在用于加热液体的设备中应用的加热元件制造技术

借助于包括轨状电阻器的加热元件来加热液体是众所周知的。使电流通过电阻器传导以产生热量，该热量随后可以用来加热液体。本发明专利技术涉及一种在用于加热液体的设备中应用的改进的加热元件。本发明专利技术还涉及一种用于加热液体的设备，该设备设置有根据本发明专利技术的加热元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在用于加热液体的J殳备中应用的加热元件本专利技术涉及一种在用于加热介质、特别是液体的设备中应用的加热元 件。本专利技术还涉及一种用于加热介质、特别是液体的设备，该设备设置有 根据本专利技术的加热元件。借助于包括轨状(track-like)电阻器的加热元件来加热液体是众所 周知的。使电流通过电阻器传导以产生热量，该热量随后可以用来加热液 体。电阻器在这里通常被设置为电绝缘基部上的厚膜，电绝缘基部表面通 常由基片形成，基片上设置有电介质。为了^>热元件的功率密度达到最 大，重要的是优化所述厚膜的拓朴设计，其中，总的目的是使印制有厚膜 的表面积达到最大。然而，设计的自由度在这里受限于必须要考虑的多个 先决条件。首先，厚膜必须被设计成使得厚膜的邻近部分以一定的相互距 离来设置，从而能够防止加热元件中发生短路。此外，厚膜的最优布局的 设计受限于所谓的"电流拥挤"。根据这种现象，当电流流经厚膜时，电流 趋于选择电阻最小的路径。尤其是在厚膜中相当大的弯曲(curve, bend) 中，电流通常将基本上选择弯曲的内弯而不选择外弯，由此在内弯中将发 生局部电流密度的显著增加，其导致在加热元件中显著产生局部热量，由 此加热元件通常将相对快地发生故障。在欧洲专利EP 1 013 148中提供了 对于该问题的解决方案，当中描述了改进的加热元件，其中，厚膜包括多 个分立、延长电阻器段，这些电阻器段借助于高传导性桥在其外端相互耦 合。每个桥在这里由高导电性材料(优选地包括银)来制造，电流能够相 对容易并相对无障碍地流过该高导电性材料。以此方式，可以防止局部电流密度的显著增加以及相关联的热量的大量产生。除了在EP 1 013 148 中描述的加热元件的优势以外，该加热元件也有许多缺陷。测试已经表明， 即，在将材料层施加于基片以及相邻的延长电阻器段期间或刚刚施加之 后，或者在干燥或烘干所述材料层期间，高传导性的包括4艮的材料层通常 会由于内聚力而收缩，使得在靠近从基片到延长电阻器部分的过渡区的高 传导性材料层中产生缝隙，由此高传导性材料层中的局部电流密度仍然可 以显著地增加。此外，在这些过渡区中将经常发生高传导性材料层的层厚 度的细化，其同样将导致局部电流密度的显著增加，然而这可以并通常会 对加热元件的寿命带来不利影响。本专利技术的目的是提供一种改进的加热元件，利用该元件可以消除上述 缺陷同时保持现有技术的优势。为此目的，本专利技术提供了一种在前序部分所描述的类型的加热元件，包括不中断且整体构造的轨状电阻器，其由用于强制传导电流的第一材 料制造，所述电阻器包括多个延长电阻器段以及用于使延长电阻器段相互 电耦合的至少一个弯曲电阻器段，其中在加热元件工作期间，至少一个弯 曲电阻器段的至少一部分中的局部电流密度基本上高于延长电阻器段中 的局部电流密度，该至少一个弯曲电阻器段至少部分地设置有由第二材料 制造的至少一个高传导性材料层，其中第二材料的导电性高于第一材料的 导电性。通过应用连续且整体构造的加热轨来代替可以单独设置的多个分 立的电阻器部分，不再出现AU^长电阻器段到可能基片的临界过渡区，由 此厚复基本一致的高传导性材料层能够相对精确和容易地施加到加热轨。 由于没有所述临界过渡区，因此更有可能避免材料层的裂开，由此还可以 防止材料层中局部电流密度的显著增加。通过将高传导性材料层施加到至 少一个弯曲电阻器段的至少一部分，正好可以防止在加热元件的这些临界 部分中的电流拥挤。流过加热轨的电子最终将选择高传导性材料层而不选 择弯曲电阻器段本身(的内弯)。应用连续的加热轨的另一优点在于，在 生产过程的早期阶段，加热轨就能够针对目标电阻容差而得到总体测试， 由此加热元件故障能够在相对早期阶段、即在生产过程完成之前从生产过 程中检测出来并且被清除，这通常极大地提高了生产过程的效率。将高传导性材料施加到至少一个弯曲电阻器段的至少一部分，导致高 传导性材料层和弯曲电阻器段中连接到该材料层的一部分构成并行电路。 高传导性材料层在这里优选地以基本上薄片状的方式施加于至少一个弯 曲电阻器段。轨状电阻器以及施加于该电阻器的高传导性材料层的层厚度 可以彼此不同，但是优选地约12微米大小。为了使电流最优地流入高传导性材料层，高传导性材料层优选设置有 相对宽的流入开口。为此目的，高传导性材料层优选地基本上在弯曲电阻 器段的整个宽度上延伸。在一个优选实施例中，高传导性材料层至少施加于弯曲电阻器段中与 延长电阻器^:相邻的部分。弯曲电阻器段的这些相邻部分通常具有相对小 的曲率半径，由此在这些部分中电流拥挤的可能性正好相对较大。在一个 特定的优选实施例中，高传导性材料仅施加于弯曲电阻器段中与延长电阻 器段相邻的部分。弯曲电阻器段中位于所勤目互邻近部分之间的部分不再设置有高传导性材料层。弯曲电阻器段中与延长电阻器段相邻的部分通常 通过弯曲电阻器段中弯曲较小的或者甚至是线性的部分而彼此分离，由 此，弯曲电阻器段的该中间部分对于电流拥挤不太关键。将高传导性材料 层仅应用于弯曲电阻器段的(最)关键部分在这里可以节省材料，这从经 济角度来说通常是有利的。高传导性材料层优选地包括银。尽管《W目对昂 贵，但是银具有相对良好的传导性。通过将材料层特别选择性地施加到弯 曲电阻器段，每个加热元件中可节省大量的银。尤其是在批量生产根据本 专利技术的加热元件的情况下，可以在确定的时间段内实现相当可观的材料节 省，特别是4艮的节省。根据本专利技术的加热元件通常包括通过相应的多个弯曲电阻器段而相 互耦合的多个延长电阻器段。为了能够进行轨状电阻器的设计的最优化， 延长电阻器段通常基本上平行地定向，并且优选地彼此横靠。在这种情况下，弯曲电阻器段必须适于反转电流的方向，即通过(基本上)180°的角 来改变电流方向。弯曲电阻器段随后可被(虛拟地，尤其是功能上)分成 两个子段，其中每个子段适于通过(基本上)卯。的角来改变电流的方向。 弯曲小或不弯曲的子段可以可选地设置在这些子段之间，以便确定相互耦 合的延长电阻器段之间的相互距离。如前所述，该中间子段没有必要一定 设置有高传导性材料层。加热元件通常具有圆形的几何形状(从顶部看)。因此，如果延长电 阻器段4皮设置为至少部分弯曲的形式，则将是有利的，其中延长电阻器段 的平均曲率半径大于弯曲电阻器段的平均曲率半径。以此方式，延长电阻 器段可被设置为基本C-型的形式，其中延长电阻器段以彼此同心的方式 来定向。在一个优选实施例中，轨状电阻器作为厚膜基本上被施加于电绝缘基 片。所述基片在这里通常由一般设置在载体上的电介质形成。所述电介质 在这里优选地包括玻璃和/或陶瓷。电介质优选地在远离轨状电阻器的一 侧设置有热传导支撑结构。支撑结构优选地包括不锈钢板。通过由不锈钢 材料制造该支撑结构，所述支撑结构相对抗腐蚀。支撑结构没有必要一定 被设置在电介质之下。通常，支撑结构刚好被设置在电介质之上，其中支 撑结构直M触液体以便加热。本专利技术还涉及一种用于加热液体的设备，该设备i殳置有根据本专利技术的 至少一个加热元件。该设备在这里还优选地包括液体容器，特别是壶。上 述加热元件的支撑结构在此优选构成壶壁的一部分。液体因此可以以相对有效的方式被相对快地加热到确定温度。将在以下附图中示出的非限制性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在用于加热介质、特别是液体的设备中应用的加热元件，包括：不中断且整体构造的轨状电阻器，其由用于强制传导电流的第一材料制造，所述电阻器包括多个延长电阻器段以及用于使所述延长电阻器段相互电耦合的至少一个弯曲电阻器段，其中在所述加热元件工作期间，所述至少一个弯曲电阻器段的至少一部分中的局部电流密度基本上高于所述延长电阻器段中的局部电流密度，所述至少一个弯曲电阻器段至少部分地设置有由第二材料制造的至少一个高传导性材料层，其中所述第二材料的导电性高于所述第一材料的导电性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙卡斯特拉，
申请(专利权)人：费罗技术控股公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]