CN101283223B - 液体加热装置和方法 - Google Patents

Abstract

液体加热装置已久为人知。这类装置的应用也颇为多样。这种加热装置因此已大量地用作例如水壶、洗碗机、洗涤机器、咖啡冲煮机、淋浴加热器等或者用作上述设备中的部件。本发明涉及一种液体加热装置。本发明还涉及一种液体加热方法。

Description

液体加热装置和方法

技术领域

本发明涉及一种液体加热装置。本发明还涉及一种液体加热方法。

背景技术

前序中所述的装置已久为人知。该类装置的应用也颇为多样。这种加热装置因此已大量地用作例如水壶、洗碗机、热水配送机(例如用于制作速溶汤)、咖啡冲煮机、淋浴加热器等或用作上述设备中的部件。例如在咖啡冲煮机中，该装置特别适用于即时提供热水。为实现上述目标，这种装置通常设置有适于待加热液体流通的管状体。在流经管状体的过程中，液体由位于管状体上或反之靠近管状体的加热元件加热。这种液体加热方法存在很多缺点。已知装置的一个重大缺点是，液体加热起来比较困难，其中一个原因在于面积体积比相对较差(低)。因此为了获得期望的加热效果，加热管的长度或宽度通常做得相对较大。相对较长或较宽的管状体通常导致液体在加热装置中停留相对较长的时间，这是液体能够获得充分且期望的加热的必要条件。因此，通常用户在获得热水之前需要等待相当长时间。已知装置的另一个缺点是，由其加热的液体在出口处的温度比较难以控制，因为在使用之后通常仍有大量的(预)加热过的液体留存在管状体内，而在长时间停用该装置的过程中又有大量的相对较冷的液体(未被(预)加热过的)留存在管状体内。由于从加热元件经由管状体传导至待加热液体的热传导效率不高，使得对液体的加热进一步变得困难，这也(不利地)影响液体的加热速度。此外，已知装置的制造及使用(因其加热效率不高)成本也相对较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种前序中所述类型的改进装置，能够用该装置以比较高效且快速的方式加热液体。

为此目的，本发明提供一种前序中所述类型的装置，该装置包括：基座结构和连接到基座结构的至少一个加热元件，其中至少一个非线性通道结构设置在基座结构和加热元件之间，用于待加热液体的流通，并且基座结构和加热元件通过至少一个软钎焊连接件相互连接。此处通道结构实际上由基座结构和加热元件界定和形成。于是热量能够比较高效地从加热元件直接传递到待加热液体-没有在其间设置另一元件。特别是当液体以较高速度被驱动通过具有较小液体容积的通道结构时，在单位体积单位时间内可以实现比较高效和快速的液体热量传输。此处附加优点是，由于液体的流率较高，所以通道结构中不会或很难有诸如石灰石之类的沉淀物沉积，从而导致装置的保养费用较低。由于通道结构采用非线性型式，加热元件与位于通道结构中的待加热液体之间的接触面积可以最大化，除了使液体较快地加热到期望的温度，这还导致产生用于快速且高效地加热液体的比较紧凑的装置。此外，应用依据本发明的装置具有能量方面的优势，通常导致节省成本。依据本发明的装置的另一个重要优点是，由于基座结构和加热元件之间的实体性地(直接)、不可拆卸的连接，因而得以产生比较结实的组件，其中通道结构能够以比较可靠、持久和牢固的方式密封。加热元件和基座结构之间的相互附接因此导致提供一种装置，该装置能够承受较高的液压力(高达约35巴)，从而使液体能够在较高压力下被引导流过通道结构。当加热元件和基座结构仅以侧向可拆卸方式相互夹紧时，无法或至少很难获得通道结构的这种密封可靠性；其中为了密封该装置必须采用大量部件，从而导致产生体积较大且价格较高的装置。通过将基座结构和加热元件彼此直接附接(连接)，可因此以比较简单但是牢固、持久且可靠的方式提供一种装置，待加热液体能够在较高压力(约35巴)下引导通过该装置，从而能够将一定(大)量的液体较快地加热至期望的温度。依据本发明的装置的另一个优点是，通过采用设置在基座结构和加热元件之间的通道结构，对既定应用场合来说能够以比较简单的方式优化通道结构的面积容积比，例如通过将通道结构的单条通道或多条通道设置为相对较平(浅)的型式，从而通道结构获得有限的容积，这能够大幅度地提高待加热液体在单位时间内的温升值。由于显著提高了单位时间内液体的加热速度，所以可大幅度地减少液体流过该装置的通流时间，从而用户能够较快地获得已加热的液体。此处液体能够以高达每秒7米-优选地介于每秒1到3米之间的流率被引导通过通道结构。这种较高的流率是特别有利的，因为以这种方式可以避免或者至少抵消蒸汽气泡的产生。在通道结构内形成的少量蒸汽气泡通常会迅速地被冲出该装置。这种较高的流率还防止诸如石灰石之类的污染物在加热元件和/或基座结构上沉积。加热元件上的污染物的沉积特别不利于热量从加热元件到待加热液体的传递。需指出的是，非线性通道结构设置有一条或多条非线性通道，这些通道可以选择性地设置成相互平行的，其中待加热液体优选地流过非线性的、二维的-特别是螺旋形的路径。然而还可以构想到通道结构的若干部分采用线性型式的情况，但是其中液体便经由迷宫式的路径流过该装置。

如上所述，由于加热元件和基座结构彼此实体连接，所以依据本发明的装置适于承受较高的压力。此点带来的优势是，与(操作)压力(约达16巴)相比，液体能够在较高的(测试)压力(约达35巴)下被引导通过该装置的通道结构，从而液体能够较快地被加热至期望温度。为了在加热元件和基座结构之间生成牢固且直接的联接，基座结构和加热元件通过至少一个软钎焊和/或硬钎焊连接件(soldered and/or brazed connection)相互连接。采用软钎焊和硬钎焊连接的共同优点是，这种连接比较结实耐用并且允许采用较薄的分隔壁来界定通道结构。由于软钎焊或硬钎焊连接件一般比较长(通常达10米)，故采用由通过软钎焊或硬钎焊连接到加热元件的一条或多条较薄的分隔壁界定的通道结构对于加热装置的成本来说是有利的。优选地，分隔壁的厚度在0.1至0.8mm之间，特别是在0.1至0.5mm之间。实践中，可以预期0.1至0.5mm的壁厚足以承受该装置停用及运转的过程中的液体压力。在本文中须指出的是，硬钎焊定义为通过将材料加热至硬钎焊温度并且采用熔点温度高于840℉(450℃)的焊料(钎料)来使材料产生结合的一组联接工艺；而软钎焊定义为通过将材料加热至软钎焊温度并且采用熔点温度低于840℉(450℃)的焊料(钎料)来使材料产生结合的一组联接工艺。而且软钎焊连接件是导热的，从而由加热元件产生的热量能够较快、较容易且没有太多热量损失地传递至基座结构以便能够以改进的和加速的方式加热待加热液体。软钎焊连接件可由一个或多个软钎焊点形成，但是也可由软钎焊层形成。在这种情况下，软钎焊层的厚度通常在几微米到几毫米之间变化。软钎焊连接件优选地包括至少一条软钎焊缝。通过采用一条或多条软钎焊缝，一方面基座结构和加热元件可以牢固的方式相互附接，另一方面通道结构可以大体上介质密封的方式被密封，从而能够防止液体从该装置中漏出。软钎焊缝优选地沿着由基座结构和加热元件形成的接触表面的至少一部分延伸。甚至可以构想到，为了实现形成软钎焊连接件的目的，基座结构和加热元件的整个接触表面都设置有钎料。软钎焊连接件通常由高熔点金属的混合物-例如镍基钎料形成，因而软钎焊连接件能够以较为简单的方式形成并且具有导热性。

在一个优选实施例中，通道结构的至少一部分设置成凹入基座结构的外表面-特别是基座结构的朝向加热元件的侧面。通道结构既可以在基座结构的制造过程中预先设置在基座结构中，也可以在后续阶段设置到基座结构中。此处基座结构通常由塑料和/或金属承载层形成，其中设置有一个或多个非线性通道。通道结构可设置成基座结构中的空腔。通道结构通常由分隔壁在一个或多个侧面沿侧向界定。分隔壁优选地通过软钎焊缝连接到加热元件，同时形成用于通道结构的密封件以便能够以最佳方式密封通道结构并因此防止液体泄漏。在一个特定的优选实施例中，基座结构包括基板，分隔壁通过至少一个焊接连接件设置在基板上。此处焊接连接件通常由焊接缝形成。以这种方式，能够提供一种介质密封并且具有较高抗压能力的装置，在装配之后即能对该装置进行泄漏测试，而不仅仅是在通过独立的(传统的)夹紧构造将基座结构和加热元件相互夹紧之后再进行测试。装配完毕之后，该装置具有液体供给口和液体排放口，并且优选地还具有用于容纳一个或多个(热)传感器的一个或多个容纳空间。为了进一步提高该装置的密封性，特别是通道结构的密封性，分隔壁优选地以一体化方式连接到基板。以这种方式，分隔壁和基板之间就不会出现泄漏。更优选地，分隔壁至少部分地由基板的变形部分形成。依据后面的实施例，基板通常由冲压设备冲裁(冲压)，基板在冲压之后其若干部分弯折从而形成至少一个分隔壁。不难想象，由上述方法生成的分隔壁设置有一个或多个附加的弯折部以增加分隔壁与加热元件之间的接触面积，这通常有助于以机械方式-特别是通过硬钎焊将分隔壁连接到加热元件。优选地，基板和分隔壁(基板的之前的一部分)优选地大体上由钢制成，特别是不锈钢。已经发现钢-特别是不锈钢通常非常适用于硬钎焊到加热元件。在采用冲压基板(设置有分隔壁的)的情况下，基座结构优选地还包括至少一个封盖元件，用于至少部分封盖基座结构。封盖元件更优选地连接到加热元件和/或基板以便获得大体上介质密封且比较抗压的装置。

在另一个优选实施例中，通道结构的至少一部分设置成凹入加热元件中。该优选实施例的优点是能够增加加热元件和待加热液体之间的接触面积，这通常导致更集中、更快捷的加热。还可以构想到的是，将通道结构设置成基座结构内的空腔型，而加热元件设置有连接到上述空腔型的对合空腔型。

通道结构优选地包括大体上二维的几何形状以便能够获得该装置的较为平展的实施例，这有利于将该装置植入诸如咖啡冲煮器之类的具体的应用装置中。而且具有二维几何形状的装置的制造相对比较简单。虽然因制造成本较高而不值得推荐，但是也可以构想到采用具有三维几何形状的通道结构，因为仍然能够制造出比较紧凑的装置。通道结构优选地具有至少部分弯曲-特别是螺旋形的设计。通道结构的螺旋形级进形式通常较为有利，因为待加热液体和加热元件(以及基座结构)之间的接触面积可最大化，这可以大大提高单位时间内的热传导量。在采用大体上为螺旋形、Z字形或等同级进形式的通道结构的情况下，通道结构将仅被单条(以相同方式弯曲的)分隔壁沿侧向界定。通过采用软钎焊连接件将分隔壁附接到加热元件，即可获得大体上介质密封的通道结构并因此获得大体上介质密封的装置，从而可以较为有效且高效的方式加热液体。

加热元件优选地采用大体上为板状的型式。板状加热元件在商业领域是已知的且其制造成本通常较低。而且，从结构角度来说，采用平展的加热元件通常是有利的。在这种情况下，加热元件通常由电加热元件形成，该电加热元件优选地在远离通道结构的侧面上设置有用于强制传导电流的轨道状(track-like)厚膜，以便能够产生期望的热量。

在另一个优选实施例中，通道结构的通道长度介于0.3米和7米之间，特别是介于0.5米和5米之间，更优选地大体上为2米。这种长度通常足以将诸如水、油之类的液体从室温加热到90摄氏度以上的温度。由于通道结构具有非线性型式，所以通道结构占据的体积空间较为有限，这提高了依据本发明的装置的可操纵性。

在再一个优选实施例中，通道结构的横截面的表面面积介于1mm²和100mm²之间，特别是介于2mm²和50mm²之间。确切面积通常由该装置的具体应用场合决定。因此加热用于泡茶或冲咖啡的水的装置优选地具有介于2mm²和5mm²之间的横截面。对于加热随后通过水龙头-通常是淋浴或浴缸水龙头放出的水来说，优选地采用横截面介于10mm²和60mm²之间的通道结构。相同的横截面例如也可用于加热煎油。

该非线性通道结构优选地具有至少部分弯角的型式。通过在通道结构中设置一个或多个角度，可实现待加热液体的二维或选择性地三维流动级进形式。于是能够比较高效地沿(相对比较紧凑的)加热元件引导液体并因此将其加热到期望温度。在另一个优选实施例中，通道结构具有至少部分弯曲的型式。通过将通道结构设置为大体上呈螺旋型式，液体同样能够以比较紧凑和集中的方式加热至期望温度。在一个优选实施例中，基座结构包括由较高金属带和连接到其上的较低金属带形成的复合条，其中以螺旋形式盘绕的所述复合条实际上形成了通道结构。所述导热的金属带可由例如钢条形成。横截面为2×2毫米的通道结构可例如通过卷绕高6毫米厚约0.1毫米的复合钢条而形成，该复合钢条具有附接到其上的另一根高4毫米厚2毫米的钢条。在替代性实施例中，复合条也可具有包括较高条部分和相邻的较低条部分的一体化构造。尽管金属条通常比较硬，但是由于该盘绕复合条的相邻条部分可相对滑动，所以该条具有一定柔性。这种弹性特征是特别有利的，因其能够在加热元件的加热过程中补偿加热元件的(相当大的)变形以及因此所致的高度差，其中该条能够以可靠且介质密封的方式永久性地连接到加热元件，而不用考虑加热元件的变形程度如何，从而能够防止液体以及从所述液体蒸发出的气体从该装置泄漏出去。为了使该条能够永久性地连接到加热元件并且使得能够实际性地补偿加热元件的变形，基座结构-特别是该条通过软钎焊连接件连接到加热元件，从而能够防止加热元件和基座结构之间形成间隙。

在又一个优选实施例中，基座结构由多个独立的、相互连接的基座模块形成。此处所述基座模块可以是各种各样的并可例如由分隔件形成，所述分隔件由隔离件相互保持一定距离，其中所述基座模块的相对方位决定了通道结构。

该装置优选地设置有在压力下将待加热液体泵送通过通道结构的泵。因为能够用依据本发明的装置比较快捷、比较集中且比较高效地加热液体，故能够增大液体流经通道结构的流率，从而一方面防止液体的过度集中加热，另一方面提高该装置的工作能力。能够优选地调节泵的泵流率，即单位时间内的液体体积单位数。有利的是，调节泵流率从而能够以比较简单的方式满足用户的要求。例如如果需要一定量的具有期望的最终温度的液体，则可调节泵流率(暂时性地)以便能够较快地满足用户的要求。在一个特定的优选实施例中，该装置设置有联接到泵的传感器装置，从而能够依照通道结构中的液体温度调节泵流率。此处传感器装置优选地位于该装置前面以测量相对较冷的液体的温度。结合液体的最终期望温度和加热元件的热传输能力，便可以计算并应用最理想的泵流率，而不会对加热系统造成任何延迟，与这种情况相反的是传感器装置位于该装置之后并且适于检测已加热液体的温度。通过调节泵流率，例如可以防止通道结构中的液体被过度加热。当超过一个或多个临界温度时，增大泵流率从而可防止过度加热。然而，在接近过度加热的情况下，通常会将加热元件至少部分关闭。在通道结构中的液体温度较低时-例如如果加热元件刚刚打开，则可减小泵流率(暂时性地)以便在一定程度上延长液体在通道结构中的停留时间，从而获得改善的液体加热。在这方面应当指出的是，该装置也可连接到传统的给水总管-通常为公共供水系统，该给水总管也可用作泵。泵流率也可通过采用水龙头、合适的阀门或其它控制构件来控制。在一个特定的优选实施例中，该装置包括用于检测供应到该装置的液体温度的至少一个入口传感器以及用于检测导出该装置的液体温度的至少一个出口传感器，从而能够测量通道结构中的液体的温度变化。结合测量该装置提供给液体的能量，于是便可以确定所供应的已加热液体的体积，特别是在期望获得既定体积且具有既定温度的液体的情况下这点是相当有用的。此处一个应用实例是配送(一定体积的)具有既定温度的热饮。优选地，该装置包括控制单元，该控制单元用于根据由传感器装置收集的相关温度信息来调节泵流率。在实际出口温度低于期望出口温度的情况下，可通过控制单元来减小流率。相反地，在实际出口温度超过期望出口温度的情况下，可通过控制单元来增大流率。通常，加热元件的加热能力(功率)是已知的。由于通道结构的尺寸也是已知的，故在每个流率下液体流过通道结构的过程中的温升可由控制单元计算出。根据传感器测得的或已知的液体入口温度以及期望的出口温度，控制单元能够确定最佳流率。

本发明还涉及一种采用依据本发明的装置加热液体的方法，该方法包括下列步骤：a)启动加热元件；b)引导待加热液体通过通道结构。如步骤b)所述地引导待加热液体通过通道结构优选地在压力增大的情况下进行。该压力可升至大约35巴。依据本发明的方法的其它优点已在上文详细描述。在一个优选实施例中，该方法还包括步骤c)，步骤c)包括检测通道结构的入口/出口处的液体温度的步骤。在一个特定的优选实施例中，该方法还包括步骤d)，步骤d)包括基于根据步骤c)检测到的至少一个温度来调节如步骤b)所述地引导通过所述通道结构的液体的流率的步骤。通过使得能够调节泵流率，能够使离开该装置的已加热液体的出口温度大体上保持在期望的出口温度下，而无需考虑期望的出口温度是保持在预设的恒定温度下或者该期望的出口温度被调节并因此而随时间变化。

附图说明

下面将基于下述附图中示出的非限制性代表实施例来详细解释本发明。附图中：

图1示出依据本发明的装置的局部剖视立体图；

图2a示出依据本发明的第二个实施例的装置的横截面；

图2b示出沿图2a中所示A-A线的横截面；

图3示出依据本发明的另一个实施例的装置的示意图；

图4a示出依据本发明的再一个实施例的装置的局部剖视俯视图；

图4b示出沿图4a中所示的C-C线的横截面；

图5a示出依据本发明的替代性实施例的装置的立体图；

图5b示出图5a中所示的装置的基座结构的立体图；

图5c示出图5b中所示的基座结构的一部分的立体图；

图5d示出图5a中所示的装置的横截面的一部分；以及

图6示出依据本发明的再一个替代性实施例的装置的横截面的一部分。

具体实施方式

图1示出依据本发明的装置1的局部剖视立体图。装置1包括基座结构2和以大体上介质密封的方式连接到基座结构2的加热元件4。在基座结构2和加热元件4之间-特别是基座结构2的上表面上设置有非线性的二维通道结构3，用于沿加热元件4引导待加热液体。待加热液体通过供应口5泵送到通道结构3内并且在加热后通过排放口6离开通道结构3。图1示出通道结构3为Z字形，并且通道结构3在从一个线性通道部分到相邻的线性通道部分之间设置有多个角度过渡部。由于通道结构3是非线性的，所以能够沿加热元件4的较大的加热表面以较高的速度引导待加热液体，从而能够以相对高效且集中的方式加热液体。依据图1的装置1的加热元件4和基座结构2通过软钎焊连接件7以坚固、持久和大体上介质密封的方式相互连接。在所示实施例中，软钎焊连接件可限于形成在基座结构2和加热元件4之间的(周向)软钎焊缝。

图2a示出依据本发明的第二个实施例的装置8的横截面。该横截面表示的是沿图2b中示出的B-B线的视图。装置8包括基座结构9和连接到基座结构9的加热元件(参见图2b)。此处基座结构9形成用于待加热液体的螺旋形通道10，螺旋形通道10在一侧是开口的。为此目的基座结构9包括基板11，以螺旋方式定向的竖直分隔壁12设置在基板11上。此处分隔壁12适于沿侧向界定通道10。基板11和分隔壁12皆优选地采用金属-特别是不锈钢制成。分隔壁12优选地通过焊接连接件-特别是焊缝、软钎焊连接件-特别是软钎焊缝、和/或硬钎焊连接件-特别是硬钎焊缝以大体上介质密封的方式连接到基板11(参见图2b)。在所示代表性实施例中，通道10由相邻的加热元件以介质密封的方式密封。为了使分隔壁12以坚固、可靠且介质密封的方式连接到加热元件，加热元件优选地通过软钎焊缝或硬钎焊缝永久性地连接到分隔壁12。此处可通过软钎焊连接件或焊接连接件来(附加地)密封装置8的周向接缝从而能够提高装置8的介质密封度。通道10设置有用于待加热液体的供应口13和用于被装置8加热的液体的排放口14。为了能够通过软钎焊连接件相对高效地将加热元件连接到基座结构9，焊条15优选地设置成使加热元件和基座结构9能够相互对准(定位)并且相互固定。

图2b示出沿图2a中示出的A-A线的横截面。液体能够通过供应口13引入装置8并且在流经螺旋形通道10后通过排放口14离开该装置。当流经通道10时，液体被界定通道10的板状加热元件16直接加热，即其间没有设置其它任何元件。由于通道截面10很小(通常在2到50mm²之间)，装置8的液体容积也相对较小。然而，由于热量高效且集中地从加热元件16传递到液体，液体能够相对较快地达到期望的温度。为了防止液体过热-特别是沸腾并增大装置8的容量，液体通常加压至大约0.2到16巴并优选地以1到3m/s的速度泵送通过装置8。然而，装置8曾在大约35巴的压力下进行过测试。由于30-35巴的压力相对较高，所以只有在分隔壁12在一侧通过软钎焊缝17连接到基板11并且在相对侧通过焊接或硬钎焊缝18连接到加热元件16的情况下才可应用。焊条15也通过焊接连接件19连接到加热元件16且通过焊接连接件或软钎焊连接件连接到基板11。加热元件16通过周向焊缝或软钎焊缝20连接到基板11，以便使装置8介质密封并且抗压。当液体流经通道10时，其优选地覆盖长度为0.5、1、2、4、5或6米的通道。液体流经通道10的实际速度(单位时间的距离)取决于通道10的尺寸-特别是长度和横截面以及液体的流率(单位时间的体积)，后者由泵(未示出)确定和调节，而泵又通过控制单元(未示出)来控制。控制单元基于待加热液体的期望温升和加热元件16的加热能力(功率)来确定流率。由于基座结构11和加热元件16的组件形成热联接且高传导的整体，所以能够采用本装置使热量以相对高效且有效的方式传输。为了能够便于将装置8连接到供应管和排放管，供应口13和排放口14均设置有联接结构21、22。此处每个联接结构21、22能够通过焊接连接件或软钎焊连接件固定到基座结构9的基板11。如图2b所示，加热元件16包括传导板23，传导板23的远离分隔壁12的侧面上设置有用于产生热量的厚膜24(轨道状电阻)。

图3示出依据本发明的另一个实施例的装置25的示意图。此处装置25包括泵26和连接到泵26的非线性通道结构27。此处通道结构27由具有曲线和弯角形式的单个通道形成。此处通道结构27连接到厚膜元件(未示出)，该厚膜元件用于加热流经通道结构27的诸如水、油之类的液体。为此目的，相对较冷的液体首先通过管28导引至泵26，然后所述相对较冷的液体通过另一根管29在压力作用下沿通道结构27的方向被引导。充满相对较冷的液体的管28优选地联接到公共供水系统，从而省却独立的储水箱。液体在通道结构27中被加热。加热后的液体通过排放管30排出装置25并由用户消费或用于其它目的。装置25还设置有温度传感器32，温度传感器32通过管31联接到泵26并位于通道结构27的排放管30中或附近。若传感器32检测到液体温度超过某临界极限，通常加热元件25会被至少部分关闭，从而防止发生过热。选择性地，可通过联接到传感器的控制单元(未示出)来调节泵26的泵流率以便进一步防止过热。此处加热元件25的功率调节可通过采用多个独立启动的加热轨道(未示出)来实现。当液体加热不充分时，会有相似(相反)的情况出现，因此可(暂时性地)降低泵流率。装置25也可优选地设置有入口传感器(未示出)，从而可测量通道结构27中液体的温度变化。结合测量装置25提供给液体的能量，于是可以确定所供应的热液体积，这在例如配给(一定体积的)热饮的情况下可能是特别有用的。

图4a示出依据本发明的再一个实施例的装置33的局部剖视俯视图。装置33包括支撑结构34，支撑结构34顶部设置有多个平行定向的凹状非线性通道35，通道35在支撑结构34的任一侧通过连接器36相互联接。通道35适用于液体流通并且设置有用于液体的入口37和出口38。另外，支撑结构34的顶侧的平坦部分适于用作软钎焊表面39，使得板状加热元件40能够设置在支撑结构上，从而以介质密封的方式覆盖通道35。加热元件40的(平坦部分)底侧在此处也用作软钎焊表面。通过在上述至少一个软钎焊表面上施加焊膏并加热该软钎焊表面，可将支撑结构34永久性地连接到加热元件39。

图4b示出沿图4a中示出的C-C线的横截面。图4b示出加热元件40的朝向支撑结构34的一侧还设置有(3条)非线性、相同的(Z字形)通道41。此处支撑结构34的通道35大体上在整个长度上连接到加热元件40的通道41。以这种方式，在至少能维持装置33的传热能力的情况下，可使装置33的通道容积在一定程度上有所增加。该图进一步清楚地示出支撑结构34和加热元件40的朝向彼此的侧面-即两个部件34、40的接触表面设置有钎料42以便实现部件34、40间的相互连接。

图5a示出依据本发明的替代性实施例的装置43的立体图。该装置包括加热元件44和连接到加热元件的基座结构45。加热元件44包括介电层46，厚膜加热轨道47以预定型式施加到介电层46上。加热元件44和基座结构45相互包围用于流通待加热水(或其它任何液体)的大体上呈螺旋形的通道结构48。加热元件44设置有用于待加热水的进水口49和用于已加热水的出水口50，其中进水口49和出水口50分别连接到通道结构48的相对端。

图5b示出图5a所示的装置43的基座结构45的立体图。如图所示，基座结构45包括设置有分隔壁52的基板51，分隔壁52一体地连接到基板51。从而分隔壁52限定螺旋形通道结构48，可通过通道结构48沿加热元件44引导待加热水。螺旋形分隔壁52通过用螺旋形冲裁模(未示出)冲压(初始的)基板51而形成，冲压之后基板51部分变形(弯折)从而形成图示的分隔壁52。在该说明性示例中，基板51和分隔壁52皆由不锈钢制成。基座结构45还包括部分包封或包覆基板51和分隔壁52的覆盖元件53。基板51通过激光焊接或硬钎焊以机械方式连接到覆盖元件53。随后，覆盖元件53和分隔壁52的端面通常通过硬钎焊连接到加热元件44。如该图所示，采用螺旋形分隔壁52作为(初始的)基板51的(之前的)一部分具有多个主要优点。图5a-5d所示装置的主要优点是分隔壁52能够以预定方式相对准确地进行定位，此举通常改进装置43在操作过程中的控制。而且，能够在单个工序步骤中相对迅速且高效地对覆盖元件53和分隔壁52进行硬钎焊，其中例如可使装置43通过钎焊炉从而使加热元件44与覆盖元件53和分隔壁52以机械方式连接。以该方式，在制造如图5a-5d所示装置的过程中，可实现相对较高的生产率。

图5c示出图5b中所示的基座结构45的一部分-特别是基板51和分隔壁52的立体图。该图中清楚地示出，基板51和分隔壁52一体地彼此相互连接并且由单件(板料)材料(由初始的基板51形成的)构成，其中分隔壁52实际上由基板51的弯折部分形成。图5d示出图5a中所示的装置43的部分横截面。该图中示出，基板51和分隔壁52由覆盖元件53和加热元件44包封。如前所述，基板52通过激光焊接或硬钎焊(见箭头A)连接到覆盖元件53。覆盖元件53和加热元件44彼此间通过硬钎焊相互连接(见箭头B)。分隔壁52的端面也通过硬钎焊连接到加热元件44(见箭头C)。在该说明性示例中，装置43的总高度H大体上为4.1mm，通道结构48的高度h大体上为1.5mm。装置43的总直径D大体上为82mm，而加热元件44的直径大体上为80mm。在该说明性示例中，通道结构48的宽度w大体上为3mm。

图6示出依据本发明的再一个替代性实施例的装置54的部分横截面。装置54包括加热元件55、连接到加热元件的壳体56以及位于加热元件55和壳体56之间的分隔结构57。分隔结构57大体上为螺旋形并且适于在装置54内形成螺旋形通道58，通道58适用于被加热元件55加热的水的流通。分隔结构57由单件不锈钢制成(冲裁并二次弯折)，并且分隔结构57包括相对较大的第一凸缘59、相对较小的第二凸缘60以及位于第一凸缘59和第二凸缘60之间的分隔壁61。第一凸缘59朝向壳体56并通过激光焊接或硬钎焊以机械方式连接到所述壳体。第二凸缘60朝向加热元件55并通过硬钎焊以机械方式连接到所述加热元件55。凸缘59、60分别增加了与壳体56和加热元件55之间的接触面面积，从而确保凸缘59、60与装置54的这些部件55、56以可靠、持久且大体上介质密封的方式连接。第二凸缘60保持为相对较小以防止或至少抵消加热元件55朝容置在通道结构58内的水的热传输效率的影响。利用该图所示的装置54，可以相对高效的方式加热水(或其它任何液体)。

显然，本发明不限于本文所示及所述的代表性实施例，对本领域的普通技术人员而言显而易见的各种变型可能落入所附权利要求的范围内。

Claims (29)

1.一种液体加热装置，包括：

基座结构，以及

至少一个加热元件，其连接到所述基座结构，其中至少一个非线性通道结构设置在所述基座结构和所述加热元件之间，用于待加热液体的流通，并且所述基座结构和所述加热元件通过至少一个软钎焊连接件相互连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述软钎焊连接件由至少一个软钎焊缝形成。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述软钎焊缝沿着由所述基座结构和所述加热元件形成的接触表面的至少一部分延伸。

4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述通道结构由至少一个分隔壁界定，所述分隔壁通过所述软钎焊缝连接到所述加热元件，同时形成用于所述通道结构的密封件。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述基座结构包括基板，所述分隔壁通过至少一个焊接连接件设置在所述基板上。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分隔壁至少部分地由所述基板的变形部分形成。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基板和所述分隔壁由钢制成。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分隔壁的厚度介于0.1mm和0.8mm之间。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于至少部分地封盖所述基座结构的至少一个封盖元件，所述封盖元件连接到所述加热元件和/或所述基座结构。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构的至少一部分设置为凹入所述基座结构的一侧。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构的至少一部分设置为凹入所述加热元件。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构为二维几何形状。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构具有至少部分弯曲的型式。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述通道结构具有螺旋形的型式。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热元件具有板状的型式。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构的通道长度介于0.3米和7米之间。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构的横截面的表面面积介于1mm²和100mm²之间。

18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构具有至少部分弯角的型式。

19.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座结构由多个独立的、相互连接的基座模块形成。

20.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置设置有泵，所述泵用于使待加热液体在压力下被泵送通过所述通道结构。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述泵的泵流率能够调节。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述装置设置有联接到所述泵的传感器装置，所述传感器装置用于根据所述通道结构中的液体的温度调节所述泵流率。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个入口传感器，用于检测供应给所述装置的液体的温度；并且所述装置包括至少一个出口传感器，用于检测导出所述装置的液体的温度。

24.如权利要求22-23中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括控制单元，所述控制单元用于根据由所述传感器装置收集到的与温度相关的信息来调节所述泵流率。

25.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置适于将所述基座结构联接到给水总管。

26.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基板和所述分隔壁由不锈钢制成。

27.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分隔壁的厚度介于0.1mm和0.5mm之间。

28.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构的通道长度介于0.5米和5米之间。

29.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道结构的横截面的表面面积介于2mm²和50mm²之间。

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