步地减少了热能的损失。

本实施方式由于采用了一种加热面板1000，该加热面板1000包括导热板1100、绝热支撑板1200以及石墨烯加热层1300；绝热支撑板1200沿着周向边缘支撑导热板1100，石墨烯加热层1300位于导热板1100和绝热支撑板1200围成的腔体1400中并至少部分地设置于导热板1100的下表面，石墨烯加热层1300连接有加热电极1500，加热电极1500与电源连接以便为石墨烯加热层1300提供发热所需的电能的技术手段，有利于降低能量损失，节省电能，且加热面板1000对炊具材料没有限制。

如图1所示，可选地，本实施方式的腔体1400中为真空气氛。真空气氛可以有效地减少热量从石墨烯加热层1300传递至绝热支撑板1200，从而降低能量损失，节省电能。

如图1所示，可选地，本实施方式的绝热支撑板1200的上表面覆盖有金属层1210。金属层1210可以反射石墨烯加热层1300辐射的红外光，从而可以有效地减少热量从石墨烯加热层1300传递至绝热支撑板1200，从而降低能量损失，节省电能。

可选地，本实施方式的金属层1210为铝层。铝是最常见的可以反射红外光的金属。铝的密度低，有利于加热面板1000的轻量化。另外，铝的价格低廉，有利于节约成本。

可选地，本实施方式的铝层的厚度在0.3至1.0微米之间。过厚的铝层会提高加热面板1000的制造成本，过薄的铝层不利于红外光的反射。优选地，铝层的厚度为0.5微米。

可选地，本实施方式的铝层通过真空溅镀形成于绝热支撑板1200的上表面。真空溅镀速度快且真空溅镀的铝层与绝热支撑板1200间的附着力强，因此真空溅镀更加实用，有利于推广。

如图1所示，可选地，本实施方式的加热面板1000还包括电容检测组件，金属层1210连接有金属层电极1600，电容检测组件的两端分别与金属层电极1600和加热电极1500相连。

金属层1210和石墨烯加热层1300均为导电层，金属层1210和石墨烯加热层1300之间具有不导电的真空层，因此构成了电容器，其中，金属层1210和石墨烯加热层1300为极板。该电容器的电容与金属层1210和石墨烯加热层1300之间的距离相关。电容检测组件通过检测电容的大小来判定加热面板1000是否干烧，有利于提高加热面板1000的安全性能。

具体地，在加热面板1000空载时，金属层1210和石墨烯加热层1300的距离为原长，此时电容的大小为第一电容值。在加热面板1000上放置有炊具时，在炊具重量的影响下，导热板1100会发生微小形变，从而改变了电容器的金属层1210和石墨烯加热层1300间的距离，使得该距离不再为原长，继而改变了电容器的结构和电容大小，使得该电容大小不再为第一电容值。因此，电容检测组件可以通过检测电容值判断出加热面板1000是否空载。

若用户使加热面板1000通电进行加热，但电容检测组件判断出加热面板1000空载，此时，电容检测组件可以将空载的信息发送至无火灶100的控制系统，该控制系统可以命令指示灯闪烁、播放提示音并停止加热，有效地避免干烧的发生，有利于提升无火灶100的安全性能。

如图1所示，可选地，本实施方式的导热板1100的上表面覆盖有温致变色材料层1110，温致变色材料层1110能够在变色温度阈值以上改变颜色。

温致变色材料层1110的温度达到变色温度阈值时，温致变色材料的颜色会发生改变。当用户观察到控制面板3000的上表面颜色发生变化时，用户即可判断出导热板1100的温度在在变色温度阈值以上。通过导热板1100上表面颜色的改变，加热面板1000可以提醒用户小心高温，避免烫伤，有利于提升加热面板1000的安全性能。可选地，当温度达到变色温度阈值以上，温致变色材料层1110可以变为红色。

可选地，本实施方式的温致变色材料层1110的变色温度阈值在50至70度之间。

温致变色材料层1110的变色温度阈值过低，即使导热板1100的温度很高，用户会误认为温度刚刚大于变色温度阈值，从而给自身的操作带来危险；而温致变色材料层1110的变色温度阈值过高，即使导热板1100的温度很高，该导热板1100可能还未变色，用户也会误认为温度不高，从而给自身的操作带来危险。优选地，温致变色材料层1110的变色温度阈值为60度。

可选地，本实施方式的温致变色材料层1110的厚度在10至50微米之间。温致变色材料层1110的厚度过小，容易磨损；厚度过大，温致变色材料层1110的表面无法反应导热板1100的实际温度，且会增加温致变色材料层的制造成本。优选地，温致变色材料层的厚度为20微米。

如图1所示，可选地，本实施方式的加热面板1000还包括耐高温密封层1700，耐高温密封层1700沿着周向对温致变色材料层1110、导热层以及绝热支撑层密封。通过密封温致变色材料层1110、导热层以及绝热支撑层，可以实现对腔体1400的真空处理，从而有利于减少热量从石墨烯加热层1300传递至绝热支撑板1200，从而降低能量损失，节省电能。可选地，本实施方式的耐高温密封层1700由环氧树脂制成。环氧树脂价格低廉、密封效果好，有利于推广使用。

如图1所示，可选地，本实施方式的加热面板1000还包括温度传感器1800，温度传感器1800穿过开设于绝热支撑板1200上的通孔进入腔体1400中，用于监测石墨烯加热层1300的温度。

温度传感器1800可以是红外测温探头。温度传感器1800可将石墨烯加热层1300的温度实时反馈给控制系统，控制系统可通过显示屏3100显示石墨烯加热层1300的实时温度，从而协助用户安全使用加热面板1000。在温度过高时，用户可以对加热面板1000进行断电处理，从而避免危险的发生。

温度传感器1800穿过开设于绝热支撑板1200上的通孔进入腔体1400中，该通孔可以设置在绝热支撑板1200的中部，有利于温度传感器1800准确采集石墨烯加热层1300中心位置的温度。

另外，温度传感器1800可将石墨烯加热层1300的温度实时反馈给控制系统，当温度超过预设值和预设时长时，控制系统还可以命令指示灯闪烁、播放提示音并自动断电，从而更好地避免危险的发生。可选地，预设值可以为250度，预设时长可以为10秒。即当温度超过250度，并温度超过250度维持了10秒以上，控制系统就可以命令指示灯闪烁、播放提示音并自动断电，从而更好地避免危险的发生。

如图1所示，可选地，本实施方式的绝热支撑板1200包括从上表面沿着周向延伸的凸起1220，凸起1220的上表面与导热板1100的下表面相贴合以支撑导热板1100。

凸起1220可以避免绝热支撑板1200挤压石墨烯加热层1300从而提高石墨烯加热层1300的使用寿命。同时，凸起1220为腔体1400提供了形成空间，使得腔体1400具有一定的厚度，以更好地发挥腔体1400的绝热效果。

可选地，本实施方式的凸起1220的高度在1至4毫米之间。凸起1220的高度过小，会影响腔体1400绝热效果的发挥；而凸起1220的高度过大，则会增大加热面板1000的厚度，不利于加热面板1000的轻量化设计。优选地，凸起1220的高度为2毫米。

可选地，本实施方式的绝热支撑板1200的上表面与石墨烯加热层1300的下表面相贴合。该实施方式，相对于上述实施方式，结构简单，绝热支撑板1200上没有金属层1210且腔体1400没有经过真空处理。因此，本实施方式相比于上述实施方式，会增加加热面板1000的热量损失。但是由于使用了石墨烯加热层1300，相比于传统的电阻丝加热，还是可以节约部分电能。

可选地，本实施方式的石墨烯加热层1300的厚度在30至70微米之间。石墨烯层的厚度过大会增加加热面板1000的成本，而石墨烯层厚度过小则可能会导致加热面板1000的功率不足以致无法满足用户的加热需要。优选地，石墨烯加热层1300的厚度为50微米。

可选地，本实施方式的导热板1100由玻璃或导热陶瓷制成，从而实现加热面板1000对炊具进行加热的目的，导热板1100的导热能力越强，加热面板1000的热能损失越小，有利于降低能量损失，节省电能。玻璃、导热陶瓷的强度不足、易碎。可选地，导热板1100可以采用微晶玻璃或钢化玻璃制成。优选地，导热板1100可以由微晶玻璃制成，这是由于微晶玻璃受热不胀、遇冷不缩、高温不裂，适合用于加热面板1000的导热板1100。微晶玻璃的厚度可以在2至6毫米之间，微晶玻璃过薄无法有效地保护石墨烯加热层1300，微晶玻璃过厚不利于加热面板1000的轻量化设计。优选地，微晶玻璃的厚度为3毫米。

可选地，本实施方式的绝热支撑板1200由绝热陶瓷制成。绝热陶瓷可以减少从绝热支撑板1200逸散至外界的热量，有利于降低能量损失，节省电能。

如图2和图3所示，本实施方式还提供了一种无火灶100，包括上述加热面板1000。该无火灶100由于使用了上述加热面板1000；有利于降低能量损失，节省电能；也有利于该无火灶100的轻量化设计；还有利于用户的安全使用。

无火灶100可以包括至少一个加热面板1000。如图2所示，无火灶100包括一个加热面板1000；如图3所示，无火灶100包括两个加热面板1000。如图2和图3所示，本实施方式的无火灶100的控制系统还可以包括控制面板3000，控制面板3000还可以包括显示屏3100，有利于人机交互，提升用户体验的满意度。

另外，无火灶100的外壳2000可以由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)构成，也可以由高抗冲聚笨乙烯(HIPS)构成。为了更加美观，可以在外壳2000表面进行电镀装饰，也可以使用拉丝金属薄板进行装饰。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (18)

1.一种加热面板，其特征在于，包括导热板、绝热支撑板以及石墨烯加热层；所述绝热支撑板沿着周向边缘支撑所述导热板，所述石墨烯加热层位于所述导热板和所述绝热支撑板围成的腔体中并至少部分地设置于所述导热板的下表面，所述石墨烯加热层连接有加热电极，所述加热电极用于与电源连接，以便为所述石墨烯加热层提供发热所需的电能；

所述腔体中为真空气氛；

所述绝热支撑板的上表面覆盖有金属层；

所述加热面板还包括电容检测组件，所述金属层连接有金属层电极，所述电容检测组件的两端分别与所述金属层电极和所述加热电极相连。

2.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，所述金属层为铝层。

3.根据权利要求2所述的加热面板，其特征在于，所述铝层的厚度在0.3至1.0微米之间。

4.根据权利要求2所述的加热面板，其特征在于，所述铝层通过真空溅镀形成于所述绝热支撑板的上表面。

5.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，所述导热板的上表面覆盖有温致变色材料层，所述温致变色材料层能够在变色温度阈值以上改变颜色。

6.根据权利要求5所述的加热面板，其特征在于，所述温致变色材料层的变色温度阈值在50至70度之间。

7.根据权利要求5所述的加热面板，其特征在于，所述温致变色材料层的厚度在10至50微米之间。

8.根据权利要求5所述的加热面板，其特征在于，还包括耐高温密封层，所述耐高温密封层沿着周向对所述温致变色材料层、所述导热板以及所述绝热支撑层密封。

9.根据权利要求8所述的加热面板，其特征在于，所述耐高温密封层由环氧树脂制成。

10.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器穿过开设于所述绝热支撑板上的通孔进入所述腔体中，用于监测所述石墨烯加热层的温度。

11.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，所述绝热支撑板包括从上表面沿着周向延伸的凸起，所述凸起的上表面与所述导热板的下表面相贴合以支撑所述导热板。

12.根据权利要求11所述的加热面板，其特征在于，所述凸起的高度在1至4毫米之间。

13.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，所述绝热支撑板的上表面与所述石墨烯加热层的下表面相贴合。

14.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，所述石墨烯加热层的厚度在30至70微米之间。

15.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，所述导热板由玻璃或导热陶瓷制成。

16.根据权利要求15所述的加热面板，其特征在于，所述玻璃为微晶玻璃或钢化玻璃。

17.根据权利要求1所述的加热面板，其特征在于，所述绝热支撑板由绝热陶瓷制成。

18.一种无火灶，其特征在于，包括如权利要求1-17中任一项所述的加热面板。

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