一種底部和側(cè)部同時(shí)加熱的加熱裝置及加熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電熱膜加熱裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種底部和側(cè)部同時(shí)加熱的加熱裝置及加熱方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的電熱膜，大多數(shù)存在著電熱膜表面溫度過低，難以達(dá)到高溫階段的電熱膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)，僅適于用低溫慢速加熱的工況條件；而且其加熱性能不穩(wěn)定，在長時(shí)間使用工作過程中，加熱功率易衰減；電熱膜與基體附著力較差，容易脫落，實(shí)際使用壽命短等問題。
[0003]此外，現(xiàn)有技術(shù)的電熱膜變功率加熱技術(shù)，如中國專利CN1386466A公開的一種多功率節(jié)能電熱鍋，是將作為加熱主體的分段電熱膜與多個(gè)開關(guān)通過串、并連接，使電熱鍋形成可實(shí)現(xiàn)多種功率的加熱方式。這種變功率加熱的方式存在著成本高、操作復(fù)雜、控制難度大等不足，難以實(shí)現(xiàn)加熱基體的均勻加熱、溫度恒定等，在烹飪淀粉含量高等易糊化食物時(shí)，容易出現(xiàn)由溫度不均引起的局部糊鍋、夾生等情況。
[0004]中國專利CN1003448C公開了一種電熱膜及其制造方法，該電熱膜的組成配比為四氯化錫40?50，三氯化鈦30?40，三氯化銻0.1?0.3，二氯化鈣0.1?0.3，異丙醇2?3，乙醇10?13，水2?5 ;其最大功率可達(dá)到5KW，最高工作溫度可達(dá)450°C，功率密度可做成0.1?20W/CM2，具有遠(yuǎn)紅外輻射功能，波長為2.5?15微米，使用壽命長達(dá)5000小時(shí)以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工作溫度高、功率密度大、使用壽命長的底部和側(cè)部同時(shí)加熱的加熱裝置及加熱方法。
[0006]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:
一種底部和側(cè)部同時(shí)加熱的加熱裝置，包括一個(gè)上開口、呈筒形的基體，所述基體包括呈筒形的側(cè)壁和設(shè)置于筒形側(cè)壁底部的底板，所述的側(cè)壁的外表面和底板的下表面均設(shè)置有電熱膜，所述的電熱膜由以下重量比的組分制成:
四氯化錫 30~50，
三氯化鈦 0.8-1.2,
三氯化銻 12~18，
二氯化鈣 1.5-2.5，
三氧化二鉻0.8-1.2，
二氧化錳 0.8-1.2,
三氧化二鎳0.8-1.2,
異丙醇 8~12，
乙醇3~5， 水20~30 ；
通過加入銻提高了電熱膜的穩(wěn)定性，通過加入鈦提高了電熱膜的耐溫性，通過加入鎳和錳提高了電熱膜的紅外發(fā)射率，通過加入異丙醇，提高了電熱膜處理液與基體的附著力。
[0007]進(jìn)一步的，通過在電熱膜配方處理液中選用三氯化鈦、三氧化二鎳、二氧化錳、三氯化銻，提高了電熱膜表面溫度上限，使其最高表面工作溫度可達(dá)到800~1000°C，使加熱基體快速升溫，提升加熱速度，在2秒內(nèi)可迅速升溫至800°C的溫度。
[0008]在配方液中加入上述重量比的三氯化鈦后，其與其他半導(dǎo)體金屬元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使電熱膜具有了強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等鈦金屬的特性，電熱膜的耐溫性能得到了極大的提升，可承受100tC以上的高溫、大電流，而性能不會(huì)出現(xiàn)損壞。從而使得電熱膜達(dá)到在高溫條件下使用的能力，提升了加熱速度，表面升溫時(shí)間縮短，大大提升了熱轉(zhuǎn)換效率和加熱時(shí)間。
[0009]在配方液中加入三氧化二鎳、二氧化錳后，使得高溫電熱膜在加熱工作過程中的紅外發(fā)射率得到提高。同時(shí)在配方液中加入三氯化銻后，大大提高了電熱膜的沸點(diǎn)，使其完全不溶于水或其他弱酸或弱堿液體，增強(qiáng)了電熱膜的穩(wěn)定性和耐用性。
[0010]所述的電熱膜的制備方法為:
51、按上述重量比稱取各組分，將稱取的組分混合，持續(xù)攪拌至固體全部溶解且各組分混合均勻，得到電熱膜處理液；
52、將基體輸送至加熱腔體內(nèi)，加熱腔體內(nèi)的溫度控制在400°C?700 °C，將基體加熱至400°C?700°C后，通過噴槍將電熱膜處理液霧化并分別噴涂至基體側(cè)壁的外表面和底板的下表面形成電熱膜半成品，電熱膜處理液的噴射壓力為lkg/cm2?2kg/cm2，可以使電熱膜表面更加平滑，噴槍出口距離基體的距離為0.4m?0.Sm，可以保證基體表面具有較好的二氧化錫沉積率，噴射時(shí)間為20s?30s，可以保證電熱膜的電阻率達(dá)到預(yù)定要求；對基體進(jìn)行加熱，可以使電熱膜的電阻更加均勻，使其具有良好的導(dǎo)電率；
53、退火，將所述基體送入加熱腔體內(nèi)，加熱腔體內(nèi)的溫度升溫至300°C?550°C，退火15min?20min ;本發(fā)明通過對電熱膜半成品進(jìn)行退火，能夠使電熱膜處理液更加穩(wěn)固地附著在基體上；
54、將退火后的電熱膜半成品兩端的表面涂上氧化銀漿，然后送入電極爐烘燒熔合一體完成銀極的加工，得到電熱膜成品。
[0011]所述的基體的材質(zhì)可為微晶玻璃、水晶玻璃、高硼硅玻璃、耐高溫陶瓷，以及鋁合金、不銹鋼等金屬基材。
[0012]優(yōu)選的，所述的基體采用微晶玻璃制成。在電熱膜處理液中加入異丙醇后，使得電熱膜組成中的主要半導(dǎo)體化學(xué)物質(zhì)，與耐高溫微晶玻璃材質(zhì)加熱基體表面薄薄的一層二氧化硅等主要組分，在400°C?700°C高溫的煅燒下，表面慢慢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得電熱膜的主要成分與微晶玻璃表層的分子相互滲透，在高溫電熱膜與微晶玻璃表面之間，形成一種牢固的網(wǎng)狀晶格化學(xué)結(jié)構(gòu)，牢固而緊密地完全附著在加熱基體表面，極大地提升了電熱膜在加熱基體表面的附著能力，避免了傳統(tǒng)電熱膜涂料在使用中容易脫落的問題。
[0013]另一方面，將本發(fā)明所述的高溫電熱膜涂覆應(yīng)用于基體的側(cè)壁外表面和底板下表面時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際情況需要，可有效地附著在平面、曲面或其他波紋、蜂窩、凹凸等不規(guī)則表面，可以分別帶來良好的應(yīng)用技術(shù)效果。
[0014]本發(fā)明電熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)到95%以上，根據(jù)工業(yè)、民用、農(nóng)業(yè)、國防等各領(lǐng)域?qū)嶋H情況需要，加熱功率最大可達(dá)到10kw以上，最高表面工作溫度可達(dá)800~1000°C，功率密度最高可達(dá)到40W/cm2，具有對人體有“生物共振”醫(yī)療保健功效的遠(yuǎn)紅外光波功能，其遠(yuǎn)紅外線波長為4?16微米，使用壽命長達(dá)30000小時(shí)以上。
[0015]所述的側(cè)壁的外表面為圓柱筒形或軸向中部向內(nèi)凹的變直徑圓筒形或軸向中部向外凸的變直徑圓筒形或波紋管形，底板的下表面為平面或向基體內(nèi)部凹陷的內(nèi)凹型曲面或向基體的外部凸起的外凸型曲面或波紋型面。
[0016]當(dāng)采用現(xiàn)有電熱膜配方漿料及現(xiàn)有生產(chǎn)工藝在上述非平面結(jié)構(gòu)的基體上加工電熱膜時(shí)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有電熱膜配方漿料及現(xiàn)有生產(chǎn)工藝尚難以實(shí)現(xiàn)曲面、或其他波紋、蜂窩等不規(guī)則表面的生產(chǎn)加工，而本發(fā)明則很好的解決了上述技術(shù)難題。
[0017]具體的，當(dāng)基體的側(cè)壁外表面為圓柱筒形時(shí)，電熱膜設(shè)置于該側(cè)壁的外表面。可選擇的，還可在圓柱筒形的外表面加工均布的蜂窩坑，然后再在圓柱筒形的外表面加工電熱膜，由于本發(fā)明采用的配方及工藝使得電熱膜與基體具有良好、可靠的結(jié)合性能，使得電熱膜的加熱效率、使用壽命、電熱膜穩(wěn)定性受基體側(cè)壁外表面形狀影響較小，保持了原有的高效率、高壽命、高熱轉(zhuǎn)換效率性能不變，克服了現(xiàn)有電熱膜不能應(yīng)用于非平面基體或應(yīng)用于非平面基體后性能明顯變差、易脫落、使用壽命驟減的技術(shù)問題。電熱膜與均布蜂窩坑的側(cè)壁外表面良好、穩(wěn)定結(jié)合，蜂窩坑的設(shè)置增大了加熱膜的面積，從而增大了基體的受熱面積，提高了加熱效率，且加熱均勻。設(shè)置于該側(cè)壁外表面上的電熱膜可為覆蓋于側(cè)壁外表面上的連續(xù)曲面或按一定形狀設(shè)置于側(cè)壁外表面上的條形，當(dāng)電熱膜呈條形時(shí)，其可在基體側(cè)壁外表面呈蛇形或螺旋線形設(shè)置。
[0018]當(dāng)基體的側(cè)壁外表面為軸向中部向內(nèi)凹的變直徑圓筒形時(shí)，由于本發(fā)明采用的配方及工藝使得電熱膜與基體具有良好、可靠的結(jié)合性能，使得電熱膜的加熱效率、使用壽命、電熱膜穩(wěn)定性受側(cè)壁的外表面形狀影響較小，保持了原有的高效率、高壽命、高熱轉(zhuǎn)換效率性能不變，克服了現(xiàn)有電熱膜不能應(yīng)用于非平面基體或應(yīng)用于非平面基體后性能明顯變差、易脫落、使用壽命驟減的技術(shù)問題。電熱膜與軸向中部向內(nèi)凹的變直徑圓筒形曲面良好、穩(wěn)定結(jié)合后，在加熱過程中，軸向中部向內(nèi)凹的變直徑圓筒形曲面增大了加熱和散熱面積，熱量通過內(nèi)凹面的輻射作用，將分散的熱量不斷向中心匯聚，使得中心溫度遠(yuǎn)高于兩側(cè)溫度，升溫速度快，加熱時(shí)間短，傳熱效果高和加熱更加均勻，易于加熱的精確控制，適用于民用、商用、工業(yè)領(lǐng)域等需要快速加熱液體的應(yīng)用場合。
[0019]當(dāng)基體的側(cè)壁外表面為軸向中部向外凸的變直徑圓筒形時(shí)，由于本發(fā)明采用的配方及工藝使得電熱膜與基體具有良好、可靠的結(jié)合性能，使得電熱膜的加熱效率、使用壽命、電熱膜穩(wěn)定性受基體下表面形狀影響較小，保持了原有的高效率、高壽命、高熱轉(zhuǎn)換效率性能不變，克服了現(xiàn)有電熱膜不能應(yīng)用于非平面基體或應(yīng)用于非平面基體后性能明顯變差、易脫落、使用壽命驟減的技術(shù)問題。電熱膜與軸向中部向外凸的變直徑圓筒形側(cè)壁外表面良好、穩(wěn)定結(jié)合后，在加熱過程中，熱量通過軸向中部向外凸的變直徑圓筒形面的輻射作用，將熱量不斷向四周發(fā)散，使得基體有效加熱面積更大，加熱表面溫度更均勻，適用對溫度均勻性要求極高的應(yīng)用場合，可以有效解決生熟程度不一致的等影響食物口感和烹飪效果的問題。
[0020]當(dāng)基體的側(cè)壁外表面為波紋管形時(shí)，所述的波形板的波紋為弧形或鋸齒形。由于本發(fā)明采用的配方及工藝使得電熱膜與基體具有良好、可靠的結(jié)合性能，使得電熱膜的加熱效率、使用壽命、電熱膜穩(wěn)定性受基體底板下表面形狀影響較小，保持了原有的高效率、高壽命、高熱轉(zhuǎn)換效率性能不變，克服了現(xiàn)有電熱膜不能應(yīng)用于非平面基體或應(yīng)用于非平面基體后性能明顯變差、易脫落、使用壽命驟減的技術(shù)問題。電熱膜與側(cè)壁的波紋管形外表面良好、穩(wěn)定結(jié)合后，使得該基體側(cè)壁外表面的有效發(fā)熱面積進(jìn)一步增大，加熱基體側(cè)壁的溫度均勻性進(jìn)一步提升，傳熱效果好、受熱均勻，從而有效避免烹飪食物黏在鍋底，達(dá)到不粘鍋、不糊鍋的目的，相比現(xiàn)有在鍋底設(shè)置不粘涂料的不粘鍋，不會(huì)出現(xiàn)用金屬鍋鏟等金屬物極易造成不粘涂料磨損和重金屬等化學(xué)物質(zhì)析出而影響身體健康，使用壽命和使用效果的問題，并且具有壽命長、成本低、無化學(xué)物質(zhì)滲漏等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，側(cè)壁的波紋管形外表面結(jié)構(gòu)也使得加熱裝置的發(fā)熱部增大了與空氣的接觸面積，停止加熱后，能夠快速散熱。
[0021]當(dāng)所述的基體底板的下表面為平面時(shí)，電熱膜設(shè)置于該平面形的下表面。
[0022]可選擇的，還可在平面形的下表面加工均布的蜂窩坑，然后再在下表面加工電熱膜，由于本發(fā)明采用的配方及工藝使得電熱膜與基體具有良好、可靠的結(jié)合性能，使得電熱膜的加熱效率、使用壽命、電熱膜穩(wěn)定性受基體底板下表面形狀影響較小，保持了原有的高效率、高壽命、高熱轉(zhuǎn)換效率性能不變，克服了現(xiàn)有電熱膜不能應(yīng)用于非平面基體或應(yīng)用于非平面基體后性能明顯變差、易脫落、使用壽命驟