一种底部、侧部和顶部同时加热的加热装置及加热方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电热膜加热装置技术领域，具体地，涉及一种底部、侧部和顶部同时加热的加热装置及加热方法。
【背景技术】
[0002]现有技术的电热膜，大多数存在着电热膜表面温度过低，难以达到高温阶段的电热膜技术实现，仅适于用低温慢速加热的工况条件；而且其加热性能不稳定，在长时间使用工作过程中，加热功率易衰减；电热膜与基体附着力较差，容易脱落，实际使用寿命短等问题。
[0003]此外，现有技术的电热膜变功率加热技术，如中国专利CN1386466A公开的一种多功率节能电热锅，是将作为加热主体的分段电热膜与多个开关通过串、并连接，使电热锅形成可实现多种功率的加热方式。这种变功率加热的方式存在着成本高、操作复杂、控制难度大等不足，难以实现加热基体的均匀加热、温度恒定等，在烹饪淀粉含量高等易糊化食物时，容易出现由温度不均引起的局部糊锅、夹生等情况。
[0004]中国专利CN1003448C公开了一种电热膜及其制造方法，该电热膜的组成配比为四氯化锡40?50，三氯化钛30?40，三氯化锑0.1?0.3，二氯化钙0.1?0.3，异丙醇2?3，乙醇10?13，水2?5 ;其最大功率可达到5KW，最高表面工作温度可达450°C，功率密度可做成0.1?20W/CM2，具有远红外辐射功能，波长为2.5?15微米，使用寿命长达5000小时以上。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种工作温度高、功率密度大、使用寿命长的底部、侧部和顶部同时加热的加热装置及加热方法。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
一种底部、侧部和顶部同时加热的加热装置，包括一个上开口、呈筒形的下基体和设置于下基体上方的上基体，所述下基体包括呈筒形的侧壁和设置于筒形侧壁底部的底板，所述的上基体的上表面、下基体侧壁的外表面和下基体底板的下表面均设置有电热膜，所述的电热膜由以下重量比的组分制成:
四氯化锡 30~50，
三氯化钛 0.8-1.2,
三氯化锑 12~18，
二氯化钙 1.5-2.5，
三氧化二铬0.8-1.2，
二氧化锰 0.8-1.2,
三氧化二镍0.8-1.2,
异丙醇 8~12， 乙醇3~5，
水20~30 ；
通过加入锑提高了电热膜的稳定性，通过加入钛提高了电热膜的耐温性，通过加入镍和锰提高了电热膜的红外发射率，通过加入异丙醇，提高了电热膜处理液与下基体的附着力。
[0007]进一步的，通过在电热膜配方处理液中选用三氯化钛、三氧化二镍、二氧化锰、三氯化锑，提高了电热膜表面温度上限，使其最高表面工作温度可达到800~1000Γ，使加热下基体快速升温，提升加热速度，在2秒内可迅速升温至800°C的温度。
[0008]在配方液中加入上述重量比的三氯化钛后，其与其他半导体金属元素发生化学反应，使电热膜具有了强度高、耐蚀性好、耐热性高等钛金属的特性，电热膜的耐温性能得到了极大的提升，可承受100tC以上的高温、大电流，而性能不会出现损坏。从而使得电热膜达到在高温条件下使用的能力，提升了加热速度，表面升温时间缩短，大大提升了热转换效率和加热时间。
[0009]在配方液中加入三氧化二镍、二氧化锰后，使得高温电热膜在加热工作过程中的红外发射率得到提高。同时在配方液中加入三氯化锑后，大大提高了电热膜的沸点，使其完全不溶于水或其他弱酸或弱碱液体，增强了电热膜的稳定性和耐用性。
[0010]所述的电热膜的制备方法为:
51、按上述重量比称取各组分，将称取的组分混合，持续搅拌至固体全部溶解且各组分混合均匀，得到电热膜处理液；
52、将上基体和下基体分别输送至加热腔体内，加热腔体内的温度控制在400°C?700°C，将上基体和下基体加热至400°C?700°C后，通过喷枪将电热膜处理液雾化并分别喷涂至上基体的上表面、下基体侧壁的外表面和底板的下表面形成电热膜半成品，电热膜处理液的喷射压力为lkg/cm2?2kg/cm2，可以使电热膜表面更加平滑，喷枪出口距离下基体的距离为0.4m?0.Sm，可以保证下基体表面具有较好的二氧化锡沉积率，喷射时间为20s?30s，可以保证电热膜的电阻率达到预定要求；对上基体和下基体进行加热，可以使电热膜的电阻更加均匀，使其具有良好的导电率；
53、退火，将所述上基体和下基体送入加热腔体内，加热腔体内的温度升温至300°C?550°C，退火15min?20min ;本发明通过对电热膜半成品进行退火，能够使电热膜处理液更加稳固地附着在上基体和下基体上；
54、将退火后的电热膜半成品两端的表面涂上氧化银浆，然后送入电极炉烘烧熔合一体完成银极的加工，得到电热膜成品。
[0011]所述的上基体和下基体的材质可为微晶玻璃、水晶玻璃、高硼硅玻璃、耐高温陶瓷，以及铝合金、不锈钢等金属基材。
[0012]优选的，所述的上基体和下基体均采用微晶玻璃制成。在电热膜处理液中加入异丙醇后，使得电热膜组成中的主要半导体化学物质，与耐高温微晶玻璃材质加热下基体表面薄薄的一层二氧化硅等主要组分，在400°C?700°C高温的煅烧下，表面慢慢发生化学反应，使得电热膜的主要成分与微晶玻璃表层的分子相互渗透，在高温电热膜与微晶玻璃表面之间，形成一种牢固的网状晶格化学结构，牢固而紧密地完全附着在上基体的上表面和下基体侧壁外表面及底板下表面，极大地提升了电热膜在基体表面的附着能力，避免了传统电热膜涂料在使用中容易脱落的问题。
[0013]另一方面，将本发明所述的高温电热膜涂覆应用于上基体的上表面、下基体的侧壁外表面和底板下表面时，根据产品实际情况需要，可有效地附着在平面、曲面或其他波纹、蜂窝、凹凸等不规则表面，可以分别带来良好的应用技术效果。
[0014]本发明电热转换效率达到95%以上，根据工业、民用、农业、国防等各领域实际情况需要，加热功率最大可达到10kW以上，最高表面工作温度最高表面工作温度可达800-10000C，功率密度最高可达到40W/cm2，具有对人体有“生物共振”医疗保健功效的远红外光波功能，其远红外线波长为4?16微米，使用寿命长达30000小时以上。
[0015]所述的上基体的上表面为平面或向上基体内部凹陷的内凹型曲面或向上基体的外部凸起的外凸型曲面或波纹型面，所述的下基体侧壁的外表面为圆柱筒形或轴向中部向内凹的变直径圆筒形或轴向中部向外凸的变直径圆筒形或波纹管形，所述的下基体底板的下表面为平面或向下基体内部凹陷的内凹型曲面或向下基体的外部凸起的外凸型曲面或波纹型面。
[0016]当采用现有电热膜配方浆料及现有生产工艺在上述非平面结构的下基体上加工电热膜时，发明人发现现有电热膜配方浆料及现有生产工艺尚难以实现曲面、或其他波纹、蜂窝等不规则表面的生产加工，而本发明则很好的解决了上述技术难题。
[0017]具体的，当所述的上基体的上表面为平面时，电热膜设置于该平面形的上表面，可选择的，还可在该上表面加工均布的蜂窝坑，然后再在上表面加工电热膜。由于本发明采用的配方及工艺使得电热膜与基体具有良好、可靠的结合性能，使得电热膜的加热效率、使用寿命、电热膜稳定性受基体下表面形状影响较小，保持了原有的高效率、高寿命、高热转换效率性能不变，克服了现有电热膜不能应用于非平面基体或应用于非平面基体后性能明显变差、易脱落、使用寿命骤减的技术问题。电热膜与所述均布蜂窝坑的表面良好、稳定结合，蜂窝坑的设置增大了加热膜的面积，从而增大了基体的受热面积，提高了加热效率，且加热均匀。设置于上基体的上表面和下基体的下表面上的电热膜可为覆盖于所述表面上的连续平面或按一定形状设置于所述表面上的条形，当电热膜呈条形时，其可在所述表面表面呈蛇形或环形或变曲率曲线形设置，上述所述表面是指上基体的上表面和下基体的下表面。
[0018]当所述的上基体为上表面为向上基体内部凹陷的内凹型曲面时，由于本发明采用的配方及工艺使得电热膜与基体具有良好、可靠的结合性能，使得电热膜的加热效率、使用寿命、电热膜稳定性受上基体上表面形状影响较小，保持了原有的高效率、高寿命、高热转换效率性能不变，克服了现有电热膜不能应用于非平面基体或应用于非平面基体后性能明显变差、易脱落、使用寿命骤减的技术问题。电热膜与上基体内凹型曲面良好、稳定结合后，在加热过程中，内凹型曲面增大了加热和散热面积，热量通过内凹面的辐射作用，将分散的热量不断向中心汇聚，使得中心温度远高于两侧温度，升温速度快，加热时间短，传热效果高和加热更加均匀，易于加热的精确控制，适用于民用、商用、工业领域等需要快速加热液体的应用场合。
[0019]当所述的上基体的上表面为向上基体外部凸起的外凸型曲面时，由于本发明采用的配方及工艺使得电热膜与上基体具有良好、可靠的结合性能，使得电热膜的加热效率、使用寿命、电热膜稳定性受上基体上表面形状影响较小，保持了原有的高效率、高寿命、高热转换效率性能不变，克服了现有电热膜不能应用于非平面基体或应用于非平面基体后性能明显变差、易脱落、使用寿命骤减的技术问题。电热膜与外凸型曲面良好、稳定结合后，在加热过程中，热量通过外凸型曲面的辐射作用，将热量不断向四周发散，使得加热基体有效加热面积更大，加热表面温度更均匀，适用于如电烤盘、烤箱等对温度均匀性要求极高的应用场合，可以有效解决其烘烧或煎烤食物时，生熟程度不一致的等影响食物口感和烹饪效果的问题。
[0020]当所述的上基体的上表面为波纹型面时，所述的波纹型面的波纹呈环形分布，所述的波纹型面的波纹为弧形或锯齿形。由于本发明采用的配方及工艺使得电热膜与基体具有良好、可靠的结合性能，使得电热膜的加热效率、使用寿命、电热膜稳定性受基体下表面形状影响较小，保持了原有的高效率、高寿命、高热转换效率性能不变，克服了现有电热膜不能应用于非平面基体或应用于非平面基体后性能明显变差、易脱落、使用寿命骤减的技术问题。电热膜与波纹型面良好、稳定结合后，使得该上基体上表面的有效发热面积进一步增大，上基体的温度均匀性进一步提升，传热效果好、受热均匀，从而有效避免烹饪食物黏在基体表面，达到不粘锅、不糊锅的目的，相比现有在锅底设置不粘涂料的不粘锅，不会出现用金属锅铲等金属物极易造成不粘涂料磨损和重金属等化学物质析出而影响身体健康，使用寿命和使用效果的问题，并且具有寿命长、成本低、无化学物质渗漏等优点。同时，波形板的上基体结构也使得加热装置的上表面增大了与空气的接触面积，停止加热后，能够快速散热。
[0021]当下基体的侧壁外表面为圆柱筒形时，电热膜