专利名称：电热膜电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及发热元件，特别是电热膜的电极。
市场上供应的加热器具一般都用电热丝作发热元件。目前国内外已研制成功一种新型的电发热材料-电热膜。用它代替电热丝作为发热元件既可节约大量镍铬贵金属，降低电热元件成本，又可大幅度提高热效能，降低能耗。然而，电热膜需通过设置于膜层一面上的电极才能通电作功发热。根据电热膜使用的温度范围不同，制作相应的电极的组分也应不同，从而有无机电极和有机电极之分，它们能耐不同程度的高温。电热膜型加热器具的加热表面不外乎矩形或圆形，在其加热表面先用喷涂法覆盖一电热膜层，然后在其上部分涂覆有机或无机电极胶，经自然晾置及固化，将固化后形成的电极与电源线连接;也可先在加热表面上部分涂覆无机电极胶，经自然晾置及固化，再用喷涂法使电热膜层覆盖包括电极的加热表面，最后在电热膜层上对应电极的部位设置电源线。一般的电热膜都设置两个电极，并且，对于同一电热膜，其电阻是恒定的，故由它作为发热元件的加热器具的电功率也是不可变的。然而，电极的制作，尤指其在膜层上的分布、形状，相对位置和数目等对于电热膜的性能、特别是耐热温度和电功率具有相当大的影响。因而，这是关于电热膜技术的一个重要的研究课题。
于是，本发明的目的在于揭示一种电热膜电极的制作工艺，使由此制成的电极不仅能耐所需的不同程度的高温，还能提高耐热温度，尤其是使设置该电极的电热膜具有可调的电功率或具有尽可能大的电功率。
本发明是这样来完成的使两个电极呈块形或线形地对置于矩形电热膜层的两侧边并与之基本等长或对置于圆形电热膜层上并切割该圆形膜层，或呈环形设置于圆形电热膜外缘和靠近圆心部位而成为两个同心圆环形电极，使两极间距离保持相等，如此可充分利用整个电热膜，使之有尽可能大的电功率，并保证各部分的电热膜发热均匀，大大延长电热膜及电极的耐热温度和使用寿命。为了使电热膜的电热功率可调，在上述矩形或圆形电热膜层的两个块形或线形电极间平行地设置若干根线形电极，其长度为能切割电热膜层，或在上述圆形电热膜层的两个同心圆环形电极间设置若干个与上述两个同心圆环同心的圆环形电极，并且使相邻电极间的距离处处相等。对于上述加热表面先涂覆电热膜层再设置电极的加热器具和先设置电极再涂覆电热膜层的加热器来说，所有的电极是分别设置于电热膜层朝向空间的一面和设置于朝向加热表面的一面。如此，通过各个电极电源线的不同连接方式便可从同一定值电阻的电热膜层上获得不同的较低的电阻，从而得到不同的电功率。因而既节约了施膜材料，大大降低了施膜成本和时间;又解决了施膜工艺的一致性问题。并且，由这种设置多个电极的电热膜作为发热元件的电热器具有可调温的优点，使之应用更广泛、方便。
下面对本发明加以详细描述，并结合附图对电极在电热膜层上的布局加以具体说明。
图1至图5是两个电极在不同形状的电热膜上的分布的实施例。
图6、7是多个电极在不同形状的电热膜上分布的实施例。
电热膜的电极必需既有良好的导电性能，又有良好的粘接性能，所以它的组分主要是粘接剂和导电填料，加以固化剂和溶剂，根据要求电热膜耐温的程度，电极可分为以有机树脂作粘接剂、以银粉作导电填料配制成的有机电极胶形成的有机电极和以无机玻璃料作粘接剂、以银粉作导电填料配制成的无机电极胶形成的无机电极。前者能耐约200-350℃的温度，后者能耐约700℃以上的温度。
在以电热膜作为发热元件的加热器具上，一般是先在加热表面喷涂施膜液以形成电热膜层，再在膜层上设置电极，方法是采用丝网印刷法、喷印法或直接用笔刷将有机或无机电极胶涂覆于电热膜上特定的位置上，使自然晾置，再经60-100℃下0.5小时的初固化、250-700℃下0.5小时的固化和150-500℃下0.5小时的后固化即形成电极。最后在电极上通过机械压接法或高频焊接法连接电源线，也可在电极端粘合焊接片再将电源线连接到焊接片上。
为了使涂覆电热膜的加热器具的加热表面与加热器具里的被加热物有尽量大的热交换面积，亦即为了充分利用整个电热膜，电极在电热膜上的分布、形状、相对位置必需随电热膜层的形状而变化，而电热膜层的形状根据电热器具涂覆电热膜以形成加热表面的面的形状一般分为矩形和圆形两种。参见图1至5，其中图1所示为涂覆于矩形加热表面上的一块矩形电热膜，而图2中，电热膜层涂覆于一个电热杯的筒形侧壁，留出一条纵向间隙不涂膜，实际上，将膜层展开，它仍为矩形。图3至图5为涂覆于搪瓷烧锅底部的圆形电热膜，它们的电极形状和分布各异。如图1、2所示，本发明在加热表面1a和1b的矩形和筒形电电热膜层2a和2b对置的两侧边分别设置两个块形或线形电极3a和3b，它们与该侧边等长，图3所示是在加热表面1c的圆形电电热膜层2c上对置的两个形状相同的弓形部位设置电极3c。图4所示是在加热表面1d的圆形电热膜层2d上对置两个相互平行的线形电极3d，它们正好切割圆形电热膜层2d。图5所示为在加热表面1e的圆形电热膜层2e上设置两个同心圆环形电极3e，其中一个沿着圆形电热膜的外周设置，另一个靠近圆心。
一个电热膜，在其两个电极位置确定以后其电阻值也便确定了。本发明为了在同一电热膜上得到不同的电阻，从而得到不同的电热功率，在电热膜上已如上所述设置好的两个电极之间再设置若干个电极，并使所有相邻的两电极间的距离处处相等，电极的数目由电源电压所要求的电功率决定。图6所示为在一矩形电热膜上设置6根相互平行的电极的实施例。图7所示为在一圆形电热膜上设置四个同心圆环形电极的实施例，其中标号4为分别设置在四根电极一端的电源线。这种多电极电热膜适用于各种电源电压，特别是低电压，它可用于直流或交流的12v、24v、36v、110v和220v。
下面举例说明多个电极的作用。如果在12v、12A的条件下设计功率为100W的电热杯，利用常规的两端设置电极的电热膜作发热元件，其R/□值应为约1.44Ω，这就意味着膜层必需有相当的厚度，也就是说，必需调整施膜液的配比和大大延长施膜时间才能制得足够厚的膜层以满足设计要求。如此，既浪费了施膜材料和时间，又难以制成均匀的高质量电热膜。然而，按照本发明，只需将R/□值为44.64Ω的矩形电热膜在位于对置的两侧边的电极间等间距地加置四条与之平行的电极，如图6所示，并将第一、三五根电极的电源线4a连接到电源5的一极，如正极上，将第二、四六根电极的电源线4b连接到电源5的另一极，如负极上就可得到1.44Ω的R/□值，但其膜层的厚度仅为按常规方法所需要的厚度的1/31。从而显著地减少了施膜成本和时间，并易使膜层均匀，而且，通过上述分析可见，利用多个电极电源线间的不同连接法可得到不同的电热膜电阻，因而使电热膜的电热功率不同，由此可使利用该种电热膜作为发热元件的加热器具具有可调温的效果。
上面所述是在加热器具的加热表面先形成电热膜层，再在电热膜层上设置电极，然而，也可以在加热表面上先设置电极，再涂覆电热膜层，最后在电热膜上对应电极所在的部位设置电源线。在这样的程序中，电极相对于电热膜的分布与上面所述完全相同，不同之处仅在于电极是位于电热膜层与加热表面接触的一个面上而不是位于电热膜层另一个朝向空间的面上。
权利要求
1.一种电热膜电极的制造工艺，它包括将有机或无机电极胶涂覆于加热器具的加热表面上的矩形或圆形电热膜层的一部分上；自然晾置及固化；将固化后形成的电极与电源线连接，其特征在于，上述电极呈块形或线形地对置于矩形电热膜层的两侧边并与之基本等长或对置于圆形热膜层上并切割该圆形膜层，或呈环形设置于圆形电热膜外缘和靠近圆心部位而成两个同心圆环形电极。
2.按权利要求1所述的电热膜电极的制造工艺，其特征在于，在上述矩形或圆形电热膜层的两个块形或线形电极间平行地设置若干根线形电极，其长度为能切割电热膜层，或在上述圆形电热膜层的两个同心圆环形电极间设置若干个与上述两个同心圆环同心的圆环形电极，并且相邻电极间的距离处处相等。
3.一种电热膜电极的制造工艺，它包括将无机电极胶涂覆于加热器具的矩形或圆形加热表面的一部分上;自然晾置及固化;用喷涂法使电热膜层覆盖包括电极的加热表面;在电热膜层上对应电极的部位设置电源线，其特征在于，上述电极呈块形式线形地对置于矩形电热膜层的两侧边并与之基本等长或对置于圆形电热膜层上并切割该圆形膜层，或呈环形设置于圆形电热膜外缘和靠近圆心部位而成两个同心圆环形电极。
4.按权利要求3所述的电热膜电极的制造工艺，其特征在于，在上述矩形或圆形电热膜层的两个块形或线形电极间平行地设置若干根线形电极，其长度为能切割电热膜层，或在上述圆形电热膜层的两个同心圆环形电极间设置若干个与上述两个同心圆环同心的圆环形电极，并且相邻电极间的距离处处相等，上述所有的电极均设置在电热膜层与加热表面接触的一面上。
全文摘要
本发明提供了发热元件电热膜的电极的制作工艺，它使电极数目和在电热膜层的一面上的分布和相对位置根据内加热器具所决定的电热膜的形状及设计要求的电功率所决定，它至少为二个，呈块形或线形地设置在矩形电热膜层对置的两侧边呈与该两侧边基本等长或在圆形电热膜层上对置并切割该圆形膜层，也可呈线形设置在圆形电热膜外缘和近圆心部位成两个同心圆环，其余电极在上述两个电极间排列，相邻电极间的距离处处相等。
文档编号H05B3/03GK1044023SQ89100130
公开日1990年7月18日 申请日期1989年1月6日 优先权日1989年1月6日
发明者张柏洲, 朱金鸟, 孙瑞英 申请人:上海华异电热器厂