电加热开水器的改进 【发明领域】
本发明涉及对电热水壶和热水罐一类的电加热开水容器的一些改进。
【发明背景】
电热水壶和热水罐这类器具一般都装有浸没式电加热元件，包括一条盘旋状的金属线和用作绝缘的无机矿物质，带金属护套的加热元件本体与一块元件端板相连，并通过端板连到容器内部；这种传统的浸没式加热元件在诸如GB-A-2222025中有描述。另一种非浸没式的传统加热元件具有一条盘旋状金属线和用作绝缘的无机矿物质，如上所述的带金属护套的加热元件本体则被夹在或嵌在一块金属板的底面；这种传统的电加热元件在诸如WO 95／34188中有说明。
最近提出了一种所谓的厚膜电加热元件，它包括一个基片，在基片地一面有用印刷或其方法形成的电阻线或电阻层所构成的电阻加热元件。基片可以是一块薄的不锈钢片，其一面可以是由玻璃或陶瓷构成的电绝缘介质层，电阻加热元件就做在这个介质层上，同时在它上面也用玻璃或陶瓷做成另一个保护性电绝缘介质层。
通常都给电热水壶和热水罐这类器具装上一个元件保护控制装置，用以根据检测元件所探测到的温度状况来切断加热元件的电源，同时也常装有一个蒸汽探测器，以便当容器内的水到达沸点而产生蒸汽时切断加热元件的电源。元件保护控制装置一般包括一个或多个双金属元件，它与加热元件有紧密的热接触，且当元件温度升至一个预先设定的正常工作范围以上时，使控制装置中的电开关动作；元件保护控制装置的一个例子是我们制造并已上市的X型控制装置，在GB-A-2194099中已对这种装置作过描述，详情可参考其中的图3A，3B和3C。蒸汽探测器一般包括一个双金属或其它热敏元件，一个形状记忆效应(SME)器件，可以把这个器件安装在容器内当水开时蒸汽将碰上热敏元件的位置；蒸汽探测器的例子是我们制造并已上市的J型蒸汽探测器，这在GB-A-2212664中已有描述。
上述GB-A-2222025和WO-A-95／34187两者所描述的装置中，有一个元件保护控制装置和一个蒸汽探测器安装在开水容器的底座内，同时在容器内装有一根蒸汽管子，将蒸汽从容器的上部输送至容器底座内蒸汽探测器的位置。正如我们在英国专利申请No．9621517．3中所说的，GB 2222025和WO-A-95／34187描述的装置在蒸汽控制装置和元件保护控制装置之间的隔离不好，我们认为这将导致装置过早地失效，因为元件保护控制装置受到水蒸汽的污染。为了克服或至少大大减轻这一问题，我们的英国专利申请No．9621517．3(我们引用它作为本发明的参考)建议将容器的底部分成几个隔区，以使可能潮湿的蒸汽探测器四周与元件保护控制装置隔离。
本发明是我们为开发一种安全方便的元件保护控制器和蒸汽探测器安装装置，以使它们与上述厚膜型电加热元件建立动作联系而进行的深入研究的结果。
发明概要
按照本发明的第一种形式，元件保护控制装置和蒸汽探测器两者是通过它们的弹性接触片与上述原膜型电加热元件并置在一起的，以此造成与厚膜加热元件各线端部分的直接电连接。以前我们曾在GB-A-2308921中建议为X型元件保护控制装置提供弹性接触片，用来与印刷元件线的一对印刷触点直接接触。按照本发明的一种形式，我们建议为印刷元件线提供第二对印刷触点，并使蒸汽控制器通过它的弹性接触片与加热元件并置，以便和第二对印刷触点构成直接电接触。采用这种装置可将电源接到元件保护控制装置的电气终端上，并由此经过元件保护控制装置的弹性接触片接到加热元件的印刷元件线上。在印刷元件线的另一点处可能有一个第二断点装有第二对触点，蒸汽探测器的弹性接触片就直接连在这对触点上，例如在经过适当改装的J型蒸汽探测器中就是这样。
根据本发明，在元件保护控制装置，蒸汽探测器，以及加热元件之间的连接可以大大简化。例如与WO-A-95／34188的复杂装置相比，其中所有的金属汇流条在本发明中都可以不要，或用装在印刷元件线中的一个简单部件来代替。如果要将WO-A-95／34188的装置改变成适合于等容器制造商的要求，则在工具方面的花销很可观，同时该装置的金属汇流条也使成本增加，而本发明实际上可以不花多少钱就做成任何结构形式，因为这时唯一要改变的只是印刷元件线的布局，而这只需改变一下印刷线的印刷就行了。
我们可以把蒸汽探测器的动作调整得能启动徐沸控制运行，这时加热元件周期性地通断以保持容器内处于一个设定的温度，而且徐沸控制可以通过它的弹性接触片直接与加热元件线相连，即直接与印刷元件线另外的印刷触点相连。此外，容器本身可以有一个可手动调节的选择器开关，将容器设置在“烧开”模式(此时蒸汽探测器接入线路而徐沸控制器不在线路内)或“徐沸”模式，此时蒸汽探测器不包括在线路内，而一个周期性的热动开关对容器内的温度进行监控。加热元件的印刷线内还可以加进一些其它的印刷线路触点，以将通断开关和／或指示器直接与加热元件线相连，而且这些附加触点中有些可以做成马剌形，用于指示灯等的连接，这时与加热元件线可以用并联连接，而不象对控制器那样要用串联连接。
按照我们在英国专利中请No．9621517．3中所说的，最好能分隔地将元件保护控制器和蒸汽探测器安装到加热元件上去，以避免蒸汽探测器的潮湿环境对元件保护控制器产生有害的影响。在下面将要详细描述的本发明的一个实施例中，这种元件保护控制器和蒸汽探测器之间的隔离是通过一个支座来实现的，支座内隔开一定距离的隔离室用来安装X型元件保护控制器和J型蒸汽探测器。这个支座还可以安装到一个兼容的厚膜型元件上，使得元件保护探测器和蒸汽探测器的弹性接触片直接与加热元件线内的触点相连接。该支座结构上的另一个特点是，能装上由我们制造上市并在GB-A-2285717中描述过的CS2／CP7无电线连接系统的母接头部分，此连接系统可以让无电线的电加热壶或罐的容器部分以任何相对的旋转方位置于其底座上。
按本发明的另一种形式，也可推广到其印刷电路线内有多组触点的厚膜型电加热元件，以使下列两个或两个以上部件直接与它作电连接。一个元件保护控制器，一个保温控制器，一个蒸汽探测器，一个通断开关和一个或多个指示器。
本发明的上述和其它一些特征将在后面的权利要求书中予以陈述，并在下面结合所附各图进行说明。
【附图说明】
图1的透视图绘出了一个X型元件保护控制器，一个J型蒸汽探测器，和一个无线连接器入口，它们都安装在一个与厚膜型平面加热元件并置的支座内；
图2A是图1的装置安装到加热元件后的底视图；
图2B是图2A装置的侧视图；
图2C是说明如何将图1的装置安装到加热元件下面的透视图；
图2D和图2C一样，不过已将加热元件移走；
图2E是从一个侧面看图1的装置的透视图；
图3A和3B是一个厚膜印刷加热元件的印刷电路线的平面图，其中该加热元件具有让元件保护控制器和蒸汽探测器直接相连的结构。
示范性实施例的详细描述
参看图1，模压塑料支座1具有分开的室2，3和4，分别用来安装一个如GB-A-2308921中描述过的X型元件保护控制器5，一个基本上如GB-A-2285716中描述过的CS7无线连接器入口6，和一个基本上如GB-A-2212664中描述过的J型蒸汽探测器7。由于元件保护控制器5，连接器入口6和蒸汽探测器7都是英格兰德比郡巴克斯顿市Otter控制器有限公司(Otter controls Limited of Buxton)的现有产品，这儿将不对这些元件作详细描述，而仅在为了解本发明所需的范围内作些说明。
三个室2，3，和4设计成按卡入方式安装各个元件5，6和7，并使它们彼此隔开。尤其是装蒸汽探测器7的室4更远离装元件保护控制器的室2，以使后者受从前者来的潮气的影响的风险最小。将连接器入口室3安装在元件保护控制器和蒸汽探测器室2和4之间对此是有利的。
元件保护控制器5包含一个双金属元件8，它安装在一个塑料支座9内。双金属元件8与加热元件的表面并置，且二者处在紧密的热接触状态，当加热元件的温度超过预先设定值时它就开始动作。支座9能提供二级保护，它在双金属元件8不能有效地动作时投入工作，因为所选的支座9的材料当温度超过双金属元件8的正常工作温度时会软化，所以支座在控制器内的弹性压力下产生变形，并使一组开关触点(它们与受双金属元件8操纵的开关触点是分开的)打开。元件保护控制器5用来确定是否对相关的加热元件供电，而一对接触簧片10则用来与该加热元件的端点构成直接电接触。
装置入口连接器6直接与元件保护控制器5作电连接以向控制器供电，这种连接器可以允许无电线的水加热容器沿整个360°相对旋转方位安置在它的底座上。本发明不打算对连接器6或与其配接的CS4底座连接器部件(也是Otter控制器有限公司的一种上市产品)作任何改动。
蒸汽探测器7也是Otter控制器有限公司的一种上市产品。双金属元件11安装在开断杆12和弹性装置13之间，并根据它所处的状态决定开断杆12的位置，由此决定开关子部件14中一组开关触点(未示出)的状态。这些开关触点与一对簧片触头15相耦接，以与加热元件的端点直接电接触。
当把图1的装置与一个适当的电加热元件并装在一起(为此在支座上安了一个安装支架16)后，最终结构的电路从入口连接器6到元件保护控制器5，并由此通过簧片触头10到加热元件，然后通过加热元件的电阻加热线到蒸汽探测器7，经过簧片触头15，并通过加热元件线回到元件保护控制器5和入口连接器6。不难理解，元件保护控制器5或蒸汽探测器7一动作将使加热元件的电路断开。由于元件保护控制器5一动作就表示错误条件，例如不小心在容器未注水时就合上开关导致加热元件过热，故在元件保护控制器上来设置手动复位功能。但蒸汽探测器7可通过适当操作开断杆12来手动复位。
图2A至2C表示图1的装置与一个作为示例性的圆盘型加热元件20并置在一起的几个视图，而图2D和2E为图1的装置的附加视图。如在图2E中看待最清楚的那样，有一块盖板17安装在支座1上，后者有两个孔18和19，分别用于让蒸汽进入蒸汽探测器7的双金属元件11，及保护蒸汽能从蒸汽探测器室4向外排出。图2A，2D和2E还画出了元件保护控制器5上的安装支座16′。
图3A和3B示出了按本发明所说的印刷电路线的例子，图3A只表示印刷线的布局而一点也未画出元件保护控制器和蒸汽探测器，图3B的局部视图则表示元件保护控制器如何与加热元件相接。如图所示，加热元件如一个盘旋状线30，其第一对端点31由如图1装置中的元件保护控制器5的簧片触头10连起来，而第二对端点32则由如图1装置中的蒸汽探测器7的簧片触头15连起来。需要说明，图3A和3B的印刷线布局并不是为图1的装置而设计的，而只是作为可以采用的那类印刷线布局的例子。
处于端点31和端点32之间的印刷元件线部分33可以是有电阻的，以增加加热元件的功率，也可以是导电材料，这时仅起电路连接的作用。如需要的话，这部分线甚至可以与线的其它部分有不同的电阻率，例如用来改变元件保护控制器5的热响应。端点31和32在印刷线布局中的位置以及它们之间相互的位置可以很方便地变更，所以元件保护控制器和蒸汽探测器的位置几乎可以随心所欲地选择。
图3A中的阴影线区域33表示和元件保护控制器5的双金属元件8相配合的那部分加热元件，而且按照GB-A-2283156的说明。在这个区域的加热元件的绝缘盖内可以开一个孔，以保证双金属元件8与加热元件的热接触很紧密。元件保护控制器5的支架9可以装在这个孔外面的加热元件上，使其与加热元件的热交换稍为减少一些。
对元件保护控制器可以有几个安装点，例如焊接点或安装柱子。
上面结合几个具体实施例对本发明作了说明，但是我们可以对上述装置进行修改而不背离本发明的思路和范围。举例来说，当图1的装置固定在加热元件下面时(如图2A，2B和2C所示)，蒸汽探测器7的开断杆12是朝下这一事实使得制造一种无线型水加热装置成为可能，在这种装置中，把容器部分放在底座上及(或)把容器部分从底座上抬起将导致蒸汽探测器开路，同时使加热元件断开，有一个手动复位装置用来使蒸汽探测器回到接通的状态。这种装置的底座可以包括一个凸轮装置，用来与蒸汽探测器的开断杆相互作用。