CN101341794A

CN101341794A - 关于热控制单元的改进

Info

Publication number: CN101341794A
Application number: CNA2006800477724A
Authority: CN
Inventors: 罗宾·基思·穆尔
Original assignee: Otter Controls Ltd
Current assignee: Ferro Techniek Holding BV
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2009-01-07
Also published as: GB0521265D0; GB0523287D0; GB2431516A; GB2431518A; WO2007045812A1; GB2431518B

Abstract

一种液体加热容器，所述液体加热容器包括元件板和热致动器。热致动器包括诸如双金属件的热响应部件以及安装部分，其中所述热响应部件在操作温度下能够从第一结构迅速转变为第二结构，所述安装部分用于保持所述热响应部件。安装部分固定到所述元件板。还可以设置支点，双金属件通过安装部分可以绕着所述支点倾斜。

Description

关于热控制单元的改进

技术领域

本发明总体上涉及一种关于热控制单元的改进，具体地但不排他地，涉及用于如罐、水壶等的液体加热容器的热控制单元的改进。

本发明的特别优选的实施例涉及一种热致动器，所述热致动器可以组装到液体加热容器中，以使使用者煮沸容器中的液体，或可供选择地，将该液体加热到预设的较低温度。

背景技术

以前已经提出了提供一种控制器(在下文中称为元件保护器)，所述控制器可用于防止液体加热容器达到所谓的元件过热温度状态。一个这种控制器的例示性实例在GB 2339088中进行了说明。

以前还已经提出了提供一种控制器(在下文中称为煮沸或蒸汽控制器)，所述控制器可用于在容器中的液体煮沸时关闭容器的液体加热元件。一个这种控制器的例示性实例在GB 2331848中进行了说明。

典型地，元件保护器和煮沸控制器都设置在液体加热容器中。

上述以及其它的元件保护器和煮沸控制器都能够提供具有充分的元件过热温度保护的自动液体煮沸容器(例如，水壶)，当容器中的液体煮沸时关闭容器。

这些自动液体煮沸容器适于煮沸用于泡茶的水，但认为草药茶(herbaltea)和咖啡(特别是速溶咖啡)的香味可以通过用已经加热到沸腾温度以下的温度的水制备茶或咖啡改进。

GB 2255446公开了一种用于液体加热容器的控制器，所述控制器可用于提供上述的过热温度保护，以起到煮沸控制器的作用，并且能够使液体设置在沸腾温度以下的预设温度。

因此，此设置提供使用者选择沸水的权利，例如，或只将水加热到适合用于制备草药茶、速溶咖啡等的沸腾以下的温度。在此前提下的进一步的改进公开在GB 2409341中，该申请公开了可用于在达到低于沸点的操作温度时从第一结构转变为第二结构的双金属盘的使用。

一种用于双金属盘的安装装置公开在GB 2397438中。在此设置中，具有钩状端的安装弹簧被铸造到热控制器上。钩状部分用作将双金属件压到元件板上的装置，并且当达到操作温度时还支撑双金属件。

然而，公知的设置在其结构上相对复杂，因此，制造很昂贵，或很难装配进液体加热容器内。因此，理想的是提供不复杂且成本低的设置。

发明内容

根据本发明，提供一种热致动器，所述热致动器包括：热响应部件，所述热响应部件可操作以在所述部件的温度达到操作温度时从第一结构转变到第二结构；以及安装部分，所述安装部分可操作以便当所述热响应部件处于其第二结构时，所述安装部分相对于该热响应部件的第一结构倾斜热响应部件。

非常优选地，热致动器与热控制器在液体加热容器内共同使用，其中所述液体加热容器包括元件板。优选地，安装部分设置为固定到元件板。

优选地，所述热响应部件可以倾斜所围绕的支点位于所述元件板上。优选地，支点包括一层或多层电介质，并且还可以成形为与热响应部件的轮廓相一致。

其它优选特征在从属权利要求中阐述。

从说明中将会理解，本发明对于用于液体加热器的厚膜元件具有特殊的用途。然而，本领域的普通技术人员应该理解，本发明可以用于除了包括厚薄膜元件的装置之外的类型的液体加热器(如水壶)中。例如，热致动器可以直接固定到平面加热元件，例如，包括铝板的本技术领域公知的元件中。

为了使本发明更容易理解，下面将参照附图说明本发明的具体实施例。说明附图的列表如下。

附图说明

图1显示了包含本发明实施例中的热致动器的厚膜元件的布局；

图2是图1的热致动器在第一位置的透视图；

图3是图1的热致动器在第二位置的透视图；

图4显示了包括部分热致动器的装配视图；

图5a是热致动器在第一位置的侧视图；

图5b是热致动器在第二位置的侧视图；

图6显示了包含支点的元件板的一部分；

图7是部分热致动器和支点的重点表达(即，没有按比例显示)的横截面视图，具体地显示了支点的优选方面；

图8a到图8d显示了其中热致动器在第一和第二位置之间移动的顺序；

图9是沸腾控制器的透视图；

图10a-c显示了包括热致动器的热控制器；

图11是可以应用本发明的进一步的过热温度控制器的实例的俯视图；以及

图12是图11的控制器的横截面视图。

具体实施方式

图2显示了热致动器10的透视图。致动器10包括双温度叶片部分12和安装部分14。在优选实施例中，双温度叶片部分12包括迅速作用的盘式双金属盘。盘式双金属盘12操作，以在液体加热容器中的操作温度在液体(典型地为水)的沸点以下时，响应升高的温度改变该盘式双金属盘的曲率。

安装部分14包括能够固定到元件板34的底座部分16。所述固定可以通过焊接(例如，通过激光焊点22实现，但也可以使用任何适合的方法。

安装部分14进一步包括承载臂(carrying arm)18。所述臂在一端连接到底座部分16。相对端支撑双温度叶片部分。在特别优选的设置中，臂18包括用于接合到双金属盘10中的中心孔中的标记部(pip)24。安装部分14通过标记部24施加力以保证双金属盘12位于元件板34上的位置处，并且不会从所述位置移动。所述力足够轻，以便不会显著地影响双金属盘12的操作温度。此设置允许在元件板34上的装配之前设定双金属盘12的操作温度(即，盘从其第一结构转变为其第二结构的温度)。安装部分14还包括止挡部(back stop)20。在优选设置中，止挡部20包括连接到底座部分16的接头(tab)。在液体加热容器内进行操作的普通力下，止挡部20为有效的刚性。在优选实施例中，安装部分14由金属片压模形成并弯曲成形。因此，底座部分16、臂18和止挡部20全部为一个整体件，且安装部分14因此包括弹簧夹。

当双金属盘12在低于操作温度下处于其第一结构时，止挡部20被布置为恰好接触或恰好离开双金属盘12的表面。在图中，止挡部20显示为源自底座部分16的接头或突起。应该清楚，止挡部20可以采用使得当盘12处于其第一结构时使该止挡部不会干扰双金属盘12、而当所述盘在操作温度下经历其转变时使该止挡部与双金属盘12接合的任何形状或结构。

图5a、图5b和图6显示了其上可以连接热致动器10的元件板34上的安装区域。双金属盘12在其第一结构中采用凸起碗状的形式；在操作温度下，所述双金属盘经历至凹入的碗状的迅速转变。支点26设置在安装区域内。支点26作为一层或多层电介质典型地被印制到元件板34上，因此，典型地为大约0.1-0.2mm厚。支点26可以由一系列的电介质阶梯状层组成，使得当盘处于其第一结构时，支点26的轮廓匹配双金属盘12的下侧。支点26的高度使得该支点当处于其第一结构时不会干扰双金属盘12；双金属盘12的边缘能够沿其边缘的圆周与不锈钢元件板34接触。此设置显示在图7中。

在一个实施例中，将双金属盘12连接到安装部分14的承载臂18的保持标记24可以搁置在支点26上。此设置有助于保证恰好充分地保证盘12保持与元件板34热接触的力传递到盘12。重要的是保证良好的热接触，使得热致动器10可以精确地监控液体加热容器内的温度，因此，在适当的时间操作热控制。

图1显示了实施设置在元件板34上的本设置的热致动器。具体地，显示了厚膜元件的布局。元件板34包括其上印制由玻璃或陶瓷材料制成的电介质30的不锈钢板36。电阻轨道32印制在电介质30上，并形成加热元件的加热器部分。钢板的中心部分与电介质和加热器轨道分离被留出，以提供用于热致动器的安装区域。如果热致动器10安装在覆盖有电介质的元件板上，则电介质将用作热绝缘器，并且可能造成致动器在需要的温度下无法发挥作用。支点26位于安装区域内。热致动器10的双金属盘12放置为与不锈钢板36接触。当双金属盘12被电阻轨道32加热时，双金属盘12的温度跟随着容器中的液体的温度。通过将双金属盘12定位在远离电阻轨道32的部分中，双金属盘12的温度通过液体温度的控制比电阻轨道32的控制更强，因此，双金属盘12的温度基本跟随水的温度。

图5a和图5b显示了在使用中的热致动器。图5a显示了当温度低于操作温度时的结构，图5b显示了当温度达到操作温度时的致动器10。将会清楚，双金属盘12经历迅速转变，且盘12从盘状的凸起设置转换为盘状的凹入设置。

当双金属盘12达到操作温度并转换成凹入的盘状结构时，通过止挡部20可防止盘12的一部分唇缘从元件板34升起。这具有倾斜双金属盘12的效果。所述倾斜动作通过支点26增强。由止挡部20保持的双金属盘12的部分典型地与元件板34接触。双金属盘12的中心部分绕支点26枢转，因此导致双金属盘12的该部分远离与元件板34远离倾斜的止挡部20。当所述盘12处于其第一结构时(即，在操作温度以下)，形成支点26的一系列阶梯状层的使用使支点的轮廓匹配双金属盘12的轮廓。这还具有的优点是双金属盘12倾斜所围绕的枢转点移动靠近双金属盘12的中心，而不是绕着由止挡部20保持的双金属盘12的该部分枢转。

因此，将会清楚，当双金属盘12经历迅速转变时，止挡部20和支点26使双金属盘12倾斜。因此，远离止挡部20的盘12的部分移动远离元件板34。

图8a至图8b显示了双金属盘12在其第一凸起设置和第二凹入设置之间移动的序列。在此实施例中，如下所述，支点26包括在盘12的特定结构中的中心凹部26a，保持标记部24容纳在所述中心凹部中。

图8a显示了例如当盘12在环境温度时的盘12的第一结构。图8b显示了中间状态，其中盘12展平，但仍然没有达到该盘的第二凹入设置。在此状态，承载臂18和保持标记部24朝向元件板34移动，而保持标记部24的末端容纳在凹部26a中。依此方式，在盘12和承载臂18之间保持接触，使得盘12保持牢固地固定。图8c显示了盘12在其第二凹入状态下，其中保持标记部24被提升出凹部26a。图8d是图8c的结构中的支点26和保持标记部24的近视图，显示了盘12和支点26之间的接触点P。

本设置特别适用于沸腾控制单元。这种单元例如在GB-A-2409341中进行了很好的说明(具体参见第3页第30行到第6页第25行)。然而，为了有助于理解，这里将参照图9和图10a-c进行说明。

图9显示了沸腾控制器40的实例，所述沸腾控制器包括用于改进沸腾控制器40的功能性以提供双温度加热控制的机构42。这种控制为本领域的普通技术人员所公知，因此，在此不包括其详细说明。

机构42与上述的热致动器10共同作用以提供该增强的功能性。

机构42包括在两个销46上枢转的摇杆44，两个销46从沸腾控制器40的触摆杆(trip lever)的任意一侧延伸，并且所述机构承载如下所述用于将热致动器10的运动传递到摇杆44的推杆48。

两个凸耳50设置为到沸腾控制器40的罩盖的延伸部分，并构成为与设置在摇杆44的各侧的“V”形槽52接合。两个进一步的销设置在沸腾控制器的罩盖上，沸腾控制器的罩盖起到用于将机构42连接到沸腾控制器40的装置的作用，并保持必要的装配公差。

图10a-c显示了与沸腾控制器组合在一起的热致动器10。

图10a显示了在“关闭”状态的沸腾控制器40。在此状态中，摇杆44在其中心位置，而凸耳50每个都位于其相应的“V”形槽52的顶端处。在此位置，沸腾控制器的触摆杆通过凸耳50在其各自槽中滑动的动作被向前拉进该触摆杆的关闭位置，从而将销拉到图中所示的左侧。在此位置，热致动器10可以为其第一结构或其第二结构(即，依赖于温度)。在任一结构中，双金属盘12都不能到达摇杆44上的推杆48，因此，双金属盘的动作不会影响沸腾控制器的工作。

图10b显示了在两个“打开”状态中的第一个状态中的沸腾控制器。在此位置，摇杆44已经被压下，使得凸耳在其各自‘V’形槽的上端处。在此位置，推杆和热致动器之间的间隙充分地大，使得当双金属盘12改变结构时，该双金属盘不会接合摇杆44。此效果在于，当热致动器10以操作温度操作时，在液体沸腾时，沸腾控制器40只是用于关闭液体加热容器的部件。

图10c显示了在其两个“打开”状态中的第二个状态中的沸腾控制器。在此位置，摇杆44已经被向上提升，使得凸耳50在其各自的‘V’形槽52的下端处。在此位置，推杆48靠近热致动器10，使得当液体加热容器内的温度达到操作温度时，热致动器10的双金属盘12将经历迅速转变，且盘12将如上所述升起并推在推杆48上。这样就关闭了沸腾控制器，从而降低加热元件的能量，容器中的液体不会加热到其沸点。实际上，热致动器10用于在容器中的液体达到使沸腾控制器以其自身的选择操作的充分的温度之前关闭沸腾控制器。

将会清楚，本发明具有许多超过现有技术的优点。具体地，安装更紧凑，从而使组合双温度沸腾控制器更容易和更简单。

安装部分14的形式使得止挡部20为有效的刚性，从而使得通过双金属盘12的边缘产生更大的力。

在GB-A-2397438的现有设置中，止挡部只是与弹性安装件的刚性相同，其需要获得控制器和元件表面之间的公差，并保证元件板和热响应部件之间的良好热接触。

本设置分离每个功能所需的力，从而允许每个功能都为最佳。具体地，施加到双金属盘12的中心的力降低到使该力对双金属盘12的操作温度的影响可以被忽略的水平。这是由于双金属盘12和承载臂18和/或承载臂18的弹性之间的受限制的接触面积。因此，与通过GB2397438的设置中的力产生的偏移相比，可以精确地设定热致动器10的操作温度。

另外，电介质支点26可以容易且低成本地加入到用于液体加热容器的现有的元件板的设计中。

图11和图12显示了可以采用本发明的过热温度控制器。一对双金属盘12位于所述过热温度控制器上，并且可以利用根据以上公开的安装部分14。显示的过热温度控制器的工作的全部公开内容可以在GB2397438中找到。

将会清楚，在不脱离附属权利要求所限定的本发明的范围的情况下可以修改上述具体的实施例。

例如，本发明在上面关于厚膜式元件进行了说明。然而，本发明可以采用平面加热元件。一种平面加热元件包括浇铸到或钉牢到其底面的铝板、加壳的加热元件，例如包括在金属外壳内容纳有绝缘物的缠绕的电阻导线的加热元件。在此设置中，安装部分可以直接固定到铝板上。此外，止挡部可以直接形成于板上。

Claims

1.一种热致动器，所述热致动器包括：热响应部件，所述热响应部件可操作以在预定温度下经历从第一结构到第二结构的迅速转变；以及安装部分，所述安装部分可操作以便当所述热响应部件处于其第二结构时，所述安装部分相对于该热响应部件的第一结构倾斜所述热响应部件，其中所述热致动器设置为组装到液体加热容器中，所述容器包括元件板，其中所述安装部分适于与所述元件板连接。

2.根据权利要求1所述的热致动器，其中所述热响应部可件操作以绕支点倾斜，所述支点设置在所述元件板上。

3.一种热致动器，所述热致动器包括：热响应部件，所述热响应部件可操作以在预定温度下经历从第一结构到第二结构的迅速转变；以及安装部分，所述安装部分可操作以便当所述热响应部件处于其第二结构时，所述安装部分相对于该热响应部件的第一结构倾斜所述热响应部件，其中所述热致动器设置为组装到液体加热容器中，所述容器包括元件板，其中所述元件板包括支点，所述热响应部件可以绕着所述支点倾斜。

4.根据前述任一项权利要求所述的热致动器，其中所述热响应部件为双金属。

5.根据前述任一项权利要求所述的热致动器，其中所述安装部分包括止挡部，所述止挡部被构成为倾斜所述热响应部件。

6.根据前述任一项权利要求所述的热致动器，其中所述元件板为厚膜元件。

7.一种液体加热容器，所述液体加热容器包括元件板和热致动器，所述热致动器包括在操作温度下能够从第一结构迅速转变到第二结构的热响应部件、以及可操作以保持所述热响应部件的安装部分，所述安装部分固定到所述元件板。

8.根据权利要求7所述的液体加热容器，其中所述安装部分可操作以便当所述热响应部件处于其第二结构时，所述安装部分相对于该热响应部件的第一结构倾斜所述热响应部件。

9.根据权利要求7或8所述的液体加热容器，其中所述安装部分包括止挡部。

10.根据权利要求8所述的液体加热容器，其中所述元件板包括支点，所述热响应部件绕着所述支点倾斜。

11.一种液体加热容器，所述液体加热容器包括元件板和热致动器，所述热致动器包括：在操作温度下能够从第一结构迅速转变到第二结构的热响应部件；以及安装部分，所述安装部分设置为当所述热响应部件在其第二结构时绕支点倾斜所述热响应部件，所述支点连接到所述元件板。

12.根据权利要求10或11所述的液体加热容器，其中所述支点包括一层或多层电介质。

13.根据权利要求10、11或12所述的液体加热容器，其中所述支点包括一系列阶梯状层。

14.根据权利要求11到13中任一项所述的液体加热容器，其中所述安装部分连接到所述元件板。

15.根据权利要求11到14中任一项所述的液体加热容器，其中所述安装部分包括整体的止挡部。

16.根据权利要求7到15中任一项所述的液体加热容器，其中所述元件板为厚膜元件。

17.一种基本如参照附图先前所述的热致动器。

18.一种热致动器，所述热致动器包括：热响应部件，所述热响应部件可操作以在预定温度下从第一结构转变到第二结构；以及安装部分，所述安装部分可操作以便当所述热响应部件在其第二结构时，所述安装部分将所述热响应部件从第一位置移动到第二位置，其中所述热致动器设置为组装到液体加热容器中，所述容器包括元件板，其中所述安装部分适于与所述元件板连接。

19.一种热致动器，所述热致动器包括：热响应部件，所述热响应部件可操作以在预定温度下从第一结构转变到第二结构；以及安装部分，所述安装部分可操作以便当所述热响应部件在其第二结构时，所述安装部分相对于该热响应部件的第一结构倾斜所述热响应部件，其中所述热致动器设置为组装到液体加热容器中，所述容器包括元件板，其中所述元件板包括支点，所述热响应部件可以绕着所述支点倾斜。