CN100504704C - 热敏控制器和具有热敏控制器的液体加热容器 - Google Patents

Abstract

一种设置在液体加热容器或用于液体加热容器的热敏控制器(2)，具有一带护罩的电加热器(92)，其安装到设置在底座(8)上的一热扩散板(80)。该控制器包括设置成与容器底座良好热接触的第一致动器(10)和第二致动器(12)。偏置机构(20)被设置成在第二致动器上施加一可变偏置力，以在使用中使致动器的操作温度变化。该致动器(12)与热扩散板(80)的区域(84)配合，该区域被3个间隔开的槽(86)、(88)和(90)所包围，其作用是将区域(84)与加热器(92)隔开，以便致动器的温度较精确地反映容器底座的温度和容器中被加热液体的温度。

Description

热敏控制器和具有热敏控制器的液体加热容器

技术领域

本发明涉及一种液体加热容器及热敏控制器，特别是欲安装在液体加热容器底座下的热敏控制器，所述液体加热容器的底座设有电加热元件。

背景技术

例如，在申请人的WO95/34187中讨论过这样的控制器，其原理已在申请人的系列控制器U17，U18，U27和U28中商业实施。

一般的控制器包括两个热敏致动器，被设置成使用时与容器底座良好热接触。特别地，所述致动器是速动双金属片致动器。与在温度增加时逐渐弯曲的蠕动致动器相反，速动致动器在制造时被施加预应力，从而在达到预定温度时突然从弯曲状态复原。

所述控制器是可操作的，用来在容器过热时切断对容器加热器的电源供给。这样的情况在诸如容器沸腾烧干或在其中没有液体而接通电源时会发生。所述控制器还可包括气敏致动器，在容器中的液体沸腾时用来切断对容器加热器的电源，或者提供一个单独的沸腾开关。

所以，具有上述控制器的液体加热容器局限于把液体加热到一单一的温度，即沸腾温度。然而在一些情况下，希望能够把液体加热到沸点以下的温度。为达此目的已经提出过各种技术。

申请人的GB-A-2329523公开了一种方案，其中在WO95/34187中讨论过的控制器中结合了一种蠕动致动器。该蠕动致动器的运动通过可手工操作的选择器机构连接到控制器的弹簧加载断路杆。所以可以在液体沸点或低于液体沸点的一选定温度断开该断路杆。

然而，这种设置有几个缺点。首先，它局限于结合有断路杆的控制器，因为一旦达到选择的温度，正是断路杆的运动断开加热器的电源。随后的加热在使用者介入而将断路杆手动复位后才能恢复。所以此设置不能自动地使容器中的液体保持在所希望的温度或所希望的温度附近。此设置还需要大幅地修改控制器和另外的部件，增加了制造成本。

发明内容

因此，需要一种温度可变的液体加热容器的控制器，其允许把液体加热到沸点以下的一个或多个温度值，包括沸点。

申请人已经认识到，前述控制器中设置的一种速动双金属片过热保护致动器，可以用来在预定的较低温度下操作，从而避免了使用独立的低温致动器。此外还发现，该致动器的操作温度，即发生弯曲复原的温度，可以在对致动器的一偏置力作用下变化。所以，可以对一设计成在一定温度下弯曲复原的速动双金属片致动器进行控制，使其在作用于其金属片上的一机械力作用下在不同的温度范围内操作。

因此，从第一方面，本发明提供一种1、在液体加热容器中或用于液体加热容器的热敏控制器，所述液体加热容器具有装有电加热器的底座，所述热敏控制器包括设置成在使用时与该容器的底座良好热接触的第一速动双金属片致动器和第二速动双金属片致动器以及偏置机构，该偏置机构被设置成能在第二速动双金属片致动器上施加一个可变力，从而改变第二速动双金属片致动器的使用时的操作温度。

这样，在使用时通过改变施加在第二致动器上的偏置力，可以控制容器中的液体温度，在操作第二致动器时，一连接到第二致动器的适合机构中断或减少对加热器的电能供应。

第一致动器被选择成使其具有一仅在过热时动作的操作温度。然而，第二致动器不仅在较低温度下动作，该较低温度指示容器正常使用时其中液体达到所需的温度，而且还能够在烧干或无液体情况下接通电源，用作过热保护致动器。具体而言，当容器中有液体时，容器底座的温度将表示容器中液体的温度，其中的关系可靠经验确定。然后也可以靠经验建立偏置力和致动器操作温度之间的关系。所以就可以决定给定偏置力和致动器开始操作时的液体温度之间的关系。

可以这样设置偏置机构，使其作用于致动器的力与致动器在加热时变形的方向相同。在此情况下，一增加的偏置力将减小致动器的操作温度。

然而，优选的是，偏置机构的设置使其作用于速动双金属片致动器的偏置力相反于金属片的变形方向，以在该载荷的作用下产生一较高的操作温度。这允许致动器采用相对较低的额定操作温度而在较高的温度下操作。在这种情况下，将致动器选择成具有在非偏置条件下的额定操作温度，从而允许把容器底座加热到一相应于所希望的液体最低温度的温度。

偏置机构可以不在致动器上直接施加力，例如通过整个控制器相对于容器底座的运动，但优选的设置是，偏置机构直接作用于致动器的一部分上。偏置机构可以与致动器的任意合适的部分配合，例如它的外围部分。

优选地，偏置机构由弹簧组成，并通过弹簧的压缩或伸长改变偏置力。

所述弹簧可以采取任意的合适结构，例如一盘簧或片簧，但更优选的实施例是，该弹簧由扭转弹簧构成。

偏置弹簧合适地连接到控制件，并改变弹簧的作用力。优选地，该控制件由与弹簧配合的凸轮表面构成。尽管所述凸轮可以是一滑动凸轮，但特别简单有益的设置是使用旋转凸轮。更特定地是，在使用上述扭转弹簧的优选实施例中，弹簧的一个分支可以设置成与致动器配合，而另一分支与旋转凸轮表面配合。

所述凸轮和弹簧可以经预先组装，以便一起安装在控制器上。

所述凸轮表面可以具有多个不连续的水平面，这使容器能够把液体加热到多个不连续的预定温度。然而，凸轮表面最好是连续可变的，从而为控制器提供连续的操作温度范围。

在优选的实施例中，所述凸轮表面有效地连接到一心轴，在使用中该心轴设有旋钮，以供使用者操作。该器具最好标有合适的刻度，以把旋钮的位置与相应的液体温度联系起来。

所述控制器也可包括复位机构，籍此可以移动控制件，以向弹簧和致动器施加一相对高的力，因此使致动器恢复到其原始弯曲状态。可通过将凸轮转动到向一个致动器施加一足够大的力的位置而实现复位，或者通过构造和设置控制件使其沿一轴向滑动，因而仅通过按压该控制件即可实现复位。

一旦容器中的液体达到预定温度，可操作本发明的控制器而断开容器加热器的电源，而后只需人工复位控制器即可重新连接电源。这样的设置通过致动器动作而断开断路杆即可达到，象申请人的U18或U28控制器中使用的一样。在这样的设置中，同样像申请人的U18或U28控制器中的情况一样，一沸点感应致动器也可作用于所述断路杆。

应指出的是，在这种情况下，控制器的人工复位不仅重新接通电源，使容器加热器再次工作，而且允许致动器刀片以相同方式复位，如通过上述凸轮复位。这种复位是通过将断路杆设置成在致动器上施加一足够大的力，从而在人工复位期间当断路杆移动时使致动器恢复其原始弯曲状态而达到的。

作为一种选择，所述控制器可以循环接通加热器电源并使容器中的液体保持在所希望的温度或所希望的温度附近。这可通过接触安装有一片簧的致动器的简单操作而达到，如申请人的U17或U27控制器中使用的一样。一分离的气动开关，如申请人的R48开关，可以用来在容器中的液体沸腾时断开电源。

尽管本发明是根据上述的双致动器设置情况而描述的，但本发明也可用于单致动器的情况。所以，从另一方面，本发明提供一种设置在液体加热容器中或用于液体加热容器的热敏控制器，该液体加热容器具有设置在其底座中的电加热器；所述控制器由速动双金属片致动器组成，致动器被设置成使用时与容器底座良好热接触；设有偏置机构，在致动器上施加一可变的偏置力，以便在使用时在一增加的力的作用下增加其操作温度。

将要认识到，本发明也提供一种结合有本发明相应控制器的液体加热容器。

在一个实施例中，所述加热器可以包括一适当地安装到容器底座上的带护套的加热元件。在这样的设置中，该元件被优选地安装例如焊接或钎焊到一装在所述容器底座非液体接触侧的热扩散元件，并将致动器设置成与该热扩散元件良好热接触。为了使温度可变致动器至少部分地与该加热元件的热作用隔绝开，并获得容器中液体的较好反射效果，该热扩散元件最好设有热流管理装置，该装置减少从加热器进入致动器安装位置的热流。这样的装置可由设置在安装位置选定部分周围的一个或多个沟或槽组成。这些沟或槽可以采取任何合适的形式，例如可以是直线的或曲线的，例如弧形的或抛物线形的。在优选实施例中，在安装位置周围设置多个圆弧形槽。

这就是发明本身广义上的新颖性构思，所以，从另一方面，本发明提供一种在底座设有加热器的液体加热容器，和一种热敏控制器，所述控制器由一双金属片致动器组成，其被设置成与容器底部区域良好热接触，以便感应容器中被加热液体的温度，所述容器还包括热流管理装置，其减少从加热器进入所述底座区域的热流。

本发明还提供一种包括这样的热流管理装置的液体加热容器的加热器。

所述加热容器的加热器可以是一种等效的适合设置在容器底部的厚膜片加热器。在这种情况下，加热器的线路布局可设计成所述可变温度致动器至少部分地与所述加热元件的直接热作用隔绝开，并改进致动器响应于容器中液体温度的敏感性。例如，通过把致动器放置在加热器没有或几乎没有加热线路的部分，选择在那部分区域的线路的合适宽度(通过使线路变宽，局部热作用将降低)，或通过上/下压印有象银那样的导热性更高的材料而有效地缩短线路部分，从而达到上述目的。这将减少在那部分区域产生的热量，因此致动器对容器中的液体温度将更加敏感。

从更进一步的方面，本发明还提供一种液体加热容器，它具有设置底座上厚膜片加热器和热敏控制器，所述热敏控制器还包括：第一双金属片致动器，第一双金属片致动器在使用中与容器的底部区域良好热接触，以感应容器中被加热液体的温度，所述区域具有相对低的加热效果；第二过热保护双金属片致动器，第二过热保护双金属片致动器与加热器中具有相对较高加热效果的区域良好热接触。

本发明还提供在这种液体加热容器中使用的加热器。

附图说明

本发明的优选实施例将参考附图来描述，其中：

图1是实施本发明的控制器的视图；

图2表示图1所示控制器的组件；

图3是图2所示组件的分解图；

图4表示代表所述控制器一定部件的简化草图；和

图5表示根据本发明改进的液体加热容器的底座。

具体实施方式

图1表示实施本发明的控制器。该控制器基于申请人的U18控制器基础之上，但根据本发明对某些部件作了改进。

在WO95/34187中可以找到U18型控制器功能的详细描述。然而，概括地，所述控制器2包括一主体模件4，其上安装控制器的各种电子元件(未示出)，一安装于主体模件4的弹簧加载断路杆6，一安装于主体模件4的板8，其上装有两个速动双金属片致动器10、12。该速动双金属片致动器是GB1542242中描述的型式。正如在WO95/34187中描述的，该速动双金属片致动器10、12安装得与所述液体加热容器的底座良好热接触，并且，当任一个致动器达到其表示过热条件的操作温度，致动器从其弯曲状态复原，并速动打开控制器中的一系列电子触头并切断断路杆6，该断路杆在使用者人工复位控制器之前保持触点打开。

然而，在已知的U18中，两个致动器都选择在相同的额定操作温度下操作，在根据本发明改进的控制器中，其中一个致动器12被具有较低额定操作温度的致动器所替代。而且该致动器的操作温度在偏置机构可变偏置力的作用下是可变的。

如在图1、2和3中能够看到的，该偏置机构包括一扭转弹簧22，一支撑块24和一控制件26，这些构件预组装成一个组件28，该组件28被夹持在控制器模件4的其中一个圆弧形护罩30中。如在图1和2中能够看到的，支撑块24设有狭槽32，该狭槽32位于设置在控制器模件4上的凸肋34上，并且还设有与圆弧形护罩30配合的定位臂36、38，和一卡头40，以便与圆弧形护罩30的边缘配合而使组件28定位。

该支撑块24包括一圆柱形销42，用于安装扭转弹簧22。通过设置在块24上的座44配合弹簧22的一分支，将该扭转弹簧22保持在该销上。

正如在图3中最清楚地看到的，该支撑块24还包括一异形销46以安装控制件26。该销46包括一纵向凸棱48，该纵向凸棱48临近销46的增大端部52上的槽50沿销46的表面轴向延伸。所述管状控制件26被推压至销46的端部52，槽50允许设在控制件26内壁上的凸起(未示出)通过。该凸起与凸棱48组合作为一端部止动件，防止控制件旋转超过360度。该增大的端部52使控制件保持在销46上。

销46还设有较大直径的基部54，以容纳控制件26的内壁。

控制件26设有不分级的、轴向朝向的凸轮表面56，其基本上围绕整个控制件26延伸，如在图3中所示。该凸轮表面56设置在围绕控制件26延伸的螺旋线58上。

凸轮表面56与扭转弹簧22的一个分支配合。弹簧22由金属制成，或是其它合适的耐温材料，并如上所述，被安装在控制器模块24的销42上。弹簧22包括螺旋体60，两端具有分支62、64。如图4中所示意的，弹簧22的一个分支62压靠着凸轮表面56，而另一分支64压靠着所述双金属片致动器12的一部分70。

特别地，将要看到，分支64的端部与致动器12的外围部分70配合，大体与舌状物72相对，致动器通过舌状物72安装到控制器的板8(未示出)上。

为了促进与致动器12接触的偏置弹簧22的定位，已对标准型U18控制器中的推杆作了改进，其通常把致动器的运动传递给控制器的断路杆6。具体而言，在U18中的推杆是位于定位孔74中的独立的陶瓷杆，而在这种结构中该推杆作为断路杆6的一整体部分76，大约位于标准型位置的相反位置。

当组件28安装于控制器主体时，控制器整体就安装于液体加热容器的底部。这样的底部8被表示在图5中。例如由铝制成的一热扩散板80以常规方式例如焊接或钎焊安装在容器底部。控制器就安装到设在该扩散板80上的安装凸台82。当安装到扩散板80后，致动器12与扩散板80的区域84配合，其三个侧面并被三个间隔的槽86、88、90包围。这些槽的作用是在一定程度上将区域84与围绕扩散板80边缘设置的护罩式加热器92隔开，以便该区域84的温度较精确地反映容器底座的温度，从而反映容器中被加热液体的温度。扩散板80的相对侧在过热保护致动器10所处的区域没有设置这样的槽。

现在将描述控制器单元的操作。如果希望把液体加热到预定的温度，控制件26就通过它的旋钮(未示出)从其停止位置顺时针旋转到一个对应于所希望温度的希望的旋转位置(控制件的反时针运动通过凸肋44与设置在控制件26轴向壁上的凸起配合而被阻止)。当控制件26旋转时，扭转弹簧60通过其分支62配合凸轮表面56而被施加应力。当旋转进行时，在扭转弹簧60上作用了更大的力，因而增加了经由弹簧分支64作用在致动器12外围部分上的偏置力。由于此增加的偏置力，致动器的金属片从其弯曲状态复原的必要温度增加了。因此，当控制件26旋转时，致动器的操作温度增加了，意味着容器中被加热的液体将在致动器12动作前被加热到一更高的温度。控制件26通过摩擦将保持在其希望的角度位置上。在它的极限顺时针位置，致动器的操作温度可被设置到100度以上，此时容器将液体加热到沸腾。

当致动器12操作时，其作用于设置在断路杆6上的推杆76，使其打开从电源到容器加热器的一系列电触头，因而断开到加热器的电源。断路杆6的断开使电触头即使在致动器复位以后也保持在打开状态，所以阻止对液体的再加热，直到断路杆被使用者人工复位。

当温度低于预定值时致动器12将重置复位。通过对致动器12施加一大的力可以使这种复位加速。例如，这可通过把控制件旋转到它的“沸腾”位置而实现，或在所示的改进设置中，轴向移动控制件来加载弹簧而实现。

对所示实施例可以作出各种改进，但不脱离本发明的范围。例如，不设置断路杆，在这种情况下，控制器可以循环接通到加热器的电源，以使容器中的液体保持在所希望的温度，或保持在所希望的温度附近。申请人的一种U17系列控制器经改进适合于完成这样的功能。

还要指出的是，本发明适合于使用带护罩型加热元件或厚膜片元件的液体加热容器，这些元件附加到或至少构成容器底座的一部分。

也可改进所述控制器，通过使控制件26在销46上轴向移动以使致动器12复位，推压控制件26将使致动器复位。

Claims (28)

1、在液体加热容器中或用于液体加热容器的热敏控制器，所述液体加热容器具有装有电加热器的底座，所述热敏控制器包括偏置机构以及设置成在使用时均与该容器的底座良好热接触的第一速动双金属片致动器和第二速动双金属片致动器，该偏置机构被设置成能在第二速动双金属片致动器上施加一个可变力，从而改变第二速动双金属片致动器的使用时的操作温度。

2、如权利要求1所述的热敏控制器，其特征在于，该偏置机构被配置成沿与第二速动双金属片致动器的变形方向相反的方向对第二速动双金属片致动器施加偏置力，从而当施加较大的偏置力时产生较高的操作温度。

3、如权利要求1或2所述的热敏控制器，其特征在于，该偏置机构直接施力于第二速动双金属片致动器的一部分上。

4、如前述权利要求之一所述的热敏控制器，其特征在于，该偏置机构包括弹簧。

5、如权利要求4所述的热敏控制器，其特征在于，该弹簧是盘簧、片簧或扭转弹簧。

6、如权利要求4或5所述的热敏控制器，其特征在于，该偏置弹簧被连接到一个控制件上，用于改变该弹簧作用于第二速动双金属片致动器的力。

7、如权利要求6所述的热敏控制器，其特征在于，该控制件包括与该弹簧配合的凸轮表面。

8、如权利要求7所述的热敏控制器，其特征在于，该凸轮表面是旋转凸轮表面。

9、如权利要求7或8所述的热敏控制器，其特征在于，所述弹簧包括扭转弹簧，该扭转弹簧具有从其端部伸出的两个分支，该弹簧的一个分支与第二速动双金属片致动器配合，另一个分支与该凸轮表面配合。

10、如权利要求7至9之一所述的热敏控制器，其特征在于，该凸轮表面包括多个不连续的水平面。

11、如权利要求7至9之一所述的热敏控制器，其特征在于，该凸轮表面是连续可变的。

12、如权利要求6至11之一所述的热敏控制器，其特征在于，该控制件可操作地连接到一心轴上，该心轴设有使用时供使用者操作的旋钮。

13、如前述权利要求之一所述的热敏控制器，其特征在于，还包括供该第二速动双金属片致动器操作后复位的机构。

14、如从属于权利要求6至12之一的权利要求13所述的热敏控制器，其特征在于，该控制件被构造和设置成能沿轴向滑动，用于实现所述复位。

15、如前述权利要求之一所述的热敏控制器，其特征在于，还包括沸腾感应装置，用于当该容器中的液体沸腾时断开通向该容器的电加热器的电源。

16、如权利要求1所述的热敏控制器，其特征在于，在第二速动双金属片致动器工作时，所述热敏控制器的操作能中断或减少对所述电加热器的电能供应。

17、如权利要求1所述的热敏控制器，其特征在于，一旦所述容器中的液体达到预定温度，所述热敏控制器的操作能断开所述电加热器的电源，而后只能通过人工复位该热敏控制器来重新连接电源。

18、在液体加热容器中或用于液体加热容器的热敏控制器，该液体加热容器具有设置在底座中的电加热器，所述热敏控制器包括：

设置成使用时与该容器底座良好热接触的速动双金属片致动器；

偏置机构，该偏置机构设置成能在该速动双金属片致动器上施加一个可变力，以便使用时在一增加的力的作用下提高该速动双金属片致动器的操作温度。

19、液体加热容器，具有设置在底座上的电加热器和如权利要求18所述的热敏控制器。

20、如权利要求19所述的液体加热容器，其特征在于，在该容器底座上设有一热扩散件，该速动双金属片致动器被设置成在使用中与所述热扩散件良好热接触。

21、如权利要求20所述的液体加热容器，其特征在于，所述热扩散件设有热流管理装置，该热流管理装置减少从该电加热器进入该速动双金属片致动器的安装位置的热流。

22、如权利要求21所述的液体加热容器，其特征在于，所述热流管理装置包括环绕该速动双金属片致动器的安装位置的选定部分设置的一个或多个沟或槽。

23、如权利要求22所述的液体加热容器，其特征在于，所述槽或沟是弧形的。

24、液体加热容器，具有设置在底座上的电加热器和如权利要求1至17之一所述的热敏控制器。

25、如权利要求24所述的液体加热容器，其特征在于，在该容器底座上设有一热扩散件，至少第二速动双金属片致动器被设置成在使用中与所述热扩散件良好热接触。

26、如权利要求25所述的液体加热容器，其特征在于，所述热扩散件设有热流管理装置，该热流管理装置减少从该电加热器进入第二速动双金属片致动器的安装位置的热流。

27、如权利要求26所述的液体加热容器，其特征在于，所述热流管理装置包括环绕第二速动双金属片致动器的安装位置的选定部分设置的一个或多个沟或槽。

28、如权利要求27所述的液体加热容器，其特征在于，所述槽或沟是弧形的。

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