CN202757246U - 厚膜加热器 - Google Patents

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马丁·范东金
格雷德斯·约翰尼斯·克罗普斯
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Abstract

本实用新型涉及电加热元件和将由电加热元件加热的散热器的组合；该加热元件包括基底、位于基底上的绝缘层和位于绝缘层上的厚膜导体，其中金属基底的第二侧与散热器接触，该加热元件包括位于其面向加热器的面的金属材料层，并且基底被铜焊至散热器，加热元件的厚膜导体在其上延伸的表面基本上等同于散热器的表面。所述铜焊在加热元件和散热器之间产生持久接触，以便抵抗由加热和冷却循环引起的可能的翘曲趋势。

Description

厚膜加热器
本申请为专利申请案(申请日2011年6月15日，申请号201120208244.0，发明名称为“厚膜加热器”)的分案申请。
技术领域
本发明包括与用于液体加热器具且特别地用于包括厚膜电阻器和散热器的电加热元件的流通式加热器相关的改进。
本发明关注包括电加热元件和将由电加热元件加热的散热器的组合的组件，该加热元件包括金属基底、位于基底一侧上的绝缘层和位于绝缘层上的厚膜电阻器，其中基底的第二侧与散热器接触。
背景技术
这种组合在热水壶、流动加热器和用于食物的加热器(如炖锅或用在快餐馆中的烤盘)的领域是熟知的。在这些现有的加热器和散热器的组合中，加热元件由加热元件和散热器之间的螺钉和螺母、外夹紧装置或粘合层连接至散热器。
Proprietor的授权专利GB-A-2 351 894披露了加热器和散热板之间的铜焊连接。然而，在该现有方案中，加热元件的表面积实质上小于散热器的表面积。因此附加的散热层存在于加热元件基底和散热器之间。散热层的尺寸大于加热元件的尺寸，使得热传递仅在散热层的表面的一部分上发生，这将在散热器上产生较慢的加热时间和温度梯度，这例如在流通式加热器应用中是一个问题。
现有的依赖于镁填充的加热元件的流通式加热器也是公知的且大致分成两类。
第一类依赖于螺线管和镁填充的护套式加热元件，该护套式加热元件被压铸或压印到用作散热器的合金或铝铸件中。通常，功质比非常低，典型地在1.5和2瓦每克之间。如果将被加热的水的流量恒定，则这些加热器组件适于将水加热至接近沸点。然而这些加热器类型加热慢且对改变诸如水的流量之类的条件的反应慢。可以接合附加的管状加热器，但这些增加了成本并增加了组件的尺寸和质量。
第二种类型依赖于连接至直管的一个或多个镁填充的护套式加热元件。这种类型确实具有较高的功质比，但是热传递慢，如果在较低的温度下运行，例如在洗衣机中这是令人满意的；然而如果要求更接近沸点的温度，则它们倾向于过热和引起蒸汽。
现有的接合作为热源的厚膜加热器的流通式加热器也是熟知的，例如，如在proprietor的专利公开WO-A-2005/080885中描述的那样。然而，这些也面临与水温控制和组件的复杂性相关的问题。
而且，现有的流通式加热器也熟知具有设置在流通式加热器组件中的通道，例如如在proprietor的专利公开WO-A-2007/037694中描述的那样。然而，由于用来形成流通式加热器组件的元件的数量的增加，这些也面临与组件的复杂性相关的问题，并且因此增加成本和增加组件的制造时间。
考虑到近年来对不依赖于存储被加热的液体的需求的液体加热装置更小更快的作用，有利地是增加加热装置的功率密度，而不存在温度过冲至沸点的风险。当增加功率密度时，重要的是确保加热元件和散热器之间的机械和热接触的完整性。采用将加热元件与散热器连接在一起的现有技术，降低热质量会导致所述元件中的一个或二者的翘曲，这会导致加热元件和散热器之间的接触面积降低，降低了最佳的热传递。
这个问题特别存在于其中整体功率密度高，例如高至8W/cm2的情况中。将会有利地是，提供高功率密度组合，其中在元件的整个寿命中维持从加热器到散热器的热传递。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种流通式加热器，包括具有金属基底的厚膜电加热元件和连接至金属基底以在其间形成通道的通道板，其特征在于，通道的相邻部分由通道板的固定至所述基底的基本平坦接触部分分开。
根据本发明的另一个方面，提供了一种流通式加热器，包括具有金属基底的厚膜电加热元件，且其特征在于连接至金属基底的流通式管。
根据本发明的另一个方面，提供了一种流通式加热器，包括具有形成在基底的一侧上的至少一条厚膜加热迹线(heating track)的加热元件和形成在基底的另一侧上的流通式通道，其特征在于，所述加热迹线基本上与所述流通式通道对准。
根据本发明的另一个方面，提供了一种流通式加热器组件，包括：
a.具有金属基底的厚膜电加热元件，
b.通道板，连接至基底的第一侧以在其间形成通道，
c.流体连接器组件，定位至所述基底的所述第一侧，提供至所述通道的进口和出口；和
d.壳体，定位至基底的与所述第一侧相对的第二侧，提供至加热元件的电连接。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电加热设备，包括具有被软焊或铜焊至散热器的金属面的金属基底的厚膜电加热元件，其特征在于，所述电加热元件的厚膜加热迹线基本上在散热器的整个表面上延伸。
根据本发明的另一个方面，提供了一种金属材料的散热器，金属材料的加热器基底，其中厚膜加热器涂敷在一侧上，加热基底的相对侧基本上在其整个表面连接至散热器，并且加热基底的厚膜导体在其上延伸的表面基本上等同于散热器的表面。
根据本发明的又一个方面，提供了一种制造电加热元件和将由电加热元件加热的散热器的组合的方法。该方法提供加热元件，该加热元件包括基底、位于基底一侧上的绝缘层和位于绝缘层上的至少一个厚膜导体，并提供包括金属材料层的散热器，其中加热器的基底由金属材料制成，并且基底基本上在其整个表面上被铜焊至散热器的金属层。
根据本发明的又一个方面，提供了一种完整组件，包括根据前述方面中的任一个的加热元件和散热器，以及用于进口孔和出口孔、电连接和/或温度感测元件的连接装置。
根据本发明的又一个方面，提供了一种完整组件，包括根据前述方面中的任一个的加热元件和散热器，以及用于进口和出口孔、电连接和/或包括分离的集成传感器壳体的温度感测元件的连接装置。
附图说明
现在接着参照下文标识的附图，仅以举例的方式详细描述本发明的优选实施方式。
图1为用于说明本发明的方面的剖视图；
图2为本发明的第一实施方式的剖视图；
图3为本发明的第二实施方式的剖视图；
图4为本发明的第三实施方式的俯视图；
图5a为第一变形例中的穿过图4中图示的实施方式的X-Y的剖视图。
图5b为第二变形例中的穿过图4中图示的实施方式的X-Y的剖视图。
图6a为包括第四实施方式的完整加热组件的分解图。
图6b和6c分别为图6a中图示的完整加热组件的顶侧和底侧的俯视图。
图7a为包括第四实施方式的又一完整加热组件的分解图。
图7b和7d分别为图7a中图示的完整加热组件的顶侧和底侧的俯视图。
图7c和7e分别为图7a中图示的流通式加热器组件的顶侧和底侧的俯视图。
图8a和8b为图7a中图示的具有传感器的集成传感器壳体的正面和背面等距视图。
图8c为用于图7a中图示的集成传感器壳体组件的机械连接装置的分解示意图。
图8d为具有图7a中图示的机械连接装置的集成传感器壳体组件的剖示图。
图9a为图7a中图示的用于导管的机械连接装置的分解示意图。
图9b为具有图7a中图示的机械连接装置的导管的剖示图。
具体实施方式
概述-将散热器铜焊至元件板
图1示出了包括散热器2和厚膜加热元件3的组件1。厚膜元件3包括诸如金属的良导热材料的基底4和涂覆在基底4的下侧的电绝缘层5。该电绝缘层5应当具有适当或良好的导热特性，并且例如可以包括搪瓷(enamel)。在绝缘层5的下侧上，已经由‘厚膜’技术涂敷至少一条电阻迹线(resistor track)6，该‘厚膜’技术从现有技术是熟知的，且可以包括过热保护或调节特征，如在proprietor的嵌入式和/或并行E-fastTM保护系统中使用的，和/或如在WO-A-2006/083162或WO-A-2008/150172中披露的。加热元件3可以通过铜焊与散热器2连接在一起，导致连接至散热器2和电加热元件3二者的合金层7。在下文的‘铜焊’部分描述了该铜焊的进一步的细节。
第一实施方式
在图2中，示出了作为烘烤或加热板8的这种组合的应用。如该图所示，厚膜加热元件3已经设置在烘烤或加热板8的下方。绝缘层5和厚膜技术中的导体未图示，虽然这些部分存在于这些和其它实施方式中。在本文中，加热元件3遍布板8的相当大比例的工作面积。加热板8的延伸到加热元件3之外的部分仅用来支撑加热板8，例如在器具壳体中。正如在之前的情况中一样，散热器2(在实施方式中为加热板8)的热质量是充分的，以便在将例如汉堡包9之类的冷食物放置在板上时维持恒定的热量。将会明白，类似的结构可以用于加热诸如热水器或壶之类的容器中的液体。
用于加热板的本实施方式依赖于由机械装置连接至加热板的厚膜加热元件，在该情况中，加热板由3mm厚的材料制成，使得该组件不扭曲。期望铜焊组件将形成其整体厚度为3mm或更小的合成‘三明治’，使得可以充分地减少顶板的材料。基底4的这种减薄对其中容器由较薄的材料制成的深油锅或水浴器(bain marie)类器具会是特别有利的。
在其它实施方式中，希望厚膜材料可以直接印制在散热器的一侧或多侧上，如此消除对分离的基底和后续的将分离的基底固定至散热器的需求。在该情况中，将需要使散热器和厚膜的材料相匹配，使得散热器材料的熔化温度大于绝缘层和相关联的加热迹线的处理温度。
在目前描述的实施方式中，散热器的热容量或热质量是充分的，导致相对长的热时间约束；例如在接通和所要求的液体温度之间实现延迟。在多种情况中，存在对具有实质较短的时间约束的组合的需求。这在适于根据需要为酿造饮料服务的瞬时水加热器中是特别重要的。
第二实施方式
图3中图示的第二实施方式具有低质量组件。该实施方式包括管15，其缠绕成螺旋形或线圈形以覆盖加热元件3的实质区域。管15通过铜焊合金层16铜焊至加热元件3，该铜焊合金层16在铜焊工艺期间呈现出管15的形状。这种呈现形状增加了加热元件3和管15之间的接触表面积。
第三实施方式
图4、5a和5b公开了具有小的热质量的第三实施方式。该实施方式包括第一平板20和比平板20薄的深拉伸板21。在其它实施方式中，能够采用具有厚度等于或大于平板21的厚度的板。深拉伸板21的形状为使得由两个板20、21之间的包围形成通道22。而且两个板20，21基本上在它们的整个接触区域上被焊接或铜焊在一起，产生特别适合特定酿造工艺(如在浓咖啡机中)要求的高压的密封通道22。例如，板21的位于通道22的相邻部分之间的部分可以为固定和/或密封至板20提供基本平坦的接触部分。
平板20用作用于厚膜加热元件3的金属基底，包括绝缘层25和位于绝缘层上的传导电阻迹线6。该实施方式使得用于提供低热质量和高功率密度的材料最小化。与之前的实施方式一样，厚膜元件3的迹线对准以配合通道的形式和形状，并且可以被调整使得在任何给定区域中的热输出与液体的精确的热需要量相匹配。通道还可以形成为在特定区域中较宽或较深或以不同的形状(如，较圆或较平)形成，因此液体的流动速度或热交换特性可以被局部修改；例如通道22在进口处的横截面积可以增加，向着出口的横截面积可以减小，使得在液体变得较热时液体的流动更快。通道22可以包括可以例如通过增加湍流以帮助防止局部沸腾而改进液体流的加热特征的凹入或形式(未图示)。
两个孔23，24已经设置在通道中，靠近其用于使液体流入和流出通道22的任一端。孔23和24可以被保持完全或基本上密封，直到铜焊工艺之后，使得通道在铜焊工艺期间不被污染。在孔23和24被保持完全密封的情况中，必须小心，以在铜焊工艺的加热和冷却期间平衡通道22与板20和21的外面之间的压力。
在特定的实施方式中，在铜焊工艺之后，根据板中的圆顶状特征形成孔，所述孔的形状用来在铜焊工艺期间支撑所述特征。
如图所示，所述孔被示出为位于组件的朝向上的顶侧；然而在其它实施方式中，孔可以形成为允许从侧面接近，或可替换地穿过基底4。在图5a和5b中，孔朝向上。
如果板20和21在铜焊工艺期间不扭曲或移动分开，则可以更好地控制板20和21之间的连接处的完整性。为了帮助实现该目标，深拉伸板可以设有围绕边缘的轮缘27。轮缘27可以向上突出，横断板21的平面。此外，深拉伸板可以预形成有侧向凹入形式，使得该板的中心比轮缘27高。在该情况中，在铜焊工艺之前，向板21和标记位置29处涂敷的焊缝施加作用力，使板21与板20紧密接触。这具有多个益处，包括：
a.板20和21之间的间隙的精确控制。
b.板20和21之间的相对位置的精确控制，使得例如厚膜加热元件3的加热迹线与通道22正确地对准。
如在之前的实施方式中一样，电阻迹线6优选与通道22对准。在图5a中示出的变形例中，电阻迹线6与通道22的中心对准，以改善直接到通道22中的热传导。在图5b的变形例中，电阻迹线6与板20，21之间的形成通道部分之间的边界的接触区域对准。在该变形例中，热量通过板20和21传导到通道22中，提供更均匀的通道加热。在另一变形例中(未示出)，一些电阻迹线6与通道22的中心对准，而其它电阻迹线6与通道22之间的接触区域对准。
还重要的是确保平板20在铜焊所要求的升高的温度期间不下陷。因此可能需要为该板提供附加的临时支撑，所述支撑为基本刚性的，例如由金属或陶瓷提供。
还可以存在一些其中质量可以太小的应用，在该情况中，例如可以采取步骤以增加散热能力，而基本上改变小质量观念的立场。
在一个实施方式(未图示)中，两个小质量组件(例如类似于图3和/或4)可以放置在彼此的顶部，使得盘管15和深拉伸板21互锁。在该情况中，可以根据应用需求接通至所述组件中的一个或二者的功率。例如，可以接通两个组件，用于快速响应，并且当关闭联机的第一组件时，它可以用作用于第二单元的散热器。可以使到和来自所述单元的连接穿过侧面或穿过板20。
组件
图6a-6c图示了完整组件1，其包括流通式加热器(FTH)子组件115、主壳体104和流体连接器组件101。
在优选的实施方式中，FTH子组件115包括第三实施方式的小质量两部分厚膜元件基底20和通道板21组件；然而，设想可以接合任何合适的FTH，包括任何加热装置，例如薄膜元件。
主壳体104可以包括外轮缘119，外轮缘119具有一个或多个卡接配合部117，卡接配合部117使得主壳体104能够连接至FTH子组件115。可替换地或此外，可以采用例如包括螺钉、夹具和刺刀型接头的其它连接方法。
主壳体104定位在FTH子组件115的加热侧。
主壳体104还可以接合螺钉螺丝套116和至少一个附加壳体，所述附件壳体例如包括热熔丝和/或温度调节器壳体106和接触壳体118。附件壳体106和118可以直接连接至主壳体104的轮缘119，并且还或可替换地用肋部120连接至主壳体104。主壳体104可以属于任何合适的材料，例如塑料、金属或陶瓷，并且可以被形成为、模制为或压制为单件组件，或者可以为由分离的元件构成的子组件。
流体连接器组件101用作用于将连接导管129连接至加热器组件115和从加热器组件115连接导管129的中间构件，并且可以连接其它元件，如液体通道中的传感器102。如图所示，流体连接器组件101用来将每个导管129间接地连接至对应的通道22，然而，在其它实施方式中，流体连接器组件101可以分开来自一个导管129的流动进入多于一个通道22中，或可替换地可以将多于一个的导管129引向单个通道22。
流体连接器组件101可以定位在FTH组件115的通道侧，或者定位在通道进入或离开FTH组件115的位置。
在该实施方式中，由用作夹紧装置的螺钉110与主模制件104上的螺钉螺丝套116一起将流体连接器组件101固定在密封件103和FTH子组件115上。如图所示，密封件103为密封多个孔的单个密封件；可替换地，为每个孔设置单独的密封件。FTH子组件115包括孔23和24，孔23和24被密封地夹紧在流体连接器组件101上，使得流体连接器组件101的进口孔和出口孔111和112用作FTH子组件115的进口和出口。可以向着进口孔和出口孔111和112的端部设置轮缘或脊部136，以便于在孔111和112上推动管或导管(未示出)，可以设置合适的夹子或其它夹紧配置(未示出)，以将管或导管固定到进口孔和出口孔111和112上。
如图所示，流体连接器组件101将进口孔111连接至单个通道22，将出口孔112连接至单个通道22。
流体连接器组件101还可以容纳传感器102，传感器102可以定位在FTH子组件的表面上或者可以穿过密封件103通入FTH子组件115的液体通道22中。
在其它实施方式中，可以存在多于一个的传感器102，并且每个流体连接器组件101可以容纳可以沿适合特定应用的一个或多个方向定位的多个进口111和出口112。
可以采用其它连接、夹紧和密封装置；例如液体进口流体连接器组件101可以被模制为壳体104的整体的一部分，FTH子组件115可以被夹紧在壳体104上。
弹性弹簧108设置为穿过接触壳体118中的孔，并与子组件115的电阻迹线106上对应的电接触件(未示出)相互作用。这种配置允许弹性弹簧被预组装至接触壳体118，并且避免将导线直接连接到厚膜加热元件6的需求。弹性弹簧108可以包括位于与电阻迹线6接触的点处的银触头或涂层。如图所示，弹性弹簧108可以包括连接件109，例如，用于将导体从例如器具控制装置连接至组件1的焊片引出线(tab terminal)。在可替换实施方式中，可以采用其它适合的连接方法，例如软焊、焊接或压接。
传感器102定位在流体连接器组件101中的孔113中。用于电连接至传感器102的导体114在完整组件1周围折叠，并穿过接触壳体118中的狭缝121。随后导体109被推入连接器壳体118中并由连接器壳体118限制，导体114定位在连接器109中的对应的狭缝122中。连接器109包括用于连接到导线上的焊片引出线；在可替换实施方式中，可以采用其它适合的连接方法，例如软焊、焊接或压接。在其它实施方式中，导体114可以直接连接至外部线束和/或印刷电路板(PCB，未示出)。
在优选实施方式中，热熔丝105定位在壳体106内并用来在过热情况中断开至组件1的供电。如果需要，适合的绝缘体107，例如KaptonTM，可以放置在热熔丝105和膜加热元件6的任何带电部分之间。在其它实施方式中，壳体106可以用作用于传感器或其它温度调节装置的支撑。
热熔丝105可以连接至线束，或者可替换地，例如以类似于之前描述的弹性弹簧108的方式直接电连接至电阻性迹线(resistive track)6。在其它实施方式中，壳体106可以用作用于传感器或其它温度调节装置的支撑。
在其它实施方式中，热熔丝、温度调节装置或传感器装置可以位于元件板20上，并且可以被印刷为电阻性迹线6的一部分。
图7a-7e图示了包括流通式加热器(FTH)子组件115、主壳体104和流体连接器组件101的完整组件1的另一种实施方式。
在该实施方式中，FTH子组件115包括如前所述的小质量、两部分厚膜元件基底20和通道板21。
主壳体104可以包括具有一个或多个向上延伸部分125的外轮缘119，所述向上延伸部分125使得主壳体104能够与例如可以设置在凸缘126上的孔128对准并连接，凸缘126从FTH子组件115的元件基底径向向外延伸。例如可以由用作夹紧装置的螺钉110a与主模制件104上的螺钉螺丝套116a一起将FTH子组件115固定至主壳体104。可替换地或此外，可以采用例如包括螺钉、夹具和刺刀型接头的其它连接方法。
主壳体104定位在FTH子组件115的加热侧。主壳体104可以接合螺钉螺丝套116和116a以及至少一个附加壳体，所述附件壳体例如包括热熔丝和/或温度调节器壳体106和接触壳体118。附件壳体106和118可以直接连接至主壳体104的轮缘119，并且还或可替换地用肋部120连接至主壳体104。主壳体104可以属于任何合适的材料，例如塑料、金属或陶瓷，并且可以被形成为、模制为或压制为单件组件，或者可以为由分离的元件构成的子组件。
流体连接器组件101定位在FTH组件115的通道侧。在该实施方式中，可以由用作夹紧装置的螺钉110与主模制件104上的螺钉螺丝套116一起将流体连接器组件101固定在密封件103和FTH子组件115上。FTH子组件115包括孔23和24，孔23和24被密封地夹紧在流体连接器组件101中的孔137上，使得端口进口的进口孔和出口孔111和112用作FTH子组件115的进口和出口。
如图9a和9b所示，进口111和出口112可以设置有O形环密封件130、夹紧环131、弹簧夹127和孔128，使得管或导管129可以被密封地安装在流体连接器组件101中。夹紧环131可以被实施为管或导管129的一部分，或者可以在组装之前预连接至管或导管129，或者可替换地，管或导管129在组装期间可以插入夹紧环131，该情况中夹紧环131可以设置有可以防止在组装后管或导管129从夹紧环131中退出的干涉配合或某种形式的单向夹紧装置。固定装置，例如弹簧夹127，可以插入穿过孔128，以防止夹紧环131从流体连接器组件101上脱离。在可替换实施方式中，可以设置可替换的固定装置。
流体连接器组件101还可以集成传感器壳体124连同传感器102，传感器102可以定位在FTH子组件的表面上，或者可以穿过密封件103例如通入FTH子组件115的液体通道22中的孔139中。
如图8a-8d所示，集成传感器壳体124连同传感器102以及电和机械连接装置可以设置为以便为将传感器102可拆除、可密封地安装在流体连接器组件101中的方法做准备。
集成壳体124的前部可以包括电连接导体109和插座壳体132，其可以与协作插头(未示出)和导线(未示出)连接，使得传感器102可以容易地连接至感测电路，例如，器具印刷电路板。插座132还可以设置有凹口和切口133，使得插座124可以与协作插头正确地对准。电连接导体109例如可以为贯穿至壳体124后部的长方形销钉。壳体124还包括套管134，套管134用来支撑传感器102，并为传感器导体114提供穿过套管134的顶部到壳体124的后部中的入口，使得导体114可以与连接器109连接在一起。如图所示，导体114缠绕在电连接导体109周围，然而，预期可以采用任何连接手段，例如软焊。
套管134还可以包括轮缘135，其可以与插入穿过孔128的弹簧夹127相互作用，使得壳体124被固定在流体连接器组件101中的传感器孔113内。在其它实施方式中，可以采用其它固定方法，包括螺钉或卡接配件。
在该实施方式中，传感器102的顶端用密封件103密封穿过流体连接器组件101进入孔139。然而，可以采用其它密封装置，例如，可以采用单独的O形环型密封件。
在其它实施方式中，可以存在多于一个的传感器102，并且每个流体连接器组件101可以容纳可以沿适合特定应用的一个或多个方向定位的多个进口111和出口112。
可以采用其它连接、夹紧和密封装置；例如液体进口流体连接器组件101可以被模制为壳体104的整体的一部分，FTH子组件115可以被夹紧在壳体104上。
弹性弹簧108设置为穿过接触壳体118中的孔，并与子组件115的电阻迹线6上对应的电接触件138相互作用。这种配置允许弹性弹簧被预组装至接触壳体118，并且避免将导线直接连接到厚膜加热元件6的需求。弹性弹簧108可以包括位于与电阻迹线6接触的接触点138处的银触头或涂层。
在该实施方式中，存在两个分离的加热迹线6，使得接触件138b和138c例如用作例如具有公共中心接触件138a的每个电阻迹线6的带电接触件。接触件138d可以连接至至少一个传感器迹线140，例如，之前提及的并行E-fastTM系统。
在该实施方式，加热迹线6基本位于通道12的下面，使得热量直接转移到液体中。加热迹线6可以具有不同的额定功率，并且根据器具的具体要求同时或分开地通电。例如，较低的功率可以在分配之前施加至FTH，使得留在FTH中的任何液态料(slug of liquid)可以被预加热，以避免在循环开始时分配冷的液体。
该实施方式中，存在两个感测迹线140，每个感测所述表面的约50％，并且每个基本上位于通道板21的平坦部分的下方，使得通道22下面的区域可以被保持为不约束加热迹线6。通道板21的平坦部分在正常使用时间相对冷，然而在例如没有液体的情况下给FTH通电或阻止液体流动的情况中，则通道板21的平坦部分可能会过热，感测迹线140将感测过热情况。
在其它实施方式中，可以具有更少的或附加的接触件138、电阻性加热迹线6和感测迹线140。
如图所示，弹性弹簧108可以包括连接件109，例如，用于将导体从例如器具控制装置连接至组件1的焊片引出线。在可替换实施方式中，可以采用其它适合的连接方法，例如软焊、焊接或压接。
在优选实施方式中，热熔丝105定位在壳体106内并用来在过热情况中断开至组件1的供电。如果需要，适合的绝缘体107，例如KaptonTM，可以放置在热熔丝105和膜加热元件6的任何带电部分之间。在其它实施方式中，壳体106可以用作用于传感器或其它温度调节装置的支撑。
热熔丝105可以连接至线束，或者可替换地，例如以类似于之前描述的弹性弹簧108的方式直接电连接至电阻性迹线6。在其它实施方式中，壳体106可以用作用于传感器或其它温度调节装置的支撑。
在其它实施方式中，热熔丝、温度调节装置或传感装置可以位于元件板20上，并且可以被印刷为电阻性迹线6的一部分。
附加块体/绝缘体
在其它实施方式中(未图示)，附加块体或绝缘体可以添加至板21的顶侧。所述块体可以用作散热器或装置，以根据具体器具要求调节FTH的性能。这可以为预成型铸造材料形式，例如，金属合金，或可替换地，塑料、硅树脂或陶瓷或任何其它合适的材料。这还可以采取液态材料的形式，所述液态材料被灌注到所述板上并允许凝固，在该情况中，例如，壳体104的轮缘27和/或轮缘119可能需要向上延伸以包含所述液体。
可替换地，附加块体可以采取在进一步的加热工艺中涂敷的合金的形式，使得合金熔化并采取深拉伸板(deep drawn plate)形式。
温度传感器
液体加热实施方式中的每一种都可以包括传感器(如传感器102)，例如NTC传感器或热电偶，以在加热液体时测量液体的温度。采用熟知的大质量液体加热器，传感器将定位在液体流内，以便可以感测温度的快速波动。有利的是，在低质量实施方式中，例如如图3、4和5所示，能够将传感器定位在液体通道22或管15的外面，并且仍然感测快速的温度波动。凹槽可以添加至通道22和管15，以改善传感器和加热器之间的物理接触，并且吸热复合物或胶带也可以包括在组件中，以进一步改善热传递。
多条迹线
如已经描述的那样，厚膜加热器3可以包括多个可独立地接通的厚膜加热迹线6，其可以被选择地接通或断开，或串联或并联连接在一起，以实现期望的加热输出和/或分布。在流通式加热器实施方式中，该特征可以用来确定沿着流通式通道12、22的不同点处的加热。
多个通道
在上述实施方式中，将被加热的液体可以具有多于一个的通道12，22：例如，可以存在并行设置的多个通道12，22，它们具有共享的进口和出口，或者独立地，每个通道具有它们自己的进口和出口，或者可以具有单个通道12，22，沿着该通道的长度的多个部分处具有一个进口和多个出口，由一个或多个阀控制来自出口的流体流。可以设置可独立地接通的厚膜加热迹线6，其与不同的通道或通道部分对准。
铜焊
在上述实施方式中，加热元件3可以通过铜焊与散热器2、板8、管15或通道板21连接在一起，在它们之间产生合金层7。合金层7可以形成在基底4的整个表面上，或者选择性地形成在基底4的区域中，如仅在与散热器2、板8、管15或通道板21接触的区域处。
铜焊在加热元件3与散热器2、板8、管15或通道板21之间产生持久连接，以最小化由加热和冷却循环引起的翘曲趋势。术语铜焊被理解为涵盖依赖于加热工艺来在基底4和散热器2、板8、管15或通道板21之间提供基于合金的中间层7的任何连接方法，例如软焊。
当制造该组件时，必须考虑下列典型温度：
电绝缘层的着火温度范围-约800-950℃
厚膜材料的着火温度范围-约625-750℃
铝或合金散热器的熔化温度范围-约490-650℃
在一种实施方式中，作为第一阶段制造厚膜元件3，并作为第二阶段将厚膜元件3焊接或铜焊至散热器2、板8、管15或通道板21。
这种方法要求使用软焊或铜焊合金，所述软焊或铜焊合金具有比散热器2、板8、管15或通道板21低且比将影响厚膜迹线6或其上涂敷厚膜迹线6的电绝缘玻璃或微晶玻璃或搪瓷层5的温度低的熔化温度。在实践中，这需要其熔化温度高于250℃且低于厚膜材料和/或散热器2、板8、管15或通道板21的着火温度(无论最低的哪一个)的软焊或铜焊合金。下限由在器具使用寿命时间使用的厚膜元件3的正常运行温度决定。这种合金的例子是锌，优选与合适的焊剂一起在550℃的软焊或铜焊温度下使用锌。
可替换地，能够首先进行软焊或铜焊连接，随后涂敷绝缘层5和厚膜迹线6。这产生用于制造电加热元件3和将由电加热元件3加热的散热器2、板8、管15或通道板21的组合的方法；该方法包括提供包括金属基底4的加热元件3的步骤和提供包括金属材料层的散热器2、板8、管15或通道板21的步骤，其中加热器的基底4由金属材料制成；基底4基本上在其整个表面上被铜焊至散热器2、板8、管15或通道板21的金属层，随后绝缘层5且随后厚膜加热迹线6设置在被铜焊的基底4上。
在接下来的具体实施方式中的每一种中，将基底4连接至散热器2、板8、管15或通道板21的方法被描述为铜焊，但本发明人预期可以应用其它连接方法，包括软焊、焊接、激光焊接、热冲压、冷冲压、压模铸造、胶合和感应或摩擦焊接。
在其它实施方式中，可以在铜焊或软焊之前涂敷绝缘层5，并且可以在铜焊工艺之后涂敷厚膜迹线6。
当软焊或铜焊连接不必受厚膜迹线6的后续涂敷的影响时，该方法要求使用具有高于900℃的熔化温度的铜焊合金，例如镍基合金。
可替换的厚膜加热配置
在上述实施方式的变形例中，期望绝缘层5和厚膜迹线6可以直接印制在散热器2、板8、管15或通道板21的一侧或多侧上，如此消除对分离的基底4的需求，并且消除后续的分离的基底4至散热器2、板8、管15或通道板21的固定需求。在该情况中，将需要使散热器2和厚膜迹线6的材料相匹配，使得散热器材料的熔化温度大于绝缘层5和相关联的加热迹线6的处理温度。
散热器2、板8、管15或通道板21可以具有基本平直的上表面，其它绝缘层5和厚膜迹线6可以印刷在该上表面上。散热器2、板8、管15或通道板21的上下表面可以是基本平行的，使得厚膜迹线6可以被印刷在一个表面上，散热器2、板8、管15或通道板21随后翻转，用于将其它厚膜迹线6印刷在相对的表面上。绝缘层5可以已经通过涂敷和烧结工艺预先形成在两个表面上，或者每个绝缘层5可以在厚膜迹线6被印刷在其上之前即形成。
在另一个可替换实施方式中，如上所述的第一和第二厚膜加热器3可以连接至散热器2、板8、管15或通道板21，以便采用上述连接技术中的任一种将它们的金属基底4连接至散热器2、板8、管15或通道板21的各个相对面。换句话说，散热器2、板8、管15或通道板21可以被夹在第一和第二厚膜加热器3的金属基底4之间。
可替换实施方式
将会明白，在本发明的如由随附的权利要求限定的保护范围内，可以对上述实施方式进行多种其它变形。特别地，可以组合不同实施方式的特征。
上述实施方式是用于说明而不是限制本发明。一旦阅读上述说明就明白的可替换实施方式仍然落入本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种包括厚膜电加热元件的流通式加热器，具有连接至金属基底以在其间形成通道的通道板，通道的相邻部分由通道板的固定至所述基底的基本平坦接触部分分开，其特征在于，所述通道板通过焊接被固定至所述金属基底并通过铜焊或者软焊被密封至所述金属基底。
2.根据权利要求1所述的加热器，其中通道板的中间部分被焊接至所述基底。
3.根据权利要求1所述的加热器，其中所述通道板包括第二厚膜加热元件。
4.根据权利要求1所述的加热器，其中所述基底包括基本设置在所述基本平坦接触部分下方的传感器迹线。
5.根据权利要求1所述的加热器，其中在铜焊工艺之后，根据板中的圆顶状特征形成孔，所述孔的形状用来在铜焊工艺期间支撑所述特征。
6.根据权利要求1所述的加热器，还包括设置在所述通道板上的热材料。
7.根据权利要求6所述的加热器，其中所述热材料为绝缘体。
8.根据权利要求6所述的加热器，其中所述热材料为散热器。
9.根据权利要求6所述的加热器，其中所述热材料为预成型的且与通道板的外部相互接合。
10.根据权利要求6所述的加热器，其中所述热材料为设置在通道板上的可固化材料。
11.根据权利要求1所述的加热器，具有提供至加热元件的电连接的壳体。
12.根据权利要求11所述的加热器，包括设置为在过热情况中断开至加热元件的电连接的温度调节装置。
13.根据权利要求1所述的加热器，具有提供至所述通道的进口和出口的流体连接器组件。
14.根据权利要求13所述的加热器，其中所述流体连接器组件容纳用 于感测所述通道内的液体温度的传感器。
15.根据权利要求14所述的加热器，其中所述传感器具有用于可拆除地连接至流体连接器组件的集成传感器壳体。
16.根据权利要求14所述的加热器，其中所述传感器壳体包括用于连接至感测电路的电连接器。
17.根据权利要求14所述的加热器，其中所述传感器设置为贯通流体连接器组件中的密封件。 
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