CN212324393U - 电热组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电发热技术领域，尤其涉及一种电热组件。该电热组件包括沿竖直方向依次设置的面层、静电屏蔽层、发热层和基层；所述发热层由包括导电发热材料制成，所述发热层设置有导电组件；所述基层内设置通孔，所述通孔内设置有连接组件，所述连接组件与所述导电组件电连接；所述静电屏蔽层的厚度为10nm～2mm，所述静电屏蔽层的方块电阻不大于5000欧每方块；所述面层、静电屏蔽层、发热层依次叠加后总厚度为0.05～4mm。本实用新型提供的方案能够解决现有电热产品的电热辐射转化率低的问题。

Description

电热组件

技术领域

本实用新型涉及电发热技术领域，尤其涉及一种电热组件。

背景技术

目前市场上销售的电热膜、发热瓷砖和发热地板等电热产品很多都没有静电屏蔽层，由于电热膜、发热地板等产品铺设在室内时面积很大，在通电加热时产生大量的感生电荷，让人感觉极其不舒适，而且较高感应电压也存在一定安全隐患。

即使有一部分发热瓷砖和发热地板采用铝箔等金属作为静电屏蔽层，虽然用铝箔为静电屏蔽层时的静电屏蔽效果好，但铝箔红外发射率非常低，它对红外辐射有非常强烈的阻碍作用，会严重影响发热层的红外线红外发射率，从而会大幅降低电热产品的电热辐射转化率。

因此，目前亟待需要一种新型电热组件来解决上述问题。

发明内容

本实用新型提供了一种电热组件，以解决现有电热产品的电热辐射转化率低的问题。

本实用新型实施例提供了一种电热组件，包括沿竖直方向依次设置的面层、静电屏蔽层、发热层和基层；

所述发热层由包括导电发热材料制成，所述发热层设置有导电组件；

所述基层内设置通孔，所述通孔内设置有连接组件，所述连接组件与所述导电组件电连接；

所述静电屏蔽层的厚度为10nm～2mm，所述静电屏蔽层的方块电阻不大于5000欧每方块；

所述面层、静电屏蔽层、发热层依次叠加后总厚度为0.05～4mm。

在一种可能的设计中，所述静电屏蔽层的制作材料的红外发射率不小于 0.2。

在一种可能的设计中，所述静电屏蔽层设置有若干个贯穿孔，所述若干个贯穿孔的横截面形状包括圆形、T形和三角形中的至少一种。

在一种可能的设计中，所述导电组件包括第一导电元件和第二导电元件，所述连接组件包括第一连接元件和第二连接元件；

所述第一导电元件和所述第二导电元件设置于所述发热层的下表面，所述第一连接元件与火线连接，所述第二连接元件与零线连接，所述第一导电元件与所述第一连接元件连接，所述第二导电元件与所述第二连接元件连接，所述静电屏蔽层与所述第二导电元件连接。

在一种可能的设计中，还包括第一绝缘防水层、第二绝缘防水层和第三绝缘防水层；

所述第一绝缘防水层设置于所述静电屏蔽层和所述发热层之间，所述第二绝缘防水层设置于所述发热层和所述基层之间，所述第三绝缘防水层设置于所述面层和所述静电屏蔽层之间；

所述第一绝缘防水层、所述第二绝缘防水层和所述第三绝缘防水层均由包括绝缘防水材料制成；

所述静电屏蔽层通过导线与所述第二导电元件连接，所述导线穿设于所述第一绝缘防水层。

在一种可能的设计中，还包括抗冲击层；

所述抗冲击层设置于所述面层的上表面；或

所述抗冲击层设置于所述面层和所述第三绝缘防水层之间；或

所述抗冲击层设置于所述第三绝缘防水层和所述静电屏蔽层之间；或

所述抗冲击层设置于所述静电屏蔽层和所述第一绝缘防水层之间。

在一种可能的设计中，还包括红外反射层；

所述红外反射层设置于所述基层的下表面；

所述红外反射层由包括铝、银和镍中的至少一种材料制成。

在一种可能的设计中，所述发热层采用半导体氧化物材料制成，所述发热层的透过率为10％-95％。

在一种可能的设计中，所述发热层的厚度为20nm-100μm，所述发热层的方块电阻为100-1000欧每方块。

在一种可能的设计中，所述面层采用液态固化方法制备，所述面层的制作材料的红外发射率不小于0.2；

和/或，

所述基层的制作材料的抗压强度不小于15Mpa，导热系数不大于 0.15W/(m·K)。

可见，本实用新型提供的电热组件通过将静电屏蔽层的厚度设置为 10nm～2mm以及将静电屏蔽层的方块电阻设置为不大于5000欧每方块，如此可保证发热层所产生的红外线能够顺利地通过静电屏蔽层后，传播至面层发射，而且面层、静电屏蔽层、发热层依次叠加后总厚度为0.05～4mm，可以有利于发热层产生的红外线向面层的表面传递，热量利用率高，综上可以解决现有电热产品的电热辐射转化率低的问题。另外，面层、静电屏蔽层、发热层依次叠加后总厚度为0.05～4mm，还可以节省制作材料，降低制作成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图；

图2为不同红外发射率材料制成的静电屏蔽层所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图；

图3为本实用新型一个实施例提供的静电屏蔽层的平面示意图；

图4为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图；

图5为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图；

图6为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图；

图7为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图；

图8为红外反射层设置的不同位置所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图；

图9为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图；

图10为是否具有空气层的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图；

图11为不同面层的制作材料所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图；

图12为不同基层的制作材料所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图。

附图标记：

1-面层；

2-静电屏蔽层；

21-贯穿孔；

22-导线；

3-发热层；

31-第一导电元件；

32-第二导电元件；

4-基层；

41-通孔；

43-第一连接元件；

44-第二连接元件；

5-第一绝缘防水层；

6-第二绝缘防水层；

7-第三绝缘防水层；

8-抗冲击层；

9-红外反射层；

10-空气层；

11-龙骨。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本实用新型进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本实用新型实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本实用新型实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1所示，其为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图。该电热组件包括沿竖直方向Z依次设置的面层1、静电屏蔽层2、发热层3和基层4，其中：

发热层3由包括导电发热材料制成，发热层3设置有导电组件；基层4 内设置通孔41，通孔41内设置有连接组件，连接组件与导电组件电连接；静电屏蔽层2的厚度为10nm～2mm，静电屏蔽层2的方块电阻不大于5000欧每方块；面层1、静电屏蔽层2、发热层3依次叠加后总厚度为0.05～4mm。

在本实用新型实施例中，本实用新型提供的电热组件通过将静电屏蔽层2 的厚度设置为10nm～2mm以及将静电屏蔽层2的方块电阻设置为不大于5000 欧每方块，如此可保证发热层3所产生的红外线能够顺利地通过静电屏蔽层2 后，传播至面层1发射，而且面层1、静电屏蔽层2、发热层3依次叠加后总厚度为0.05～4mm，可以有利于发热层产生的红外线向面层1的表面传递，热量利用率高，综上可以解决现有电热产品的电热辐射转化率低的问题。另外，面层、静电屏蔽层、发热层依次叠加后总厚度为0.05～4mm，还可以节省制作材料，降低制作成本。

如图2所示，其为不同红外发射率材料制成的静电屏蔽层所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图。在本实用新型一个实施例中，静电屏蔽层2的制作材料的红外发射率不小于0.2。由图2可知，采用碳晶材料制成的静电屏蔽层2所在的电热组件的电热辐射转化率最高，其次是采用AZO(即掺铝的氧化锌)制成的静电屏蔽层2，然后是采用氧化铝制成的静电屏蔽层2，最后是采用铝箔制成的静电屏蔽层2。这是因为碳晶材料的红外发射率为 0.96，AZO的红外发射率为0.5，氧化铝的红外发射率为0.2，铝箔的红外发射率为0.09，由此可知，静电屏蔽层2的制作材料的红外发射率不小于0.5。

如图3所示，其为本实用新型一个实施例提供的静电屏蔽层的平面示意图。在本实用新型一个实施例中，静电屏蔽层2设置有若干个贯穿孔21，若干个贯穿孔21的横截面形状包括圆形、T形和三角形中的至少一种。

在本实用新型实施例中，静电屏蔽层2的具体结构对电热组件的静电屏蔽效率也具有一定影响，如表1所示，不同结构的静电屏蔽层2的屏蔽效果不同，其中以横截面形状为三角形的贯穿孔21所在的静电屏蔽层2的静电屏蔽效果最好。

当在电热组件的表面设置静电屏蔽层2时，发热层3和静电屏蔽层2形成分布式电容，从而在静电屏蔽层2表面产生感生电压。当静电屏蔽层2与零线连接时，虽然发热层3和静电屏蔽层2仍然形成分布式电容，但静电屏蔽层2的作用是改变了分布式电容内绝缘介质的相对介电常数，尤其是含有不同形状贯穿孔21的静电屏蔽层2，当贯穿孔21内不是真空时，可以显著的减小电热组件的分布式电容效应，其中以三角形贯穿孔21的效果最好。其中，不是真空可以指的是，贯穿孔21内有空气或有其他膜层(如第三绝缘防水层 7)的绝缘材料。

需要说明的是，静电屏蔽层2的作用是屏蔽发热层3在通电时产生的感生电压，即静电屏蔽层2可将电热组件由于分布式电容效应产生的感生电荷进行收集，并导入零线或地线，从而可以消除发热层3在通电时所产生的感生电压。

表1

如图4所示，其为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图。在本实用新型一个实施例中，导电组件包括第一导电元件31和第二导电元件 32，连接组件包括第一连接元件43和第二连接元件44；

第一导电元件31和第二导电元件32设置于发热层3的下表面，第一连接元件43与火线连接，第二连接元件44与零线连接，第一导电元件31与第一连接元件43连接(例如通过导线22连接)，第二导电元件32与第二连接元件44连接(例如通过导线22连接)，静电屏蔽层2与第二导电元件32连接(例如通过导线22连接)。

在本实用新型实施例中，发热层3的下表面设置有第一导电元件31和第二导电元件32，以避免静电屏蔽层2分别与第一导电元件31和第二导电元件32连接而导致静电屏蔽失效。需要说明的是，静电屏蔽层2也可以接地，但接地后的静电屏蔽层2产生的感生电流会以漏电流的形式通过接地线导入大地。当电热组件在室内大面积铺装时，大量的电热组件的漏电流叠加后总漏电流一般会超过家庭空气开关的漏电保护值，如此会导致空开频繁跳闸，甚至空开无法闭合，家庭电器无法正常使用。然而，采用将静电屏蔽层2通过导线22与接零线的连接元件连接，则不会导致空开频繁跳闸。

如图5所示，其为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图。在本实用新型一个实施例中，该电热组件还包括第一绝缘防水层5、第二绝缘防水层6和第三绝缘防水层7；

第一绝缘防水层5设置于静电屏蔽层2和发热层3之间，第二绝缘防水层6设置于发热层3和基层4之间，第三绝缘防水层7设置于面层1和静电屏蔽层2之间；

第一绝缘防水层5、第二绝缘防水层6和第三绝缘防水层7均由包括绝缘防水材料制成；

静电屏蔽层2通过导线22与第二导电元件32连接，导线22穿设于第一绝缘防水层5。

在本实用新型实施例中，采用第一绝缘防水层5和第二绝缘防水层6，可以实现将发热层3绝缘，防止发热层3通电时漏电造成安全隐患，并且隔绝外界水汽，避免水汽侵蚀发热层3而缩短电热组件的使用寿命。采用第三绝缘防水层7，不仅可以增加电热组件的绝缘性能以防止出现漏电风险，还可以隔绝外界水汽，以保护静电屏蔽层2不被水汽侵蚀。

此外，绝缘防水材料包括有机耐热绝缘材料和/或无机耐热绝缘材料，其中，有机耐热绝缘材料包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚马来酰亚胺、聚二苯醚、聚四氟乙烯中的一种或多种，无机耐热绝缘材料包括石英、云母、玻璃和陶瓷中的一种或多种。

如图6所示，其为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图。在本实用新型一个实施例中，该电热组件还包括抗冲击层8；

抗冲击层8设置于面层1的上表面；或

抗冲击层8设置于面层1和第三绝缘防水层7之间；或

抗冲击层8设置于第三绝缘防水层7和静电屏蔽层2之间；或

抗冲击层8设置于静电屏蔽层2和第一绝缘防水层5之间。

在本实用新型实施例中，为了增加电热组件的抗冲击安全性能，可以在电热组件中设置抗冲击层8，抗冲击层8的作用是保护电热组件在受到外界冲击时，可以保护第一绝缘防水层5不被破坏，从而可以避免发热层3出现漏电风险。需要说明的是，抗冲击层8可以设置在第一绝缘防水层5以上的各个膜层。抗冲击层8的制作材料可以包括各种金属板材、玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料、颗粒增强有机材料和高强复合材料中的一种或多种。

在本实用新型一个实施例中，该电热组件还包括红外反射层9；

红外反射层9设置于基层4的下表面；

红外反射层9由包括铝、银和镍中的至少一种材料制成。

在本实用新型实施例中，在基层4的下表面设置红外反射层9，可以增加电热组件在使用过程中表面红外线红外发射率。如图8所示，其为红外反射层9设置的不同位置所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图，相比红外反射层9设置在基层4和第二绝缘防水层6或基层4和发热层3之间，将红外反射层9设置于基层4的下表面制成的电热组件的电热辐射转化率更高，即该方案可以进一步增加电热组件在使用过程中表面红外线红外发射率。也就是说，基层4也能够发射少量的红外线，因此为进一步增加电热组件在使用过程中表面红外线红外发射率，需要将红外反射层9设置于基层4的下表面。

此外，当红外反射层9选用的金属为铝或银等能被水蒸气氧化腐蚀的金属材料作为红外反射层9时，需要在制作红外反射层9的基材的抛光表面做防水处理。

如图9所示，其为本实用新型一个实施例提供的电热组件的剖面示意图。在本实用新型一个实施例中，该电热组件还包括龙骨11和空气层10，龙骨 11设置于红外反射层9的下表面，龙骨11和红外反射层9合围形成空气层 10。

在本实用新型实施例中，为了保证电热组件安装使用后具有更好的电热辐射转化率，电热组件可以包括龙骨11，如此可以在红外反射层9、龙骨11 和地面之间形成一个空气层10，形成的空气层10具有隔热保温作用，如此可以进一步增加电热组件的电热辐射转化率。如图10所示，其为是否具有空气层10的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图，相比不具有空气层10的电热组件，具有空气层10的电热组件的电热辐射转化率更高。

在本实用新型一个实施例中，发热层3采用半导体氧化物材料制成，半导体氧化物材料的透过率为10％-95％。

在本实用新型实施例中，采用半导体氧化物薄膜作为发热材料，不仅发热材料用量少，发热层层生产成本低，而且由于采用氧化物作为发热材料，氧化物性能稳定，不受空气和水分的浸蚀，发热材料工作寿命长，电热组件使用过程中发热功率无衰减，使用寿命长。

在一些实施方式中，半导体氧化物材料包括ZnOxS(1-x)、InOxS(1-x)、SnxIn(1-x)O、SbxSn(1-x)O、ZnxMg(1-x)O、ZnxAl(1-x)O和SiOxC(1-x)中的一种或多种。

在本实用新型一个实施例中，发热层3的厚度为20nm-100μm，发热层3 的方块电阻为100-1000欧每方块。

在本实用新型实施例中，将发热层3的厚度设置为20nm-100μm，如此可以节省发热层3的制作材料，降低发热层3的制作成本；将发热层3的方块电阻设置为100-1000欧每方块，如此可以增加发热层3产生的红外线。

在本实用新型一个实施例中，面层1采用液态固化方法制备，面层1的制作材料的红外发射率不小于0.2。

在本实用新型实施例中，面层1的制作材料的红外发射率不小于0.2，如此可以使发热层3所释放的红外线更多地透过面层1发出，以进一步增加电热组件的电热辐射转化率。在面层1采用液态固化方法制备时，面层1的制作材料可以包括但不限于聚氨酯、环氧树脂、陶瓷、水泥、石膏中的一种或多种。如图11所示，其为不同面层1的制作材料所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图，由左至右电热辐射转化率依次降低，且依次是面层1采用碳晶材料制成的电热组件、面层1为木板的电热组件、面层1采用紫外线固化胶制成的电热组件、面层1为镀锌钢板的电热组件和面层1为铝箔的电热组件。这是因为碳晶材料的红外发射率为0.96，木板的红外发射率为0.91，紫外线固化胶的红外发射率为0.7，镀锌钢板的红外发射率为0.2，铝箔的红外发射率为0.09，由此可知，面层1的制作材料的红外发射率不小于0.2。

在本实用新型一个实施例中，基层4的制作材料的抗压强度不小于 15Mpa，导热系数不大于0.15W/(m·K)。基层4可以为高强度低导热系数的板材，例如木板、硅酸钙板、硅酸盐板、云母板和多孔陶瓷板等。由于基层4 作为电热组件的基材，其用作室内地面时，必须有足够的承载力，因此基层4 必须具有较高的强度，另外基层4必须具有较小的导热系数，这样可以保证发热层3所产生的热量不会通过基层4向下传导，而是通过面层1向上传导，以提高电热组件的电热辐射转化率。基层4的导热系数越小，保温效果越好，则电热组件的面层1对外的电热辐射效率越高，综上，基层4的制作材料的抗压强度不小于15Mpa，导热系数不大于0.15W/(m·K)。

如图12所示，其为不同基层4的制作材料所在的电热组件的电热辐射转化率的比较示意图，由左至右电热辐射转化率依次升高，且依次是基层4为水泥基纤维板的电热组件、基层4为胶合板的电热组件和基层4为发泡pvc 板的电热组件。这是因为水泥基纤维板的导热系数为0.34，胶合板的导热系数为0.13，发泡pvc板的导热系数为0.048，由此可知，基层4的导热系数越小，保温效果越好，则电热组件的面层1对外的电热辐射效率越高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电热组件，其特征在于，包括沿竖直方向(Z)依次设置的面层(1)、静电屏蔽层(2)、发热层(3)和基层(4)；

所述发热层(3)由包括导电发热材料制成，所述发热层(3)设置有导电组件；

所述基层(4)内设置通孔(41)，所述通孔(41)内设置有连接组件，所述连接组件与所述导电组件电连接；

所述静电屏蔽层(2)的厚度为10nm～2mm，所述静电屏蔽层(2)的方块电阻不大于5000欧每方块；

所述面层(1)、静电屏蔽层(2)、发热层(3)依次叠加后总厚度为0.05～4mm。

2.根据权利要求1所述的电热组件，其特征在于，所述静电屏蔽层(2)的制作材料的红外发射率不小于0.2。

3.根据权利要求1所述的电热组件，其特征在于，所述静电屏蔽层(2)设置有若干个贯穿孔(21)，所述若干个贯穿孔(21)的横截面形状包括圆形、T形和三角形中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电热组件，其特征在于，所述导电组件包括第一导电元件(31)和第二导电元件(32)，所述连接组件包括第一连接元件(43)和第二连接元件(44)；

所述第一导电元件(31)和所述第二导电元件(32)设置于所述发热层(3)的下表面，所述第一连接元件(43)与火线连接，所述第二连接元件(44)与零线连接，所述第一导电元件(31)与所述第一连接元件(43)连接，所述第二导电元件(32)与所述第二连接元件(44)连接，所述静电屏蔽层(2)与所述第二导电元件(32)连接。

5.根据权利要求4所述的电热组件，其特征在于，还包括第一绝缘防水层(5)、第二绝缘防水层(6)和第三绝缘防水层(7)；

所述第一绝缘防水层(5)设置于所述静电屏蔽层(2)和所述发热层(3)之间，所述第二绝缘防水层(6)设置于所述发热层(3)和所述基层(4)之间，所述第三绝缘防水层(7)设置于所述面层(1)和所述静电屏蔽层(2)之间；

所述第一绝缘防水层(5)、所述第二绝缘防水层(6)和所述第三绝缘防水层(7)均由包括绝缘防水材料制成；

所述静电屏蔽层(2)通过导线(22)与所述第二导电元件(32)连接，所述导线(22)穿设于所述第一绝缘防水层(5)。

6.根据权利要求5所述的电热组件，其特征在于，还包括抗冲击层(8)；

所述抗冲击层(8)设置于所述面层(1)的上表面；或

所述抗冲击层(8)设置于所述面层(1)和所述第三绝缘防水层(7)之间；或

所述抗冲击层(8)设置于所述第三绝缘防水层(7)和所述静电屏蔽层(2)之间；或

所述抗冲击层(8)设置于所述静电屏蔽层(2)和所述第一绝缘防水层(5)之间。

7.根据权利要求1所述的电热组件，其特征在于，还包括红外反射层(9)；

所述红外反射层(9)设置于所述基层(4)的下表面；

所述红外反射层(9)由包括铝、银和镍中的至少一种材料制成。

8.根据权利要求1所述的电热组件，其特征在于，所述发热层(3)采用半导体氧化物材料制成，所述发热层(3)透过率为10％-95％。

9.根据权利要求8所述的电热组件，其特征在于，所述发热层(3)的厚度为20nm-100μm，所述发热层(3)的方块电阻为100-1000欧每方块。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的电热组件，其特征在于，所述面层(1)采用液态固化方法制备，所述面层(1)的制作材料的红外发射率不小于0.2；

和/或，

所述基层(4)的制作材料的抗压强度不小于15Mpa，导热系数不大于0.15W/(m·K)。

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