加熱系統(tǒng)組件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及加熱系統(tǒng)組件、加熱流體介質(zhì)的加熱系統(tǒng)，以及用于提供加熱系統(tǒng)組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于很多類型的家用器具或家用機器而言，加熱諸如水的流體介質(zhì)是必需的。加熱可借助一個或多個加熱系統(tǒng)來實現(xiàn)。為了達到那樣的程度，可提供介質(zhì)回路，回路中布置的栗導(dǎo)致所述介質(zhì)在回路內(nèi)循環(huán)。
[0003]這種加熱系統(tǒng)的基本方面在于，與介質(zhì)回路中的所有其它組件類似，系統(tǒng)應(yīng)只占用空間的一小部分，并且制造成本應(yīng)較低。另外，加熱系統(tǒng)組裝應(yīng)當(dāng)是簡單的。在可導(dǎo)致家用器具內(nèi)的塑料組件融化或著火的危急運行狀態(tài)發(fā)生時，加熱系統(tǒng)的可靠防護必須得以保證。在一些家用器具中，還必須防止介質(zhì)被加熱超過預(yù)定溫度。例如，在洗碗機中，必須防止洗滌水超過其沸騰溫度。
[0004]US專利申請2006/0236999A1公開了一種用于加熱流體介質(zhì)的加熱系統(tǒng)，其特別用于家用器具，所述加熱系統(tǒng)包括承載單元，布置在承載單元上的加熱單元和布置在承載單元上的傳熱元件，傳熱元件包括是熱的良導(dǎo)體的材料。在傳熱元件上，由通過對應(yīng)通孔的固定元件安裝有溫度防護設(shè)備。
[0005]制造加熱系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)組件的總體目標(biāo)在于提供更小和更緊湊的結(jié)構(gòu)部件，該結(jié)構(gòu)部件提供充分的熱能(如果和之前的熱能不一樣)。另外的目標(biāo)在于減少制造成本。
[0006]另外，當(dāng)使用有連續(xù)流動水加熱器的傳統(tǒng)溫度監(jiān)測和/或控制元件(如，熱熔絲)時，在用例如一個或多個螺釘將溫度監(jiān)測和/或控制元件固定到安裝板時存在困難。也就是說，當(dāng)安裝板被錫焊到加熱單元時，它可能會彎曲。此外，當(dāng)將各個固定螺釘緊固到溫度監(jiān)測和/或控制元件時，溫度監(jiān)測和/或控制元件會從固定板上抬升，并保持在熱位置上方的空氣中。其結(jié)果是，加熱單元的中心內(nèi)的最大量的熱量不能被直接釋放到溫度監(jiān)測和/或控制元件，而必須通過例如安裝板、螺釘和/或基板凸緣來釋放。這些效果導(dǎo)致溫度監(jiān)測和/或控制元件的反應(yīng)時間不能被接受(即，太慢)。
[0007]因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種加熱系統(tǒng)組件、加熱系統(tǒng)和用于提供加熱系統(tǒng)組件的方法，其能克服現(xiàn)有技術(shù)中加熱系統(tǒng)的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于加熱流體介質(zhì)的加熱系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)組件，所述加熱系統(tǒng)組件包括:包含濕側(cè)的承載單元，其中所述濕側(cè)對應(yīng)于所述承載單元的構(gòu)造為與所述流體介質(zhì)接觸的表面;布置在所述承載單元的濕側(cè)上且構(gòu)造為與所述流體介質(zhì)接觸的加熱單元，其中所述加熱單元借助聯(lián)結(jié)步驟聯(lián)結(jié)到所述承載單元，其中所述聯(lián)結(jié)步驟包含錫焊步驟、激光焊步驟、膠合步驟、超聲焊步驟、和/或摩擦焊步驟中的至少一個。
[0009]通過將加熱單元設(shè)置在承載單元的濕側(cè)而不是干側(cè)上，加熱單元產(chǎn)生的熱量可以更有效地傳遞到將被加熱的流體介質(zhì)中。這是因為加熱單元被直接地浸沒在流體介質(zhì)中。在一個實施例中，加熱單元的大部分表面與流體介質(zhì)直接接觸。因此，加熱單元被更有效率地使用，并且加熱系統(tǒng)的整體尺寸能夠被減小。在一個實施例中，通過采用鋁作為加熱單元和/或承載單元的材料，加熱系統(tǒng)的整體成本可進一步減少。
[0010]在一個實施例中，所述加熱單元包括垂直于所述加熱單元的軸向的第一橫截面，其中所述第一橫截面對應(yīng)于具有磨圓邊緣的梯形。為加熱單元的橫截面選擇磨圓邊緣通常簡化了加熱單元的制造，因為可以從具有例如圓形橫截面的管狀元件開始，然后逐步變形成具有磨圓邊緣的梯形。選擇梯形形式進一步提供了將加熱單元的基本平坦的表面聯(lián)結(jié)到承載單元的濕側(cè)的可能性。因此，不僅能夠?qū)⒓訜釂卧喂痰馗浇拥匠休d單元，還能夠改善到承載單元的熱傳遞。這使得能夠在承載單元的干側(cè)(即，承載單元的與濕側(cè)相對的表面)上設(shè)置一個或多個溫度監(jiān)測和/或控制單元。
[0011 ]在一個實施例中，所述加熱單元包含垂直于所述加熱單元的軸向的第一橫截面，其中所述第一橫截面對應(yīng)于具有磨圓邊緣的帽狀梯形。除了上文提及的具有磨圓邊緣的梯形的優(yōu)點，選擇帽狀形式還包括的其它優(yōu)點在于，當(dāng)采用激光焊將加熱單元附接到承載單元時，加熱單元與承載單元之間的聯(lián)結(jié)強度可以改善。這是因為，加熱單元的側(cè)表面上的翼形特征提供了能夠在激光焊工藝中融化到承載單元內(nèi)的附加材料。例如，帽狀外形可對應(yīng)于鐘狀外形。
[0012]在一個實施例中，所述加熱單元包含第一不粘涂層;其中所述聯(lián)結(jié)步驟包含膠合步驟。由于加熱單元設(shè)置在承載單元的濕側(cè)，加熱單元與將被加熱的流體介質(zhì)直接接觸。所以，加熱單元的表面會因積垢或因腐蝕性的洗碗機洗滌劑而退化。提供不粘涂層有助于保護加熱單元的外表面，從而可以實現(xiàn)加熱系統(tǒng)的更長的壽命。
[0013]在一個實施例中，所述承載單元包括鋁，其中所述承載單元的所述濕側(cè)包含第二不粘涂層。承載單元的濕側(cè)與將被加熱的流體介質(zhì)直接接觸。因此，濕側(cè)會因積垢或因腐蝕性的洗碗機洗滌劑而退化。提供不粘涂層有助于保護承載單元的濕側(cè)，從而可以實現(xiàn)加熱系統(tǒng)的更長的壽命。
[0014]在一個實施例中，所述第一不粘涂層和/或所述第二不粘涂層包括陶瓷基材料、溶膠-凝膠涂層和/或等離子涂層中的至少一個。
[0015]在實施例中，所述加熱單元包含第一不粘涂層，其中所述承載單元包含復(fù)合材料，所述復(fù)合材料至少包含鋁層和不銹鋼層，其中所述不銹鋼層布置在所述承載單元的所述濕側(cè)上，并且其中所述鋁層布置在所述承載單元的干側(cè)上，其中所述承載單元的所述干側(cè)對應(yīng)于所述承載單元的布置為與所述承載單元的所述濕側(cè)相對的表面。通過選擇包含在承載單元的濕側(cè)上具有結(jié)實表面的復(fù)合材料的承載單元，承載單元濕側(cè)的表面保護不再是必要的。所以，加熱系統(tǒng)的制造整體得以簡化。在一個例子中，復(fù)合材料可以借助冷輥壓接合工藝生產(chǎn)。
[0016]在一個實施例中，所述加熱單元借助聯(lián)結(jié)步驟聯(lián)結(jié)到所述承載單元，其中所述聯(lián)結(jié)步驟包含激光焊步驟。
[0017]在一個實施例中，加熱系統(tǒng)組件還包含溫度監(jiān)測和/或控制單元，所述溫度監(jiān)測和/或控制單元包括下表面;其中所述溫度監(jiān)測和/或控制單元的所述下表面的至少一部分與所述承載單元的上表面的至少一部分熱接觸;其中所述溫度監(jiān)測和/或控制單元的所述下表面和所述承載單元的所述上表面借助聯(lián)結(jié)步驟彼此聯(lián)結(jié)，其中所述聯(lián)結(jié)步驟包含激光焊步驟、點焊步驟、鎢極氬弧焊步驟和/或超聲焊步驟中的至少一個。一般而言，采用激光焊將溫度監(jiān)測和/或控制元件附接到加熱系統(tǒng)中包含的優(yōu)點在于，與現(xiàn)有技術(shù)中使用諸如鞍形彈性墊圈的安裝方法相比功能性和安全性更高。特別地，通過焊接將溫度監(jiān)測和/或控制元件固定到加熱單元上顯著地改善(即減少)了溫度監(jiān)測和/或控制元件的反應(yīng)時間。
[0018]在一個實施例中，所述溫度監(jiān)測和/或控制單元包含具有斜邊的下部;其中所述斜邊靠近所述下表面;其中所述斜邊包含小于90°的斜角；其中所述焊縫大致沿所述斜邊定位。通過采用具有小于90°的斜角的斜邊，更易于用激光束達到溫度監(jiān)測和/或控制單元的下表面與承載單元的上表面之間的接觸區(qū)域。其結(jié)果是，需要的激光能量較少，同時在溫度監(jiān)測和/或控制單元的下表面和承載單元的上表面之間仍能獲得理想的附接強度。
[0019]在一個實施例中，加熱系統(tǒng)組件還包含殼體單元;和構(gòu)造為將所述殼體單元聯(lián)結(jié)到所述承載單元的聯(lián)結(jié)裝置，其中所述聯(lián)結(jié)裝置包含壓力裝配連接機構(gòu)和/或形狀鎖定連接機構(gòu)的至少之一。在一個實施例中，所述聯(lián)結(jié)裝置包含壓力裝配連接機構(gòu)，其中所述壓力裝配連接機構(gòu)包含壓力裝配密封連接件。在一個例子中，壓力裝配密封連接件可包含聚亞氨酯黏合劑。在其它例子中，壓力裝配密封連接件可包含硅樹脂黏合劑。
[0020]在一個實施例中，所述承載單元包含圓孔;其中所述加熱系統(tǒng)組件還包含導(dǎo)流單元，所述導(dǎo)流單元構(gòu)造為穿插通過所述承載單元的所述圓孔;并且聯(lián)結(jié)裝置構(gòu)造為將所述導(dǎo)流單元聯(lián)結(jié)到所述承載單元，其中所述聯(lián)結(jié)裝置包含壓力裝配連接機構(gòu)和/或形狀鎖定連接機構(gòu)中的至少一個。通過以上述方式將導(dǎo)流單元聯(lián)結(jié)到承載單元，簡單且直接地組裝加熱系統(tǒng)組件成為可能。也就是說，導(dǎo)流單元可從濕側(cè)被引入圓孔，然后通過上述機構(gòu)之一固定。
[0021]在本發(fā)明的另外方面中，提供了一種提供用于加熱流體介質(zhì)的加熱系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)組件的方法，所述方法包含以下步驟:將構(gòu)造為與所述流體介質(zhì)接觸的加熱單元布置在承載單元的濕側(cè)，其中所述濕側(cè)對應(yīng)于所述承載單元的構(gòu)造為與所述流體介質(zhì)接觸的表面;和將所述加熱單元聯(lián)結(jié)到所述承載單元的所述濕側(cè)，其中所述聯(lián)結(jié)包含錫焊步驟、激光焊步驟、膠合步驟、超聲焊步驟和/或摩擦焊步驟中的至少一個。
[0022]在一個實施例中，所述方法包含，在將所述加熱單元聯(lián)結(jié)到所述承載單元的所述濕側(cè)之前，將不粘涂層施加到所述加熱單元，其中將所述加熱單元聯(lián)結(jié)到所述承載單元的所述濕側(cè)包含將所述加熱單元膠合到所述承載單元的所述濕側(cè)。在將加熱單元附接到承載單元的濕側(cè)之前將所述不粘涂層施加到所述加熱單元極大地簡化了加熱系統(tǒng)的組裝。也就是說，加熱單元可簡單地沉入或浸入不粘涂層單元一段給定的時間，然后附接到承載單元。由此，在組裝加熱系統(tǒng)組件之后將不粘涂層施加到加熱單元上這一枯燥并且通常很難的工藝不再是必要的。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種提供用于加熱流體介質(zhì)的加熱系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)組件的方法，所述加熱系統(tǒng)組件包含:包含濕側(cè)和干側(cè)的承載單元，其中所述濕側(cè)對應(yīng)于所述承載單元的構(gòu)造為與所述流體介質(zhì)接觸的表面，其中所述干側(cè)位于與所述濕側(cè)相對的表面上;加熱單元布置在所述承載單元的所述干側(cè)上;其中承載單元包含鋁。
[0024]通過將加熱單元布置在干側(cè)上，承載單元的濕側(cè)因此沒有邊緣或底切。因此，涂覆承載單元的濕側(cè)(例如，用不粘涂層)被極大地便利了。
[0025]在一個實施例中，所述承載單元包含復(fù)合材料，所述復(fù)合材料至少包含鋁層和不銹鋼層，其中所述不銹鋼層布置在所述承載單元的所述濕側(cè)上，并且所述鋁層布置在所述承載單元的所述干側(cè)上。通過選擇包含在承載單元的濕側(cè)上具有堅固表面的復(fù)合材料的承載單元，承載單元的濕側(cè)的表面保護不再是必要的。因此，加熱系統(tǒng)的制造整體得以簡化。在一個例子中，可借助冷輥壓接合工藝生產(chǎn)復(fù)合材料。
[0026]在一個實施例中，所述承載單元還包含構(gòu)造為容納所述加熱單元的凹槽。
[0027]在一個實施例中，所述加熱單元包含垂直于所述加熱單元的軸向的第一橫截面，其中所述第一橫截面對應(yīng)于具有磨圓邊緣的帽狀梯形;其中所述具有磨圓邊緣的帽狀梯形優(yōu)選地對應(yīng)于具有磨圓邊緣的鐘狀梯形。
[0028]在一個實施例中，所述凹槽的橫截面對應(yīng)于所述加熱單元的所述第一橫截面。
[0029]在一個實施例中，所述加熱單元布置在所述凹槽內(nèi)，其中所述凹槽的所述橫截面和所述加熱單元的所述橫截面被選擇為使得所述加熱單元的表面的至少一部分和所述干側(cè)的一部分形成平坦面。
[0030]在一個實施例中，所述聯(lián)結(jié)步驟包含絎縫焊步驟。通過絎縫焊步驟，可以避免整個加熱系統(tǒng)的熱變形。
[0031]在一個實施例中，加熱系統(tǒng)組件還包含溫度監(jiān)測和/或控制單元，所述溫度監(jiān)測和/或控制單元包含下表面;其中所述溫度監(jiān)測和/或控制單元的所述下表面的至少一部分與所述加熱單元的上表面的至少一部分熱接觸;其中所述溫度監(jiān)測和/或控制單元的所述下表面和所述加熱單元的所述上表面借助聯(lián)結(jié)步驟彼此聯(lián)結(jié)，其中所述聯(lián)結(jié)步驟包含激光焊步驟、點焊步驟、鎢極氬弧焊步驟、和/或超聲焊步驟中的至少一個。通常，用激光焊來附接加熱系統(tǒng)中的溫度監(jiān)測和/或控制元件所包含的優(yōu)點在于，與現(xiàn)有技術(shù)中使用鞍形彈性墊圈的安裝方法相比，功能性和安全性更高。特別地，通過焊接將溫度監(jiān)測和/或控制元件固定到加熱單元上顯著地改善(即減少)了溫度監(jiān)測和/或控制元件的反應(yīng)時間。另外，當(dāng)加熱單元布置在干側(cè)上時，溫度監(jiān)測和/或控制元件可與加熱單元的外表面直接接觸，從而進一步改善溫度監(jiān)測和/或控制元件的反應(yīng)時間。
[0032]在一個實施例中，所述溫度監(jiān)測和/或控制元件的所述下表面的至少一部分與所述承載單元的上表面的至少一部分熱接觸;其中所述溫度監(jiān)測和/或控制元件的所述下表面與所述承載單元的所述上表面借助聯(lián)結(jié)步驟彼此聯(lián)結(jié)，其中所述聯(lián)結(jié)步驟包含激光焊步驟、點焊步驟、鎢極氬弧焊步驟和/或超聲焊步驟中的至少一個。通過與承載單元熱接觸，該實施例能夠監(jiān)測和/或控制所述流體介質(zhì)的溫度。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的