用于饮料机中的泵的热熔丝.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102802478 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102802478 A *CN102802478A* (21)申请号 201080028099.6 (22)申请日 2010.06.21 09008254.6 2009.06.24 EP 09173871.6 2009.10.23 EP A47J 31/54(2006.01) A47J 31/46(2006.01) (71)申请人 雀巢产品技术援助有限公司 地址 瑞士沃韦 (72)发明人 R莫瑟尔 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 杨晓光 于静 (54) 发明名称 用

2、于饮料机中的泵的热熔丝 (57) 摘要 一种饮料制备机械中的用于驱动液体的泵 (10)， 包括 ： 发热电装置 (35) ； 以及通过电连接 (21 、 60” ) 连接到所述电装置的热熔丝 (20)。所 述热熔丝可连接到电源以通过所述热熔丝给所述 发热电装置供电。所述热熔丝与所述发热电装置 热连通， 以便在所述热熔丝达到与来自所述电装 置的过量热辐射对应的预定最大温度时将所述电 装置与所述电源断开。所述热熔丝和所述发热电 装置被配置为使从所述电装置 (35) 向所述热熔 丝(20)辐射的热主要沿所述电连接(21 、 60” )从 所述电装置传导到所述热熔丝。 (30)优先权数据 (85)PC

3、T申请进入国家阶段日 2011.12.23 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2010/058689 2010.06.21 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/149600 EN 2010.12.29 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种饮料制备机械中的用于驱动液体的泵 (10)， 包括 ： 发热电装置 (35) ； 以及 通过电连接 (21 、 60” ) 连接到所述电装置的热熔丝 (20)， 所述热熔丝

4、连接到电源以通过所述热熔丝给所述发热电装置供电， 所述热熔丝与所述 发热电装置热连通， 以便在所述热熔丝达到与来自所述电装置的过量热辐射对应的预定最 大温度时将所述电装置与所述电源断开， 其特征在于， 所述热熔丝和所述发热电装置被配置为使从所述电装置 (35) 向所述热 熔丝 (20) 辐射的热主要沿所述电连接 (21 、 60” ) 从所述电装置传导到所述热熔丝。 2. 根据权利要求 1 的泵， 其中所述热熔丝 (20) 和所述发热电装置 (35) 被配置为使从 所述电装置向所述热熔丝辐射的热的至少 75通过所述电连接 (21 、 60” ) 从所述电装置 传导到所述热熔丝。 3. 根据权利

5、要求 2 的泵， 其中所述热熔丝 (20) 和所述发热电装置 (35) 被配置为使从 所述电装置向所述热熔丝辐射的热的至少 85或 95通过所述电连接 (21 、 60” ) 从所述 电装置传导到所述热熔丝。 4. 根据上述权利要求中的任何一项的泵， 其中从所述发热电装置 (35) 到所述热熔丝 (20) 的所述电连接 (21 、 60” ) 具有至少 20Wm-1K-1的热导率。 5. 根据权利要求 4 的泵， 其中从所述发热电装置 (35) 到所述热熔丝 (20) 的所述电连 接 (21 、 60” ) 具有大于 80Wm-1K-1的热导率。 6. 根据权利要求 5 的泵， 其中从所述发热

6、电装置 (35) 到所述热熔丝 (20) 的所述电连 接 (21 、 60” ) 具有至少 150Wm-1K-1的热导率。 7. 根据上述权利要求中的任何一项的泵， 其中包括第一连接器 (60) 和第二连接器 (60 ) 以用于连接到电源和第三连接器 (60” )， 所述发热电装置被连接到所述第一和第三 连接器 (60、 60” )， 所述第二和第三连接器 (60 、 60” ) 通过所述热熔丝 (20) 连接。 8. 根据权利要求 7 的泵， 其中所述第二连接器 (60 ) 具有紧固件 (601 )， 而所述第三 连接器 (60” ) 具有另一紧固件 (601” )， 以紧固所述热熔丝 (2

7、0) 的端子 (21、 21 )。 9. 根据权利要求 7 的泵， 其中所述热熔丝 (20) 被焊接到所述第二和第三连接器 (60 、 60” )。 10. 根据上述权利要求中的任何一项的泵， 其中从所述发热电装置 (35) 到所述热熔丝 (20) 的所述电连接是刚性连接 (21 、 60” )。 11. 根据上述权利要求中的任何一项的泵， 其中从所述发热电装置 (35) 到所述热熔丝 (20) 的所述电连接 (21 、 60” ) 由铝、 铜及其合金中的至少一种制成。 12. 根据上述权利要求中的任何一项的泵， 其中所述热熔丝 (20) 为单向熔丝。 13. 根据上述权利要求 1 至 11

8、中的任何一项的泵， 其中所述热熔丝为可逆熔丝。 14. 根据上述权利要求中的任何一项的泵， 其中所述发热电装置 (35) 包括螺线管。 15. 一种包括根据上述权利要求中的任何一项限定的泵的饮料制备机械。 权 利 要 求 书 CN 102802478 A 2 1/5 页 3 用于饮料机中的泵的热熔丝 技术领域 0001 本发明涉及典型地饮料制备机械的电动泵的抗电过热的保护。 0002 对于本说明书，“饮料” 指包括例如茶、 咖啡、 热或冷巧克力、 牛奶、 汤、 婴儿食品等 的任何液体食物。 背景技术 0003 某些饮料制备机械使用包含要被提取或要被溶解的成分的料囊 (capsule) ； 对于

9、 其它机械， 成分则在机械内被存储和自动配制， 或者在制备饮料时添加。 0004 各种饮料机， 例如咖啡机， 被设置为使液体循环， 通常地， 使来自冷的或由加热装 置加热的水源的水循环到混合或泡制容器， 在该容器中， 饮料实际通过将循环的液体暴露 到散装的或预先包装在例如料囊内的成分制成的。 制备的饮料通常从这些容器导引到饮料 分配区， 例如到位于由饮料机包括的或与其关联的杯或杯支架区上方的饮料出口。在制备 工艺期间或之后， 用过的成分和 / 或它们的包装会排放到一个收集容器中。 0005 大多数咖啡机拥有包括用于液体， 通常为水， 的泵的填充装置， 从冷或通过例如加 热电阻器、 加热块等的加

10、热装置确实加热的水源泵抽液体。例如， US5,943,472 公开了一种 用于咖啡机的水循环系统， 用于在蓄水器和热水或蒸气分配外壳之间的机械。该循环系统 包括彼此相互连接且通过多个由夹圈接合在一起的硅树脂管而与蓄水器连接的阀门、 金属 加热管和泵。 0006 公知的饮料制备设备可以装备各种用于在设备内提升液体的泵。 0007 例如， US2,715,868 公开了一种饮料制备机械， 用于通过将水导引进入提取外壳并 强制水通过料箱 (cartridge) 而在料箱中提供的提取外壳内提取饮料成分。这个泵是旋转 型的而且具有在泵外壳中操作的叶片， 以在压力下将液体输送到提取外壳。 US5,392,

11、694公 开了一种咖啡机， 具有安装在机械外壳内的活塞泵。该泵具有由具有与活塞啮合的连接杆 的偏心驱动装置致动的往复活塞。US5,992,298 公开了一种饮料制备机械， 具有以可移动 或上悬方式悬浮的振动泵， 振动传递给内嵌的加热器以使加热器为了减小加热器内的结垢 (liming) 而振动。US6,554,588 公开了一种适合于在咖啡机中使用的用于振动泵的复合活 塞。 0008 总而言之， 在饮料制备机械中使用的电动泵具有水驱动设备， 例如往复活塞或旋 转叶片或涡轮。此水驱动设备进而由电动马达驱动， 例如与一个或多个相对其可移动的磁 体协作的一个或多个带电的螺线管。 0009 为了防止过热

12、和由马达的电源导致的与安全相关的问题， 此类泵结合了与泵的电 源串联电装配的热熔丝。 0010 在传统的泵中， 热熔丝被安装在泵外壳的内部或上面， 和在通过外壳的壁与马达 热连接， 以使与辐射的热反应。在其中或其上安装了热熔丝的泵外壳的壁由热塑性塑料或 其它绝缘材料构成， 通常具有约 0.01 到 1W m-1 K-1的导热率。这影响了通过外壳的壁到热 熔丝的热辐射和热安全系统的可靠性。结合图 1 更加详细的描述了此类现有泵的实施例。 说 明 书 CN 102802478 A 3 2/5 页 4 发明内容 0011 本发明由此涉及一种用于饮料制备机械的泵。 0012 此泵包括 ： 发热电装置

13、； 以及通过电连接连接到所述电装置的热熔丝。所述热熔 丝连接到电源以通过所述热熔丝给所述发热电装置供电。 所述热熔丝与所述发热电装置热 连通， 以在所述热熔丝达到与来自所述电装置的过量热辐射对应的预定最大温度时将所述 电装置与电源断开。 0013 根据本发明， 所述热熔丝和所述发热电装置被配置为使从所述电装置向所述热熔 丝辐射的热主要沿所述电连接从所述电装置传导到所述热熔丝。 0014 所述泵在正常操作期间， 当被供电时， 所述发热电装置通常会产生热。 此热产生在 一定的限制内是可以接收的。 在过热的情况下， 通常是泵在干运转的时候， 所述发热电装置 产生了超过预定的最大限度的热。为了避免任何

14、由过热产生引起的安全问题， 所述热熔丝 在检测到最大温度时会断开所述发热电装置的电源。 0015 取代通过所述泵的绝缘外壳， 主要通过高热导性的电连接来提供从所述发热装置 向所述热熔丝的热传递， 则从所述发热电装置到所述热熔丝的所述热传递会更加直接和可 靠。 0016 结果， 所述热熔丝对所述发热电装置的温度变化的做出反应所需的时间更短。因 此， 所述热熔丝的用以切断电源电路的临界温度可以与现有的其中所述热流必须首先通过 导热性不良 ( 导致明显的温度梯度 ) 的外壳的配置相比可以被设置的更高。由此所述热熔 丝的临界温度或熔断 (cut-off) 温度可以设置在更加接近所述发热电装置可容许的最

15、大 温度水平处。 0017 由于所述热熔丝的熔断温度可以设置在更高水平， 所以所述热熔丝较不可能因为 其中嵌入所述泵的环境的正常加热而被触发， 例如， 在饮料机中还包括可能影响本发明的 所述泵的所述热熔丝的发热装置， 例如所述饮料制备机械的发热电变压器。 0018 所述热熔丝和所述发热电装置可以被配置为使从所述电装置向所述热熔丝传递 的热的至少 75、 85或 95通过所述电连接从所述电装置传导到所述热熔丝。 0019 从所述发热电装置到所述热熔丝的所述电连接具有至少 20Wm-1K-1， 特别地， 大 于 80Wm-1K-1甚至至少 150Wm-1K-1的热导率。 0020 而且， 从所述发

16、热电装置到所述热熔丝的所述电连接典型地是刚性连接， 例如， 通 过所述发热电装置和 / 或所述热熔丝的刚性端子， 或者通过所述电装置和所述热熔丝之间 配置的插头和插座。 0021 通常， 从所述发热电装置到所述热熔丝的所述电连接由高热导性的铝、 铜及其合 金中的至少一种制成。取代使用例如铝和 / 或铜的高热导性材料， 也可以使用例如钢的低 热导性材料。在后一种情况下， 材料的较低热导率可由电连接的较大横截面补偿。 0022 所述热熔丝可以是热中断装置中的任何一种。所述热熔丝可以是单向熔丝或 “热 链接” 。在此情况下， 所述热熔丝是一旦触发就必须更换的单次使用部件。或者， 所述热熔 丝是可逆熔

17、丝。在此情况下， 所述可逆热熔丝可以是热开关或调温器 (thermostat)。 0023 在一个实施例中， 本发明的所述泵用于驱动液体。 此泵通常包括发热电马达， 特别 包括例如用以驱动往复活塞的螺线管作为发热电装置。 说 明 书 CN 102802478 A 4 3/5 页 5 0024 在另一个实施例中， 本发明的所述泵是用于加热液体的加热器， 特别是用于加热 循环液体的内嵌 (in-line) 加热器。所述加热器通常包括电加热电阻器作为发热电装置。 0025 本发明的另一方面涉及包括上述泵的饮料制备机械。 0026 例如， 所述机械是咖啡、 茶或汤制备机械， 特别是用于通过传送热或冷水

18、或其它液 体经过包含所述要制备的饮料成分(例如咖啡粉或茶粉或巧克力粉或可可粉或奶粉)的料 囊或容器 (pod) 在提取单元中制备饮料的机械。所述机械可以包括用于容纳此成分的泡 煮 (brewing) 单元。通常， 所述机械包括一个或多个泵、 加热器、 滴水盘、 成分收集器、 液体 罐和用于在液体罐和泡煮单元之间提供流体连接的流体连接系统等。 用于此类机械的所述 液体存储器和加热器之间的流体回路的通常配置在例如共同待决的申请 PCT/EP08/067072 和 PCT/EP09/053368 中被更加详细地公开。 附图说明 0027 现在将参照示意图描述本发明， 其中 ： 0028 图 1 示意

19、性示出了具有热熔丝的现有泵的比较实施例 ； 以及 0029 图 2 到 3a 示出了具有根据本发明的热熔丝的泵的不同视图和部分， 图 3a 示出了 图 3 的细节 X 的放大视图。 具体实施方式 0030 图 1 示意性示出了具有热熔丝 2 的饮料制备机械的现有泵 1。 0031 泵 1 具有的外壳 3、 入口 4 和出口 5。在外壳 3 内部， 泵 1 具有泵腔， 该泵腔具有由 围绕泵腔的螺线管 ( 未示出 ) 中循环的电流产生的交替磁场驱动的往复活塞。此泵在本领 域内是公知的。螺线管通过两个电端子 6、 6 电连接， 端子 6、 6 通过挠性电缆 7、 7 、 7” 经 热熔丝 2 连接到

20、电源 ( 未示出 )。 0032 热熔丝 2 压贴外壳 3 而固定在一对凸缘 3 之间。外壳 3 和凸缘 3 是一个整体并 有热塑材料构成。热熔丝 2 通过软电线 7 、 7” 连接到端子 6 和电源。 0033 当外壳 3 内的螺线管产生大量热足以引起安全问题时， 热通常会通过热塑外壳 3 的壁垂直辐射。一部分产生的热将热熔丝 2 加热到触发热熔丝 2 的预定最大温度。热熔丝 2 的触发中断了电源和泵 1 的端子 6 之间的电连接 7 、 7” ， 并由此中断泵的螺线管的供电。 0034 由于外壳 3 由覆盖泵 1 的螺线管的绝缘材料构成， 因此将穿过外壳 3 形成的温度 梯度取决于在泵 1

21、 的螺线管的高度 (level) 处的温度变化的速度。而且， 热熔丝高度处的 温度将同样取决于形成泵 1 的元件和其中嵌入泵 1 的系统的周围元件的导热率。因此， 热 熔丝2高度处的熔断温度(cut-off temperature)要必须设置在螺线管的最大可接受的温 度以下并基于热到热熔丝 2 的估计平均传导率和热熔丝 2 的高度处的温度反应。 0035 因而处于安全原因， 为了考虑上述热熔丝高度处的温度响应的变化到例如螺线管 的发热电装置高度处的温度变化， 热熔丝 2 的熔断温度必须以一定的余量设置在可能引起 安全问题的实际温度以下。 而且， 由于热熔丝的熔断设置在降低的高度， 所以热熔丝对

22、于其 中嵌入泵的系统的其它发热元件来说就变得更加敏感， 例如， 对于例如内嵌加热器的加热 器或对于控制器， 这 ( 取决于此类系统的特定整体操作 ) 促使热熔丝到降低的熔断温度而 不包括实际安全问题。 说 明 书 CN 102802478 A 5 4/5 页 6 0036 相反， 图 2 至 3a 示出了根据本发明的泵 10， 本发明提供了上述问题的解决方案。 图 3 示出了泵 10 的透视图。图 3a 为图 3 中所示泵 10 的细节 X 的放大图， 而图 2 示出了泵 10 的部分， 特别是作为发热电子部件的螺线管块 35， 它的刚性电连接器 60、 60 、 60” 用于连 接到热熔丝

23、20 和外部电源 ( 未示出 )。 0037 泵 10 具有从通常由绝缘塑料材料构成的保护外壳 30 延伸出的水入口 40 和水出 口 50， 保护外壳被固定在用于将泵 10 的组件固定到一起并可选地将泵 10 固定例如饮料制 备机械的系统内的框架 31 中。 0038 连接器 60 和 60 布置为将泵 10 连接到电源。热熔丝 20 具有一对刚性端子 21、 21 ， 一个连接到连接器 60 而另一个连接到连接器 60” 。此外， 连接器 60 具有紧固件 601 而连接器 60” 具有一对紧固件 601” ， 用于紧固热熔丝 20 的端子 21、 21 。由此， 热熔丝 20 可以通过紧

24、固件 601 、 601” 可去除地安装到连接器 60 、 60” 上， 并由此可以在需要时轻易 替换， 尤其在热熔丝 20 为单向熔丝时。 0039 热熔丝 20 和连接器 60 、 60” 之间的连接被安装在框架 31 上的盖 61 机械保护并 电绝缘。 当然也可以在热熔丝的每侧上只提供一个此类紧固件或可以用其它方式将热熔丝 连接到连接器， 例如， 通过焊接。 0040 螺线管块 35 中的螺线管具有第一端和第二端， 第一端连接到连接器 60( 例如相 应电源的中性极 (neutral polarity)， 第二端连接到连接器 60” ， 而连接器 60” 通过中间 热熔丝 20 而连接到

25、连接器 60 。然后将连接器 60 连接到电源 ( 未示出 ) 的相极 (phase polarity)。电源可以通过例如其中安装了泵 10 的饮料制备机械的系统的控制单元加以控 制。 0041 热熔丝 20 与发热电装置热连通， 也就是， 与块 35 中的螺线管的热连通， 以在热熔 丝达到与来自电装置 ( 螺线管 ) 的过量热辐射对应的预定最大温度时， 将螺线管与电源分 离。因此， 只要热熔丝 20 不引起其中断， 泵 10 的电路与极是闭合的。 0042 根据本发明， 热熔丝 20 和发热电装置 ( 螺线管 ) 被配置为使从电装置辐射到热熔 丝 20 的热主要沿电连接 21 、 60” 从

26、电装置 ( 螺线管 ) 向热熔丝 20 传导。 0043 话句话说， 与现有结构相比， 替代通过泵10的绝缘外壳30的壁从螺线管传递到热 熔丝的主要传递的热变化， 在螺线管中由于电流流过而产生的热将主要通过高传导性的电 连接器 21 、 60” 传递。因此， 超过 50， 典型地超过 70、 80 甚至 90的从块 35 中的螺线管 传递到块 35 外部的热熔丝 20 的热量， 通过良好 ( 热 ) 传导性的电连接器 60” 和 21 引导 和传递。此热传递经过非常小的温度梯度， 并导致了响应于螺线管高度处的温度变化的在 热熔丝 20 高度处的显著更快的温度响应。由此， 热熔丝 20 的熔断温

27、度的安全余量明显低 于现有配置， 即， 熔断温度可以设置在更加接近螺线管可接受的最大温度的更高水平处， 以 及热熔丝 20 较不可能受系统中的侧加热的影响， 也较不可能造成过早熔断。 0044 典型地， 连接器 21 和 60” 可以由铜和 / 或铝制成并具有在约 0.01 至 0.05WK-1 范围内的总热导率。 0045 如上所述， 从发热电装置 35( 螺线管 ) 到热熔丝 20 的电连接器 21 、 60” 是刚性而 非挠性的， 以允许其自动处理和装配。这降低了装配成本和装配错误的风险。但也可以通 过挠性连接获得热传导。 0046 图 2 到 3a 还示出了在连接器 60 和 60 上

28、延伸的与框架 31 一体的保护构件 61。 说 明 书 CN 102802478 A 6 5/5 页 7 空洞 36 在螺线管块 35 的中间延伸， 用于容纳包含活塞 ( 未示出 ) 的泵腔， 活塞在由块 35 中的螺线管产生的磁场的作用下往复运动， 用于驱动水从泵入口40到达泵出口50。 往复活 塞可以在感应磁场的作用下被来回驱动， 或者可以连接到复位弹簧， 以使往复活塞在一个 方向上受磁场的作用和在另一方向上受受力的复位弹簧的作用的情况下被驱动。 此类磁力 或机械泵与其它适当的装置同样在本领域内是公知的而且可以适用于根据本发明的热熔 丝装置。 0047 图 2 至 3a 示出了用于饮料制备机械的泵 10。 说 明 书 CN 102802478 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102802478 A 8 2/2 页 9 图 3 图 3a 说 明 书 附 图 CN 102802478 A 9