CN205648020U - 电加热元件以及工业用加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电加热元件以及工业用加热装置，其中电加热元件包括基板，基板的背面设置有纳米厚度的电发热涂层，电发热涂层的两相对的边缘分别设置有电极；电极接驳电源。工业用加热装置包括加热装置本体，加热装置本体上设置有本实用新型的电加热元件。由于本实用新型的电加热元件具有纳米厚度的电发热涂层，当电流通过电发热涂层时，在电发热涂层的超薄的体积内，产生极高密度的热能，从而可以起到高效能以及快速升温的效果。同时，由于平面结构，热能可以大面积均匀扩散，比其他传统加热元件更能达到大面积均热效应。同时，该电加热元件亦能发出红外线及远红外线。

Description

电加热元件以及工业用加热装置

技术领域

本实用新型涉及加热装置，更具体地说，涉及一种电加热元件以及工业用加热装置。

背景技术

传统的工业用加热装置一般采用燃气、燃油加热元件，或金属线圈、金属线等电加热元件，或卤素灯等加热元件。这其中的电加热元件效率低、耗电大，燃气、燃油加热元件则由于燃气、燃油的燃烧会造成空气污染，这些加热装置一般需要在600摄氏度高温或以上操作，所以能量损失极大，同时也容易发生使用安全问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电加热元件以及具有该电加热元件的工业用加热装置。

一方面，本实用提供了一种电加热元件，包括基板，所述基板的背面设置有纳米厚度的电发热涂层，所述电发热涂层的两相对的边缘分别设置有电极，所述电极接驳电源。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述基板为陶瓷玻璃板。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述电发热涂层包括氧化物涂层，其包含的金属源选自锡、铟、镉、钨、钛和钒。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述电极包括玻璃陶瓷烧结油墨，其包含的金属源选自铂、金、银、钯和铜。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述基板包括设置在所述基板的表面的纳米厚度的绝缘涂层，所述电发热涂层位于所述绝缘涂层之上。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述绝缘涂层包括由溶胶-凝胶得到的二氧化硅涂层。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述电发热涂层上覆盖有绝缘层，所述绝缘层为玻璃或陶瓷层。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述基板的表面为不平滑表面，或者所述基板为拱型基板。

在本实用新型的电加热元件的一实施例中，所述不平滑表面上包含有凸点。

另一方面，本实用新型还提供了一种工业用加热装置，包括加热装置本体，以及设置在加热装置本体上的一个或多个如以上电加热元件的任一实施例中所述的电加热元件。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述加热装置本体包括金属、塑料或陶瓷的壳体，所述电加热元件设置在所述壳体内，所述电加热元件的所述基板的背面设置有隔热及热反射层。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述隔热及热反射层为深色玻璃、透明玻璃、高光度金属板或云母板。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，还包括用于接驳导线的电源接驳端子，所述电源接驳端子与所述电极焊接连接或通过金属弹片连接。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述电加热元件两边各钻有孔，钻孔尺寸在1mm–10mm之间，所述钻孔横跨电极宽度，或部份在电极上及部份在电极旁没有发热层的地方，或者，全部在电极旁没有发热层的地方；电源接驳端子以镙丝穿过钻孔或加配具弹性的介子安装在电加热元件。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述电加热元件为多个，多个所述电加热元件排列在同一平面上，每个电发热元件的长宽比率为6:1、3:1、2:1、1:1或其他长宽比率。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述工业用加热装置为多个时，多个所述工业用加热装置并联一起运作。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述加热装置本体包括风道，所述电加热元件设置在所述风道内。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，多个所述电加热元件交错设置在所述风道内，所述电加热元件与所述风道的风流方向相垂直，所述电加热元件的电发热涂层正对所述风道的风流方向。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，多个所述电加热元件平行设置，所述电加热元件与所述风道的风流方向相平行。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，多个所述电加热元件设置在所述风道的风道壁上，所述电加热元件与所述风道的风流方向相平行。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，多个所述电加热元件间距安排，安排的间距按热风流量及热能供应及分布计算，各电加热元件之间的间距及夹角设计为相同间距、不同间距、相同夹角或不同夹角。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述风道的出口设置有导风板。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述加热装置本体包括炉体，所述电加热元件设置在所述炉体的底部或炉体内壁上。

在本实用新型的工业用加热装置的一实施例中，所述加热装置本体包括模具，所述电加热元件设置在所述模具的表面上。

实施本实用新型的电加热元件以及工业用加热装置，具有以下有益效果：由于本实用新型的电加热元件具有纳米厚度的电发热涂层，当电流通过电发热涂层时，在电发热涂层的超薄的体积内，产生极高密度的热能，从而可以起到高效能以及快速升温的效果。同时，由于平面结构，热能可以大面积均匀扩散，比其他传统加热元件更能达到大面积均热效应。同时，该电加热元件亦能发出红外线及远红外线，用来加热塑料时，能够使塑料分子振动，产生热能，从而使塑胶加热更快速，温度更为均匀。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的电加热元件的一实施例的示意图；

图2是图1所示的电加热元件的截面示意图；

图3是本实用新型的工业用加热装置的第一实施例的立体示意图；

图4是图3所示的工业用加热装置的正视示意图；

图5是图4中A-A剖面示意图；

图6a是图3所示本实用新型的工业用加热装置的温度分布示意图；

图6b是现有技术的加热装置的温度分布示意图；

图7是图3所示的工业用加热装置在200摄氏度时红外线及远红外线测试分布结果；

图8是本实用新型的工业用加热装置的第二实施例的立体示意图；

图9a是图8所示的工业用加热装置的正视示意图；

图9b是图9a中A-A剖面示意图；

图9c是图8所示的工业用加热装置的局部剖视放大图；

图10a是本实用新型的工业用加热装置的第三实施例的立体示意图；

图10b是图10a所示的工业用加热装置的正视示意图；

图11a是本实用新型的工业用加热装置的第四实施例的立体示意图；

图11b是图11a所示的工业用加热装置的正视示意图；

图12是本实用新型的工业用加热装置的第五实施例的立体示意图；

图13是本实用新型的工业用加热装置的第六实施例的立体示意图；

图14是本实用新型的工业用加热装置的一实施例中导线接驳结构示意图；

图15是本实用新型的工业用加热装置的第七实施例的立体示意图

图16是本实用新型的工业用加热装置的第八实施例的立体示意图；

图17是本实用新型的工业用加热装置的第九实施例的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

下面详细描述本实用新型的电加热元件以及工业用加热装置的实施例，这些实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本实用新型的电加热元件以及工业用加热装置的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“上端”、“下端”、“上部”、“下部”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本文所使用的词语“纳米厚度”是指仅能在纳米水平内测得的每一涂层的厚度。

如图1和图2所示，为本实用新型的电加热元件的一实施例，在该实施例中，电加热元件1包括基板10，基板10的背面设置有纳米厚度的电发热涂层11，电发热涂层11的两相对的边缘分别设置有电极12，两个电极12平行设置，电极接驳电源。当电流通过电发热涂层11时，电发热涂层11将电能转化为热能。

在本实施例中的电加热元件1中，基板10可由陶瓷玻璃或任意别的合适的材料制成。本领域技术人员应当明白，陶瓷玻璃可承受高温和热的冲击，优于别的玻璃基底，以提供一致的和可靠的高温加热功能。

在本实施例中的电加热元件1中，电发热涂层11设置基板10的背面。电发热涂层11可以是氧化物涂层，其中使用的金属源可选自掺有有机金属前体的锡、铟、镉、钨、钛和钒，其中有机金属前体可以是例如三氯一丁基锡，其掺杂有等量的施体和受体元素例如大约3mol％的锑和锌并混合有或未混合别的稀土元素。可以理解的是，也可用别的合适的材料制作电发热涂层11。电发热涂层11中的导电涂层材料用于将电能转换成热能。所应用的热量生成原理大大不同于常规的线圈加热，线圈加热方法中，热量输出来自金属线圈的高阻抗，其具有低加热效率和高功耗。相反，通过调节涂层的成分和厚度，可控制涂层的电阻抗，并可增加导电性，从而以最小的能量损耗，得到高加热效率。

在本实施例中的电加热元件1中，电极12设置在电发热涂层11上。两个间隔开的电极12分别沿着电发热涂层11的两个相对的侧边设置。电极12可由玻璃陶瓷烧结油墨(glass ceramic frit based ink)制成，其中金属源选自铂、金、银、钯和铜(90-95％)，玻璃粉(5-10％)由PbO、SiO2、CeO2和Li2O并添加乙基纤维素/乙醇有机载体所制成。

在本实施例中的电加热元件1中，基板10还可以包括设置在基板10的表面的纳米厚度的绝缘涂层，电发热涂层11位于绝缘涂层之上，也即在基板10和电发热涂层11之间具有纳米厚度的绝缘涂层。绝缘涂层可由溶胶-凝胶得到的二氧化硅(SiO2)或别的合适的材料制成。绝缘涂层可涂覆于具有表面活性剂的陶瓷玻璃基板10的表面上，以确保覆盖在陶瓷玻璃基板10上的SiO2具有100％的润湿，从而防止出现缺陷位置，以使得将陶瓷玻璃基板10(在高温条件下，其可导电)与电发热涂层11电隔离，并可防止锂离子和别的污染物成分在加热过程中从陶瓷玻璃基板10扩散到电发热涂层11。

在本实施例中的电加热元件1中，电发热涂层11上还可以覆盖有绝缘层，绝缘层可以为玻璃、陶瓷层或其他电流绝缘材料，绝缘层可以是涂层或固体。

在本实施例中的电加热元件1中，所提到的电发热涂层11、绝缘涂层以及绝缘层可以是单层或多层结构，单层或多层的每一层的厚度在纳米量级，可以在数纳米到数十纳米的范围内。

当电流通过此电加热元件1的电发热涂层11时，在电发热涂层11的超薄的体积内，产生极高密度的热能，从而达至高效能及快速升温的效果。同时由于平面结构，故此热能可作大面积均匀扩散，比其他传统发热件更能达到大面积均热效应。同时此电加热元件1亦能发出红外线及远红外线，在塑料加热上能使塑料分子振动，产生热能，从而使塑料加热更快速，温度均匀。此电加热元件1的基板10亦可造成不平滑表面，如有凸点的设计，以增加热传导的面积。电加热元件1的基板10亦可作拱型设计，以达到更佳的加热效应。

本实用新型的电加热元件可以用于各种工业用加热装置，这种工业用加热装置包括加热装置本体，以及设置在加热装置本体上的电加热元件，电加热元件的数量可以根据需要是一个或多个，电加热元件的设置方式也可以是多样的，根据不同用途的工业加热装置而改变，电加热元件可以串联或并联。

如图3至图5所示，为本实用新型的工业用加热装置的第一实施例，其为用于吸塑机(Blister Machine)的加热装置。该工业用加热装置的加热装置本体包括金属、塑料或陶瓷的壳体2，电加热元件1设置在壳体2内，电加热元件1的基板10的背面设置有隔热及热反射层21。隔热及热反射层21可以使热流失减少，而且把热能向前向传导散播。隔热及热反射层21包括但不局限于深色玻璃、透明玻璃、高光度金属板和各类云母板(mica)，以及其他适用材料。为了方便导线的连接，可以增加电源接驳端子，电源接驳端子与电极12焊接连接或通过金属弹片连接。

在该实施例中，电加热元件1与隔热及热反射层21可紧贴设置，或二者之间间隔一定距离设置。电加热元件1的电发热涂层11可由绝缘物料遮盖，此物料可以是玻璃、陶瓷或其他电流绝缘材料，此物料可以是涂层或固体。电加热元件1的外层亦可含电流绝缘的涂层。电加热元件1同时可放射出强烈的红外线及远红外线，而红外线及远红外线能使塑料分子震动，产生热能从而使塑料加热更快速及温度均匀。

图6a是本实施例的工业用加热装置的表面温度分布，图6b是传统发热装置(如陶瓷发热砖)的表面温度分布,由图可以看出，本实施例的工业用加热装置的温度分布更为均匀。

图7则示出了本实施例的工业用发热装置在200℃时红外线及远红外线测试分布结果。红外线(波长4-8μm)可达98％放射量；而远红外线(波长11-20μm)可达92％放射量。

如图8以及图9a-9c所示，为本实用新型的工业用加热装置的第二实施例，其为用于工业印刷机(Industrial Printing Machine)的加热装置。该工业用加热装置的加热装置本体包括金属、塑料或陶瓷的壳体2，该工业用加热装置可以包括一个或多个电加热元件1。在本实施例中，采用了4个电加热元件1。电加热元件1的数目及尺寸可以增加或减少，电加热元件1的长度及宽度亦可作不同比率，在本实施例中，每个电发热元件1的长宽比率约为6:1。但长宽比率也可为3:1、2:1或1:1。在本实施例中，采用了4个电加热元件，而本专利申请的加热装置可以包含其他结构上的设计改动，可以是4个加热装置及每个加热装置含有一个独立的电加热元件1，然后4个加热装置再在结构上连接一起成为一体，而在电源连接上，每个加热装置可作串联或并联的安排，同时加热装置的数目及尺寸也可以增加或减少。

参看图9b，在本实施例中，电加热元件1的基板10的背面设置有隔热及热反射层21，隔热及热反射层21包括但不局限于深色玻璃、透明玻璃、高光度金属板和各类云母板(mica)，以及其他适用材料。在该实施例中，电加热元件1与隔热及热反射层21可紧贴设置，或二者之间间隔一定距离设置。电加热元件1的电发热涂层11可由绝缘物料遮盖，此物料可以是玻璃、陶瓷或其他电流绝缘材料，此物料可以是涂层或固体。电加热元件1的外层亦可含电流绝缘的涂层。

参看图9c,显示了加热装置的电源接驳端子22的结构，其采用弹片接驳结构。

如图10a和图10b所示，为本实用新型的工业用加热装置的第三实施例，其为用于热风机(Hot Air Blowing Machine)的加热装置。该工业用加热装置的加热装置本体包括风道3，风道3内设置有多个电加热元件1。在本实施例中，多个电加热元件1交错设置在风道3内，电加热元件1与风道3的风流方向相垂直，电加热元件1的电发热涂层11正对风道3的风流方向从而增加空气与电加热元件1的接触面积及时间，加强热传导功能。电加热元件1与风道3的风流方向的夹角也可以是垂直以外的角度。

如图11a和图11b所示，为本实用新型的工业用加热装置的第四实施例，其也为用于热风机(Hot Air Blowing Machine)的加热装置。该工业用加热装置的加热装置本体包括风道3，风道3内设置有多个电加热元件1。电加热元件1是平行安装在风道3的两侧壁上，这种结构可以减少风道风流阻力，形成较大的热风流量。

如图12所示，为本实用新型的工业用加热装置的第五实施例，其也为用于热风机(Hot Air Blowing Machine)的加热装置。该工业用加热装置的加热装置本体包括风道3，风道3内设置有多个电加热元件1。多个电加热元件1平行设置在风道3内。

如图13所示，为本实用新型的工业用加热装置的第六实施例，其也为用于热风机(Hot Air Blowing Machine)的加热装置，其在第五实施例的基础上做了进一步改进，在风道3的出口处增加了导风板31，以控制热风的方向。

在工业用加热装置的第三至第六实施例中，电加热元件1的尺寸及数目可以增加或减少，电源上可作串联或并联的连接，电热元件1的功率也可以按热量需要而增加或减少。第五和第六实施例中电加热元件1的间距安排，此间距安排可按热风流量及热能供应及分布而计算安排。第五实施例中电加热元件1旁边与中部的安装间距约为1.3:1.0，其间距可按需要而增加或减少，例如增加为1.5:1.0或2.0:1.0或减少为1.0:1.0或0.5:1.0。各电加热元件1之间的间距也可以按需要设计而定为相同间距或不同间距。

在工业用加热装置的第三至第六实施例中，由于风的流动，一般电源焊接存在困难，电源线容易脱落。图14为本专利申请提供之其中一种导线接驳方案。此方案是在电加热元件二边各钻一孔。钻孔尺寸大小可按连接需求而定，但一般在1mm–10mm之间。钻孔可横跨电极宽度，或部份在电极上及部份在电极旁没有发热层的地方，或全部在电极旁没有发热层的地方。而以一附加的电源接驳端子32以镙丝穿过钻孔安装在电加热元件1上。电源接驳端子32可以金属，如钢或铝或铁造成，也可以其他适用物料做成。电源接驳端子也可以加配具弹性的介子(Washer)以确保在不同使用情况下电源的稳定连接。电源接驳端子32与导线33相连接。此电源接驳端子32外露的部份亦可以绝缘的物料或涂层如陶瓷材料遮盖。此电源接驳端子32可应用在热风机的应用上，但亦可安装在其他类型工业发热器的使用上。而上述机械式的电源连接只是其中一个例子，可作各种形式的改良达至同样效果。

如图15所示，为本实用新型的工业用加热装置的第七实施例，其为用于热风机(Hot Air Blowing Machine)的加热装置。该工业用加热装置包括多组电加热元件1，每组电加热元件1可独立运作或一并运作，其特点是每组或每件电加热元件可调较成同一夹角或不同夹角，以适应不同热风导向需要。此工业用加热装置可连接通风孔道或安装在通风孔道内，当电加热元件调较成特定夹角，便可引导热风的流量及流向。

如图16所示，为本实用新型的工业用加热装置的第八实施例，其为用于工业焗炉(Industrial Furnace)的加热装置。该工业用加热装置的加热装置本体包括焗炉4，焗炉4的底部或焗炉其他部位设置有一个或多个电加热元件1。电加热元件1透过大面积传导热能，使炉内温度快速提升至所需温度，同时更可使用风扇使炉内空气流动，达至温度更一致的效果，一般可节省30–40％的热能。

如图17所示，为本实用新型的工业用加热装置的第九实施例，其为用于于模具(Mould)的加热装置。该工业用加热装置的加热装置本体包括模具5，模具5的表面设置有一个或多个电加热元件1，电加热元件1与模具5之间可添加散热油以加强热能传导到金属面上。电加热元件1连接电源产生热能而传至模具，以达至快速加热的功能。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均落入本实用新型的保护之内。

Claims (24)

1.一种电加热元件，其特征在于，包括基板，所述基板的背面设置有纳米厚度的电发热涂层，所述电发热涂层的两相对的边缘分别设置有电极，所述电极接驳电源。

2.根据权利要求1所述的电加热元件，其特征在于，所述基板为陶瓷玻璃板。

3.根据权利要求1所述的电加热元件，其特征在于，所述电发热涂层包括氧化物涂层，其包含的金属源选自锡、铟、镉、钨、钛和钒。

4.根据权利要求1所述的电加热元件，其特征在于，所述电极包括玻璃陶瓷烧结油墨，其包含的金属源选自铂、金、银、钯和铜。

5.根据权利要求1所述的电加热元件，其特征在于，所述基板包括设置在所述基板的表面的纳米厚度的绝缘涂层，所述电发热涂层位于所述绝缘涂层之上。

6.根据权利要求5所述的电加热元件，其特征在于，所述绝缘涂层包括由溶胶-凝胶得到的二氧化硅涂层。

7.根据权利要求1所述的电加热元件，其特征在于，所述电发热涂层上覆盖有绝缘层，所述绝缘层为玻璃或陶瓷层。

8.根据权利要求1所述的电加热元件，其特征在于，所述基板的表面为不平滑表面，或者所述基板为拱型基板。

9.根据权利要求8所述的电加热元件，其特征在于，所述不平滑表面上包含有凸点。

10.一种工业用加热装置，其特征在于，包括加热装置本体，以及设置在加热装置本体上的一个或多个如权利要求1-9任一项所述的电加热元件。

11.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，所述加热装置本体包括金属、塑料或陶瓷的壳体，所述电加热元件设置在所述壳体内，所述电加热元件的所述基板的背面设置有隔热及热反射层。

12.根据权利要求11所述的工业用加热装置，其特征在于，所述隔热及热反射层为深色玻璃、透明玻璃、高光度金属板或云母板。

13.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，还包括用于接驳导线的电源接驳端子，所述电源接驳端子与所述电极焊接连接或通过金属弹片连接。

14.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，所述电加热元件两边各钻有孔，钻孔尺寸在1mm–10mm之间，所述钻孔横跨电极宽度，或部份在电极上及部份在电极旁没有发热层的地方，或者，全部在电极旁没有发热层的地方；电源接驳端子以镙丝或加配具弹性的介子穿过钻孔安装在电加热元件。

15.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，所述电加热元件为多个，多个所述电加热元件排列在同一平面上，每个电发热元件的长宽比率为6:1、3:1、2:1、1:1或其他长宽比率。

16.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，所述工业用加热装置为多个时，多个所述工业用加热装置并联一起运作。

17.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，所述加热装置本体包括风道，所述电加热元件设置在所述风道内。

18.根据权利要求17所述的工业用加热装置，其特征在于，多个所述电加热元件交错设置在所述风道内，所述电加热元件与所述风道的风流方向相垂直，所述电加热元件的电发热涂层正对所述风道的风流方向。

19.根据权利要求17所述的工业用加热装置，其特征在于，多个所述电加热元件平行设置，所述电加热元件与所述风道的风流方向相平行。

20.根据权利要求17所述的工业用加热装置，其特征在于，多个所述电加热元件设置在所述风道的风道壁上，所述电加热元件与所述风道的风流方向相平行。

21.根据权利要求17所述的工业用加热装置，其特征在于，多个所述电加热元件间距安排，安排的间距按热风流量及热能供应及分布计算，各电加热元件之间的间距及夹角设计为相同间距、不同间距、相同夹角或不同夹角。

22.根据权利要求17所述的工业用加热装置，其特征在于，所述风道的出口设置有导风板。

23.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，所述加热装置本体包括炉体，所述电加热元件设置在所述炉体的底部或炉体内壁上。

24.根据权利要求10所述的工业用加热装置，其特征在于，所述加热装置本体包括模具，所述电加热元件设置在所述模具的表面上。