CN1138454C - 浸入式加热件和制造方法 - Google Patents

Abstract

浸入式加热件，它包括确定其顶面和底面的第一和第二导电基片。各基片的一侧上设有电绝缘层，两基片安装到一起而使绝缘层相互面对，在两绝缘层之间则夹设电阻加热轨道。这种结构不需在加热轨道上另设厚的保护性绝缘层。

Description

浸入式加热件和制造方法

技术领域

本发明涉及液体加热容器如电热水壶、深的油炸锅、煮咖啡机等等的浸入式加热件。具体地说，本发明涉及采用厚膜加热轨道进行加热的加热件。

背景技术

在热水应用方面例如水壶和煮咖啡机方面越来越多地采用厚膜加热件。传统上，厚膜加热件确定了待加热液体用容器的底部。这种加热器本身包括一金属基片。在其一层设有绝缘层，绝缘层上设有印刷电路轨道。当此加热件安装到容器中，此基片的与加热轨道相反的一侧便确定出容器的底部，使得加热轨道和绝缘层位于容器之外而不与拟加热的液体接触。应用厚膜加热导轨与应用传统的套式浸入型加热件相比能提高加热件的功率，另一个优点是便于清洗容器的内部。为了改进液体加热容器内部的外观，还提供有平面式加热件。

曾提出过来制造厚膜的浸入式加热件。例如国际专利公告No.WO94/18807公开的浸入式加热件包括有位于两绝缘层之间且设在不锈钢支承板上的厚膜电阻加热轨道。这种加热轨道必须由绝缘层盖住，这是因为浸入式加热器中加热件的两侧都与待加热的液体接触。顶部绝缘层必须起到机械保护层的作用，需要有足够的厚度来抗御意外的伤害(例如在清洗中)。

传统的厚膜加热件本身确定出用于待加热的液体的容器的一部分，绝缘层在金属基片的第一温度下烧成，而厚膜加热导轨是沉积形成在绝缘层上并在一第二的较低温度下烧成。因此，加热导轨的烧成阶段不会伤害其下的绝缘层，这是由于绝缘层能够经受颇高的温度且本身也具有较高的烧成温度。这样，要是企图在加热轨道上另增绝缘层，如WO94/18807所提出的，就会出现下述问题：这时的烧成需将第二绝缘层粘合到加热轨道上而可能损伤加热轨道本身，例如要是选择了相似的两绝缘层时就会改变加热轨道的电阻。

发明内容

根据本发明所提供的浸入式加热件包括第一和第二确定出加热件的顶面和底面的导热基片和设在各基片一侧上的电绝缘层，一厚膜电阻加热轨道形成在该两基片之一的电绝缘层上，这两块基片安装到一起而使这两个绝缘层相互面对，并以电阻加热轨道夹于这两个绝缘层之间。

由于本发明的浸入件包括两个基片，每片各有与其自身相关的绝缘层，两个绝缘层便可在将加热轨道加于两个基片之前按所需的高温烧成。

所述绝缘层最好包括法琅层，后者的烧成温度大于750℃，一般约在900℃的范围内。加热轨道最好是银钯轨道，它的烧成温度通常为600～750℃，但取决于所选组份，也可以适当地高到850℃。

浸入件中可以设有垂直于基片表面、贯通其中的通道，以改善液体从加热件之下到加热件之上的流动。这样就改善了通过对流来加热液体的方式，并减少了在加热件下形成蒸汽袋的可能性，而这种蒸汽袋会降低将热传递给加热的液体的效率。

本发明还提供了装有本发明的浸入件的电热水壶。

此外，本发明还提供了制造浸入式加热件的方法，此方法包括下述步骤：

提供第一和第二导热基片；

在此第一和第二基片的一侧上沉积电绝缘层并将各个绝缘层在第一烧成温度下烧成；

在这两基片之一的绝缘层上沉积厚膜式导电加热轨道，并在低于或等于第一烧成温度的第二烧成温度下烧成此加热轨道；

将此第一和第二衬片安装到一起，且使这两个绝缘层相互面对并以该加热轨道夹在这两绝缘层之间。

根据本发明的方法，所述绝缘层分设在不同的基片上，同时可以被沉积和烧成而不会对随后加到这两基片之一上的加热轨道有任何影响。

将两基片安装到一起的步骤最好包括将粘合剂施加到两基片中之一的绝缘层上，将两基片压合到一起，然后在低于第二烧成温度的第三烧成温度下烧成加热件以便固化此粘合剂。粘合剂可以包括铅玻璃组分，后者一般可具有约500℃的烧结温度。

下面通过参考附图以举例方式所示明的内容来描述本发明，附图中：

附图说明

图1示明本发明的加热件；

图2示明装有本发明的浸入式加热件的电热水壶。

具体实施方式

在下面的说明中，本发明的加热件是结合电热水壶作描述的。但应知本发明的加热件可以应用于采用浸入式加热件任何现有的液体加热容器中，或是应用于传统上把加热件用作确定出部分加热室的情形中。附图中，构成加热件各层的厚度为便于说明已作了放大。

图1示明本发明的加热件。此加热件2包括和一和第二不锈钢基片4、6，它们确定出加热件2的相对表面。各基片4、6的一面上各设有绝缘层40、60。这两块基片及其相关的绝缘层安装到一起而使绝缘层相互面对。中间层8夹设于两基片4和6之间且包含着电阻加热轨道10如图1中的虚线所示。加热轨道10包括在两接触端子12之间延伸的路径。

为能与接触端子12电连接，两基片之一(图1中的基片4)设有穿过基片4和相关绝缘层的孔13。

由于本发明的加热件有两块分设的基片，每片各有其相应的绝缘层，这种绝缘层可以与加热轨道形成无关地沉积于各自的绝缘层上，使得这种优选出的绝缘层(见以后所述)所需的高温烧成过程不会损伤加热轨道的材料。

图1所示的加热件还设有选择性的对流通道14，促进液体从加热件的一侧通到另一侧。这种加热件还具有在其图1所示的螺栓孔形式的安装装置。

下面说明图1所示加热件制造时涉及的过程。

各基片4、6包括导热材料的板如不锈钢板，这有利于抗侵蚀。基片由一般扁平的金属片制成，可取任何合适的形状。各基片4、6厚约1mm，使得加热件在具有充分刚性的同时还能让热通过各基片传给拟加热的液体。两基片之一设有孔13(如上述)，以便连接将夹置两基片间的加热件轨道。这种孔13可在布设绝缘层之前或之后形成于基片中。

布设于各基片上的绝缘层40、60可包括例如玻璃陶瓷涂敷材料。这可以将粉末状玻璃材料由丝网印刷法除布到基片上，通过加热而把基片加热到绝缘层的烧结温度使这种材料结晶化。通常，绝缘层厚约50～250μm，具有低热阻的适当的玻璃陶瓷材料的烧结温度高于750℃，一般约900℃。

内行的人周知有许许多多的玻璃陶瓷组成，选用作这种绝缘层的陶瓷材料取决于绝缘层所需的特性如介电常数、击穿电压、漏泄电流、电阻、热率、绝缘层厚度以及热容。

代替应用玻璃陶瓷介电绝缘层，可采用涂搪瓷的珐琅基片。涂珐琅的方法涉及将玻璃态釉料通过浸渍、喷涂或对基片进行印花而熔结到基片上，然后再烧结此已涂层的基片使搪瓷熔融成玻璃态涂层。将这种珐琅粘附到钢板5时可以在此钢板涂布珐琅之前对其作喷砂处理来改进粘附性。此外，形成这种玻璃态涂层所需的典型烧结温度超过750℃。

一旦在各基片上形成绝缘层后，用厚膜成膜技术在两基片之一的绝缘层上形成加热轨道10。如上所述，此加热轨道包括连接在两端子间的电阻路径，并可取任意形状。尽管图1所示的是一条路径，但此加热轨道可以包括许多平行的分路，同时还可在基片上设置电控装置如控温用的厚膜热敏电阻。加热轨道10例如包括丝网印制的糊状物，后者经烧结而把轨道粘结到绝缘层6上。这种电阻式的轨道糊料经选择成使其烧成温度低于轨道所沉积到的绝缘层的烧成温度，以使烧成轨道时不损伤其下的绝缘层。厚膜轨道材料的选择例如取决于电阻率和所需的电阻的温度系数。银钯或镍基的(贵金属)轨道在本项技术中属常规的，具有低于或类似于玻璃陶瓷或搪瓷绝缘层的烧成温度的烧成温度。银钯是理想的加热轨道材料，具有约650℃的烧成温度。这种加热轨道的典型厚度是10μm。

上述的在绝缘层之上，于基片上形成加热材料和方法在本项技术中都属常规的。

根据本发明，加热轨道是设在两基片之一上，然后将这两块基片结合而将加热轨道夹于两绝缘层之间。这种优选出的方法是在将两基片压合到一起之前，将粘合剂涂布到两基片之一之上。此种粘合剂包括有电绝缘层，例如另一层陶瓷或珐琅。但其所需的烧成温度低于加热轨道的，以在烧结粘合剂时不损伤加热轨道。理想的粘合剂是铅玻璃料中烧成温度约500℃的。在本发明的方法中，由于低温绝缘层夹设于两基片间，这样的低温度绝缘层就不需机械保护，因而这种层的厚度只需根据在加热轨道路径间提供合适的粘合条件和充填其间空隙来确定。例如铅玻璃的厚度可以采用约20μm。这种铅玻璃糊料可经丝网印刷到或喷涂到两基片之一上，然后将此两基片紧压到一起，直至从其间空隙迫挤出所有气袋。这一过程可在减压条件下进行以促进气袋的排出。随后的低温烧成过程同样有助于从绝缘层中排出空气。

加热件2设有完全贯穿其间的通道14。这些通道有助于液体在加热件的上下区域间对流。这对于较大粘度的液体例如深油炸锅中的油尤为有利。通道14可以选择任何适当的布置形式，尽管在图1中示明了两条通道，但也可采用居中设置的一个孔口。

加热件形状的选择自然要考虑到容器的形状，但应在加热件边缘的周围有一定间隙以使其在加热时能蠕动。但是，即令是加热件的周围留有间隙，与传统的套式加热件相比，清洗容器与加热器内部也远为容易(这时的加热器必要时可以取出，并适合在洗碟机清洗)，同时与确定出相应容器一部分壁部的传统厚膜加热件相比，也改进了传热特性。

如上所述，孔13的设置是用于厚膜加热轨道10连接到接触端子12上的。为了进行这种连接，可以采用弹簧接点、焊接、导电粘合剂或烧结的SMD接点。这样的电接点需用适当的技术密封，例如可将其中设有孔13的基片上的区域安装到容器室的一部分壁部上。这种技术用于图2中所示的电热水壶中并说明于下。

加热件2支承于壶10底的台阶部22上。台阶部22提供了使基片4之一坐落于其上的面，而端子连线24(图2示明了其中之一)通过台阶部22。端子连线24与一控制装置26耦连，后者也接收来自通/断开关27的信号。此控制装置26还具有位于蒸汽室28底部的蒸汽敏感开关，此蒸汽室在发生沸腾时从壶内传导蒸气。控制装置26还包括无绳连接器，通过控制装置26可以实施多种附加的控制功能，但这些将不于本说明中描述。加热器2用通过螺栓孔16的螺栓30固定到台阶部上。自然，可以有种种不同的方法将加热件固定于壶底之上的。

所述加热件可以安装成使其能由用户部下以便更有效地清洗它和加热容器。

Claims (10)

1.浸入式加热件，它包括确定出它的顶面和底面的第一和第二导热基片和设置在各基片一侧上的电绝缘层，一厚膜电阻加热轨道形成在该两基片之一的电绝缘层上，这两块基片安装到一起而使上述绝缘层相互面对，并在这两绝缘层之间则夹设该电阻加热轨道。

2.权利要求1所述的浸入式加热件，其中各绝缘层包括珐琅层。

3.权利要求1或2所述的浸入式加热件，其中的加热轨道包括银钯轨道。

4.权利要求1或2所述的浸入式加热件，其中设有至少一条垂直于基片表面、完全贯穿加热件的通道。

5.安装有上述任一项权利要求中所述浸入式加热件的电热水壶。

6.制造浸入式加热件的方法，此方法包括下述步骤：

提供第一和第二导热基片；

在此第一和第二基片的一侧上沉积电绝缘层并以第一烧成温度烧成各绝缘层；

在此两基片之一的绝缘层上沉积厚膜式导电加热轨道，并在低于或等于第一烧成温度的第二烧成温度下烧成此加热轨道；

将第一和第二基片安装到一起而使上述两绝缘层相互面对并以该加热轨道夹在这两绝缘层之间。

7.权利要求6所述的方法，其中所述将两基片安装到一起的步骤包括：将粘合剂施加于两基片之一的绝缘层上，将这两基片压合到一起，然后在低于所述第二烧成温度的第三烧成温度下加热此加热件以固化上述粘合剂。

8.权利要求7所述的方法，其中所述粘合剂包括铅玻璃。

9.权利要求7或8所述的方法，其中所述电绝缘层包括珐琅层，而第一烧成温度大于750℃。

10.权利要求9所述的方法，其中所述厚膜式导电加热轨道包括银钯层，而第二烧成温度为600～750℃。

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