CN104737621B - 电阻、获得电阻的过程和包括电阻的电淋浴器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在电淋浴器中加热水的具有非圆形横截面的电阻（20）和生产过程，包括加热装置（1）的至少一部分和至少两个相关联元件（2），所述相关联元件（2）或者与所述加热装置（1）形成一个整体，或者不形成一个整体，从而配置成单片，组件通过制造连续或不连续的板的过程获得，该过程诸如是冲压、切削、压制、折叠和/或旋转过程，通过使用或不使用比如水切削、电线切削（电腐蚀）、激光、化学冲压、磁场压制的技术，其中改进了机械阻抗和传导区段（5）之间空的间隔（6）的预测，以提高热效率，也具有适合于任何类型电设备的灵活性，或者可以利用或不利用机械的支撑件来安装，无论支撑件是否绝缘。

Description

电阻、获得电阻的过程和包括电阻的电淋浴器

本发明涉及一种应用于用在电水加热设备上的电阻的新颖的构造性配置，该电水加热设备具有非圆形的横截面，被提供有具有任意横截面或几何安装形状的接头。更特别地，本发明涉及一种由诸如基本上细长且薄形状的板之类的单片配置的电阻。

本专利申请要求2012年7月27日的专利申请BR102012018888-0的内部优先权。

背景技术

自从多年前以来，对于几乎全世界的人们来说，洗澡成为普通和日常的活动。在具有自然资源和文化极大地受到各种习俗（主要是本地习俗）影响的地方，一天洗澡多于一次的习惯非常普遍。

根据对变化最大的区域的研究和推荐，即使在资源有限的地方，为了卫生和健康，也应该洗澡。

近期在实验室完成的内部研究指出洗澡水的平均温度稍微高于人体在良好健康条件下的温度，范围在36℃至42℃，但是取决于用户的喜好存在一些变化。

世界上绝大部分可居住地方具有更高的洗澡水的平均温度，因此，存在将水温提高至人洗澡的合适值的加热设备。

通过向水供应热能来引起温度的这种增加，这可以通过各种手段和方式来实现，其中某人可以通过燃烧气体、煤炭、石油中的某一种，蒸汽生成、太阳能、电加热等等来发起加热，还可以通过呈现两种或更多种加热手段的混合系统来发起加热。

特别是对于电加热系统或电气与任何其它手段的混合系统，它是通过电能经过元件的循环而发生的，所述元件在电领域中称为电阻器，也通俗地称为电阻，或仅仅被加热水领域的技术人员并且也被一般大众称为阻抗。

电流的循环因已知的焦耳效应而导致阻抗温度的上升，其中水一旦与所述阻抗有物理接触便接收这个热能，并且因此，其通常处于室温的初始温度上升至合适的温度值，但是这种水可能来自初始温度不同于室温的地方。

这些年来，技术知识已经提供了电阻以及电和混合设备两者的改进，例如被用于加热水的那些设备使人能够设计和构建更高质量的设备和阻抗。

许多制造商在他们的设备中采用由电阻性传导材料配置的阻抗，其形式是圆横截面的电线，机器电线，围绕想像中的轴向轴螺旋地或弹簧状缠绕。所述机器电线导致电荷沿着这个导体的外围表面分布，其中这个量值的测量值被本领域技术人员称为表面电荷密度，或仅称为表面电荷。在实际的术语中，这个电荷通过如下分数获得：其中分子是从那个阻抗伸展消散的功率并且分母是导线横截面的周长乘以这根电线的总长度的乘积，通常以W/cm²来度量。

一旦阻抗被设计和生产，其便被插入到诸如电水加热淋浴器等之类的电装备的相应隔间内。

取决于应用，还有条带形式的阻抗电线。然而，这种解决方案具有一些限制，例如：它们不可以用在水加热器上。这是因为水加热电淋浴器具有减小的尺寸，并且还因为所述机器电线比条带形式的电线更容易变形为螺旋，这由于成本要求而影响决定。

应当注意，阻抗导线在设备上的配置方式决定阻抗的类型。让我们以诸如电淋浴器之类的更复杂的应用为例。

巴西专利文献BR6301367公开了一种直接插入水中的导线，没有任何包围的保护，配置为裸露的阻抗设备。可替换地，根据巴西专利文献BR7900685的教导，当所述导线被电绝缘和良好导热材料包围，进一步被另一种同样良好的导热材料（通常为金属的）包围时，配置一种具有封装阻抗的设备。另外，根据文献BR9500933的公开内容，当导线处于允许水与阻抗电线接触的保护性包套内时，配置了一种具有被封装的阻抗的设备。 应当注意到，电阻的所有这些配置都利用了同一类型的导体，即导线形式的电阻器。

专利文献DE19932033公开了一种加热元件，其由导电金属片制成，具有切口图案，切口图案形成以固定距离相互平行的传导路径，从而提供了基本上曲折的网络。此外，所述网络部分的末端将连接至电网以向阻抗提供电能。这项技术尽管能够提供水加热，但由于缺少合适的连接器，不能应用于电淋浴器。

现有技术文献DE641679也公开了一种加热元件，其由导电金属片制成，具有切口图案，切口图案形成以固定距离相互平行的传导路径，且具有冷却翼。尽管这项技术具有不同的切口图案来更好地将热分布到流体（空气）内，可以应用于熔炉中，但由于缺少合适的连接器而不能应用于电淋浴器。

为了将所述阻抗安装在水加热设备上，使用安装和紧固接头，这些在随后的制造步骤中被制造。因此，在制造了所述阻抗电线（螺旋式）之后，进行另一个制造步骤来接合所述接头，这个步骤称为接头压接（crimp）。其它的制造步骤仍是必要的，比如冲洗螺旋线以去除因螺旋而生的油，以及减轻应力的热处理。

自然地，各种步骤的总和产生对无数控制的需要，使得制造现有技术阻抗的过程昂贵。

附加地，人们应当将例如因为在阻抗电线上压接接头的步骤而产生的废弃物增加到生产成本，因为它们的指标是相当大的，导致材料的损失、接头的破裂和不良的固定。固定质量对产品质量有影响，因为常常不可能检测到不良的压接，这导致阻抗使用寿命的减少以及因此的消费者不愉快。

为了尝试解决这个问题，文献MU7002670-0公开了一种解决方案，其设计无需压接接头的电阻。将阻抗固定到引脚以及固定到水加热设备的传导棒的功能通过成螺旋形地缠绕所述电线自身的末端和中间点来实现，这导致适合于安装到水加热设备中的内部横截面的管状伸展。

这个解决方案合适地起作用，这归因于人们消除了在所述阻抗的末端上和中间点处压接所述接头的需要这一事实，但是即便如此，它要求采用具有圆形横截面、螺旋地缠绕的导线，由于生产产品所要求的各种步骤，产品的成本仍然高。另一个还应该指出的问题是具有裸露阻抗的设备的电阻的机械脆性，这归因于如下事实：这些螺旋线由具有微小的和容易破碎的尺寸的导线构成，这使得将这个类型的构件作为备用部件来存储和分布是困难的，而且还要求为所述水加热设备在其腔室中提供绝缘固定支撑件，所述腔室具有将所述阻抗电线容纳在所述水加热设备内的功能。

这些绝缘支撑件合适地起作用，但是它们具有的缺陷是，附加构件成为必需，这需要增加制造成本，而且还导致存在如下点：更易于在于所述支撑件和所述阻抗电线之间有机械接触的地方燃烧的点，所述燃烧归因于所述导线和水之间热交换的缺乏。

提供有防护的或被封装的阻抗的设备没有机械脆性的问题，但是它们有其它的缺陷，例如归因于阻抗大尺寸的高的制造和装配成本以及技术支持服务中的逻辑复杂性。

关于现存设备的非常常见的另一个问题涉及如下事实:如果发生能量或热下降，所述电阻将在某点处断开，这无疑保护了设备并首要保护了用户的身体安全，适当地起作用。然而，这个问题完全地在于如下事实：所述阻抗的这个破裂发生在任何点，由于制造和装配阻抗过程中以及电设备起作用中涉及的复杂性和许多的变量这两者，几乎不可能预见破裂将发生的准确位置。因此，以下是不可行的：校准表面阻抗负荷，使得如果发生故障，它将在预定点处燃烧，因为横截面的机械尺寸在所有点处是一致的。

因此，提供一种用在电或混合设备上的电阻是必要的，该电阻的形式借助于基本上细长且薄、优选地非圆形的板来实现，使得电荷横跨所述阻抗表面可以有更好的分布。与现有的横截面是圆形的阻抗相比，这样的阻抗用更少的材料制造，由于更少的材料消耗而降低了成本。

发明目的

因此，本发明的目的是提供一种可应用于任何类型的电或混合设备的电阻，其借助于具有基本上细长和薄形状的金属板而获得，并且它在单片中包括高效的热交换装置和连接接头，从而提高所述设备和材料使用的效率。

本发明的目的还在于提供一种无需具有绝缘支撑件并且还可以联合某一类型的机械支撑件一起使用的电阻，所述机械支撑件以另一种制造过程获得，例如注入或甚至手工组装。

本发明的另一个目的在于提供一种电阻，其包括归因于在阻抗任一点处的能量、热的一些下降或任何其它故障而更易于燃烧的预定点。

本发明的又一个目的在于提供一种通过f塑性变形和/或实现材料最大利用的切削过程获得的电阻。

最后，本发明的另一个目的在于提供同时具有更高的坚固性和降低的成本的电阻，其中降低的成本是由于更少的材料消耗和工业过程规模的经济性。

发明内容

本发明的目的通过提供一种包括加热装置和相关联元件的用于电气设备的电阻来实现，其中所述电阻由电阻性材料的单个细长和薄的金属板构成，伴随地包括加热装置的至少一个区域和至少两个相关联元件。

本发明的实施例公开了一种用于在电淋浴器中使用以加热水的电阻，包括加热装置和相关联元件，特征在于：所述电阻包括电阻性材料的细长和薄的板，所述板包括至少一个加热装置和至少两个相关联元件，所述加热装置包括被提供有多个空的间隔以配置传导区段的板部分，所述相关联元件具有被切掉部分隔开的侧翼，所述板在一个单片中包括所述加热装置和所述相关联元件以向所述电阻供应能量，所述相关联元件借助于由切掉部分隔开的所述侧翼固定至所述电淋浴器的接头。

本发明的实施例还公开了所述传导区段由直的部分形成并通过连接装置互连。

本发明的实施例还公开了所述传导区段由折叠部分形成，折叠的方向被交替地布置，以配置冷却翼。

本发明的实施例还公开了所述传导区段的横截面是正方形、矩形、三角形、椭圆形或类菱形。

本发明的实施例还公开了所述相关联元件被布置在加热元件的外围部分中。

本发明的实施例还公开了所述相关联元件作为至少一个加热元件之间的连接接口，以形成至少一个具有特定电阻率的区域，从而配置具有至少一个加热等级的电阻。

本发明的实施例还公开了所述电阻是通过制造板获得的，所述板通过冲压、切削、压制、折叠和/或旋转过程制造，所述过程通过水切削、电腐蚀、激光、化学冲压和/或磁场压制实现。

本发明的实施例还公开了所述加热装置和所述相关联装置在同一制造步骤中获得，以配置单个板。

本发明的实施例还公开了所述电阻包括电阻性金属或聚合材料的柔性板。

本发明的再其它实施例公开了一种电淋浴器，包括用来加热水的电阻，所述电阻具有加热装置和相关联元件，特征在于：所述电阻包括电阻性材料的细长和薄的板，所述板包括至少一个加热装置和至少两个相关联元件，所述加热装置包括被提供有多个空的间隔以配置传导区段的板部分，所述相关联元件具有被切掉部分隔开的侧翼，所述板在一个单片中包括所述加热装置和所述相关联元件以向所述电阻供应能量，所述相关联元件借助于由切掉部分隔开的所述侧翼固定至所述电淋浴器的接头。

附图说明

现在将参照附图中表示的实施例的实例更详细地描述本发明。附图示出：

图1是本发明阻抗的正视图；

图2是本发明阻抗的顶视图；

图3是本发明阻抗的侧视图；

图4是从本发明阻抗的上方的正视图；

图5是从本发明阻抗的下方的正视图；

图6是本发明阻抗的顶视图，表示了放大的细节；

图7是本发明阻抗的顶视图，表示了示出传导区段和冷却翼（flap）之间连接的伸展的放大细节；

图8是本发明阻抗的正视图，表示了所述组件的热电保护装置；

图9是本发明阻抗的构造性变型的正视图；

图10是本发明阻抗的构造性变型的正视图；

图11是本发明阻抗的构造性变型的正视图；

图12是本发明阻抗的构造性变型的正视图。

具体实施方式

本发明涉及提供有新的构造性配置的电阻20。为了这个目的，考虑技术领域，本发明的电阻20利用了新的材料和工业过程。本发明的电阻20应用于任何类型的电和/或混合设备（例如电水加热装备），或任何其它利用电阻提供加热的等同电设备。

就电设备而言，对加热阻抗的使用更加敏感的那些是称为电淋浴器的电水加热设备。这归因于如下事实：可能发生在要被加热的区域没有充满水以消散电阻热的情况下电能被传递至阻抗，这引发过热，并且随后引发电阻的燃烧。因此，在这样的情况下，电阻的设计应遵守附加的考虑。

如前所述，现有技术阻抗利用以螺旋形式缠绕的电阻性电线，几乎像一根弹簧。与产生于约1930年的螺旋形电线阻抗不同的是，本发明展现出完全不同的阻抗概念。本发明的电阻20不仅实现了在无需适配的情况下替换老的阻抗阻，而且还实现了包括新的电设备。因此为所述电阻20提供了给予灵活性以适合于任意类型的电或混合设备的装置，并且可以用机械支撑件或不用机械支撑件来安装所述电阻20，无论机械支撑件绝缘与否。

本发明的电阻20利用传导的/电阻性的金属或聚合材料的板21或宽条带，代替被以螺旋形式缠绕，板21或宽条带以单个步骤（例如通过冲压过程）被变形。图1至12示出本发明的电阻20可以具有的各种实施例。应当注意的是，无论何种构造性配置，优选地而非强制性地，电阻20被呈现为细长和薄的金属板。例如参见图3和4，其清楚地示出高度和宽度基本上大于其厚度的电阻20。以图1作为基础，优选地而非强制性地，本发明的电阻可以具有以下尺寸：长度50mm至300mm，优选地100mm至200mm，宽度25mm至65mm，优选地30mm至50mm，并且厚度0.2mm至15mm，优选地0.5mm至5mm。应当注意的是，实际上，电阻20的大小可以是任何一个，所给出的尺寸作为电阻20的比例的实例。

还应当注意，本发明的电阻20在单片中包括加热装置1和相关联元件2。应提醒的是，在现有技术中这些元件在随后的制造步骤中是相关联的，这产生了前面已提及的缺陷。

为了获得本发明的电阻20，有必要采用一种设法将所述板21变形为如图1至12中所示的阻抗的过程。在可用的各种过程中，所述电阻20可以通过制作连续或非连续板的已知过程来制造，该过程诸如是冲压、切削、折叠和旋转过程（使用或不使用比如水切削、电线切削（电腐蚀）、激光、化学冲压、磁场压制的技术），或任何其它适合这个目的并使人们能够改进制造过程和生产力的过程。

制作组件的概念本身使得人们能够获得如下电阻20：该电阻20例如在单个冲压打击（blow）中通过简单的制造过程、通过使用适当电阻性材料的条带/板来预制。

因此，根据需要，本发明使人们能够使电阻20的制造灵活，从而通过适当地配置加热装置1，将存在电流将遵循的路径和形状的选项。

在一个可能优选实施例中，电阻20由加热装置1的区域和两个相关联元件2（也称为接头（参见图12））构成。可替换地，如果人们期望可以提高不同的加热温度，那么所述电阻20可以包括与一个相关联元件2交替的两个或更多个加热装置1，所有这些元件构成单片，即没有接缝或不需要随后的制造步骤。自然地，所述接头或相关联元件2的功能是为电阻20供应来自电网络的电能，以及必要时帮助将电阻20固定到所述电设备上。

在图1至8所图示的可能的优选实施例中，所述加热装置1包括与多个空的间隔6或裂缝交替的多个传导区段5，传导区段5由直的部分7形成并借助于限定通道区的连接装置9互连。优选地，而非强制地，传导区段应当被提供有保证以下比例的尺寸：传导区段5的各部分的宽度范围应为0.2mm至10mm，优选地0.4mm至5mm，并且所述空的间隔应保持范围为0.05mm至10mm的厚度，优选地厚度范围为0.1至5mm。自然地，所使用的原材料还将影响所述加热部分1的尺寸，这是因为每种材料的电阻率不同。

所述传导区段5可以由折叠部分8形成，其中折叠的方向被交替地布置，以配置冷却翼，存在于加热设备内部的空气/水将通过冷却翼循环，其功能是促进将被冷却的组件和将被加热的空气/水之间的热交换，由此提高了热效率。也就是说，电阻20可以由具有后续切口的层压板21实现，所述切口彼此相对布置，以形成电流行进的横截面和长度的组合，因此获得针对确定功率的必要欧姆阻抗。

在可能的优选实施例中，传导区段5的形状根据设计的需要而限定，取决于各种量值，例如功率、电压、表面电荷等。还有可能注意到所述传导区段5由直的部件7和折叠的部件8形成，所述折叠部件8交替布置，以保证热交换的效率，而不用考虑空气/水流动的方向。

还应注意每个电阻20设计的功能，可以为所述传导区段5提供具有合适输出的正方形、矩形、三角形、类菱形、椭圆形或任何其它几何形状。当然，所述电阻20的几何复杂性将取决于所使用的过程和将实现的输出之间的限制。

如所指出的，所述相关联元件2（也称为接头）的目标是将所述电阻20固定到所述电设备上并作为将电能传导至加热装置1的导体。优选地，而非强制地，所述相关联元件2与电阻20的主体形成一个整体，从而配置成单片。所述相关联元件2与加热装置1在相同的制造步骤中制作，并且可以在不同的步骤中制造，以及随后彼此接合。所述相关联元件2还可以由相同或不同的材料通过相同或不同的生产过程形成。作为规则，所述相关联元件2被布置在所述加热装置1的外围部分，以及当存在多于一个加热装置1的部分时，也可以布置在它们之间。

因此，所述相关联装置2用于被固定至电设备或混合电设备（未示出）的接头，接头可以具有变化最大的几何形状。它们是具有被切掉部分（cut-out）4隔开的侧翼3的接头元件，它们将一起被牢固地固定至加热设备的接头以用于供应能量和电流的循环。

本发明优点之一通过以下事实实现：可以在电阻20主体的部分中设计热保护10的特定区域。图8在正视图的放大细节中示出了所述热保护10，其通过减小电流9流经区的横截面11（所述传导区段5彼此最为靠近的点）来配置，由此产生了电阻高于组件其余部分的点，并且由于焦耳效应，消散了更高的电功率和加热更多。因此，如果因供应给系统的能量中或设备自身上的任何异常而发生了电故障，那么所述热保护点10是将发生破裂的位置，因为它是最敏感的一个，优点就是使设计者能够选择最合适的位置用于分配这些热保护装置10。

图9、10和11表示了正视图的可能优选实施例，其中所述传导区段（5a、5b、5c）水平布置，分别是交叉啮合的形状和连续的形式。

图12表示了一个可能的构造性变型的正视图，其中所述相关联装置2a相对于单个加热部分1横向布置。在此情况下，所述相关联装置2在圆形14的突起13中被提供有开孔12。

应注意，本发明要求高精度地获得电阻20。在一个可能的实施例中，通过冲压过程获得电阻20要求在同一模子上的连续冲压步骤，直至实现高精度。板12可以被冲压许多次以形成电阻，并可以通过合适的机制在每次冲压的最后进行其尺寸的读取，所以说，作为读取的作用，将实现或多或少的传导区段5，以便提供必要的电阻率，并且因此提供期望的功率。

也就是说，板21的原材料不具有均一的厚度，而是展现变化，即缺少精度。通过高精度模子中的连续冲压，可以获得电阻20，该电阻20将保持基本不变的厚度，以及传导区段5的尺寸关系和所述空的间隔6的尺寸关系，它们也是基本不变的。

电阻20尺寸的精度越高，电阻20的可靠性和可预计性及其耐久性越高，并且将更易于确定其最后的功率。因此，本发明的支撑点之一在于制造过程为了获得电阻20而应实现的高的尺寸精度。举个例子，具有微米级精度的电阻20将具有比毫米级精度的电阻20更可预测的功率。简而言之，就相同功率而言，本发明的电阻20使人们能够实现的高可预计性提供了至少2倍于现有技术电阻的使用寿命那样长的使用寿命，对于消费者来说，这证明是极好的优点。

最后，应当注意，现有技术的电阻20使人们能够获得功率范围为0至25000W的电阻20，优选地最大功率为15000W，优选地最大功率为8000W。

已经描述了实施例的优选实例，人们应当理解本发明的范围包括其它可能的变化，仅由包括可能的等同物的所附权利要求的内容限定。

Claims (9)

1.一种用于在电淋浴器中使用以加热水的电阻，包括加热装置（1）和相关联元件（2），所述电阻（20）包括电阻性材料的细长和薄的板（21），所述板（21）包括至少一个加热装置（1）和至少两个相关联元件（2），所述加热装置（1）包括被提供有多个空的间隔（6）以配置传导区段（5）的板部分（21），所述电阻（20）的特征在于：所述相关联元件（2）具有被切掉部分（4）隔开的侧翼（3），所述板（21）在一个单片中包括所述加热装置（1）和所述相关联元件（2）以向所述电阻（20）供应能量，所述相关联元件（2）借助于由切掉部分（4）隔开的所述侧翼（3）牢固固定至所述电淋浴器的接头，所述电阻（20）具有范围为0到15000W的功率，所述电阻还包括热保护区域，所述热保护区域通过减小电流流经区的横截面来配置。

2.根据权利要求1的电阻，其特征在于所述传导区段（5）由直的部分（7）形成并通过连接装置（9）互连。

3.根据权利要求1的电阻，其特征在于所述传导区段（5）由折叠部分（8）形成，折叠的方向被交替地布置，以配置冷却翼。

4.根据权利要求1的电阻，其特征在于所述传导区段（5）的横截面是正方形、矩形、三角形、椭圆形或类菱形。

5.根据权利要求1的电阻，其特征在于所述相关联元件（2）被布置在加热装置（1）的外围部分中。

6.根据权利要求1的电阻，其特征在于它是通过制造各个板获得的，所述板通过冲压、切削、压制、折叠和/或旋转过程制造，所述过程通过水切削、电腐蚀、激光、化学冲压和/或磁场压制实现。

7.根据权利要求1的电阻，其特征在于所述加热装置（1）和所述相关联元件（2）在同一制造步骤中获得，以配置单个板（21）。

8.根据权利要求1的电阻，其特征在于包括电阻性金属或聚合材料的柔性板（21）。

9.一种电淋浴器，包括用来加热水的电阻，所述电阻具有加热装置（1）和相关联元件（2），所述电阻（20）包括电阻性材料的细长和薄的板（21），所述板（21）包括至少一个加热装置（1）和至少两个相关联元件（2），所述加热装置（1）包括被提供有多个空的间隔（6）以配置传导区段（5）的板部分（21），所述电淋浴器的特征在于：所述相关联元件（2）具有被切掉部分（4）隔开的侧翼（3），所述板（21）在一个单片中包括所述加热装置（1）和所述相关联元件（2）以向所述电阻（20）供应能量，所述相关联元件（2）借助于由切掉部分（4）隔开的所述侧翼（3）牢固固定至所述电淋浴器的接头，所述电阻（20）具有范围为0到15000W的功率，所述电阻还包括热保护区域，所述热保护区域通过减小电流流经区的横截面来配置。