CN1058129C - 液体电加热装置 - Google Patents

Abstract

一种具有一支撑板(1)的浸入型加热器1，在该支撑板1上有一印刷电路导电轨道形式的电子加热元件2。该元件有一部位允许该元件直接定位至一控制单元，为了提供与该单元直接的电子型式、热型式、及机械型式的连接。这样的安排允许象控制单元连接至一传统的浸入型加热器时一样工作。也公开了一沸水容器，它是使用一浸入型加热器穿过该容器底部的一个开口固定在一控制装置上的类型。

Description

液体电加热装置

本发明涉及液体电加热装置。

电浸入型加热器被广泛地使用在多种沸水电器具中，例如壶、热水罐、洗衣机、洗碗机、咖啡具等。该浸入型加热器的标准型式包括有一细长的金属包覆元件，该元件形成一弯曲迂回的形状以在一沸水容器的尺寸限制内提供该元件所需要的长度。传统上，该元件以多数个所谓的冷导管终止，而通过这些冷导管进行和加热器的电连接。通常也有提供一中间“热回流”部分，该热回流部使用在与一控制装置的热敏致动器进行热接触，该控制装置与一开关共同作用，使该加热器在当容器内的水不足以覆盖该元件时，不会有过热的事情发生。

本发明提供了一种新型的液体电加热装置，该装置包括：底部具有开口的液体加热容器，靠近所述开口安装的电加热器，以便使液体加热面被容器中的液体覆盖，以及控制单元，该控制单元具有双金属热敏启动器，该启动器与控制单元的开关装置共同作用，在发生过热情况时使加热器失去作用，其特征在于所述加热器包括一块支撑板，该支撑板在其底侧具有一层电绝缘层，上面安装有一个采用印刷电路导热轨道形式的加热元件，导热轨道在接触部位结束，控制单元贴着加热器安装，与加热轨道的接触部位形成弹性电连接，热敏启动器放在上面，与加热轨道的预定区域形成良好的热接触。

该支撑板应当是可导热的，且最好是由金属所制成，例如不锈钢。

其它文件中也有印刷电路加热器，而形成加热元件的印刷电路导热轨道的形式是可以改变的。在一个实施例中，该加热器是通过在一个不锈钢支撑板的表面放置一个或几个薄玻璃层而形成的，跟在印刷电路导热轨道之后，例如由钯银合金所形成。最后地，另一层或多层玻璃安置在印刷电路轨道上，以便于与水隔离。在该轨道的上方及下方各置有三层玻璃层是较好的，以确保能防水。像这样的结构可由已知的印刷电路技术所制成。使用不锈钢是较好的，因为在放置过程进行时，不锈钢在高温(例如摄氏950度)时不会有明显的氧化。而且，不锈钢具有高热膨胀系数，因此在冷却时会比放置在其上的玻璃层缩小更多。此玻璃因此是处于压缩状态而非扩张状态，所以不易于发生破裂。

该加热元件依照一个迂回的路径是较佳的，且该加热元件终止在一相应的接触部位，在使用时对该加热器而言，该接触部位是适于与一电控制装置进行电连接。在接触部位的这个区域中，该玻璃覆盖物是被打断的，所以可在此进行电连接。在一个较佳的形式中，这些接触部位覆盖有如银等物质的低电阻覆盖物，使得在电连接所达成的区域内不会有大量的热。因此这些区域与传统的浸入型加热器的冷导管相类似。

该加热器可以提供有几个固定双头螺栓或螺栓，用于与控制装置相连。

根据本发明的加热装置可以设计成能使用于已知浸入型加热器相关的控制装置的标准形式。关于这点，如上所描述的接触部最好能安装在与传统浸入型加热器的冷导管相似的位置。已知的控制装置设有多个弹性接触元件，当该控制装置被固定在该浸入型加热器的头部时，这些弹性接触元件与这些冷导管进行电连接。这样的控制装置可被修改成使用于根据本发明的加热装置，它是通过安装多个导杆以使得该加热器的平板接触部位与该控制装置的弹性接触元件之间能共同作用。

该加热元件紧邻这种接触部位的一个或多个区域可有效地对该控制装置的热反应致动装置提供加热。

在已知的印刷电路技术中，以固定厚度沉淀导热轨道是相当方便的。但是，该轨道的宽度可以很容易地被改变以改变其电阻值。因此，在沿着该轨道长度的任何区域中，可通过增加该轨道的宽度降低加热的温度，而通过降低轨道的宽度提高加热的温度。在本发明的优选实施例中，在使用上，该轨道的宽度在通过该密封的区域中是略微增加的。这样可以避免该密封过热而被破坏。

现在，对于许多型式的器具是需要安全标准的，必需有一备用加热器失能装置，在安装在该控制装置中的作为主要保护器的开关发生故障时，可以工作。在已知的控制装置中的备用防护器通常是一单向开关装置，该单向开关装置例如为一热熔丝。根据本发明之优选实施例，在该印刷电路加热元件上提供有易于破裂的一个或多个高电阻部位，因此，在该控制装置中的首要防护器发生故障而引起的严重过热的情况下，使该加热元件不再起作用。如所讨论，这种较高电阻的区域可以很容易地由降低轨道宽度的区域所形成。

现在将仅以例子描述本发明的几个实施例，并请参考附图，其中：

图1是用于本发明的装置的加热器的实施例的底面图；

图2是根据本发明的电热水瓶的部分示意图；

图3是图2中一部分的放大，表示控制单元的切面；

图4是用于本发明的另一实施例的加热器的平面图。

首先参考图1，加热器包括一不锈钢支撑板1，它是平的。支撑板包括主加热部分2和一个固定部分3，在使用中，它能相对于传统浸入型加热器所用的热敏控制的标准形式进行固定。例如，在GB-B-2181598和WO 92/05675中描述了这种控制的例子。使用中该固定部位3的干燥的一侧被包围在该虚线10之内，在使用上，该虚线是相应于该密封处的位置。该加热元件5的主要部份环绕着该固定部位。应当理解，这个加热器是指定使用在一容器中，其中控制装置是固定在该容器的底壁的下方，且该加热器是通过此底壁上的一开口固定在该控制装置上。因此，双头螺栓或螺栓从该加热器穿过该底壁的开口向下伸出。这是传统的，即弹性环型的密封(未示出)和开口相连，这样面临控制和被密封所包围的图1中的加热器固定部分的中央区域保持干燥。

该支撑板的底面安装有一加热元件，该加热元件为一印刷电路轨道5的形式，该轨道被安置在如玻璃材料的绝缘层之间。该轨道的两站沿着该支撑板弯折处的凸起侧面延伸，以便于终止在如图3所示的接触部位6。该玻璃至在该接触部位6上移动。这些接触部位最好覆盖有例如银之类的低电的物质涂覆层。这意味着不会在该等接触部位本身产生大量的热。

在使用中，与一相关的控制装置进行的电连接，可以通过连杆7(图3)将接触部位6和在该控制装置中的弹性连接器进行连接而实现。这些连杆是各自独立元件，当该控制装置被安装在该加热器的固定部位3时，这种连杆通过被插入相应接触面6及控制装置连接器之间而被安装上。

在使用中，该控制致动装置最好与该元件的部位9a保持良好的热接触，且适于打开一开关，使得该加热器在由于缺乏水而不能覆盖时，不会有过热的情况。

应当理解的，根据本发明，不须要有传统的热回流部位，及，更进一步，穿过该元件的头部的冷导管也不需要了。这是由于该印刷电路元件轨道能通过该密封及该固定平板之间而不会妨碍到该密封的结果。

如图1所示，该加热元件的端部9a是缩小宽度的。如上所描述，端部9a的这些区域在因为该控制装置中的双金属致动装置或开关装置的故障而引起的严重过热的情况下，易于破裂。因为端部9a是在密封之内，所以它是干燥的。这提供了一额外的安全特性，因为假如该绝缘层破裂，而该活动部位仍不会有遭受到水的浸入的危险。

在该导热轨道通过该密封下方之处也有加大宽度的区域9b。这种区域9b提供一降热区域，它被要求避免破坏该密封。

在所举例说明的实施例中，主轨道是5毫米宽，该端部9a是4.5毫米宽，而该区域9b是6毫米宽。

加热器5的圆环外形使得在最小直径的支撑板上，该加热元件轨道能够具有最大长度。该支撑板可为一方形支撑板，但实际上该支撑板的开头还是以圆盘状较佳。

图2及图3所指的是加热器1′，该加器1′穿过一电沸水罐底壁面10的开口，固定到一控制装置12上。该水罐是无绳的型式，且在其底表面的凹槽部有多个电接触器13(它形成控制单元的一部分)，它们提供与一基底单元(图中未示)的电连接。

在该水罐的底部的斜切掉部位设有一操作杆，或者换一种方式，该水罐底部可装有如英国专利第2222025号的专利案所述的控制装置。该水罐的斜切上半部是一咱传统的设计，而也可以和英国专利编号第2222025号专利案所说明的一样。该水罐形成有一集水部14。该集水部被侧壁15及基壁10所包团围的空间包围。该基壁形成两个部位，其一部位10a是与容器的底面有相同的高度，而另一部位10b则高于该容器的底面，用以提供一个可用以安装控制装置12的干燥容室。

所说明的控制装置与在商业上常被利用的Strix R32控制器相类似，并在英国专利编号第2181598号中有详细的描述。该控制装置如前所述通过在该底壁部位10b的开口固定在该加热元件1′上。在所说明的装置中，螺栓16穿过该加热元件1的孔，并穿过在控制单元12上的固定孔到位于该控制单元的远端的凹槽内的螺帽。另一方面，该加热元件可设有传统加热元件中那样的双头螺栓。在该加热元件1′与该基壁10之间有一个弹性环形密封17用以提供一防水密封。

该控制单元12设有一蒸汽操作的双金属片18，该双金属片在一开水壳内的水煮沸时可关掉该开水壶。为了上述动作能得以实现，在该水罐的一侧壁外设有一蒸汽通道19。该蒸汽通道的底端部位于紧临该蒸汽操作双金属片处，在该罐的顶端有一开口与该集水部14连通。这样的形式可以用由容器内的沸水产生的蒸汽以传统的方式操作该控制装置。

在该控制单元的下方，有与外罐体15′的底部结合在一起的一个盖20，它包围着该控制单元并形成水罐的底部的一部分。由于水罐的较低部分被切除，所以该盖的真实形式的图中并没有被完全表示出。可在盖上设一开口，用以容纳固定在一基底单元上的一致动器，或它可用来收纳由该水罐侧面伸展出来的一传统控制杆。在后一种情况中，该控制杆被安排与该控制装置的部位29共同作用。

为了打开该水罐，必需要将部位29向右移动，以关掉在该控制单元中的一组接触器。这同时也使得操作杆21的末端抵触到双金属片18。操作杆21是通过一上方中心机构与接触器相连接，而这样的安排是为了便于当该蒸汽操作以金属片18达到一相当的温度时，操作杆21被向下移动足够的距离以松开上方中心机构，并打开在该控制单元口内的接触器。该控制装置这方面的操作为已知技术，而将不再进一步的描述。

图3表示该加热元件1′与该控制单元的热型式、电型式及机械型式连接之间的相互关系。该电连接是通过在该控制单元22的开口中安装一导杆7构成，而一传统浸入型加热器冷却的末端部可以被收纳在该开口中。而通过控制装置内的弹性接触器33对着该加热元件1′的接触部位6，它们被向上偏置。

如上所讨论，机械式的连接是通过双头螺栓或螺栓从加热元件1′穿过在该控制装置中的孔口中所进行，采用和传统元件相类似的方法。当该加热元件被固定在该控制装置上时，它会压缩该弹性环17，藉以关闭该水罐基底的开口，以保持在防水的状态。螺栓穿过而进行安装的孔口可通过在螺栓头部下面安装弹性垫圈而被密封住。

为了允许该控制单元中的过热防护系统能够操作，必需进行至该控制装置的热连接。该控制单元设有一快动双金属片24，在传统的水罐中该快动双金属片是保持和传统元件中的热回流部位处于热接触状态。在现在这个例子中，该快动双金属片是直接对着该加热元件1′的底部安装。为了确保有一良好的热连接，必需要将该双金属片从其正常的位置略向上弯曲，以在该加热元件上提供一凸起部位，及/或在该双金属片上覆盖少量的聚热化合物。

该快动双金属片24被连接到在该控制单元中的一组电接触器上，且其目的是为了在该加热元件1′过热时，能从该加热元件1′切断其电流供应，例如由于在干燥时被打开的结果。作为更进一步的防护，在该控制单元中设有一单向开闭装置，以便在如前所述的过热防护系统无法操作时，可使该控制装置永久地无法操作。它是一塑料引脚25的形式，该塑料引脚通过控制单元内的一弹簧抵扣着支撑板11的底部。将该加热元件固定在该控制装置的步骤，向弹簧挤压引脚，并且使得在该控制装置内的一组接触器保持更接近的距离。在发生严重的过热情况下，引脚25会被熔化，以使这种接触器打开。而后该控制装置必需被更换。

对于熟悉此项技术之人士很明显，在这加热元件的实施例中，允许控制单元12工作于完全传统的方式。因此该蒸汽控制、该过热防护系统及该单向开闭过热防护装置，将象它们被连接到传统浸入型加热器的头部时那样起作用。

图4仍是对该加热元件做更进一步的说明。它大体上和该加热元件的第二实施例相似，除了该加热元件是为了与一仅需要二固定螺栓或双头螺栓的控制装置共同操作而设计的。这样安排安装孔是为了在使用时便于该弹性密封的部位围绕着穿过螺栓或双头螺栓，并将加热元件紧扣在控制装置上，并藉以防止水从螺栓或双头螺栓周围渗出。因此，不再需要如弹性垫圈等的密封装置。该加热元件的其余的部位是与第二实施例中的元件一致，且所标示的数字与在该实施例中所使用的一致。

虽然所述实施例中具有一5毫米的主轨道宽度，但是该宽度当然是可以改变的，但这种改变取决于该轨道的单位体积电阻系数及该导电轨道材料的厚度。例如已经发现可以在主要部分制造出具有2.5毫米宽的轨道，而在上述部位9a及部位9b的宽度分别是2毫米及3毫米。由于它允许平板更小，所以很有好处，这使结构更紧密，同时可节省该平板材料的成本。

而同样也可预见到，从由加热元件的优先易破裂部位9a所提供的备用防护来看，装设在已知的控制装置中的该单向开闭、更一层的防护装置(即图3中的那种可溶化引脚25)是可以被省略的。

Claims (13)

1.液体电加热装置，包括：底部具有开口的液体加热容器(11)，靠近所述开口安装的电加热器(1’)，以便使液体加热面被容器中的液体覆盖，以及控制单元(12)，该控制单元具有双金属热敏启动器(24)，该启动器与控制单元的开关装置共同作用，在发生过热情况时使加热器失去作用，其特征在于所述加热器(1’)包括一块支撑板(1)，该支撑板在其底侧具有一层电绝缘层，上面安装有一个采用印刷电路导热轨道(5)形式的加热元件，导热轨道在接触部位(6)结束，控制单元(12)贴着加热器安装，与加热轨道(5)的接触部位(6)形成弹性电连接，热敏启动器(24)放在上面，与加热轨道(5)的预定区域形成良好的热接触。

2.如权利要求1的装置，其特征在于所述支撑板(1)由金属构成。

3.如权利要求2的装置，其特征在于所述支撑板(1)由不锈钢构成。

4.如权利要求1的装置，其特征在于电子接触部位(6)设有一低电阻涂覆层，以便在进行电子连接的区域内不会有大量的热。

5.如权利要求1的装置，其特征在于所述加热器具有固定双头螺栓或螺栓(16)，以便容纳控制单元(12)。

6.如权利要求5的装置，其特征在于有效地加热热敏启动器(24)的加热器轨道位于固定双头螺栓和或螺栓(16)之间。

7.如权利要求1的装置，其特征在于该加热元件大体上是扁平的。

8.如权利要求1的装置，其特征在于加热轨道(5)设有一个或多个较高电阻部位(9a)，该较高电阻部位在发生严重过热情况时，会适时首先破裂，并使得该加热器失去作用。

9.如权利要求8的装置，其特征在于高电阻部位(9a)设在该加热器的与容器壁开口相结合的密封(17)限定的区域之内。

10.如权利要求1的装置，其特征在于支撑板(1)完全是平面的，且控制单元安装在该支撑板底面(2)近中央处，而该加热元件(5)基本上以一迂回的路径环绕着区域(3)。

11.如权利要求1的装置，其特征在于控制单元还包括单向开闭装置(25)。

12.如权利要求1的装置，其特征在于控制单元具有弹簧接触部件(23)。

13.如权利要求12的装置，其特征在于导电杆(7)连接加热器的电接触部位(6)和控制单元的弹簧接触部件(23)。

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