CN113056046B - 模块化电热板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模块化电热板，用于解决现有技术中电热板加热不均、体感差且易漏电等问题，该模块化电热板包括具有绝缘结构的壳体以及与壳体贴合的片状发热材料，壳体被配置有电荷泄放通路以泄放片状发热材料产生的感应电荷。

Description

模块化电热板

技术领域

本发明属于面状电加热技术领域，具体涉及一种可拼接的模块化电热板。

背景技术

近年来，随着国家对于环保要求的愈发严格，电采暖逐渐成为一种趋势，其中电加热板作为方便快捷的采暖设备，被广泛采用。传统电加热板的发热体通常是金属发热电缆或者碳纤维发热电缆，金属发热电缆在发热时存在电磁辐射，危害人体健康；碳纤维发热电缆长期使用存在寿命衰减现象。并且，传统电加热板表层材质一般都镀锌铁板，而发热电缆作为线状发热材料，单位功率密度较高，局部覆盖时绝缘层易高温碳化破损，发生漏电，极易发生触电隐患，甚至造成人身财产损失。

中国发明专利201520217945.9公开了一种由镁铝合金发热体组成的电热炕，具有一定的红外理疗功效，采用了跟家用暖炕相近的结构，从一定程度上方便了家庭采暖的安装。但是，虽然其采用了片状发热体，但表面仍然采用了金属外壳，不能从根本上杜绝潜在的漏电触电隐患，并且，该专利提供的电热板不具有模块拼装的特性。

有鉴于此，安全易用的家用电热板成为一个急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种安全易用的模块化电热板。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种模块化电热板，包括具有绝缘结构的壳体以及与所述壳体贴合的片状发热材料，所述壳体被配置有电荷泄放通路以泄放所述片状发热材料产生的感应电荷。

一实施例中，所述壳体采用绝缘材质以定义所述绝缘结构，所述电荷泄放通路包括至少设置于所述壳体一侧表面的导电层。

一实施例中，所述壳体为阻燃塑料壳体；和/或，所述壳体的材质选自PP、ABS、PVC、PA、PPS、PEEK及其改性材料中的一种或几种的组合；和/或，所述壳体的厚度为0.5～3mm。

一实施例中，所述壳体的制作工艺选自挤出成型、模压、模具注塑、3D打印中的一种；和/或，所述壳体的导热率为0.02～20w/mk，收缩率为0.01～2％；和/或，所述壳体的阻燃等级大于B1级。

一实施例中，所述导电层采用胶合方式与所述壳体贴合；和/或，所述导电层选自铜箔、铝箔中的一种或组合。

一实施例中，所述片状发热材料为石墨烯电热膜、碳纳米管电热膜、碳纤维电热膜中的一种；和/或，所述片状发热材料与所述壳体之间通过密封胶层贴合；和/或，所述片状发热材料具有位于其两相对侧边处平行排布的外接电极。

一实施例中，所述壳体为金属壳体，所述金属壳体用于泄放所述片状发热材料产生的感应电荷，所述金属壳体的至少一侧表面设置有绝缘层以定义所述绝缘结构。

一实施例中，所述金属壳体采用冷板、不锈钢板、铝板中的一种制得。

一实施例中，还包括设置于所述片状发热材料背离所述壳体一侧的保温层；和/或，所述模块化电热板还配置有时间控温模式的温控器。

一实施例中，还包括设置于所述保温层背离所述片状发热材料一侧的反射膜；和/或，所述保温层选自聚氨酯板、苯板、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板中的一种；和/或，所述保温层的厚度为10mm～30mm；和/或，所述保温层的阻燃等级为B1级。

一实施例中，还包括与所述温控器连接的温度传感器，所述温度传感器设置于所述片状发热材料与所述壳体之间；和/或，所述温控器开启时间为2min、关闭时间为5min。

一实施例中，所述模块化电热板还包括连接片状发热材料的火线、零线、桥接线，所述火线、零线、桥接线端子分别在线束两端设置有公母接头，任意两个所述模块化电热板之间可通过配合的所述公母接头电性连接；和/或，所述模块化电热板还包括卡扣结构，任意两个所述模块化电热板之间可通过所述卡扣结构进行搭接。

一实施例中，所述火线、零线、桥接线的线径为0.75～2mm²；和/或，所述零线与片状发热材料连接的通路中设置有过热保护模块；和/或，所述温控器被设置为通过所述桥接线控制多个并联的所述模块化电热板中的任意一个。

一实施例中，所述片状发热材料的两侧电极分别与所述火线、零线并联；和/或，所述桥接线位于所述模块化电热板的两侧；和/或，所述火线的并连线与所述片状发热材料之间串联有PTC效应电阻。

一实施例中，所述PTC效应电阻的启动温度为100～150℃；和/或，所述PTC效应电阻通过导热硅胶与所述片状发热材料粘合。

本发明具有以下有益效果：通过设置具有绝缘结构的壳体以及与所述壳体贴合的片状发热材料的模块化电热板，壳体被配置有电荷泄放通路以泄放所述片状发热材料产生的感应电荷，解决了传统面热源电加热板电容式感应电流及绝缘耐压不良、以及发热电缆式电热板发热不均、体感差的问题，并且绝缘结构可以在物理层面避免触电的风险，更加安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为本发明模块化电热板一实施方式的剖视图；

图2为多个本发明模块化电热板组装后结构示意图；

图3为本发明模块化电热板一实施方式的结构示意图；

图4为本发明模块化电热板温升曲线的实验数据图；

图5为本发明模块化电热板红外效果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1-3，介绍本申请模块化电热板100的一具体实施方式。在本实施方式中，该模块化电热板100包括壳体10和片状发热材料20。

片状发热材料20与壳体10彼此贴合，片状发热材料20可以提供更为均匀的发热效果，且单位面积功率密度较低，可避免因传统发热电缆局部覆盖引发的碳化漏电风险，更加安全舒适。

一实施例中，片状发热材料20可以采用碳纳米管电热膜，通过在PET薄膜基材上印刷、涂布以碳纤维、碳纳米管或石墨烯为核心发热材料的导电涂层，两侧与电极21连接，并经密封胶封装后制成，这样的发热材料具有较高的红外理疗效果。电极21可以分别是设置在片状发热材料20的两相对侧边处，并呈平行排布。

壳体10具有绝缘结构，在本实施方式中，该壳体10整体上地采用绝缘材质以定义该绝缘结构，这样的设置可以根本上杜绝漏电触电的隐患。壳体10还被配置有电荷泄放通路以泄放片状发热材料20产生的感应电荷，这里的电荷泄放通路包括至少设置于壳体10一侧表面的导电层30。

具体地，壳体10采用阻燃塑料壳体，壳体10的材质选自PP、ABS、PVC、PA、PPS、PEEK及其改性材料中的一种或几种的组合，壳体10的厚度为0.5～3mm。壳体10的制作工艺选自挤出成型、模压、模具注塑、3D打印中的一种，导热率为0.02～20w/mk，收缩率为0.01～2％，并且，壳体10的阻燃等级大于B1级。

导电层30可以优选地设置在壳体10内侧与片状发热材料20临近的一面，导电层30可以通过接地的方式将收集的感应电荷及时泄放，确保电热板100使用的安全性，同时，导电层30可以采用胶合方式与壳体10贴合，保证连接的可靠性。

导电层30优选采用具有优良导电性能的金属材质，例如铜箔、铝箔中的一种或组合。需要理解的是，在一些替换的实施方式中，这里的导电层30还可以是设置在壳体10一侧表面呈连通状的导电网络等以实现类似的技术效果，这些简单替换的实施方式仍应当属于本申请的保护范围之内。

在本实施方式中，该模块化电热板100还配置有时间温控模式的温控器80，温控器80可以通过对开启时间和关闭时间的调节，实现电热板100在设定稳定范围内的温度可控。温控器80可以是连接有温度传感器，通过温度传感器对电热板100加热温度的采样反馈确定电热板100的开启、关闭时间。

温控器80可以是包括微控制器(Micro Controller Unit,MCU)的集成电路。本领域技术人员所熟知的是，微控制器可以包括中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、只读存储模块(Read-Only Memory,ROM)、随机存储模块(Random Access Memory,RAM)、定时模块、数字模拟转换模块(A/D Converter)、以及若干输入/输出端口。当然，控制系统也可以采用其它形式的集成电路，如特定用途集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits,ASIC)或现场可编程门阵列(Field-programmable Gate Array,FPGA)等。

一实施例中，温度传感器设置于片状发热材料20与壳体10之间，其探测温度范围为50～60℃，温控器80的开启时间为2min、关闭时间为5min。

为优化电热板100的加热效果，在片状发热材料20背离壳体10的一侧还设置有保温层40，以及保温层40背离片状发热材料20的一侧还设置有反射膜50。保温层40可以选自聚氨酯板、苯板、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS板)中的一种，厚度为10mm～30mm，并且保温层40的阻燃等级为B1级。反射膜50可以采用具有热量反射能力的材料，例如镀铝反射膜，该反射膜50可以通过保温层40(例如发泡填充的聚氨酯板)自身的粘附性粘贴在保温层40的背面。

参图2，为了实现电热板100的模块化应用，以下将从电热板100的电气及物理结构上对本实施方式的模块化电热板100进行描述。

在电气结构上，该模块化电热板100包括连接片状发热材料20的火线71、零线72、桥接线73，火线71、零线72、桥接线73端子分别在线束两端设置有公母接头(图未示)，任意两个模块化电热板100之间可通过配合的该公母接头电性连接，这样，在装配时，相邻的电热板100可以通过接头实现快速的电性相连，而无需装配人员另外布线。结构上与之配合地，电热板100还包括卡扣结构(图未示)，任意两个电热板100之间可通过该卡扣结构进行搭接，进一步提高装配效率。

温控器80可以通过桥接线73控制多个并联的模块化电热板100中的任意一个，以实现实际应用中的分区加热，提高能源利用效率。并且，零线72与片状发热材料20之间设置有过热保护模块，防止上述温控器80/温度传感器的失效而导致的过热安全问题。同时，在单个电热板100中，火线71的并连线和片状发热材料20之间还串联有PTC效应电阻60，当温度超过PTC效应电阻60的启动温度时，PTC效应电阻60的阻值会变为无穷大，有效阻止电热板100的继续发热。

一实施例中，PTC效应电阻60的启动温度为100～150℃，并通过导热硅胶与片状发热材料20粘合。壳体10内侧四个顶角分别预留接线盒75，接线盒75与外壳之间采用拼接结构，地线74引出端连接至导电层30一侧并设置在接线盒75中，片状发热材料20的两侧电极分别与所述火线71、零线72并联，零线72、火线71并行排布在壳体10两侧边，桥接线73与零线72、火线71并排设置，上述内部线束两侧接线端子分别连接于相应接线盒内部，且火线71、零线72、桥接线73的线径为0.75～2mm²。

本实施例中，一个典型单一模块化电热板性能试验数据如下表：

电热板面积/㎡	耐压性能/V	不同区域温度均一性/℃
			0.6*0.6	1250V，0.37mA	1.5(max-min)

参图4为电热板的温升曲线，其中中心温度为电热板测试中心的温度，自动温度为整个面状的加热区域最高温度。图5为电热板的红外效果图。通过以上试验附图可以看出本申请提供的模块化电热板具有较为均匀的加热效果，且耐压性能好，能够保证使用的安全可靠。

参图3，这里示范性地，电热板100的桥接线73还可以是分别设置在于火线71、零线72不同的两侧边，并与火线71、零线72呈垂直关系，桥接线两端子分别设置于对应两侧接线盒中，通过这种不同的布线方式能够方便地拓展本申请模块化电热板的应用场景。

在本申请的又一实施方式中，电热板100的壳体10还可以为金属壳体10，该金属壳体10用于泄放片状发热材料20产生的感应电荷以作为所述的电荷泄放通路，该金属壳体10的至少一侧表面设置绝缘层以定义绝缘结构。该金属壳体10可以采用冷板、不锈钢板、铝板中的任意一种制得，并采用冲压、折弯等方式形成壳体10所需的卡扣式拼装结构。由于不涉及对上一实施方式中其他部分的改进，因此这里对本实施方式的电热板100的其他具体结构不再展开进一步的解释，其可以示意性地全部或部分地引用上一实施方式中电热板100的结构。

上述实施方式提供的模块化电热板可以应用于电炕板、墙暖、地暖、炕暖的基本模块，具有广泛的应用场景。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过设置具有绝缘结构的壳体以及与所述壳体贴合的片状发热材料的模块化电热板，壳体被配置有电荷泄放通路以泄放所述片状发热材料产生的感应电荷，解决了传统面热源电加热板电容式感应电流及绝缘耐压不良、以及发热电缆式电热板发热不均、体感差的问题，并且绝缘结构可以在物理层面避免触电的风险，更加安全可靠。

需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种用于电采暖的模块化电热板，其特征在于，包括具有绝缘结构的壳体以及与所述壳体贴合的片状发热材料，所述片状发热材料具有位于其两相对侧边处平行排布的外接电极，所述壳体被配置有电荷泄放通路以泄放所述片状发热材料产生的感应电荷，所述壳体采用绝缘材质以定义所述绝缘结构，所述电荷泄放通路包括至少设置于所述壳体一侧表面的导电层，或者，所述壳体为金属壳体，所述金属壳体用于泄放所述片状发热材料产生的感应电荷，所述金属壳体的至少一侧表面设置有绝缘层以定义所述绝缘结构；

以及，设置于所述片状发热材料背离所述壳体一侧的保温层，所述模块化电热板还配置有时间控温模式的温控器；

卡扣结构，任意两个所述模块化电热板之间通过所述卡扣结构进行搭接。

2.根据权利要求1所述的模块化电热板，其特征在于，所述壳体为阻燃塑料壳体；和/或，所述壳体的材质选自PP、ABS、PVC、PA、PPS、PEEK及其改性材料中的一种或几种的组合；和/或，所述壳体的厚度为0.5～3mm。

3.根据权利要求2所述的模块化电热板，其特征在于，所述壳体的制作工艺选自挤出成型、模压、模具注塑、3D打印中的一种；和/或，所述壳体的导热率为0.02～20w/mk，收缩率为0.01～2％；和/或，所述壳体的阻燃等级大于B1级。

4.根据权利要求1所述的模块化电热板，其特征在于，所述导电层采用胶合方式与所述壳体贴合；和/或，所述导电层选自铜箔、铝箔中的一种或组合。

5.根据权利要求1所述的模块化电热板，其特征在于，所述片状发热材料为石墨烯电热膜、碳纳米管电热膜、碳纤维电热膜中的一种；和/或，所述片状发热材料与所述壳体之间通过密封胶层贴合。

6.根据权利要求1所述的模块化电热板，其特征在于，所述金属壳体采用冷板、不锈钢板、铝板中的一种制得。

7.根据权利要求1所述的模块化电热板，其特征在于，还包括设置于所述保温层背离所述片状发热材料一侧的反射膜；和/或，所述保温层选自聚氨酯板、苯板、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板中的一种；和/或，所述保温层的厚度为10mm～30mm；和/或，所述保温层的阻燃等级为B1级。

8.根据权利要求1所述的模块化电热板，其特征在于，还包括与所述温控器连接的温度传感器，所述温度传感器设置于所述片状发热材料与所述壳体之间；和/或，所述温控器开启时间为2min、关闭时间为5min。

9.根据权利要求1所述的模块化电热板，其特征在于，所述模块化电热板还包括连接片状发热材料的火线、零线、桥接线，所述火线、零线、桥接线端子分别在线束两端设置有公母接头，任意两个所述模块化电热板之间通过配合的所述公母接头电性连接。

10.根据权利要求9所述的模块化电热板，其特征在于，所述火线、零线、桥接线的线径为0.75～2mm；和/或，所述零线与片状发热材料连接的通路中设置有过热保护模块；和/或，所述温控器被设置为通过所述桥接线控制多个并联的所述模块化电热板中的任意一个。

11.根据权利要求9所述的模块化电热板，其特征在于，所述片状发热材料的两侧电极分别与所述火线、零线并联；和/或，所述桥接线位于所述模块化电热板的两侧；和/或，所述火线与所述片状发热材料之间串联有PTC效应电阻。

12.根据权利要求11所述的模块化电热板，其特征在于，所述PTC效应电阻的启动温度为100～150℃；和/或，所述PTC效应电阻通过导热硅胶与所述片状发热材料粘合。

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