CN1193198C - 蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

一种使容器(22)中的液体的温度升高的浸没式加热器模块(34)。加热模块具有半球的形状，由一个可以在沸腾过程中防止残渣粘附的例如不锈钢或具有绝缘涂层的不锈钢的外部主体(62)和铝制的内部主体(61)构成。电子加热线圈(66)连接在铝制主体上来加热铝制主体并且通过外部主体把热量传导到液体中。内部主体和外部主体的组合提供了高效的热传导以用于汽化液体。

Description

蒸汽发生器

技术领域

本发明总体上涉及浸没式加热器，特别是涉及在各种应用中使用的用来把液体转化成气体，例如，把水转化成蒸汽的浸没式加热器。

背景技术

加湿器、蒸馏装置、水壶和咖啡酿造机是一些使用浸没式加热器加热液体或通过煮沸把液体例如水转化成蒸汽或水汽的装置。在加湿器中，蒸汽与空气混合并散发到整个房间来增加相对湿度。在蒸馏装置中，冷凝器接收蒸汽以产生蒸馏水。在水壶中，浸没式加热器把冷水煮沸或加热到想要的温度。在一些咖啡制作器中，浸没式加热器煮沸水使得水能够滤过咖啡渣以形成热咖啡。

存在许多浸没式加热器的实施例。然而，它们的特征在于长期使用时，水中的沉淀物或残渣会粘附在这些浸没式加热器的表面。这些沉淀物形成一个绝缘层，它阻止了热量传向水中，从而降低了浸没式加热器的效率。清理这些沉淀物或残渣变得非常困难。

授予Glucksman的美国专利5,111,529(1992年)揭示了一种用作便携式空气加湿器的浸没式加热器的实施例，该专利转让给本发明的受让人。外壳包含一个倒置茶杯形状的蒸发仓。在该仓的顶部有一个蒸汽排出口，在开口的底部稍微靠上一点的位置有一个电子加热部件。在这个具体的加湿器中，一个鼓风机通过管道把冷风吹入蒸发仓穿过它的蒸汽排出口把潮湿的空气吹回到房间。主容器或罐中的水转移到一个位于可移动托盘中的容器里，这个托盘很容易够的着以便清理容器。

授予Glucksman的美国专利4,818,344(1989年)揭示了一种水蒸馏装置，该专利转让给本发明的受让人，该装置具有一个蒸发仓，在仓中包含一个电子线圈加热部件、散热管式冷凝线圈和一个用来冷却冷凝线圈表面的电扇。电子线圈加热部件蒸发水并使产生的蒸汽穿过冷凝管，在这里蒸汽重新恢复为纯水，穿过排水口流到烧杯中。它有可能把该装置的各个部分拆开来清理沉淀物和残渣。

授予Glucksman等的美国专利5,835,680(1998年)揭示了一种具有环形套环的浸没式加热器，该专利转让给本发明的受让人，在该结构的底壁上面放置了一个加热部件。这个套环作为一个绝缘体借此限制热量传导到通常用塑料材料制成的底壁。另外，一个恒温器监测加热器的温度。当水接近沸腾时，恒温器或备用的热熔丝关闭加热器。当水仍然至少环绕在套环处时它才会发生，因此防止了过烧引起的破坏。

在另一种由Slant Fin经销的加湿器中，一个不锈钢杯盛放要煮沸的水。一个加热线圈连接在钢杯的外面，把杯中的水加热到沸点。相比在先技术的杯而言，这个杯的内部很容易清理。然而，像以上描述的其他装置，在清理的过程中，必须处理整个基底单元。然而，这个基底单元通常包含电子部件。这个基底单元通常不能浸没在水中或在洗碗机中清洗。

前述的每个专利揭示了一种加热部件，像在先技术的其他加热部件一样，很难清理。众所周知，许多市政供水和其他水源的水都包含矿物质，它们不能与水一起被蒸发掉。这些矿物中的一些，特别是石灰，粘附到传热区，也就是加热部件的外表面。当这些残渣积累时，相对水的加热传导率降低，具有两个不利的影响。首先，产生沸腾的过程变得效率低下。再次，加热线圈将在更高的温度下运行。此外，众所周知，当残渣随着时间积累时，它变得更难除去了。虽然，不锈钢杯的任何清理不是很费劲，但是仍然存在把整个加湿器基底放到水池中清洗的需要。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种容易清理的浸没式加热器。

本发明的另一个目的是提供一个浸没式加热器，在运行过程中，它抑止了永久残渣层的生成，同时相对要被煮沸的水保持高效的热传导。

本发明的又一个目的是提供一种容易清理的具有加热部件的蒸汽发生器。本发明的再一个目的是提供一种用来煮沸水的加热器模块，它制作便宜并清洗简单。

根据本发明的一个方面，用来提升液体温度的浸没式加热器具有第一主体，它有一个外表面并且在其内具有一个空腔。第二主体放在第一主体上面。一个电子加热部件的一部分置于空腔内。

根据本发明的另一方面，一个蒸汽发生器把水转化成蒸汽并且包含一个盛水的容器。浸没在水中的加热器模块包括一个铝制的半球状主体和一个不锈钢主体，半球状主体形成一个空腔，不锈钢主体具有半球状的第一部分覆盖在铝制的主体上。第一部分的外延形成一个沿铝制主体放置的环形凸缘。在凸缘和容器中间放置了一个密封环。电子加热器在空腔内连接到铝上。电子连接器提供了一个与电源的连接。

根据本发明的另一方面，一个浸没式加热器模块把容器中的水转化成蒸汽。该容器底部有一个开口。加热器模块包括一个基底，它具有适配电源连接的电子连接器和第一主体，所选材料具有很高的热传导系数。第一主体形成一个空腔。第二主体的材料阻止残渣粘结在覆盖第一主体的材料上。在空腔中一个电子加热部件连接到第一主体上。一个密封结构在加热器模块和容器之间产生防水的密封。加热部件的各部分从空腔中向外延伸并且连接到基底的电子连接器上。

附图简述

所附的权利要求特别指出和明确地要求本发明的主题。本发明的各种目的、优点和新特征通过结合附图和阅读以下的详细描述将会更加明显，其中相同的标号指代相同的部分，其中：

图1是包含本发明的热雾加湿器的透视图；

图2是图1所示加湿器的截面图；

图3是图2所示加湿器各个部件的分解图；

图4是用在图1所示的加湿器中的可移动蒸汽发生器的截面图；

图5是根据本发明制造的可移动蒸汽发生器的分解图；

图6是用于可移动蒸汽发生器的加热器模块从底部看的透视图；

图7是图6所示的加热器模块的仰视图；

图8是沿图7的线8-8所作的截面图；以及

图9是沿图7的线9-9所作的截面图。

最佳实施方式

参考一个特定的装置例如用于图1所示的热雾加湿器20的蒸汽发生器可以更好地理解根据本发明制造的浸没式加热器或蒸汽发生器。这个特定的热雾加湿器包括一个基底单元21，一个水罐22，一个混合塔23和一个可移动的蒸汽发生器装置24。控制面板25包括开关，运行指示灯和必需的其他部件(没有标出)。

参考图1和2，可移动的蒸汽发生器装置24包括一个蒸汽发生器26，它所盛的水是从位于一个通常为圆柱形的汽室或汽罩30内的沸腾仓27冷凝而来的，其中汽室或汽罩30也支撑着混合塔23。图2显示的最清楚，汽室或汽罩30是可移动的，可以用多种材料制成，包括填充云母的聚丙烯。另外，汽罩30包括一个烟囱形的排出口31，使得蒸汽可以形成高速的喷射流。在图2中，当喷射流垂直向上移动时，它提供了一个压力降低的区域，允许室内的空气穿过通风口32进入混合塔23。混合后的空气和蒸汽然后穿过混合塔23顶部的开口33排出。

图3描述了可以被拆开清理的热雾加湿器20。首先，水罐22可以容易地从基底单元21上拆下。当混合塔23被拆下后，可移动的蒸汽发生器装置24可以从基底单元21滑出，沿着没有标出的支撑轨道到达图2的右边。然而，制造这样的支撑轨道在本领域是众所周知的。接着，汽室30可以从可移动的蒸汽发生器装置24中提起。剩余的部分组成了具有一个浸没式加热器模块34的蒸汽发生器26。

蒸汽发生器26包括一个开放的容器35，它从水罐22接收水。也就是，当装配好加湿器20后，水沿着容器35的一个倾斜表面40流入水池41，然后进入沸腾仓27。在图2中显示的更清楚，汽室30有一个凹池36，它位于安装在水罐22底部的常规放气阀37下面。当凹池36处于适当的位置时，中枢机架38抬起阀门37，允许水穿过凹池36中的基底通道42传输到斜面40。否则，阀门37阻止水离开水罐22。

如图3所示和后面更详细的描述，加热器模块34在沸腾仓27中提供了一个基本为半球形的表面。众所周知，当在加热表面或壁上形成小气泡时，沸腾过程开始。当更多的热量传入该区域时，因更多的水蒸发，气泡长大。当热气泡达到一定的尺寸，它的浮力克服气泡和加热器表面之间的粘聚力，气泡离开加热的表面，很快地浮到水面顶部，作为水汽或蒸汽进入空气。然而，当蒸汽泡形成和长大时，这个位置的热传导率减小，因为相对于气体的热传导系数小于相对于液体的热传导系数。因此，当蒸汽泡附着在热量传导表面时，表面的温度升高，因为热量不能被带走。在一个平面的水平加热表面上，当气泡从加热表面分离之前，气泡生长到一个相当大的尺寸。因此，在沸腾过程中，加热表面运行在更高的平均温度。这限制了在单位面积上产生的热量。然而，沿着垂直表面的加热根据它的能力来说更有效产生高的热通量，因为气泡更容易从垂直的加热表面分离。

实验得出的结论是半球的形状是一种最理想的形状，因为相对于加热部件的体积来说表面面积是最大的。而且，蒸汽泡仍然容易从球形的表面分离，其效率和垂直表面情况下的效率一样。

现在参考图4和5，开放的容器35具有一个底部开口42。加热器模块34横跨这个开口并且包括一个可选的底部机盖43，它形成一个空腔44，为电子连接器提供机械的保护区域。在根据本发明制造的浸没式加热器模块的一些应用中可以整合其他类型的机盖或省略机盖。在这个实施例中，一个阳插头45穿过机盖43的壁46伸出，并且在空腔44内的内部连接器47处终止。空腔44作为任何需要安装加热器模块34其他部分的电子连接器的场所。

一个向内延伸的边缘50形成了开口42。一个常规的密封条51与边缘50啮合并且在底部的开口42处使加热器模块34与容器35密封。特别是，密封条51具有一个底部的腿52，它搁置在边缘50的底部表面上，并且插入到机盖43的上边缘53和边缘50之间。中间腿54沿着边缘50的顶部表面搁置，上端55终止了密封条51。

加热器模块34的核心是一个加热部件60，它具有第一主体61和第二覆盖主体62。第一主体在径向相对较厚。它用选自具有高热传导系数的材料的材料制成。例如，深冲压铝生成一个非常满意的第一主体61。主体61具有杯的形状或基本为半球状。第二主体62的一个部分63放置在第一主体61上面并且与其共同扩张。第二主体62的材料选自防止残渣永久粘附在其表面的材料。通常，这些材料具有的热传导系数小于第一主体61的热传导系数。

如下文更加清楚的说明，这个特征用来制造加热部件60和蒸汽发生器36有好处。在优选的实施例中，第二主体62包括一个冲压的薄不锈钢主体。覆盖的部分63开始时与第一主体61的外表面接触；通常，两个主体被焊接在一起。另外，第二主体具有一个裙状的外延64，它使第一主体61与蒸汽发生器36的其他部件隔开。

一些电子规范要求包括本发明的蒸汽发生器类型的电子装置具有双重绝缘。第二主体62的特定结构很容易修改以满足这样的要求。它仅仅确保了第二主体62的暴露部分具有一个绝缘材料的外壳，它可以阻止残渣永久粘附到具有涂层的第二主体62上。特氟纶是一个方便的可用的涂层材料的例子。为了保持裙沿64的支撑和热绝缘功能，需要涂敷不锈钢涂层，而不是一些其他材料。

具体参考图4和图8和9，它们描述了方向相反的加热器模块34，第二主体62的裙沿部分64将第一主体61与密封条51、边缘50和机盖43隔开。这个配置提供了一个主要的优点，因为第二主体62非常薄。当第一主体61加热时，热量以有效的方式从第一主体61穿过第二主体62径向地传导到水中，因为热传导路径横穿过主体62薄薄的径向尺寸。这个路径具有大的横截面积和短的长度。然而，到密封条51的热传导路径仅仅包括裙沿64。这个路径的横截面积非常小，因为裙沿64很薄。这个路径也相对较长。因此，这个穿过裙沿64的路径使得任何传导到凸缘65和周围的密封条51的热量最小，借此加热部件60与其他塑料结构绝热，所以它们在正常运行过程中保持冷却。

现在很清楚，这个结构进一步方便了清理。首先，容器35和加热器模块34很容易从顶部够的着，如图3所示，用来从容器壁和表面或从加热器模块34的表面清理任何的残渣。任何残渣将聚集在第二主体62的外表面。然而，残渣不能牢牢地粘附在不锈钢或其他相似材料的表面，所以表面很容易洗净。通常，蒸汽发生器26和它的容器35和加热器模块34可以在洗碗池中清理。在更严格的情况下，在清理前，可以在容器35中放一些醋或其他脱钙溶液。很明显，没有必要把这个基底单元21放在水池中清理。

加热器模块34也具有一个加热部件66，位于制造在第一主体61上的空腔67中。在这个具体的实施例中，加热部件66具有一个覆套的两圈加热线圈70；这样的加热部件在本领域众所周知。末端71和72相互平行并且平行于图5所示的垂直轴。这个两圈的线圈70朝着它们的基底连接到第一主体61的内表面，如图3和6-9所示。焊接是最好的连接方法。它确保了从线圈70到第一主体61的良好的热传导路径。

如图5、6、8和9所示，第一主体61的内表面在靠近它的顶端部分包括一个锚定件74，用来接收轴向延伸并且终止于具有螺纹的轴向延伸部分76的板75。这个具有螺纹的延伸部分76向下伸展超过空腔67。凸缘65被固定在密封条51的中间腿54和顶部腿55之间。因此，特别如图4所示，当安装加热器模块34时，具有螺纹的延伸部分76穿过由机盖43限定的空腔44。螺母80拧在具有螺纹的延伸部分76上并且使加热部件60和机盖43夹紧在一起并且向内延伸到边缘50。因此，密封条51使空腔47和电子连接器与容器35的水池41中的液体隔离。

另外，末端的延伸部分70和71向下延伸到空腔44中，这样末端70和71与阳插头例如阳插头45之间的连接在空腔44中得以连通，并与容器35中的任何液体相隔离。

板75还具有一个自动调温装置81，也可以带有一个热熔丝(没有标出，但在本领域是众所周知的)。自动调温装置81，如图4、8和9所示，位于靠近第一主体61顶部的地方。这变成一个感知低水位状态的装置。当水沸腾时，从铝制的主体61撤出足够的热量，这样它的温度可以保持在预定的温度以下。然而，当水下降到一个确定的水平时，热量不能那么有效的辐射到空气中了。从而，第一个主体61的温度升高。自动调温装置81直接地或间接地感受到温度的上升，中断供给加热线圈70的任何电流。

因此，根据本发明的各种目的，这里揭示了一种蒸汽发生器，由于它的加热器模块的形状，该蒸汽发生器非常高效。第一和第二主体61和62的组合属性使清理很方便。另外，可以容易地够的着所提供的可移动的蒸汽发生器装置24的各个表面。此外，可能聚集残渣的不锈钢外表面很容易洗净。另外，加热器模块34的几何形状，特别是裙沿64，降低了塑料材料的热需求量，从而降低了生产成本。

以上结合一个实施例说明了本发明。很明显可以对本发明进行各种修改。其它的具有不锈钢和铝的特性的材料可以代替这些材料中的任何一种。也可以在热量生成部件例如两圈的线圈70和由第一和第二主体61和62构成的热量传导结构的关系上提供其他的实施例。蒸汽发生器26的特定结构可以修改用于其他应用。因此，所附的权利要求目的在于覆盖所有这些变化和修改使之落入本发明的真正实质和范围内。

Claims (21)

1.一种用来升高液体温度的浸没式加热器，包含：

A)由第一种材料制成的第一主体，在其中有一个空腔，并且具有外表面，

B)第二主体，它覆盖在所述的第一主体上面用来接触液体，以及

C)电子加热部件，它的一部分位于所述的空腔中，

其特征在于，所述的第一主体选择能够传导热量的材料制成，所述的第二主体选择能够抵抗液体中的沉淀物永久粘附的材料制成。

2.如权利要求1所述的浸没式加热器，其特征在于，所述的第一主体包含铝，所述的第二主体包含不锈钢。

3.如权利要求1所述的浸没式加热器，其特征在于，所述的第二主体包含涂有绝缘材料的不锈钢主体。

4.如权利要求2所述的浸没式加热器，可以用于容器中，其特征在于，所述的第二主体另外包含一个部分，它延伸超过所述的第一主体形成一个裙沿，这个裙沿连接在容器上，使所述的第一主体与容器隔开。

5.如权利要求2所述的浸没式加热器，其特征在于，所述的加热部件包含一个在所述的空腔中连接在所述的第一主体上的线圈电阻加热单元。

6.如权利要求5所述的浸没式加热器，另外包括所述的电阻加热单元的延伸部分，它延伸穿过所述的裙沿。

7.如权利要求2所述的浸没式加热器，另外包含位于所述的空腔中的温度传感装置，它与所述的第一主体接触。

8.如权利要求2所述的浸没式加热器，另外包含具有螺纹的延伸部分，它与所述的第一主体制造在一起并从所述的空腔中伸出。

9.如权利要求2所述的浸没式加热器，其特征在于，所述的第一主体和所述的第二主体的共同伸展的部分都具有半球的形状。

10.一种用来把水转化成蒸汽的蒸汽发生器，包含：

A)一个盛水的容器，以及

B)一个浸没在水中的加热器模块，所述的加热器模块包括：

i)铝制的半球形的第一主体，它确定一个空腔，

ii)第二主体，由不锈钢制成，它的第一个半球形的部分放置在所述的第一主体上面，所述的第一个部分的延伸部分形成一个环形的凸缘，使之与所述的铝制主体隔开，

iii)一个密封条，它位于所述的容器和所述的凸缘中间，密封所述容器中的水，

iv)一个电子加热部件，在所述的空腔中与所述的第一主体连接，和

v)电子连接器，使所述的加热器模块与电源连接。

11.如权利要求10所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述的第一主体围绕一个轴线成型并且它的径向厚度大于所述的第二主体的径向厚度。

12.如权利要求11所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述的第二主体由不锈钢制成并具有一个绝缘涂层。

13.如权利要求11所述的蒸汽发生器，另外包括一个机盖，其特征在于，所述的加热器模块另外包括一个连接在所述的第一主体上面的轴向延伸的杆，所述的杆包括把所述的机盖固定到所述的加热器模块上面的装置。

14.如权利要求13所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述的杆带有一个自动调温装置，与所述的加热部件连接，从而根据所述第一主体的温度升高而中断所述的加热部件的电流。

15.如权利要求14所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述的加热部件包含一个多圈的电阻加热器，它的末端轴向延伸穿过所述的密封条与所述的电子连接器接通。

16.如权利要求11所述的蒸汽发生器，另外包含一个汽室，它在所述的容器中位于所述的加热器模块上面，所述的汽室可拆卸地安装在所述的容器内。

17.如权利要求16所述的蒸汽发生器，用于包括一个外壳的装置中，所述的加热器模块可以从该装置的外壳中取出。

18.一种用来把容器中的水转化成蒸汽的浸没式加热器模块，其特征在于，容器在底部有一个开口，所述的加热器模块包括：

A)一个机盖，具有一个与电源适配的电子连接器，

B)加热器模块，包括：

i)第一主体，它的材料根据热传导系数进行选择，所述的第一主体具有一个空腔，

ii)第二主体，放置在所述的第一主体上面，它的材料根据抵抗沉淀物粘附在材料上的能力来选择，

iii)一个电子加热部件，在所述的空腔中与所述的第一主体连接，适配连接到所述的电子连接器上，

C)一个密封结构，用来在所述的加热器模块和容器、所述的加热部件从所述的空腔向外延伸并且在所述的基底连接到所述的电子连接器的部分之间产生水密密封，从而，当所述的加热器模块由电源供电时，水在所述的第二主体转化成蒸汽。

19.如权利要求18所述的加热器模块，其特征在于，所述的第一和第二主体分别由铝和不锈钢制成。

20.如权利要求18所述的加热器模块，其特征在于，所述的第一和第二主体分别由铝和具有绝缘涂层的不锈钢制成。

21.如权利要求19所述的加热器模块，其特征在于，所述的第一主体的厚度大于所述的第二主体的厚度。

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