一种加热组件、加热设备和制作方法与流程

1.本发明涉及日常生活用品技术领域，尤其涉及一种加热组件、包括该加热组件的加热设备以及该加热组件的制作方法。


背景技术：

2.日常生活中，对空气进行加热的电器应用非常广泛，如：电吹风，由于其广泛用于头发的干燥，因而成为了生活中必不可少的电器之一。普通的电吹风其主要结构包括壳体、电机、发热体和控制器四大部分；在这几个部件中，由发热体加热空气，壳体形成风道，通过高速转动电机上的扇叶将加热的空气吹出，并由控制器实现加热档位及风速档位的调节。
3.电吹风的加热效果及寿命主要取决于发热体本身的质量，因此，发热体则是该类产品的最为关键的器件。目前，电吹风主要使用的发热体是由云母支架(骨架)和缠绕在云母支架上的镍铬合金电阻丝(常用的材质有cr20ni80)组成。由于云母支架具有绝缘、耐高温、质量轻的特点，因此，该类结构的发热体占据了加热设备的主要市场。然而，现有的发热体也至少存在如下缺陷：
4.(1)有云母粉尘掉落。云母是一种非金属矿，具有较高的绝缘强度和较大的电阻性、较低的电介质损耗和抗电弧、耐电晕等优良的介质性能，而且其质地坚硬、机械强度高、耐高温和温度急剧变化，还具备耐酸、耐碱等良好的物理和化学性能，因而在工业上广泛使用。将云母磨成细粉状加工成云母纸，与有机硅胶水粘合、加温、加压、制成云母板/支架，其中云母含量约为90％，有机硅胶水含量为10％。由于云母板/支架是由云母粉和有机硅胶水压制而成，在长期高温应用下，云母粉会从压制的胶水结构中脱落，脱落的云母粉尘随着高速风机吹出，人体吸入后对人体造成危害。长期吸入高浓度云母粉尘可发生云母尘肺，胸部x射线表现为：以不规则小阴影为主，可有少量类圆形小阴影，肺门不清楚，有类似磨玻璃样改变，少数见胸膜钙化。
5.(2)传统镍铬合金电阻丝温度高，容易形成灼伤。镍铬合金电阻丝在600℃以上的高温，肉眼可见镍铬合金电阻丝烧红，这种高温下产生的近红外波长对人体皮肤有较明显的灼伤感；且高温下会引起头发蛋白受损，电能在转换成光能过程中存在能量损耗，不节能。
6.(3)产品寿命短。镍铬合金电阻丝长期在600℃以上的有氧环境下工作，会使电阻丝在高温下形成氧化膜层，氧化膜层厚度随着氧化程度的增加而增厚，导致电阻丝阻值变大，从而导致加热设备功率衰减影响产品寿命。通常，裸露空气中的电阻丝的连续高温工作寿命仅在4000至6000小时。
7.因此，急需对现有技术中的发热体结构进行改进。


技术实现要素：

8.本发明的其中一个目的是提出一种加热组件及其制作方法，解决了现有技术中传统镍铬合金电阻丝温度高，容易形成灼伤以及产品寿命短的技术问题。本发明优选技术方
案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
9.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
10.本发明的加热组件包括发热管、外翅片和内翅片，所述发热管安装于所述外翅片和所述内翅片之间，并且所述发热管包括金属管、涂层和接线端子，其中，所述涂层包括依次涂覆于所述金属管表面的第一绝缘层、电极层、远红外电阻发热层和第二绝缘层，所述接线端子与所述电极层的电极导通。
11.根据一个优选实施方式，所述远红外电阻发热层为石墨烯远红外电阻层。
12.根据一个优选实施方式，所述金属管的材质为不锈钢、铝或碳化硅；所述外翅片和所述内翅片的材质为铝材、铜材或碳化硅材料。
13.根据一个优选实施方式，所述第一绝缘层的厚度为0.08～0.15mm；所述第二绝缘层的厚度为0.08～0.15mm。
14.根据一个优选实施方式，所述电极层为银电极层；所述接线端子为陶瓷接线端子。
15.根据一个优选实施方式，所述外翅片和所述内翅片之间形成有环形凹槽，所述发热管安装于所述环形凹槽内，所述环形凹槽的壁面上涂覆有散热硅脂层，并通过所述散热硅脂层将所述发热管与所述外翅片和所述内翅片固定连接。
16.根据一个优选实施方式，所述外翅片和所述内翅片为一体成型的结构。
17.根据一个优选实施方式，所述外翅片和所述内翅片为至少两个散热部装配而成的结构。
18.本发明中任一项技术方案所述的加热组件的制作方法，包括如下步骤：
19.制备发热管；
20.将所述发热管与外翅片和内翅片组装；
21.其中，制备所述发热管包括如下步骤：
22.在金属管上制作第一绝缘层，所述第一绝缘层采用多次印刷或喷涂的方式涂覆于所述金属管的表面；
23.在所述第一绝缘层表面上印刷或喷涂一层电极层；
24.在所述电极层表面上喷涂或丝印一层远红外电阻发热层；
25.在所述远红外电阻发热层表面上制作第二绝缘层，所述第二绝缘层采用多次印刷或喷涂的方式涂覆于所述远红外电阻发热层的表面；
26.在所述电极层的电极接线处锁付接线端子，并使所述接线端子的两个电极片分别与所述电极层的线路相连接。
27.本发明的加热组件及其制作方法至少具有如下有益技术效果：
28.首先，本发明的加热组件，在金属管的表面涂覆有远红外电阻发热层，远红外电阻发热层的发热温度在450℃以内，与镍铬合金电阻丝发热温度在600℃以上相比，本发明的加热组件以9.4μm的中心波长辐射出与人体波长一致的远红外，从而使人体皮肤感受更舒适，没有高温灼烧感，同时还可减少能量损失(镍铬合金电阻丝发红光时存在能量损失)，更加节能。
29.其次，本发明的加热组件，在发热管的内外两侧分别具有内翅片和外翅片，通过内翅片和外翅片的作用，增大了加热组件的换热面积；将加热组件应用于风道中，可增大风与扇叶湍流系数，从而使得加热组件的发热温度低，具体可使加热组件在400～450℃内工作；
并且发热管的金属管表面还涂覆有第一绝缘层和第二绝缘层，使得热热管的远红外电阻发热层不会暴露在有氧的空气环境中，可避免在高温下形成氧化破坏机制，从而提高了产品寿命。
30.另一方面，本发明的加热组件包括发热管、外翅片和内翅片，发热管安装于外翅片和内翅片之间，与现有发热体相比，本发明的加热组件取消了云母支架，将发热管安装于外翅片和内翅片之间，因而可避免云母粉尘掉落的隐患，避免对人体造成危害。
31.即本发明的加热组件及其制作方法，解决了现有技术中传统镍铬合金电阻丝温度高，容易形成灼伤以及产品寿命短的技术问题；同时还解决了现有技术中的发热体存在云母粉尘掉落隐患的技术问题。
32.本发明的第二个目的是提出一种加热设备。
33.本发明的加热设备，包括壳体、电机、加热组件和控制器，其中，所述加热组件为本发明中任一项技术方案所述的加热组件；所述电机、所述加热组件和所述控制器安装于所述壳体内，并且所述控制器还与所述电机和所述加热组件连接。
34.本发明的加热设备至少具有如下有益技术效果：
35.本发明的加热设备，由于包括本发明中任一项技术方案所述的加热组件，使得本发明的加热设备可以9.4μm的中心波长辐射出与人体波长一致的远红外，从而使人体皮肤感受更舒适，没有高温灼烧感，同时还可减少能量损失，更加节能；另一方面，还使得本发明的加热设备寿命提高，还可避免云母粉尘掉落的隐患。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明加热组件的优选实施方式示意图；
38.图2是本发明发热管的优选实施方式示意图；
39.图3是本发明内翅片和外翅片的优选实施方式示意图；
40.图4是本发明的发热管安装于内翅片和外翅片之间的示意图。
41.图中：10、发热管；101、金属管；102、远红外电阻发热层；20、外翅片；30、内翅片；40、环形凹槽。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
43.下面结合说明书附图1～4以及实施例1～3对本发明的加热组件、加热设备和制作方法进行详细说明。
44.实施例1
45.本实施例对本发明的加热组件进行详细说明。
46.本实施例的加热组件，包括发热管10、外翅片20和内翅片30，如图1～4所示。优选的，发热管10安装于外翅片20和内翅片30之间，并且发热管10包括金属管101、涂层和接线端子，其中，涂层包括依次涂覆于金属管101表面的第一绝缘层、电极层、远红外电阻发热层102和第二绝缘层，接线端子与电极层的电极导通，如图2～4所示。更优选的，电极层为银电极层；接线端子为陶瓷接线端子。本实施例的加热组件，当接线端子通电时，在接线端子与电极层的电极之间形成回路，远红外电阻发热层102通电发热，从而产生热量，一部分热量以9.4μm为中心值的远红外波长进行辐射加热，一部分热量通过金属管101传导给外翅片20和内翅片30，加热设备的电机带动扇叶将空气高速吹向内外两层的翅片形成湍流，充分将发热管10的热量经由风带走，完成高效传热过程。
47.首先，本实施例的远红外翅片20加热组件，在金属管的表面涂覆有远红外电阻发热层，远红外电阻发热层的发热温度在450℃以内，与镍铬合金电阻丝发热温度在600℃以上相比，本实施例的远红外翅片20加热组件以9.4μm的中心波长辐射出与人体波长一致的远红外，从而使人体皮肤感受更舒适，没有高温灼烧感，同时还可减少能量损失，更加节能。其次，本实施例的远红外翅片20加热组件，在发热管10的内外两侧分别具有内翅片30和外翅片20，通过内翅片30和外翅片20的作用，增大了加热组件的换热面积；将加热组件应用于风道中，可增大风与扇叶湍流系数，从而使得加热组件的发热温度低，具体可使加热组件在400～450℃内工作；并且发热管10的金属管表面还涂覆有第一绝缘层和第二绝缘层，使得热热管的远红外电阻发热层不会暴露在有氧的空气环境中，可避免在高温下形成氧化破坏机制，从而提高了产品寿命。另一方面，本实施例的远红外翅片20加热组件包括发热管10、外翅片20和内翅片30，发热管10安装于外翅片20和内翅片30之间，与现有发热体相比，本实施例的远红外翅片20加热组件取消了云母支架，将发热管10安装于外翅片20和内翅片30之间，因而可避免云母粉尘掉落的隐患，避免对人体造成危害。即本实施例的远红外翅片20加热组件，解决了现有技术中传统镍铬合金电阻丝温度高，容易形成灼伤以及产品寿命短的技术问题；同时还解决了现有技术中的发热体存在云母粉尘掉落隐患的技术问题。
48.根据一个优选实施方式，远红外电阻发热层102为石墨烯远红外电阻层。具体的，石墨烯远红外电阻层是由石墨烯料浆喷涂形成的。不限于此，远红外电阻发热层102也可是除石墨烯外的其它具有远红外发热功能的电热料浆材料制成。本实施例优选技术方案的远红外电阻发热层102为石墨烯远红外电阻层，利用石墨烯远红外电阻层替代传统的镍铬合金电阻丝，石墨烯远红外电阻层所辐射的是远红外光波，可与水及人体皮肤形成匹配波长而被吸收，且石墨烯远红外电阻层为面状发热，同等功率情况下，石墨烯面状加热比电阻丝加热有更大的发热面积，避免了产生局部高温对头发造成的烫伤风险。
49.具体的，石墨烯远红外电阻层的导电机理，以及与水和人体皮肤形成匹配波长而被吸收的益处如下所述：
50.石墨烯材料自身具有超导性，石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/(v
·
s)，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小；依据渗流理论，两维纳米石墨烯片状材料在涂层内相互链接成链，形成导电网络，电子通过该网络在涂层内部移动，石墨烯中的c原子为sp2杂化轨道，以自由电子的形式存在，电子可以在石墨烯平面内部自由运动，因而其导电性非常好。石墨烯导热系数高达5300w/m
·
k，石墨烯优越的导热性决定了其稳定的
致热特性。把石墨烯制备的浆料涂布于基材表面，以二维纳米石墨烯相互搭接形成宏观导电膜层，膜层近似电阻，在膜层两端接入电压后，石墨烯中的自由电子在电场作用下定向移动，与碳原子发生碰撞，石墨烯中的c原子在电阻中产生声子、离子和电子，产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞(也称布朗运动)，从而产生热能，石墨烯产生的热能为波长在2～18μm的远红外线，并以平面方式均匀地辐射，电热能总转换率达99.8％以上。
51.石墨烯的红外辐射直接照射于水性溶液，水含有oh基团，含有氢键的双原子和多原子分子在2～18μm的红外辐射范围内有一个普遍吸收带。当红外薄膜以2～18μm的电磁辐射作用于水分子，水分子吸收红外辐射后转换成的一种热效应。这一热效应是水分子吸收该能量后，出现运动效应，这一运动效应，随吸收量的增加而增强。这种热效应可以使水分无需通过接触热源传导导热升温，即可蒸发，而是水分子吸收红外辐射后，水分子自身形成运动效应转换热效应。
52.自然界的水不是以单个水分子(h2o)的形式存在，而是首尾相连以分子团(簇)的形式存在(自来水10～13个，纯净水13～30个左右，死水40个以上)。当远红外频率与分子氢键的振动频率一致时，根据频率相近快速传能原理，远红外线与水分子产生共振，把大的缔合水分子的氢键打开而变成小的分子团，即在远红外的辐射能量下，水的缔合大分子团裂解分离，由原来的数十个或更多分子组成的水分子团簇变成由5～6个水分子团组成的小团簇，即小分子团，作为饮用水，具有五个或六个水分子的小分子团结构的水，分子团簇越小，水分子中所含有的氢键势能越高，水分子簇所具有的动能越大，所具有的溶解力、渗透力、代谢力、扩散力等性质均有所增强。小分子团水能够使水在生物体中作用发生变化，减小水分子簇中水分子个数，增加水的生物膜透率，增加生物体的新陈代谢。生物大分子的功能基团、水等在吸收远红外辐射的能量，分子振动能级产生变化，使本身温度升高产生温热感，也就是红外辐射的热效应，另一方面，生物大分子吸收红外光谱能量后，使分布在各振动能级的分子异构化，形成其它构型，改善生物体分子活性，引起细胞共振，提高细胞再生能力，促进生物合成代谢，调节肌体代谢和免疫功能，在生物医学上，表现为生物体内微血管扩张，加速血液循环，加强体内的代谢功能。
53.根据一个优选实施方式，金属管101的材质为不锈钢、铝或碳化硅；外翅片20和内翅片30的材质为铝材、铜材或碳化硅材料。金属管101、外翅片20和内翅片30的材质不限于此，也可以选用其余的高导热金属材料制成。本实施例优选技术方案的金属管101、外翅片20和内翅片30均选用高导热金属材料，高导热金属材料具有导热系数高和热扩散系数高的特点，有利于热传导，加之外翅片20和内翅片30可增大热交换面积，通过高速电机与外翅片20和内翅片30形成湍流，从而提高了加热组件的散热性能。
54.根据一个优选实施方式，第一绝缘层的厚度为0.08～0.15mm；第二绝缘层的厚度为0.08～0.15mm。第一绝缘层和第二绝缘层的厚度不限于此，也可以设置为其余的尺寸。本实施例优选技术方案通过设置一定厚度的第一绝缘层和第二绝缘层，可保护金属管101和远红外电阻发热层102，避免金属管101和远红外电阻发热层102暴露在有氧的空气环境中。
55.根据一个优选实施方式，外翅片20和内翅片30之间形成有环形凹槽40，如图3所示。优选的，发热管10安装于环形凹槽40内，环形凹槽40的壁面上涂覆有散热硅脂层，并通过散热硅脂层将发热管10与外翅片20和内翅片30固定连接，如图4所示。更优选的，环形凹槽40的内径、外径和深度与发热管10的尺寸相匹配。本实施例优选技术方案将发热管10安
装于环形凹槽40内，从而可使发热管10内外两侧分别与内翅片30和外翅片20接触，从而可增大加热组件的散热面积。本实施例优选技术方案通过在环形凹槽40的壁面上涂覆散热硅脂层，通过散热硅脂层的作用，可使发热管10与外翅片20和内翅片30紧密结合。
56.根据一个优选实施方式，外翅片20和内翅片30为一体成型的结构。或者外翅片20和内翅片30为至少两个散热部装配而成的结构。优选的，外翅片20和内翅片30为两个半圆形散热部装配而成的结构。本实施例优选技术方案外翅片20和内翅片30的厚度、翅片大小、翅片数量等参数可依据要实现的换热面积进行调整设计。外翅片20和内翅片30为的结构可为一体成型的结构，也可为装配成型的结构，只要在外翅片20和内翅片30之间形成用于安装发热管10的环形凹槽40即可。
57.实施例2
58.本实施例对本发明的加热设备进行详细说明。
59.本实施例的加热设备，包括壳体、电机、加热组件和控制器。优选的，加热组件为实施例1中任一项技术方案的加热组件；电机、加热组件和控制器安装于壳体内，并且控制器还与电机和加热组件连接。优选的，本实施例的加热设备为吹风机，加热设备的其余结构可与现有技术相同，在此不再赘述。
60.本实施例的加热设备，由于包括实施例1中任一项技术方案的加热组件，使得本实施例的加热设备可以9.4μm的中心波长辐射出与人体波长一致的远红外，从而使人体皮肤感受更舒适，没有高温灼烧感，同时还可减少能量损失，更加节能；另一方面，还使得本实施例的加热设备寿命提高，还可避免云母粉尘掉落的隐患。
61.实施例3
62.本实施例对实施例1中任一项技术方案的加热组件的制作方法进行详细说明。
63.实施例1中任一项技术方案的加热组件的制作方法，包括如下步骤：
64.s1：制备发热管10。
65.s2：将发热管10与外翅片20和内翅片30组装。
66.优选的，制备发热管10包括如下步骤：
67.制作第一绝缘层：在金属管101上制作第一绝缘层，第一绝缘层采用多次印刷或喷涂的方式涂覆于金属管101的表面。
68.制作电极层：根据线路设计，在第一绝缘层表面上印刷或喷涂一层电极层。
69.制作远红外电阻发热层102：在电极层表面上喷涂或丝印一层远红外电阻发热层102。优选的，远红外电阻发热层102为石墨烯远红外电阻层。更优选的，远红外电阻发热层102的厚度可基于实际需要的电阻值大小确定。
70.制作第二绝缘层：在远红外电阻发热层102表面上制作第二绝缘层，第二绝缘层采用多次印刷或喷涂的方式涂覆于远红外电阻发热层102的表面。
71.安装接线端子：在电极层的电极接线处锁付接线端子，并使接线端子的两个电极片分别与电极层的线路相连接。当接线端子通电时，在两个电极之间形成回路，远红外电阻发热层102通电发热，并以远红外波长辐射热能。
72.优选的，将发热管10与外翅片20和内翅片30组装包括如下步骤：
73.外翅片20和内翅片30之间形成有环形凹槽40，在环形凹槽40的壁面上涂覆有散热硅脂层，将s1制得的发热管10压入环形凹槽40中，使得外翅片20和内翅片30均可与发热管
10紧密贴合，如图3和图4所示。
74.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
75.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
76.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。