-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Flüssigkeitskochvorrichtungen,
insbesondere Wasserkochvorrichtungen, wie etwa Wasserkocher und
Heißwasserkrüge, welche
elektrische Heizmittel aufweisen, die an der Basis der Flüssigkeitserhitzungskammer der
Vorrichtung vorgesehen sind. Die Heizmittel können beispielsweise ein elektrisches
Schichtheizelement umfassen, das mit der Unterseite der Kammerbasis
beispielsweise über
ein thermisches Diffusionselement verbunden ist, oder ein Dickfilmelement,
das auf der Basis der Kammer aufgedruckt oder an dieser angebracht
ist. Solche Vorrichtungen sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und
beispielsweise in der
WO 96/18331 beschrieben.
-
Herkömmliche
Wasserkochvorrichtungen umfassen einen dampfempfindlichen Schalter,
welcher die Energie des Heizers der Vorrichtung abschaltet oder
reduziert, wenn Wasser in der Vorrichtung kocht. Solche Steuerungen/Regelungen
umfassen typischerweise einen temperaturempfindlichen Aktuator,
wie etwa einen Bimetallaktuator, der auf geeignete Weise in Fluidverbindung
mit der Erhitzungskammer angeordnet ist. Wenn Wasser in der Kammer
kocht, so wird der erzeugte Dampf in Kontakt mit dem Aktuator gebracht,
welcher dann eine Steuerung/Regelung betätigt.
-
In
jüngster
Zeit wurden nicht-dampfempfindliche Kochsteuerungen/Regelungen vorgeschlagen. In
zwei solcher Vorschläge,
nämlich
der
WO 97/04694 und
der
WO 02/085169 der
Anmelderin, ist die Basis der Erhitzungskammer mit einem Sumpf von
relativ kleinem Volumen ausgestattet, gegen dessen äußere Basis
ein wärmeempfindlicher
Aktuator angeordnet ist. Wenn Wasser in der Kammer erhitzt wird,
so bleibt die Wassertemperatur in dem Sumpf hinter der Wassertemperatur
des Hauptwasseranteils zurück,
während
jedoch beim Kochen die Temperatur des Wassers in dem Sumpf schnell
ansteigt, da es durch kochendes Wasser verdrängt wird. Dieser Anstieg der
Temperatur wird durch den Aktuator erfasst, welcher die Steuerung/Regelung betätigt.
-
Die
GB-A-1095161 offenbart
eine bimetallisch betätigbare,
temperaturempfindliche Einheit, welche so eingerichtet ist, dass
sie auf die Temperatur des Wassers in einer Tasche in der Basis
eines Gefäßes oder
in einer an der Seite eines Gefäßes getragenen
Tasse reagiert.
-
Jedoch
gibt es eine Anzahl potentieller Beschränkungen für die in den obigen Vorschlägen offenbarten
Anordnungen.
-
Aufgrund
der Nähe
des Sumpfes zu den Heizmitteln der Vorrichtung wird als erstes die
Umgebungstemperatur im Bereich des Sumpfes hoch sein und wird nicht
zu einer kurzen Rücksetzzeit
für den Aktuator
nach seiner Betätigung
beitragen. Das bedeutet, dass es schwierig sein kann, das Wasser schnell
wieder zu kochen, nachdem die Kochsteuerung/regelung geschaltet
hat, da der Aktuator dann nicht zurückgesetzt sein wird.
-
Zweitens
sind die vorgeschlagenen Sümpfe mit
der Form einer Tasse versehen worden, welche in geeigneter Weise
in der Kammerbasis ausgebildet oder an dieser angebracht ist. Dies
führt zur
Auferlegung bestimmter Konstruktions- und Herstellungsbeschränkungen
für den
Konstrukteur.
-
Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Probleme zu überwinden
oder zu begrenzen.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt eine elektrische Wassererhitzungsvorrichtung
bereit, wobei die Vorrichtung eine Wassererhitzungskammer mit einer erhitzten
Basis aufweist, wobei die Basis mit einem Kanal versehen ist, der
wenigstens um einen Teil ihres Außenumfangs herum verläuft, und
einen wärmeempfindlichen
Aktuator aufweist, der in thermischem Kontakt mit einer Wand des
Kanals angebracht und im Falle, dass Flüssigkeit in dem Gefäß kocht,
betätigbar
ist.
-
Die
WO 01/80698 offenbart eine
Vorrichtung, welche eine erhitzte Basis aufweist, die mit einem Umfangskanal
versehen ist, wobei jedoch der besagte wärmeempfindliche Aktuator an
diesem nicht vorgesehen ist.
-
Somit
wird gemäß der Erfindung
ein wärmeempfindlicher
Aktuator im thermischen Kontakt mit einem Kanal angeordnet, welcher
sich um wenigstens einen Teil des Umfangs der erhitzten Basis herum
erstreckt. In solch einer Anordnung kann die Außenwand des Kanals einer Umgebungstemperatur ausgesetzt
werden, welche bei oder nahe der Raumtemperatur liegt, und die Wärmeübertragungseffizienz
kann höher
sein, da Konvektionsluftströmungen durch
die Außenkanalwand
erzeugt werden können, was
bedeutet, dass das Wasser schneller abkühlen wird, als in einem tassenartigen
Sumpf, wodurch ein schnelleres Zurücksetzen des Aktuators ermöglicht wird.
-
Da
die Kammer/Grube ferner am Rand der Basis ausgebildet ist, kann
sie leichter mit einer großen
Oberfläche
ausgebildet werden, was bedeutet, dass Wärme über eine größere Fläche gesammelt werden kann,
so dass eine schnelle Erhitzung des Aktuators bereitgestellt wird,
sobald turbulentes Kochen begonnen hat, was zu einer schnellen Betätigung des
Aktuators führt.
-
Außerdem kann
der Kanal leichter hergestellt werden als die vorhandenen Vorschläge für Sümpfe.
-
Vorzugsweise
weist der Kanal ein Verhältnis von
Tiefe zu radialer Breite auf, welches größer ist als 1, vorzugsweise
größer als
3, stärker
bevorzugt größer als
5.
-
Vorzugsweise
weist der Kanal an seiner Oberseite eine Breite von weniger als
10%, am stärksten
bevorzugt weniger als 5% des Basisdurchmessers auf. Eine solche
relativ schmale Öffnung kann
verwendet werden, um ein vor dem Kochen stattfindendes Vermischen
von Wasser innerhalb der Erhitzungskammer zu begrenzen.
-
Der
Aktuator kann direkt an oder gegen die Wände des Kanals montiert werden.
Dies könnte
jedoch schwierig zu bewerkstelligen sein, so dass in einer bevorzugten
Ausführungsform
der Aktuator an oder gegen eine Wärmebrücke montiert ist, welche an
einer oder mehreren Wänden
des Kanals angebracht ist.
-
Vorzugsweise
ist das Wärmebrückenelement
aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, wie
etwa Kupfer oder Aluminium, und es kann mit der Kanalwand/den Kanalwänden verbunden,
beispielsweise gelötet
oder geschweißt
werden.
-
Vorteilhaft
wird das Brückenelement
so geformt sein, dass es der Form des Aktuators folgt, um die Wärmeübertragung
auf diesen zu maximieren.
-
Man
erkennt, dass die radial äußere Wand des
Kanals oder der Boden des Kanals kühler sein wird als die Innenwand,
da sich diese weiter entfernt von den Erhitzungsmitteln befinden.
Es ist daher von Vorteil, den Aktuator oder die Wärmebrücke in Kontakt
mit einem oder beiden dieser Bereiche zu montieren, anstatt mit
der Innenwand des Kanals.
-
Um
das Kühlen
des Kanals nach dem Kochen zu unterstützen, kann der Kanal mit einem
Kühlelement
ausgestattet sein, das an diesem in dem Bereich des Aktuators angebracht
ist.
-
In
einer Ausführungsform
ist das Wärmebrückenelement
mit einem Teil ausgestattet, welcher im Abstand von einer Wand des
Kanals angeordnet ist, um eine Abführung von Wärme von diesem zu ermöglichen.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
kann jedoch ein separates Kühlelement
vorgesehen sein. Dies kann von Vorteil sein, da es bedeutet, dass
die Wärmebrücke zum
Leiten von Wärme
zu dem Aktuator und das Kühlelement
unterschiedliche Wärmekapazitäten aufweisen.
Auf diese Weise kann die Wärmebrücke so eingerichtet
sein, dass sie eine schnelle Übertragung
von Wärme
zu dem Aktuator ermöglicht,
um auf ein Kochen von Wasser in der Vorrrichtung hin einen raschen
Betrieb des Aktuators zu erlauben, während das Kühlelement so eingerichtet sein
kann, dass es nach dem Betrieb des Aktuators ein schnelles Kühlen bereitstellt.
-
Eine
solche Anordnung findet nicht nur in den oben beschriebenen Ausführungsformen
Anwendung, welche einen Umfangskanal als Sumpf einsetzen, sondern
auch in anderen Sumpfanordnungen, wie sie beispielsweise in der
WO 97/04694 und der
WO 02/085169 beschrieben
sind.
-
Die
beiden Elemente weisen unterschiedliche Oberflächen, Dicken usw. auf, um die
notwendigen Leistungseigenschaften bereitzustellen.
-
Vorzugsweise
ist der Aktuator ein Bimetallaktuator, stärker bevorzugt ein Klickschaltaktuator des
in der
GB 1,542,252 offenbarten
Typs. Diese sind im Stand der Technik gut bekannt und müssen nicht weiter
diskutiert werden.
-
Der
Aktuator ist vorzugsweise Teil einer wärmeempfindlichen Steuer-/Regeleinheit.
In einem Beispiel kann dies eine Standarddampfschalteinheit sein,
wie etwa die R48-Steuer-/Regeleinheiten der Anmelderin. In der bevorzugten
Ausführungsform
ist der Aktuator jedoch Teil eines integrierten Steuer-/Regel- und
Anschlusssystems, wie etwa eines der Produkte der U18-Serie der Anmelderin.
Letztere sowie ihr grundlegender Betriebsmodus sind in der
WO 95/34187 beschrieben,
deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
-
In
beiden dieser Steuerungen/Regelungen arbeitet der Aktuator derart,
dass er einen Auslösehebel
in der Steuerung/Regelung auslöst,
um einen Satz von Kontakten zu öffnen,
was die Wirkung hat, dass die Erhitzungsmittel abgeschaltet oder
deren Energie reduziert wird.
-
Der
Kanal kann ein kontinuierlicher Kanal/Endloskanal sein und sich
um den gesamten Umfang der Basis herum erstrecken. Es wurde jedoch herausgefunden,
dass am Umfang umlaufende Ströme
in dem Kanal erzeugt werden können,
welche möglicherweise
während
der Erhitzung kühleres Wasser
aus dem Kanal spülen
und somit einen voreiligen Betrieb des Aktuators verursachen. Um
diesen Effekt zu verhindern, kann der Kanal so ausgebildet sein,
dass er sich nur zum Teil um den Umfang der Basis herum erstreckt,
oder kann mit einer oder mehreren Ablenkelementen versehen sein,
die in dem Kanal angeordnet sind, um die Ausbildung solcher Ströme zu unterbrechen.
-
Der
Kanal kann in jeder geeigneten Weise ausgebildet sein. Beispielsweise
kann er in einer einstückigen
Basis, zum Beispiel durch Ziehen oder Pressen, gebildet sein. Alternativ
kann er beispielsweise durch Anbringen einer Außenwand an einem L-förmigen Flansch,
der in der Basis der Erhitzungskammer ausgebildet ist, hergestellt
werden. Die äußere Wand
kann verglichen mit dem Rest der Basis aus dem gleichen oder aus
einem anderen Material gebildet sein. Zum Beispiel kann die Basis
aus rostfreiem Stahl und die Außenwand
aus rostfreiem Stahl, Glas oder Kunststoff hergestellt sein.
-
Vorzugsweise
ist der Kanal jedoch vor dem Zusammenbau der Vorrichtung in der
Basis vorgeformt.
-
Einige
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung werden nun, lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, beschrieben, wobei:
-
1 eine
Bodenansicht eines Teils einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
-
2 eine
Schnittansicht durch 1 entlang Linie II-II zeigt;
-
3 eine
alternative Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
4 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt und
-
5 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 ist eine Flüssigkeitserhitzungsvorrichtung,
wie etwa ein Wasserkocher oder ein Heißwassergefäß, mit einer erhitzten Basis 2 ausgestattet,
welche typischerweise aus einem rostfreien Stahlmaterial hergestellt
ist.
-
Die
Basis 2 ist mit einem elektrischen Schichtheizelement 4 versehen,
welches an der Basis 2 über
eine Wärmediffusionsplatte 6 in
bekannter Weise angebracht ist. Solche Konstruktionen sind an sich
gut bekannt und müssen
hier nicht weiter beschrieben werden.
-
Die
Basis 2 ist mit einem Umfangskanal 8 versehen,
welcher sich um den gesamten Umfang der Basis 2 herum erstreckt.
Der Kanal 8 weist an seinem oberen Ende einen Flansch 10 auf,
welcher dazu verwendet werden kann, die Basis 2 im Boden der
Flüssigkeitserhitzungskammer 12 der
Vorrichtung anzubringen, wie dies schematisch in 2 gezeigt
ist. Alternativ kann die Basis 2 einen integralen Teil
der Basis 2 der Flüssigkeitserhitzungskammer 12 bilden.
-
Der
Kanal 8 weist eine Innenwand 14, eine Bodenwand 16 und
eine Außenwand 18 auf.
An der Innenwand 14 des Kanals 8 ist ein allgemein
L-förmiges Wärmebrückenelement 20 aus
Kupfer oder einem anderen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit befestigt, zum Beispiel
angelötet.
Der untere Schenkel 22 der Wärmebrücke 20 sitzt unter
dem Bimetallaktuator 24 einer wärmeempfindlichen Steuer-/Regeleinheit 26 und
befindet sich im guten thermischen Kontakt mit diesem. In dieser
Ausführungsform
ist die Steuer-/Regeleinheit 26 ein Produkt der U18-Serie der
Anmelderin. Diese umfasst einen Auslösehebel 28, welcher
durch den Aktuator 24 betätigt wird, um eine Gruppe von
Kontakten 30 in der Steuer-/Regeleinheit 22 zu öffnen. Solche
Steuer-/Regeleinheiten sind im Fachgebiet gut bekannt und weitere
Details müssen
hier nicht wiedergegeben werden.
-
Wenn
im Betrieb Wasser in der Erhitzungskammer 12 durch das
Erhitzungselement 4 über
die Basis 2 erhitzt wird, so liegt die Temperatur des Wassers
in dem Umfangskanal 8 hinter der des Hauptkörpers von
Flüssigkeit
zurück.
Wenn jedoch das Kochen stattfindet, so wird das relativ kühle Wasser
innerhalb des Kanals 8 so verdrängt, dass die Temperatur der
Kanalwand 14 relativ schnell ansteigt. Dieser Temperaturanstieg
wird auf den Bimetallaktuator 24 übertragen, welcher bei Erreichen
seiner Betätigungstemperatur
(typischerweise 90 bis 95°C)
arbeiten wird, um den Auslösehebel 28 auszulösen und die
Stromzufuhr zu dem Heizelement 4 zu unterbrechen.
-
Wenn
die Flüssigkeit
in dem Kanal 8 abkühlt, so
wird der Aktuator 24 schließlich zurückgesetzt, was die erneute
Aktivierung des Heizers ermöglicht. Die
Anordnung des Bimetallaktuators 24 ist detaillierter in 3 gezeigt.
Daraus ist ersichtlich, dass die Wärmebrücke 20 mit einer Öffnung 32 versehen
ist. Die Wärmebrücke 20 nimmt
den Bimetallaktuator 24 der Steuerung/Regelung 26 auf
und ist allgemein so geformt, dass sie die gleiche Krümmung wie
der Aktuator 24 aufweist. Die Öffnung 32 in der Wärmebrücke ist
vorgesehen, um die zentrale Zunge 34 des Aktuators aufzunehmen,
welche ein Klickschaltaktuator ist, wie er im Fachgebiet gut bekannt
ist. Es ist zu sehen, dass dann, wenn der Aktuator 24 seine
Krümmung ändert, seine
Zunge 34 nach oben auf den Auslösehebel 28 der Steuer-/Regeleinheit 26 gedrückt wird,
um die Kontakte 30 zu öffnen.
-
Wie
mit gepunkteten Linien in 3 gezeigt ist,
kann sich das Wärmebrückenelement 20 um mehr
als eine Wand des Kanals 8 herum erstrecken. Beispielsweise
kann es im Wesentlichen U-förmig
mit Schenkeln 40, 42 und 44 sein. Vorzugsweise
ist wenigstens der Schenkel 42 an der unteren Wand 16 des
Kanals 8 angebracht. Am stärksten bevorzugt ist der Schenkel 44 im
Abstand von der Außenwand 18 angeordnet,
so dass er dazu dient, Wärme
von dem Kanal 8 abzuführen,
sobald die Steuerung/Regelung gearbeitet hat, um das Zurücksetzen
des Aktuators 24 zu beschleunigen.
-
In 4 ist
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform ist ein Wärmebrückenelement 50 an
der Bodenwand 52 eines in dem Umfang der Basis einer Erhitzungskammer
ausgebildeten Kanals 54 angebracht. Wie in der vorherigen
Ausführungsform,
ist ein Klickschalt-Bimetallaktuator 56 einer
Steuer-/Regeleinheit im guten thermischen Kontakt mit der Wärmebrücke 50 angeordnet.
Ein Kühlelement 58 ist
ebenfalls an der Wand 52 des Kanals 54 angebracht,
wie gezeigt ist.
-
Diese
Anordnung ist vorteilhaft, da sie eine schnelle Erhitzung des Aktuators 56 erlaubt,
wenn ein Kochen in der Kammer einmal stattgefunden hat, ohne dass
das Kühlelement 58 diese
Erwärmung
signifikant zurückhält. Wenn
der Aktuator einmal aktiviert wurde, so wird das Kühlelement 58 (dessen Temperatur
nicht so stark angestiegen ist wie die der Wärmebrücke 52) ein schnelles
Kühlen
in dem Bereich der Wärmebrücke unterstützen und
ein schnelles Zurücksetzen
des Aktuators 56 ermöglichen.
-
Unter
Bezugnahme auf 5 wird nun eine weitere Anordnung
gemäß der Erfindung
gezeigt.
-
In
dieser Anordnung ist die Innenwand 60 des in einer erhitzten
Basis 64 ausgebildeten Kanals 62 mit einer Mehrzahl
von Vorsprüngen 66 versehen, welche
den Kanal 62 in eine Anzahl kleinerer Bereiche 68 unterteilen.
Dies wirkt derart, dass verhindert wird, dass sich in Umfangsrichtung
laufende Ströme selbständig in
dem Kanal 62 ausbilden und so möglicherweise zu einer voreiligen
Betätigung
der Steuerung/Regelung 66 führen. Wenngleich gezeigt ist, dass
die Vorsprünge 66 integral
mit der Innenwand 60 des Kanals 62 ausgebildet
sind, so könnten
die Vorsprünge 66 auch
separate Ablenkelemente sein, welche in den Kanal 62 eingesetzt
sind.
-
Unter
Bezugnahme auf 6 ist zu sehen, dass ein Kanal 70 nicht
aus einem Stück
gebildet sein muss. In diesem Beispiel sind die Innenwand und die
untere Wand 72, 74 des Kanals 70 durch
einen abwärts
hängenden
Flansch 76 einer Heizung bereitgestellt, welche die Basis
der Wasserkochkammer der Vorrichtung bildet, während die Außenwand 78 des
Kanals durch ein separates Element vorgesehen ist, welches auf geeignete
Weise mit der unteren Wand 74 des Flansches 76 verbunden
ist, um den Kanal 70 zu definieren.