面电加热器的制作方法

本实用新型涉及一种面电加热器，尤其涉及一种基于碳纳米管膜的面电加热器。

背景技术：

与传统的电阻丝或加热棒等电加热方式相比，面电加热方式以其加热温度均匀、传热效率高等优势在电加热领域被广泛应用。面电加热主要应用于电暖器、即热式热水器、各类加热服饰、电热画、以及工业中均匀温度控制等方面。当前，从面电加热技术发展方向出发，节能、使用寿命和大功率加热结构的开发是各领域技术人员需要解决的问题。

当前，面电加热结构主要包括发热盘结构、发热片结构、金属氧化物薄膜加热结构。其中：发热盘结构传热效率低，热量损失大，且温度均匀性较差；发热片结构使用温度低，寿命较短，且抗弯折性能差；金属氧化物薄膜加热结构的成膜工艺复杂，抗弯折性能差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种面电加热器，以解决传热效率低、温度均匀性差、抗弯折性能差、无法适用于非平面异型待加热表面等问题中的至少一个。

为实现上述目的，本实用新型一实施例提供一种面电加热器，所述面电加热器包括：

待加热层，所述待加热层具有待加热表面；

绝缘层，所述绝缘层设于所述待加热表面上；

密封层，所述密封层设置于所述绝缘层外侧，且所述密封层与所述绝缘层共同围成一密闭空间，所述密封空间内填充保护气体或抽成真空；

设置于所述密闭空间内的碳纳米管膜层，所述碳纳米管膜层包覆于所述绝缘层外表面上，且所述碳纳米管膜层与所述密封层之间被所述密闭空间所间隔；

一对电极，一对所述电极间隔设置并分别与所述碳纳米管膜层电接触。

进一步地，所述绝缘层设置为涂覆于所述待加热表面上的聚酰亚胺溶液涂层、陶瓷涂层、聚酰亚胺溶液与陶瓷的复合涂层、云母纸或者耐高温硅胶涂层的任意一种。

进一步地，所述绝缘层的厚度为20~1000微米。

进一步地，所述碳纳米管膜层由采用浮动催化化学气相沉积法制备的碳纳米管膜缠绕贴合于所述绝缘层外表面而形成。

进一步地，所述碳纳米管膜层的厚度为1~50微米。

进一步地，所述密封层设置为缠绕于所述碳纳米管膜层外表面的至少单层以上铁氟龙或聚酰亚胺胶带、耐高温PET胶带或耐高温美纹纸胶带的任意一种。

为实现上述目的，本实用新型另一实施例还提供一种面电加热器，所述面电加热器包括：

待加热层，所述待加热层具有待加热表面；

碳纳米管膜层，所述碳纳米管膜层包覆于所述待加热表面上；

一对电极，一对所述电极间隔设置并分别与所述碳纳米管膜层电接触；

密封层，所述密封层包裹所述碳纳米管膜层以使所述碳纳米管膜层与空气隔绝。

进一步地，所述密封层设置为涂覆于所述碳纳米管膜层外表面的聚酰亚胺溶液涂层、陶瓷涂层或者聚酰亚胺溶液与陶瓷的复合涂层。

进一步地，所述碳纳米管膜层由采用浮动催化化学气相沉积法制备的碳纳米管膜缠绕贴合于所述待加热表面而形成。

进一步地，所述碳纳米管膜层的厚度为1~50微米。

进一步地，所述密封层设置为缠绕于所述碳纳米管膜层外表面的至少单层以上铁氟龙或聚酰亚胺胶带、耐高温PET胶带或耐高温美纹纸胶带的任意一种。

进一步地，待加热层可以为圆形体、平面体、异形体的任意一种。

进一步地，待加热层的材质可为不锈钢、铜、铝等金属和各种金属合金导体材料，也可以是玻璃、陶瓷、复合材料等非金属材料。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：采用柔性、自支撑、耐高温的碳纳米管膜对待加热层进行电加热，具有高效节能、耐高温、使用寿命长、加热功率密度高、耐弯折以及适合于非平面异型待加热表面的加热等优势。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的面电加热器的结构示意图；

图2是本实用新型第二实施例的面电加热器的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

本实用新型提供一种面电加热器，所述面电加热器包括待加热层、碳纳米管膜层和一对电极。所述待加热层为需要被加热的装置或部件，其具体可设置为需要被加热的固体元件，或者设置为围成一容纳流体的容纳腔的壳体。所述碳纳米管膜层与一对所述电极电连接，所述碳纳米管膜层用于通电后产热以对所述待加热层进行加热。在本实用新型中，利用碳纳米管膜层对所述待加热层进行电加热，碳纳米管膜具有柔性、自支撑、耐高温的特性，使得所述面电加热器不仅高效节能、耐高温、使用寿命长、加热功率密度高，而且耐弯折、产品不限于平面结构，增加所述面电加热器的应用场景。

下面以具体的实施例对本实用新型的所述面电加热器进行详细介绍。

实施例1

参图1所示，本实施例提供一种面电加热器100，其包括待加热层12、绝缘层13、碳纳米管膜层14、一对电极（图未示）以及密封层15。

待加热层12具有待加热表面。在本实施例中，待加热层12设置为其内表面围成一容纳腔11的管状结构，待加热层12的外表面为所述待加热表面，所述待加热表面为非平面。当然，在其他实施例中，所述待加热表面也可设置为平面。

容纳腔11内可直接用于容装待加热流体；或者，待加热层12可以套设于一待加热流体流经的导流管（图未示）上，从而使碳纳米管膜层14对待加热流体进行加热。所述待加热流体可以为液体或气体。

待加热层12采用具有一定支撑性的导热材料制备。所述导热材料可以是不锈钢、铜、铝、合金等导电导热材料，也可以是玻璃、陶瓷、复合材料等绝缘导热材料。

绝缘层13布设于所述待加热表面上，也即布设于待加热层12的外表面上。优选地，绝缘层13夹持于待加热层12和碳纳米管膜层14之间以及待加热层12和一对所述电极之间，以起到绝缘保护的目的。在本实施例中，绝缘层13设置为涂覆于所述待加热表面上的聚酰亚胺溶液涂层、陶瓷涂层、聚酰亚胺溶液与陶瓷的复合涂层、云母纸或者耐高温硅胶涂层的任意一种。绝缘层13的厚度为20~1000微米，优选为50微米。这样，通过设置涂层形式的绝缘层13，不仅可起到绝缘保护的目的，还避免面电加热器100的厚度过大。

密封层15 用于保护碳纳米管膜层14，防止碳纳米管膜层14受外界损坏，或者防止面电加热器100在使用时造成触电伤害。

具体地，密封层15设置于绝缘层13的外侧，且密封层15与绝缘层13共同围成一密闭空间16，也就是说，绝缘层13的外表面和密封层15的内表面围成一密闭空间16，该密闭空间16与外界空气相隔绝。密封空间16内填充保护气体或抽成真空，从而形成无氧的保护氛围。所述保护气体可设置为惰性气体。

密封层15采用具有一定支撑性、较好耐热性能的材质制备，具体可以是不锈钢、铜、铝、合金等导体耐热材料，也可以是玻璃、陶瓷、复合材料等绝缘耐热材料。优选地，密封层15采用具有一定支撑性、较好耐热性能、可以弯折、绝缘的材质制备。密封层15可以设置为缠绕于碳纳米管膜层外表面的至少单层以上铁氟龙或聚酰亚胺胶带、耐高温PET胶带或耐高温美纹纸胶带的任意一种。

碳纳米管膜层14与一对所述电极电接触，一对所述电极间隔设置，当面电加热器100需要进行制热工作时，碳纳米管膜层14通过一对所述电极接通电源后产热，以对待加热层12进行加热。

在本实施例中，碳纳米管膜层14设置于密闭空间16内并且包覆于绝缘层13的外表面，碳纳米管膜层14外表面与密封层15内表面之间通过密封空间16间隔开，碳纳米管膜层14与密封层15不直接接触，这样，一方面可对碳纳米管膜层14进行保护，另一方面可以减小碳纳米管膜层14与密封层15之间的热传导，使得碳纳米管膜层14产生的热量有效传递至待加热层12，节能，提升加热效率；而且，通过采用柔性、自支撑、耐高温的碳纳米管膜层14对待加热层12进行电加热，不仅耐高温、使用寿命长、加热功率密度高，而且碳纳米管膜层14耐弯折，可适用于平面或非平面异型的所述待加热表面。

优选地，密封空间16内抽成真空，这样可进一步减少碳纳米管膜层14向密封层15的热量传递，节能，且提升加热效率。

进一步地，碳纳米管膜层14设置为由碳纳米管膜缠绕包覆于绝缘层13的外表面而形成，所述碳纳米管膜可采用浮动催化化学气相沉积法制备并获得，其具体可设置为宽度为2cm且长度为50cm。缠绕形成的碳纳米管膜层14的厚度设置为5~50微米。

另外，一对所述电极可设置为与所述碳纳米管膜一体成型的碳纳米管膜，并分别电连接至外部电源。这样可减小电阻，节能降耗。

与现有技术相比，本实施例的面电加热器100具有以下技术效果：高效节能、耐高温、使用寿命长、加热功率密度高、耐弯折；应用场景广泛；厚度小且制备工艺简单。

实施例2

参图2所示，本实施例提供一种面电加热器200，其包括待加热层22、碳纳米管膜层24、一对电极（图未示）以及密封层25。

待加热层22具有待加热表面。在本实施例中，待加热层22设置为其内表面围成一容纳腔21的管状结构，待加热层22的外表面为所述待加热表面，所述待加热表面为非平面。当然，在其他实施例中，所述待加热表面也可设置为平面。待加热层22可以为圆形体、平面体、异形体的任意一种，待加热层22的材质可为不锈钢、铜、铝等金属和各种金属合金导体材料，也可以是玻璃、陶瓷、复合材料等非金属材料。

容纳腔21内可直接用于容装待加热流体；或者，待加热层22可以套设于一待加热流体流经的导流管（图未示）上，从而使碳纳米管膜层24对待加热流体进行加热。所述待加热流体可以为液体或气体。

待加热层22采用具有一定支撑性的导热绝缘材料制备，其具体可以是玻璃、陶瓷、复合材料等导热绝缘材料。

碳纳米管膜层24与一对所述电极电接触，一对所述电极间隔设置，当面电加热器100需要进行制热工作时，碳纳米管膜层24通过一对所述电极接通电源后产热，以对待加热层22进行加热。

在本实施例中，碳纳米管膜层24包覆于所述待加热表面上，也即碳纳米管膜层24包覆于待加热层22的外表面上。通过采用柔性、自支撑、耐高温的碳纳米管膜层24对待加热层22进行电加热，不仅耐高温、使用寿命长、加热功率密度高，而且碳纳米管膜层24耐弯折，可适用于平面或非平面异型的所述待加热表面。

进一步地，碳纳米管膜层14设置为由碳纳米管膜缠绕包覆于待加热层22的外表面而形成，所述碳纳米管膜可采用浮动催化化学气相沉积法制备并获得，优选地，所述碳纳米管膜层由采用浮动催化化学气相沉积法制备的碳纳米管膜缠绕贴合于所述待加热表面而形成。其具体可设置为宽度为3cm且长度为60cm。缠绕形成的碳纳米管膜层24的厚度设置为5~50微米。

另外，一对所述电极可设置为与所述碳纳米管膜一体成型的碳纳米管膜，并分别电连接至外部电源。这样可减小电阻，节能降耗。

密封层25包裹于碳纳米管膜层24的外表面，以使碳纳米管膜层24与空气隔绝，从而保护碳纳米管膜层24，防止碳纳米管膜层24受外界损坏，或者防止面电加热器200在使用时造成触电伤害。

密封层25可设置为涂覆于所述待加热表面上的聚酰亚胺溶液涂层、陶瓷涂层或者聚酰亚胺溶液与陶瓷的复合涂层，或者设置为缠绕于碳纳米管膜层24外表面的至少单层以上铁氟龙或聚酰亚胺胶带、耐高温PET胶带或耐高温美纹纸胶带的任意一种。这样，通过设置涂层形式或者铁氟龙胶带形式的密封层25，不仅可起到绝缘保护的目的，还避免面电加热器200的厚度过大。

与现有技术相比，本实施例的面电加热器200具有以下技术效果：高效节能、耐高温、使用寿命长、加热功率密度高、耐弯折；应用场景广泛；厚度小且制备工艺简单。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。