CN209978508U - 一种家用型冻干机加热板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种家用型冻干机加热板，它包括加热板本体，加热板本体的外部采用不锈钢外壳封装；加热板本体的内部由导热膜、导热板、发热导线、绝缘胶和温度传感器组成，其中导热板的一侧为涂有一层导热膜的平面，另一侧均匀开有窄槽，发热导线设置在导热板的窄槽中，温度传感器设置在导热板中心位置的窄槽中且紧贴导热板，所有的发热导线和温度传感器完全被绝缘胶包覆。该加热板采用不锈钢封装的板层，适用温度范围广，温度均匀性好以及控温精度高。

Description

一种家用型冻干机加热板

技术领域

本实用新型涉及一种家用型冻干机加热板。

背景技术

冻干机的加热板是冻干机完成产品冻干的重要组成部分，冻干机在冻干产品时通过加热板为真空条件下产品中冰的升华提供热量，能够对整个板层提供均匀精确的温度控制是冻干机对加热板的核心要求，即板层温度均匀性要好。此外，加热板长时间需要工作在真空环境中，所以加热板内部和外表面应充分隔离，无挥发性物质释放，此外整个冻干过程温度跨度达到100℃以上，要求加热板既能够耐受低温又能够耐受高温。

市面上的加热板通常应用在地暖或者加热毯等领域，不需要在真空环境下使用，也不需要在非常低的温度环境下使用，同时对加热板的材质和接触安全要求也不高，所以市面上的加热板实际在冻干机上使用时会出现以下问题：

1.从非常低的温度(通常低于-30℃，最低-50℃以下)到高温(通常高于50℃，最高80℃)的使用范围内，温度跨度可达100℃，造成发热体老化加速，寿命降低，并且导致绝缘材料老化加速绝缘性能降低或者脆化失去绝缘保护能力。

2.真空低温环境下，绝缘性能的下降会导致真空放电的风险，同时，开放式的封装方式在真空环境下直接接触产品，有污染产品和被产品污染的风险，同时，开放式的封装方式清洁存在死角，清洁起来也不方面。

3.冻干机板层直接接触食品或者药品，接触表面材质要求是食品级甚至药品级的材料，冻干机对板层温度均匀性要求高，所以与产品直接接触的材料最好是不锈钢。

4.冻干机板层要求表面平整且控温精度高、温度均匀性好，市面上的加热板产品比较薄，温度检测元件的放置一般在一侧，无法准确反映加热板的平均温度，加热片刚性不足，一般不能直接盛放产品，而是贴在金属板下方，导致传热慢，温度分布不均匀，控温精度差。

目前常见的加热板有以下两种方案：

方案一是导热油作为传热介质的加热板，这种加热板内部中空且存在蛇形通道，导热油通过外部的换热器加热或者制冷，加热或制冷到指定温度的导热油流经板层时将板层温度控制到指定温度，该方案的加热板内外完全隔离，既能加热也可以实现降温，并且能在较大温度范围内实现板层的温度精确控制，但是导热油板层无法独立使用，需要配套循环泵、外置加热器及冷却板换才能使用，生产工艺要求高，整个系统组成以及温度控制实现方式非常复杂，占空大，成本高，拆装不便维护麻烦，导热油板层加热时升温速度慢，全速升温时加热板表面温差大，温度均匀性不好，此外导热油板层本身加工工艺繁琐，成本高，因内部有导热油带压流动换热，所以长期在真空环境下使用还有漏油污染的风险，以上可见导热油板层无论是从空间占用、加工成本还是易用维护方面考虑都不适用于家用型冻干机。例如：申请号为201220080932.8的实用新型公开了一种冻干机换热板层，包括：边框、上面板、下面板和2根以上的分割条；边框、分割条和下面板通过铸造形成为一体，该边框和分割条形成在下面板的一个面上；边框包括2根横向框条和2根纵向框条，分割条在边框内间隔适当距离并排设置，分割条的长度适当小于纵向框条的长度，分割条的一端抵靠在1根横向框条上，相临的另外1根分割条的一端抵靠在另外一侧的横向框条上；上面板通过塞焊的方式固定在边框和分割条上。本实用新型采用边框和分割条形成冷媒通道，并通过铸造将边框、分割条和下面板形成为一体，上面板再通过塞焊固定在边框和分割条上，这样不仅结构简单，而且便于加工和制作。申请号为201410165260.4的发明公开了一种冻干机板层隔条的焊接方法，它包括平行设置的上面板与下面板，下面板上表面点焊固定若干隔条，上面板放置在隔条的另一面，通过纵向框条点焊固定上面板与下面板，使用等离子弧焊方法进行上面板、下面板与隔条的固定连接。本发明采用自动等离子弧焊的方法，具有板层的焊接工艺简单、焊接效率高、板层结构强度高、抗压能力强、焊接变形小、抗疲劳强度性能好、板层的尺寸大小不受限制的显著优点，极大地降低了维修的概率，对于冻干机板层隔条的焊接是一种创新，解决了长期以来没有理想的冻干机板层隔条的焊接方法的难题，可以极大地提高生产率及满足不同产品类型的要求，具有显著的经济效益。

方案二是使用合金加热丝作为加热体，使用硅胶封装做成加热片贴于金属板层下方，或者使用其他封装方式，比如陶瓷管等，该方案制作的加热板属于开放式加热板，封装材质要求无毒无害且无挥发性物质，通过测温探头和外部控制电路实现对温度的控制，只能加热不能降温，而且加热板的温度均匀性不好控制，在工作温度跨度大的环境中使用，加热片使用寿命短。例如：申请号为201720763170.4的实用新型公开了一种加热板，包括支架以及设置在支架上的若干加热板体，每个加热板体连接一电流控制装置。本实用新型可根据实际情况，调整每个加热板体的问题，同时也可调整整个加热板的结构，即加热板体的分布情况。申请号为201210558853.8的发明公开了一种加热板，其于一可导热且绝缘的主体板表面处，由内而外依序设有一导电发热回路及一外部绝缘层；其中，该导电发热回路由方向相异的至少一第一导电层及至少一第二导电层所连接而成；且该第一导电层及第二导电层于相接处交叠形成一重叠区域；该导电发热回路具有至少两凸露于该外部绝缘层外的导电段。籍此，自该导电段输入电流后，该导电发热回路可快速产生热能，并透过该导热绝缘层将热能传导至主体板处。加上该重叠区域形成于导电发热回路的转折处，可增加承受电流负载，解决导电发热回路容易于转折处产生损坏的问题。

实用新型内容

为解决市面上常见的加热板存在的上述问题，本实用新型提供一种构成简单、成本低以及易维护的家用型冻干机加热板，该加热板采用不锈钢封装的板层，适用温度范围广，温度均匀性好以及控温精度高。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种家用型冻干机加热板，它包括加热板本体，加热板本体的外部采用不锈钢外壳封装；加热板本体的内部由导热膜、导热板、发热导线、绝缘胶和温度传感器组成，其中导热板的一侧为涂有一层导热膜的平面，另一侧均匀开有窄槽，发热导线设置在导热板的窄槽中，温度传感器设置在导热板中心位置的窄槽中且紧贴导热板，所有的发热导线和温度传感器完全被绝缘胶包覆。

进一步地，不锈钢外壳的材质为304、304L、316或者316L，厚度为1-2mm。

更进一步地，不锈钢外壳的材质为304或者316L，厚度为1.2mm，其中食品级加热板选用304材质的不锈钢外壳封装，药品级加热板选用316L材质的不锈钢外壳封装。

进一步地，导热板的材质为铜材、不锈钢或者铝材，其中窄槽面积占导热板面积的50％-95％，窄槽槽深为导热板板厚的50％-80％。

更进一步地，导热板的材质为铝材，其中窄槽面积占导热板面积的90％，窄槽槽深为导热板板厚的75％。

进一步地，发热导线为碳元素单体制作的发热体，其中发热体包括碳纤维线/片、石墨烯片和碳晶板。

更进一步地，发热体为碳纤维线，其中碳纤维线由碳纤维芯和绝缘保护套组成，绝缘保护套的材质为特氟龙。

进一步地，导热膜是由导热硅脂形成的薄膜层，其中导热硅脂的导热系数为1.0-5.0W/m-k，薄膜层的厚度为0.1-1mm。

更进一步地，导热硅脂的导热系数为2.0W/m-k，薄膜层的厚度为0.2mm。

进一步地，绝缘胶为中性有机硅橡胶，耐温范围为-60℃-200℃；

温度传感器为A级精度的PT100热电阻温度传感器。

和市场同类产品相比，本实用新型的有益效果：

1.不锈钢外壳封装，结构简单，重量轻，厚度小，成本低，加工方便，外观美观。

2.发热导线采用碳元素单体制作的全黑体材料碳纤维线，发热速度快，热转换效率高，使用寿命长，并可以产生远红外线。

3.发热导线在导热板上分布密度大，加热板升温快，温度均匀，温度传感器埋在导热板中心位置，对加热板平均温度的反馈准确，从而使得加热板温度的可控精度高。

4.导热膜导热系数高，能够弥补机加工导致的平整度公差，确保导热板和不锈钢外壳充分接触，使得加热板表面温度与导热板温度趋于一致，同时加热板表面的温度也更均匀。

5.绝缘胶能够为发热导线提供有效的绝缘，使得在真空条件下不会发生真空放电的风险，同时绝缘胶能够将导热板和外壳牢固粘在一起，保障外壳背面的加热效果。

6.整体使用寿命长，加热导线、绝缘胶和导热膜可长期使用，故障率低，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型的家用型冻干机加热板的结构示意图；

图中：1-不锈钢外壳；2-导热膜；3-导热板；31-窄槽；4-发热导线；5-绝缘胶；6-温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型提出了一种家用型冻干机加热板，如图1所示，包括不锈钢外壳1，不锈钢外壳1内紧密封装着导热板3，导热板3的两侧与不锈钢外壳1之间分别为导热膜2和绝缘胶5，发热导线4缠绕在导热板3的窄槽31中，温度传感器6埋在导体板3中心位置的窄槽31中并且紧贴导热板3，灌装绝缘胶，所有的发热导线4以及温度传感器6完全被绝缘胶5包覆。其中发热导线4外接电源时，产生的热量均匀传递给不锈钢外壳1的表面，利用温度传感器6来反馈加热板的温度，通过PID控制输出来控制发热导线4供电的通断，从而精确控制加热板的温度。

其中封装用的不锈钢外壳1材质为304、304L、316或者316L，为提高导热效率，不锈钢外壳1厚度为1-2mm。更优选的，食品级加热板选用的不锈钢外壳1为304材质，药品级加热板选用的不锈钢外壳1为316L材质，不锈钢外壳1厚度为1.2mm。

本实用新型选用金属外壳封装金属导热板3的形式，无泄漏和污染风险，可直接接触食品和药品，清洗无死角维护方便。

其中封装方式为上板和下板扣在一起后，边缘部分焊接成一体，并打磨修圆抛光处理。

其中导热板3材质为铜材、不锈钢或者铝材，窄槽31面积占导热板3面积的50％-95％，窄槽31槽深为导热板3板厚的50％-80％。更优选的，导热板3材质为铝材，窄槽31面积占导热板3面积的90％，窄槽31槽深为导热板3板厚的75％。

本实用新型的导热板3选用铝材，一侧平面，一侧窄槽31，窄槽31面积占导热板3面积的50％-95％，窄槽31槽深为导热板3板厚的50％-80％，特殊的导热板3设计使得升温速度快，升温控温时板层温度均匀性好。

其中发热导线4为碳元素单体制作的发热体，如碳纤维线/片、石墨烯片和碳晶板。更优选的，发热体为碳纤维线，碳纤维线是由碳纤维芯和绝缘保护套组成。更优选的，绝缘保护套材质为特氟龙。

本实用新型的发热导线4选用碳纤维发热体，发热快，热转化率高，寿命长，可产生远红外线。

其中导热膜2是由导热硅脂形成的薄膜层，导热硅脂的导热系数为1.0-5.0W/m-k，薄膜层厚度为0.1-1mm。更优选的，导热硅脂的导热系数为2.0W/m-k，薄膜层厚度为0.2mm。

其中绝缘胶5为中性有机硅橡胶，耐温范围为-60℃～200℃。

本实用新型的加热板选用导热系数为1.0-5.0W/m-k的导热硅脂制作的薄膜层，以及耐温范围为-60℃-200℃的中性有机硅橡胶做绝缘材料制造，加热板导热效率高，温度均匀性好。

其中温度传感器6为热电阻。更优选的，温度传感器6为A级精度的PT100。

本实用新型与传统导热油加热板以及传统硅胶加热片加热板的性能对比，如下表1所示：

表1本实用新型与其他技术方案的性能对比表

如果对本实用新型去掉导热板3，直接将发热导线4固定到不锈钢外壳1上或者使用加热膜的形式直接固定在不锈钢外壳1上，温度传感器6则无法准确反应整个板层温度，会导致控温不准确，另外真空环境下，控温滞后性明显，加热板加热物料时会造成局部过热而破坏加热膜或者发热体绝缘套，导致漏电或者真空放电的情况发生。

对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种家用型冻干机加热板，它包括加热板本体，其特征在于：所述加热板本体的外部采用不锈钢外壳(1)封装；所述加热板本体的内部由导热膜(2)、导热板(3)、发热导线(4)、绝缘胶(5)和温度传感器(6)组成，其中导热板(3)的一侧为涂有一层导热膜(2)的平面，另一侧均匀开有窄槽(31)，发热导线(4)设置在导热板(3)的窄槽(31)中，温度传感器(6)设置在导热板(3)中心位置的窄槽(31)中且紧贴导热板(3)，所有的发热导线(4)和温度传感器(6)完全被绝缘胶(5)包覆。

2.根据权利要求1所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述不锈钢外壳(1)的材质为304、304L、316或者316L，厚度为1-2mm。

3.根据权利要求2所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述不锈钢外壳(1)的材质为304或者316L，厚度为1.2mm，其中食品级加热板选用304材质的不锈钢外壳(1)封装，药品级加热板选用316L材质的不锈钢外壳(1)封装。

4.根据权利要求1所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述导热板(3)的材质为铜材、不锈钢或者铝材，其中窄槽(31)面积占导热板(3)面积的50％-95％，窄槽(31)槽深为导热板(3)板厚的50％-80％。

5.根据权利要求4所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述导热板(3)的材质为铝材，其中窄槽(31)面积占导热板(3)面积的90％，窄槽(31)槽深为导热板(3)板厚的75％。

6.根据权利要求1所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述发热导线(4)为碳元素单体制作的发热体，其中发热体包括碳纤维线/片、石墨烯片和碳晶板。

7.根据权利要求6所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述发热体为碳纤维线，其中碳纤维线由碳纤维芯和绝缘保护套组成，绝缘保护套的材质为特氟龙。

8.根据权利要求1所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述导热膜(2)是由导热硅脂形成的薄膜层，其中导热硅脂的导热系数为1.0-5.0W/m-k，薄膜层的厚度为0.1-1mm。

9.根据权利要求8所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述导热硅脂的导热系数为2.0W/m-k，薄膜层的厚度为0.2mm。

10.根据权利要求1所述的家用型冻干机加热板，其特征在于：所述绝缘胶(5)为中性有机硅橡胶，耐温范围为-60℃-200℃；

所述温度传感器(6)为A级精度的PT100热电阻温度传感器。

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