CN1922925A - 热传递相适配的层状加热器系统 - Google Patents

热传递相适配的层状加热器系统 Download PDF

Info

Publication number
CN1922925A
CN1922925A CNA2005800051248A CN200580005124A CN1922925A CN 1922925 A CN1922925 A CN 1922925A CN A2005800051248 A CNA2005800051248 A CN A2005800051248A CN 200580005124 A CN200580005124 A CN 200580005124A CN 1922925 A CN1922925 A CN 1922925A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target part
heater
layered heater
layered
room temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005800051248A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1922925B (zh
Inventor
K·普塔申斯基
J·麦克米林
L·P·斯坦豪瑟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Watlow Electric Manufacturing Co
Original Assignee
Watlow Electric Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Watlow Electric Manufacturing Co filed Critical Watlow Electric Manufacturing Co
Publication of CN1922925A publication Critical patent/CN1922925A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1922925B publication Critical patent/CN1922925B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1782—Mounting or clamping means for heating elements or thermocouples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
    • B29C45/2737—Heating or cooling means therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/46—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49082—Resistor making
    • Y10T29/49083—Heater type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供了一种热传递相适配的层状加热器系统，它包括限定了室温周边的目标件(44)和安置在该目标件(44)周围或之内的层状加热器(10)，该层状加热器(10)包括具有室温周边的基体(12)，该室温周边的尺寸被设定成通过机械或热方法在层状加热器(10)与目标件(44)之间形成干涉配合。该层状加热器(10)在一种形式中安置在目标件的周围，而在另一形式中安置在目标件之内。此外，采用比如隔热片、绝热垫的其它装置和本发明其它形式的传热基体，沿着层状加热器使热传递相适配。

Description

热传递相适配的层状加热器系统
技术领域
本发明一般涉及电热器，更具体地说，涉及控制电热器热传递的装置和方法。
背景技术
层状加热器一般用在空间有限的场合、输出热量横跨一个表面需变化时、希望热响应快速的场合、或用在水气或其它污染物会迁移到传统加热器中的超净场合。层状加热器通常包括多个施加到基体上的不同材料层，也即介电材料层和电阻材料层。介电材料首先施加到基体上，并在基体与带电的电阻材料之间提供电绝缘，还减少了操作当中电流向地的泄漏。电阻材料以预定的图形施加到介电材料上，从而提供了电阻加热电路。层状加热器还包括将电阻加热电路与一般通过温度控制器循环的电源连接的导线。通向电阻层的电路接口一般还通过保护层提供应变消除和电绝缘而受到机械和电保护以免与外部接触。因此，层状加热器可定制用于多种加热场合。
层状加热器可以是“厚”膜、“薄”膜、或“热喷涂”加热器等，这些类型的层状加热器之间的主要区别是形成这些层的方法。例如，厚膜加热器层一般采用比如丝网印刷、贴花转印、或膜分配头等工艺形成。薄膜加热器层一般是采用比如离子电镀、溅射、化学气相沉积(CVD)以及物理气相沉积(PVD)等工艺形成的。别的一系列区别于薄膜和厚膜技术的工艺是称作热喷涂工艺的工艺，作为示例，该工艺可包括火焰喷涂、等离子喷涂、丝材电弧喷涂以及HVOF(高速氧气燃料)喷涂等。
在基体安置于待加热的部件或装置的周围或之内的层状加热器场合下，比如美国专利5973296(其与本申请一起共同转让，且其内容在此全部并入以供参考)所公开的，非常希望基体与待加热部件之间的接触紧密，以便改进层状加热器与部件之间的热传递，乃至提高总的加热器响应。不过，在公知的层状加热器中，由于存在固有的配合公差，基体与部件之间至少存在一些小的气隙，这对层状加热器的热传递和响应产生了负面影响。其它公知的加热器在将基体组装到部件时采用别的材料，例如施加在基体与部件之间的形式为热传递涂料的化合物。不过，在初始操作中，该化合物通常会产生污染加热器和/或周围环境的烟雾。此外，化合物的施加耗时，而且也会残存一些气隙。
除了如上所述的热传递的改进外，通常希望在一定的场合下改变电热器的温度分布曲线或瓦数分布。一种公知的获得可变瓦数分布的方法是改变电热器内电阻电路图形的宽度和/或间距。图形可以是宽度恒定的轨迹，在需要较多热量的区域中间隔得近，而在需要较少热量的区域中间隔得远。此外，轨迹的宽度可变化，以便实现理想的瓦数分布。不过，当加热器与部件之间存在不希望有的气隙时，这些使电热器的温度分布曲线或瓦数分布相适配(tailoring)的形式也因降低的、无法预测又不可重复的热传递特性而受影响。
发明内容
在一优选形式中，本发明提供了一种加热器系统，它包括限定了室温周边的目标件和安置在目标件周围或之内的层状加热器，该层状加热器包括具有室温周边的基体，该室温周边的尺寸被设定成通过机械或热方法在层状加热器与目标件之间形成干涉配合。层状加热器在一形式中安置在目标件的周围，而在另一形式中安置在目标件之内。
在又一形式中，提供了一种加热器系统，它包括限定了室温周边的目标件和安置在目标件周围或之内的层状加热器，该层状加热器包括具有室温周边的基体，该室温周边的尺寸被设定成在层状加热器与目标件之间形成干涉配合。加热器系统还包括安置在目标件周边与基体周边之间的凹槽，其中，凹槽沿着层状加热器提供了用于相适配的热传递特性的间隙。凹槽还可设有填料，以进行额外的热传递相适配和/或定位分立元件比如热电偶等。
在另一形式中，提供了一种加热器系统，它包括目标件和靠近目标件安置的层状加热器。该层状加热器包括具有预涂表面的基体，该表面适于与目标件接触，其中，在目标件与层状加热器之间形成了高热传递配合。
此外，提供了一种加热器系统，它包括热传递基体、直接形成在热传递基体上的厚膜层状加热器、以及与厚膜层状加热器相对地安置在热传递基体上的目标件。该目标件包括与厚膜层状加热器完全不相容的材料，且热传递基体将热量从厚膜层状加热器传递至目标件。
本发明提供了另一种加热器系统，它包括目标件、与目标件隔开设置的层状加热器、以及多个安置在目标件与层状加热器之间的隔热片。因此，在目标件与层状加热器之间形成了多个相适配的热传递区域。此外，隔热片限定了大于或等于目标件与层状加热器之间的室温距离的室温厚度，其中，在层状加热器与靠近隔热片的目标件之间形成了高热传递配合，且相适配的热传递区域沿着层状加热器系统提供了相适配的热传递。
根据本发明的方法，将加热器系统组装起来以采用机械工艺和热工艺形成干涉配合，机械工艺比如是施压或推动(drive)工艺，热工艺比如是直接焊或对层状加热器系统的目标件和/或基体加热/冷却。此外，根据本发明的启示，提供了组装加热器系统以便提供高热传递配合的方法。
自下面详细的说明，本发明的其它应用领域将变得显而易见。应该理解的是，在表示本发明优选实施例的同时，详细的说明和具体的实例仅起到解释的目的，并非要限制本发明的范围。
附图说明
自下面的详细说明和附图，本发明将得到更充分的理解，其中：
图1a是依据本发明原理构造的层状加热器的侧视图；
图1b是沿着图1a中的线A-A所示的、依据本发明原理构造的层状加热器的局部放大截面侧视图；
图2a是依据现有技术的加热器系统的安置在热流道喷嘴周围的层状加热器的截面侧视图；
图2b是沿着图2a中的细部B所示的、依据现有技术的加热器系统的层状加热器与热流道喷嘴之间的气隙和不一致热传递路径的细部图；
图2c是沿着图2b中的线C-C所示的、依据现有技术的加热器系统的层状加热器与目标件之间的非同心配合的截面图；
图3a是依据本发明原理构造的层状加热器和目标件的截面侧视图；
图3b是依据本发明原理构造的安置在目标件周围的层状加热器的截面侧视图；
图3c是沿着图3b中的细部D所示的、依据本发明原理的层状加热器与目标件之间的干涉配合的细部图；
图3d是沿着图3c中的线E-E所示的、依据本发明原理的层状加热器与目标件之间的同心配合的截面图；
图4a是依据本发明原理构造的层状加热器与目标件的截面侧视图；
图4b是依据本发明原理的安置在目标件之内的层状加热器的截面侧视图；
图5a是依据本发明原理的安置在方形目标件周围的方形层状加热器的截面侧视图；
图5b是依据本发明原理的安置在方形目标件之内的方形层状加热器的截面侧视图；
图6是依据本发明原理的安置在椭圆形目标件周围的椭圆形层状加热器的截面侧视图；
图7是依据本发明原理的安置在矩形目标件周围的矩形层状加热器的截面侧视图；
图8是依据本发明原理的安置在花键目标件之内的花键层状加热器的截面侧视图；
图9是依据本发明原理的具有锥形结构的层状加热器和目标件的截面侧视图；
图10a是依据本发明原理构造的、形成在加热器系统的目标件的外表面上的凹槽的截面侧视图；
图10b是依据本发明原理构造的、形成在加热器系统的层状加热器的内表面上的凹槽的截面侧视图；
图10c是依据本发明原理的、形成在加热器系统的目标件的外表面和层状加热器的内表面上的凹槽、以及凹槽内的填料和分立元件的截面侧视图；
图10d是依据本发明原理构造的、形成在加热器系统的目标件的外表面和层状加热器的内表面上的凹槽的截面侧视图；
图11是包括安置在目标件与层状加热器之间的隔热片的加热器系统的截面侧视图；
图12a是依据本发明原理的加热器系统的截面侧视图，该加热器系统包括具有预涂层的层状加热器和目标件；
图12b是依据本发明原理的在层状加热器与目标件之间具有高热传递配合的加热器系统的截面侧视图；
图13是加热器系统的截面侧视图，该加热器系统包括直接形成在热传递基体上的厚膜层状加热器，且目标件与层状加热器相对地安置在热传递基体上；
图14是沿着电阻层轨迹纵向所示的、依据本发明的启示示出了绝热垫的截面侧视图。
相对应的参考标号表示在所有图中相对应的部件。
具体实施方式
下面优选实施例的说明仅是示范性的，决非要限制本发明及其应用或用途。
参见图1a和1b，依据本发明的层状加热器系统优选采用层状加热器，该层状加热器在图中示出，总体上用参考标号10表示。层状加热器10包括多个安置在基体12上的层，其中基体12可以是靠近待加热的部件或装置布置的单独元件，或基体12可以是部件或装置本身。如图1b最好地示出那样，该多个层优选包括介电层14、电阻层16和保护层18。介电层14在基体12与电阻层16之间提供电绝缘，且以与层状加热器10的功率输出、施加电压、预定的使用温度或其组合相匹配的厚度形成在基体12上。电阻层16形成在介电层14上且给层状加热器10提供了加热电路，从而给基体12提供热量。保护层18形成在电阻层16上且优选是绝缘体，不过，也可根据特定加热应用的要求采用其它材料比如导电或导热的材料，而不脱离本发明的范围。
正如进一步示出的那样，端子焊盘(terminal pad)20优选安置在介电层14上且与电阻层16接触。因此，电导线22与端子焊盘20接触且将电阻层16与电源(未示出)连接。(为清楚起见，仅示出一个端子焊盘20和一根电导线22，并且，应该理解的是，每一端子焊盘20带一根电导线22的两个端子焊盘20是本发明的优选形式。)端子焊盘20不是必须与介电层14接触，由此图1中实施例的图示不是要限制本发明的范围，只要端子焊盘20以某种形式与电阻层16电连接就行。正如进一步示出的那样，保护层18形成在电阻层16上，并优选是使电阻层16与操作环境电绝缘并保护电阻层16不受操作环境影响的介电材料。此外，保护层18可如图所示覆盖端子焊盘20的一部分，只要留有足够的区域促进与电源的电连接就行。
正如在本文使用的那样，术语“层状加热器”应被解释成包括包含至少一个功能层(例如，介电层14、电阻层16和保护层18等)的加热器，其中，该至少一个功能层是通过采用与厚膜、薄膜、热喷涂或溶胶-凝胶等相关的工艺将材料施加或堆积在基体或别的层上而形成的。这些工艺也称作“分层工艺”、“成层工艺”或“层状加热器工艺”。此类工艺和功能层更为详细地描述在共同待审的申请中，该申请的名称为“电热器的组合成层技术”，申请日为2004年1月6日，其与本申请一起共同转让且其内容在此全部并入以供参考。
现在参见图2a，示出了现有技术中的加热器系统30，其包括安置在注射成型系统的热流道喷嘴34周围的层状加热器32。层状加热器32的尺寸通常适于在热流道喷嘴34上实现“滑动配合”或干涉配合，其中，层状加热器32在环境温度或室温以较低的物理阻力在热流道喷嘴34上滑动，以进行组装。遗憾的是，该“滑动配合”在层状加热器32与热流道喷嘴34之间产生气隙36，这就降低了层状加热器32与热流道喷嘴34之间的热传递特性。另外，此类配合难于从一部件到另一部件和从一批到另一批地重复和复制加热器系统30的热传递特性。气隙36的存在和最终造成的热传递损失导致层状加热器系统30的响应较慢，这对加热器系统30的性能产生负面影响。如图2b更详细示出的那样，即便层状加热器32与热流道喷嘴34之间的配合较为紧密，气隙36仍然存在且仅在位置38处有间歇性的传导热传递。因此，由于会导致热传递减弱，所以在此类加热器系统中气隙36是不可取的。此外，如图2c所示，间隙配合通常导致层状加热器32相对于热流道喷嘴34产生不同心的定位。这一不同心的配合产生了更为明显的气隙36，这进一步降低了加热器系统30的性能。
因此，本发明提供了如图3a-3c所示的加热器系统40，以便改进层状加热器42(为清楚起见，未示出所有的层)与待加热部件之间的热传递，该待加热部件在下文中称作目标件44。如图所示，层状加热器42和目标件44都优选是圆柱形的，尽管本发明也设想了其它形状，如同在下面更详细描述的那样。层状加热器42包括基体46，它限定了室温内径D1，其小于或等于目标件44的室温外径D2。在层状加热器42与目标件44线到线配合的情况下，室温内径D1的尺寸可设定为等于D2。因此，采用机械或热方法将层状加热器42与目标件44组装在一起，以便形成干涉配合48，正如在图3b和3c中最好地示出那样。干涉配合48由此改进了层状加热器42与目标件44之间的热传递，从而提高了层状加热器42的响应。
此外，如图3d所示，由于存在干涉配合48，在层状加热器42与目标件44之间产生了同心配合。由于层状加热器42绕着目标件44热成形或机械成形，正如在下面更详细描述的那样，目标件44的外径与层状加热器42的内径相一致，这就使层状加热器42和目标件44同心地定位，如图所示。该同心配合还减小了气隙、提供了更为均匀的热传递、且由此提高了层状加热器42的响应。
优选的形成干涉配合48的机械方法包括施压或推动工艺，尽管也可采用其它本领域的公知方法而不脱离本发明的范围。热方法可包括但不限于对目标件44和/或层状加热器42进行冷却和/或加热。例如，可在冷却目标件44的同时，将层状加热器42保持在室温，由此减小了室温外径D2，从而使得目标件44可定位于层状加热器42之内。在返回至室温时，目标件44向回朝着室温外径D2膨胀以形成干涉配合48。作为选择，可在冷却目标件44的同时加热层状加热器42，或可在将目标件44保持在室温的同时加热层状加热器42。
如图4a和4b所示，层状加热器42可选地位于目标件44内，而不是像前面所述的那样围绕着目标件。因此，层状加热器42包括室温外径D3，而目标件44限定了室温内径D4，使得在采用如上所述机械或热工艺时，在层状加热器42与目标件44之间形成干涉配合48。
参见图5至8，层状加热器42和目标件44不必一定要制成圆柱形状，在本发明的范围内亦可采用其它形状，其中，在层状加热器与目标件之间形成干涉配合48。作为示例，这些形状可包括图5a和5b所示的方形形状50、图6所示的椭圆形状52、图7所示的矩形形状54或图8所示的曲线形状56、或它们的组合。因此，例如，如图5a所示，层状加热器60包括限定室温内周64的基体62、限定室温外周68的目标件66，其中，层状加热器60的室温内周64小于或等于目标件66的室温外周68。由于采用了如上所述的机械或热工艺，就在层状加热器60与目标件66之间形成了干涉配合70，由此改进了层状加热器60与目标件66之间的热传递特性。作为替换，如图5b所示，层状加热器60可安置在目标件66之内，而不是如图5a所示的那样安置在目标件66之外，其中，层状加热器60的室温外周72大于或等于目标件66的室温内周74。尽管在图6和7中分别示出层状加热器60′和60″安置在目标件66′和66″的周围，在图8中示出层状加热器60安置在目标件66之内，但在本发明的范围内可按特定应用的需要将层状加热器安置在这些目标件的周围或之内。应该理解的是，在此示出并描述的形状和结构是示范性的，不应解释成将本发明的范围仅限制于这些形状和结构。
现在参见图9，本发明还设计了这样的几何形状，其包括如图所示的非等截面，以锥形结构将层状加热器76安置在目标件78的周围。通常，使目标件78和层状加热器76接合，且锥形结构利于同心度和干涉配合，以改进热传递。由于锥形结构，较之上述具有等截面的替换形式，层状加热器76和目标件78更易组装和拆卸。更具体地说，由于锥形结构，层状加热器76相对于目标件78仅需较小的线性位移以使层状加热器76和目标件78接合和脱离。因此，通过采用本发明一种形式的机械自锁锥，在层状加热器76与目标件78之间形成干涉配合79。此外，还可采用如上所述的热方法来产生干涉配合79。另外，在本发明的范围内可选地将层状加热器76安置在目标件78内。
在如图10a-10d所示的本发明的另一形式中，本发明提供了相适配的热传递系统78，其不仅包括高热传递特性(利用如上所述的干涉配合)，还包括沿着加热器系统78的长度受阻或选择性地受限的热传递特性，由此产生了相适配的热传递特性。更具体地说，如图10a所示，层状加热器80安置在目标件82的周围，其中在它们之间安置有凹槽84。在可能需要这样的相适配控制的应用中，凹槽84沿着层状加热器80的长度提供了局部受限的热传递特性。此外，尽管在此只示出了一个凹槽84，但应该理解的是，还可采用多个凹槽而不脱离本发明的范围。因此，依据本发明的启示，相适配的热传递系统78包括至少一个凹槽84。
正如进一步示出的那样，电阻层16还可沿着层状加热器80的长度改变，以除了由凹槽84提供的相适配外，还提供额外的热传递特性的相适配。因此，电阻层16的图示是示范性的，不应解释成限制本发明的范围。此外，如上所述，在层状加热器80与目标件82之间形成了干涉配合86，由此在这些区域中改进了层状加热器80与目标件82之间的热传递特性。图10a中所示的凹槽84是目标件82内的外表面凹槽，不过，在图10b-10c中示出了形成凹槽84、多个凹槽以及间隔位置的其它形式。
如图10b所示，凹槽84是层状加热器80的基体12内的内表面凹槽。图10c中示出了层状加热器80内的内表面凹槽和目标件82内的外表面凹槽，以形成凹槽84。作为替换，层状加热器80内的内表面凹槽84′和目标件82内的外表面凹槽84″在图10d中示出，其中，沿着加热器系统78的长度在间隔的位置上设有多个凹槽。应该理解的是，层状加热器80可替换地安置在目标件82内，还可采取前述的替换形状，而不脱离本发明的范围。
正如图10c作为示例进一步示出的那样，另一形式的相适配的热传递系统78包括填料88，其安置在凹槽84内，以改变靠近凹槽84的热传递性能。填料88可按照需要是绝缘的或传导的，以用于较低或较高的热传递特性。例如，在一形式中，填料88可以是用于较高热传递的液态金属，或用于较低热传递的盐或Sauereisen接合剂(cement)。在另一形式中，相适配的热传递系统78包括分立元件89，其安置在凹槽84内，以执行可能希望得到的一些功能。例如，分立元件89可以是热电偶，以检测预定区域的温度。附加的分立元件可包括但不限于RTD(电阻温度检测器)、热敏电阻器、应变片、热熔丝、光纤、微处理器以及控制器等。因此，根据本发明的启示，热传递系统78提供了改进的热传递特性、阻碍的热传递特性以及分立的功能性能力。
参见图11，本发明的另一形式作为加热器系统90示出，其通过选择性地改进和/或阻碍的热传递提供了相适配的热传递。加热器系统90包括靠近目标件94安置的层状加热器92，其中，在层状加热器92与目标件94之间安置有多个隔热片96。因此，形成多个相适配的热传递区98和99来实现相适配的热传递。隔热片96与层状加热器92之间和隔热片96与目标件94之间示出有热传递区98，而层状加热器92与目标件94之间示出有热传递区99。因此，热传递区98和99可以相适配，以实现改进和/或阻碍的热传递，例如，如果隔热片96是传导的，热传递区98就提供改进的热传递，而热传递区99则提供阻碍的热传递。
优选的是，隔热片96的热膨胀系数(CTE)大于层状加热器92(更具体地说，为清楚起见在此未示出的层状加热器的基体)和目标件94的热膨胀系数。因此，隔热片96在工作时膨胀，以在层状加热器92与靠近隔热片96的目标件94之间形成高热传递配合98。在一形式中，隔热片96是铝材，不过，也可采用其它材料而不脱离本发明的范围。
作为替换，如上所述的干涉配合可被加热器系统90采用，其中，采用机械或热工艺来形成干涉配合，且由此在指定的区域中提供改进的热传递特性。例如，隔热片96会限定大于或等于层状加热器92与目标件94之间的室温距离D的室温厚度T。隔热片96可采用比如热喷涂的工艺形成在目标件94上，或隔热片96可替换地依然采用热喷涂工艺形成在层状加热器92上。应该理解的是，也可采用其它工艺来形成隔热片96，而不脱离本发明的范围。因此，根据本发明的启示，加热器系统90提供了改进的热传递特性和阻碍的热传递特性。
图12a和12b中示出了本发明的另一形式，其中加热器系统100包括层状加热器102，其包括带有预涂表面106的基体104。预涂表面106优选涂有钎焊材料，不过，也可采用其它材料而不脱离本发明的范围。如图所示，层状加热器102的内径D5小于或等于目标件108的外径D6。因此，可如上所述地采用机械或热工艺，以便在层状加热器102与目标件108之间形成高热传递配合110。此外，可将层状加热器布置在目标件内，且可如上所述地采用其它形状而不脱离本发明的范围。其它处理层状加热器102和/或目标件108以形成高热传递配合的变型应解释成落在本发明的范围内。作为示例，这些变型可包括直接焊(例如，搅拌摩擦焊接)等。
现在参见图13，本发明提供改进热传递的另一形式作为加热器系统120示出。在该形式中，厚膜层状加热器122直接形成在热传递基体126的加热表面124上。如图所示，目标件128安置在热传递基体126上，与厚膜层状加热器122相对置，该目标件128由一种与厚膜层状加热器122完全不相容的材料形成。因此，热传递基体126将热量从厚膜层状加热器122传递到目标件128上，由此厚膜层状加热器122可与先前不相容的目标件128一起使用。在此使用的“完全不相容”涉及厚膜层状加热器和目标件的组合，其中，厚膜层状加热器与目标件间的CTE差较大，这样，该大的CTE差导致厚膜加热器的结构整体性降低。此外，对由不能经受加热器层处理温度的材料构成的目标件来说，厚膜层状加热器的高焙烧温度显得过高。另外，厚膜层状加热器的高焙烧温度会改变目标件的材料性能，例如，在目标件包括会在焙烧期间改变的热处理表面的情形下。因此，“完全不相容”意指厚膜层状加热器与目标件间大的CTE差，其中目标件是不能经受厚膜层状加热器高焙烧温度的目标件，和/或包括会在焙烧期间改变的材料的目标件。
此外，如上所述，目标件128可安置在热传递基体126之外，且层状加热器122安置在热传递基体126之内，而不脱离本发明的范围。此外，还可像在此描述的一样，在热传递基体126与目标件128之间形成干涉配合，而不脱离本发明的精髓和范围。另外，如上所述，可根据特定场合的要求采用替换形状，而不脱离本发明的启示。
如图14所示，本发明提供相适配的热传递特性的另一形式作为加热器系统130示出。加热器系统130包括安置在目标件134周围的层状加热器132，尽管层状加热器132可选择地安置在目标件134内。层状加热器132还包括如所示直接形成在目标件134上的介电层136，不过，介电层136可选择地形成在基体上，且如上所述地在基体与目标件134之间形成干涉配合。正如进一步示出的那样，多个绝热垫138形成在介电层136上，电阻层140形成在绝热垫138的上方，紧跟着，在电阻层140的上方形成有保护层142。电阻层140与目标件134之间安置有绝热垫138，以按照需要减小从电阻层140至目标件134的热传递速度。作为替换，可将绝热垫138安置在电阻层140与保护层142之间，以减小向周围环境热传递的速度。因此，采用绝热垫138以进一步沿着层状加热器132使热传递特性相适配。
本发明的说明仅是示范性的，因此，可在本发明的范围内做出不脱离本发明要旨的变型。可在目标件之内或周围安置在此示出并描述的层状加热器，可使用不同的几何结构，还可在整个层状加热器系统的不同位置采用热传递相适配的元件。此外，在此描述的加热器系统可采用如以下两件共同待审的申请中示出并描述的双线式控制器，该两件申请中的一件申请的序列号为10/719327、发明名称为“双线式层状加热器系统”、申请日为2003年11月21日，而另一件申请的发明名称为“电热器的组合材料成层技术”、申请日为2004年1月6日，该两件申请与本申请一起共同转让，且其内容在此全部并入以供参考。此类变型不被认为是脱离了本发明的精髓和范围。

Claims (48)

1.一种加热器系统，包括：
圆柱形目标件，其限定了室温外径；和
圆柱形层状加热器，其安置在该圆柱形目标件的周围，该圆柱形层状加热器包括基体，其具有室温内径，该室温内径小于或等于圆柱形目标件的室温外径，
其中，在该圆柱形层状加热器与圆柱形目标件之间形成有干涉配合。
2.如权利要求1所述的加热器系统，其中，该圆柱形目标件是热流道喷嘴。
3.一种加热器系统，包括：
圆柱形目标件，其限定了室温内径；和
圆柱形层状加热器，其安置在该圆柱形目标件内，该圆柱形层状加热器限定了室温外径，该室温外径大于或等于圆柱形目标件的室温内径，
其中，在该圆柱形层状加热器与圆柱形目标件之间形成有干涉配合。
4.一种圆柱形层状加热器，包括基体，该基体具有室温内径，该室温内径小于或等于圆柱形目标件的外径，其中，在该圆柱形层状加热器与圆柱形目标件之间形成有干涉配合。
5.一种圆柱形层状加热器，其限定了室温外径，该室温外径大于或等于圆柱形目标件的内径，其中，在该圆柱形层状加热器与圆柱形目标件之间形成有干涉配合。
6.一种加热器系统，包括：
目标件，限定了室温外周；和
层状加热器，其安置在该目标件的周围，该层状加热器包括基体，该基体具有室温内周，该室温内周小于或等于该目标件的室温外周，
其中，在该层状加热器与目标件之间形成有干涉配合。
7.如权利要求6所述的加热器系统，其中，该层状加热器选自于由厚膜、薄膜、热喷涂和溶胶-凝胶构成的组。
8.如权利要求6所述的加热器系统，其中，干涉配合通过选自由施压操作、推动操作以及热操作构成的组而形成。
9.如权利要求6所述的加热器系统，其中，该目标件包括热处理外表面。
10.一种加热器系统，包括：
目标件，其限定了室温内周；和
层状加热器，其安置在该目标件之内，该层状加热器限定了室温外周，该室温外周大于或等于该目标件的室温内周，
其中，在该层状加热器与目标件之间形成有干涉配合。
11.如权利要求10所述的加热器系统，其中，该层状加热器选自于由厚膜、薄膜、热喷涂以及溶胶-凝胶构成的组。
12.如权利要求10所述的加热器系统，其中，干涉配合通过选自由施压操作、推动操作、钎焊操作、直接焊操作以及热操作构成的组而形成。
13.如权利要求10所述的加热器系统，其中，该目标件包括热处理外表面。
14.一种加热器系统，包括：
目标件，其限定了室温外周；
层状加热器，其安置在该目标件的周围，该层状加热器包括基体，该基体具有室温内周，该室温内周小于或等于该目标件的室温外周；和
凹槽，其安置在该目标件的外周与基体的内周之间，
其中，在该层状加热器与目标件之间形成有干涉配合，并且，所述凹槽沿着该层状加热器提供了用于相适配热传递特性的间隙。
15.如权利要求14所述的加热器系统，其中，所述凹槽是由目标件内的外表面凹槽形成的。
16.如权利要求14所述的加热器系统，其中，所述凹槽是由基体内的内表面凹槽形成的。
17.如权利要求14所述的加热器系统，其中，所述凹槽是由目标件内的外表面凹槽和基体内的内表面凹槽形成的。
18.如权利要求14所述的加热器系统，还包括安置在所述凹槽内的填料。
19.如权利要求18所述的加热器系统，其中，该填料选自于由液态金属、盐以及sauereisen接合剂构成的组。
20.如权利要求14所述的加热器系统，还包括安置在所述凹槽内的分立功能元件。
21.如权利要求20所述的加热器系统，其中，该分立元件选自于由热电偶、RTD、热敏电阻器、应变片、热熔丝、光纤、微处理器以及控制器构成的组。
22.一种加热器系统，包括：
目标件，其限定了室温内周；
层状加热器，其安置在该目标件之内，该层状加热器限定了室温外周，该室温外周大于或等于该目标件的室温内周；和
凹槽，其安置在该目标件的内周与基体的外周之间，
其中，在该层状加热器与目标件之间形成有干涉配合，并且，所述凹槽沿着该层状加热器提供了用于相适配热传递特性的间隙。
23.如权利要求22所述的加热器系统，其中，所述凹槽是由目标件内的内表面凹槽形成的。
24.如权利要求22所述的加热器系统，其中，所述凹槽是由基体内的外表面凹槽形成的。
25.如权利要求22所述的加热器系统，其中，所述凹槽是由目标件内的内表面凹槽和基体内的外表面凹槽形成的。
26.如权利要求22所述的加热器系统，还包括安置在所述凹槽内的填料。
27.如权利要求26所述的加热器系统，其中，该填料选自于由液态金属、盐以及sauereisen接合剂构成的组。
28.如权利要求22所述的加热器系统，还包括安置在所述凹槽内的分立功能元件。
29.如权利要求28所述的加热器系统，其中，该分立元件选自于由热电偶、RTD、热敏电阻器、应变片、热熔丝、光纤、微处理器以及控制器构成的组。
30.一种加热器系统，包括：
目标件；和
层状加热器，其靠近该目标件安置，该层状加热器包括基体，该基体具有适于与该目标件接触的预涂表面，
其中，在该目标件与层状加热器之间形成有高热传递配合。
31.一种加热器系统，包括：
目标件；和
层状加热器，其靠近该目标件安置，
其中，通过直接焊工艺在该目标件与层状加热器之间形成有高热传递配合。
32.一种加热器系统，包括：
传热基体，其限定了至少一个加热表面；
厚膜层状加热器，其直接形成在该传热基体的加热表面上；和
目标件，其与该厚膜层状加热器相对置地安置在该传热基体上，
其中，该目标件包括与该厚膜层状加热器完全不相容的材料，并且，该传热基体将热量从该厚膜层状加热器传递到目标件上。
33.一种加热器系统，包括：
目标件；
层状加热器，其靠近该目标件安置；和
多个安置在该目标件与层状加热器之间的隔热片，由此在该目标件与层状加热器之间形成多个相适配的热传递区域，
其中，所述隔热片的热膨胀系数大于该目标件和层状加热器的热膨胀系数，由此在目标件与靠近隔热片的层状加热器之间形成高热传递配合。
34.一种加热器系统，包括：
目标件；
层状加热器，其与该目标件隔开设置；和
多个安置在该目标件与层状加热器之间的隔热片，由此在该目标件与层状加热器之间形成多个相适配的热传递区域，所述隔热片限定了大于或等于目标件与层状加热器之间的室温距离的室温厚度，
其中，在该层状加热器与靠近隔热片的目标件之间形成有高热传递配合，并且，相适配的热传递区域沿着该层状加热器提供了相适配的热传递。
35.一种加热器系统，包括：
目标件；
层状加热器，其与该目标件隔开设置；和
多个安置在该层状加热器之内的绝热垫，
其中，该绝热垫沿着该层状加热器提供了相适配的热传递。
36.一种加热器系统，包括：
目标件，其限定了锥形结构；和
层状加热器，其靠近该目标件安置，该层状加热器限定了锥形结构，
其中，在该层状加热器与目标件之间形成有干涉配合。
37.一种组装加热器系统的方法，包括的步骤有：将具有外周的目标件压入层状加热器中，该层状加热器包括基体，该基体限定了内周，该内周小于或等于该目标件的外周，其中，在该层状加热器与目标件之间形成有干涉配合。
38.一种组装加热器系统的方法，包括的步骤有：将具有外周的层状加热器压入具有内周的目标件中，该内周小于或等于该层状加热器的外周，其中，在该层状加热器与目标件之间形成有干涉配合。
39.一种组装加热器系统的方法，包括的步骤有：在层状加热器的基体的内周内设置限定了外周的目标件，其中，该基体的内周预涂有钎焊材料，并且，在该目标件与层状加热器之间形成有高热传递配合。
40.一种组装加热器系统的方法，包括的步骤有：在层状加热器外周的周围设置限定了内周的目标件，其中，该层状加热器的外周预涂有钎焊材料，并且，在该目标件与层状加热器之间形成有高热传递配合。
41.一种组装加热器系统的方法，包括的步骤有：
(a)对限定了室温外周的目标件和包括限定了室温内周的基体的层状加热器的至少一个进行热处理，使得相应的周边在尺寸上改变；
(b)将该目标件设置在层状加热器内；
(c)使该目标件和层状加热器中的至少一个处于室温，由此在该层状加热器与目标件之间形成干涉配合。
42.如权利要求41所述的方法，其中，所述热处理包括冷却该目标件。
43.如权利要求41所述的方法，其中，所述热处理包括冷却该目标件和加热该层状加热器。
44.如权利要求41所述的方法，其中，所述热处理包括加热该层状加热器。
45.一种组装加热器系统的方法，包括的步骤有：
(a)对限定了室温内周的目标件和限定了室温外周的层状加热器的至少一个进行热处理，使得相应的周边在尺寸上改变；
(b)将该目标件设置在层状加热器的周围；
(c)使该目标件和层状加热器中的至少一个处于室温，由此在该层状加热器与目标件之间形成干涉配合。
46.如权利要求45所述的方法，其中，所述热处理包括冷却该层状加热器。
47.如权利要求45所述的方法，其中，所述热处理包括冷却该层状加热器和加热该目标件。
48.如权利要求45所述的方法，其中，所述热处理包括加热该目标件。
CN2005800051248A 2004-01-06 2005-01-05 热传递相适配的层状加热器系统 Active CN1922925B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/752,358 US7342206B2 (en) 2004-01-06 2004-01-06 Tailored heat transfer layered heater system
US10/752,358 2004-01-06
PCT/US2005/000342 WO2005069692A1 (en) 2004-01-06 2005-01-05 Tailored heat transfer layered heater system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1922925A true CN1922925A (zh) 2007-02-28
CN1922925B CN1922925B (zh) 2012-10-10

Family

ID=34711613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005800051248A Active CN1922925B (zh) 2004-01-06 2005-01-05 热传递相适配的层状加热器系统

Country Status (9)

Country Link
US (2) US7342206B2 (zh)
EP (1) EP1721490B1 (zh)
CN (1) CN1922925B (zh)
AT (1) ATE435585T1 (zh)
CA (2) CA2750117C (zh)
DE (1) DE602005015191D1 (zh)
PL (1) PL1721490T3 (zh)
TW (1) TWI294748B (zh)
WO (1) WO2005069692A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104540248A (zh) * 2015-01-14 2015-04-22 中国计量学院 一种测量自身表面温度的均温多层加热装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7196295B2 (en) * 2003-11-21 2007-03-27 Watlow Electric Manufacturing Company Two-wire layered heater system
US7132628B2 (en) * 2004-03-10 2006-11-07 Watlow Electric Manufacturing Company Variable watt density layered heater
DE602006015565D1 (de) * 2005-05-19 2010-09-02 Mold Masters Ltd Spritzgießdüse mit einer wärmeleitenden Hülse und Verfahren zu deren Herstellung
US7280750B2 (en) * 2005-10-17 2007-10-09 Watlow Electric Manufacturing Company Hot runner nozzle heater and methods of manufacture thereof
DE102006049667A1 (de) * 2006-10-18 2008-04-24 Günther Heisskanaltechnik Gmbh Elektrische Heizeinrichtung für Heißkanalsysteme
US7800021B2 (en) * 2007-06-30 2010-09-21 Husky Injection Molding Systems Ltd. Spray deposited heater element
US8425216B2 (en) 2011-03-11 2013-04-23 Mold-Masters (2007) Limited Cycle counting system for injection molding assembly
KR102041205B1 (ko) * 2013-03-18 2019-11-06 주식회사 미코바이오메드 패턴 히터가 반복 배치된 pcr 열 블록 및 이를 포함하는 pcr 장치
CN105132865B (zh) * 2015-08-20 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 蒸发源装置及蒸镀设备
US20170140956A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Single Piece Ceramic Platen
EP3829265A4 (en) * 2018-07-23 2022-03-02 China Tabacco Hubei Industrial Corporation Limited CERAMIC HEATER AND METHOD OF MANUFACTURE AND USE OF A CERAMIC HEATER
US11240881B2 (en) 2019-04-08 2022-02-01 Watlow Electric Manufacturing Company Method of manufacturing and adjusting a resistive heater
WO2021216974A1 (en) * 2020-04-24 2021-10-28 Fluidmaster, Inc. Exchangeable fill valve system and methods
US11828490B2 (en) * 2020-04-24 2023-11-28 Lexmark International, Inc. Ceramic heater for heating water in an appliance

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH499248A (de) * 1968-11-02 1970-11-15 Siemens Elektrogeraete Gmbh Elektrische Heizeinrichtung
JP2561489B2 (ja) * 1987-10-12 1996-12-11 住友重機械工業株式会社 射出成形機用ヒータ
JP2749759B2 (ja) * 1993-06-23 1998-05-13 信越化学工業株式会社 静電チャック付セラミックスヒーター
CN1169542A (zh) * 1996-04-23 1998-01-07 康宁股份有限公司 形成光纤涂覆层的装置和方法
WO1998051127A1 (en) 1997-05-06 1998-11-12 Thermoceramix, L.L.C. Deposited resistive coatings
US6305923B1 (en) 1998-06-12 2001-10-23 Husky Injection Molding Systems Ltd. Molding system using film heaters and/or sensors
US5973296A (en) * 1998-10-20 1999-10-26 Watlow Electric Manufacturing Company Thick film heater for injection mold runner nozzle
US6164954A (en) * 1998-12-08 2000-12-26 Husky Injection Molding Systems Ltd. High pressure injection nozzle
DE19936584B4 (de) * 1999-08-03 2007-09-27 EWIKON Heißkanalsysteme GmbH & Co. KG Elektrisch betriebenes Heizelement
US6222166B1 (en) 1999-08-09 2001-04-24 Watlow Electric Manufacturing Co. Aluminum substrate thick film heater
US6555797B2 (en) * 2000-01-26 2003-04-29 Rena France Fully submersible immersion heater
AU2001244115A1 (en) * 2000-01-31 2001-08-07 Gunther Heisskanaltechnik Gmbh Nozzle for injection moulding tool and nozzle arrangement
US6394784B1 (en) * 2000-03-08 2002-05-28 Mold-Masters Limited Compact cartridge hot runner nozzle
CA2311829A1 (en) * 2000-06-16 2001-12-16 Jonathon Fischer Thermally balanced hot runner nozzle
US7241131B1 (en) * 2000-06-19 2007-07-10 Husky Injection Molding Systems Ltd. Thick film heater apparatus
US6717118B2 (en) * 2001-06-26 2004-04-06 Husky Injection Molding Systems, Ltd Apparatus for inductive and resistive heating of an object
KR100718593B1 (ko) * 2002-03-13 2007-05-16 와틀로 일렉트릭 매뉴팩츄어링 컴파니 핫 러너 히터장치 및 제조방법
US20050181090A1 (en) * 2002-12-06 2005-08-18 Mold-Masters Limited Injection molding nozzle with embedded and removable heaters
US7105123B2 (en) * 2003-02-20 2006-09-12 Mold-Masters Limited Heat dissipation device for and method of dissipating heat from a manifold
US7207796B2 (en) * 2004-07-01 2007-04-24 Husky Injection Moldiing Systems Ltd. Hot runner coinjection nozzle with thermally separated melt channels

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104540248A (zh) * 2015-01-14 2015-04-22 中国计量学院 一种测量自身表面温度的均温多层加热装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20070000913A1 (en) 2007-01-04
US7518090B2 (en) 2009-04-14
PL1721490T3 (pl) 2009-12-31
ATE435585T1 (de) 2009-07-15
TW200541376A (en) 2005-12-16
CA2750117A1 (en) 2005-07-28
DE602005015191D1 (de) 2009-08-13
EP1721490A1 (en) 2006-11-15
CA2750117C (en) 2013-11-26
US20050145616A1 (en) 2005-07-07
CA2552561C (en) 2011-11-08
EP1721490B1 (en) 2009-07-01
WO2005069692A1 (en) 2005-07-28
TWI294748B (en) 2008-03-11
US7342206B2 (en) 2008-03-11
CA2552561A1 (en) 2005-07-28
CN1922925B (zh) 2012-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1922925A (zh) 热传递相适配的层状加热器系统
CN101801124B (zh) 精密条带加热元件
CN101207945B (zh) 加热装置
CN101490491B (zh) 用以加热半导体处理腔室的设备和方法
KR101488751B1 (ko) 세라믹 히터
KR20060051861A (ko) 히터, 웨이퍼 가열장치 및 이 히터의 제조방법
TWI654699B (zh) 具有圓柱非等向導熱性之複合裝置
KR101591315B1 (ko) 세라믹 히터
JP2010156993A (ja) 定着用ヒータとその製造方法
JP2016207595A (ja) 加熱装置
WO2000058048A1 (en) Hybrid heater with ceramic foil serrated plate and gas assist
KR20170057900A (ko) 발열 플랫폼 및 이를 포함하는 3 차원 프린팅 장치
CN212305683U (zh) 金属加热体及金属加热装置
KR20110120305A (ko) 튜브 타겟
KR100650988B1 (ko) 챔버 내에 열전도성 장벽이 구비된 저온 전기로
CN111836412A (zh) 金属加热体及金属加热装置
JP2024515924A (ja) ドナープレート、堆積デバイス、および堆積方法
CN110015840B (zh) 定型炉
KR101940396B1 (ko) 수도관 동파방지용 필름히터 및 그 제조방법
KR20140119376A (ko) 히터 블럭을 갖는 증착 소스 장치
MXPA06007799A (es) Sistema de calentador estratificado de transferencia de calor adaptada
US20140238975A1 (en) Monolithic thermal heating block made from refractory phosphate cement
DE10001330A1 (de) Elektrokochplatte
CN1499897A (zh) 电阻发热体及采用该电阻发热体的电阻炉
JP2717848B2 (ja) 焼成炭素電極の黒鉛化方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant