正温度效应的低功耗电热器制造技术

一种正温度效应的低功耗电热器，是利用半导体热效应陶瓷的导电特性和热澎涨特性。制成一种大电流启动，低电流维持的低功耗节能的电热器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种正温度效应的低功耗电热器。是一种节能的电热装置。目前电加热装置一般都采用电阻丝作发热元件。由于效率低、功耗大、使用成本高，影响了电热装置在更广泛领域中的应用。本专利技术的目的是提供一种正温度效应的低功耗电热器。可用于取暖或加热其它介质。它利用正温度效应，加热初期，以大电流状态工作，当温度升高到所需温度时，自动转为小电流维持阶段，从而降低功耗，实现节能的目的。本专利技术的目的是这样实现的，正温度效应的低功耗电热器的发热部件是由电极和具有热澎涨效应的半导体热效应陶瓷器构成，陶瓷是选用热澎涨系数大的原材料制成的，可选用的原材料有粘土、硅藻土、沸石、白岭土、麦饭石等。上述原料按一定配比，再加上增强原料——二氧化硅和氧化铝、发泡剂烧结而成。这时的陶瓷是一种含有很多毛细孔的多孔陶瓷，它具有良好热澎涨的特性。基本上用各种工艺和各种原料制作多孔陶瓷都不同程度的具有受热澎涨的特性，包括加汽混凝土在内也具有受热澎涨的特性。可根据不同的温度特性的要求选用不同的材料制成多孔陶瓷后，第二个步骤是让多孔陶瓷由绝缘体变成在一定条件下可导电的半导体电阻材料。一般的方法是在陶瓷原材料中混入一定比例的碳，为了使电阻特性更均匀稳定，可采用有机原料，这里选用一定浓度的庶糖溶液，将半导体热效应陶瓷板浸在庶糖溶液中，然后取出放进硫酸溶液中，这样，均匀的含在半导体热效应陶瓷板中的庶糖被碳化，再将半导体热效应陶瓷板放置在真空炉中烧结，使碳与半导体热效应陶瓷板牢固的结合在一起。通过上述步骤，我们获得了一个具有热效应的半导体电阻材料，称为半导体热效应陶瓷。可将此陶瓷制成管状或板状。这里以板状为例说明，将半导体热效应陶瓷板放置电极板中间，并与电极板留有一定间隙，将这组发热装置放在一个水槽中，给电极板上接通电源。这时半导体热效应陶瓷板的毛细孔中吸满了水，再加上本身含有的碳变成了一个导电体，而且毛细孔使半导体热效应陶瓷板的表面积扩大了上千倍，这样使水与导电体的接触面积大大增加，在电流的作用下，毛细孔中的水和间隙中的水立刻被加热，这种方式的加热效率要高于一般电阻丝的加热效率。随着温度的升高半导体热效应陶瓷板的体积逐渐发生澎涨，毛细孔逐渐缩小，陶瓷中的含水量减少，半导体热效应陶瓷板中的碳粒子之间的距离加大，这样就呈现电阻上升电流下降的趋势。达到设定温度时，半导体热效应陶瓷板已达澎涨极限不再澎涨，电阻值恒定，电流也维持在一个恒定值上。当温度下降，电流上升，使温度恢复到设定值上，这样实现了启动时大电流高效率工作，达到设定值时，小电流维持的低功耗节能的目的。选用不同材料制作的多孔陶瓷澎涨系数也不同，初始电流和维持电流的比值也不同。比如用粘土、硅藻土、沸石制成的这种成品，电流比值可达到3∶1，也就是说它的维持电流可比初始电流下降了3倍。这样可根据不同的用途和要求选用不同的原材料来制做。任何适于制作陶瓷的原料部可用来制成不同澎涨系数的半导体热效应陶瓷。由于采用了上述方案，用大电流高效率加热，达到设定的温度后自动转变成小电流维持，从而实现了降低功耗，降低使用成本，增加了电热器的应用范围，为广泛的普及用电取暖提供了可能性。下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。附图说明图1是本专利技术的电器原理图。图2是正温度效应的低功耗加热器的实例剖面图。图中1、出水口 2、上盖 3、外侧电极板 4、中心电极板 5、半导体热效应陶瓷板 6、加热槽 7、下盖 8、进水口 9、回水管 10、加水器 11、散热器 12、出水管 13、电源开关 14、水。在图1中，外侧电极板3、中间电极板4和半导体热效应陶瓷板5组成了正温度效应的低功耗电热器。在图2中，在加热槽6中安装着外侧电极板3，在中心位置安装着中心电极板4，在中心电极板和外侧电极板之间安装着半导体热效应陶瓷板5，它们之间都留有一定间隙可让水通过。水槽6的上端有一个上盖2，上盖2上有出水口1，出水口1通过出水管12与散热器11连接，散热器11的下端与回水管9连接，回水管9的另一端与下盖7上进水口8连接，构成了一个热水的循环回路。加热槽6和散热器11中都注满了水14，当电极板3和4接通电源后，电极板之间通过间隙中的水和半导体热效应陶瓷板5产生电流，由于半导体热效应陶瓷板5含有毛细孔，使其与水的接触面积很大，可在很短的时间将水加热，加热后的水向上经进水管流入散热器11中，散热器11中的冷水通过回水管9向水槽6供水。如此循环，随着水温的上升，半导体热效应陶瓷板5逐渐澎涨，毛细孔缩小，板中的含水量降低，板中的碳粒子距离加大，半导体热效应陶瓷板5的电阻值增大，电流下降，当水被加热到预定值时，半导体热效应陶瓷板澎涨到极限，电阻值达到最大值，电流减小，呈小电流维持状态。权利要求1.一种正温度效应的低功耗电热器，由散热器、水管、上盖，出水口、下盖，进水口、水管等构成，其特征是在加热槽中安装着中间电极和外侧电极，在中间电极和外侧电极之间安装着半导体热效应陶瓷。中间电极、外侧电极与半导体陶瓷之间都留有间隙。2.根据权利要求1所述的正温度效应的低功耗电热器，其特征是半导体热效应陶瓷，其间均匀含有一定比例的碳。3.根据权利要求1所述的正温度效应的低功耗电热器，其特征是半导体热效应陶瓷是一种含有毛细孔的具有热澎涨特性的陶瓷。4.根据权利要求3所述的正温度效应的低功耗电热器其特征是半导体热效应陶瓷所具有的热澎涨特性，其澎涨系数是由原材料决定的，根据需要，不同的澎涨系数选用不同的原材料，所有适合于制作陶瓷的原材料都可以配比出不同澎涨系数的半导体热效应陶瓷。5.根据权利要求3所述的正温度效应的低功耗电热器，其特征是半导体热效应陶瓷的形状可以做成板状和管状。全文摘要一种正温度效应的低功耗电热器，是利用半导体热效应陶瓷的导电特性和热澎涨特性。制成一种大电流启动，低电流维持的低功耗节能的电热器。文档编号F24D13/00GK1409053SQ01141829公开日2003年4月9日 申请日期2001年9月20日 优先权日2001年9月20日专利技术者郝武斌 申请人:郝武斌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正温度效应的低功耗电热器，由散热器、水管、上盖，出水口、下盖，进水口、水管等构成，其特征是：在加热槽中安装着中间电极和外侧电极，在中间电极和外侧电极之间安装着半导体热效应陶瓷。中间电极、外侧电极与半导体陶瓷之间都留有间隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝武斌，
申请(专利权)人：郝武斌，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]