專利名稱：液體加熱容器的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體加熱容器噪音的降低，尤其是涉及燒水容器的噪音的降低。
在燒水容器加熱過程中產(chǎn)生的噪音問題，例如水罐和水壺中的噪音已經(jīng)得到公認有一段時間了。解決該問題的一個提議已被申請?zhí)枮?386532的英國專利申請所描述。在該提議中，在安裝在地板下面的加熱系統(tǒng)的加熱盤的面向水的一側(cè)上提供了一層降噪涂層(noise reduction coating)。穿過具有不同表面張力特性的相鄰區(qū)域，通過控制在元件表面上成核(nucleation)位置處泡沫的成長，該涂層進行工作。
雖然在申請GB2386532中描述的涂層和這些涂層后來的研發(fā)表明在降噪方面均是成功的，申請人認識到在一些情況下產(chǎn)生的噪聲是非常高的。尤其是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于加熱盤的表面石灰垢的積累，噪聲可達到相當嚴重的程度。當這發(fā)生時就發(fā)出獨特的口哨聲。我們相信水垢與降噪層結(jié)合能產(chǎn)生臨界條件，從而使蒸汽泡在該臨界條件處在表面上或其附近處形成、膨脹，在該水垢層上面遭遇較冷的水層，接著破碎。該循環(huán)接著以非常迅速的連續(xù)性繼續(xù)重復(fù)(典型的是每秒400到900次)。
球形氣泡中的壓力與其半徑成反比。因此非常小的氣泡具有非常高的內(nèi)部壓力。氣泡形成通過表面不完整性(imperfections)例如裂縫或沉淀的水垢的顆粒被初始啟動，所以氣泡不是球形的。然而當氣泡變大時它們近似地為球形。成長過程到達一個臨界點，在該處氣泡開始破碎，因為，它們遇到較冷的水層變小而它們的壓力迅速增大(可能達到數(shù)以萬計的大氣級)。由于這發(fā)生在400-900Hz之間，因此產(chǎn)生一個在該頻率間的響亮的口哨聲。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該口哨聲在60-90℃之間最為普遍。
本發(fā)明探索減輕上述問題的方法，當從第一方面看時，本發(fā)明提供一種液體加熱容器，該液體加熱容器包括形成容器底部的至少一個部分的加熱器，該加熱器包括加熱盤和附接在或者形成在該加熱盤底側(cè)的電加熱元件，該容器進一步包括中斷器部件，該中斷器部件具有設(shè)置在上面的并在加熱盤上表面的至少一部分之上延伸的表面，加熱元件與此處相對，所述中斷器部件被安排用于部分地隔離加熱元件正上方的液體層。
中斷器部件能被連在或與容器壁為一整體。然而這對生產(chǎn)來說或許不容易，并具有將正確放置的負擔加在設(shè)備制造者身上的缺點。因此在優(yōu)選實施例中該中斷器部件是連在加熱器上的。這是非常方便的因為它不需要在容器壁上形成任何特殊特點，所以允許加熱器組件實際上適合于任何容器以代替常規(guī)加熱器而且并不限制設(shè)計自由。
當從第二方面看時，本發(fā)明提供一種用于液體加熱容器的加熱器組件，包括形成液體加熱容器底部的至少一部分的加熱器，所述加熱器包括一個加熱盤和連在或形成在加熱盤底側(cè)的電加熱元件；以及中斷器部件，其附接在所述加熱器上從而具有設(shè)置在上面的并在加熱盤上表面的至少一部分之上延伸的表面，加熱元件與此處相對，在使用中部分隔離加熱元件正上方的液體層。
依照本發(fā)明因此在元件正上方產(chǎn)生一個部分隔離的水層，氣泡在該處趨向形成。在加熱過程中該層的溫度從環(huán)境溫度迅速升高到泡核沸騰階段，因此中斷通過上文提及的60-80℃范圍中的臨界階段的通路。在實踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，作為加熱器和中斷器部件構(gòu)造的不完整性的結(jié)果，局部沸騰現(xiàn)象在隔離層內(nèi)隨機產(chǎn)生并且在表面處引起水速度的混亂中斷。綜合結(jié)果就是鳴哨效果顯著下降；實際上在優(yōu)選實施例中其被徹底消除了。
依照本發(fā)明最寬的方面，中斷器部件可以僅僅在元件上方的部分加熱器表面之上伸展，但是優(yōu)選地部件整體在元件正下方。因此，在元件包括常規(guī)馬蹄形的鞘元件的情況下，中斷器部件的表面將是弓形的。在優(yōu)選實施例中例如中斷器部件的表面是環(huán)形的。
然而應(yīng)當理解本發(fā)明并不限于馬蹄形的鞘元件?？梢缘葍r地使用其他鞘元件或厚膜加熱元件，其中一導(dǎo)熱軌道被應(yīng)用至加熱盤的底側(cè)。
中斷器部件表面可以為連續(xù)的或不連續(xù)的。非連續(xù)性可以通過元件上的一系列分離的、離散的表面區(qū)域表現(xiàn)出來，或者，更優(yōu)選地，通過表面上的孔排列表現(xiàn)出來。有孔的表面是優(yōu)選的，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在“汩汩”運動中，當氣泡接合和從中斷器部件下面逃跑出來時，其能夠降低容器碰撞的趨勢。這些孔可以采用任何方便的尺寸和形狀。例如，圓孔，徑向縫，弓形縫，對角線縫等等?？撞恍枰粯拥拇笮『托螤?，并可以均勻或非均勻地、有規(guī)律或者隨機地分布。
中斷器部件可由任何合適的材料制成，例如，塑料。這將具有低成本的優(yōu)勢。然而在一些優(yōu)選實施例中，其由不銹鋼材料制成，因為已發(fā)現(xiàn)該材料具有最好的降噪效果。
此處公開的中斷器部件在任何有水垢的加熱器降噪中具有潛在的好處。然而在上述介紹中涉及的鳴哨現(xiàn)象是當降噪涂層被用于加熱器表面時出現(xiàn)的一個，本發(fā)明尤其適用于這樣的加熱器。因此在優(yōu)選實施例中加熱器表面包括一個降噪涂層。
優(yōu)選的該降噪涂層為厭水的材料。在一些實施例中該涂層可以包括具有不同表面張力特性的相鄰區(qū)域。在其他實施例中該涂層包括硅基材料，例如，Akzo-Nobel X10106。該涂層在宏觀級別上可以為連續(xù)的或不連續(xù)的，例如，為斑紋的；或者在微觀級別上，例如，為破裂的。
本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例現(xiàn)在將僅作為例子參考圖被描述

圖1a和1b是分別從本發(fā)明使用的加熱盤的上方和下方看的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的中斷器部件的透視圖；圖3是圖2的中斷器部件和圖1的加熱器組件的橫切面示意圖；圖4是裝于水壺的加熱盤和中斷器部件組件的放大橫切面示意圖；和圖5至7示出了中斷器部件的其它實施例。
圖1a和1b示出了本發(fā)明使用的放在地板下面的加熱器。該加熱器包括一個薄的(例如0.5-1mm)不銹鋼加熱盤2，其形成有一個中凹的中央部分和在WO96/18331中詳細描述的、根據(jù)申請人的精確密封系統(tǒng)(Sure Seal sealingsystem)的向上開口的外圍溝道4。除了兩方面以外加熱盤2是完全常規(guī)的。第一方面是盤子的中央部分6以Akzo-Nobel X10106硅基涂層的形式帶有降噪涂層，其已被燒制以產(chǎn)生表面微觀破裂效果。第二個非常規(guī)特色是在盤中央的孔8，其目的將在下文中變得清楚。
如圖1b中所示的加熱盤2的底側(cè)，有一個鋁制散熱盤10，其被銅焊在中央部分6的底側(cè)。接著一馬蹄形鞘加熱元件12如本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)一樣被銅焊在該散熱盤10的底側(cè)。散熱盤10在其中間有一個大的孔14，在其中有穿過盤2的孔8。用于裝配控制單元(未示出)的螺紋輪轂(bosses)16也被固定在散熱盤10上。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的中斷器部件18。該中斷器部件18由抗熱塑料材料例如乙?；?acetyl)或者滑石粉充填的聚丙烯(talc filledpolypropylene)鑄造而成。其它可選的該中斷器部件可為不銹鋼的。其由主中心圓環(huán)表面20形成，該表面20被在中央的中心體24處相交的三個輪輻(spoke)22所支撐。如圖3中所示，為了將中斷器部件18裝配到加熱盤2，栓塞26從中心體24處向下伸展。
圖3是穿過該組合的加熱器和中斷器部件的切面示意圖。從此處可以看到該向下突出的中斷器部件的栓塞26被接收在硅橡膠(silicone rubber)塞28中，該橡膠塞28是位于加熱盤2中央孔8中的一個不漏水的密封適配件(fit)。如將看到的一樣，該硅樹脂塞28具有一個上部的環(huán)形邊30，在中斷器部件的栓塞26的頂部周圍該邊30鄰接環(huán)形邊緣32。該排列用于在加熱盤的表面6上支持中斷器部件18。例如，可以看到，該中斷器部件的環(huán)形表面20被從加熱盤表面6垂直隔開4-8mm。從該圖中同樣可以觀察到該中斷器部件的主環(huán)形表面20垂直地位于加熱器表面6部分之上，在其對面附接加熱元件12。中斷器部件環(huán)形表面20因此伸展越過被最直接加熱的加熱器的接觸水表面6部分。
在裝配中斷器部件18以及將其從加熱器表面垂直分隔的同時，硅樹脂塞28還提供與加熱器表面的熱絕緣以防止中斷器部件18由于過熱而被損壞。這進一步受到鋁散熱盤10(參見圖1b)的中央的大圓孔8的幫助，這意味著從加熱元件12至塞28的唯一直接通路就是通過該加熱盤中央處的薄不銹鋼，該加熱盤是熱的不良導(dǎo)體。還有一個附加的好處是其降低了散熱盤的材料成本。
中斷器部件的環(huán)形表面20被輕微地朝其外圍方向向下彎一個角度，盡管這并不是主要的。相似的，中斷器部件與薄凸緣33一塊被示出，其從環(huán)形表面20的徑向內(nèi)邊緣向下延伸，但是這不能被忽略。
由于加熱盤2為精確密封盤(Sure Seal plate)(即具有向上開口的外圍溝道)，其可以在使用中僅通過在溝道4中正確地夾緊容器壁的向下垂伸部分，安裝于塑料容器，如WO96/18331中描述的一樣。然而，在此處描述的實施例中，如圖4中所示，代替地加熱盤2通過中間適配器環(huán)34裝配到容器內(nèi)。應(yīng)當注意在圖4中為了清楚起見，中斷器部件被省略。然而，在圖4中可以看到的是適配器環(huán)34具有從徑向內(nèi)邊緣向下延伸的環(huán)形壁36，該邊緣在加熱盤的向上開口溝道4中被接收，從而通過WO96/18331中的標準精確密封(Sure Seal)技術(shù)允許加熱盤2被裝到適配器環(huán)34上。在適配器環(huán)34的徑向外邊緣處，環(huán)形壁部分38、40向上和向下伸展以與具有翻邊橫截型面的環(huán)形密封42接合，其將適配器環(huán)34相對于容器壁44的內(nèi)表面密封。通過一合適的夾子例如一開口簧環(huán)(circlip)或徑向擴展輻式夾(spider clip)將上述組件貼緊容器壁44的錐形保持到容器中。
在操作中，加熱元件12被通電使其快速加熱。其可以，例如，額定功率在2和3千瓦之間。來自于元件12的主要熱通道穿過散熱盤10和不銹鋼加熱盤2直接向上到達水中。在加熱過程中，加熱器表面的中央部分6上的降噪涂層將防止在加熱器表面處不可避免的泡核沸騰產(chǎn)生的氣泡變得過大，所以其將最小化背景加熱噪音。
同樣在加熱過程中，由于水被加熱，將有一些水的對流，導(dǎo)致密度降低并上升被冷水所代替。然而，該過程被中斷器部件的環(huán)形表面20所中斷，其在元件12正上方的部分加熱器表面的上部。作為結(jié)果的被部分隔離的水層將被快速加熱至沸騰并尤其將迅速穿過溫度范圍60-90℃，因此避免氣泡的過快生長和破裂，其被發(fā)現(xiàn)與在加熱器表面上積聚的水垢濃度相關(guān)。作為替代的，在加熱盤2和中斷器部件18構(gòu)造中的微觀不完整性導(dǎo)致局部沸騰在隔離層中隨機出現(xiàn)和液體速率的混亂中斷。這將防止鳴哨出現(xiàn)，氣泡反而結(jié)合至非常大，它們周期性地從中斷器部件環(huán)形表面20下逃出并以相對很小的聲音升至水表面。
圖5，6和7示出了中斷器部件的可選實施例。同第一實施例的中斷器部件18一樣，在每個例子中的中斷器部件46，48，50分別具有相同的基本形狀，但是在環(huán)形表面52，54，56中提供有孔排列。在圖5所示的實施例中，該孔包括規(guī)則地圍環(huán)形表面52分布的小圓孔58。圖6的實施例除了孔58’更大一些以外，與圖5基本上是相似的。圖7的實施例具有弓形縫60形式的孔，其同環(huán)形表面56是同心的。在這三個實施例中，在第一實施例中，孔58，58’，60的存在使蒸汽能從相應(yīng)環(huán)形表面52，54，56下更容易地逃出，其能夠降低“汩汩”趨勢的出現(xiàn)和壺的相應(yīng)搖擺。
對于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，應(yīng)當理解本發(fā)明并不限于上面描述的實施例，可以做許多變化和修改。例如，中斷器部件在形狀上不一定為常規(guī)的環(huán)形，它可以有任何其他方便的形狀。相似地，其可以不繞一個完整的回旋延伸但是可以具有更有限的角度范圍。相似地，中斷器部件不必連在加熱器上但是可以作為替代地連在容器壁上或其他結(jié)構(gòu)上，例如如圖4中所示的適配器環(huán)上或相似的部件上。進一步，盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合降噪涂層被描述，并不應(yīng)認為這是基本的并且本發(fā)明可以在沒有降噪涂層的加熱器中提供好處。
權(quán)利要求
1.一種液體加熱容器，其包括形成容器底部的至少一部分的加熱器，該加熱器包括加熱盤、和附接或形成在該加熱盤底側(cè)上的電加熱元件，該容器進一步包括中斷器部件，該中斷器部件具有設(shè)置在上面的并在加熱盤上表面的至少一部分之上延伸的表面，加熱元件與此處相對，所述中斷器部件被安排用于部分地隔離加熱元件正上方的液體層。
2.如權(quán)利要求1所述的液體加熱容器，其中該中斷器部件附接在加熱器上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中整個元件位于中斷器部件的正下方。
4.如權(quán)利要求1或2所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中該中斷器部件表面是環(huán)形的。
5.如權(quán)利要求1或2所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中該中斷器部件表面包括表面內(nèi)的孔排列。
6.如權(quán)利要求1或2所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中該中斷器部件由不銹鋼材料制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中該加熱器表面包括降噪涂層。
8.如權(quán)利要求7所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中所述降噪涂層是厭水的。
9.如權(quán)利要求7所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中所述涂層包括具有不同表面張力特性的相鄰區(qū)域。
10.一種用于液體加熱容器的加熱器組件，包括用于形成液體加熱容器的底部的至少一部分的加熱器，所述加熱器包括加熱盤、和附接或形成在加熱盤底側(cè)上的電加熱元件；以及中斷器部件，其附接在所述加熱器上從而具有設(shè)置在上面的并在加熱盤上表面的至少一部分之上延伸的表面，加熱元件與此處相對，從而在使用中部分地隔離加熱元件正上方的液體層。
11.如權(quán)利要求10所述的液體加熱容器，其中該中斷器部件被附接至加熱器。
12.如權(quán)利要求10或11所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中整個元件都位于中斷器部件的正下方。
13.如權(quán)利要求10或11所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中中斷器部件表面是圓環(huán)形的。
14.如權(quán)利要求10或11所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中該中斷器部件表面包括表面中的孔排列。
15.如權(quán)利要求10或11所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中該中斷器部件由不銹鋼材料制成。
16.如權(quán)利要求10或11所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中該加熱器表面包括降噪涂層。
17.如權(quán)利要求16所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中所述降噪涂層是厭水的。
18.如權(quán)利要求16所述的液體加熱容器或加熱器組件，其中所述涂層包括具有不同表面張力特性的相鄰區(qū)域。
全文摘要
一種液體加熱容器，包括形成容器底部的至少一個部分的加熱器，該加熱器包括加熱盤、和附接在或者形成在該加熱盤底側(cè)的電加熱元件，該容器進一步包括中斷器部件，該中斷器部件具有設(shè)置在上面的并在加熱盤上表面的至少一部分之上延伸的表面，其中加熱盤與加熱元件相對。所述中斷器部件被安排用于部分地隔離加熱元件正上方的液體層。這能夠降低在加熱或沸騰水中容器所產(chǎn)生的噪聲。
文檔編號F24H9/18GK101078560SQ200710128300
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者M·J·斯科特, I·費爾梅里 申請人:施特里克斯有限公司