CN201401860Y - 基于陶瓷发热组件的电暖器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于陶瓷发热组件的电暖器，包括基架、外壳、发热组件、控制电路、导线及电源插头；发热组件包括至少一组陶瓷发热单元，发热单元由氧化铝陶瓷发热元件、绝缘胶及通过绝缘胶粘接在氧化铝陶瓷发热元件上下表面的散热片组成。所述氧化铝陶瓷发热元件包括：氧化铝底层、氧化铝上层、形成于氧化铝底层和氧化铝上层之间的导电层、连接导电层的电极及导线。本实用新型电暖器采用的陶瓷发热组件在工作时散热片表面不带电，安全可靠，工作期间无明显的冲击电流，在相同加热条件下，初始升温速率明显比采用PTC发热组件的电暖器快，在达到相同加热效果时的平衡功率比采用PTC发热组件的电暖器明显节能。
Description
技术领域
本实用新型涉及日用电器领域，具体涉及电暖器。
背景技术
电暖器适用于居室、宾馆、饭店的室内采暖，通常由基架、外壳、发热组件、控制电路、导线、电源插头等构成。
如图1所示，目前电暖器采用的发热组件以PTC(正温度系数，PositiveTemperature Coefficient的缩写)发热元件为核心，在PTC发热元件的两侧用导电粘胶粘接两块金属片(如铜、铝、不锈钢片)，并由该两块金属片引两根导线作为通电电极，组成一个发热单元，多个这样的发热单元并联组成发热组件(图1中为三个发热单元)。然而，基于PTC发热元件的发热组件(简称PTC发热组件)在电暖器工作时整个发热组件表面带电，不安全，需要在金属片外部再套上绝缘耐热材料，采用额外的绝缘防护处理；此外，PTC发热组件固有的启动功率在5～15秒内非线性急剧变化，动态调节过程导致PTC发热组件的升温速率慢，且对控制电路存在一个非常明显的冲击电流，控制电路设计要求比较苛刻。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于陶瓷发热组件的电暖器，目的在于提高发热组件安全性，改善电暖器启动功率特性，提高升温速率，减小对控制电路的冲击电流。
上述目的由以下技术方案实现：
一种基于陶瓷发热组件的电暖器，包括基架、外壳、发热组件、控制电路、导线及电源插头；发热组件包括至少一组陶瓷发热单元，所述发热单元由氧化铝陶瓷发热元件、绝缘胶及通过绝缘胶粘接在氧化铝陶瓷发热元件上下表面的散热片组成。
所述氧化铝陶瓷发热元件包括氧化铝底层、氧化铝上层、形成于氧化铝底层和氧化铝上层之间的导电层、连接导电层的电极及导线。
所述氧化铝上层设有内凹闭孔，电极及导线的端部设置在该内凹闭孔内，内凹闭孔采用绝缘硅胶填补。
本实用新型较现有技术的的有益效果体现在：电暖器采用的陶瓷发热组件在工作时散热片表面不带电，且能通过4500V/1s耐压测试，安全可靠；同时，从通电启动到稳定工作温度的整个工作期间无明显的冲击电流，电阻与温度为正线性关系，温度与时间、功率与时间为缓慢变化的近似线性关系；在相同加热条件下，初始升温速率明显比采用PTC发热组件的电暖器快，在达到相同加热效果时的平衡功率比采用PTC发热组件的电暖器明显节能。
附图说明
图1是现有的PTC发热组件的分立组成图；
图2是本实用新型采用的陶瓷发热组件的分立组成图；
图3是本实用新型采用的陶瓷发热组件中陶瓷发热元件的俯视表面图；
图4是图3中A-A处即陶瓷发热元件电极处的剖面图；
图5是陶瓷发热元件的电阻-温度特性图；
图6是现有PTC发热元件的电阻-温度特性图；
图7是采用陶瓷发热组件的电暖器与采用PTC发热组件的电暖器的温度-时间特性对比图；
图8是采用陶瓷发热组件的电暖器与采用PTC发热组件的电暖器的电流-时间特性对比图。
具体实施方式
本实施例提供的电暖器包括基架、外壳、陶瓷发热组件、控制电路、导线及电源插头等，其中基架、外壳、控制电路、导线及电源插头属于现有技术，此处不再赘述。下面对本实用新型的创新点，即陶瓷发热组件部分着重介绍。
如图2所示，陶瓷发热组件包括至少一组陶瓷发热单元(图中为三组)，每组发热单元由氧化铝陶瓷发热元件2-1、绝缘胶2-2及散热片1-1粘接组成。氧化铝陶瓷发热元件2-1上下表面各通过绝缘胶粘接一散热片1-1，散热片1-1采用铝或铝合金材料，绝缘胶采用耐500℃高温的绝缘胶。
如图3所示，氧化铝陶瓷发热元件2-1包括氧化铝绝缘基体陶瓷3-1、设置于氧化铝绝缘基体陶瓷3-1内部的导电层(图中未示)、连接导电层的电极3-2及导线3-3。如图4所示，本实施例中，氧化铝绝缘基体陶瓷3-1具体包括氧化铝底层3-6及氧化铝上层3-5，所述导电层形成于氧化铝底层3-6和氧化铝上层3-5之间，氧化铝上层3-5上设置狭小内凹闭孔，该内凹闭孔表面积占整个氧化铝绝缘基体陶瓷3-1总表面的比例小于5％，电极3-2及导线3-3的端部设置在该内凹闭孔内，用于发热元件电极引出，内凹闭孔采用绝缘硅胶填补。导线为镍线，且采用铁氟龙胶管套住引出。为了导通顺畅，内凹闭孔处的导电层上设置镍镀层3-4。
上述陶瓷发热元件采用流延法制备的氧化铝陶瓷作为氧化铝绝缘基体陶瓷，氧化铝底层3-6、氧化铝上层3-5层间通过印刷导电层的金属浆料形成发热线路。叠压处理后的多层陶瓷片在通入一定比例水蒸气的湿氢气还原气氛下在高于1600℃的高温烧结而成，烧结形成的之后的发热陶瓷对外只有两个电极引出处，其余95％以上的表面都是绝缘性能良好的氧化铝陶瓷。然后经过镀镍处理，以及在氢气气氛炉中用银铜合金合金作为焊料来焊接具有良好耐高温性能与导电性能的镍金属导线形成电极引出线。
结合图2及上述表述，每组陶瓷发热单元及整个陶瓷发热组件表面不带电，加上氧化铝基体材料的良好绝缘性能，发热组件能通过4500V/1S的耐压测试，完全消除了表面带电的潜在安全隐患。
图4中的爬电距离(两个导电部件之间或导电部件与器具边界之间的沿绝缘物表面测得的最短距离)完全符合GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求》和IEC 60335-1-2006《Household and similar electricalappliances-Safety-Part 1：General requirements》家用及类似用途电器安全标准。
通过绝缘硅胶和高温铁氟龙套管处理，两边用能耐500℃高温的绝缘胶与铝散热片粘连起来作为一发热单元，铝散热片可采用放射式、波纹式、鳍片式等结构，发热组件由这样的一个或多个发热单元通过并联或者串联方式连接起来构成。
下面进一步结合实验数据，说明本实用新型的有益效果：
图5是本实用新型采用的陶瓷发热元件常温(25±2℃)阻值为110Ω的电阻-温度曲线的一个实验数据，该发热元件的电阻随着温度缓慢平稳变化，这种变化为正温度系数的线性关系，明显不同于图6所示的现有PTC发热元件的电阻-温度特性图，由图6可知，现有PTC发热元件刚一通电时，元件的电阻值随温度的升高而下降，呈负温度亦即NTC特性；当温度升高到一定范围时，PTC发热元件将呈正温度特性，正温度特性的起点即为所谓的居里点。正是由于陶瓷发热元件的电阻-温度的正线性关系，本质上决定了本实用新型的电暖器不存在冲击电流。
图7和图8是相同规格、型号的本实用新型电暖器和采用PTC发热组件电暖器的比较，在相同环境中测试两者电流和温度特性的对比实验。由图7可知，本实用新型升温速率比对比的采用PTC发热组件电暖器快，尤其是前40秒的加热效率更加明显。
图8给出了本实用新型电暖器及采用PTC发热组件电暖器的电流曲线图，可以看出，采用PTC发热组件的电暖器有一个明显的冲击电流峰。该实验中，由于在其它条件相同的情况下，加载电压恒定，回路电流就表征了电暖器的功耗。对电流曲线积分，就能看出在某时间段内，本实用新型电暖器及采用PTC发热组件电暖器的功耗情况。对两者的电流曲线取0S→600S积分，图8中的附表给出了对应的积分计算结果。从积分面积看，本实用新型电暖器为2593.075，采用PTC发热组件的电暖器为3223.675，相比本实用新型提供的基于陶瓷发热组件的电暖器的积分面积少了19.56％((3223.675-2593.075)/3223.675)。
Claims (7)
1.一种基于陶瓷发热组件的电暖器，包括基架、外壳、发热组件、控制电路、导线及电源插头；其特征在于：发热组件包括至少一组陶瓷发热单元，所述发热单元由氧化铝陶瓷发热元件、绝缘胶及通过绝缘胶粘接在氧化铝陶瓷发热元件上下表面的散热片组成。
2.根据权利要求1所述的基于陶瓷发热组件的电暖器，其特征在于：所述氧化铝陶瓷发热元件包括：氧化铝底层、氧化铝上层、形成于氧化铝底层和氧化铝上层之间的导电层、连接导电层的电极及导线。
3.根据权利要求2所述的基于陶瓷发热组件的电暖器，其特征在于：所述氧化铝上层设有内凹闭孔，电极及导线的端部设置在该内凹闭孔内，内凹闭孔采用绝缘硅胶填补。
4.根据权利要求3所述的基于陶瓷发热组件的电暖器，其特征在于：所述导线采用铁氟龙胶管套住引出。
5.根据权利要求3所述的基于陶瓷发热组件的电暖器，其特征在于：所述内凹闭孔处的导电层上设置镍镀层。
6.根据权利要求1所述的基于陶瓷发热组件的电暖器，其特征在于：所述散热片采用放射式、波纹式、鳍片式中的一种或其结合。
7.根据权利要求1所述的基于陶瓷发热组件的电暖器，其特征在于：所述所述绝缘胶为耐500℃高温的绝缘胶。
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