CN1214694C - 电加热元件的相关改进 - Google Patents

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Abstract

为了在一厚膜加热元件上容纳功率密度不同的不同加热轨线，该厚膜加热元件设置多层结构，其中不同层上有不同加热轨线，各层之间用电绝缘层隔开。

Description

电加热元件的相关改进
技术领域
本发明涉及电加热元件的相关改进，特别涉及厚膜加热元件，该元件包括设置在一通常包括不锈钢的基片上的电阻加热轨线或电阻加热层，该不锈钢与该电阻加热轨线或电阻加热层之间有一电绝缘层，尽管也有把陶瓷材料用作基片的。这类厚膜加热元件当今使用在液体加热器具如水壶和热水壶中并得到广泛应用。
背景技术
公知的厚膜加热元件上有不止一个加热轨线，例如参见GB-A-2343 352、GB-A-2 335 588和我们的英国专利申请No.0013545.9。在具有多个轨线的厚膜元件的这类公知应用场合，附加加热轨线的功率密度总是足够低，以便它位于加热元件表面而不占据太多空间。但是，当要求从附加轨线获得大功率时，元件圆盘表面上的空间就不足以容纳所需的轨线。发生这种情况的一个例子是一加热器具用来加热不同液体，其中，需要一高功率(2-3kW)迅速把水烧开；需要一较低功率(6-700W)和较低功率密度加热牛奶，使得牛奶不烧糊在锅底上。较低功率轨线的较低功率密度意味着，它无法集中在一小区域中，而可能占据与高功率轨线同样大的空间。由于为提供足够面积而加大元件直径会给加热器具的设计带来困难并提高成本，因此是不可取的。
发明内容
因此本发明的主要目的是克服或至少减轻上述问题。
按照本发明，为实现该目的使用一具有多层结构的厚膜加热元件，不同层上有不同加热轨线，各层之间用电绝缘材料隔开。
确切说，为克服上述问题，本发明提出印刷两个或多个轨线，一个轨线在另一轨线之上，中间用一薄绝缘层隔开。使用这一根据多层厚膜电子技术的提议，中间层不必承受通常加热元件与钢基片之间的基本绝缘需要承受的1250V的高电压试验。中间层只需承受250V的高电压试验，也许高压试验只有500V。因此中间绝缘层的厚度比主绝缘层薄，例如与150微米厚的主绝缘层比较只有60-80微米。附加轨线与基片之间的总绝缘厚度的增加会提高该轨线的运行温度，但由于功率密度低，因此该温升在容许范围内。中间层厚度的减小也有助于保持温升下降。
具体而言，本发明提供一种具有多层结构的厚膜加热元件，其中，在不同层上设置不同加热轨线，各层之间用电绝缘材料隔开；其中在覆盖各加热轨线的一个或多个电绝缘层中设置露出轨线的终端部的窗口。
优选地，上述厚膜加热元件其中，所述功率调节装置包括一与所述附加加热轨线连接的电阻轨线，所述电阻轨线构造成其电阻可通过一与之相关的控制器的操作调节。
上述这一种厚膜加热元件的制造过程例如可包括下列步骤：
1.把主绝缘层印刷到一制备好的钢基片上后焙烧；
2.印刷主加热轨线后焙烧；
3.印刷中间绝缘层后焙烧；
4.印刷附加加热轨线后焙烧；
5.印刷银连接片后焙烧；以及
6.印刷保护覆盖涂层后焙烧。
与通常制造厚膜元件一样，各焙烧操作可通过一次焙烧多层完成，步骤5和6可颠倒或组合。
本发明还提供一种装有一厚膜加热元件的液体加热器具，所述厚膜加热元件在不同层上设置不同加热轨线，各层之间用电绝缘材料隔开；其中在覆盖各加热轨线的一个或多个电绝缘层中设置露出轨线的终端部的窗口。
附加轨线可包括其他部件，例如上述我们的英国专利申请NO.所述的可调电阻控制轨线和与我们的GB-A-2 329 759或GB-A-2 325 396类似的设置与于控制器或指示器连接的轨线上的抽头。可用中间绝缘层中的孔实现与下面轨线的连接，同样类似设置与双金属传感器或其他传感器的轨线连接。
本发明的上述和其他特征见后附权利要求并从结合附图的下述说明中可清楚看出。
附图说明
图1A-1E示出制造本发明一例示性厚膜加热元件的各步骤；以及
图2为用图1A-1E各步骤制造的一厚膜加热元件的透视剖面图。
具体实施方式
由于厚膜加热元件的制造是公知的，因此以下只简述各制造步骤。
参见各附图，图1A示出在一不锈钢基片2的一表面上设置一绝缘层1。该绝缘材料例如由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷材料构成，这些材料可如所公知地以粉末状加到基片表面上后焙烧。图1B示出在绝缘层1的顶面上设置一主加热轨线3，这可例如用一使用导电墨的印刷步骤随后进行一焙烧步骤实现。注意图1B所示轨线3的形式只是例示性的。
图1C示出在轨线3上设置一中间绝缘层4，但是轨线3的终端部5和6露出在设置在层4的窗口7中。主加热轨线3的一部分露出在第二窗口8中，以便与一热响应控制器(未示出)连接。图1D示出在中间绝缘层4的顶面上设置另一加热元件轨线9，图1E示出在该加热元件轨线9上设置另一保护绝缘层10，层10上设置有窗口11、12和13，分别与中间绝缘层4中的窗口7对齐并露出加热元件轨线9的终端部14和15和露出附加加热元件轨线9的一部分以与另一热响应控制器(未示出)连接。
在上述制造过程中的适当阶段，终端部5、6、14和15设置低电阻银涂层，该涂层也可如所公知地设置在加热元件轨线3、9向后折叠到自身上的部位上，以避免电流拥挤现象。
图2为如上制造的一厚膜加热元件的透视剖面图。应该指出，为看得清楚起见，各层的厚度大大放大。
以上结合一特别实施例说明了本发明，但应指出，该实施例在所有方面都是例示性的，可在由后附权利要求限定的本发明精神和范围内对该实施例作出种种改型和变型。

Claims (12)

1.一种具有多层结构的厚膜加热元件，其中，在不同层上设置不同加热轨线，各层之间用电绝缘材料隔开；其中在覆盖各加热轨线的一个或多个电绝缘层中设置露出轨线的终端部的窗口。
2.如权利要求1所述的厚膜加热元件，其包括一设置第一电绝缘层的金属基片，该第一电绝缘层上设置至少一个加热轨线，所述第一电绝缘层和所述至少一个加热轨线上覆盖第二电绝缘层，所述第二电绝缘层上设置至少一个另外的加热轨线，其中，所述第一电绝缘层的厚度比所述第二电绝缘层厚。
3.如权利要求1或2所述的厚膜加热元件，其特征在于，该元件的一个或多个电绝缘层中设置至少一个窗口以便一热响应控制器与至少一个加热元件轨线连接。
4.如权利要求1或2所述的厚膜加热元件，其特征在于，在一层上设置一主加热轨线并在另一层上设置一附加加热轨线和一调节该附加轨线功率输出的装置。
5.如权利要求4所述的厚膜加热元件，其特征在于，所述功率调节装置包括一与所述附加加热轨线连接的电阻轨线，所述电阻轨线构造成其电阻可通过一与之相关的控制器的操作调节。
6.一种装有一厚膜加热元件的液体加热器具，所述厚膜加热元件在不同层上设置不同加热轨线，各层之间用电绝缘材料隔开；其中在覆盖各加热轨线的一个或多个电绝缘层中设置露出轨线的终端部的窗口。
7.如权利要求6所述的液体加热器具，其包括一设置第一电绝缘层的金属基片，该第一电绝缘层上设置至少一个加热轨线，所述第一电绝缘层和所述至少一个加热轨线上覆盖第二电绝缘层，所述第二电绝缘层上设置至少一个另外的加热轨线，其中，所述第一电绝缘层的厚度比所述第二电绝缘层厚。
8.如权利要求6或7所述的液体加热器具，其特征在于，该元件的一个或多个电绝缘层中设置至少一个窗口以便一热响应控制器与至少一个加热元件轨线连接。
9.如权利要求6或7所述的液体加热器具，其特征在于，在一层上设置一主加热轨线并在另一层上设置一附加加热轨线和一调节该附加轨线功率输出的装置。
10.如权利要求9所述的厚膜加热元件，其特征在于，所述功率调节装置包括一与所述附加加热轨线连接的电阻轨线，所述电阻轨线构造成其电阻可通过一与之相关的控制器的操作调节。
11.如权利要求6所述的的液体加热器具，其特征在于，其具有一把水迅速烧开的高功率加热轨线和一加热牛奶的低功率加热元件，该元件在加热牛奶时牛奶不会在该加热元件上烧糊。
12.一种制造一厚膜加热元件的方法，包括：
(i)制备一金属基片；
(ii)在所述基片的一表面上设置一电绝缘层；
(iii)在所述电绝缘层上设置第一加热轨线；
(iv)在所述第一加热轨线上设置第二电绝缘层；
(v)在所述第二电绝缘层上设置第二加热轨线；以及
(vi)在所述第二加热轨线上设置第三保护电绝缘层；
其中，所述第二和第三电绝缘层中有露出所述第一和第二加热轨线的终端部的窗口以便向这些轨线供电。
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