CN111170640B - 烹饪用非金属加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非金属加热装置，包括壶体和底座，所述壶体由割底的非金属壶体和非金属板组成，所述割底的非金属壶体与非金属板通过玻璃粉涂料成型为一体结构；所述非金属板的底部设有加热装置。采用本发明，加热装置的本体实现全非金属制作，能同时解决成本较低、寿命长、安全、可量产、清洗容易等问题。

Description

烹饪用非金属加热装置
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种烹饪用非金属加热装置。
背景技术
水壶是生活的必需品，从煤气烧水壶到智能塑料电水壶，到不锈钢电水壶，再到半玻璃水壶、全玻璃水壶，产品在不断更新换代。玻璃物理特性稳定、安全、干净，不会与加热的食品产生化学反应，不会有重金属的隐忧，玻璃的透明体可以穿透远红外线，提升水质、优化水源。
目前的全玻璃水壶大体有这样几种技术：透明纳米膜、碳膜和厚膜。前二种功率衰减快，已被各家厂商所放弃，后者功率稳定性好，但工艺要求高，对玻璃本体的加工指标要求严格，例如：平滑度，厚度的均匀度，致密性，不能有气泡、坑洼等。上述指标中，任何一项达不到标准，电热膜易产生热结，及微闪放电，瞬时温升高，最终导致玻璃体破碎。而且，发热膜需要与玻璃的温度特性、热膨胀系数匹配，同时还要与玻璃能够良好的粘附、浸润。且发热膜的浆料调制后还要烧制和测试，测试周期长，不确定因素大，一旦玻璃的物性变化又要花较长时间重新调制。
以目前玻璃国内外的行业加工水平，是无法满足上述加工指标的。于是以成本高昂的石英玻璃来替代经济性好的硼硅玻璃的解决方法应运而生。然而，石英玻璃的成本是硼硅玻璃的几十倍，虽然石英的厚薄、平滑性、气泡坑洼均优于硼硅，但石英熔点高，壶体成型加工难，成本巨大，不能量产。
为了解决玻璃材质的固有缺陷，这些年出现了另外的一些解决方案，例如：割底玻璃壶体，即用金属发热盘以及硅胶密封圈，嵌入在割底玻璃壶体上，形成一种伪全玻璃养生壶。由于金属发热盘直接和加热液体接触，虽然可以提高传热效率，但是其破坏了全玻璃的理念，热煮食物的过程中，食物与硅胶化学反应，导致污染、变色、重金属超标。而且，密封圈和发热体过渡的地方常常也是清理的死角，不能保证安全卫生。此外，上述结构的密封一致性不好，不能实现量产。
又如：将发热膜直接附着在壶体上，由于壶体材料导热不佳，容易造成局部过热，使得发热膜过热而烧蚀，还可能因壶体材料冷热收缩不均而造成壶体破裂。
再如：外置辐射的方案，即在玻璃壶底部放置石英加热管，对盛水玻璃容器进行加热，其缺点是：底部热量高，可见光刺眼，控制系统不准确等。
即，目前的全玻璃水壶的方案无法同时满足成本较低、寿命长、安全、可量产、清洗容易等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种烹饪用非金属加热装置，加热装置的壶体实现全非金属制作，能同时解决成本较低、寿命长、安全、可量产、清洗容易等问题。
为达到上述技术效果，本发明提供了一种烹饪用非金属加热装置，包括壶体和底座，所述壶体由割底的非金属壶体和非金属板组成，所述割底的非金属壶体与非金属板通过玻璃粉涂料成型为一体结构；
所述非金属板的底部设有加热装置。
作为上述技术方案的改进，所述割底的非金属壶体包括侧壁而不设有底部，所述侧壁形成中空的壶体结构。
作为上述技术方案的改进，所述非金属壶体为玻璃壶或陶瓷壶；
所述非金属板为玻璃板或陶瓷板；
所述加热装置为加热膜。
作为上述技术方案的改进，所述玻璃粉涂料为由0.5～20wt％玻璃粉、50～90wt％金属粉和5～30wt％有机组分制成的膏状物。
作为上述技术方案的改进，所述玻璃粉包括SiO2 5～60％，Al2O3 5～30％，B2O3 2～30％，CaO 0～15％，MgO 0～5％，Bi2O3 0～70％，ZnO 0～50％，Li2O 0～10％，P2O5 0～5％，TiO2 0～5％，ZrO2 0～5％；
所述金属粉为金粉、银粉、铜粉、钨粉、钯粉、铂粉中的一种或几种。
作为上述技术方案的改进，所述玻璃粉由下述方法制得：将玻璃粉的各组分按配方混合，在1250～1600℃熔融均匀，水淬，烘干，粉碎得到D50＝2.5μm的粉末。
作为上述技术方案的改进，所述金属粉的D50＜2μm。
作为上述技术方案的改进，所述割底的非金属壶体包括壶身、与壶身连接的凹部或凸部，所述凹部或凸部向外或向内延伸形成一平整部，所述平整部与非金属板通过玻璃粉涂料连接固定。
作为上述技术方案的改进，所述平整部的宽度为2-5mm。
作为上述技术方案的改进，所述凹部或凸部上设有固定环，用于实现壶体和底座的连接固定。
由于现有玻璃吹制工艺的限制，导致现有全玻璃壶体的平滑度、厚度均匀度、气泡、坑洼等条件无法满足与发热膜相匹配。为此，本发明采用割底的非金属壶体和非金属板通过玻璃粉涂料连接，形成全玻璃壶体，实施本发明具有如下有益效果：
1、壶体寿命长：非金属板的平整性好，厚度均匀度好，且无气泡和坑洼，发热膜设于其表面，可以与其进行良好匹配，发热膜不易产生热结及微闪放电，避免玻璃壶体破碎，提高壶体和发热膜的使用寿命；
2、耐热性好、附着牢度好：本发明壶体经受0-500℃的冷热冲击后整体完好，壶体不开裂，非金属板不脱落；
3、密封性能好：有效避免漏水和渗水；
4、安全性能好：割底的非金属壶体和非金属板通过玻璃粉涂料连接，所述玻璃粉涂料是导电体，可以通过固定环接地，有效保证了电气安全；
5、抗热震性好、无重金属析出，避免了采用密封圈连接带来的一系列问题；
6、功率大：该全玻璃加热容器可以在800-3000瓦区任意的置配；
7、可靠性好：非金属板与加热膜形成发热盘，该发热盘的工作温度仅在109度左右，从而使发热盘的稳定性、可靠性、寿命周期大大提高。
因此，本发明能同时解决成本较低、寿命长、安全、可量产、清洗容易等问题。
附图说明
图1是本发明一种非金属加热壶的剖视图。
图2是本发明非金属壶体的立体图。
图3是本发明非金属壶体的主视剖视图。
图4是图3所示的A部的局部放大图。
图5是本发明非金属壶体的仰视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
由于现有玻璃吹制工艺的限制，导致现有全玻璃壶体的平滑度、厚度均匀度、气泡、坑洼等条件无法满足与发热膜相匹配。因此，本发明提供一种全新思路的解决方案，采用割底的非金属壶体和非金属板连接，以此来实现全玻璃水壶。此方法结构简单，清洗容易，容易实现，然而由于玻璃壶体的厚度很小，导致其与玻璃板的连接截面很小，玻璃壶体与玻璃板如何实现稳固连接，成为关键所在。
为此，如图1所示，本发明设计了一种烹饪用非金属加热装置，包括壶体1、底座2和功能控制底座3，壶体1与底座2成型为一体结构，再放置在功能控制底座3上，实现智能控制烧水。
所述壶体1由割底的非金属壶体11和非金属板12组成，所述割底的非金属壶体11与非金属板12通过玻璃粉涂料成型为一体结构。
结合图2、图3和图4，所述非金属壶体1为割底的壶体。
需要说明的是，割底的壶体只包括侧壁，而不设有底部，所述侧壁形成中空的壶体结构。本发明割底的壶体11的底部与非金属板12连接，形成一完整的壶体结构。
所述非金属壶体1可以是玻璃壶体、陶瓷壶体或石英壶体，但不限于此。优选的，所述非金属壶体为玻璃壶体。
所述非金属板12可以是玻璃板或陶瓷板，但不限于此。优选的，所述非金属板是玻璃板。
如图5所示，所述非金属板12的底部设有加热装置13，所述加热装置13为加热膜。
非金属板12的平整性好，厚度均匀度好，且无气泡和坑洼，发热膜13设于其表面，可以与其进行良好匹配，发热膜13不易产生热结及微闪放电，避免玻璃壶体破碎，提高壶体和发热膜的使用寿命。
所述加热装置除了是加热膜，还可以是其他加热体或加热盘。
所述非金属加热装置可以是烧水壶、电炖盅、电饭煲等厨房电器，但不限于此。图1-5所示加热装置为烧水壶。
由于玻璃壶体的厚度很小，导致其与玻璃板的连接截面很小，玻璃壶体与玻璃板如何实现稳固连接，此乃本发明的技术难点。普通的粘结胶无法既实现稳固连接，又实现全玻璃制作。
所述割底的非金属壶体11与非金属板12通过玻璃粉涂料构烧结连接形成一体结构。玻璃粉涂料可以将非金属板12和非金属壶体11进行连接，使之具备良好的密封性能，且附着牢度好、抗热震性好、安全可靠、无重金属析出，避免了采用密封圈连接带来的一系列问题。
具体的，所述玻璃粉涂料为由0.5～20wt％玻璃粉、50～90wt％金属粉和5～30wt％有机组分制成的膏状物。
所述玻璃粉包括SiO2 5～60％，Al2O3 5～30％，B2O3 2～30％，CaO0～15％，MgO 0～5％，Bi2O3 0～70％，ZnO 0～50％，Li2O 0～10％，P2O5 0～5％，TiO2 0～5％，ZrO2 0～5％；
优选的，所述玻璃粉包括SiO2 10～50％，Al2O3 10～20％，B2O3 5～20％，CaO 0～8％，MgO 0～3％，Bi2O3 0～50％，ZnO 0～40％，Li2O 0～8％，P2O5 0～3％，TiO2 0～3％，ZrO2 0～3％。
所述玻璃粉由下述方法制得：将玻璃粉的各组分按配方混合，在1250～1600℃熔融均匀，水淬，烘干，粉碎得到D50＝2.5μm的粉末。
所述玻璃粉的上述组分通过调整不同的含量比例，可以匹配不同的金属与玻璃/陶瓷，或者是非金属之间的封接。
所述金属粉为金粉、银粉、铜粉、钨粉、钯粉、铂粉中的一种或几种。所述金属粉的D50＜2μm。所述金属粉的粒径与上述玻璃粉的粒径相搭配，以使其在粘结过程中容易成型。
所述有机组分可以选用树脂或醇类溶剂，所述树脂包括乙基纤维素，所述醇类溶剂包括松油醇，但不限于此。所述有机组分作为辅料，给涂料提供一定的流变特性，形成连续均匀的膜层。
该玻璃粉涂料主要组成成分由玻璃粉和金属粉组成，然后与有机载体混合调制成膏状物，根据不同材料对封接的要求，在600～1300℃下，空气气氛或保护气氛下封接，能满足金属、玻璃、陶瓷不同材料或者相同材料之间的封接要求，具有以下优点：
1、附着牢度好：能够将热膨胀系数相差比较大的两种材料封接起来，也可以在封接面积很小的条件下依然具有良好的粘结效果；附着牢度测试方法：封接好的水壶样品正放，内部置入10kg砝码，然后缓慢均匀将水壶提起，循环测试3次，壶底不脱落。
2、抗热震性好：该材料本身具有一定的延展性，其弹性模量与玻璃/陶瓷相对接近，确保在使用过程中，两种材料不会因为温度的剧烈波动，导致封接处产生微小的裂痕，导致封接失效；抗热震性测试方法：将封接好的壶体，置入200℃的马弗炉中，恒温10min，然后取出迅速置入冰水浴中水淬，循环测试100次，外观、电性能无明显变化。
3、安全：该封接材料不含铅镉铬汞等重金属元素，化学稳定性好，无其它元素析出，在400℃以下使用安全可靠。
因此，本发明通过玻璃粉涂料，可以将非金属板12和非金属壶体11进行连接，尤其适用于玻璃板和玻璃壶体之间的连接，使之具备良好的密封性能，且附着牢度好、抗热震性好、安全可靠、无重金属析出，避免了采用密封圈连接带来的一系列问题
非金属加热装置由下述方法制得：
制作割底的非金属壶体；
准备非金属板，非金属板的表面印刷有发热膜；
对非金属板表面进行预处理，使其光洁、平整；
在非金属壶体和非金属板的连接之处涂布玻璃粉涂料，然后将非金属壶体和非金属板紧密贴合，在600～1300℃、空气气氛或保护气氛下烧结封接，得到成品。
进一步，如图3和图4所示，为了保证非金属壶体和非金属板之间具有更佳的连接效果，所述割底的非金属壶体11包括壶身11A、与壶身11A连接的凹部11B或凸部，所述凹部11B或凸部向外或向内延伸形成一平整部11C，所述平整部11C与非金属板12通过玻璃粉涂料连接固定。
优选的，所述平整部的宽度为2-5mm。若平整度的宽度小于2mm，则导致致密性不好，容易发生漏水或渗水。若平整度的宽度大于5mm，则会影响加热装置的导热效率。
所述凹部11B或凸部上可以设有固定环。所述固定环可以根据产品的外观形状来进行配合设计，而且，所述固定环上还可以设有连接件，用于实现壶体和底座的连接固定。
下面以具体实施例进一步阐述本发明
实施例1
一、制作割底的高硼硅玻璃壶，该壶体包括壶身、与壶身连接的凹部，所述凹部向外延伸形成一平整部；
二、准备玻璃板，在玻璃板的背面印刷发热膜；
三、制备玻璃粉涂料
1、玻璃粉的制备：玻璃粉的配比为SiO2 30％，Al2O3 10％，B2O3 15％，MgO 5％，ZnO25％，CaO 15％；将上述组分在1450℃熔融均匀，水淬，烘干，粉碎得到D50＝2.5μm的粉末，即得到玻璃粉；
2、金属粉：纯银粉，D50<2μm；
3、焊接膏配制：有机组分15％，玻璃粉5％，金属粉80％，将上述组分充分搅拌，过三辊机分散均匀，得到膏状的封接材料；
四、在高硼硅玻璃壶的平整部和玻璃板的正面的连接之处涂布一层均匀的玻璃粉涂料，然后将二者紧密贴合，在250℃烘干30min，然后在650℃烧结10min，即可。
封接后壶体整体结构测试结果如下：
Figure BDA0002378561360000081
实施例2
一、制作割底的高硼硅玻璃壶，该壶体包括壶身、与壶身连接的凹部，所述凹部向外延伸形成一平整部；
二、准备玻璃板，在玻璃板的背面印刷发热膜；
三、制备玻璃粉涂料
1、玻璃粉的制备：玻璃粉的配比为SiO2 40％，Al2O3 10％，B2O310％，MgO 5％，ZnO25％，CaO 10％；将上述组分在1450℃熔融均匀，水淬，烘干，粉碎得到D50＝2.5μm的粉末，即得到玻璃粉；
2、金属粉：纯铜粉，D50<2μm；
3、焊接膏配制：有机组分10％，玻璃粉5％，金属粉85％，将上述组分充分搅拌，过三辊机分散均匀，得到膏状的封接材料；
四、在高硼硅玻璃壶的平整部和玻璃板的正面的连接之处涂布一层均匀的玻璃粉涂料，然后将二者紧密贴合，在250℃烘干30min，然后在650℃烧结10min，即可。
封接后壶体整体结构测试结果如下：
Figure BDA0002378561360000091
实施例3
一、制作割底的微晶玻璃壶，该壶体包括壶身、与壶身连接的凹部，所述凹部向外延伸形成一平整部；
二、准备玻璃板，在玻璃板的背面印刷发热膜；
三、制备玻璃粉涂料
1、玻璃粉的制备：玻璃粉的配比为SiO2 60％，Al2O3 15％，B2O3 10％，MgO 5％，Li2O 4％，K2O 2％，P2O5 2％，TiO2 1％，ZrO2 1％；将上述组分在1550℃熔融均匀，水淬，烘干，粉碎得到D50＝2.5μm的粉末，即得到玻璃粉；
2、金属粉：银粉95％，钯粉5％；D50<2μm；
3、焊接膏配制：有机组分15％，玻璃粉5％，金属粉80％，将上述组分充分搅拌，过三辊机分散均匀，得到膏状的封接材料；
四、在微晶玻璃壶的平整部和玻璃板的正面的连接之处涂布一层均匀的玻璃粉涂料，然后将二者紧密贴合，在250℃烘干30min，然后在950℃烧结30min，即可。
封接后壶体整体结构测试结果如下：
Figure BDA0002378561360000101
实施例4
一、制作割底的微晶玻璃壶，该壶体包括壶身、与壶身连接的凹部，所述凹部向外延伸形成一平整部；
二、准备玻璃板，在玻璃板的背面印刷发热膜；
三、制备玻璃粉涂料
1、玻璃粉的制备：玻璃粉的配比为SiO2 60％，Al2O3 15％，B2O3 10％，MgO 5％，Li2O 4％，K2O 2％，P2O5 2％，TiO2 1％，ZrO2 1％；将上述组分在1550℃熔融均匀，水淬，烘干，粉碎得到D50＝2.5μm的粉末，即得到玻璃粉；
2、金属粉：银粉90％，钯粉10％；D50<2μm；
3、焊接膏配制：有机组分12％，玻璃粉8％，金属粉80％，将上述组分充分搅拌，过三辊机分散均匀，得到膏状的封接材料；
四、在微晶玻璃壶的平整部和玻璃板的正面的连接之处涂布一层均匀的玻璃粉涂料，然后将二者紧密贴合，在250℃烘干30min，然后在950℃烧结30min，即可。
封接后壶体整体结构测试结果如下：
Figure BDA0002378561360000102
Figure BDA0002378561360000111
实施例5
一、制作割底的氧化铝陶瓷壶，该壶体包括壶身、与壶身连接的凹部，所述凹部向外延伸形成一平整部；
二、准备陶瓷板，在陶瓷板的背面印刷发热膜；
三、制备玻璃粉涂料
1、玻璃粉的制备：玻璃粉的配比为Al2O3 60％，B2O3 30％，Bi2O3 10％；将上述组分混合均匀，在1600℃熔融均匀，水淬，烘干，然后粉碎得到D50＝2.5μm的粉末，即得到玻璃粉；
2、金属粉：钨粉，D50＝2.5μm；
3、焊接膏配制：有机组分15％，玻璃粉10％，金属粉75％，将上述组分充分搅拌，过三辊机分散均匀，得到膏状的封接材料；
四、在氧化铝陶瓷壶的平整部和陶瓷板的正面的连接之处涂布一层均匀的玻璃粉涂料，然后将二者紧密贴合，在250℃烘干30min，然后在1300℃，氢气气氛保护下，烧结10min，即可。
封接后壶体整体结构测试结果如下：
Figure BDA0002378561360000112
Figure BDA0002378561360000121
实施例6
一、制作割底的氧化铝陶瓷壶，该壶体包括壶身、与壶身连接的凹部，所述凹部向外延伸形成一平整部；
二、准备玻璃板，在玻璃板的背面印刷发热膜；
三、制备玻璃粉涂料
1、玻璃粉的制备：玻璃粉的配比为Al2O3 60％，B2O3 30％，Bi2O310％；将上述组分混合均匀，在1600℃熔融均匀，水淬，烘干，然后粉碎得到D50＝2.5μm的粉末，即得到玻璃粉；
2、金属粉：钨粉90％，银粉10％，D50＝2.5μm；
3、焊接膏配制：有机组分15％，玻璃粉10％，金属粉75％，将上述组分充分搅拌，过三辊机分散均匀，得到膏状的封接材料；
四、在氧化铝陶瓷壶的平整部和玻璃板的正面的连接之处涂布一层均匀的玻璃粉涂料，然后将二者紧密贴合，在250℃烘干30min，然后在1300℃，氢气气氛保护下，烧结10min，即可。
封接后壶体整体结构测试结果如下：
Figure BDA0002378561360000122
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种烹饪用非金属加热装置，包括壶体和底座，其特征在于，所述壶体由割底的非金属壶体和非金属板组成，
所述割底的非金属壶体与非金属板通过玻璃粉涂料成型为一体结构；
所述非金属板的底部设有加热装置；
所述玻璃粉涂料为由0.5～20wt％玻璃粉、50～90wt％金属粉和5～30wt％有机组分制成的膏状物；
所述玻璃粉包括SiO2 5～60％，Al2O3 5～30％，B2O3 2～30％，CaO0～15％，MgO 0～5％，Bi2O3 0～70％，ZnO 0～50％，Li2O 0～10％，P2O50～5％，TiO2 0～5％，ZrO2 0～5％。
2.如权利要求1所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述割底的非金属壶体包括侧壁而不设有底部，所述侧壁形成中空的壶体结构。
3.如权利要求2所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述非金属壶体为玻璃壶或陶瓷壶；
所述非金属板为玻璃板或陶瓷板。
4.如权利要求1所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述金属粉为金粉、银粉、铜粉、钨粉、钯粉、铂粉中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述玻璃粉由下述方法制得：将玻璃粉的各组分按配方混合，在1250～1600℃熔融均匀，水淬，烘干，粉碎得到D50＝2.5μm的粉末。
6.如权利要求4所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述金属粉的D50＜2μm。
7.如权利要求1所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述割底的非金属壶体包括壶身、与壶身连接的凹部或凸部，所述凹部或凸部向外或向内延伸形成一平整部，所述平整部与非金属板通过玻璃粉涂料连接固定。
8.如权利要求7所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述平整部的宽度为2-5mm。
9.如权利要求7所述的烹饪用非金属加热装置，其特征在于，所述凹部或凸部上设有固定环，用于实现壶体和底座的连接固定。
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