CN113993430A - 用于包括新型张紧系统的高速烤箱的多平面加热元件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于具有新张紧系统的高速烤箱的多平面加热器元件。所公开的主题包括一种用在高速烤箱中的辐射加热器，该高速烤箱由两个或更多个紧密堆叠以形成有效单个元件的平面加热器元件形成，并通过最小化两个元件中的集中涡流来延长寿命。本公开还包括在没有任何外部工具的情况下安装和移除各种平面加热元件的结构。

Description

用于包括新型张紧系统的高速烤箱的多平面加热元件

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月6日提交的美国临时申请号62/801750的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开教导了一种用于高速烤箱的辐射加热器，该高速烤箱由紧密堆叠以形成有效单个元件的两个或更多个平面加热器元件形成，并通过最小化两个元件中的集中涡流来延长寿命。与单个平面元件相比，多平面加热器元件产生了改进的磁场，该磁场有助于均匀地扩散电流，并通过产生导致局部热点或凹穴的电流集中来最小化大大降低元件使用寿命的任何集中电流。

如在2018年9月13日提交的共同未决美国临时专利申请号62/730893(后来于2019年9月12日作为题为“用于高速烤箱的包含初级导体的加热元件”的PCT/US2019/050805(“‘805PCT申请”)提交，其全部内容通过引用结合于此)中进一步描述，本发明使得能够使用蚀刻或冲压金属板或带，以在高功率水平下运行，寿命显著增加(观察到3到75次)。该元件可以由单一材料原料或网状形成，具有两个或更多个不同厚度和密度的部分，其被调节以最佳地将热量传递给待烹饪的物品。加热器元件适用于在低电压下使用，De Luca元件比小于2(与0.25m×0.25m的平坦区域相比且在整个烤箱长度上测量电阻)，并且还允许在不到3秒的时间内加热上升至最高温度。在一些实施例中，加热器元件包括具有较低电阻的端部，以允许串联元件的连接，并进一步确保端部不会过热，以及便于元件的适当夹紧和张紧。

本发明还包括一种用于加热器元件的新型张紧和夹紧方法。张紧和夹紧机构能够在使用过程中快速变化以及在使用过程中的放置和对准期间正确配准。

背景技术

De Luca在美国专利号8498526B2中充分描述了加热器网的使用，作为在低电压下将高功率安全地输送到烤箱腔的手段。De Luca描述的用于在1-3微米(这对于烹饪食物比如烤面包片是最理想的)的波长下输送高功率输出的典型手段包括使用一种元件，当形成具有平行的顶部和底部元件的0.25m×0.25m的烤箱时，该元件具有其电阻与黑体辐射表面积之比小于2欧姆/平方米的典型特征。如De Luca在美国专利8498526B2中进一步描述，快速升高元件温度的能力对于促进高速烹饪、避免烤箱不使用时的能量消耗、允许“即时”使用以及进一步能够循环开启和关闭加热器以防止过度加热是重要的。能够使用高功率辐射加热器烹饪的过程需要循环加热器的能力，并且物品制法通常可以包括3-15个开启关闭循环。

共同未决的‘805PCT申请描述了一种由单个平面片金属形成的加热器，并且包括用于减小加热器区域中的金属厚度并因此增加元件加热速度的步骤。该元件可以形成有网图案的孔，从而增加黑体辐射面积，并且还增加金属的电阻。尽管在具有显著循环(即通常大于30瓦每平方英寸的平烹饪表面和大于1000个开启关闭循环)的高功率水平下，使用平片网相对于丝网具有显著的制造优势，但已经观察到加热器元件在失效之前具有小于1000-5000个循环的使用寿命。相比之下，在类似功率水平下运行的圆形丝网可能具有10-15000个循环的运行寿命。

加热器材料的预期寿命数据通常以恒定开启模式运行，主要劣化与元件在高温时的氧化有关。作为示例，根据‘805PCT申请形成的平面网在2500瓦时可以具有远大于100000秒的寿命，但当在相同瓦数下循环开启5秒、关闭5秒时，该元件将仅持续5-15000秒。作为示例，下图显示了在2000W和1500W两种功率状态下运行的单层5”×8.25”平面加热元件NP25的3种不同测试的结果。平面加热元件NP25在循环5秒开启、5秒关闭时总共持续8220秒对比在两种不同功率水平的连续测试期间仅循环28次时持续100000+秒。

类似地，在示例2中，测量5”×8.25”的平面加热元件NP-16在每5秒循环开启和关闭时总共持续11000秒，但在连续测试期间仅循环28次时持续超过100000秒。

在上述示例1和2中，使用的材料分别是Kanthal(铁基材料)和304不锈钢。在这两种情况下，很明显元件的循环是早期失效的原因，而不是材料本身的结果。

对上述循环寿命限制的一个显而易见的解决方案是在较低电压值下工作并使较少的电流通过元件。在800-1400℃的辐射状态下工作的材料的典型寿命曲线随着温度和相关功率的增加而呈指数下降。然而，在使用高速烤箱的情况下，这不是解决方案，因为元件所需的温度上升通常为每秒100-500℃，因此不是选择，因为8.5×5”平面元件通常需要15000-5000W。

增加平面元件寿命的另一显而易见的选择包括修改张紧系统以减小张力。材料中的裂纹扩展与材料中的应力有关，因此应力的增加会加速潜在的裂纹扩展和失效似乎是合乎逻辑的。虽然减小弹簧力有一定效果，但下面的示例3清楚地表明，即使张力减小10倍，平面元件的寿命也仅增加约50％。

在进一步考虑与恒定开启模式对比循环相关的巨大寿命差异时，可以观察到另一明显现象，即随着元件的冷却和加热，裂纹会扩展。可以得出：通过保持测试期间的平均温度更稳定地高，材料在测试期间将经历更少的伸长变化，因此寿命将会增加。在示例4中，5秒开启5秒关闭测试的循环被改变为5秒开启2秒关闭，希望看到性能的改善。没有看到这种改善。

如共同未决的‘805PCT申请(其指定美国)中所述，由单平面金属形成的紧凑U形元件允许从非电流施加侧张紧和从固定端部输送功率。然而在使用期间，当电流从一个终端缠绕到另一个终端时，观察到在“U”型腿之间的联合端部形成集中的热模式，并且在联合端部和网的接合处出现故障。观察到的这些热量集中是联合部分金属上发光的热点，并且它们的大小和深度会随着网运行的循环数而增加。具体地，在所述应用中，图3、4、9和10示出了带有联合端部的“U”形元件和过热区域的指示。此外，描述了在具有等效电阻路径的“U”形元件的联合区域内的连接的形成，这已被证明有助于降低联合内的功率和热量的集中。虽然这有助于减少联合内热点的形成，但与实现相同的10000个循环的丝网寿命相比，寿命的延长似乎只有最低限度的意义。如示例5所示，考虑到功率下降，通过在联合端部应用均匀路径，仅实现了最小的增加(如果有的话)。

当使用上述优选的“U”形元件设计时，该元件的失效模式表现为在长段和联合的接合处的单丝过热。当电流路径上的单丝出现故障时，由于电流集中在越来越少的线束中，直到元件不再工作，就会出现级联效应。尝试使用管吹送空气来冷却该区域将是显而易见的选择，然而这样做提供了最小或没有增加的寿命，如示例6所示。

另一种也是最后一种明显的结构是试图增加用于循环应用的平面加热元件比如“U”形元件的寿命，这种结构将增加元件的厚度，并进一步避免使用可能引起应力集中的台阶。虽然增加元件的厚度将固有地增加元件的质量并因此增加加热所需的时间，但可以假定这样做也将增加元件的强度并降低由于循环而导致裂纹扩展的可能性。在示例7中，比较了多个元件，包括由单厚度0.015”的Kanthal A1制成的两个和由0.004”厚的Kanthal D制成的一个。尽管存在与张力和功率水平相关的变化，但对于较厚的元件，与其他平面元件相比，元件的寿命几乎没有增加，尽管它们由Kanthal A1(用于本申请的更高级材料)制成。

虽然除了重力之外，没有对元件施加张力(上述NP04-K实现了约4118个循环的寿命)和在某些情况下不使用“U”而是作为单个元件在整个宽度上均匀施加电压(在这种情况下，直NP04-K在部分退化之前实现6000个循环)相关的寿命有所增加，但没有使用平片的测试显示出与丝网相同的寿命。

在本文描述的发明之前，下面的图示出了根据‘805PCT申请或美国专利#8498526B2“丝网热辐射和在辐射烤箱中的使用”生产的各种平加热元件的循环寿命。所有元件的尺寸约为5”×8.25”，几何网格切割模式各不相同，以适应适当的电压和电流。

此外，根据美国专利#8498526B2，下表列出了这些不同元件的测试细节以及它们相应的DER。

重要指出的是，代表元件快速发热和辐射功率的能力的DER值都远低于阈值2。

同样重要的是要考虑由于元件中高电流而产生的磁场以及加热器切换时感应的电流。通过导线的电流可以用安培定律来表征：

B＝I x μ0/2πr

其中，B是距离为r的电流I产生的以特斯拉为单位的磁场，自由空间的磁导率等于：

μ₀＝4π x 10^-7Tm/A

例如，承载110安培的导线在约0.1米处会产生2.2高斯的磁场。此外，当电流被脉冲开启或关闭时产生的磁场产生更大的磁场，该磁场由法拉第定律描述，该定律指出感应电流与磁场的变化率成比例。当使用单层元件时，产生的感应电流和磁场会迫使电流在特定区域流动，从而集中热量并导致元件劣化。在非屏蔽区域中的上面进一步描述的单层元件上测量0-40高斯范围内的磁场。

将平面加热元件放置在加热腔内并确保加热器正确连接到电气和张紧系统可能是困难的。在快速服务或免下车餐馆中使用的情况下，快速更换元件是必要的。在某些情况下，元件可能无法正确锁定，并可能在使用期间发生的正常膨胀和收缩过程中滑落。此外，如果没有在电连接端部施加适当的力，高电流可能会电弧放电并增加连接处的温度，最终导致氧化和热降解，包括熔化。

因此，下述发明的主要目的是提供一种平面加热器元件，其可以用在高速烤箱中，可以在超过1500瓦下工作，并且可以以5秒开启5秒关闭的速率循环空气和关闭，寿命大于15000个循环。

以下发明的另一目的是，上述加热器元件可以根据共同未决的‘805PCT申请(其指定美国)的描述来制造，因此不需要单独的焊接步骤来制造。

本发明的另一目的是，加热元件可用于安全的高速烤箱，并可在0-48V的低电压下工作，且具有小于2欧姆的低电阻，从而对于5”×8.5”尺寸的元件来说输送至少1500W。

本发明的另一目的是，加热元件能够实现至少每秒100℃的升温速率。

以下发明的另一目的是，提供DER小于2欧姆/平方米的加热器元件。

以下发明的另一目的是，提供的加热元件易于配准且放置在烤箱或保持器内，并且在使用过程中被适当张紧。

发明内容

本教导提供了新型双平面加热器元件的实施例及其特征，其提供了各种益处。本发明提供了一种双平面加热元件，其可以用在高速烤箱中，并且可以在超过1500瓦下工作，并且可以以5秒开启5秒关闭的速率循环开启和关闭，寿命大于15000个循环。本文描述的一个元件已经在2500瓦下循环超过74000次。加热器由两个相似的元件重叠而成，形成共同的电流通路。每个元件在工作期间在另一个元件中感应磁场，使得电涡流和通常存在于单个层中的电流集中在整个元件中更均匀地移动，从而增加元件的寿命。该元件还能够由单件片金属制造，该单件片金属可以根据‘805PCT申请(其指定美国)的描述制成，因此不需要单独的焊接步骤来制造。高瓦数加热器还能够在0-48V的低电压下在高速烤箱内安全操作，并且具有小于2欧姆的低电阻，以便在低电压下为5”×8.5”尺寸的元件输送至少1500W。该元件由足够薄的材料形成，该材料能够被供电并实现每秒至少100℃的升温速率，并且能够循环开启和关闭以获得最佳烹饪制法。因此，本发明提供了一种加热器元件，其具有小于2欧姆/平方米的DER，如由美国专利#8498526B2“丝网热辐射和在辐射烤箱中的使用”进一步限定。在一些实施例中，双平面加热器元件具有厚度和密度增加的端部，以便提供更多的材料用作初级导体，如在共同未决的美国专利申请“用于高速烤箱的台阶式加热元件”中进一步描述。在优选实施例中，使用蚀刻过程(比如EDM或化学蚀刻)形成元件，该蚀刻过程在元件中产生两个或更多个不同的厚度，以降低集成初级导体区域处的网的电阻，然后自身折叠以产生两个加热层。该制造过程还使得元件能够形成为具有准相同的段，这允许在次级导体内容易张紧和配准，并在较高电压下使用。该制造过程还允许形成首尾相连的元件卷，从而由单个原始片形成连续元件，该单个原始片在使用时可以形成双层加热元件。附加涂层可以在制造过程中施加到元件上，这可以以连续自动化的方式完成。

应该理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且结合在说明书中并构成说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。

图1是由单个片制成的平网加热元件的等距图，该加热元件可折叠以产生两个平行的平面部分，用于承载进一步间隔在一起的高电流，从而在使用期间感应相互磁场，该磁场均匀地分布电流并允许循环超过15000次。

图2是图1中的加热元件的等距图，加热元件被折叠以形成多平面元件。

图3是完全折叠以形成多平面加热元件的图1和2的加热元件的等距图。

图4是图1、2和3的多平面加热元件的联合部分的连接路径的等距特写视图。

图5是用于保持图1-3的网的张紧系统的等距图。

图5a是没有固定至其的元件的一组保持器盒的透视图。

图5b是其上安装有元件的图5a的保持器盒的另一透视图，其中用户旋转一个夹具以允许移除元件的一侧，同时另一夹具接合元件的另一侧。

图5c是与图5a和5b的保持器盒一起使用的元件的俯视图。

图5d是保持器盒的透视图，示出了与托架接合的元件的相对端部。

图5e是图5d的保持器盒的另一透视图，示出了弯曲远离托架的元件的端部以及用户将托架压离保持器盒的侧壁。

图5f是图5d的保持器盒的另一透视图，其中元件的端部没有附接到托架，并且托架没有被压离保持器盒的侧壁。

图5g是可滑动地附接到图5d的保持器盒的托架的详细透视图。

图5h是图5c的细节AA的视图。

图5i是可设置在元件上的交替孔的视图，以允许元件仅沿一个方向和定向安装在框架上。

图6a和6b是诸如图1c中的一卷顺序形成的元件的等距视图，以便形成连续的元件串。

图7是用于制造图1-6的元件的制造过程的等距视图，还包括涂覆过程。

图8是示出了多平面加热元件在循环期间的寿命对比瓦数的曲线图上的相对放置的图，并且进一步与过去开发的用于高速烤箱的DER值小于2的加热元件进行了比较。

在整个附图和详细描述中，除非另有说明，否则相同的附图标记将被理解为指代相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，这些元件的相对尺寸和描绘可能被夸大。

具体实施方式

本教导公开了一种新型加热元件，其具有小于2欧姆/平方米的DER，能够在超过1500瓦下被供电，能够以每秒至少100℃的速率重复升高温度，并且能够每5秒循环开启和关闭超过15000次。以下详细说明了两个此类双层元件的规格以及循环5秒开启/5秒关闭时实现的循环寿命。从表中可以看出，第一元件在完全失效前循环74378次，第二元件循环50000次。

0.004K金钻石切割50％双金属W/切割均匀0.015”背

0.004K金钻石50％双金属W/填充均匀0.015”背

图1a是由单片加热材料2形成的优选实施例中的新型加热元件1的等距图。这些材料包括Kanthal合金、不锈钢合金、镍铬合金以及用于加热元件的其他黑色和有色金属。网区域4和24通过蚀刻、冲压或其他机器加工沿着中心线6在两个半部3和5上形成，使得元件的电阻与所需的驱动电压和电流相匹配。在一些情况下，网区域4和24可以是实心的、变薄的、切割的或以其他方式修改的。具有小于2欧姆/平方米的DER的加热元件1具有可以小于2欧姆的适当电阻。半部3和5分别具有联合端部7和8，并且形成有相等的电阻路径9，以在区域10、11、12和13中的操作期间减少热点的形成。在一些情况下，与端部16和17以及联合区域7和8相比，网区域14和15在厚度上进一步变薄，使得这些区域可以快速加热到辐射烹饪的最佳波长。作为示例，网区域14和15可以具有0.002”-0.015”的厚度，而联合端部16和17可以是0.015”-0.100”厚。

在图2中，半部3和5沿中心线6折叠，以便将联合对比7和8、端部17和18、网区域4和24以及半部5上的张紧孔18、21和19与半部3上的相应孔配合。

图3示出了元件1现在在中心线6处完全折叠，以形成具有边缘40、41和42以及配合区域3和5的元件30。在一些情况下，在区域31、32、33和/或34中焊接两个半部3和5可以有助于确保当元件从端部16和17供电时正确的电流分布。

在一优选实施例中，图3和4的45、46、47和48处的台阶状下降允许在半部3和5之间的区域5中有由于配合的平表面。表面的紧密配合允许在操作期间感应磁场以影响电流流动，从而避免电流集中。

图5示出了用于元件1和30的保持器盒800，弹簧71通过孔19附接到配合的联合端部7和8。次级导体棒(如在共同未决的临时申请“用于高速烤箱的台阶式加热元件”中进一步描述)72和73承载电压电势，其使电流穿过元件1和30的区域3和5的两个“腿”74和75通过端部16和17。电流可以是各种形式，包括dc或ac、步进、三角、方波、脉冲调制或以多相。可以成为烤箱的一部分的保持盒还包括反射表面80和侧壁81。监测所述一个或多个表面80的温度可以在它们形成烤箱腔时进行，烤箱腔本身可以被监测。可以执行基于来自传感器的输入到控制系统的预定循环或连续调节的循环以及元件的操作，以控制加热器的输出波长，从而在诸如烹饪、烘焙、烤焦、固化或其他加热的应用中优化性能。加热器也可以浸没在液体中进行加热。

为了将元件1放置在保持器盒800内，以便确保同时施加电压和机械张紧，元件端部302和301分别放置在次级导体棒(或夹具)73和72下方。次级导体棒73、72可被偏置到当它们设置在其中时接合元件端部16、17并且当没有设置时夹具73、72接合保持器盒800的水平表面的位置。夹具73、72可以各自进一步连接到为元件1供电的正负电路。这些夹具73、72可以具有强制致动锁定机构、弹簧施力机构或旨在提供强制连接和压力以确保正确电连接的任何其他机构。夹具73和72的接合部分可以镀镍，以防止磨损并确保具有最小电阻的强电接触。在一些实施例中，每个夹具73、72都包括栓，该栓构造成在相应的张紧孔内延伸，该张紧孔设置在元件的相应端部16、17处，以导致夹具73、72和元件1之间的机械和电连接。

在图5a-5c所示的实施例中，保持器盒800的水平表面810可以包括从其向上延伸的对准栓819a，对准栓819a定位成允许元件端部上的相应孔19a接收对准栓819a。在一些实施例中，每个端部16、17可以包括单个孔19a，而在其他实施例中，每个端部16、17包括两个或更多个孔19a。夹具73、72被偏置(比如利用如图5b所示的弹簧311)以接触元件1的相应端部16、17的与相应夹具73、72对准的表面(比如图5c所示的区域1031和1032)，并且夹具73、72被偏置以接触和压缩保持器盒800的水平表面810上的相应端部16、17，以将端部16、17机械固定到保持器盒。如同上面讨论的实施例，夹具连接到为元件1供电的正负电路。在一些实施例中，夹具73、72可以包括操作器73a、72a，其允许用户操作以提升相应的夹具73、72远离与对准端16、17接触，以允许元件被移除，并且类似地提升夹具73、72远离水平表面810，以允许元件被附接(经由对准栓819a)。图5b示出了通过用户按压操作器73a和与元件1的端部17接触的夹具72，夹具73被提升远离与元件的端部16接触。

在图5d-5f所示的另一实施例中(可以与图5a-5c的实施例或另一实施例一起使用以固定元件1的相对端部)，元件1的折叠端部7、8可以通过弹簧加载的连接容纳在保持器盒800内。元件1的折叠端部7、8可以包括孔19z(如图所示)或多个孔，比如图5c中所示的孔19w，其接收从沿着保持器盒800滑动的托架410延伸的栓419(或多个孔的栓)。托架410可以包括栓419从其延伸的水平表面411和偏置表面412，偏置表面412可以从水平表面垂直向上延伸，从而平行于保持器盒800的侧壁830。偏置表面412以及因此整个托架410被由轴430支撑的一个或多个弹簧431朝向侧壁830偏置。操作器420可以连接到偏置表面412，并且能够由用户操纵以克服弹簧431的偏置力来滑动托架410。在图5e中，用户已经按压操作器420，使得托架410从侧壁830滑离，并且用户已经弯曲元件1，以允许在孔19z和栓419之间建立对准。在图5f中，托架示出为处于正常位置，栓419不在孔内延伸。在图5d中，栓419在孔19z内延伸。通过阅读和理解本公开，本领域普通技术人员可以理解，当元件1的尺寸随着元件在使用过程中被加热和冷却而改变时，弹簧431在元件1上保持张力(元件的相对侧设置在它们各自的栓819上并与夹具73、72接合)，当元件1加热并膨胀时，弹簧431推动偏置表面412，从而使托架410更靠近侧壁830，当元件冷却并因此收缩时，弹簧431被拉动，以允许偏置表面412以及因此托架410更远离侧壁830。

在一些实施例中，孔19z可以是圆孔，而在其他实施例中，如图5g和5h最佳示出，孔19z可以是泪滴或钥匙孔形状，第一部分19e包括比栓419的直径(比如下面讨论的最大直径)大(比如大20-50％)的第一直径Z且第二部分19f的直径Y比栓419的直径小。本文使用的术语“直径”可以应用于包括大于半个圆的曲率的孔的部分，也可以应用于如果以整圆或大于半个圆完成将形成直径的曲率。在一些实施例中，顶端419a处的栓419的直径可以大于第二直径Y，栓包括下部419y(顶端下方)，该下部419y的直径小于第二直径Y，使得当元件设置在栓419上时，栓的下部419y延伸穿过具有第二直径Y的孔19z的第二部分19f，而当处于这种构造时，由于孔的第二部分19f和栓的顶部419a之间的干涉，元件1不能被提升到栓419上方。孔19z的第一直径Z设置成在栓419和孔19z之间提供间隙，以允许用户容易地将栓插入孔19z内。

在一些实施例中，元件的端部7可以包括两个或更多个孔19w，这些孔可以是圆孔或者成形为图5g所示且如上所述的孔。

在一些实施例中，可以提供栓819a和接合栓819a的相应孔19a，以确保元件1只能在一个特定定向上装配到栓819a上，从而避免将元件1倒置或向后安装。例如，如图5i所示，在一些实施例中，元件上的两个孔19c中的一个可以是方形、三角形或另一几何形状或任意形状，或者是直径不同于另一孔19a的圆形，相应形状的栓819a设置在框架900上。设置在元件同一侧的另一个孔19a/栓819a可以是圆形或不同的形状。因此，用户只能在一个定向上安装该元件，并使孔19a/19c围绕设置在保持器盒800上的栓819a安装。

上面所述和图5a-5f所示的实施例是针对本专利申请中描述的折叠元件1具体描述的，本领域普通技术人员通过彻底阅读本说明书和附图将容易理解的是，图5a-5f的实施例可以容易地用于单层元件或具有多于两层的元件，也可以用于仅具有单个腿(从而仅需要一个夹具73)或具有多于两个腿(从而需要与腿相同数量的夹具)的元件。

对新型双元件的观察之一是在方向401上减小区域300、400、301和302中的磁场。在一次试验中，单层区域用于图5的保持固定装置800中的联合区域7测试，并且发现在方向401上的300和400处的磁场从约39高斯减小到9.5高斯(在0.1米处)。

虽然很难完全表征在多层加热元件中感应的涡流，但磁场相对于单个元件的变化以及电流的假定相关重定向可被认为是增加寿命的重要因素。

图6a示出了元件1和30的连续卷90，它们顺序连接以形成可能被操作数百万次循环的卷。美国专利申请US151183967描述了一种连续网系统，但没有描述集成的初级和次级导体棒。共同未决的临时申请“用于高速烤箱的台阶式加热元件”描述了集成在连续网内的初级导体，但其不包括形成初级网的两层或更多个层，或者根据本发明的后折叠过程以产生如本文所述的双元件。图6b是替代卷形式，它是具有图1至5的元件1和30的单层，这些元件依次形成，但在使用时手动或自动折叠。

图7中进一步示出了制造诸如图6a和6b中的卷90的过程。通过蚀刻、冲压、压制或减薄或其他机器加工从坯料卷原料100和101制造元件1和30的两个半部的过程在一个或多个系统590内完成，并且次级过程比如涂覆在591处完成。也可以使用单个卷100，而不是根据图1、2和3折叠元件1，可以沿着图3的边缘107形成两个平行的单片，然后沿着边缘折叠以形成元件30。根据本专利的说明书，可以采用其它对称的折叠或制造过程来形成具有多层的元件，此外，这些元件中的每个可以在使用之前、期间或之后单独或以多个分开。

图8是示出多平面加热元件在循环期间的寿命对比瓦数的曲线图上的相对放置的图，并且进一步与过去开发的用于高速烤箱的DER值小于2的加热元件进行了比较。从图中可以看出，多平面元件提供了非常显著的益处。

本文呈现的示例旨在说明潜在和特定的实施方式。可以理解的是，这些示例主要是为了对本领域技术人员进行说明。本文描述的图是作为示例提供的。在不脱离本发明的精神的情况下，可以对这些图或本文描述的操作进行变化。例如，在某些情况下，可以以不同的顺序执行方法步骤或操作，或者可以添加、删除或修改操作。

Claims (38)

1.一种用于高速烤箱的多平面加热元件，包括：两个或更多个片金属，其彼此重叠且能够在5秒内辐射热，其中向两个或更多个片金属供应的电能以大于15000次循环的寿命循环开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中循环包括五(5)秒开启循环，随后是五(5)秒关闭循环。

3.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片的DER小于2。

4.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片的电阻小于2欧姆。

5.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，向所述两个或更多个片供应的电能大于1500W。

6.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片能够在操作期间以大于每秒100℃的速率增加温度。

7.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片包括网或格结构。

8.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片包括至少两个不同的厚度。

9.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片中的每个包括平面部分，并且每个平面部分的厚度大于0.001英寸。

10.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片中的一个包括端部和设置在端部之间用于辐射的中间部分，并且每个端部的厚度大于中间部分的厚度。

11.根据权利要求1所述的多平面加热元件，其中，所述两个或更多个片是部分的卷或连续片。

12.一种制造多平面加热元件的方法，包括：

提供单个片金属；以及

重叠单个片金属以单独或顺序地提供两个或更多个片部分。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述多平面加热元件安装在烤箱腔内。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括焊接两个或更多个片部分。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括从电源向所述多平面加热元件供应电能。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电源向所述多平面加热元件输送AC或DC电流。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括存储电能以操作所述多平面加热元件。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电源通过开关向所述多平面加热器元件输送电力。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括循环开启和关闭向所述多平面加热元件供应的电能。

20.根据权利要求15所述的方法，还包括利用包括来自传感器的输入的反馈回路来控制向所述多平面加热元件供应的电能。

21.根据权利要求12所述的方法，还包括提供烤箱腔；以及当使用所述多平面加热元件时，监测烤箱腔中的温度升高。

22.根据权利要求12所述的方法，还包括循环开启和关闭所述多平面加热元件。

23.根据权利要求12所述的方法，还包括与预设程序相关联地循环所述多平面加热元件。

24.根据权利要求12的方法，还包括将所述多平面加热元件浸没在液体中。

25.一种高速烤箱，包括：

保持器盒，其构造成接收可移除的加热元件，其中加热元件构造成在接收通过其的电流时快速加热，所述加热元件是平面的并且从第一端部部分延伸到第二端部部分，

所述保持器盒包括构造成可移除地接收加热元件的第一端部部分的第一端部部分和构造成可移除地接收加热元件的第二端部部分的第二端部部分，

所述保持器盒支撑可枢转地安装在加热器盒的水平表面上的夹具，该夹具朝向夹具的第一端部接触加热器盒的水平表面的位置偏置，并且可枢转到第一端部与加热器盒的水平表面间隔开的第二位置，

所述水平表面包括从该水平表面向上延伸的第一栓，该第一栓设置在夹具接触加热器盒的水平表面的位置附近，

所述保持器盒还包括托架，其可滑动地安装在保持器盒上并靠近远离支撑夹具的第一端部的保持器盒的第二端部，托架朝向限定保持器盒的第二端部的保持器盒的壁偏置，并且可被推动远离壁并朝向夹具滑动，托架在其上支撑第二栓。

26.根据权利要求25所述的高速烤箱，还包括加热元件，所述加热元件在第一端部和第二端部之间延伸，中心部分位于第一端部和第二端部之间，其中加热元件包括可容纳在所述第一栓上的第一孔和可容纳在所述第二栓上的第二孔，使得中心部分在所述保持器盒的第一端部部分和第二端部部分之间延伸。

27.根据权利要求26所述的高速烤箱，其中，所述加热元件包括彼此重叠的两个或更多个片金属，其中，所述第一孔同心地延伸穿过所有重叠的两个或更多个片金属，并且所述第二孔同心地延伸穿过所有重叠的两个或更多个片。

28.根据权利要求25所述的高速烤箱，其中，所述第一栓是多个第一栓，所述多个第一栓沿着所述保持器盒的水平表面间隔开并且定位成每个都在穿过所述加热元件的相应第一孔内延伸，其中多个第一栓中的至少一个形成有不同于其他第一栓的横截面几何形状，其中相应的至少一个第一孔形成有与具有不同横截面几何形状的多个第一栓中的至少一个相同的横截面几何形状。

29.根据权利要求25所述的高速烤箱，其中，所述第二栓包括顶部部分，该顶部部分的横截面几何形状大于顶部部分下方的第二部分，其中，所述加热元件包括能够容纳在所述第二栓上的第二孔，其中第二孔包括第一部分，该第一部分的直径大于第二栓的顶部部分的最大直径，以及第二部分，该第二部分的直径小于顶部部分的最大直径，但大于第二栓的第二部分的直径。

30.根据权利要求26所述的高速烤箱，其中，所述加热元件还包括第一和第二指状物，所述第一和第二指状物彼此隔开并且都从加热元件的第二端部延伸，其中，所述加热元件的第二端部在第一和第二指状物之间提供电连接，并且其中，所述加热元件的第一端部包括第一指状物的第一端部和第二指状物的第一端部，其中，所述第一孔包括设置在第一指状物的第一端部上的孔和设置在第二指状物的第一端部上的孔，其中，所述第一栓包括设置在所述水平表面上的两个或更多个栓，当加热元件在所述保持器盒上对准时，所述两个或更多个栓与第一和第二指状物的第一端部上的孔对准。

31.根据权利要求30所述的高速烤箱，其中，所述夹具是在所述水平表面上彼此靠近设置的第一和第二夹具，其中第一夹具布置成与所述第一指状物的第一端部电接触，并且第二夹具布置成独立地与所述第二指状物的第一端部电接触，其中第一夹具和第二夹具被布线成与所述加热元件的第一和第二指状物相对地电接触。

32.根据权利要求31所述的高速烤箱，其中，所述第一夹具布置成与所述第一指状物的第一端部进行正电接触，并且所述第二夹具布置成与所述第二指状物的第一端部进行负电接触，其中，流过所述第一和第二夹具以及加热电极的电流是AC或DC电流。

33.根据权利要求25所述的高速烤箱，其中，所述托架包括操作器，其允许用户推动托架远离所述壁并朝向所述夹具。

34.根据权利要求25所述的高速烤箱，其中，所述保持器盒构造为允许所述加热元件在没有任何工具的情况下被安装和从其移除。

35.根据权利要求25所述的高速烤箱，其中，当加热元件在所述保持器盒的第一和第二端部部分之间延伸并连接到所述第一和第二栓时，所述托架在加热元件因加热元件的温度变化而膨胀或收缩时相对于保持器盒滑动，这保持加热元件在保持器盒内处于张紧。

36.根据权利要求27所述的高速烤箱，其中，所述两个或更多个片金属包括沿着所述加热元件的中心部分的网或格结构。

37.根据权利要求27所述的高速烤箱，其中，所述两个或更多个片包括至少两个不同的厚度。

38.根据权利要求27所述的高速烤箱，其中，所述两个或更多个片中的每个包括平面部分，并且每个平面部分的厚度大于0.001英寸。

Images