本实用新型涉及加热设备技术领域，具体为一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置。
背景技术：
随着技术的发展和民众生活水平的提高，家用产品也开始朝着小型化、多功能集成化，甚至是智能化的方向发展了。家用电热器是民众日常生活中最常接触的一类家用产品，如电磁炉、电热水壶、电饭锅、电火锅、电热水器、微波炉等。目前，市场上主流的家用电热器都属于热阻式电器，其加热原理仅仅只是简单地将电能转化为热能来加热受热体，功耗大，能量利用率较热辐射加热方式偏低，而且功能也比较单一。例如，电热水壶是日常生活中常用的一种家用电热器。传统的热阻式电热水壶的功能比较单一，虽然烧水的效率高，但是功耗特别大，而且也没有保温和牛奶等不耐高温的饮品的加热功能，已经存在不能满足大众生活需求的可能性。尽管现在已经有石墨烯相关的加热专利出现，但是大部分都仅限于利用石墨烯浆料在水管表面制备石墨烯涂层来对管内流水进行加热，如已授权发明专利“一种热水装置”(授权公告号cn106958933b)，或者在此涂层技术的基础上进行简单的功能叠加来实现石墨烯加热技术的产品化，如已授权实用新型专利“一种基于石墨烯技术的电热水管”(授权公告号cn206113286u)，但是并没有考虑石墨烯加热产品的多功能化以及相应功能能耗最低化的问题。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置。本实用新型的装置设置3层石墨烯复合膜，通过分别控制不同层的石墨烯复合膜工作，建立产品的多用途与不同加热面积、不同加热温度以及不同能耗之间的直接关联。本实用新型的装置功能多且相应功能能耗较低。
本实用新型的技术方案是：一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，包括调控系统、石墨烯复合膜加热系统、温度采集及显示系统，其特征在于：调控系统包括电源、导线及控制开关，电源的其中一极通过导线依次穿透基底复合膜层、第一石墨烯复合膜、第一聚酰亚胺薄膜、第二石墨烯复合膜、第二聚酰亚胺薄膜和第三石墨烯复合膜的薄膜中心，电源的另一极经过控制开关后分别于第一石墨烯复合膜、第二石墨烯复合膜、第三石墨烯复合膜衔接，石墨烯复合膜加热系统由基底复合膜层、第一石墨烯复合膜、第一聚酰亚胺薄膜、第二石墨烯复合膜、第二聚酰亚胺薄膜、第三石墨烯复合膜和黑晶玻璃至下向上组成；温度采集及显示系统包括第三温度传感器、第二温度传感器、第一温度传感器和控制显示系统，第三温度传感器、第二温度传感器、第一温度传感器分别采集第三石墨烯复合膜、第二石墨烯复合膜和第一石墨烯复合膜的工作温度，检测的温度信息通过电路传导到控制显示系统，控制显示系统通过控制开关控制第一石墨烯复合膜、第二石墨烯复合膜、第三石墨烯复合膜电源的通断。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：第一石墨烯复合膜、第二石墨烯复合膜、第三石墨烯复合膜的功率大小范围为10w至300w，按照功率从小到大或从大到小排序。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：控制开关为4挡，其中一个是断电挡位，其余3挡分别为第一石墨烯复合膜、第二石墨烯复合膜、第三石墨烯复合膜工作挡。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：第一石墨烯复合膜、第二石墨烯复合膜、第三石墨烯复合膜为圆形，直径依次为10cm、13cm和15cm。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：第一聚酰亚胺薄膜、第二聚酰亚胺薄膜的厚度小于等于0.2毫米。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：基底复合膜层由聚氨酯泡沫层、锡纸和聚酰亚胺三层依次叠加复合而成，锡纸远红外反射面朝向第一石墨烯复合膜方向，其总厚度小于等于10毫米。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：基底复合膜层、第一聚酰亚胺薄膜、第二聚酰亚胺薄膜的表面区域必需完全覆盖所有存在第一石墨烯复合膜、第二石墨烯复合膜或第三石墨烯复合膜的区域。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：黑晶玻璃位于该装置的最顶层，其表面区域完全覆盖黑晶玻璃下面位置的所有膜层。
根据如上所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：石墨烯复合膜的层数大于三层，相应增设聚酰亚胺薄膜的层数和控制开关的挡位数。
本实用新型的有益效果是：一是可以设定不同挡次的热面域大小及温度范围。二是可以将热辐射能定向聚集，提高电能利用率和装置加热速率。三是电能利用率较传统热阻式热水器显著提高，通过控制不同功率石墨烯复合膜对应的不同温度和加热面积来实现其多用途面域可调功能，其温度可以控制在35℃至400℃范围。四是适用于不同温度需求的加热场景，也可以适用于不同形状的加热器具，并且得益于其热辐射的加热方式，可以实现快速加热。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图标记说明：电源1、导线2、控制开关3、第一石墨烯复合膜4、第二石墨烯复合膜6、第三石墨烯复合膜8、基底复合膜层5、第一聚酰亚胺薄膜7、第二聚酰亚胺薄膜9、黑晶玻璃10、第三温度传感器11、第二温度传感器12、第一温度传感器13、控制显示系统14。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地阐述。显然，本实施方式中所描述的实施例仅仅只是本实用新型所包含内容的一个普通案例，并不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出不同于本实用新型权利要求项之外的其它创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参阅附图1，本实用新型实施例中，一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置依据功能分为三个组成部分：调控系统、石墨烯复合膜加热系统、温度采集及显示系统。在调控系统的控制下，可以设定不同挡次的热面域大小及温度范围以实现多功能的特点；功能设定后，石墨烯复合膜加热系统提供与功能设定关联的热量；与此同时，温度采集及显示系统可以实现热量的稳定控制，确保设定功能的正确执行。
本实用新型的调控系统包括电源1、导线2及控制开关3，电源1正极通过导线2穿透黑晶玻璃以下的各层薄膜中心，不穿透黑晶玻璃，即电源1正极通过导线2依次穿透基底复合膜层5、第一石墨烯复合膜4、第一聚酰亚胺薄膜7、第二石墨烯复合膜6、第二聚酰亚胺薄膜9和第三石墨烯复合膜8的薄膜中心，电源1负极经过控制开关3后分别于第一石墨烯复合膜4、第二石墨烯复合膜6、第三石墨烯复合膜8衔接，在工作时，每层石墨烯复合膜在正极、负极之间形成电流回路。本实用新型正负极可以交换，即也可以电源1正极与控制开关3连接，电源1负极连接在各层薄膜中心。本实用新型通过挡位控制开关3可以选择性地调控在任意一层石墨烯复合膜上通电并且具有断电功能，挡位数较石墨烯复合膜层数多一个，共4挡，其中一个是断电挡位，其余3挡分别为第一石墨烯复合膜4、第二石墨烯复合膜6、第三石墨烯复合膜8工作挡。
本实用新型的石墨烯复合膜加热系统由基底复合膜层5、第一石墨烯复合膜4、第一聚酰亚胺薄膜7、第二石墨烯复合膜6、第二聚酰亚胺薄膜9、第三石墨烯复合膜8和黑晶玻璃10至下向上组成，其中第一石墨烯复合膜4、第二石墨烯复合膜6、第三石墨烯复合膜8最好为中金态和(武汉)石墨烯研究院有限公司生产的产品，该产品既是预先将石墨烯浆料涂覆到设备内聚酰亚胺以及黑晶玻璃基材上后干燥所得的复合薄膜，该公司的复合薄膜为热功率器件，将电能直接转变成远红外线，通过热辐射的方式进行加热，电能利用率较传统热阻式热水器显著提高，通过控制不同功率石墨烯复合膜对应的不同温度和加热面积来实现其多用途面域可调功能。第一石墨烯复合膜4、第二石墨烯复合膜6、第三石墨烯复合膜8功率大小依次是30w、60w和100w，复合薄膜是圆形的，直径依次为10cm、13cm和15cm，复合薄膜的层数为3层；第一聚酰亚胺薄膜7、第二聚酰亚胺薄膜9的作用是绝缘，其薄膜的厚度小于等于0.2毫米，共2层，其最高耐受温度达到400℃；黑晶玻璃10位于该装置的最顶层，其形状是任意的，其表面区域完全覆盖黑晶玻璃10下面位置的所有膜层，防止液体渗入设备造成电路短路等危害。
本实用新型的温度采集及显示系统包括第三温度传感器11、第二温度传感器12、第一温度传感器13和控制显示系统14，第三温度传感器11、第二温度传感器12、第一温度传感器13分别采集第三石墨烯复合膜8、第二石墨烯复合膜6和第一石墨烯复合膜4的工作温度，未通电石墨烯层的温度传感器不运行，检测的温度信息通过电路传导到控制显示系统14，在设备面板上显示出来，当温度超过工作石墨烯复合膜的设定温度时，控制显示系统14通过控制开关3控制各层石墨烯复合膜的通电或断电。
本实用新型的基底复合膜层5由聚氨酯泡沫层(隔热作用)、锡纸(远红外线反射层)和聚酰亚胺(绝缘层)三层依次叠加复合而成，为夹心结构，锡纸远红外反射面朝向第一石墨烯复合膜4方向，其总厚度小于等于10毫米，这样可以同时起到隔热、绝缘和将热辐射能定向聚集的作用，提高电能利用率和装置加热速率。
本实用新型中，复合薄膜的层数也可以不止三层，相应的增加聚酰亚胺薄膜的层数和控制开关3的挡位数，层数范围可以根据实际需要作任意调整，不同的复合薄膜代表不同的温度和加热面积。
本实用新型中，第一石墨烯复合膜(4)、第二石墨烯复合膜(6)、第三石墨烯复合膜(8)的功率大小范围为10w～300w，且膜的功率大小顺序可以是依次从小到大，也可以是依次从大到小。
本实用新型中，第一石墨烯复合膜4、第二石墨烯复合膜6、第三石墨烯复合膜8的形状可以是任意的，既可以是圆形，也可是方形或者其他任意形状，其面积大小也可以随实际需求来进行设计调整
本实用新型的多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置是通过控制不同功率的石墨烯复合膜对应的不同温度和加热面积来实现其多用途面域可调功能的，加热的方式为热辐射，加热速率极快，加热500毫升受热体达到设定温度所需要的时间从低功率到高功率依次为6分钟、4分钟和2分钟；当使用30w石墨烯复合膜时，其温度可以控制在37℃到60℃范围，实现牛奶等不耐高温饮品的加热功能；当使用60w石墨烯复合膜时，其温度可以控制在60℃到90℃范围，实现茶水等饮品的保温功能；当使用100w石墨烯复合膜时，其温度可以控制在100℃到130℃范围，实现茶水等饮品的快速加热功能。本实用新型的装置加热温度可以控制在35℃至400℃范围，适用于不同温度需求的加热场景，也可以适用于不同形状的加热器具，并且得益于其热辐射的加热方式，可以实现快速加热。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他任何具体形式实现本实用新型。因此，本实施例仅仅只是示范性案例，而且是非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照具体实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，包括调控系统、石墨烯复合膜加热系统、温度采集及显示系统，其特征在于：调控系统包括电源(1)、导线(2)及控制开关(3)，电源(1)的其中一极通过导线(2)依次穿透基底复合膜层(5)、第一石墨烯复合膜(4)、第一聚酰亚胺薄膜(7)、第二石墨烯复合膜(6)、第二聚酰亚胺薄膜(9)和第三石墨烯复合膜(8)的薄膜中心，电源(1)的另一极经过控制开关(3)后分别于第一石墨烯复合膜(4)、第二石墨烯复合膜(6)、第三石墨烯复合膜(8)衔接，石墨烯复合膜加热系统由基底复合膜层(5)、第一石墨烯复合膜(4)、第一聚酰亚胺薄膜(7)、第二石墨烯复合膜(6)、第二聚酰亚胺薄膜(9)、第三石墨烯复合膜(8)和黑晶玻璃(10)至下向上组成；温度采集及显示系统包括第三温度传感器(11)、第二温度传感器(12)、第一温度传感器(13)和控制显示系统(14)，第三温度传感器(11)、第二温度传感器(12)、第一温度传感器(13)分别采集第三石墨烯复合膜(8)、第二石墨烯复合膜(6)和第一石墨烯复合膜(4)的工作温度，检测的温度信息通过电路传导到控制显示系统(14)，控制显示系统(14)通过控制开关(3)控制第一石墨烯复合膜(4)、第二石墨烯复合膜(6)、第三石墨烯复合膜(8)电源的通断。
2.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：第一石墨烯复合膜(4)、第二石墨烯复合膜(6)、第三石墨烯复合膜(8)的功率大小范围为10w至300w，按照功率从小到大或从大到小排序。
3.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：控制开关(3)为4挡，其中一个是断电挡位，其余3挡分别为第一石墨烯复合膜(4)、第二石墨烯复合膜(6)、第三石墨烯复合膜(8)工作挡。
4.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：第一石墨烯复合膜(4)、第二石墨烯复合膜(6)、第三石墨烯复合膜(8)为圆形，直径依次为10cm、13cm和15cm。
5.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：第一聚酰亚胺薄膜(7)、第二聚酰亚胺薄膜(9)的厚度小于等于0.2毫米。
6.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：基底复合膜层(5)由聚氨酯泡沫层、锡纸和聚酰亚胺三层依次叠加复合而成，锡纸远红外反射面朝向第一石墨烯复合膜(4)方向，其总厚度小于等于10毫米。
7.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：基底复合膜层(5)、第一聚酰亚胺薄膜(7)、第二聚酰亚胺薄膜(9)的表面区域完全覆盖所有存在第一石墨烯复合膜(4)、第二石墨烯复合膜(6)或第三石墨烯复合膜(8)的区域。
8.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：黑晶玻璃(10)位于该装置的最顶层，其表面区域完全覆盖黑晶玻璃(10)下面位置的所有膜层。
9.根据权利要求1所述的一种多用途热面域可调式石墨烯复合膜加热装置，其特征在于：石墨烯复合膜的层数大于三层，相应增设聚酰亚胺薄膜的层数和控制开关(3)的挡位数。
技术总结