專利名稱：輻射電加熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輻射電加熱元件，其包括導(dǎo)電材料的細長帶，該導(dǎo)電材料具有第一和第二相對的長邊，且適合于在電加熱器中的熱絕緣和電絕緣材料的基座上的第一長邊直立支撐。這樣的電加熱器廣為使用，例如，在烹調(diào)用具中，如在玻璃-陶瓷烹調(diào)表面的后面。
背景技術(shù)：
熟知的用于烹調(diào)用具的加熱器，如玻璃-陶瓷烹調(diào)架，典型地包括至少一個細長帶形式的輻射電加熱元件，其支撐在熱絕緣和電絕緣材料的基座上。該帶通常是具有基本上正弦形狀的波紋形，其通常從側(cè)面支撐在絕緣材料的基座上。波紋形帶由具有預(yù)定高度和厚度的基本扁平的帶形成?？梢栽O(shè)置從細長帶的下面邊緣延伸的腿，并且至少部分嵌入絕緣材料的基座中。然而，理想的是，除去這樣的腿，并將帶的平的連續(xù)的底面邊緣部分嵌入絕緣材料的基座中。
為實現(xiàn)預(yù)期的加熱功率，在加熱器中的可利用空間內(nèi)調(diào)整預(yù)定高度和厚度的細長帶的特定長度是必要的。選擇壓制波紋的過程，使得需要的扁平帶的長度被壓縮成適合于特定加熱器尺寸的整個波紋形的長度。得到的壓縮度通常稱作波紋系數(shù)，其被定義為基本扁平帶的長度與需要的波紋帶的總長度之比。
保證帶加熱元件上的表面功率負載不超過特定的最大值是重要的，否則其使用壽命會大大減小。表面功率負載由加熱器的總功率除以帶加熱元件的表面積決定。
問題產(chǎn)生了，特別是小型加熱器，因為即使具有可達到的最大波紋系數(shù)，也可以證明調(diào)整作為加熱器的可利用的空間內(nèi)的繞組的波紋帶加熱元件的必要長度，同時保證在相鄰繞組之間具有足夠的電氣間隙是很難的。縮短帶加熱元件可能導(dǎo)致功率和溫度過高。這個問題在下側(cè)邊緣沒有腿的帶加熱元件具有部分嵌入到絕緣材料的基座中的平的連續(xù)的下側(cè)邊緣時更加嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決或減小這個問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一個輻射電加熱元件，其包括導(dǎo)電材料的細長帶，該細長帶具有第一長邊和第二相對的長邊，且適合于在第一長邊處直立地支撐在電加熱器中的熱絕緣和電絕緣材料的基座上，細長帶的第二長邊設(shè)置有多個導(dǎo)電翼片，這些導(dǎo)電翼片基本上沿其長度方向間隔開，這樣就形成了高度變化的導(dǎo)電的帶。
翼片可以用作冷卻翼片，可以由與細長帶相同的材料形成，可以與細長帶整體設(shè)置，可以具有與細長帶基本上相同的厚度，可以與細長帶基本上共面。
細長帶可以適合于通過嵌入在熱絕緣和電絕緣材料的基座中的第一長邊支撐。
細長帶的第一長邊可以是基本上連續(xù)平坦的。
可以選擇，細長帶的第一長邊可以設(shè)有間隔開的腿，這些腿從第一長邊延伸，并適合于至少部分地嵌入熱絕緣和電絕緣材料的基座中。間隔開的腿可以設(shè)置成與細長帶的材料相同，可以與細長帶整體設(shè)置或固定于細長帶上。腿可以具有基本上相同的長度。
細長帶可以設(shè)置成具有波紋狀。
翼片可以設(shè)置成具有相應(yīng)的波紋狀。
細長帶可以包括鐵-鉻-鋁合金。
細長帶可以具有介于大約20微米到大約200微米之間的厚度，優(yōu)選厚度介于大約30微米到大約100微米之間。
每個翼片可以具有介于大約0.5mm到大約10mm之間的高度，優(yōu)選高度介于大約1mm到3mm之間。
每個翼片可以具有至少1mm的長度，并可以每個具有多達大約10mm的長度。
翼片可以至少間隔1mm，并可以間隔多達大約20mm。
翼片可以具有大約3mm的長度，并間隔大約3mm。
本發(fā)明還涉及一種電加熱器，其包括熱絕緣和電絕緣的基座，并設(shè)置有如上所述的輻射電加熱元件。熱絕緣和電絕緣材料的基座可以包括多微孔的熱絕緣和電絕緣材料。
在本發(fā)明中，通過使用導(dǎo)電翼片，可以設(shè)置長度比較短的細長帶加熱元件，以實現(xiàn)預(yù)期的首尾相連的電阻值和加熱功率。熱從細長加熱元件的主體部分傳導(dǎo)到翼片，翼片貢獻電阻，但被電加熱的程度比細長帶加熱元件的主體部分小。由翼片提供的表面積導(dǎo)致加熱元件整個得到冷卻。本發(fā)明具體的優(yōu)點是，它將細長帶加熱元件的必要長度調(diào)整到電加熱元件的尺寸之內(nèi)，特別是其中第一長邊呈連續(xù)平坦的形式，并嵌入熱絕緣和電絕緣的基座中是不難的。


為更好地理解本發(fā)明、更清楚地表述它是如何實施的，現(xiàn)在將結(jié)合附圖，通過實施例來解釋本發(fā)明，其中圖1A到1D是電加熱器的平面圖，其體現(xiàn)了細長帶加熱元件的可選擇的設(shè)置；圖2A是在現(xiàn)有技術(shù)中，使用在圖1A到1D的加熱器的細長加熱元件實施例的側(cè)視圖；圖2B是圖2A的細長帶加熱元件波紋狀以后的側(cè)視圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明，使用在圖1A到1D的加熱器中的細長帶加熱元件的
具體實施例方式
參考圖1A，提供了一種電加熱器2，例如用于烹調(diào)用具中，例如在烹調(diào)架的玻璃-陶瓷表面的后面。加熱器2包括盤狀的支架4，例如由金屬制成，包含熱絕緣和電絕緣材料，例如多微孔的熱絕緣和電絕緣材料的基層8。在盤狀支架4的里邊設(shè)置熱絕緣材料的盤邊10。輻射電加熱元件12設(shè)置成支撐在基層8上。加熱元件12包括導(dǎo)電材料的波紋狀細長帶的多個繞組，該繞組沿邊支撐在基層8上，并適當?shù)匕ㄨF-鉻-鋁合金。加熱元件12具有在加熱器的邊緣處電連接接線盒14的末端，因此其能電連接電源以供給能源。圖1B到1D示出了電加熱器2的可選實施例，其中除了細長帶形式的電加熱元件12的繞組設(shè)置成不同的結(jié)構(gòu)外，基本上以與圖1A中的加熱器2相同的方式構(gòu)造。
圖2A和2B示出了在現(xiàn)有技術(shù)中，使用在圖1A到1D的電加熱器2中的細長帶加熱元件12。該細長帶加熱元件12分別具有第一長邊16和第二長邊18，每個都是連續(xù)平坦的。因此細長帶加熱元件12包括導(dǎo)電材料的扁平帶或者扁平條(即，材料基本上是連續(xù)的且不呈延伸的形式或不形成有缺口)，其具有從大約20到大約200微米的典型厚度，優(yōu)選是從大約30到大約100微米，其中形成如圖2B中側(cè)視圖所示的波紋。
細長帶加熱元件12在其第一長邊16處部分地嵌入熱絕緣和電絕緣材料的基層8中。
為實現(xiàn)加熱器2的預(yù)期加熱功率，有必要在加熱器中的可利用空間內(nèi)調(diào)整具有預(yù)定高度和厚度的細長帶加熱元件12的特定長度。選擇波紋化過程以使得扁平細長帶加熱元件的所需長度壓縮成適合于特定加熱器尺寸的總波紋長度。獲得的壓縮度通常稱作波紋系數(shù)，其被定義為基本扁平的帶元件的長度和所需的波紋帶元件12的總長度之比。
在細長帶加熱元件12上的表面功率負載不得超過預(yù)定的最大值，否則元件的使用壽命會大大減小。該表面功率負載由加熱器2的總功率除以細長帶加熱元件12的表面積所決定。
問題產(chǎn)生了，特別是小尺寸的加熱器2，因為即使具有可達到的最大波紋系數(shù)，也可以證明調(diào)整作為加熱器可利用空間內(nèi)的繞組的波紋帶加熱元件12的必要長度，同時還保證在相鄰繞組之間具有足夠的電氣間隙是很難的或是不可能的。這在以下的例子中進行表述。
為結(jié)合細長帶加熱元件12，需要直徑為165mm的加熱器2來提供來自230伏的電源電壓的1200瓦的功率。要求細長帶加熱元件12冷卻時具有42.8歐姆的電阻值。通過具有50微米厚度、4.1mm寬度(或高度)w以及波紋化以前具有6180mm長度的帶加熱元件12可以實現(xiàn)電需求。這樣的帶加熱元件12可以具有大約507平方厘米的表面積，并提供每平方厘米2.37瓦的表面功率負載。這樣的表面功率負載被認為是保證加熱元件12的滿意的使用壽命的最大允許值。
為將細長帶加熱元件12安裝在加熱器2中，有必要將其長度通過波紋化進行壓縮。然而，需要的波紋系數(shù)比實際達到的可以更高，并且在將元件安裝在加熱器2中時能夠提供相鄰元件的繞組間必要的電氣間隙。在本發(fā)明中，這個問題通過圖3A和3B中示出的設(shè)置得到解決或減小。如圖3A所示，導(dǎo)電的冷卻翼片20設(shè)置在波紋狀細長帶加熱元件12的第二長邊18處，并基本上沿著加熱元件12的長度間隔開，這樣導(dǎo)電材料帶沿其長度方向的高度H是變化的。翼片20適合于由與細長帶加熱元件12相同的材料形成，并優(yōu)選是設(shè)置成加熱元件12的一個整體部分。翼片20可以與細長帶加熱元件12基本上等厚，并可以設(shè)置成與細長帶加熱元件12基本上共面。合適的是，翼片20沿著細長帶加熱元件12的波紋前進。合適的是，每個翼片20具有從大約0.5到大約10mm的高度h，優(yōu)選是從大約1到大約3mm的高度h。合適的是，每個翼片20具有至少1mm到多達大約10mm的長度l。合適的是，翼片20間隔至少1mm到多達大約20mm的距離d。在一具體實施例中，翼片20具有大約2mm的高度h，大約3mm的長度l，間隔大約3mm的距離d。
在圖3A設(shè)置的具體實施例中，相應(yīng)于先前參考圖2A所描述的，與圖2A相比，細長帶加熱元件12的寬度(或高度)w減小了。與圖2A示例性設(shè)置的4.1mm相比，在圖3A設(shè)置的實施例中，細長帶加熱元件12的寬度(或高度)w為3.5mm。設(shè)置具有高度h為2mm、長度l為3mm、間隔距離d為3mm的翼片20。對于圖3A的設(shè)置，需要設(shè)置成首尾相連的具有42.8歐姆電阻的、具有翼片20的細長帶加熱元件12波紋化前的長度為5630mm。這是與圖2A的示例性實施例的元件需要6180mm的相應(yīng)長度相比較的。在很容易地獲得波紋度后，這個更短的元件很容易地在直徑為165mm的加熱器2中進行調(diào)整。該示例性的細長帶加熱元件12與它的翼片20的表面積和表面功率負載基本上和圖2A的相應(yīng)示例性實施例相同，因此這兩個示例性加熱元件表現(xiàn)出基本上相同的滿意的使用壽命。
在圖3A的設(shè)置中，熱基本上是在細長帶加熱元件12的主體部分而不是在翼片20中電產(chǎn)生的，雖然翼片20對加熱元件的總電阻稍微做出了貢獻。然而，熱很快傳導(dǎo)而且很輕易地進入翼片20，并從翼片輻射出去。因此翼片20對加熱元件的總熱輻射作用做出了巨大貢獻。
在圖3A設(shè)置的示例性實施例中，冷卻翼片20給加熱元件增加表面積，相當于沿著基本細長帶加熱元件12的長度增加連續(xù)的寬1.0mm的帶。然而，翼片20僅僅給元件增加電阻，這與通過沿著基本細長帶加熱元件12增加的寬0.24mm的連續(xù)帶所起的作用相當。
冷卻翼片20可以是任何希望的形狀。圖4示出了細長帶加熱元件12，其設(shè)有很少有效數(shù)量的、側(cè)邊傾斜的、寬間隔的翼片20。圖5示出了設(shè)有更有效數(shù)量的、間隔緊密的翼片20的細長帶加熱元件12。
如圖6所示，具有翼片20的細長帶加熱元件12也可以設(shè)有間隔開的腿22，這些腿從加熱元件12的第一長邊16延伸，并適合于至少部分地嵌入熱絕緣和電絕緣材料的基座8中。間隔開的腿22基本上是相同長度，并可以設(shè)置成與細長帶加熱元件12的材料相同，可以與細長帶加熱元件12整體設(shè)置或固定于其上。因此，由于腿22長度相同，帶的高度H獨立于腿的長度。
權(quán)利要求
1.一種輻射電加熱元件，其包括導(dǎo)電材料的細長帶(12)，該細長帶具有第一長邊(16)和第二相對的長邊(18)，且適合于在第一長邊(16)處直立地支撐在電加熱器中的熱絕緣和電絕緣材料的基座(8)上，其特征在于，細長帶(12)的第二長邊(18)設(shè)有多個基本上沿其長度方向間隔開的導(dǎo)電翼片(20)，從而形成了高度(H)變化的導(dǎo)電的帶。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)用作冷卻翼片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)由與細長帶(12)相同的材料形成。
4.如權(quán)利要求3所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)與細長帶(12)整體設(shè)置。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)設(shè)置成具有與細長帶(12)基本上相同的厚度。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)設(shè)置成與細長帶(12)基本上共面。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，細長帶(20)適合于通過嵌入熱絕緣和電絕緣材料的基座(8)中的第一長邊(16)支撐。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，細長帶(12)的第一長邊(16)基本上是連續(xù)平坦的。
9.如權(quán)利要求1到7任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，細長帶(12)的第一長邊(16)設(shè)有間隔開的腿(22)，這些腿從第一長邊(16)延伸，并適合于至少部分地嵌入熱絕緣和電絕緣材料的基座(8)中。
10.如權(quán)利要求9所述的加熱元件，其特征在于，間隔開的腿(22)設(shè)置成與細長帶(12)的材料相同。
11.如權(quán)利要求9或10所述的加熱元件，其特征在于，間隔開的腿(22)與細長帶(12)整體設(shè)置或固定于細長帶(12)上。
12.如權(quán)利要求9、10或11所述的加熱元件，其特征在于，腿(22)具有基本上相同的長度。
13.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，細長帶(12)設(shè)置成具有波紋狀。
14.如權(quán)利要求13所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)設(shè)置成具有相應(yīng)的波紋狀。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，細長帶(12)包括鐵-鉻-鋁合金。
16.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，細長帶(12)具有大約20微米到大約200微米的厚度。
17.如權(quán)利要求16所述的加熱元件，其特征在于，細長帶(12)具有大約30微米到大約100微米的厚度。
18.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，每個翼片(20)都具有大約0.5mm到大約10mm的高度。
19.如權(quán)利要求18所述的加熱元件，其特征在于，每個翼片(20)都具有大約1mm到大約3mm的高度。
20.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，每個翼片(20)都具有至少1mm的長度。
21.如權(quán)利要求20所述的加熱元件，其特征在于，每個翼片(20)都具有多達大約10mm的長度。
22.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)至少間隔1mm。
23.如權(quán)利要求22所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)間隔多達大約20mm。
24.如前述任一權(quán)利要求所述的加熱元件，其特征在于，翼片(20)具有大約3mm的長度，間隔大約3mm。
25.一種包括熱絕緣和電絕緣材料的基座(8)的電加熱器，其特征在于，電加熱器設(shè)有與前述任一權(quán)利要求所述的輻射電加熱元件(12)。
26.如權(quán)利要求25所述的電加熱器，其特征在于，熱絕緣和電絕緣材料的基座(8)包括多微孔的熱絕緣和電絕緣材料。
全文摘要
一種輻射電加熱元件，其包括導(dǎo)電材料的細長帶(12)，該導(dǎo)電材料具有第一長邊(16)和第二相對的長邊(18)，并適合于在電加熱器(2)中的熱絕緣和電絕緣材料的基座(8)上的第一長邊(16)處直立支撐。細長帶(12)的第二長邊(18)設(shè)有多個基本上沿其長度方向間隔開的導(dǎo)電翼片(20)，從而形成了高度(H)變化的導(dǎo)電的帶。
文檔編號H05B3/16GK1812671SQ200610008918
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月22日
發(fā)明者G·A·西金斯 申請人:塞拉麥斯皮德有限公司