TW200536503A - A device for heating liquids, in particular milk - Google Patents

Description

200536503 九、發明說明： 【日月 々貝 1 [0001 ] 本發明係有關於一種用以加熱流體，尤其是牛奶 的裝置。 5 【先前技術】 [0002] 習知的包括多少具有固定阻力的一電阻之用以加 熱流體的裝置通常係置放在一容器的底部上。此種裝置有 一些重要的缺點，尤其是在用以加熱牛奶或其他類似流體 時。確實，牛奶常會黏至底部以及容器的壁，並因而在過 10 熱的狀況下燃燒，因而造成清潔上的問題。 [0003] 此外，過度加熱時，牛奶的體積會增加，因而會 溢出容器之外。 【發明内容】 [0004] 本發明針對習知技藝的問題提出一種用以加熱流 15 體，尤其是牛奶的一裝置，其具有克服習知技藝中的上述 缺點之結構及功能性的特徵。 [0005] 此問題由依據本發明之申請專利範圍第1項所界 定用以加熱流體，尤其是牛奶之裝置解決。依附申請專利 範圍界定依據本發明的加熱裝置之其他實施例。 20 [0006] 依據本發明之用以加熱流體之裝置的優點及特徵 將在下文中配合圖式加以說明，但其非具限制性質。 [0007] 第1圖為依據包括一加熱元件的本發明之一加熱 裝置的立體及剖面圖。 [0008] 第2圖為加熱元件供應之電力作為加熱時間及溫 5 200536503 度之函數的圖表。 [0009]第3圖為以人工方式，藉由乳化而獲得牛奶中的泡 珠比例與牛奶本身所達到的溫度之函數關係說明圖表。 [〇_第4圖為以人工方式’藉由乳化而獲得在牛奶中的 5泡珠比例與乳化過程完成三分鐘後，牛奶本身所達到的溫 度之函數關係的說明圖表。 【實施方式3 [0011]參看上述圖式，標號1Q大體上代表用以加熱流 體，尤其是牛奶的一裝置。 10 [0012]加熱裝置10包括適於容納擬加熱之流體的一容器 12。依據-可能的實施例，容器12具有—圓筒形的形狀。 依據-較佳實施例，容器12以18/1〇不錄鋼拉製而成。 [〇〇13] #看圖式，標號14代表容器12的—底，而標㈣ 代表容器12的側壁。 15 [0014]㈣12操作地與加熱裝置相關，其包括適於供應 可隨著時間改變的電力，因此作為流體可達到之溫度的函 數。尤其是，加熱元件18適於輸送隨著時間而減少的電力， 因此隨著流體溫度的增加而減少電力的供應。 [0015] 依據一可能的實施例，加熱元件以或⑽正溫度 係數）加熱it件適於供應可隨著時間改變的電力，作為牛奶 達到的溫度之函數，如所附圖表（第2圖）所示。 [0016] #有優點地’加熱元件18定位成可自譬如容器本 身之外加熱容器12的底14。 [0017] 依據一可能的實施例，可另備置一熱擴散器2〇, 6 200536503 其安裝在譬如加熱元件18及容器12之間，以分配加熱元件 產生的熱。尤其是，在加熱元件18定位在容器的底η上的 狀況下，熱擴散器20具有優點地安裝在加熱元件及容器的 底14之間以分配加熱元件產生的熱於整個底表面上。 5 [0018]依據一可能的實施例，熱擴散器20為一小的平板 或圓盤’其置放成與容器12的底14接觸。最好，熱擴散号 20以鋁製成。 [0019] 具有優點地，熱擴散器20及容器的底14之間的接 觸以陶氏康寧公司生產的可改良熱傳導性之一傳導性春芦 10作為媒介。類似地，一層傳導性膏備置在加熱元件18及熱 擴散器20之間。具有優點地’在加熱元件18的表面及熱擴 散器20的表面之間，以及熱擴散器2〇的表面及容器的底14 之間的接觸之耗損因而減少 [0020] 當連接桿22備置成自容器12的底14向外延伸之狀 15況下’熱擴散器20可備置適於容納上述桿的貫穿孔24。 [0021] 依據較佳實施例，加熱裝置1〇另包括一熱感應器 26，其操作地與加熱元件18相連，以在達到預定溫度時中 斷。尤其是，熱感應器26可適於偵測容器12之底14上的溫 度。更具優點地，熱感應器2 6定位在外部，其直接與容琴 20 12的底14接觸。 可能的實施例’在備置熱擴散㈣及熱感 應器26的狀況下，熱擴散器具有一孔經28，以容納熱感應 器26，並允許熱感應器26直接面向容器12的底14。 [0023] 1備置加熱το件18、熱擴散器別及熱感應器加的 7 200536503 狀況下，這些元件一起靠著容器12的底14而架設，最好在 其外表面。在此狀況下，一臂3〇可用來通過，譬如，連接 桿22固定加熱元件18、熱擴散器2〇及熱感應器沈至容器 的底14。 5 [0024]依據一可能的實施例，加熱裝置10可具優點地包 括一關閉元件32，其適於裝載加熱元件18。尤其是，關閉 元件32適於在外部架設至容器12的底14。 [0025] 依據一可能的實施例，關閉元件32適於維持容器 12在直立位置。譬如，關閉元件32具有尺寸稍大於容器12 10之尺寸的一架的功能，且其適於定位在供應加熱元件的一 電底部上。 [0026] 依據一可能的實施例，關閉元件32適於裝載用以 供應加熱元件的一電連接器34。尤其是，關閉元件32適於 裝載熱擴政為2 0、熱感應斋2 6及加熱元件18，且電連接 15 34具優點地安裝在關閉元件及容器12的底14。 [0027] 關閉元件32藉由使用適於在連接桿22上拉緊的塑 形螺帽36具優點地固定至容器12的底14。 [0028] 依據加熱裝置1〇的一實施例，加熱裝置1〇包括備 有穿孔表面的一活塞，其適於安裝在容器丨2中，以空氣乳 20化流體，尤其是牛奶，並形成適於調製譬如所謂卡布其諾 的熱飲之泡珠。 [0029] 以下將說明依據圖式及上述可能實施例之一的一 加熱裝置的組合。 [0030] 熱擴散器20安裝至連接桿22上。熱感應器26安裝 8 200536503 至孔位28中且加熱元件18置放成緊密接觸熱擴散器2〇。 臂30安裝在連接桿22上，以藉由，譬如固鎖螺帽38與熱擴 散器20、熱感應器26及加熱元件18鎖在一起。傳導性膏最 好塗在容器底及熱擴散器之間，以及熱擴散器及加熱元件 5 之間。 [0031 ]隶後，支持電連接器34在其内部的關閉元件32安 裝在容器12的底14上，並使用塑形螺帽36鎖至連接桿22上。 [0032]備置一適於容納關閉元件32的電力供應板，以完 成本發明之裝置。 10 [0033]以下說明上述加熱裝置的操作。 [0034] 在容器12内的流體藉由譬如未顯示的一開關，或 置放容器於相關的電供應板上起動加熱元件18而加熱。 [0035] 電力以譬如依據所附圖式（第2圖）中所示的隨著 時間而改變的方式藉由加熱元件18而分配，因此隨時溫度 15的增加’尤其是牛奶溫度的增加，加熱元件分配的電力會 減少。因此加熱元件為可自我調整的元件。 [0036] 第2圖的圖表以連續直線顯示加熱元件所分配的 電力（W)，以虛線顯示容器中流體所達到的溫度cc)。X軸 上顯示出自0至300的加熱時間（秒）。Y軸上朝向左邊為參照 2〇 圖表之虛線自0至100的溫度值（°C)。在X轴上朝向右邊為參 照圖表中的連續線自〇至25的電力值（W)。 [0037] 當流體最後到達所欲溫度時，熱感應器26(或恆溫 器）與加熱元件中斷。 [0038] 換言之，加熱元件18所供應的電力可調整，作為 9 200536503 在容器内的牛奶達到的溫度之函數，使得熱能的減少與牛 奶之加熱配合，因而避免會造成牛奶燃燒之底部的過熱。 [0039] 在加熱裝置10使用活塞的狀況下，在流體加熱阡 段之後，在一界定溫度下，活塞在容器中升降，以乳化处 5氣及流體。在加熱流體為牛奶的狀況下，活塞的機械動作 以產生泡沫的牛奶乳化空氣，以適於，譬如，加至咖啡中 以配置所謂的卡布其諾。 [0040] 由以上所述可得知依據本發明的一加熱裝置如何 允許流體，尤其是牛奶加熱，且可避免習知技藝中常見的 ίο在容器壁上燃燒，或流體自容器中外溢的缺點，同時可允 許加熱在合理時間下完成，以適於家庭使用。尤其是，可 避免在容器底上牛奶的過熱，因而避免過熱或殘餘的牛奶 黏在底部，難以清除。 [0041] 習知的加熱元件，如多多少少具有阻力的電阻之 15加熱元件已證明不適於避免流體尤其是牛奶之在容器底部 上的燃燒’因此需要減少特定的電力（W/cm2)以配合當容器 在大量次數的使用，延長達到預定溫度所需的時間。 [0042] 此外，備置一加熱裝置，其分配隨著時間而改變 的電力以作為溫度的一函數，且其在達到一預定溫度時可 20 斷電，以允許快速且精確地透過機械力形成泡沫，加熱牛 奶。 [0043] 確實，已發現若牛奶在一理想溫度70°C( + /〜 10°C)時，機械動作通過活塞而執行在空氣及牛奶之間的乳 化可獲得最佳的一致性及持續性。第3圖之圖表顯示作為牛 10 200536503 奶之溫度的函數’在機械牛奶/空氣乳化操作結束時達成的 泡沬比例。第4圖之圖表顯示，作為牛奶的溫度函數，在形 成後三分鐘時先前獲得的泡珠之耐久性，或泡珠的比例。 在兩個圖表中’以小方塊標示的線表示以半脫脂牛奶獲得 5的結果’而以菱形體標示的線表示全脂牛奶獲得的結果。 兩條虛線分別表示一理想乳化階段的最低溫度及最高溫 度。因此，理想的乳化期間溫度在60°C至80°C之間。圖表 顯不依據以下方法计鼻出的X轴上的牛奶溫度（)以及γ轴 上泡沐的比例（％ )。 1〇 [0044]在乳化階段的後期，乳化牛奶倒入一有刻度的圓 筒中，並測量牛奶/泡沫之總高度Η及泡沫本身的高度h。比 例（h/H)* 100備置第3圖之圖表的Y轴上的值，該測量於乳 化後三分鐘時重覆，並提供第4圖之圖表的γ軸上所示的 值。換言之，比例（h/H)* 100提供乳化完成時或乳化後三 15 分鐘時在第3及4圖之圖表時Y軸上所示的值。 [0045] 不管使用者的能力及付出的注意程度，加熱裝置 允許達到所欲溫度。確實地，可改變的電力加熱元件允許 調整隨著時間而供應的電力，隨著流體的溫度之增加而減 少電力，以避免前述的過熱現象。此外，熱感應器允許牛 20 奶達到一界定溫度，以確保迅速的回應，以中斷加熱元件。 確實，雖然加熱元件可有效地作為牛奶的溫度之函數調整 供應之電力，由於架設在其中的構件之熱惰性，其亦可在 到達理想乳化程度時慢慢地回應以減少/停止電力之供應。 [0046] 換言之，由於備置用以加熱牛奶，且可快速地在 11 200536503 到達理想溫度時，停止加熱的一可改變電力的加熱元件， 容納在容器中的牛奶可快速地到達7(rc的理想溫度，且不 會燃燒，而當溫度到達成足以執行乳化時快速地停止電力 的供應。確實’該裝置之快速的回應允許精確地到達及維 5 持用以乳化的理想溫度。 [0047] 換言之，依據第一特徵，備置一可改變電力的加 熱元件允許避免上述缺點，且減少加熱_間m， 使用-熱擴散器，最好是在加熱元件及容器底之間的一紹 圓盤可促成熱分配在-板面上，以增加的熱改良熱的傳 Π)輸。此項優點藉由備置在加熱元件及熱擴散器以及熱擴散 器及容器底之間的傳導性膏而進一步強化。此傳導性膏確 實允許減少各表面之接觸的任何耗損。如此可促成在不延 伸時間下理想化加熱it件到達理想的溫度範圍内。 [0048] t後，依據另―特徵，不超過此理想溫度的安全 15性藉由備置可快速地中斷加熱元件供應之電力的熱感應 器，最好直接與容器底接觸的熱感應器而確保。 。 [0049] ♦以上所述之外’最好加熱元件之中斷可以一作 號，譬如聲音或光信號，以允許進入接下來的人工機魏 化階段。 20 [0關«本發明之裝置的另—優點為本發明的簡單構 造，其允許以低價生產。 [0051 ]以上所述的實施例可作改變以及/或增加。 [0052]㊉了圖式中所示的加熱元件外，可定以不同方式 定位以，譬如，加熱容器的側壁。此外，它可備置在容^ 12 200536503 中，以與容器中的内容物隔開。 [0053] 熱擴散器可具有不同的形狀，最好是具有可增加 與容器接觸的表面之形狀。依據一可能的實施例，熱擴散 器一體成型地固定至加熱元件。 5 [0054] 關閉元件32亦可具有不同的形狀或大小，譬如， 若關閉元件面對容器的側壁沿著容器的側壁延伸。 [0055]熟悉此技藝人士可在不脫離申請專利範圍所界定 之範圍下，針對上述加熱裝置的較佳實施例改良及改變其 元件而達成本發明之目的。 10 【圖式簡單說明】 第1圖為依據包括一加熱元件的本發明之一加熱裝置 的立體及剖面圖； 第2圖為加熱元件供應之電力作為加熱時間及溫度之 函數的圖表； 15 第3圖為以人工方式，藉由乳化而獲得牛奶中的泡沫比 例與牛奶本身所達到的溫度之函數關係說明圖表；以及 第4圖為以人工方式，藉由乳化而獲得在牛奶中的泡沫 比例與乳化過程完成三分鐘後，牛奶本身所達到的溫度之 函數關係的說明圖表。 20 【主要元件符號說明】 10 加熱裝置 18 加熱元件 12 容器 20 熱擴散器 14 底 22 連接桿 16 側壁 24 貫穿孔 13 200536503 26 熱感應器 34 電連接器 28 孔徑 36 塑形螺帽 30 臂 38 固鎖螺帽 32 關閉元件 T 溫度 14

Claims (1)

1. 200536503 十、申請專利範圍： 1. 一種用以加熱流體，尤其是牛奶的裝置，其包括與加熱 裝置共同操作以加熱流體的一容器，其特徵在於加熱裝 置包括一加熱元件，其輸送隨著時間而改變的電力，以 5 作為流體達到溫度的函數。 2. 如申請專利範圍第1項的加熱裝置，其中隨著時間輸送可 變電力，作為流體達成溫度之函數的加熱元件適於隨著 流體溫度的增加而減少供應的電力。 3. 如申請專利範圍第1或2項的加熱裝置，其中加熱元件定 10 位成可加熱容器的底。 4. 如申請專利範圍第1項的加熱裝置，其中另備置熱擴散 器，其安裝在加熱元件及容器之間，以分配加熱元件產 生的熱。 5. 如申請專利範圍第4項的加熱裝置，其中熱擴散器安裝在 15 加熱元件及容器的底之間，以分配加熱元件產生的熱。 6. 如申請專利範圍第5項的加熱裝置，其中熱擴散器製造成 與容器的底接觸的小平板或圓盤。 7. 如申請專利範圍第4項的加熱裝置，其中熱擴散器以鋁製 成。 20 8.如申請專利範圍第1項的加熱裝置，其中另備置可操作地 與加熱元件連接的一熱感應器，以在到達一預定溫度時 中斷。 9.如申請專利範圍第8項的加熱裝置，其中熱感應器適於測 量容器的底之溫度。 15 200536503 10. 如申請專利範圍第4或8項的加熱裝置，其中加熱元件、 熱擴散器及熱感應器一起架設在容器的底上。 11. 如申請專利範圍第10項的加熱裝置，其中備置一臂，以 固定熱擴散器至加熱元件，以及熱感應器至容器的底。 5 12.如申請專利範圍第4至7項中任一項的加熱裝置，其中另 備置一熱感應器，其可操作地與加熱元件連接，以在到 達一預定溫度時中斷，且其中熱感應器通過在熱擴散器 中的一孔徑與容器接觸。 13. 如申請專利範圍第12項的加熱裝置，其中熱感應器適於 10 測量容器的底之溫度。 14. 如申請專利範圍第12項的加熱裝置，其中加熱元件、熱 擴散器及熱感應器一起架設在容器的底上。 15. 如申請專利範圍第14項的加熱裝置，其中備置一臂，以 固定加熱元件，該熱擴散器，以及該熱感應器至容器的 15 底部。 16. 如申請專利範圍第1項的加熱裝置，其中另備置一關閉元 件，其適於裝載加熱元件。 17. 如申請專利範圍第16項的加熱裝置，其中關閉元件適於 架設在容器的底之外部。 20 18.如申請專利範圍第17項的加熱裝置，其中關閉元件適於 支持容器。 19. 如申請專利範圍第16至18項中任一項的加熱裝置，其中 關閉元件適於裝載一電連接器，以供應電力至加熱元件。 20. 如申請專利範圍第10項的加熱裝置，其中另備置一關閉 16 200536503 元件，其適於裝載熱擴散器、熱感應器、加熱元件以及 安裝在關閉元件及容器之底之間的一電連接器。 21. 如申請專利範圍第1項的加熱裝置，其中另備置一活塞， 其適於安裝在容器中，以便於以空氣乳化流體，尤其是 5 牛奶。 22. 如申請專利範圍第4至7項中任一項的加熱裝置，其中一 層傳導性膏配置在加熱元件及熱擴散器之間。 23. 如申請專利範圍第4至7項中任一項的加熱裝置，其中一 層傳導性膏配置在熱擴散器及容器的底之間。 10

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