TWI613405B

TWI613405B - 加熱器之結構

Info

Publication number: TWI613405B
Application number: TW104124084A
Authority: TW
Inventors: 謝玉權
Original assignee: 盈太企業股份有限公司
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2018-02-01
Also published as: CN106369806A; JP2017026295A; TW201704703A; JP6270795B2; US20170027019A1

Abstract

一種加熱器之結構，其包括一加熱芯、至少一加熱管及一溫度開關，加熱芯具有一入口端、一出口端以及一內部空間，入口端、出口端及內部空間形成一通路，加熱芯具有一第一側壁，第一側壁具有一第一厚度，於第一側壁設有一安裝部位，安裝部位具有一第二厚度，第一厚度大於或小於第二厚度；加熱管用以提供熱能，加熱管與加熱芯接觸；溫度開關用以感測溫度，溫度開關與安裝部位接觸。

Description

加熱器之結構

本發明為一種加熱器之結構，尤指一種於加熱芯相對應於溫度開關設置處具有特殊結構設計之加熱器之結構，可避免加熱芯頻繁地啟動/關停，亦可避免加熱芯溫度過高。

一般小家電內部的加熱器可概分為鍋爐式和即熱式兩種，而無論鍋爐式或即熱式，其結構主要皆包含一容器，容器可供容置液體狀之介質，於容器內設有加熱芯，於加熱芯內則設有加熱管。

其中，鍋爐式加熱器為一種靜態加熱器，其內部之被加熱介質為非流動狀態的整體加熱，亦即，於加熱過程中不會有新的低溫介質補充進入容器，其內部之溫度波動較小。

而即熱式加熱器則是一種動態加熱器，其內部之被加熱介質為流動狀態，亦即，於加熱過程中會有待加熱之介質陸續補充進入容器，並流入加熱芯進行加熱，而已加熱之介質則陸續流出加熱芯及容器。由於即熱式加熱器之容器內之溫度波動較大，可能還會發生物態的轉化，因此必須藉由溫度開關感測加熱芯的溫度，以控制加熱芯的開啟/關停時機，不僅可藉此將介質加熱到期望的溫度，同時也可確保加熱器的整體溫度不會過高，以避免發生產品外殼燒毀等危險情況。而由於即熱式加熱器的內部溫度差異較大，因此其溫度開關的安裝位置對產品的影響也較大。

在即熱式加熱器中，為保證設備安全，溫度開關必須與加熱芯直接接觸，因此，溫度開關對加熱芯的溫度變化較為敏感，通常在使用中，為使加熱管產生的熱量能夠有效地傳導擴散至整個加熱芯，溫度開關的安裝位置必須和加熱芯內的加熱管之間保持一定距離(結構不同，距離也會不同)，然卻衍生以下缺失：1、若距離過近，會導致加熱芯頻繁地啟動/關停，在加熱芯關停冷卻過程中，進液泵仍會繼續以相同的速率向容器內供給介質，然由於加熱芯本身可存儲的熱能有限，因此在關停冷卻過程中，其存儲的熱能將無法繼續令灌入容器內的介質充分加熱，進而形成明顯的溫差波動。例如，若為蒸汽發生器，則會導致蒸汽發生器的蒸汽量及蒸汽溫度具有明顯的分段斷差；2、溫度開關與加熱管間之距離會使溫度傳導出現延遲現象，亦即，當溫度開關感測處的溫度達到動作溫度而自動關停後，此時加熱管仍是加熱芯中溫度最高的部分，因此加熱管處的餘熱就會向加熱芯整體擴散，產生一種非控制狀態下的溫度上升現象，而當容器處於無進液(乾燒)的狀態時，缺少高比熱容的進液吸收熱量，而只能依靠加熱芯自身的金屬材料來吸收熱量，其溫度上升的幅度就會很大；且溫度開關與加熱管間之距離越遠，溫升幅度就越大，該溫升以溫度開關的動作溫度為基礎溫度，其疊加後的溫度可能過高，對外殼材料產生影響，從而存在安全隱患。

本發明提出一種加熱器之結構，尤指一種於加熱芯相對應於溫度開關設置處具有特殊結構設計，可避免加熱芯頻繁地啟動/關停，亦可避免加熱芯溫度過高。

在一實施例中，本發明提出一種加熱器之結構，其包括一加熱芯、至少一加熱管及一溫度開關，加熱芯具有一入口端、一出口端以及一內部空間，入口端、出口端及內部空間形成一通路，加熱芯具有一第一側壁，第一側壁具有一第一厚度，於第一側壁設有一安裝部位，安裝部位具有一第二厚度，第一厚度與第二厚度不同；加熱管用以提供熱能，加熱管與加熱芯接觸；溫度開關用以感測溫度，溫度開關與安裝部位接觸。

100、100A、100B、100C‧‧‧加熱器

10、10A、10B、10C、10D、10E‧‧‧加熱芯

11、11A、11B、11C‧‧‧入口端

12、12A、12B、12C‧‧‧出口端

13、13A、13B、13C‧‧‧內部空間

14、14A、14B、14C‧‧‧第一側壁

15、15A、15B、15C‧‧‧安裝部位

151A、151B‧‧‧薄壁結構

152A、152B、152C、152D、152E‧‧‧凸塊

153A、153B、153C‧‧‧頂端

154D、154E‧‧‧連通處

155D、155E‧‧‧非連通處

16C‧‧‧第二側壁

17C‧‧‧孔洞

18C‧‧‧密封件

20、20A、20B、20C‧‧‧加熱管

30、30A、30B、30C‧‧‧溫度開關

A1、A1A、A1B‧‧‧安裝部位之投影區域

A2、A2A、A2B‧‧‧接觸區域

A3A、A3B、A3C‧‧‧凸塊之投影區域

A4‧‧‧連通處之最小截面積範圍

A5‧‧‧非連通處的圓周面積範圍

T1、T1A、T1B、T1C‧‧‧第一厚度

T2、T2A、T2B、T2C‧‧‧第二厚度

T3A、T3B、T3C‧‧‧第三厚度

T4A、T4B‧‧‧第四厚度

T5C‧‧‧第五厚度

圖1為本發明之一實施例之俯視結構示意圖。

圖2為圖1之A-A剖面結構示意圖。

圖3及圖4為本發明以圖1實施例為基礎所衍生之另二種實施例之結構示意圖。

圖5為本發明以圖3及圖4實施例為基礎所衍生之另一種實施例之結構示意圖。

圖6為圖5之B-B剖面結構示意圖。

圖7A為本發明之「不完全孤島」形式凸塊之一實施例之俯視結構示意圖。

圖7B為圖7A之C-C剖面結構示意圖。

圖7C為圖7A之D-D剖面結構示意圖。

圖8A為本發明之「不完全孤島」形式凸塊另一實施例之俯視結構示意圖。

圖8B為圖7A之E-E剖面結構示意圖。

請參閱圖1及圖2所示實施例，加熱器100包括一加熱芯10、一加熱管20及一溫度開關30，加熱芯10、加熱管20及溫度開關30皆電性連接於一控制單元(圖中未示出)，藉由控制單元控制加熱芯10、加熱管20及溫度開關30之作動，例如，可根據溫度開關30所感測之溫度，並控制加熱芯10及加熱管20啟動及關停。加熱芯10由具有導熱性之材質製成。

加熱芯10具有一入口端11、一出口端12以及一內部空間13，入口端11、出口端12及內部空間13形成一通路。液體狀之介質可由入口端11流入內部空間13，而後再由出口端12流出。於本實施例中，入口端11與出口端12之間所構成的介質流道唯一均勻的通道，然除此之外，該介質流道可以是任意能夠連通進出水口的通路，以下各實施例皆同。

加熱芯10具有一第一側壁14，第一側壁14具有一第一厚度T1，於第一側壁14設有一安裝部位15，於本實施例中，安裝部位15為一薄壁結構，該薄壁結構之厚度等於第二厚度T2，第二厚度T2小於第一厚度T1。於安裝部位15的投影範圍內具有上述之介質流道。

加熱管20可用以提供熱能，於本實施例中，加熱管20由加熱芯10外部伸入加熱芯10，加熱管20與加熱芯10接觸，因此加熱管20之熱能可同時傳導至加熱芯10以及位於內部空間13中之介質。

溫度開關30與安裝部位15接觸，於本實施例中，溫度開關30設置於加熱芯10之外部表面，可藉由溫度開關30感測安裝部位15之溫度。此外，安裝部位15之投影區域A1涵蓋溫度開關30與安裝部位15接觸之接觸區域A2。

值得說明的是，當加熱管20與加熱芯10緊密接觸時，能夠良好地導熱，且加熱管20的安裝位置必須能直接感測加熱芯10的溫度。此外，加熱管20可為螺旋形，不限於圖示態樣。

如圖2之虛線箭頭所示路徑，待加熱之介質由入口端11進入內部空間13，由加熱管20所產生之熱能進行加熱，已加熱之介質則由出口端12流出加熱芯10。由於加熱芯10用以設置溫度開關30之安裝部位15為一薄壁結構，因此可減弱加熱管20傳遞至溫度開關30的熱量，避免溫度開關30所感測到的溫度過高。

請參閱圖3所示實施例，加熱器100A包括一加熱芯10A、一加熱管20A及一溫度開關30A。加熱芯10A具有一入口端11A、一出口端12A以及一內部空間13A，入口端11A、出口端12A及內部空間13A形成一通路。本實施例是以圖1為基礎衍生而出，有關上述各構件之材質、連接方式及其作用可參考圖1實施例，惟不以此為限。

加熱芯10A具有一第一側壁14A，第一側壁14A具有一第一厚度T1A，於第一側壁14A設有一安裝部位15A，安裝部位15A具有一第二厚度T2A。於本實施例中，安裝部位15A由一薄壁結構151A與一凸塊152A構成，薄壁結構151A具有一第三厚度T3A，凸塊152A具有一第四厚度T4A，因此，第三厚度T3A與第四厚度T4A之和等於第二厚度T2A，而第二厚度T2A大於第一厚度T1A。凸塊152A相對於第一側壁14A具有一頂端153A，頂端153A位於內部空間13A內。

溫度開關30A設置於加熱芯10A之外部表面，安裝部位15A之投影區域A1A涵蓋溫度開關30A與安裝部位15A接觸之接觸區域A2A，而且，安裝部位15A之投影區域A1A涵蓋凸塊152A之投影區域A3A。

如圖3之虛線箭頭所示路徑，待加熱之介質由入口端11A進入內部空間13A，由加熱管20A所產生之熱能進行加熱，已加熱之介質則由出口端12A流出加熱芯10A。由於加熱芯10A用以設置溫度開關30A之安裝部位15A為一薄壁結構151A與凸塊152A之組合結構，藉由薄壁結構151A可減弱加熱管20A傳遞至溫度開關30A的熱量，而介質於流經凸塊152A時，可吸收凸塊152A的熱量，如此可避免溫度開關30A所感測到的溫度過高。

請參閱圖4所示實施例，加熱器100B包括一加熱芯10B、一加熱管20B及一溫度開關30B。加熱芯10B具有一入口端11B、一出口端12B以及一內部空間13B，入口端11B、出口端12B及內部空間13B形成一通路。

加熱芯10B具有一第一側壁14B，第一側壁14B具有一第一厚度T1B，於第一側壁14B設有一安裝部位15B，安裝部位15B具有一第二厚度T2B。於本實施例中，安裝部位15B由一薄壁結構151B與一凸塊152B構成，薄壁結構151B具有一第三厚度T3B，凸塊152B具有一第四厚度T4B。於本實施例中，第三厚度T3B與第四厚度T4B之和等於第二厚度T2B，然並不限於此，經實作樣品驗證，第三厚度T3B與第四厚度T4B之和並不一定必須等於第二厚度T2B，只要不影響溫度開關30B的安裝，第二厚度T2B可大於第三厚度T3B與第四厚度T4B之和，同理，第二厚度T2B可小於第三厚度T3B與第四厚度T4B之和，亦即，凸塊152B的頂端所在平面不須與第一側壁14B的外壁處於同一平面，第四厚度T4B可以較大或較小。凸塊152B相對於第一側壁14B具有一頂端153B，頂端153B位於加熱芯10B之外部，溫度開關30B設置於頂端153B。安裝部位15B之投影區域A1B涵蓋溫度開關30B與安裝部位15B(亦即凸塊152B)接觸之接觸區域A2B，而且，安裝部位15B之投影區域A1B涵蓋凸塊152B之投影區域A3B。

如圖4之虛線箭頭所示路徑，待加熱之介質由入口端11B進入內部空間13B，由加熱管20B所產生之熱能進行加熱，已加熱之介質則由出口端12B流出加熱芯10B。由於加熱芯10B用以設置溫度開關30B之安裝部位15B為一薄壁結構151B與凸塊152B之組合結構，藉由薄壁結構151B可減弱加熱管20B傳遞至溫度開關30B的熱量，而凸塊152B的熱量可散發於加熱芯10B外，如此可避免溫度開關30B所感測到的溫度過高。

請參閱圖5及圖6所示實施例，加熱器100C包括一加熱芯10C、一加熱管20C及一溫度開關30C。加熱芯10C具有一入口端11C、一出口端12C以及一內部空間13C，入口端11C、出口端12C及內部空間13C形成一通路。本實施例之加熱芯10C與加熱管20C皆呈U形，加熱管20C設置於加熱芯10C外，亦即，加熱管20C之熱量直接傳導加熱芯10C而間接傳導於位於內部空間13C中之介質。

加熱芯10C具有一第一側壁14C，第一側壁14C具有一第一厚度T1C，於第一側壁14C設有一安裝部位15C，安裝部位15C具有一第二厚度T2C。於本實施例中，安裝部位15C由第一側壁14C與一凸塊152C構成，凸塊152C具有一第五厚度T5C，因此，第一厚度T1C與第五厚度T5C之和等於第二厚度T2C，而第二厚度T2C大於第一厚度T1C。加熱芯10C相對於第一側壁14C具有一第二側壁16C，於第二側壁16C設有一孔洞17C，凸塊152C之頂端153C凸伸於孔洞17C內，凸塊152C與孔洞17C之間設有密封件18C，密封件18C之導熱性低於加熱芯10C之導熱性。溫度開關30C設置於頂端153C。於本實施例中，凸塊152C是由第一側壁14C凸出而具有一第五厚度T5C，換言之，本實施例之安裝部位15C所具有之第二厚度T2C大於第一側壁14C之第一厚度T1C。安裝部位15C之投影區域A1C涵蓋溫度開關30C與安裝部位15C(亦即凸塊152C)接觸之接觸區域A2C，而且，安裝部位15C之投影區域A1C涵蓋(本實施例為等於)凸塊152C之投影區域A3C(於本實施例中，A1C=A3C)。除此之外，本實施例亦可採用如圖3及圖4所示之由薄壁結構與凸塊組合而成之安裝部位，同理，圖3及圖4所示之由薄壁結構與凸塊組合而成之安裝部位，亦可置換為本實施例之凸塊152C由第一側壁14C直接凸出之結構。

如圖5之虛線箭頭所示路徑，待加熱之介質由入口端11C進入內部空間13C，由加熱管20C所產生之熱能進行加熱，已加熱之介質則由出口端12C流出加熱芯10C。介質於流經凸塊152C時，可吸收凸塊152C的熱量，如此可避免溫度開關30C所感測到的溫度過高。

此外，上述圖3~圖5之實施例中，凸塊152A、152B、152C的截面形狀可為規則形狀，例如，凸塊152A若為圓柱形，則其截面形狀為圓形，凸塊152A若為正四邊柱形，則其截面形狀為正方形，以此類推。除此之外，凸塊152A、152B、152C的截面形狀亦可為非規則形狀，且可為不完全的孤島。

請參閱圖7A~7C所示實施例，圖中僅顯示加熱芯10D設有凸塊152D之部分，未包含其他構件。該凸塊152D屬「不完全孤島」形式，凸塊152D與加熱芯10D具有連通處154D及非連通處155D，凸塊152D藉由連通處154D與加熱芯10D相連，非連通處155D為不相連的透空處。連通處154D之最小截面積(圖7A中標示A4之範圍之截面積)小於或等於非連通處155D的圓周面積(圖7A中標示A5之範圍之截面積)。亦即，若凸塊152D為圓柱形，則上述「圓周面積」即為圓柱側面積，若凸塊152D為不規則形狀，則「圓周面積」為凸塊152D俯視形狀的最大內切圓柱的側面積。請參閱圖8A~8B所示實施例，圖中僅顯示加熱芯10E設有凸塊152E之部分，未包含其他構件。該凸塊152E也屬於「不完全孤島」形式，凸塊152E與加熱芯10E具有連通處154E及非連通處155E，凸塊1521E藉由連通處154E與加熱芯10E相連，非連通處155E為不相連的透空處。

綜上所述，本發明所提供之加熱器之結構，於加熱芯相對應於溫度開關設置處具有特殊結構設計，上述各實施例之共同特徵在於，皆於設置溫度開關之安裝部位設計出厚度不同於加熱芯之側壁厚度之結構，例如，圖2所示之薄壁結構，或如圖3及圖4 所示之薄壁結構與凸塊之組合結構，或如圖5所示設置凸塊，其目的皆在於降低積存於溫度開關處之溫度，因此可避免加熱芯頻繁地啟動/關停，亦可避免加熱芯的溫度過高。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

100‧‧‧加熱器

10‧‧‧加熱芯

11‧‧‧入口端

12‧‧‧出口端

13‧‧‧內部空間

14‧‧‧第一側壁

15‧‧‧安裝部位

20‧‧‧加熱管

30‧‧‧溫度開關

A1‧‧‧投影區域

A2‧‧‧接觸區域

T1‧‧‧第一厚度

T2‧‧‧第二厚度

Claims

一種加熱器之結構，其包括：一加熱芯，其具有一入口端、一出口端以及一內部空間，該入口端、該出口端及該內部空間形成一通路，該入口端和該出口端之間構成一介質流道；該加熱芯具有一第一側壁，該第一側壁具有一第一厚度，於該第一側壁設有一安裝部位，該安裝部位由一薄壁結構與一凸塊構成，該凸塊相對於該第一側壁具有一頂端，該安裝部位具有一第二厚度，該第一厚度大於或小於該第二厚度，該薄壁結構具有一第三厚度，該凸塊具有一第四厚度，該第三厚度與該第四厚度之和等於該第二厚度；至少一加熱管，用以提供熱能，該加熱管由該加熱芯外部伸入該加熱芯與該加熱芯接觸；以及一溫度開關，用以感測溫度，該溫度開關設置於該安裝部位。
如申請專利範圍第1項所述之加熱器之結構，其中該頂端位於該內部空間內。
如申請專利範圍第2項所述之加熱器之結構，其中該溫度開關設置於該加熱芯之外部表面。
如申請專利範圍第1項所述之加熱器之結構，其中該頂端位於該加熱芯之外部，該溫度開關設置於該頂端。
如申請專利範圍第1項所述之加熱器之結構，其中該第三厚度與該第四厚度之和小於或大於該第二厚度。
如申請專利範圍第1項所述之加熱器之結構，其中該安裝部位之投影區域涵蓋該溫度開關與該安裝部位接觸之接觸區域。
如申請專利範圍第1項所述之加熱器之結構，其中該安裝部位之投影區域涵蓋該凸塊之投影區域。
如申請專利範圍第1項所述之加熱器之結構，其中該加熱管為螺旋形。
如申請專利範圍第1項所述之加熱器之結構，其中該介質流道是任意能夠連通進出水口的通路。
如申請專利範圍第4項所述之加熱器之結構，其中該安裝部位的投影範圍內具有介質流道。
如申請專利範圍第2項或第4項所述之加熱器之結構，其中該凸塊的截面形狀為非規則形狀，且為不完全的孤島，該凸塊與該加熱芯具有連通處及非連通處，該連通處之最小截面積小於或等於該非連通處的圓周面積。