專利名稱：多功率加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體加熱容器的電加熱器，特別是用于沸水容器，但并不僅限于此。
背景技術(shù)：
近年來有許多有關(guān)液體加熱容器的電加熱器的不同申請(qǐng)。有些申請(qǐng)的加熱器能在不只一個(gè)功率下工作，可得到低于沸騰而用于沖咖啡的理想溫度，或者是在煮沸以后繼續(xù)以文火慢慢煮水，比如給被污染的水消毒。
但是仍需要有一種能在不同的功率水平下工作的有效而經(jīng)濟(jì)的加熱器。

發(fā)明內(nèi)容
從本發(fā)明的第一方面來看，本發(fā)明提供的液體加熱容器的加熱器基座組件包括一底座元件，具有包覆層的第一加熱元件，與所述底座元件緊密熱接觸，具有包覆層的第二加熱元件，基本安裝在所述第一加熱元件的下方。
因此可看出根據(jù)本發(fā)明的加熱器可有兩個(gè)具有包覆層的加熱元件，一個(gè)在另一個(gè)的下面。這樣就可以有選擇地給兩元件之一通電，或給二者都通電，從而可應(yīng)用兩不同的加熱功率。通過將一個(gè)元件置于另一元件的上端，可以使加熱器的總直徑最小。
第一加熱元件和底座元件間的緊密熱接觸通過一高效的熱傳導(dǎo)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，如常用的熱分配金屬板。可選擇地，或者是附加地第一加熱元件最好是直接焊(bond)在或裝在底座元件上。這樣熱量就可以直接傳到底座元件，因此在使用時(shí)就可傳給加熱液體，而不需用熱分配金屬板。
在一些最佳實(shí)施例中，直接將兩加熱元件相互疊置在一起。下面的加熱元件(即當(dāng)加熱器在正常工作狀態(tài)時(shí)處于第一加熱元件下面的加熱元件)將熱量傳給底座元件，然后傳給水或其它加熱液體，間接通過第一加熱元件。但第二加熱元件最好也與底座元件緊密熱接觸。最好通過緊密物理接觸來實(shí)現(xiàn)加熱元件和底座元件之間的緊密熱接觸。
優(yōu)選地，加熱器包括一熱傳導(dǎo)部件，其與所述第二加熱元件部分緊密熱接觸，并也安排成與底座元件緊密熱接觸，如專利EP-A-1215939A所述。在此最佳裝配中，熱傳導(dǎo)部件夾在第一和第二加熱元件之間。這樣熱量就可以迅速而有效地從兩加熱元件中任一個(gè)傳給熱傳導(dǎo)部件。
在另一優(yōu)選裝置中，兩加熱元件設(shè)在底座元件和熱傳導(dǎo)部件之間。第一加熱元件將熱量直接傳給底座元件，比如通過與之緊密接觸，然而第二加熱元件則主要通過熱傳導(dǎo)部件將熱量傳給底座元件。
底座元件的加熱部分可以象熟知的地板下的加熱系統(tǒng)那樣是平面的。但在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，底座元件包括周向臺(tái)階部分，其能容納所述第一加熱元件。這可以有效提高加熱元件和底座元件之間的接觸面積。在某些情況下還可以減小底座元件的直徑，因?yàn)樗南虏坎挥迷偃菁{加熱元件與控制單元。
當(dāng)將兩加熱元件配置位于底座元件和熱傳導(dǎo)部件之間并結(jié)合上述特征的時(shí)候，可以得到一獨(dú)特的最佳實(shí)施例，即兩加熱元件安裝在底座元件的臺(tái)階中，熱傳導(dǎo)部件與安裝在第二加熱元件上并與之部分緊密熱接觸，也與底座元件部分緊密熱接觸。優(yōu)選地，所述第一和第二加熱元件直接焊在底座元件上。
客觀地說，該裝置具有其特殊的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)從另一方面來看時(shí)，本發(fā)明所述液體加熱容器的加熱基座，包括底座元件，直接焊在底座元件上用來加熱容器中液體的具有包覆層的第一加熱元件，安裝在所述第一加熱元件上方并直接焊在所述底座元件上的具有包覆層的第二加熱元件，與具有包覆層的第二加熱元件部分緊密熱接觸，并與容器底座元件部分緊密熱接觸。
在本發(fā)明的另一方面，兩加熱元件可以采用相同的額定功率，通過給元件之一通電可獲得較低的功率，將二者同時(shí)通電得到較高的功率，以獲得不同的加熱效應(yīng)。
優(yōu)選地，兩加熱元件的功率不同。最好是其中一個(gè)加熱元件有足夠的功率將水煮沸，其功率優(yōu)選在接近1.5到3kw之間，最好在2到3kw之間。另一低功率加熱元件的功率可文火煮水，或?qū)⑺疁乜刂圃谥蠓幸韵?，但不足以將涼水煮沸。所述低功率加熱元件?yōu)選在10瓦特(w)到1千瓦特(kw)間，在50w到800w間最好。
在具有兩個(gè)不同功率的加熱元件的情況下，最好是至少高功率加熱元件與底座元件緊密熱接觸，即最好具有包覆層的第一加熱元件的功率高于第二加熱元件。
盡管不是本發(fā)明的要點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，這里所說的加熱基座可以與一些形式的熱控制裝置結(jié)合。該控制裝置只是為一個(gè)或兩個(gè)加熱元件提供斷電保護(hù)，以防它或它們過熱，例如導(dǎo)致容器中沒水時(shí)加熱器仍通電，或把容器煮干。如果第二個(gè)文火加熱元件用來將容器中已被第一加熱元件煮沸的水保持在沸騰或接近沸騰時(shí)，后一種可能性當(dāng)然比通常的情況要大，因?yàn)榇祟愌b置通常沒有用來控制文火元件的蒸汽開關(guān)。
但最好讓控制裝置能在常規(guī)工作過程中，選擇性地給一個(gè)或兩個(gè)加熱元件通電。例如，控制裝置的設(shè)計(jì)在開始將兩個(gè)加熱元件都通電，以便把水煮沸，之后切斷主(高功率的)加熱元件的電源，只保留文火加熱元件或保溫加熱元件通電。可用諸如突然動(dòng)作的雙金屬啟動(dòng)器之類的合適的熱響應(yīng)傳感器，來探測(cè)蒸汽的存在從而切斷主加熱元件，或探測(cè)是否達(dá)到要求的水溫。在最佳實(shí)施例中，可用貯槽以便于沸水探測(cè)，這在專利WO02/085169中有說明。
為方便組裝且協(xié)調(diào)可靠性，可采用如申請(qǐng)人的U17和U18控制器系列的整體控制單元來提供控制配置。在另一可能的選擇中，可采用一對(duì)自容雙金屬啟動(dòng)器和開關(guān)模塊，例如帶有合適的互聯(lián)的所謂的“半英寸圓盤”。其優(yōu)點(diǎn)在于硬件投資低，又可以使裝置緊湊。比如定位一個(gè)模塊可用來探測(cè)預(yù)定溫度，然后斷開主加熱元件，定位第二個(gè)模塊可以在加熱器過熱的情況下提供安全斷開。
本發(fā)明并不局限于兩個(gè)加熱元件，可有三個(gè)甚至更多個(gè)加熱元件?？梢栽O(shè)想第三加熱元件用厚膜形式的加熱器，但是推薦也用具有包覆層的加熱元件。具有包覆層的第三加熱元件可與第一和第二加熱元件分開，但最好是焊在它們中的一個(gè)上面。舉例來說，三個(gè)加熱單元能夠把水加熱至沸騰、維持水溫在沸點(diǎn)或沸點(diǎn)以下以文火慢煮，并能將水溫控制在一個(gè)相對(duì)較低的溫度。選擇性地給這些元件通電可以使操作很靈活。
上文介紹了許多種將具有包覆層的一個(gè)加熱元件置于另一加熱元件之下的不同配置。申請(qǐng)人已經(jīng)意識(shí)到至少在其中的一些配置中，通過將兩加熱元件相互水平靠近而非垂直靠近能得到相似的優(yōu)勢(shì)。
因此，從更廣泛的角度來看本發(fā)明所述的液體加熱容器的電加熱器包括一底座元件、一對(duì)裝在底座元件上的具有包覆層的加熱元件，所述具有包覆層的加熱元件相互焊在一起，并安裝在所述底座元件上，從而基本上位于同一平面內(nèi)。
可將兩加熱元件都安裝在標(biāo)準(zhǔn)熱分配金屬板或其它熱傳導(dǎo)介質(zhì)上，焊在底座元件上。同時(shí)，一個(gè)或兩個(gè)加熱元件可以直接焊在底座元件上。對(duì)于這種配置，熱傳導(dǎo)部件可以安裝在至少一個(gè)或兩個(gè)所述加熱元件上，并與之部分緊密熱接觸，也可以與底座元件的部分熱接觸，如專利EP1215939A中所述。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，兩加熱元件容納在底座元件的周向臺(tái)階部分中，從而基本與它的中央部位平齊。這有助于減小加熱基座的總高度。
根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，具有包覆層的加熱元件可采用任何方便的大小和形狀。例如，它們可延伸至整個(gè)基座構(gòu)件，局部圓面，或甚至多于整個(gè)圓面。所述加熱元件的橫截面可以是任何方便的形狀，比如圓形、卵形、三角形，它們的形狀可以不同。但兩包覆層的加熱元件最好基本是矩形，方形更好。這樣可使加熱元件之間、加熱元件和底座元件及熱傳導(dǎo)部件之間等的接觸面積最大。
依照上述本發(fā)明及其最佳實(shí)施例的各個(gè)方面，可看出底座元件最好在其周邊有向上開口的溝槽，以便于可靠地固定和密封液體加熱容器，可參照申請(qǐng)人的有關(guān)可靠固定密封系統(tǒng)的專利WO96/18331。


下面參照附圖，通過實(shí)例描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的加熱基座和控制單元的剖視圖；圖2a是本發(fā)明帶有三個(gè)加熱元件的第二實(shí)施例的透視圖；圖2b是圖2a沿A-A線的剖視圖；圖3是第三實(shí)施例的局部剖視圖；圖4是第四實(shí)施例的局部剖視圖；圖5a是第五實(shí)施例的剖視圖；圖5b是圖5a沿B-B線的剖視圖；圖6是第六實(shí)施例的局部剖視圖；圖7是第七實(shí)施例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1看出液體加熱容器上的電加熱基座。不銹鋼底座元件2具有周向臺(tái)階4。臺(tái)階4內(nèi)有兩個(gè)具有包覆層的加熱元件6和8，它們焊入臺(tái)階4并相互焊在一起。所以兩加熱元件6和8與底座元件2都是緊密熱接觸。上面的元件4功率較高，是加熱容器中沸水的主要構(gòu)件。例如它的功率可達(dá)2.5kw。下面的元件6為一低功率慢煮元件，功率可為350w，它能使容器中的水保持用文火慢慢煮的狀態(tài)。
如專利EP1215939A所述，熱分配部件10被焊接在基座2下方，延展并焊在下部元件8上。熱分配部件由熱傳導(dǎo)性高的材料如金屬制成，包括銅、鋁及其合金。
在熱分配部件10下方是控制單元12，其適合申請(qǐng)人的標(biāo)準(zhǔn)U18，所以蒸汽刀形開關(guān)14只能切斷靠上元件6的電源，而下部的元件8仍處于導(dǎo)通。換句話說，就是下部的元件8的電源一個(gè)電極并聯(lián)控制單元12的蒸汽開關(guān)觸點(diǎn)，使之處于通電狀態(tài)。但控制單元12的設(shè)計(jì)使得如果加熱器是干式跳閘，任一干式開關(guān)的雙金屬都將斷開跳閘，因此通過另一電極切斷元件6和8的電源。
在使用的過程中，元件6和8一開始都通電時(shí)的共同輸出功率是2.85kw。當(dāng)容器中的水燒開后，蒸汽刀形開關(guān)14將切斷主元件6的電源，只留下350w保溫元件處于通電狀態(tài)，使容器中的水以文火慢煮。這將一直延續(xù)到容器中的水燒干，其中一干式加熱雙金屬將斷開兩元件6和8的電源，直到加熱器再次涼下來。
現(xiàn)在參看圖2a和2b，可以看到第二實(shí)施例中的加熱基座。該基座包括一不銹鋼底座元件16，沿其上邊緣有周向溝槽18，用來將底座固定并密封在液體加熱容器上，這在專利WO9618331中有更詳細(xì)描述。
正如實(shí)施例一那樣，其底座元件16上也有一臺(tái)階20，但它的深度只能容下一個(gè)具有包覆層的加熱元件22。具有包覆層的第二加熱元件24在第一加熱元件22下面，通過延伸在底座元件16下面的熱分配金屬板26與第一加熱元件分開。具有包覆層的第三加熱元件28與具有包覆層的第二加熱元件24水平緊鄰，并焊在一起，使它們相互在一個(gè)平面上。
值得注意的是，第一加熱元件22與容器中的液體有最緊密的熱接觸，因?yàn)樗袃蓚€(gè)側(cè)面與底座元件16直接焊在一起。第三加熱元件28與底座元件16的熱接觸較少，因?yàn)樗鼈儽粺岱峙浣饘侔?6的厚度分開。第二加熱元件24與底座元件16的熱接觸更少，因?yàn)榈鬃?6主要的加熱路徑從側(cè)向經(jīng)過熱分配金屬板26。正如專利EP-A-1215939A中所述，其效率較低。在第二和第三加熱元件一端的冷尾部24a和28a，經(jīng)共用的觸點(diǎn)30連在一起，由此可共用一個(gè)電源電極接點(diǎn)。
在該實(shí)施例中，第一加熱元件22是主要的熱源，其功率可達(dá)1850w。第二加熱元件24功率為300w，而第三加熱元件的功率是50w。將元件22、24和28都通電，可達(dá)到的總功率是2.2kw，能將水很快煮沸。一旦水被煮沸，主加熱元件將被切斷，留下350w的功率即可有效地維持文火慢煮。在只讓第三加熱元件28通電的時(shí)候，水將維持在一個(gè)較低的平衡溫度，比如85℃，這是沖咖啡的理想溫度。
圖3示出本發(fā)明第三實(shí)施例的一部分。該實(shí)施例與圖2a和2b所示的實(shí)施例相同，只是省去了第三加熱元件，故不用再作進(jìn)一步闡述。
圖4示出本發(fā)明第四實(shí)施例的一部分。在該實(shí)施例中具有包覆層的第一加熱元件32焊在熱分配金屬板34上，熱分配金屬板34又被焊在不銹鋼底座元件36的下面，這是通常的情況。但具有包覆層的第二加熱元件38被焊在第一元件32的下面。第二加熱元件38的功率可能低于主加熱元件32。所有這些，再加上它通過第一加熱元件3的外殼與底座元件只是間接熱連接，就意味著它只能用來將水維持在沸騰溫度之下。
圖5a和5b分別是第五實(shí)施例的平面圖和剖視圖。在該實(shí)施例中，兩個(gè)具有包覆層的加熱元件40和42在熱分配金屬板44上被相鄰地焊在一起。徑向靠外的元件40功率較低，屬于保溫加熱元件，然而靠里的元件42為主加熱元件。冷尾部40a和42a由共用的連接件46連在一起。
圖6示出第六實(shí)施例的一部分。該實(shí)施例與圖5a和5b所示實(shí)施例近似，只是其兩加熱元件48和50通過熱分配金屬板54固定在底座元件52上，直接將兩元件焊在底座元件52上合適形狀的臺(tái)階56中。熱分配金屬板54焊在元件48和50的下側(cè)面，也焊在底座元件52的下面。臺(tái)階56使元件48和50可以與底座元件52下面平齊。
最后，圖7示出第七個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例與圖5a和5b所示實(shí)施例相似，只是它具有第三個(gè)具有包覆層的加熱元件62。與圖2a和2b所示的實(shí)施例相同，三個(gè)加熱元件58、60和62的功率可分別為1850w、300w和50w，這樣加熱器的工作方式相同。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可對(duì)所描述實(shí)施例作出多種變形。例如，許多實(shí)施例中都有熱分配金屬板，但它可用專利EP-A-1215939A所披露的熱傳導(dǎo)部件取代。還應(yīng)該理解，根據(jù)特定的用途可能改變與加熱元件的相對(duì)功率。
權(quán)利要求
1.一種液體加熱容器中的加熱基座，包括一底座元件和安裝在底座元件上的一對(duì)具有包覆層的加熱元件，其中，所述具有包覆層的加熱元件焊在一起，并安裝在所述底座元件上，以使所述具有包覆層的一對(duì)加熱元件基本處于同一平面。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱基座，其特征在于包括焊在底座元件上的熱分配金屬板或其它熱傳導(dǎo)介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱基座，其特征在于所述一對(duì)元件中的一個(gè)或兩個(gè)直接焊在底座元件上。
4.如權(quán)利要求3所述的加熱基座，其特征在于包括一熱傳導(dǎo)部件，安裝在所述一對(duì)元件中的一個(gè)或兩個(gè)元件的上方，并與該一個(gè)或兩個(gè)元件的至少一部分緊密熱接觸，并與底座元件的一部分熱接觸。
5.如權(quán)利要求2、3或4所述的加熱基座，其特征在于所述的一對(duì)加熱元件容納于底座元件的周向臺(tái)階部分內(nèi)，以基本上與它的中央部位平齊。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的加熱基座，其特征在于所述的一對(duì)元件具有形狀基本為矩形的外殼。
7.如權(quán)利要求6所述的加熱基座，其特征在于所述的一對(duì)元件具有形狀基本為方形的外殼。
8.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的加熱基座，其特征在于所述底座元件包括圍繞其周邊向上開口的溝槽。
9.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的加熱基座，其特征在于所述的一對(duì)元件功率不同。
10.如權(quán)利要求9所述的加熱基座，其特征在于所述的一對(duì)元件之一具有足夠大的功率可以將水煮沸。
11.如權(quán)利要求10所述的加熱基座，其特征在于另一加熱元件的功率可以文火慢慢煮水，或?qū)⑺疁乇３衷诜序v之下，但不足以將涼水煮沸。
12.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的加熱基座，其特征在于包括一控制裝置，以便于在正常工作的過程中有選擇地接通所述一對(duì)加熱元件中的一個(gè)或兩個(gè)。
13.如權(quán)利要求12所述的加熱基座，其特征在于包括一完整地控制單元。
14.如權(quán)利要求12所述的加熱基座，其特征在于包括一對(duì)獨(dú)立地雙金屬啟動(dòng)器和開關(guān)模塊。
15.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的加熱基座，其特征在于除了所述的一對(duì)元件以外，還包括一第三加熱元件以及多個(gè)加熱元件。
16.如權(quán)利要求15所述的加熱基座，其特征在于所述第三加熱元件包括一個(gè)焊在所述的一對(duì)加熱元件之一上的具有包覆層的加熱元件。
17.如權(quán)利要求15所述的加熱基座，其特征在于所述的一對(duì)元件中至少一個(gè)加熱元件設(shè)置在所述第三元件的大致下方。
18.如權(quán)利要求17所述的加熱基座，其特征在于包括一熱傳導(dǎo)部件，其夾在所述第三元件和所述的一對(duì)元件之一之間。
19.如權(quán)利要求1所述的加熱基座，其特征在于所述的一對(duì)元件包括單獨(dú)的具有包覆層的加熱元件。
全文摘要
液體加熱容器的加熱基座組件，包括底座元件；具有包覆層的第一加熱元件，與所述底座元件緊密熱接觸；具有包覆層的第二加熱元件，基本配置在所述第一加熱元件的下方，或在水平方向上緊鄰第一加熱元件。
文檔編號(hào)A47J27/21GK1779378SQ20051012032
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月5日
發(fā)明者邁克爾·J·斯科特, 王延春 申請(qǐng)人:施特里克斯有限公司