UA118803C2 - Доріжка нагрівального контуру з характерним рисунком, яка нанесена на тонку нагрівальну пластину для забезпечення високої однорідності температури - Google Patents
Доріжка нагрівального контуру з характерним рисунком, яка нанесена на тонку нагрівальну пластину для забезпечення високої однорідності температури Download PDFInfo
- Publication number
- UA118803C2 UA118803C2 UAA201701776A UAA201701776A UA118803C2 UA 118803 C2 UA118803 C2 UA 118803C2 UA A201701776 A UAA201701776 A UA A201701776A UA A201701776 A UAA201701776 A UA A201701776A UA 118803 C2 UA118803 C2 UA 118803C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- resistive
- sections
- heating
- heating plate
- layer
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 105
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 31
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 8
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 3
- 101100123850 Caenorhabditis elegans her-1 gene Proteins 0.000 claims 2
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims 2
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 85
- 239000012792 core layer Substances 0.000 abstract 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
- H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater
-
- 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
- H05B3/265—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 inorganic material, e.g. ceramic
-
- 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
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
-
- 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
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
-
- 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
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
-
- 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
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/014—Heaters using resistive wires or cables not provided for in H05B3/54
- H05B2203/015—Heater wherein the heating element is interwoven with the textile
Abstract
Рисунок доріжки нагрівального контуру, призначений для нанесення на нагрівальну пластину (100) для досягнення високої рівномірності розподілу тепла та швидкого нагрівання, низького споживання енергії та запобігання стисненню струму при високому коефіцієнті заповнення, при цьому нагрівальна пластина (100) включає в себе основний шар (101), який являє собою діелектричну основу з високою теплопровідністю та низькою теплоємністю, на яку нанесена згадана доріжка нагрівального контуру, яка має характерний рисунок, і яка включає в себе провідний шар (102) та резистивний шар (103), при цьому провідний шар (102) має провідні секції, такі як контактні площинки (201) живлення, головні доріжки (202) живлення, площинки (203) передавання електричної енергії, провідні доріжки (204), та виготовлений з високопровідного матеріалу для рівномірного розподілу енергії по резистивному шару (103), та резистивний шар (103), який має резистивні ділянки, які включають в себе резистивні секції, виготовлений з резистивної пасти з метою нагрівання нагрівальної пластини (100).
Description
Галузь техніки
Цей винахід має відношення до доріжки нагрівального контуру з характерним рисунком, призначеної для нанесення на нагрівальну пластину для забезпечення рівномірного розподілу тепла та швидкого нагрівання.
Передумови створення винаходу
Зазвичай товстоплівкові нагрівачі складаються з чотирьох головних шарів: металевої основи, ізоляційного шару, резистивного шару, нанесеного на ізоляційний шар, та шару покровної глазурі. Для деяких конкретних варіантів застосування нагрівача дуже важливо розігрівати нагрівальну пластину за дуже короткий проміжок часу при високій однорідності температури. Для відповідності цим вимогам рисунок нагрівальної доріжки має бути розроблений з особливою ретельністю.
Можливість досягнення високої однорідності температури та короткого часу розігрівання при обмеженому споживанні енергії в нагрівачі пов'язана з певними властивостями конструкційних матеріалів, такими як теплопровідність, коефіцієнт теплового розширення, питома теплоємність та питома густина. Таким чином, розробники нагрівальних пластин намагаються комбінувати різні конструкційні матеріали для того, щоб зменшити їх взаємопов'язані обмежувальні фактори.
В багатьох варіантах конструкції нагрівальних пластин необхідно застосовувати додатковий шар, щоб усунути різні недоліки застосовуваних основ. В патенті США 56222166 в нагрівальній пластині застосована алюмінієва основа через її виняткові характеристики теплопровідності та рівномірності розподілу тепла. Оскільки основа має дуже високий коефіцієнт теплового розширення, поверх основи нанесений ізоляційний шар. Тим не менш, важливо зазначити, що запропоноване застосування додаткових шарів призводить до збільшення теплоємності нагрівальної пластини через збільшення її маси та об'єму, що є небажаним з точки зору споживання енергії та часу, необхідного для досягнення бажаної температури. Збільшення маси та об'єму також унеможливлює використання нагрівальної пластини для певних варіантів застосування, що вимагають компактності відповідних пристроїв.
Крім того, досконалій нагрівальній пластині необхідно мати компактний рисунок доріжки резистивного шару, щоб зменшити його масу та споживання енергії. Однак круті повороти рисунка резистивної доріжки спричинюють неоднорідний розподіл густини струму по рисунку
Зо доріжки, що має назву "явище стиснення струму". Неоднорідний розподіл густини струму може призвести до місцевого перегріву та утворення ділянок місцевого теплового перегріву. В деяких найбільш несприятливих випадках це призводить до утворення порочного кола, подібного до "теплового утікання". Підвищення температури також може призводити до місцевого теплового розширення матеріалу. В результаті місцевого теплового розширення на з'єднуваних деталях виникає велике напруження, й в місцях їх з'єднання виникають певна кількість тріщин або деталі розходяться одна від іншої в місцях з'єднання, що також спричинює короткі замикання.
Суть винаходу
Метою цього винаходу є створення такої нагрівальної пластини, яка усуває проблему стиснення струму, має високий коефіцієнт заповнення та короткий час розігрівання при низькому споживанні енергії в обмеженому об'ємі. Доріжку з характерним рисунком, яка включає в себе провідний шар та резистивний шар, наносять на основу. Для запобігання перегріву всередині вигинів резистивного шару та провідного шару рисунок доріжки ретельно розроблений, щоб забезпечити рівномірний розподіл енергії по резистивному шару.
Докладний опис винаходу
Доріжка нагрівального контуру з характерним рисунком, яка призначена для нанесення на нагрівальну пластину для забезпечення досягнення високої рівномірності розподілу тепла та швидкого нагрівання, зображена на супровідних фігурах, на яких:
Фіг. 1 - вигляд нагрівача за цим винаходом з просторовим розділенням деталей;
Фіг. 2 - вигляд вертикального поперечного перерізу нагрівача за цим винаходом;
Фіг. З - вигляд зверху рисунка нагрівального контуру;
Фіг. 4 - вигляд зверху провідного шару.
Елементи, показані на фігурах, позначені такими позиціями: 100 - Нагрівальна пластина 101 - Основний шар 102 - Провідний шар 103 - Резистивний шар 104 - Поверхня граничного нагріву 105 - Поверхня нагрівального контуру 201 - Контактна площинка живлення 60 202 - Головна доріжка живлення
203 - Площинка передавання електричної енергії 204 - Провідні доріжки 205 - Резистивна передавальна площинка 301 - Резистивна секція першої резистивної ділянки 302 - Резистивна секція другої резистивної ділянки 303 - Резистивна секція третьої резистивної ділянки 304 - Резистивна секція четвертої резистивної ділянки
А - 3607-ДВ8
В-1807-Д9 у-1207-д8 с - 907-д6
Нагрівальна пластина (100), що має невелику масу, з доріжкою нагрівального контуру з характерним рисунком, призначеною для нанесення на основу для забезпечення досягнення високої рівномірності розподілу тепла та швидкого нагрівання, низького споживання енергії та запобігання стисненню струму при високому коефіцієнті заповнення, включає в себе: - основний шар (101), нижній шар нагрівальної пластини (100), який являє собою діелектричну основу з високою теплопровідністю та низькою теплоємністю, яка має поверхню (104) граничного нагріву на одному боці та поверхню (105) нагрівального контуру на іншому боці, на яку нанесена доріжка нагрівального контуру з характерним рисунком, яка включає в себе провідний шар (102) та резистивний шар (103); - провідний шар (102), який нанесений на поверхню (105) нагрівального контуру, має провідні секції, такі як контактні площинки (201) живлення, головні доріжки (202) живлення, площинки (203) передавання електричної енергії, провідні доріжки (204), та виготовлений з високопровідного матеріалу для рівномірного розподілу енергії по резистивному шару (103), - резистивний шар (103), який нанесений на поверхню (105) нагрівального контуру після нанесення на неї провідного шару (102), та який має резистивні ділянки, які включають в себе резистивні секції, виготовлений з резистивної пасти та призначений для нагрівання нагрівальної пластини (100), із забезпеченням високої рівномірності розподілу тепла, короткого часу розігрівання, низької енергоємності, високого коефіцієнта заповнення та запобігання явищу
Зо стиснення струму; - контактні площинки (201) живлення, через які живлення подають на нагрівальну пластину (100); - головні доріжки (202) живлення, які подають живлення на нагрівальну пластину (100), з'єднуючи контактні площинки (201) живлення з провідними доріжками (204); - площинки (203) передавання електричної енергії, які являють собою з'єднувач, який електрично з'єднує провідний шар (102) та резистивний шар (103) через резистивні передавальні площинки (205) резистивного шару (103); - провідні доріжки (204), які являють собою з'єднувач, який з'єднує площинки (203) передавання електричної енергії з контактними площинками (201) живлення через головні доріжки (202) живлення; - резистивні передавальні площинки (205), які являють собою з'єднувач, який з'єднує площинки (203) передавання електричної енергії з резистивними секціями резистивного шару (103); - першу резистивну ділянку, яка включає в себе резистивну секцію (301) першої резистивної ділянки з кутом а-3607-Д8; - другу резистивну ділянку, яка оточує вздовж обводу першу резистивну ділянку та яка включає в себе дві резистивні секції (302) другої резистивної ділянки з кутом В-1807-Д6; - третю резистивну ділянку, яка оточує вздовж обводу другу резистивну ділянку та яка включає в себе три резистивні секції (303) третьої резистивної ділянки з кутом у-1207-д6; - четверту резистивну ділянку, яка оточує вздовж обводу третю резистивну ділянку та яка включає в себе чотири резистивні секції (304) четвертої резистивної ділянки, дві 3 яких мають кут 6-907-ДВ, та інші дві з яких мають кут трохи менший за С6-907-ДВ8 внаслідок розміщення між ними контактних площинок (201) живлення; причому - електричні опори резистивних секцій задані шляхом регулювання їх ширини таким чином, щоб вирівняти значення густини потужності; - головні доріжки (202) живлення, площинки (203) передавання електричної енергії та провідні доріжки (204) з'єднують кожну резистивну секцію з контактними площинками (201) живлення, в результаті чого утворюється складне з'єднання резистивних секцій та секцій провідного шару (102) з невеликим опором;
- складне з'єднання резистивних секцій та провідних секцій забезпечує перепад температур 4,5 С на поверхні граничного нагріву при середній температурі 205 С; - складне з'єднання резистивних секцій та провідних секцій забезпечує коефіцієнт заповнення 76 95; - електричні опори провідних секцій також враховуються під час оптимізації рисунка доріжки нагрівального контуру, щоб використати їх опір для нагрівання.
Цей винахід запропонований з метою забезпечення високої однорідності температури на поверхні (104) граничного нагріву нагрівальної пластини (100) при низькому споживанні енергії в обмеженому об'ємі. Крім того, він забезпечує швидке розігрівання нагрівальної пластини. Для забезпечення теплової ізотропії поверхні (104) граничного нагріву в цьому винаході, на додаток до використання теплових властивостей основного шару (101) використовується головним чином характерний рисунок нагрівального контуру. Доріжку з характерним рисунком, яка включає в себе провідний шар та резистивний шар, наносять на основу. Для запобігання перегріву всередині вигинів резистивного шару та провідного шару рисунок доріжки ретельно розроблений, щоб забезпечити рівномірний розподіл енергії по резистивному шару.
Нагрівальна пластина (100) має дві головні частини: основний шар (101) та доріжку нагрівального контуру, яка має характерний рисунок, і яка складається з провідного шару (102) та резистивного шару (103). Основний шар (101) є нижнім шаром, який являє собою діелектричну основу. Верхню поверхню основного шару (101) називають поверхнею (105) нагрівального контуру, і нижню поверхню основного шару (101) називають поверхнею (104) граничного нагріву. Основний шар (101) має являти собою прийнятну основу, переважно - керамічну основу, таку як основа з нітриду алюмінію, щоб усунути необхідність в додаткових шарах ані для досягнення однорідності температури, ані для компенсації проблем, що можуть виникнути через використання основ деяких інших видів. Для виготовлення такого варіанта основного шару (101) можуть бути використані будь-які матеріали з високою теплопровідністю та низькою теплоємністю. Згадана доріжка нагрівального контуру, яка має характерний рисунок, являє собою нагрівальний контур, та складається з провідного шару (102) та резистивного шару (103), який генерує тепло. Основний шар (101) має передавати згенероване тепло від поверхні (105) нагрівального контуру до поверхні (104) граничного нагріву. Саме з цієї причини основний
Зо шар (101) має бути виготовлений з матеріалів, які мають високу теплопровідність.
Доріжка нагрівального контуру, яка має характерний рисунок, складається з провідного шару (102) та резистивного шару (103). Доріжку нагрівального контуру, яка має характерний рисунок, наносять на поверхню (105) нагрівального контуру за товстоплівковою технологією. Оскільки доріжка нагрівального контуру, яка має характерний рисунок, складається з покривних шарів, загальна маса нагрівальної пластини є значно зменшеною й залежить, головним чином, від товщини основного шару (101). Для запобігання перегріву всередині вигинів резистивного шару (103) та провідного шару (102) рисунок доріжки ретельно розроблений.
Першим шаром, який наносять на поверхню (105) нагрівального контуру, є провідний шар (102). Головне призначення провідного шару (103) полягає у розподіленні електричної енергії по резистивному шару (103). Таким чином, провідний шар (102) має бути виготовлений з матеріалу, який має високу електропровідність та теплопровідність, переважно - Аи. Провідний шар (102) складається з чотирьох секцій: контактних площинок (201) живлення, головних доріжок (202) живлення, площинок (203) передавання електричної енергії та провідних доріжок (204). Секція контактних площинок (201) живлення призначена для подавання енергії до нагрівальної пластини (100) від джерела живлення. Секція головних доріжок (202) живлення призначена для подавання енергії до нагрівальної пластини (100) через контактні площинки (201) живлення на провідні доріжки (204). Секція площинок (203) передавання електричної енергії являє собою з'єднувач, який електрично з'єднує провідний шар (102) та резистивний шар (103) через секцію резистивних передавальних площинок (205) резистивного шару (103). Секція провідних доріжок (204) являє собою з'єднувач, який з'єднує площинки (203) передавання електричної енергії з контактними площинками (201) живлення через головні доріжки (202) живлення.
Живлення подається через контактні площинки (201) живлення та розподіляється по головній доріжці (202) живлення та провідних доріжках (204), відповідно. Далі площинки (203) передавання електричної енергії передають енергію резистивним передавальним площинкам (205) таким чином, що кожна із секцій резистивного шару (тобто секцій першої, другої, третьої та четвертої резистивних ділянок), які перебувають у з'єднанні з резистивними передавальними площинками (205), є електрично зміщеною, що означає, що кожна резистивна передавальна площинка (205) не локалізує перегрів та перешкоджає утворенню ділянок місцевого теплового бо перегріву. Головні доріжки (202) живлення, площинки (203) передавання електричної енергії та провідні доріжки (204) з'єднують кожну резистивну секцію з контактними площинками (201) живлення, в результаті чого утворюється складне з'єднання резистивних секцій та секцій провідного шару (102) з невеликим опором.
Другим шаром, який наносять на поверхню (105) нагрівального контуру, є резистивний шар (103). Резистивний шар (103) наносять безпосередньо на поверхню (105) нагрівального контуру, тоді як резистивні передавальні площинки (205) розміщують на площинках (203) передавання електричної енергії.
Резистивні передавальні площинки (205) та площинки (203) передавання електричної енергії передбачені для забезпечення контакту з метою передавання енергії до резистивного шару (103). Резистивний шар (103) виготовлений з резистивної пасти та складається з чотирьох ділянок, які включають в себе десять резистивних секцій. Перша резистивна ділянка є найближчою до центра внутрішньою ділянкою, яка включає в себе одну секцію з кутом а-3607-
АВ. Цю секцію називають резистивною секцією (301) першої резистивної ділянки. Друга резистивна ділянка, яка оточує вздовж обводу першу резистивну ділянку, включає в себе дві секції з кутом В-1807-Д8. Ці секції називають резистивними секціями (302) другої резистивної ділянки. Третя резистивна ділянка, яка оточує вздовж обводу другу резистивну ділянку, включає в себе три секції з кутом у-1207-ДВ, відповідно. Ці секції називають резистивними секціями (303) третьої резистивної ділянки. Четверта резистивна ділянка, яка оточує вздовж обводу третю резистивну ділянку, включає в себе чотири секції, дві з яких мають кут Є-907-Д8. Інші дві секції четвертої резистивної ділянки мають трохи менший кут внаслідок розміщення між ними контактних площинок (201) живлення. Ці секції називають резистивними секціями (304) четвертої резистивної ділянки. Значення ДЛЯ залежить від характеристик товстоплівкової технології, та являє собою найменшу відстань між окремими секціями покриття. Електричний опір кожної з резистивних секцій заданий шляхом регулювання їх ширини таким чином, щоб вирівняти значення густини потужності. Електричні опори секцій резистивного шару (103) враховуються під час оптимізації рисунку доріжки нагрівального контуру для використання їх електричних опорів для нагрівання.
У варіанті здійснення цього винаходу, якому віддається перевага, товщина шарів покриття для втілення запропонованої конструкції становить приблизно 20 мкм. Як показано на Фіг. 2,
Зо товщина покриття на основному шарі (101) в місцях перекриття площинок (203) передавання електричної енергії з резистивними передавальними площинками (205) становить приблизно 40 мкм. Ширина будь-якої резистивної секції залежить від її внутрішнього та зовнішнього діаметрів.
Ширину кожної секції вибирають так, щоб забезпечити рівномірний розподіл густини потужності на резистивних секціях.
Провідні доріжки (204) мають таку схему розташування, що кожна площинка не локалізує перегрів та перешкоджає утворенню ділянок місцевого теплового перегріву на кожній резистивній секції. Відстань між провідними доріжками (204), ширина провідних доріжок (204) та відстань між провідними доріжками (204) та резистивними секціями (301, 302, 303, 304) залежить від характеристик товстоплівкової технології. У варіанті здійснення цього винаходу, якому віддається перевага, контактні площинки (201) живлення, призначені для підключення до джерел живлення, мають довжину 0,6 мм та ширину 1,0 мм.
З метою зменшення енергії та часу, необхідних для розігрівання, основний шар (101) виконаний з низькою масою та товщиною 200-600 мкм. Для пластини з такою незначною масою набагато важче забезпечити високу однорідність температури на поверхні (104) граничного нагріву. Для досягнення високої однорідності температури за обмежений час, порядку декількох секунд, рисунок доріжки нагрівального контуру набуває надзвичайно важливого значення та має характеризуватися високим коефіцієнтом заповнення, забезпечуючи однорідність розподілу густини потужності. З урахуванням цього загальний рисунок доріжки нагрівального контуру виконаний як складне з'єднання десяти резистивних секцій та їх струмопровідних доріжок (204).
Резистивні секції, електричні опори яких залежать від їх ширини, довжини, висоти та питомого опору застосованої резистивної пасти, виконані так, щоб забезпечувати однорідність розподілу густини потужності шляхом регулювання їх ширини. Ширина провідних доріжок (204) також впливає на коефіцієнт заповнення та задає густину потужності для провідних доріжок (204), тому ширина провідних доріжок (204) також підлягає ретельному оцінюванню та оптимізації.
Згадане комплексне поєднання забезпечує коефіцієнт заповнення 76 95. Крім того, відсутність у запропонованому рисунку доріжки крутих поворотів запобігає явищу "стиснення струму".
Для підтвердження ефективності цього винаходу був проведений тепловий аналіз із застосуванням методу обчислювальної гідрогазодинаміки ("Сотршиїайопа! Рій Оупатісв",
СЕБ). Результати аналізу вказують на перепад температур 54,5 "С на поверхні (104) граничного бо нагріву при середній температурі 205 "С, що досягається за декілька секунд. Така низька неоднорідність температури забезпечується оптимізованим рисунком доріжки нагрівального контуру з високим коефіцієнтом заповнення.
Оскільки висока однорідність температури усуває необхідність нанесення поверх основного шару (101) додаткових шарів, то результатом цього є низька теплоємність нагрівальної пластини.
Це також сприяє низькому споживанню енергії та швидкому розігріванню нагрівальної пластини.
Більш того, замість застосування будь-якого додаткового засобу для розподілу електроенергії, провідний шар (102) нанесений на основний шар (101) як покриття.
Тому, загальна маса конструкції майже дорівнює масі основного шару (101), що дозволяє використовувати цей винахід у варіантах застосування, які вимагають компактності відповідних пристроїв.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ВИНАХОДУ1. Нагрівальна пластина (100), що має невелику масу, яка включає в себе: доріжку нагрівального контуру з характерним рисунком, нанесену на основу для забезпечення 15 досягнення високої рівномірності розподілу тепла та швидкого нагрівання, низького споживання енергії та запобігання стисненню струму при високому коефіцієнті заповнення, яка також включає в себе: - основний шар (101), що утворює нижній шар нагрівальної пластини (100), який являє собою діелектричну основу з високою теплопровідністю та низькою теплоємністю, яка має поверхню 20 (104) граничного нагріву на одному боці та поверхню (105) нагрівального контуру на іншому боці, на яку нанесена доріжка нагрівального контуру з характерним рисунком, яка включає в себе провідний шар (102) та резистивний шар (103); при цьому згаданий провідний шар (102), який виготовлений з високопровідного матеріалу та нанесений на поверхню (105) нагрівального контуру, має провідні секції, які включають контактні 25 площинки (201) живлення, головні доріжки (202) живлення, площинки (203) передавання електричної енергії та провідні доріжки (204), для рівномірного розподілу енергії по резистивному шару (103), та при цьому згаданий резистивний шар (103), який нанесений на поверхню (105) нагрівального контуру та який має резистивні ділянки, які включають в себе резистивні секції, виготовлений з Зо резистивної пасти та призначений для нагрівання нагрівальної пластини (100), із забезпеченням високої рівномірності розподілу тепла, короткого часу нагрівання, низької енергоємності, високого коефіцієнта заповнення та запобігання явищу стиснення струму, яка відрізняється тим, що: перша з резистивних ділянок включає в себе резистивну секцію (301) першої резистивної 35 ділянки, яка визначає дугу кола з центральним кутом с-3607-А46, причому АВ являє собою найменшу відстань між провідними та резистивними секціями, друга з резистивних ділянок, яка оточує вздовж обводу згадану першу резистивну ділянку, включає в себе дві резистивні секції (302) другої резистивної ділянки, які визначають дугу кола з центральним кутом Д-1807-4А9. 40 2. Нагрівальна пластина (100) за п. 1, яка відрізняється тим, що живлення на нагрівальну пластину (100) подають через контактні площинки (201) живлення.З. Нагрівальна пластина (100) за п. 1, яка відрізняється тим, що головні доріжки (202) живлення, які подають живлення на нагрівальну пластину (100), з'єднуючи контактні площинки (201) живлення з площинками (203) передавання електричної енергії. 45 4. Нагрівальна пластина (100) за п. 1, яка відрізняється тим, що площинки (203) передавання електричної енергії являють собою з'єднувач, який електрично з'єднує провідний шар (102) та резистивний шар (103) через резистивні передавальні площинки (205) ділянки резистивного шару (103).5. Нагрівальна пластина (100) за п. 1, яка відрізняється тим, що провідні доріжки (204) являють 50 собою з'єднувач, який з'єднує площинки (203) передавання електричної енергії з контактними площинками (201) живлення через головні доріжки (202) живлення.6. Нагрівальна пластина (100) за п. 1, яка відрізняється тим, що резистивні передавальні площинки (205) являють собою з'єднувач, який з'єднує площинки (203) передавання електричної енергії з резистивними секціями резистивного шару (103). 55 1. Нагрівальна пластина (100) за п. 1, яка відрізняється тим, що третя з резистивних ділянок, яка оточує вздовж обводу згадану другу резистивну ділянку, включає в себе три резистивні секції (303) третьої резистивної ділянки, які визначають дугу кола з центральним кутом у-1207-АВ.8. Нагрівальна пластина (100) за п. 7, яка відрізняється тим, що четверта з резистивних 60 ділянок, яка оточує вздовж обводу згадану третю резистивну ділянку, включає в себе чотири резистивні секції (304) четвертої резистивної ділянки, які визначають дугу кола, дві з яких мають центральний кут С-907-4О та інші дві з яких мають центральний кут, трохи менший за 2-907-48 внаслідок розміщення між ними контактних площинок (201) живлення.9. Нагрівальна пластина (100) за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що електричні опори резистивних секцій задані шляхом регулювання їх ширини таким чином, щоб вирівняти значення густини потужності.10. Нагрівальна пластина (100) за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що головні доріжки (202) живлення, площинки (203) передавання електричної енергії та провідні доріжки (204) з'єднують кожну резистивну секцію з контактними площинками (201) живлення, в результаті чого утворюється складне з'єднання резистивних секцій та секцій провідного шару (102) з невеликим опором.11. Нагрівальна пластина (100) за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що включає в себе складне з'єднання резистивних секцій та провідних секцій.12. Нагрівальна пластина (100) за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що складне з'єднання резистивних секцій та провідних секцій забезпечує коефіцієнт заповнення 76 9.13. Нагрівальна пластина (100) за будь-яким із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що електричні опори провідних секцій також використовуються для нагрівання. чю ч а З я о ня (з рое Мен й доролоююю нн -х ой зов, й З Кк С с не ос су і: ех мковолнуХУ м й шини иа Сом шим Бан у, Где у о он й он оо косе с а іх і ее ої ч 5 5 х б-р. Баже І ШВВШШе. пн Кен с фр соя І шин Да МИ, пн 1 5 Твен я З а у од «о, п, я ДО уся жх КК ек М оо в оо: ІВИИЙ а ча ся ооо кю ооо нео я них ак дя я ве НВ5. т Е: я че с І ей ж таФіг. х М 0 хх В заз хз те ад А ХУ ххх т М - Ж У У х як ха і 23 шкі хо та з в я хх сн ши шина ши шише е нн Д | пе « шк шк ; г рин УУХККК ЄЮ м ж ж ж ж ж жи ження й С чччеченчечічічічех ко г з ШоФіг. 2 (с;шия ни АХ а ев ЩО ве НК Бе Си УКХ че у й сш Че. І у 5. г КОН; Є; 55 ння МОХ й ОХ я де К-Я я с о о» с ох що Пд ж и А пу и р ща з ЩІ щу дек сі в ІН УНЕ у т ма ше ; ЩІ ті Ех. не че в ЗК, З й тоскно 7 | | і х ее ренні й : дрон ше ше ре ше ше й ше щ. ше її 1 ї о І З а вени ТЯ; Ге ; З У же х 0 х 7 Кі ВЕ Би і Й Я у БОКЯ Ко сх З вва З й 7 ій Ї КХ М У В й с Я Н й К Б. й Ж Її Но х Я ія БОССХя і й ЕЕ: 5: ВК ОЕ й й й щ і В ях сис Ще ММ й Ой КЗ КО і зи ХА З Мох сфинох й Уж ї к? У КЕ В Я Ух бхну, і ше ЖИ ок Ко Я о я овен є ки г. я о НИЙ оо НІЙ шк «ох є МАЕ МК З У КУ 0 о Ко Мом Мане: й Ж у Ба ча Бех що й | и и а ту о ще З лтукі Се мк ой ех Менні син Ку с Й й во ї ее вав й : шо інши соя С 201Фіг. З 203 203 Куди в ск Пт ших й М і Бей ще Но Ше Код Х Я а ря | ій Ше ней і Во сх КО Ше и я пк ак я Х ве "ху 203. Ж х я й й ж М я одйшет сен Ох Ж Я її ик и й г АХ се у й ж й М рай С, щу / 7 й рих я Й шо ОД: Й і Оу ее ве 7 ж хх й З в пе - Я ша ях кх "й й р С ще ше шу - ши ї Й ій р м ХНН Іі Б і: Ко І кухня М Пет ї ії нн у іже дин і й М хи й -М т, но Й її 1 ДІ щу щих т ит дн ї Н Кк їх с ЩІ ще 3 К у у І. ще ше ЦІ у ц І М. п у Х сх у - ша щи я . В ке МУ жен НЕ В т Дт» зо Ше на м де їх х хх Кдежні, СЯ о Пе» Мк ме ше НЕ я їх МО 0» І. й ре ши х Ин, Ї ре гЯ й с ши ше дня в хай Урі й ванн ЗДА зда ан ве | Меню й р ше, зе Ше | | ше Ка я ше пня Бей й Ше: С рда ЗФіг. 4
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2014/064086 WO2016030719A1 (en) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | Specific heater circuit track pattern coated on a thin heater plate for high temperature uniformity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA118803C2 true UA118803C2 (uk) | 2019-03-11 |
Family
ID=51752150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201701776A UA118803C2 (uk) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | Доріжка нагрівального контуру з характерним рисунком, яка нанесена на тонку нагрівальну пластину для забезпечення високої однорідності температури |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10531521B2 (uk) |
| EP (1) | EP3187024B1 (uk) |
| CA (1) | CA2959248C (uk) |
| RU (1) | RU2658622C1 (uk) |
| UA (1) | UA118803C2 (uk) |
| WO (1) | WO2016030719A1 (uk) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106686774B (zh) * | 2017-01-18 | 2020-02-07 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电热元件及电加热设备 |
| JP7164974B2 (ja) * | 2018-06-22 | 2022-11-02 | 日本特殊陶業株式会社 | 保持装置 |
| RU2709478C1 (ru) * | 2018-08-15 | 2019-12-18 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Способ установки на поверхность обогреваемого изделия нагревательного элемента |
| KR102048733B1 (ko) | 2018-08-21 | 2019-11-27 | 엘지전자 주식회사 | 전기 히터 |
| KR102177948B1 (ko) | 2018-10-16 | 2020-11-12 | 엘지전자 주식회사 | 전기 히터 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5294778A (en) * | 1991-09-11 | 1994-03-15 | Lam Research Corporation | CVD platen heater system utilizing concentric electric heating elements |
| US6222166B1 (en) | 1999-08-09 | 2001-04-24 | Watlow Electric Manufacturing Co. | Aluminum substrate thick film heater |
| JP3273773B2 (ja) * | 1999-08-12 | 2002-04-15 | イビデン株式会社 | 半導体製造・検査装置用セラミックヒータ、半導体製造・検査装置用静電チャックおよびウエハプローバ用チャックトップ |
| US7057140B2 (en) * | 2000-06-30 | 2006-06-06 | Balboa Instruments, Inc. | Water heater |
| DE10110792B4 (de) * | 2001-03-06 | 2004-09-23 | Schott Glas | Keramisches Kochsystem mit Glaskeramikplatte,Isolationsschicht und Heizelementen |
| DE10111734A1 (de) * | 2001-03-06 | 2002-09-26 | Schott Glas | Keramisches Kochsystem mit Glaskeramikplatte, Isolationsschicht und Heizelementen |
| KR101098798B1 (ko) * | 2004-05-26 | 2011-12-26 | 쿄세라 코포레이션 | 히터와 웨이퍼 가열장치 및 히터의 제조방법 |
| BRPI0913526A2 (pt) * | 2008-09-16 | 2018-03-27 | United States Gypsum Co | sistema de aquecimento |
-
2014
- 2014-08-27 CA CA2959248A patent/CA2959248C/en active Active
- 2014-08-27 WO PCT/IB2014/064086 patent/WO2016030719A1/en active Application Filing
- 2014-08-27 US US15/505,114 patent/US10531521B2/en active Active
- 2014-08-27 RU RU2017109662A patent/RU2658622C1/ru active
- 2014-08-27 EP EP14786535.6A patent/EP3187024B1/en active Active
- 2014-08-27 UA UAA201701776A patent/UA118803C2/uk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10531521B2 (en) | 2020-01-07 |
| CA2959248C (en) | 2019-04-16 |
| EP3187024B1 (en) | 2018-01-10 |
| EP3187024A1 (en) | 2017-07-05 |
| CA2959248A1 (en) | 2016-03-03 |
| US20190159295A1 (en) | 2019-05-23 |
| RU2658622C1 (ru) | 2018-06-22 |
| WO2016030719A1 (en) | 2016-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA118803C2 (uk) | Доріжка нагрівального контуру з характерним рисунком, яка нанесена на тонку нагрівальну пластину для забезпечення високої однорідності температури | |
| US9905449B2 (en) | Electrostatic chuck | |
| TWI641074B (zh) | 局部加熱之多區域基材支撐座 | |
| TWI717394B (zh) | 具有熱阻流件之靜電卡盤 | |
| TWI662858B (zh) | 紅外線面板輻射器 | |
| JP2014524664A5 (uk) | ||
| US10363603B2 (en) | Method for producing a component and an apparatus for working the method | |
| US10150709B2 (en) | Joined body manufacturing method | |
| US10410898B2 (en) | Mounting member | |
| JP6715699B2 (ja) | セラミックスヒータ | |
| JP2013545310A5 (ja) | 半導体処理のためのヒータゾーンを伴った加熱板、基板サポートアセンブリ、加熱板を作成する方法、加熱板の各ヒータゾーンを作成する方法、及び加熱板の層を製造するための方法 | |
| JP6342769B2 (ja) | 静電チャック | |
| KR102340580B1 (ko) | 웨이퍼 배치대 및 그 제조법 | |
| JP2018045920A (ja) | セラミックヒータ及びその製造方法。 | |
| US10679873B2 (en) | Ceramic heater | |
| RU2597836C2 (ru) | Способ изготовления гибкого электрообогревателя | |
| JP2013118088A (ja) | 円筒形ヒータおよびその製造方法 | |
| CN107055455A (zh) | 用于mems 传感器的加热装置 | |
| KR102229299B1 (ko) | 세라믹 히터 | |
| JP7212070B2 (ja) | セラミックヒータ | |
| JP2019003924A (ja) | セラミックスヒータ | |
| US9770386B2 (en) | Sauna heating apparatus and methods | |
| US11961747B2 (en) | Heater and heater system | |
| WO2021002168A1 (ja) | シャフト付きセラミックヒータ | |
| CN114080670A (zh) | 静电卡盘加热器 |