CN219742438U - 电加热设备 - Google Patents

Abstract

一种电加热设备，采用碳复合材料电热带为加热元件，包括：杯盖、内胆杯体、塑料外壳、隔热橡胶圈和带有控制电路板的底座，其中：内胆杯体、塑料外壳和隔热橡胶圈由内而外依次设置，底座和杯盖分别设置于两端，内胆杯体的外部设有与底座相连的带状加热机构。本实用新型复合在电绝缘性能良好的内胆杯体的外侧壁面区，与内胆杯体构成一个整体，可实现对内胆杯体的直接加热，可用于家电领域中日常生活饮水的加热、或对品质要求较高时的其他液体加热，也可扩展用于易与金属容器有化学反应的工业液体的加热。

Description

电加热设备

技术领域

本实用新型涉及的是一种日用品领域的技术，具体是一种具有改进加热方式的电加热设备。

背景技术

目前，在家电领域的加热容器，主要采用金属电阻丝制成的电绝缘加热材料。最为常见的加热方式，是将金属电阻丝绝缘在金属管内制作成电加热棒，并焊接在金属材质杯体底端，对金属材质杯中的液体进行底盘加热，形成一种整体式的电加热杯。但若对品质要求高的液体，金属杯有可能会与被加热液体产生化学反应。

金属电阻丝加热技术工艺成熟，但很难直接安装在玻璃制品中。若采用金属电阻丝加热玻璃杯时，需要将玻璃杯放置在电加热装置上的分体式加热，形成一种分体式的电加热杯，现有的产品均为分离式的电加热杯，但这种分离式的电加热杯携带不方便。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN215604973U授权公告日20220125，公开一种电加热杯，包括内胆以及外侧的外壳，内胆与外壳之间形成空气层，所述内胆的外壁上螺旋缠绕有碳纤维发热线，相邻碳纤维发热线之间设有隔离凸条；所述碳纤维发热线与外部电源电性连接。但该技术采用的内胆材质无法保证其与碳纤维发热线之间的绝缘，容易在通电情况下出现短路，易于烧毁。此外，碳纤维与电线的接口位置，易于出现虚接、形成较大电阻、出现接口位置局部集中发热和局部过热等缺陷，存在用电安全隐患。

中国专利文献号CN211632869U授权公告日20201009，公开了一种具有碳纤维的多功能玻璃保温杯，包括上盖，所述上盖的一侧设置有开关口，所述开关口的内部贯穿设置有开关，所述上盖的另一侧安装有连接柱，所述连接柱的一端设置有弹簧柱，所述弹簧柱的内部贯穿设置有固定板，所述固定板的一端连接有下盖，所述下盖的底端连接有杯口，所述杯口的底端固定安装有杯体，所述杯体的侧面设置有温度显示屏，所述杯体的底部连接有加热铜板。通过四个脚垫在加热器的圆周分布，可将加热器在加热保温杯内的水时，使其保证稳固，不易抖动，通过加热铜片对杯体的底部铜片相合，使其更加容易加热，通过杯体侧面的温度显示屏观察温度，可使水温恒定。但该技术采用的是常规铜板发热体，并不是采用碳纤维发热体，属于将玻璃杯放置在电加热装置上的分体式常规加热方式。

中国专利文献号CN204743565U授权公告日20151111，公开了一种智能型加热保温杯，包括杯体、杯底，杯体包括外壳和套于外壳内的内胆，所述内胆的外壁上设有第一温度传感器、第二温度传感器，外壳与内胆之间设有arduino控制器、磷酸铁锂电池；第二温度传感器、第一温度传感器均与arduino控制器连接，第二温度传感器还连接有外接电源，第一温度传感器通过导线与磷酸铁锂电池连接；所述杯底内安装有加热装置。但该技术采用的碳纤维发热体并不是直接与内胆直接接触，且碳纤维发热体之间的电绝缘特性无法控制，易于出现短路。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种电加热设备，采用碳复合材料电热带为加热元件，复合在电绝缘性能良好的内胆杯体的外侧壁面区，与内胆杯体构成一个整体，可实现对内胆杯体的直接加热，可用于家电领域中日常生活饮水的加热、或对品质要求较高时的其他液体加热，也可扩展用于易与金属容器有化学反应的工业液体的加热。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型涉及一种电加热设备，包括：杯盖、密封圈、内胆杯体、电热层、隔热橡胶圈、带有控制电路板的底座和硅胶防滑垫，其中：内胆杯体、电热层和隔热橡胶圈由内而外依次设置，底座和杯盖分别设置于两端，内胆杯体的外部设有与底座相连的带状加热机构。

所述的内胆杯体为电绝缘性能良好的材质制成，包括但不限于石英玻璃、微晶玻璃、高硼硅玻璃、蓝宝石玻璃。

所述的电热层由内而外依次包括：耐高温粘胶层、金属电极、碳复合材料电热带和石墨片，其中：耐高温粘胶层将金属电极与内胆杯体的加热区的外壁固定设置。

所述的碳复合材料电热带包括导电碳浆、石墨薄膜、碳纤维、碳黑、石墨烯。

技术效果

本实用新型采用碳复合材料电热带作为电加热设备的发热体时，利用其电阻负温度的特性，实现快速加热和电热能量100％转换，具有用电安全性，且无其他能量损失；碳复合材料电热带接头部分采用石墨片与铜电极连接，防止接头虚接、局部过热等现象，保证产品的安全性和寿命；三维的面加热方式可以大大提高单位面积的加热功率，最高可达到0.6MW/m²。

附图说明

图1为本实用新型外形示意图；

图2为本实用新型剖视图；

图中：1杯盖、2密封圈、3内胆杯体、4电热层、5隔热橡胶圈、6底座、7硅胶防滑垫；

图3为内胆杯体剖视图；

图4为电热层示意图；

图中：a为侧面展平结构；b为底面结构；c为剖视图；

图中：8耐高温粘胶、9金属电极、10碳复合材料电热带、11石墨片。

图5为碳复合材料电热带的电阻负温度特性曲线示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，为本实施例涉及一种电加热设备，包括：杯盖1、密封圈2、内胆杯体3、电热层4、隔热橡胶圈5、带有控制电路板的底座6和硅胶防滑垫7，其中：内胆杯体3、电热层4和隔热橡胶圈5由内而外依次设置，底座6和杯盖1分别设置于两端，内胆杯体3的外部设有与底座相连的带状加热机构。

如图3所示，所述的内胆杯体3包括：加热区和非加热区，其中：加热区，即杯体底部和靠近杯体下部的侧壁；非加热区，即在靠近杯口外侧壁面区上设有电加热杯的最低加热水位，防止因水位较低而形成干烧的情况。加热采用带有无线功能(包括蓝牙、Wi-Fi等)的控制电路进行智能控制，通过APP实现快速编程；控制电路具有变频功能，随着液体温度的变化，改变加热功率(在不同水温下，加热的功率密度小于过冷沸腾的沸腾起始点功率密度)，实现静音加热。

如图4和图5所示，所述的电热层4由内而外依次包括：耐高温粘胶层8、金属电极9、碳复合材料电热层10和石墨片11，其中：耐高温粘胶层将金属电极与内胆杯体的加热区的外壁固定设置。

所述的碳复合材料电热层10包括：导电碳浆、石墨薄膜、碳纤维、碳黑、石墨烯。

本实施例涉及上述电加热设备的组装方法，包括以下步骤：

步骤1)在内胆杯体7靠近底座6的外侧壁面位置，作为碳复合材料电热层的起始端，涂抹2mm～4mm宽、0.1mm厚、15mm长的耐高温粘胶8。

步骤2)在涂抹的耐高温粘胶上，将30mm长、5mm宽、0.1mm厚的紫铜薄片，垂直于碳复合材料电热层10的起始位置，横向压放在耐高温粘胶8的终止位置处，作为金属电极9。

步骤3)在金属电极9上面，放置碳复合材料电热层10，并确保粘紧。

步骤4)以一定的张紧力将复合碳复合材料电热层紧固在内胆杯体3的外侧壁面上。所述的碳复合材料电热层10的厚度、宽度、长度，根据所需达到的加热功率、热流密度、加热速率、外侧壁面复合面积等因素而综合考虑确定。

步骤5)在内胆杯体3外侧壁面碳复合材料电热层的终止端，涂抹2mm～4mm宽、0.1mm厚、15mm长的耐高温粘胶8。

步骤6)在涂抹的耐高温粘胶上，将30mm长、5mm宽、0.1mm厚的紫铜薄片，垂直于碳复合材料电热层10的终止位置，横向压放在耐高温粘胶8的终止位置处，作为金属电极9。

步骤7)在金属电极9上面，放置碳复合材料电热层10，并确保粘紧。

步骤8)在起始端、终止端位置，在金属电极9、碳复合材料电热层10位置处，覆盖与碳复合材料电热层同宽度的石墨片11。

步骤9)在整个碳复合材料电热层复合区域，采用耐高温绝缘胶带，例如聚酰亚胺或特氟龙耐高温绝缘胶带，部分搭接重叠缠绕，搭接量为1mm～5mm，进行电绝缘保护。

步骤10)在整个碳复合材料电热层复合区域，采用保温绝热材料，例如陶瓷纤维、玻璃纤维、云母绝热层、凝胶绝热层等，进行包裹，减少热损失，提高能源利用效率。

步骤11)采用温度传感器、超温保护断路器、电路控制元件，设置多种加热模式，便于控制加热温度、或超温保护。

经过具体实际实验，采用硼硅玻璃或石英作为内胆，60mm外径，60mm高度的筒体侧面和底面复合碳复合材料电热层，可以实现2.0kW以上的加热功率。采用搪瓷或蓝宝石玻璃作为内胆，60mm外径，60mm高度的筒体侧面和底面复合碳复合材料电热层，可以实现8.5kW以上的加热功率。

如图5所示，本装置电热材料的电阻随温度升高，电阻变小，因此通过测量电热元件的电阻，准确快速的获得电热材料的温度，对于干烧和超温的危险条件进行及时保护，提高使用安全性。

与现有技术相比，本电加热设备采用碳复合材料电热层，以一定的张紧力复合在内胆杯体的外侧壁面和底面，采用绝缘良好的内胆杯体，可有效防止碳复合材料电热层加热过程出现短路；在金属电极位置采用石墨片对碳复合材料电热层进行覆盖，可有效防止金属电极与碳复合电热层两种不同性能材料端接位置处的虚接，并降低端接电阻。与现有技术相比，本实用新型给出一种外侧壁面和底面采用碳复合材料电热层作为发热体的电加热玻设备，利用其电阻的负温度特性，可实现高效电热转换，并提升使用安全性；采用石墨片避免碳复合材料电热层与金属电极之间的虚接，可实现加热元件与杯体构成一个整体，对内胆杯体的直接加热；该实用新型可用于家电领域中日常生活饮水的加热、或对品质要求较高时的其他液体加热，也可扩展用于易与金属容器有化学反应的工业液体的加热。本实用新型具有加热方式新颖、加热效率高、杯体结构简单、携带方便等特点。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其的各个实现方案均受本实用新型之约束。

Claims (4)

1.一种电加热设备，其特征在于，包括：杯盖、密封圈、内胆杯体、电热层、隔热橡胶圈、带有控制电路板的底座和硅胶防滑垫，其中：内胆杯体、电热层和隔热橡胶圈由内而外依次设置，底座和杯盖分别设置于两端，内胆杯体的外部设有与底座相连的带状加热机构。

2.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征是，所述的内胆杯体为石英玻璃、微晶玻璃、高硼硅玻璃或蓝宝石玻璃制成。

3.根据权利要求1所述的电加热设备，其特征是，所述的电热层由内而外依次包括：耐高温粘胶层、金属电极、碳复合材料电热带和石墨片，其中：耐高温粘胶层将金属电极与内胆杯体的加热区的外壁固定设置。

4.根据权利要求3所述的电加热设备，其特征是，所述的碳复合材料电热带包括导电碳浆、石墨薄膜、碳纤维、碳黑、石墨烯。