电加热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种包括具有厚膜电阻加热轨迹７的绝缘基体的厚膜电加热器１，其中电阻轨迹７包括至少两个由电阻率比电阻轨迹的电阻率低的材料例如银形成的桥１１连接的分离的部分。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种包括施加在电绝缘基底上的电阻厚膜加热轨迹的厚膜电加热器，尤其涉及一种用于液体加热容器中的电加热器。这种加热器的例子在WO 96/18331和WO 96/14796中描述了。为了以最低的成本制造加热器，重要的是如此设计轨迹布局，使得最好地利用材料。轨迹的整个电阻由轨迹材料和轨迹的长度与宽度确定。对于给定的操作电压，轨迹的功率输出由其电阻和由轨迹的长度和宽度确定的“微”功率密度(轨迹本身的功率密度)确定。然而，轨迹不覆盖整个绝缘基体，因为例如必须在轨迹的各个部分之间提供间距。因而，整个加热器的(由绝缘层覆盖的区域上的)“微”功率密度将大大小于轨迹的功率密度。这两个功率密度之比表示浪费的空间量因而也是浪费的用于制造加热器的材料量。在现有的加热器设计中，该比小于60％。一般地说，要求加热器的功率输出在某个密度下例如50Wcm-2被设置为某个值，例如3KW，然后由轨迹材料的电阻确定轨迹材料的长度和宽度。轨迹的长度和宽度的的乘积给出微功率密度，同时长度除以宽度而确定轼率。理论上，轨迹布局要尽要能密实，以便减少材料浪费，而同时仍要满足所需的功率输出和轨迹的最大微功率密度。然而，设计致密的轨迹布局受到称为“电流密集”现象的限制。按照这一现象，电流趋于取围绕轨迹的拐弯的内部的电阻最小的通路。在急剧拐弯处这尤其重要，在那里电流积聚而引起拐弯的内部的轨迹过热到如此的程度，以致使轨迹断裂。按照现有的设计，如WO 96/17496所述，相邻的宽电阻轨迹用轨迹的大的弧线环路连接起来，以避免电流密集。然而这导致在环路区域中的大的基体面积不能被轨迹覆盖，使得加热器的总的微功率密度减少。另一种方法是使用多个窄轨迹，这样可以显著减少电流密集效应。轨迹在电气上平行地排列，从而使得个有相当于所需宽度的单个轨迹的总宽度。然而，可以理解，在相邻轨迹之间需要留有间距，以便电绝缘和减少轨迹之间的交叉加热。因而，如果平行地提供多个轨迹，则由于这些相邻的平行轨迹之间的间距而浪费相当的空间。这再一次减少了加热器的总的微功率密度。因而，为了增加加热器的总的微功率密度，需要使轨迹尽可能宽，因为每个轨迹必须和其相邻的轨迹分开，以便阻止电连接与/或起弧。这样，轨迹越宽，需要覆盖整个绝缘基体的轨迹的圈数和轨迹之间的空间数量越少，使得浪费的空间越少。然而为达此目的，必须找到一种方法，用于克服在轨迹的相邻圈之间的轨迹中发生的电流密集问题。此外，加热器可能具有必须由电阻轨迹避开的障碍物，例如用于控制装置的接点焊盘，或接点安装位置。避开这些障碍物在基体上便产生空间，因而也减少了加热器的总的功率密度。按照本技术，提供一种包括具有厚膜电阻加热轨迹的绝缘基体的厚膜电加热器，其中电阻轨迹包括至少两个由电阻率比电阻轨迹的电阻率低的材料的桥连接的分离的部分。这样，借助于本技术，在形成紧凑轨迹布局时可以避免大曲率的拐弯，因为这种拐弯可用桥代替。此外，桥可以用于绕过加热器上的障碍物。桥的高导电率防止或大大减少围绕桥中的任何拐弯的电流密集效应，因为在这种材料中，从拐弯的内缘至外缘的电阻差别不那么显著。相应地，如果需要，可以采用更急剧拐弯的导电轨迹，这在此类桥用于绕过障碍物的情况下是非常重要的。取代用于连接轨迹部分的大半径的环使得轨迹布局更加紧凑，这意味着加热器可以实现较高的宏功率密度，这意味着，对于给定的功率输出，加热器可以较小，从而节省大量的用于金属支撑板、加热轨迹和绝缘层材料的材料费用。此外，最好桥可以比电阻轨迹窄得多，借以维持微功率密度接近于电阻轨迹的微功率密度，同时在基体上使用小的空间。例如，如果使用电阻率为轨迹材料的电阻率的0.1的材料，则在保持相同功率密度的同时可以作成0.1倍于轨迹宽度的宽度。为了减少所用桥接材料的数量，最好使桥基本上为直线的，最好具有基本上恒定的宽度。当然，也可以使用其它合适形状的桥。例如，当连接两个平行轨迹的两端时，桥可以是直线的，或者如果需要避开障碍物，则可以是曲线的。最好桥完全跨过轨迹部分的宽度延伸，以便确保电流均匀地流入桥。最好桥垂直地跨过轨迹部分延伸。最好电阻轨迹包括至少两个在相应端点由导电桥相连的平行的轨迹部分。可以设计出各种轨迹结构，这在某种程度上取决于加热器板或基体的形状。例如，轨迹可以布置成一系列的平行的直的部分，其相邻部分的端点相连。这尤其适用于方形或矩形加热器。在另一种结构中，可以在基体上设置两个平行的电阻轨迹的嵌套螺旋。在其上具有两个螺旋轨迹的圆形基体的情况下，在螺旋外端的区域中，必然有一部分绝缘层未被电阻轨迹覆盖。按照本技术，最好使双螺旋的内外轨迹基本上延伸到加热器基体的外边缘，并把两端用两个或多个导电桥连接。用这种方式，螺旋轨迹的覆盖面可以尽可能地向基体的外周边扩展，使得避免在该区域中所需的拐弯。不过，在最佳实施例中，电阻轨迹呈同心的C形环的形状。为了最大的覆盖，每个环可以基本上延伸360°，从而只剩下端点之间用于绝缘和形成桥的足够的间隔。环的端点可以通过桥成对地互连，使得形成连续的导电通路。这在用于圆形加热器时尤其有利。加热器的中心区域可以没有轨迹，例如用于容纳如WO97/04694中披露的加热器中的温度检测储槽(sensingsump)。这一没有轨迹的区域可以相当小，而只受电流密集条件的限制。在一个实施例中，轨迹基本上具有恒定的宽度。为了给出所需的功率输出，可以计算轨迹的总长度和面积。已经发现，使用具有每平方0.1Ω电阻的标准轨迹材料产生3KW的加热功率和大约50Wcm-2的微功率密度，轨迹应当大约5.7mm宽，100mm长。相邻环的相邻端由桥连接在一起，使得电流方向从一个轨迹部分到一个轨迹部分而改变。在另一个结构中，交替环的相对端由桥连接在一起。这产生实际上呈螺旋发针形的轨迹，并允许轨迹的接线端部分彼此靠近，这是有利的，例如在这些部分之间需要大的电压降以有助于由WO 97/39603描述的机构执行的受控失效的情况。如上所述，目前的轨迹膜加热器具有小于被加热轨迹覆盖的60％的宏微功率密度比。本技术可以达到更高的比，例如超过70％或者甚至80％到85％。因此，从另一方面，本技术提供一种70％以上的最好超过80％的绝缘区域由加热轨迹覆盖的厚膜加热器。最好在加热器的中心提供有用于连接电阻轨迹的一个或多个接头。如上所述，例如在圆形加热器的情况下，加热器电阻轨迹不能设置在加热器的中心，因为此时轨迹的曲率太大，电流密集引起超过规定的过热。这样，在加热器的中心必须至少留下一些空间，并且通过在这中心部分安装所需的元件控制装置而实现设计小型化。可以设置导电桥用于连接两个以上的轨迹部分，例如桥可以形成电支路，或并连两个或几个部分。在轨迹膜加热器的中心区域设置一对接头本身是一种新的结构，因此，从又一方面，本技术提供一种轨迹膜加热器，其包括设置在加热器中心区域的一对电接头。对于圆形加热器，最好接头被设置在由绝缘基体的大约一半的半径限定的区域内，设置在由大约三分之一的半径限定的区域内更好。导电桥可以形成为包括高比例导电材料例如银的油墨的印刷条。这种油墨例如目前用于形成轨迹的接线端，并且如果对两种目的使用相同的油墨，便可以通过一次印刷操作来形成。虽然如上所述，轨迹可以使用恒定的宽度，但已经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚膜电加热器，包括一设置有一厚膜电阻加热轨迹的绝缘基底，其中电阻轨迹包括至少两个由电阻率比电阻轨迹的电阻率低的材料制成的桥连接起来的分立的部分。

【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：约翰C泰勒，劳伦斯迪阿斯，
申请(专利权)人：斯特里克斯有限公司，
类型：实用新型
国别省市：GB[英国]