具有吸收电磁辐射并将热辐射发射到炉腔中的介电涂布玻璃衬底的炉制造技术

本发明专利技术涉及一种炉腔，炉腔具有介电涂布玻璃或玻璃‑陶瓷衬底，衬底吸收电磁辐射，由此提高衬底和介电涂层组合物的温度，并将热辐射发射到炉腔中。

Furnace with dielectrically coated glass substrates that absorb electromagnetic radiation and emit thermal radiation into the furnace chamber

The invention relates to a furnace chamber, which has dielectric coated glass or glass-ceramic substrate, which absorbs electromagnetic radiation, thereby improving the temperature of the substrate and dielectric coating composition, and radiating thermal radiation into the furnace chamber.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有吸收电磁辐射并将热辐射发射到炉腔中的介电涂布玻璃衬底的炉
本专利技术涉及一种具有介电涂布玻璃或玻璃-陶瓷衬底的炉，所述介电涂布玻璃或玻璃-陶瓷衬底吸收电磁辐射并将热辐射发射到炉腔中。
技术介绍
家用电加热炉和微波炉无法在炉腔内产生均匀的温度。电加热炉内的温度通常上升缓慢并且根据距热源的距离而变化。微波不会穿过炉腔内的每个空间，并且会产生热节点和冷节点。为了改善温度的均匀性，可使用旋转平台使炉腔内的内容物移动，或使用波搅拌器来使微波分散，但微波炉很少达到产生美拉德(Maillard)反应(例如食品中的焦糖化)的必要温度，并且通常需要额外热源来达到电加热炉的温度。涂层组合物已被涂覆于玻璃衬底，诸如电加热炉的门和窗，以反射热量并改善腔内的温度均匀性。然而，许多涂布衬底不能很好地反射热量，并且热量会穿过玻璃并逸散到外部环境中。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有介电涂布玻璃或玻璃-陶瓷衬底的炉，所述介电涂布玻璃或玻璃-陶瓷衬底吸收优选地具有窄波长分布的电磁辐射，由此提高衬底和介电涂层组合物的温度。然后，衬底和介电涂层组合物将优选地具有宽波长分布的热辐射发射到炉腔中。炉腔能够被快速加热到大致均匀的温度。可最小化或消除热节点和冷节点，并且不需要旋转平台和额外的热源。本专利技术的一些实施例涉及一种炉，所述炉包括：具有多个壁的封闭腔，其中至少一个壁包括玻璃或玻璃-陶瓷衬底；电磁辐射源，所述电磁辐射源优选地具有窄波长分布；以及涂覆到所述衬底的介电涂层组合物，其中所述介电涂层组合物吸收电磁辐射，由此提高所述衬底和介电涂层组合物的温度。然后，所述衬底和介电涂层组合物将优选地具有宽波长分布的热辐射发射到所述腔中。在一些实施例中，所述介电涂层组合物包括金属氧化物、陶瓷氧化物或其组合，其中所述金属氧化物任选地掺杂有卤素、后过渡金属或其组合。本专利技术还提供一种具有电磁辐射源和涂覆到衬底的介电涂层组合物的炉，其中所述炉包括：具有多个壁的封闭腔，其中至少一个壁包括玻璃或玻璃-陶瓷衬底；位于所述衬底的至少一侧上的第一涂层；以及位于所述第一涂层的顶部或位于所述衬底的与所述第一涂层的相对侧上的第二涂层。所述第一涂层可包括锡源、氟源和任选的钛源、任选的二氧化硅源或其组合。所述第二涂层可包括锡源、氟源和任选的铈源、锆源或其组合。本专利技术还提供了一种制备具有电磁辐射源和涂覆到所述衬底的介电涂层组合物的炉的方法，包括以下步骤：将未涂布的玻璃或玻璃-陶瓷衬底加热至1050-1200°F之间的温度；并且将涂层组合物涂覆到未涂布的衬底的至少一侧。本专利技术的炉可用于所有住宅、商业、实验室和工业应用中以提高炉的内容物的温度。附图说明图1示出了现有技术中具有热节点和冷节点的微波炉。图2示出了本专利技术一个实施例中炉腔内热量的吸收和辐射。图3示出了本专利技术一个实施例中利用介电涂层组合物实现的热量的吸收和辐射。图4示出了本专利技术的将介电涂层组合物涂覆在衬底的两侧上的一个实施例。图5为本专利技术的多层涂层的示意图。具体实施方式图1示出了现有技术中的微波炉。即使当炉壁设计成反射微波时，在炉腔内仍然会存在冷节点或冷区域，在冷节点或冷区域处，加热不如腔内其它地方有效。在穿过腔的微波的节点或低点处会存在冷节点。这种炉通常将利用诸如食物旋转平台或波搅拌器之类的部件来将内容物移动到热节点中或使微波分散。这些部件增加了炉的成本和复杂性，并且不一定能解决腔加热低效的根本问题。本专利技术提供了一种具有介电涂布玻璃或玻璃-陶瓷衬底的炉。涂布衬底吸收优选地具有窄波长分布的电磁辐射，由此提高衬底和介电涂层组合物的温度，并将优选地具有宽波长分布的热辐射发射到炉腔中。无论其形状如何，涂布衬底(诸如涂布炉腔壁)几乎都能够被即时且均匀地加热。被加热的涂层组合物和衬底会即时地将热量发射到炉腔中，这减少了将腔内的内容物加热到期望温度所需的时间。不需要现有技术中的用于使炉内的内容物移动并使电磁辐射分散的附加部件。图2示出了利用本专利技术的涂布衬底实现的炉腔中热量的吸收和辐射。尽管图2中示出了波搅拌器，但是如上所述，在本专利技术的装置中不需要波搅拌器。本专利技术的涂布衬底在衬底的一侧或多侧上可以具有一个或多个涂层。因为第一涂层不一定会吸收100％的电磁辐射并且一定百分比的电磁辐射可能会透射穿过涂布衬底，因此可有利地设置第二涂层。附加的涂层将吸收穿过第一涂层的透射的电磁辐射，并将这种吸收的辐射作为热量发射到炉腔中。这样，能够确保100％的电磁辐射被吸收并作为热量发射到炉腔中。在一些实施例中，第一涂层吸收至少80％、至少90％或至少95％的电磁辐射，第二涂层吸收剩余的20％、10％或5％的电磁辐射。本专利技术的涂层能够通过热解沉积来涂覆，热解沉积不与大气或化学物质发生反应，并且不受高温的影响。这样就克服了溅射涂层的局限性。在本专利技术中使用的术语“玻璃”应理解为包括玻璃和玻璃-陶瓷，包括但不限于钠钙、硼硅酸盐和锂硅铝酸盐玻璃和玻璃-陶瓷。术语“衬底”表示能够涂覆本文所述的涂层的平台。本专利技术的衬底的形状不受限制。衬底可以为扁平的、弯曲的、凹面的或凸面的，并且可以具有矩形、正方形或其它形状。因为本专利技术的涂层组合物(至少与衬底接触的涂层)通过共用氧原子并成为Si-O-X链的一部分而化学键合到衬底，因此他们是热解性的。热解涂层是“硬质的”，且不同于机械粘附到衬底上的例如涂料的“软”涂层。与粘附涂层相比，热解涂层具有优异的耐磨性，不易被刮掉，并且通常不需要保护性面层(topcoat)。本专利技术的至少与衬底接触的涂层组合物为介电性的。介电材料的温度不会因频率振荡而升高。介电材料的频率是迟滞的，并且与随频率振荡的例如水分子相比，这种力的累积与一些摩擦一起将以更快的速率产生热量。本专利技术的热解涂层应该足够迟滞以抵抗试图使其移动的力，从而具有这种能量累积。来自炉的电磁辐射能够具有许多不同的波长，并且应对介电涂层的组成和性质进行选择以使迟滞存在。例如，如果介电涂层以较长波长的频率振荡，则介电涂层不会快速发热。如果频率太高，则介电涂层将具有较小的响应和较少的能量累积，并且介电涂层可能不太快速地升温。在本专利技术的一些实施例中，电磁辐射是微波辐射。微波辐射应使得介电涂层快速发热。优选地，电磁辐射具有窄波长分布，并且介电涂层组合物发射具有宽波长分布的热辐射。如果超过50％的辐射在λ0-0.05λ0至λ0+0.05λ0的波长区间内，则波长分布较窄，其中，λ0为具有最高强度的波长。2.45MHz为电磁辐射的典型频率。波长通常为12.2厘米，其相对光源的变化最小。这样的波长较窄，并且产生的大多数电磁辐射也较窄。如果小于50％的辐射在λ0-0.25λ0至λ0+0.25λ0的波长区间内，则波长分布较宽，其中λ0为具有最高强度的波长。宽波长分布例如为1,000至15,000nm或1,000至21,000nm。在21,000nm之后几乎没有影响。峰值波长与温度有关，但大约90％的发射的热辐射非常宽。例如，3,500nm处的峰值分布为大约1,000至15,000nm。本专利技术的涂层组合物(至少与衬底接触的涂层)为具有导电性的介电涂层。应对涂层组合物的化学组成、厚度和其它性质进行选择以与电磁辐射相耦合，从而根据需要缓慢或快速地升高温度。此外，应考虑炉的操作参数，诸如电磁辐射开/关周期、频率、波长和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炉，包括：具有多个壁的封闭腔，其中至少一个壁包括玻璃或玻璃‑陶瓷衬底；电磁辐射源；以及涂覆到所述衬底的介电涂层组合物，其中所述介电涂层组合物吸收电磁辐射，由此提高所述衬底和所述介电涂层组合物的温度，并且其中所述介电涂层组合物将具有宽波长分布的热辐射发射到所述腔中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.03 US 62/370,4431.一种炉，包括：具有多个壁的封闭腔，其中至少一个壁包括玻璃或玻璃-陶瓷衬底；电磁辐射源；以及涂覆到所述衬底的介电涂层组合物，其中所述介电涂层组合物吸收电磁辐射，由此提高所述衬底和所述介电涂层组合物的温度，并且其中所述介电涂层组合物将具有宽波长分布的热辐射发射到所述腔中。2.根据前述权利要求所述的炉，其中所述介电涂层组合物包括金属氧化物、陶瓷氧化物或其组合。3.根据前述权利要求中一项或多项所述的炉，其中存在金属氧化物，并且所述金属氧化物掺杂有卤素、后过渡金属或其组合。4.根据前述权利要求中一项或多项所述的炉，其中存在金属氧化物，并且所述金属氧化物包括氧化锡、氧化钛、氧化硅、氧化铈、氧化锆或其任意组合。5.根据前述权利要求中一项或多项所述的炉，其中存在所述陶瓷氧化物，并且所述陶瓷氧化物包括锆VI、铈III或其组合。...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·奥赖恩，
申请(专利权)人：肖特嘉姆创公司，
类型：发明
国别省市：美国,US