WO2011143845A1 - 制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质及温度控制装置 - Google Patents

Description

制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质及温度控制装置

技术领域

本发明涉及一种液体感温介质及其温度控制装置， 特别是制热器具充液式温度控 制装置的液体感温介质及该装置， 属于温度控制装置制造技术领域。 背景技术

某些家用电器的温度控制装置， 为达到感温部件与开关部件在较远距离不同部位 的相互关联， 需要用到充液式温度控制装置。 该装置包括感温部件、 动力部件和开关 部件。 通常使用毛细管作为感温部件与动力部件相通相连， 在毛细管及动力部件内灌 注液体感温介质如氟立昂、 油脂类等介质， 通过氟立昂的液气相变或油类液体热胀冷 縮来推动温度控制装置的开关部件动作。

当用氟利昂等低温冷媒做介质时， 冷媒灌注在一个密闭的感温及动力部件的空间 内， 在一定的温度和压力下冷媒在温度控制装置的最低温部位处于液态凝聚态。 当温 度上升时， 冷媒发生由液态到气态的相变， 气化量增加， 使冷媒的体积增大， 从而推 动动力部件膨胀并驱动开关部件动作。 而该器具的非最低温部位由于已经处于气化状 态， 温度的变化不会明显改变冷媒的气化量， 因此， 这类温度控制装置必须以最低温 部位为控温点。 通常用在电冰箱、 空调、 冷水机等制冷器具上。 而当应用低温冷媒的 温度控制装置用在制热器具， 如： 暖风机、 对流式取暖器等做温度控制时， 也须将毛 细管部分安装固定在取暖器进气口附近， 也就是感应室温的相对低温区， 开关主体安 装在发热体上方的相对高温区， 通过低温区冷媒感应室温的变化来控制温度控制装置 的动作。

当用油类等其他液体作为制热器具温度控制装置的感温介质时， 其原理是利用液 体的热胀冷縮， 将感温包内液体随温度产生的体积变化通过毛细管传递到动力部件， 从而驱动温度控制装置开关部件的通断动作。 为达到所需的温度控制的灵敏性， 须使 液体产生足够的体积变化， 因此， 需要较大体积的感温包灌注较多的感温介质。

上述两类液体感温介质工作方式存在的问题是， 氟利昂等冷媒介质只适合于较低 温度范围内的应用， 如 40°C以下。 当作为制热器具的温度控制装置时， 只能作为对最 低温区的温度调节控制。 当需要对高温区温度控制， 特别是需要过热保护控制时， 则 不适用。 使用氟利昂介质， 还存在生产和使用环节介质泄露污染环境的问题。 而将油 类等作为感温介质时， 又存在液体感温部件体积大， 感温控制区域小的问题。

此外， 采用上述两种介质， 介质状态随温度的变化是个渐变的过程， 温度控制装 置的动力部件膨胀也是个渐变的过程， 因此动力部件一般采用蠕动式的膜盒或波纹管 结构。 而开关部件一般采用快跳式储能簧片， 以使开关触点可以瞬间动作。 这种配合 方式存在的问题是， 当快跳式储能簧片发生弹性疲劳失去快跳效果时， 则动力部件不 能有效推动开关触点的通断， 从而使控温或限温失败， 影响使用安全和设备安全。 发明内容

本发明所要解决的技术问题在于， 针对现有技术的不足提供一种制热器具充液式 温度控制装置的液体感温介质及该装置， 采用特定的混合溶液做充液式温度控制装置 感温部件的感温介质， 通过特定的混合溶液的泡点温度 （相变温度） 与需要的动作温 度相匹配的方式， 解决了氟利昂冷媒和液体介质不适于作为制热器具高温区温度控制 或过热保护的感温介质的问题。 进一步地， 动力部件和开关部件的配合采用突跳式膜 片与快跳式簧片配合的模式， 解决了突跳式膜片或快跳式簧片失效引发的电器安全问 题。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 为水、 乙醇、 乙 二醇三种成分或其中两种成分的混合溶液。 所述混合溶液的容积比例为水 0-20%、 乙 醇 0-10%、 乙二醇 80-95% ; 或者所述混合溶液的容积比例为水 10-30%、 乙醇 65-85%、 乙二醇 2-8%。

本发明还一种制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 为水、 甲醇、 乙二 醇三种成分或其中两种成分的混合溶液。 所述混合溶液的容积比例为水 5~25%、 甲醇 70-90% 乙二醇 2~8%。

本发明再提供一种制热器具的充液式温度控制装置， 包括感温部件、 动力部件和 开关部件， 所述的感温部件为毛细管 （3 )， 所述毛细管 （3 ) —端封闭， 另一端与所述 的动力部件连接， 在所述毛细管（3 )和动力部件腔体组成的封闭空间内充入如上所述 的液体感温介质。

本发明通过特定的混合溶液在一定温度下发生气化的原理， 解决了氟利昂冷媒和 液体介质不适于作为制热器具高温区温度控制或过热保护的感温介质的问题， 并且动 力部件和开关部件的配合采用突跳式膜片与快跳式簧片配合的模式， 解决了突跳式膜 片或快跳式簧片失效引发的电器安全问题。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。 附图说明

图 1是本发明充液式温度控制装置的整体结构示意图；

图 2是本发明充液式温度控制装置的俯视图；

图 3是图 2沿 A-A方向的未发生气化膨胀状态剖视图；

图 4是图 3的基座部分的俯视图；

图 5是图 2沿 A-A方向的已发生气化膨胀状态剖视图。 具体实施方式

本发明在充液式温度控制装置中使用的混合溶液主要由纯净水、 乙二醇、 乙醇（或 甲醇） 等成分组成。 在一个大气压下水的沸点为 100 °C 、 乙二醇沸点为 197.5 °C、 乙 醇的沸点为 78 °C、 甲醇的沸点为 64.5 °C。 当以不同的比例将上述溶剂混合在一起时， 混合溶液的泡点温度 （或相变温度） 会有变化， 根据温度控制的需要， 通过调整混合 比例使其泡点温度点与控温点相对应。 在应用时， 将混合溶液充满在密封的空间内， 感温部分感应的温度达到需要的控温点或限温点时， 作为感温介质的混合溶剂将会发 生气化， 从而使充满混合溶液介质的空间体积膨胀， 使与其相通成一个密封空间的动 力部件的膜片动作， 动力部件的膜片再推动开关部件使开关部件的一对触点断开。 乙 醇、 乙二醇等成分还有防冰冻作用。 温度控制装置的控温点温度所需混合溶液的比例 可为多种混合方式， 以下是几种实施例：

实施例 1 : 当温度控制装置的控温点需要为 120-14CTC时， 采用容积比例为水 0-20% 乙醇 0-10%、 乙二醇 80-95%的混合溶液作为感温部件的感温介质。

实施例 2: 当温度控制装置的控温点需要为 140°C时， 采用乙醇 5%、 乙二醇 95% 的混合溶液作为感温部件的感温介质。

实施例 3 : 当温度控制装置的控温点需要为 80-95 °C时， 采用水 10~30%、 乙醇 65-85% 乙二醇 2~8%的混合溶液作为感温部件的感温介质。

实施例 4: 当温度控制装置的控温点需要为 82°C时， 采用水 18%、 乙醇 80%、 乙 二醇 2%的混合溶液作为感温部件的感温介质。

实施例 5 : 当温度控制装置的控温点需要为 65~85 °C时， 采用水 5~25%、 甲醇 75-90% 乙二醇 2~5%的溶液作为感温部件的感温介质。

温控器在应用在对流式取暖器上时， 为使出风口处网罩的温度不至造成对人的烫 伤，根据整机规格和毛细管在整机内的固定位置，毛细管的感应控制温度一般为 80-150 。C。 如采用动作温度为 82°C， 所用充液式温度控制装置的感温介质可采用上述实施例 4的混合溶液。

根据不同控温点温度的需要， 上述混合溶剂的组成还可有其他多种成分比例。 特 别是， 由于乙醇和甲醇的沸点温度比较接近， 很多情况下可以用甲醇代替乙醇。

图 1是本发明充液式温度控制装置的整体结构示意图， 图 2是本发明充液式温度 控制装置的俯视图。 由图 1、 图 2可见， 温度控制装置的感温部件为毛细管 3， 该毛细 管 3与动力部件的封盖 1连接， 封盖 1盖在开关部件的基座 4上， 且周边铆紧， 在基 座 4下部设置第一端子 Ί和第二端子 8。

毛细管 3可以根据配套制热器具感温和控温区布置需要， 长度为 0.5-2米， 毛细管 3的外径一般为 1.5-2.5mm， 采用铜管、 不锈钢管等金属毛细管。 例如： 一种长条形的 对流式电热取暖器， 长度在 1米以上， 其底面是空气进口， 上面是热风出口。 为防止 整个或其中任何一段出风口的被覆盖或电压异常而引起的温度过热， 将所述的毛细管 3 沿发热体与上面的出风口之间布置。 当取暖器沿毛细管长度上的任何部位感温超限 时， 都会引起其中感温溶液的气化膨胀， 从而引发温度控制装置开关部件的动作， 实 现温度控制的目的（或制热器具过热保护的目的）。 由于以最高温部位作为温度控制的 感温点， 因此很适用于电热器具的限温、 控温， 还对毛细管所置的整个区域都得到温 度控制或过热保护。

图 3是图 2沿 A-A面的剖视图。 图 4是图 3的基座部分的俯视图。 如图 3所示， 封盖 1的中部呈圆盘状， 和弹性膜片 2的周边焊接成一封闭的中空盘形壳体， 在封盖 1 的顶部设置的通孔与毛细管 3连通， 毛细管 3的另一端封闭。 在盘形壳体与毛细管 组成的封闭空间内充满混合溶液 14。 弹性膜片 2为突跳式弹性膜片， 在温度上升没有 达到动作温度时其形状向上凹入封盖 1 (如图 3所示）， 在达到动作温度， 混合溶液有 气化发生， 受到气化膨胀后瞬间相对封盖 1 凸起， 在温度降低气化消除后又瞬间回复 为凹入状态。封盖 1可采用 0.5mm厚度的不锈钢材料制作，弹性膜片 2可采用 0.12mm 厚度的弹性不锈钢材料制作。

充液的温度控制装置的动力部件为突跳式膜片， 可以配合慢动式开关簧片， 但这 种配合模式存在的问题是， 当突跳式膜片由于长期反复动作或制造质量不佳等原因而 疲劳或失效时， 则不能及时推动慢动式簧片使电触点脱离接触至设定的安全位置， 则 触点之间会发生打火、 电弧， 还会对电网产生电磁干扰。 因此， 采用快跳式的储能簧 片结构。

如图 4结合图 3所示， 在基座 4口部设置顶杆导盘 5， 在顶杆导盘 5中部的通孔内 设置可在通孔内上下自由移动的顶杆 6， 顶杆 6的上端头与弹性膜片 2相对； 顶杆 6 的下端头抵在所述弹簧片 9上。 基座 4、 顶杆导盘 5和顶杆 6采用如电木、 塑料等绝 缘材料制作。

在基座 4下部设有第一端子 7和第二端子 8， 第一端子 7上部成 U形支架， 弹簧 片 9的一端固定在第一端子 7的 U形支架 7.1的一边卡槽内， 弹簧片 9的中间舌片弯 曲 9.1顶在第一端子 7的 U形支架 7.1的另一边卡槽内， 形成悬臂梁形式， 在其悬臂 端设置动触头 11， 动触头 11与设置在第二端子上的定触头 10相对。 两端子可采用铜 质材料制作， 弹簧片 9可采用 0.15mm厚的铍铜材料制作。 电触头材料为铜质基体， 接触面复合银层。 弹簧片 9的中间舌片采用储能的弧形弯曲， 当弹簧片 9的片身被顶 杆 6压下越过弧形舌片与端子 7的 U形支架槽支点时， 弹簧片 9会在舌片的弹力作用 下快速越过中点， 因此， 称为快跳式弹簧片。 其与慢动式簧片的区别就在于慢动式簧 片只是有预变形的弹片， 而没有弧形舌片， 预变形提供触点的接触压力， 只是随外力 推顶而移动， 自身不会发生突然反转的动作。 快跳式弹簧片的特点是可以带动第二电 触点快速通断， 可以有效地减少电弧烧蚀和电磁干扰等问题， 提高触点寿命。 在当突 跳式膜片由于长期反复动作内应力消失或制造质量不佳等原因变成蠕动或跳动不到位 时， 也能靠快跳式弹簧片瞬动的特点， 使触点迅速脱离接触至安全位置。

在动触头 11的下方的基座 4上设置触点间隙调节螺钉 13，通过该螺钉来调节动触 头 11与定触头 10在断开后的间隔距离， 使该距离达到电器产品的安全距离。

在端子 7的 U形支架 7.1靠近舌片支点的底面设置支点调节螺钉 12， 通过调节该 螺钉， 顶推支架上的凹槽即簧片的支点位置作微量的上下移动， 以使弹簧片 9在与支 点构成的动作中心处于触点间隙下方， 即使簧片处于动作临界位置。 在顶杆 6没有作 用到簧片 9前保持触点接通， 且在弹性膜片 2凹凸行程内使簧片反转， 以实现快跳式 弹簧片 9使一对电触点迅速的通断功能。

本发明充液式温度控制装置的工作过程简述如下：

图 3 所示的是盘形壳体与毛细管组成的封闭空间内的感温介质未发生气化膨胀时 的状态。 此时突跳式弹性膜片 2为相对封盖凹进状态， 与顶杆 6的上端头之间处于未 接触状态， 定触头 10与动触头 11处于接触状态， 温度控制装置处于导通状态。

图 5 所示的是盘形壳体与毛细管组成的封闭空间内的感温介质发生气化膨胀时的 状态。 当盘形壳体与毛细管组成的封闭空间内的部分感温介质在达到设定温度下发生 气化膨胀时， 突跳式弹性膜片 2会瞬间由凹进状态变为凸出状态并推动顶杆 6向下移 动， 顶杆 6的下移顶推弹簧片 9下移， 由于采用了突跳式弹簧片， 当弹簧片 9片身下 移越过弧形舌片的支点时， 会在弧形舌片的弹力作用下瞬间反转， 使定触头 10与动触 头 11快速脱离接触状态， 则温度控制装置处于断路状态。

随着配套的电加热器的断电， 制热器的温度会下降， 混合溶液介质的又会回归液 化态， 因而体积减小， 弹性膜片 2会自动回复到凹入状态， 则顶杆 6施加到弹簧片 9 的推力解除， 弹簧片 9在弧形舌片的带动下会迅速回弹， 使两个电触点回到接触状态， 则加热体又开始通电加热。

本发明利用多种溶剂和水的混合溶液， 可随所需不同的温控点的温度调整溶液组 分， 适用范围广， 且本发明采用的动力部件和开关部件的配合使电器安全问题得到保 障。

最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。 尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 依然可以对 本发明的技术方案进行修改和等同替换， 而不脱离本技术方案的精神和范围， 其均应 涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

权利要求书

1、 一种制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 其特征在于， 所述的液体 感温介质为水、 乙醇、 乙二醇三种成分或其中两种成分的混合溶液。

2、 根据权利要求 1所述的制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 其特征 在于， 所述混合溶液的容积比例为水 0-20%、 乙醇 0-10%、 乙二醇 80-95%。

3、 根据权利要求 2所述的制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 其特征 在于， 所述混合溶液的容积比例为乙醇 5%、 乙二醇 95%。

4、 根据权利要求 1所述的制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 其特征 在于， 所述混合溶液的容积比例为水 10-30%、 乙醇 65-85%、 乙二醇 2-8%。

5、 根据权利要求 4所述的制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 其特征 在于， 所述混合溶液的容积比例为水 18%、 乙醇 80%、 乙二醇 2%。

6、 一种制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 其特征在于， 所述的液体 感温介质为水、 甲醇、 乙二醇三种成分或其中两种成分的混合溶液。

7、 根据权利要求 6所述的制热器具充液式温度控制装置的液体感温介质， 其特征 在于， 所述混合溶液的容积比例为水 5~25%、 甲醇 70~90%、 乙二醇 2~8%。

8、 一种制热器具的充液式温度控制装置， 包括感温部件、 动力部件和开关部件， 所述的感温部件为毛细管 （3 )， 所述毛细管 （3 ) —端封闭， 另一端与所述的动力部件 连接， 其特征在于， 在所述毛细管 （3 )和动力部件腔体组成的封闭空间内充入如权利 要求 1-7任一项所述的液体感温介质。

9、 根据权利要求 8所述的制热器具的充液式温度控制装置， 其特征在于， 所述的 动力部件为由封盖 （1 ) 和弹性膜片 （2 ) 围成的盘形壳体， 所述封盖 （1 ) 顶部与所述 毛细管 （3 ) 连通， 所述的毛细管 （3 ) 为金属管， 其外径为 1.5-2.5mm， 所述的盘形 壳体与毛细管 （3) 的内部构成所述的封闭空间； 所述的弹性膜片 （2) 为突跳式弹性 膜片， 其自由状态形状为凹弧面， 在表面受到气化膨胀压力后突变为凸弧面。

10、 根据权利要求 8或 9任一项所述的制热器具的充液式温度控制装置， 其特征 在于， 所述的开关部件包括基座 （4)， 在基座 （4) 上部设置顶杆导盘 （5)， 在顶杆导 盘 （5) 中部的通孔内设置可在通孔内上下自由移动的顶杆（6)， 所述动力部件的弹性 膜片 （2) 设置在顶杆导盘 （5) 的上端并与顶杆 （6) 的上端头相对； 所述的开关部件 还包括弹簧片 （9)、 电触头、 接线端子， 所述接线端子设置在基座 （4) 上， 所述弹簧 片 （9) 的一端固定在第一端子 （7) 的支架 （7.1) 上， 所述弹簧片 （9) 的另一端为 悬臂端， 在悬臂端的端头设置第一电触头（10)， 所述的第一电触头与设置在第二端子 (8) 上的第二电触头 （11) 相对； 所述顶杆 （6) 的下端头抵在所述弹簧片 （9) 上。

11、 根据权利要求 10所述的制热器具的充液式温度控制装置， 其特征在于， 在所 述的弹簧片 （9) 的悬臂端设置一弧形舌片 （9.1)， 所述弧形舌片一端与所述悬臂端的 端头连接， 另一端抵在所述第一端子的支架 （7.1) 的凹槽内。

12、 根据权利要求 11所述的制热器具的充液式温度控制装置， 其特征在于， 在所 述第一端子的支架 （7.1) 的底面设置支架调节螺丝 （12)。