EP1696705A1 - Flat heating element of small thickness, in particular for cooking oven - Google Patents

Flat heating element of small thickness, in particular for cooking oven Download PDF

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EP1696705A1
EP1696705A1 EP05025515A EP05025515A EP1696705A1 EP 1696705 A1 EP1696705 A1 EP 1696705A1 EP 05025515 A EP05025515 A EP 05025515A EP 05025515 A EP05025515 A EP 05025515A EP 1696705 A1 EP1696705 A1 EP 1696705A1
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EP
European Patent Office
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layers
layer
heating element
dielectric
pair
Prior art date
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Application number
EP05025515A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1696705B1 (en
Inventor
Helga Steinbrück
Richard Wiesinger
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Electrolux Home Products Corp NV
Original Assignee
Electrolux Home Products Corp NV
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Publication date
Application filed by Electrolux Home Products Corp NV filed Critical Electrolux Home Products Corp NV
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/262—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an insulated metal plate

Definitions

  • the invention relates to a large-area heating element of small thickness, in particular a Garofenheizelement.
  • a Garofenheizelement which has a substrate made of steel, which on one side has a layer of dielectric enamel, which in turn carries a heating layer, and may be provided on the other side with a different insulating layer.
  • a disadvantage of this is on the one hand, the relatively low isolation and, secondly, the relatively low dimensional stability during the baking of the layers, which in particular has a low substrate thickness.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a large-scale heating element of small thickness that high demands complies with the insulation and remains dimensionally stable at least when baking the layers.
  • the dielectric first layers of the first pair serve both for electrical insulation and to ensure dimensional stability during firing
  • the second layers of the second pair provide additional electrical insulation
  • the third layers of the second pair provide additional dimensional stability while the overall thickness of the heating element is small branding.
  • the substrate may be made of steel, in particular of enamellable steel, preferably of low-carbon steel. In particular, it has a thickness of at least 0.5 mm, in particular of at least 0.8 mm, preferably of at least 1 mm on. Of course, larger thicknesses, for example, 1.5 mm are possible.
  • Bonding layers in particular nickel layers, may be arranged between the substrate and the dielectric first layers.
  • the dielectric first layers of the at least one first pair are in particular arranged mirror-symmetrically to one another, wherein they preferably completely cover both outer surfaces of the substrate.
  • the dielectric first layers of the at least one first pair have in particular the same coefficient of expansion and / or the same thickness, in particular a thickness in the range from 30 ⁇ m to 70 ⁇ m, preferably from 30 ⁇ m to 50 ⁇ m. They are preferably made of the same material, in particular of dielectric enamel. Also, they are preferably baked simultaneously under the same conditions. Finally, in particular, only a first pair of dielectric first layers is provided.
  • the second and the third layer of the at least one second pair can likewise be arranged mirror-symmetrically with respect to one another and in particular completely cover both outer surfaces of the dielectric first layers.
  • the dielectric second layer of the at least one second pair is preferably made of dielectric enamel, the third layer of the at least second pair in particular of conventional enamel, in particular black enamel.
  • At least two second pairs are preferably provided, the second layers lying on top of each other and the third layers lying on top of each other.
  • the second layers in particular have a thickness in the range from a total of 120 microns to 180 microns, preferably 120 microns to 150 microns
  • the third layers in particular a thickness in the range of a total of 120 microns to 180 microns, preferably 140 microns to 160 microns.
  • the second dielectric layer and the third layer of a second pair may be baked simultaneously under the same conditions.
  • the heating fourth layer is preferably made of a resistance material, in particular of silver. It preferably has a thickness of 7 .mu.m to 10 .mu.m.
  • a protective fifth layer is provided on it, which in particular has a thickness of 20 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably of approximately 20 ⁇ m.
  • the first and / or second and / or third and / or fourth and / or fifth layers are preferably printed.
  • the large-area heating element has in particular dimensions between 100 mm ⁇ 100 mm and 700 mm ⁇ 700 mm, preferably between 300 mm ⁇ 300 mm and 500 mm and 500 mm.
  • the application and drying is done in particular page by page.
  • the base is a preferably flat rectangular sheet 1 of low carbon steel having a thickness in the range of 0.5 to 1.5 mm, preferably about 1 mm, and an area in the range of 100 mm x 100 mm to 700 mm x 700 mm, for example, 500 x 500 mm.
  • On both sides of this sheet can be a Haftverstärkungs- or primer layer of 1 g / m 2 nickel, not shown, to better absorb the subsequent layers 2 on both sides of the sheet can.
  • each of the two individual layers 2 consists in particular of dielectric enamel having a thickness in the range of about 30 microns to 50 microns, wherein the first layer 2 printed on a first side and dried and printed the second layer 2 after page change on the other side and dried and then both layers 2 are baked together.
  • the printing takes place in particular by means of screen printing, the simultaneous baking at temperatures in the range of 780 ° C to 835 ° C, preferably at 800 ° C.
  • the crucial basis is created that the sheet 1 during firing not only the layers 2, but also all subsequent layers (due to different thermal expansion coefficients) does not warp, not from its original flat shape differs.
  • these mutually identical layers 2 may also consist of other dielectric material. It is crucial that at least the layers 2 have the same baking temperatures and after firing the same thicknesses, so that they can be burned in a burn-in simultaneously.
  • one of the layers here one of the layers of the same material forming the overall layer 3, consists of conventional black enamel
  • the other layer here one of the layers of the same material forming the total layer 4 consists of dielectric enamel.
  • Layers of the same material are thus always on top of each other, in this case three layers of dielectric enamel on one side of the sheet 1 and three layers of black enamel on the other side of the sheet 1.
  • the production of the layers 3 and 4 takes place on the basis of the production of the layers 2, in which case the first layer
  • the total layer 3 is printed on a first side and dried and the first layer of the total layer 4 after page change on the other side printed and dried and then both layers are baked together, followed in the same way the printing, drying and baking of the other layers Total layers 3 and 4 followed, so that this is repeated three times in total layers formed from three layers 3 and 4.
  • the printing is again carried out by screen printing, the simultaneous baking again at temperatures in the range of 780 ° C to 835 ° C.
  • the thickness of the total layer 3 of black enamel is in the range of 140 microns to 160 microns, the thickness of the total layer 4 of dielectric enamel in the range of 120 microns to 160 microns. Among other things, the thickness depends on the consistency of the enamel paste to be printed and the mesh size of the screen.
  • a resistance heating layer 5 of, in particular, silver is applied, which may have all the geometries customary for film heaters, for example annular, meandering or even full-surface geometries.
  • the printing is done by screen printing, while the baking takes place at temperatures of about 635 ° C.
  • the thickness is in the range of 7 microns to 10 microns.
  • the lovedsteiltik 5 may be covered with a scratch-resistant protective layer 6, which is printed by screen printing and fired at temperatures in the range of 600 ° C to 630 ° C. Its thickness is about 20 microns.
  • Such a layer structure contributes to a large-area heating element H of small thickness, which meets the electrical safety requirements of IEC 60335-2 for stationary heating elements of the class I.

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

The unit has a pair of dielectric layers (2) that is designed, such that it is distributed on both outer surfaces of a metallic substrate (1) and is not deformed by the heat caused during the burning of the layers. A layer (3) is different from a pair of dielectric layers (4) and is distributed on both sides of the pair of dielectric layers (2). A heating layer (5) is applied on the respective outer dielectric layer (4). An independent claim is also included for a method of manufacturing a large-surface heating unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein großflächiges Heizelement geringer Dicke, insbesondere ein Garofenheizelement.The invention relates to a large-area heating element of small thickness, in particular a Garofenheizelement.

Aus der US 5 932 128 ist ein Garofenheizelement bekannt, das ein Substrat aus Stahl besitzt, welches auf einer Seite eine Schicht aus dielektrischem Emaille aufweist, die ihrerseits eine Heizschicht trägt, und auf der andere Seite mit einer anderen isolierenden Schicht versehen sein kann. Nachteilig hieran ist zum einen die relativ geringe Isolation und zum anderen die relativ geringe Formstabilität beim Einbrennen der Schichten, was sich insbesondere bei geringer Substratdicke auswirkt.From US 5 932 128 a Garofenheizelement is known, which has a substrate made of steel, which on one side has a layer of dielectric enamel, which in turn carries a heating layer, and may be provided on the other side with a different insulating layer. A disadvantage of this is on the one hand, the relatively low isolation and, secondly, the relatively low dimensional stability during the baking of the layers, which in particular has a low substrate thickness.

Aus der EP 1 107 648 A2 ist ein kleinflächiges Kochmulden-Heizelement mit einem 2,5 mm dicken Stahlsubstrat bekannt, dessen zwei Außenflächen mit 250 µm dicken Porzellan-Emailleschichten bedeckt sind, deren eine in Reihenfolge eine dielektrische Schicht, eine Heizschicht und eine Versiegelungsschicht trägt und deren andere frei ist. Auch hier wäre von geringer Formstabilität auszugehen, wenn statt der großen Substratdicke von 2,5 mm und der Kleinflächigkeit eine geringe Substratdicke und eine Großflächigkeit vorläge.From EP 1 107 648 A2 a small-scale cooktop heating element with a 2.5 mm thick steel substrate is known, the two outer surfaces are covered with 250 micron thick porcelain enamel layers, one of which carries in order a dielectric layer, a heating layer and a sealing layer and whose other is free. Again, low dimensional stability would be expected if instead of the large substrate thickness of 2.5 mm and the small area a small substrate thickness and a large area vorläge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein großflächiges Heizelement von geringer Dicke zu schaffen, dass hohen Anforderungen an die Isolation genügt und zumindest beim Einbrennen der Schichten formstabil bleibt.The invention is therefore an object of the invention to provide a large-scale heating element of small thickness that high demands complies with the insulation and remains dimensionally stable at least when baking the layers.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 23 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of claims 1 and 23.

Dasgroßflächige Heizelement geringer Dicke, insbesondere Garofenheizelement, weist auf

  • ein aus Metallblech bestehendes Substrat,
  • wenigstens ein erstes Paar dielektrischer erster Schichten, die derart ausgebildet sind und sich derart auf beide Außenflächen des metallischen Substrates verteilen, dass sich dieses zumindest bei einer das Einbrennen der Schichten bewirkenden Erwärmung nicht verformt,
  • wenigstens ein zweites Paar aus einer dielektrischen zweiten Schicht und einer von der zweiten Schicht unterschiedlichen dritten Schicht, die sich auf beide dielektrische erste Schichten des jeweils äußeren ersten Paares verteilen, und
  • eine heizende oder einen Heizwiderstand bildende vierte Schicht, die auf der jeweils äußeren dielektrischen zweiten Schicht aufgebracht ist.
The large-area heating element of small thickness, in particular Garofenheizelement, has
  • a sheet metal substrate,
  • at least a first pair of dielectric first layers, which are formed in such a way and spread on both outer surfaces of the metallic substrate, that this does not deform at least during a heating effecting the baking of the layers,
  • at least one second pair of a dielectric second layer and a third layer different from the second layer, which are distributed on both dielectric first layers of the respective outer first pair, and
  • a heating or heating resistor forming fourth layer, which is applied to the respective outer dielectric second layer.

Während die dielektrischen ersten Schichten des ersten Paares sowohl der elektrischen Isolation als auch der Sicherung der Formstabilität beim Einbrennen dienen, gewährleisten die zweiten Schichten des zweiten Paares eine zusätzliche elektrische Isolation und die dritten Schichten des zweiten Paares bei insgesamt geringer Gesamtdicke des Heizelements eine zusätzliche Formstabilität beim Einbrennen.While the dielectric first layers of the first pair serve both for electrical insulation and to ensure dimensional stability during firing, the second layers of the second pair provide additional electrical insulation and the third layers of the second pair provide additional dimensional stability while the overall thickness of the heating element is small branding.

Das Substrat kann aus Stahl, insbesondere aus emaillierfähigem Stahl, vorzugsweise aus Niedrigkohlenstoffstahl bestehen. Es weist insbesondere eine Dicke von wenigstens 0,5 mm, insbesondere von wenigstens 0,8 mm, vorzugsweise von wenigstens 1 mm auf. Selbstverständlich sind auch größere Dicken, beispielsweise 1,5 mm möglich.The substrate may be made of steel, in particular of enamellable steel, preferably of low-carbon steel. In particular, it has a thickness of at least 0.5 mm, in particular of at least 0.8 mm, preferably of at least 1 mm on. Of course, larger thicknesses, for example, 1.5 mm are possible.

Zwischen dem Substrat und den dielektrischen ersten Schichten können Haftvermittlungsschichten, insbesondere Nickelschichten, angeordnet sein.Bonding layers, in particular nickel layers, may be arranged between the substrate and the dielectric first layers.

Die dielektrischen ersten Schichten des wenigstens einen ersten Paares sind insbesondere spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, wobei sie vorzugsweise beide Außenflächen des Substrates vollständig bedecken. Die dielektrischen ersten Schichten des wenigstens einen ersten Paares weisen insbesondere denselben Ausdehnungskoeffizienten und/oder dieselbe Dicke, insbesondere eine Dicke im Bereich von 30 µm bis 70 µm, vorzugsweise von 30 µm bis 50 µm auf. Sie bestehen vorzugsweise aus demselben Material, insbesondere aus dielektrischem Emaille. Auch sind sie vorzugsweise unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt. Schließlich ist insbesondere nur ein erstes Paar dielektrischer erster Schichten vorgesehen.The dielectric first layers of the at least one first pair are in particular arranged mirror-symmetrically to one another, wherein they preferably completely cover both outer surfaces of the substrate. The dielectric first layers of the at least one first pair have in particular the same coefficient of expansion and / or the same thickness, in particular a thickness in the range from 30 μm to 70 μm, preferably from 30 μm to 50 μm. They are preferably made of the same material, in particular of dielectric enamel. Also, they are preferably baked simultaneously under the same conditions. Finally, in particular, only a first pair of dielectric first layers is provided.

Die zweite und die dritte Schicht des wenigstens einen zweiten Paares können ebenfalls spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sein und insbesondere beide Außenflächen der dielektrischen ersten Schichten vollständig bedecken.The second and the third layer of the at least one second pair can likewise be arranged mirror-symmetrically with respect to one another and in particular completely cover both outer surfaces of the dielectric first layers.

Die dielektrische zweite Schicht des wenigstens einen zweiten Paares besteht vorzugsweise aus dielektrischem Emaille, die dritte Schicht des wenigstens zweiten Paares insbesondere aus konventionellem Emaille, insbesondere aus Schwarzemaille.The dielectric second layer of the at least one second pair is preferably made of dielectric enamel, the third layer of the at least second pair in particular of conventional enamel, in particular black enamel.

Es sind vorzugsweise wenigstens zwei zweite Paare, insbesondere drei zweite Paare, vorgesehen, wobei die zweiten Schichten aufeinander liegen und die dritten Schichten aufeinander liegen. Die zweiten Schichten weisen insbesondere eine Dicke im Bereich von insgesamt 120 µm bis 180 µm, vorzugsweise 120 µm bis 150 µm auf, die dritten Schichten insbesondere eine Dicke im Bereich von insgesamt 120 µm bis 180µm, vorzugsweise 140 µm bis 160 µm. Die dielektrische zweite Schicht und die dritte Schicht eines zweiten Paares können wiederum unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt sein.At least two second pairs, in particular three second pairs, are preferably provided, the second layers lying on top of each other and the third layers lying on top of each other. The second layers in particular have a thickness in the range from a total of 120 microns to 180 microns, preferably 120 microns to 150 microns, the third layers in particular a thickness in the range of a total of 120 microns to 180 microns, preferably 140 microns to 160 microns. Again, the second dielectric layer and the third layer of a second pair may be baked simultaneously under the same conditions.

Die heizende vierte Schicht besteht vorzugsweise aus einem Widerstandsmaterial, insbesondere aus Silber. Sie weist vorzugsweise eine Dicke von 7 µm bis 10 µm auf. Auf ihr ist insbesondere eine schützende fünfte Schicht vorgesehen, die insbesondere eine Dicke von 20 µm bis 30 µm, vorzugsweise von etwa 20 µm, aufweist.The heating fourth layer is preferably made of a resistance material, in particular of silver. It preferably has a thickness of 7 .mu.m to 10 .mu.m. In particular, a protective fifth layer is provided on it, which in particular has a thickness of 20 μm to 30 μm, preferably of approximately 20 μm.

Die ersten und/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten und/oder fünften Schichten sind vorzugsweise aufgedruckt.The first and / or second and / or third and / or fourth and / or fifth layers are preferably printed.

Das großflächige Heizelement besitzt insbesondere Abmessungen zwischen 100 mm x 100 mm und 700 mm x 700 mm, vorzugsweise zwischen 300 mm x 300 mm und 500 mm und 500 mm.The large-area heating element has in particular dimensions between 100 mm × 100 mm and 700 mm × 700 mm, preferably between 300 mm × 300 mm and 500 mm and 500 mm.

Ein Verfahren zur Herstellung großflächiger Heizelemente, insbesondere der vorbeschriebenen, weist folgende Verfahrensschritte auf:

  • Auf die beiden Seiten eines aus Metallblech bestehenden Substrates wird ein erstes Paar identischer dielektrischer erster Schichten aufgebracht, gegebenenfalls getrocknet und schließlich unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt,
  • auf das erste Paar identischer dielektrischer Schichten wird ein zweites Paar aus einer dielektrischen zweiten Schicht und einer dritten Schicht, die von der zweiten Schicht unterschiedlich sein kann, aufgebracht, gegebenenfalls getrocknet und schließlich unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt,
  • auf das zweite Paar wird ein weiteres zweites Paar aufgebracht, indem die zweiten Schichten auf die zweiten Schichten und die dritten Schichten auf die dritten Schichten aufgebracht, gegebenenfalls getrocknet und anschließend unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt werden, wobei dies wenigstens ein weiteres mal wiederholt werden kann,
  • auf die jeweils äußere dielektrische zweite Schicht wird schließlich eine heizende oder einen Heizwiderstand bildende vierte Schicht aufgebracht.
A method for producing large-area heating elements, in particular the above-described, comprises the following method steps:
  • A first pair of identical dielectric first layers are applied to the two sides of a sheet metal substrate, optionally dried, and finally baked simultaneously under the same conditions,
  • on the first pair of identical dielectric layers, a second pair of a dielectric second layer and a third layer, which may be different from the second layer, is applied, optionally dried, and finally baked simultaneously under the same conditions,
  • another second pair is applied to the second pair by applying the second layers to the second layers and the third layers to the third layers, optionally dried and then baked simultaneously under the same conditions, which can be repeated at least once more,
  • On the outer dielectric second layer is finally applied a heating or a heating resistor forming fourth layer.

Das Aufbringen und Trocknen erfolgt insbesondere seitenweise.The application and drying is done in particular page by page.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei-_ spiels näher erläutert. Die zugehörige schematische Zeichnung zeigt den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Heizelementes H.The invention will be explained in more detail below with reference to a Ausführungsbei-game. The accompanying schematic drawing shows the layer structure of a heating element H.

Die Basis ist ein vorzugsweise ebenes rechteckiges Blech 1 aus kohlenstoffarmem Stahl mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1 mm, und einer Fläche im Bereich von 100 mm x 100 mm bis 700 mm x 700 mm, beispielsweise 500 x 500 mm. Auf diesem Blech kann sich beidseitig eine nicht dargestellte Haftverstärkungs- oder Haftvermittlungsschicht aus 1g/m2 Nickel befinden, um die auf beiden Seiten des Bleches nachfolgenden Schichten 2 besser aufnehmen zu können.The base is a preferably flat rectangular sheet 1 of low carbon steel having a thickness in the range of 0.5 to 1.5 mm, preferably about 1 mm, and an area in the range of 100 mm x 100 mm to 700 mm x 700 mm, for example, 500 x 500 mm. On both sides of this sheet can be a Haftverstärkungs- or primer layer of 1 g / m 2 nickel, not shown, to better absorb the subsequent layers 2 on both sides of the sheet can.

Diese unmittelbar nachfolgenden Schichten 2 nehmen je Seite die gesamte Außenfläche des Bleches 1 ein. Sie sind untereinander identisch ausgebildet und gleichzeitig auf identische Weise erzeugt. Jede der beiden Einzelschichten 2 besteht insbesondere aus dielektrischem Emaille mit einer Dicke im Bereich von etwa 30 µm bis 50 µm, wobei die erste Schicht 2 auf einer ersten Seite aufgedruckt und getrocknet und die zweite Schicht 2 nach Seitenwechsel auf der anderen Seite aufgedruckt und getrocknet wird und anschließend beide Schichten 2 gemeinsam eingebrannt werden. Das Aufdrucken erfolgt insbesondere mittels Siebdruck, das gleichzeitige Einbrennen bei Temperaturen im Bereich von 780°C bis 835°C, vorzugsweise bei 800°C.These immediately following layers 2 occupy the entire outer surface of the sheet 1 per side. They are identical to each other and simultaneously generated in an identical manner. Each of the two individual layers 2 consists in particular of dielectric enamel having a thickness in the range of about 30 microns to 50 microns, wherein the first layer 2 printed on a first side and dried and printed the second layer 2 after page change on the other side and dried and then both layers 2 are baked together. The printing takes place in particular by means of screen printing, the simultaneous baking at temperatures in the range of 780 ° C to 835 ° C, preferably at 800 ° C.

Mit dem gleichzeitigen Einbrennen der untereinander identischen Schichten 2 ist die entscheidende Basis dafür geschaffen, dass sich das Blech 1 beim Einbrennen nicht nur der Schichten 2, sondern auch aller nachfolgenden Schichten (aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten) nicht verzieht, also nicht von seiner ursprünglich ebenen Form abweicht. Selbstverständlich können diese untereinander identischem Schichten 2 auch aus anderem dielektrischen Material bestehen. Entscheidend ist, dass zumindest die Schichten 2 die gleichen Einbrenntemperaturen und nach dem Einbrennen die gleichen Dicken besitzen, so dass sie gleichzeitig in einem Einbrennvorgang eingebrannt werden können.With the simultaneous firing of mutually identical layers 2, the crucial basis is created that the sheet 1 during firing not only the layers 2, but also all subsequent layers (due to different thermal expansion coefficients) does not warp, not from its original flat shape differs. Of course, these mutually identical layers 2 may also consist of other dielectric material. It is crucial that at least the layers 2 have the same baking temperatures and after firing the same thicknesses, so that they can be burned in a burn-in simultaneously.

Im Interesse einer hohen elektrischen Isolation bei gleichzeitig guter Formstabilität des Heizelementes H schließen sich an das eine Paar von Schichten 2 nach außen hin weitere Paare von Schichten an, die jedoch je Paar von unterschiedlichem Material sind. So besteht beispielsweise eine der Schichten, hier eine der die Gesamtschicht 3 bildenden Schichten gleichen Materials, aus konventionellem Schwarzemaille, während die andere Schicht, hier eine der die Gesamtschicht 4 bildenden Schichten gleichen Materials, aus dielektrischem Emaille besteht. Schichten gleichen Materials liegen damit immer aufeinander, in diesem Falle drei Schichten dielektrisches Emaille auf einer Seite des Bleches 1 und drei Schichten Schwarzemaille auf der andere Seite des Bleches 1.In the interest of high electrical insulation combined with good dimensional stability of the heating element H, further pairs of layers adjoin the one pair of layers 2 to the outside, but these are each pair of different materials. Thus, for example, one of the layers, here one of the layers of the same material forming the overall layer 3, consists of conventional black enamel, while the other layer, here one of the layers of the same material forming the total layer 4, consists of dielectric enamel. Layers of the same material are thus always on top of each other, in this case three layers of dielectric enamel on one side of the sheet 1 and three layers of black enamel on the other side of the sheet 1.

Die Herstellung der Schichten 3 und 4 erfolgt in Anlehnung an die Herstellung der Schichten 2, wobei hier die erste Schicht der Gesamtschicht 3 auf einer ersten Seite aufgedruckt und getrocknet und die erste Schicht der Gesamtschicht 4 nach Seitenwechsel auf der anderen Seite aufgedruckt und getrocknet wird und anschließend beide Schichten gemeinsam eingebrannt werden, woran sich auf gleiche Weise das Aufdrucken, Trocknen und Einbrennen der weiteren Schichten der Gesamtschichten 3 und 4 anschließt, so dass sich dies bei aus drei Schichten gebildeten Gesamtschichten 3 und 4 drei Mal wiederholt. Das Aufdrucken erfolgt wiederum mit Siebdruck, das gleichzeitige Einbrennen wiederum bei Temperaturen im Bereich von 780°C bis 835°C. Die Dicke der Gesamtschicht 3 aus Schwarzemaille liegt im Bereich von 140 µm bis 160 µm, die Dicke der Gesamtschicht 4 aus dielektrischem Emaille im Bereich von 120 µm bis 160 µm. Die Dicken sind unter anderem abhängig von der Konsistenz der zu druckenden Emaille-Paste und der Maschenweite des Siebes.The production of the layers 3 and 4 takes place on the basis of the production of the layers 2, in which case the first layer The total layer 3 is printed on a first side and dried and the first layer of the total layer 4 after page change on the other side printed and dried and then both layers are baked together, followed in the same way the printing, drying and baking of the other layers Total layers 3 and 4 followed, so that this is repeated three times in total layers formed from three layers 3 and 4. The printing is again carried out by screen printing, the simultaneous baking again at temperatures in the range of 780 ° C to 835 ° C. The thickness of the total layer 3 of black enamel is in the range of 140 microns to 160 microns, the thickness of the total layer 4 of dielectric enamel in the range of 120 microns to 160 microns. Among other things, the thickness depends on the consistency of the enamel paste to be printed and the mesh size of the screen.

Auf der obersten der die Gesamtschicht 4 bildenden Schichten aus dielektrischem Emaille ist eine Widerstandsheizschicht 5 aus insbesondere Silber aufgebracht, die alle für Filmheizungen üblichen Geometrien aufweisen kann, beispielsweise kreisringförmige, mäanderförmige oder auch vollflächige Geometrien. Wie schon zuvor, erfolgt das Aufdrucken mittels Siebdruck, während das Einbrennen bei Temperaturen von etwa 635 °C erfolgt. Die Dicke liegt im Bereich von 7 µm bis 10 µm.On the top of the layers of dielectric enamel forming the total layer 4, a resistance heating layer 5 of, in particular, silver is applied, which may have all the geometries customary for film heaters, for example annular, meandering or even full-surface geometries. As before, the printing is done by screen printing, while the baking takes place at temperatures of about 635 ° C. The thickness is in the range of 7 microns to 10 microns.

Die Widerstandsheizschicht 5 kann mit einer kratzfesten Schutzschicht 6 abgedeckt sein, die mittels Siebdruck aufgedruckt und bei Temperaturen im Bereich von 600 °C bis 630 °C gebrannt ist. Ihre Dicke liegt bei etwa 20 µm.The Widerstandsheizschicht 5 may be covered with a scratch-resistant protective layer 6, which is printed by screen printing and fired at temperatures in the range of 600 ° C to 630 ° C. Its thickness is about 20 microns.

Ein derartiger Schichtaufbau trägt zu einem großflächigen Heizelement H geringer Dicke bei, das die elektrischen Sicherheitsanforderungen der IEC 60335-2 für stationäre Heizelemente der lasse I erfüllt.Such a layer structure contributes to a large-area heating element H of small thickness, which meets the electrical safety requirements of IEC 60335-2 for stationary heating elements of the class I.

Claims (27)

1. Großflächiges Heizelement geringer Dicke, insbesondere Garofenheizelement, mit - einem aus Metallblech gebildeten Substrat (1), - wenigstens einem ersten Paar dielektrischer erster Schichten (2), die derart ausgebildet sind und sich derart auf beide Außenflächen des metallischen Substrates (1) verteilen, dass sich dieses zumindest bei einer das Einbrennen der Schichten (2) bewirkenden Erwärmung nicht verformt, - wenigstens einem zweiten Paar aus einer dielektrischen zweiten Schicht (4) und einer von der zweiten Schicht (4) unterschiedlichen dritten Schicht (3), die sich auf beide erste Schichten (2) des ersten Paares verteilen, und - einer heizenden vierten Schicht (5), die auf der jeweils äußeren dielektrischen zweiten Schicht (4) aufgebracht ist. 1. Large-area heating element of small thickness, in particular Garofenheizelement, with a substrate (1) formed from sheet metal, at least a first pair of dielectric first layers (2), which are formed in such a way and distribute themselves on both outer surfaces of the metallic substrate (1), that this does not deform, at least during a heating which causes the layers (2) to burn in, at least one second pair of a dielectric second layer (4) and a third layer (3) different from the second layer (4) and distributed over both first layers (2) of the first pair, and - A fourth heating layer (5), which is applied to the respective outer dielectric second layer (4). 2. Großflächiges Heizelement nach Anspruch 1, bei dem das Substrat (1) aus Stahl, insbesondere aus emaillierfähigem Stahl, vorzugsweise aus Niedrigkohlenstoffstahl besteht. 2. Large-area heating element according to claim 1, wherein the substrate (1) made of steel, in particular enamelled steel, preferably made of low carbon steel. 3. Großflächiges Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Substrat (1) eine Dicke von wenigstens 0,5 mm, insbesondere von wenigstens 0,8 mm, vorzugsweise von wenigstens 1 mm aufweist. 3. Large-area heating element according to claim 1 or 2, wherein the substrate (1) has a thickness of at least 0.5 mm, in particular of at least 0.8 mm, preferably of at least 1 mm. 4. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zwischen dem Substrat (1) und den dielektrischen ersten Schichten (2) Haftvermittlungs- oder Haftverstärkungsschichten, insbesondere Nickelschichten, angeordnet sind. 4. Large-area heating element according to one of claims 1 to 3, wherein between the substrate (1) and the dielectric first layers (2) adhesion promoting or adhesion enhancing layers, in particular nickel layers, are arranged. 5. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die dielektrischen ersten Schichten (2) des wenigstens einen ersten Paares spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind und insbesondere beide Außenflächen des Substrates (1) vollständig bedecken. 5. Large-area heating element according to one of claims 1 to 4, wherein the dielectric first layers (2) of at least a first pair are arranged mirror-symmetrically to each other and in particular completely cover both outer surfaces of the substrate (1). 6. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die dielektrischen ersten Schichten (2) des wenigstens einen ersten Paares denselben Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. 6. Large-area heating element according to one of claims 1 to 5, wherein the dielectric first layers (2) of the at least one first pair have the same coefficient of expansion. 7. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die dielektrischen ersten Schichten (2) des wenigstens einen ersten Paares dieselbe Dicke, insbesondere eine Dicke im Bereich von 30 µm bis 70µm, vorzugsweise von 30 µm bis 50 µm, aufweisen. 7. A large-area heating element according to any one of claims 1 to 6, wherein the dielectric first layers (2) of the at least one first pair have the same thickness, in particular a thickness in the range of 30 .mu.m to 70 .mu.m, preferably from 30 .mu.m to 50 .mu.m. 8. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die dielektrischen ersten Schichten (2) des wenigstens einen ersten Paares aus demselben Material, insbesondere aus dielektrischem Emaille bestehen. 8. Large-area heating element according to one of claims 1 to 7, wherein the dielectric first layers (2) of the at least one first pair made of the same material, in particular of dielectric enamel. 9. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die dielektrischen ersten Schichten (2) des wenigstens einen ersten Paares unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt sind. A large area heating element according to any one of claims 1 to 8, wherein the dielectric first layers (2) of the at least one first pair are baked simultaneously under the same conditions. 10. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem nur ein erstes Paar dielektrischer erster Schichten (2) vorgesehen ist. 10. Large-area heating element according to one of claims 1 to 9, wherein only a first pair of dielectric first layers (2) is provided. 11. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die zweite und die dritte Schicht (4, 3) des wenigstens einen zweiten Paares spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind und insbesondere beide Außenflächen der dielektrischen ersten Schichten (2) vollständig bedecken. 11. Large-area heating element according to one of claims 1 to 10, wherein the second and the third layer (4, 3) of the at least one second pair are arranged mirror-symmetrically to each other and in particular completely cover both outer surfaces of the dielectric first layers (2). 12. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die dielektrische zweite Schicht (4) des wenigstens einen zweiten Paares aus dielektrischem Emaille besteht. 12. Large-area heating element according to one of claims 1 to 11, wherein the dielectric second layer (4) of the at least one second pair of dielectric enamel consists. 12. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die dritte Schicht (3) des wenigstens zweiten Paares aus konventionellem Emaille, insbesondere aus Schwarzemaille besteht. 12. Large-area heating element according to one of claims 1 to 11, wherein the third layer (3) of the at least second pair of conventional enamel, in particular black enamel. 13. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem wenigstens zwei zweite Paare, insbesondere drei zweite Paare, vorgesehen sind, wobei die zweiten Schichten (4) aufeinander liegen und die dritten Schichten (3) aufeinander liegen. 13. Large-area heating element according to one of claims 1 to 12, wherein at least two second pairs, in particular three second pairs, are provided, wherein the second layers (4) lie on one another and the third layers (3) lie on each other. 14. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die zweiten Schichten (4) eine Dicke im Bereich von insgesamt 120 µm bis 180 µm, insbesondere 120 µm bis 150 µm aufweisen. 14. Large-area heating element according to one of claims 1 to 13, wherein the second layers (4) have a thickness in the range of a total of 120 .mu.m to 180 .mu.m, in particular 120 .mu.m to 150 .mu.m. 15. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die dritten Schichten (3) eine Dicke im Bereich von insgesamt 120 µm bis 180 µm, insbesondere 140 µm bis 160 µm aufweisen. 15. Large-area heating element according to one of claims 1 to 14, in which the third layers (3) have a thickness in the range of a total of 120 μm to 180 μm, in particular 140 μm to 160 μm. 16. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die dielektrische zweite Schicht (4) und die dritte Schicht (3) eines zweiten Paares unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt sind. 16. Large-area heating element according to one of claims 1 to 15, wherein the dielectric second layer (4) and the third layer (3) of a second pair are baked simultaneously under the same conditions. 17. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die heizende vierte Schicht (5) aus einem Widerstandsmaterial, insbesondere aus Silber besteht. 17. Large-area heating element according to one of claims 1 to 16, wherein the heating fourth layer (5) consists of a resistance material, in particular of silver. 18. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem die heizende vierte Schicht (5) eine Dicke von 7 µm bis 10 µm aufweist. 18. Large-area heating element according to one of claims 1 to 17, wherein the heating fourth layer (5) has a thickness of 7 microns to 10 microns. 19. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bi 18, bei dem eine schützende fünfte Schicht (6) vorgesehen ist, die auf der heizenden vierten Schicht (5) aufgebracht ist. 19. Large-area heating element according to one of claims 1 to 18, in which a protective fifth layer (6) is provided, which is applied to the heating fourth layer (5). 20. Großflächiges Heizelement nach Anspruch 19, bei dem die schützende fünfte Schicht (6) eine Dicke von 20 µm bis 30 µm, insbesondere von etwa 20 µm aufweist. 20. Large-area heating element according to claim 19, wherein the protective fifth layer (6) has a thickness of 20 microns to 30 microns, in particular of about 20 microns. 21. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem die ersten und/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten und/oder fünften Schichten (2, 4, 3, 5, 6) aufgedruckt sind. 21. Large-area heating element according to one of claims 1 to 20, wherein the first and / or second and / or third and / or fourth and / or fifth layers (2, 4, 3, 5, 6) are printed. 22. Großflächiges Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21 mit Abmessungen zwischen 100 mm x 100 mm und 700 mm x 700 mm, insbesondere zwischen 300 mm x 300 mm und 500 mm und 500 mm. 22. Large-area heating element according to one of claims 1 to 21 with dimensions between 100 mm x 100 mm and 700 mm x 700 mm, in particular between 300 mm x 300 mm and 500 mm and 500 mm. 23. Verfahren zur Herstellung großflächiger Heizelemente insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei dem - auf die beiden Seiten eines aus Metallblech bestehenden Substrates (1) ein erstes Paar identischer dielektrischer erster Schichten (2) aufgebracht, gegebenenfalls getrocknet und schließlich unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt wird, - auf das erste Paar identischer dielektrischer Schichten (2) ein zweites Paar aus einer dielektrischen zweiten Schicht (4) und einer dritten Schicht (3), die von der zweiten Schicht (4) unterschiedlich sein kann, aufgebracht gegebenenfalls getrocknet und schließlich unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt wird, - auf das zweite Paar ein weiteres zweites Paar aufgebracht wird, indem die zweiten Schichten (4) auf die zweiten Schichten (4) und die dritten Schichten (3) auf die dritten Schichten (3) aufgebracht, gegebenenfalls getrocknet und anschließend unter denselben Bedingungen gleichzeitig eingebrannt werden, wobei dies wenigstens ein weiteres mal wiederholt werden kann, und - auf die jeweils äußere dielektrische zweite Schicht (4) eine heizende vierte Schicht (5) aufgebracht wird. 23. A method for producing large-area heating elements in particular according to one of claims 1 to 22, wherein a first pair of identical dielectric first layers (2) are applied to the two sides of a sheet-metal substrate (1), optionally dried and finally baked simultaneously under the same conditions, - on the first pair of identical dielectric layers (2) a second pair of a dielectric second layer (4) and a third layer (3), which may be different from the second layer (4) applied optionally dried and finally baked under the same conditions, on the second pair, a further second pair is applied by the second layers (4) applied to the second layers (4) and the third layers (3) on the third layers (3), optionally dried and then under the same conditions simultaneously are burned, this can be repeated at least once more, and - On the respective outer dielectric second layer (4) a heating fourth layer (5) is applied. 24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem auf heizende vierte Schicht (5) eine schützende fünfte Schicht (6) aufgebracht wird. 24. Method according to claim 23, wherein a protective fifth layer (6) is applied to the heating fourth layer (5). 25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, bei dem das Aufbringen der ersten und/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten und/oder fünften Schicht(en) (2, 4, 3, 5, 6) durch Drucken, insbesondere Siebdrucken, erfolgt. 25. The method according to claim 23 or 24, wherein the application of the first and / or second and / or third and / or fourth and / or fifth layer (s) (2, 4, 3, 5, 6) by printing, in particular Screen printing, done. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem das Aufbringen und Trocknen seitenweise erfolgt. 26. The method according to any one of claims 23 to 25, wherein the application and drying is done page by page.
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