CN1162047C - 形成加热元件的方法及用其制造的元件以及包括该元件的电器 - Google Patents

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Abstract

厚膜型加热元件，它是通过将加热元件轨线装在薄的略呈圆顶状不锈钢基体的凸起的表面上并将由此组成的结构装在要加热的平状表面上而制造出来，被加热的平状表面例如为液体加热容器的底部。将圆顶状基体装到线性表面上而使其压平时，使得厚膜型加热元件内的绝缘层受压缩，从而在使用有热膨胀/收缩效果的加热元件时提高其耐受力。

Description

形成加热元件的方法及用其制造的元件 以及包括该元件的电器
技术领域
本发明涉及电加热元件的改进，更特别地说，涉及到称作厚膜型加热元件的改进，该加热元件包括一通常由不锈钢制成的带有阻性加热轨线或层的基体，在适当考虑该基体的性质后，该阻性加热轨线或层可以形成在基体上的一通常由玻璃制成的电绝缘层上。在阻性加热轨线或层上设另一电绝缘层作为保护措施。厚膜型加热元件可以用在许多场合，现在广泛使用在例如电加热沸水容器，家用水壶和热水壶等领域，它们干净的外表与传统的有金属护壳结构的浸泡式加热元件相比，有美观的优点。另外采用厚膜型加热元件有可能比采用传统的有护壳结构的加热元件能容纳更大的功率密度，导致更快的煮沸时间。
背景技术
如上所述，厚膜型加热元件通常形成在一不锈钢基体上，例如先在不锈钢钢片或圆盘的一个或两个表面上提供由玻璃制成电绝缘层和然后在玻璃层上用可烧干的导电印刷油墨丝网印刷阻性加热轨线。如上所述，在阻性加热轨线上再提供一玻璃层。已知用这种方法制造厚膜型加热元件会使加热元件从其正常平状构型产生扭曲变形的问题，并且由于不同的热膨胀作用，在使用加热元件时此扭曲变形将近一步加剧。为了至少缓解这些问题，提出选择在不锈钢基体上尽可能采用热膨胀系数一致的材料，并进一步提出在不锈钢基体的两个表面上均提供涂层，使其从两个表面受到类似的膨胀和收缩作用的影响。当加上加热沸水容器所需的适当品质的不锈钢基体的基本成本时，所有这些解决方法会产生所涉成本问题，当只考虑其价格而不顾其它明显的优点时使得产品不具有吸引力。
发明内容
本发明的主要的目的在于克服或至少大致上减少上述问题。
本发明的概念在于使该基体以略呈一圆顶状弯曲的方式成形，在凸起的圆顶状基体上形成加热元件轨线，通过一使厚膜型加热元件压平在平状表面上的方法，将上述厚膜型加热元件粘接在一要加热的平状表面上。
为了能使印刷技术用于加热元件轨线形成过程，这些印刷技术应最为经济并与本发明的目的相一致，圆顶状基体的弦高最好不大于基体的直径的1％。这也有助于将上述圆顶状厚膜型加热元件压平在该平状表面上而不需要可能冒险破坏加热元件轨线的力。基体(例如不锈钢圆盘)可以很薄，这进一步减少压平成型厚膜型加热元件所需要的力和降低基体的成本。例如，1.2到1.5毫米的厚度不锈钢基体目前常用于形成厚膜型加热元件，本发明考虑使用0.5到0.25毫米厚度基体。
在上述厚膜型加热元件结合在该要加热的表面上且该基体在加热元件轨线和该要加热的表面之间的情况下，使用很薄的基体提供进一步优势。薄的基体保证一在加热元件轨线和该要加热的表面之间相应的减少了的热阻并允许较低的操作温度，这在操作时会导致加热元件的内部有较低的应力，和/或更小的加热元件并随之降低了成本。
通过在圆顶状基体凸起的一面上形成加热元件轨线，不仅使得到的厚膜型加热元件有更强的刚性，与一等同的平状加热元件比较有更小的变形趋势，而且产生变形也倾向于使元件在同一方向上凹状扭曲。当由此形成的具有在一凸起表面上有加热元件轨线的圆顶状结构的厚膜型加热元件被夹紧在其安装表面时，该弯曲被压平，这样使绝缘体以可靠的方式处于压缩状态。加热元件具有通过保持加热元件绝缘体处于压缩状态，可以避免压碎绝缘体。
本发明的概念可以用于所有要加热的表面上。例如，表面可以是液体加热容器的外部表面或可以是一炊具炉圈。它可以由任一合适材料制成，如不锈钢，黄铜或其它金属，或陶瓷，玻璃甚至石头制成。任一合适的用于加热元件结合在表面上的方法都可以采用，如厚膜型加热元件的基体可以铜焊或焊接在金属表面上和粘接或用水泥结合在非金属表面上。尽管因为所涉成本问题而不是优选的，作为选择可以使用一种夹层结构，即将一垫板夹紧到要加热的表面上，厚膜型加热元件夹在垫板和要加热的表面之间。采用将垫板夹紧在要加热的表面上或倒过来通常是本发明加工方法的一部分，只不过确保厚膜型加热元件可靠地结合在要加热的表面上，垫板通常不是构成最终结构的一部分。
根据本发明，厚膜型加热元件通过其基体结合在要加热的表面上，而使加热轨线可便于使用任一现有的加热元件控制系统，该系统可对加热元件的温度作出反应。然而本发明的概念可以用于将其加热元件表面结合在要加热的表面上的元件中。在后者情况下，将加热元件轨线位于基体和安装表面之间并需要将电力连接到加热元件轨线上。这可以通过将厚膜型加热元件悬在安装表面之外，这样使加热元件轨线接触部分暴露在加热元件的边缘，或作为选择，在安装表面装有弹簧触点(该触点在安装表面为金属的情况下应与安装表面绝缘)。加热元件的控制始终使用传统控制方式，即通过薄的基体材料用热传感器反应加热元件轨线的温度。值得注意，尽管在加热轨线和安装表面之间可能仍需要一绝缘层，这取决于安装表面材料的性质，加热元件轨线在基体和要加热的表面之间的布置与其它布置相比具有较好的热传导能力，这是因为具有相对低的热传导能力的不锈钢基体，不位于加热元件轨线和安装表面之间的热通道上。
以下参照附图简述本发明。
附图说明
图1示例性地表示出将厚膜型加热元件装在安装表面上，该加热元件基体紧靠在安装表面上；以及
图2表示出一替换例，其中，加热元件以加热元件轨线及其相关的绝缘层紧靠在安装表面的方式装在一表面的底面上。
具体实施方式
由于厚膜技术和采用这种技术的电加热元件的制造已有详细记录，这里不再赘述。
图1和图2大致上是不需加以说明的，值得注意的是图中基体的弯曲被夸大。图中圆顶状基体的弦高约为基体的直径的15％范围，而根据本发明的教导，圆顶状基体的弦高仅仅为基体的直径的1％范围。图1表示出厚膜型加热元件1，包括一圆顶状不锈钢基体2，其上形成印制的加热元件轨线3，其上覆盖一绝缘层(未示出)和在加热元件轨线和基体之间另一绝缘层(未示出)。加热元件轨线形成在加热元件的凸起侧并在图1中位于最高处，使得当加热元件受一外力5作用下被压平而连接在安装表面4上时，厚膜型加热元件的绝缘层受一微小压缩力影响，此压缩力可在加热过程中提高抗热膨胀作用的能力，绝缘层在受压缩时比在张力下的强度更高。
图2中示出了另一结构，其中厚膜型加热元件以加热元件轨线3位于基体2和安装表面4之间的方式固定在安装表面上。图中示意性地表示出在安装表面4上提供有弹簧触点6用于与加热元件轨线终端相连。
以上已介绍了本发明，值得注意的是，在不超出所附的权利要求书所阐明的本发明的范围下可作各种改型和变化。举例说明，虽然不锈钢作为当前厚膜型加热元件的基体优选材料，但其它的材料也能达到同样的目的。另外，虽已经提到使用传统的热控制来控制加热元件工作，但已知其它电子控制，包括对加热元件轨线部分的电阻作出响应的控制装置和/或附加传感器轨线，这种不同的结构应包容在本发明中。

Claims (14)

1.一种形成加热元件的方法，上述方法包括：
提供具有相对第一侧和第二侧的略呈圆顶状基体，所述第一侧包括一个凹的表面，所述第二侧包括一个凸起的表面；
在所述基体的所述凸起的表面上形成厚膜型加热元件，以提供由此组成的结构；以及
通过将由此组成的结构压平在一个平状表面上，从而将该结构安装在该平状表面上。
2.如权利要求1的方法，其中上述结构以该厚膜型加热器夹在上述基体和上述表面之间的形式装在上述表面上。
3.如权利要求2的方法，还包括在上述表面上提供弹簧终端用于连接厚膜型加热元件终端部分。
4.如权利要求1的方法，其中上述结构以上述基体邻接上述表面的形式装在上述表面上。
5.如权利要求1的方法，其中上述结构粘接在上述表面上。
6.如权利要求1的方法，其中上述略呈圆顶状基体的弦高约为上述基体的直径的1％。
7.如权利要求1的方法，其中上述基体的厚度小于1.0mm。
8.如权利要求1所述的方法，其中上述基体的厚度在0.5mm到0.25mm的范围内。
9.如权利要求1的方法，其中上述基体包括不锈钢材料。
10.如权利要求1的方法，其中上述平状表面由金属，或陶瓷或玻璃材质的材料制成，或由天然材料制成。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述玻璃材质的材料是玻璃。
12.一种根据上述权利要求任一项的方法制造的厚膜型加热元件。
13.一种包括一根据权利要求12的厚膜型加热元件的电器。
14.根据权利要求13的电器，其中安装有该厚膜型加热元件的表面为液体加热容器的底部。
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