專利名稱：蒸汽發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及浸沒式加熱器，特別是涉及在各種應(yīng)用中使用的用來把液體轉(zhuǎn)化成氣體，例如，把水轉(zhuǎn)化成蒸汽的浸沒式加熱器。
存在許多浸沒式加熱器的實施例。然而，它們的特征在于長期使用時，水中的沉淀物或殘渣會粘附在這些浸沒式加熱器的表面。這些沉淀物形成一個絕緣層，它阻止了熱量傳向水中，從而降低了浸沒式加熱器的效率。清理這些沉淀物或殘渣變得非常困難。
授予Glucksman的美國專利5,111,529(1992年)揭示了一種用作便攜式空氣加濕器的浸沒式加熱器的實施例，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。外殼包含一個倒置茶杯形狀的蒸發(fā)倉。在該倉的頂部有一個蒸汽排出口，在開口的底部稍微靠上一點的位置有一個電子加熱部件。在這個具體的加濕器中，一個鼓風機通過管道把冷風吹入蒸發(fā)倉穿過它的蒸汽排出口把潮濕的空氣吹回到房間。主容器或罐中的水轉(zhuǎn)移到一個位于可移動托盤中的容器里，這個托盤很容易夠的著以便清理容器。
授予Glucksman的美國專利4,818,344(1989年)揭示了一種水蒸餾裝置，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，該裝置具有一個蒸發(fā)倉，在倉中包含一個電子線圈加熱部件、散熱管式冷凝線圈和一個用來冷卻冷凝線圈表面的電扇。電子線圈加熱部件蒸發(fā)水并使產(chǎn)生的蒸汽穿過冷凝管，在這里蒸汽重新恢復(fù)為純水，穿過排水口流到燒杯中。它有可能把該裝置的各個部分拆開來清理沉淀物和殘渣。
授予Glucksman等的美國專利5,835,680(1998年)揭示了一種具有環(huán)形套環(huán)的浸沒式加熱器，該專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在該結(jié)構(gòu)的底壁上面放置了一個加熱部件。這個套環(huán)作為一個絕緣體借此限制熱量傳導(dǎo)到通常用塑料材料制成的底壁。另外，一個恒溫器監(jiān)測加熱器的溫度。當水接近沸騰時，恒溫器或備用的熱熔絲關(guān)閉加熱器。當水仍然至少環(huán)繞在套環(huán)處時它才會發(fā)生，因此防止了過燒引起的破壞。
在另一種由Slant Fin經(jīng)銷的加濕器中，一個不銹鋼杯盛放要煮沸的水。一個加熱線圈連接在鋼杯的外面，把杯中的水加熱到沸點。相比在先技術(shù)的杯而言，這個杯的內(nèi)部很容易清理。然而，像以上描述的其他裝置，在清理的過程中，必須處理整個基底單元。然而，這個基底單元通常包含電子部件。這個基底單元通常不能浸沒在水中或在洗碗機中清洗。
前述的每個專利揭示了一種加熱部件，像在先技術(shù)的其他加熱部件一樣，很難清理。眾所周知，許多市政供水和其他水源的水都包含礦物質(zhì)，它們不能與水一起被蒸發(fā)掉。這些礦物中的一些，特別是石灰，粘附到傳熱區(qū)，也就是加熱部件的外表面。當這些殘渣積累時，相對水的加熱傳導(dǎo)率降低，具有兩個不利的影響。首先，產(chǎn)生沸騰的過程變得效率低下。再次，加熱線圈將在更高的溫度下運行。此外，眾所周知，當殘渣隨著時間積累時，它變得更難除去了。雖然，不銹鋼杯的任何清理不是很費勁，但是仍然存在把整個加濕器基底放到水池中清洗的需要。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個浸沒式加熱器，在運行過程中，它抑止了永久殘渣層的生成，同時相對要被煮沸的水保持高效的熱傳導(dǎo)。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種容易清理的具有加熱部件的蒸汽發(fā)生器。本發(fā)明的再一個目的是提供一種用來煮沸水的加熱模塊，它制作便宜并清洗簡單。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，用來提升液體溫度的浸沒式加熱器具有第一主體，它有一個外表面并且在其內(nèi)具有一個空腔。第二主體放在第一主體上面。一個電子加熱部件的一部分置于空腔內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一個蒸汽發(fā)生器把水轉(zhuǎn)化成蒸汽并且包含一個盛水的容器。浸沒在水中的加熱模塊包括一個鋁制的半球狀主體和一個不銹鋼主體，半球狀主體形成一個空腔，不銹鋼主體具有半球狀的第一部分覆蓋在鋁制的主體上。第一部分的外延形成一個沿鋁制主體放置的環(huán)形凸緣。在凸緣和容器中間放置了一個密封環(huán)。電子加熱器在空腔內(nèi)連接到鋁上。電子連接器提供了一個與電源的連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一個浸沒式加熱器模塊把容器中的水轉(zhuǎn)化成蒸汽。該容器底部有一個開口。加熱器模塊包括一個基底，它具有適配電源連接的電子連接器和第一主體，所選材料具有很高的熱傳導(dǎo)系數(shù)。第一主體形成一個空腔。第二主體的材料阻止殘渣粘結(jié)在覆蓋第一主體的材料上。在空腔中一個電子加熱部件連接到第一主體上。一個密封結(jié)構(gòu)在加熱模塊和容器之間產(chǎn)生防水的密封。加熱部件的各部分從空腔中向外延伸并且連接到基底的電子連接器上。
最佳實施方式參考一個特定的裝置例如用于

圖1所示的熱霧加濕器20的蒸汽發(fā)生器可以更好地理解根據(jù)本發(fā)明制造的浸沒式加熱器或蒸汽發(fā)生器。這個特定的熱霧加濕器包括一個基底單元21，一個水罐22，一個混合塔23和一個可移動的蒸汽發(fā)生器裝置24。控制面板25包括開關(guān)，運行指示燈和必需的其他部件(沒有標出)。
參考圖1和2，可移動的蒸汽發(fā)生器裝置24包括一個蒸汽發(fā)生器26，它所盛的水是從位于一個通常為圓柱形的汽室或汽罩30內(nèi)的沸騰倉27冷凝而來的，其中汽室或汽罩30也支撐著混合塔23。圖2顯示的最清楚，汽室或汽罩30是可移動的，可以用多種材料制成，包括填充云母的聚丙烯。另外，汽罩30包括一個煙囪形的排出口31，使得蒸汽可以形成高速的噴射流。在圖2中，當噴射流垂直向上移動時，它提供了一個壓力降低的區(qū)域，允許室內(nèi)的空氣穿過通風口32進入混合塔23。混合后的空氣和蒸汽然后穿過混合塔23頂部的開口33排出。
圖3描述了可以被拆開清理的熱霧加濕器20。首先，水罐22可以容易地從基底單元21上拆下。當混合塔23被拆下后，可移動的蒸汽發(fā)生器裝置24可以從基底單元21滑出，沿著沒有標出的支撐軌道到達圖2的右邊。然而，制造這樣的支撐軌道在本領(lǐng)域是眾所周知的。接著，汽室30可以從可移動的蒸汽發(fā)生器裝置24中提起。剩余的部分組成了具有一個浸沒式加熱器模塊34的蒸汽發(fā)生器26。
蒸汽發(fā)生器26包括一個開放的容器35，它從水罐22接收水。也就是，當裝配好加濕器20后，水沿著容器35的一個傾斜表面40流入水池41，然后進入沸騰倉27。在圖2中顯示的更清楚，汽室30有一個凹池36，它位于安裝在水罐22底部的常規(guī)放氣閥37下面。當凹池36處于適當?shù)奈恢脮r，中樞機架38抬起閥門37，允許水穿過凹池36中的基底通道42傳輸?shù)叫泵?0。否則，閥門37阻止水離開水罐22。
如圖3所示和后面更詳細的描述，加熱器模塊34在沸騰倉27中提供了一個基本為半球形的表面。眾所周知，當在加熱表面或壁上形成小氣泡時，沸騰過程開始。當更多的熱量傳入該區(qū)域時，因更多的水蒸發(fā)，氣泡長大。當熱氣泡達到一定的尺寸，它的浮力克服氣泡和加熱器表面之間的粘聚力，氣泡離開加熱的表面，很快地浮到水面頂部，作為水汽或蒸汽進入空氣。然而，當蒸汽泡形成和長大時，這個位置的熱傳導(dǎo)率減小，因為相對于氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)小于相對于液體的熱傳導(dǎo)系數(shù)。因此，當蒸汽泡附著在熱量傳導(dǎo)表面時，表面的溫度升高，因為熱量不能被帶走。在一個平面的水平加熱表面上，當氣泡從加熱表面分離之前，氣泡生長到一個相當大的尺寸。因此，在沸騰過程中，加熱表面運行在更高的平均溫度。這限制了在單位面積上產(chǎn)生的熱量。然而，沿著垂直表面的加熱根據(jù)它的能力來說更有效產(chǎn)生高的熱通量，因為氣泡更容易從垂直的加熱表面分離。
實驗得出的結(jié)論是半球的形狀是一種最理想的形狀，因為相對于加熱部件的體積來說表面面積是最大的。而且，蒸汽泡仍然容易從球形的表面分離，具有的效率和垂直表面料想的一樣。
現(xiàn)在參考圖4和5，開放的容器35具有一個底部開口42。加熱器模塊34橫跨這個開口并且包括一個可選的底部機蓋43，它形成一個空腔44，為電子連接器提供機械的保護區(qū)域。在根據(jù)本發(fā)明制造的浸沒式加熱器模塊的一些應(yīng)用中可以整合其他類型的機蓋或省略機蓋。在這個實施例中，一個陽插頭45穿過機蓋43的壁46伸出，并且在空腔44內(nèi)的內(nèi)部連接器47處終止。空腔44作為任何需要安裝加熱器模塊34其他部分的電子連接器的場所。
一個向內(nèi)延伸的邊緣50形成了開口42。一個常規(guī)的密封條51與邊緣50嚙合并且在底部的開口42處使加熱器模塊34與容器35密封。特別是，密封條51具有一個底部的腿52，它擱置在邊緣50的底部表面上，并且插入到機蓋43的上邊緣53和邊緣50之間。中間腿54沿著邊緣50的頂部表面擱置，上端55終止了密封條51。
加熱器模塊34的核心是一個加熱部件60，它具有第一主體61和第二覆蓋主體62。第一主體在徑向相對較厚。它用選自具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材料的材料制成。例如，深沖壓鋁生成一個非常滿意的第一主體61。主體61具有杯的形狀或基本為半球狀。第二主體62的一個部分63放置在第一主體61上面并且與其共同擴張。第二主體62的材料選自防止殘渣永久粘附在其表面的材料。通常，這些材料具有的熱傳導(dǎo)系數(shù)小于第一主體61的熱傳導(dǎo)系數(shù)。
如下文更加清楚的說明，這個特征用來制造加熱部件60和蒸汽發(fā)生器36有好處。在優(yōu)選的實施例中，第二主體62包括一個沖壓的薄不銹鋼主體。覆蓋的部分63開始時與第一主體61的外表面接觸；通常，兩個主體被焊接在一起。另外，第二主體具有一個裙狀的外延64，它使第一主體61與蒸汽發(fā)生器36的其他部件隔開。
一些電子規(guī)范要求包括本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器類型的電子裝置具有雙重絕緣。第二主體62的特定結(jié)構(gòu)很容易修改以滿足這樣的要求。它僅僅確保了第二主體62的暴露部分具有一個絕緣材料的外殼，它可以阻止殘渣永久粘附到具有涂層的第二主體62上。特氟綸是一個方便的可用的涂層材料的例子。為了保持裙沿64的支撐和熱絕緣功能，需要涂敷不銹鋼涂層，而不是一些其他材料。
具體參考圖4和圖8和9，它們描述了方向相反的加熱器模塊34，第二主體62的裙沿部分64將第一主體61與密封條51、邊緣50和機蓋43隔開。這個配置提供了一個主要的優(yōu)點，因為第二主體62非常薄。當?shù)谝恢黧w61加熱時，熱量以有效的方式從第一主體61穿過第二主體62徑向地傳導(dǎo)到水中，因為熱傳導(dǎo)路徑橫穿過主體62薄薄的徑向尺寸。這個路徑具有大的橫截面積和短的長度。然而，到密封條51的熱傳導(dǎo)路徑僅僅包括裙沿64。這個路徑的橫截面積非常小，因為裙沿64很薄。這個路徑也相對較長。因此，這個穿過裙沿64的路徑使得任何傳導(dǎo)到凸緣65和周圍的密封條51的熱量最小，借此加熱部件60與其他塑料結(jié)構(gòu)絕熱，所以它們在正常運行過程中保持冷卻。
現(xiàn)在很清楚，這個結(jié)構(gòu)進一步方便了清理。首先，容器35和加熱器模塊34很容易從頂部夠的著，如圖3所示，用來從容器壁和表面或從加熱器模塊34的表面清理任何的殘渣。任何殘渣將聚集在第二主體62的外表面。然而，殘渣不能牢牢地粘附在不銹鋼或其他相似材料的表面，所以表面很容易洗凈。通常，蒸汽發(fā)生器26和它的容器35和加熱器模塊34可以在洗碗池中清理。在更嚴格的情況下，在清理前，可以在容器35中放一些醋或其他脫鈣溶液。很明顯，沒有必要把這個基底單元21放在水池中清理。
加熱器模塊34也具有一個加熱部件66，位于制造在第一主體61上的空腔67中。在這個具體的實施例中，加熱部件66具有一個覆套的兩圈加熱線圈70；這樣的加熱部件在本領(lǐng)域眾所周知。末端71和72相互平行并且平行于圖5所示的垂直軸。這個兩圈的線圈70朝著它們的基底連接到第一主體61的內(nèi)表面，如圖3和6-9所示。焊接是最好的連接方法。它確保了從線圈70到第一主體61的良好的熱傳導(dǎo)路徑。
如圖5、6、8和9所示，第一主體61的內(nèi)表面在靠近它的頂端部分包括一個錨定件74，用來接收軸向延伸并且終止于具有螺紋的軸向延伸部分76的板75。這個具有螺紋的延伸部分76向下伸展超過空腔67。凸緣65被固定在密封條51的中間腿54和頂部腿55之間。因此，特別如圖4所示，當安裝加熱器模塊34時，具有螺紋的延伸部分76穿過由機蓋43限定的空腔44。螺母80擰在具有螺紋的延伸部分76上并且使加熱部件60和機蓋43夾緊在一起并且向內(nèi)延伸到邊緣50。因此，密封條51使空腔47和電子連接器與容器35的水池41中的液體隔離。
另外，末端的延伸部分70和71向下延伸到空腔44中，這樣末端70和71與陽插頭例如陽插頭45之間的連接在空腔44中得以連通，并與容器35中的任何液體相隔離。
板75還具有一個自動調(diào)溫裝置81，也可以帶有一個熱熔絲(沒有標出，但在本領(lǐng)域是眾所周知的)。自動調(diào)溫裝置81，如圖4、8和9所示，位于靠近第一主體61頂部的地方。這變成一個感知低水位狀態(tài)的裝置。當水沸騰時，從鋁制的主體61撤出足夠的熱量，這樣它的溫度可以保持在預(yù)定的溫度以下。然而，當水下降到一個確定的水平時，熱量不能那么有效的輻射到空氣中了。從而，第一個主體61的溫度升高。自動調(diào)溫裝置81直接地或間接地感受到溫度的上升，中斷供給加熱線圈70的任何電流。
因此，根據(jù)本發(fā)明的各種目的，這里揭示了一種蒸汽發(fā)生器，由于它的加熱模塊的形狀，該蒸汽發(fā)生器非常高效。第一和第二主體61和62的組合屬性使清理很方便。另外，可以容易地夠的著所提供的可移動的蒸汽發(fā)生器裝置24的各個表面。此外，可能聚集殘渣的不銹鋼外表面很容易洗凈。另外，加熱器模塊34的幾何形狀，特別是裙沿64，降低了塑料材料的熱需求量，從而降低了生產(chǎn)成本。
以上結(jié)合一個實施例說明了本發(fā)明。很明顯可以對本發(fā)明進行各種修改。其它的具有不銹鋼和鋁的特性的材料可以代替這些材料中的任何一種。也可以在熱量生成部件例如兩圈的線圈70和由第一和第二主體61和62構(gòu)成的熱量傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的關(guān)系上提供其他的實施例。蒸汽發(fā)生器26的特定結(jié)構(gòu)可以修改用于其他應(yīng)用。因此，所附的權(quán)利要求目的在于覆蓋所有這些變化和修改使之落入本發(fā)明的真正實質(zhì)和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來升高液體溫度的浸沒式加熱器，包含A)由第一種材料制成的第一主體，在其中有一個空腔，并且具有外表面，B)第二主體，它覆蓋在所述的第一主體上面用來接觸液體，以及C)電子加熱部件，它的一部分位于所述的空腔中。
2.如權(quán)利要求1所述的浸沒式加熱器，其特征在于，所述的第一主體選擇能夠傳導(dǎo)熱量的材料制成，所述的第二主體選擇能夠抵抗液體中的沉淀物永久粘附的材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的浸沒式加熱器，其特征在于，所述的第一主體包含鋁，所述的第二主體包含不銹鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的浸沒式加熱器，其特征在于，所述的第二主體包含涂有絕緣材料的不銹鋼主體。
5.如權(quán)利要求3所述的浸沒式加熱器，可以用于容器中，其特征在于，所述的第二主體另外包含一個部分，它延伸超過所述的第一主體形成一個裙沿，這個裙沿連接在容器上，使所述的第一主體與容器隔開。
6.如權(quán)利要求3所述的浸沒式加熱器，其特征在于，所述的加熱部件包含一個在所述的空腔中連接在所述的第一主體上的線圈電阻加熱單元。
7.如權(quán)利要求6所述的浸沒式加熱器，另外包括所述的電阻加熱單元的延伸部分，它延伸穿過所述的裙沿。
8.如權(quán)利要求3所述的浸沒式加熱器，另外包含位于所述的空腔中的溫度傳感裝置，它與所述的第一主體接觸。
9.如權(quán)利要求3所述的浸沒式加熱器，另外包含固定螺栓，它與所述的第一主體制造在一起并從所述的空腔中伸出。
10.如權(quán)利要求3所述的浸沒式加熱器，其特征在于，所述的第一主體和所述的第二主體的共同伸展的部分都具有半球的形狀。
11.一種用來把水轉(zhuǎn)化成蒸汽的蒸汽發(fā)生器，包含A)一個盛水的容器，以及B)一個浸沒在水中的加熱模塊，所述的加熱模塊包括i)鋁制的半球形的第一主體，它確定一個空腔，ii)第二主體，由不銹鋼制成，它的第一個半球形的部分放置在所述的第一主體上面，所述的第一個部分的延伸部分形成一個環(huán)形的凸緣，使之與所述的鋁制主體隔開，iii)一個密封條，它是所述的容器中的水的中間容器和所述的凸緣，iv)一個電子加熱器，在所述的空腔中與所述的第一主體連接，和v)電子連接器，使所述的加熱模塊與電源連接。
12.如權(quán)利要求11所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的第一主體圍繞一個軸線成型并且它的徑向厚度大于所述的第二主體的徑向厚度。
13.如權(quán)利要求12所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的第二主體由不銹鋼制成并具有一個絕緣涂層。
14.如權(quán)利要求12所述的蒸汽發(fā)生器，另外包括一個機蓋，其特征在于，所述的加熱模塊另外包括一個連接在所述的第一主體上面的軸向延伸的桿，所述的桿包括把所述的機蓋固定到所述的加熱模塊上面的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的桿帶有一個自動調(diào)溫裝置，與所述的加熱部件連接，借此根據(jù)所述的鋁制主體的溫度控制所述的加熱部件的能量。
16.如權(quán)利要求15所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的加熱部件包含一個多圈的電阻加熱器，它的末端軸向延伸穿過所述的密封條與所述的電子連接器接通。
17.如權(quán)利要求12所述的蒸汽發(fā)生器，另外包含一個蒸汽導(dǎo)向器，它在所述的容器中位于所述的加熱模塊上面，用來根據(jù)預(yù)定的方向引導(dǎo)蒸汽，所述的蒸汽導(dǎo)向器可拆卸地安裝在所述的容器內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的蒸汽發(fā)生器，用于包括一個外殼的裝置中，所述的容器和裝置具有互補的結(jié)構(gòu)，使得所述的加熱模塊可以從裝置的外殼中取出。
19.如權(quán)利要求15所述的蒸汽發(fā)生器，另外包含一個與所述的自動調(diào)溫裝置并置的輔助加熱器，當所述的自動調(diào)溫裝置斷開所述的加熱部件的能量時它被打開，借此防止所述的自動調(diào)溫裝置再次啟動所述的加熱裝置。
20.一種用來把容器中的水轉(zhuǎn)化成蒸汽的浸沒式加熱器模塊，其特征在于，容器在底部有一個開口，所述的加熱器模塊包括A)一個機蓋，具有一個與電源適配的電子連接器，B)加熱模塊，包括i)第一主體，它的材料根據(jù)熱傳導(dǎo)系數(shù)進行選擇，所述的第一主體具有一個空腔，ii)第二主體，放置在所述的第一主體上面，它的材料根據(jù)抵抗沉淀物粘附在材料上的能力來選擇，iii)一個電子加熱部件，在所述的空腔中與所述的第一主體連接，適配連接到所述的電子連接器上，C)一個密封結(jié)構(gòu)，用來在所述的加熱模塊和容器、所述的加熱部件從所述的空腔向外延伸并且在所述的基底連接到所述的電子連接器的部分之間產(chǎn)生水密密封，從而，當所述的加熱模塊由電源供電時，水在所述的第二主體轉(zhuǎn)化成蒸汽。
21.如權(quán)利要求20所述的加熱器模塊，其特征在于，所述的第一和第二主體分別由鋁和不銹鋼制成。
22.如權(quán)利要求20所述的加熱器模塊，其特征在于，所述的第一和第二主體分別由鋁和具有絕緣涂層的不銹鋼制成。
23.如權(quán)利要求21所述的加熱器模塊，其特征在于，所述的第一主體的厚度大于所述的第二主體的厚度。
全文摘要
一種使容器(22)中的液體的溫度升高的浸沒式加熱器模塊(34)。加熱模塊具有半球的形狀，由一個可以在沸騰過程中防止殘渣粘附的例如不銹鋼或具有絕緣涂層的不銹鋼的外部主體(62)和鋁制的內(nèi)部主體(61)構(gòu)成。電子加熱線圈(66)連接在鋁制主體上來加熱鋁制主體并且通過外部主體把熱量傳導(dǎo)到液體中。內(nèi)部主體和外部主體的組合提供了高效的熱傳導(dǎo)以用于汽化液體。
文檔編號F22B1/28GK1443293SQ01813037
公開日2003年9月17日 申請日期2001年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月16日
發(fā)明者多夫·Z·格呂克斯曼 申請人:設(shè)備開發(fā)公司