電熱器的製作方法
2023-05-28 20:53:56
專利名稱：電熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於液體加熱容器、更具體地說是煮水容器的電熱器，其包括形成了容器的底座或部分底座的加熱板，並具有安裝在加熱板下方的帶護套的加熱元件。
背景技術：
在這種加熱裝置中，需要在控制單元和帶護套的加熱元件的電端子之間設置適當的電互連，電端子通常稱為「冷端」。這種互連通常採用焊接在冷端和控制器的觸點上的實心或柔性導線的形式。或者，也可以使用推入配合式的鏟形連接器。然而，這些互連的必要性增加了器件成本和裝配成本。
因此，希望能夠在冷端和控制器之間例如通過彈性連接來實現直接接觸。然而已經發現，在將帶護套的元件以經濟的成本釺焊到加熱板上的實踐中，該元件尤其是其冷端的定位不夠精確或可靠，無法以這種方式實現足夠可靠的電連接。
發明內容
本實用新型的一個目的是解決上述提出的問題。從第一方面來看，本實用新型提供了一種電熱器和控制組件，其包括加熱板、與所述加熱板相連的定位件，以及安裝在所述定位件上的控制單元，其中在所述定位件和也與加熱板相連的帶護套的加熱元件上設有協同定位的特徵，以提供所述元件和所述控制單元之間的對準。
本實用新型還擴展到未安裝控制單元的這樣一種裝置。這樣，從第二方面來看，本實用新型提供了一種電熱器，其包括加熱板、與加熱板相連的帶護套的加熱元件，以及也和所述加熱板相連的定位件，其中在所述定位件和所述元件上設有協同定位的特徵，以提供加熱元件和定位件之間的對準。
因此，本領域的技術人員將會看到，通過安裝了或用於安裝控制單元的定位件，可以提供加熱元件和控制單元之間的可靠對準，定位件因其定位特徵而可以設置成與加熱元件明確且預定地對準。
這種裝置具有可在加熱元件和控制單元之間實現直接的彈性電連接的優點，從而不需要如上所述的互連及其相關成本。
此外，本申請人意識到，上述裝置還可以保證設在控制單元上的放置成與加熱元件直接熱接觸的熱傳感器位置的足夠精度。這尤其提供了簡單的裝配，這是因為所有的熱連接和電連接均可簡單地通過將控制單元安裝在定位件上來實現。因此，控制單元最好包括熱傳感器，其設置成在控制單元安裝在定位件上時與加熱元件直接熱接觸。
通過使熱傳感器和加熱元件直接熱接觸，可以迅速地檢測到因加熱器煮幹或接通幹煮模式而引起的過熱。此外，不需要如EP-A-1215939中所介紹的傳熱板或傳熱件，然而具有這些元件的加熱器並不排除在這種實施例的範圍之外。
熱傳感器最好是一種快動式雙金屬致動器，這是因為它可以提供對幹煮接通或煮水至幹的可復位保護，或者甚至可成為加熱器正常操作的一部分，例如在飲料製造機中，大量的水被煮沸，直到所有的水被驅入到第二腔中。此外或作為替代，在所述控制單元上設置了與加熱元件直接熱接觸的熱熔絲。這尤其適用於本實用新型，其中可以精確地確定接觸點，使得例如可以選擇該元件的通常較冷的部分來防止熱熔絲幹擾的不希望發生的和不可逆的後果，即過早操作。
因此，熱熔絲最好在加熱器中的液體優先匯集的區域、即加熱器中的至少局部較低的部分內與加熱元件相接觸，因為這將是加熱器過熱的最後一個部分。
這種裝置就其自身來說是新穎而又有創造性的，這樣，從另外一個方面來看，本實用新型提供了一種用於液體加熱容器的電熱器，其包括具有液體優先會匯集的區域的加熱板、安裝在加熱板下方的帶護套的加熱元件，以及安裝在所述加熱板上並包括熱熔絲的熱感應控制器，熱熔絲設置成在所述元件嚴重過熱時斷開元件的電源，所述熱熔絲在其最接近加熱板較低區域的區域內與所述加熱元件直接熱接觸。
熱熔絲可包括任何可在所需溫度或範圍內軟化的適當材料，例如焊料，其可以是電的或機械的元件，然而優選塑料件，最好是尼龍件。
為了在所需位置處提供液體優先匯集的區域，加熱板可以採用任何方便的形式，例如可在板上設置成局部下沉的部分或凹腔。然而在尤其優選的實施例中，加熱板是中凹的，最好是朝向液體的一側是下凹的，在這種情況下液體將趨於向加熱器的中心優先地匯集。在這種實施例中，熱熔絲將位於加熱元件的最靠近中心的區域上，使得當加熱器煮幹時，中心區域將最長時間地保持溼潤，因此加熱元件的最中心的區域將保持最冷。這就為主要的可復位的斷開操作爭取了時間，從而避免了通常會導致加熱器失效的熱熔絲的過早操作，即所謂的熱熔絲幹擾。
加熱板的中凹形式產生了顯著的額外優點，即為加熱器提供額外的機械強度並減小了因壓力引起的變形。這就允許使用更薄等級的金屬，可以降低加熱器的成本，並改善加熱元件和被加熱液體之間的熱導率。增加的機械強度在飲料製作器具如穆哈咖啡製作機的應用領域中具有特別的好處，在這種應用中，內加熱腔會承受較高的壓力。
可以看出，這種裝置就其自身來說是新穎而又有創造性的，從另一方面來看，本實用新型提供了一種用於電加熱容器的電熱器，其包括加熱器底座和固定在該底座下方的帶護套的加熱元件，其中底座具有中凹的結構，其朝向液體的表面是下凹的。
根據本實用新型的前述方面，加熱器最好還包括具有熱熔絲的控制器，熱熔絲設置成與加熱元件的最靠近加熱器底座中心的部分直接熱接觸。
從上文中應注意到，在某些方面和本實用新型的其它方面的優選實施例中，熱熔絲位於加熱元件的最靠近水會匯集的加熱板較低區域的部分上，此較低區域例如為加熱器從朝向液體的一側到加熱元件一側向內凹陷的中心。
這種裝置中的加熱元件可以採用包括了較接近加熱器中心的區域的任何方便的形狀，但該元件最好為延伸超過360°的螺旋形式，使得其加熱區域的至少兩個部分相互重疊。然後可以將熱熔絲定位在所述重疊部分中的裡面那個部分上，這是加熱元件最靠近中心的區域。
這種結構也是有利的，這是因為重疊區域為主要的過熱致動器如快動式雙金屬致動器提供了方便的位置，因而在加熱器煮幹或接通幹煮模式時致動器將迅速受熱。就其自身來說，不僅從安全的觀點來看，也從在熱熔絲操作之前保證主致動器操作的觀點來看，這當然都是有利的。因此可以看出，可對兩個特殊的過熱斷開機構就其自身的性能進行優化，將其設於相對緊密地鄰近加熱元件的區域上，從而可實現緊湊的控制單元。
實際上，這種重疊的螺旋設置就其自身來說是新穎而有創造性的，因此從另一方面來看，本實用新型提供了一種用於液體加熱容器的電熱器組件，其包括加熱器底板和固定在所述加熱板下方的帶護套的加熱元件，其中加熱元件為延伸超過360°的螺旋形式，使得其兩個部分相互重疊，組件還包括熱感應控制裝置，其包括與加熱元件的兩個重疊部分直接熱接觸的可復位的熱反應致動器。
根據本實用新型的前述方面，控制裝置最好包括與重疊部分的最裡面部分直接熱接觸的熱熔絲。熱熔絲和可復位的致動器最好設在一個集成的控制單元上。
如從上文中可理解的那樣，至少在優選實施例中設有熱感應控制裝置，其包括熱反應致動器，在元件過熱如由於煮幹所致的過熱時可操作此致動器來斷開加熱器的電源。在一些優選的實施例中，設置了用戶可操作的機構來接通或斷開加熱器。在這種裝置的一個優選示例中，設置了熱反應致動器以對用戶可操作的裝置起作用，從而將其斷開。這可以為用戶提供表示了電源已經斷開的直觀指示，這是由幹-煮/幹-接通保護通過用戶可操作的機構的一部分的位置來實現的，用戶可操作的機構可以是開關、控制杆、旋鈕、按紐等。
在另一組優選實施例中，設有用於用戶接通加熱器的裝置，然而為了斷開加熱器，必須將安裝有加熱器和控制組件的器具從其未使用電線的底座中取出。在這種實施例中，最好設置熱反應致動器以閂鎖式地斷開一組可為加熱元件提供電能的觸點，所述閂鎖在所述的從未使用電線的底座上取出器具時復位。
現在將參考附圖並僅通過示例來介紹本實用新型的一些優選實施例，在圖中圖1是根據本實用新型的加熱器底板的軸測圖；圖2是從下方看去的圖1所示底板的視圖，底板上安裝了控制器安裝支架；圖3是在已經安裝了加熱元件後的與圖2相似的視圖；圖4是加熱元件和安裝支架的放大平面圖，顯示了它們協同操作的定位特徵；圖5是與圖3相似的視圖，顯示了雙金屬致動器的位置；圖6是與圖3相似的視圖，顯示了熱熔絲的位置；圖7是根據本實用新型的安裝在安裝支架上的控制單元的軸測圖；圖8是加熱元件已就位的圖7所示組件的視圖；和圖9是根據本實用新型另一實施例的與加熱元件相連的控制器的視圖。
具體實施方式
首先來看圖1，圖中顯示了用於形成根據本實用新型的電熱器的不鏽鋼底板2。在使用中，該底板2將形成液體加熱容器如煮水容器、例如穆哈咖啡製作機的底座，或可以封閉底座中的開口。底板2明顯地遠離水而下凹，即圖1中所見的朝向液體的側面為下凹的。在一個特定示例中，曲面是曲率半徑為314毫米的球面，此球面在其最高點處的水平直徑為117毫米，但是也可使用任何大於約90毫米的尺寸。此外，底板的邊緣被翻起，形成了外周側緣2a。中部凹陷和外周側緣2a均增強了板的機械強度。因此，厚度僅為0.6毫米的板甚至可用於承受產生於穆哈咖啡製作機中的較高壓力。
底板的形狀也意味著如果在底板2上沒有足夠的水來覆蓋底板的話，水將會匯集到底板的中心2b上。
圖2顯示了底板2的下方，底板2具有定位件，其形式為固定在板中心的控制器安裝支架4。支架具有三個從下方突起的翼片6，通過翼片6可將支架點焊在底板2上。翼片6具有一定程度的柔韌性，使得它們可順應底板2的曲面。支架4還具有三個帶有翻起端8a的徑向延伸臂8。
支架4還包括一對垂直偏離的控制器安裝凸緣10，12，其用於安裝控制單元。最左邊的凸緣10(當從圖2看去時)具有孔14，用於容納將控制器固定在支架上的螺釘。右邊的凸緣12包括一對垂直延伸的鉤形部分16。這些鉤形部分16與控制單元上的適當對應件(未示出)相接合，使得通過簡單地將控制單元夾在這兩個鉤形部分16中、然後用單個螺栓將其擰緊在相對的凸緣10上，就可以安裝好控制單元。這就可由相對不熟練的裝配工人來實現簡單快速的裝配。垂直鉤形部分16的上部的截面較小，從而在裝配過程中提高了所需區域中的可撓性。
圖3和4均顯示了帶護套的加熱元件18(為清晰起見，在圖4中省略了底板)。可以看出，元件18通常為螺旋的形式，其延伸超過360°，從而具有其中兩部分相互重疊的區域18a。
元件18在其護套的內垂直壁上具有三個槽口20，支架的三個翻起的臂端8a即位於其中。這些保證了元件在板2上的正確位置，然而更重要的是，它們也保證了元件18和固定在支架4上的控制單元之間的正確的相對位置。
如上所述，安裝支架4最初焊接到底板的中心。一旦將元件18安裝到安裝支架4上，就將其釺焊到底板上以提供永久性連接。可以理解，支架4提供了控制單元相對於元件18的精確的、永久性的相對位置，而無須對控制單元進行處理(控制單元無法承受釺焊過程中的溫度)。
圖5顯示了快動式雙金屬器件22的位置。它設於控制單元上，但為清晰起見省略了控制單元的其餘部分。可以看出，雙金屬器件22位於加熱元件的重疊部分18a上，這意味著與雙金屬器件22位於加熱元件的其它位置上的情況相比，雙金屬器件22將承受高得多的熱輸入。位於雙金屬器件22正下方的元件18的護套特意地比其餘部分形成得更平整，以保證元件18和雙金屬器件22之間的良好的熱接觸。這意味著不需要嚴格地控制護套表面的其餘部分的微小外形。雙金屬器件的位置意味著如果元件18因容器被切換到幹煮模式或煮幹而過熱，那麼它將被最快速地加熱，從而使雙金屬器件22跳開。
圖6顯示了熱熔絲24的位置。同樣地為清晰起見，省略了控制單元的其餘部分，包括雙金屬器件在內。熱熔絲24是具有狹窄頸部的尼龍推桿。在使用中，它被彈性地朝向元件18偏壓。如果元件18嚴重地過熱，那麼熱熔絲24將開始熔化，從而被偏壓力向前驅動。這種運動用於斷開一組觸點。這種裝置的操作與在本申請人的眾所周知的R系列控制器中所使用的相同，並在GB-A-2181598和GB-A-2204450中有詳細的介紹。
熱熔絲24和加熱元件的重疊部分的最裡面部分18b、即加熱元件的最靠近底板中心的區域直接熱接觸。加熱板2的中凹外形意味著當容器中的水隨其開始煮幹而減少時，水將會匯集在中央。這樣，加熱元件的裡面部分18b將是最後暴露出來的，因此熱熔絲24僅會在雙金屬器件22未操作時才會操作。
因此可以看出，參照圖1到6所介紹的裝置可以用於穆哈咖啡製作機來煮水。例如，圖1到6所示的加熱器可以用於如EP-A-1232709的圖1到3中所示的飲料製造機，以代替那裡所示的加熱器組件。換句話說，加熱板2用於封閉帶有壓緊密封的器具底座上的開口。
當水被加熱器2加熱時，其被驅動而通過噴口(圖中未示出)並因而噴射出加熱腔。當水平面下降時，水越來越被只限制在底板的中心區域2b。當位於螺旋元件的外部18c的正上方的加熱板2首先暴露出來時，元件18的那一部分將迅速加熱，直到其超過雙金屬器件22的閾值溫度，然後雙金屬器件22快動到其反向結構，從而斷開控制單元中的一組觸點(未示出)，並使元件18斷電。相反，由於仍處於水中，因此加熱元件的內部18b保持較冷。這個特點與熱熔絲24的較高操作溫度相結合，防止了熱熔絲幹擾即熱熔絲的過早操作。然而，如果雙金屬器件22或相關觸點失效，那麼水將繼續煮幹，直到加熱元件的內部18b暴露出來，然後熱熔絲24熔化，永久性地斷開與其相關的觸點，並使加熱元件斷電。
圖7和8分別顯示了安裝在安裝支架4上的控制單元26和帶有元件18的控制單元26(為清晰起見略去了安裝支架)。
來看圖7中的控制單元26，可以看到上文中已介紹過的雙金屬器件22和熱熔絲24。熱熔絲24由螺旋彈簧(不可見)起作用，螺旋彈簧在一端具有切向延伸的杆，在熱熔絲熔化時所述杆可將一個片簧觸點抬起並使其與另一觸點斷開，因此它不再阻擋彈簧。在GB-A-2181598中更全面地介紹了這種操作。
控制單元26具有一對彈性的片簧觸點32，用於為加熱元件18的冷端34提供電能(圖8)。當將控制單元26安裝到支架4上時，可用足夠的壓力使片簧觸點32靠在冷端34上，以保證良好的電接觸。支架4還保證了觸點32和冷端34之間以及雙金屬器件22和熱熔絲34之間的正確對準，並保證了它們各自在元件18的護套前表面上的預期位置。
控制單元26還包括突出的啟動杆36，其可用於接通或斷開加熱元件。如果雙金屬器件22到達其操作溫度，那麼它將通過推桿而起作用，使啟動杆移動到其斷開位置。
最後，圖9顯示了根據本實用新型的另一實施例的控制單元26』和加熱元件18。在此圖中可以清楚地看到靠在加熱元件表面上的雙金屬器件22和熱熔絲24。還可以看到作用於熱熔絲24上的螺旋彈簧38。
此實施例與圖7和圖8所示實施例的主要差異在於，設置了按鈕40而不是啟動杆來閉合一組觸點(未示出)，以使加熱器通電。當雙金屬器件22操作時，觸點被相關的推桿斷開，並被遊絲42閂鎖式地斷開，遊絲42與移動觸點「在後面接合」，直到被按鈕40重新釋放為止。
在所有的所述實施例中，控制單元都包括本領域眾所周知的360°的未使用電線的連接器和支撐在彈簧上的杆，其通過例如操作所設置的啟動杆來使該器具從其未使用電線的底座上抬起，從而斷開一組觸點並使加熱器斷電。
權利要求1.一種電熱器，包括加熱板、與所述加熱板相連的帶護套的加熱元件，以及也和所述加熱板相連的定位件，其特徵在於，在所述定位件和所述加熱元件上設有協同定位的特徵，以提供所述加熱元件和所述定位件之間的對準。
2.根據權利要求1所述的電熱器，其特徵在於，所述電熱器包括安裝在所述定位件上的控制單元。
3.根據權利要求2所述的電熱器，其特徵在於，所述控制單元包括與所述加熱元件直接熱接觸的熱傳感器。
4.根據權利要求3所述的電熱器，其特徵在於，所述熱傳感器是快動式雙金屬致動器。
5.根據權利要求2所述的電熱器，其特徵在於，所述控制單元包括與所述加熱元件直接熱接觸的熱熔絲。
6.根據權利要求5所述的電熱器，其特徵在於，所述熱熔絲在所述電熱器的液體優先匯集的區域內與所述加熱元件接觸。
7.根據權利要求5所述的電熱器，其特徵在於，所述熱熔絲包括塑料件。
8.根據權利要求1所述的電熱器，其特徵在於，所述加熱板是中凹的。
9.根據權利要求6所述的電熱器，其特徵在於，所述加熱板是中凹的。
10.根據權利要求8所述的電熱器，其特徵在於，所述加熱板的朝向液體的一側是下凹的。
11.根據權利要求9所述的電熱器，其特徵在於，所述加熱板的朝向液體的一側是下凹的。
12.根據權利要求1所述的電熱器，其特徵在於，所述加熱元件為延伸超過360°的螺旋形式，使其加熱區域的至少兩個部分相互重疊。
13.一種電熱器和控制組件，包括加熱板、與所述加熱板相連的定位件，以及安裝在所述定位件上的控制單元，其特徵在於，在所述定位件和也與所述加熱板相連的帶護套的加熱元件上設有協同定位的特徵，以提供所述加熱元件和所述控制單元之間的對準。
14.一種用於液體加熱容器的電熱器，其包括具有液體優先匯集的區域的加熱板、安裝在所述加熱板下方的帶護套的加熱元件，以及安裝在所述加熱板上並包括熱熔絲的熱感應控制器，所述熱熔絲設置成在所述加熱元件嚴重過熱時斷開所述加熱元件的電源，所述熱熔絲在其最接近所述加熱板的較低區域的區域內與所述加熱元件直接熱接觸。
15.一種用於液體加熱容器的電熱器，包括加熱器底座和固定在所述底座下方的帶護套的加熱元件，其特徵在於，所述底座具有中凹的結構，其朝向液體的表面是下凹的。
16.根據權利要求15所述的電熱器，其特徵在於，所述電熱器還包括具有熱熔絲的控制器，所述熱熔絲設置成與所述加熱元件的最接近所述加熱器底座中心的部分直接熱接觸。
17.一種用於液體加熱容器的電熱器組件，包括加熱器底板和固定在所述加熱板下方的帶護套的加熱元件，其特徵在於，所述加熱元件為延伸超過360°的螺旋形式，使其至少兩個部分相互重疊，所述組件還包括熱感應控制裝置，其包括與所述加熱元件的兩個重疊部分直接熱接觸的可復位的熱反應致動器。
18.根據權利要求17所述的電熱器組件，其特徵在於，所述組件包括與所述重疊部分的最裡面的部分直接熱接觸的熱熔絲。
專利摘要一種電熱器，包括加熱板2與加熱板相連的帶護套的加熱元件18，以及也和所述加熱板2相連的定位件4，其中在所述定位件4和所述加熱元件18上設有協同定位的特徵8a，20，以提供加熱元件18和定位件4之間的對準。
文檔編號H05B3/82GK2704175SQ0323888
公開日2005年6月8日 申請日期2003年3月18日 優先權日2003年2月4日
發明者M·J·斯各特, D·J·O·帕克斯, S·A·阿施頓 申請人:施特裡克斯有限公司