CN107205288B - 具有支承件的加热装置以及用于该加热装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热装置，其具有支承件以及设置在支承件上并且在第一终端和第二终端之间延伸的片状电导体，至少一个加热导体包括碳基材料作为加热导体材料。在电终端之间的加热导体厚度可以至少部分地变化并且不恒定以适于局部加热输出。此外，所述加热导体可以是矩形且短的或者是圆环的形式。

Description

具有支承件的加热装置以及用于该加热装置的制造方法

技术领域和现有技术

本发明涉及具有支承件并且具有设置在该支承件上的至少一个片状电加热导体的加热装置以及用于制造这样的加热装置的方法。

这种加热装置是各种各样地已知的，特别是也具有所谓的厚膜加热导体的加热装置。

问题和解决方案

本发明陈述了提供开始提到的加热装置的问题以及用于该加热装置的制造的方法，通过该方法能够解决现有技术的问题，并且通过该方法可能的是特别地使该加热装置适于特定的用途和精确规定的安装或操作条件。

这个问题有具有权利要求1的特征的加热装置以及具有权利要求25或26的特征的方法而解决。本发明的优点和优选构造是另外的权利要求的主题并且在下文更详细地解释。这里的一些特征仅被描述用于加热装置或仅用于该加热装置的制造的方法。然而，不考虑这点，这些特征旨在独立地应用于加热装置以及制造方法。权利要求的措辞是通过明确引用的说明书的内容。

所提供的是，加热装置包括支承件以及设置在该支承件上的至少一个片状电加热导体，该电加热导体有利地为层状结构或作为层或膜，特别是作为厚膜。在这个情况中加热导体在第一电终端和第二电终端之间延伸。至少一个加热导体包括碳基材料作为加热导体材料，例如在简单的构造中为非常高比例的石墨。

在本发明的一个基本可能构造中可以提供的是，在第一终端和第二终端之间的最短路径中，该最短路径延伸通过加热导体或通过加热导体材料。该最短路径有利地是直线或圆的一部分，特别是准确的直线或准确的圆的一部分。该最短路径延伸通过加热导体并且在该最短路径中没有设置加热导体的表面中断部或进入加热导体的切口。该加热导体优选地具有如矩形、梯形或圆形或部分圆环的几何基本形式。

这个限定能够实现基本上片状加热导体的效果，许多这样的加热导体能够很好地覆盖片状支承件。在一些情况中，仅仅一个这样的片状加热导体可能已经足以加热覆盖其表面积的单个支承件，使得支承件仅具有单个加热导体。

根据本发明有利的基本概念(该概念能够与前述的基本构造结合但是也可以独立存在)，加热导体厚度在终端之间至少部分地变化，并且因此不相同或始终恒定。该加热导体厚度有利地以0.01至20的系数变化；因此最大加热导体厚度可以超过最小加热导体厚度1％至2000％。这里加热导体厚度有利地在加热导体仅在支承件之上延伸的区域中测量，并且例如不在与终端之一重叠以用于产生电接触的区域中测量。在绝对值中，加热导体厚度可以近似为20μm至70μm，即位于包括贵金属的加热导体材料的加热导体厚度之上3至5倍。

在本发明的第一构造中，加热导体在平面图中或在展开的投影图中可以以矩形方式形成。特别地，在第一终端和第二终端之间的加热导体的长度在相对于该长度的横向方向上相当于加热导体的宽度的10％至250％，有利的为50％至200％。因此该加热导体不是细长的路径，而是具有相当压缩形式的更短的路径。因此可能的是，支承件(而且特别是矩形或近似矩形的支承件)仅被单个矩形加热导体覆盖或者由该单个加热导体覆盖30％至95％之间，优选地覆盖50％至70％之间。

在本发明的情况中，在这样的矩形加热导体的情况下，可以在中间区域设置加热导体厚度的降低或增加。这样一来，在一些区域中能够以对应于加热导体厚度变化的方式在这里产生增加或降低的加热输出。因此，实际上可能的是在适于在开始处提及的加热输出的局部改变的期望功能，适于同样在片状加热导体的情况中或在由加热导体完全覆盖的表面积中实现该功能。具有加热导体厚度的降低或增加的这样的区域的范围可以相当小并且例如相当于加热导体的长度和/或宽度的1％至20％。然而其也可以更大。另外，可能的是设置多个具有变化的加热导体厚度的这样的区域，以便精确分布或与彼此隔开。

另外，可能的是提供具有靠近加热导体的边缘或直接位于加热导体边缘处的变化的加热导体厚度的区域。因此，不同的表面积加热输出或最终不同的温度也能够在这里实现。

很一般地，加热导体厚度的降低或增加可以有利地是均匀的或是完全单调连续的。这意味着加热导体厚度的阶梯或阶梯式或跳跃式变化至少在矩形加热导体的情况中应当有利地避免。这是因为其随后引起局部很大的不同电流密度和温度分布。

相对于支承件的表面积的不同温度分布可以是期望的，例如当加热在支承件上流过的介质(例如水等)时。这样一来，然后实际上能够沿支承件上的水流实现最佳的温度过渡，使得流过的水尽可能好地被加热。

在本发明的第二构造中，至少一个加热导体在平面图中或者在展开的投影图中可以形成作为圆环的一部分或作为完全的圆环。在这种情况中有利的不仅仅是稍微成弧形，而是沿着几何圆延伸。特别有利地，这里内部弧形和外部弧形形成作为圆环或沿圆环延伸。而前述的矩形形式以及这里的圆环的一部分的形式对于平面支承件、对于弯曲的支承件，而却特别是支承件管能够容易地想到，这旨在使得在展开的表示图中或在展开的投影图中(即在支承件管的展开形式下)获得矩形形式或圆形形式，当观察时，然后该矩形形式或圆形形式实际上是平坦的片状部件。在本发明的另外的形式中，也可以设置自由且不同的或不均匀弯曲的支承件，对于这样的支承件通过合适的施加工艺施加用于加热导体的材料。

在加热导体作为圆环或圆环的一部分的情况中，在第一构造中可以设置成第一终端和第二终端相对于加热导体的圆形形式具有基本上径向长度。在该终端之间的至少一个加热导体然后实际上在圆周方向上从一个终端延伸至另一个终端。这也应用于电流，电流有利地基本上(特别优选准确地)在圆周方向上经过。在该情况中，在终端之间的路径中加热导体的宽度可以保持相同。至少沿圆周方向，即沿形式为圆环的一部分的加热导体覆盖的圆弧，加热导体厚度也可以保持基本上相同，但是其也可以稍微变化1％至20％。对应地，加热导体厚度也可以有利地保持基本上相同或沿终端之间的电流恒定。在径向方向上，加热导体厚度可以有利地变化，特别地在径向方向上从内部向外部增加。在这种情况中，加热导体厚度在径向方向上可以从内部向外部线性增加。

如通常作为整体应用于本发明，这里加热导体厚度的形式一方面可以使得加热输出的产生以及因此还有加热导体或加热装置上的温度分布始终相同。替代地，通过内部区域或中间区域或外部区域或边缘区域中的较高的加热输出可以产生较高的温度，如能够产生较低的温度。为了该目的，加热导体厚度可以对应地变化，即降低或增加。

在本发明的第二构造中，可能的是第一终端和第二终端基本在圆周方向上延伸，一个终端在内部延伸并且一个终端在外部延伸。在这种情况中，终端有利地相对于彼此是同轴的。然后在两个终端之间的电流在径向方向上经过。加热导体有利地形成使得电流特定地在径向方向上从一个终端经过至另一个终端。终端以及加热导体可以是一直围绕延伸的圆环，但这不是强制性的。

在本发明的这个构造中，加热导体厚度可以沿两个终端之间的电流或电流路径变化。因此，加热导体厚度应当在径向方向上变化，单调地增加或单调地降低。该变化应当有利地进行使得所产生的表面积输出或温度再次大体上相同，特别地始终相同。特别有利地，加热导体厚度从内部向外部降低，从而形成保持近似相同的加热输出以及因此的温度生成。

通常在原理上应用的是，加热导体厚度的变化也可以跳跃式或阶梯式地进行。这个原因是例如加热导体在支承件上以多级层状结构制造，从而以这种方式降低不同的加热导体厚度。在这种情况中，加热导体材料层被施加至之前的层，并且无论在什么地方都需要增加的加热导体厚度，仅在某些区域中施加更多的层。各种施加工艺可以用于根据本发明的方法，例如印刷，特别是丝网印刷，喷射，喷墨或旋涂工艺。这些工艺的结合通常同样可能。在层的每次施加后，可以进行加热导体材料的干燥，甚至可能是晒制(curing)或烤制(baking)。由于所导致的很大开支，通常仅执行一个干燥操作。为了完成，烤制或类似方法仅发生一次，刚好在加热导体已经完成之后的结束时。在这个情况中原则上可能的是，各层在厚度上相应地不同，尽管其有利地具有相同的厚度。

特别地在诸如印刷或丝网印刷以及喷墨工艺的这些工艺的情况中，所描述的通过表面积施加工艺而施加加热导体的单个层意味着几乎不可避免的是，加热导体厚度实际上以跳跃或阶梯的方式增加。在诸如喷射或旋涂工艺的情况中，加热层厚度的均匀增加是更可能的。

在本发明的一种形式下，加热导体厚度的变化可以严格地单调地发生，使得加热层厚度既没有跳跃也没有其它突然的变化。这样的变化实际上有利地是均匀的。这样一来，如开始提到的，能够避免局部明显不同的电流，以及因此的温度分布。为了该目的，可能的是，根据本发明的另一个方法，已完成的加热导体的加热导体材料在一些区域中被移除或去除。因此，能够实现不同的或能够被影响的加热导体厚度。

这样的去除工艺可以是磨除、刮除、喷砂或喷除工艺或激光工艺或激光清除工艺。这些工艺的结合通常是可能的。加热导体的材料可以通过上述在多级层状结构中描述的工艺以多层施加。然后与具有降低的加热层厚度的区域相比，只是在增加的加热层厚度的区域中施加更多的层。通过以描述的方式去除加热导体材料，能够实现局部不同的加热导体厚度。特别地磨除或喷除工艺实际上适用于此，特别地适用于大的表面积的工艺。加热导体材料的这种移除可以通过所有方式分布在表面积上，并且在区域到区域之间不同或者是均匀的。例如，上述不同的加热导体厚度可以不以堆积的方式实现，而是仅以去除的方式实现。这可能具有优于施加工艺的优点，其可以显著地更容易地实现更均匀的且无跳跃或阶梯的加热导体厚度的变化。另外，根据本发明的方法可能的是执行加热导体的调节至准确的电阻值，使得产生准确限定的输出。通过以这种方式去除或移除加热导体材料，表面积输出的产生被较少地影响。

在本发明的另一个构造中，可能的是加热导体的宽度在两个电终端之间至少部分地变化，有利地为5％至20％。同样作为结果，尽管仅在非常大的面积的范围上或实际上仅相对于加热导体的整个宽度，但原则上也能够实现相对于加热导体的加热输出的分布以及因此温度的分布。对于这种程度，加热导体的变化的这种测量不太适于开始提到的加热导体厚度的变化，其倾向于在小的面积上。

各种材料可以被用作碳基加热导体材料，特别是开始提及的石墨以及碳纳米管、富勒烯、无定形碳或石墨烯。用于加热导体材料的另外的可能碳基材料是碳纤维、玻璃碳、碳黑、全碳气凝胶(aerographite)和非石墨化碳。石墨、碳纳米管和富勒烯特别被视作相对有前景的。

在本发明另外的有利构造中，加热导体材料不含贵金属或者不包括任何昂贵的贵金属。除了由此可能的成本节省之外，还能够实现另外的大的优点，即，这种碳基加热导体材料的加热导体能够在比通常情况显著更低的温度下制造。通常，同样来自现有技术的具有贵金属的用于该加热导体的加热导体材料以膏状物的形式被施加，取决于施加的类型，该膏状物可能有时是高粘度的，有时是低粘度的。包含电阻材料的溶胶-凝胶膏状物或溶胶-凝胶系统(即，例如石墨)适用于这里可能使用的相应的施加工艺。该膏状物或系统应当包含至少与当加热导体通过干燥和烤制工艺之后的导体一样多的碳，然后该导体包括至少50％的碳，有利地甚至更多，例如80％至90％。因此，高的电导率作为片电阻(sheetresistance)被实现。加热导体材料的片电阻可以在20Ω/□和400Ω/□之间，优选地在30Ω/□至250Ω/□之间。这样的加热导体材料和溶胶-凝胶膏状物或溶胶-凝胶系统通常是已知的。包含贵金属的加热导体材料的表面电阻通常位于1Ω/□以下的范围内，并且因此被认为相当低。

另外的优点在于用于烤制导体材料的温度比用于烤制具有贵金属的加热导体材料的温度低很多。用于具有贵金属的加热导体材料的温度近似为800℃，用于这里使用的碳基加热导体材料的温度近似为400℃。这一方面节省了很多可能的能量，因为，如已知的，烤制需要很长的时间，通常在一小时范围内。另一方面，降低了加热装置(特别是支承件)的热负载以及还有最终的机械负载。因此，能够可能地使用较简单的绝缘层，或者具有较低的温度电阻需求的其它材料。

当通过喷射、喷墨或旋涂施加加热导体材料时，可以使用掩模、模板等。

在本发明的另外的可能构造中，加热导体作为整体可以具有其电阻的负温度系数，特别地因为石墨的比例。然后电阻随温度而下降，并且因此其中的功率转换增加。

这些和其它特征不仅在权利要求中出现而且在说明书和附图中出现，在这里，在每种情况中各个特征能够独自实现或者在本发明的实施例中作为多个特征以子组合的形式实现，并且在其它领域中能够构成这里权利要求所要求保护的有利的和固有地可保护的实施例。将本申请细分为子标题和各个章节并不限制根据其作出的声明的一般有效性。

附图说明

本发明的示例性实施例在附图中被示意性地图示并且在下面被更详细地解释。在附图中：

图1示出根据本发明的加热装置的平面图，其上具有两个矩形加热导体；

图2示出其上具有方形支承件和八个加热导体的替代的加热装置；

图3A示出矩形形式的单个加热导体的平面图，其具有多种加热导体厚度以及所描绘的电阻进展；

图3B至3D示出加热导体厚度的三个不同构型；

图3E示出将加热导体材料施加到支承件的两个工艺的示意图解；

图3F示出用于加热导体厚度的不同进展的去除加热导体材料的两个示意性工艺；

图4和5示出根据本发明的圆形形式的加热装置的平面图和斜视图，其具有径向上的不同加热导体厚度和圆周方向上的电流；

图6和7示出另外的圆形加热导体的平面图和斜视图，其在径向方向上具有不同的加热导体厚度以及径向电流；

图8和9示出图6和7的加热装置的修改例，其在加热导体材料中具有径向设置的中断部；

图10和11示出图4和5的加热装置的修改例，其中，中断部设置在加热导体路径的圆周方向上。

具体实施方式

在图1中，具有平坦且细长的矩形支承件12的加热装置11被示出。该支承件12也可以被想象为具有圆形横截面的短管的展开投影，使得左手端和右手端将闭合，并且管的内侧作为支承件12的内侧将是自由的。片状绝缘层13已经施加于支承件12。这符合通常的步骤。

在左侧安装在支承件12上的形式为连接器的连接装置15。从连接装置15延伸的是引入终端18的电源引线16a和16b。在右侧远处存在下部终端18a以及相对放置的终端18a′，该上部终端18a′直接进入另外的上部终端18b。在下部区域相对放置的是终端18b′，然后终端18b′实际上通过电源引线16b到达连接装置15。

两个加热导体20a和20b被提供，以部分重叠的方式施加至终端18，如已知的用于分层加热导体或厚膜加热导体的方式。在表面积方面，两个加热导体20a和20b具有相同大小并且形成为以便基本相同或相同。可以看出，加热导体的宽度大约是它们的长度的四倍；因此它们非常短。两个加热导体20a和20b彼此串联连接。它们之间的侧向距离非常小，只有几毫米。

加热导体20由根据本发明的加热导体材料形成，该加热导体材料是碳基材料或者在可用状态下包含至少50％(可能地甚至是80％至90％)的碳。例如，在简单的情形中，该加热导体材料可以是石墨；替代地或此外，该加热导体材料可以是石墨烯或碳纳米管。碳基材料(特别是石墨)的电阻的可能的负温度系数可以被使用，如开始处所解释的，在潜在的较冷的区域中，电阻随温度而下降，或更大量的功率被转换。同时，然后需要避免过加热的措施。从现有技术中充分已知但是这里没有出现的离散的温度传感器或片状温度监测器有利地用于此。

在图1中所示的加热装置11的示例性实施例的情形中，恒定的或均匀的加热导体厚度被提供。其可以例如是20μm至70μm，换句话说仍然位于厚膜的范围内。表面积可以是只有40cm²，因此在230V的电压施加至终端18的情况下，产生接近2000W的功率输出。这意味着63Ω/□的片电阻以及大约超过50W/cm²的单位面积的连接负载。关于加热导体材料的可能的施加工艺的更多描述如下。

图2中示出的是另外的加热装置111，其同样具有平坦的平面支承件112，这里该支承件以基本上方形的方式形成，但是其其他结构在许多方面与图1中的相同。绝缘层113已经被施加至支承件111，连通带有电源引线116a和116b的连接装置115一起。电源引线116a和116b连接至终端118a和118a′以及118d和118d′。两个平行的加热导体120a和120a′以及120d和120d′分别设置在终端118a和118a′以及118d和118d′之间。终端118a连接至终端118b，并且终端118a′连接终端118b′。加热导体120b和120b′位于终端118b和118b′之间。终端118c′和118c连接至终端118b′和118d′，两个加热导体120c和120c′位于终端118c′和118c之间。

所有加热导体120同样地形成并且基本上是方形。分别平行地连接并且直接挨着彼此放置的成对加热导体120也可以覆盖将其隔开的狭窄间隙，并且因此成为单个加热导体。在该构造下，实现四个加热导体的两组串联连接，每组的四个以平行结构的方式连接。这能够从终端118的路径中看出。同样在材料和施加工艺方面，加热导体120也可以相当于图1中的那些。以类似的形式，支承件112也可以是弧形甚至是管状的支承件的展开投影。此处，加热导体材料也可以主要地由石墨组成或包括石墨。

在图3A中，具有如矩形板的支承件212的加热装置211以非常简化的形式示出。这里，该支承件可以是绝缘的，并且因此不需要绝缘层。通常已经由具有非常好的传导性(特别地具有高的金属含量)的材料制造的上部终端218a和下部终端218a′已经被施加至支承件212。在顶部施加的是矩形的基本形式的片状加热导体220，该片状加热导体220与终端218a和218a′重叠以用于产生电接触。该片状加热导体220意图由中间区域中的较小的矩形区域指示，如图3B的侧视图表示的，这里加热导体厚度朝中间区域增加。为了这个目的，随着逐步的增加存在四个厚度区域D1至D4。如能够从图3B侧视图的表示中看出，从厚度区域D1可以看出，厚度之间的差值与该厚度相比非常小，例如该差值处于厚度的1％至10％之间。为了清晰起见，图3B在这里非常夸张地示出。当各个厚度区域的厚度增加时，相应的片电阻对应地降低，确切地讲与厚度的变化程度相同。各个厚度区域D不必在内部方向上对应于加热导体220的外部形式或基本形式，它们也可以在内部方向上近似为椭圆形。通常，在从加热导体220或从加热装置211的热量移除有利地转移至介质中的特定条件下，不同厚度区域或加热导体厚度的构造也应当针对相应的施加而优化。特别是在边缘区域或中间区域中，基本形式以及还有加热导体厚度本身通过模拟或实际试验和误差而优化。

厚度区域D1至D4的不同的加热导体厚度使得不同的功率密度是可能的，并且因此可以说可构造的温度分布是可能的。由于加热导体220的中间区域中的较大厚度，这里加热输出稍微下降，这有利于均匀的温度分布，因为最高温度通常普遍存在于片状加热导体的中间区域。

在广泛近似中，可以想象以对应于在中间表示的厚度区域的方式串联连接的部件电阻器以用于在终端218a和218a′之间的电流。这里在中间流过的电流可以说通过七个部件电阻器，厚度区域D4中的部件电阻器由于最大的加热导体厚度而具有最小的电阻值。在每种情况下厚度区域D1中的部件电阻器是最大的。

从其右侧来看，示出另外的电流如何作为事实上组件电阻器的电阻值的相同大小分布的结果，这里电流不再直接从终端218a流向终端218a′，换句话说，不再选择最短路径，而是朝向中间区域弯曲或成弧形。其原因在于，虽然电流选择总共有点长的路径以流过厚度区域D4，但是在那里发现较低的电阻，近似补偿了较长的长度。因此，这里存在一种电流转向。

在图3B中，如陈述的，加热导体厚度的阶梯状进展被夸大地示出以用于加热装置211。能够通过以多个层施加加热导体材料而特别好地制造这样的进展。然后，两个厚度区域D之间的差值可以是层厚度，或者加热导体材料的单个施加层的厚度。实际上不存在较粗的分层的理由。

另外的加热装置211′在图3C中示出，其具有连同加热导体220′一起的支承件212′。在中间区域，该支承件明显地具有与加热装置211相似的厚度，只有这里不存在精确地可区分的具有阶梯状或分层进展的厚度区域。相反地，厚度首先从左手和右手边缘处的最薄区域慢慢增加，然后稍微急剧增加，接着在平面中间区域中继续增加至更平缓地增加厚度。加热导体厚度的这样的进展可以有利于均匀的电流和均匀的功率输出的产生，但是明显地更难以制造。通过采用喷射例如作为施加工艺，这里可能的是在不同的喷射强度和/或不同的喷射距离下作用，从而实现均匀的进展。替代地，可以使用对应的移除工艺，如开始所描述的并且下面进一步详细解释的。

在图3D中，示出加热装置211″，其具有支承件212″和加热导体220″。这里，在外部薄区域和厚的中间区域之间的厚度增加的进展是线性的。因此，虽然在向中间区域的过渡处提供一种边缘，但该边缘的负面影响是有限的。可以说加热导体厚度的这种线性进展能够通过用平面磨面磨除而相对容易地获得，如在下面的图3F中所解释的。

在图3E中，示意性地表示出用于施加加热导体材料的工艺的两种可能。在左手区域中，溶胶-凝胶系统223借助于喷射喷嘴222而施加至支承件212从而形成层。该溶胶-凝胶系统包含本身从现有技术中已知的碳基加热导体材料。该溶胶-凝胶系统必须适于喷射。在这种情况下，加热导体材料或溶胶-凝胶系统223的多个层一个接一个被施加，干燥操作发生在每层后，发生在例如每个第三层或第五层之后，或者仅正好发生在结束处。取决于在喷射喷嘴222下作用的精确度，能够制造与图3C一致的加热导体厚度的进展。

图3E中在右侧示意性表示出具有印刷丝网225的丝网印刷工艺。印刷丝网放置于支承件212上，如通常在丝网印刷的情况中那样，接着加热导体材料作为溶胶-凝胶系统或者这里作为可能的溶胶-凝胶膏状物被施加至印刷丝网225并且用刮刀分配。借助于丝网印刷工艺，能够制造与图3B一致的加热导体厚度的进展，因此以相当阶梯式的方式。为了实现期望的加热导体厚度，在任意情况中必须施加多个层。这里也可以提供临时干燥。

接着该工艺过程的是烤制。完成的加热导体包含高比例的碳，例如至少50％，或甚至是80％至90％。

在图3F中示出如何能够通过去除工艺实现加入导体厚度的特定进展。非常厚的加热导体220在支承件212上由虚线表示，其几乎具有与初始制造时相同的剩余厚度。在图3F的左侧，加热导体材料的一部分由旋转的平面砂轮227简单地磨除，以非常简化的形式表示。因此，加热导体厚度的进展能够以与图3D一致的方式制造。这种磨削工艺被认为非常有利于这样的厚度分布。

另一种去除工艺在图3F的右侧表示。这里，加热导体材料从由虚线标识的加热导体220的层厚度去除。在这里用激光器229执行工作，其激光束230去除所期望的加热导体材料。这样的激光工艺是已知的，因此无需在这里做进一步解释。

该工艺原则上应用于去除工艺，这些去除工艺能够在加热导体材料晒制之前和之后进行。如图3F左侧所示的研磨工艺有利地在加热导体220的晒制和完成之后进行。在膏状物或加热导体材料晒制之前，其可能也不能很好的被磨削。

图3F右侧所示的激光工艺可以在已晒制的加热导体材料上执行，也可以在晒制之前并且在加热导体材料干燥之后进行。在一些情况下还没有晒制的加热导体材料甚至可以被更容易地去除。

如在开始处提及的，在电气意义上的加热导体的调节(即精确的电阻值)也可以通过这样的去除工艺而执行。为此，加热导体也应当在成品状态下被晒制。根据本发明的一个方面的表面积去除工艺允许在该区域获得加热导体的加热功能；只有在一些情况下是温度引起的少许改变。

在图4中，另外的加热装置311在平面图中被示出并且在图5中以截面斜视图被示出。加热导体320已经施加至环形支承件312作为围绕接近340°弧形角延伸的圆环。确切地径向延伸的两个终端318a和318a′被提供。从这些终端318a和318a′开始，加热导体320以三个不同厚度区域D1、D2和D3延伸。能够从图5的截面表示看出，在原理上与图3A和3B相似的阶梯式进展在每种情况下通过不同的层厚度或层数实现。在这个程度上，上面已经提及的内容应用于加热装置311和加热导体320的制造。加热导体320的径向外部区域的相当长的长度通过其在该厚度区域D3的较大加热导体厚度而补偿。由于可以说在每种情况下在终端318a和318a′之间的圆周方向上存在加热导体材料的相同片电阻，结合具有相应的加热导体厚度的加热导体的不同长度，因此，产生近似相同的单位面积的总共加热输出。

加热装置311的自由中间区域在这里具有实现稍微较低温度的效果。为了补偿这些，能够在厚度区域D1实现稍微较高温度，或者能够产生单位面积的稍微较高的加热输出。这能够通过厚度区域D1中的加热导体厚度来设置。

在图6和7中，示出与图4和5相似的另外的加热装置411，其具有圆形支承件312和两个径向延伸的终端418a和418a′。三个加热导体420a、420b和420c在终端418a和418a′之间延伸。这些加热导体通过中断部432相应地与彼此隔开，如从截面表示图中清楚可见。另外，以与图4和5相似的方式，加热导体420a、420b和420c再次旨在分成三个厚度区域D1、D2和D3。与图5不同，这没有在图7中示出，但是这里也旨在是这种情形。因此，这里在终端418a和418a′之间的电流的相应的不同长度路径通过设定加热导体厚度而补偿。因此，对于加热导体420a至420c中的每一个能够获得相同的单位面积的加热输出。

在图8和9中示出加热装置511的另外的构造，其同样以圆形方式形成或作为圆形支承件512。内部终端518a和外部终端518a′已经被施加至支承件512。如图9的斜截面表示图所示，特别地内部终端518a没有刚好形成为纯粹的二维表面积，但是在高度上具有某个范围。这旨在用作不仅仅在于在内部终端518a的下表面上与由此接触的加热导体接触的目的(如支承件512上的放置物)，而且还在于在内端面上的层厚度之上。

以与图4和5类似的方式分成不同厚度区域且正好具有精确的相反的厚度分布的加热导体520已经被施加至支承件512以及终端518a和518a′。加热导体520形成为周向连续的圆环并且在外部具有厚度区域D1，在内部具有厚度区域D3并且在其之间具有厚度区域D2。加热导体厚度从内部向外部减少，即从终端518a至518a′减少。而在图4至7的示例性实施例中，电流在圆周方向上行进，在图8和9的示例性实施例中，电流在径向方向上运行。加热导体厚度的分布(从图9中能够看出具有阶梯式进展)引起单位面积的加热输出，该单位面积的加热输出与于本发明的有利方面一致的方式完全均匀地分布在加热装置511的表面积上。在具有最大加热导体厚度的厚度区域D3中，电阻最低，但是另一方面，电流密度非常强。在外部厚度区域D1，由于低的加热导体厚度而电阻较大，但是另一方面，由于明显的较大圆周而电流密度较低。这里表示的厚度区域D1至D3的阶梯式进展当然也可以以上面在图3B至3D的基础上解释的方式被分布或补偿。

由于这里提供径向电流，所以电流的长度比图4和5中加热装置的情况中少，使得在相同的操作电压和相同的总计加热输出的情况下，在任何情况下厚度区域D1至D3的加热导体厚度低于图4和5中加热装置的情况。

在对应于图10和11的加热装置611的示例性实施例中，可以说图8和9的加热装置511的修改例被示出；确切地讲，这里以类似于图7中圆周方向上延伸的中断部432的方式设置了八个中断部632。这些中断部通过它们的径向进展将加热导体620分成圆环的八个部分。然而，由于电流总是精确地在径向上出现在终端618a和618a′之间，所以这些中断部不妨碍电流。他们仅仅稍微降低加热导体620的总表面积，并且因此稍微降低被直接加热的总表面积。

Claims (26)

1.一种加热装置，所述加热装置具有支承件并且具有设置在所述支承件上的至少一个片状电加热导体，所述加热导体在第一终端和第二终端之间延伸，其中，所述至少一个加热导体包括碳基材料作为加热导体材料，

其特征在于，

- 所述至少一个加热导体在平面图中形成为圆环的一部分，

- 所述第一终端和所述第二终端在圆周方向上延伸，其中一个终端在内部延伸并且一个终端在外部延伸，

- 所述加热导体厚度沿两个终端之间的电流或电流路径变化。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其中，在所述第一终端和所述第二终端之间的最短路径中，所述最短路径延伸通过所述加热导体，在所述最短路径中没有设置所述加热导体的表面中断部或切口。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其中，加热导体厚度在电终端之间至少部分地变化并且不是恒定的。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其中，所述加热导体厚度的变化系数为0.01至20。

5.根据权利要求1所述的加热装置，其中，在平面图中或在展开的投影图中所述加热导体是矩形的。

6.根据权利要求5所述的加热装置，其中，在平面图中或在展开的投影图中，在所述第一终端和所述第二终端之间的所述加热导体的长度相当于在相对于所述长度的横向方向上的所述加热导体的宽度的10%至250%。

7.根据权利要求5所述的加热装置，其中，所述加热导体的所述加热导体厚度在中间区域降低或增加。

8.根据权利要求7所述的加热装置，其中，所述加热导体的所述加热导体厚度在中间区域均匀地或严格单调地连续降低或均匀地或严格单调地连续增加。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述第一终端和所述第二终端具有径向的长度，在所述终端之间的所述至少一个加热导体连同通过所述加热导体的电流一起在圆周方向上延伸。

10.根据权利要求9所述的加热装置，其中，沿所述终端之间的最短路径或电流的所述加热导体厚度保持相同或恒定。

11.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述一个终端相对于另一个终端同心地延伸，其中，在所述两个终端之间的电流在径向方向上经过。

12.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述加热导体厚度沿所述两个终端之间的电流或电流路径单调地增加或单调地降低。

13.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述加热导体厚度的变化跳跃式或阶梯式地发生。

14.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述加热导体厚度的变化严格单调地发生。

15.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述加热导体的宽度在两个电终端之间至少部分地变化。

16.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述加热导体通过施加层而制造，在每种情况中所述层具有相同的厚度，并且与降低的加热层厚度的区域相比，更多的层被施加在增加的加热层厚度的区域中。

17.根据权利要求1所述的加热装置，其中，不同的加热导体厚度已经通过去除加热导体材料而实现。

18.根据权利要求17所述的加热装置，其中，所述不同的加热导体厚度已经通过去除加热导体材料而实现，其中，所述去除分布在表面区域上，所述去除是不同的或均匀的。

19.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述至少一个加热导体包括石墨、碳纳米管、富勒烯、无定形碳或石墨烯作为碳基加热导体材料。

20.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述加热导体材料不含贵金属。

21.根据权利要求1所述的加热装置，其中，所述加热导体材料的片电阻为20Ω/□至400Ω/□。

22.一种用于制造根据权利要求3所述的加热装置的方法，其中，加热导体以多级层状结构被制造在支承件上，其中，一层加热导体材料施加在另一层上以用于不同的或变化的加热导体厚度，施加工艺从下述组之一选择：印刷、喷射、喷墨、旋涂以及丝网印刷工艺。

23.一种用于制造根据权利要求3所述的加热装置的方法，其中，已完成的加热导体的加热导体材料在一些区域中被移除或去除。

24.一种用于制造根据权利要求3所述的加热装置的方法，其中，已完成的加热导体的加热导体材料通过下述组中的工艺在一些区域中被移除或去除：磨除、刮除、激光清除、喷砂以及喷除工艺。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，为了将所述加热导体调节至准确的电阻值，所述加热导体材料在一些区域中被移除或去除。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述加热导体材料在电阻测定期间被去除或移除。

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