TWI411346B - 鰭片式陶瓷加熱器 - Google Patents

Description

鰭片式陶瓷加熱器

本發明涉及一種加熱器，尤其涉及一種鰭片式陶瓷加熱器。

正溫度係數(Positive Temperature Coefficient；PTC)陶瓷，通電後自熱升溫使電阻值進入躍變區，在一定溫度範圍內電阻值隨溫度上昇而迅速增加，廣泛應用於恆溫加熱器、家用電器、車輛用加熱及線路保護等，PTC陶瓷是由碳酸鋇、二氧化鈦等材料添加少量稀土元素經高溫燒結製成，於某段廣泛溫度範圍會維持穩定的低電阻值，直至溫度高於材料的居里溫度時，其電阻值會大幅增加。

習知的加熱器具有一正溫度係數陶瓷電阻片，於正溫度係數陶瓷電阻片的兩面分別貼接一導電金屬片，導電金屬片具有一導電端子並以導電端子電性連接外部電源而獲得電力，電流通過二導電金屬片及正溫度係數陶瓷電阻片，而使正溫度係數陶瓷電阻片發熱，發熱量=電流×電阻的平方，但因導熱面與外界接觸面積不大使散發熱量不足，故於導電金屬片一側更設置有一鰭片，用以傳導正溫度係數陶瓷電阻片產生的熱量，而為對外界作電氣絕緣，以提升安全性，在鰭片與導電金屬片之間需緊密夾摯一絕緣板，以阻隔導電金屬片的電流導向鰭片，然由於鰭片、導電金屬片 、或絕緣板的平整度因素，容易造成施於絕緣板的壓應力分布不均勻，而令絕緣板變型並產生裂縫，進而降低絕緣板的絕緣能力。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力改善並增進效能，終能提出一種設計合理且有效的本發明。

本發明的目的，在於提供一種鰭片式陶瓷加熱器，能強化加熱器的絕緣性。

為了達到上述的目的，該鰭片式陶瓷加熱器包括一陶瓷加熱結構、一對電極板、複數絕緣片、一絕緣黏膠、及一對鰭片；該對電極板分別貼接該陶瓷加熱結構的兩側面；該等絕緣片分別以串列方式貼蓋於該對電極板的外側面，並在任二相鄰該絕緣片之間形成有一縫隙，且該絕緣片的寬度大於該電極板的寬度；該絕緣黏膠填充於該縫隙中；該對鰭片分別疊置於該等絕緣片及該絕緣黏膠上。

本發明的功效在於，該等絕緣片為相互串接排列而被緊密夾摯於該電極板及該鰭片之間，令該等絕緣片彼此的差異性具有較寬裕的厚度公差容許範圍，避免因平整度不精確而導致脆裂。

100‧‧‧陶瓷加熱結構

110‧‧‧PTC陶瓷加熱片

120‧‧‧電極層

130‧‧‧絕緣凝膠

140‧‧‧絕緣塊

200‧‧‧電極板

210‧‧‧導電端子

220‧‧‧狹窄段

300‧‧‧絕緣片

310‧‧‧縫隙

320‧‧‧邊牆

330‧‧‧定位部

400‧‧‧絕緣黏膠

500‧‧‧鰭片

600‧‧‧絕緣封膠

700‧‧‧絕緣框體

800‧‧‧絕緣端框

第一圖為本發明的立體分解圖。

第二圖為本發明的立體組合圖。

第三圖為本發明的正視圖。

第四圖為本發明的側視圖。

第五圖為本發明的絕緣片第一種接合方式圖。

第六圖為本發明的絕緣片第二種接合方式圖。

第七圖為本發明的絕緣片第三種接合方式圖。

第八圖為本發明的包覆絕緣封膠圖。

第九圖為本發明的包覆絕緣框體圖。

第十圖為本發明的絕緣塊結構另一實施例圖。

第十一圖為第十圖的絕緣塊組合圖。

第十二圖為本發明的絕緣片另一種樣態圖。

第十三圖為第十二圖的立體組合圖。

有關本發明的詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

本發明涉及一種鰭片式陶瓷加熱器，請參照第一至七圖所示，包括一陶瓷加熱結構100、一對電極板200、複數絕緣片300、一絕緣黏膠400、一對鰭片500、及一絕緣封膠600。

該陶瓷加熱結構100包含相互串接排列的複數PTC陶瓷加熱片110；該PTC陶瓷加熱片110的頂面及底面分別塗佈有一電極層120，該電極層120為導電材料製成，例如鋁，但不以此材質為限制， 由於該PTC陶瓷加熱片110的電阻值非常大，會使得電流完全無法通過，則該電極層120可稍微降低該PTC陶瓷加熱片110的電阻值，以容許電流能夠通過該PTC陶瓷加熱片110，如此該PTC陶瓷加熱片110才能發揮加熱的功效；且任二相鄰該PTC陶瓷加熱片110之間更填充有一絕緣凝膠130，其用以阻隔分別塗佈於該PTC陶瓷加熱片110頂面及底面的該電極層120，可避免發生電弧短路現象，若發生短路現象則該PTC陶瓷加熱片110便無加熱作用；又該陶瓷加熱結構100更包含一絕緣塊140，其貼接於排列在最邊緣的該PTC陶瓷加熱片110的末端，或者能被夾摯於任二相鄰該PTC陶瓷加熱片110之間，但不為必要，以加強電氣絕緣效果，該絕緣塊140為絕緣材料製成，例如氧化鋁、氮化矽、氮化鋁等，但不以此些材料為限制，又該絕緣塊140的CTI(相對電痕指數)不小於600，CTI以數值定義表示，其為電氣絕緣材料在標準測試中，由於漏電而引起的電壓值。

該對電極板200分別貼接該陶瓷加熱結構100的頂面及底面，即該對電極板200夾摯該等PTC陶瓷加熱片110，該電極板200為導電材料製成，例如鋁，但不以此材質為限制，且該對電極板200分別電性連接該電極層120，則電流較易流通該電極板200及該PTC陶瓷加熱片110之間，另外，因該電極層120及該電極板200為相同的導電材料製成，例如鋁，則該電極層120及該電極板200之間不會有原子移位或電子遷移等問題，又該對電極板200分別具有一導電端子210，該對導電端子210分別用以電性連接至一外部電源的正極和負極，且該對導電端子210的凸伸方向相反，避免端子 與外部電源電性連接時，該對導電端子210彼此過近而發生短路，又由於該陶瓷加熱結構100為相互串接排列的複數PTC陶瓷加熱片110所構成而被緊密夾摯於該對電極板200之間，令該等PTC陶瓷加熱片110彼此的差異性具有較寬裕的厚度公差容許範圍，較不易因平整度不精確而導致脆裂。

該等絕緣片300分別以串列方式貼蓋於該對電極板200的外側面，且該絕緣片300的寬度大於該電極板200的寬度(如第四圖)，以避免電弧現象發生，該絕緣片300的端部為鉛直面、斜面、或階梯面，則任二相鄰該絕緣片300可為正接、斜接、或插接等方式相互對接(如第五至七圖)，並在任二相鄰該絕緣片300之間形成有一縫隙310，該絕緣片300為絕緣材料製成，例如氧化鋁、氮化矽、氮化鋁等，但不以此些材料為限制，該等絕緣片300的數量可與該等PTC陶瓷加熱片110的數量為相同，且該等絕緣片300分別對應該等PTC陶瓷加熱片110。

該絕緣黏膠400填充於該縫隙310中，將任二該絕緣片300相互緊密黏合，並加強該等絕緣片300之間及組合後的整體絕緣性，另外，加熱器在運作過程中，該絕緣片300會有熱脹冷縮的情形，而該等絕緣片300以該絕緣黏膠400彼此緊密黏合，使得熱脹冷縮的變形衝擊程度能夠降低。

該對鰭片500分別疊置於該等絕緣片300的外側面及該絕緣黏膠400上，即該鰭片500及該電極板200共同夾摯該等絕緣片300及該絕緣黏膠400，且該絕緣片300的寬度大於該鰭片500的寬度(如第四圖)，以避免電弧現象發生，並能避免電流從該電極板200流到 該鰭片500，以此增強對外絕緣的程度，且該鰭片500能增加散熱的能力，即強化加熱器整體的加熱效果，又由於該等絕緣片300為相互串接排列而被緊密夾摯於該電極板200及該鰭片500之間，令該等絕緣片300彼此的差異性具有較寬裕的厚度公差容許範圍，較不易因平整度不精確而導致脆裂。

使用本發明時，電流由其中之一該導電端子210流入，依序經過其中之一該電極板200、該電極層120、該PTC陶瓷加熱片110、該電極層120、另一該電極板200，最後由另一該導電端子210流出，電流經過該PTC陶瓷加熱片110時，因該PTC陶瓷加熱片110的電阻，使該PTC陶瓷加熱片110產生熱量，而發熱量=電流×電阻的平方，該PTC陶瓷加熱片110產生的熱量，經過該電極層120、該電極板200、該絕緣片300、該鰭片500的路徑，利用該鰭片500的高熱傳特性，將熱量傳導至外界。

請參照第八圖所示，該鰭片式陶瓷加熱器可更包括一絕緣封膠600，該絕緣封膠600包覆該陶瓷加熱結構100、該對電極板200、及該絕緣片300的周圍，以更加強整體的絕緣性及防潮能力。

請參照第九圖所示，該鰭片式陶瓷加熱器可更包括一對絕緣框體700，該絕緣框體700呈「E」字型狀，該絕緣框體700包覆該陶瓷加熱結構100、該對電極板200、及該絕緣片300的周圍，以更加強整體的絕緣性。

另外，為了加強絕緣性及結構強度，請參照第十及十一圖所示，該絕緣塊140被夾摯於任二相鄰該PTC陶瓷加熱片110之間，且對 應該縫隙310處而支撐該等絕緣片300，在此實施例中，該絕緣塊140寬度方向的截面呈「I」字型，而該對電極板200對應該絕緣塊140處分別成型有凹陷的一狹窄段220，該對狹窄段220則並列穿接於該絕緣塊140的兩側，以避免短路發生。

請參照第十二及十三圖所示，該絕緣片300的一面凸起成型有一對邊牆320，該對邊牆320共同夾摯該PTC陶瓷加熱片110及該電極板200，可增強整體結構穩定度及絕緣性，又對應其中之一該電極板200的該邊牆320抵靠於對應另一該電極板200的該邊牆320，或對應其中之一該電極板200的該邊牆320不抵靠對應另一該電極板200的該邊牆320，該絕緣片300的另一面凸起成型有一對定位部330，該對定位部330共同夾摯該鰭片500，可增強整體結構穩定度。

請參照第十三圖所示，該鰭片式陶瓷加熱器可更包括一對絕緣端框800，該絕緣端框800包覆該陶瓷加熱結構100、該對電極板200、及該絕緣片300的末端，以更加強整體的絕緣性。

當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明演化出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的申請專利的保護範圍。

100‧‧‧陶瓷加熱結構

110‧‧‧PTC陶瓷加熱片

120‧‧‧電極層

130‧‧‧絕緣凝膠

140‧‧‧絕緣塊

200‧‧‧電極板

210‧‧‧導電端子

300‧‧‧絕緣片

310‧‧‧縫隙

400‧‧‧絕緣黏膠

500‧‧‧鰭片

Claims (17)

1. 一種鰭片式陶瓷加熱器，包括：一陶瓷加熱結構；一對電極板，分別貼接該陶瓷加熱結構的兩側面；複數絕緣片，分別以串列方式貼蓋於該對電極板的外側面，並在任二相鄰該絕緣片之間形成有一縫隙，且該絕緣片的寬度大於該電極板的寬度；一絕緣黏膠，填充於該縫隙中；以及一對鰭片，分別疊置於該等絕緣片及該絕緣黏膠上。
2. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其更包括包覆該陶瓷加熱結構、該對電極板、及該絕緣片周圍的一絕緣封膠。
3. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其更包括包覆該陶瓷加熱結構、該對電極板、及該絕緣片周圍的一絕緣框體。
4. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其更包括包覆該陶瓷加熱結構、該對電極板、及該絕緣片末端的一絕緣端框。
5. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該陶瓷加熱結構包含相互串接排列的複數PTC陶瓷加熱片。
6. 如請求項第5項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該陶瓷加熱結構更包含塗佈於該PTC陶瓷加熱片一側且介於該PTC陶瓷加熱片及該電極板之間的一電極層。
7. 如請求項第6項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該電極板為一鋁板，該電極層為一鋁層。
8. 如請求項第5項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該陶瓷加熱結構更包含填充於任二相鄰該PTC陶瓷加熱片之間的一絕緣凝膠。
9. 如請求項第5項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該陶瓷加熱結構更包含貼接於該PTC陶瓷加熱片一端的一絕緣塊，且該絕緣塊的相對電痕指數不小於600。
10. 如請求項第5項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該陶瓷加熱結構更包含對應該縫隙位置而被夾摯於任二相鄰該PTC陶瓷加熱片之間且呈「I」字型的一絕緣塊，且該絕緣塊的相對電痕指數不小於600。
11. 如請求項第10項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該對電極板對應該絕緣塊處分別成型有一狹窄段，該對狹窄段並列穿接該絕緣塊。
12. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該對電極板分別具有彼此凸伸方向相反的一導電端子。
13. 如請求項第5項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該絕緣片成型有夾摯該PTC陶瓷加熱片及該電極板的一對邊牆。
14. 如請求項第5項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該絕緣片成型有夾摯該鰭片的一對定位部。
15. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該絕緣片的端部為鉛直面，任二相鄰該絕緣片透過該絕緣黏膠而相互正接。
16. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該絕緣片的端部為斜面，任二相鄰該絕緣片透過該絕緣黏膠而相互斜接。
17. 如請求項第1項所述的鰭片式陶瓷加熱器，其中該絕緣片的端部為階梯面，任二相鄰該絕緣片透過該絕緣黏膠而相互插接。