CN2838195Y - 电热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是提供一种电热结构，其主要是由一用以传导热能的导热板、一设置于导热板底部的加热片结构、一用以导电的金属电极以及一导电件构成，所述加热片结构包括一多孔质绝缘层及氧化物导电材料的电热膜，所述金属电极是与电热膜相结合，所述导电件的一端连接于金属电极，另一端连接一电源接着端子；由此，所述金属电极、导电件、电源接着端子构成电导通状态，外部电源经由导电件传导至加热片结构后，可将电能转换为热能传输至导热板，使导热板发热。

Description

电热结构

技术领域

本实用新型涉及一种电热结构，特别涉及一种使用具高电热转换效率的氧化物导电膜，配合金属导热板、多孔质绝缘层以及热传途径最短的结构设计所形成的高效率的电热结构。

背景技术

将电能转换为热能的技术手段已被普遍应用于各类电热产品，传统利用镍铬电阻线使电流与电阻作用产生焦耳效应将电能转换为热能的方式，因使用材料的阻抗特性，伴随非焦耳热的能量转换现象，导致电功率转换成热功率的能量损失，造成电热转换效率下降，因此，业界又发展出一种具有较高电热转换效率的氧化物电热膜，所述电热膜是将具有适当电阻系数的半导性氧化物材料制成膜层结构，一般是采用螺旋状的高电阻性(镍、铬、铁的合金)金属膜，其电容及电感成份极低，在市电频率(60Hz)下呈现良好的纯电阻特性，可使电能完整的转换成热能，在相同输入功率下，电热膜比一般使用的镍铬电阻线有更高的电热转换效率。

有关上述氧化物电热膜的实施结构可参阅专利US20020190051、US20040026411、WO0198054、EP1571888等等，以美国专利US20020190051为例，如图1所示，所述加热板82是在基材82a上黏结电热膜82b，再于电热膜82b上布置加热线圈82c，加热线圈82c的两端设有电极82d，所述加热板82虽然可在基材82a上布置够大面积的加热线圈82c，但受限于金属导电性与所需的电功率，使得电热膜82b结构变得复杂，此外，加热线圈82c具有间隙，仍会使基材82a产生受热不均的现象。

其次，由于电热膜具有导电性，当制作于金属或导电基材时，必须以绝缘层包覆，所述类技术手段揭露于US20050167414、US6752071、WO0111924、JP2000275078等专利，以美国专利US20050167414为例，如图2所示，在电热膜91上下两面披覆有绝缘层92、93，如此即可将电热膜91结合于金属或导电基材的基材94底部，然所述结构存在有以下缺失：

一、绝缘层92、93与电热膜91的膨胀系数差异大，容易使绝缘层92、93产生龟裂，导致接合性劣化；

二、因电热膜91是采用螺旋状厚膜电阻，使得包覆于绝缘层92、93间因散热不均而产生局部过热，造成电热膜91烧断。

为改善上述采用金属或导电基材所产生的缺失，因此可采用如玻璃、玻璃陶瓷或塘磁钢板等非金属材质，所述类技术手段揭露于US6225608、WO0065877、AU8069375、EP0954201、CN1444887等各国专利内容中，然使用非金属基材却又衍生出其它问题，除导热较差外，结构体的耐机械撞击强度也较差，而搪瓷钢板虽有较高的导热性，但钢板表面的釉料在长时间电热工作下，亦容易产生龟裂而造成漏电。

再以电极接点焊接型态而言，一般电热膜的输出入电极接点可采用焊接与绝缘材料包覆两种方式，所述现有技术手段分别揭露于WO0111924、JP2003168685等专利中，由于电热膜的厚度有限，因此采用焊接方式会破坏电热膜强度并导致变形，而采用绝缘材包覆方式，则又会造成接着强度以及工作膨胀差异问题，亦容易产生接触电阻升高，最后造成接点损坏。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电热结构，其使用具高电热转换效率的氧化物电热膜，配合金属导热板、多孔质绝缘层以及热传途径最短的结构设计，具有高加热效率。

本实用新型的次要目的在于提供一种电热结构，可达省电、省时与均匀加热的效用。

本实用新型的另一目的在于提供一种电热结构，其温度调整范围大，尤适于应用于烹饪器具。

为达到上述目的，本实用新型提供一种电热结构，其主要是由一用以传导热能的导热板、一设置于导热板底部的加热片结构、一用以导电的金属电极以及一导电件构成，所述加热片结构包括一多孔质绝缘层及氧化物导电材料的电热膜，所述金属电极是与电热膜相结合，所述导电件的一端连接于金属电极，另一端连接一电源接着端子；由此，所述金属电极、导电件、电源接着端子构成电性导通状态，外部电源经由导电件传导至加热片结构后，可将电能转换为热能传输至导热板，使导热板发热。

较佳地，所述导热板是为不锈钢等具有导热性的金属材质。

较佳地，所述导热板表面喷涂有远红外线放射材料。

较佳地，加热片结构是以接口接着强化层披覆于多孔质绝缘层后再接着于导热板。

较佳地，所述接口接着强化层是为热喷涂氧化铝或喷砂后熔烧高膨胀系数的玻璃所形成。

较佳地，所述玻璃的膨胀系数达到导热板膨胀系数值的50％以上。

较佳地，所述多孔质绝缘层由绝缘性氧化物，如氧化铝、氧化锆、氧化硅、沸石、青石等，以及软化温度800℃以下的玻璃粉体形成。

较佳地，所述多孔质绝缘层具有均匀分散于绝缘层中且占有20％以下体积的多个孔洞。

较佳地，所述孔洞直径位于0.05至10微米间。

较佳地，所述电热膜是由氧化锡、氧化铟或氧化锌导电材料所制成。

较佳地，所述电热膜是藉由玻璃质层与多孔质绝缘层相结合。

较佳地，所述玻璃质层为软化点800℃以下的玻璃粉经加温熔融形成。

较佳地，所述金属电极是藉由银胶电极与电热膜相结合。

较佳地，所述金属电极是为铜、铁镍、钛合金等具有高导电性的金属条。

较佳地，所述导电件为耐热导电片或包覆耐热材的导线。

较佳地，所述电热结构是设置于一机壳内，于金属电极与机壳之间设有一弹片，藉由所述弹片具有的弹性施加压力于金属电极上，可确保电热膜与金属电极良好接触。

较佳地，所述弹片与金属电极之间设置有一绝缘层。

较佳地，所述电源接着端子是设置于一机壳上，所述导电件与机壳之间设有耐热绝缘片。

本实用新型具有以下优点：

1.使用具有高电热转换效率的氧化物导电材料的电热膜，可减少通电时的电容与电感性，呈现良好的纯电阻特性；

2.将电热膜直接制作于披覆多孔质绝缘层的导热板底部，以导热板作为加热板，其热传输途径最短、热传导方式直接，可减少热量流失、达到最大热能传输，并可获致高加热效率，于相同电功率输入下，可较传统电热结构增加30％以上的加热速率；

3.电热膜是黏结于多孔质绝缘层表面，所述绝缘层不仅可避免电热膜与导热板间的漏电，同时其多孔特性可提供导热板与电热膜间膨胀系数度不同所产生的应力的缓冲，避免电热膜因大幅冷热温度变化而产生龟裂；

4.电热膜的端电极是使用以银胶电极烧附的金属电极，所述金属电极经由铆钉、导电件、铆钉直接连接电源接着端子，使电热膜常时间使用均能维持低电状态；

5.金属电极透过绝缘层以具有弹性的金属弹片顶抵于电热膜，可确保电热膜工作时金属电极与金属电极、银胶电极之间具有良好电性接触；

6.电热膜直接黏贴导热板，可确保导热板整体具有高的加热效率，达到省电、省时与均匀加热的效果，由适用于烹调器具。

为了对本实用新型的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，配合图标详细说明如后。

附图说明

图1是现有美国专利US20020190051的加热板结构示意图；

图2是现有美国专利US20050167414以绝缘层包覆电热膜的结构示意图；

图3是本实用新型较佳实施例结构的剖面示意图；

图3A-A是图3的A-A部结构放大图；

图4是本实用新型与其它不同性质加热器的加热效率比较图。

附图标记说明

本实用新型：1导热板；11侧边；12内部空间；13顶部周缘；2加热片结构；21多孔质绝缘层；211孔洞；22玻璃质层；23电热膜；3电极固定结构；31金属电极；32银胶电极；33弹片；4接线结构；41导电件；42、43铆钉；44耐热绝缘片；5接口接着强化层；6绝缘层；7机壳；71螺丝；72基座；73电源接着端子。

现有结构：82加热板；82a-基材；82b-电热膜；82c-加热线圈；82d-电极；91电热膜；92、93绝缘层；94基材。

具体实施方式

请参阅图3所示本实用新型较佳实施例结构的剖面示意图，以及图3A-A所示的结构放大图，本实用新型提供的一种电热结构，其主要是由一导热板1、加热片结构2、电极固定结构3、接线结构4所构成，上述导热板1、加热片结构2、电极固定结构3、接线结构4均设置在一机壳7内部。

所述导热板1，是作为传导热能之用，可采用不锈钢等具有导热性的金属材质，如图所示，所述导热板1的侧边11是加工向上弯折使导热板1呈一碗状，其内部空间12可供盛放待加热的物体，亦可将侧边11向下弯折，使所述导热板1呈现一平台状，亦可在所述导热板1表面喷涂远红外线放射材料以增加热传效果，此外，所述导热板1顶部周缘13是嵌合于所述机壳7内，为避免导热板1热量直接传导至机壳7，可在导热板1与机壳7的接合面设置隔热结构，如发泡塑料、电木、耐火棉等，此为现有技术，故在此不予赘述。

所述加热片结构2，是通过一接口接着强化层5结合于上述导热板1底部，所述接口接着强化层5为一种具有高结合性的绝缘性氧化物层，可使用热喷涂氧化铝或喷砂后熔烧高膨胀系数的玻璃，所述玻璃的膨胀系数达到导热板1膨胀系数值50％以上；所述加热片结构2是由多孔质绝缘层21、玻璃质层22、电热膜23所构成，所述多孔质绝缘层21是由如氧化铝、氧化锆、氧化硅、沸石、青石等，以及软化温度800℃以下的玻璃粉体组成的具有均匀孔洞211分布的绝缘层，所述孔洞211占整体多孔质绝缘层21体积20％以下，作为调整膨胀系数使用，孔洞直径在0.05至10微米间，以0.2至3微米最为适当；所述电热膜23是由氧化锡、氧化铟、氧化锌等导电材料所形成的氧化物电热膜，具有10^-3Ω·cm以上的电阻系数，通电流可产生焦耳热；所述玻璃质层22是由软化点800℃以下的玻璃粉经加温熔融形成，其是设置于电热膜23与多孔质绝缘层21之间，作为黏结电热膜23与多孔质绝缘层21的接着剂，通过所述玻璃质层22的致密结构，也有利于电热膜23的制作。

所述电极固定结构3，主要是由金属电极31、银胶电极32与弹片33所构成；所述金属电极31为一如铜、铁镍、钛合金等具有高导电性的金属条，其通过银胶电极32黏结在电热膜23上，且由金属电极31、银胶电极32构成所述电热膜23的端电极；所述弹片33是为具有弹力的不锈钢材质的金属片，其是设置于金属电极31底部与机壳7之间，且所述弹片33与金属电极31之间设置有一绝缘层6，通过所述弹片33具有的弹性施加压力于金属电极31上，可避免电热膜23工作时产生的应力造成金属电极31接点不良，且因金属弹片33与金属电极31之间设有绝缘层6，因此可将弹片33直接固定于机壳7底部上，如图所示，其固定方式是经由预焊接于机壳7上的螺丝71螺合设置在机壳7底部的基座72上。

所述接线结构4，其包括一导电件41，所述导电件41可为耐热导电片或包覆耐热材的导线，所述导电件41的一端以铆钉42铆合于金属电极31上，另一端是以铆钉43经由耐热绝缘片44铆合于设置于机壳7上的电源接着端子73，由此使得金属电极31、导电件41、电源接着端子73构成电导通状态，外部电源可经由电源接着端子73输入导电件41，所述耐热绝缘片44则可防止电流传导至机壳7上。

请参阅图4所示本实用新型与其它不同性质加热器的加热效率比较图，同样使用1kW电功率输入下，测量导热板表面中央的温度上升情况，其中：

曲线A：是使用电热(Ni-Cr)线加热器直接焊接于与电热膜的导热板相同厚度的导热板上，由于电热线经绝缘粉(氧化镁或氧化铝)封于金属管中，热量传送必须经由绝缘粉与金属接口方能传送至加热的导热板上，最后再由导热板分布到整个金属面，因此温升速率比电热膜慢；

曲线B：是本实用新型采用的以电热膜直接透过导热板加热的效率曲线，其充分显示出较传统电热(Ni-Cr)线加热器所得曲线A有增加30％以上的加热速率。

曲线C：是于导热板表面披覆具远红外线放射的陶瓷材料，整体温升效果与未加远红外线材料层所得曲线B类似，但因陶瓷质表面的散热性较金属材质低，因此测得略高的温升状况。

以上所述，仅为本实用新型的最佳实施例而已，当不能以的限定本实用新型所实施的范围。即大凡依本实用新型权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (18)

1.一种电热结构，其特征在于，包括：

一用以传导热能的导热板；

一加热片结构，设置在导热板底部，由多孔质绝缘层、电热膜构成，所述电热膜为氧化物导电膜；

一用以导电的金属电极，与电热膜相结合；

一导电件，其一端连接于金属电极上，另一端连接一电源接着端子。

2.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述导热板为具有导热性的金属材质。

3.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述导热板表面喷涂有远红外线放射材料。

4.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述加热片结构是通过接口接着强化层披覆于多孔质绝缘层后再接着于导热板。

5.如权利要求2所述的电热结构，其特征在于：所述接口接着强化层为热喷涂氧化铝或喷砂后熔烧高膨胀系数的玻璃所形成。

6.如权利要求5所述的电热结构，其特征在于：所述玻璃的膨胀系数达到导热板膨胀系数值的50％以上。

7.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述多孔质绝缘层由绝缘性氧化物，以及软化温度800℃以下的玻璃粉体形成。

8.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述多孔质绝缘层具有均匀分散于绝缘层中且占有20％以下体积的多个孔洞。

9.如权利要求第8项所述的电热结构，其特征在于：所述孔洞直径位于0.05至10微米间。

10.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述电热膜是由导电材料所形成的氧化物电热膜。

11.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述电热膜是通过玻璃质层与多孔质绝缘层相结合。

12.如权利要求11所述的电热结构，其特征在于：所述玻璃质层为软化点800℃以下的玻璃粉经加温熔融形成。

13.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述金属电极是通过银胶电极与电热膜相结合。

14.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述金属电极为具有高导电性的金属条。

15.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述导电件为耐热导电片或包覆耐热材的导线。

16.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：其是设置于一机壳内，于金属电极与机壳之间设有一弹片。

17.如权利要求16所述的电热结构，其特征在于：所述弹片与金属电极之间设置有一绝缘层。

18.如权利要求1所述的电热结构，其特征在于：所述电源接着端子是设置于一机壳上，所述导电件与机壳之间设有耐热绝缘片。

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