專利名稱：用于家用電器加熱電阻的帶熱敏電阻和繼電開(kāi)關(guān)的溫度調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于小家電(煮水器，煮咖啡器，油炸器……)的加熱部件調(diào)節(jié)的領(lǐng)域，這些加熱部件可以由一個(gè)屏蔽電阻或由一個(gè)絲網(wǎng)印刷沉積的電阻敷銅電路構(gòu)成。
通過(guò)文獻(xiàn)DE1673503我們知道在電熱水器中使用熱敏電阻來(lái)探測(cè)水的沸騰和水的溫度，這些熱敏電阻可以啟動(dòng)一個(gè)硅可控整流器，以便切斷整塊的、屏蔽類(lèi)型部件的加熱電阻的供電。
同樣，文獻(xiàn)FR2191390描述了一個(gè)電器，它使用熱敏電阻以控制水的溫度和沸騰，熱敏電阻與一個(gè)晶體管的基極相連，以便使得由于熱敏電阻在溫度增加下所出現(xiàn)的電阻變化而使其成為導(dǎo)體。實(shí)際上，這些熱敏電阻中的一個(gè)位于屏蔽型，整體加熱部件的附近。
與該兩文獻(xiàn)相關(guān)聯(lián)的電器設(shè)備都具有在加熱部件供電電路的開(kāi)關(guān)和熱敏電阻溫度探測(cè)器之間使用中間部件的缺陷。
文獻(xiàn)EP510863中指出了直接使用熱敏電阻控制開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻被用于一個(gè)電磁繼電器線圈的供電電路中，熱敏電阻電阻值的增加會(huì)切斷流經(jīng)線圈的電流，因而直至加熱部件供電的繼電器開(kāi)路，加熱部件是一個(gè)屏蔽類(lèi)型的整塊部件。該解決方案使用標(biāo)準(zhǔn)的、較大尺寸的熱敏電阻，其在一個(gè)電磁控制電路中的插入與用于轉(zhuǎn)換家用電器常見(jiàn)的2000到3000W功率的公知類(lèi)型的電磁控制電流相容。本解決方案不允許考慮使用小尺度的熱敏電阻，因?yàn)?，考慮到繼電器工作所需要的電流，熱敏電阻會(huì)自動(dòng)變熱，并且在調(diào)節(jié)設(shè)備中產(chǎn)生干擾。
另外，通過(guò)文獻(xiàn)EP574310，我們知道一種使用在煮水器結(jié)構(gòu)中的加熱盤(pán)，電阻敷銅電路是由玻璃質(zhì)的電絕緣層上的絲網(wǎng)印刷沉積而制成的，以構(gòu)成電器的加熱部件。溫度探測(cè)裝置，沸騰裝置以及當(dāng)這些加熱盤(pán)遇到過(guò)熱時(shí)的保護(hù)裝置使用基于雙金屬元件和/或熱保險(xiǎn)元件的傳統(tǒng)裝置，例如在文獻(xiàn)PCT WO95/11516中披露的。
本發(fā)明的目的之一是設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的裝置，它具有反應(yīng)快速并且成本低廉，特別是在過(guò)熱時(shí)用于加熱部件是屏蔽電阻或絲網(wǎng)印刷敷銅電路的加熱盤(pán)的保護(hù)。
本發(fā)明輔助目的是當(dāng)電器用于裝盛液體時(shí)，將液體沸騰探測(cè)裝置或加熱溫度限制裝置結(jié)合到過(guò)熱保護(hù)裝置中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是使用熱敏電阻作為溫度探測(cè)裝置，以啟動(dòng)插入在家用電器加熱電阻供電電路中的繼電開(kāi)關(guān)。
發(fā)明的一般原理是利用一個(gè)繼電器，它可以手動(dòng)，并且通過(guò)至少一個(gè)熱敏電阻控制通過(guò)該繼電器控制線圈的電流，也就是說(shuō)通過(guò)一個(gè)組件，其電阻根據(jù)它所暴露下的溫度而變化，并且在確定的溫度下會(huì)突然擊穿。
進(jìn)一步地，絲網(wǎng)印刷電阻敷銅電路的使用能夠設(shè)計(jì)出繼電器供電的簡(jiǎn)單解決方案，因而熱敏電阻調(diào)節(jié)更加有效。
對(duì)于家用電器，本發(fā)明借助于溫度調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括一個(gè)與加熱部件有熱連接的盤(pán)的加熱體，所述溫度調(diào)節(jié)器還包括一個(gè)可以切斷加熱部件供電的電磁繼電器，至少一個(gè)插入在繼電器控制電路中并且被置于水的加熱區(qū)的附近或與加熱盤(pán)，如果有的話，有熱接觸的熱敏電阻，其特征在于熱敏電阻或與熱敏電阻相關(guān)的電阻最小值被如此確定，當(dāng)電器正常工作時(shí)，繼電器控制電路中所承受的最大電流大于繼電器閉合觸點(diǎn)的維持電流，但小于允許繼電器觸點(diǎn)閉合的電流。
該構(gòu)造能夠限制這個(gè)或這些熱敏電阻的自動(dòng)變熱。
因此，本發(fā)明的特征在于使用熱敏電阻以避免流過(guò)的電流太大而形成的自動(dòng)變熱，在電磁控制電路中所允許的最大電流被限制于維持電磁觸電閉合必要的電流。因此，觸點(diǎn)的閉合將通過(guò)繼電器的物理動(dòng)作而獲得。為此，我們最好使用一個(gè)小尺度的熱敏電阻。
特別地，溫度調(diào)節(jié)器帶有一個(gè)用于解決加熱盤(pán)過(guò)熱的熱敏電阻。
我們稱為過(guò)熱熱敏電阻的該熱敏電阻具有一個(gè)正的溫度系數(shù)，以使得由于溫度增加而帶來(lái)的該熱敏電阻歐姆值的增加可能將電磁繼電器控制電路中的電流減小到低于維持繼電器閉合觸點(diǎn)的最小值。
在該設(shè)備的一個(gè)變化中，一個(gè)歐姆值在電器使用時(shí)變化很小的電阻被插入到具有熱敏電阻或熱敏電阻組合的繼電器控制電路中。這就可以使得熱敏電阻的歐姆值適應(yīng)繼電器的特性，特別是適應(yīng)其工作標(biāo)稱電壓值。
在過(guò)熱熱敏電阻連接的一個(gè)特殊例子中，熱敏電阻一方面通過(guò)熱敏電阻表面與熱盤(pán)或熱連接于加熱裝置的盤(pán)熱接觸的觸點(diǎn)，另一方面在與熱敏電阻相對(duì)面上通過(guò)一個(gè)由支撐維持的柔性薄片被連接到溫度調(diào)節(jié)器電路中，以便實(shí)現(xiàn)與熱敏電阻相適應(yīng)的電磁繼電器控制電路的電氣連續(xù)性。
在另一個(gè)發(fā)明實(shí)施例中，過(guò)熱熱敏電阻由至少一個(gè)被插入到加熱電阻螺線圈中的絲網(wǎng)印刷沉積構(gòu)成。
根據(jù)該后一實(shí)施例，更好地，過(guò)熱熱敏電阻被安置于一個(gè)基本上等于屏蔽部件長(zhǎng)度的長(zhǎng)度上，或者當(dāng)加熱部件是絲網(wǎng)印制電阻時(shí)基本上等于加熱電阻螺線圈的長(zhǎng)度上，以便探測(cè)加熱盤(pán)本身的過(guò)熱。
另外，溫度調(diào)節(jié)器包括一個(gè)用于探測(cè)液體沸騰的第二熱敏電阻，所述熱敏電阻由清漆類(lèi)型的防水層形成蒸汽防護(hù)，并且被機(jī)械性地安裝在電器蒸汽回路中。該熱敏電阻，在下面的描述中我們將稱其為沸騰熱敏電阻，最好與過(guò)熱熱敏電阻電氣串聯(lián)安裝，以便簡(jiǎn)化溫度調(diào)節(jié)器組件的安置。同樣可以使用一個(gè)被稱為熱水熱敏電阻，它能夠探測(cè)某一溫度，例如70℃，以便在該溫度下停止加熱。該熱敏電阻可用于煮水器體上。一個(gè)可以在電器外部接觸到的雙位置電氣轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)被插入到電磁繼電器控制電路中，它可以由使用者手動(dòng)動(dòng)作。所述轉(zhuǎn)換器的每一個(gè)位置可以使得在電磁繼電器控制電路中或者加入所述的熱水熱敏電阻，或者加入所述的沸騰熱敏電阻。
根據(jù)發(fā)明的一個(gè)特殊實(shí)施例，所用的電磁繼電器是一個(gè)供電電壓為220V交流電的繼電器。
根據(jù)發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，繼電開(kāi)關(guān)的控制電路的供電通過(guò)一個(gè)建立在加熱部件上的分壓電橋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的裝置及最少的輔助器件適應(yīng)控制電路的電氣特性。
進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)分壓電橋的連接可以在加熱部件的不同地方進(jìn)行，以便繼電開(kāi)關(guān)控制電路的供電電壓接近于繼電器工作標(biāo)稱電壓值。能夠?qū)⒖刂评^電器的線圈的供電電路電壓調(diào)節(jié)到最接近于工作標(biāo)稱值是很重要的，因?yàn)榻z網(wǎng)印刷的處理在所沉積層的物理特性中具有足夠大的擴(kuò)散(dispersion)。
在發(fā)明設(shè)計(jì)的另一個(gè)變化中，溫度調(diào)節(jié)器包括一個(gè)避免加熱部件過(guò)熱的第二裝置，它由一個(gè)能夠突然恢復(fù)的雙金屬片構(gòu)成，被置于加熱部件的表面上，還包括一個(gè)當(dāng)該雙金屬片在加熱部件過(guò)熱帶來(lái)的溫度非正常增高作用下恢復(fù)時(shí)，打開(kāi)加熱電阻供電電路的桿。該雙重保護(hù)在第一過(guò)熱探測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)顯著地限制了加熱盤(pán)非正常過(guò)熱的破壞作用。
本發(fā)明可以通過(guò)表示性的并且示出實(shí)施例的附圖被更好地理解，其中-

圖1是一個(gè)帶有一個(gè)屏蔽電阻的加熱盤(pán)的剖視圖，-圖2示出了熱敏電阻的物理特性，-圖3是一個(gè)具有一個(gè)絲網(wǎng)印刷電阻敷銅電路的加熱盤(pán)的一個(gè)液體加熱的電器的剖視圖，-圖4示出了，根據(jù)一個(gè)正視圖，加熱盤(pán)的部分包括過(guò)熱熱敏電阻，-圖5是一個(gè)加熱部件上溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一個(gè)可能的電氣簡(jiǎn)圖，-圖6示出了一個(gè)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)電氣簡(jiǎn)圖的一個(gè)變化，-圖7在一個(gè)加熱盤(pán)部分視圖中示出了控制電路的供電原理，-圖8在加熱盤(pán)的正視圖上示出了熱敏電阻安置的一個(gè)變化，-圖9在剖示中簡(jiǎn)要地示出了一個(gè)第二過(guò)熱探測(cè)器的安置。
圖1在剖示中示出了一個(gè)加熱盤(pán)1，它由一個(gè)用于容納加熱液體的不銹金屬槽3，一個(gè)作為底部散熱器的金屬盤(pán)2，以及一個(gè)有隱藏屏蔽電阻5構(gòu)成的加熱部件所組成。所使用的熱敏電阻10具有一個(gè)非常小的尺度，以提供一個(gè)很好的反應(yīng)性。
實(shí)際上，如同我們已經(jīng)提到的，由加熱部件所產(chǎn)生的功率使得所使用的熱敏電阻的反應(yīng)性為了很明顯的安全性的原因而必須是很高的。該反應(yīng)性基本上是由熱敏電阻的較小尺度，特別是其厚度決定的。實(shí)際上，在熱敏電阻的反應(yīng)性中，表面并不起很大的作用，因?yàn)樵摫砻媾c加熱表面或表面的一個(gè)影像相接觸，熱敏電阻的總電阻的變化速度與其厚度相關(guān)聯(lián)。
然而，當(dāng)我們使用小尺度的部件流過(guò)電流時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)加熱現(xiàn)象。我們可以說(shuō)所使用的熱敏電阻，當(dāng)其輻射功率低于吸收功率時(shí)，將會(huì)發(fā)生自動(dòng)加熱。因此，或者增加輻射功率，或者減小吸收功率。
輻射功率隨著輻射表面與環(huán)境溫度和熱敏電阻之間的溫差的乘積而變化。通過(guò)增加熱敏電阻的表面，能夠增加輻射功率。
吸收功率隨著流過(guò)熱敏電阻的電流平方，及熱敏電阻所具有的電阻值而變化，所述電阻R由下面的等式給出R=ρe/S這里ρ是熱敏電阻的電阻系數(shù)，e是熱敏電阻的厚度，S是熱敏電阻電接觸表面的第一近似值。
因此，為減小吸收功率的方法之一是減小熱敏電阻的厚度及增加接觸表面。因而熱敏電阻厚度的減小對(duì)于提高熱敏電阻反應(yīng)性以及對(duì)于減小吸收功率很重要。
在此情況下，最好保持調(diào)節(jié)分支的電阻總值，以便繼電器工作在其標(biāo)稱電壓下。
作為熱敏電阻厚度減小的補(bǔ)充或者直接地，吸收功率的減小也可以通過(guò)減小電流而獲得，并且同樣減小吸收功率計(jì)算中其值的平方所引起的干擾電流。
該電流的減小也可以通過(guò)選擇小維持電流的繼電器而得到。然而，我們很快就會(huì)碰到技術(shù)問(wèn)題。
在另一個(gè)方向上，本發(fā)明的特定目的是限制流過(guò)熱敏電阻的電流為維持閉合觸點(diǎn)的電流，觸點(diǎn)閉合是手動(dòng)進(jìn)行的。
因此，必須的電流可以以因數(shù)2被減小，吸收功率可以以因數(shù)4減小。
考慮到該減小，可以使用在參與調(diào)節(jié)的電阻值定義中起作用的有效厚度非常小的，小于幾個(gè)毫米的熱敏電阻，因而這些熱敏電阻就不具有自動(dòng)加熱。
通過(guò)該吸收功率的減小，同樣可以將熱敏電阻的有效面積減小到小于10平方毫米。
在本實(shí)施例中，所使用的熱敏電阻10具有一個(gè)1.6毫米×1.6亳米的有效表面，高度為0.8毫米。這類(lèi)部件由于其很小的尺度通常被命名為“片”。下面，我們將使用術(shù)語(yǔ)微熱敏電阻以表示這類(lèi)特殊的具有小尺度的熱敏電阻，使得該尺度的減小唯一地與其厚度和/或其表面相關(guān)聯(lián)。
在所舉出的例子中，加熱盤(pán)被用于煮水器類(lèi)型的水加熱器6上。因此，使用微熱敏電阻10以避免加熱盤(pán)1的干燒。該微熱敏電阻10的構(gòu)型是這樣的，其電阻在水加熱時(shí)低于550Ω，有水垢層存在也是如此，并且在缺水時(shí)大于4000Ω。位于擴(kuò)散器底部2的熱敏電阻10，也盡可能接近于加熱電阻5，因此它具有一個(gè)直到120℃溫度時(shí)低于550Ω的電阻，并且在接近135℃有大于4000Ω的電阻。
這可能只在熱敏電阻的厚度上起作用，因此該熱敏電阻具有更大的表面。在這種情況下，熱敏電阻的電阻值的升高總體上有所減小，這適于串聯(lián)入一個(gè)固定電阻，以便保持控制繼電器調(diào)節(jié)電路的電阻總值。
圖2上所示的曲線l示出了干加熱的微熱敏電阻10的電阻隨著它所承受的溫度的變化。該典型的曲線能夠看到，該微熱敏電阻的電阻有一個(gè)微小的變化，直到某一溫度，在該溫度下電阻發(fā)生一個(gè)非常大的增長(zhǎng)，然后該值在約15℃的一段內(nèi)有很大的增加。該電阻在非常小的溫度范圍內(nèi)具有快速增長(zhǎng)的特性在本發(fā)明中被很好的利用，它將在后面被解釋。
圖1所示的微熱敏電阻10借助于在均勻加熱區(qū)上的一個(gè)支撐片16，并且由于其較小的尺度，被安置于緊鄰加熱部件5，由于其緊鄰加熱部件的耦合以及由于其較小的熱慣性，這就會(huì)使得該部件有很大的反應(yīng)性。該微熱敏電阻10通過(guò)一個(gè)電絕緣膜7與分散器底部2電絕緣。另外，通過(guò)連接電線9，它被插入到能夠切斷加熱部件供電的電磁控制電路中，電線之一被連接到構(gòu)成上部電極的軟薄片16，另一條被連接到一個(gè)薄膜導(dǎo)體上，例如一個(gè)構(gòu)成下電極的銀電極17。
在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，當(dāng)加熱部件是一個(gè)水下電阻時(shí)，很明顯地可以使用一個(gè)該微熱敏電阻。在圖中的情況，熱敏電阻被安置于容納有要加熱液體的容器的外部，在與加熱部件有熱連接的金屬板上。
圖3在剖示中所示的加熱盤(pán)1具有一個(gè)作為加熱部件的絲網(wǎng)印刷電阻敷銅電路。因此，一個(gè)金屬盤(pán)2被一個(gè)電絕緣但是導(dǎo)熱的層4所覆蓋，例如玻璃質(zhì)的結(jié)構(gòu)。在該層4上放置有一個(gè)最好是由絲網(wǎng)印刷沉積的電阻敷銅電路8，其端部與一個(gè)電流源相連。該電阻敷銅電路8也可以是一個(gè)金屬玻璃結(jié)構(gòu)，以便具有良好的導(dǎo)電性。該敷銅電路的軌跡是這樣的，它能夠均勻加熱安置它的盤(pán)。最好使用例如圖8所示的螺旋形的軌跡。所使用材料的選擇、特性和該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)不是本發(fā)明的目的，它們另外在文獻(xiàn)EP574310中被充分地描述了。
在電阻敷銅電路的兩螺線圈之間插入了一個(gè)微熱敏電阻10，它通過(guò)一個(gè)可以是銀電極或全部是其他金屬的導(dǎo)電薄膜與絕緣層4有熱接觸。
所考慮的電阻基本上由微熱敏電阻10的內(nèi)部容量所確定。同樣在該構(gòu)造中，插入有該微熱敏電阻10的電磁繼電器供電電路的電氣連續(xù)性通過(guò)與電磁繼電器供電電路一部分相連的銀電極12，以及通過(guò)由一個(gè)支撐18維持的軟薄片16來(lái)保證，支撐一方面可以將該薄片16支撐在微熱敏電阻10上，另一方面支撐在一個(gè)接線柱導(dǎo)體14上。該接線柱14也可以同銀電極12有相同特性。一個(gè)軟薄片的使用能夠?qū)⑽崦綦娮?0維持在銀電極12上，并且當(dāng)電器工作時(shí)保證一個(gè)良好的電接觸，電器工作會(huì)產(chǎn)生不同部件的很大的熱膨脹。
微熱敏電阻10在電磁繼電器30的供電電路上的電連接最好必須是同樣的溫度，以避免電熱效應(yīng)現(xiàn)象。因此，如果連接之一是通過(guò)電極12來(lái)實(shí)現(xiàn)的，接線柱14最好位于電絕緣層4上。
圖4在加熱盤(pán)正視圖上示出了微熱敏電阻10的位置和連接，這里軟薄板16的支撐18由于對(duì)清晰的擔(dān)心而未被示出?；谕瑯拥膿?dān)心，微熱敏電阻10只以體積的方式被示出，以便更好地看到其與電路的連接。為簡(jiǎn)化微熱敏電阻的使用和其連接，電阻敷銅電路8，通過(guò)在其曲率上的一個(gè)折斷，具有一個(gè)仔細(xì)研究的凹處20，以使得不出現(xiàn)一個(gè)由于在該地點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度梯度太大會(huì)造成工作時(shí)局部過(guò)熱的曲線半徑。
圖5示出了一個(gè)安裝有符合本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)器的加熱盤(pán)的可能的電氣簡(jiǎn)圖。在這里加熱部件5,8通過(guò)接線柱38被連接到網(wǎng)絡(luò)28上。在該電路中插入了一個(gè)由線圈32控制的電磁繼電器30。該繼電器30也可以手動(dòng)動(dòng)作以使電器運(yùn)行。
線圈32的供電電路也可以是與主電路獨(dú)立的，然而，一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案是在加熱部件5,8的供電電壓上提取繼電器供電所必需的電壓。
因此，第一種解決方案在于使用一個(gè)交流低電壓繼電器或者一個(gè)220V繼電器線圈，它在磁性回路上包括一個(gè)富里杰(Frager)螺線圈，以避免震動(dòng)，在該情況下，電磁鐵控制電路被連接到加熱部件5,8的兩個(gè)接線柱38上。
第二個(gè)解決方案在于從加熱部件5,8的供電電壓中分路出一個(gè)電壓，該部件的長(zhǎng)度足以準(zhǔn)確地分出一個(gè)適于給電磁鐵32的控制電路供電的電壓。因此，該控制電路的供電電壓由一個(gè)在加熱電阻5,8的一個(gè)部分40之上，A和B兩點(diǎn)之間的電壓分路器橋所保證。一個(gè)二極管35和一個(gè)電容37能夠整流和簡(jiǎn)單地過(guò)濾交流電壓。
因此該控制電路包括過(guò)熱微熱敏電阻10，以及一個(gè)通常在家用電器上碰到的手動(dòng)停止加熱的開(kāi)關(guān)26。當(dāng)電器是水加熱器時(shí)，感興趣的是能夠探測(cè)液體的沸騰。因此，一個(gè)沸騰微熱敏電阻24與一個(gè)過(guò)熱微熱敏電阻電氣串聯(lián)，以使得微熱敏電阻的這個(gè)或那個(gè)能夠在繼電器30的控制上動(dòng)作。
被置于由于沸騰而產(chǎn)生的蒸汽流中的沸騰微熱敏電阻24具有一個(gè)適于探測(cè)沸騰的特性，也就是說(shuō)其電阻直到溫度接近于80℃時(shí)是正常的，并且在溫度大于90℃時(shí)大于4000Ω。該沸騰微熱敏電阻被包裹在清漆中或有雙絞線引出的盒中。
當(dāng)使用兩個(gè)熱敏電阻10,24時(shí)，最好調(diào)整每一個(gè)的標(biāo)稱值以使得它們的串聯(lián)能夠?qū)㈦娏骶S持在前面所指出的水平，也就是說(shuō)低于允許繼電器觸點(diǎn)閉合的值。
圖6示出了帶有適于本發(fā)明溫度調(diào)節(jié)器的加熱盤(pán)的電氣簡(jiǎn)圖的一個(gè)可能變化，在這里第三個(gè)被稱為熱水熱敏電阻56，它用于探測(cè)一個(gè)低于水沸騰溫度的閾值，例如70℃，被電氣并聯(lián)于沸騰熱敏電阻24。
物理上，該微熱敏電阻56相對(duì)于煮水器是局部的。一個(gè)手動(dòng)雙位置并且能夠由使用者在外部接觸到的電轉(zhuǎn)換器54被插入到電磁繼電器的控制電路中，所述轉(zhuǎn)換器的每一個(gè)位置能夠在電磁繼電器控制電路中或者接入所述熱水熱敏電阻56，或者接入沸騰熱敏電阻24。
因此，當(dāng)電器工作時(shí)，使用者通過(guò)轉(zhuǎn)換器54選擇希望水沸騰，或者僅僅是在一個(gè)被稱為熱的溫度，例如70℃。對(duì)于后一種情況，微熱敏電阻56具有標(biāo)稱電阻值直到溫度接近于60℃低于550Ω，而在溫度大于70℃時(shí)大于4000Ω。
裝置的反饋原理是基于部件電阻的局部增加，開(kāi)關(guān)也可以被安置得距加熱區(qū)域有一段距離，特別是在煮水器的把上，這就能超過(guò)煮水器的整個(gè)高度，特別是超過(guò)底座的高度，當(dāng)煮水器或電器具有一個(gè)可移動(dòng)供電底座時(shí)。
為調(diào)節(jié)繼電器控制電路所具有的電阻，在電器使用時(shí)可以插入一個(gè)歐姆值相對(duì)穩(wěn)定的電阻。這可以是一個(gè)常用的電阻，因而，在其位置稍微接近于或完全遠(yuǎn)離加熱區(qū)域的溫度范圍內(nèi)，其歐姆值變化很小。
圖7在加熱盤(pán)1的正視圖中更加具體地示出了用于分出電磁鐵30控制供電電壓的機(jī)構(gòu)。所展示的例子涉及到一個(gè)絲網(wǎng)印刷電阻敷銅電路，但它完全可以用于屏蔽類(lèi)型部件。電路的B點(diǎn)被物理上連接到接線柱38之一，接線柱表示電阻敷銅電路8的端子之一。點(diǎn)A的位置能夠獲取所希望的電壓。
實(shí)際上，考慮到兩個(gè)變化，具有一個(gè)供電電壓調(diào)節(jié)器顯得就是重要的了-擴(kuò)散總是可能出現(xiàn)在盤(pán)8或屏蔽部件5的絲網(wǎng)印刷的質(zhì)量上，點(diǎn)A的固定位置由于錯(cuò)誤的供電電壓會(huì)造成繼電器機(jī)能障礙。
-在熱敏電阻制造以及它們?cè)诜浅Ｕ碾娏鞣秶鷥?nèi)使用時(shí)所造成的大的波動(dòng)，使得電壓調(diào)節(jié)裝置低于它所被供電的電壓。
可以設(shè)置一個(gè)區(qū)域42，在這里點(diǎn)A必須被連接以使得點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的電壓對(duì)應(yīng)于為了電磁鐵30工作而需要的供電電壓。一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案可以是在該區(qū)域的中部連接，以便在統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度上限制在電壓值上的波動(dòng)。
更好地，在該電壓值上的精度可以通過(guò)在A點(diǎn)上安置一個(gè)能夠支撐在絲網(wǎng)印刷的銀片44上的軟薄片或類(lèi)似的裝置而得到改善。
通過(guò)在區(qū)域42上設(shè)置多個(gè)片，即p1,p2和p3，可以將點(diǎn)A連接到這些片之一上，因此這就表現(xiàn)了三種連接選擇，以便點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的電壓能夠更好地接近于為電磁鐵30供電所需要的電壓。因而，對(duì)于絲網(wǎng)印刷電阻可以將電磁鐵30供電電壓誤差降低到±3％，而對(duì)于屏蔽類(lèi)型部件降低到±5％。
在本發(fā)明的另一個(gè)可能的構(gòu)造中，圖8示出了一個(gè)加熱盤(pán)的正視圖，其中電阻敷銅電路8由于清楚的原因被故意地涂成黑色。在該構(gòu)造中，熱敏電阻10是一個(gè)被絲網(wǎng)印刷在絕緣體4上位于兩個(gè)電阻敷銅電路繞組之間的電阻，以便具有一個(gè)相對(duì)較大的接觸表面。
更好地，該熱敏電阻10的長(zhǎng)度是這樣的，其兩個(gè)連接46相互之間鄰近，因此熱敏電阻就具有一個(gè)螺線圈的形狀。該構(gòu)形，它也可以被用于屏蔽類(lèi)型的電阻，是非常好的，因?yàn)樗軌蛱綔y(cè)一個(gè)可能的由于煮水器傾斜而造成的煮水器局部干燒。
實(shí)際上，該熱敏電阻可以被看作是許多小尺寸，并且在尺度上與前述的微熱敏電阻差不多的微熱敏電阻“單元”串聯(lián)在一起。因此熱敏電阻的總電阻是微熱敏電阻“單元”電阻Ri之和。該值被調(diào)節(jié)以具有與前述微熱敏電阻相似的特性。如果這些電阻Ri之一隨著溫度局部增加而增加，那么熱敏電阻的總電阻也不斷增加，直到其值使得線圈供電電路中控制電流太小造成繼電器斷開(kāi)。該敷銅電路也可以限制在多個(gè)串聯(lián)在一起的點(diǎn)狀區(qū)域。
根據(jù)前述的構(gòu)造之一，加熱圓盤(pán)1可以安裝有一個(gè)防止圓盤(pán)過(guò)熱的第二保護(hù)裝置，它是一個(gè)可以突然恢復(fù)的雙金屬片36，系統(tǒng)在前述類(lèi)型的電器中是普遍公知的。因此，如圖9所示，該雙金屬片36被安置在電阻敷銅電路8或屏蔽類(lèi)型電阻5之上，并通過(guò)一個(gè)薄膜或一個(gè)片狀絕緣體50進(jìn)行電絕緣。它可以是，例如，0.1毫米厚的云母薄片。該絕緣體50也可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷來(lái)被安置。
當(dāng)雙金屬片36恢復(fù)時(shí)，觸點(diǎn)34也可以借助一個(gè)桿52的突然打開(kāi)來(lái)動(dòng)作。當(dāng)溫度在大約20℃時(shí)，它會(huì)自動(dòng)地重新就位。該雙金屬片36可以在比微熱敏電阻10更長(zhǎng)的時(shí)間里反應(yīng)。安置于盤(pán)8上時(shí)，其工作溫度大約是250℃。當(dāng)然也可以將雙金屬片36安置在局部除垢(décapée)的加熱盤(pán)1或電絕緣4上，以改變其特性(工作溫度大約在130℃)。
該裝置的運(yùn)行如下。當(dāng)電器通過(guò)物理上開(kāi)動(dòng)繼電器30運(yùn)行時(shí)，例如通過(guò)使用者啟動(dòng)一個(gè)按鈕，加熱部件5,8流過(guò)電流以使其加熱，并且能夠直接或間接地提高水溫6。
過(guò)熱和沸騰以及熱水微熱敏電阻10,24,56的每一個(gè)都具有約幾百歐姆的電阻，在加熱開(kāi)始是變化很小，以使得繼電器30的觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。繼電器30的供電電路就被形成了，使得流過(guò)熱敏電阻10,24,56，以及繼電器控制器的最大電流大于維持繼電器30閉合觸點(diǎn)的電流，但小于繼電器轉(zhuǎn)換的電流，也就是說(shuō)典型地是10mA的量級(jí)。為了使得在微熱敏電阻處不會(huì)產(chǎn)生加熱，由于它們較小的尺度，該布置必需被安置在流經(jīng)它們的電流中。
從那時(shí)起，繼電器30必需被手動(dòng)動(dòng)作以閉合觸點(diǎn)，在其控制電路中所使用的最大電流由于上述原因而不允許該轉(zhuǎn)換。
當(dāng)使用者通過(guò)控制器54選擇水溫升高直到沸騰的情況下，或當(dāng)該控制器不可用的情況下，當(dāng)水達(dá)到沸騰時(shí)，沸騰微熱敏電阻24的電阻顯著增加，并且具有大于4000Ω的值，由于微熱敏電阻10,24是被串聯(lián)在電磁鐵30的控制電路中，使得流過(guò)電磁鐵30的控制線圈32的電流變得小于維持觸點(diǎn)閉合的最小電流。
因此，電磁鐵30的觸點(diǎn)突然打開(kāi)，中斷了加熱部件5,8的供電。對(duì)于兩個(gè)熱敏電阻的每一個(gè)，不明確的溫度范圍被減小到15℃。在該區(qū)域內(nèi)，繼電器是打開(kāi)的或仍然是閉合的。當(dāng)使用者通過(guò)轉(zhuǎn)換器54單一選擇將水溫設(shè)置低于沸騰閾值時(shí)，基于其工作原理也可以獲得同樣的推論。
同樣，當(dāng)盤(pán)1在缺水加熱時(shí)，過(guò)熱熱敏電阻10在接近120℃時(shí)的電阻顯著增加，超過(guò)幾千歐姆，并且產(chǎn)生了一個(gè)電磁鐵30控制線圈32的供電電流下降，很快地，引起觸點(diǎn)打開(kāi)。為了更加安全，電磁鐵也可以是雙極的。
當(dāng)裝置不工作的偶然情況下，與加熱部件5,8有熱接觸的雙金屬片36能夠在電器損壞之前切斷該加熱部件的供電。
因此，本發(fā)明帶來(lái)了一個(gè)很經(jīng)濟(jì)的溫度調(diào)節(jié)器，不需要任何電子放大。因此本發(fā)明可以用一個(gè)典型的5mA控制電流轉(zhuǎn)換220V下10/15A的電流，或者說(shuō)3000倍的放大。另外，裝置是簡(jiǎn)單的，快速的并且是體積小的，能夠調(diào)節(jié)和保護(hù)屏蔽類(lèi)型電阻或絲網(wǎng)印刷電阻加熱裝置，加熱裝置可以是煮水或咖啡類(lèi)型的熱水器。該發(fā)明也可以用于煮飯器，油炸器，蒸器，烤面包器，等等。
可能的工業(yè)應(yīng)用發(fā)明可以用于加熱器調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說(shuō)是在廣大公眾使用的電器調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1．一種用于家用電器的溫度調(diào)節(jié)器，包括一個(gè)具有與加熱部件(5,8)有熱連接的盤(pán)(2)的加熱體(1)，所述溫度調(diào)節(jié)器還包括一個(gè)可以切斷加熱部件(5,8)供電的電磁繼電器(30)，至少一個(gè)插入在繼電器(30)控制電路中，并且被置于水的加熱區(qū)的附近或與加熱盤(pán)(2)，如果有的話，有熱接觸的熱敏電阻(10,24)，其特征在于熱敏電阻(10,24,56)或與熱敏電阻相關(guān)的電阻最小值被如此確定，當(dāng)電器正常工作時(shí)，繼電器控制電路中所承受的最大電流大于繼電器閉合觸點(diǎn)的維持電流，但小于允許繼電器觸點(diǎn)閉合的電流。
2．根據(jù)前述權(quán)利要求的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于一個(gè)歐姆值在電器使用時(shí)變化很小的電阻被插入到具有熱敏電阻(10,24)或熱敏電阻組合(10,24,56)的繼電器控制電路中。
3．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于一個(gè)過(guò)熱熱敏電阻(10)具有一個(gè)正的溫度系數(shù)，以使得由于溫度增加而帶來(lái)的該熱敏電阻(10)歐姆值的增加可能將電磁繼電器(30)控制電路中的電流減小到低于維持繼電器閉合觸點(diǎn)的最小值。
4．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于過(guò)熱熱敏電阻(10)一方面通過(guò)熱敏電阻(10)表面與熱盤(pán)(2)或熱連接于加熱裝置的盤(pán)的觸點(diǎn)(12)，另一方面在與熱敏電阻(10)相對(duì)面上通過(guò)一個(gè)由支撐(18)維持的柔性薄片(16)被連接到溫度調(diào)節(jié)器電路中，以便在熱敏電阻(10)處實(shí)現(xiàn)電磁繼電器(30)控制電路的電氣連續(xù)性。
5．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于過(guò)熱熱敏電阻(10)由至少一個(gè)被插入到加熱電阻(8)螺線圈中的絲網(wǎng)印刷沉積構(gòu)成。
6．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于過(guò)熱熱敏電阻(10)被安置于一個(gè)基本上等于屏蔽部件(5)長(zhǎng)度的長(zhǎng)度上，或者當(dāng)加熱部件是絲網(wǎng)印制電阻時(shí)基本上等于加熱電阻(8)螺線圈的長(zhǎng)度上。
7．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于它包括一個(gè)用于探測(cè)液體(6)沸騰的第二熱敏電阻(24)，所述熱敏電阻(24)由清漆類(lèi)型的防水層形成蒸汽防護(hù)，并且被機(jī)械性地安裝在電器蒸汽電路中。
8．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于沸騰熱敏電阻(24)與過(guò)熱熱敏電阻(10)電氣串聯(lián)安裝。
9．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于至少熱敏電阻(10,24)的一個(gè)具有參與到調(diào)節(jié)的小于2mm的有效厚度。
10．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于至少熱敏電阻(10,24)的一個(gè)具有參與到調(diào)節(jié)的小于10mm2的有效表面。
11．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于所使用的電磁繼電器(30)是一個(gè)低壓交流繼電器。
12．根據(jù)權(quán)利要求1到10之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于所使用的電磁繼電器(30)是一個(gè)220V交流電供電的繼電器。
13．根據(jù)權(quán)利要求1到10之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于繼電開(kāi)關(guān)控制電路的供電由建立在加熱部件(5,8)之上的電壓分路(40)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
14．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于實(shí)現(xiàn)電壓分路器橋的連接可以在加熱部件(5,8)的不同地方(P1,P2,P3)來(lái)進(jìn)行，以使得斷路繼電器(30)控制電路的供電電壓保持接近繼電器(30)工作的標(biāo)稱值。
15．根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的溫度調(diào)節(jié)器，其特征在于它包括一個(gè)避免加熱部件(5,8)過(guò)熱的第二裝置，該第二裝置由一個(gè)能夠突然恢復(fù)的雙金屬片(36)構(gòu)成，被置于加熱部件(5,8)的表面上，還包括一個(gè)當(dāng)該雙金屬片(36)在加熱部件(5,8)過(guò)熱帶來(lái)的溫度非正常增高作用下恢復(fù)時(shí)，打開(kāi)加熱電阻供電電路的桿(52)。
全文摘要
發(fā)明涉及用于家用電器的溫度調(diào)節(jié)器,包括一個(gè)具有與加熱部件(5,8)有熱連接的盤(pán)(2)的加熱體(1),所述溫度調(diào)節(jié)器還包括一個(gè)可以切斷加熱部件(5,8)供電的電磁繼電器(30),至少一個(gè)插入在繼電器(30)控制電路中并且被置于水的加熱區(qū)的附近或與加熱盤(pán)(2),如果有的話,有熱接觸的熱敏電阻(10,24)。發(fā)明的特征在于熱敏電阻(10,24,56)或與熱敏電阻相關(guān)的電阻最小值被如此確定,當(dāng)電器正常工作時(shí),繼電器控制電路中所承受的最大電流大于繼電器閉合觸點(diǎn)的維持電流,但小于允許繼電器觸點(diǎn)閉合的電流。
文檔編號(hào)H01H1/02GK1289238SQ9980248
公開(kāi)日2001年3月28日 申請(qǐng)日期1999年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月28日
發(fā)明者瓊－瑪麗婭·布蘭迪爾, 勞倫特·格甘 申請(qǐng)人:Seb公司