CN108851461A - 加热器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种加热器，包括陶瓷加热元件和用于从陶瓷加热元件散热的至少两个散热片，其中陶瓷加热元件在一个尺度沿平面延伸，该至少两个散热片远离该平面延伸，且其中该至少两个散热片通过离散连接部分被连接到陶瓷加热元件。同样公开了制造比如加热器的方法，该方法包括步骤：(a)施加填料到陶瓷加热元件的表面；(b)放置金属散热片在填料之上以产生加热器模板；(c)在炉中以750℃和900℃之间的温度钎焊加热器模板以熔化填料且使得填料和陶瓷加热元件一起反应。

Description

加热器
技术领域
本发明涉及一种加热器，特别涉及用于手持式器具的加热器，例如头发护理器具。
技术领域
手持式器具(比如头发护理器具和热空气吹风机)是已知的。这样的器具被提供具有加热器，加热穿过器具的流体流或器具所指向的表面。大部分设备具有手枪握把的形式，其具有包括开关的手柄和容纳比如风扇单元和加热器这样的部件的体部。另一形式用于管状外壳，比如出现在热定型设备的。由此，通常该方案使得流体和/或加热吹风从管状壳体的端部吹出，且抓持到那个壳体上或提供有垂直于管状壳体的手柄。
传统的加热器通常由绝缘且耐热的材料的支架，绕其缠绕电阻线(比如镍线)而制造。这样的加热器可产生高至1200-1500W的功率输出，其适用于头发护理器具，然而这些加热器是相对沉重的，为了实现这样的功率输出需要数米的绕线的复杂封装。不同类型的加热器可使用自限功率的正温度系数材料(PTC)制造，例如掺杂氧化碳酸钡(doped bariumtitanate oxide)，其被夹在两个传导表面之间。热量使用散热片散入空气流中。单个PTC加热器可获得高至约200W和高至260℃的温度，且可被串联使用(遭受器具的尺寸和重量的增加)以增加功率且由此增加可产生的热量。
发明内容
本发明试图提供一种高功率密度加热器，其具有重量轻、简化封装的优势，其中加热元件可经受至少400℃的操作温度。由此单个加热元件被提供。纵观本说明书，术语加热元件是指电阻迹线，其被嵌入陶瓷材料，且该加热器包括加热元件和散热元件。
为了这个目的，高温共烧陶瓷(HTCC)加热元件被提出。散热片被附接到加热元件的每侧以增强散热。该散热片由热传导材料制造，例如铜，铝或它们的合金，其被附接到加热元件。加热元件和散热翅片之间的热传导系数具有不匹配，这引起数个问题。第一，当散热片被附接时，该工序在较高温度下被执行。当部件被冷却时，可在陶瓷和金属之间的界面处造成残余应力。当首先在炉中被冷却时，如果陶瓷中的应力超过临界限值，陶瓷也可能破裂。这个过程的热循环对限制这个很重要。第二，在使用期间，加热器将在室温和器具的最大操作温度之间循环，这个循环可引起残余应力的积累，如果它超过临界限值将导致故障。
热应力在较低功率加热器中没那么严重，因为被提供到加热元件的能量和在接合处达到的最大温度显著减小。附加地，加热器的加工可使用室温连接方法，因为加热器使用期间达到的温度被显著降低。由此，本发明的一个目的是提供一种陶瓷加热器，其具有能够承受高至1800W的功率输入的元件。
除了热膨胀系数的不匹配之外，存在陶瓷和散热片之间的连接部。在连接部处，存在两种材料的接口，其允许热膨胀不匹配的材料相互作用，其升高在界面处的应力，且其可导致一个或两个材料的故障。该连接部必须足以在加热元件和散热片之间获得充足的热交换，且足以承受包含加热器的器具在它的寿命期间可预期的热循环。由此，接合点的抗疲劳强度必须足以承受室温和峰值操作温度之间的接口热循环，且构成部分的熔点需要高于该界面的最大操作温度。
在第一实施例中，本发明提供了一种加热器，包括陶瓷加热元件和用于从陶瓷加热元件散热的至少两个散热片，其中陶瓷加热元件在一个尺度上沿平面延伸，该至少两个散热片远离所述平面延伸，且其中该至少两个散热片通过离散连接部分连接到陶瓷加热元件。
具有离散连接部分意味着散热片不沿它的整个长度被连接，在连接中存在间隙或中断。这些间隙使散热片和加热元件之间的应力能够被释放。当加热器在高温或过渡到环境温度或自环境温度上升时，散热片材料将比加热元件更多地膨胀或收缩。间隙或中断使散热片材料能够一定程度上膨胀和变形而不导致过度应力到加热元件。换句话说，对于给定温度上升，当这样的间隙被引进时，加热元件和散热片之间的应力被减小。
优选地，离散连接部分是陶瓷加热元件和该至少两个散热片之间的多个大体相似的接触区域。这个一致性是有利的，因为没有它的话，热不匹配将在它与加热元件的‘界面’处沿着散热片的长度变化，使得某些区域更易于破裂和/或剥离。
在优选实施例中，离散连接部分每个由相似尺寸间隙和间隙之间的距离(间隙频率)间隔开。再次地，这个一致性对于均匀成形的加热器是有利的，因为没有它的话，热不匹配将沿着散热片的长度变化，使得某些区域更易于破裂和/或剥离。替代地，对于非均匀加热器例如弯曲的加热器，不同的间隙尺寸和间隙频率可被应用在加热器的邻近区域中以根据操作温度传递适当的应力释放。
散热片由金属片形成，其被处理以产生离散连接部分。散热片优选具有0.2mm-0.5mm的厚度。在一个实施例中，离散连接部分之间的间隙通过电火花加工(EDM)形成。这有效地产生了多个平行槽，其从金属片的一个边缘处朝向远侧端部延伸。第二阶段是为了产生离散连接部分，这通过以90°V形压下器械弯曲金属片而实现。这形成多个‘L形’结构，其具有腿部和脚部，该腿部适当地形成散热片的部分，该脚部形成离散连接部分用于每个腿部。
优选地，该散热片具有一厚度，且相邻离散连接部分之间的间隙尺寸是在0.8和1.2倍散热片厚度之间。
在优选实施例中，陶瓷加热元件包括电阻迹线，其位于陶瓷材料层之间。优选地，陶瓷加热元件是高温共烧陶瓷(HTCC),这意味着该迹线在陶瓷材料的坯体状态下被施加到陶瓷材料，覆盖有另一层陶瓷材料，且然后加热元件被烧结为单个单元。
优选地，该至少两个散热片被布置在陶瓷加热元件的每侧上。这也帮助加热器的热量管理，因为热量在加热器的两个侧部处从居中定位的电阻迹线的中心被汲取和散发。它还趋于保护加热元件在热循环期间不受弯曲负载影响。
优选地，加热器包括多个散热片，该多个散热片从陶瓷加热元件的两侧延伸。陶瓷加热元件沿平面从第一边缘延伸到第二边缘。在一些实施例中，该多个散热片从第一边缘到第二边缘高度变化。由于手持器具且特别头发护理器具通常为管状形状，这使得加热器的传统形状能够被使用。
此外，多个散热片在第一边缘和第二边缘之间大体相等地间隔开。这再次通过降低跨过陶瓷加热元件的热量梯度而帮助管理跨散热片的热不匹配。由此，离散部分之间的间隙管理由一个方向中的热膨胀系数中的差异引起的应力，且散热片之间的间距管理由第二方向中的热量梯度中的差异引起的应力。
如上所述，已知生产在头发护理器具中的PTC(正温度系数)加热器，但是产生低功率加热器。PTC材料是陶瓷，其被夹在两个传导表面之间。这可被形成为蜂巢状，其中流体流动穿过由蜂巢形成的孔。热量传递速率可通过增加到电极的散热结构而被改进，这是相对简单的。因为电极由传导的常用金属材料形成，且散热结构也是热传导的因此通常使用金属，从而附接一个到另一个可容易地做到。两个部分可被胶合到一起形成优良的结合。存在关于热膨胀的最小的问题，首先，因为PTC加热器不达到较高功率加热器所需的较高温度，且第二，胶是柔性材料在界面处的不匹配由该层解决。
本发明的另一方面涉及将金属散热翅片附接到陶瓷表面。
本发明提供了一种附接金属散热片到陶瓷加热元件的方法，该方法包括步骤：
(a)施加填料材料到陶瓷加热元件的表面；
(b)定位金属散热片在填料材料之上以产生加热器模板；
(c)在炉中以750℃和900℃之间的温度钎焊加热器模板，以熔化填料且使得填料和陶瓷加热元件一起反应。
优选地，该填料材料是包括银，铜和钛的合金。更优选地，该合金由72％的银和28％的铜的初始成分，然后添加1-5％重量的钛而形成。钛增加反应性且与陶瓷加热元件反应形成复杂的金属间相。该温度必须较高以便熔化填料材料，而且不那么高以熔化金属散热片。该散热片优选由铜，不锈钢或科瓦合金中的一个制造。
优选地，该方法包括另外的步骤：
(i)以金属涂覆浆料涂覆陶瓷加热元件的表面；
(ii)烧结被涂覆的陶瓷加热元件；
(iii)化学镀镍层在被烧结的被涂覆的陶瓷加热元件上以产生主金属化表面；
(iv)施加助熔剂到主金属化表面；其中步骤(i)-(iv)在步骤(a)之前被执行，且其中步骤(c)附加地融化位于金属散热片和主金属化表面之间的助熔剂，且以约600℃的温度处被执行。
本发明提供了一种附接金属散热片到陶瓷加热元件的替代方法，该方法包括步骤：
(a)以金属涂覆浆料涂覆陶瓷加热元件的表面；
(b)烧结被涂覆的陶瓷加热元件以产生主金属化表面；
(c)化学镀镍层在被烧结的被涂覆的陶瓷加热元件上以在主金属涂覆层上产生次金属涂覆层；
(d)加热镀镍陶瓷加热元件以扩散镍层进入主金属涂覆层中；
(e)施加助熔剂到金属化表面以产生金属化表面；
(f)施加填料材料在助熔剂之上；
(g)定位金属散热片在填料材料之上以产生加热器模板；
(h)在炉中钎焊加热器模板以熔化位于金属散热片和金属化表面之间的填料和助熔剂。
优选地，该钎焊在约550℃和650℃之间处被执行。更优选地，温度是610℃。
优选地，陶瓷加热元件是多层陶瓷结构，包括印刷到内部层(当该基板处于其坯体体状态时)上的电阻迹线。优选地，电阻迹线是钨。陶瓷材料是氮化铝，氧化铝，氮化硅，氧化铍，氧化锆和碳化硅中的一个。优选地，陶瓷加热元件是氮化铝。陶瓷加热元件被烧结的温度将取决于使用的材料，在氮化铝的情况下，该温度优选在1800℃之上。
优选地，该金属涂覆浆料包括被用于形成陶瓷加热元件的陶瓷材料，耐火材料(比如钨)加上结合剂和填料。在优选实施例中，该耐火材料是钨，铂，钼或它们的合金。优选地，该耐火材料是钨。优选地，该金属涂覆浆料以10-12微米的厚度被施加到陶瓷加热元件。
优选地，被涂覆的陶瓷加热元件在与陶瓷加热元件相同条件下被烧结。当相同的陶瓷材料被使用时这是特别有利的，因为涂层的收缩将大体相似于陶瓷加热元件的收缩因此两层之间的热应力将被最小化。
优选地，镍层通过电刷镀，浸渍电镀电镀或化学镀。在优选实施例中，3-5微米厚度层镍被镀。
优选地，助熔剂作为浆料被施加到金属化表面。优选地，填料材料由箔制成。
优选地，金属散热片由铝合金形成。尽管其他金属和合金是适用的，比如铜，不锈钢或科瓦合金，优选使用具有相对低弹性模量和较低屈服强度的材料。较低弹性系数降低陶瓷散热片界面处的由于热膨胀引发应变导致的应力量。较低屈服强度意味着该金属更可能在较高温度处变形，其降低连接处周围陶瓷上的应力。
在另一实施例中,本发明提供了一种能够在400℃的温度处操作的陶瓷加热元件的制造方法,该方法包括步骤:
(a)制造HTCC陶瓷加热元件；
(b)以金属涂覆浆料涂覆陶瓷加热元件的表面；
(c)烧结被涂覆的陶瓷加热元件以产生主金属化表面；
(d)化学镀镍层在被烧结的被涂覆的陶瓷加热元件上以在主金属化层上产生次金属化层；
(e)加热镀镍陶瓷加热元件以扩散镍层进入主金属化层中以产生金属化表面；
(f)施加助熔剂到该金属化表面；
(g)施加填料材料在助熔剂之上；
(h)制造散热翅片，其具有多个离散连接部分，其中每个邻近对的离散连接部分间隔开一间距。
(i)定位散热翅片在填料材料之上，由此多个离散连接部分与填料材料相邻以产生加热器模板；
(j)在炉中钎焊加热器模板以熔化位于金属散热片和金属化表面之间的填料和助熔剂。
优选地，离散连接部分是陶瓷加热元件和该至少两个散热片之间的多个大体相似接触区域。在优选实施例中，该独立连接部分每个由相似尺寸间隙或间距间隔开。
优选地，离散连接部分之间的间隙或间距由电火花加工(EDM)形成。这有效地产生了多个平行槽，其从金属片的一个边缘处朝向远侧端部延伸。第二阶段是为了产生离散的连接部分，这通过以90°V形压下器弯曲金属片而实现。这形成多个‘L形’结构，其具有腿部和脚部，该腿部适当地形成散热片的部分，该脚部形成离散连接部分用于每个腿部。
优选地，加热器包括多个散热翅片，该多个散热翅片从陶瓷加热元件的两侧延伸。
在优选实施例中，陶瓷加热器由矩形陶瓷加热元件形成，导致大体管状或方形加热器。替代地，陶瓷加热元件是弧形的。优选地，弧形陶瓷加热元件具有恒定曲率。在优选实施例中，弧形陶瓷加热元件被形成具有内部半径和外部半径，其两者从共同原点延伸。
对于弧形加热器，散热片优选被弯曲。更优选地，散热片匹配陶瓷加热元件的曲率。为了形成弯曲的散热片，在第二阶段生产之后，其中离散连接部分被形成，存在用弯曲器械冲压散热片的第三阶段。
对于这个实施例，变化陶瓷加热元件的内部半径和外部半径之间的散热片的间距是有利的。邻近散热片之间的间距从内部半径到外部半径增加。这个的原因是双重的，首先由于加热器内的路径长度在内部半径处更短，它较少限制流动穿过加热器的流体，由此为了跨过加热器的出口获得更均匀流动，它需要制成更具限制性。第二，当路径长度在外部半径处更长时，停留时间是较长的由此流动穿过这个部分的流体可比在内部半径处流动的流体相对更热。由此，通过使得在外部半径处间距较大，存在更多流体流动穿过那个区域，其使得在加热器出口处的热量变化较少。跨过退出平面的空气出口温度的变化是较低的，且跨过陶瓷加热元件的温度的变化是较低的。
附图说明
现在将以举例的方式参照附图描述本发明，附图中：
图1示出了钎焊(brazed)样品的侧视图；
图2示出了钎焊前的多段式片和标准片的表面轮廓；
图3a示出了矩形加热元件上的轨道布置的实例；
图3b示出了弧形加热元件上的轨道布置的实例；
图4a示出了矩形陶瓷加热元件是的基板和散热片几何；
图4b示出了弧形陶瓷加热元件上的基板和散热片几何；
图5a示出了多段式基板；
图5b是图5a中的一部分的放大图；
图6示出了具有离散连接部分的散热翅片；
图7a示出了被钎焊到矩形陶瓷加热元件的一组散热片的立体视图；
图7b示出了被钎焊到弧形陶瓷加热元件的两组散热片的不同立体视图；
图8a示出了被钎焊到矩形陶瓷加热元件的一组散热片的立体视图；
图8b示出了被钎焊到陶瓷加热元件的一组具有变化高度的散热片的侧视图；
图9a示出了被钎焊到陶瓷加热元件的一组折叠散热片的立体视图；
图9b示出了被钎焊到陶瓷加热元件的一组折叠散热片的侧视图；
图10a示出了穿过被钎焊的散热片的横截面视图；
图10b示出了穿过被钎焊的散热片的侧视图；
图11a显示了弧形钎焊加热器的立体视图；
图11b是图11a的视图中的一部分的放大图；
图12a示出了用于加热器原型的保持结构的第一侧部；
图12b示出了用于加热器样板的已装配的保持结构；
图13a示出了变化间距的散热片的侧视图；
图13b示出了具有交错的离散连接部分的散热片的侧视图；
图14a显示了在外壳中的加热器的端视图；
图14b显示了在外壳中的加热器的立体视图；
图15a示出了穿过器具的横截面，该器具适用于容纳依照本发明的加热器；
图15b示出了器具的局部立体视图，该器具适用于容纳依照本发明的加热器；以及
图16示出了替代器具的侧视图，该器具适用于容纳依照本发明的加热器。
具体实施方式
第一步骤是制造HTCC加热元件。三种材料被制造-氧化铝，氮化铝和氮化硅。自精密制陶商业可获得材料被使用，其中氧化铝等级为99.6％氧化铝，产品描述为AT79，氮化铝的等级仅在2015可获得，且氮化硅产品描述为SL 200BG。陶瓷加热元件最初由矩形基板形成，其在烧结时形成70mmx30mm x 0.5mm的样片。第一层坯体状态陶瓷具有印刷到表面上的钨迹线丝网。钨与被用于形成加热元件的陶瓷具有相同组分的材料一起形成为浆料，该与，然后坯体状态陶瓷的第二层被施加。这是在1000℃之上处烧结的，在本实施例中约1800℃被使用。得到的嵌入地钨迹线具有18-20微米厚度。图3示出了迹线的实例，在这个实例中为两个轨道300，310，技术人员应理解样片的不同的陶瓷成分和尺寸将需要不同的烧结条件且这样的信息可在多种教科书中广泛地获得。
表1示出了被评估的陶瓷和金属的不同组合。
表1
钎焊过程使用钎焊填料在真空炉中在850℃处在陶瓷加热元件10的70mm x 30mmx 0.5mm的样片上(矩形部分)执行。钎焊填料是AgCuTi主动钎焊的0.05mm厚度的薄片，金属30仅仅被应用到陶瓷的一侧，其导致钎焊后弯曲且能够导致一些失败，表2描述了不同组合的钎焊后通过率。图1示出了构造的侧视图，图2描述了金属的单个片40和多段式片50之间的差异。多段式片50是对缓解由在陶瓷和金属材料之间的不连续的连接部引起的应力的首次尝试。释放切口52在侧面上沿两个方向形成到金属中，以被连接到陶瓷加热元件10。
表2
我们认为不锈钢样品失败是因为钎焊过程在该合金的塑性变形温度之下，由此该连接点的金属侧可仅仅弹性变形，其引入应力进入连接点。相反地，铜可屈服以减少应力的累积。
进一步地研究使用散热翅片。散热片44，54是平面片，其远离相应的基板部分42，56垂直地延伸。在图4a中，基板部分42是具有一体成型的散热片44的单个矩形片。散热片44和基板42由铜块制造，其被机加工以移除散热片60之间的材料。在图4b中，散热片54和基板56也一体形成，且由弧形铜块形成，其被机加工以产生一体形成到弧形基板56的弧形散热片54。图5a和5b示出了多段式片50，具一体散热翅片54。这些样品由科瓦合金块形成，其被机加工以从散热片54之间移除材料且在基座中提供释放切口52以提供离散连接部分58。相同的散热片几何被使用在笔直或矩形样品上和相同钎焊条件上。钎焊通过率被示出在表3中。
表3
通过的样品被通过对它们热循环而进行测试，但全都由于压力累积在金属陶瓷连接点处裂开而失败。对于铜样品，认为是通过冷加工，其随着时间增加铜的强度，连同热膨胀系数的不匹配。
第三次试验使用铝散热翅片60(图6)被执行。具体被选择的合金是(Al1050-O)，因为该合金的材料性能更有利于制造成功的加热器，因为它具有较低抗屈强度和较少的加工硬化。
参考图6-11b，散热翅片60在这个试验中在陶瓷加热元件上具有小得多的占地。各散热片，由铝1050-O片制造，其具有0.3mm的厚度t和0.5mm，包括在基部处的离散接触部分62，建立与陶瓷的多段式接口。散热片装组件160在陶瓷加热元件的每个侧部上是一样的以平衡陶瓷上的动量。散热片的接触点l和d是2mm x 2mm，但针对1.5mm x 1.4mm的另一测试也被执行(如图10a和10b中所示)。每个散热片60由压印金属片形成，其减少原材料损耗且减少加工复杂性(相比于需要研磨或金属注射模制的先前复杂的三维形状)。
对于笔直散热片，金属片轮廓利用EDM线进行切割(图6)；且脚部被利用90°V形压下工具弯曲。对于弯曲轮廓，具有最后弯曲冲压过程。
具有单独的散热片需要固定装置以在钎焊期间保持所有散热片在位；材料选择是石墨(Graphite)，因为钎焊过程的温度和因为它不会反应。固定装置被设计且被示出在图12a和12b中。第一部分200保持散热片的第一侧，陶瓷加热元件10被对齐，然后保持散热片60的另一侧160a的夹具的第二部分被210被附接。
当散热片是铝时，主动钎焊不被使用(温度太高)。
过程如下被执行，首先陶瓷加热元件10的表面首先被彻底地清洁然后包覆主金属化层100。这是10-12微米的钨层，其被死亡印刷到陶瓷加热元件的每个侧面上。钨被作为金属涂覆浆中的元素被施加，且然后涂覆部分被烧结。相同的陶瓷材料被使用为钨浆中的成分，因此相同的烧结条件被使用。
钨的顶部上的第二层110是3-5微米化学镀的镍涂层。对于这个试验，被使用的镍合金是Ni-11P涂层(接近共熔合金)。该过程也被已知为‘电解’或‘自动催化’过程。镍层阻止空气中的钨层的表面氧化且改进钎焊填充物的湿润性。还原性气氛中的约800℃处的热处理被用于扩散这个层进入钨原生层。
作为使用化学镀层的替代，其他形式的电镀可被使用，例如电刷镀或浸渍电镀。
助熔剂被施加到每个被电镀的表面。助熔剂的一个实例是Harris Al braze-1070助熔剂，其使用刷涂胶机施加。在金属化陶瓷加热元件100，110的每侧上初始0.082+/-0.003g被使用。在另一测试中，0.0808+/-0.002g被加在每侧。助熔剂包含铝和硅两者，且在钎焊过程中熔化，移除氧化物且提高表面的湿润性。硅作为合金元素添加在填料中，降低熔点和熔融金属的粘性，其改进合金的间隙填充能力。共熔成分允许二元合金的最低熔点，和最低的粘度(从单个固相到单个液相过渡)。
最后，钎焊填料材料120被施加到助熔剂之上。填料材料的实例是Prince andIzant Al-718。这被提供为箔，其具有590微米的厚度。在第一实例中，箔的单个片被使用，在每侧提供0.271+/-0.004g的填料材料。第二实例被使用为每侧0.527+/-0.006g填料材料(每侧两个50微米箔层)。
适当材料的另一实例是自Solvay的Sil Flux”。这结合填料和助熔剂在一个焊膏中所以消除了两个步骤施加的需要。
散热器材料选择是Al1050O等级，其是已经历退火热处理过程的商业纯度等级。该散热器是非传统的‘带翅片散热器’因为‘散热器基底’已被移除且仅仅散热片被使用。这些散热片使用‘带凸缘的T形部’直接地被结合到热量产生表面。
散热片60从轧制板通过EDM线切割和弯曲过程产生。作为切割过程的一部分，小的切口产生在散热片的底部。
这有效地产生了多个腿部64且在每个邻近对腿部之间，平行槽66从金属片的一个边缘朝向远侧端部延伸。第二阶段是产生离散的连接部分，这个通过以90°V形压下器弯曲金属片而实现。这个形成多个‘L形’结构，其具有腿部64和脚部部分，该腿部适当地形成散热片的部分，而脚部形成离散连接部分62，用于每个腿部。
钎焊过程在炉中执行。一些样品在真空炉中被钎焊，但这个被发现为不是必须的且增加了所需的停留时间(dwell time)，因为仅辐射被用于加热样品。进一步地过程在大约一个大气压的还原性气氛中执行。加热器样板被装配在外壳200，210内，且在室温下放置在炉中，然后在95％氮和5％氢的气氛中被加热到约610℃。加热过程花费约一个小时，在这种情况下，这对于使用的熔炉是最高的，且可能更高速率可被使用，其将减少钎焊时间。该温度将保持持续预定时间，然后被冷却到室温。该预定时间是约2分钟，但这是取决于壳体200，210和加热器的热质量，因此会随着这些因素而变化。
在从炉移除之后，加热器在40℃超声波热水浴缸中洗涤以从离散连接部分之间移除助熔剂残渣。
理论地，由于热膨胀系数(CTE)在陶瓷和金属之间不匹配，接头将不能工作。同样地，如果两个材料被连接而没有陶瓷破裂，接头将不能经受很多热循环。
通过使用独立的散热片60，在散热器和陶瓷加热元件10之间的接触区域存在减小，这限制了由热膨胀系数不匹配引起的沿一个取向(跨过陶瓷加热元件的宽度)的问题。此外，通过沿沿每个独立的散热片设置离散地接触点62，由不匹配引起的问题是另一方向的热膨胀系数(沿陶瓷加热元件10的长度)。离散连接部分充当应力释放切口。
陶瓷加热器的形式中的一些变式现在将被描述。散热片60可为如图7a和7b中所示的全部相同高度。这是钎焊加热器的最简单实施例。由于大部分头发护理器具具有管状外壳，散热片可以制造为具有变化高度。图8a和8b示出了这个。至少一个散热片60是在最大高度处。在此实例中，两个散热片60是在最大高度，且为了使得加热器成管状，它们位于陶瓷加热元件的中间。陶瓷加热元件10由第一边缘12和第二边缘14限定，所以陶瓷加热元件10的中间是在这些边缘之间。当我们接近第一边缘12和第二边缘14的任一个时，散热片60a，60b，60c高度逐渐变短以形成管状形状。
如上所述，图3a示出了矩形陶瓷加热元件中的加热器迹线300，310的实例。在此实例中，到迹线300，310两者的电力在陶瓷加热元件的第一端部320处通过第一对连接器324提供，第二对连接器326被设置在陶瓷加热元件10的第二端部322处。如技术人员将知晓的，连接器可被定位在沿陶瓷加热元件的不同位置处。
图3b示出了弧形陶瓷加热元件150。在此实施例中，两个加热器迹线302，312没有如先前一样相邻，相反它们是并排的且共享共同的连接处330，该连接处330被定位为沿第一端部320和第二端部322之间的陶瓷加热元件的长度居中。这个共同的连接器可为火线或零线连接器。对于第一迹线320，第二连接器332被设置为邻近陶瓷加热元件150的第一端部320，且对于第二迹线312，第二连接器334被设置为邻近陶瓷加热元件150的第二端部322。这两个第二连接器332，334是火线和零线连接器的另一个。
作为沿陶瓷加热元件150的边缘提供的连接器的替代，图13a和13b示出了不同的布置。在这些实施例中，加热器迹线被交错，如图3a中的，但所有连接器340，342，344被提供在陶瓷加热元件150的第一端部332处。再次地，连接器344中的一个是共享连接器，且提供到陶瓷加热元件150的火线或零线连接器，且其他两个连接器340，344是火线和零线连接器的另一个。
图11a，11b示出了钎焊加热器，其中具有变化高度的散热片60，60a，60b，60c和60d(如关于图8a和8b中所描述的)也被钎焊到弧形陶瓷加热元件150。
图13a示出了钎焊加热器，其中散热片60具有变化间距。弧形陶瓷加热元件150具有内部半径ri和外部半径ro，每个具有公共的中心c。在内部半径ri处，存在散热片间距xi，且在外部半径ro处，存在散热片间距xo，其中xo大于xi，由此散热片之间的间距从内部半径ri朝向外部半径ro逐步地增加。当加热器中的流体从第一端部322流动到第二端部324时，该变化间距帮助热量管理和流动管理。每个通道中的流动限制(散热片之间的间隔)被改变。这是设计变量，其允许流体被重新分配。加热器的外部半径具有较长的通道长度(较长的散热片)。给定体积的空气将耗费更多时间穿过这些通道，当它穿过该通道时加热到更高。如果散热片之间的间距在这个区域中被增加，这些通道中的流动速率将增加。这降低停留时间，所以那里存在较少空气加热。在此实施例中，内部半径是约29mm，外部半径是约59mm。中心路径长度(这是在内部半径和外部半径之间的中间线)是69mm。散热片60的高度是约13mm。
图13b示出了散热片60不是必需要在第一端部322处对齐。根据加热器的入口侧部350的配置，可能不能具有离散连接部分62在从这个入口侧部350的公共距离处起点，由此第一散热片600可关于邻近散热片602，604交错。
现在参考图14a和14b，加热器80被示出在外壳82中。传统地，这样的外壳将由绝缘材料制造，比如云母。对于笔直的加热器实例，本文描述的云母将可接受。然而，对于弧形加热器，它难以包云母片，特别是在中心处的内部半径上，因为需要的云母的长度小于外部半径上的。由于这个，且实际上散热翅片是不带电，金属外壳可被使用。在更传统的线加热器中，这是不可能的，因为存在带电加热器元件接触附件的风险，也许在一些损坏被持续之后。理论上，外壳82可被设计为接触加热器80，然而，发现使得散热片末端84和陶瓷加热元件150的第一边缘86和第二边缘86两者之间存在较小间隙是有益的。0.5mm-2mm的间隙90被使用，因为这个给出足够的空气间隙以允许流体绕弯曲部的控制和外壳的温度的热量管理。由此，外壳82的外表面在25℃的环境温度中是75℃。
图15a和15b示出了干发器的实例，描述的加热器可被使用在其中。干发器700具有在手柄720的一个端部处的流体入口702，从流体入口702通过手柄720延伸到流体出口706的流体流动路径704。流体通过位于手柄720内的电机被吸入流体入口702。在此实例中，加热器80被弯曲或成弧形且位于从手柄720的第一方向到流体出口706的第二方向的过渡区域中。在此实施例中，第二方向垂直于第一方向，但是这是个优选特征，因为当用户握住手柄时，流体出口可容易地关于用户的头发转动。
本文中描述的陶瓷加热元件被设计为承受400℃，在1500W的功率输入下在出口处在最大流体温度处125℃。表4显示了实现的参数范围。
表4
在图15a和15b中所示的干发器内，用于加热器80和附件82的包封-加热器组件-具有35mm的最大外部直径。这个加热器80被证明为提供1500W的加热元件功率，在穿过干发器13.5l/s空气流量下，其中在13.5l/s空气和1500W输入功率下具有1000Pa的最大加热器组件压力下降。此外随着图13a中示出的散热片间距变化，跨排出空气流横截面具有±5degC的最大温度差。
图9a和9b示出了替代实施例，其中散热片260不被形成为单独的冲压片，反而单片金属片被折叠为与基部部分62成波浪状或城堡形，其中基底部分262适于被钎焊到陶瓷加热元件62。形成离散连接区域264的过程在冲压过程之后而且以先前相同的方式被执行。然而，每个散热片260共享离散连接区域264而不是具有单独一个。这进一步地最小化接触区域且由此最小化金属散热片和陶瓷加热元件之间的热不匹配的区域。此外，存在顶部区段264，其经由两个邻近散热片260a，260b供给热量，由此朝向散热片末端传输的热量被增加。
图16示出了热定型设备800的另一实例，其适于与图7b中所示的笔直加热器一起使用。该设备是管状形状，具有在一个端部处的流体入口802和在远侧端部处的流体出口804，其中流体流动路径在它们之间。在使用中，风扇单元吸取流体进入流体入口，且加热器在流体在流体出口处退出设备之前可选择地加热流体。
已经关于干发器和热定型设备详细描述了本发明，但是其可适用于吸入流体并且引导该流体从器具流出的任何器具。
该器具可与加热器一起使用或可不与加热器一起使用；流体在高速下流出的作用具有烘干效应。
流动通过器具的流体通常为空气，但是可以是一种或多种气体的不同组合，并且可包括添加剂，用于提高器具性能或器具对输出所对准的物体的影响，该物体例如为头发和头发的发型。
本发明不限于上面给出的详细描述。多种变形形式对于本领域的技术人员将是显而易见的。

Claims (12)

1.一种加热器，包括陶瓷加热元件和用于从陶瓷加热元件散热的至少两个散热片，其中所述陶瓷加热元件在一个尺度上沿平面延伸，且所述至少两个散热片远离所述平面延伸，且其中所述至少两个散热片通过离散的连接部分连接到陶瓷加热元件。
2.根据权利要求1所述的加热器，其中所述离散连接部分是陶瓷加热元件和所述至少两个散热片之间的多个大体相似的接触区域。
3.根据权利要求1或2所述的加热器，其中所述离散连接部分每个通过相似尺寸的间隙间隔开。
4.根据权利要求3所述的加热器，其中所述散热片具有厚度，且所述间隙在所述散热片厚度的0.8和1.2倍之间。
5.根据权利要求1所述的加热器，其中所述至少两个散热片被布置在陶瓷加热元件的每侧上。
6.根据权利要求1所述的加热器，其中所述加热器包括多个散热片，所述多个散热片从陶瓷加热元件的两侧延伸。
7.根据权利要求6所述的加热器，其中所述多个散热片从第一边缘到第二边缘高度变化。
8.一种附接金属散热片到陶瓷加热元件的方法，所述方法包括步骤：
(a)施加填料材料到陶瓷加热元件的表面；
(b)放置金属散热片在填料材料之上以产生加热器模板；
(c)在炉中以750℃和900℃之间的温度钎焊加热器模板以熔化填料且使得填料和陶瓷加热元件一起反应。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述散热片由铜，不锈钢和科瓦合金中的一个制成。
10.如权利要求8或9中所述的方法，所述方法包括另外的步骤：
(i)以金属涂覆浆料涂覆陶瓷加热元件的表面；
(ii)烧结被涂覆的陶瓷加热元件；
(iii)化学镀镍层在被烧结的被涂覆的陶瓷加热元件上以产生主金属化表面；
(iv)施加助熔剂到主金属化表面；其中步骤(i)-(iv)在步骤(a)之前被执行，且其中步骤(c)额外地熔化位于金属散热片和主金属化表面之间的助熔剂，且以约600℃的温度处被执行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述金属涂覆浆料是用于形成陶瓷加热元件的陶瓷材料和耐火材料的混合物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属涂覆浆料以10-12微米的厚度施加到陶瓷加热元件。
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