一种包含碳纤维加热纸的加热装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种包含碳纤维加热纸的加热装置，其包括外壳(10)、中间层(20)和碳纤维加热纸(30)。所述中间层(20)设置在所述外壳(10)和所述碳纤维加热纸(30)之间，由陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸构成的所述碳纤维加热纸(30)为多层结构，并且所述碳纤维加热纸(30)包括第一纸浆层(31)、第二纸浆层(33)和设置在所述第一纸浆层(31)和所述第二纸浆层(33)之间的发热层(32)。本实用新型的包含碳纤维加热纸的加热装置具有体积小，发热均匀，适用范围广的优点。
【专利说明】一种包含碳纤维加热纸的加热装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种加热装置，尤其涉及一种包含碳纤维加热纸的加热装置。
【背景技术】
[0002]碳纤维是纯黑体材料，在电、热转换过程，可见光很小，电热转换效率达95%以上，比镍铬、鹤钥等材料作为发热体的加热器，可节能30%。它所发出的远红外线，被人体、衣物、水等直接吸收性特强，在热传递过程中热量损失小，节约能源；对碳水化合物吸收性更强，有良好碳原子谐振效应，产品效能大大提高。无瞬间电流冲击燃点不需要镇流器，起动时无脉冲电流冲击，使保护电路简单化，电源及相关电器使用寿命延长。热辐射指向高，可提高设计定向热辐射。环保无光污染，不刺激眼睛和灼伤皮肤，无紫外线辐射和有害气体，无高频辐射，同时还具有吸收有害光波的性能。光辐射集中在1.5?15 μ m之间的红外波段。
[0003]现有的碳纤维石英加热管包括石英管本体，石英管本体的两端经压扁后分别形成压头。压头将石英管本体的两端密封，密封的石英管本体内充有惰性气体，在密封的石英管本体内分别设置有碳纤维加热丝、与碳纤维加热丝两端相连接的电极、分别与两电极另一端相连接的钥杆。两钥杆的另一端分别通过设置在两压头内的钥片与外接导线相连接，碳纤维加热丝设置在石英管本体内的加热区内，电极和钥杆设置在石英管本体内的冷却区内。这种加热装置结构较为复杂，因而根据具体的应用情况进行定制的成本较高。
[0004]此外，现有的碳纤维加热设备因为碳纤维加热时具有温度分布不均匀的特性。例如，中国专利CN200710069946.3公布了一种碳纤维加热器，其包括一个由石英管以及内置于石英管中的碳纤维发热芯体构成的本体。该技术方案提供了一种石英管的有效装配方式，避免了石英管的碎裂。但是该技术方案存在结构复杂，体积较大，碳纤维加热器温度分布不均匀的问题。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的若干缺陷，本实用新型提供了一种包含碳纤维加热纸的加热装置，其包括外壳、中间层和碳纤维加热纸，其特征在于，
[0006]所述中间层设置在所述外壳和所述碳纤维加热纸之间，由陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸构成的所述碳纤维加热纸为多层结构，并且所述碳纤维加热纸包括第一纸浆层、第二纸浆层和设置在所述第一纸浆层和所述第二纸浆层之间的发热层。
[0007]根据一个优选实施方式，所述陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸的第一纸浆层和第二纸浆层的厚度为10 μ m?50 μ m，发热层由陶瓷纤维、碳纤维和纸浆构成，并且其厚度为8 μ m ?50 μ m0
[0008]根据一个优选实施方式，所述第一纸浆层的厚度为10 μ m?25 μ m，所述第二纸浆层的厚度为15 μ m?35 μ m,并且所述发热层的厚度为10 μ m?30 μ m。
[0009]根据一个优选实施方式，所述碳纤维加热纸还包括设置在所述第二纸浆层外侧的反射层，使得所述第二纸浆层位于所述发热层和所述反射层之间。
[0010]根据一个优选实施方式，所述碳纤维加热纸通过碳素类高温导电胶粘接有电极。
[0011]根据一个优选实施方式，所述中间层包括玻纤布和包覆所述碳纤维加热纸的绝缘板，其中，
[0012]所述玻纤布设置在所述绝缘板和所述外壳之间，
[0013]所述绝缘板设置在所述碳纤维发热纸和所述玻纤布之间。
[0014]根据一个优选实施方式，所述中间层包括绝缘聚合物层，所述绝缘聚合物层层设置在所述外壳和碳纤维加热纸之间。
[0015]根据一个优选实施方式，所述中间层还包括绝缘聚合物层，并且所述绝缘聚合物层设置在所述外壳与所述玻纤布之间。
[0016]本实用新型的有益效果:
[0017]包含碳纤维加热纸的加热装置是由碳纤维构成面发热，具有重量轻，电热性能稳定，安全可靠，工作寿命长的优点。具有多层结构的陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸发热时温度分布均匀，提高了加热效率和稳定性。碳纤维加热纸制造成本低，可以根据实际需求进行定制，使用范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的包含碳纤维加热纸的加热装置的剖视图；
[0019]图2是碳纤维加热纸的一种层结构视图；和
[0020]图3是本实用新型中的中间层的一种层结构分解视图。
[0021]附图标记列表
[0022]10:外壳20:中间层30:碳纤维加热纸
[0023]21:绝缘板22:玻纤布23:绝缘聚合物层
[0024]31:第一纸浆层32:发热层33:第二纸浆层
[0025]34:反射层
【具体实施方式】
[0026]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[0027]如图1所示为本实用新型的包含碳纤维加热纸的加热装置，其包括外壳10、中间层20和碳纤维加热纸30。其中，外壳10可由不锈钢材料或其它金属材料构成，优选的，采用镁铝合金作为本实用新型的外壳10。中间层20设置在外壳10和碳纤维加热纸30之间。中间层20的主要作用是使碳纤维加热纸30和外壳10保持绝缘，同时保护了碳纤维加热纸30。本实用新型的加热装置还可包括输入保护单元，该输入保护单元的一端连接交流市电，其另一端连接电极引出线。
[0028]本实用新型中的碳纤维加热纸30为陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸。陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸是将高热导率的陶瓷纤维和陶瓷粉末与碳纤维一起分散到纸浆中而构成的。应用纸浆而不是聚合物作为基材来分散碳纤维，纸浆在温度升高时软化的程度很低，因此碳纤维片状加热器能在更高的温度下使用。此外，由纸浆构成的纸比由碳纤维构成的纸具有更高的强度。优选的，选取直径为8?30 μ m、长度为2?20mm的碳纤维沿加热纸的纵向以直线排列方式分散在纸浆中。
[0029]由陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸构成的碳纤维加热纸30为多层结构。陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸的第一层和第三层为厚度为10 μ m?50 μ m的纸浆层，第二层为由陶瓷纤维、碳纤维和纸浆构成的厚度为8 μ m?50 μ m的发热层32。碳纤维含量高的区域产生的热量可以通过高热导率的陶瓷纤维和陶瓷粉末传导到碳纤维含量低的低温区域，从而使整个碳纤维加热纸30的温度分布均匀，提高了加热装置的加热效率和稳定性。
[0030]如图2所示为碳纤维加热纸30的一种层结构视图，碳纤维加热纸30还可包括反射层34，该反射层设置在第二纸浆层33的内侧。反射层可以为铝箔反射膜，其厚度小，并且能提高碳纤维发热的实际使用效率。优选的，第一纸浆层31的厚度选取10 μ m?25 μ m，第二纸浆层33的厚度选取15 μ m?35 μ m，并且发热层32的厚度范围为10 μ m?30 μ m。这样进一步减小了碳纤维加热纸30的厚度，同时保持了高发热效率和稳定性，使得该碳纤维加热装置能更好的应用于对体积要求更高的环境。碳纤维加热纸30的纵向或横向边缘两端用碳素类高温导电胶粘接电极，这样在保证碳纤维加热纸30和电极之间良好的电连接的同时也节约了空间。
[0031]根据一个优选实施方式，中间层20由玻纤布22和绝缘板21组成。绝缘板21为环氧树脂绝缘板，其将碳纤维加热纸30固定并与外壳10绝缘。绝缘板21是靠玻纤布22内侧布置，玻纤布将绝缘板21包紧。玻纤布22是由玻璃纤维与聚酯纤维复合而成的土工合成材料，具有良好的覆盖特性和柔韧性，并且在高温下不产生形变，从而保证了碳纤维加热纸30在长时间加热使用时的稳定性。
[0032]根据一个优选实施方式，中间层20包括绝缘聚合物层23，该聚合物为耐高温陶瓷绝缘聚合物，其具有较高的机械强度和良好的化学稳定性，耐高温、防水并且不易老化。绝缘聚合物层23层压在碳纤维加热纸30的表面上进行电绝缘。当向加热纸施加电压而使温度升高时，层压于加热纸上的陶瓷绝缘聚合物会膨胀。层压在碳纤维含量高的区域的聚合物膨胀的更多，但其膨胀会受到附近碳纤维含量低的温度更低的区域的聚合物的抑制。这会对层压在碳纤维含量高的区域的聚合物形成压缩应力，从而可能造成聚合物从加热纸上脱落，可能引起脱层区域发生电介质击穿。由于本实用新型所使用的绝缘聚合物层23具有耐高温特性和化学稳定性，加之采用了陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸使得碳纤维加热纸30在发热时温度分布均匀，因此绝缘聚合物层23不会发生不均匀膨胀，提高了稳定性和使用寿命。
[0033]如图3所示，中间层20采用三层结构，绝缘板21位于内侧贴近碳纤维加热纸30的位置。玻纤布22位于绝缘板21和绝缘聚合物层23之间，并且玻纤布22将绝缘板包覆。绝缘聚合物层23为前述的耐高温陶瓷绝缘聚合物，其具有良好的防水性能并且不易老化，能适用于户外较复杂的环境。这种中间层20的层结构大大提高了对于碳纤维加热纸30的绝缘和保护效果，具有耐热、防水和使用寿命长的特点，能够应用于户外加热帐篷中。
[0034]需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种包含碳纤维加热纸的加热装置，其包括外壳(10)、中间层(20)和碳纤维加热纸(30)， 其特征在于， 所述中间层(20)设置在所述外壳(10)和所述碳纤维加热纸(30)之间，由陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸构成的所述碳纤维加热纸(30)为多层结构，并且所述碳纤维加热纸(30)包括第一纸浆层(31)、第二纸浆层(33)和设置在所述第一纸浆层(31)和所述第二纸浆层(33)之间的发热层(32)。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述陶瓷纤维增强型碳纤维加热纸的第一纸浆层(31)和第二纸浆层(33)的厚度为10 μ m?50 μ m，发热层(32)由陶瓷纤维、碳纤维和纸衆构成,并且其厚度为8 μ m?50 μ m。
3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述第一纸浆层(31)的厚度为10 μ m?25 μ m,所述第二纸衆层(33)的厚度为15 μ m?35 μ m,并且所述发热层(32)的厚度为10 μ m?30 μ m。
4.根据权利要求1至3之一所述的加热装置，其特征在于，所述碳纤维加热纸(30)还包括设置在所述第二纸浆层(33)外侧的反射层(34)，使得所述第二纸浆层(33)位于所述发热层(32)和所述反射层(34)之间。
5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述碳纤维加热纸(30)通过碳素类高温导电胶粘接有电极。
6.根据权利要求1至3之一所述的加热装置，其特征在于，所述中间层(20)包括玻纤布(22)和包覆所述碳纤维加热纸(30)的绝缘板(21)，其中， 所述玻纤布(22)设置在所述绝缘板(21)和所述外壳(10)之间， 所述绝缘板(21)设置在所述碳纤维发热纸(30)和所述玻纤布(22)之间。
7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述中间层(20)包括绝缘聚合物层(23)，所述绝缘聚合物层(23)层设置在所述外壳(10)和碳纤维加热纸(30)之间。
8.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述中间层还包括绝缘聚合物层(23)，并且所述绝缘聚合物层(23)设置在所述外壳(10)与所述玻纤布(22)之间。
【文档编号】H05B3/18GK204069370SQ201420575653
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年10月3日 优先权日:2014年10月3日
【发明者】陈滨, 张雪芳, 王浩 申请人:北京中科联众科技股份有限公司