NL2000080C2 - Inrichting voor het verwarmen van vloeistoffen. - Google Patents

Description

Inrichting voor het verwarmen van vloeistoffen

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwarmen van een voorwerp, omvattende het voorwerp, en ten minste één met het voorwerp verbonden elektrisch 5 verwarmingselement voor het voorwerp, welk verwarmingselement een warmtevoortbrengende laag, een verwarmingslichaam en daartussen een diëlectricum omvat.

Inrichtingen voor het verwarmen van voorwerpen, zoals bijvoorbeeld 10 keukenapparatuur, laboratoriumapparatuur, rijstkokers, waterkokers en elektrische waterketels, omvatten doorgaans verwarmingselementen om het voorwerp en de eventueel in het voorwerp aanwezige vloeistof te verwarmen. Dergelijke verwarmingselementen worden bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage NL 1014601. Hierin wordt een verwarmingselement beschreven, 15 bijvoorbeeld voor het verwarmen van vloeistof in vloeistofhouders of voor het verhitten van verwarmingsplaten, waarbij een elektrische weerstand door stroomdoorvoer wordt verhit. Naast deze warmtevoortbrengende laag is het bekende verwarmingselement voorzien van een diëlectricum dat het verwarmingslichaam van het verwarmingselement scheidt van de warmtevoortbrengende laag, in casu de elektrische 20 weerstand. De tussenlaag met diëlectrische eigenschappen zorgt niet alleen voor een goede doorleiding van de ontwikkelde warmte naar het verwarmingslichaam, maar werkt tevens als beveiliging tegen oververhitting. Een dergelijke beveiliging kan bijvoorbeeld een temperatuurgevoelige elektrische schakeling omvatten die de inrichting uitschakelt bij oververhitting van het verwarmingselement in het geval er 25 bijvoorbeeld een apparaat is ingeschakeld zonder dat er vloeistof aanwezig is waarop het verwarmingselement de warmte kan overdragen. De bekende verwarmingselementen worden doorgaans als separate eenheid toegepast. Dit wil zeggen dat een te verwarmen voorwerp door de gebruiker in de nabijheid moet worden gebracht van het verwarmingselement om contact te maken met het 30 verwarmingslichaam, en aldus de van het verwarmingselement afkomstige warmte op te kunnen nemen. Het is hierbij onvermijdelijk dat er warmte verloren gaat door aanwezigheid van een luchtlaag die zich tussen het verwarmingselement en het voorwerp, meer bepaald tussen het verwarmingslichaam en het voorwerp, bevindt.

2

De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een inrichting welke in vergelijking met de stand der techniek een efficiëntere opwarming van een voorwerp mogelijk maakt.

5 De uitvinding verschaft daartoe een inrichting van het in de aanhef genoemde type, waarbij het tenminste één verwarmingselement is verbonden met althans een gedeelte van het voorwerp door middel van een las verbinding, waarbij de lasverbinding niet tot in het diëlectricum reikt. Door verwarmingselement en voorwerp te verbinden middels een lasverbinding die volgens de uitvinding dusdanig is aangebracht dat deze niet tot in 10 het diëlectricum reikt, wordt niet alleen een efficiëntere opwarming van het voorweip, en desgewenst van de inhoud ervan, bereikt doch wordt tevens bereikt dat de tussenlaag met diëlectrische eigenschappen nagenoeg niet wordt beschadigd bij het lassen waardoor een goede doorleiding van de ontwikkelde warmte naar het verwarmingslichaam wordt verzekerd, en bovendien de beveiliging tegen oververhitting 15 niet wordt aangetast.

De bovenbeschreven inrichting volgens de uitvinding kan worden vervaardigd door een bijzondere werkwijze voor het door lassen verbinden van een voorwerp met een elektrisch verwarmingselement voor het voorwerp, welk verwarmingselement een 20 warmtevoortbrengende laag, een verwarmingslichaam en daartussen een diëlectricum omvat, waarbij het voorwerp en het verwarmingselement in laspositie worden gebracht, en met een laser lasbron lokaal worden verhit en wel dusdanig dat de verhitte delen lokaal smelten en aldus een lasverbinding vormen. Gebleken is dat door toepassing van een laserbron bij het lassen de verhitting dusdanig lokaal kan worden uitgevoerd dat 25 weliswaar voldoende warmte wordt gegenereerd om de te verbinden delen te laten smelten en in elkaar vloeien, doch dat anderzijds het diëlectricum, en/of eventueel andere onderdelen van het voorwerp en/of verwarmingselement, niet wordt aangetast onder invloed van de gegenereerde warmte. Dit is verrassend omdat de door een laserbron gegenereerde warmte doorgaans zeer groot is. Zo zijn temperaturen van 30 bijvoorbeeld 1000 - 1500°C in de nabijheid van het brandpunt van de laserbundel niet ongebruikelijk. Hoe lokaal de laserbron gericht moet worden hangt uiteraard af van de omstandigheden, bijvoorbeeld van de hoogte van de te genereren warmte, van de aftnetingen van het verwarmingslichaam, enzovoorts, waarbij het duidelijk is dat de vakman deze keuze gemakkelijk kan maken na kennis te hebben genomen van deze 3 omstandigheden. Gebleken is dat bij gebruikmaking van conventionele lastechnieken zoals bijvoorbeeld TIG-lassen, plasma-lassen, lassen met een acetyleenvlam, elektrode-lassen, en dergelijke meer, degradatie van de diëlectrische laag optreedt waardoor deze zijn functie niet meer of in verminderde mate kan uitoefenen.

5

In een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding waarbij het voorwerp en het elektrisch verwarmingselement voor het voorwerp althans gedeeltelijk uit metaal bestaan, worden voorwerp en verwarmingselement met de betreffende metalen delen in contact gebracht, aldus de laspositie vormend, en met een laser lasbron 10 lokaal verhit en wel dusdanig dat de metalen delen lokaal smelten en aldus een metallische lasverbinding vormen. Deze werkwijze heeft als voordeel dat een sterke en duurzame verbinding wordt gevormd bij de vorming waarvan geen bijkomend metaal moet worden aangevoerd.

15 Een andere voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het voorwerp en het elektrisch verwarmingselement voor het voorwerp althans gedeeltelijk uit kunststof bestaan, waarbij het voorwerp en het verwarmingselement met de betreffende kunststof delen in contact worden gebracht, aldus de laspositie vormend, en met een laser lasbron lokaal worden verhit en wel 20 dusdanig dat de kunststof delen lokaal smelten en aldus een kunststof lasverbinding vormen. Een dergelijke werkwijze heeft als bijkomend voordeel dat deze bij doorgaans lagere temperaturen kan worden uitgevoerd waardoor de kans op aantasting van onder andere het diëlectricum verder wordt verlaagd.

25 Om er voor te zorgen dat de laserbundel van de laserbron de te verhitten delen slechts lokaal verwarmd, met andere woorden slechts dusdanig verwarmd dat tenminste het diëlectricum niet wordt aangetast, wordt bij voorkeur het brandpunt van de laserbundel dusdanig ingesteld dat deze niet tot in het diëlectricum reikt. Deze instelling is door de vakman eenvoudig te realiseren. Een nog betere werkwijze wordt verkregen als het 30 brandpunt van de laserbundel dusdanig wordt ingesteld dat deze niet verder reikt dan tot in het verwarmingslichaam. Het heeft hierbij extra voordelen als het brandpunt van de laserbundel een bepaalde afstand verwijderd blijft van het diëlectricum. Deze afstand onder andere af van de omstandigheden, bijvoorbeeld van de hoogte van de te genereren warmte, van de afmetingen van het verwarmingslichaam, enzovoorts, waarbij het 4 duidelijk is dat de vakman deze keuze gemakkelijk kan maken na kennis te hebben genomen van deze omstandigheden.

Een lasbron die kan worden toegepast bij onderhavige werkwijze volgens de uitvinding 5 dient bij voorkeur een grote lokale energiedichtheid te bezitten. Hoewel enigszins afhankelijk van de lokale omstandigheden liggen bijzonder geschikte energiedichtheden doorgaans in het bereik van ongeveer 0,1x1010 tot 10x1010 W/cm, met meer voorkeur van 0,5xl010 tot 5xl010 W/cm, en met de meeste voorkeur van lxlO10 tot 3xl010 W/cm.

10 De inrichting volgens de uitvinding kan in beginsel elke combinatie van een te verwarmen voorwerp en tenminste één verwarmingselement omvatten. De voordelen van de uitvinding komen evenwel het beste tot hun recht wanneer het voorwerp een houder omvat voor het verwarmen van een vloeistof of ander medium. Bij het verwarmen van vloeistoffen is er gevaar voor condensvorming langs de houderwand, 15 waardoor condens relatief gemakkelijk kan doorsijpelen naar de elektrische onderdelen van het verwarmingselement, en er gevaar voor kortsluiting ontstaat. Dit is uiteraard ongewenst. De inrichting volgens de uitvinding vertoont dit risico in mindere mate omdat het verwarmingselement en de vloeistofhouder onderling zijn verbonden via de lasverbinding. Overigens blijft het gevaar voor kortsluiting aanwezig, waarvoor echter 20 voorkeursuitvoeringsvormen van de inrichting zijn ontwikkeld. Deze worden verderop toegelicht.

Het heeft verder voordelen de inrichting volgens de uitvinding te kenmerken doordat althans een wandgedeelte van het voorwerp wordt gevormd door het 25 verwarmingselement. Door als het ware een gedeelte van de wand van het voorwerp, bijvoorbeeld een vloeistofhouder, te vervangen door een verwarmingselement wordt een uitstekende warmteoverdracht van verwarmingselement naar de houder en de inhoud ervan bereikt. In een verdere voorkeursuitvoering is het wandgedeelte van het voorwerp de bodem van de houder.

30

In beginsel kan de lasverbinding tussen de houder en het verwarmingselement op verschillende manieren worden verwezenlijkt. Een bijzondere bevoordeelde inrichting heeft echter als kenmerk dat de houder ter hoogte van het wandgedeelte een opening in haar wand vertoont, welke opening wordt afgedekt door het verwarmingselement, 5 waarbij het verwarmingselement althans gedeeltelijk met de omtreksrand van de opening overlapt, en waarbij de lasverbinding zich in het overlappend gedeelte bevindt. Door houder en verwarmingselement op de aangegeven wijze te verbinden is gebleken dat het risico voor kortsluiting aanmerkelijk wordt gereduceerd omdat insijpelen van 5 condensvocht naar geleidende delen van het verwarmingselement beduidend minder of zelfs helemaal niet meer optreedt.

Hoewel de inrichting volgens de uitvinding kan worden toegepast met elk in de aanhef beschreven type verwarmingselement, heeft het voordelen als de inrichting wordt 10 gekenmerkt doordat het verwarmingselement een diëlectricum omvat, dat tenminste een eerste en een tweede diëlectrische laag omvat, waartussen zich een elektrisch geleidende laag bevindt. Hoewel het bekende verwarmingselement voorziet in een eenvoudige waarneming van temperatuurwisselingen en bescherming tegen oververhitting, dienen doorgaans aparte voorzieningen getroffen te worden om de lekstroom goed te kunnen 15 waarnemen. Zo is het in voorkomende gevallen nodig om de stroomsterkte van de lekstroom bijvoorbeeld te versterken of juist te verzwakken. Tevens is gebleken dat de lekstroom doorgaans moeilijk is waar te nemen indien het verwarmingselement is voorzien van aarding. In dat geval zal een galvanisch gescheiden trafosysteem in de aardleiding opgenomen moeten worden, wat omslachtig is. Onderhavige 20 voorkeursuitvoering heeft als bijkomend voordeel dat een verbeterde waarneming van een temperatuurwisseling in het verwarmingselement met het oog op beveiliging tegen oververhitting en/of regulering van de temperatuur mogelijk wordt. Door de bijzondere samenstelling van het diëlektricum zal een in de tweede diëlektrische laag lopende lekstroom bij voorkeur worden afgeleid naar de elektrisch geleidende laag, doordat in 25 dergelijk geval de eerste diëlektrische laag werkt als elektrisch meer isolerende laag (ten opzichte van de tweede diëlectrische laag). Hierdoor wordt een eventuele waarneming van deze lekstroom door een aan de elektrisch geleidende laag elektrisch gekoppelde, of hiermee op andere wijze in verbinding staande ampèremeter of spanningsmeter nu ook mogelijk voor zeer lage stroomsterktes respectievelijk voltages, zonder dat hiervoor 30 aparte voorzieningen moeten worden getroffen. Dit maakt een gevoeliger temperatuursmeting mogelijk met een snellere responstijd dan tot hiertoe bekend. Bovendien wordt de regeling goedkoper omdat het niet meer noodzakelijk is een galvanisch gescheiden ströomtrafo in de aardleiding op te nemen. Bij voorkeur wordt de lekstroom hierbij gemeten tussen de elektrisch geleidende laag, die is ingebed tussen de twee diëlektrische lagen en de op de tweede laag aangebrachte elektrische verwarmingsweerstand. Verder biedt toepassing van het meerlaags diëlektricum volgens de uitvinding bijkomende voordelen, welke hieronder verder zullen worden besproken.

6 5 Een verder verbeterde inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de elektrische weerstand van de eerste diëlectrische laag hoger is dan de elektrische weerstand van de tweede diëlectrische laag, en dat de eerste diëlectrische laag zich dichter bij het verwarmingslichaam bevindt dan de tweede diëlectrische laag. Door de verder toegenomen elektrisch isolerende werking van de eerste diëlectrische laag ten 10 opzichte van de tweede diëlectrische laag is gebleken dat een nog gevoeliger lekstroommeting mogelijk is. Het heeft hierbij voordelen wanneer de eerste diëlectrische laag zich dichter bij het verwarmingslichaam bevindt dan de tweede diëlectrische laag. Gij een oververhitting zal vanuit de warmte voortbrengende laag een lekstroom ontstaan in de tweede diëlectrische laag, die zich, vergeleken met de eerste 15 diëlectrische laag, verder bevindt van het verwarmingslichaam. Deze lekstroom zal vervolgens via de tussenliggende elektrisch geleidende laag worden afgeleid en in het geheel niet of slechts gedeeltelijk door de eerste diëlectrische laag vloeien. Door meting van de lekstroom, desgewenst gecombineerd met een zoals hierboven reeds beschreven aansturing van het verwarmingselement, wordt in deze voorkeursuitvoeringsvorm een 20 zeer gevoelige en snel reagerende beveiliging tegen oververhitting verkregen. Deze uitvoeringsvorm heeft als bijkomend voordeel dat de beveiliging tegen oververhitting aan betrouwbaarheid wint en bijvoorbeeld bestand is tegen onoordeelkundig gebruik.

Zo is de werking van de beveiliging in hoge mate ongevoelig voor het al dan niet geaard zijn van het verwarmingselement, en in het bijzonder van het verwarmingslichaam.

25

Door de bijzondere samenstelling van het diëlektricum zal een in de tweede diëlektrische laag lopende lekstroom bij voorkeur worden afgeleid naar de elektrisch geleidende laag, doordat in dergelijk geval de eerste diëlektrische laag werkt als elektrisch meer isolerende laag (ten opzichte van de tweede diëlectrische laag).

30 Hierdoor wordt een eventuele waarneming van deze lekstroom door een aan de elektrisch geleidende laag elektrisch gekoppelde, of hiermee op andere wijze in verbinding staande ampèremeter of spanningsmeter nu ook mogelijk voor zeer lage stroomsterktes respectievelijk voltages, zonder dat hiervoor aparte voorzieningen moeten worden getroffen. Dit maakt een gevoeliger temperatuursmeting mogelijk met 7 een snellere responstijd dan tot hiertoe bekend. Bovendien wordt de regeling goedkoper omdat het niet meer noodzakelijk is een galvanisch gescheiden stroomtrafo in de aardleiding op te nemen. Bij voorkeur wordt de lekstroom hierbij gemeten tussen de elektrisch geleidende laag, die is ingebed tussen de twee diëlektrische lagen en de op de 5 tweede laag aangebrachte elektrische verwarmingsweerstand.

De elektrisch geleidende laag kan uit elk de vakman bekend elektrisch geleidend materiaal zijn vervaardigd. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk hiervoor metaalfolies toe te passen. Het heeft echter voordelen de elektrisch geleidende laag onder de vorm van een 10 elektrisch geleidend netwerk of rooster tussen de twee diëlektrische lagen aan te brengen. Een dergelijke uitvoeringsvorm bespaart gewicht, beperkt de totale dikte van het verwarmingselement, en zorgt tevens voor een goede hechting tussen de twee diëlektrische lagen. Dit komt de mechanische integriteit van het verwarmingselement, in het bijzonder ook bij hoge temperaturen, ten goede. Een bijzonder geschikt materiaal 15 voor de elektrisch geleidende laag wordt gekozen uit de groep van goed geleidende metaaloxiden. Zeer geschikt is bijvoorbeeld een dikke film materiaal met een toevoeging van R.UO2, doch ook zilver, palladium, nikkel en andere metalen lenen zich voor het gebruik als toevoegstof in het dikke film materiaal voor de s sensorlaag.

20 De eerste en tweede diëlektrische laag van het verwarmingselement volgens de uitvinding worden bij voorkeur als een in hoofdzaak aaneengesloten laag aangebracht op de onderliggende laag, in casu het verwarmingslichaam voor de eerste laag, en de tweede diëlektrische laag (voorzien van de elektrisch geleidende laag) voor de eerste laag. Het in hoofdzaak goed aaneengesloten zijn van de lagen is van belang voor de 25 elektrisch isolerende werking van de lagen bij de hiertoe relevante temperatuur.

Bevatten de lagen porositeiten en/of vertonen ze onderbrekingen van andere aard, dan zal aldaar gemakkelijk een lekstroom, respectievelijk een elektrische doorslag kunnen ontstaan, wat uiteraard ongewenst is.

30 De diëlektrische lagen kunnen uit elk de vakman ter beschikking staand materiaal worden vervaardigd. Zo is het mogelijk één of beide diëlektrische lagen te vervaardigen uit een polymeer, doch deze zijn minder geschikt voor toepassingen waarbij tot hoge temperaturen dient te worden verwarmd. Meer geschikte materialen zijn mengsels van metaaloxides en andere anorganische oxides. Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm 8 van de uitvinding omvat een inrichting waarbij de eerste en/of de tweede diëlectrische laag uit een emailsamenstelling zijn vervaardigd. Bijzonder geschikt zijn diëlektrische emaillagen, verkregen door het inbranden van een mengsel van metaaloxides en andere anorganische oxides.

5

Desgewenst kan het diëlektricum zijn opgebouwd uit een diëlektrische laag uit een polymeer en een diëlektrische laag uit email. Met de meeste voorkeur echter zijn beide diëlektrische lagen vervaardigd uit email. Bijzonder geschikte emailsamenstellingen voor deze toepassing worden op de markt gebracht onder de naam Kerdi. Het gebruik 10 van een emaillaag als diëlectricum bij de vervaardiging van onder andere elektrische verwarmingselementen is op zich bekend, bijvoorbeeld uit NL 1014601. Het diëlektricum zorgt hierbij voor elektrische isolatie van de elektrische weerstand, die doorgaans uit een metaalhoudend spoor bestaat. Het uit email vervaardigen van het diëlectricum leidt daarbij tot een mechanisch relatief sterk diëlectricum dat warmte 15 relatief goed geleidt.

De samenstelling van het email voor beide diëlektrische lagen kan binnen brede grenzen worden gekozen e.e.a. afhankelijk van de gewenste elektrische eigenschappen, met name bij tijdens gebruik optredende temperaturen. De specifieke elektrische weerstand 20 van een gangbare emailsamenstelling is bij kamertemperatuur doorgaans hoog, veelal hoger dan 1,5*1011 Ω-cm, maar kan drastisch dalen bij oplopende temperaturen tot bijvoorbeeld een typische waarde van 1,5.107 Ω-cm bij 180-400° Celsius. Bij een dergelijke weerstand wordt een (relatief kleine) lekstroom door het diëlektricum mogelijk. De geleidbaarheid van een emailsamenstelling kan eenvoudig worden 25 ingesteld door bijvoorbeeld variaties aan te brengen in het alkalimetaalgehalte en/of door toevoeging van geleidende of juist elektrisch isolerende toeslagstoffen.

De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van enkele niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: 30 figuur 1 een dwarsdoorsnede door een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, figuur 2 een detail van een dwarsdoorsnede door een alternatieve uitvoering van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, figuur 3 een detail van een alternatieve lasverbinding, en 9 figuur 4 een dwarsdoorsnede door nog een alternatieve uitvoering van een inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een voorkeursuitvoering van een inrichting 1 volgens de onderhavige 5 uitvinding voor het verwarmen van een zich in een houder 2 bevindende vloeistof 3. Inrichting 1 is voorzien van één met het voorwerp verbonden elektrisch verwarmingselement 10 voor de houder 2, welk verwarmingselement 10 een warmtevoortbrengende laag 11, een verwarmingslichaam 12 en daartussen een diëlectricum 13 omvat, waarbij verwarmingselement 10 is verbonden met althans een 10 gedeelte van houder 2 door middel van lasverbinding 20. Het verwarmingselement 10 is verder aangesloten op een elektrische stroomkring 30, die slechts schematisch is weergegeven in figuur 1, en die in het bijzonder de stroom levert voor de warmtevoortbrengende laag 11. De warmtevoortbrengende laag 11 omvat ter verwarming van de vloeistof 3 meerdere elektrisch geleidende weerstandselementen 14. 15 Het verwarmingslichaam 12, bijvoorbeeld in de vorm van een thermisch geleidende plaat voorkomt direct contact van de weerstandselementen 14 met de te verwarmen houder 2 en vloeistof 3. Tevens zorgt de geleidende plaat 12 voor warmtespreiding en een effectieve warmteoverdracht van de weerstandselementen 14 naar de vloeistof 3. De houder 2 wordt volgens de uitvinding op het verwarmingselement 10 gelast door de 20 houder 2 en het verwarmingselement 10 in laspositie te brengen en met een laser lasbron (niet getoond) lokaal te verhitten en wel dusdanig dat de verhitte delen lokaal smelten en aldus een lasverbinding 20 vormen. Door gebruik te maken van een laser lasbron kan worden voorkomen dat het diëlectricum 13 dusdanig wordt verhit door de laserbundel dat het diëlectricum 13 wordt aangetast. Volgens de uitvinding reikt de 25 lasverbinding 20 derhalve niet tot in het diëlectricum 13, zoals is getoond in figuur 1. Ter verdere verbetering van de warmteoverdracht van verwarmingselement 10 naar houder 2 en vloeistof 3, wordt een wandgedeelte 21 van de houder 2 — in de getoonde voorkeursvariant de bodem - gevormd door het verwarmingselement 10. Dit zorgt voor direct contact tussen de geleidende plaat 12 en vloeistof 3. Zoals in de figuur getoond 30 vertoont de houder 2 in de bodem een opening 21 in haar wand, die wordt afgedekt door het verwarmingselement 10, waarbij verwarmingselement 10 met een gedeelte 22 van de omtreksrand van opening 21 overlapt. De lasverbinding 20 bevindt zich in het overlappend gedeelte 22. Het is hierbij voordelig als de lasverbinding 20 in de omtreksrichting van de opening 21 in hoofdzaak continu verloopt. Het is evenwel ook 10 mogelijk dat lasverbinding 20 discontinu verloopt, waarbij er voor moet worden gezorgd dat houder 2 met omtreksrand 22 goed aansluit op het verwarmingselement 10.

In figuur 2 is een schematische weergave van een detail van een tweede 5 voorkeursuitvoering volgens de onderhavige uitvinding te zien, waarbij het verwarmingselement 10 een diëlectricum 13 omvat, dat tenminste een eerste diëlectrische laag 130 en een tweede diëlectrische laag 131 omvat, waartussen zich een elektrisch geleidende laag 132 bevindt. De elektrische weerstand van de eerste diëlectrische laag 130 is hoger dan de elektrische weerstand van de tweede diëlectrische 10 laag 131. Bovendien bevindt de eerste diëlectrische laag 130 zich dichter bij het verwarmingslichaam 12 dan de tweede diëlectrische laag 131. Beide lagen (130,131) zijn uit een emailsamenstelling vervaardigd. Het verwarmingselement 10 volgens deze voorkeursvariant omvat een te verwarmen verwarmingsplaat 12, vervaardigd uit ferritisch chroomstaal met een gehalte van 18 gew.-% chroom. Het is tevens mogelijk 15 een andere geschikte metalen of keramische drager toe te passen zoals bijvoorbeeld ontkoold staal, koper, titanium, SiN, AI2O3 enzovoorts. Op de verwarmingsplaat 12 is een eerste diëlectrische emaillaag 130 aangebracht. De eerste emaillaag 130 heeft in hoofdzaak een emailsamenstelling waarvan het alkalimetaalgehalte verschilt van dat van de tweede diëlectrische emaillaag 131. Op de eerste, relatief elektrisch isolerende 20 emaillaag 130 is een elektrisch geleidende laag 132 in de vorm van bijvoorbeeld een rooster aangebracht. Rooster 132 is vervaardigd uit bijvoorbeeld een dikke filmlaag gebaseerd op rutheniumoxide (RUO2) of andere geschikte geleidende (dikke film) lagen met een geschikt geleidend materiaal zoals bijvoorbeeld zilver, palladium, nikkel, enzovoorts, en/of combinaties hiervan. Op de relatief geleidende laag 132 is vervolgens 25 een tweede emaillaag 131 aangebracht. De emailsamenstelling van de tweede emaillaag 131 heeft bij voorkeur een ander alkalimetaalgehalte, en met name een ander lithium-, en/of natrium-, en/of kaliumgehalte dan deze van de eerste diëlectrische emaillaag. De emailsamenstellingen van de eerste en tweede diëlectrische laag worden dusdanig gekozen dat de specifieke elektrische weerstand van de tweede emaillaag 131 bij een 30 lagere temperatuur afheemt dan de specifieke elektrische weerstand van de eerste relatief isolerende laag 130. Op de tweede, ten opzichte van de eerste laag 130 beter elektrisch geleidende laag 131 is vervolgens een elektrische verwarmingslaag 11 aangebracht in de vorm van elektrische weerstandselementen of spoor 14, welke gebruikt kan worden om warmte op te wekken. Om de temperatuur van het 11 verwarmingselement 10 tijdens gebruik te controleren biedt de ten opzichte van zowel de eerste laag 130 als de tweede laag 131 beter geleidende sensorlaag 132 de mogelijkheid de lekstroom door de tweede, relatief geleidende laag 132 vast te stellen. De lekstroom kan bijvoorbeeld worden gemeten zoals aangegeven in de 5 uitvoeringsvorm van figuur 3. Om de verwarmingsplaat 12 te aarden kan desgewenst een aardleiding aan plaat 12 worden bevestigd, die is gekoppeld met de aarde. Voor het direct meten van de lekstroom door de eerste laag 130 kan een ampèremeter (niet getoond) worden aangesloten tussen de elektrische weerstandslaag 11 en de geleidende laag 132. De grootte van de gemeten lekstroom is maatgevend voor de grootte van de 10 hoogste temperatuur op een positie op het element 10. Bij overschrijding van een bepaalde temperatuur zal door de verminderde weerstand van de tweede diëlektrische laag 131 de lekstroom sterk toenemen, zodat dit door de ampèremeter goed kan worden waargenomen. Doordat er nagenoeg geen lekstroom loopt door de eerste diëlektrische laag 130 is de meting van de lekstroom door de ampèremeter veel nauwkeuriger 15 geworden. Eventueel kan de ampèremeter worden gekoppeld aan een besturing van de stroomtoevoer naar de verwarmingsweerstandselementen 14. Bruikbare elektrische schakelingen voor het meten van de lekstroom en het regelen van de stroomtoevoer zijn op zich bekend en bijvoorbeeld beschreven in WO 0 167 818. Een verwarmingselement 10 volgens onderhavige voorkeursuitvoering biedt een hoge bedrijfszekerheid die is 20 gebaseerd op de samenstelling en werking van het diëlectricum 13, die twee diëlectrische lagen (130,131) en een thermische geleidende laag 132 omvat. Aantasting van één van deze lagen zou dit voordeel teniet doen. De inrichting 1 volgens de uitvinding en de overeenkomstige werkwijze om deze te vervaardigen hebben als bijkomend voordeel dat aantasting van het diëlectricum 13 wordt voorkomen, of 25 alleszins minder aannemelijk wordt gemaakt. Vooral in onderhavige voorkeursuitvoering is dit een groot voordeel. De in figuur 2 getoonde voorkeursuitvoering van de inrichting volgens de uitvinding omvat tevens een ophanglichaam 31, dat aan bijvoorbeeld een wand kan worden bevestigd, en waarin de elektrische stroomkring 30 kan zijn opgenomen. Ophanglichaam 31 is voorzien van een 30 uitsparing 32 waarin bijvoorbeeld een gedeelte van verwarmingselement 10 van inrichting 1 kan worden opgenomen. Figuur 2 toont eveneens op de houderwand 2 gevormde condensbellen 40. Dergelijke bellen worden gemakkelijk gevormd bij opwarming van de vloeistof 3, en vormen een gevaar voor kortsluiting als deze in aanraking komen met bijvoorbeeld de weerstandselementen 14 van de 12 warmtevoortbrengende laag 11. Dit gevaar is groot omdat in de inrichting 1 het verwarmingselement 10 is verbonden met de houder 2. Door de in figuur 2 aangegeven wijze van verbinden wordt voorkomen dat de bellen 40 voorbij het verwarmingselement zullen bewegen omdat zij in de spleetopening tussen verwarmingselement 10 en houder 5 2 zullen worden gevangen en aldaar verdampen. In figuur 2 is schematisch een condensbel 40a in deze positie aangegeven. Een andere variant van de lasverbinding is getoond in figuur 3. Ook hier zal een condensbel 40 niet in contact kunnen komen met verwarmingselement 10.

10 In figuur 4 ten slotte wordt nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding getoond. Deze inrichting 1 omvat een houder 2, bijvoorbeeld voor melk, en is verder voorzien van een klokvormig bodemgedeelte 23. Dit gedeelte 23 kan integraal deel uitmaken van de houderwand 2, doch kan tevens een apart onderdeel vormen, dat via lasverbinding 20 met een verwarmingselement 10 is verbonden op de 15 wijze volgens de uitvinding. De inrichting 1 omvat verder een roerinrichting 50, die een roermagneet 52 omvat die via een aandrijfstang 51 draaibaar is verbonden met het verwarmingselement 10. Aandrijfstang 51 kan worden aangedreven door een (niet getoonde) motor. Roermagneet 52 werkt magnetisch samen met roerlichamen 53 die zich in de melk 3 bevinden. Roerlichamen 53 kunnen desgewenst voorzien zijn van 20 roervleugels 54. Om de warmteoverdracht tussen verwarmingselement 10 en vloeistof 3 verder te verbeteren kunnen gedeeltes van de bodemwand van houder 2 desgewenst worden verwijderd (zoals is getoond in figuur 1) zodat er direct contact ontstaat tussen vloeistof 3 en verwarmingselement 10.

25

Claims (13)

1. Inrichting voor het verwannen van een voorwerp, omvattende het voorwerp, en ten minste één met het voorwerp verbonden elektrisch verwarmingselement voor het 5 voorwerp, welk verwarmingselement een warmtevoortbrengende laag, een verwarmingslichaam en daartussen een diëlectricum omvat, waarbij het tenminste één verwarmingselement is verbonden met althans een gedeelte van het voorwerp door middel van een lasverbinding, waarbij de lasverbinding niet tot in het diëlectricum reikt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het voorwerp een houder omvat voor het verwarmen van een vloeistof of ander medium.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat althans een wandgedeelte van het voorwerp wordt gevormd door het verwarmingselement. 15

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het wandgedeelte van het voorwerp de bodem van de houder is.

5. Inrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de houder ter hoogte 20 van het wandgedeelte een opening in haar wand vertoont, welke opening wordt afgedekt door het verwarmingselement, waarbij het verwarmingselement althans gedeeltelijk met de omtreksrand van de opening overlapt, en waarbij de lasverbinding zich in het overlappend gedeelte bevindt.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het verwarmingselement een diëlectricum omvat, dat tenminste een eerste en een tweede diëlectrische laag omvat, waartussen zich een elektrisch geleidende laag bevindt.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de elektrische weerstand 30 van de eerste diëlectrische laag hoger is dan de elektrische weerstand van de tweede diëlectrische laag, en dat de eerste diëlectrische laag zich dichter bij het verwarmingslichaam bevindt dan de tweede diëlectrische laag.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de eerste en/of de tweede diëlectrische laag uit een emailsamenstelling zijn vervaardigd.

9. Werkwijze voor het door lassen verbinden van een voorwerp met een elektrisch 5 verwarmingselement voor het voorwerp, welk verwarmingselement een warmtevoortbrengende laag, een verwarmingslichaam en daartussen een diëlectricum omvat, waarbij het voorwerp en het verwarmingselement in laspositie worden gebracht, en met een laser lasbron lokaal worden verhit en wel dusdanig dat de verhitte delen lokaal smelten en aldus een lasverbinding vormen 10

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het voorwerp en het elektrisch verwarmingselement voor het voorwerp althans gedeeltelijk uit metaal bestaan, waarbij het voorwerp en het verwarmingselement met metalen delen in contact worden gebracht, aldus de laspositie vormend, en met een laser lasbron lokaal worden 15 verhit en wel dusdanig dat de metalen delen lokaal smelten en aldus een metallische lasverbinding vormen.

11. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het voorwerp en het elektrisch verwarmingselement voor het voorwerp althans gedeeltelijk uit kunststof 20 bestaan, waarbij het voorwerp en het verwarmingselement met kunststof delen in contact worden gebracht, aldus de laspositie vormend, en met een laser lasbron lokaal worden verhit en wel dusdanig dat de kunststof delen lokaal smelten en aldus een kunststof lasverbinding vormen.

12. Werkwijze volgens één der conclusies 9-11, met het ken merk, dat het brandpunt van de laserbundel dusdanig wordt ingesteld dat deze niet tot in het diëlectricum reikt.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 9-12, met het kenmerk, dat het 30 brandpunt van de laserbundel dusdanig wordt ingesteld dat deze niet verder reikt dan tot in het verwarmingslichaam.