[发明专利]PTC陶瓷半导体电加热装置

说明书

本发明属发热装置领域，尤其涉及一种PTC陶瓷半导体电加热装置，包括依次连接的分水器（12）、若干组并联连接的PTC陶瓷半导体热源（13）和集水器（14）；所述PTC陶瓷半导体热源（13）的上、下两端分别与分水器（12）及集水器（14）连通；PTC陶瓷半导体热源（13）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）；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）。本发明热利用率高，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。

技术领域

本发明属发热装置领域，尤其涉及一种PTC陶瓷半导体电加热装置。

背景技术

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Positive Temperature Coefficient 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。

发明内容

本发明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陶瓷半导体电加热装置。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种PTC陶瓷半导体电加热装置，包括依次连接的分水器、若干组并联连接的PTC陶瓷半导体热源和集水器；所述PTC陶瓷半导体热源的上、下两端分别与分水器及集水器连通；所述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，本发明所述PTC加热片为由通式A_nBO₃所表示的钙钛矿型Ba_nTiO₃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。