管状加湿元件制造技术

一种管状加湿元件，其特征是：在管状底材（１）外表面制备面复合电极（３）和面复合瓷质电热层（２），通过银基焊点（４）的引线焊接或其他机械的电连接方式与电源连接；本实用新型专利技术首创了“管状微区沸腾”技术方案，实现了百分之百的水分子蒸汽加湿，确保了加湿绝不污染空气，热效率高达９８％，使用寿命长达１０万小时；本实用新型专利技术制造成本很低，在价格方面完全可以和电热丝元件竞争，在电加湿领域具有广阔的应用前景。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管状加湿元件，与面复合瓷质电热层、面复合电极有关，它属于一种高效节能、寿命长、启动快、结构更简单、制造成本更低的新型管状加湿元件。
技术介绍
截至目前，在电加湿领域90％以上的电加湿器采用压电陶瓷片作为加湿器换能元件，其工作原理是在脉冲电压作用下，压电陶瓷片产生超声波段的高频振动，将水震碎形成大量微小水珠，进而产生雾状湿气。这种压电超声加湿器的主要缺点是产生的(含有大量微小水珠)雾状湿气的成份与槽中水的成份相同；若槽中水不够洁净，含有微生物、病菌、病毒、有机或无机毒性物质，这些有害物质就会被(含有大量微小水珠)雾状湿气带到空气中，人吸入后会直接危及健康。因此，欧、美、日本等发达国家对这种压电超声加湿器的使用制定了严格的安全标准，限定使用注射级生理盐水，每次使用前必须对水槽严格消毒，因此这种压电超声加湿器的使用是很不方便的。(我国的压电超声加湿器生产厂家和消费者都未能充分重视上述问题，这必然造成在加湿的同时污染室内空气，进而危害人的健康)近年来，国外开发出一种电热蒸汽加湿器，使用这种蒸汽加湿器时，即使槽中水有污染，所产生的蒸汽对人也是无害的，这就彻底消除了压电超声加湿器对水质要求很高的限制，但由于这种蒸汽加湿器采用电热丝作为蒸汽元件，这就不可避免的存在电热丝元件寿命较短、耗能较高、易结水垢、散发较多无功热量的缺陷；另外，这种蒸汽加湿器也未能解决好“微区沸腾”的技术难点(“微区沸腾”是蒸汽加湿领域的关键技术难点)。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种管状加湿元件，其特征是在管状底材外表面制备面复合电极、面复合瓷质电热层，通过银基焊点的引线焊接或其他机械的电连接方式与电源连接。本技术设计原理本技术采用管状底材，管状底材的材质是防腐绝缘的非金属材料或经表面防腐绝缘处理的金属材料；面复合电极的作用是导入和引出电流，使面复合瓷质电热层的电流分布均匀；面复合瓷质电热层的作用是在电流通过时，直接将电能转换成热能，并经界面热传导方式，将热能直接传导给管内的水。本技术的独特之处在于整个面复合瓷质电热层既是加热面，又是界面导热面，这是电热丝根本无法实现的一体化的面复合加热方式，是目前公认的具有“单向导热性”(单向导热系数高达0.98以上)的新型加热方式；这种加热方式具有加热面积大(元件功率负荷密度大幅降低，达到电热丝元件无法实现的0.1-5.0瓦/平方厘米的极优化的低负荷功率密度)，导热界面大、热阻小等技术优势，实现了向管内的“平衡加热”(管状加湿元件工作温度不高，很低的温度梯度即能实现向管内的快速导热)。上述特有的技术优势，使本技术在性能方面实现了重大突破，热效率高达98％以上；工作寿命长达10万小时以上；管状加湿元件通电工作时无“红热明火”，无需保温隔热；为解决“微区沸腾”的技术难点，本技术将管状加湿元件直立安装(也可倾斜安装，只是在强制水流动时才可以水平安装)，并在其中安装一个同轴空心内管(对启动速度要求不高的加湿系统可装/可不装同轴空心内管)，在保持足够大的电加热面积(低负荷功率密度)的前提下，将管状加湿元件内沸腾区的水量大幅减少，实现了快速启动、小功耗“微区沸腾”的持续加湿，这就是本技术的“管状微区沸腾”独特设计；这种设计方案，集面复合电加热方式、低负荷功率密度、沸腾微区与储水槽即通水又自然隔热、沸腾微区的容水量可任意减少等诸多技术优势为一体，是截至目前解决“微区沸腾”关键技术难点的最佳、制造成本最低的全新技术方案。本技术制造方法本技术采用管状底材，其材质分为两类一类是防腐绝缘的非金属材料，包括硼硅玻璃、95玻璃、高硼玻璃、微晶玻璃、钢化或强化玻璃、耐热玻璃、耐热陶瓷及其他硅酸盐材料，非金属管状底材壁厚应尽可能薄一些(管壁厚度为0.8-3.0毫米)，这样有利于传热。另一类是经表面绝缘防腐处理的金属材料，包括有色金属和黑色金属；表面绝缘防腐处理方法是在金属管的内外表面涂制并烧结无机硅酸盐瓷釉层(下称瓷釉层)，可重复制备瓷釉层，直至瓷釉层表面无毛细孔并达到国家安全标准的防腐绝缘要求；金属管应采用薄壁无缝金属管，管壁厚度范围是0.2-2.5毫米，瓷釉层厚度范围是0.05-0.8毫米，管状底材内安装的同轴空心内管外径与管状底材内径差值在不影响蒸汽流通的前提下较小一些会强化“微区沸腾”。本技术的面复合瓷质电热层分为“超薄型”和“普通型”两类采用“超薄型”面复合瓷质电热层的工艺顺序是先在管状底材外表面制备“超薄型”面复合瓷质电热层(采用气相生长工艺)，然后在“超薄型”面复合瓷质电热层表面的适当位置再制备面复合电极；“普通型”面复合瓷质电热层的制备顺序正好相反先制备面复合电极，然后采用“碳/硅基标准复合材料和标准工艺”在管状底材外表面制备“普通型”面复合瓷质电热层；两类面复合瓷质电热层都必须与面复合电极搭接，搭接宽度均应大于2毫米，两类面复合瓷质电热层的方块电阻均为10-1500欧姆/方块，功率负荷密度为0.1-5.0瓦/平方厘米，“超薄型”面复合瓷质电热层(透明)的厚度为0.01-0.5微米；“普通型”面复合瓷质电热层的厚度为0.05-0.8毫米(两类瓷质电热层的形状均不限)。本技术的面复合电极是银基电极，采用银基电极标准印刷/烧结工艺制备，面复合电极的导电界面应匹配加湿元件的工作电流强度，面复合电极的方块电阻为0.01-0.0001欧姆/方块，宽度为3-10毫米，厚度为0.1--0.8毫米(形状不限)。本技术采用银基焊点的引线焊接或其他机械的电连接方法与电源连接；采用双向可控硅可方便的实现加湿功率从零至额定功率之间的连续调整；根据国家安全标准的要求，可在面复合瓷质电热层表面的适当部位安装温控器，以实现自动限温保护；面复合电极/面复合瓷质电热层与管状底材内的水之间的耐压绝缘、泄漏电流、接地电阻(金属管材应接地)应符合国家安全标准。本技术的有益效果●百分之百的水分子蒸汽加湿，对水质无特殊要求，确保了加湿绝不污染空气；●独特的“管状微区沸腾”设计，实现了快启动、小功耗持续加湿；●通过调整功率，可十分方便的连续调整加湿量； ●采用一体化的面复合加热方式，元件功率负荷低(0.1-5.0瓦/平方厘米)，热效率高达98％，节电效果显著；●面复合电极、面复合瓷质电热层均采用无机材料制成，元件长期工作不老化，使用寿命长达10万小时以上；●本技术制造成本很低，在价格方面完全可以和电热丝元件竞争；●独特的技术优势、低廉的制造成本使本技术在电加湿领域具备了极强的市场竞争力和广阔的应用前景。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1管状加湿元件结构示意图图2金属管状底材结构示意图图3内置式加湿器结构示意图图4外置式加湿系统结构简图图5透明管状加湿元件结构示意图图中1.管状底材，2.面复合瓷质电热层，3.面复合电极，4.银基焊点，5.金属管状底材，6.瓷釉层，7.薄壁无缝金属管，8.导向喷头，9.回流漏斗，10.加水口，11.管状加湿元件，12.水，13.底座，14.定时器，15.温控器，16.水槽盖，17.水槽，18.同轴空心内管，19.橡胶连管，20.水位控制器，21.调功器/开关，22.电源线，23.水槽，24.管状加湿元件，25.橡胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管状加湿元件，其特征是：在管状底材外表面制备面复合瓷质电热层、面复合电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹维平，
申请(专利权)人：尹维平，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]