CN220368821U - 一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于石墨烯加热技术领域，公开了一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，包括依次设置的第一绝缘防护外层、第一泄漏电流屏蔽层、石墨烯加热材料组合层、第二泄漏电流屏蔽层、第二绝缘防护外层；其中，所述石墨烯加热材料组合层包括至少两个绝缘层以及至少一个分别设置在相邻两个绝缘层之间的石墨烯电热材料层，且每个石墨烯电热材料层均布设有两个第一载流电极；所述第一泄漏电流屏蔽层和第二泄漏电流屏蔽层均包括具有导电性能的薄膜材料，薄膜材料上分布有相互接触的第二载流电极。本实用新型提高了加热板的电气安全性，减少了线路中电容性泄漏电流的总量，使由多个电热板构成的电采暖系统运行更安全可靠、更稳定。

Description

一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板

技术领域

本实用新型属于石墨烯加热技术领域，具体涉及一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板。

背景技术

现有的板状电加热器一般以碳纤维纸或碳浆油墨印刷成膜为发热芯材、以铜箔带为导电电极、以浸胶玻璃纤维布为绝缘材料，经一定的温度和压力加工成薄板状电热材料。

众所周知，碳纤维具有高机械强度、高导电性、高耐温性等特点，直接制成面状电热材料因其功率密度甚高，只适用于中温段以上的加热应用领域，并不适合于电热板这种在低温段工作的加热器具。为了降低碳纤维电热材料的功率密度，人们将碳纤维的短切纤维分散在纸浆中造出碳纤维纸。在造纸过程中，很难保证短切碳纤维均匀分散，因此，碳纤维纸在通电工作时极易出现温度分布不均现象。

对于印刷油墨板状电加热器，因其制造工艺的特性以及应用场景的需求，制成产品的功率密度都相对较高，一般都在1000W/m2以上，这样，在正常工作状态下，电加热器的表面温度可达到90℃甚至100℃以上，极易造成烫伤事故。

现有另一类板状电加热器是以碳纤维发热线、电热合金丝、电热合金膜经蚀刻为发热芯材，再覆以绝缘隔热材料而够成了板状电加热器

这类板状电加热器的发热芯材基本属于线状发热，其共同特点一是发热相对集中工作温度较高、热效率低；二是电极与电源引入连接处冷热端难于平稳过渡，极易因长期过热而老化。

上述现有板状电加热器均未对因电容效应而产生的泄漏电流问题予以考虑，在实际应用中，随着板状电加热器用量的增加会造成泄漏电流总量增加，难免使电源线路中的漏电断路器产生误动作而跳闸。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，以解决现有板状加热器存在泄露电流的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，包括依次设置的第一绝缘防护外层、第一泄漏电流屏蔽层、石墨烯加热材料组合层、第二泄漏电流屏蔽层、第二绝缘防护外层；

其中，所述石墨烯加热材料组合层包括至少两个绝缘层以及至少一个分别设置在相邻两个绝缘层之间的石墨烯电热材料层，且每个石墨烯电热材料层均布设有两个第一载流电极；

所述第一泄漏电流屏蔽层和第二泄漏电流屏蔽层均包括具有导电性能的薄膜材料，薄膜材料上分布有相互接触的第二载流电极。

在可能的实现方式中，所述薄膜材料为金属膜、镀铝膜、碳纤维膜或由石墨烯导电浆料涂覆或印刷而成的薄膜层。

在可能的实现方式中，所述第二载流电极为铜箔带，铜箔带的厚度为0.05-0.2mm、宽度为5-12mm，且铜箔带的长度至少比所述薄膜材料的长度长20-50mm。

在可能的实现方式中，所述第一绝缘防护外层和所述第二绝缘防护外层均为环氧树脂玻纤绝缘板或PI膜，环氧树脂玻纤绝缘板或PI膜的厚度小于等于0.5mm。

在可能的实现方式中，所述石墨烯电热材料层包括固定有两条所述第一载流电极的绝缘膜，绝缘膜经涂覆或印刷形成有第一石墨烯电热浆料层；

所述第一石墨烯电热浆料层至少覆盖每个所述第一载流电极的外沿。

在可能的实现方式中，所述石墨烯加热材料组合层设有三个绝缘层以及两个分别设置在相邻两个绝缘层之间的石墨烯电热材料层；

两个所述石墨烯电热材料层的绝缘膜的第一石墨烯电热浆料层的电阻率不同。

在可能的实现方式中，还包括第一金属防护层和第二金属防护层，第一金属防护层设置在第一绝缘防护外层的上表面，第二金属防护层设置在第二绝缘防护层的下表面。

在可能的实现方式中，所述第一绝缘防护外层、第一泄漏电流屏蔽层、石墨烯加热材料组合层、第二泄漏电流屏蔽层和二绝缘防护外层板经热压机热压融合形成石墨烯电热板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，通过设置两个泄漏电流屏蔽层，提高了加热板的电气安全性，减少了线路中电容性泄漏电流的总量，使由多个电热板构成的电采暖系统运行更安全可靠、更稳定。

而且，采用两层或多层不同功率电热材料层的热压熔合，使板状电加热器具有多种发热功率，以适应不同的加热应用和温升速度需求。

此外，选用金属薄板或高电气性能材料为电热板的外防护层，满足阻燃和耐高温的应用需求，以适应更广泛的应用场景。

附图说明

图1为本申请实施例的一种实施例的结构示意图；

图2为本申请实施例的另一种实施例的结构示意图。

图中：1-第一金属防护层；2-第一绝缘防护外层；3-第一泄漏电流屏蔽层；4-第一绝缘层；5-第一墨烯电热材料层；6-第二绝缘层；7-第二墨烯电热材料层；8-第三绝缘层；9-第二泄漏电流屏蔽层；10-第二绝缘防护外层；11-第二金属防护层；12-第二载流电极；13-第一载流电极。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

请参照图1和图2所示，本申请的实施例提供了一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，包括依次设置的第一绝缘防护外层2、第一泄漏电流屏蔽层3、石墨烯加热材料组合层、第二泄漏电流屏蔽层9、第二绝缘防护外层10；其中，所述石墨烯加热材料组合层包括至少两个绝缘层以及至少一个分别设置在相邻两个绝缘层之间的石墨烯电热材料层，且每个石墨烯电热材料层均布设有两个第一载流电极13；所述第一泄漏电流屏蔽层3和第二泄漏电流屏蔽层9均包括具有导电性能的薄膜材料，薄膜材料上分布有相互接触的第二载流电极12。

通过上述的技术方案，通过设置两个泄漏电流屏蔽层，提高了加热板的电气安全性，减少了线路中电容性泄漏电流的总量，使由多个电热板构成的电采暖系统运行更安全可靠、更稳定。

在一实施方式中，所述薄膜材料为金属膜、镀铝膜、碳纤维膜或由石墨烯导电浆料涂覆或印刷而成的薄膜层。

薄膜材料可采用金属膜、镀铝膜或碳纤维膜等这些具有导电性能的材料，也可以是通过采用印刷或者是涂覆的方式，分别将石墨烯导电浆料印刷或涂覆在第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10的内表面，进而可形成薄膜层的结构。

进一步的，所述第二载流电极12为铜箔带，铜箔带的厚度为0.05-0.2mm、宽度为5-12mm，且铜箔带的长度至少比所述薄膜材料的长度长20-50mm。在具体的实施过程中，采用热熔压合工艺，按设计要求的长度和位置，在印刷石墨烯导电浆料之前，预先粘合在第一、第二绝缘防护外层10的内表面。

更进一步的，为了更好的起到绝缘防护的作用，所述第一绝缘防护外层2和所述第二绝缘防护外层10均为环氧树脂玻纤绝缘板或PI膜，环氧树脂玻纤绝缘板或PI膜的厚度小于等于0.5mm。

在本申请的实施例中，所述石墨烯电热材料层可包括固定有两条所述第一载流电极13的绝缘膜，绝缘膜经涂覆或印刷形成有第一石墨烯电热浆料层；所述第一石墨烯电热浆料层至少覆盖每个所述第一载流电极13的外沿。

石墨烯电热材料层由石墨烯电热浆料涂覆或印刷在预先固定有两条载流电极的绝缘膜上而制成，石墨烯电热浆料涂覆或印刷形成的膜层即第一石墨烯电热浆料层。两条第一载流电极13平行固定在第一石墨烯电热材料层和第二石墨烯电热材料层的两侧，石墨烯电热浆料涂覆或印刷至少应覆盖两条载流电极的外沿；第一载流电极13也由铜箔带构成，厚度为0.05-0.2mm，宽度为5-20mm，长度至少应比石墨烯电热浆料涂覆或印刷的长度长20-50mm。

具体的，为了便于具有不同的加热功率，所述石墨烯加热材料组合层设有三个绝缘层以及两个分别设置在相邻两个绝缘层之间的石墨烯电热材料层；两个所述石墨烯电热材料层的绝缘膜的第一石墨烯电热浆料层的电阻率不同。一般情况下，这两个电热材料层应选用不同电阻率的石墨烯浆料进行涂覆或印刷，所形成的浆料层即第一石墨烯电热浆料层。三个绝缘层为厚度≦0.3mm的环氧树脂玻纤绝缘板、PET膜或PI膜，三个绝缘层从上至下依次分为第一绝缘层4、第二绝缘层6和第三绝缘层8。

在其他的应用场景中，还包括第一金属防护层1和第二金属防护层11，第一金属防护层1设置在第一绝缘防护外层2的上表面，第二金属防护层11设置在第二绝缘防护层的下表面。

具体的，第一金属防护层1和第二金属防护层11为厚度≦0.5mm的铝合金板或不锈钢板。

在本申请的实施例中，所述第一绝缘防护外层2、第一泄漏电流屏蔽层3、石墨烯加热材料组合层、第二泄漏电流屏蔽层9和二绝缘防护外层板经热压机热压融合形成石墨烯电热板。

上述各结构层材料按图1或图2所示的分布方式放置，经平板热压机热压融合，制成可屏蔽泄漏电流的变功率石墨烯电热板。这种电热板具有更好的阻燃功能，可长期在200℃温度下工作。通过分档开关或电子开关装置，对层石墨烯电热材料层载流电极引线的连接，可获得三种不同的加热功率，以适应不同的加热应用和温升速度需求。

具体实施例1：

请参照图1所示，本实施例的可屏蔽泄漏电流的变功率石墨烯电热板，采用厚度0.2mm的铝合金板作为为第一金属防护层1和第二金属防护层11；第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10、第一绝缘层4、第二绝缘层6和第三绝缘层8均采用厚度为0.2mm的环氧树脂玻纤绝缘板；第一泄漏电流屏蔽层3、第二泄漏电流屏蔽层9，采用印刷方式，分别将石墨烯导电浆料印刷在第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10的内表面。第一石墨烯电热材料层、第二石墨烯电热材料层，采用印刷方式，分别选用两种不同电阻率的石墨烯电热浆料，在第一绝缘层4、第三绝缘层8的内表面印刷。

第一泄漏电流屏蔽层3、第二泄漏电流屏蔽层9的第二载流电极12，选用厚度为0.08mm，宽度为8mm的铜箔带，采用热熔压合工艺，按设计要求的长度和位置，在印刷石墨烯导电浆料之前，预先粘合在第一缘防护外层、第二绝缘防护外层10的内表面。

第一石墨烯电热材料层、第二石墨烯电热材料层的第一载流电极13，选用厚度为0.08mm，宽度为12mm的铜箔带，采用热熔压合工艺，按设计要求的长度和位置，在印刷石墨烯电热浆料之前，预先粘合在第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10的内表面。

上述各结构层材料按图1所示的分布方式放置，经平板热压机热压融合，制成可屏蔽泄漏电流的变功率石墨烯电热板。这种电热板具有更好的阻燃功能，可将泄漏电流由3-5mA/m2降低至0.1-0.2mA/m2。通过分档开关或电子开关装置，对层石墨烯电热材料层载流电极引线的连接，可获得三种不同的加热功率，以适应不同的加热应用和温升速度需求。

具体实施例2：

请参照图2所示，本实施例的可屏蔽泄漏电流的变功率石墨烯电热板，第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10、第一绝缘层4、第二绝缘层6、第三绝缘层8，均采用厚度为0.08mm的带高温热熔胶的PI膜。第一泄漏电流屏蔽层3、第二泄漏电流屏蔽层9，采用印刷方式，分别将石墨烯导电浆料印刷在第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10的内表面。第一石墨烯电热材料层、第二石墨烯电热材料层，采用印刷方式，分别选用两种不同电阻率的石墨烯电热浆料，在第一绝缘层4、第三绝缘层8的内表面印刷。

第一泄漏电流屏蔽层3、第二泄漏电流屏蔽层9的第二载流电极12，选用厚度为0.05mm，宽度为6mm的铜箔带，采用热熔压合工艺，按设计要求的长度和位置，在印刷石墨烯导电浆料之前，预先粘合在第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10的内表面。

第一石墨烯电热材料层、第二石墨烯电热材料层的第一载流电极13，选用厚度为0.05mm，宽度为10mm的铜箔带，采用热熔压合工艺，按设计要求的长度和位置，在印刷石墨烯电热浆料之前，预先粘合在第一绝缘防护外层2、第二绝缘防护外层10的内表面。

上述各结构层材料按图2所示的分布方式放置，经平板热压机热压融合，制成可屏蔽泄漏电流的变功率石墨烯电热板。这种电热板具有更好的阻燃功能，可长期在200℃温度下工作。通过分档开关或电子开关装置，对层石墨烯电热材料层载流电极引线的连接，可获得三种不同的加热功率，以适应不同的加热应用和温升速度需求。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：包括依次设置的第一绝缘防护外层(2)、第一泄漏电流屏蔽层(3)、石墨烯加热材料组合层、第二泄漏电流屏蔽层(9)、第二绝缘防护外层(10)；

其中，所述石墨烯加热材料组合层包括至少两个绝缘层以及至少一个分别设置在相邻两个绝缘层之间的石墨烯电热材料层，且每个石墨烯电热材料层均布设有两个第一载流电极(13)；

所述第一泄漏电流屏蔽层(3)和第二泄漏电流屏蔽层(9)均包括具有导电性能的薄膜材料，薄膜材料上分布有相互接触的第二载流电极(12)。

2.根据权利要求1所述的一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：所述薄膜材料为金属膜、镀铝膜、碳纤维膜或由石墨烯导电浆料涂覆或印刷而成的薄膜层。

3.根据权利要求1所述的一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：所述第二载流电极(12)为铜箔带，铜箔带的厚度为0.05-0.2mm、宽度为5-12mm，且铜箔带的长度至少比所述薄膜材料的长度长20-50mm。

4.根据权利要求1所述的一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：所述第一绝缘防护外层(2)和所述第二绝缘防护外层(10)均为环氧树脂玻纤绝缘板或PI膜，环氧树脂玻纤绝缘板或PI膜的厚度小于等于0.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：所述石墨烯电热材料层包括固定有两条所述第一载流电极(13)的绝缘膜，绝缘膜经涂覆或印刷形成有第一石墨烯电热浆料层；

所述第一石墨烯电热浆料层至少覆盖每个所述第一载流电极(13)的外沿。

6.根据权利要求5所述的一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：所述石墨烯加热材料组合层设有三个绝缘层以及两个分别设置在相邻两个绝缘层之间的石墨烯电热材料层；

两个所述石墨烯电热材料层的绝缘膜的第一石墨烯电热浆料层的电阻率不同。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：还包括第一金属防护层(1)和第二金属防护层(11)，第一金属防护层(1)设置在第一绝缘防护外层(2)的上表面，第二金属防护层(11)设置在第二绝缘防护层的下表面。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种可屏蔽泄漏电流的石墨烯电热板，其特征在于：所述第一绝缘防护外层(2)、第一泄漏电流屏蔽层(3)、石墨烯加热材料组合层、第二泄漏电流屏蔽层(9)和二绝缘防护外层板经热压机热压融合形成石墨烯电热板。