CN112261745A - 一种电加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电加热装置，包括基体，基体上设有金属膜电阻发热层和温度传感器，即温度传感器可集成在基体上，可提高电加热装置的集成度，提高组装密度，以使其可以应用于较小的空间场景，金属膜电阻发热层的主要功能是将电阻工作时的热量传递给基体，通过温度传感器可以检测发热模块的温度信息，利用温度控制调节系统达到精准控温的目的。通过采用陶瓷基体和设置合适的电阻发热层，配合高灵敏度的温度传感器，可以实现发热基体模块的温度场均匀、一致。

Description

一种电加热装置

技术领域

本发明涉及温度控制领域，特别是涉及一种应用于医疗行业等领域精密控温的电加热装置。

背景技术

电加热装置通常包括基体、发热丝和导线等部件，基体一般采用陶瓷或金属制成，发热丝一般采用镍铬丝，发热丝填埋在金属片或预先成型的结构陶瓷中，再通过填充氧化镁或氧化铝粉体形成一体式发热芯结构。

在具体工作时，镍铬丝发热后将热量通过填充物传递到基体上，由于镍铬丝反复使用容易老化，使用时容易烧断，因此运行稳定性较差。另外温度检测装置独立于电加热装置，因此在测温时，存在响应滞后、测量精度低等问题，无法满足医疗行业等高可靠性、精密温控设备的使用，例如医疗分析仪器、PCR荧光定量测试领域、病毒检测及疫苗研制领域等。此外，目前的电加热装置还存在集成度低的问题，因此难以适用于空间较小的领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种电加热装置，可以有效解决温度控制精度低和集成度低等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种电加热装置，包括基体，所述基体上设有金属膜电阻发热层和温度传感器，所述金属膜电阻发热层用于将热量传递给所述基体，所述温度传感器用于检测所述基体的温度信息。

优选地，所述基体为片状结构，在一些特殊应用场景下，也可以选择曲面结构。

优选地，所述金属膜电阻发热层包括对称设置在所述基体上表面的第一发热层和第二发热层。

优选地，所述温度传感器设置在所述第一发热层和所述第二发热层之间。

优选地，所述基体的上表面设有第一焊盘和第二焊盘，所述温度传感器与所述第一焊盘连接，所述金属膜电阻发热层和所述第二焊盘连接。

优选地，所述第一焊盘上设有两个接线端，所述第二焊盘上设有四个接线端，所述第一焊盘上的两个接线端与所述第二焊盘上的其中两个接线端连接，所述第二焊盘上的四个接线端连接有导线。

优选地，所述导线为耐高温聚酰亚胺或聚四氟乙烯柔性端子排导线。

优选地，所述基体为氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硅陶瓷或不锈钢。

优选地，所述金属膜电阻发热层为厚膜印刷在所述基体上表面的钌系或钯系电子浆料，发热膜的厚度通常大于10微米或以上。

优选地，所述金属膜电阻发热层的上表面和/或所述基体的下表面覆盖有耐高温、防磨损的绝缘防护层，一般选用精细陶瓷粉填充的无铅环保玻璃釉。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种电加热装置，包括基体，基体上设有金属膜电阻发热层和温度传感器，即温度传感器可集成在基体上，可提高电加热装置的集成度，提高组装密度，以使其可以应用于较小的空间场景，金属膜电阻发热层的主要功能是将电阻工作时的热量传递给基体，通过温度传感器可以检测发热模块的温度信息，利用温度控制调节系统达到精准控温的目的。通过采用陶瓷基体和设置功率密度和厚度合适的电阻发热层，配合高灵敏度的温度传感器，可以实现发热基体模块的温度场均匀、一致。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种电加热装置的结构示意图。

附图标记如下：

1为基体，2为温度传感器，3为第一发热层，4为第二发热层，5为第一焊盘，6为第二焊盘，7为导线。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种电加热装置的结构示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种电加热装置，可应用于医疗分析仪器、PCR荧光定量测试、病毒检测及疫苗研制领域等等精密仪器，电加热装置包括基体1，基体1上设有金属膜电阻发热层和温度传感器2，即温度传感器2也集成在基体1上，可提高电加热装置的集成度，减小体积，以使其可以应用于较小的空间场景，金属膜电阻发热层用于将热量传递给基体1，通过金属膜电阻发热层可以保证温度场均匀一致，另外通过温度传感器2可以检测基体1的温度信息，进而达到精准控温的目的。

其中，温度传感器2的个数可根据基体1的结构和尺寸而定，多个温度传感器2优选以均匀分布的方式进行设置，取多个温度传感器2所测数据的平均值，可保证温度检测的精准性。

具体地，基体1优选为片状结构或曲面结构，具体形状可根据加热目标的形状进行设定，例如可以为多边形、圆形或者异形结构。其中基体1优选通过氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硅陶瓷或不锈钢等制成。此外基体1还可以为圆筒状或者其它形状的壳体类结构。采用不锈钢时，还需要对不锈钢做绝缘防护处理，

具体地，金属膜电阻发热层包括对称设置在基体1上表面的第一发热层3和第二发热层4，第一发热层3和第二发热层4相互连接，如图1所示的分布方式。需要说明的是，对称分布只是金属膜电阻发热层根据基体1结构所作出的合理设计和适应分布方式，主要目的是为了发热模块达到均匀、稳定、一致的温度场，当然，也可选择其它分布方式。温度传感器2优选设置在第一发热层3和第二发热层4之间，通过该位置可提高温度传感器2温度测量的准确性。其中温度传感器2优选铂电阻，可通过印刷厚膜的方式或外贴Pt100铂电阻方式温度传感器2的集成。优选采用印刷厚膜方式设置铂电阻，当通过印刷厚膜方式设置铂电阻之后，还需要包括激光修阻及加盖防护层的步骤。采用外贴铂电阻时，需要采用热导率不低于15W/m.K的导热硅脂。

为了保证发热层的发热精度，金属膜电阻发热层优选采用温度系数低于100ppm/℃厚膜印刷在基体1上表面的高功率密度的钌系或钯系电子浆料，具备功率密度高、温度系数小、发热温度恒定、电阻精度高的优势，其发热精度通常不低于+5％，也可以选择采用激光修阻方式对金属膜电阻进行适当阻值修正，以使发热电阻的阻值精度更高，使模块发热温度更均匀受控，采用这些材料、设计和工艺方法，可实现精确控温；除此之外也可选用其它材料的金属膜电阻发热层。

进一步地，为了便于温度传感器2和金属膜电阻发热层的连接，基体1的上表面设有第一焊盘5和第二焊盘6，温度传感器2与第一焊盘5连接，第一焊盘5设置在第一发热层3和第二发热层4之间的空间中，金属膜电阻发热层和第二焊盘6连接。其中温度传感器2的引线可通过第一焊盘5引出，也可将第一焊盘5与第二焊盘6进行连接，由第二焊盘6统一引出。

其中，第一焊盘5上设有两个接线端，第二焊盘6上设有四个接线端，第一焊盘5上的两个接线端与第二焊盘6上的其中两个接线端连接，第二焊盘6上的四个接线端连接有导线7，导线7优选四排线结构，两侧的接线端与金属膜电阻发热层连接，中间的接线端与第一焊盘5连接，如图1所示的接线端分布方式，即温度传感器2的引线和金属膜电阻发热层的引线通过同一导线7引出，可提进一步提高电加热装置的集成度。

需要说明的是，上述是以一个温度传感器2为例进行说明，当设置多个温度传感器2，相应在第一焊盘5上设置多组接线端，依然可以有第二焊盘6统一引出引线。

此外，导线7优选为耐高温柔性导线7，例如可选择聚酰亚胺或聚四氟乙烯材质，为了加强连接的可靠性，可在导线7与焊盘的连接处进行注胶处理，防止在频繁使用后出现脱落的问题，其中胶水优选耐高温200摄氏度以上的硅胶或环氧胶。

进一步地，金属膜电阻发热层的上表面和/或基体1的下表面覆盖有耐高温、耐磨性好的绝缘防护层，以提高电加热装置使用时的安全性。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电加热装置，包括基体(1)，其特征在于，所述基体(1)上设有金属膜电阻发热层和温度传感器(2)，所述金属膜电阻发热层用于将热量传递给所述基体(1)，所述温度传感器(2)用于检测所述基体(1)的温度信息。

2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述基体(1)为平面片状或曲面结构。

3.根据权利要求2所述的电加热装置，其特征在于，所述金属膜电阻发热层包括对称设置在所述基体(1)上表面的第一发热层(3)和第二发热层(4)。

4.根据权利要求3所述的电加热装置，其特征在于，所述温度传感器(2)设置在所述第一发热层(3)和所述第二发热层(4)之间。

5.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述基体(1)的上表面设有第一焊盘(5)和第二焊盘(6)，所述温度传感器(2)与所述第一焊盘(5)连接，所述金属膜电阻发热层和所述第二焊盘(6)连接。

6.根据权利要求5所述的电加热装置，其特征在于，所述第一焊盘(5)上设有两个接线端，所述第二焊盘(6)上设有四个接线端，所述第一焊盘(5)上的两个接线端与所述第二焊盘(6)上的其中两个接线端连接，所述第二焊盘(6)上的四个接线端连接有导线(7)。

7.根据权利要求6所述的电加热装置，其特征在于，所述导线(7)为耐高温聚酰亚胺或聚四氟乙烯柔性端子排导线(7)。

8.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述基体(1)为氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硅陶瓷或不锈钢。

9.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述金属膜电阻发热层为厚膜印刷在所述基体(1)上表面的钌系或钯系电子浆料。

10.根据权利要求1至9任一项所述的电加热装置，其特征在于，所述金属膜电阻发热层的上表面和/或所述基体(1)的下表面覆盖有绝缘防护层。

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