CN210673077U - 一种基于石墨烯复合涂层的电热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及家庭常用的各种电热器技术领域，具体为一种基于石墨烯复合涂层的电热器。本实用新型的石墨烯浆料涂覆器皿包括器皿、器皿内胆外表面、石墨烯浆料涂层，石墨烯浆料涂层设置在器皿内胆外表面上，正电极和负电极涂装在石墨烯浆料涂层上，电路控制装置包括电源、电源总开关、正负极接点，电源通过电源总开关后与正负极接点连接，石墨烯浆料涂覆器皿与电路控制装置连接后，正电极和负电极与电路控制***的正负极接点接触。本实用新型直接贴合在器皿内胆外表面直接加热的方式相较于传统间接加热的方式有更高的能源利用效率，而使用石墨烯浆料还可以进一步提高电能的有效利用率。

Description

一种基于石墨烯复合涂层的电热器

技术领域

本实用新型涉及家庭常用的各种电热器技术领域，具体为一种基于石墨烯复合涂层的电热器。

背景技术

在家庭生活中，加热装置是必不可少的一个重要组成部分。随着技术的发展，传统的燃烧加热的方法早已逐步退出现在的家居市场，而电热器是目前的主打产品。但是，在这个节能需求日益紧迫的时代，大功率电热器已然不符合市场和技术发展的需求了，小功率高效电热器正在快速发展。

在国家环保政策和市场升级需求的双向作用力下，石墨烯的产业化正在加速，石墨烯产品也在向品质化和普及化方向发展。石墨烯涂层是石墨烯通过特定技术形成的大面积连续二维结构的石墨烯薄膜覆盖结构。利用石墨烯复合材料高导电性(低功率)和快速发热的特性，在石墨烯涂层两端电极通电的情况下，石墨烯涂层中的碳原子团之间相互摩擦、碰撞而产生热能，热能又以平面方式均匀辐射出波长主要为6～14um的远红外线。其电热转换效率为99％以上，电热辐射转化效率高达70％以上，工作3～ 5万小时无功率衰减，为石墨烯在电热器领域的应用提供了极具吸引力的条件。

发明内容

本实用新型的目的在于克服背景技术中大功率电热器的不足之处，提供一种基于石墨烯复合涂层的电热器，利用石墨烯高导电性和快速发热的特性，可实现低功率快速加热的功能。

为了解决上述问题，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于石墨烯复合涂层的电热器，包括石墨烯浆料涂覆器皿、电路控制装置、正电极和负电极，其特征在于：石墨烯浆料涂覆器皿包括器皿、器皿内胆外表面、石墨烯浆料涂层，石墨烯浆料涂层设置在器皿内胆外表面上，正电极和负电极涂装在石墨烯浆料涂层上，电路控制装置包括电源、电源总开关、正负极接点，电源通过电源总开关后与正负极接点连接，石墨烯浆料涂覆器皿与电路控制装置连接后，正电极和负电极与正负极接点接触。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：器皿的材质为绝缘体。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：还包括耐高温绝缘层，耐高温绝缘层设置在器皿内胆外表面上，石墨烯浆料涂层设置在耐高温绝缘层上，器皿的材质为导体。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：器皿为火锅、热茶壶、饭锅或热水器。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：电路控制装置还包括档位控制器，档位控制器设置在电源总开关与正负极接点之间，用于是否通电或通电量大小的控制。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：电路控制装置还包括LED灯、温度传感器和温度显示及控制器，温度传感器用于检测石墨烯浆料涂层的温度，温度传感器将温度值输送给温度显示及控制器，温度显示及控制器显示调控档位控制器的开关。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：电源总开关、正负极接点LED灯、档位控制器、温度传感器和温度显示及控制器用黑晶玻璃面板封装在密闭耐高温塑料壳体内，电路控制装置为水平布置底座型或直立于水平面的垂面型。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：石墨烯浆料涂层的石墨烯浆料为中金态和石墨烯科技有限公司研制的产品。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：器皿或耐高温绝缘层形成石墨烯浆料涂层的方法为：采用电泳涂、浸涂、淋涂、辊涂、帘幕涂、刷涂、滚刷涂、刮涂或喷涂将石墨烯浆料涂覆到器皿或耐高温绝缘层上。

根据如上所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：石墨烯浆料涂层设置在器皿内胆外表面任意区域，石墨烯浆料涂层的形状为任意形状。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：一是制作工艺简单，可以将石墨烯浆料通过电泳涂、浸涂、淋涂、辊涂、帘幕涂、刷涂、滚刷涂、刮涂以及喷涂等所有能将石墨烯浆料涂覆到器皿上的涂装工艺灵活地涂覆到各种器皿内胆外表面的任意位置。二是适用范围广泛，可应用于常用的多种家庭常用加热场景，如火锅、热茶壶、饭锅、热水器等，但不仅限于此。三是使用方便，器皿与加热电路之间无传统的电线连接，仅仅只是将石墨烯浆料涂覆器皿的金属对电极紧紧贴合到电路控制装置的正负极接点上便可加热。四是运行功率低，石墨烯电导率极高，设备功率仅30W 到200W，对应的设定温度为70℃到180℃。五是石墨烯涂层通电时，其加热的方式以远红外热辐射为主，≥80％的电能转化为了远红外热辐射能，因此加热速率极快，加热500毫升水到100℃，耗时仅1分钟至5分钟之内。六是直接贴合在器皿内胆外表面直接加热的方式相较于传统间接加热的方式有更高的能源利用效率，而使用石墨烯浆料还可以进一步提高电能的有效利用率。

附图说明

图1是本实用新型电路控制装置的电路结构解析图，由图可知该装置的电路运行基本原理。

图2是本实用新型石墨烯浆料涂覆器皿的内胆底部涂装示意图，由图可知该装置的石墨烯涂装方式。

图3是本实用新型石墨烯浆料涂覆器皿的内胆外表面任意位置涂装示意图，由图可知该装置的石墨烯涂装方式。

附图标记说明：电源1、电源总开关2、LED灯3、档位控制器4、温度传感器5、温度显示及控制器6、正负极接点7、金属正电极8、金属负电极9、器皿10、器皿内胆外表面11、石墨烯浆料涂层12、耐高温绝缘层13。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述。显然，本实施方式中所描述的实施例仅仅只是本实用新型所包含内容的一个普通案例，并不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出不同于本实用新型权利要求项之外的其它创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

参阅附图1和附图2，本实用新型实施例中，一种基于石墨烯复合涂层的电热器包括电路控制装置和石墨烯浆料涂覆器皿。其中，电路控制装置为底座型，包括电源1、电源总开关2、LED灯3、档位控制器4、温度传感器5、温度显示及控制器6、正负极接点7、金属正电极8、金属负电极9等9个主要组成部分，除金属正电极8和金属负电极9以外的所有部件都用黑晶玻璃面板封装在密闭耐高温塑料壳体内部，金属正电极8和金属负电极9作为一对电极相互独立涂装在器皿内胆外表面的石墨烯浆料涂层上，该装置封装的形状无特殊要求。石墨烯浆料涂覆器皿包括器皿10、器皿内胆外表面11、石墨烯浆料涂层12、耐高温绝缘层13，耐高温绝缘层13设置在器皿内胆外表面11上，石墨烯浆料涂层12设置在耐高温绝缘层13上。

本实用新型的金属正电极8可以为圆环形状，即为金属正电极圆环，金属负电极9可以为一个圆心，即为金属负电极圆心，其电极形式也可以为其他的，不一定为金属电极。

所述器皿10的材质可以为不锈钢。器皿10可以为家庭常用的火锅。器皿内胆外表面11涂装一层耐高温绝缘层，绝缘层材质为聚酰亚胺。本实用新型的器皿10的材质也可以为其他导体，如铁、铜等，

所述基于石墨烯浆料涂覆的火锅放置在底座型电路控制装置上面时，独立涂装在器皿10内胆外表面的石墨烯浆料涂层上的金属正电极8和金属负电极9与电路控制装置的正负极接点7紧密接触，与器皿内胆外表面 11上的石墨烯浆料涂层12形成一个完整的电流通路。

所述石墨烯浆料直接通过刮涂的方式涂覆到火锅器皿内胆外表面的底部。

所述基于石墨烯浆料的火锅的档位在最高档位时，对应的功率为 200W，设定的石墨烯涂层温度是180℃，当档位调低时，对应的功率逐渐降低，最低为30W，设定的石墨烯涂层温度是70℃，档位最低为断电档位。

所述基于石墨烯浆料的火锅在运行时，打开电源总开关2，LED灯3 作为电源1接通的显示灯被点亮，通过档位控制器4选择需要的加热档位，正负极接点7、金属正电极8、金属负电极9以及石墨烯浆料涂层12被通电，石墨烯浆料涂层12开始加热器皿10，同时，温度传感器5实时检测石墨烯浆料涂层12的温度，并将温度值输送给温度显示及控制器6，而温度显示及控制器6显示实时温度，并通过调控档位控制器4的开关来维持设定档位下的温度稳定。

实施例2

参阅附图1和附图2，本实用新型实施例中，一种基于石墨烯复合涂层的电热器包括电路控制装置和石墨烯浆料涂覆器皿。其中，电路控制装置为底座型，包括电源1、电源总开关2、LED灯3、档位控制器4、温度传感器5、温度显示及控制器6、正负极接点7、金属正电极8、金属负电极9等9个主要组成部分，除金属正电极8、金属负电极9以外的所有部件都用黑晶玻璃面板封装在密闭耐高温塑料壳体内部，金属正电极8、金属负电极9作为一对电极相互独立涂装在器皿内胆外表面的石墨烯浆料涂层上，该装置封装的形状无特殊要求。石墨烯浆料涂覆器皿包括器皿10、器皿内胆外表面11、石墨烯浆料涂层12。

所述器皿10的材质可以为陶瓷。器皿10指的是家庭常用的热茶器。器皿内胆外表面11的表面直接涂装了一层石墨烯涂层。本实用新型的器皿10的材质也可以是绝缘体，如陶瓷、玻璃、耐高温塑料等。

所述基于石墨烯浆料涂覆的热茶器放置在底座型电路控制装置上面时，独立涂装在器皿内胆外表面的石墨烯浆料涂层上的金属正电极8和金属负电极9与电路控制装置的正负极接点7紧密接触，与器皿内胆外表面 11上的石墨烯浆料涂层12形成一个完整的电流通路。

所述石墨烯浆料直接通过滚筒滚刷的方式涂覆到热茶器器皿内胆外表面的底部。

所述基于石墨烯浆料的热茶器的档位在最高档位时，对应的功率为 100W,设定的石墨烯涂层温度是100℃，当档位调低时，对应的功率逐渐降低，最低为30W,设定的石墨烯涂层温度是60℃，档位最低为断电档位。

所述基于石墨烯浆料的热茶器在运行时，打开电源总开关2，LED灯 3作为电源1接通的显示灯被点亮，通过档位控制器4选择需要的加热档位，正负极接点7、金属正电极8、金属负电极9以及石墨烯浆料涂层12 被通电，石墨烯浆料涂层12开始加热器皿10，同时，温度传感器5实时检测石墨烯浆料涂层12的温度，并将温度值输送给温度显示及控制器6，而温度显示及控制器6显示实时温度，并通过调控档位控制器4的开关来维持设定档位下的温度稳定。

实施例3

参阅附图1和附图3，本实用新型实施例中，一种基于石墨烯复合涂层的电热器包括垂面电路控制装置、石墨烯浆料涂覆器皿两个组成部分。其中，垂面型电路控制装置包括电源1、电源总开关2、LED灯3、档位控制器4、温度传感器5、温度显示及控制器6、正负极接点7、金属正电极8、金属负电极9等9个主要组成部分，除金属正电极8、金属负电极9 以外的所有部件都用黑晶玻璃面板封装在密闭耐高温塑料壳体内部，金属正电极8、金属负电极9作为一对电极相互独立涂装在器皿内胆外表面的石墨烯浆料涂层上，该装置封装的形状无特殊要求。石墨烯浆料涂覆器皿包括器皿10、器皿内胆外表面11、石墨烯浆料涂层12。

所述器皿10的材质是陶瓷。器皿10指的是家庭常用的热茶壶。器皿内胆外表面11的表面直接涂装了一层石墨烯浆料涂层12。

所述基于石墨烯浆料涂覆的热茶器放置在垂面型电路控制装置上面时，独立涂装在器皿内胆外表面的石墨烯浆料涂层上的金属正电极8和金属负电极9与电路控制装置的正负极接点7紧密接触，即金属正电极8与正负极接点7的正极接通，金属负电极9与正负极接点7的负极接通，与器皿内胆外表面11上的石墨烯浆料涂层12形成一个完整的电流通路。

所述石墨烯浆料直接通过浸刷的方式涂覆到热茶壶器皿内胆外表面的侧面。

所述基于石墨烯浆料的热茶器的档位在最高档位时，对应的功率为 150W，设定的石墨烯涂层温度是120℃，当档位调低时，对应的功率逐渐降低，最低为40W，设定的石墨烯涂层温度是80℃，档位最低为断电档位。

所述基于石墨烯浆料的热茶器在运行时，打开电源总开关2，LED灯 3作为电源1接通的显示灯被点亮，通过档位控制器4选择需要的加热档位，正负极接点7、金属正电极8、金属负电极9以及石墨烯浆料涂层12 被通电，石墨烯浆料涂层12开始加热器皿10，同时，温度传感器5实时检测石墨烯浆料涂层12的温度，并将温度值输送给温度显示及控制器6，而温度显示及控制器6显示实时温度，并通过调控档位控制器4的开关来维持设定档位下的温度稳定。

本实用新型的电源1可以为电池，也可以为其他直流电源，如交直流电源，即将220V交流电源转化为直流电源。本实用新型的电源1经电源总开关2、档位控制器4连接在正负极接点7上，实现对正负极接点7、是否通电或通电量大小的控制。本实用新型的温度显示及控制器6可以通过电源总开关2控制电源1的通断。

本实用新型中，如果没有档位调节的需求，可以不设置档位控制器4。

本实用新型中，如果不需要工作状态，可以不设置LED灯3，直接通过温度显示及控制器6显示通电状态。

本实用新型的正负极接点7可以根据石墨烯浆料涂层11变成其他结构形式，如石墨烯浆料涂层12为长方形，则正负极接点7相应为长方形，只要能够实现对石墨烯浆料涂层12通电即可。

本实用新型的电源总开关2、正负极接点7LED灯3、档位控制器4、温度传感器5和温度显示及控制器6最好用黑晶玻璃面板封装在密闭耐高温塑料壳体内。

本实用新型的石墨烯浆料涂层12的石墨烯浆料最好为中金态和石墨烯(武汉)科技有限公司研制的产品。

本实用新型的器皿10或耐高温绝缘层13形成石墨烯浆料涂层12(本实用新型的石墨烯浆料涂层12,其原理配方有没有独特之处,如有可单独写专利进行申请,并在本文中公开其配方或制作方法)的方法为：采用电泳涂、浸涂、淋涂、辊涂、帘幕涂、刷涂、滚刷涂、刮涂或喷涂等所有能将石墨烯浆料涂覆到器皿10或耐高温绝缘层13上的涂装工艺。

本实用新型的器皿10指的是家庭常用的各种需要应用于加热场景的器皿，如火锅、热茶壶、饭锅、热水器等。当器皿内胆外表面11的材质为导体时，必须先在器皿内胆外表面涂装一层耐高温绝缘层13，该绝缘层材质可选用所有耐高温可涂装材质，如耐高温绝缘聚酰亚胺薄膜等；当器皿内胆外表面11的材质为绝缘体时，则不用耐高温绝缘层13。

如图1至图3所示，本实用新型的器皿内胆外表面11底部或侧面皆可设置石墨烯浆料涂层12。石墨烯浆料涂层12设置在器皿内胆外表面11任意想要加热的区域，石墨烯浆料涂层1的形状可以为任意形状。

本实用新型的电路控制装置结构设计上既可以是水平布置底座型的，也可以是直立于水平面的垂面型的。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他任何具体形式实现本实用新型。因此，本实施例仅仅只是示范性案例，而且是非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照具体实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种基于石墨烯复合涂层的电热器，包括石墨烯浆料涂覆器皿、电路控制装置、正电极和负电极，其特征在于：石墨烯浆料涂覆器皿包括器皿、器皿内胆外表面、石墨烯浆料涂层，石墨烯浆料涂层设置在器皿内胆外表面上，正电极和负电极涂装在石墨烯浆料涂层上，电路控制装置包括电源、电源总开关、正负极接点，电源通过电源总开关后与正负极接点连接，石墨烯浆料涂覆器皿与电路控制装置连接后，正电极和负电极与正负极接点接触。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：器皿的材质为绝缘体。

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：还包括耐高温绝缘层，耐高温绝缘层设置在器皿内胆外表面上，石墨烯浆料涂层设置在耐高温绝缘层上，器皿的材质为导体。

4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：器皿为火锅、热茶壶、饭锅或热水器。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：电路控制装置还包括档位控制器，档位控制器设置在电源总开关与正负极接点之间，用于是否通电或通电量大小的控制。

6.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：电路控制装置还包括LED灯、温度传感器和温度显示及控制器，温度传感器用于检测石墨烯浆料涂层的温度，温度传感器将温度值输送给温度显示及控制器，温度显示及控制器显示调控档位控制器的开关。

7.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：电源总开关、正负极接点 LED灯、档位控制器、温度传感器和温度显示及控制器用黑晶玻璃面板封装在密闭耐高温塑料壳体内，电路控制装置为水平布置底座型或直立于水平面的垂面型。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：器皿或耐高温绝缘层形成石墨烯浆料涂层的方法为：采用电泳涂、浸涂、淋涂、辊涂、帘幕涂、刷涂、滚刷涂、刮涂或喷涂将石墨烯浆料涂覆到器皿或耐高温绝缘层上。

9.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于石墨烯复合涂层的电热器，其特征在于：石墨烯浆料涂层设置在器皿内胆外表面任意区域，石墨烯浆料涂层的形状为任意形状。

Images