CN212064397U - 金属厚膜加热元件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种金属厚膜加热元件，属于烟草加热器具技术领域。本实用新型由依次设置的第一金属片、第一绝缘层、加热线路、第二绝缘层和第二金属片构成加热片组件，加热线路两侧为对称结构，同时金属片(优选为不锈钢)的热导率比陶瓷高，热量扩散更快，使发热区的温度更均匀，由此保证了加热元件正反两面的发热均匀且一致。此外,加热元件采用两片金属片作为受力的支撑部件，具有比氧化铝陶瓷更高的强度和韧性，不易折断。
Description
技术领域
本实用新型属于烟草加热器具技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种金属厚膜加热元件。
背景技术
加热器具是通过精确控制加热元件的温度使加热卷烟的香味物质充分的释放，以达到类似于传统卷烟的体验感。但是，要保证烟香的一致性和持久性，必须保证加热元件的温度一致，特别是加热元件两面温度的一致性、均匀性。
目前的加热元件工艺主要是基于“厚膜印刷技术”进行高温共烧，一种是在陶瓷基板上印刷发热线路，然后烧结而成，陶瓷基板易脆，容易在使用过程中折断；另一种是以不锈钢为基板，然后印刷一层绝缘料，再在绝缘料上印刷发热线路。
第一种是陶瓷为基体，热导率较差，表面温度分布不均；第二种是金属为基体，发热线路的两面分别是金属和绝缘层，导致发热线的两面温度不一。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种金属厚膜加热元件，其正反两面的温度均匀性均较好，并且具有较高的结构强度。
为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：金属厚膜加热元件，包括第一金属片，第一金属片的其中一侧表面固定设置有第一绝缘层，第一绝缘层背向第一金属片的一侧设置有加热线路，加热线路设置有用于连接导线的引线接头，还包括第二金属片和第二绝缘层，第二绝缘层在第二金属片的其中一侧表面固定设置，第二绝缘层背向第二金属片的一侧与第一绝缘层固定连接；依次设置的第一金属片、第一绝缘层、加热线路、第二绝缘层和第二金属片构成加热片组件，引线接头的接线端相对于加热片组件为外露设置。
进一步的是：加热片组件的其中一端为加热区，加热线路在加热片组件的加热区布置为蛇形回路。
进一步的是：加热片组件的加热区外端部设置为尖片状结构；引线接头布置在加热片组件的远离尖片状结构的这一端。
进一步的是：第二金属片和第二绝缘层设置有供引线接头穿过的预留槽。
进一步的是：第一金属片和第二金属片为材质相同的不锈钢金属片，并且两者的厚度相同，厚度均为0.05mm-0.25mm。
进一步的是：第一绝缘层和第二绝缘层的材质相同，并且两者的厚度相同，厚度均为0.05mm-0.15mm。
进一步的是：加热线路为印刷在第一绝缘层表面的银线路或者银铂线路或者银钯线路,厚度为5um-50um。
进一步的是：第一绝缘层印刷在第一金属片表面，第二绝缘层印刷在第二金属片表面，第一绝缘层和第二绝缘层烧结在一起。
进一步的是：加热片组件的外表面设有第三绝缘层；第三绝缘层至少将加热片组件的加热区这一端完全包覆在内。
进一步的是：第三绝缘层将加热片组件除去引线接头区域之外的其他部位整体包覆在内；第三绝缘层和加热片组件通过烧结的方式形成整体结构。
本实用新型的有益效果是：由依次设置的第一金属片、第一绝缘层、加热线路、第二绝缘层和第二金属片构成加热片组件，加热线路两侧为对称结构，同时金属片(优选为不锈钢)的热导率比陶瓷高，热量扩散更快，使发热区的温度更均匀，由此保证了加热元件正反两面的发热均匀且一致。此外,加热元件采用两片金属片作为受力的支撑部件，具有比氧化铝陶瓷更高的强度和韧性，不易折断。
附图说明
图1为本实用新型中金属厚膜加热元件的分解结构示意图；
图2为本实用新型中金属厚膜加热元件的主视图；
图3为本实用新型中加热线路的平面布置示意图；
图4为本实用新型实施例中的加热元件正面温度测量点分布示意图；
图5为本实用新型实施例中的加热元件反面温度测量点分布示意图；
图中标记：1-第一金属片，2-第一绝缘层，3-加热线路，4-第二金属片，5-第二绝缘层，6-预留槽，7-第三绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1至图3所示，本实用新型包括第一金属片1，第一金属片1的其中一侧表面固定设置有第一绝缘层2，第一绝缘层2背向第一金属片1的一侧设置有加热线路3，加热线路3设置有用于连接导线的引线接头；还包括第二金属片4和第二绝缘层5，第二绝缘层5在第二金属片4的其中一侧表面固定设置，第二绝缘层5背向第二金属片4的一侧与第一绝缘层2固定连接；依次设置的第一金属片1、第一绝缘层2、加热线路3、第二绝缘层5和第二金属片4构成加热片组件，引线接头的接线端相对于加热片组件为外露设置。加热线路3两侧为对称结构，同时金属片的热导率比陶瓷高，热量扩散更快，使发热区的温度更均匀，由此保证了加热元件正反两面的发热均匀且一致。此外,加热元件采用两片金属片作为受力的支撑部件，具有比氧化铝陶瓷更高的强度和韧性，不易折断。
为使得加热更均匀，加热片组件的其中一端为加热区，加热线路3在加热片组件的加热区布置为蛇形回路。为便于实施，同时兼顾加热效果，加热线路3为印刷在第一绝缘层2表面的银线路或者银铂线路或者银钯线路,厚度为5um-50um。
为了使用时方便插入烟丝内，加热片组件的加热区外端部设置为尖片状结构。相应地，为了连接导线，引线接头布置在加热片组件的远离尖片状结构的这一端。第二金属片4和第二绝缘层5设置有供引线接头穿过的预留槽6。
为使得加热线路3两侧完全对称，第一金属片1和第二金属片4为材质相同的不锈钢金属片，并且两者的厚度相同。第一金属片1和第二金属片4优选采用牌号为430、443的不锈钢片，兼顾考虑结构强度及导热性能，第一金属片1和第二金属片4的厚度均为0.05mm-0.25mm。第一绝缘层2和第二绝缘层5的材质相同，并且两者的厚度相同，厚度均为0.05mm-0.15mm。第一绝缘层2和第二绝缘层5优选采用含有氧化铋、二氧化硅类的玻璃料。第一绝缘层2和第二绝缘层5的厚度不能过薄，否则两片金属片在烧结中不能较好地叠合在一起；当然，厚度也不能过厚，否则容易影响热导效果。
为便于实施，同时兼顾加热元件的整体性能，第一绝缘层2印刷在第一金属片1表面，第二绝缘层5印刷在第二金属片4表面，第一绝缘层2和第二绝缘层5烧结在一起。
本实用新型适用于烟草加热器具，为了提高其防腐能力，加热片组件的外表面设有第三绝缘层7；第三绝缘层7至少将加热片组件的加热区这一端完全包覆在内。优选地，第三绝缘层7将加热片组件除去引线接头区域之外的其他部位整体包覆在内；引线接头外露，以方便后面连接导线。为使得加热元件具有更好的产品性能，第三绝缘层7和加热片组件通过烧结的方式形成整体结构。
实施例1：
本实用新型按如下步骤实施：
步骤一，选用厚度为0.2mm的430不锈钢片作为制作第一金属片1和第二金属片4的主材，根据所需尺寸切割成尖片状，为了保证两片叠合后留出引线焊接点，所以两片不锈钢片中有一片预留有供引线接头穿过的预留槽6(即第二金属片4的端部设置有预留槽6)。
步骤二，对切割好的不锈钢片进行酒精和超声清洗。
步骤三，在清洗好的两片不锈钢片上印刷绝缘层，绝缘层完全覆盖不锈钢片的一侧外表面，两片不锈钢片上的绝缘层烘干后的厚度相同，均控制在0.05mm-0.15mm范围内。
步骤四，在无预留槽6的不锈钢片(即第一金属片1)的绝缘层上印刷加热线路3，烘干后的线路厚度为5um-50um。
步骤五，将两片金属片叠合，绝缘层面相互贴合。
步骤六，然后在700℃-900℃进行烧结，两片金属片主要靠熔融的玻璃绝缘料烧结在一起，所以玻璃绝缘层的膨胀系数应与不锈钢接近。
步骤七，在加热线路3两端电镀然后焊上引线接头(引线接头一般为一段导线，导线长度根据设计要求截取)。
步骤八，将玻璃粉调制成浆料，并搅拌均匀，然后将加热元件浸覆上玻璃浆料，干燥后，在700℃-900℃进行烧结，得到加热元件成品。该步骤中的玻璃浆料在烧结后即形成第三绝缘层7，其原料配比可以采用现有技术中的各种成熟技术。
实施例2：
本实用新型按如下步骤实施：
步骤一，选用厚度为0.15mm的443不锈钢片作为制作第一金属片1和第二金属片4的主材，根据所需尺寸切割成尖片状，为了保证两片叠合后留出引线焊接点，所以两片不锈钢片中有一片预留有供引线接头穿过的预留槽6(即第二金属片4的端部设置有预留槽6)。
步骤二，对切割好的不锈钢片进行酒精和超声清洗。
步骤三，在清洗好的两片不锈钢片上印刷绝缘层，绝缘层完全覆盖不锈钢片的一侧外表面，两片不锈钢片上的绝缘层烘干后的厚度相同，均控制在0.05mm-0.15mm范围内。
步骤四，在无预留槽6的不锈钢片(即第一金属片1)的绝缘层上印刷加热线路3，烘干后的线路厚度为5um-50um。
步骤五，将两片金属片叠合，绝缘层面相互贴合。
步骤六，然后在700℃-900℃进行烧结，两片金属片主要靠熔融的玻璃绝缘料烧结在一起，所以玻璃绝缘层的膨胀系数应与不锈钢接近。
步骤七，在加热线路3两端电镀然后焊上引线接头(引线接头一般为一段导线，导线长度根据设计要求截取)。
步骤八，将玻璃粉调制成浆料，并搅拌均匀，然后将加热元件浸覆上玻璃浆料，干燥后，在700℃-900℃进行烧结，得到加热元件成品。
以现有技术中的氧化锆片作为对比例，并抽取实施例1、实施例2制得的样品进行如下实验：调节电压，使最高温度点稳定在350℃，测试边界点和中心温度点的差异，加热元件正面的温度测量点分布如图4所示，加热元件反面的温度测量点分布如图5所示。测试结果如下表所示，由表中数据可知，本实用新型中的加热元件正反两面的发热均匀且一致，相对于现有技术中的氧化锆片，优势明显。
Claims (10)
1.金属厚膜加热元件，包括第一金属片(1)，第一金属片(1)的其中一侧表面固定设置有第一绝缘层(2)，第一绝缘层(2)背向第一金属片(1)的一侧设置有加热线路(3)，加热线路(3)设置有用于连接导线的引线接头，其特征在于：还包括第二金属片(4)和第二绝缘层(5)，第二绝缘层(5)在第二金属片(4)的其中一侧表面固定设置，第二绝缘层(5)背向第二金属片(4)的一侧与第一绝缘层(2)固定连接；依次设置的第一金属片(1)、第一绝缘层(2)、加热线路(3)、第二绝缘层(5)和第二金属片(4)构成加热片组件，引线接头的接线端相对于加热片组件为外露设置。
2.如权利要求1所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：加热片组件的其中一端为加热区，加热线路(3)在加热片组件的加热区布置为蛇形回路。
3.如权利要求2所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：加热片组件的加热区外端部设置为尖片状结构；引线接头布置在加热片组件的远离尖片状结构的这一端。
4.如权利要求3所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：第二金属片(4)和第二绝缘层(5)设置有供引线接头穿过的预留槽(6)。
5.如权利要求1所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：第一金属片(1)和第二金属片(4)为材质相同的不锈钢金属片，并且两者的厚度相同，厚度均为0.05mm-0.25mm。
6.如权利要求1所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：第一绝缘层(2)和第二绝缘层(5)的材质相同，并且两者的厚度相同，厚度均为0.05mm-0.15mm。
7.如权利要求1所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：加热线路(3)为印刷在第一绝缘层(2)表面的银线路或者银铂线路或者银钯线路,厚度为5um-50um。
8.如权利要求1所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：第一绝缘层(2)印刷在第一金属片(1)表面，第二绝缘层(5)印刷在第二金属片(4)表面，第一绝缘层(2)和第二绝缘层(5)烧结在一起。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：加热片组件的外表面设有第三绝缘层(7)；第三绝缘层(7)至少将加热片组件的加热区这一端完全包覆在内。
10.如权利要求9所述的金属厚膜加热元件，其特征在于：第三绝缘层(7)将加热片组件除去引线接头区域之外的其他部位整体包覆在内；第三绝缘层(7)和加热片组件通过烧结的方式形成整体结构。
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