一种新型电热元件的制作方法
【专利摘要】一种新型电热元件，包括多通道基体、电热膜和电极；多通道基体设有多条贯通多通道基体的任意两侧导流侧的通道，通道的横截面积为0.25mm2～400mm2，壁厚为0.5mm～10mm；多通道基体的任意一面设置有联接装置，联接装置用于联接另一多通道基体；联接装置可卡装于另一多通道基体的未设有联接装置的一面内；电热膜附着在多通道基体的非导流侧的表面；电极设置有不少于2个，电极分别附着在电热膜表面的两侧。本实用新型的电热转换效率高，可瞬间加热，无明火，热交换快、具有远红外辐射功能的电热元件，其上设置有联接装置，使电热元件能够串联或者并联使用，并大大提高其连接稳定性。
【专利说明】
一种新型电热元件
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种新型电热元件。
【背景技术】
[0002]电热元件是实现电能向热能转化的一类元件，各种的电热设备都要使用电热元件来发热。电热元件从问世的那一天起，就在人们的生产生活中担任着重要的角色。目前，现有的电热元件的种类与优缺点如下。
[0003]1、电热丝
[0004]电热丝是最早出现的一种电热元件，它是以电热为基本工作原理来实现能量转化的。电热丝虽然为传统电热元件，但至今尚未被替代，现在电热丝依然在各个领域，特别是工业生产及实验室被广泛使用。电热丝在近年来多采用铁铬铝合金和镍铬合金，铁铬铝合金的最高温度已经达到了 1400°C。在电热丝的基础上，近些年发展出了电热棒、电热盘、电热片等电热元件，但它们的本质依然是电热丝，其原理也脱离不了电热。电热丝的优点是加热温度和耐热温度高，技术成熟、易于制造且方便配套应用于各种电热设备。电热丝的缺点是它的能量转换率较低，发热过程中伴随着发光过程，因此电能转换率只能达到60%到70%。
[0005]2、PTC电热元件
[0006]PTC的全称是Positive Temperature Coefficient，也就是正温度系数热敏电阻，它是将导电材料经过复合烧结而成的一种电热元件。PTC电热元件是继电热丝之后出现的一种电热元件，受限于居里温度的限制，只能在350°C以下的加热中使用，应用于各种小功率低温电热设备。PTC电热元件的优点是加热时无明火，加热效率可达70% ITC电热元件的缺点是抗震性能差、不能随意切割使用，特别是PTC电热元件受居里温度的限制，不能用于350°C以上的加热，因此PTC电热元件在实际生产生活中的应用只能局限在低温加热领域。
[0007]3、导电涂料
[0008]导电涂料也被称为黑膜，产生于20世纪50年代末，在被喷涂于绝缘材料表面后可以作为电热元件使用。导电涂料本身的用途很多，而作为电热元件的应用较少，它的优点是面状加热、散热面积大、抗震性能好，但缺点是发热层易脱落，且只能适用于200°C以下加热。
[0009]4、电热膜
[0010]电热膜是近年来新兴的一种电热元件，它是吸取了PTC和导电涂料两种电热元件的特点制造而成的。电热膜目前主要应用在室内取暖和环境温度保持等方面，如建筑物取暖、育雏室保温等。电热膜的优点是无明火加热、面状加热、热阻少、导热快、使用寿命长，且易于切割和分离，特别是电热膜的电能转换效率高达90%、热能损失小。电热膜的缺点是升温速度慢、加热温度尚不能达到较高数值，停电后热量消散速度快。
[0011 ]因此，发明一种能利用电热膜电热转换效率高的特性，又能提高加热速度的电热元件是本实用新型的研究内容。【实用新型内容】
[0012]本实用新型的目的在于提出一种电热转换效率高，可瞬间加热，无明火，热交换快、具有远红外辐射功能的电热元件，其上设置有联接装置，使电热元件能够串联或者并联使用，并大大提高其连接稳定性。
[0013]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0014]—种新型电热元件，包括多通道基体1、电热膜2和电极3;
[0015]所述多通道基体I设有多条贯通所述多通道基体I的任意两侧导流侧101的通道11，所述通道11的横截面积为0.25mm2?400mm2，壁厚为0.5mm?1mm ；
[0016]所述多通道基体I的任意一面设置有联接装置12，所述联接装置12用于联接另一多通道基体I;所述联接装置12可卡装于另一多通道基体I的未设有联接装置12的一面内；
[0017]所述电热膜2附着在所述多通道基体I的非导流侧的表面；
[0018]所述电极3设置有不少于2个，所述电极3分别附着在所述电热膜2表面的两侧。
[0019]优选的，所述多通道基体I为电绝缘体。
[0020]优选的，所述多通道基体I由氧化铝陶瓷、云母陶瓷、石英陶瓷、堇青石陶瓷、含锂质陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷、微晶玻璃、低热膨胀玻璃中的一种或多种材料形成。
[0021]优选的，所述联接装置12的横切面为梯形。
[0022]优选的，所述电热膜2为金、银、铜、铁、妈、锡、镍、锌、碳、氧化锌、氧化锡、氧化钡钛、氧化铅钡钛、氧化钡铅中的一种或多种材料形成。
[0023]优选的，所述电极3为银电极、铜电极、银锌电极中的一种。
[0024]优选的，所述电极3为条状、环状、点状、插指状中的一种。
[0025]有益效果在于:
[0026]本实用新型所制备的电热元件，具有电热转换效率高，达90%以上，加热快，无明火，热交换快、具有远红外辐射功能，可在12伏至380伏电压工作的特点，特别适用于流体(气体或液体)的加热，其热效率比现有的电热元件获得更加明显地提高。用该电热元件设计制造的电热器具，结构更简化紧凑，稳定性更高，安全性更好。
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型其中一种实施例的结构不意图；
[0028]图2是本实用新型其中一种实施例的结构示意图；
[0029]图3是本实用新型其中一种实施例的结构示意图；
[0030]图4是本实用新型其中一种实施例的正视图；
[0031]图5是图4中实施例的仰视图；
[0032]图6是图5中A-A处的剖面图；
[0033]图7是本实用新型其中一种实施例的结构示意图；
[0034]图8是图7中实施例的右视图。
[0035]其中，多通道基体1、电热膜2、电极3、导流侧101、通道11、联接装置12。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0037]—种新型电热元件，包括多通道基体1、电热膜2和电极3;
[0038]所述多通道基体I设有多条贯通所述多通道基体I的任意两侧导流侧101的通道11，所述通道11的横截面积为0.25mm2?400mm2，壁厚为0.5mm?1mm ；
[0039]所述多通道基体I的任意一面设置有联接装置12，所述联接装置12用于联接另一多通道基体I;所述联接装置12可卡装于另一多通道基体I的未设有联接装置12的一面内；
[0040]所述电热膜2附着在所述多通道基体I的非导流侧的表面；
[0041]所述电极3设置有不少于2个，所述电极3分别附着在所述电热膜2表面的两侧。
[0042]如图1和图3所示，如果联接装置12设置在导流侧101的一端，则所述联接装置12可卡装于另一多通道基体I的未设有联接装置12的导流侧101的一端内，此时所述电热元件串联，能提高通过流体的温度;进一步的，如图7?8所示，如果联接装置12设置在导流侧101的一端，且所述两个电热元件叠放并卡装于所述联接装置12的同一侧，在提高通过流体的温度的同时，能减少电热元件占用的面积;如图2所示，如果联接装置12设置在非导流侧的任意一端，则所述联接装置12可卡装于另一多通道基体I的未设有联接装置12的非导流侧的一端内，此时所述电热元件并联，能提高通过电热元件的电流量。
[0043]所述通道11的数量不少于2条，通道11之间可以不相通，也可以相通。
[0044]通道11可以是直线，也可以是曲线，通道11横截面积的形状不限，可以是圆形、方形、椭圆形、三角形或六边形等，所述多通道基体I的整体形状可以是平板状、管状、条状或块状等。
[0045]电热膜可以是厚膜，也可以是薄膜。
[0046]所述电极3用以导通电力至所述电热膜2，使该电热膜2产生热量并透过该多通道基体I加热于通过该通道11的流体。
[0047]在被加热流体需要与电流隔开绝缘时，可以让流体从本实用新型电热元件的通道中流过而获得加热升温，流体不会与电源接触。如果一个电热元件加热升温不够，可以将几个电热元件通过联接装置连接起来使用，其内的所述通道11相通，能够保证流体的顺畅通行，保证加热效果。
[0048]更进一步的说明，多通道基体I的各个通道11的两端口中任一端口处设置有联接装置12，通过该联接装置12的设置，可使第一个多通道基体I与另一个多通道基体I相联接，实现多个多通道基体I的联接，在多通道基体I上直接设有联接装置12，其可卡装于另一多通道基体I的未设有联接装置12的端口内，实现多个多通道基体I的相接相同，无需再另外匹配连接件进行各个多通道基体I的联接，结构简单，安装简便，稳定性高。
[0049]优选的，所述多通道基体I为电绝缘体。
[0050]优选的，所述多通道基体I由氧化铝陶瓷、云母陶瓷、石英陶瓷、堇青石陶瓷、含锂质陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷、微晶玻璃、低热膨胀玻璃中的一种或多种材料形成。
[0051 ]优选的，所述联接装置12的横切面为梯形。
[0052]多通道基体I是有陶瓷或玻璃所制，脆性比较大，做成梯形能增大联接装置的强度，提高连接的稳定性。
[0053]优选的，所述电热膜2为金、银、铜、铁、钨、锡、镍、锌、碳、氧化锌、氧化锡、氧化钡钛、氧化铅钡钛、氧化钡铅中的一种或多种材料形成。
[0054]优选的，所述电极3为银电极、铜电极、银锌电极中的一种。
[0055]优选的，所述电极3为条状、环状、点状、插指状中的一种。
[0056]制备所述的新型电热元件的方法，包括步骤:
[0057]I)制备陶瓷或玻璃的多通道基体I;
[0058]2)在陶瓷或玻璃的多通道基体I上附上电热膜2;
[0059]3)在所述电热膜2的表面附上电极3。
[0000]制备陶瓷的多通道基体I的主要工艺是:配料―还料加工4成形(上釉)4干燥4烧成4精加工4检验，其中上釉工序视陶瓷吸水率和被加热流体而定；制备玻璃的多通道基体I的主要工艺是:配料4熔制玻璃液4玻璃成形4冷却4回火热处理4精加工4检验，玻璃成形工艺可以是模压成形、挤制成形、浇注成形。
[0061]所述电热膜2采用印刷烧附工艺、电镀工艺、化学镀工艺、热喷涂工艺、溅射工艺中的一种附在所述多通道基体I上。
[0062]以下是本实用新型的实施例。
[0063]实施例1
[0064]称取10公斤氮化铝陶瓷或云母陶瓷粉体，200克甲基纤维素，放在搅拌机中搅拌混合均匀后，加入2500克水搅拌成可塑泥料，再放入真空练泥机中真空练制，所得泥料经挤制成形机加工成约100件长120毫米，宽60毫米、厚5毫米，通道沿长度方向的陶瓷坯体，通道孔为3X3毫米方孔，每件共11条孔。陶瓷坯体经微波干燥、1500°C烧成，得到电热元件的平板状陶瓷多通道基体。
[0065]采用丝网印刷工艺，将金、银、铜、铁、妈、锡、镍、锌、碳中一种或多种组合的电热浆料印刷在陶瓷多通道基体的两平面，尺寸为90X45毫米，在长度方向的两端分别印上银电极，干燥后，在电炉中烧成，得到如图1所示的平板状陶瓷电热元件。
[0066]实施例2
[0067]称取5公斤氧化硅粉体，1.2公斤高岭土，100克玻璃粉，4000克水，放入球磨机内球磨8小时，得到陶瓷浆料，将陶瓷浆料经真空处理后注入石膏模中，进行注浆成形，得到异形的条状陶瓷多通道基体的坯体，将坯体干燥后，放入窑炉中在1250°C烧成，得到电热元件的陶瓷多通道基体。
[0068]将陶瓷多通道基体放入450°C热处理箱内，往陶瓷多通道基体表面喷涂改性纳米银溶胶，在陶瓷多通道基体表面热沉积一层氧化锌电热膜，不需要电热膜的部位，用耐温浆料进行覆盖。在电热膜的适当部位印上银电极，经过600°C的烧附后，得到如图2所示的陶瓷电热元件。
[0069]实施例3
[0070]称取9.6公斤氧化铝陶瓷粉体，110克氧化娃，120克氧化钛，170克碳酸|丐，放入球磨机中混匀后，将该粉体放入加热搅拌机中，同时加入适量的石蜡、硬脂酸、油酸，加热搅拌得到热压注料块，采用热压注成形工艺，加工得到电热元件的块状多通道陶瓷坯体，再经排蜡、烧成工序，得到所需的电热元件的陶瓷多通道基体。
[0071]采用溅射工艺，将氧化铅钡或氧化钡钛或氧化铅钡钛材料附着在陶瓷多通道基体表面的所需部位，形成电热膜，再在电热膜的适当部位表面印刷并烧附铜电极，得到如图3所示的陶瓷电热元件。
[0072]实施例4
[0073]称取10公斤氧化硅陶瓷粉体，200克甲基纤维素，放在搅拌机中搅拌混合均匀后，加入2500克水搅拌成可塑泥料，再放入真空练泥机种真空练制，所得泥料经挤制成形机加工成约100件长180毫米，宽90毫米、厚5毫米，通道沿长度方向的陶瓷坯体，通道孔为3X3毫米方孔，每件共15条孔。陶瓷坯体经微波干燥、1250°C烧成，得到电热元件的陶瓷多通道基体。
[0074]将陶瓷多通道基体放入550°C热处理箱内，往陶瓷多通道基体表面喷涂改性纳米氧化锡溶胶，在陶瓷多通道基体表面热沉积一层电热膜，不需要电热膜的部位，用耐温浆料进行覆盖。在电热膜的适当部位印上银电极，600°C烧附后，得到如图1所示的陶瓷电热元件。
[0075]实施例5
[0076]称取5公斤碳化硅粉体，0.3公斤高岭土，0.2公斤碳酸镁，100克玻璃粉，2公斤水，一起放入球磨机内球磨24小时，得到陶瓷浆料，将陶瓷浆料经真空处理后注入石膏模中，进行注浆成形，得到异形的条状陶瓷多通道基体的坯体，将坯体干燥后，经内外表面施釉后，放入窑炉中在1430 °C烧成，得到电热元件的陶瓷多通道基体。
[0077]采用丝网印刷工艺，将电热浆料印刷在陶瓷多通道基体的两平面，在通道进出口方向两端的电热膜上分别印刷银电极，干燥后，在电炉中烧附，得到如图2所示的陶瓷电热元件。
[0078]实施例6
[0079]称取10公斤堇青石陶瓷粉体，200克甲基纤维素，放在搅拌机中搅拌混合均匀后，加入2500克水搅拌成可塑泥料，再放入真空练泥机中真空练制，所得泥料经挤制成形机加工成约150件长80毫米，宽40毫米、厚5毫米，通道沿长度方向的板状陶瓷坯体，通道孔为3 X3毫米方孔，每件共6条孔。陶瓷坯体经微波干燥、外表面施釉后，在1350°C烧成，得到电热元件的陶瓷多通道基体。
[0080]将陶瓷多通道基体表面不需要电热膜的部位用瓶口胶覆盖，采用化学镀的工艺在陶瓷多通道基体表面镀上一层电热膜。在电热膜的适当部位印上银电极，500°C烧附后，得到如图1所示的陶瓷电热元件。
[0081 ] 实施例7
[0082]称取高纯石英粉，放入玻璃熔池中2000°C熔制成玻璃液，当冷却玻璃液的粘度合适时，经挤制成形机加工成长160毫米，宽100毫米、厚10毫米，通道沿长度方向的玻璃基体，通道孔为5X8毫米方孔，每件共10条孔。玻璃基体经回火热处理，得到电热元件的平板状玻璃基体。
[0083]将玻璃基体放入550°C热处理箱内，往玻璃基体表面喷涂改性纳米氧化锡溶胶，在玻璃基体表面热沉积一层电热膜，不需要电热膜的部位，用耐温浆料进行覆盖。在电热膜的适当部位印上银锌电极，600°C烧附后，得到如图1所示的电热元件。
[0084]实施例8
[0085]按配方称取石英粉、锂辉石、碳酸锂、长石粉、氧化锆、氧化锌，放在搅拌机中搅拌混合均匀后，再放入玻璃熔池中1500°C熔制成玻璃液，当冷却玻璃液的粘度合适时，经离心注模成形机加工成长40毫米，宽60毫米、厚8毫米，通道沿长度方向的玻璃基体，通道孔为3X 6毫米方孔，每件共6条孔。玻璃基体经800 °C回火热处理，得到电热元件的平板状玻璃基体。
[0086]采用丝网印刷工艺，将电热浆料印刷在玻璃基体的两平面，尺寸为35X50毫米，在长度方向的两端分别印上银电极，干燥后，在电炉中烧成，得到如图1所示的平板状电热元件。
[0087]以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种新型电热元件，其特征在于，包括多通道基体、电热膜和电极； 所述多通道基体设有多条贯通所述多通道基体的任意两侧导流侧的通道，所述通道的横截面积为0.25mm2?400mm2，壁厚为0.5mm?1mm; 所述多通道基体的任意一面设置有联接装置，所述联接装置用于联接另一多通道基体;所述联接装置可卡装于另一多通道基体的未设有联接装置的一面内； 所述电热膜附着在所述多通道基体的非导流侧的表面； 所述电极设置有不少于2个，所述电极分别附着在所述电热膜表面的两侧。2.如权利要求1所述的新型电热元件，其特征在于，所述多通道基体为电绝缘体。3.如权利要求1所述的新型电热元件，其特征在于，所述多通道基体由氧化铝陶瓷、云母陶瓷、石英陶瓷、堇青石陶瓷、含锂质陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化硅陶瓷、微晶玻璃、低热膨胀玻璃中的一种或多种材料形成。4.如权利要求1所述的新型电热元件，其特征在于，所述联接装置的横切面为梯形。5.如权利要求1所述的新型电热元件，其特征在于，所述电热膜为金、银、铜、铁、钨、锡、镍、锌、碳、氧化锌、氧化锡、氧化钡钛、氧化铅钡钛、氧化钡铅中的一种或多种材料形成。6.如权利要求1所述的新型电热元件，其特征在于，所述电极为银电极、铜电极、银锌电极中的一种。7.如权利要求1所述的新型电热元件，其特征在于，所述电极为条状、环状、点状、插指状中的一种。
【文档编号】H05B3/22GK205596373SQ201620434453
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】蔡晓峰, 邵俊轩, 麦保祥
【申请人】佛山市中国科学院上海硅酸盐研究所陶瓷研发中心