专利名称:直热式远红外线电热元件的制作方法
本实用新型属于远红外线电热元件。
自1938年美国福特汽车公司把红外线用于汽车的涂饰干燥开始，红外线加热技术就发展起来。现在，远红外线电热元件有旁热式和直热式两类。
旁热式远红外线电热元件通常由三部份组成(a)金属或陶瓷基体，(b)辐射涂层，(c)电热丝作的旁热式热源。在电热丝和基体之间填有氧化镁(MgO)粉末等绝缘介质。如日本专利文献器特开昭49－119242，②特开昭49－119245，③特开昭49－111241，④特开昭50－27139及日本《涂装和涂料》No249.1974.12与NO251.1975.2和美国专利usP－3585390，均可作为实例。这类元件的不足有第一，辐射涂层与基体二者的热膨胀系数不同，因而涂层易龟裂与脱落，导致辐射效率逐渐降低。第二，电热丝产生的光和热只能通过填充物和基体间接地传给辐射涂层，降低了电能的利用率。
近几年来，我国出现了无辐涂层的整体导电的小功率直热式远红外线电热元件。这种元件的工作电压仅限于110伏特，且只在家用电器中得到应用而不能用于工业生产中。
本实用新型的目的在于，提供一种电能利用率高、红外线辐射涂层附着牢固、电源电压适应范围宽的直热式远红外线电热元件。
本实用新型之红外线元件的基体采用可耐1500℃高温且热传导率高的陶瓷园管，也可是其它形状的陶瓷管、或陶瓷板、或其它异形陶瓷基体。导电层材料用含硅量90％以上的粗硅粉和氧化铝粉等作基本原料，两种粉末需混合均匀，硅粉与氧化铝粉的重量比为41～31。所用粘合剂为玻璃熔块粉末，加入量为前二种粉末总重量的二分之一。将三种粉末混合均匀后用工业酒精制成浆状液体，用这种液体在基体2(即陶瓷管)内壁形成薄膜，待凉干后，置于1000℃－1380℃的高温环境中烧结即可形成导电层3。导电层制成后，在元件两端的导电层上面涂上氧化银薄膜，在700℃左右的中温环境中烧结就形成了元件二端可通大电流的电极4，元件端部电极制作完成后，利用陶瓷上釉的方法将含有Fe2O3等的釉浆涂履在瓷管外壁上。然后放在650－750℃温度下烧结就制成了本实用新型的多层陶瓷直热式远红外线电热元件。(见图2)由于本实用新型之红外线元件的上述制作工艺，使该元件的陶瓷基体、导电层和远红外线辐射涂层三者的热膨胀系数趋于一致，消除了辐射涂层在元件使用过程中产生的龟裂和脱落现象，因而可使该元件的辐射效率在长时期内处于稳定状态，亦即大大延长了元件的有效使用寿命，本实用新型之红外线元件因其新颖的结构使得它比同样的旁热式电热元件体积小且重量约为同功率旁热式远红外线电热元件的十分之一，因此，该元件比旁热式元件的通电预热时间短得多，节省了电力，缩短了操作时间，具有令人满意的加热干燥效率。如在200℃3小时的去氢工艺中耗电2.25度，为同样条件旁热式红外线元件耗电量的80％，又如，在105℃蒸发水时，比旁热式红外线元件省电12％。
本实用新型之红外线元件的导电层特性使该元件的工作电压可以是380伏和220伏，也可以是安全电压36V或110V，总之，不受电源电压的限制，交流电源和直流电源均可使用。因此，该元件既可用在家用电器中，也可用于工业生产中。
本实用新型之红外线元件在室温为10℃，相对温度为60％及电源电压220V的条件下的光谱曲线，所显示的强度极大值位于波长为2.85u处，与水、多种油漆及纺织品的近红外线吸收带波长是一致的，次极大值的波长对应着水，有机漆的远红外吸收带。因此，该红外线元件烘烤的制品范围广泛。
本实用新型之远红外线元件的电阻具有较好的正温度系数(PTC)特性(见图1)，即该元件的电阻随着温度的升高而增大。因此，元件的耗散工率就具有负温度系数(NTC)特性，从而保证了元件只发射远红外线，避免可见光的辐射。所以，该元件具有很好的表面发射率，经测试这种表面发射率为0.85以上。
说明本实用新型之红外线元件的实施例之一，——它的制造工艺，可以按这样的步骤实行将三分硅粉和一份氧化铝(Al2O3)粉(按重量计算)混合均匀，又加入重量为上述二种粉末总重量的二分之一的玻璃熔块粉末，再混合均匀后，用工业酒精制成浆状液体，其粘度以能在耐高温陶瓷管基体2内壁形成0.1～0.3mm厚的薄膜为宜。薄膜凉干后，将元件置于1000～1380℃的电炉中烧结就形成了导电层3。此后，在元件两端的导电层上涂上氧化银薄层，在700℃的中温电炉中烧结，即可在元件的两端形成电极4。此后，将含有Fe2O3等的釉浆用陶瓷上釉的方法涂在元件的瓷管外表面，再将元件放在700℃的中温电炉中烧结，即制成辐射涂层1。就制成了本实用新型之红外线元件。
本实用新型之红外线元件的使用可按普通的旁热式远红外线电热元件的使用方法使用之。
图1为本实用新型的正温度系数(PTC)特性图2指出了本实用新型的结构。
1——表面幅射涂层2——高温陶瓷基体3——导电层4——端部镀银层
权利要求
1.本实用新型为直热式远红外线电热元件，其构成包括耐高温的陶瓷管基体和基体外表面的远红外线陶瓷幅射层及端部镀银电极，本实用新型的特征在于它是一种由特定成份组成陶瓷导电层的多层陶瓷直热式远红外线电热元件，该导电层在陶瓷基体的内表面，是由硅(si)粉末、氧化铝(Al2O3)粉末，玻璃熔块粉末组成的混合物薄层。
2.根据权利要求
1所述的远红外线元件，其特征还在于组成该导电层的硅粉与氧化铝(Al2O3)粉的重量比可以是41～31，玻璃熔块粉末的加入量可以是上述二种粉末重量的二分之一。
3.根据权利要求
1、2所述的远红外线元件，其特征还在于该元件的基体可以是耐高温的圆形瓷管，也可以是其他形状的瓷管，还可以是瓷板或其它异形陶瓷基体。
专利摘要
一种陶瓷直热式远红外线电热元件。元件由耐热陶瓷基体、陶瓷导电层和陶瓷远红外线辐射层构成。该元件的电阻具有正温度系数特性，表面发射率在0.85以上。元件有使用寿命长、辐射稳定，节省电能和交直流两用的特点，可直接接入市电(220V、380V)电网中使用。元件制造工艺简便，重量轻。元件所产生的远红外线峰值对应着多种物质的吸收带，因而可用作各种加热烘烤装置的发热元件。
文档编号H05B3/40GK85200467SQ85200467
公开日1985年9月10日 申请日期1985年4月1日
发明者周春生, 何执吾 申请人:周春生, 何执吾导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan