CN1741688B - 碳加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种碳加热器。该碳加热器包括设置在管内以用作加热元件的碳丝以及至少一个连接导体。该碳丝具有多个支撑件，其与碳丝一体形成且以垂直于碳丝的纵向的方向从碳丝上突出，以使多个支撑件支撑在管内。所述连接导体牢固地安装在该碳丝的至少一端，其中，在通过压制多个叠置碳片形成碳丝时，所述至少一个连接导体的一端插在所述多个叠置碳片之间，以使所述叠置碳片与所述连接导体彼此牢固地连接。因此，该碳丝借助于多个支撑件得以更稳固地支撑在管内，由此碳加热器使用寿命得以提高，且实现了碳加热器简单方便的设计和组装。

Description

碳加热器 
技术领域
本发明涉及一种含有用作加热元件的碳纤维或碳丝的碳加热器，特别涉及一种具有多个支撑件的碳加热器，这些支撑件一体形成在碳丝上且从碳丝上突出，以使这些支撑件支撑在石英管中。 
背景技术
通常，碳加热器是一种采用由碳制成的丝作为加热元件的加热器。众所周知，碳加热器具有极好的热效率，碳在被废弃时不会损害环境，且可提供很多作用，例如远红外辐射、除臭、消毒、和抗菌活性等，因此碳加热器已被越来越多地用于房间加热装置和烘干装置、以及加热装置中。 
图1是表示一种传统螺旋状碳加热器的透视图，图2是图1中所示的传统螺旋状碳加热器的主要部件的纵截面图。 
如图1和图2所示，该传统碳加热器包括：石英管10，其内部由设置在石英管10两端的管密封件11密封；螺旋状碳丝12，其沿纵向布置在石英管10内；两金属线14，其分别连接到碳丝12的两端且延伸至石英管10的两端；和两个外部电极16，其通过设置在石英管10的管密封件11内的金属件18分别电连接到金属线14上，同时该电极暴露在石英管10的外部。 
石英管10的内部是密封的，且石英管10的内部保持为真空或充满惰性气体，以使碳丝不会在250至300℃的温度下被氧化。 
碳丝12形成为螺旋形状，且两金属线14分别连接到碳丝12的两端。 
图3是表示另一种含有片状碳丝的传统碳加热器的主要部件的纵截面图。 
如图3所示，该传统碳加热器包括：置于石英管20内的片状碳丝22；两个碳棒24，例如圆柱形石墨棒，片状碳丝22的两端分别安装在两碳棒中；和两个弹簧25，其分别连接在碳棒24和金属线23之间的，用以给碳丝22提供拉力。 
在图3中，附图标记26表示外部电极，附图标记28表示分别连接在外部电极26和金属线23之间的金属件。 
虽然碳丝形成为如图2中所示的螺旋形状或如图3中所示的片状，但是碳丝可以形成为任何其它形状。例如，碳丝可形成为直线形、织物状或海绵状。 
对于如图2所示的螺旋状碳丝12，螺旋状碳丝12的两端分别系在两金属线14上，使得在螺旋状碳丝的两端和两金属线14之间的连接处的接触电阻得以减小。对于如图3中所示的片状碳丝22，该片状碳丝22的两端则不能分别系在两金属线23上。出于这个原因，在每个碳棒24上都形成有一条缝隙，以使片状碳丝22的两端分别安装到碳棒24的缝隙中。而且，设置在碳棒24外端的弹簧25向碳棒24施加拉力，进而向碳丝22施加拉力。 
但是在如图3所示的碳加热器中，片状碳丝22的两端分别牢固地安装在两碳棒24中，且两碳棒24分别借助于弹簧25连接在两金属线23上。结果，碳丝连接结构复杂化，进而使得整个碳加热器的结构复杂化。因此，碳加热器的制造成本被大大地提高。 
尤其在上述传统碳加热器中，碳丝22被分别设置在碳丝22两端的碳棒24、弹簧25和金属线23拉紧，以使碳丝22支撑在石英管20中。结果，在该传统碳加热器使用了一段较长的时间之后，碳丝22被拉长，进而碳丝22便与石英管20的内部接触。 
发明内容
因此，鉴于上述问题提出了本发明，且本发明的一个目的是提供一种具有多个支撑件的碳加热器，这些支撑件一体地形成在碳丝上、且沿着垂直于该碳丝的纵向的方向从碳丝上突出，以使所述支撑件支撑在管内，由此该碳加热器可以用较长的时间，且具有一种简单的碳丝连接结构。 
本发明的另一目的是提供一种具有多个连接导体的碳加热器，这些连接导体安装在碳丝的两端，以简化该碳丝和所述电极之间的连接结构，由此可以实现碳丝和所述电极之间的简单连接，且能减少该碳加热器的制造成本。 
根据本发明，可以通过提供一种碳加热器来实现上述和其它一些目的，该碳加热器包括：碳丝，其设置在一管内以用作加热元件，其中该碳丝具有多个支撑件，所述支撑件与该碳丝一体形成，且沿着垂直于该碳丝的纵向的方向从该碳丝上突出，以使所述支撑件支撑在该管内；至少一个连接导体，所述连接导体牢固地安装在该碳丝的至少一端，其中，在通过压制多个叠置碳片形成碳丝时，所述至少一个连接导体的一端插在所述多个叠置碳片之间，以使所述叠置碳片与所述连接导体彼此牢固地连接。
优选地，该碳丝形成为片状。 
优选地，该碳丝的多个支撑件沿碳丝的纵向彼此等间距地从碳丝上突出。 
优选地，该碳丝的多个支撑件以相对于碳丝的中心线左右对称的方式沿碳丝的纵向分布。 
优选地，所述多个支撑件形成为多边形。 
优选地，所述连接导体牢固地安装在该碳丝的至少一端，使得所述至少一个连接导体连接在碳丝的至少一端上。 
优选地，所述至少一个连接导体形成为片状。 
优选地，所述至少一个连接导体形成为网状。 
优选地，在通过压制多个叠置碳片、使得所述叠置碳片彼此牢固地连接而形成碳丝时，将所述至少一个连接导体插在所述多个叠置碳片之间，然后将所述连接导体与所述叠置碳片压制在一起。 
优选地，该碳加热器还包括：至少一条金属线，该金属线的一端与牢固地连接在该碳丝上的至少一个连接导体连接，且其另一端电连接到至少一个外部电极上。 
在根据本发明的具有上述结构的碳加热器中，多个连接导体牢固地安装在碳丝的两端，且多个支撑件与碳丝一体形成、且沿着垂直于该碳丝的纵向的方向从碳丝上突出，以使所述多个支撑件支撑在管内。因此，本发明具有简化碳丝和外部电极之间的连接结构的作用。 
而且，多个金属导体牢固地安装在碳丝的两端，以使所述多个金属导体电连接在碳丝上。结果，简化了碳丝和外部电极之间的连接结构，进而，很容易将该外部电极连接到碳丝上。因此，本发明具有降低碳加热器制造成本的效果。 
附图说明
本发明的上述和其它目的、特点和其它一些优点将在下面结合附图的详细描述中更加清楚易懂，其中： 
图1是表示传统螺旋状碳加热器的透视图； 
图2是表示该传统螺旋状碳加热器的主要部件的纵截面图； 
图3是表示传统片状碳加热器的主要部件的纵截面图； 
图4是表示根据本发明的优选实施例的碳加热器主要部件的正视截面图； 
图5是表示根据本发明的该优选实施例的碳加热器主要部件的俯视截面图； 
图6至图9是分别表示根据本发明的其它优选实施例的碳加热器主要部件的纵截面图。 
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的一些优选实施例。 
图4和图5示出了根据本发明的优选实施例的碳加热器。图4是表示根据本发明的该优选实施例的碳加热器主要部件的正视截面图，图5是表示根据本发明的该优选实施例的碳加热器主要部件的俯视截面图。 
如图4和图5所示，根据本发明的该优选实施例的碳加热器包括：石英管50，该石英管的两端处形成有管密封件51；碳丝52，其沿纵向设置在石英管50内以用作加热元件，该碳丝52形成为片状；外部电极56，其分别设置在石英管50的管密封件51上，该外部电极暴露在石英管50的外部；金属线55，其分别通过固定到石英管50两端的管密封件51上的金属件58连接到外部电极56上；和连接导体54，其分别连接在碳丝52的两端和两金属线55之间。 
石英管50构造为使得石英管50的内部是密封的，且石英管50的内部保持为真空或充满一种惰性气体。尽管该管的材料不受限制，但是该管优选地由石英制成。例如，可以使用任何具有足够热阻和强度的管，例如某种特定的玻璃管。 
通过向多个叠置的碳片施压使得叠置的碳片牢固地彼此相连而形成碳丝52。 
该碳丝52包括：加热件52a，其沿纵向设置在石英管50中，当加热件52a供有电流时，其用以执行加热操作；和多个支撑件52b，其与加热件52a 一体形成，且从加热件52a的两横侧面沿垂直于碳丝52纵向的方向突出，以使支撑件52b支撑在石英管50中。 
支撑件52b与加热件52a一体形成，且从加热件52a上突出。虽然各个支撑件52b可以形成为如图6至图9中所示的任何其它形状，但是各个支撑件52b优选地形成为如图4所示的方形或矩形。 
例如，碳丝52可以包括均形成为如图6所示的梯形的多个支撑件52c、均形成为如图7所示的倒梯形的多个支撑件52d、均形成为如图8所示的中间向外凸的多边形的多个支撑件52e、或均形成为如图9所示的中间向内凹的多边形的多个支撑件52f。此外，还可以根据例如传热或刚度的设计条件和需求对所述的多个支撑件进行各种修改。 
优选地，上述多个支撑件52b、52c、52d、52e和52f以相对于碳丝52的中心线左右对称的方式沿碳丝52的纵向分布。 
均由金属材料制成的两金属线55通过焊接的方式牢固地固定到相应的连接导体54上，使得两金属线55分别电连接到连接导体54上。 
每个连接导体54都是一个形成为网状的薄金属片。两个连接导体54牢固地安装在碳丝52的两端。这样，连接导体54便连接到碳丝52上。 
特别地，在通过压制多个叠置的碳片使得该多个叠置的碳片牢固地彼此连接的方式形成碳丝52时，将各个连接导体54***多个叠置的碳片之间，然后将连接导体与叠置碳片压制在一起。结果，两连接导体54便分别牢固地连接到碳丝52的两端。 
虽然前面举例说明和描述了片状碳丝52，但是碳丝52的形状可以不受限制地形成为任何其它形状。例如，根据设计条件，碳丝52可形成为螺旋线形、直线形、织物状或海绵状。而且可以将上述的多个支撑件一体形成在各种形状的碳丝52上。 
现在，将描述根据本发明的具有上述结构的碳加热器的操作。 
碳丝52通过压制多个叠置碳片使得该叠置碳片彼此牢固地连接的方式形成。当时，在碳丝52的两端处将连接导体54***到该叠置碳片之间时，执行该叠置碳片的压制操作。这样，两个连接导体54便分别牢固地连接到碳丝52的两端。 
在两个连接导体54连接到碳丝52上之后，两金属线55便通过例如焊 接的方式牢固地连接到相应的连接导体54上。这样，两金属线55便分别连接到两个连接导体54上了。 
在连接导体54和金属线55分别连接到碳丝52的两端之后，如前所述，将碳丝52***石英管50中，然后闭合管密封件51使得该石英管50的内部借助于该闭合的管密封件51得以密封。随后，将两个外部电极56连接到相应的两个金属件58上，该金属件还分别连接在金属线55上。这样，便完成了碳丝52在石英管50中的布置。 
此时，碳丝52的多个支撑件52b从碳丝52的加热件52a的两横侧面突出，且沿碳丝52的纵向彼此等间距地分布，以使多个支撑件52b支撑在石英管50内。结果，即使在碳丝52被使用了很长一段时间之后，碳丝52也不会变形，进而，碳丝52稳固地支撑在石英管50内。因此，碳丝52的损坏得以减少，进而碳加热器的使用寿命得以提高。 
而且，碳丝52的支撑件52b一体形成在碳丝52的加热件52a上，因此碳丝52很容易制造。此外，碳丝52的支撑件52b在石英管50内稳固地支撑着该碳丝的加热件52a，因此能更加容易和方便地实现连接导体54和相应金属线55之间的相互连接的设计和组装，其中所述连接导体54和金属线55分别在碳丝52的两端拉紧碳丝52。 
正如上面的描述所呈现的一样，根据本发明的碳加热器的特征在于，多个连接导体牢固地安装在碳丝的两端，并且多个支撑件一体形成在碳丝上且以垂直于该碳丝的纵向的方向从碳丝上突出，以使多个支撑件支撑在管内。因此，本发明具有简化碳丝和外部电极之间的连接结构的效果。 
而且，碳丝借助于碳丝的多个支撑件更稳固地支撑在管内。因此，本发明具有提高碳加热器使用寿命和实现碳加热器简单方便的设计和组装的效果。 
而且，多个金属导体牢固地安装在碳丝的两端，以使多个金属导体电连接在碳丝上。结果，简化了碳丝和外部电极之间的连接结构，进而，很容易将该外部电极连接到碳丝上。因此，本发明具有降低碳加热器制造成本的效果。 
虽然出于举例说明的目的公开了本发明的一些优选实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，可以在不脱离本发明所附权利要求书中公开的范围和精神的情况下进行各种修改、添加和删减。 

Claims (8)

1.一种碳加热器，包括：
碳丝，其设置在一管内以用作加热元件，其中该碳丝具有多个支撑件，所述支撑件与该碳丝一体形成且沿着垂直于该碳丝的纵向的方向从该碳丝上突出，以使所述支撑件支撑在该管内；
至少一个连接导体，所述连接导体牢固地安装在该碳丝的至少一端，
其中，在通过压制多个叠置碳片形成碳丝时，所述至少一个连接导体的一端插在所述多个叠置碳片之间，以使所述叠置碳片与所述连接导体彼此牢固地连接。
2.如权利要求1所述的加热器，其中该碳丝形成为片状。
3.如权利要求1所述的加热器，其中该碳丝的多个支撑件沿该碳丝的纵向彼此等间距地从该碳丝上突出。
4.如权利要求1所述的加热器，其中该碳丝的多个支撑件以相对于碳丝的中心线左右对称的方式沿该碳丝的纵向分布。
5.如权利要求1所述的加热器，其中所述多个支撑件形成为多边形的形状。
6.如权利要求1所述的加热器，其中所述至少一个连接导体形成为片状。
7.如权利要求1所述的加热器，其中所述至少一个连接导体形成为网状。
8.如权利要求1所述的加热器，其中该加热器还包括：
至少一条金属线，该金属线的一端与牢固地连接在该碳丝上的至少一个连接导体连接，且其另一端电连接到至少一个外部电极上。
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