CN203233557U

CN203233557U - 一种管状厚膜发热器

Info

Publication number: CN203233557U
Application number: CN 201320196880
Authority: CN
Inventors: 李志祥; 许高杰; 肖昱坤; 段雷
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2023-04-17

Abstract

本实用新型公开了一种管状厚膜发热器，包括从管状的中心沿径向依次设置内绝缘层、基体层、外绝缘层以及厚膜电阻加热层。本实用新型管状厚膜发热器中，在冷热膨胀过程中，基体层的内外壁是同时收缩或者膨胀的，将内绝缘层和外绝缘层分布在基体层两侧，避免了因单面绝缘层太厚导致的绝缘层开裂。将基体层内壁和外壁都涂上绝缘层后，不仅使绝缘层厚度增加，绝缘性能提高。而且，在使用过程中，大多数击穿是因为局部尖端放电和热击穿共同作用的结果，采用双层绝缘结构后，即使外侧出现击穿，由于基体层将热量和电场重新分布，也防止了内绝缘层进一步被击穿，从而起到1+1>2的效果。

Description

一种管状厚膜发热器

技术领域

本实用新型涉及电热设备领域，具体涉及一种高绝缘的管状厚膜发热器。

背景技术

电热材料与器件作为一种重要的能源转换工具已广泛应用于家用电器、服务行业和工业加热领域。与传统电阻丝发热管相比，厚膜发热器具有发热效率高、热响应速度快和安全性好等优点。根据基体材料不同可分为不锈钢厚膜加热器、石英厚膜加热器、玻璃和陶瓷厚膜加热器。不锈钢厚膜发热器具有高热导率和抗水压冲击等优点。据测算，不锈钢厚膜加热器的发热效率比传统发热管的发热效率高10%～35%，节电率约15%～45%。我国电热管的使用量在1亿支以上，每年消耗数百亿千瓦的电能。采用不锈钢厚膜发热器代替传统发热管具有巨大的节能潜力。

根据器件形状不同，不锈钢厚膜发热器又分为平板厚膜发热器和管状厚膜发热器。与平板状厚膜加热器件相比，管状厚膜发热器能在360度方向上均匀受热。由于受热均匀，因此，功率密度更高，使用寿命更长。另外，管状厚膜发热器空间利用率好，所需安装面积较小，特别适合台式咖啡机、饮水机、即热式水龙头等需要安装尺寸小、功率大的领域。管状厚膜发热器直接套接在带密封圈的塑料导流柱上，不需要采用铆接或者焊接的结构，加工成本明显降低，而且维修和更换也比较方便。另外，圆管相对于平板而言，能够承受更大的水压，可以应用于大水压的蒸汽发生器领域。

目前，限制不锈钢厚膜发热器大规模应用的主要问题有两点：一是成本较高，主要通过研发新型低成本的电阻浆料来取代Pt-Ag电阻浆料来解决；二是存在绝缘强度有待进一步提高，其中，绝缘强度与电器的安全性能息息相关，是目前最迫切需要解决的问题。不锈钢本身具有导电性，为保证电器安全，在不锈钢基体与电阻发热膜之间有一层微晶玻璃绝缘层。要提高绝缘强度，绝缘层应该尽量厚一点。但绝缘层太厚不仅影响传热，而且由于绝缘层和不锈钢热膨胀系数存在差异，绝缘层太厚时会因冷热冲击造成绝缘层开裂甚至脱落，反而使安全性能下降。因此，提高器件的绝缘强度是推动厚膜加热器大规模应用的关键。

授权公告号为CN2604843Y的中国实用新型专利公开了一种厚膜加热器，包括基体以及均匀涂在其表面的电热膜，基体的横截面为圆形，电热膜涂在外表面构成圆柱状电热管装置，基体为中空管状，空腔内设有填充料。该厚膜加热器互换通用性强，方便推广应用，可提高电热装置的加热速度和效率，但是该厚膜加热器的绝缘性仍然较差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种管状厚膜发热器，在基体层的内外侧分别设置内绝缘层和外绝缘层，能够显著提高绝缘强度，保证电器的使用安全性。

一种管状厚膜发热器，包括从管状的中心沿径向依次设置内绝缘层、基体层、外绝缘层以及厚膜电阻加热层。

本实用新型管状厚膜发热器中，从管状的中心沿径向依次设置内绝缘层、基体层、外绝缘层以及厚膜电阻加热层，在基体层的内外侧分别设置内绝缘层和外绝缘层，形成类似搪瓷碗的双层绝缘结构。在冷热膨胀过程中，基体层的内外壁是同时收缩或者膨胀的，将内绝缘层和外绝缘层分布在基体层两侧，避免了因单面绝缘层太厚导致的绝缘层开裂。将基体层内壁和外壁都涂上绝缘层后，不仅使绝缘层厚度增加，绝缘性能提高。而且，在使用过程中，大多数击穿是因为局部尖端放电和热击穿共同作用的结果，采用双层绝缘结构后，即使外侧出现击穿，由于基体层将热量和电场重新分布，也防止了内绝缘层进一步被击穿，从而起到1+1>2的效果。

作为优选，所述的厚膜电阻加热层电连接有电极层，该电极层设置在所述的厚膜电阻加热层的外壁上，通过电极层对厚膜电阻加热层通电加热。

作为优选，所述的厚膜电阻加热层的外壁设置有外包封层，外包封层用于对管状厚膜发热器进行包封，如可采用高强度塑料膜层。

作为优选，所述的基体层为不锈钢基体层。不锈钢厚膜发热器具有高热导率和抗水压冲击等优点，同时，由于不锈钢基体层本身具有导电性，在基体层的内外侧分别设置内绝缘层和外绝缘层，因此，可提高管状厚膜发热器的绝缘性能，可保证电器的安全，在冷热膨胀过程中，不锈钢基体层的内外壁是同时收缩或者膨胀的，可防止内绝缘层和外绝缘层被击穿。

进一步优选，所述的不锈钢基体层接地，即使外绝缘层击穿，由于内绝缘层仍存在较大的电阻，电流将从地线导走，防止进入水路，因此，能够避免安全隐患，大大提高本实用新型管状厚膜发热器的使用安全性。

作为优选，所述的基体层的横截面为圆环形或椭圆环形，该管状厚膜发热器能在360度方向上均匀受热，由于受热均匀，因此，功率密度更高，使用寿命更长。同时，该管状厚膜发热器空间利用率好，所需安装面积较小。

所述的管状厚膜发热器为中空管状。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型管状厚膜发热器中，优选的技术方案中，基体层为不锈钢基体层。不锈钢厚膜发热器具有高热导率和抗水压冲击等优点，同时，由于不锈钢基体层本身具有导电性，在基体层的内外侧分别设置内绝缘层和外绝缘层，因此，可提高管状厚膜发热器的绝缘性能，可保证电器的安全。不锈钢基体层接地，即使外绝缘层击穿，由于内绝缘层仍存在较大的电阻，电流将从地线导走，防止进入水路，因此，能够避免安全隐患，大大提高本实用新型管状厚膜发热器的使用安全性。基体层的横截面为圆环形或椭圆环形，该管状厚膜发热器能在360度方向上均匀受热，由于受热均匀，因此，功率密度更高，使用寿命更长。同时，该管状厚膜发热器空间利用率好，所需安装面积较小。

附图说明

图1为本实用新型管状厚膜发热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型管状厚膜发热器作进一步详细描述。

如图1所示，为本实用新型管状厚膜发热器，包括从管状的中心沿径向依次设置内绝缘层1、基体层2、外绝缘层3、厚膜电阻加热层4以及电极层6和外包封层5，厚膜电阻加热层4电连接有电极层6，该电极层6设置在厚膜电阻加热层4的外壁上，通过电极层6对厚膜电阻加热层4通电加热。根据需要，可在电极层6增加补丁，主要是用来增加转弯处的电导，防止局部因热集中而损坏。当然可根据实际需要，补丁也可以没有。外包封层5也设置在厚膜电阻加热层4的外壁上，外包封层5用于对管状厚膜发热器进行包封，如可采用高强度塑料膜层。

基体层2为不锈钢基体层。由于不锈钢基体层本身具有导电性，在基体层2的内外侧分别设置内绝缘层1和外绝缘层3，因此，可提高管状厚膜发热器的绝缘性能，可保证电器的安全。

不锈钢基体层接地，即使外绝缘层3击穿，由于内绝缘层1仍存在较大的电阻，电流将从地线导走，防止进入水路，因此，能够避免安全隐患，大大提高本实用新型管状厚膜发热器的使用安全性。

基体层2的横截面为圆环形或椭圆环形，该管状厚膜发热器能在360度方向上均匀受热，由于受热均匀，因此，功率密度更高，使用寿命更长。同时，该管状厚膜发热器空间利用率好，所需安装面积较小。

本实用新型中，内绝缘层1、基体层2、外绝缘层3、厚膜电阻加热层4以及外包封层5的制备如下：

选用横截面为圆环形或椭圆环形的不锈钢作为基体层2，不锈钢为中空管状，采用浸涂的方法在不锈钢基体层的内壁与外壁分别涂覆内绝缘层1和外绝缘层3，然后经干燥和高温热处理，形成绝缘层。根据绝缘强度要求，可以浸涂1～5次，然后在外壁依次印刷和烧制外绝缘层3、厚膜电阻加热层4、电极层6和外包封层5。其中，外绝缘层3可以采用浸涂直接完成，也可以采用浸涂加丝网印刷的方法。

以上所述的具体实施方式对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种管状厚膜发热器，其特征在于，包括从管状的中心沿径向依次设置内绝缘层、基体层、外绝缘层以及厚膜电阻加热层。

2.根据权利要求1所述的管状厚膜发热器，其特征在于，所述的厚膜电阻加热层电连接有电极层，该电极层设置在所述的厚膜电阻加热层的外壁上。

3.根据权利要求1所述的管状厚膜发热器，其特征在于，所述的厚膜电阻加热层的外壁设置有外包封层。

4.根据权利要求1所述的管状厚膜发热器，其特征在于，所述的基体层为不锈钢基体层。

5.根据权利要求4所述的管状厚膜发热器，其特征在于，所述的不锈钢基体层接地。

6.根据权利要求1所述的管状厚膜发热器，其特征在于，所述的基体层的横截面为圆环形或椭圆环形。