CN102752888B - 一种多功能内置电热薄膜式加热结构 - Google Patents

Abstract

一种多功能内置电热薄膜式加热结构，包括电热薄膜，其特征在于：电热薄膜的上表面设有上绝缘层，下表面设有下绝缘层，并一起夹藏于受热体内部。本发明采用内置式结构。把电热薄膜连同绝缘层、隔热层夹藏在受热体内部，使电热薄膜与受热体溶为一体，从而有效地提高热效率，缩短加热时间。另电热薄膜两面中的一面按需要可以涂上隔热涂料层，形成单向导热功能，进一步提高热效率。且安全可靠，温度检测准确，功率控制方便。

Description

一种多功能内置电热薄膜式加热结构

技术领域

本发明涉及一种加热结构，特别是一种多功能内置电热薄膜式加热结构。

背景技术

目前几乎所有的电热转换都是使用电热丝，电热丝作为一种电热体装在加热装置里。电热丝是“线”概念，从制造技术及生产成本上考虑，电热丝的线径只能分几个规格，其截面积不能任意改变，也就是说电热丝的功率基本取决于长度。另电热丝是不绝缘的，如多圈或多层放置则必需留有一定的空间或者用石棉一类填充材料相隔，或者制成弹簧型，因此电热丝型加热装置制造较为复杂，而且填充材料受热后可能会分解出不利于人体健康的物质。更为重要的是：电热丝型加热装置的热效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构巧妙，把电热薄膜夹藏在受热体内部，使电热薄膜与受热体溶为一体，从而有效地提高热效率，缩短加热时间；且安全可靠，温度检测准确，功率控制方便的多功能内置电热薄膜式加热结构。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：一种多功能内置电热薄膜式加热结构，包括电热薄膜，其特征在于：电热薄膜的上表面设有上绝缘层，下表面设有下绝缘层，并一起夹藏于受热体内部。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：受热体为一夹层结构，分为面层、底层，涂有上绝缘层及下绝缘层的电热薄膜夹装于受热体的面层与底层之间。在电热薄膜的其中一面设有隔热层。隔热层也可以设于上绝缘层或下绝缘层之外。电热薄膜可用作温度传感器。电热薄膜分为两段，低功率运行时两段串联相接，高功率运行时两段并联相接。电热薄膜可制成线圈状，并通以高频交流电。隔热层涂于电热薄膜的其中一面上。隔热层涂于上绝缘层或下绝缘层之外。电热薄膜采用正温度系数PTC材料制成。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、采用内置式结构。把电热薄膜连同绝缘层、隔热层夹藏在受热体内部，使电热薄膜与受热体溶为一体，从而有效地提高热效率，缩短加热时间。

2、采用的电热薄膜是“面”的概念，其宽窄厚薄是任意的，并以薄膜形式粘贴在受热体上，其功率概可以取决于长度亦可以取决于宽度或厚度，所以不受功率的限制，不受位置或形状的限制，可以二次开发出更多更理想的各种电热器。

3、电热薄膜两面中的一面按需要可以涂上隔热涂料层，形成单向导热功能，进一步提高热效率。

4、电热薄膜采用正温度系数PTC材料制成，可利用电热薄膜的PTC特性进行温度检测，其温度检测非常准确。

5、电热薄膜分为两段，低功率运行时两段串联相接，高功率运行时两段并联相接，功率控制方便，可实现功率倍增。

6、应用本加热结构在加热液体时可同时具有磁化功能。

7、应用本加热结构所形成的产品可替代目前几乎所有的电炊器具，饮用水加热器，电热水器，热水锅炉，蒸汽锅炉。本加热结构的磁化功能使上述产品更具使用价值和商业价值，并能使洗衣机、洗碗机等产品更新换代，还可用于工业自动化、节能化中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明下面将结合附图(实施例)作进一步详述：

参照图1，本发明包括电热薄膜3、上绝缘层2、下绝缘层4、隔热层5以及受热体等；受热体为一夹层结构，分为面层1、底层6；电热薄膜3的上表面涂有上绝缘层2，下表面涂有下绝缘层4；隔热层5涂于上绝缘层2或下绝缘层4之外(也可以先在电热薄膜3的其中一面涂上隔热层5，然后在电热薄膜3的两面再涂上绝缘层2及下绝缘层4)；涂有上绝缘层2、下绝缘层4及隔热层5的电热薄膜3夹装于受热体的面层1与底层6之间，成为内置式结构。电热薄膜3采用正温度系数PTC材料制成，可用作温度传感器。电热薄膜3可分为两段，低功率运行时两段串联相接，高功率运行时两段并联相接。电热薄膜3可制成线圈状，并通以高频交流电，在加热液体时可同时具有磁化、软化功能。

电热丝型加热装置的热效率低；而本发明电热薄膜型则不同，它的热效率是相当高的，理由如下，并以电饭锅为例作说明：电饭锅里电热丝首先加热一块金属块，金属块与锅胆底部接触，热的传导需经金属块，由于三者的接触不是紧密的，金属块本身也损失相当大的部分热能，显然其热效率是很低的。而电热薄膜型则不同，它可以直接紧贴锅底(或夹藏在锅体内，见上述内置式结构)，不仅如此，它还可以贴在锅的周围甚至锅顶，形成一个封闭的加热场，有效地提高热效率，缩短加热时间。基于电热薄膜优越的特性，本结构把电热薄膜是夹藏在受热体内部，电热薄膜与受热体溶为一体。就是说受热体不再是一个简单金属容器，而是一个带夹层功能结构的容器。

任何一个热***都不是一个绝热***，都存在一个“热损失”的问题，可以说“热损失”是决定这个热***的热效率的唯一因素。热力学定律指出，热总是从温度高的地方向温度低的地方传递，形成一个温度梯度，热传导量则正比于温度梯度。具体到一个电炊具，炊具内是需要煮的食物，炊具外则是外部空间，当炊具内外的温度相同时，炊具内外的温度梯度也相同，因此电炊具炒传给食物的热量与传给炊具外的热量相同，换句话说，有用的热量与损失的热量相等，故此时其热效率刚好是百分之五十，当被煮的食物温度不断升高，此时炊具内外的温度梯度也就不同，炊具外温度梯度大于炊具内的温度梯度，因此损失的热量大于有用的热量，就是说此时热效率低于百分之五十，炊具内食物温度越高则热效率越低！电热薄膜3是双面的，一面可称为工作面，另一面按加热器的要求可以是工作面亦可以为非工作面。如果加热器用于电炊具，另一面就是非工作面，本结构设计了在非工作面涂上特殊的隔热层5(参考图1)，使得热量仅从工作面传出，这种设计称为“单向导热性”。实验表明，用这种方法设计的电炊具其炊具外壁温度仅略高于室温，这说明“单向导热性”热损失量是相当少的，也就是说热效率可以得到很大的提高。

对于温度检测问题，按常规做法是在加热体安装热传感器。由于测温时总是把传感器接触到被测物的某一个点上，我们可以把这种方法称为“点接触式”法。本结构是采用一种全新的测温技术，称之为“非接触式”测温法。这里需要加以说明的是，本结构所用的电热薄膜3是一种正温度系数(PTC)材料。既然是PTC材料，电热薄膜3本身就是一个温度传感器；本结构中电热薄膜3既是一个加热体，又是一个温度传感器，只要检测到电热薄膜3的实时电阻值就可以得到电热薄膜3的实时温度。检测电热薄膜3的实时电阻值并不是一件很困难的事，实际上稍为大一些功率的加热器都需要检测加热器的电压，电流或电功率，这是很常规的设计。在此基础上，只要将检测到的电压除以电流就可以得到电热薄膜3的实时电阻值了，然后再根据温度与电阻的函数关系便可得到电热薄膜3的实时温度。显然这种方法远比“点接触法”简单，可靠，准确。加热与测温合二为一，是一种创新的资源共享资源优化资源节约概念。

检测温度的目的当然是为了控制加热器的温度。但在这个问题上仍然存在一个很大的误区：对于温控设计者，首先考虑控温为了保证加热器工作安全性，其次考虑的是控温性能，当然这是无可非议的。但他们却往往忽略一个更重要的问题，这就是节能问题。上面讲述热力学原理时提到温度梯度越大则能耗越大，所以精细地控制温度显然是节能必不可少的手段。提出和实施一个完整的节能控制方法是本结构迫切要做的事。下面以家庭常用的电热水器作为例子加以说明：目前的电热水器所用控温模式很简单，使用者设置加热温度值后，热水器就自动加热到这个温度，并随时启动热水器电源使它保持在这个温度值上，大多数使用者为了保证使用热水器时有充足的热水，往往把温度值调到最大(例如为80摄氏度)，结果是热水器一天24小时内大部分时间都处于高温状态，白白浪费不少能源。本结构所用的控温模式则完全不同，电热水器闲置时仅保持热水在一个较低的温度值上(例如为50摄氏度)，当使用热水时用本结构特有的“功率倍增法”及时补充热能，满足热水供水量和温度值。由于热水器大部分时间都处于较低的温度上，故损失的能量也就大幅度下降。“功率倍增法”原理很简单，例如，把电热薄膜3分为二段，低功率运行时二段串联，功率倍增时将二段并联，并联时可得到四倍于串联时的功率。从理论上讲，目前常规的电热水也可用“功率倍增法”，但实际上却行不通，因为电热丝过流能力差，功率倍增时电流增加一倍，很快会被烧毁，从而造成严重的安全事件，而电热薄膜则不存在这个问题(参考前文电热丝与电热薄膜差别的论述)。

本结构还具有一个独特的资源共享资源优化资源节约功能，这就是在加热液体时可同时对液体进行磁化，软化功能。

大家都知道，加热水时会产生水垢，水垢对锅炉运行危害很大，需随时对水进行软化处理。某些化工企业的液体物料(如糖厂的蔗汁)，其结垢的情况更严重。消除结垢有化学方法亦有物理方法，有些物料如饮用水，蔗汁等只能用物理方法。常用的比较有效的物理方法是磁化。目前磁化器功能是单一的，而本结构是复合的，既是加热又同时磁化。具体的设计是将电热薄膜3制成线圈状，并通以高频交流电，高频交流电既能加热液体又能形成高频磁场导致液体磁化。本结构这种加热磁化复合功能可引导出一系列新产品。相信大家都知道磁化水的应用很广泛：饮用磁化水可预防和消除很多疾病，沐浴用磁化水可美容美体，餐具、衣物用磁化水可杀茵消毒容易去污垢等等。所以用本结构可以设计新型具有磁化功能的饮水机，电热水器，洗衣机，洗碗机，热水锅炉，蒸汽锅炉等等。可以预料，本结构所设计的加热器可以取代目前的所有加热器，还可以进行二次开发，生产出更多更好的节能环保绿色产品，其市场前景是相当广阔的。更重要的是，本结构在节能方面有重大突破，这是造福人类的大好事。

Claims (6)

1.一种多功能内置电热薄膜式加热结构，包括电热薄膜(3)，其特征在于：电热薄膜(3)的上表面设有上绝缘层(2)，下表面设有下绝缘层(4)，并一起夹藏于受热体内部，受热体为一夹层结构，分为面层(1)、底层(6)，涂有上绝缘层(2)及下绝缘层(4)的电热薄膜(3)夹装于受热体的面层(1)与底层(6)之间，电热薄膜(3)用作温度传感器，电热薄膜(3)分为两段，低功率运行时两段串联相接，高功率运行时两段并联相接，电热薄膜(3)制成线圈状，并通以高频交流电。

2.根据权利要求1所述的多功能内置电热薄膜式加热结构，其特征在于：在电热薄膜(3)的其中一面设有隔热层(5)。

3.根据权利要求1所述的多功能内置电热薄膜式加热结构，其特征在于：隔热层(5)设于上绝缘层(2)或下绝缘层(4)之外。

4.根据权利要求2所述的多功能内置电热薄膜式加热结构，其特征在于：隔热层(5)涂于电热薄膜(3)的其中一面上。

5.根据权利要求3所述的多功能内置电热薄膜式加热结构，其特征在于：隔热层(5)涂于上绝缘层(2)或下绝缘层(4)之外。

6.根据权利要求1所述的多功能内置电热薄膜式加热结构，其特征在于：电热薄膜(3)采用正温度系数PTC材料制成。