專利名稱：液體電加熱容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體電加熱容器，例如水壺或熱水罐，尤其涉及(但又不局限于)在容器基底部分下側(cè)具有一個加熱器的容器。
最新的一代水壺或熱水罐采用的是被稱之為“厚膜”的加熱器?！昂衲ぁ奔訜崞骷捌渲圃旆椒ㄔ诒绢I(lǐng)域是熟知的，在此就不必再詳細(xì)描述了。在WO96/18331和WO96/17497中有舉例說明。簡短地說，厚膜加熱器包括一個施加(例如印刷)到一個位于一個金屬基片上的電絕緣層上的電阻加熱軌跡。金屬基片本身可以是容器的一個整體部分，也可以是安裝于用以封閉位于容器基底上的開口的獨立的金屬板件。后一種結(jié)構(gòu)尤其適用于塑料壁容器。
考慮到它們的機械性能、熱膨脹和導(dǎo)熱性能的原因，在這樣的應(yīng)用中，所謂的400系列不銹鋼已被用作金屬基底的材料。雖然可以假定這樣的鋼具有令人滿意的耐腐蝕性，事實上，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)被浸泡在水中時，它們易受凹痕和裂縫腐蝕(pitting and crevice corrosion)和表面銹蝕(surface rusting)，除非將他們在制造過程中產(chǎn)生的表面氧化物徹底清除。這種腐蝕作用由于不銹鋼的重復(fù)加熱和冷卻而被加重。因此，除非經(jīng)過處理，否則接觸水的金屬基片表面將被侵蝕，這是不允許的。
本發(fā)明設(shè)法克服上述問題，從第一個方面，本發(fā)明提供一種具有加熱壁部件的液體電加熱容器，壁部件由300系列不銹鋼制成，壁部件具有一個層疊在其干側(cè)的厚膜加熱器。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，一個厚膜加熱器被層疊到300系列不銹鋼壁部件的干側(cè)，最好是容器的基底。300系列不銹鋼比400系列不銹鋼更易延展且更耐腐蝕，但由于與絕緣材料之間熱膨脹系數(shù)配合不當(dāng)，而會導(dǎo)致絕緣層的過應(yīng)力甚至使絕緣層從鋼上分離，因此300系列不適合作為厚膜加熱器的基片。然而，絕緣材料可以被成功地層疊到適合作為厚膜加熱器基片的其它鋼如400系列不銹鋼上。因而，本發(fā)明是為了更好地利用300系列和400系列不銹鋼各自的性能。
壁部件可以是容器的一個整體部分，它可以全部由300系列不銹鋼制造。然而，可選擇地，壁部件可以是一個例如安裝在一個位于塑料容器底上的一個開口上的分離或獨立部件。層疊狀的壁部件本身構(gòu)成一個加熱器，因此從另一方面，本發(fā)明提供一個用于液體加熱容器的電加熱器，包括一個由300系列不銹鋼制成的板件和一個厚膜加熱器，所述厚膜加熱器包括一個金屬基片，一個位于所述基片上的電絕緣層，一個位于絕緣層上的電阻加熱軌跡，厚膜加熱器的金屬基片被層疊在板件的一側(cè)上。
壁部件或加熱器板件最好是一種304或316不銹鋼，例如316L不銹鋼。這些材料常被用于金屬質(zhì)的液體加熱容器并且在使用中能保持一個良好的不銹外觀。
壁部件或加熱器板件的特定材料很大程度上取決于它們所承受的溫度和功率密度。對于低溫、低功率，可以采用一種304不銹鋼，對于高溫、高功率，可以采用一種更耐金屬超應(yīng)力引起的腐蝕的鋼，像316不銹鋼這樣的鋼，例如316L不銹鋼。
厚膜加熱器的金屬基片可以由任何一種適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑缫环N430不銹鋼，尤其是430S17不銹鋼。一種可選擇的材料是低碳鋼，例如含碳很低(＜0.1％)的低碳鋼或VE級低碳鋼。
金屬基片可以以任何適當(dāng)?shù)姆椒▽盈B到容器基底或加熱器板件之上，例如釬焊。
為提高容器基底或加熱器板件上的熱傳導(dǎo)，一層熱傳導(dǎo)材料，例如鋁、銅或其合金，可以夾在金屬基片和容器基底或加熱器板件之間。
厚膜加熱器最好具有安裝熱敏控制件的構(gòu)件、電氣插接構(gòu)件或諸如此類的構(gòu)件。至今，這種構(gòu)件一般采用在加熱器的金屬基片上焊接許多安裝支柱來實現(xiàn)。然而，這樣做不僅花費高，而且例如當(dāng)采用薄金屬時，在加熱器面向水的一側(cè)還可能留下一個痕跡。根據(jù)本發(fā)明，金屬基片可具有不存在痕跡問題的安裝裝置，因為基片面對水的一側(cè)不被暴露在容器的內(nèi)側(cè)。這也意味著基片不需要連續(xù)，因此用于安裝控制件的安裝裝置可以包括一個或多個從基片上沖壓出來的凸片。這些凸片可以在基片上預(yù)沖壓，并在加熱器的制造過程中保持平面，然后在加熱器被層疊到容器基底或加熱器板件上之前被沖壓出基片平面。
這種結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是新穎的。從另一方面，本發(fā)明提供一種厚膜加熱器，所述厚膜加熱器具有一個平的金屬基片，一個位于基片上的電絕緣層以及一個位于絕緣層上的電阻軌跡，其中基片具有一個或多個凸片，該凸片可被彎曲出基片平面從而為控制件或諸如此類提供一個安裝位置。
需要理解的是通過上述方法形成的凸片具有額外的優(yōu)點就是可以釋放出在層疊過程例如釬焊過程中產(chǎn)生的氣體，由此減少了在層間形成氣泡的可能性，氣泡不僅降低了層間的結(jié)合，而且還起絕熱的作用，導(dǎo)致加熱器可能過熱。
這本身可以被認(rèn)為是一個新穎的和有創(chuàng)造性的構(gòu)思。所以從又一方面，本發(fā)明提供了一種厚膜加熱器裝置，包括一個加熱器支撐板件，一個用于承載加熱軌跡的層疊在支撐板件上的加熱器板件，加熱器板件具有一個或多個便于在層疊過程中所產(chǎn)生的氣體的放出的小孔。
下面參考附圖以舉例的方式對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例進(jìn)行描述，其中

圖1所示為體現(xiàn)本發(fā)明的一種液體加熱容器的示意圖；圖2所示為體現(xiàn)本發(fā)明采用第一種加熱器的液體加熱容器的局部分解示意圖；圖3所示為體現(xiàn)本發(fā)明采用第二種加熱器的液體加熱容器的局部分解示意圖；圖1所示為一種由0.4mm厚的304或316不銹鋼制成的水加熱容器2。容器主體以傳統(tǒng)方式被拔成或拉成適當(dāng)?shù)男螤睢?br> 厚膜加熱器4被層疊在容器基底6的下側(cè)。如局部放大示意圖所示，厚膜加熱器包括一個0.5-1.0mm厚的430S17不銹鋼金屬基片8，一個附著在基片8上大約50-100μm厚的絕緣層10，和一個附著在絕緣層10上大約為10-15μm，最好為13μm厚的電阻加熱軌跡12。典型地，絕緣層通過一步或多步被絲網(wǎng)印刷到基片上，然后燒制，在軌跡12被典型地通過絲網(wǎng)印刷附著在絕緣層10上面后，加熱器被再次燒制。軌跡上可以具有一個釉面層(未示出)。這樣的厚膜加熱器和它們的制造方法，在本領(lǐng)域是熟知的，這里就不必再詳細(xì)描述。
基片8具有許多舌狀凸片14用以將熱敏感控制件16、電氣接插件或諸如此類安裝在加熱器上。凸片先于加熱器4的制造被沖壓或確定在基片8上，然后，在將加熱器層疊到基底6之前凸片被向下彎曲90度到圖1所示的位置。當(dāng)加熱器被層疊(例如通過釬焊)到容器基底上后，控制件或諸如此類可以被安裝在能被彎曲以固定控制件或諸如此類在位的凸片上。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一種加熱器20包括一個由0.4mm厚的304或316鋼制成的平板件22，其上通過一個釬焊層26層疊有一個厚膜加熱器24。雖然此時厚膜加熱器被層疊在一個以適當(dāng)?shù)木o固方式安裝到一個塑料容器(未示出)的基底的一個開口上的板件22上，它和圖1中描述的厚膜加熱器是相同的。
釬焊可以以任何適當(dāng)?shù)姆椒▽崿F(xiàn)。感應(yīng)釬焊尤其是優(yōu)選的方法。這樣釬料粉或膏可以被涂覆在板件22與厚膜加熱器的基片8的相對表面的一面或兩面上，兩個元件在壓力(典型地為1噸)作用下被緊固在一起，交界面被感應(yīng)加熱以熔化釬焊材料。釬焊材料最好是高溫釬料，例如熔點在600-700℃。因為加熱器本身在制造過程中已被焙燒成到850-900℃，因此這樣的溫度在釬焊過程中將不會破壞加熱器，而且這樣的溫度將大大高出加熱器在使用中所經(jīng)受的任何溫度，即使是在誤操作的情況下。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的又一個加熱器30。
這個實施例包括一個0.3mm厚的316L不銹鋼碟形板件32。板件的周邊具有一個凹槽34，它可以用來通過在WO96/18331中描述的方法將板件32固定在一個塑料壺等的基底的一個開口上。
像圖2所示的實施例那樣，厚膜加熱器4被層疊到板件32的下側(cè)。然而在這個實施例中，一個1-2mm厚的鋁板36被夾在板件32和厚膜加熱器的金屬基片之間。這一層可以用于提高加熱器上的熱量分布。各層可以分別通過釬焊材料層38、40焊在一起，或者通過其它的方法連接在一起，例如冷壓。
需要理解的是本發(fā)明并不局限于上面所描述的具體結(jié)構(gòu)。例如，雖然上文中描述的本發(fā)明是一種頂部開口的液體加熱容器例如一個水壺或水罐，它還可應(yīng)用于其它具有液體加熱腔的容器。并且，加熱壁部件不必是容器的基底，也可是需要給容器加熱的任何壁部件。
權(quán)利要求
1.一種具有一個加熱壁部件的液體電加熱容器，所述壁部件由300系列不銹鋼制成，并具有一個層疊在其干側(cè)的厚膜加熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中所述壁部件是容器的基底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的容器，其中所述壁部件與容器構(gòu)成一個整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的容器，其中所述壁部件包括一個安裝在容器壁的一個開口處的板件。
5.一種用于液體加熱容器的電加熱器，包括一個由300系列不銹鋼制成的板件和一個厚膜加熱器，該厚膜加熱器包括一金屬基片，一設(shè)在所述基片上的電絕緣層，和一設(shè)在絕緣層上的電阻加熱軌跡，厚膜加熱器的金屬基片層疊在板件的一側(cè)上。
6.根據(jù)上述任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中所述300系列不銹鋼是一種304或316不銹鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述316不銹鋼是316L不銹鋼。
8.根據(jù)上述任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中所述厚膜加熱器的金屬基片是一種430不銹鋼，例如430S17不銹鋼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的裝置，其中厚膜加熱器的金屬基片是一種低碳鋼。
10.根據(jù)上述任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中層疊是以釬焊的方式實現(xiàn)。
11.根據(jù)上述任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中一層熱傳導(dǎo)材料，例如鋁、銅或其合金，被夾在所述厚膜加熱器的金屬基片和容器壁部件或板件之間。
12.根據(jù)上述任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中厚膜加熱器具有安裝熱敏控制件、電器插接件或諸如此類的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述安裝裝置包括一個或多個從基片上沖壓出來的凸片。
14.根據(jù)前面任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其中所述基片具有一個或多個小孔以便于在層疊過程中所產(chǎn)生的氣體的放出。
15.一種厚膜加熱器，包括一個平的金屬基片，一設(shè)在金屬基片上的電絕緣層，和一設(shè)在絕緣層上的電阻軌跡，其中所述基片具有一個或多個凸片，所述凸片可以被彎曲出基片平面以便為控制件或諸如此類提供一個安裝位置。
16.一種厚膜加熱器裝置，包括一個加熱器支撐板件，一個用于承載加熱軌跡并層疊在支撐板件上的加熱器板件，加熱器板件具有一個或多個便于在層疊過程中所產(chǎn)生的氣體的放出的小孔。
全文摘要
一種液體電加熱容器(2)具有一個由300系列不銹鋼制成的加熱壁部件(6),加熱壁部件具有一個層疊在其干側(cè)的厚膜加熱器(4)。
文檔編號H05B3/26GK1270753SQ9880901
公開日2000年10月18日 申請日期1998年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月5日
發(fā)明者約翰·C·泰勒, 基思·B·多伊爾 申請人:斯特里克斯有限公司