热水器及热水器的制造方法 |
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| 申请号 | CN201610808511.5 | 申请日 | 2016-09-08 | 公开(公告)号 | CN106500081A | 公开(公告)日 | 2017-03-15 |
| 申请人 | 百得有限公司; | 发明人 | 尼尔·沃姆斯利; 凯文·斯通斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种 热 水 器 和热水器的制造方法，热水器包括：主体；水冷回路，其具有进水口和 蒸汽 出口，并且水冷回路包括第二盘绕部；加热元件，其具有第一 端子 和第二端子，并且加热元件包括第一盘绕部；加热元件和水冷回路中的一者套置在加热元件和水冷回路中的另一者内侧；加热元件的第一盘绕部和水冷回路的第二盘绕部 定位 在第一端子、第二端子、进水口和蒸汽出口中的一者周围；并且至少加热元件的第一盘绕部和水冷回路的第二盘绕部被嵌入到主体中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热水器，包括： |
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| 说明书全文 | 热水器及热水器的制造方法[0001] 技术领域[0003] 背景技术[0004] 在最近几年，蒸汽清洁设备变得越来越流行。这种蒸汽清洁设备的一个实例是用于清洁瓷砖地板或硬木地板的蒸汽清洁拖把。手持型蒸汽清洁设备可以用于清洁例如厨房等工作面。 [0005] 蒸汽清洁设备包括蒸汽发生设备或热水器，蒸汽发生设备或热水器将足够的热能传递至水以将水转变成蒸汽。然后，将蒸汽经由蒸汽清洁头引导至要清洁的表面。 [0006] US 8,554,063中示出了一种用于蒸汽拖把的热水器。热水器包括嵌入到中间加热单元中的加热元件。加热单元被安置在壳体中，并且加热单元上的外螺旋通道限定壳体与加热元件之间的水通道。加热元件还包括中心螺旋芯部，该中心螺旋芯部用于限定加热单元的内芯部上的另一个通道。热水器需要三个独立的铸造部，并需要位于这三个独立的铸造部之间的密封件。在制造期间必须小心，否则错位的或被夹住的密封件将导致热水器发生泄漏。此外，密封件可能随着时间推移而毁坏，并导致热水器发生故障。 [0007] US2008/0022480中示出了用于手持型蒸汽清洁器的另一种热水器。热水器包括具有嵌入式加热元件和水通道的铸造金属筒状主体。加热元件呈螺旋形，并被插入到螺旋形水通道内部，并且加热元件和水通道彼此相邻。关于该热水器的问题是加热元件的凸出端子阻止加热元件装配到水通道的内部。这意味着加热元件必须在被插入到螺旋形水通道中之后进行最后成形且被弯曲。这增加了制造的复杂性以及损伤水通道或加热元件的风险。此外，热水器的中心为中空的。这意味着热水器的热容量（thermal mass）及热水器的加热能力降低。 [0008] 发明内容[0009] 本发明的第一方面提供一种热水器，包括：主体；水冷回路，其具有进水口和蒸汽出口，并且所述水冷回路包括第二盘绕部；加热元件，其具有第一端子和第二端子，并且所述加热元件包括第一盘绕部；其中，所述加热元件和所述水冷回路中的一者套置(nested inside)在所述加热元件和所述水冷回路中的另一者内侧；所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部定位在所述第一端子、所述第二端子、所述进水口和所述蒸汽出口中的一者周围；并且至少所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部被嵌入到所述主体中。 [0010] 加热元件和水冷回路中的一个盘绕部被装配到另一个盘绕部的内侧。端子、进水口或蒸汽出口中的一者位于两个盘绕部的内侧。这意味着可以容易地组装加热元件和水冷回路，从而提供紧凑且可靠的热水器。 [0011] 优选地，所述加热元件的所述第一盘绕部被嵌入到所述水冷回路的所述第二盘绕部的内侧。这意味着水流动路径更长，并增强了热能从加热元件至水冷回路的水中的热传递。 [0012] 优选地，所述第一端子、所述第二端子、所述进水口和所述蒸汽出口是与所述热水器的纵轴线大致平行的。这意味着可以容易地将加热元件或水冷回路的盘绕部插入到加热元件或水冷回路的中心，从而更容易地进行组装，且不太可能损伤热水器的部件。 [0013] 优选地，所述加热元件的所述第一盘绕部的纵轴线和所述水冷回路的所述第二盘绕部的纵轴线是与所述热水器的纵轴线大致平行的。 [0014] 优选地，所述水冷回路的进水口定位在所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部的内侧，并与所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部同心。这意味着进水口中的冷水将与热水器的最热部分和加热元件相邻。这意味着与进水口定位为与热水器的任意其他部分相邻的情况相比，从热水器至水的热传递将更大。 [0015] 作为选择，水冷回路的蒸汽出口定位在加热元件的第一盘绕部和水冷回路的第二盘绕部的内侧，并与加热元件的第一盘绕部和水冷回路的第二盘绕部同心。 [0016] 优选地，所述第一端子、所述第二端子、所述进水口和所述蒸汽出口大致排列在同一平面中。因为当铸造工具将加热元件和冷却盘管夹持在适当的位置时允许进行简单的目视检查，所以这使组装更容易。这意味着加热元件和水冷回路在被嵌入到主体中之前被对准。 [0017] 优选地，所述水冷回路是嵌入到所述铸造主体中的管子。优选地，在水冷回路和加热元件周围铸造主体。 [0018] 优选地，所述第一端子和所述第二端子从所述主体的第一侧凸出，而所述进水口从所述主体的与所述第一侧不同的第二侧凸出。优选地，进水口和蒸汽出口从主体的第二侧凸出。优选地，进水口和蒸汽出口从热水器的相反两侧凸出。如果热水器位于水箱与清洁头之间，则通过使进水口和蒸汽出口从相反两侧凸出而使热水器的主体中不需要180度弯曲，所以可以缩小热水器的尺寸。 [0019] 优选地，所述第一端子和所述第二端子中的一者定位在所述水冷回路的所述第二盘绕部的内侧，而所述第一端子和所述第二端子中的另一者定位在所述水冷回路的所述第二盘绕部的外侧。优选地，所述进水口和所述蒸汽出口中的一者定位在所述加热元件的所述第一盘绕部的内侧，而所述进水口和所述蒸汽出口中的另一者定位在所述加热元件的所述第一盘绕部的外侧。这使热水器的组装更容易。 [0020] 优选地，所述加热元件的所述第一盘绕部的外表面与所述水冷回路的所述第二盘绕部的表面相邻。 [0021] 在本发明的第二方面中，提供一种包括根据第一方面的热水器的蒸汽清洁设备。 [0022] 在本发明的第三方面中，一种热水器的制造方法，包括：形成加热元件，所述加热元件包括第一端子、第二端子和第一盘绕部；形成水冷回路，所述水冷回路包括进水口、蒸汽出口和第二盘绕部；将所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部中的一者置于所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部中的另一者的内侧，使得所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部定位在所述第一端子、所述第二端子、所述进水口和所述蒸汽出口中的一者周围；以及至少在所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部的周围形成主体，使得所述加热元件的所述第一盘绕部和所述水冷回路的所述第二盘绕部被嵌入到所述主体中。 [0023] 本发明的各实施例旨在解决上述问题。 [0025] 在以下详细描述和所附权利要求书中还将参考附图对各种其他方面和进一步实施例进行描述，其中：图1示出了根据实施例的蒸汽清洁设备的透视图； 图2示出了根据实施例的热水器的侧视图； 图3示出了根据实施例的热水器的纵截面图； 图4示出了根据实施例的热水器的局部俯视图； 图5示出了根据实施例的热水器的局部透视图； 图6示出了根据实施例的热水器的局部透视图； 图7示出了根据实施例的热水器的示意侧视图。 [0026] 具体实施方式[0027] 图1示出了蒸汽清洁设备100的透视图。蒸汽清洁设备100可以是产生用于清洁表面的蒸汽的任意设备。图1示出了作为蒸汽清洁设备的非限制性实例的示例性蒸汽拖把100。在下文中，将使用术语蒸汽拖把来描述蒸汽清洁设备，但本发明可以适于除了蒸汽拖把之外的蒸汽清洁设备。 [0028] 蒸汽拖把100包括用于将蒸汽输送至要清洁的表面的蒸汽头102。典型的表面是瓷砖地板或硬木地板，但可以利用蒸汽拖把100清洁其他表面。蒸汽头102可以包括被固定至蒸汽头102的下部的衬垫或布料（未示出），以拾起因蒸汽清洁作用而去除的污物。 [0029] 蒸汽头102通过铰接式接头106与主体104联接。铰接式接头106可以包括允许蒸汽头102与主体104之间具有至少两个自由度的万向接头。铰接式接头106为中空的，并包括用于将蒸汽输送至蒸汽头102的蒸汽导管（未示出）。 [0030] 蒸汽拖把100的主体104可以包括蛤壳式(clam shell)构造。蛤壳的两半借助于螺纹件而固定在一起，并包围蒸汽发生设备或热水器200。在下文中将使用术语热水器。虽然图1未示出热水器200，但在后续附图中将进一步详细描述热水器200。 [0031] 主体104与用于保持储水器的水箱108联接。水箱108与热水器200流体连通。水箱108可以为可拆卸的，以允许使用者再填充水。热水器200还与清洁头102流体连通。泵（未示出）可以将水从水箱108抽送至热水器200。 [0032] 手柄110与主体104联接，并设置有可抓握部分以便使用者在使用期间抓握手柄110。主体104和手柄110可以具有用于操作蒸汽拖把的控制器。控制器与电子控制电路（未示出）联接。蒸汽拖把100包括可以与电源线（未示出）电力联接的电加热电路（未示出），该电源线用于与交流（AC）电源连接。AC电源构造成将电能输送至热水器200。在一些实施例中，因为蒸汽拖把100与插接充电站电力且物理地联接，所以不需要电源线。在一些替代实施例中，蒸汽拖把可以由例如电池（未示出）等DC电源供电。 [0033] 转而参考图2，将进一步详细描述热水器200。图2示出了热水器200的侧视图。热水器200包括铸造主体202。铸造主体202由例如铝或用于成型热水器的形状的其他合适材料形成。铝是优选的材料，这是因为铝可以容易地成型为所需形状并具有良好的热性能。例如，铝具有适于热水器材料的传导性和比热容。在其他实施例中，可以利用任意其他合适方法成型或成形主体的主体202，从而将热水器的部件嵌入到热水器中。 [0034] 铸造主体202包括一个或多个安装钉216，安装钉216用于将热水器200安装到蒸汽拖把100的主体104的互补凹槽（未示出）中。虽然图2仅示出了一个安装钉216，但可以存在多个安装钉，以将热水器200可靠地附接至蒸汽拖把100的主体104。铸造主体202还包括至少一个传感器安装部218，传感器安装部218用于使外部传感器和/或热断路装置与热水器200联接。 [0035] 热水器200包括加热元件204和水冷回路（也称为水冷回路盘管）206。加热元件204和水冷回路206被嵌入到热水器200的主体202中，并且仅局部示出从热水器200中凸出的加热元件204和水冷回路206。 [0036] 加热元件204电连接至电路，并构造为当电流通过加热元件204时产生热量。加热元件204的组成是已知的，而且不再进一步进行讨论。加热元件204包括第一端子208和第二端子210。第一端子208和第二端子210经由电连接器（未示出）与电路联接。加热元件204被嵌入到铸造主体202中。 [0037] 水冷回路206与水箱108和蒸汽清洁头102流体连通。水冷回路206包括嵌入到铸造主体202中的中空管子。中空管子被嵌入到铸造主体中意味着：可以在形成主体202之前容易地预成形水冷回路206。水冷回路206布置为在进水口212处接收来自水箱108的水。在蒸汽出口（也称为出水口）214处喷射来自水冷回路206的蒸汽，从而将蒸汽输送至蒸汽清洁头102。通过将管子嵌入到主体中，不需要密封件来形成贯穿热水器200的水密通道。这还允许冷却回路的横截面面积以及材料选择具有更大自由度。在一些实施例中，水冷回路盘管206的材料可以是具有低腐蚀性能的不锈钢、具有高导热率的铜或具有低成本的碳钢。作为选择，任意其他合适的材料可以用于水冷回路盘管206。 [0038] 例如US 8,554,063所说明的已知热水器设计可以用铝铸造水冷回路。铝在高温下容易被氧化，并且水冷回路盘管的横截面需要足够大以适应氧化和钙化。有利的是，通过选择用于水冷回路盘管的替代材料，可以使用较小直径的盘管。 [0039] 水冷回路206（虽然名称为水冷但）加热来自水箱108的水，并将水转变成蒸汽。使用术语“冷却”是因为水冷回路206吸收来自热水器200的热量。这样，水冷回路206冷却主体202和加热元件204。事实上，水冷回路206是热交换器，并且热能传递也加热水。水冷回路 206还可以被认为是水加热回路，但在下文中将使用术语水冷回路206。 [0040] 转而参考图3，将进一步详细讨论热水器200。图3示出了热水器200的沿线A-A截取的纵截面图。加热元件204包括第一盘绕部302。第一盘绕部302位于加热元件204的第一端子210和第二端子208之间。加热元件204的第一盘绕部302包括三个整圈。在其他实施例中，第一盘绕部302中也可以存在任意数量的整圈。在一些实施例中，第一盘绕部302是螺旋盘管，并沿着热水器200的纵轴线A-A延伸。在一些其他实施例中，第一盘绕部302可以呈螺旋形或包括不规则的弯曲路径。第一盘绕部302可以呈用于将热能传递至包围在进水口212周围的铸造主体202的任意合适形状。 [0041] 类似地，水冷回路206包括第二盘绕部304。水冷回路206的第二盘绕部304位于进水口212与蒸汽出口214之间，并包括两个整圈。在其他实施例中，第二盘绕部304中也可以存在任意数量的整圈。在一些实施例中，水冷回路206的第二盘绕部304是螺旋盘管，并也沿着热水器200的纵轴线A-A延伸。在一些其他实施例中，第二盘绕部304也可以呈螺旋形或包括不规则的弯曲路径。第二盘绕部304可以呈用于将来自主体和加热元件204的热能传递至包围在加热元件204周围的水冷回路206的水中的任意合适形状。 [0042] 现在将参考图4讨论水冷回路206与加热元件204之间的关系。图4示出了加热元件204和水冷回路206的局部俯视图。为了清楚起见，没有示出热水器200的铸造主体202及其它部分。 [0043] 加热元件204的第一盘绕部302被套置在水冷回路206的第二盘绕部304的内侧。第一盘绕部302的纵轴线和第二盘绕部304的纵轴线基本上彼此对准。在一些实施例中，第一盘绕部302和第二盘绕部304这两者的纵轴线与热水器200的纵轴线A-A同心。在一些实施例中，水冷回路的进水口212与轴线A-A对准，并还与第一盘绕部302和第二盘绕部304同心。在一些替代实施例中，进水口212可以偏离轴线A-A。此外，第一盘绕部302的纵轴线也可以偏离轴线A-A。 [0044] 本发明的发明人已发现了：加热元件204的最热部分位于第一盘绕部302的中心。这是因为加热盘管内的热容量比加热盘管外的热容量少。这意味着在使用期间当将水从水箱抽运至热水器时，进水口212中的冷水与热水器200的最热部分相邻。进水口212处的水与热水器200的中心处的水之间的温差越大，则热传递越强。热水器200为紧凑的，并因此具有相对小的热惯性。这意味着与具有较大热容量的其他热水器相比，热水器200可以更快地改变温度。减小热水器200的热容量可以增加如下的时间：新流量实现热水器系统中的热量与热水器系统外的热量之间的热平衡的时间。在进水口212处冷水与热水器之间的温度梯度为最大。因此，推定热能的传递速率依赖于温度梯度，则在进水口212处从热水器带走的热量为最大。这意味着当进水口212位于加热元件204中时，将最快地加热冷水。此外，通过将进水口212置于热水器200的为热水器200最热部分的中心处，热水器不易停顿。 [0045] 这意味着热水器200的中心包括水冷回路206的被主体202紧紧包围的中空管子。通过在加热元件204的中心处形成主体202，可以将来自加热元件204的热能更好地传递至热水器200的整个铸造主体。 [0046] 然而，在其他不太优选的实施例中，可以沿相反方向操作热水器200。例如，蒸汽出口214定位在第一盘绕部302和第二盘绕部304的中心，而进水口212位于第一盘绕部302和第二盘绕部304的外侧。如果蒸汽出口214定位在热水器的中心，则必须小心地调整来自水箱108的流量。在该实施例中，热水器200可能将总流量较少的水转变成蒸汽，但有可能产生较高温度的过热蒸汽。 [0047] 如上所述，第一盘绕部302套置在第二盘绕部304内侧。这样，第一盘绕部302的外表面的半径RH1比第二盘绕部304的内表面的半径RW小。第一盘绕部302的尺寸形成为使得第一盘绕部302的外表面310与第二盘绕部304的内表面308大致相邻。第一盘绕部302和第二盘绕部304不紧靠，而是在第一盘绕部302与第二盘绕部304之间留下小空间，使得第一盘绕部302和第二盘绕部304这两者的全部表面区域可以被铸造主体202包围。这增强了加热元件204与水冷回路206之间的热传递。这还允许容易地组装热水器200。 [0048] 加热元件204的第一盘绕部302的内表面的半径RH2比进水口212的外表面的半径R1大。这样，可以将进水口212插入到加热元件204的第一盘绕部302的中心。 [0049] 加热元件204的第一端子208定位在第二盘绕部304的半径内。加热元件204的第二端子210定位在第二盘绕部304外侧。这显然意味着：可以在形成主体202之前，使加热元件204穿入水冷回路206的内侧。 [0050] 图5也示出了加热元件204和水冷回路。图5以分解图的形式示出了加热元件204和水冷回路206的透视图。与图4类似，为了清楚起见，没有示出热水器的铸造主体202和其他部分。加热元件204和水冷回路206通过仅沿着热水器的纵轴线A-A进行平移运动而彼此分开。 [0051] 第一端子208、第二端子210、进水口212和出水口214中的每一者大致沿着同一平面B-B（如图4示出）排列。此外，第一端子208、第二端子210、进水口212和出水口214中的每一者包括与热水器的纵轴线A-A大致平行对准的笔直部分。 [0052] 图5示出了从热水器200的相同侧凸出的第一端子208、第二端子210和蒸汽出口214以及从热水器200的另一侧凸出的进水口212。热水器200的凸出有第一端子208、第二端子210、蒸汽出口214和凸出有进水口212的各侧位于热水器200的相反两侧。通过形成从热水器的相反两侧凸出的进水口212和蒸汽出口214，可以缩小热水器200的尺寸。这是因为不必在热水器中设置使水冷回路以180度弯曲的空间。 [0053] 图6示出了热水器的替代实施例。除了进水口212和蒸汽出口214从热水器200的相同侧凸出之外，图6与图5所示的实施例相同。在该实施例中，第一端子208和第二端子210从热水器200的第一侧凸出，而进水口212和蒸汽出口214从第二侧凸出。热水器200的凸出有第一端子208和第二端子210的第一侧与凸出有进水口212和蒸汽出口214的第二侧位于热水器200的相反两侧。 [0054] 在一个替代实施例（未在图中示出）中，除了交换加热元件204和水冷回路206的各位置之外，热水器200与前述实施例中所讨论的热水器相同。也就是说，加热元件204包围水冷回路206。然而，优选的是水冷回路206包围加热元件204。这是因为跨越热水器的水流路径因第二盘绕部的半径更大而更长。这样，水流路径更长，且从加热元件204至水冷回路206中的水/蒸汽的热传递更大。 [0055] 图7示出了参考图2至图5所讨论的热水器200的外部的示意性侧视图。如上所述，铸造主体202包括传感器安装部218。在一些实施例中，恒温器402和热断路装置404被安装至热水器200的铸造主体202外部。恒温器402用于确定热水器200的外部温度。恒温器402向控制电路提供信号输入，以控制被供应至加热元件204的电力。用恒温器402和控制电路对加热元件204的控制是已知的，并且不进行进一步详细讨论。 [0056] 热断路装置404是这样的安全特征：如果热水器超过预定最大安全运行温度，则该安全特征切断电路。 [0057] 返回参考图5，将进一步详细讨论热水器的制造。加热元件204和水冷回路206构造为可套置的。加热元件204和水冷回路206在组装之前被预成形且盘绕起来。这意味着热水器的制造更简单，因为加热元件204和水冷回路206的独立元件不必正好在铸造热水器200之前现场弯曲、成形或成型。 [0058] 在形成加热元件204和水冷回路206之后，加热元件204的第一盘绕部302在水冷回路206的进水口212上滑动。由于加热元件204和水冷回路206的构造和形状，所以仅需要沿着热水器的纵轴线进行平移运动。参考图5，这是加热元件204沿着轴线A-A朝水冷回路206的运动。不需要旋转加热元件来将加热元件插入到水冷回路中。这使组装更容易，并不太可能损伤热水器的部件。同时，将加热部件204的第一盘绕部302插入到水冷回路206的内侧。第一端子208可以被插入通过第二盘绕部304的中心。 [0059] 可以选择性地夹住加热元件204的第一端子208、第二端子210以及水冷回路206的进水口212和蒸汽出口214，以固定加热元件204与水冷回路206之间的相对位置。 [0060] 然后，将加热元件204和水冷回路置于模具中，并在加热元件204和水冷回路206周围形成热水器主体202。可以利用铝或任意其他合适的金属或材料铸造主体202。于是，将加热元件204和水冷回路206嵌入到热水器的主体202中。 [0061] 这提供了紧凑且可靠的用于蒸汽拖把的热水器。 [0062] 在另一个实施例中，将两个或更多个实施例组合起来。一个实施例的特征可以与其他实施例的特征组合在一起。 [0063] 具体参考所示实例对本发明的各实施例进行了讨论。然而，应理解的是，可以在本发明的范围内对所述实例进行改变和变型。 |
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