PTC陶瓷半导体热源制造技术

本发明专利技术属发热装置领域，尤其涉及一种PTC陶瓷半导体热源，包括外壁为正多边形内壁为圆形的加热管（1）；在所述加热管（1）外壁周围横向设有加热腔（2）；在所述加热腔（2）内置有PTC加热片（3）；所述PTC加热片（3）通过设置在加热片两边和侧面的铝片电性连接；在所述加热管（1）内壁上轴向设有散热翅片（4）；在所述加热腔（2）外侧螺旋缠绕一层铜管（5）；在铜管（5）外部固定设有保温层（6）；在所述加热腔（2）内壁与PTC加热片（3）远离加热管（1）中轴一侧位置之间固定设有隔热层（7）。本发明专利技术热利用率高，加热速度快，且能够耐酸、碱和氧化腐蚀，室温电阻分布窄，PTC强度高，稳定性强。

PTC ceramic semiconductor heat source

【技术实现步骤摘要】
PTC陶瓷半导体热源
本专利技术属发热装置领域，尤其涉及一种PTC陶瓷半导体热源。
技术介绍
加热装置是日常生活中常用的设备，电加热具有安全方便无污染的特性。根据电能转换方式的不同，电加热通常分为电阻加热、感应加热、电弧加热、电子束加热、红外线加热和介质加热等。尤其以电阻加热为主。但现有的电加热装置在进行流体加热过程中，存在如下不足：1、不能有效实现液水分离，容易出现导电事故；2、加热装置导热速度慢，热浪费较大，导致热效率低；3、加热装置中热交换面积小，热传导效率低。以上问题导致了加热速度低，热效率低且控制不便；4、目前的有机PTC材料主要以石墨和炭黑为导电填料，主要存在室温电阻分布较宽，PTC强度小、稳定性较低等问题。PTC是PositiveTemperatureCoefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度（居里温度）时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。陶瓷PTC是由钛酸钡（或锶、铅）为主成分，添加少量稀土（Y、Nb、Bi、Sb）、受主（Mn、Fe）元素，以及玻璃（氧化硅、氧化铝）等添加剂，经过烧结而成的半导体陶瓷。陶瓷PTC在居里温度以下具有小电阻，居里温度以上电阻阶跃性增加1000倍～百万倍,包含PTC发热元件的PTC加热器已逐渐在很多电器产品上得到应用，如电热水器、家庭用按摩休闲水池、暖风机、洗脚盆、浴霸等。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术不足之处而提供一种热利用率高，加热速度快，且能够耐酸、碱和氧化腐蚀，室温电阻分布窄，PTC强度高，稳定性强的适应于加热各种液体的PTC陶瓷半导体热源。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种PTC陶瓷半导体热源，包括外壁为正多边形内壁为圆形的加热管；在所述加热管外壁周围横向设有加热腔；在所述加热腔内置有PTC加热片；所述PTC加热片通过设置在加热片两边和侧面的铝片电性连接；在所述加热管内壁上轴向设有散热翅片；在所述加热腔外侧螺旋缠绕一层铜管；在铜管外部固定设有保温层；在所述PTC加热片外壁包覆绝缘层；在所述加热腔内壁与PTC加热片远离加热管中轴一侧位置之间固定设有隔热层；在所述加热腔内，PTC加热片的侧面设有铝波纹条。作为一种优选方案，本专利技术所述PTC加热片为由通式AnBO3所表示的钙钛矿型BanTiO3系材料为主成分，其中A位和B位的摩尔比1.0008≤n≤1.02，并且用Na、Ca以及La置换构成A位的Ba的一部分；当A位元素总摩尔数为1摩尔时，所述Na的摩尔比为0.03～0.3，所述Ca的摩尔比为0.03～0.30，所述La的摩尔比为0.0006～0.017。进一步地，本专利技术所述PTC加热片的电阻温度系数满足：ɑ=[ln（β2-β1）/（T2-T1）]×100；其中，β1代表电阻率，它是PTC加热片的温度为室温25℃时所获得的电阻率β0的10倍；β2代表电阻率，它是PTC加热片的温度为室温25℃时所获得的电阻率β0的100倍；T1为电阻率为β1时的温度；T2为电阻率为β2时的温度。本专利技术热利用率高，加热速度快，且能够耐酸、碱和氧化腐蚀，室温电阻分布窄，PTC强度高，稳定性强。本专利技术通过加热腔外侧螺旋缠绕一层铜管，使得水流过加热器的时间长，有利于水吸收热量，所述铜管与加热腔外侧紧密接触，形成良好的热传递接触，所述PTC加热单元产生的热量一部分传导到PTC加热器加热腔外部，从而把热量传导到缠绕在PTC加热器加热腔外部的铜管，再传导到管内的水中，使得热利用效率高，加热速度快；此外，由于缠绕在PTC加热器加热腔外部铜管的通水（或其他液体）的具有一定的耐腐蚀性，适应于加热各种液体。本PTC陶瓷半导体热源的所有带电体完全与外界隔绝，其整个产品外部都不带电，同时，由于所有带电体都是密封在加热腔里，无法与水接触，也起到了防水的作用，这样就不会对使用者产生危害。本专利技术PTC加热片在加热腔内且与加热腔绝缘连接，连接可靠，电绝缘可靠；PTC加热片接触紧密，热传导好；在内壁设有导热翅片，增加了与内部流体的接触面积，提高了导热效率，同时对流体的流动起到的扰动的效果。在PTC加热片外侧设有隔热层，减少了热量的流失，在加热腔外还螺旋缠绕一层铜管，可以对流失的热量进一步回收再利用，在最外面设有保温层，可以更进一步的减少热量的损失。本专利技术发热效率高，热传导速度快，还设有热回收结构，总体使热损失特别小。室温（25℃）下，零功率电阻为16mΩ，PTC强度达到9.1以上，将其在-20℃和136℃之间热循环150次后，其室温电阻仍在25mΩ以下，并且在热循环中电阻的变化情况稳定，具有长期通流大于110A的通流能力。PTC陶瓷半导体热源发热材料寿命：21分钟通电一次，21分钟断电一次，42分钟一个循环，通断3500次，功率变化率95.1%，温度变化率97.9%。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本专利技术PTC陶瓷半导体热源剖视图。图中：1、加热管；2、加热腔；3、PTC加热片；4、散热翅片；5、铜管；6、保温层；7、隔热层；8、绝缘层；9、铝波纹条。具体实施方式如图所示，PTC陶瓷半导体热源，包括外壁为正多边形内壁为圆形的加热管1；在所述加热管1外壁周围横向设有加热腔2；在所述加热腔2内置有PTC加热片3；所述PTC加热片3通过设置在加热片两边和侧面的铝片电性连接；在所述加热管1内壁上轴向设有散热翅片4；在所述加热腔2外侧螺旋缠绕一层铜管5；在铜管5外部固定设有保温层6；在所述PTC加热片3外壁包覆绝缘层8；在所述加热腔2内壁与PTC加热片3远离加热管1中轴一侧位置之间固定设有隔热层7；在所述加热腔2内，PTC加热片3的侧面设有铝波纹条9。铝波纹条9用于散热，保证PTC发热装置不至于过热而被烧坏。本专利技术所有带电体完全与外界隔绝，使其整个产品外部都不带电，只有引出的带绝缘的引线是带电的。同时，由于所有带电体都密封在加热腔里，无法与水接触，也起到了防水的作用，这样就不会对使用者产生危害。本专利技术在所述加热管1内壁上轴向设有散热翅片4，增加了与内部流体的接触面积，提高了导热效率。本专利技术在所述加热腔2内壁与PTC加热片3远离加热管1中轴一侧位置之间固定设有隔热层7，减少了热量损失。本专利技术所述PTC加热片3为由通式AnBO3所表示的钙钛矿型BanTiO3系材料为主成分，其中A位和B位的摩尔比1.0008≤n≤1.02，并且用Na、Ca以及La置换构成A位的Ba的一部分；当A位元素总摩尔数为1摩尔时，所述Na的摩尔比为0.03～0.3，所述Ca的摩尔比为0.03～0.30，所述La的摩尔比为0.0006～0.017。本专利技术所述PTC加热片3的电阻温度系数满足：ɑ=[ln（β2-β1）/（T2-T1）]×100；其中，β1代表电阻率，它是PTC加热片的温度为室温25℃时所获得的电阻率β0的10倍；β2代表电阻率，它是PTC加热片的温度为室温25℃时所获得的电阻率β0的100倍；T1为电阻率为β1时的温度；T2为电阻率为β2时的温度。本专利技术在高湿度（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PTC陶瓷半导体热源，其特征在于，包括外壁为正多边形内壁为圆形的加热管（1）；在所述加热管（1）外壁周围横向设有加热腔（2）；在所述加热腔（2）内置有PTC加热片（3）；所述PTC加热片（3）通过设置在加热片两边和侧面的铝片电性连接；在所述加热管（1）内壁上轴向设有散热翅片（4）；在所述加热腔（2）外侧螺旋缠绕一层铜管（5）；在铜管（5）外部固定设有保温层（6）；在所述PTC加热片（3）外壁包覆绝缘层（8）；在所述加热腔（2）内壁与PTC加热片（3）远离加热管（1）中轴一侧位置之间固定设有隔热层（7）；在所述加热腔（2）内，PTC加热片（3）的侧面设有铝波纹条（9）。

【技术特征摘要】
1.一种PTC陶瓷半导体热源，其特征在于，包括外壁为正多边形内壁为圆形的加热管（1）；在所述加热管（1）外壁周围横向设有加热腔（2）；在所述加热腔（2）内置有PTC加热片（3）；所述PTC加热片（3）通过设置在加热片两边和侧面的铝片电性连接；在所述加热管（1）内壁上轴向设有散热翅片（4）；在所述加热腔（2）外侧螺旋缠绕一层铜管（5）；在铜管（5）外部固定设有保温层（6）；在所述PTC加热片（3）外壁包覆绝缘层（8）；在所述加热腔（2）内壁与PTC加热片（3）远离加热管（1）中轴一侧位置之间固定设有隔热层（7）；在所述加热腔（2）内，PTC加热片（3）的侧面设有铝波纹条（9）。2.根据权利要求1所述的PTC陶瓷半导体热源，其特征在于：所述PTC加热片（3）为由通式An...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭灵威，谭灵祎，谭灵柱，
申请(专利权)人：辽宁绿暖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21