專利名稱：基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及日用電器領(lǐng)域，具體涉及電暖器。
背景技術(shù)：
電暖器適用于居室、賓館、飯店的室內(nèi)采暖，通常由基架、外殼、發(fā)熱組 件、控制電路、導(dǎo)線、電源插頭等構(gòu)成。
如圖1所示，目前電暖器采用的發(fā)熱組件以PTC (正溫度系數(shù)，Positive Temperature Coefficient的縮寫)發(fā)熱元件為核心，在PTC發(fā)熱元件的兩側(cè)用導(dǎo) 電粘膠粘接兩塊金屬片(如銅、鋁、不銹鋼片)，并由該兩塊金屬片引兩根導(dǎo)線 作為通電電極，組成一個發(fā)熱單元，多個這樣的發(fā)熱單元并聯(lián)組成發(fā)熱組件(圖 1中為三個發(fā)熱單元)。然而，基于PTC發(fā)熱元件的發(fā)熱組件(簡稱PTC發(fā)熱 組件)在電暖器工作時整個發(fā)熱組件表面帶電，不安全，需要在金屬片外部再 套上絕緣耐熱材料，采用額外的絕緣防護(hù)處理；此外，PTC發(fā)熱組件固有的啟 動功率在5 15秒內(nèi)非線性急劇變化，動態(tài)調(diào)節(jié)過程導(dǎo)致PTC發(fā)熱組件的升溫 速率慢，且對控制電路存在一個非常明顯的沖擊電流，控制電路設(shè)計要求比較 苛刻。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，目的在于提高發(fā)熱組件 安全性，改善電暖器啟動功率特性，提高升溫速率，減小對控制電路的沖擊電 流。
上述目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，包括基架、外殼、發(fā)熱組件、控制電路、 導(dǎo)線及電源插頭；發(fā)熱組件包括至少一組陶瓷發(fā)熱單元，所述發(fā)熱單元由氧化 鋁陶瓷發(fā)熱元件、絕緣膠及通過絕緣膠粘接在氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件上下表面的 散熱片組成。
所述氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件包括氧化鋁底層、氧化鋁上層、形成于氧化鋁底 層和氧化鋁上層之間的導(dǎo)電層、連接導(dǎo)電層的電極及導(dǎo)線。所述氧化鋁上層設(shè)有內(nèi)凹閉孔，電極及導(dǎo)線的端部設(shè)置在該內(nèi)凹閉孔內(nèi)， 內(nèi)凹閉孔采用絕緣硅膠填補(bǔ)。本實(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)的的有益效果體現(xiàn)在電暖器采用的陶瓷發(fā)熱組件在工作時散熱片表面不帶電，且能通過4500V/ls耐壓測試，安全可靠；同時，從通電啟動到穩(wěn)定工作溫度的整個工作期間無明顯的沖擊電流，電阻與溫度為正線性關(guān)系，溫度與時間、功率與時間為緩慢變化的近似線性關(guān)系；在相同加 熱條件下，初始升溫速率明顯比采用PTC發(fā)熱組件的電暖器快，在達(dá)到相同加 熱效果時的平衡功率比采用PTC發(fā)熱組件的電暖器明顯節(jié)能。


圖1是現(xiàn)有的PTC發(fā)熱組件的分立組成圖；圖2是本實(shí)用新型采用的陶瓷發(fā)熱組件的分立組成圖；圖3是本實(shí)用新型采用的陶瓷發(fā)熱組件中陶瓷發(fā)熱元件的俯視表面圖；圖4是圖3中A-A處即陶瓷發(fā)熱元件電極處的剖面圖；圖5是陶瓷發(fā)熱元件的電阻-溫度特性圖；圖6是現(xiàn)有PTC發(fā)熱元件的電阻-溫度特性圖；圖7是采用陶瓷發(fā)熱組件的電暖器與采用PTC發(fā)熱組件的電暖器的溫度-時間特性對比圖；圖8是采用陶瓷發(fā)熱組件的電暖器與采用PTC發(fā)熱組件的電暖器的電流-時間特性對比圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例提供的電暖器包括基架、外殼、陶瓷發(fā)熱組件、控制電路、導(dǎo)線 及電源插頭等，其中基架、外殼、控制電路、導(dǎo)線及電源插頭屬于現(xiàn)有技術(shù)， 此處不再贅述。下面對本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)，即陶瓷發(fā)熱組件部分著重介紹。如圖2所示，陶瓷發(fā)熱組件包括至少一組陶瓷發(fā)熱單元(圖中為三組)，每 組發(fā)熱單元由氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件2-l、絕緣膠2-2及散熱片l-l粘接組成。氧 化鋁陶瓷發(fā)熱元件2-l上下表面各通過絕緣膠粘接一散熱片1-1，散熱片1-1采 用鋁或鋁合金材料，絕緣膠采用耐50(TC高溫的絕緣膠。如圖3所示，氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件2-l包括氧化鋁絕緣基體陶瓷3-l、設(shè)置于氧化鋁絕緣基體陶瓷3-1內(nèi)部的導(dǎo)電層(圖中未示)、連接導(dǎo)電層的電極3-2及導(dǎo)線3-3。如圖4所示，本實(shí)施例中，氧化鋁絕緣基體陶瓷3-l具體包括氧化 鋁底層3-6及氧化鋁上層3-5，所述導(dǎo)電層形成于氧化鋁底層3-6和氧化鋁上層 3-5之間，氧化鋁上層3-5上設(shè)置狹小內(nèi)凹閉孔，該內(nèi)凹閉孔表面積占整個氧化 鋁絕緣基體陶瓷3-1總表面的比例小于5%，電極3-2及導(dǎo)線3-3的端部設(shè)置在 該內(nèi)凹閉孔內(nèi)，用于發(fā)熱元件電極引出，內(nèi)凹閉孔采用絕緣硅膠填補(bǔ)。導(dǎo)線為 鎳線，且采用鐵氟龍膠管套住引出。為了導(dǎo)通順暢，內(nèi)凹閉孔處的導(dǎo)電層上設(shè) 置鎳鍍層3-4。上述陶瓷發(fā)熱元件采用流延法制備的氧化鋁陶瓷作為氧化鋁絕緣基體陶 瓷，氧化鋁底層3-6、氧化鋁上層3-5層間通過印刷導(dǎo)電層的金屬漿料形成發(fā)熱 線路。疊壓處理后的多層陶瓷片在通入一定比例水蒸氣的濕氫氣還原氣氛下在 高于160(TC的高溫?zé)Y(jié)而成，燒結(jié)形成的之后的發(fā)熱陶瓷對外只有兩個電極引 出處，其余95%以上的表面都是絕緣性能良好的氧化鋁陶瓷。然后經(jīng)過鍍鎳處 理，以及在氫氣氣氛爐中用銀銅合金合金作為焊料來焊接具有良好耐高溫性能 與導(dǎo)電性能的鎳金屬導(dǎo)線形成電極引出線。結(jié)合圖2及上述表述，每組陶瓷發(fā)熱單元及整個陶瓷發(fā)熱組件表面不帶電， 加上氧化鋁基體材料的良好絕緣性能，發(fā)熱組件能通過4500V/1S的耐壓測試， 完全消除了表面帶電的潛在安全隱患。圖4中的爬電距離(兩個導(dǎo)電部件之間或?qū)щ姴考c器具邊界之間的沿絕 緣物表面測得的最短距離)完全符合GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的 安全第1部分通用要求》和IEC 60335-1-2006《Household and similar electrical appliances - Safety - Part 1: General requirements》家用及類1以用途電器安全禾示7隹。通過絕緣硅膠和高溫鐵氟龍?zhí)坠芴幚?，兩邊用能?00'C高溫的絕緣膠與鋁 散熱片粘連起來作為一發(fā)熱單元，鋁散熱片可采用放射式、波紋式、鰭片式等 結(jié)構(gòu)，發(fā)熱組件由這樣的一個或多個發(fā)熱單元通過并聯(lián)或者串聯(lián)方式連接起 來 構(gòu)成。下面進(jìn)一步結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明本實(shí)用新型的有益效果圖5是本實(shí)用新型采用的陶瓷發(fā)熱元件常溫(25±2°C)阻值為110 Q的電 阻-溫度曲線的一個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該發(fā)熱元件的電阻隨著溫度緩慢平穩(wěn)變化，這種 變化為正溫度系數(shù)的線性關(guān)系，明顯不同于圖6所示的現(xiàn)有PTC發(fā)熱元 電 阻-溫度特性圖，由圖6可知，現(xiàn)有PTC發(fā)熱元件剛一通電時，元件的電阻值隨5溫度的升高而下降，呈負(fù)溫度亦即NTC特性；當(dāng)溫度升高到一定范圍時，PTC 發(fā)熱元件將呈正溫度特性，正溫度特性的起點(diǎn)即為所謂的居里點(diǎn)。正是由于陶 瓷發(fā)熱元件的電阻-溫度的正線性關(guān)系，本質(zhì)上決定了本實(shí)用新型的電暖器不存 在沖擊電流。圖7和圖8是相同規(guī)格、型號的本實(shí)用新型電暖器和采用PTC發(fā)熱組件電 暖器的比較，在相同環(huán)境中測試兩者電流和溫度特性的對比實(shí)驗(yàn)。由圖7可知， 本實(shí)用新型升溫速率比對比的采用PTC發(fā)熱組件電暖器快，尤其是前40秒的加 熱效率更加明顯。圖8給出了本實(shí)用新型電暖器及采用PTC發(fā)熱組件電暖器的電流曲線圖， 可以看出，采用PTC發(fā)熱組件的電暖器有一個明顯的沖擊電流峰。該實(shí)驗(yàn)中， 由于在其它條件相同的情況下，加載電壓恒定，回路電流就表征了電暖器的功 耗。對電流曲線積分，就能看出在某時間段內(nèi)，本實(shí)用新型電暖器及采用PTC 發(fā)熱組件電暖器的功耗情況。對兩者的電流曲線取OS—600S積分，圖8中的附 表給出了對應(yīng)的積分計算結(jié)果。從積分面積看，本實(shí)用新型電暖器為2593.075， 采用PTC發(fā)熱組件的電暖器為3223.675，相比本實(shí)用新型提供的基于陶瓷發(fā)熱 組件的電暖器的積分面積少了 19.56% ((3223.675-2593.075) /3223.675)。
權(quán)利要求1.一種基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，包括基架、外殼、發(fā)熱組件、控制電路、導(dǎo)線及電源插頭；其特征在于發(fā)熱組件包括至少一組陶瓷發(fā)熱單元，所述發(fā)熱單元由氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件、絕緣膠及通過絕緣膠粘接在氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件上下表面的散熱片組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，其特征在于所述氧化 鋁陶瓷發(fā)熱元件包括氧化鋁底層、氧化鋁上層、形成于氧化鋁底層和氧化鋁 上層之間的導(dǎo)電層、連接導(dǎo)電層的電極及導(dǎo)線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，其特征在于所述氧化 鋁上層設(shè)有內(nèi)凹閉孔，電極及導(dǎo)線的端部設(shè)置在該內(nèi)凹閉孔內(nèi)，內(nèi)凹閉孔采用 絕緣硅膠填補(bǔ)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，其特征在于所述導(dǎo)線 來用鐵氟龍膠管套住引出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，其特征在于所述內(nèi)凹 閉孔處的導(dǎo)電層上設(shè)置鎳鍍層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陶瓷發(fā)熱組件的電曖器，其特征在于所述散熱 片采用放射式、波紋式、鰭片式中的一種或其結(jié)合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，其特征在于所述所述絕緣膠為耐50(TC高溫的絕緣膠。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于陶瓷發(fā)熱組件的電暖器，包括基架、外殼、發(fā)熱組件、控制電路、導(dǎo)線及電源插頭；發(fā)熱組件包括至少一組陶瓷發(fā)熱單元，發(fā)熱單元由氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件、絕緣膠及通過絕緣膠粘接在氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件上下表面的散熱片組成。所述氧化鋁陶瓷發(fā)熱元件包括氧化鋁底層、氧化鋁上層、形成于氧化鋁底層和氧化鋁上層之間的導(dǎo)電層、連接導(dǎo)電層的電極及導(dǎo)線。本實(shí)用新型電暖器采用的陶瓷發(fā)熱組件在工作時散熱片表面不帶電，安全可靠，工作期間無明顯的沖擊電流，在相同加熱條件下，初始升溫速率明顯比采用PTC發(fā)熱組件的電暖器快，在達(dá)到相同加熱效果時的平衡功率比采用PTC發(fā)熱組件的電暖器明顯節(jié)能。
文檔編號F24D13/00GK201401860SQ200920054729
公開日2010年2月10日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者吳崇雋, 斌 王, 蘇方寧 申請人:珠?；浛凭┤A電子陶瓷有限公司