DE102021118350A1 - Method for producing a heating device and heating device designed for heating a fluid and/or food - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Heizeinrichtung (10), welche zum Erwärmen eines Fluids und/oder eines Lebensmittels ausgebildet ist. Ein erstes Plattenelement (12) der Heizeinrichtung (10), dessen Oberseite (14) im Betrieb der Heizeinrichtung (10) mit dem Fluid und/oder dem Lebensmittel in Kontakt ist, wird mit einem zweiten Plattenelement (16) der Heizeinrichtung (10) verbunden, welches eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das erste Plattenelement (12). Auf eine dem ersten Plattenelement (12) abgewandte Unterseite (18) des zweiten Plattenelements (16) wird zumindest bereichsweise eine elektrisch isolierende Beschichtung aufgebracht. An dem zweiten Plattenelement (16) wird ein elektrisches Heizelement angeordnet, wobei das elektrische Heizelement mittels der Beschichtung zu der Unterseite (18) des zweiten Plattenelements (16) hin elektrisch isoliert wird. Das erste Plattenelement (12) wird durch Löten mit dem zweiten Plattenelement (16) verbunden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Heizeinrichtung (10).The invention relates to a method for producing a heating device (10) which is designed for heating a fluid and/or a foodstuff. A first plate element (12) of the heating device (10), the upper side (14) of which is in contact with the fluid and/or the food when the heating device (10) is in operation, is connected to a second plate element (16) of the heating device (10). , Which has a greater thermal conductivity than the first plate element (12). An electrically insulating coating is applied at least in regions to an underside (18) of the second plate element (16) facing away from the first plate element (12). An electrical heating element is arranged on the second plate element (16), the electrical heating element being electrically insulated from the underside (18) of the second plate element (16) by means of the coating. The first plate element (12) is connected to the second plate element (16) by soldering. The invention also relates to a heating device (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Heizeinrichtung, welche zum Erwärmen eines Fluids oder eines Lebensmittels ausgebildet ist. Hierbei wird ein erstes Plattenelement der Heizeinrichtung, dessen Oberseite im Betrieb der Heizeinrichtung mit dem Fluid oder mit dem Lebensmittel in Kontakt ist, mit einem zweiten Plattenelement der Heizeinrichtung verbunden. Das zweite Plattenelement weist eine größere Wärmeleitfähigkeit auf als das erste Plattenelement. Auf eine dem ersten Plattenelement abgewandte Unterseite des zweiten Plattenelements wird zumindest bereichsweise eine elektrisch isolierende Beschichtung aufgebracht. An dem zweiten Plattenelement wird wenigstens ein als Schichtheizbahn ausgebildetes elektrisches Heizelement angeordnet, wobei das wenigstens eine elektrische Heizelement mittels der isolierenden Beschichtung zu der Unterseite des zweiten Plattenelements hin elektrisch isoliert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Heizeinrichtung zum Erwärmen eines Fluids oder Lebensmittels.The invention relates to a method for producing a heating device which is designed to heat a fluid or a food. In this case, a first plate element of the heating device, the upper side of which is in contact with the fluid or with the food when the heating device is in operation, is connected to a second plate element of the heating device. The second plate element has a higher thermal conductivity than the first plate element. An electrically insulating coating is applied at least in regions to an underside of the second plate element that faces away from the first plate element. At least one electrical heating element designed as a layered heating track is arranged on the second plate element, the at least one electrical heating element being electrically insulated from the underside of the second plate element by means of the insulating coating. Furthermore, the invention relates to a heating device for heating a fluid or food.
Die
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass die Herstellung einer derartigen Heizeinrichtung vergleichsweise aufwändig, insbesondere zeitaufwändig ist. Denn beispielsweise kann das Dielektrikum erst im Anschluss an das Plattieren oder Walzen der Formbereiche auf einen die Formbereiche umfassenden Verbund aufgebracht werden.The fact that the production of such a heating device is comparatively complex, in particular time-consuming, is to be regarded as a disadvantage here. This is because, for example, the dielectric can only be applied to a composite comprising the shaped regions after the plating or rolling of the shaped regions.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein aufwandsarmes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, aufgrund dessen sich im Betrieb der Heizeinrichtung ein besonders guter Wärmeübergang auf das zu erwärmende Fluid erreichen lässt, und eine entsprechende Heizeinrichtung bereitzustellen.The object of the present invention is to specify a low-cost method of the type mentioned at the outset, on the basis of which particularly good heat transfer to the fluid to be heated can be achieved during operation of the heating device, and to provide a corresponding heating device.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a heating device having the features of patent claim 11 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent patent claims and in the following description.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Heizeinrichtung, welche zum Erwärmen eines Fluids und/oder eines Lebensmittels ausgebildet ist, wird ein erstes Plattenelement der Heizeinrichtung, dessen Oberseite im Betrieb der Heizeinrichtung mit dem Fluid und/oder dem Lebensmittel in Kontakt ist, mit einem zweiten Plattenelement der Heizeinrichtung verbunden. Das zweite Plattenelement weist eine größere Wärmeleitfähigkeit auf als das erste Plattenelement. Auf eine dem ersten Plattenelement abgewandte Unterseite des zweiten Plattenelements wird zumindest bereichsweise eine elektrisch isolierende Beschichtung aufgebracht. An dem zweiten Plattenelement wird wenigstens ein als Schichtheizbahn ausgebildetes elektrisches Heizelement angeordnet, wobei das wenigstens eine elektrische Heizelement mittels der isolierenden Beschichtung zu der Unterseite des zweiten Plattenelements hin elektrisch isoliert wird. Das erste Plattenelement wird durch Löten mit dem zweiten Plattenelement verbunden.In the method according to the invention for producing a heating device, which is designed for heating a fluid and/or a foodstuff, a first plate element of the heating device, the upper side of which is in contact with the fluid and/or the foodstuff during operation of the heating device, is connected to a second Plate element connected to the heater. The second plate element has a higher thermal conductivity than the first plate element. An electrically insulating coating is applied at least in regions to an underside of the second plate element that faces away from the first plate element. At least one electrical heating element designed as a layered heating track is arranged on the second plate element, the at least one electrical heating element being electrically insulated from the underside of the second plate element by means of the insulating coating. The first plate member is connected to the second plate member by soldering.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch das Verbinden der beiden Plattenelemente miteinander in dem Lötprozess beziehungsweise durch das Löten eine sehr innige Verbindung dieser beiden, aus voneinander unterschiedlichen Materialien gefertigten Plattenelemente miteinander erreicht wird. Dies ist für einen besonders guten Wärmeübergang von dem wenigstens einen elektrischen Heizelement über das zweite Plattenelement auf das erste Plattenelement und somit in der Folge weiter auf das zu erwärmende oder zu erhitzende Fluid und/oder Lebensmittel vorteilhaft. Denn die durch das Löten erreichte stoffschlüssige Verbindung der Plattenelemente miteinander sorgt insbesondere für einen sehr ungehinderten Wärmeübergang von dem zweiten Plattenelement auf das erste Plattenelement im Betrieb des wenigstens einen elektrischen Heizelements.This is based on the knowledge that by connecting the two plate elements to one another in the soldering process or by soldering, a very intimate connection of these two plate elements made of different materials to one another is achieved. This is advantageous for a particularly good heat transfer from the at least one electrical heating element via the second plate element to the first plate element and thus subsequently to the fluid and/or food to be heated or to be heated. This is because the material connection between the plate elements achieved by soldering ensures in particular a very unhindered transfer of heat from the second plate element to the first plate element during operation of the at least one electrical heating element.
Das Vorsehen des die größere Wärmeleitfähigkeit aufweisenden zweiten Plattenelements zwischen dem ersten, im Betrieb der Heizeinrichtung mit dem Fluid oder Lebensmittel in Kontakt stehenden Plattenelement und dem wenigstens einen elektrischen Heizelement ist darüber hinaus im Hinblick auf eine Temperaturregelung der Heizeinrichtung vorteilhaft, bei welcher wenigstens ein Temperatursensor zum Einsatz kommt. Denn das die größere Wärmeleitfähigkeit aufweisende zweite Plattenelement verhindert insbesondere das Auftreten von lokal begrenzten sehr heißen Stellen oder Hot Spots im Betrieb der Heizeinrichtung.The provision of the second plate element, which has the higher thermal conductivity, between the first plate element, which is in contact with the fluid or food during operation of the heating device, and the at least one electric heating element is also advantageous with regard to temperature regulation of the heating device, at which at least one temperature sensor is used. This is because the second plate element, which has the greater thermal conductivity, prevents, in particular, the occurrence of locally limited, very hot spots during operation of the heating device.
Zum Auftreten derartiger Hot Spots kann es demgegenüber kommen, wenn das elektrische Heizelement direkt, also ohne das Vorsehen des zweiten Plattenelements und lediglich mittels einer elektrisch isolierenden Beschichtung von dem ersten Plattenelement isoliert an dem ersten Plattenelement angebracht ist. Die Hot Spots können dann nämlich aufgrund einer inhomogenen Wärmeabfuhr von der Oberseite des ersten Plattenelements auftreten, insbesondere aufgrund einer lokalen Überhitzung, bei welcher das Fluid und/oder das Lebensmittel nicht die gesamte Plattenfläche bedecken. Derartiges kann insbesondere bei einer Schrägstellung der Plattenelemente vorkommen, wenn eine geringe Menge an Fluid mittels der Heizeinrichtung erwärmt wird, oder wenn stückige beziehungsweise nicht fließfähige Lebensmittel lediglich mit einzelnen Bereichen der Oberseite des ersten Plattenelements in Kontakt sind.In contrast, such hot spots can occur if the electrical heating element is attached to the first plate element directly, ie without the provision of the second plate element and only by means of an electrically insulating coating, so that it is isolated from the first plate element. This is because the hot spots can then occur as a result of inhomogeneous heat dissipation from the upper side of the first plate element, in particular as a result of local overheating in which the fluid and/or the food do not cover the entire plate surface. This can occur in particular when the plate elements are in an inclined position, when a small amount of fluid is heated by the heating device, or when chunky or non-flowable foodstuffs are only in contact with individual areas of the upper side of the first plate element.
Wenn in einem solchen Fall das elektrische Heizelement nicht rechtzeitig abgeschaltet wird, so kann es zu einer Schädigung des Heizelements, insbesondere zu einer irreversiblen Zerstörung des Heizelements beziehungsweise zu einem Ausfall des Heizelements kommen. Dies ist vorliegend besonders weitgehend vermieden, da das die hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisende zweite Plattenelement Inhomogenitäten einer Temperaturverteilung zwischen dem die Wärme an die Flüssigkeit abführenden ersten Plattenelement und dem wenigstens einen elektrischen Heizelement moderiert beziehungsweise zumindest weitgehend verhindert. Mit anderen Worten sorgt das zweite Plattenelement für eine sehr homogene Temperaturverteilung im Bereich des zweiten Plattenelements und im Bereich des wenigstens einen Temperatursensors, welcher insbesondere an dem zweiten Plattenelement unterseitig angebracht sein kann.If the electrical heating element is not switched off in good time in such a case, damage to the heating element can occur, in particular irreversible destruction of the heating element or failure of the heating element. This is particularly largely avoided in the present case, since the second plate element having the high thermal conductivity moderates or at least largely prevents inhomogeneities in a temperature distribution between the first plate element dissipating the heat to the liquid and the at least one electric heating element. In other words, the second plate element ensures a very homogeneous temperature distribution in the area of the second plate element and in the area of the at least one temperature sensor, which can be attached in particular to the underside of the second plate element.
Indem die Gefahr eines Auftretens von Hot Spots im Betrieb der mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens hergestellten Heizeinrichtung deutlich verringert ist, kann somit auch eine Schädigung oder gar ein Ausfall des wenigstens einen elektrischen Heizelements zumindest reduziert und vorzugsweise vermieden werden.Since the risk of hot spots occurring during operation of the heating device produced using the method described above is significantly reduced, damage or even failure of the at least one electrical heating element can also be at least reduced and preferably avoided.
Des Weiteren ist es aufgrund der durch das zweite Plattenelement bewirkten sehr guten Wärmeverteilung besonders einfach möglich, die Temperatur des wenigstens einen elektrischen Heizelements etwa mittels wenigstens eines Temperatursensors zu erfassen. Insbesondere kann die Temperatur des elektrischen Heizelements besonders rasch erfasst werden, so dass rechtzeitig auf eine Temperaturerhöhung des elektrischen Heizelements etwa durch Abschalten des elektrischen Heizelements reagiert werden kann. Dies ist im Hinblick auf einen langfristig ungestörten Betrieb der Heizeinrichtung vorteilhaft.Furthermore, due to the very good heat distribution brought about by the second plate element, it is particularly easy to detect the temperature of the at least one electric heating element, for example by means of at least one temperature sensor. In particular, the temperature of the electrical heating element can be detected particularly quickly, so that a timely response to an increase in temperature of the electrical heating element can be achieved, for example by switching off the electrical heating element. This is advantageous with regard to long-term undisturbed operation of the heating device.
Die vorliegend vor dem Verbinden miteinander als separate Bauteile bereitgestellten oder ausgebildeten Plattenelemente können je nach Anwendungsfall beziehungsweise Einsatzgebiet der Heizeinrichtung unterschiedliche Formen aufweisen. Wenn mittels der Heizeinrichtung als Fluid eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser in einem Wasserkocher erhitzt werden soll, welcher die dann nach Art eines Heizbodens ausgebildete Heizeinrichtung aufweist, so kann insbesondere eine im Wesentlichen ebene Formgebung der Plattenelemente vorgesehen sein.The present plate elements, which are provided or formed as separate components prior to being connected to one another, can have different shapes depending on the application or area of use of the heating device. If the heating device is used to heat a liquid such as water as a fluid in a kettle, which then has the heating device designed like a heating base, the plate elements can be provided with a substantially flat shape.
Des Weiteren kann die Heizeinrichtung als Teil eines Durchlauferhitzers ausgebildet sein, wobei das im Betrieb der Heizeinrichtung an der Oberseite des ersten Plattenelements entlang strömende Fluid erhitzt wird. Insbesondere in derartigen Fällen können bei der Heizeinrichtung von der ebenen Form der Plattenelemente abweichende Formen vorgesehen sein.Furthermore, the heating device can be embodied as part of a continuous-flow heater, with the fluid flowing along the upper side of the first plate element during operation of the heating device being heated. In such cases in particular, shapes deviating from the planar shape of the plate elements can be provided in the heating device.
Bei dem zu erhitzenden Fluid kann es sich um Wasser, aber auch um jegliche andere Art von Flüssigkeiten beziehungsweise flüssigen und/oder gasförmigen Substanzen handeln, bei welchen durch das Vorsehen des ersten Plattenelements ein direkter Kontakt des Fluids mit dem zweiten Plattenelement vermieden werden soll. Letzteres ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das erste Plattenelement gegenüber dem zu erwärmenden oder zu erhitzenden Fluid eine größere Beständigkeit aufweist als das zweite Plattenelement, beziehungsweise wenn das Fluid das zweite Plattenelement leichter angreifen kann als das erste Plattenelement.The fluid to be heated can be water, but also any other type of liquid or liquid and/or gaseous substances for which direct contact of the fluid with the second plate element is to be avoided by the provision of the first plate element. The latter is particularly important when the first plate element is more resistant to the fluid to be heated than the second plate element, or when the fluid can attack the second plate element more easily than the first plate element.
Dies gilt beispielsweise für Fluide etwa in Form wenigstens eines Kühlmittels in Kraftfahrzeuganwendungen, ist aber auch für eine Verwendung der Heizeinrichtung zur Zubereitung von Lebensmitteln von Bedeutung, bei welcher die Lebensmittel mit der Oberseite des ersten Plattenelements in Kontakt gelangen. Auch hier kann es wünschenswert sein durch Vorsehen des ersten Plattenelements, einen direkten Kontakt der Lebensmittel mit dem zweiten Plattenelement zu vermeiden. Dem wird dadurch Rechnung getragen, dass die Heizeinrichtung vorliegend zum Erwärmen oder Erhitzen des Fluids und/oder des (nicht fließfähigen) Lebensmittels ausgebildet ist.This applies, for example, to fluids in the form of at least one coolant in motor vehicle applications, but is also important when the heating device is used to prepare food, in which case the food comes into contact with the upper side of the first plate element. Again, by providing the first plate member, it may be desirable to avoid direct contact of the food with the second plate member. This is taken into account in that the heating device is designed here for warming or heating the fluid and/or the (non-flowable) foodstuff.
An Plattenelementen, also an Teilen der Heizeinrichtung, welche vor dem Verbinden miteinander als separate, eigenständige und eigensteife Bauteile handhabbar sind, umfasst die Heizeinrichtung vorzugsweise lediglich das erste Plattenelement und das zweite Plattenelement.On plate elements, ie on parts of the heating device, which mitei before connecting nother than separate, independent and inherently rigid components can be handled, the heating device preferably comprises only the first plate element and the second plate element.
Das als Schichtheizbahn ausgebildete wenigstens eine elektrische Heizelement kann als wenigstens eine streifenförmige Bahn ausgebildet sein, dessen Länge größer ist als seine Breite. So lässt sich eine gute Verteilung der von dem wenigstens einen elektrischen Heizelement im Betrieb der Heizeinrichtung abgegebenen Wärme erreichen. Alternativ kann die Schichtheizbahn als flächiges Schichtelement ausgebildet sein, mittels welchem im Betrieb der Heizeinrichtung die Wärme großflächig in das zweite Plattenelement eingebracht werden kann. Auch dies ist für ein effizientes Erwärmen des Fluids und/oder Lebensmittels vorteilhaft.The at least one electrical heating element designed as a layered heating track can be designed as at least one strip-shaped track whose length is greater than its width. Good distribution of the heat given off by the at least one electrical heating element during operation of the heating device can thus be achieved. Alternatively, the layer heating track can be designed as a flat layer element, by means of which the heat can be introduced over a large area into the second plate element during operation of the heating device. This is also advantageous for efficient heating of the fluid and/or food.
Vorzugsweise wird während des Verbindens des ersten Plattenelementes mit dem zweiten Plattenelement durch das Löten auch die auf die Unterseite des zweiten Plattenelements aufgebrachte elektrisch isolierende Beschichtung mit der Unterseite verbunden. Es wird somit vorzugsweise der Verfahrensschritt des Lötens, bei welchem die Lötverbindung des ersten Plattenelements mit dem zweiten Plattenelement hergestellt wird, zugleich dazu genutzt, die Verbindung der elektrisch isolierenden Beschichtung mit der Unterseite des zweiten Plattenelements herzustellen.Preferably, during the connection of the first panel element to the second panel element by soldering, the electrically insulating coating applied to the underside of the second panel element is also connected to the underside. The soldering process step, in which the soldered connection of the first panel element is produced with the second panel element, is thus preferably used at the same time to produce the connection of the electrically insulating coating with the underside of the second panel element.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ohnehin bei dem etwa in einem Lötofen vorgenommenen Lötprozess eine zum Schmelzen eines Lotmaterials ausreichende Temperatur aufzubringen ist. Die damit einhergehende Beaufschlagung der beiden Plattenelemente mit Wärme, welche während des Lötens stattfindet, kann in vorteilhafter Weise zeitgleich dafür genutzt werden, die elektrisch isolierende Beschichtung mit der Unterseite des zweiten Plattenelements zu verbinden. Zusammen mit dem Aufschmelzen des Lotmaterials, welches beim Löten beziehungsweise in dem Lötprozess zum Zwecke des Verbindens der beiden Plattenelemente miteinander stattfindet, erfolgt also vorzugsweise zugleich auch das Verbinden der elektrisch isolierenden Beschichtung mit der Unterseite des zweiten Plattenelements.This is based on the finding that a temperature sufficient to melt a soldering material has to be applied anyway during the soldering process carried out in a soldering furnace, for example. The associated application of heat to the two plate elements, which takes place during soldering, can advantageously be used at the same time to connect the electrically insulating coating to the underside of the second plate element. Together with the melting of the solder material, which takes place during soldering or in the soldering process for the purpose of connecting the two plate elements to one another, the electrically insulating coating is preferably also connected to the underside of the second plate element at the same time.
In dieser vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verfahren besonders aufwandsarm und energiesparend. Denn es braucht nicht in einem weiteren, nachfolgenden Schritt erneut Wärme und folglich Energie aufgebracht zu werden, um die Verbindung der elektrisch isolierenden Beschichtung mit der Unterseite des zweiten Plattenelements zu realisieren.In this advantageous embodiment, the method requires little effort and saves energy. This is because heat and consequently energy do not need to be applied again in a further, subsequent step in order to connect the electrically insulating coating to the underside of the second plate element.
Des Weiteren macht man sich bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung den Umstand zunutze, dass beispielsweise eine Verbindung der elektrisch isolierenden Beschichtung mit der Unterseite des zweiten Plattenelements durch Einbrennen sehr einfach während des Lötvorgangs beziehungsweise Lötprozesses vorgenommen werden kann.Furthermore, in this advantageous embodiment, advantage is taken of the fact that, for example, the electrically insulating coating can be connected very easily to the underside of the second plate element by baking during the soldering operation or soldering process.
Vorzugsweise werden während des Lötens die beiden Plattenelemente und/oder die Beschichtung einer ersten Temperatur ausgesetzt, welche größer ist als eine zweite Temperatur. Bei der zweiten Temperatur wird zumindest das wenigstens eine elektrische Heizelement an dem zweiten Plattenelement angeordnet. Somit braucht im Nachgang zu dem Löten nicht erneut die erste, höhere Temperatur aufgebracht zu werden, um einzelne Komponenten einer das wenigstens eine elektrische Heizelement umfassenden Schichtheizung an dem zweiten Plattenelement anzuordnen. Dies ist im Hinblick auf einen geringen Energieverbrauch bei der Durchführung des Verfahrens und somit der Herstellung der Heizeinrichtung vorteilhaft.During the soldering, the two plate elements and/or the coating are preferably exposed to a first temperature which is higher than a second temperature. At the second temperature, at least the at least one electric heating element is arranged on the second plate element. Consequently, after the soldering, the first, higher temperature does not have to be applied again in order to arrange individual components of a layer heater comprising the at least one electrical heating element on the second plate element. This is advantageous with regard to low energy consumption when carrying out the method and thus when producing the heating device.
Vorzugsweise werden während des Lötens die beiden Plattenelemente, insbesondere zusammen mit der elektrisch isolierenden Beschichtung, einer ersten Temperatur T1 ausgesetzt, wobei diese Temperatur T1 insbesondere im Bereich von etwa 550 °C bis etwa 600 °C liegen kann. Bei einer derartigen ersten Temperatur T1 kann sehr wirksam die Verbindung der beiden Plattenelemente miteinander durch das Löten und vorzugsweise zugleich das Verbinden der elektrisch isolierenden Beschichtung mit der Unterseite des zweiten Plattenelements realisiert werden.During the soldering process, the two plate elements, in particular together with the electrically insulating coating, are preferably exposed to a first temperature T1, with this temperature T1 being able to be in the range from approximately 550° C. to approximately 600° C. in particular. At such a first temperature T1, the connection of the two plate elements to one another can be realized very effectively by soldering and preferably at the same time the connection of the electrically insulating coating to the underside of the second plate element.
Je nach Ausgestaltung der das wenigstens eine elektrische Heizelement umfassenden Schichtheizung kann die zweite, dem Anbringen wenigstens einer Komponente der das elektrische Heizelement umfassenden Schichtheizung an dem zweiten Plattenelement dienende Temperatur T2 jeweils deutlich niedriger sein als die erste Temperatur T1. Insbesondere ist vorgesehen, dass die zweite Temperatur T2 weniger als 600 °C beträgt und beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen etwa 400 °C und etwa 550 °C liegt.Depending on the design of the layer heater comprising the at least one electric heating element, the second temperature T2 used to attach at least one component of the layer heater comprising the electric heating element to the second plate element can be significantly lower than the first temperature T1. In particular, it is provided that the second temperature T2 is less than 600° C. and is in a temperature range between approximately 400° C. and approximately 550° C., for example.
Insbesondere wenn als das wenigstens eine elektrische Heizelement ein Dickschichtelement zum Einsatz kommt, also ein elektrisches Heizelement, welches in einer Dickschichttechnik auf eine Unterseite der elektrisch isolierenden Beschichtung aufgebracht ist, kann ein das Dickschichtelement bereitstellendes Material der zweiten Temperatur ausgesetzt und dementsprechend mit Wärme beaufschlagt werden. Hierbei bewirkt die Wärme eine Verbindung des Dickschichtelements mit einem die beiden Plattenelemente und die elektrisch isolierende Beschichtung umfassenden Bauteilverbund durch Einbrennen beziehungsweise Sintern.In particular, if a thick-film element is used as the at least one electric heating element, i.e. an electric heating element which is applied to an underside of the electrically insulating coating using thick-film technology, a material providing the thick-film element can be exposed to the second temperature and accordingly heat can be applied. In this case, the heat brings about a connection of the thick-film element to a composite component comprising the two plate elements and the electrically insulating coating by baking or sintering.
Ein solches, als Dickschichtelement ausgebildetes elektrisches Heizelement kann insbesondere eine Dicke zwischen etwa 10 µm und etwa 100 µm aufweisen. Ein Aufbringen eines entsprechenden Heizmaterials auf die elektrisch isolierende Beschichtung zum Zwecke des Bereitstellens des Dickschichtelements, welches im Betrieb der Heizeinrichtung Wärme freisetzt, kann dementsprechend durch Dickschichttechniken wie etwa Rakeln, Siebdrucken, Aufsprühen oder dergleichen vorgenommen werden.Such an electrical heating element designed as a thick-film element can in particular have a thickness of between approximately 10 μm and approximately 100 μm. A corresponding heating material can be applied to the electrically insulating coating for the purpose of providing the thick-film element, which releases heat during operation of the heating device, using thick-film techniques such as squeegeeing, screen printing, spraying or the like.
Wenn das wenigstens eine elektrische Heizelement als Dickschichtelement unterseitig auf das zweite Plattenelement, nämlich auf die elektrisch isolierende Beschichtung des zweiten Plattenelements aufgebracht wird, lässt sich eine besonders innige Verbindung des wenigstens einen elektrischen Heizelements mit der Beschichtung des zweiten Plattenelements erreichen. Dies ist im Hinblick auf eine damit einhergehende hohe Robustheit der Heizeinrichtung vorteilhaft.If the at least one electric heating element is applied as a thick-film element to the underside of the second panel element, namely to the electrically insulating coating of the second panel element, a particularly intimate connection of the at least one electric heating element to the coating of the second panel element can be achieved. This is advantageous with regard to the associated high level of robustness of the heating device.
Zudem beansprucht ein derartiges, als Dickschichtelement ausgebildetes elektrisches Heizelement besonders wenig Bauraum in einer sich zwischen der Oberseite des ersten Plattenelements und einer Unterseite des Dickschichtelements bemessenden Höhe der Heizeinrichtung. Dies ist für eine Vielzahl von Anwendungsfällen der Heizeinrichtung vorteilhaft. Dementsprechend kann auch vorgesehen sein, das wenigstens eine elektrische Heizelement als Dünnschichtheizelement auszubilden.In addition, such an electric heating element designed as a thick-film element takes up particularly little installation space in a height of the heating device measured between the upper side of the first plate element and an underside of the thick-film element. This is advantageous for a large number of applications for the heating device. Accordingly, provision can also be made for the at least one electrical heating element to be in the form of a thin-film heating element.
Vorzugsweise ist das zweite Plattenelement aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Denn dadurch lässt sich besonders einfach die gewünschte hohe Wärmeleitfähigkeit des zweiten Plattenelements bereitstellen.The second plate element is preferably formed from aluminum or from an aluminum alloy. This is because it is particularly easy to provide the desired high thermal conductivity of the second plate element.
Beispielsweise kann eine Aluminiumlegierung mit der Werkstoffbezeichnung ENAW 3103 zum Bereitstellen des zweiten Plattenelements verwendet werden, wobei diese Aluminiumlegierung Aluminium als Hauptbestandteil enthält und insbesondere ein Gehalt der Aluminiumlegierung an Magnesium eine Größenordnung von etwa 0,5 Gewichtsprozent nicht übersteigt.For example, an aluminum alloy with the material designation ENAW 3103 can be used to provide the second plate element, this aluminum alloy containing aluminum as the main component and in particular a magnesium content of the aluminum alloy not exceeding approximately 0.5 percent by weight.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Löten unter Verwendung eines aluminiumhaltigen Lotmaterials durchgeführt wird. Denn dies ist für eine sehr belastbare stoffschlüssige Verbindung des ersten Plattenelements mit dem zweiten Plattenelement aufgrund des Lötens vorteilhaft. Letzteres gilt insbesondere, wenn zudem das zweite Plattenelement aus Aluminium oder der Aluminiumlegierung gebildet ist.It has also been shown to be advantageous if the soldering is carried out using an aluminum-containing solder material. This is because this is advantageous for a very resilient material connection of the first plate element to the second plate element due to the soldering. The latter applies in particular if the second plate element is also made of aluminum or the aluminum alloy.
Beispielsweise kann als das Lotmaterial eine Aluminium-Silizium-Legierung mit der Werkstoffbezeichnung ENAW 4045 zum Einsatz kommen, welche neben Aluminium als Hauptbestandteil einen Siliziumgehalt von mindestens etwa 8 Gewichtsprozent und maximal etwa 13 Gewichtsprozent aufweist.For example, an aluminum-silicon alloy with the material designation ENAW 4045 can be used as the soldering material, which, in addition to aluminum as the main component, has a silicon content of at least approximately 8 percent by weight and a maximum of approximately 13 percent by weight.
Besonders aufwandsarm ist es, wenn für die Herstellung der Heizeinrichtung eines der beiden Plattenelemente, insbesondere das zweite Plattenelement, als bereits mit dem Lotmaterial versehene Platte bereitgestellt wird, das Plattenelement also schon vorab lotplattiert ist.It is particularly inexpensive if, for the production of the heating device, one of the two plate elements, in particular the second plate element, is provided as a plate already provided with the solder material, ie the plate element is already solder-plated in advance.
Wenn das wenigstens eine elektrische Heizelement als Dickschichtelement ausgebildet ist, so kann zum Bereitstellen des Heizelements etwa eine beispielsweise Silberpartikel und/oder Rutheniumoxid und/oder Graphit oder dergleichen elektrisch leitfähige Partikel enthaltende Paste in einer Dickschichttechnik dort auf das zweite Plattenelement unterseitig aufgetragen werden, wo das zweite Plattenelement die elektrisch isolierende Beschichtung aufweist. Letzteres gestaltet sich besonders einfach, wenn die elektrisch isolierende Beschichtung die Unterseite des zweiten Plattenelements flächig bedeckt.If the at least one electrical heating element is designed as a thick-film element, to provide the heating element, a paste containing, for example, silver particles and/or ruthenium oxide and/or graphite or similar electrically conductive particles can be applied in a thick-film technique to the underside of the second plate element where the second plate element has the electrically insulating coating. The latter is particularly simple if the electrically insulating coating covers the underside of the second plate element over a large area.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die elektrisch isolierende Beschichtung nicht flächig auf die Unterseite des zweiten Plattenelements aufzubringen, sondern nur lokal oder bereichsweise, nämlich dort wo das wenigstens eine elektrische Heizelement zur Unterseite des zweiten Plattenelements hin elektrisch zu isolieren ist. Denn so kann insbesondere vermieden werden, dass eine im Betrieb oder bei der Herstellung der Heizeinrichtung auftretende Wärmeausdehnung des zweiten Plattenelements zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der elektrisch isolierenden Beschichtung führt.However, it can also be advantageous not to apply the electrically insulating coating flatly to the underside of the second panel element, but rather only locally or in certain areas, namely where the at least one electrical heating element is to be electrically insulated from the underside of the second panel element. Because in this way it can be avoided in particular that a thermal expansion of the second plate element occurring during operation or during the production of the heating device leads to an undesired impairment of the electrically insulating coating.
Zum Bereitstellen der elektrisch isolierenden Beschichtung kann vor dem Verbinden der beiden Plattenelemente miteinander durch Löten insbesondere ein Keramikmaterial auf die Unterseite des zweiten Plattenelements aufgebracht werden, welches vorzugsweise beim Löten aushärtet.In order to provide the electrically insulating coating, a ceramic material, in particular, which preferably hardens during soldering, can be applied to the underside of the second plate element by soldering before the two plate elements are connected to one another.
Vorzugsweise wird an dem zweiten Plattenelement zumindest ein das wenigstens eine elektrische Heizelement kontaktierendes Kontaktelement angeordnet, welches eine größere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das elektrische Heizelement. Hierbei wird das zumindest eine elektrische Kontaktelement mittels der Beschichtung zu der Unterseite des zweiten Plattenelements hin elektrisch isoliert. Über das Kontaktelement kann im Betrieb der Heizeinrichtung dem elektrischen Heizelement elektrische Energie sehr einfach zugeführt werden.At least one contact element, which contacts the at least one electrical heating element and has a higher electrical conductivity than the electrical heating element, is preferably arranged on the second plate element. In this case, the at least one electrical contact element is electrically insulated from the underside of the second plate element by means of the coating. During operation of the heating device, electrical energy can be very easily supplied to the electrical heating element via the contact element.
Entsprechend können durch derartige Kontaktelemente insbesondere elektrische Anschlüsse der Heizeinrichtung ausgebildet oder bereitgestellt werden, an welche eine elektrische Energiequelle angeschlossen werden kann, um die Heizeinrichtung zu betreiben. Dies ist im Hinblick auf eine einfache Nutzung der Heizeinrichtung vorteilhaft.Correspondingly, such contact elements can be used in particular to form or provide electrical connections of the heating device, to which an electrical energy source can be connected in order to operate the heating device. This is advantageous with regard to easy use of the heating device.
Vorzugsweise werden das wenigstens eine elektrische Heizelement und das zumindest eine elektrische Kontaktelement durch Beaufschlagen mit Wärme an dem die Beschichtung aufweisenden zweiten Plattenelement festgelegt. Insbesondere kann bei dem, vorzugsweise in nacheinander stattfindenden Prozessschritten vorgenommenen, Beaufschlagen des Heizelements und des Kontaktelements mit der Wärme ein Verbinden dieser Elemente mit einem die elektrisch isolierende Beschichtung, das erste Plattenelement und das zweite Plattenelement umfassenden Bauteilverbund durch Einbrennen stattfinden. So ist eine besonders sichere Festlegung sowohl des wenigstens einen elektrischen Heizelements als auch des zumindest einen elektrischen Kontaktelements an dem die Beschichtung aufweisenden zweiten Plattenelement erreicht.Preferably, the at least one electrical heating element and the at least one electrical contact element are fixed to the second plate element having the coating by applying heat. In particular, when the heating element and the contact element are subjected to heat, preferably in successive process steps, these elements can be connected to a component assembly comprising the electrically insulating coating, the first plate element and the second plate element by baking. A particularly secure attachment of both the at least one electrical heating element and the at least one electrical contact element to the second plate element having the coating is thus achieved.
Das elektrische Kontaktelement kann insbesondere als pastöses Material auf die mit der elektrisch isolierenden Beschichtung versehene Unterseite des zweiten Plattenelements aufgebracht werden, wobei beispielsweise ein Gehalt an elektrisch leitfähigen Partikeln in einer solchen Paste, etwa ein Gehalt an Silberpartikeln und/oder an Partikeln aus Rutheniumoxid und/oder Graphit, höher sein kann als bei einer zum Bereitstellen des wenigstens einen elektrischen Heizelements verwendeten Paste.The electrical contact element can be applied in particular as a paste-like material to the underside of the second plate element provided with the electrically insulating coating, with, for example, a content of electrically conductive particles in such a paste, for example a content of silver particles and/or particles of ruthenium oxide and/or or graphite, may be higher than a paste used to provide the at least one electrical heating element.
Vorzugsweise werden das wenigstens eine elektrische Heizelement und das zumindest eine elektrische Kontaktelement einer Temperatur ausgesetzt, welche niedriger ist als eine erste Temperatur, welcher zumindest die beiden Plattenelemente während des Lötens ausgesetzt werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf einen verringerten Energiebedarf für das Herstellen der Heizeinrichtung vorteilhaft. Denn zum Bereitstellen der Temperatur T2, welcher das wenigstens eine elektrische Heizelement und das zumindest eine elektrische Kontaktelement, vorzugsweise nacheinander, ausgesetzt werden, braucht weniger Energie aufgebracht werden, als zum Bereitstellen der ersten Temperatur T1 zum Zwecke des Lötens.Preferably, the at least one electrical heating element and the at least one electrical contact element are exposed to a temperature that is lower than a first temperature to which at least the two plate elements are exposed during soldering. This is particularly advantageous with regard to the reduced energy requirement for producing the heating device. This is because less energy is needed to provide the temperature T2 to which the at least one electrical heating element and the at least one electrical contact element are exposed, preferably one after the other, than to provide the first temperature T1 for the purpose of soldering.
Vorzugsweise wird auf das wenigstens eine elektrische Heizelement zumindest bereichsweise eine elektrisch isolierende Schutzschicht aufgebracht. Dadurch lässt sich eine Beeinträchtigung oder Beschädigung des wenigstens einen elektrischen Heizelements auf einfache und aufwandsarme Weise verhindern, und insbesondere eine langanhaltende Funktionstüchtigkeit des wenigstens einen Heizelements sicherstellen.An electrically insulating protective layer is preferably applied at least in regions to the at least one electrical heating element. As a result, impairment of or damage to the at least one electrical heating element can be prevented in a simple and inexpensive manner, and in particular long-lasting functionality of the at least one heating element can be ensured.
Vorzugsweise wird die elektrisch isolierende Schutzschicht zusätzlich oder alternativ auf das zumindest eine elektrische Kontaktelement zumindest bereichsweise aufgebracht. Auf diese Weise lässt sich auch eine unerwünschte Beschädigung oder Beeinträchtigung des zumindest einen elektrischen Kontaktelements einfach und sicher vermeiden. Vorzugsweise verbleibt hierbei zumindest ein Abschnitt des zumindest einen elektrischen Kontaktelements frei von der elektrisch isolierenden Schutzschicht, so dass in diesem Bereich eine elektrische Kontaktierung der Heizeinrichtung sehr einfach vorgenommen werden kann.The electrically insulating protective layer is preferably additionally or alternatively applied to the at least one electrical contact element, at least in regions. In this way, undesired damage or impairment of the at least one electrical contact element can also be easily and reliably avoided. In this case, at least one section of the at least one electrical contact element preferably remains free of the electrically insulating protective layer, so that electrical contacting of the heating device can be made very easily in this area.
Die elektrisch isolierende Schutzschicht kann insbesondere als Glasschicht oder Keramikschicht oder als aus einem organischen Material wie etwa Polytetrafluorethylen (PTFE) oder einem Silikon gebildete Beschichtung ausgebildet sein. Derartige anorganische oder organische Materialien sind insbesondere im Hinblick auf die Funktionstüchtigkeit und eine Beständigkeit der Schutzschicht vorteilhaft.The electrically insulating protective layer can be formed in particular as a glass layer or a ceramic layer or as a coating formed from an organic material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or a silicone. Such inorganic or organic materials are particularly advantageous with regard to the functionality and durability of the protective layer.
Vorzugsweise wird die Schutzschicht einer Temperatur ausgesetzt, welche niedriger ist als eine erste Temperatur, welcher zumindest die beiden Plattenelemente während des Lötens ausgesetzt werden. Auch dies ist insbesondere im Hinblick auf einen verringerten Energiebedarf für das Herstellen der Heizeinrichtung vorteilhaft.Preferably the protective layer is exposed to a temperature which is lower than a first temperature to which at least the two plate elements are exposed during soldering. This is also advantageous in particular with regard to the reduced energy requirement for producing the heating device.
Bevorzugt wird demnach die Schutzschicht bei einer Temperatur ausgehärtet und mit den zu schützenden weiteren Komponenten der Schichtheizung verbunden, welche unterhalb der Löttemperatur liegt und somit weniger als etwa 550°C beträgt.Accordingly, the protective layer is preferably cured and connected to the other components of the layer heater to be protected at a temperature which is below the soldering temperature and is therefore less than approximately 550°C.
Insbesondere ist eine entsprechende Temperatur T2 aus einem Temperaturbereich zwischen etwa 400 °C und etwa 550 °C für das Anbringen der Schutzschicht vorteilhaft, wenn die Schutzschicht aus Glas oder Keramik gebildet ist. Wenn die Schutzschicht als organische Beschichtung wie etwa PTFE oder Silikon ausgebildet ist, so ist sogar eine Temperatur von weniger als etwa 250 °C ausreichend, um das Anbringen der Schutzschicht zu bewirken.In particular, a corresponding temperature T2 from a temperature range between approximately 400° C. and approximately 550° C. is advantageous for applying the protective layer if the protective layer is made of glass or ceramic. When the protective layer is formed as an organic coating such as PTFE or silicone, even a temperature of less than about 250°C is sufficient to effect attachment of the protective layer.
Vorzugsweise werden während eines Beaufschlagens von Komponenten der Schichtheizung, welche insbesondere das wenigstens eine elektrische Heizelement, das zumindest eine elektrische Kontaktelement und die Schutzschicht umfasst, mit Wärme die Komponenten jeweils einer zweiten Temperatur ausgesetzt, welche niedriger ist als die erste Temperatur T1. Dementsprechend kann die zweite und somit niedrigere als die beim Löten vorliegende Temperatur in vorteilhafter und aufwandsarmer Weise für das Festlegen der jeweiligen Komponenten der Schichtheizung an dem zweiten Plattenelement sorgen. Dies ist im Hinblick auf eine aufwandsarme und energiesparende Verfahrensführung vorteilhaft.During the application of heat to components of the layer heater, which in particular comprises the at least one electrical heating element, the at least one electrical contact element and the protective layer, the components are preferably each exposed to a second temperature which is lower than the first temperature T1. Accordingly, the second and thus lower temperature than the temperature present during soldering in an advantageous and cost-effective manner for fixing the respective components of the layer heating on the second plate element. This is advantageous with regard to a low-expenditure and energy-saving process.
Durch ein Beaufschlagen mit Wärme können somit bevorzugt nacheinander, also in jeweiligen, voneinander separaten Prozessschritten, das wenigstens eine elektrische Heizelement, das zumindest eine elektrische Kontaktelement und die Schutzschicht, insbesondere durch Einbrennen oder Sintern, mit dem die elektrisch isolierende Beschichtung aufweisende zweite Plattenelement verbunden werden.By applying heat, the at least one electrical heating element, the at least one electrical contact element and the protective layer can be connected to the second plate element having the electrically insulating coating, preferably one after the other, i.e. in respective separate process steps, in particular by baking or sintering .
In analoger Weise können insbesondere durch Einbrennen weitere Komponenten wie etwa ein als Sensor dienendes Schichtelement zur Temperaturerfassung an dem zweiten Plattenelement angeordnet werden, und zwar vorzugsweise bei einer Temperatur, welche niedriger ist als die erste Temperatur T1.In an analogous manner, further components such as a layer element serving as a sensor for temperature detection can be arranged on the second plate element, in particular by firing, preferably at a temperature which is lower than the first temperature T1.
Die elektrisch isolierende Beschichtung kann als wenigstens eine streifenförmige Bahn auf die Unterseite des zweiten Plattenelements aufgebracht werden, wobei wenigstens ein in seitlicher Richtung an die wenigstens eine Bahn angrenzender Bereich der Unterseite frei von der elektrisch isolierenden Beschichtung bleibt. Dadurch ist zum einen der Materialbedarf zum Ausbilden der elektrisch isolierenden Beschichtung besonders gering. Zudem kann auf diese Weise sehr leicht vermieden werden, dass es bei einer Wärmeausdehnung des zweiten Plattenelements zu einer Beeinträchtigung der elektrisch isolierenden Beschichtung etwa in Form einer Ausbildung von Rissen und/oder einem Ablösen der Beschichtung von dem zweiten Plattenelement kommt.The electrically insulating coating can be applied to the underside of the second plate element as at least one strip-shaped web, with at least one area of the underside adjoining the at least one web in the lateral direction remaining free of the electrically insulating coating. As a result, on the one hand, the material requirement for forming the electrically insulating coating is particularly low. In addition, it is very easy to prevent the electrically insulating coating from being adversely affected by thermal expansion of the second plate element, for example in the form of cracks forming and/or the coating detaching from the second plate element.
Dies gilt insbesondere, wenn die wenigstens eine streifenförmige Bahn bei einer in der Draufsicht auf die Unterseite des zweiten Plattenelements im Wesentlichen runden Gestalt des zweiten Plattenelements spiralförmig ausgebildet ist und/oder eine Mehrzahl von nicht vollständig geschlossenen, insbesondere konzentrisch angeordneten, Kreisformen bildet.This applies in particular if the at least one strip-shaped web is spiral-shaped when the second plate element is essentially round in plan view of the underside of the second plate element and/or forms a plurality of incompletely closed, in particular concentrically arranged, circular shapes.
Bevorzugt erstrecken sich somit die streifenförmigen Bahnen oder Segmente zumindest überwiegend in Kreisrichtung beziehungsweise Umfangsrichtung vorzugsweise konzentrischer Kreise. Auf diese Weise kann insbesondere vermieden werden, dass sich längere Bereiche der streifenförmigen Bahnen von einem Mittelpunkt des zweiten Plattenelements in Richtung eines Rands des zweiten Plattenelements erstrecken. So kann eine Zugbeanspruchung der streifenförmigen Bahnen aufgrund der Wärmeausdehnung des zweiten Plattenelements besonders weitgehend vermieden werden.The strip-shaped webs or segments thus preferably extend at least predominantly in the direction of a circle or circumferential direction of preferably concentric circles. In this way it can be avoided in particular that longer areas of the strip-shaped webs extend from a center point of the second panel element in the direction of an edge of the second panel element. In this way, a tensile stress on the strip-shaped webs due to thermal expansion of the second plate element can be avoided to a particularly large extent.
Derartige Segmentierungen der isolierenden Beschichtung stellen zudem eine einfache Maßnahme dar, um auch Schädigungen des Heizelements vorzubeugen, welche insbesondere zu besorgen sind, wenn für das zweite Plattenelement Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird, also ein Material welches einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Daher ist es vorteilhaft, wenn die elektrisch isolierende Beschichtung nicht flächig auf der Unterseite aufgebracht wird, sondern es auf der Unterseite des zweiten Plattenelements zwischen Bereichen mit der elektrisch isolierenden Beschichtung auch Bereiche ohne eine solche Isolierschicht gibt.Such segmentations of the insulating coating also represent a simple measure to prevent damage to the heating element, which is a concern in particular when aluminum or an aluminum alloy is used for the second plate element, ie a material which has a high coefficient of thermal expansion. It is therefore advantageous if the electrically insulating coating is not applied flatly to the underside, but instead there are also areas without such an insulating layer on the underside of the second plate element between areas with the electrically insulating coating.
Insbesondere kann vorgesehen sein, die Isolierschicht oder elektrisch isolierende Beschichtung beispielweise lediglich in etwas verbreiterten Bereichen unterhalb der wenigstens einen Schichtheizbahn aufzubringen. So können Risse oder Beschädigungen der Isolierschicht besonders weitgehend verhindert werden, welche ansonsten zu einem elektrischen Kurzschluss mit den Plattenelementen führen könnten.In particular, provision can be made for the insulating layer or electrically insulating coating to be applied, for example, only in somewhat widened areas below the at least one layer heating track. In this way, cracks or damage to the insulating layer, which could otherwise lead to an electrical short circuit with the plate elements, can be prevented to a particularly large extent.
Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich auch die wenigstens eine Schichtheizbahn sich zumindest überwiegend in konzentrischer Richtung oder Kreisrichtung erstreckend auf die elektrisch isolierende Beschichtung aufgebracht wird. Dann lassen sich Beeinträchtigungen des wenigstens einen elektrischen Heizelements bei einer Wärmeausdehnung des zweiten Plattenelements sehr weitgehend vermeiden.Provision can also be made for the at least one layer heating track to be applied to the electrically insulating coating, extending at least predominantly in a concentric direction or in a circular direction. Impairments of the at least one electrical heating element in the event of thermal expansion of the second plate element can then be avoided to a very large extent.
Vorzugsweise wird nach dem Löten auf einen zumindest das erste Plattenelement und das zweite Plattenelement umfassenden Verbund mittels eines Presswerkzeugs ein Druck aufgebracht, durch welchen eine Form des Verbunds verändert wird. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Materialien für das erste Plattenelement und das zweite Plattenelement bedingt durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Plattenelemente während des Lötens zu einer an sich unerwünschten Verformung des Verbunds kommen kann. Eine solche Verformung kann dann durch das Aufbringen des Drucks mittels des Presswerkzeugs wieder behoben werden.Preferably, after the soldering, a pressure is applied to a composite comprising at least the first plate element and the second plate element by means of a pressing tool, as a result of which a shape of the composite is changed. This is based on the finding that, due to the use of different materials for the first plate element and the second plate element, an inherently undesirable deformation of the composite can occur due to different thermal expansion coefficients of the plate elements during soldering. Such a deformation can then be corrected again by applying the pressure using the pressing tool.
Auf diese Weise kann vorteilhaft erreicht werden, dass im Anschluss an das Aufbringen des Drucks mittels des Presswerkzeugs der zumindest das erste Plattenelement und das zweite Plattenelement umfassende Verbund eine gewünschte Form, insbesondere eine im Wesentlichen ebene Form aufweist.In this way, it can be advantageously achieved that following the application of pressure by means of the pressing tool, the at least the composite comprising the first panel element and the second panel element has a desired shape, in particular a substantially planar shape.
Zu durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten bedingten Materialspannungen in dem Verbund infolge des Lötens kann es insbesondere kommen, wenn das erste Plattenelement aus einem korrosionsbeständigen Stahl beziehungsweise Edelstahl gebildet ist und das zweite Plattenelement aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung. Insbesondere bei der Verwendung derartiger Plattenelemente zum Herstellen der Heizeinrichtung ist daher das Aufbringen des Drucks mittels des Presswerkzeugs im Anschluss an das Löten, also nach dem Abkühlen des Verbunds, besonders vorteilhaft.Material stresses in the composite caused by different coefficients of thermal expansion as a result of soldering can occur in particular if the first plate element is made of corrosion-resistant steel or high-grade steel and the second plate element is made of aluminum or an aluminum alloy. In particular when using plate elements of this type to produce the heating device, it is therefore particularly advantageous to apply the pressure by means of the pressing tool after the soldering, ie after the assembly has cooled down.
Insbesondere kann als korrosionsbeständiger Stahl ein austenitischer Edelstahl verwendet werden, etwa ein Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4404 oder mit der Werkstoffnummer 1.4301 oder dergleichen. Dementsprechend können auch weitere, insbesondere austenitische Edelstähle zum Bereitstellen des ersten Plattenelements verwendet werden.In particular, an austenitic stainless steel can be used as the corrosion-resistant steel, such as a stainless steel with the material number 1.4404 or with the material number 1.4301 or the like. Accordingly, other, in particular austenitic, high-grade steels can also be used to provide the first plate element.
Der Druck kann von dem Presswerkzeug insbesondere auf einander gegenüberliegende Seiten des Verbunds zeitgleich aufgebracht werden. Auf diese Weise lässt sich besonders wirksam die gewünschte Veränderung der Form des Verbunds bewirken.The pressure can be applied simultaneously by the pressing tool, in particular to opposite sides of the composite. In this way, the desired change in the shape of the composite can be brought about particularly effectively.
Vorzugsweise kontaktiert das Presswerkzeug den Verbund an wenigstens einer Kontaktfläche, welche von dem wenigstens einen elektrischen Heizelement in seitlicher Richtung beabstandet ist. So ist für den Fall, dass der Verbund bereits das wenigstens eine elektrische Heizelement aufweist, sicher und einfach vermieden, dass beim Aufbringen des Drucks mittels des Presswerkzeugs das wenigstens eine elektrische Heizelement beschädigt wird.The pressing tool preferably makes contact with the assembly on at least one contact surface, which is spaced apart from the at least one electrical heating element in the lateral direction. In the event that the assembly already has the at least one electrical heating element, it is reliably and easily avoided that the at least one electrical heating element is damaged when the pressure is applied by means of the pressing tool.
Die wenigstens eine Kontaktfläche kann insbesondere in einem Zentralbereich und/oder in einem Randbereich des Verbunds ausgebildet sein. Denn in derartigen Bereichen ist es im Hinblick auf die im Betrieb des wenigstens einen elektrischen Heizelements erfolgende Wärmeabgabe besonders unproblematisch, wenn in diesen Bereichen kein elektrisches Heizelement angeordnet ist. Mit anderen Worten lässt sich auch dann, wenn etwa der Zentralbereich und/oder der Randbereich des Verbunds der Plattenelemente nicht mit dem wenigstens einen elektrischen Heizelement bestückt sind, eine über die Fläche des ersten Plattenelements gut verteilte und gleichmäßige Heizwirkung im Betrieb der Heizeinrichtung erreichen.The at least one contact surface can be formed in particular in a central area and/or in an edge area of the composite. Because in such areas it is particularly unproblematic with regard to the heat dissipation occurring during operation of the at least one electric heating element if no electric heating element is arranged in these areas. In other words, even if the central area and/or the edge area of the combination of plate elements is not equipped with the at least one electric heating element, a well-distributed and uniform heating effect can be achieved over the surface of the first plate element during operation of the heating device.
Zudem ist es im Hinblick auf die Veränderung der Form des Verbunds vorteilhaft, wenn auf einander gegenüberliegende Seiten des Verbunds in dem Zentralbereich und zugleich in dem Randbereich der Druck aufgebracht wird. Beispielsweise kann von einer der Seiten des Verbunds aus der Druck auf den Zentralbereich aufgebracht werden und von der anderen Seite des Verbunds aus der Druck auf den Randbereich des Verbunds. Durch eine derartige Beaufschlagung lässt sich sehr einfach der Verbund in eine ebene Form bringen. Dies gilt insbesondere, wenn der Verbund in einer Draufsicht auf die Oberseite des ersten Plattenelements im Wesentlichen rund und somit der Randbereich im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.In addition, with regard to changing the shape of the composite, it is advantageous if the pressure is applied to mutually opposite sides of the composite in the central area and at the same time in the edge area. For example, the pressure can be applied to the central region from one of the sides of the composite and the pressure can be applied to the edge region of the composite from the other side of the composite. The composite can be brought into a planar shape very easily by means of such an application. This applies in particular if the composite is essentially round in a plan view of the upper side of the first plate element and the edge region is therefore essentially ring-shaped.
Insbesondere kann der Druck zunächst von einer ersten Seite her auf den Zentralbereich und von der anderen Seite her auf den Randbereich aufgebracht werden. In einem anschließenden Schritt kann dann nochmals der Druck von der ersten Seite her aufgebracht werden, wobei das Presswerkzeug die erste Seite in dem Randbereich kontaktiert, während das Presswerkzeug von der anderen oder zweiten Seite her den Druck auf den Zentralbereich aufbringt. Insbesondere durch eine derartige Beaufschlagungen des Verbunds mit dem Druck in zwei aufeinanderfolgenden Schritten mittels des Presswerkzeugs lässt sich die gewünschte Formgebung des Verbunds besonders zuverlässig erreichen.In particular, the pressure can first be applied to the central area from a first side and to the edge area from the other side. In a subsequent step, the pressure can then be applied again from the first side, with the pressing tool contacting the first side in the edge area, while the pressing tool applies pressure to the central area from the other or second side. The desired shaping of the composite can be achieved in a particularly reliable manner, in particular by subjecting the composite to the pressure in two successive steps by means of the pressing tool in this way.
Vorzugsweise kontaktiert das Presswerkzeug den Verbund an wenigstens einer Kontaktfläche, welche zumindest von der elektrisch isolierende Beschichtung, und insbesondere von allen Komponenten der Schichtheizung, in seitlicher Richtung beabstandet ist. So ist sicher und einfach vermieden, dass die Isolierschicht oder isolierende Beschichtung und/oder die weiteren Komponenten der Schichtheizung beim Aufbringen des Drucks mittels des Presswerkzeugs beschädigt werden.The pressing tool preferably makes contact with the assembly on at least one contact surface, which is spaced apart at least from the electrically insulating coating, and in particular from all components of the layer heating, in the lateral direction. This safely and simply prevents the insulating layer or insulating coating and/or the other components of the layer heater from being damaged when the pressure is applied by means of the pressing tool.
Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung zum Erwärmen eines Fluids und/oder eines Lebensmittels umfasst ein erstes Plattenelement, dessen Oberseite im Betrieb der Heizeinrichtung mit dem Fluid und/oder dem Lebensmittel in Kontakt ist. Das erste Plattenelement ist mit einem zweiten Plattenelement der Heizeinrichtung verbunden. Das zweite Plattenelement weist eine größere Wärmeleitfähigkeit auf als das erste Plattenelement. Auf eine dem ersten Plattenelement abgewandte Unterseite des zweiten Plattenelements ist zumindest bereichsweise eine elektrisch isolierende Beschichtung aufgebracht. An dem zweiten Plattenelement ist wenigstens ein als Schichtheizbahn ausgebildetes elektrisches Heizelement angeordnet. Das wenigstens eine elektrische Heizelement ist mittels der Beschichtung zu der Unterseite des zweiten Plattenelements hin elektrisch isoliert. Das erste Plattenelement ist durch Löten mit dem zweiten Plattenelement verbunden.The heating device according to the invention for heating a fluid and/or a foodstuff comprises a first plate element, the upper side of which is in contact with the fluid and/or the foodstuff when the heating device is in operation. The first plate element is connected to a second plate element of the heating device. The second plate element has a higher thermal conductivity than the first plate element. An electrically insulating coating is applied at least in regions to an underside of the second plate element that faces away from the first plate element. At least one electrical heating element designed as a layer heating track is arranged on the second plate element. The at least one electrical heating element is electrified towards the underside of the second plate element by means of the coating rically isolated. The first plate member is connected to the second plate member by brazing.
Bei der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung sind somit eine aufwandsarme Herstellung und im Betrieb der Heizeinrichtung ein guter Wärmeübergang auf das zu erwärmende Fluid und/oder Lebensmittel realisiert. Dementsprechend ist die Heizeinrichtung vorzugsweise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer vorteilhaften Ausgestaltung desselben hergestellt.In the case of the heating device according to the invention, production is therefore inexpensive and during operation of the heating device good heat transfer to the fluid and/or food to be heated is achieved. Accordingly, the heating device is preferably produced by means of the method according to the invention or an advantageous embodiment of the same.
Bevorzugt ist durch das Löten auch die auf die Unterseite des zweiten Plattenelements aufgebrachte elektrisch isolierende Beschichtung mit der Unterseite des zweiten Plattenelements verbunden. Dann ist die Heizeinrichtung besonders aufwandsarm hergestellt.The electrically insulating coating applied to the underside of the second plate element is preferably also connected to the underside of the second plate element by the soldering. Then the heating device is manufactured with particularly little effort.
Vorzugsweise weist das zweite Plattenelement eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 150 W/mK und/oder einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mehr als 20 · 10-6/K auf. So lässt sich die von dem wenigstens einen elektrischen Heizelement im Betrieb der Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme sehr gleichmäßig auf das Fluid und/oder Lebensmittel übertragen. Zu diesem Zweck kann das zweite Plattenelement insbesondere aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein.The second plate element preferably has a thermal conductivity of more than 150 W/mK and/or a coefficient of thermal expansion of more than 20×10 -6 /K. In this way, the heat provided by the at least one electric heating element during operation of the heating device can be transferred very evenly to the fluid and/or food. For this purpose, the second plate element can be formed in particular from aluminum or from an aluminum alloy.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten in analoger Weise für die erfindungsgemäße Heizeinrichtung und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention apply in an analogous manner to the heating device according to the invention and vice versa.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. Embodiments are therefore also to be regarded as included and disclosed by the invention which are not explicitly shown or explained in the figures, but which result from the explained embodiments and can be generated by means of separate combinations of features. Therefore, versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed which do not have all the features of an originally formulated independent claim. Furthermore, embodiments and combinations of features, in particular through the embodiments presented above, are to be regarded as disclosed which go beyond or deviate from the combinations of features presented in the back references of the claims.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 stark schematisiert eine Heizeinrichtung mit einem aus einem korrosionsbeständigen Stahl gebildeten ersten Plattenelement, welches durch Löten mit einem aus einer Aluminiumlegierung gebildeten zweiten Plattenelement verbunden ist, wobei die Heizeinrichtung ein als Dickschichtheizung ausgebildetes Heizmittel an einer dem ersten Plattenelement abgewandten Unterseite des zweiten Plattenelements aufweist; -
2 in einer schematischen Detaildarstellung und ausschnittsweise das zweite Plattenelement und die Dickschichtheizung, welche eine Mehrzahl von als Dickschicht-Heizbahnen ausgebildeten elektrischen Heizelementen umfasst; -
3 eine mögliche Anordnung der als Dickschichtelemente ausgebildeten Heizbahnen an einer mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehenen Unterseite des zweiten Plattenelements; -
4 eine weitere Variante der unterseitigen Anordnung der Dickschicht-Heizbahnen an dem zweiten Plattenelement; -
5 schematisch Bereiche des zweiten Plattenelements, welche vorzugsweise frei von Heizelementen ausgebildet sind; und -
6 schematisch das Aufbringen von Druck auf einen das erste Plattenelement und das zweite Plattenelement umfassenden Verbund mittels eines Presswerkzeugs.
-
1 highly schematized, a heating device with a first plate element made of corrosion-resistant steel, which is connected by soldering to a second plate element made of an aluminum alloy, the heating device having a heating means designed as a thick-film heater on an underside of the second plate element remote from the first plate element; -
2 in a schematic detailed illustration and in part, the second plate element and the thick-film heater, which comprises a plurality of thick-film heating tracks designed as electrical heating elements; -
3 a possible arrangement of the heating tracks designed as thick-film elements on an underside of the second plate element provided with an electrically insulating coating; -
4 a further variant of the underside arrangement of the thick-film heating tracks on the second plate element; -
5 schematically areas of the second plate element which are preferably free of heating elements; and -
6 schematically shows the application of pressure to a composite comprising the first plate element and the second plate element by means of a pressing tool.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen verstehen.In the figures, identical or functionally identical elements are to be understood with identical reference symbols.
In
Des Weiteren umfasst die Heizeinrichtung 10 ein zweites Plattenelement, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das erste Plattenelement, und welches vorzugsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Daher wird im Folgenden das zweite Plattenelement aus Gründen der Einfachheit als Aluminiumplatte 16 bezeichnet. An einer Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16 weist die Heizeinrichtung 10 eine Schichtheizung vorliegend in Form einer Dickschichtheizung 20 auf, welche in
Ein möglicher Aufbau der Dickschichtheizung 20 ist demgegenüber in
Wie beispielsweise aus
In einer Variante kann an der Unterseite 26 der elektrisch isolierenden Beschichtung 22 auch nur lediglich ein elektrisches Heizelement 24 angeordnet sein. Das Heizelement 24 kann hierbei insbesondere, wie in
Bei der Herstellung der Heizeinrichtung 10 werden die Edelstahlplatte 12 und die Aluminiumplatte 16 durch Löten miteinander verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass vor dem Einbringen dieser beiden Plattenelemente etwa in einen Lötofen die beiden Plattenelemente durch Kleben und/oder Verschrauben und/oder Verklemmen oder dergleichen vorfixiert werden.In manufacturing the
Bei dem in dem Lötofen stattfindenden Lötvorgang schmilzt ein Lotmaterial auf, welches an einer Grenzfläche 28 angeordnet ist, an welcher die Edelstahlplatte 12 und die Aluminiumplatte 16 aneinander angrenzen beziehungsweise einander zugewandt sind. Das Aufschmelzen dieses Lotmaterials beim Löten und das anschließende Erstarren des Lotmaterials sorgt für eine stoffschlüssige Verbindung der Edelstahlplatte 12 mit der Aluminiumplatte 16 an der Grenzfläche 28.During the soldering process taking place in the soldering furnace, a solder material melts, which is arranged at an
Aufgrund des durch die Lötverbindung hergestellten Stoffschlusses ist ein besonders guter Wärmeübergang von der Dickschichtheizung 20 über die Aluminiumplatte 16 auf die Edelstahlplatte 12 erreichbar. Insbesondere kann zum Zwecke einer besonders gleichmäßigen Wärmeverteilung außerdem, wie dies in
Die Herstellung der Heizeinrichtung 10 erfolgt vorliegend besonders aufwandsarm. Denn zum einen wird die stoffschlüssige Verbindung der Edelstahlplatte 12 mit der Aluminiumplatte 16 in dem Ofen oder Lötofen durch das Löten, also durch einen beziehungsweise in einem Lötprozess realisiert. Des Weiteren wird vorzugsweise auch eine Verbindung der elektrisch isolierenden Beschichtung 22 mit der Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16 in dem Lötofen realisiert.In the present case, the
Dementsprechend wird vor dem Lötprozess zunächst ein elektrisch isolierendes Material etwa in Form eines Keramikmaterials auf die Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16 aufgebracht, insbesondere vollflächig aufgebracht. Auf diese Weise lässt sich besonders zuverlässig sicherstellen, dass das nach dem im Anschluss an das Löten stattfindenden Anbringen des wenigstens einen elektrischen Heizelements 24 an der Beschichtung 22 das wenigstens eine elektrische Heizelement 24 mittels der etwa aus dem Keramikmaterial gebildeten Beschichtung 22 zu der Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16 hin elektrisch isoliert ist.Accordingly, before the soldering process, an electrically insulating material, for example in the form of a ceramic material, is first applied to the
Wenn in dem Lötofen das Lotmaterial aufgeschmolzen und dadurch die Verbindung der Edelstahlplatte 12 mit der Aluminiumplatte 16 hergestellt wird, erfolgt in diesem Verfahrensschritt vorzugsweise zeitgleich auch das Einbrennen der Beschichtung 22, also das Verbinden des die Beschichtung 22 bereitstellenden elektrisch isolierenden Materials mit der Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16. Es wird also dieser Einbrennprozess, in welchem das Sintern des die Beschichtung 22 ausbildenden elektrisch isolierenden Materials stattfindet, in dem Ofen realisiert, in welchem ohnehin das Verbinden der Edelstahlplatte 12 mit der Aluminiumplatte 16 durch das Löten beziehungsweise in dem Lötprozess stattfindet.When the solder material is melted in the soldering furnace and the connection between the
Während des Lötens können die beiden Plattenelemente vorliegend in Form der Edelstahlplatte 12 und der Aluminiumplatte 16 einer ersten Temperatur T1 ausgesetzt werden, bei welcher vorzugsweise zugleich auch das Einbrennen der als Isolationsschicht dienenden Beschichtung 22 stattfindet.During the soldering, the two plate elements present in the form of the
Anschließend, also nach dem Abkühlen einer Baugruppe, welche die Edelstahlplatte 12 und die mit der Beschichtung 22 versehene Aluminiumplatte 16 umfasst, kann auf die Unterseite 18 der Beschichtung 22 ein das wenigstens eine Heizelement 24 bereitstellendes Material etwa in Form einer Heizpaste aufgebracht werden, insbesondere in einer Dickschichttechnik, so dass das wenigstens eine Heizelement 24 als Dickschichtelement oder Dickschicht-Heizelement ausgebildet wird. Insbesondere wird also das wenigstens eine Heizelement 24 oder Dickschicht-Heizelement auf die mit der Beschichtung 22 versehene Aluminiumplatte 16 aufgetragen und anschließend getrocknet.Subsequently, i.e. after an assembly comprising the
Ein Sintern zum Verbinden des wenigstens einen Heizelements 24 mit der Aluminiumplatte 16, welche an ihrer Unterseite 18 mit der Isolationsschicht oder Beschichtung 22 versehen ist, findet dann vorzugsweise durch Einbrennen statt und zwar im Nachgang zu dem Löten beziehungsweise im Anschluss an das Löten. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Material, aus welchem das wenigstens eine Heizelement 24 gebildet wird, in dem Ofen einer zweiten Temperatur T2 ausgesetzt wird, welche geringer ist als die erste Temperatur T1.Sintering to connect the at least one
Gemäß
Die Temperaturen, welchen das wenigstens eine Heizelement 24 und die Schutzschicht 30 ausgesetzt werden, können auch voneinander abweichen, aber diese Temperaturen sind jeweils kleiner als die erste Temperatur T1, bei welcher das Löten stattfindet. Insbesondere wenn die Schutzschicht 30 aus einem organischen Material gebildet ist, liegt eine Fixierungstemperatur der Schutzschicht 30 deutlich unterhalb der Einbrenntemperatur des Heizelementes 24.The temperatures to which the at least one
In
In
Beispielsweise können diese Kontaktelemente 32 an jeweiligen Enden des gemäß der Darstellung in
Die vorliegend als die Dickschichtheizung 20 gemäß
Die beispielhaft in
Das Fixieren der Kontaktelemente 32 erfolgt vorzugsweise durch Einbrennen bei der Temperatur, welche niedriger ist als die Temperatur T1 und welche insbesondere der Temperatur T2 gleich sein kann, bei welcher der Einbrennvorgang des wenigstens einen Heizelements 24 stattfindet. Das Auftragen und das Fixieren der Kontaktelemente 32 durch das Einbrennen kann insbesondere vor dem Einbrennen des wenigstens einen Heizelements 24 oder im Anschluss an dieses Einbrennen in einem separaten Prozessschritt vorgenommen werden.The
In
Vorzugsweise kann hierbei die in
Um eine Zugänglichkeit zu dem wenigstens einen Kontaktelement 32 zu gewährleisten, findet vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich des wenigstens einen Kontaktelements 32 keine Beschichtung mit der Schutzschicht 30 statt.In order to ensure accessibility to the at least one
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schutzschicht 30 lediglich lokal dort auf die Aluminiumplatte 16 beziehungsweise die elektrisch isolierende Beschichtung 22 aufgebracht wird, wo an der Unterseite 26 dieser Isolierschicht das wenigstens eine Heizelement 24 angeordnet ist.It can also be provided that the
Dementsprechend kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Schutzschicht 30 lediglich die vorliegend streifenförmigen beziehungsweise bandförmigen elektrischen Heizelemente 24 lokal zur Umgebung hin verdeckt, jedoch nicht vollflächig auf die Unterseite 26 der Beschichtung 22 aufgebracht ist. Dann ist in seitlich an die Heizelemente 24 angrenzenden Bereichen die elektrisch isolierende Beschichtung 22 und/oder die Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16 freiliegend angeordnet, beziehungsweise ist in diesen Bereichen die Beschichtung 22 und/oder die Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16 nicht flächig von der Schutzschicht 30 überdeckt. Dadurch wird zum Bereitstellen der Schutzschicht 30 weniger Material benötigt.Accordingly, it can be provided in particular that the
Eine Dicke des wenigstens einen vorliegend als Dickschichtelement ausgebildeten Heizelements 24 kann insbesondere im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 15 µm liegen. Auch die Kontaktelemente 32 können Dicken in dieser Größenordnung aufweisen. Demgegenüber kann die elektrisch isolierende Beschichtung 22 eine Dicke aufweisen, welche beispielsweise zwischen etwa 30 µm und etwa 100 µm liegt. Des Weiteren kann die Schutzschicht 30 eine Dicke aufweisen, welche beispielsweise zwischen etwa 30 µm und etwa 50 µm liegt.A thickness of the at least one
Wenn wie vorliegend beispielhaft erläutert zum Bereitstellen des ersten Plattenelements ein Bauteil aus korrosionsbeständigem Stahl beziehungsweise Edelstahl zum Einsatz kommt und zum Bereitstellen des zweiten Plattenelements ein Bauteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, kann es durch das Verbinden der Edelstahlplatte 12 mit der Aluminiumplatte 16 mittels des Lötprozesses zu starken Materialspannungen beim Abkühlen kommen. Dies liegt an den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien in Form etwa der Aluminiumlegierung und des Edelstahls beziehungsweise korrosionsbeständigen Stahls.If, as explained in the present example, a component made of corrosion-resistant steel or stainless steel is used to provide the first plate element and a component made of aluminum or an aluminum alloy is used to provide the second plate element, the connection of the
Diese mechanischen Spannungen können wiederum zur Folge haben, dass sich ein Verbund 34 (vergleiche
Insbesondere kann in diesem Pressprozess mittels eines (vorliegend nicht gezeigten) Presswerkzeugs ein Druck 36 auf den Verbund 34 aufgebracht werden, wobei dieser Druck 36 in
Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass das Presswerkzeug den Verbund 34 lediglich an vorbestimmten Kontaktflächen kontaktiert, welche von dem wenigstens einen elektrischen Heizelement 24 seitlich, also in der Ebene der Plattenelemente, beabstandet sind. Beispielsweise können diese Kontaktflächen, in welchen das Presswerkzeug den Druck 36 aufbringt, in einem Zentralbereich 38 und in einem Randbereich 40 des Verbunds 34 ausgebildet beziehungsweise angeordnet sein (vergleiche
Bevorzugt ist im Bereich der Kontaktflächen auch keine elektrisch isolierende Beschichtung 22 auf die Unterseite 18 der Aluminiumplatte 16 aufgetragen, da so auch eine Beschädigung der Beschichtung 22 beim Pressen vermieden werden kann.Preferably, no electrically insulating
Das Vorsehen der Kontaktflächen in dem Zentralbereich 38 und in dem Randbereich 40 des Verbunds 34 erlaubt es insbesondere, von einer ersten Seite des Verbunds 34 her den Druck auf den Randbereich 40 aufzubringen, wie dies durch die in
Insbesondere wenn zwischen zwei derartigen Pressvorgängen der Verbund 34 einmal gewendet wird, so ist es vorteilhaft, sowohl in dem Zentralbereich 38 als auch in dem Randbereich 40 der Aluminiumplatte 16 die Kontaktflächen beziehungsweise Freiflächen bereitzustellen, welche frei von dem wenigstens einen Heizelement 24 und vorzugsweise auch frei von der Beschichtung 22 sind.In particular, if the composite 34 is turned over once between two such pressing processes, it is advantageous to provide the contact surfaces or free surfaces both in the
Denn dann kann sowohl auf den Zentralbereich 38 der Aluminiumplatte 16 als auch auf den Randbereich 40 der Aluminiumplatte 16 beziehungsweise des die Aluminiumplatte 16 und die Edelstahlplatte 12 umfassenden Verbunds 34 der Druck 36 aufgebracht werden, um den Verbund 34 in die gewünschte, ebene Form zu überführen.This is because the
Diesen Anforderungen ist bei den in
Insbesondere wenn die Heizeinrichtung 10 als Heizboden eines beispielsweise zum Erhitzen von Wasser oder sonstigen Flüssigkeiten ausgebildeten Wasserkochers oder dergleichen ausgebildet ist, kann die Heizeinrichtung 10, wie in den Figuren beispielhaft gezeigt, in der Draufsicht auf die Oberseite 14 der Edelstahlplatte 12 eine im Wesentlichen runde Gestalt aufweisen.In particular, if the
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie besonders aufwandsarm durch die Heizeinrichtung 10 ein Heizboden mit einer Dickschichtheizung 20 bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how a heating floor with a thick-
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|---|---|---|---|---|
| DE102016125678A1 (en) | 2016-12-23 | 2018-06-28 | Vorwerk & Co. Interholding Gmbh | Heating element for a food processor, food processor, cooking vessel and method for producing a heating element |
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