制造烹飪器具的方法
【專利摘要】一種制造烹飪器具的方法，包括：使用給料，所述給料包括圍繞絕緣材料的芯的金屬材料的線材，在噴頭處使所述給料熔化以產(chǎn)生熔滴流；控制氣體流到所述熔滴流的流量，所述氣體流包括至少一種反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體與熔滴反應(yīng)，從而產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)產(chǎn)物的電阻率高于所述金屬材料的電阻率；以及將所述熔滴流從所述噴頭噴射到基體上，由此產(chǎn)生電阻加熱層以用于烹飪器具。
【專利說明】制造烹飪器具的方法
[0001]本申請是申請日為2009年5月I日、申請?zhí)枮?00980120441.2 (PCT/US2009042560)、發(fā)明名稱為“使用加熱器涂層的烹飪器具”的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請
[0003]本申請要求2008年5月I日提交的美國臨時申請N0.61/126，095的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部教示內(nèi)容通過參引結(jié)合在本文中。

【背景技術(shù)】
[0004]烹飪過程涉及熱以受控制的方式傳遞到食物。概念上，認(rèn)為熱以三種方式傳遞:傳導(dǎo)、對流和輻射。這些過程一般好理解并且已經(jīng)通過歷史悠久的數(shù)學(xué)方法被描述。
[0005]在電烤箱中，熱通常從位于烤箱爐腔內(nèi)的電加熱元件通過輻射傳遞。當(dāng)前最廣泛使用的加熱元件是Cal-rod，該Cal-rod是線材，通常為鎳鉻線材，其被封裝在鎳管或護(hù)套中并且通過諸如氧化鎂的碎陶瓷與護(hù)套絕緣。Cal-rod在所有的方向上輻射熱，由此其中大部分能量被引向烤箱的壁，而不是食品。此外，烤箱的通常被覆蓋在瓷中的壁吸收其中大部分輻射能量，從而加熱壁而不是將能量反射回到正在烹飪的食物。
[0006]現(xiàn)代的烤箱往往增加了對流組件，其中風(fēng)扇或者鼓風(fēng)機(jī)使烤箱爐腔周圍的空氣移動，使得空氣被Cal-rod加熱然后在食物上方和食物周圍循環(huán)，從而傳遞其熱以烹飪食物。在燃?xì)饪鞠渲?，燃燒器位于烤箱?nèi)并且釋放對流熱。通常，人們不能在烤箱烹飪中發(fā)現(xiàn)傳導(dǎo)性熱傳遞，雖然傳導(dǎo)對熱而言通常是最快的方式。實際上，加快的烹飪速度是廣受歡迎的設(shè)計參數(shù)。
[0007]對于烹飪器具，常規(guī)的Cal-rod加熱元件較為理想，因為其成本低并且非常堅實耐用。但是，這些加熱器具有熱量較少分配到被烹飪食物的缺點。已經(jīng)被提出用于烹飪器具的其它加熱元件包括電阻材料的厚膜涂層。但是，厚膜由玻璃構(gòu)成，因此如果熱膨脹條件不精確匹配，它們易于脆性破裂。其它類型的加熱器涂層包括通過例如噴鍍、化學(xué)氣相沉積以及蒸發(fā)制成的薄膜電阻層，它們成本非常高并且對于烤箱烹飪一般不實用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，制造烹飪器具的方法包括:使用給料，所述給料包括圍繞絕緣材料的芯的金屬材料的線材，在噴頭處使所述給料熔化以產(chǎn)生熔滴流；控制氣體流到所述熔滴流的流量，所述氣體流包括至少一種反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體與熔滴反應(yīng)，從而產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)產(chǎn)物的電阻率高于所述金屬材料的電阻率；以及將所述熔滴流從所述噴頭噴射到基體上，由此產(chǎn)生電阻加熱層以用于烹飪器具。
[0009]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中,烤箱包括:帶有加熱元件的殼體,所述加熱元件具有加熱層；支承結(jié)構(gòu)；以及控制系統(tǒng)，用以控制烤箱的操作溫度。所述加熱器層優(yōu)選是熱噴涂層。熱噴涂涂層工藝可用于沉積涂層，該涂層在通電時作為加熱器。在使用熱噴涂制造加熱元件的優(yōu)選方法中，粉末或線材形式的材料被熔化并形成熔滴流，利用載氣使熔滴朝向?qū)⒋扛驳谋砻婕铀?。熔滴以高速、有時是以超音速撞擊表面，并且非?？焖俚毓袒杀馄降男∑?。通過使噴涂設(shè)備在表面上方來回移動，形成包括這些固化的小片的大致片層狀涂層。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，烹飪用烤箱包括:多個壁，所述多個壁限定烤箱爐腔；和加熱元件，所述加熱元件與所述烤箱爐腔熱連通。所述加熱元件包括至少一個熱噴涂電阻加熱層，所述電阻加熱層包括大致片層狀的結(jié)構(gòu)，所述大致片層狀的結(jié)構(gòu)包括第一材料和第二材料，其中，所述第一材料是導(dǎo)電材料，并且所述第二材料是電絕緣材料。電連接器可向所述電阻加熱層供電，從而產(chǎn)生熱。
[0011]通過提供包括導(dǎo)電材料和電絕緣材料的電阻加熱層提高了所述加熱器元件的體電阻率和進(jìn)而提高了熱產(chǎn)生能力，其中，電絕緣材料具有比導(dǎo)電材料高的電阻。在一些實施方式中，所述電阻加熱層的體電阻率比所述傳導(dǎo)材料的電阻率高大約10倍或更多倍。在其它實施方式中，所述電阻加熱層的體電阻率比所述傳導(dǎo)材料的電阻率高大約10倍到大約1000倍。在所述電阻加熱層中所述電絕緣材料的體積含量可為至少大約40%，并且在一些實施方式中，其體積含量在大約40%至80%之間。
[0012]可在支承基體上熱噴涂所述電阻加熱層，該支承基體包括烤箱爐腔的壁。在支承基體導(dǎo)電的情形下，必需在所述基體上沉積電絕緣層，并在所述絕緣層之上沉積所述電阻加熱層。所述電絕緣可熱噴涂在所述支承基體上。所述電阻加熱層可位于所述烤箱爐腔的外側(cè)或內(nèi)側(cè)。在所述支承基體電絕緣的情形下，可在所述基體上直接地?zé)釃娡克鲭娮杓訜釋印?br> [0013]加熱元件優(yōu)選地包括平板加熱器，其可形成烤箱爐腔的壁或者容置在烤箱爐腔的壁內(nèi)或靠近烤箱爐腔的壁安裝。加熱元件可包括在支承基體上預(yù)先限定的電路圖案。加熱器可有利地將其熱量均勻地分布在寬闊的表面上。加熱器面板可布置在烤箱爐腔內(nèi)或烤箱爐腔周圍的多個表面上，以在所述烤箱爐腔內(nèi)提供大致均勻分布的輻射熱能。加熱器面板可懸掛于烤箱爐腔的頂壁，以提供強(qiáng)輻射熱，如用于燒烤。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的烤箱可進(jìn)一步包括對流部件，其包括例如空氣循環(huán)系統(tǒng)，該空氣循環(huán)系統(tǒng)提供與加熱元件熱接觸的空氣流。本發(fā)明的電阻層加熱元件也可定位在空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部，如定位在鼓風(fēng)機(jī)的表面上，以便增強(qiáng)向與對流空氣流的熱傳遞。
[0015]本發(fā)明的加熱器元件可布置在烤箱爐腔的表面上，以提供傳導(dǎo)性烹飪表面。該傳導(dǎo)性烹飪表面可包括所述烤箱爐腔內(nèi)的擱架。該擱架可以是隔板以形成雙烤箱。擱架可包括通過絕緣層分開的位于所述擱架的一側(cè)上的第一加熱元件和位于所述擱架的相對側(cè)上的第二加熱元件。通過烤箱控制系統(tǒng)可單獨(dú)地控制所述兩個加熱元件。
[0016]在其它方面，加熱器元件可布置在烤箱架上，該烤箱架可安裝在烤箱爐腔內(nèi)并且電連接到烤箱。該加熱器元件可布置在容器上，該容器可容置在烤箱爐腔內(nèi)并且電連接到烤箱。
[0017]在又進(jìn)一步的實施方式中，烤箱可包括高溫(例如，650° — 700° )比薩烤箱。該比薩烤箱具有通過熱噴涂工藝形成的一個或多個電阻加熱層。該比薩烤箱可包括在烤箱爐腔內(nèi)的涂層，以提供石塊狀的外觀。該涂層可通過熱噴涂形成，并且可包括堇青石或其它陶瓷材料。
[0018]在多個其它的方面中，本發(fā)明針對用于具有熱噴涂電阻加熱層的烤箱的加熱元件，以及制造使用熱噴涂涂層的烤箱和烤箱加熱元件的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的熱噴涂加熱器層的微觀結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0020]圖2A是根據(jù)本發(fā)明一個方面的分層的加熱器元件橫截面圖；
[0021]圖2B是圖2A的加熱器元件的平面圖；
[0022]圖3是烤箱的前主視圖；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的在五個壁上具有加熱器面板的烤箱的立體圖；
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施方式的具有內(nèi)部輻射加熱器的烤箱的立體圖；
[0025]圖6是具有加熱器面板和用于對流加熱的鼓風(fēng)機(jī)的烤箱的立體圖；
[0026]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個方面的用于具有加熱器涂層的對流烤箱的鼓風(fēng)機(jī)的立體圖；
[0027]圖8是具有帶加熱器涂層的可拆卸隔板的烤箱的立體圖；
[0028]圖9是具有烤箱架的烤箱的立體圖，烤箱架上帶有加熱器涂層；
[0029]圖10是具有烤盤的烤箱的立體圖，烤盤中帶有整體式加熱器元件；
[0030]圖11是具有加熱擱架并且在頂面和底面上具有加熱器涂層元件的比薩烤箱的立體圖；
[0031]圖12是具有陶瓷壁插入件的比薩烤箱的立體圖；
[0032]圖13示出具有整體式加熱器涂層的灶面燃燒器的仰視圖和俯視圖；
[0033]圖14示出具有安裝在云母板上的分開的加熱器的灶面燃燒器的俯視圖和仰視圖；
[0034]圖15示出具有安裝到灶面下側(cè)的加熱器涂層的玻璃灶面。

【具體實施方式】
[0035]本申請要求2008年5月I日提交的美國臨時申請N0.61/126，095的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部教示內(nèi)容通過參引結(jié)合在本文中。
[0036]通過熱噴涂工藝可形成電阻加熱元件。對于包括金屬和陶瓷在內(nèi)的各種材料的沉積涂層，熱噴涂是一項通用技術(shù)。其包括使用粉末作為給料的系統(tǒng)(例如，電弧等離子噴涂系統(tǒng)、火焰噴涂系統(tǒng)和高速氧燃噴涂(HVOF)系統(tǒng))、使用線材作為給料的系統(tǒng)(例如，電弧線材噴涂系統(tǒng)、HVOF線材噴涂系統(tǒng)和火焰噴涂系統(tǒng))和使用它們的組合的系統(tǒng)。
[0037]電弧等離子噴涂是一種用于將材料沉積在各種基體上的方法。直流電電弧產(chǎn)生電離的氣體(等離子體)，電離的氣體被用于以類似于噴漆的方式噴涂熔融的粉末材料。
[0038]電弧線材噴涂系統(tǒng)通過熔化兩條線材(例如，鋅、銅、鋁或其它金屬)的末端并且利用載氣(例如，壓縮空氣)將產(chǎn)生的熔滴運(yùn)送到待涂覆的表面來起作用。通過由兩條線材之間的電勢差所產(chǎn)生的電弧熔化線材給料。
[0039]在火焰噴涂中，利用燃燒的火焰熔化線材或粉末給料，通常通過點燃氧氣與另一種氣體(例如，乙炔)的氣體混和物來產(chǎn)生燃燒的火焰。
[0040]HVOF使用在小腔室中點燃的燃燒氣體(例如，丙烷和氧氣)。腔室中高的燃燒溫度使氣體壓力同時升高，進(jìn)而從腔室中的孔口產(chǎn)生速度非常高的流出氣體。該高溫、高速氣體既用于熔化給料(例如，線材、粉末或者它們的組合物)并且又用于以在330 - 1000米/秒的范圍內(nèi)的速度將熔滴運(yùn)送到基體的表面。壓縮氣體(例如，壓縮空氣)被用于進(jìn)一步加速熔滴并且冷卻HVOF設(shè)備。
[0041]通常用于熔點相對較低的材料的其它系統(tǒng)賦予粉末顆粒很高的速度，使得當(dāng)它們撞擊基體時通過動能的轉(zhuǎn)化而使顆粒熔化。
[0042]熱噴涂涂層具有獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。在該沉積過程中，每個顆粒進(jìn)入氣體流、熔化并且冷卻成獨(dú)立于其它顆粒的固體形式。當(dāng)顆粒撞擊被涂覆的表面時，它們撞擊(“濺射(splat)”)成為扁圓形的小片并且以高冷卻速率固化。通過在基體上方重復(fù)地來回移動噴涂設(shè)備(噴槍)從而逐層積聚直至已經(jīng)達(dá)到理想的涂層厚度而在基體上積聚涂層。因為顆粒在濺射時固化，所以產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)是大致片層狀的，其中近乎圓形小片的晶粒無規(guī)則地堆疊在基體的平面上方。
[0043]如果用于形成電阻加熱層的原始材料由兩種或更多種不同材料混合構(gòu)成，則噴涂涂層的微觀結(jié)構(gòu)可以是兩種或更多種晶粒的片層狀陣列。如在圖1中所示，可看到兩種不同的材料形成兩種互穿、互連的晶格，而互連度是所給材料的比例的函數(shù)。特別是，如果一種材料碰巧是電絕緣的，而一種導(dǎo)電，則導(dǎo)電率(電阻率)將取決于導(dǎo)電材料的互連度。在圖1中，沉積的微觀結(jié)構(gòu)包括沉積在基體100上不同材料的三個離散相。材料A和B分別是絕緣體和導(dǎo)體。畫有陰影線的相表示附加的材料，其可被選擇地添加用于工程目的，例如，為了粘合、熱膨脹、熱傳導(dǎo)和發(fā)射能力。虛線指示通過晶格的電流路徑。
[0044]為了使沉積的涂層在施加電壓時利用期望的功率水平來產(chǎn)生特定量的熱，該涂層總體上必須具有特定電阻，該電阻由所述期望的功率水平?jīng)Q定。如下式，由所施加的電壓V和期望的功率水平P來計算電阻R。
[0045]R = V2/P
[0046]涂層的電阻是涂層的幾何結(jié)構(gòu)的函數(shù)。具體地，可根據(jù)電流路徑長度(L)、電流通過的橫截面面積(A)以及材料的電阻率P，通過下述公式測量涂層的電阻:
[0047]R = P.L/A
[0048]因此，為了設(shè)計將在給定電壓下工作的針對給定功率水平和給定幾何結(jié)構(gòu)的涂層，人們僅僅只能使用下述公式確定材料的電阻率:
[0049]P = R.A/L = V2.A/ (P.L)
[0050]例如，可通過在給料中使用導(dǎo)體和絕緣體的不同混合直到以經(jīng)驗為主地找到具有所需電阻率的涂層而獲得具有所需電阻率P的混合物。根據(jù)另一項技術(shù)，如在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述地，通過控制在沉積過程中給料(如，金屬)和與給料進(jìn)行反應(yīng)的氣體(如，環(huán)境氣體)之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的量可至少部分地控制電阻率。
[0051]電阻率為受控變量這一點非常重要，因為這對于加熱器設(shè)計者而言意味著附加的自由度。在大部分情形下，例如鎳一鉻的加熱器材料的電阻率是固定值。在此情況下，加熱器設(shè)計者必須調(diào)整加熱器的幾何結(jié)構(gòu)(L和A)以獲得期望的功率。例如，如果需要通過繞管纏繞鎳一鉻線來加熱管，那么設(shè)計者必須針對A即電流必須通過的橫截面面積來選擇恰當(dāng)直徑的線和針對L即電流的總路徑長度來選擇繞組的間距。
[0052]作為電加熱器作用的熱噴涂涂層可包括任何導(dǎo)電材料，但是總體上選擇具有高電阻率的材料是有利的。這樣允許產(chǎn)生具有高電壓和低電流的功率，優(yōu)選通常使用諸如120V或240V的電壓。甚至可更有利地，通過增加諸如金屬氧化物的絕緣組分到熱噴涂涂層而促使加熱器涂層的電阻率大于比如鎳一鉻之類的普通材料的通常值。這樣具有允許加熱器涂層的設(shè)計具有緊實的尺寸、特別是更短的電流路徑的效果，并且使這些加熱器涂層的設(shè)計在各種應(yīng)用中非同尋常地實用。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過熱噴涂沉積的加熱器涂層包括導(dǎo)電材料和電絕緣材料，電絕緣材料具有比導(dǎo)電材料高的電阻，使得加熱器涂層的體電阻率(P)較導(dǎo)電材料升高。在某些實施方式中，體電阻率升高大約11倍或更多倍。在其它一些實施方式中，體電阻率升高超過導(dǎo)電材料電阻率大約11到大約13倍。根據(jù)某些實施方式，在電熱器涂層中絕緣材料的體積含量為至少大約40 %，并且在優(yōu)選實施方式中，體積含量在大約40 % —80%之間。
[0054]可用于在熱噴涂加熱器涂層中形成導(dǎo)電組分的材料示例包括但不限于:諸如金剛砂或碳化硼的碳化物；硼化物；諸如二硅化鑰或二硅化鎢的硅化物；以及諸如鋁酸鑭或氧化錫之類的氧化物，它們具有對該技術(shù)適用的導(dǎo)電特性。對于絕緣材料，氧化物在應(yīng)用中非常好，特別是Al2O3,其耐火其耐熔、絕緣并且便宜。氮化鋁和莫來石也可適合作為絕緣材料。
[0055]金屬組分的給料也可用于形成加熱器涂層的導(dǎo)電組分，并且特別是能夠通過與氣體的反應(yīng)形成氧化物、碳化物、氮化物和/或硼化物的金屬組分。示例性的金屬組分包括但不限于:諸如鈦(Ti)、釩(V)、鈷(Co)、鎳(Ni)的過渡金屬以及過渡金屬合金；諸如鎂(Mg)、鋯(Zr)、鉿(Hf)和鋁(Al)的高活性金屬；諸如鎢(W)、鑰(Mo)和鉭(Ta)的耐熔金屬；諸如鋁/氧化鋁和碳化鈷/碳化鎢的金屬化合物；以及諸如硅(Si)的類金屬。這些金屬組分通常具有范圍為1-100X10_8的電阻率。在涂覆工藝(例如，熱噴涂)過程中，金屬組分的給料(例如，粉末、線材或?qū)嵭陌?被熔化以產(chǎn)生熔滴并且暴露于包含氧氣、氮?dú)狻⑻己?或硼的反應(yīng)氣體中。該暴露允許熔融金屬組分與氣體反應(yīng)，從而在熔滴的至少一部分上產(chǎn)生氧化物、氮化物、碳化物或硼化物的衍生物，或者它們的組合物。
[0056]反應(yīng)的金屬組分的性質(zhì)取決于沉積中所使用的氣體的量及氣體的性質(zhì)。例如，使用純氧氣得到金屬組分的氧化物。另外，氧氣、氮?dú)夂投趸嫉幕旌衔锏玫窖趸?、氮化物和碳化物的混合物。每種物質(zhì)的確切比例取決于金屬組分的固有特性并且取決于氣體中氧氣、氮?dú)夂吞嫉谋壤?。通過此處描述的方法產(chǎn)生的層的電阻率可在自500到50，000Χ1(Γ8Ω.πι 的范圍內(nèi)。
[0057]示例性氧化物的種類包括:Ti02、T1、Zr02、V205、V2O3>V204、CoO、Co2O3, CoO2, Co3O4,Ni0、Mg0、Hf02、Al203、TO3、W02、Mo03、Mo02、Ta205、Ta02、和 Si02。示例性氮化物包括:TiN、VN、Ni3N、Mg3N2、ZrN、AlN、和 Si3N40 示例性碳化物包括:TiC、VC、MgC2、Mg2C3、HfC、Al4C3、WC、Mo2C、TaCJP SiC0 示例性硼化物包括:TiB、TiB2' VB2、Ni2B' Ni3B' AlB2' TaB, TaB2' SiBjP ZrB20本領(lǐng)域技術(shù)人員已知其它氧化物、氮化物、碳化物和硼化物。
[0058]為了獲得金屬組分的氧化物、氮化物、碳化物和硼化物，與該組分反應(yīng)的氣體必須包括氧氣、氮?dú)狻⑻己?或硼。示例性氣體包括例如氧氣、氮?dú)狻⒍趸?、三氯化硼、氨、甲燒和乙砸燒?br> [0059]在熱噴涂工藝過程中，當(dāng)金屬進(jìn)料的熔滴與熔劑流中存在的環(huán)境氣體反應(yīng)時，涂層的成分不同于給料的成分。熔滴可獲得例如反應(yīng)產(chǎn)物(例如，金屬組分的氧化物、氮化物、碳化物和/或硼化物的衍生物)的表面涂層。一些熔滴可完全地反應(yīng)，而其它熔滴可保留大部分的游離金屬，或者可保持不反應(yīng)。產(chǎn)生的涂層的微觀結(jié)構(gòu)是片層狀結(jié)構(gòu)，其可由復(fù)合成分的單個顆粒組成。涂層具有量減少的游離金屬部分，而反應(yīng)產(chǎn)物構(gòu)成其余部分。當(dāng)選擇加入到熔劑流的氣體以形成比原始金屬材料具有更高的電阻率的反應(yīng)產(chǎn)物時，則產(chǎn)生的涂層表現(xiàn)出比游離金屬組分更高的體電阻率。通過控制反應(yīng)氣體的濃度，可至少局部地控制反應(yīng)產(chǎn)物的濃度進(jìn)而控制涂層的電阻率。
[0060]在某些實施方式中，通過選擇用于熱噴涂工藝的給料可進(jìn)一步提高加熱器涂層的電阻率,其中給料包括至少一種導(dǎo)電組分和至少一種電絕緣組分,并且其中給料的至少一種組分包括金屬組分，在熱噴涂工藝過程中該金屬組分與反應(yīng)氣體反應(yīng)，從而產(chǎn)生具有比游離金屬組分更高的電阻率的反應(yīng)產(chǎn)物。例如，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，用于熱噴涂加熱器層的給料包括扁平金屬條板，其被形成為環(huán)繞絕緣材料的芯的線材。絕緣材料可以是粉末，例如，陶瓷粉末。在一個實施方式中，扁平金屬條板被形成為氧化鋁絕緣粉末的線材。隨后，該包芯的線材優(yōu)選地使用雙絲電弧系統(tǒng)在反應(yīng)氣體存在的情況下被熱噴涂，以在適當(dāng)?shù)幕w上產(chǎn)生涂層。所形成的熱噴涂涂層的特征是電阻率相較于只有鋁大大增加，其是進(jìn)料中的陶瓷氧化鋁粉末以及由熔融的鋁金屬與反應(yīng)氣體(例如，氧氣)的反應(yīng)所形成的電絕緣反應(yīng)產(chǎn)物(例如，氧化鋁)的結(jié)果。因此，鋁金屬和氧化鋁陶瓷的包芯線材給料提供非常粘的鋁粉末以及高電阻率的較大量的氧化鋁部分的有益效果，而一般即使帶有氧化的組分鋁的電阻率也通常較小。
[0061]現(xiàn)在參見圖2A，示意出本發(fā)明的電阻加熱器200的示例性實施方式。加熱器200包括基體210，其可以是工程材料，如鋼板，其可包括例如烹飪用烤箱的壁?；w210的表面可通過例如噴砂處理變得粗糙，以促進(jìn)涂層更好地粘附。當(dāng)基體是金屬或其它導(dǎo)電體時，必須在基體210上面沉積諸如聚合物或陶瓷的電絕緣層220，以使基體220與電阻加熱器層絕緣。絕緣層220可包括任何適當(dāng)?shù)慕^緣材料(例如，氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂等等)，并且可通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ┘咏^緣材料?？赏ㄟ^熱噴涂工藝一諸如以上描述的工藝一沉積絕緣層220。接下來，如上所述，通過熱噴涂工藝施加電阻加熱器涂層230。為了將電壓跨接到加熱器層230并且產(chǎn)生熱電阻率，設(shè)置電觸頭墊片231、233與加熱器層230接觸。加熱器層230可通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟB接到電源，如通過銅焊連接件、焊絲或者通過使用各種機(jī)械連接件的物理接觸連接到電源。
[0062]通常必需覆蓋加熱器層230，以保護(hù)用戶免于觸電和/或保護(hù)加熱器不受諸如濕氣等環(huán)境影響。這可通過用諸如氧化鋁的陶瓷或聚合物的另一絕緣層240覆蓋在加熱器層230上或者通過將加熱器封裝在外罩中實現(xiàn)。
[0063]應(yīng)當(dāng)理解，可與特定應(yīng)用相符合地進(jìn)行上述加熱器200的許多變型。例如，可為各種目的設(shè)置附加的層或涂層，包括但不限于:在基體上的粘附層或結(jié)合層；為改善具有不同熱膨脹系數(shù)的層與層之間的熱匹配的層；和用以促進(jìn)或抑制熱傳遞的一個或多個層，如熱發(fā)射層、熱反射層、熱傳導(dǎo)層以及熱絕緣層。還應(yīng)當(dāng)理解，電阻加熱器層230可直接沉積到?jīng)]有電絕緣層220的非傳導(dǎo)性基體上。
[0064]諸如以上結(jié)合圖2A所述的加熱器200可具有任何期望的形狀。在用于烹飪用烤箱的加熱器200的優(yōu)選實施方式中，加熱器200包括平板加熱器，平板加熱器可形成烤箱爐腔的壁，或者被安置在烤箱爐腔的壁內(nèi)或靠近烤箱爐腔的壁安裝。在圖2B中示意出平板加熱器200的例子。由于加熱器200將其熱量均勻地分布在表面上而不是使其熱量沿線材集中，因此這種設(shè)計是有利的并且可顯著地提高烤箱的性能。如可在圖2B中看到的，電阻加熱器層220包括在基體210上的通過絕緣區(qū)域250分開的限定的電路圖案?？墒褂每梢瞥膸D案的掩膜在熱噴涂工藝過程中限定電路圖案。也可在加熱器層220被涂覆在基體上之后，諸如通過微磨或者利用激光或刀具刻劃圖案來形成該電路圖案。
[0065]圖3不出根據(jù)本發(fā)明一個方面的烤箱30的一個實施方式?？鞠?0總體上包括由頂面、底面、前表面、后表面、側(cè)面、和門33限定的加熱爐腔或外殼，門33通常定位在烤箱30的前部并且可樞轉(zhuǎn)地安裝到烤箱以提供通往內(nèi)部加熱爐腔的通路。門33可具有把手34和窗口 35，該把手34用以允許操作者打開及關(guān)閉門，該窗口 35用以允許操作者觀看內(nèi)部爐腔?？鞠?0可包括控制器和/或指示器32，用于控制烤箱30的操作?？鞠?0通過電連接裝置37連接到電源39。電源39可以是常規(guī)電源，其給加熱元件、以及烤箱的需要電的其它組件(例如，對流風(fēng)扇、顯示面板、相關(guān)的電氣灶面等)供電。常規(guī)電源可從諸如家用設(shè)施源提供100伏(V)或220伏(V)電壓?？刹捎锰峁┐笥?20伏(V)或小于110伏(V)或者介于二者之間的任何電壓的電源。
[0066]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的烤箱30的立體圖。沒有示出門300以示意出烤箱的內(nèi)部加熱爐腔40。面板41定位在限定烤箱的內(nèi)部加熱爐腔40的一個或多個壁上，該面板41包括具有熱噴涂電阻加熱器涂層的平板加熱器。在圖4的實施方式中，加熱器面板41定位在烤箱的五個壁上，該五個壁包括頂壁42、底壁43、后壁44、左側(cè)壁45以及右側(cè)壁46。加熱器面板41可布置在與烤箱爐腔40熱連通的任意數(shù)量的表面上。加熱器41也可布置在烤箱的前表面上，包括烤箱門上。優(yōu)選地，加熱器面板布置圍繞烤箱爐腔的多個表面上，以促使輻射熱能在烤箱爐腔內(nèi)均勻分布。當(dāng)熱均勻地分布在烤箱壁上時，其效果類似于磚爐的效果，其中食物從所有方向以均勻的方式接收輻射能。這一般被認(rèn)為是烘焙的最佳模式。
[0067]在烤箱壁的內(nèi)表面或外表面或者二者兼而有之，加熱器涂層面板可直接沉積在烤箱壁上。熱噴涂加熱器可有利地直接沉積在用于形成烤箱壁的工程材料上，例如鋼上。這有別于通過諸如厚膜沉積的某些其它方法沉積的加熱器涂層，如果熱膨脹條件沒有精確地匹配，那些以其它方法沉積的加熱器涂層易于脆性破裂。涂層的碎裂，特別是在電阻加熱器與金屬支承基體之間的絕緣層的碎裂特別成問題，因為這會導(dǎo)致過量的電流泄漏和電介質(zhì)擊穿(dielectric breakthrough) 0已經(jīng)發(fā)現(xiàn),使用熱噴涂工藝制造加熱器元件極大地減少或消除了這些問題。熱噴涂電阻加熱元件與材料非常好地結(jié)合，這些材料包括通常用于生產(chǎn)烤箱壁的金屬材料，如低碳鋼、不銹鋼(例如，300系列)、鐵素體不銹鋼(例如，400系列)、鋁以及鈦。此外，熱噴涂工藝和材料的靈活性使得能夠?qū)⑼繉有纬蔀榫哂辛己玫臒崞ヅ涮卣?。已?jīng)發(fā)現(xiàn)，熱噴涂電阻加熱器元件可在高溫下(例如，在鋁基體上高達(dá)440°C、在300系列鋼上高達(dá)600°C、在400系列鋼上高達(dá)750°C、以及在鈦上高達(dá)900°C )長期保持它們的完整性、功能性和介電強(qiáng)度。
[0068]在其它實施方式中，加熱器面板可形成在分開的基體上，然后將該基體安裝在烤箱上或烤箱中，以向烤箱爐腔40提供熱。在圖4的實施方式中，加熱器涂覆層形成在絕緣材料的面板上，并且該面板被安裝到烤箱壁的外表面。使用分開的加熱器面板可有利于容易地制造，從而將電容漏泄電流減少到最小，并且有利于容易地維護(hù)和更換。絕緣材料的面板可包括云母，云母具有良好的介電性能并且成本相對較低?？商娲兀訜崞魍繉涌沙练e在諸如聚酰亞胺的聚合物膜上，然后將該聚合物膜用適當(dāng)?shù)恼澈蟿└竭B到烤箱壁。
[0069]當(dāng)加熱器面板安裝在烤箱壁外側(cè)時，如在圖4中示出的，重要的是存在熱能充分傳輸透過烤箱壁并進(jìn)入到烤箱爐腔內(nèi)。如果烤箱的內(nèi)壁被包覆在具有非常高的熱發(fā)射率的瓷料中，烤箱外側(cè)上的加熱器將從最大的輻射效率受益，同時被保護(hù)免受諸如食物或碳變色(carbon stain)的環(huán)境因素的影響。進(jìn)一步有利地，在加熱器的外側(cè)上設(shè)置熱絕緣材料，如熱絕緣覆蓋層，使得大部分熱能被引入到烤箱爐腔內(nèi)。
[0070]在加熱器面板在烤箱爐腔內(nèi)側(cè)起作用的情形下，為安全和衛(wèi)生原因一般優(yōu)選地將加熱器涂層隔離。如果加熱器形成在諸如云母面板的絕緣基體上，可將第二云母和絕緣體層結(jié)合到頂面(加熱器)。如果加熱器沉積在金屬面板上，則可附連另一金屬面板以形成完整的外罩，或者可替代地，可在加熱器上沉積玻璃、瓷料或者陶瓷層用于保護(hù)。帶有沉積在其上的加熱器涂層的鋼面板可被完全封裝在瓷料中從而保護(hù)鋼和加熱器。
[0071]圖5示意出烤箱的替代性實施方式，該烤箱具有加熱器面板51，該加熱器面板51附連到烤箱的頂壁42并且懸置在烤箱爐腔40內(nèi)。懸置面板51可傳遞例如燒烤會需要的強(qiáng)輻射熱，而不會使烤箱壁承受相同的溫度。懸置面板51還將其自身的熱量有效地傳遞到可通過循環(huán)系統(tǒng)吹送到面板上的空氣，該循環(huán)系統(tǒng)用于提供傳導(dǎo)性加熱。
[0072]可使用以上結(jié)合圖4描述的用于形成電阻加熱器面板41的任何方法和材料形成懸置面板51。面板51通過諸如柱53的一個或多個間隔件與烤箱的內(nèi)壁隔開。可將一個或多個面板51安裝到烤箱的任何內(nèi)壁，并且使用適當(dāng)?shù)拈g隔件與壁分隔開。
[0073]圖6示意出根據(jù)本發(fā)明具有加熱器涂層元件的對流烤箱60。使用加熱器涂層的對流烤箱由于到空氣的有效熱傳遞而可表現(xiàn)出非常快的加熱速率。在圖6的對流烤箱中，烤箱包括一個或多個加熱器面板61，它們定位在烤箱壁上或者靠近烤箱壁定位，并且與烤箱爐腔40熱連通。加熱器面板61可與以上結(jié)合圖4和5描述的面板相同，并且可向烤箱爐腔40內(nèi)的物品提供輻射熱部分。在該實施方式中，加熱器面板61安裝在烤箱的頂壁42和底壁43的外表面上。應(yīng)當(dāng)理解，加熱器面板61可定位在烤箱爐腔的外壁和內(nèi)壁上的另外的表面上。另外，對流烤箱60包括空氣循環(huán)系統(tǒng)，用于提供傳導(dǎo)加熱部分。在該實施方式中，空氣循環(huán)系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)63,該鼓風(fēng)機(jī)63安裝在烤箱的后壁44的后面。該鼓風(fēng)機(jī)63產(chǎn)生空氣流，空氣流經(jīng)由烤箱后壁44中的通風(fēng)孔65被引入到烤箱爐腔40內(nèi)。通過鼓風(fēng)機(jī)63強(qiáng)制流動的空氣經(jīng)過由加熱器面板61加熱的表面并且由此帶走熱量用于傳遞到置于烤箱爐腔40中的物品(例如，食物)。由于加熱器面板61的面積大，所以增強(qiáng)了到循環(huán)空氣的熱傳遞。這與通常僅有一小部分空氣經(jīng)過Cal-rod加熱元件的常規(guī)對流烤箱形成對比。
[0074]如果加熱器涂層在諸如圖5中示出的懸置面板51的分開的面板上插入到烤箱爐腔內(nèi)，則因為加熱器51被布置在更大的表面面積上，所以被強(qiáng)制流動到面板51上的空氣將比常規(guī)的Cal-rod式烤箱更快地接收更大量的熱。
[0075]本發(fā)明對流烤箱的其它優(yōu)點包括因為不存在常規(guī)的加熱元件而擴(kuò)大了烤箱爐腔中的可用空間、組裝時間縮短、加熱迅速并且效率高。
[0076]包含加熱器涂層的面板61可放置在空氣流中的任何地方，優(yōu)選地，放置在大部分的流動空氣從面板本身上流過或者另外地從由面板加熱的表面上流過的地方，以便熱量有效地傳遞到循環(huán)空氣。面板61或加熱表面可改型成具有諸如波紋或凹凸不平的特征，以在表面上引起湍流，用于改善熱傳遞。還可設(shè)置葉片或者孔口以有目的地將氣流引導(dǎo)到烤箱爐腔中被加熱的表面上方。另外，可通過調(diào)整空氣流動使得空氣流不平行于熱傳遞表面而是垂直于被加熱的表面或者相對于被加熱的表面成角度來增強(qiáng)熱傳遞。當(dāng)空氣在被加熱表面處被強(qiáng)制改變方向時，這樣就引起湍流，因此改善熱傳遞。
[0077]如在圖7中所示，加熱器涂層71可被結(jié)合到鼓風(fēng)機(jī)63中，以改善與循環(huán)對流空氣的熱傳遞。在該實施方式中，基本上通過鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制流動的所有空氣都從加熱器涂層71上經(jīng)過并且由此帶走熱量用于傳遞到烤箱爐腔40。加熱器涂層71包括電阻加熱層，該電阻加熱層可被熱噴涂到鼓風(fēng)機(jī)殼體73上，并且被形成有圖案以當(dāng)跨電極74、75提供電壓時提供電阻加熱電路。加熱器涂層71可被施加到鼓風(fēng)機(jī)63上或鼓風(fēng)機(jī)63內(nèi)的任何表面上。電動風(fēng)扇76強(qiáng)制空氣靠近加熱器涂層71流動，在該加熱器涂層71處空氣被加熱并且隨后經(jīng)由空氣管道71進(jìn)入到烤箱內(nèi)。
[0078]根據(jù)更進(jìn)一步的方面，本發(fā)明涉及依賴于傳導(dǎo)性熱傳遞的烤箱。通過傳導(dǎo)流動的熱通常提供最快的加熱速率，因為熱可更容易地集中并且烤箱可被構(gòu)造為較少地阻礙熱能向負(fù)載——即食物——的流動。對于烤箱，通常需要提供與食品接觸或與食品容器接觸的熱源。在大多數(shù)烤箱中，食品容器放置在烤箱爐腔中的烤箱架或擱架上。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方式，熱傳導(dǎo)式的烤箱包括擱架或烤箱架，該擱架或烤箱架上放置有熱噴涂加熱器元件，以向置于該擱架或烤箱架上的食品提供傳導(dǎo)性熱傳遞。
[0079]例如，圖8示意出具有定位在烤箱爐腔40內(nèi)的擱架81的烤箱80。擱架81可被拆除，并且擱架81的高度可以是可調(diào)節(jié)的，類似于常規(guī)的烤箱架。擱架81包括電阻加熱元件，該電阻加熱元件包括熱噴涂加熱器涂覆層。加熱器元件可包括諸如結(jié)合圖2A和2B描述的形成有圖案的、平板加熱器。擱架81優(yōu)選地包括電連接裝置，該電連接裝置連接到烤箱爐腔中的配合連接器，以給加熱器元件供電。例如，擱架81可包括電插頭，其插入定位在烤箱爐腔的內(nèi)壁上的插座。當(dāng)給擱架81通電時，電阻加熱元件產(chǎn)生熱，熱可非常快地傳導(dǎo)到放置于擱架上的負(fù)載(即，烹飪烤盤)。擱架81可將烤箱分成兩個單獨(dú)的烤箱爐腔82、83從而形成雙烤箱。擱架81可包括兩個分開的加熱元件:通過熱絕緣體86分開的位于擱架頂部上的元件84和位于擱架底部上的元件85?？鞠涞目刂葡到y(tǒng)可被構(gòu)造成使得加熱器元件84和86中的每一個能被獨(dú)立地控制，從而能夠單獨(dú)地控制爐腔82和83中的溫度。在圖8中示出的實施方式中，諸如結(jié)合圖5描述的那樣的懸置加熱面板51可在上烤箱爐腔82中傳遞強(qiáng)輻射熱，該輻射熱連同由擱架元件84提供的傳導(dǎo)加熱一起可提供非常均勻且快速的食品加熱系統(tǒng)。也可通過鼓風(fēng)機(jī)63提供對流加熱部分。
[0080]圖9示意出具有加熱的烤箱架91的烤箱90。該烤箱架81具有位于其條棒上的加熱器涂層，該加熱器涂層可利用熱噴涂工藝沉積在條棒的頂部或底部(或二者)上。該烤箱架91可從烤箱爐腔40移除，并且與常規(guī)的烤箱架一樣其高度可調(diào)。加熱的烤箱架91可包括用于實現(xiàn)到烤箱電源的電連接的適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)，例如，位于烤箱架一端的電連接器，以從位于烤箱背面的電插頭汲取電能。該烤箱架91上的通電的加熱元件可向位于烤箱架91上的食品容器提供傳導(dǎo)性熱傳遞。在食品直接放置在烤箱架91上的情況下該烤箱架91還能充當(dāng)烤架。加熱的烤箱架91可與頂部輻射面板51和對流鼓風(fēng)機(jī)63結(jié)合在一起加熱食物?？鞠浼?1的條棒之間的開口允許空氣繞烤箱架流動和穿過烤箱架流動，以便對流加熱，并且如果食品直接放置在烤箱架91上也允許油經(jīng)開口滴落。
[0081]圖10示意出具有諸如烤盤110的容器的烤箱100，該烤盤110中帶有整體式加熱器元件。加熱器元件包括電阻加熱元件，該電阻加熱元件通過熱噴涂工藝沉積在烤盤110的表面上。加熱元件給烤盤I1內(nèi)的食品提供傳導(dǎo)熱。烤盤110可放置在烤箱爐腔40內(nèi)，并且優(yōu)選地具有諸如電纜102的電連接器，用于將加熱元件連接到烤箱電源。在烤盤110以傳導(dǎo)方式加熱食品的同時，烤箱100還提供附加的熱，如來自安裝在烤箱爐腔內(nèi)的面板加熱器51的輻射熱。來自烤盤110和烤箱100的組合加熱都可通過烤箱控制系統(tǒng)控制，以提供非常均勻且快速的食品加熱系統(tǒng)。
[0082]在其它實施方式中，本發(fā)明涉及具有熱噴涂電阻加熱層的比薩烤箱。比薩烤箱的總體特征是用于大的扁平的餅的低的、寬闊的爐腔，并且比薩烤箱通常在高溫(例如，650 - 700 0F )下操作。對于快速且均勻的烘焙，理想的是使均勻且持續(xù)的熱流到達(dá)餅。這解釋了為什么磚爐烘焙或者使用加熱的石塊一般被認(rèn)為是用于烘焙比薩的最佳方法。磚和石塊具有高的熱容量，因而意味著它們需要大量的熱以升高到給定的溫度。高熱容量也意味著大量的熱被儲存在石塊中，因而在烘焙食物的過程中不會從石塊的總能量中汲取過多的能量。因此，石塊可保持相當(dāng)恒定且均一的溫度，以對比薩提供均勻的烘焙。
[0083]在石塊提供以傳導(dǎo)方式傳遞的熱的情形下，磚爐提供以輻射方式傳遞的熱。然而，由于磚的高熱容量，熱從所有的方向并且以基本恒定的速率均勻地輻射到比薩。
[0084]因為本發(fā)明的加熱器涂層可被構(gòu)造成既提供具有恒定的溫度和均勻的熱流的傳導(dǎo)熱又提供具有恒定的來自所有方向的通量的熱輻射，所以本發(fā)明的加熱器涂層具有與磚爐或加熱的石塊基本相同的效果。圖11描繪出比薩烤箱111，比薩烤箱111在烤箱爐腔40內(nèi)的擱架115上帶有加熱器涂層112并在烤箱的頂壁和底壁上帶有加熱器涂層113、114。擱架加熱器112以傳導(dǎo)的方式向上給擱置在擱架115上的烤盤提供均勻恒定的熱流，并且以輻射的方式向下給擱置在烤箱111的底壁上的餅提供均勻、恒定的熱流。類似于以上結(jié)合圖8描述的分隔擱架，該擱架上可設(shè)置有兩個通過絕緣體分開的單獨(dú)的加熱器元件?？蓸?gòu)造出多個爐腔用于烘焙兩個以上的比薩，或者可構(gòu)造單個爐腔，用于每次烘焙一個餅。如結(jié)合圖6和7描述的可增加對流特征。
[0085]出于商業(yè)的和/或美觀的原因，理想的是可給比薩烤箱增加石塊狀的外觀。圖12示意出比薩烤箱111，其具有定位在擱架上和烤箱壁上的堇青石或其它適合的陶瓷的板層116。加熱器涂層可根據(jù)需要定位在陶瓷層116下方，或者定位在該陶瓷層116內(nèi)?？商娲?，可使用例如熱噴涂使堇青石或其它陶瓷材料沉積為在烤箱的金屬壁上的涂層，以提供磚爐的外觀并且提供高的熱發(fā)射率。
[0086]在其它實施方式中，本發(fā)明涉及具有熱噴涂電阻加熱層的灶面，例如燃燒器或玻璃灶面。灶面可使用輻射、對流和/或傳導(dǎo)熱傳遞以烹飪食物。對于電烹飪表面，通過加熱元件(最常見的是盤繞的Cal-rod)產(chǎn)生熱，并且熱被傳導(dǎo)到與烹飪表面接觸放置的烹飪用具中。在氣體燃燒器中，得自使氣體燃燒的熱向上對流到烹飪用具。在輻射玻璃灶面中，定位在玻璃面下方的加熱元件使其能量向上輻射穿過玻璃，該玻璃用作窗口和烹飪用具的支承。通過烹飪用具的下側(cè)吸收輻射熱。雖然輻射玻璃灶面因它們的外觀而很受歡迎，但是眾所周知，它們效率低且加熱食物比其它灶面設(shè)計慢很多。
[0087]在圖13中示意出具有熱噴涂電阻加熱層的灶面燃燒器的示例性實施方式。燃燒器140的基體141包括適當(dāng)材料的平板?；w141可包括諸如鑄鐵的金屬。基體141也可包括諸如陶瓷、玻璃或云母的非金屬。加熱器涂層143定位在基體141的下側(cè)142上。加熱器涂層143可包括電阻加熱層，該電阻加熱層被熱噴涂到基體141的下側(cè)142上，并且形成有圖案以當(dāng)跨電極144和145提供電壓時提供電阻加熱電路?？稍诨w141和/或加熱器143之上設(shè)置瓷保護(hù)涂層。在基體141的頂面146之上的瓷保護(hù)涂層可被著色，以向燃燒器提供裝飾性元素。因為熱被更均勻地遍布于基體141的整個表面，所以圖13的燃燒器140相較于常規(guī)的具有盤繞的Cal-rod的電燃燒器更有利。此外，由于基體141通常是實心平板，所以容易清潔并且使食物或溢出物不能落在加熱元件下方。另外，扁平基體可比較容易地容納諸如熱電偶的溫度傳感器。增加熱電偶允許對加熱元件進(jìn)行更精確的溫度控制。
[0088]圖14示意出使用加熱器涂層的替代性燃燒器構(gòu)造。在該實施方式中，分開的加熱元件153被附連到板151，該板151用于支承烹飪用具并且將來自加熱元件的熱傳遞到烹飪用具。分開的元件153可包括基體152，該基體152上設(shè)有帶有熱噴涂電阻加熱層154?；w152可包括云母，并且電阻加熱層可以被直接熱噴涂到云母基體上并且形成電阻加熱電路的圖案。板151可包括堅固的工程材料，例如鑄鐵。分開的元件153優(yōu)選地可從板151移除，使得當(dāng)元件燒壞時，板151可與新的元件一起再使用。由于加熱器可被形成在諸如云母的廉價基體上，所以降低了制造加熱器的成本。
[0089]圖15示意出根據(jù)本發(fā)明又一方面的具有熱噴涂加熱器涂層的灶面。在常規(guī)的玻璃灶面中，玻璃表面通常作為烹飪用具的支承并且作為用于傳遞來自位于玻璃下方I英寸一 2英寸的燃燒器的輻射熱的窗口。
[0090]本發(fā)明的加熱器涂層可被有利地用于使玻璃灶面從輻射加熱轉(zhuǎn)換為傳導(dǎo)加熱，并且提高了總效率。圖15示意出具有用于支承烹飪用具的平坦的上表面162、和下表面164的灶面161，該灶面161可包括玻璃?；w163直接設(shè)置在灶面161的下表面164下方并且與灶面161處于良好的熱接觸狀態(tài)。加熱器涂層165設(shè)置在基體163上，該加熱器涂層165優(yōu)選地包括熱噴涂加熱層，該熱噴涂加熱層形成有圖案以形成電阻加熱電路。
[0091]基體163可以例如是云母或者可以是任何適當(dāng)?shù)牟牧?，如陶瓷或金屬。?yīng)當(dāng)理解，加熱器涂層165可直接被沉積到灶面161的下側(cè)164上，從而消除對單獨(dú)的基體163的需要。
[0092]諸如在圖15中示出的灶面的優(yōu)點在于，加熱元件的正溫度系數(shù)(PTC)特性可被利用用于實時溫度監(jiān)控。這樣允許了元件溫度的有效控制，以防止諸如油著火的險情，并且用于更精確的燃燒器溫度。
[0093]在某些實施方式中，溫度傳感器與在前述烹飪器具的任一個中描述的各加熱元件相關(guān)聯(lián)，該溫度傳感器連接到控制器，用于控制傳送到該元件的功率。溫度傳感器可以是加熱元件本身，或者其可以是諸如熱電偶、電阻式溫度傳感器(RTD)或紅外檢測器的單獨(dú)的溫度傳感器，其緊靠加熱表面區(qū)域，加熱元件用于對該區(qū)域提供溫度控制。溫度傳感器可以是鄰近加熱元件的沉積層或者可以是分立設(shè)備。還與每一加熱元件和溫度傳感器相關(guān)聯(lián)的是至少兩個電端子和互連件?；ミB件優(yōu)選是沉積層但也可以是線、銷或者使用諸如微焊接、球焊、溶結(jié)、釬焊以及銅焊的常規(guī)電子技術(shù)附連的機(jī)械觸頭。
[0094]控制器和電源優(yōu)選地連接到每個加熱元件和與各加熱元件相關(guān)聯(lián)的每個溫度傳感器。多個加熱元件和相關(guān)聯(lián)的溫度傳感器可形成陣列。控制器和電源向單個加熱元件提供能量，該能量與由使用者設(shè)定的設(shè)定點溫度和從溫度傳感器解讀出的在該點實時呈現(xiàn)的溫度之間的差相對應(yīng)。另外，控制器可已經(jīng)在存儲器中存儲用于將溫度傳感器的信息解讀成溫度的必要數(shù)據(jù)以及用于精確控制表面溫度的必要算法。在一種構(gòu)造中，通過解讀由溫度傳感器響應(yīng)于已知供給的能量輸入記錄的溫度升高的速率，控制器能夠感測用于單個元件的熱負(fù)載的存在和定位以及其大小。例如，在具有多個加熱元件陣列的灶面的情形中，當(dāng)控制器向陣列中的每個加熱元件供給電能脈沖然后測量響應(yīng)于每個加熱元件的輸出的溫度時，控制器從溫度響應(yīng)的時間來判定元件上是否有烹飪用具及其當(dāng)前的表面溫度的值。因此，控制器獲得了關(guān)于烹飪用具被定位在表面上的什么地方以及它們當(dāng)前的溫度是多少的信息。另外，優(yōu)選的控制器具有將任何加熱元件保持在設(shè)定的最大溫度以及使其達(dá)到設(shè)定的最大電流或電壓的能力。因此，其可將功率分配到期望加熱元件組。而且，在灶面的示例中，控制器可將大量的功率引向例如位于需要大量功率的大型烹飪用具下方的一小組加熱元件，而將少量的功率引向其它烹飪用具。即使由于加熱裝置可使用的總功率有限使得表面上的整個加熱元件陣列不能同時被供給該水平的功率，溫度、電流和電壓控制仍然允許這種情況發(fā)生。
[0095]所述的加熱裝置和控制系統(tǒng)將以優(yōu)于常規(guī)設(shè)計的許多優(yōu)點均勻地加熱表面或者在任意指定的位置處加熱到不同的溫度。多加熱元件陣列僅在需要熱能的地方提供熱能的選擇性應(yīng)用。通過它們密切結(jié)合到表面并緊靠負(fù)載的特性，加熱元件允許高度的熱效率和快速響應(yīng)。適當(dāng)?shù)碾娮涌刂频脑黾犹峁┝藷嶝?fù)載感測、熱負(fù)載跟隨器進(jìn)程標(biāo)識符(PID)控制、對表面的選定區(qū)域的可變功率密度、超溫、電流限制和電壓水平控制。給加熱表面施加不同層的能力對加熱裝置增加了很大的靈活性，從而實現(xiàn)了各種性能，如安全性、清潔性、耐用性以及美觀性。
[0096]在以下文獻(xiàn)中描述了電阻加熱器涂層和用于制造加熱元件的方法的示例、以及加熱器涂層的各種應(yīng)用:共有的美國專利N0.6，762，396,6, 919，543,6, 294，468和 7，482，556 ;共有的美國公布專利申請 N0.2003/0121906AU2006/0288998A1 和2008/0217324A1 ;以及2008年5月30日遞交的共有的美國專利申請N0.12/156，438。上述專利和專利申請的全部教導(dǎo)被結(jié)合在此作為參考。
[0097]盡管已經(jīng)結(jié)合具體的方法和器具說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)知此處【具體實施方式】的等同物。能夠理解，這些說明是作為示例的而不是作為對本發(fā)明范圍的限定，并且意在通過所附權(quán)利要求涵蓋這些等同物。
【權(quán)利要求】
1.一種制造烹飪器具的方法，包括: 使用給料，所述給料包括圍繞絕緣材料的芯的金屬材料的線材，在噴頭處使所述給料熔化以產(chǎn)生熔滴流； 控制氣體流到所述熔滴流的流量，所述氣體流包括至少一種反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體與熔滴反應(yīng)，從而產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)產(chǎn)物的電阻率高于所述金屬材料的電阻率；以及將所述熔滴流從所述噴頭噴射到基體上，由此產(chǎn)生電阻加熱層以用于烹飪器具。
【文檔編號】C23C4/12GK104313529SQ201410479880
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2009年5月1日 優(yōu)先權(quán)日:2008年5月1日
【發(fā)明者】理查德·C·阿博特 申請人:薩莫希雷梅克斯公司