CN201114812Y - 一种自控温金属陶瓷发热元件 - Google Patents

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CN201114812Y CNU2007200537958U CN200720053795U CN201114812Y CN 201114812 Y CN201114812 Y CN 201114812Y CN U2007200537958 U CNU2007200537958 U CN U2007200537958U CN 200720053795 U CN200720053795 U CN 200720053795U CN 201114812 Y CN201114812 Y CN 201114812Y
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吴崇隽
吴柱梅
邹向
雷云燕
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Abstract

本实用新型涉及电热元件。一种自控温金属陶瓷发热元件，包括陶瓷本体、埋设于所述陶瓷本体内的导电体、以及与所述导电体电连接的引脚，所述导电体与所述引脚组成发热电路；所述发热元件还包括控温PTC元件，所述控温PTC元件串接入所述发热电路。所述控温PTC元件串接在所述引脚中间，或者串接在所述导电体中间，或者串接在所述导电体与所述引脚之间。由于本实用新型在原有金属陶瓷发热元件的发热电路中串接有一控温PTC元件，利用PTC元件的温度一阻值特性，使本实用新型提供的自控温金属陶瓷发热元件除了具有一般金属陶瓷发热元件的优点外，还具有能够自动控制温度，防止发热元件温度过高导致发热元件爆裂损毁，使用安全等优点，是一种理想的发热器件。

Description

一种自控温金属陶瓷发热元件
技术领域
本实用新型涉及电热元件，特别涉及一种自控温金属陶瓷发热元件。
背景技术
众所周知，由于金属陶瓷发热元件具有耐腐蚀、耐高温、寿命长、高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快等优点，而且符合欧盟环保要求，是替代传统合金丝电热元件和PTC电热元件(PTC是PositiveTemperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数)的理想产品。目前，如图1、2、3所示，普通的金属陶瓷发热元件包括陶瓷本体1’、埋设于所述陶瓷本体内的导电体2’、以及与所述导电体电连接的引脚3’，所述导电体与所述引脚组成发热电路；其不具有自动控温的特性，随着通电时间的增加，发热元件温度的会不断升高到远高于需要的工作温度，如果不加以控制，将会导致严重的后果。为了解决这一问题，目前是通过在金属陶瓷发热元件的旁路上安装独立控温元件，但是独立控温元件的体积通常较大，而且可靠性得不到完全的保证；如果独立控温元件的工作失效极有可能会引起整个电路包括金属陶瓷发热元件的报废，甚至危及使用者的人身和财产安全。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种具有自控温功能的金属陶瓷发热元件。
本实用新型的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：
一种自控温金属陶瓷发热元件，包括陶瓷本体、埋设于所述陶瓷本体内的导电体、以及与所述导电体电连接的引脚，所述导电体与所述引脚组成发热电路；其特征在于，所述发热元件还包括控温PTC元件，所述控温PTC元件串接入所述发热电路。
所述控温PTC元件串接在所述引脚中间，或者串接在所述导电体中间，或者串接在所述导电体与所述引脚之间。
所述导电体是印刷在所述陶瓷本体内的金属电阻浆料。
所述控温PTC元件在所述发热电路中的接入点一定时，所述控温PTC元件的居里温度点Tc随着所述发热元件工作温度的升高而升高。
在所述发热元件工作温度一定的条件下，所述控温PTC元件的居里温度点Tc随着所述控温PTC元件在所述发热电路中的接入点和所述导电体工作区域之间的距离的增大而减小。
由于本实用新型在原有金属陶瓷发热元件的发热电路中串接有一控温PTC元件，利用PTC元件的温度-阻值特性(如图9所示，当温度超过PTC元件的居里温度点Tc时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，电路被阻断；当温度低于PTC元件的居里温度点Tc时，PTC的阻值又恢复到很小，电路恢复发热。)，使本实用新型提供的自控温金属陶瓷发热元件除了具有一般金属陶瓷发热元件的优点外，还具有能够自动控制温度，防止发热元件温度过高导致发热元件爆裂损毁，使用安全等优点，是一种理想的发热器件。
附图说明
图1为一般金属陶瓷发热元件的侧面示意图；
图2为图1所示发热元件焊点结构放大示意图；
图3为图1所示发热元件发热电路结构示意图；
图4为本实用新型实施例一的发热电路结构示意图；
图5为本实用新型实施例二的发热电路结构示意图；
图6为本实用新型实施例二发热元件侧面示意图；
图7图6所示发热元件焊点结构放大示意图；
图8为本实用新型实施例三的发热电路结构示意图；
图9为控温PTC元件的阻值-温度特性曲线图。
具体实施方式
实施例1
如图4所示，一种自控温金属陶瓷发热元件，包括陶瓷本体1，本实施例中所述陶瓷本体1由两块规格一致的陶瓷片烧结而成，图4所示为揭去了一块陶瓷片后的图示；在一所述陶瓷片之上呈蛇形地印刷金属电阻浆料形成导电体2，所述导电体2具有两个端子21，在两所述端子21上分别焊接有导电引脚3，所述导电体2和所述引脚3组成发热电路，所述引脚3用于接入电源；在所述导电体2中间串接有控温PTC元件4；所述发热元件成形后所述导电体2、所述控温PTC元件4被夹在两所述陶瓷片之间，即被埋设于所述陶瓷本体1内；所述引脚3通过陶瓷片上专门设置的孔位焊接到所述导电体2的端子上。
本实施例中，所述发热元件的制造方法如下：
首先，在一块空白的所述陶瓷片生坯之上呈蛇形地印刷金属电阻浆料。为了将所述控温PTC元件4串接在所述导电体2中间，采用在设计金属电阻浆料的印刷图时，把接入所述控温PTC元件4的位置预留下来，即留一小段空白，使所述导电体2形成开路状态。
接着，等到印刷的金属电阻浆料晾干后，所述控温PTC元件4印刷或者贴片在预留的空白处，把发热电路连接起来。要求所述控温PTC元件4与金属电阻端点接触良好，使内部形成通路。
又接着，将另一块陶瓷片生坯整齐叠合在印有金属电阻浆料的陶瓷片生坯上面；将金属电阻浆料形成的所述导电体2、所述控温PTC元件4夹在两所述陶瓷片之间。如果要求多层，则重复印刷金属电阻浆料、印刷或贴片PTC，叠合陶瓷生坯的步骤，叠合足够层数后，在一定的压力和温度下叠压成一体。
然后，将上述叠合在一起的陶瓷片生坯在氧化气氛烧结而成发热元件。采用这种方法接入PTC，要求PTC能够与陶瓷、金属电阻浆料进行共烧。考虑PTC氧化气氛烧结的特性，金属浆料必须选择可在氧化气氛下烧制的银/钯，银等，陶瓷体也必须选择低温材料。
最后，在所述导电体2的端子处镀镍，利用焊料进行焊接所述引脚3。
本实施例制得的可控温金属陶瓷发热元件，采用一次烧成的方法，工艺简单，生产效率高。
实施例2
如图5、6、7所示，本实施例与实施例一的最大区别在于，所述控温PTC元件4串接在所述导电体2与所述引脚3之间。
本实施例中，所述发热元件的制造方法如下：
首先，在一块空白的所述陶瓷片生坯之上呈蛇形地印刷金属电阻浆料。
接着，将另一块陶瓷片生坯整齐叠合在印有金属电阻浆料的陶瓷片生坯上面；将金属电阻浆料形成的所述导电体2夹在两所述陶瓷片之间。如果要求多层，则重复印刷金属电阻浆料、印刷或贴片PTC，叠合陶瓷生坯的步骤，叠合足够层数后，在一定的压力和温度下叠压成一体。
然后，将上述叠合在一起的陶瓷片生坯在还原气氛烧结而成发热元件。
最后，在所述导电体2的端子处镀镍，利用焊料焊接所述控温PTC元件4，再在所述控温PTC元件4上焊接所述引脚3。
本实施例制得的可控温金属陶瓷发热元件，采用两次烧成的方法。第一次先在还原气氛中把发热元件烧结，金属电阻浆料可选用钨/锰、钼/锰等，与氧化铝或氮化铝陶瓷进行高温共烧。发热体的热稳定性好，热效率高，热响应速度快，是电加热行业的理想产品。二次烧焊的PTC，既能起到很好的控温效果，又不影响金属陶瓷发热元件的使用特性，是一种较理想接入方案。
实施例3
如图8所示，本实施例与实施例二的最大区别在于，所述控温PTC元件4串接在所述引脚3中间。
其制作方法也与实施方案2的方法基本一样。区别在于，将所述控温PTC元件4串接在所述引脚3中间后，再把所述引脚3焊接在所述导电体2的端子处。或者将部分所述引脚3焊接在所述导电体2的端子处，然后再焊接所述控温PTC元件4和另一部分所述引脚3。
本实施例制得的可控温金属陶瓷发热元件，控温元件PTC独立于金属陶瓷发热元件之外，接入方法简单，且选择PTC的大小不受焊接位置大小的限制，适合于发热元件体积较大的应用。
需要说明的是，再上述实施例中，所述控温PTC元件4的选择(主要考虑居里温度Tc的高低)，主要依据金属陶瓷发热元件的工作温度及所述控温PTC元件4接入发热电路的接入点的位置。当所述控温PTC元件在所述发热电路中的接入点一定时，所述控温PTC元件的居里温度点Tc随着所述发热元件工作温度的增大而增大，或者减小而减小。在所述发热元件工作温度一定的条件下，所述控温PTC元件的居里温度点Tc随着所述控温PTC元件在所述发热电路中的接入点和所述导电体工作区域(金属陶瓷发热元件的工作区域)之间的距离增大而减小。即如果所述控温PTC元件4离发热元件的工作区域很接近，那么要求所述控温PTC元件4的居里温度Tc与发热元件的工作温度较接近；反之，则相差较大。
上面通过实施例对本实用新型具有自控温性能的金属陶瓷发热元件的描述，不能认为是对本实用新型保护范围的限制。因为本实用新型还有其他的变形，如所述导电体2可以是一电阻丝或者电热管；所述陶瓷片的形状可以是半圆柱状从而导致所述陶瓷本体1的形状不同；如果本领域的技术人员通过本实用新型中获得了启示，而不需要创造性的劳动作出显而易见的变形，则也应该落入本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (6)

1. 一种自控温金属陶瓷发热元件，包括陶瓷本体、埋设于所述陶瓷本体内的导电体、以及与所述导电体电连接的引脚，所述导电体与所述引脚组成发热电路；其特征在于，所述发热元件还包括控温PTC元件，所述控温PTC元件串接入所述发热电路。
2. 根据权利要求1所述的一种自控温金属陶瓷发热元件，其特征在于，所述控温PTC元件串接在所述引脚中间，或者串接在所述导电体中间，或者串接在所述导电体与所述引脚之间。
3. 根据权利要求1或2所述的一种自控温金属陶瓷发热元件，其特征在于，所述导电体是印刷在所述陶瓷本体内的金属电阻浆料。
4. 根据权利要求1或2所述的一种自控温金属陶瓷发热元件，其特征在于，所述导电体是电阻丝或者电热管。
5. 根据权利要求1或2所述的一种自控温金属陶瓷发热元件，其特征在于，所述控温PTC元件在所述发热电路中的接入点一定时，所述控温PTC元件的居里温度点Tc随着所述发热元件工作温度的升高而升高。
6. 根据权利要求1或2所述的一种自控温金属陶瓷发热元件，其特征在于，在所述发热元件工作温度一定的条件下，所述控温PTC元件的居里温度点Tc随着所述控温PTC元件在所述发热电路中的接入点和所述导电体工作区域之间的距离的增大而减小。
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