TWI409045B - 熱板以及具有該熱板之組合 - Google Patents

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TWI409045B
TWI409045B TW097101785A TW97101785A TWI409045B TW I409045 B TWI409045 B TW I409045B TW 097101785 A TW097101785 A TW 097101785A TW 97101785 A TW97101785 A TW 97101785A TW I409045 B TWI409045 B TW I409045B
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Description

熱板以及具有該熱板之組合
本發明係有關於一種熱板，包括一金屬板部具有一上側，其上可放置一欲保持加熱之目標，一下側以及一板邊緣，藉以定義出該熱板之周緣；以及一電子加熱元件，固設於該熱板之該下側，用以加熱該熱板。
此種熱板係廣泛的知悉且被使用，參照，例如，德國專利DE8412545U，尤其是在咖啡製造機以及其他環境中，甚至可以與其他任何機器分離使用。
本發明之目的係提供一種改進之熱板，其可在較多雨或潮濕的環境下電子式地安全的使用。
根據本發明之一實施例，係提供一熱板(hotplate)，包括：一金屬板部、一電子加熱元件以及一環。金屬板部，具有一上側用以放置一欲保持加熱之目標，一下側以及一板邊緣，藉以定義出該板部之周緣。電子加熱元件，固定於該板部之該下側，用以加熱該板部。該環係以電子絕緣塑膠製成，具有於一外側之一卡扣連接，於一殼體之中卡合一大致圓孔洞之一孔邊緣，其特徵在於：製作該環之一塑膠材料具有肖氏硬度(A標尺)(Shore hardness on scale A)55至85，該環具有一逐漸變窄外側邊緣向下變窄，以與 該孔邊緣之對應的逐漸變窄相卡合以防液體進出，該環具有凹槽位於該環內側，於三個側與該環材料結合，以將該板邊緣容納於該凹槽(26)之中，以防水的方式。
將板部之板邊緣以不透水的方式固定於以電子絕緣塑膠所製成之環中，可以確保熱板上方濺灑的液體不會到達板部下側之電子加熱元件。這亦是因為電子加熱元件係固設於板部之下側，以及板邊緣係以不透水的方式配合於環中。既然板邊緣係容置於殼邊緣(shell dege)之內側，則根據本發明之熱板即可以相對簡單之方式電子絕緣地設置於框架之水平壁，而在此例中熱板無需自側壁之表面朝上突出。亦即，熱板係可以容置於側壁中。與金屬板部之熱傳導性相比，電子絕緣塑膠之熱傳導性相對較低，因此，相對於周遭結構之熱橋效應(thermal bridge)便產生，其可改善熱板之電子效率(electrical efficiency)。
根據本發明之另一實施例，製作上述環之電子絕緣塑膠係具彈性、可撓曲的，使得上述環可以吸收板部之熱膨脹約0.4至0.6公厘(mm)。換句話說，上述環可與金屬板部相配合，舉例來說其直徑為124公厘，當自20℃加熱至180℃時，會增加0.5公厘，使得總直徑成為124.5公厘。當加熱時，板部的熱膨脹將更增進板部不透水地固定於環中，因為板邊緣將更牢固地抵頂著環。
以較佳的電子絕緣及同樣較佳的熱絕緣之觀點來看，更好的是，根據本發明之製作環之電子絕緣塑膠係包含有似橡膠材質(rubber-like material)的。
更進一步地，根據本發明之電子絕緣塑膠，特別是以似橡膠材質所形成之電子絕緣塑膠，係具有肖氏硬度(A標尺)(Shore hardness on scale A)55至85，更好係接近70。具有此硬度之塑膠材料，在一方面來說，可具有充分之強度以確保板部可固定於環中，在另一方面來說，亦可具有足夠之彈性以固定。在此具有似橡膠材質之例子中，具其他肖氏硬度係數(factor)之似橡膠材質同樣具有足夠之彈性撓曲度以吸收板部之熱膨脹。
僅管其他不同之將板部固定於環中的方法亦是可行的，但若延伸環繞於板部周緣之肋部(rib)係形成於板邊緣外側時，此固定方式是更容易達到穩定及技術可靠度之方法，且在環的內部提供有與肋部相配合之凹槽(groove)時。板部則可以由環中被壓入環，在此例中環係較鬆弛(slightly)的直到肋部定位於凹槽之後。防水密封可以藉由環在固定狀態時係具有彈性初始張力(elastic initial tension)以固定環的方式而改進，其會傾向於減少環的直徑。
根據本發明之另一個實施例，當熱板更具有一碗狀殼體(bowl-shaped shell)具有環繞於周緣方向之殼邊緣(shell edge)時更佳，上述殼邊緣定義出上述環，且上述殼體係以上述電子絕緣塑膠製成。電子加熱元件係固定於板部之下側，也因為如此，其係設置於碗狀殼體中，上述碗狀殼體係用以保持大體上封閉的。碗狀殼體亦可防止水氣由底部上升，舉例來說如凝結(condensation)之產生， 而到達加熱元件附近。
根據本發明之另一實施例，更好的是當板部及加熱元件係設置成與殼體底部保持有一距離，此可以降低當水及/或水氣進入殼體時加熱元件與水份及水氣電性接觸之風險。在一方面來說，板部與加熱元件之間之距離，以及在另一方面來說，在此例中與殼體底部之間之距離，可以更進一步改進與周遭環境之熱隔絕效果(heat-insulating effect)，更特別係當其間充滿氣體，如空氣時。氣體(如空氣)係具有相對較低之熱傳導效果，此隔絕效果係發生於當根據本發明之相對短距離係存在於板部與殼體之底部之間時，根據本發明之板部與殼體之底部之間之距離最少為4公厘，更好的係至少7公厘。
根據本發明之另一個實施例，殼體中提供有一通道，特別是在殼體的底部，供加熱元件之電線通過藉以提供加熱元件電源。在殼體中提供此種通道可以減少任何水氣進入殼體經過通道而到達加熱元件附近之風險。藉由將通道製成狹長孔(slot)其寬度(width)係小於電線之厚度(thickness)，在一方面可確保電線可輕易地插置入狹長孔中，另一方面狹長孔環繞密封著電線藉以避免水氣經由狹長孔而滲透。任何水氣之滲透更可以藉由將狹長孔製作成自我封閉狹長孔(self-closing slot)而被避免，此種自我封閉狹長孔在此可以被理解成一狹長孔當沒有電線設置在其中時係自我封閉住的。更進一步，當一足夠之彈性撓曲塑膠材質被使用時，例如似橡膠材質，則當電線被推經上 述狹長孔時可達到極佳之密封性。
根據本發明，加熱元件可以為俗稱之正溫度係數(PTC,Positive Temperature Coefficient)元件，此種正溫度係數元件如加熱元件係廣泛周知之習知技術，在熱板之例子中亦同。正溫度係數元件之優點在於其可被設計成當元件到達一既定溫度時，其電性連接係自動關閉的。此種溫度開關係一體整合於加熱元件中。然而，其他種類之加熱元件亦可使用於本發明之熱板中。
根據本發明之第二種樣態，尚未出現於請求項，本發明係有關於一種組合(assembly)包括一壺(pot)及一根據本發明之熱板，其中壺具有一底部其可平置於熱板之上側，在本例中，壺之底側與熱板之上側係以互連(interlock)之方式彼此連接，此可以改進由熱板至壺以及經由壺到壺接觸面之熱傳導。
根據本發明之第三種樣態，本發明係有關於一種組合(assembly)包括一殼體及一根據本發明之熱板，殼體具有一向上面(垂直向)壁(upwardly facing wall)其具有一孔洞，上述孔洞具有一孔邊緣，其中熱板之環係固定於孔邊緣，藉以互連而達成防水。以此方法可以確保水份不會由熱板之上側進入殼體的內部。
將熱板固定於殼體中可藉由孔邊緣及環之間之卡扣連接(snap connection)裝置將熱板固定於殼體上而輕易地達成，熱板可藉由將環推進孔邊緣中直到卡扣連接裝置作動而固定於殼體上，如將卡扣連接設計成其可允許熱板由 上方而置入孔中並卡扣入則可更簡化組裝動作，以此方式可以防止熱板由洞中沿朝上之方向被移出，上述代表了熱板係由外側被放置於殼體之孔中，而不是由內側放置於殼體之孔中，從外側的話，則空間將總是被保持著，因為目標(如壺)是必須得以直立置於熱板上。
根據本發明第三種樣態之組合例，當孔邊緣係由上方朝下逐漸變窄(taper)的，且環的外側係相對應地逐漸變窄。此可以確保當熱板在設置時於過大之施力時，熱板不會完全被壓入殼體中。此一逐漸變窄之孔邊緣其外側相對應逐漸變窄之環可確實避免熱板過被過壓入孔中。根據本發明，更好的是上述逐漸變窄之角度相對於垂直線來說係約在35度至55度的範圍，此角度更佳的是約45度。在一方面來說，此一逐漸變窄之方法係以非常可靠之方式確保熱板大體上不會被完全壓入孔中，同時又非常堅固耐用(sturdy)，亦可確保有儘可能地緊密固定住。若是希望的話，熱板可以一預力(prestress)而固定於孔中，藉由從環之外側施加一沿幅射朝內方向(radially inwardly directed)之初始張力(initial tension force)而達成。在另一方面來說，此一逐漸變窄之方法可允許環之朝上的些微膨脹，此可以吸收部分之板部之熱膨脹。
在本發明之第三樣態中，更好的是在裝設狀態下結合了卡扣連接之使用，形成於板邊緣外側之肋部係水平沿著逐漸變窄之孔邊緣及環而設置，此可以確保堅固牢靠之裝設，以避免熱板由環中鬆脫。
根據本發明第三樣態之另一實施例，尚未出現於請求項，上述組合更包括一儲水器(reservoir)支撐於殻體上。在另一個實施例中，尚未出現於請求項，熱板係設置於儲水器之上方。
根據本發明第三樣態之另一實施例，尚未出現於請求項，上述殼體係裝備有咖啡製造機(coffee-making machine)。
根據本發明第三樣態之另一實施例，尚未出現於請求項，上述組合更包括一壺，此壺具有一底部係可平置於熱板之上側，本實施例之優點已於之前敘述。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
第1圖係顯示本發明之組合1之示意圖。組合1包括一殻體2，裝配有咖啡製造機及提供有根據本發明之二熱板10。殻體2包括一具有注水指標(filling level indicator)4之儲水器3。承載臂(bearing arm)5其下具有漏斗狀咖啡過濾支架(funnel-shaped coffee filter holder)6懸掛著，且其係設置於儲水器3之上。咖啡壺7係放置於過濾支架6之下，上述咖啡壺7係放置於本發明之熱板10上，藉由殼體2之基座8而支撐。基座8前側提供有三個按鈕，此些按鈕裝置係用以操作咖啡製造機，亦可設置有燈光藉以顯示咖啡製造機之操作狀態。另一個根 據本發明之熱板10係設置於承載臂5之頂部，於儲水器3之上方，其上放置有另一個具有咖啡之壺7。在此方式下，可以持續地加熱裝有咖啡的壺並同時製造下一壺咖啡。
根據本發明之熱板10的一個實施例係以更清楚地方式顯示於第2、3及4圖中，根據本發明之熱板10大體上係以三個部份製造，即： 金屬板部11；電子絕緣塑膠(electrically insulating plastic)製成之環31；以及加熱元件15，在本例中係俗稱之正溫度係數(PTC,Positive Temperature Coefficient)元件。
在本實施例中，環31係以殼體(shell)12之殼邊緣(shell dege)21而形成，然而，環31並不一定要是殼體12之一部份。
板部11係以金屬(在此可以理解為包括合金)製成，板部11更特別係以鋁板或鋁合金製成。板部11具有一上側16及一下側17，上側最好係提供有陶質層(ceramic layer)，使其表面更耐磨(wearproof)，此陶質層係廣泛熟知之習知技術。加熱元件15係藉由框架18裝設抵頂於板部11之下側17。當然地，此裝設是使加熱元件15與板部11之間的熱傳接觸為最佳。
碗狀殼體(nowl-shaped shell)12係以電子絕緣塑膠製成，此塑膠更特別的為合成橡膠(synthetic rubber)，在本示範實施例的例子中，此塑膠為矽脂橡膠(silicon rubber)VMQ具有肖氏硬度(A標尺)(Shore hardness on scale A)約70。此碗狀殼體12可以為一體射出成型製品。碗狀殼體12具有一底部19外側由壁20環繞著。壁20的上側係由殼邊緣21所定義。碗狀殼體12之底部19及壁20大體上係封閉的。在底部19之U型狹長孔22(亦可以為其他形狀或提供其他數量之狹長孔)大體上形成為碗狀殼體12之底部及側壁上僅有之不密閉(non-tight)部份。此U型狹長孔22係設計成可以自我密閉(self-closing)且係用以讓加熱元件15之電線23穿過。
板邊緣24係以不透水之方式配合於殼邊緣21內側，此可以以數種方式達成。根據最佳實施例所揭示，此可以藉由在板邊緣24外側提供一肋部25，此肋部25係延伸於板部11之周緣方向，並在殼邊緣21內側形成有與肋部25相對應之凹槽26而達成。肋部25之橫剖面外型(cross-sectional shape)與凹槽26之橫剖面外型係可互相配合的，但是凹槽26之橫剖面外型是可以稍微的不同，更特別的是可以具有稍微較大的尺寸，藉以將板部11之底側支撐於殼體12之底部19之上有一距離，支撐元件27係沿著殼體12之壁20而提供。
在第2、3及4圖中，殼體2之水平壁係以標號14標示，此壁14在此係例如由板材(sheet material)所製成，孔洞13的尺寸係對應於殼邊緣21之尺寸，在第4圖中可以看的更為清楚，孔洞13具有孔邊緣28，其係朝下逐漸變窄且在底側具有圓柱部(cylindrical part)29。由殼邊 緣21所形成之環31係以相對應之在外側逐漸變窄並具有圓柱部29之套疊處(nesting place)之設計而製成，上述圓柱部29之套疊處係藉由卡扣架(snap lug)30而連結於底側，其係一體成形於殼體12。
在第4圖中可以看出，在準備使用之裝設狀態時，板邊緣24之肋部25係水平地沿著環31及孔邊緣28之邊而逐漸變窄，上述”水平地沿著邊”亦可說成沿一水平線，此水平方向係以箭頭H標示。
根據本發明之熱板10可以兩個方向而大體固定於孔13中。殼體12可以首先被沿著箭頭V之方向朝下壓入孔13中，直到由圓柱部29與卡扣架30所形成之卡扣連接達成為止，接著只有將板部11由殼體12上方沿著箭頭V之方向朝下壓入直到肋部25與凹槽26相對應為止。然而，亦可能是，此可以為更好之方法，係先將板部11固定於殼體12，之後再將全體沿著箭頭V之方向壓入孔洞13中直到圓柱部29與卡扣架30互相連結為止。
在一示範例中，板部11之下側17與殼體12之底部19之間的距離A約略為9公厘，而框架18底側(加熱元件15下方)與12之底部19之間的距離B約略為4公厘。在此示範例中，板部11之直徑約略為124公厘，而以鋁合金製成之板部11當其溫度增加至約160度時會傾向於延展0.5公厘(亦即在熱膨脹之影響下直徑會增加至約略124.5公厘)。
根據本發明之結構下可具有數個優點，例如： 當熱板被固定時，所有熱板的電子部件相對於裝置來說係完全電子隔絕的；對裝置外側來說係可確保為完全防水密封的；對裝置內側來說係可確保熱板之電子部份相對於裝置的其他部份來說係完全防止液體濺灑密封(splashproof seal)的；如第3和4圖所示，熱板與框架的周圍壁14大體上平坦地連接係被達成的；熱板係可以被快速地固定於裝置中而無需由上側/外側使用螺絲；卡扣連接確保了熱板在固定後即不可能由外側被移除，或至少不可能沒有施加外力而移除；相較於其餘裝置來說極佳的溫度隔絕被達成，一方面來說，由板部11至壁14之熱傳導係因熱橋效應(thermal bridge)而中斷，另一方面來說，底側的熱隔絕係藉由殼體的底部與板部11具有一些距離而達成；板部11之熱膨脹結果係由殼邊緣21非常佳地被吸收；由於熱板之容納位置，具有此熱板之裝置可以輕易地被清潔，且壺可以更輕易地被放置於位置上；以及殼邊緣可以特殊的顏色(夜光/發光色)製成，使得熱板的位置可更清楚地被標示出。
1‧‧‧組合(assembly)
2‧‧‧殼體(housing)
3‧‧‧儲水器(reservoir)
4‧‧‧注水指標(filling level indicator)
5‧‧‧承載臂(bearing arm)
6‧‧‧漏斗狀咖啡過濾支架(funnel-shaped coffee filter holder)
7‧‧‧咖啡壺(coffee pot)
8‧‧‧基座(base)
10‧‧‧熱板(hotplate)
11‧‧‧金屬板部(metal plate part)
12‧‧‧殼體(shell)
13‧‧‧孔洞(hole)
14‧‧‧壁(wall)
15‧‧‧加熱元件(heating element)
16‧‧‧上側(upper side)
17‧‧‧下側(lower side)
18‧‧‧框架(bracket)
19‧‧‧底部(bottom)
20‧‧‧壁(wall)
21‧‧‧殼邊緣(shell edge)
22‧‧‧U型狹長孔(U-shaped slot)
23‧‧‧電線(electric cord)
24‧‧‧板邊緣(plate edge)
25‧‧‧肋部(rib)
26‧‧‧凹槽(groove)
27‧‧‧支撐元件(supporting member)
28‧‧‧孔邊緣(hole edge)
29‧‧‧圓柱部(cylindrical part)
30‧‧‧卡扣架(snap lug)
31‧‧‧環(ring)
A‧‧‧B距離
第1圖係顯示本發明之二個熱板與咖啡製造機配合使 用之示意圖。
第2圖係顯示本發明之熱板的示意圖及部分分解圖。
第3圖係顯示本發明熱板裝置於水平壁之側視示意圖。
第4圖係顯示第3圖中虛線IV部份之部分放大圖。
10‧‧‧熱板(hotplate)
11‧‧‧金屬板部(metal plate part)
12‧‧‧殼體(shell)
14‧‧‧壁(wall)
15‧‧‧加熱元件(heating element)
16‧‧‧上側(upper side)
17‧‧‧下側(lower side)
18‧‧‧框架(bracket)
19‧‧‧底部(bottom)
20‧‧‧壁(wall)
21‧‧‧殼邊緣(shell edge)
27‧‧‧支撐元件(supporting member)
31‧‧‧環(ring)
B‧‧‧距離

Claims (14)

  1. 一種熱板(10)，包括：一金屬板部(11)，具有一上側(16)用以放置一欲保持加熱之目標(7)，一下側(17)以及一板邊緣(24)，藉以定義出該板部(11)之周緣；一電子加熱元件(15)，固定於該板部(11)之該下側(17)，用以加熱該板部(11)；以及一環(31)，該環(31)係以電子絕緣塑膠製成，具有於一外側之一卡扣連接(29，30)，於一殼體(2)之中卡合一大致圓孔洞(13)之一孔邊緣(28)，其特徵在於：製作該環(31)之一塑膠材料具有肖氏硬度(A標尺)(Shore hardness on scale A)55至85，該環具有一逐漸變窄外側邊緣向下變窄，以與該孔邊緣(28)之對應的逐漸變窄相卡合以防液體進出，該環具有凹槽(26)位於該環內側，於三個側與該環材料結合，以將該板邊緣(24)容納於該凹槽(26)之中，以防水的方式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之熱板(10)，其中逐漸變窄係沿著一角度相對於垂直(箭號V)約35度至55度之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之熱板(10)，其中一延伸環繞於該板部(11)之周緣之肋部(25)係由該板邊緣(24)之外側形成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之熱板(10)，其中該肋部(25)之頂側係延伸大致平行於該上側(16)以及一側面 延伸大致平行於該逐漸變窄的環(31)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之熱板(10)，其中該卡扣連接(29，30)係設計成允許該熱板(10)由底部(V)放置於該孔洞(13)中並卡合，以防止該熱板(10)由該孔洞(13)朝上而被移除。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之熱板(10)，更包括一碗狀殼體(12)，具有一殼邊緣(21)環繞於周緣方向，其中該殼邊緣(21)形成該環(31)，該殼體(12)係以電子絕緣塑膠製成。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之熱板(10)，其中該板部(11)及該加熱元件(15)與該殼體(12)之底部(19)相距一距離(A，B)。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之熱板(10)，其中該板部(11)與該殼體(12)之底部(19)之間之該距離(A)至少為4公厘，更佳為至少7公厘。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之熱板(10)，更包括一通道(22)形成於該殼體(12)，最佳係位於該殼體(12)之底部(19)，用以使該加熱元件(15)之電線(23)穿過。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之熱板(10)，其中該通道係為狹長孔(22)，該狹長孔(22)之寬度係小於該電線(23)之厚度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之熱板(10)，其中該狹長孔(22)係自我封閉狹長孔。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之熱板(10)，其中該 加熱元件(15)係正溫度係數(PTC,Positive Temperature Coefficient)元件。
  13. 一種組合(1)，包括一殼體(2)及一如申請專利範圍第1項所述之熱板(10)，其中，該孔洞(13)形成於該殼體(2)之一向上面壁(14)，該孔邊緣(28)自頂部朝下逐漸變窄。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之組合(1)，其中逐漸變窄係沿著一角度相對於垂直(箭號V)約35度至55度之間。
TW097101785A 2007-01-18 2008-01-17 熱板以及具有該熱板之組合 TWI409045B (zh)

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