JP3195485U - A heat source protection shield using a glass plate or a glass ceramic plate, and a grill device or a cooking device having such a heat source protection shield, having a joint with a component made of a metal material - Google Patents
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Abstract
【課題】金属材料から成る構成部材との結合部を有する、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートを用いた熱源保護シールドを提供する。【解決手段】グリル機器又は調理機器に備える、材料結合的に結合された金属取付け部材１．２を備えるガラスセラミックプレート１．１から成る熱源保護シールドである。材料結合的な結合部は、好適には溶接によって、特に超音波溶接によって形成されている。ガラスセラミックプレート１．１は、例えばＬｉ-Ａｌ-Ｓｉ-ガラスセラミックから成っていてよいが、これに限定されるものではない。【選択図】図１A heat source protection shield using a glass plate or a glass ceramic plate having a joint portion with a constituent member made of a metal material. A heat source protection shield comprising a glass-ceramic plate 1.1 with a material-bonded metal mounting member 1.2 for a grill or cooking appliance. The material-bonded joint is preferably formed by welding, in particular by ultrasonic welding. The glass ceramic plate 1.1 may be made of, for example, Li—Al—Si—glass ceramic, but is not limited thereto. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、金属材料から成る構成部材との少なくとも１つの結合部を有する、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートを用いた熱源保護シールドに関する。また本考案は、このような熱源保護シールドを備えるグリル機器又は調理機器にも関する。 The present invention relates to a heat source protection shield using a glass plate or a glass ceramic plate having at least one joint with a component made of a metal material. The present invention also relates to a grill device or a cooking device provided with such a heat source protection shield.
従来技術から公知のガラスプレート及びガラスセラミックプレートは、グリル、ロースト又は調理全般において、熱源、例えば放射線加熱器又はセラミック加熱器をカバーするために用いられる。その際に食品は、カバープレートの上に配置された焼き網の上で調理されることが多い。この場合、カバーは、一方では特定の用途において発生して、熱源を損傷する恐れのある汚染物質から熱源を保護するために役立つ。食品成分の燃焼により、これらの食品成分は焼き網を通って熱源に落下する。カバーは他方では、化石燃料の使用により発生する燃焼残留物から、調理しようとする食品をも保護する。 Glass plates and glass ceramic plates known from the prior art are used to cover heat sources such as radiation heaters or ceramic heaters in grilling, roasting or cooking in general. In that case, the food is often cooked on a grill arranged on the cover plate. In this case, the cover serves on the one hand to protect the heat source from contaminants that may occur in a particular application and damage the heat source. Due to the burning of the food ingredients, these food ingredients fall through the grill to a heat source. On the other hand, the cover also protects the food to be cooked from the combustion residues generated by the use of fossil fuels.
更に、食品をローストプレート上で直接調理するために用いられる、ガラス材料又はガラスセラミック材料から成るローストプレートが公知である。以下に説明するカバープレートは、簡略化のため且つその最も重要な機能とは関係なく、熱源保護シールドと云う。別の用途、例えばローストプレートとしての用途は、明確に熱源保護シールドにも当てはまる。 Furthermore, roast plates made of glass materials or glass ceramic materials are known which are used for cooking food directly on roast plates. The cover plate described below is referred to as a heat source protection shield for simplicity and regardless of its most important function. Another application, for example as a roast plate, clearly applies to the heat source protection shield.
前記例に共通するのは、調理がグリル装置によって主に間接的に行われる点である。熱源から発生したエネルギは、部分的にローストプレート又はカバープレートによって吸収され、赤外線エネルギ又は接触熱として再び放出される。特にガラスセラミック材料が、これらの用途に適していることが判っている。それというのも、ガラスセラミック材料は、温度差に対して十分に耐久性があり、高い機械的強度を有しており、更に良好に清掃可能だからである。 Common to the above example is that cooking is performed mainly indirectly by the grill device. The energy generated from the heat source is partly absorbed by the roast plate or cover plate and released again as infrared energy or contact heat. In particular, glass ceramic materials have been found to be suitable for these applications. This is because glass-ceramic materials are sufficiently durable against temperature differences, have high mechanical strength, and can be cleaned better.
前記熱シールドは、普遍性を制限することなしに、あらゆる種類の調理機器、グリル機器及び加熱機器、例えばガスグリル、電気グリル、ケバブグリル機器、或いは例えば米国で一般的な、閉鎖された調理空間を備えるバーベキューグリル機器において使用可能である。調理機器及びグリル機器は、工業的、商業的又は個人的に運転される機器であって、屋外又は閉鎖空間内で、例えばキッチングリルとして、又はガーデングリルとして運転されてよい。 The heat shield comprises all types of cooking equipment, grill equipment and heating equipment, such as gas grills, electric grills, kebab grill equipment, or closed cooking spaces, eg common in the United States, without limiting the universality. It can be used in barbecue grill equipment. Cooking and grilling equipment is equipment that is operated industrially, commercially or personally and may be operated outdoors or in enclosed spaces, for example as a kitchen grill or as a garden grill.
熱源保護シールドは、調理機器又はグリル機器のタイプに応じて、例えば調理品が下から加熱されるキッチングリルの場合は水平に配置されており、例えば調理品が上から加熱されるサラマンダーグリルの場合は（調理品の）頭上にも配置されており、又は例えばケバブグリルの場合は垂直に配置されていてよい。 The heat source protection shield is arranged horizontally depending on the type of cooking equipment or grill equipment, for example in the case of a kitchen grill where the food is heated from below, for example in the case of a salamander grill where the food is heated from above May also be placed overhead (of the cooked product) or vertically, for example in the case of kebab grills.
熱源保護シールドを調理機器又はグリル機器内に正しく配置し且つ／又は他の構成部材に結合することができるようにするためには、熱源保護シールドの取付けが必要になる。場合によりこの取付けは可逆的であり、例えば洗浄目的で熱源保護シールドを取り外し且つ再び取り付けることが可能である。可能な取付け手段は、金属ホルダ又は金属取付け部材である。可逆的な取付けを可能にする取付け部材も、互いに結合しようとする構成部材の一方に、できるだけ固く持続的に結合されている。 In order for the heat source protection shield to be properly positioned in the cooking or grilling equipment and / or coupled to other components, it is necessary to install the heat source protection shield. In some cases this attachment is reversible, for example, the heat source protection shield can be removed and reinstalled for cleaning purposes. Possible attachment means are a metal holder or a metal attachment member. A mounting member that allows reversible mounting is also connected as firmly and persistent as possible to one of the components that are to be connected to each other.
熱源保護シールド用のガラスプレート又はガラスセラミックプレートは、一般に低い熱膨張係数、特に−０．５×１０−６／Ｋ〜＋４．０×１０−６／Ｋの膨張係数α（２０℃−３００℃）を有している。 A glass plate or glass ceramic plate for heat protection shield, generally low thermal expansion coefficient, in particular -0.5 × 10 -6 /K~+4.0×10 expansion coefficient of -6 / K α (20 ℃ -300 ℃ )have.
例えばガラス又はガラスセラミック等の、脆性破壊しやすい材料を金属材料と結合するために、従来技術では複数の異なる手段が説明されている。 A number of different means have been described in the prior art to bond a brittle fracture material, such as glass or glass ceramic, with a metallic material.
１つの手段は、脆性破壊しやすい材料と金属材料との間の所望の結合を、例えば緊締又はねじ締結によって構造的に生ぜしめる点にある。しかしながらこの場合の欠点は、関与する複数の構成部材、特にねじ締結部構成部材のそれぞれ異なる熱膨張を、脆性破壊しやすい材料内の破壊に関連する応力が確実に回避されるように、十分に相殺することはできない点にある。脆性破壊しやすい材料と金属材料との構造的な結合の別の欠点は、結合部の可能な幾何学的な構成に関する大幅な制約である。 One means is that the desired bond between the material that is susceptible to brittle fracture and the metal material is structurally produced, for example, by tightening or screw fastening. However, the disadvantage in this case is that the different thermal expansions of the components involved, in particular the screw fastening components, are sufficiently sufficient to ensure that stresses associated with fracture in materials that are susceptible to brittle fracture are avoided. It cannot be offset. Another drawback of the structural bond between the brittle fracture-prone material and the metal material is a significant constraint on the possible geometric configuration of the bond.
熱源保護シールドを備えた調理機器及びグリル機器が運転される高温範囲での使用に基づき、特別な要求が生じる。調理機器又はグリル機器の使用されるシステムに応じて、６００℃〜７００℃の運転温度が生じる。 Special requirements arise based on the use in the high temperature range where cooking and grilling equipment with a heat source protection shield is operated. Depending on the system in which the cooking or grilling equipment is used, an operating temperature of 600 ° C to 700 ° C occurs.
更に、調理機器及びグリル機器において熱源保護シールドを使用する場合は、熱源保護シールド延いてはその取付け部材も、２５０Ｋを上回る温度差を伴う温度変化に晒される。そのような場合には、ボデーが結合箇所において破断する危険がある。 Further, when the heat source protection shield is used in cooking equipment and grill equipment, the heat source protection shield and the mounting member thereof are also exposed to a temperature change with a temperature difference exceeding 250K. In such a case, there is a risk that the body will break at the joint.
つまり本考案の課題は、金属材料から成る構成部材との結合部を有する、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートを用いた熱源保護シールドを提供することにある。 That is, the subject of this invention is providing the heat-source protection shield using the glass plate or the glass ceramic plate which has a coupling | bond part with the structural member which consists of metal materials.
この課題は、請求項１記載の熱源保護シールド、即ち：金属材料から成る構成部材との少なくとも１つの結合部を有する、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートを用いた熱源保護シールドにおいて、前記結合部は、材料結合的な結合部であることを特徴とする、熱源保護シールド、及び請求項１１記載のグリル機器又は調理機器、即ち：請求項１から１０までのいずれか１項記載の熱源保護シールドを備えるグリル機器又は調理機器によって解決される。 The object is to provide a heat source protection shield according to claim 1, that is, a heat source protection shield using a glass plate or a glass ceramic plate having at least one coupling portion with a component made of a metal material. A heat source protection shield, characterized in that it is a material-bonding joint, and a grill or cooking appliance according to claim 11, namely: a heat source protection shield according to any one of claims 1 to 10. Solved by grill or cooking equipment.
重要なのは、材料結合的な結合（分子間力或いは原子間力等の化学結合による束縛）である。 What is important is material binding (binding by chemical bonds such as intermolecular force or atomic force).
材料結合的な結合は、種々様々な方法で実現され得る。熱源保護シールドの使用は、材料結合的な結合に関して、その温度安定性に対するある程度の要求をも意味している。但し、具体的な要求は、熱源保護シールドにおける材料結合的な結合部の具体的な位置と、加熱手段までの材料結合的な結合部の距離による。当業者には、要求に相応して適当な製造方法を選択することが分かっている。 Material binding can be achieved in a variety of ways. The use of a heat source protection shield also implies some degree of temperature stability with respect to material bonding. However, the specific requirement depends on the specific position of the material-bonded joint in the heat source protection shield and the distance of the material-bonded joint to the heating means. The person skilled in the art knows to select an appropriate production method according to the requirements.
温度変化耐久性の問題を解決するために、所望の使用分野においてその膨張特性をガラス又はガラスセラミックに概ね適合された金属材料から成る構成部材の使用が、従来技術で説明されている。但しこの場合、２５０℃を超える温度範囲において前記問題が生じる。 In order to solve the problem of temperature change durability, the use of components made of metallic materials whose expansion properties are generally adapted to glass or glass ceramic in the desired field of use has been described in the prior art. However, in this case, the above problem occurs in a temperature range exceeding 250 ° C.
従来技術で説明される別の手段は、金属材料と脆性破壊しやすい材料とを接着することによる、材料結合的な結合である。この場合、接着剤が、その弾性特性に基づいて、結合しようとする材料のそれぞれ異なる熱膨張を相殺する。従来技術におけるこのような接着剤の例は、例えばシリコーン接着剤である。しかしながら、このような材料結合的な結合の欠点は、温度耐久性が、一般に２５０℃未満の温度に制限されている点にある。３００℃以上に耐えられる接着剤も公知であるが、制限された時間しか耐えられない。前記温度で長時間安定的な接着剤も公知ではあるが、本考案の材料対には不適切である。 Another means described in the prior art is a material-bonded bond by adhering a metallic material and a material susceptible to brittle fracture. In this case, the adhesive cancels out the different thermal expansions of the materials to be joined based on its elastic properties. An example of such an adhesive in the prior art is, for example, a silicone adhesive. However, the disadvantage of such material-bonded bonds is that the temperature durability is generally limited to temperatures below 250 ° C. Adhesives that can withstand over 300 ° C. are also known, but can only withstand a limited time. Adhesives that are stable at these temperatures for a long time are also known, but are not suitable for the material pairs of the present invention.
材料結合的な結合の別の手段は、中間ガラス又はガラスろうを用いて、脆性破壊しやすい材料と金属材料との間の結合部に生じる応力を低下させることである。但し、このような手段において考慮せねばならないのは、２５０Ｋを上回る温度変化における、脆性破壊しやすい材料と金属材料との熱膨張の差は、最早相殺不可能な点である。 Another means of material bonding is to use an intermediate glass or glass braze to reduce the stress generated at the bond between the brittle fracture material and the metal material. However, what should be taken into consideration in such a means is that the difference in thermal expansion between the material that is easily brittle fracture and the metal material at a temperature change exceeding 250 K cannot be canceled anymore.
ガラスプレート又はガラスセラミックプレートと、金属材料から成る構成部材との、本考案による材料結合的な結合を生ぜしめる適当な方法は、ろう接、特に例えばＤＥ１０２０１２２０４２３５Ａ１に記載されているような超音波ろう接である。 A suitable method for producing a material-bonded connection according to the invention between a glass plate or a glass ceramic plate and a component made of a metallic material is brazing, in particular ultrasonic brazing as described, for example, in DE 10 201 220 235 A1. It is.
ガラスプレート又はガラスセラミックプレートと、金属材料から成る構成部材との、本考案による材料結合的な結合を生ぜしめる特に適当な方法は、溶接、特に超音波溶接である。超音波溶接は一般に、１５〜５０ｋＨｚ、好適には２０〜４０ｋＨｚの周波数範囲において、特に好適には２０ｋＨｚ又は４０ｋＨｚで行われる。このことは、熱源保護シールドの加熱範囲内でも存在し得る、高温において安定的な結合をもたらす。 A particularly suitable method for producing a material-bonded connection according to the invention between a glass plate or glass ceramic plate and a component made of a metallic material is welding, in particular ultrasonic welding. Ultrasonic welding is generally performed in the frequency range of 15-50 kHz, preferably 20-40 kHz, particularly preferably at 20 kHz or 40 kHz. This provides a stable bond at high temperatures that may exist even within the heating range of the heat source protection shield.
超音波溶接法については、ガラス、ガラスセラミック及び／又はセラミック、つまり長距離秩序性が低く、熱伝導が悪い、脆性で無機の材料から成るワークと、これとは異なる材料、例えば金属から成るワークの溶接が詳細に記載されたＤＥ１９９１７１３３Ａ１を参照されたい。ＤＥ１９９１７１３３Ａ１の開示内容は、本願に完全に包含されるものである。 For ultrasonic welding, glass, glass ceramic and / or ceramic, that is, a work made of a brittle inorganic material with low long-range order and poor heat conduction, and a work made of a different material such as metal, for example. Reference is made to DE 199 17 133 A1, in which the welding of is described in detail. The disclosure content of DE 199 17133 A1 is fully incorporated herein.
ガラス又はガラスセラミックから成るワークと、金属材料から成る構成部材との溶接は、特に超音波溶接機により、ガラス又はガラスセラミックから成るワークの第１の結合面と、金属材料から成る構成部材の第２の結合面との間で行われる。第１の結合面と第２の結合面との間には、中間層が形成されている。溶接は面状に、又は部分的にのみ面状に行うことができ、この場合、部分的な面状溶接は、幾何学形状に応じて、スポット溶接、ロールシーム溶接又はねじり振動溶接であってよい。 The welding of the workpiece made of glass or glass ceramic and the component made of metal material is carried out by an ultrasonic welding machine, in particular, the first bonding surface of the workpiece made of glass or glass ceramic, Between the two coupling surfaces. An intermediate layer is formed between the first coupling surface and the second coupling surface. Welding can be done planarly or only partially planarly, in which case the partial planar welding is spot welding, roll seam welding or torsional vibration welding, depending on the geometry. Good.
つまりこの構成では、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートと、金属材料から成る構成部材との結合部が、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートと金属材料との間に中間層、特に延性の金属から成る中間層を有している。この中間層は、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートと金属材料との間に結合を生ぜしめるために働く。更に、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートと金属材料との間に生じる応力を、中間層によって少なくとも部分的に低下させることができる。延性の金属は、本願では破断伸びが１％以上、好適には１０％以上、特に１％〜２０％の範囲、好適には２％〜１５％の範囲の金属を意味する。 In other words, in this configuration, the joint between the glass plate or glass ceramic plate and the component made of metal material is an intermediate layer, particularly an intermediate layer made of ductile metal, between the glass plate or glass ceramic plate and the metal material. Have. This intermediate layer serves to create a bond between the glass plate or glass ceramic plate and the metal material. Furthermore, the stress generated between the glass plate or glass ceramic plate and the metal material can be reduced at least partly by the intermediate layer. Ductile metal means in this application a metal with an elongation at break of 1% or more, preferably 10% or more, in particular in the range from 1% to 20%, preferably in the range from 2% to 15%.
このような破断伸びを有する特に好適な材料は、例えば平滑、柔軟な圧延ブランクの純粋アルミニウムシートＡｌ９９．５であって、０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍの範囲の厚さにおいて４％以上の横方向破断伸び及び４％以上の縦方向破断伸びを有する、ＡＬＵＪＥＴ ＧｍｂＨ社（Ａｈｏｒｎｓｔｒａｓｓｅ １６，Ｄ−８２２９１ Ｍａｍｍｅｎｄｏｒｆ）のＡＬＵＪＥＴか、又は、０．０５ｍｍのシートの層厚さにおいてやはり４％以上の破断伸びを有する、３Ｍ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ社（Ｃａｒｌ−Ｓｃｈｕｒｚ−Ｓｔｒ．１，Ｄ−４１４５３ Ｎｅｕｓｓ）のアルミニウムシート７８００である。 A particularly suitable material having such an elongation at break is, for example, a smooth, flexible rolled blank pure aluminum sheet Al99.5, with a transverse direction of 4% or more at a thickness in the range of 0.05 mm to 0.30 mm. ALUJET from ALUJET GmbH (Ahornstrasse 16, D-82291 Mammendorf) having a breaking elongation and a longitudinal breaking elongation of 4% or more, or also a breaking elongation of 4% or more at a layer thickness of 0.05 mm sheet 3M Deutschland GmbH (Carl-Schurz-Str. 1, D-41453 Neus) aluminum sheet 7800.
この構成では、中間層によって応力の一部が弾性的に低下され、１００℃を超えると流動によっても低下されるが、残留応力は残ることがある。 In this configuration, a part of the stress is elastically reduced by the intermediate layer, and when it exceeds 100 ° C., the stress is also reduced, but the residual stress may remain.
特に好適な構成では、ガラスセラミック又はガラスが、４・１０−６／Ｋ以下の、特に−１．０・１０−６／Ｋ≦α≦４・１０−６／Ｋの範囲の、特に好適には−０．６・１０−６／Ｋ≦α≦２・１０−６／Ｋの熱的な線膨張係数α（２０℃−３００℃）を有する材料である。 In a particularly preferred configuration, the glass ceramic or glass is particularly preferably 4 · 10 −6 / K or less, in particular in the range of −1.0 · 10 −6 / K ≦ α ≦ 4 · 10 −6 / K. Is a material having a thermal linear expansion coefficient α (20 ° C. to 300 ° C.) of −0.6 · 10 −6 / K ≦ α ≦ 2 · 10 −6 / K.
前記範囲の熱膨張係数を有する材料の例として、例えば２０℃〜３００℃の温度範囲において−０．３〜１．０・１０−６／Ｋの範囲の熱的な線膨張係数を有する、Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ社（Ｍａｉｎｚ）のガラスセラミックＲＯＢＡＸ（登録商標）、ＣＥＲＡＮ（登録商標）及びＮＥＸＴＲＥＭＡ（登録商標）等の、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｉ−ガラスセラミックが挙げられる。 As an example of a material having a thermal expansion coefficient in the above range, for example, Schott having a thermal linear expansion coefficient in the range of −0.3 to 1.0 · 10 −6 / K in a temperature range of 20 ° C. to 300 ° C. Examples include Li-Al-Si-glass ceramics such as the glass ceramics ROBAX (R), CERAN (R) and NEXTTREMA (R) from AG.
ガラス材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、例えばＢｏｒｏｆｌｏａｔ３３（登録商標）が使用され得る。このガラス材料Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ３３（登録商標）は、３．３・１０−６／Ｋの熱的な線膨張係数α（２０℃−３００℃）を有している。 As the glass material, for example, borosilicate glass such as Borofloat 33 (registered trademark) can be used. This glass material Borofloat 33 (registered trademark) has a thermal linear expansion coefficient α (20 ° C. to 300 ° C.) of 3.3 · 10 −6 / K.
ガラス材料としては、例えば生ガラス、つまりセラミック化されていない材料を、前記ガラスセラミックの組成に応じて使用することができる。生ガラスは、３．８×１０−６／Ｋ〜４．２×１０−６／Ｋの熱膨張係数を有している。 As the glass material, for example, raw glass, that is, a material that is not ceramicized, can be used according to the composition of the glass ceramic. Raw glass has a thermal expansion coefficient of 3.8 × 10 -6 /K~4.2×10 -6 / K .
好適には、具体的な使用において発生する、温度変化に基づく応力が、ゼロ膨張のガラスセラミックにより提供されるような比較的低い熱膨張係数を必ずしも必要としない場合に、ガラス材料が、ガラスセラミックの代わりに使用される。 Preferably, the glass material is a glass ceramic when the stress due to temperature changes that occur in a specific use does not necessarily require a relatively low coefficient of thermal expansion as provided by a zero expansion glass ceramic. Used instead of.
金属材料から成る構成部材のための金属材料として、好適には２０℃〜３００℃の温度範囲において２０・１０−６／Ｋ以下の、特に４．０・１０−６／Ｋ≦α≦６・１０−６／Ｋの範囲の、熱的な線膨張係数αを有する金属材料が使用される。特に好適な金属材料はコバールである。択一的に、モリブデン、鋼、タングステン又は特殊鋼も可能である。コバールは、鉄−コバルト−ニッケル合金である。 As a metal material for a component made of a metal material, it is preferably 20 · 10 −6 / K or less in a temperature range of 20 ° C. to 300 ° C., particularly 4.0 · 10 −6 / K ≦ α ≦ 6 ·. A metal material having a thermal coefficient of linear expansion α in the range of 10 −6 / K is used. A particularly suitable metallic material is Kovar. As an alternative, molybdenum, steel, tungsten or special steel are also possible. Kovar is an iron-cobalt-nickel alloy.
特に好適なのは、金属材料をガラス材料又はガラスセラミック材料に応じて、金属材料が、α（ガラス又はガラスセラミック）−１０・１０−６／Ｋ≦α≦α（ガラス又はガラスセラミック）＋１０・１０−６／Ｋの範囲、好適にはα（ガラス又はガラスセラミック）−８・１０−６／Ｋ≦α≦α（ガラス又はガラスセラミック）＋８・１０−６／Ｋの範囲、特にα（ガラス又はガラスセラミック）−５・１０−６／Ｋ≦α≦α（ガラス又はガラスセラミック）＋５・１０−６／Ｋの範囲の熱的な線膨張係数α（２０℃−３００℃）を有しているように選択する場合である。 It is particularly preferable that the metal material is α (glass or glass ceramic) −10 · 10 −6 / K ≦ α ≦ α (glass or glass ceramic) + 10 · 10 − depending on the glass material or glass ceramic material. 6 / K, preferably α (glass or glass ceramic) −8 · 10 −6 / K ≦ α ≦ α (glass or glass ceramic) + 8 · 10 −6 / K, especially α (glass or glass Ceramic) −5 · 10 −6 / K ≦ α ≦ α (Glass or glass ceramic) + 5 · 10 −6 / K seems to have a thermal linear expansion coefficient α (20 ° C. to 300 ° C.). This is the case of selecting.
ガラス材料又はガラスセラミック材料と、金属材料とを含むボデー若しくは結合体は、両接合対の熱膨張がそれぞれ相違しているにもかかわらず、意外にも２５０℃、特に３００℃を超える持続的な温度耐久性を有する結合を示す。特に好適には、最高４００℃、特に好適には最高５００℃の持続的な温度耐久性が達成される。 A body or bonded body comprising a glass material or a glass ceramic material and a metal material is surprisingly sustained at a temperature exceeding 250 ° C., particularly 300 ° C., despite the difference in thermal expansion between the two bonding pairs. A bond with temperature durability is shown. Particularly preferred is a sustained temperature durability of up to 400 ° C., particularly preferably up to 500 ° C.
このように形成された結合部は、脆性材料が少ない膨張又はゼロ膨張を有していたとしても、２５０Ｋを上回る温度変化にも長期的に耐えられる。 The joint formed in this way can withstand long-term temperature changes above 250K, even if the brittle material has little or zero expansion.
本考案では、ガラス材料又はガラスセラミック材料と、金属材料との間に中間層が形成される。中間層は、好適には延性の金属から成っていて、好適にはアルミニウム、特に高純度アルミニウム、或いは金又は金合金から成っている。このような中間層の厚さは、好適には５０μｍ〜２００μｍの範囲である。 In the present invention, an intermediate layer is formed between a glass material or glass ceramic material and a metal material. The intermediate layer is preferably made of a ductile metal, preferably aluminum, in particular high-purity aluminum, or gold or a gold alloy. The thickness of such an intermediate layer is preferably in the range of 50 μm to 200 μm.
中間層に対して付加的に、第１及び／又は第２の結合表面を、接合法として特に超音波溶接を用いて結合する場合は、第１及び／又は第２の結合表面を前処理してよい。このことは特に、ガラス材料又はガラスセラミック材料にとって有利である。このためには、例えば熱的又は化学的な予負荷、或いは強度を上げるコーティングが考慮される。意外にも、ガラス材料又はガラスセラミック材料の結合表面を局所的且つ／又は全面的にエッチング又は研磨することによって、温度耐久性及び／又は温度変化耐久性の改善を達成することができる、ということも判った。ガラス材料又はガラスセラミック材料と、金属材料との結合は、超音波溶接により極めて迅速に行うことができる。つまり、このような結合は、スポット溶接及び／又はねじり振動溶接によって短時間で行うことができる。１０秒未満の時間、好適には５秒未満の時間、それどころか特に１秒未満の時間が可能である。 In addition to the intermediate layer, if the first and / or second bonding surfaces are bonded as a bonding method, in particular using ultrasonic welding, the first and / or second bonding surfaces are pretreated. It's okay. This is particularly advantageous for glass materials or glass ceramic materials. For this purpose, for example, thermal or chemical preloads or coatings which increase the strength are considered. Surprisingly, improvements in temperature durability and / or temperature change durability can be achieved by locally or / and entirely etching the bonding surface of the glass material or glass ceramic material. I also understood. Bonding of the glass material or glass ceramic material to the metal material can be performed very quickly by ultrasonic welding. That is, such a connection can be performed in a short time by spot welding and / or torsional vibration welding. Times of less than 10 seconds, preferably less than 5 seconds, and in particular less than 1 second are possible.
金属材料から成る構成部材との少なくとも１つの材料結合的な結合部を有する、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートを用いた本考案による熱源保護シールドは、好適には以下のように製造される：
まず最初に、好適には熱的な線膨張係数α（２０℃−３００℃）が４・１０−６／Ｋ以下、特にα（２０℃−３００℃）が２・１０−６／Ｋ以下、好適には−１・１０−６／Ｋ≦α≦４・１０−６／Ｋの範囲、特に−０．６・１０−６／Ｋ≦α脆性≦２・１０−６／Ｋの範囲のガラス又はガラスセラミック、例えばＬｉ−Ａｌ−Ｓｉ−ガラスセラミックが、第１の結合面を備えて供与される。
A heat source protection shield according to the present invention using a glass plate or a glass ceramic plate having at least one material-bonded joint with a component made of a metal material is preferably manufactured as follows:
First, preferably the thermal linear expansion coefficient α (20 ° C.-300 ° C.) is 4 · 10 −6 / K or less, particularly α (20 ° C.-300 ° C.) is 2 · 10 −6 / K or less, Preferably, the glass has a range of −1 · 10 −6 / K ≦ α ≦ 4 · 10 −6 / K, particularly −0.6 · 10 −6 / K ≦ α brittleness ≦ 2 · 10 −6 / K. Alternatively, a glass ceramic, such as Li—Al—Si—glass ceramic, is provided with a first bonding surface.
これに対して、α（２０℃−３００℃）が２０・１０−６／Ｋ以下、特に４・１０−６／Ｋ≦α≦６・１０−６／Ｋの範囲の、２０℃〜３００℃の温度範囲における熱的な線膨張係数αを有する金属材料、例えばコバールが、第２の結合面を備えて供与される。 On the other hand, α (20 ° C.-300 ° C.) is 20 · 10 −6 / K or less, particularly in the range of 4 · 10 −6 / K ≦ α ≦ 6 · 10 −6 / K, 20 ° C. to 300 ° C. A metallic material having a thermal linear expansion coefficient α in the temperature range of, for example, Kovar, is provided with a second bonding surface.
次いで、ガラス材料又はガラスセラミック材料と金属材料とを、第１の結合面と第２の結合面との間に形成される中間層を介して、第１及び第２の結合面の領域において互いに材料結合的に結合する。この場合、中間層は、好適には延性の金属、特にアルミニウム、好適には高純度アルミニウム、アルミニウム合金、金、又は金合金から成っていて、好適には５０μｍ〜２００μｍの厚さを有している。前記結合により、２５０℃、好適には３００℃よりも高い温度及び／又は２５０Ｋを上回る温度変化に耐える結合部が提供される。 Next, the glass material or the glass ceramic material and the metal material are bonded to each other in the region of the first and second bonding surfaces through an intermediate layer formed between the first bonding surface and the second bonding surface. Bond in a material bond. In this case, the intermediate layer is preferably made of a ductile metal, in particular aluminum, preferably high-purity aluminum, an aluminum alloy, gold or a gold alloy, preferably having a thickness of 50 μm to 200 μm. Yes. The bond provides a bond that is resistant to temperatures above 250 ° C., preferably above 300 ° C. and / or temperature changes above 250K.
脆性破壊しやすいガラス材料又はガラスセラミック材料は、所定の接合法、特に溶接、好適にはスポット溶接、ロールシーム溶接又はねじり振動溶接の形態の、特に超音波溶接によって、金属材料に結合される。 Glass materials or glass-ceramic materials which are susceptible to brittle fracture are bonded to the metal material by a predetermined joining method, in particular in the form of welding, preferably spot welding, roll seam welding or torsional vibration welding, in particular ultrasonic welding.
特に温度変化耐久性の観点において特に高温耐久性の結合は、特にガラスプレート又はガラスセラミックプレートの第１の結合表面が処理される場合に達成される。この場合、予負荷、平滑化、突起、構造化、部分面又は全面的なエッチング、研磨及び／又はイオン交換が可能である。 Particularly in terms of temperature change durability, particularly high temperature durability bonding is achieved especially when the first bonding surface of a glass plate or glass ceramic plate is treated. In this case, preloading, smoothing, protrusions, structuring, partial or full surface etching, polishing and / or ion exchange are possible.
ガラスプレート又はガラスセラミックプレートを用いた熱源保護シールドは、プレートと、金属材料から成る構成部材との１つ又は複数の材料結合的な結合部を有していてよい。好適なのは複数の結合部である。 A heat source protection shield using a glass plate or a glass ceramic plate may have one or more material-bonded joints between the plate and a component made of a metallic material. Preferred are a plurality of joints.
ガラスプレート又はガラスセラミックプレートは、１つ又は複数の材料結合的な結合部を、上面又は下面、或いは狭幅な縁面、つまりプレートの側面に有していてよい。 The glass plate or glass ceramic plate may have one or more material-bonded joints on the top or bottom surface, or a narrow edge surface, ie the side of the plate.
プレートは、平坦に、又は部分的に変形されて、或いはその厚さ、材料構造又は表面構造を部分的に変化されて、形成されていてよい。 The plate may be formed flat or partially deformed or partly changed in its thickness, material structure or surface structure.
プレートは、特に円筒面セグメント又は球面セグメントの形態で、曲げられていてよい。 The plate may be bent, especially in the form of a cylindrical surface segment or a spherical segment.
材料結合的な結合部は、面状又は部分的に面状に形成されていてよい。超音波溶接された結合部の場合は、部分的に面状の結合部が好適である。好適には、部分的に面状の溶接部において、溶接された接触面（ｖＫ）と溶接されていない接触面（ｎｖＫ）の比は、１未満である。ｖＫ／ｎｖＫの関係が、０．２５〜０．３５であるに過ぎなくても、十分に安定的な結合部がもたらされる。 The material-bonding portion may be formed in a planar shape or a partial planar shape. In the case of the ultrasonic welded joint, a partially planar joint is preferred. Preferably, in a partially planar weld, the ratio of the welded contact surface (vK) to the unwelded contact surface (nvK) is less than 1. Even if the vK / nvK relationship is only 0.25 to 0.35, a sufficiently stable bond is provided.
材料結合的な結合部は、一方又は両方がコーティングされている２つの表面の間に形成されてもよい。両表面がコーティングされている場合、コーティングは同じ組成又は異なる組成を有していてよい。 A material-bonded bond may be formed between two surfaces that are coated on one or both. If both surfaces are coated, the coatings may have the same composition or different compositions.
熱源保護シールドの長期耐久性は、ＤＥ１０２００９０５６７５７Ａ１に記載されているように、調理品又はグリル品側をコーティングすることにより改善され得る。コーティングは更に、熱源保護シールド上で食品残渣が燃焼することにより生じる、素材の表面からガラス基板又はガラスセラミック基板内への拡散をも低減させるか、又は阻止する。食品残渣とは、特にグリル時に加熱部材に落下、滴下又は飛散する、調理しようとする食品又は調理済み食品に関連するあらゆるものを意味しており、例えば特に高温の焼き脂、油、スパイス、塩、塩漬け用塩、砂糖、澱粉、グリル品残留物である。 The long-term durability of the heat source protection shield can be improved by coating the cooked or grilled product side as described in DE 102056757757 A1. The coating further reduces or prevents diffusion from the surface of the material into the glass substrate or glass ceramic substrate caused by the burning of food residues on the heat source protection shield. Food residue means anything related to the food to be cooked or cooked food that falls, drops or scatters onto the heating element, especially during grilling, for example especially hot baked fat, oil, spices, salt , Salt for salting, sugar, starch, grilled residue.
超音波溶接により形成される材料結合的な結合部の場合、好適には少なくともガラスプレート又はガラスセラミックプレートの表面はコーティングされていないか、又は部分的にしかコーティングされていない。 In the case of material-bonded joints formed by ultrasonic welding, preferably at least the surface of the glass plate or the glass-ceramic plate is uncoated or only partially coated.
他の構成においても本考案に基づいて、複数のセグメント若しくはモジュールから成るガラスプレート又はガラスセラミックプレートを、プレートセグメント又はプレートモジュールと材料結合的に結合された金属結合部材を用いて、互いに結合することができる。このことは特に、接触領域が高められた温度に晒されていて、これによりシリコーン接着剤は一切使用することができない場所、例えばガスクックトップにおいて有利である。 In other configurations, based on the present invention, a glass plate or glass ceramic plate composed of a plurality of segments or modules may be bonded to each other using a metal bonding member that is material-bonded to the plate segments or plate modules. Can do. This is particularly advantageous in places where the contact area is exposed to elevated temperatures so that no silicone adhesive can be used, for example gas cook tops.
本考案により、フレーム、フレームセグメント及びフレーム包囲部材と、ガラスプレート又はガラスセラミックプレートとの結合部も実現され得る。好適には、これらの結合部を実現する材料結合的な結合部は、部分的に面状に形成されているに過ぎない。 According to the present invention, a joint between the frame, the frame segment, and the frame surrounding member and the glass plate or the glass ceramic plate can be realized. Preferably, the material-bonded joint that realizes these joints is only partially formed in a planar shape.
これらのフレームやフレーム包囲部材もまた、特に接触領域が高められた温度に晒されていて、これによりシリコーン接着剤は一切使用することができない場所で用いられる。 These frames and frame-enclosing members are also used where the contact area is exposed to elevated temperatures, so that no silicone adhesive can be used.
特に、フレーム又はフレームセグメントがプレートの側面を覆ってプレートの下面及び上面に延びている場合は、フレーム又はフレームセグメントが縁部保護部材として役立つ。 In particular, if the frame or frame segment extends over the side of the plate and extends to the bottom and top surfaces of the plate, the frame or frame segment serves as an edge protection member.
以下に、本考案の実施形態を図面につき詳しく説明する。 In the following, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１には、材料結合的に結合された金属取付け部材１．２（ここではクリップとして形成されている）を備えるガラスセラミックプレート１．１から成る熱源保護シールドと、加熱モジュール、つまり、クリップに適合するクリップ収容部１．４を備えるグリル加熱部材１．３の部分断面図が示されている。材料結合的な結合部は、好適には溶接によって、特に超音波溶接によって形成されている。クリップ止めは、例えば清掃のために熱源保護シールドを取り外すことを可能にする。 FIG. 1 shows a heat source protective shield consisting of a glass ceramic plate 1.1 with a metal-bonded metal mounting member 1.2 (here formed as a clip) and a heating module, ie a clip. A partial cross-sectional view of a grill heating member 1.3 with a matching clip receptacle 1.4 is shown. The material-bonded joint is preferably formed by welding, in particular by ultrasonic welding. The clip stop makes it possible to remove the heat source protection shield for cleaning, for example.
ガラスセラミックプレート１．１は、例えばＬｉ-Ａｌ-Ｓｉ-ガラスセラミック、特にＳｃｈｏｔｔ ＡＧ社（Ｍａｉｎｚ）のＣＥＲＡＮ（登録商標）又はＲＯＢＡＸ（登録商標）から成っていてよいが、これに限定されるものではない。このような、実質的にゼロ膨張の材料は、０．１５・１０−６／Ｋ未満の熱的な平均線膨張係数α脆性（２０℃−３００℃）を有している。クリップ１．２の金属材料は実質的に、２０℃から３００℃の温度範囲において６・１０−６／Ｋ以下の熱的な線膨張係数α（２０℃−３００℃）を有する金属材料である。 The glass-ceramic plate 1.1 may be made of, for example, Li-Al-Si-glass ceramic, in particular, but not limited to, CERAN (registered trademark) or ROBAX (registered trademark) from Schott AG (Mainz). is not. Such a substantially zero expansion material has a thermal average linear expansion coefficient α brittleness (20 ° C.-300 ° C.) of less than 0.15 · 10 −6 / K. The metal material of clip 1.2 is substantially a metal material having a thermal linear expansion coefficient α (20 ° C.-300 ° C.) of 6 · 10 −6 / K or less in a temperature range of 20 ° C. to 300 ° C. .
好適には、クリップ１．２又は少なくともガラスセラミックプレートに材料結合的に結合されたクリップ部分は、コバール又は特殊鋼から成る。 Preferably, the clip 1.2 or at least the clip part which is materially bonded to the glass ceramic plate is made of Kovar or special steel.
好適には、クリップ収容部１．４は特殊鋼から成る。クリップ収容部は、当業者に公知の通常の結合技術によって、加熱部材に結合されている。 Preferably, the clip receiving part 1.4 is made of special steel. The clip housing is coupled to the heating member by conventional coupling techniques known to those skilled in the art.
加熱モジュールと熱源保護シールドは、例えばガーデングリル機器又はキッチングリル機器の場合と同様に、水平に配置されている。保護シールドの、加熱部材とは反対の側の面には、調理品又はグリル品が位置していてよい。この配置では、調理品又はグリル品は、下側から加熱される。しかしながら、この配置を１８０°だけ回動させて、調理品又はグリル品の頭上で調理機器に取り付けることもできる。このような場合、調理品又はグリル品は、上側から加熱される。 The heating module and the heat source protection shield are arranged horizontally, as in the case of, for example, a garden grill device or a kitchen grill device. A cooked product or a grilled product may be located on the surface of the protective shield opposite to the heating member. In this arrangement, the cooked or grilled product is heated from below. However, this arrangement can also be rotated by 180 ° and attached to the cooking appliance over the cook or grill. In such a case, the cooked product or grilled product is heated from above.
図２にも、材料結合的に結合された金属取付け部材１．２（ここではクリップとして形成されている）を備えるガラスセラミックプレート１．１から成る熱源保護シールドと、加熱モジュール、つまり、クリップに適合するクリップ収容部１．４を備えるグリル加熱部材１．３の部分断面図が示されている。個々の構成部材は、図１に関して説明した材料と同じ材料から形成されていてよい。材料結合的な結合部は、図１の場合と同様に、溶接、好適には超音波溶接によって形成されていてよい。図１とは異なり、図２では加熱モジュールと熱源保護シールドが、例えばケバブグリル機器の場合と同様に、垂直に配置されている。 FIG. 2 also shows a heat source protection shield consisting of a glass ceramic plate 1.1 with a metal mounting member 1.2 (here formed as a clip) joined in a material-bonded manner, and a heating module, ie a clip. A partial cross-sectional view of a grill heating member 1.3 with a matching clip receptacle 1.4 is shown. Individual components may be formed from the same materials as described with respect to FIG. As in the case of FIG. 1, the material-bonded joint may be formed by welding, preferably ultrasonic welding. Unlike FIG. 1, in FIG. 2, the heating module and the heat source protection shield are arranged vertically, as in the case of, for example, a kebab grill device.
別の可能な取付け部材は、ヒンジ、ボルト、クランプ、ねじ、ナット、留め環又はフックである。しかしまた、例えばレバー又は取っ手形状の種々様々な態様のつまみも、材料結合的な結合を介してガラスプレート又はガラスセラミックプレートに取り付けられる。 Another possible attachment member is a hinge, bolt, clamp, screw, nut, retaining ring or hook. However, various different forms of knobs, for example levers or handle shapes, are also attached to the glass plate or the glass-ceramic plate via a material-bonding bond.
図３ａ及び図３ｂに概略的に示した構成では、ガラスプレート又はガラスセラミックプレート３．１が、それぞれ金属結合部材３．２によって、１平面内で互いに結合されている。金属結合部材３．２は、好適にはコバール又は特殊鋼から成っていて、少なくとも各１つの材料結合的な結合部、好適には溶接された結合部、特に超音波溶接された結合部を介して、両プレートに結合されている。これらのプレートは、それぞれ同一の材料又は異なる材料から成っていてよい。図３ａにおいて、金属結合部材３．２はプレートの下面に取り付けられているが、図３ｂではプレートの上面に取り付けられている。金属結合部材を、可動のジョイントの形態で形成することも可能である。 In the configuration schematically shown in FIGS. 3 a and 3 b, glass plates or glass ceramic plates 3.1 are joined together in one plane by metal joining members 3.2, respectively. The metal coupling member 3.2 is preferably made of Kovar or special steel and via at least one material-bonded joint, preferably a welded joint, in particular an ultrasonic welded joint. Connected to both plates. Each of these plates may be made of the same material or different materials. In FIG. 3a, the metal coupling member 3.2 is attached to the lower surface of the plate, whereas in FIG. 3b it is attached to the upper surface of the plate. It is also possible to form the metal coupling member in the form of a movable joint.
図４ａ〜図４ｄに概略的に示された構成では、２つの平坦なガラスプレート又はガラスセラミックプレート４．１が、金属結合部材４．２によって、互いに角度を成して結合されている。金属結合部材４．２は、好適にはコバール又は特殊鋼から成っていて、少なくとも各１つの材料結合的な結合部、好適には溶接された結合部、特に超音波溶接された結合部を介して、両プレートに結合されている。これらのプレートは、それぞれ同一の材料又は異なる材料から成っていてよい。図４ａ及び図４ｂにおいて、プレートは互いに直角に配置されている。 In the arrangement schematically shown in FIGS. 4a to 4d, two flat glass plates or glass ceramic plates 4.1 are connected at an angle to each other by means of a metal bonding member 4.2. The metal coupling member 4.2 is preferably made of Kovar or special steel, via at least each one material coupling joint, preferably a welded joint, in particular an ultrasonic weld joint. Connected to both plates. Each of these plates may be made of the same material or different materials. 4a and 4b, the plates are arranged at right angles to each other.
図４ｃ及び図４ｄにおいて、プレートは互いに９０°とは異なる所定の角度、ここでは９０°よりも大きな角度を成して配置されている。例えばバーベキューカバーフード又はガラス又はガラスセラミック製のバーベキューカバーフードのウインドウ領域を開けられるようにするために、金属結合部材を可動のジョイントの形態で形成することも可能である。 In FIGS. 4c and 4d, the plates are arranged at a predetermined angle different from 90 ° relative to each other, here greater than 90 °. In order to be able to open the window area of, for example, a barbecue cover hood or a barbecue cover hood made of glass or glass ceramic, it is also possible to form the metal coupling member in the form of a movable joint.
図４ａ及び図４ｃにおいて、金属結合部材はプレートの上面に取り付けられているが、図４ｂ及び図４ｄでは、プレートの下面に取り付けられている。角度を成して配置された２つのプレートから形成されたボデー全体を見たときに、上面を内側と云い、且つ下面を外側と云う。 4a and 4c, the metal coupling member is attached to the upper surface of the plate, whereas in FIGS. 4b and 4d, it is attached to the lower surface of the plate. When the entire body formed from two plates arranged at an angle is viewed, the upper surface is referred to as the inner side and the lower surface is referred to as the outer side.
このようにして、複数のセグメントから種々様々な形態が実現され得る。例えば２つ以上の平坦でない、曲げられたプレートを結合して、１つの凹状の熱源保護シールド、例えばグリルカバープレートやケバブグリルカバープレートを形成することができる。曲げられたプレートは、特に円筒面セグメントの形態を有していてよい。例えば桶の形状を実現するためには、平坦なプレートと曲げられたプレートを組み合わせることも可能である。 In this way, various forms can be realized from a plurality of segments. For example, two or more non-planar bent plates can be combined to form a concave heat source protection shield, such as a grill cover plate or kebab grill cover plate. The bent plate may in particular have the form of a cylindrical surface segment. For example, it is possible to combine a flat plate and a bent plate in order to realize the shape of the ridge.
図５ａ〜図５ｅに概略的に示した構成では、ガラスプレート又はガラスセラミックプレート５．１が金属フレーム部材５．２に材料結合的に結合されている。金属フレーム部材５．２は、例えばコバール又は特殊鋼から成っているが、好適なのは特殊鋼製である。金属フレーム部材５．２は環状のフレームとして形成されていてよいが、複数の個別のフレームセグメントも考えられる。フレーム部材５．２は、プレート５．１の１つの面を介してプレートに結合されていてよく、例えば図５ｃ及び図５ｄではプレートの下面に結合されている。或いはフレーム部材５．２は、図５ａ及び図５ｂに示すように、第１の面（プレートの上面又は下面）と第２の面（プレートの側面）とを介して、プレート５．１に結合されていてよい。図５ｅに示した別の構成では、プレート５．１の側面を覆ってプレート５．１の下面及び上面に延びるフレーム包囲部材５．２により、プレート５．１が包囲される。 In the configuration schematically shown in FIGS. 5a to 5e, a glass plate or glass ceramic plate 5.1 is bonded in material bonding to a metal frame member 5.2. The metal frame member 5.2 is made of, for example, Kovar or special steel, but is preferably made of special steel. The metal frame member 5.2 may be formed as an annular frame, but a plurality of individual frame segments are also conceivable. The frame member 5.2 may be coupled to the plate via one surface of the plate 5.1, for example in FIG. 5c and 5d, to the lower surface of the plate. Alternatively, the frame member 5.2 is coupled to the plate 5.1 via a first surface (upper or lower surface of the plate) and a second surface (side surface of the plate) as shown in FIGS. 5a and 5b. May have been. In another configuration shown in FIG. 5e, the plate 5.1 is surrounded by a frame surrounding member 5.2 that covers the side surface of the plate 5.1 and extends to the lower and upper surfaces of the plate 5.1.
材料結合的に結合されたこのようなフレーム包囲部材は、グリルカバープレートにとって重要である。それというのもプレートは使用中、一般的なシリコーン接着剤の使用温度を上回る温度に晒されているからである。 Such a frame enclosing member joined in a material bond is important for the grill cover plate. This is because, during use, the plate is exposed to temperatures above that of typical silicone adhesives.
図６ａ〜図６ｅに横断面で示した種々様々な構成では、ガラス又はガラスセラミック製のグリルプレート６．１の下面（図６ａ、図６ｂ、図６ｅ）又は上面（図６ｃ、図６ｄ）に、金属排出溝６．２が材料結合的な結合によって、好適には溶接によって、特に超音波溶接によって取り付けられている。金属排出溝６．２は、好適にはコバール又は特殊鋼から成っている。排出溝が角度を成していたり、曲げられたりした種々様々な態様が図示されている。 In various configurations shown in cross-section in FIGS. 6a-6e, the lower surface (FIGS. 6a, 6b, 6e) or the upper surface (FIGS. 6c, 6d) of a glass or glass ceramic grill plate 6.1 is provided. The metal discharge groove 6.2 is attached by means of a material bond, preferably by welding, in particular by ultrasonic welding. The metal discharge groove 6.2 is preferably made of Kovar or special steel. Various different embodiments are illustrated in which the drain grooves are angled or bent.
材料結合的に結合されたこのような排出溝は、グリルカバープレートにとって重要である。それというのも、プレートは使用中、一般的なシリコーン接着剤の使用温度を上回る温度に晒されているからである。排出溝は、例えば焼き脂等の、食品残渣を受容するために用いられる。 Such drain grooves joined together in a material bond are important for the grill cover plate. This is because, during use, the plate is exposed to temperatures above that of typical silicone adhesives. The discharge groove is used for receiving food residues such as grilled fat.
以下に、本考案を実施形態に基づいて更に説明する。 Below, this invention is further demonstrated based on embodiment.
本考案による材料結合的な結合を超音波溶接により生ぜしめる第１の実施形態
第１の実施形態において、脆性破壊しやすい材料は、−０．２・１０−６／Ｋの平均熱膨張係数α２０−３００を有するガラスセラミックＣｅｒａｎ（登録商標）から成っている。金属成形体との結合用に設けられる表面は、圧延プロセスで成形されていて、クックトップとしての用途で知られる突起構造を備えた表面である。延性材料から成る中間層としては、０．１ｍｍの厚さを有するアルミニウムＥＮ−ＡＷ−１０５０Ａから成るシートが使用される。金属成形体は、５．５・１０−６／Ｋの平均熱膨張係数α２０−３００を有する材料コバールから成る、厚さが０．５ｍｍで直径が２２ｍｍの平らなベースプレートから成っている。ベースプレート上には中央に、このベースプレートに対して垂直に載置され且つベースプレートに固く結合された、高さが１２ｍｍで直径が８ｍｍのねじ山付きボルトが位置しており、このねじ山付きボルトは、本考案による構成部材のより広範な用途に応じた更なる取付けオプション用に設けられている。
First Embodiment in which Material Bonding According to the Present Invention is Generated by Ultrasonic Welding In the first embodiment, the material that is susceptible to brittle fracture is an average coefficient of thermal expansion α of −0.2 · 10 −6 / K. Made of glass ceramic Ceran® with 20-300 . The surface provided for bonding with the metal formed body is a surface that is formed by a rolling process and has a protruding structure known for use as a cooktop. As the intermediate layer made of ductile material, a sheet made of aluminum EN-AW-1050A having a thickness of 0.1 mm is used. The metal compact consists of a flat base plate made of material Kovar with an average coefficient of thermal expansion α 20-300 of 5.5 · 10 −6 / K and a thickness of 0.5 mm and a diameter of 22 mm. Located on the base plate is a threaded bolt with a height of 12 mm and a diameter of 8 mm which is mounted perpendicularly to the base plate and is firmly connected to the base plate. It is provided for further mounting options depending on the wider application of the component according to the invention.
ねじり振動超音波溶接法で、端面にひし形の溝を有する中空円筒形のソノトロードを用いて、ガラスセラミックＣｅｒａｎと、アルミニウムから成る中間層と、コバールベースプレートとが互いに溶接され、その際に、ソノトロードの端面は、コバールベースプレート上に載置されて、ねじり振動を発生させる。ソノトロードの振幅は２５μｍであり、ソノトロードの周波数は２０ｋＨｚであり、溶接圧力は１．５ｂａｒであり、溶接エネルギは５００Ｗｓである。 In the torsional vibration ultrasonic welding method, the glass ceramic Ceran, the intermediate layer made of aluminum, and the Kovar base plate are welded to each other by using a hollow cylindrical sonotrode having a rhombic groove on the end surface. The end face is placed on the Kovar base plate and generates torsional vibration. The amplitude of the sonotrode is 25 μm, the frequency of the sonotrode is 20 kHz, the welding pressure is 1.5 bar, and the welding energy is 500 Ws.
このようにして製造された結合体は、接触領域に位置するＣｅｒａｎガラスセラミックの突起先端部と、アルミニウムから成る中間層との間に結合部を有している一方で、同時にアルミニウムから成る中間層とコバールベースプレートとの間にも結合部を有している。次に室温２５℃と最高温度３５０℃との間で温度を１００回変化させることにより生じる熱応力を、結合体は目立った損傷もなく克服する。機械的な負荷試験による結合の耐久性の検査では、少なくとも７００Ｎの剪断強さが達成された。 The bonded body thus produced has a bonding portion between the tip of the Ceran glass ceramic protrusion located in the contact area and the intermediate layer made of aluminum, while at the same time the intermediate layer made of aluminum. And a Kovar base plate. The bond then overcomes the thermal stress caused by changing the temperature 100 times between room temperature 25 ° C. and maximum temperature 350 ° C. without noticeable damage. In a bond durability check by mechanical load test, a shear strength of at least 700 N was achieved.
このようにして製造された結合体は、フレーム無しで取り付け可能なガラスセラミックプレートを成すものであって、例えばグリル機器のカバープレートとして適している。 The joined body thus manufactured constitutes a glass ceramic plate that can be attached without a frame, and is suitable as a cover plate for grill equipment, for example.
本考案による材料結合的な結合を超音波溶接により生ぜしめる第２の実施形態
第２の実施形態では、脆性破壊しやすい材料は、３．３・１０−６／Ｋの平均熱膨張係数α２０−３００を有するガラスＢｏｒｏｆｌｏａｔ３３（登録商標）から成っている。金属成形体との結合用に設けられた表面は、フロート法で成形された、火仕上げされた表面である。延性材料から成る中間層としては、０．１ｍｍの厚さを有するアルミニウムＥＮ−ＡＷ−１０５０Ａから成るシートが用いられる。金属成形体は、５．５・１０−６／Ｋの平均熱膨張係数α２０−３００を有する材料コバールから成る、厚さが０．５ｍｍで直径が２２ｍｍの平坦なベースプレートから成っている。ベースプレート上には中央に、このベースプレートに対して垂直に載置され且つベースプレートに固く結合された、高さが１２ｍｍで直径が８ｍｍのねじ山付きボルトが位置しており、このねじ山付きボルトは、本考案による構成部材のより広範な用途に応じた更なる取付けオプション用に設けられている。
Second Embodiment in which Material Bonding According to the Present Invention is Generated by Ultrasonic Welding In the second embodiment, a material that is susceptible to brittle fracture is an average coefficient of thermal expansion α 20 of 3.3 · 10 −6 / K. Made of glass Borofloat 33® with -300 . The surface provided for bonding with the metal formed body is a fire-finished surface formed by a float process. As the intermediate layer made of a ductile material, a sheet made of aluminum EN-AW-1050A having a thickness of 0.1 mm is used. The metal compact consists of a flat base plate made of material Kovar having an average coefficient of thermal expansion α 20-300 of 5.5 · 10 −6 / K and having a thickness of 0.5 mm and a diameter of 22 mm. Located on the base plate is a threaded bolt with a height of 12 mm and a diameter of 8 mm which is mounted perpendicularly to the base plate and is firmly connected to the base plate. It is provided for further mounting options depending on the wider application of the component according to the invention.
ねじり振動超音波溶接法で、端面にひし形の溝を有する中空円筒形のソノトロードを用いて、ガラスＢｏｒｏｆｌｏａｔ３３と、アルミニウムから成る中間層と、コバールベースプレートとが互いに溶接され、その際に、ソノトロードの端面は、コバールベースプレート上に載置されて、ねじり振動を発生させる。ソノトロードの振幅は２５μｍであり、ソノトロードの周波数は２０ｋＨｚであり、溶接圧力は２．０ｂａｒであり、溶接エネルギは７００Ｗｓである。 The glass Borofloat 33, the intermediate layer made of aluminum, and the Kovar base plate are welded to each other by a torsional vibration ultrasonic welding method using a hollow cylindrical sonotrode having a rhombic groove on the end surface. Is placed on the Kovar base plate and generates torsional vibrations. The amplitude of the sonotrode is 25 μm, the frequency of the sonotrode is 20 kHz, the welding pressure is 2.0 bar, and the welding energy is 700 Ws.
このようにして製造された結合体は、Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ３３ガラスと、アルミニウムから成る中間層との間に面状の結合部を有している一方で、同時にアルミニウムから成る中間層とコバールベースプレートとの間にも結合部を有している。溶接プロセスで生ぜしめられた接触面積は約１．５ｃｍ２である。次に室温２５℃と最高温度３００℃との間で温度を１００回変化させることにより生じる熱応力を、結合体は目立った損傷もなく克服する。機械的な負荷試験による結合の耐久性の検査では、少なくとも５００Ｎの剪断強さが達成された。 The bonded body thus produced has a planar bonding portion between the Borofloat 33 glass and the intermediate layer made of aluminum, and at the same time, between the intermediate layer made of aluminum and the Kovar base plate. Also has a joint. The contact area produced by the welding process is about 1.5 cm 2 . The bond then overcomes the thermal stress caused by changing the temperature 100 times between room temperature 25 ° C. and maximum temperature 300 ° C. without noticeable damage. In a bond durability check by mechanical load test, a shear strength of at least 500 N was achieved.
このようにして製造された結合体は、フレーム無しで取り付け可能なガラスプレートを成すものであって、例えば高性能照明器具のカバープレートとして適している。 The combined body manufactured in this way forms a glass plate that can be attached without a frame, and is suitable, for example, as a cover plate for a high-performance lighting apparatus.
つまり、本考案による熱源保護シールドは、調理機器やグリル機器に使用するためだけでなく、照明器具においても特に適している。 That is, the heat source protection shield according to the present invention is particularly suitable not only for use in cooking equipment and grill equipment, but also in lighting equipment.
１．１，３．１，４．１ ガラスセラミックプレート、 １．２ 金属取付け部材、 １．３ グリル加熱部材、 １．４ クリップ収容部、 ３．２，４．２ 金属結合部材、 ５．１ ガラスプレート又はガラスセラミックプレート、 ５．２ 金属フレーム部材、 ６．１ グリルプレート、 ６．２ 金属排出溝 1.1, 3.1, 4.1 Glass ceramic plate, 1.2 Metal mounting member, 1.3 Grill heating member, 1.4 Clip housing part, 3.2, 4.2 Metal coupling member, 5.1 Glass plate or glass ceramic plate, 5.2 metal frame member, 6.1 grill plate, 6.2 metal discharge groove
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