CN1373866A - 水加热容器的相关改进 - Google Patents

Abstract

水加热容器具有厚膜加热元件(3),该加热元件装有双金属过热保护控制器,以便在例如容器通电空烧而造成加热元件过热时切断加热元件的电源,为了选择性操作容器,提供低于沸点温度的选定温度的热水,在厚膜加热元件的双金属控制器响应的区域上形成辅助加热器(11),电阻轨线与辅助加热器串联,沿其长度可选择地与其接触,从而改变其有效电阻,因而改变流过辅助加热器的电流。辅助加热器使双金属控制器受到比容器操作中受到的正常加热更多的加热,因而该控制器可在比正常情况低的温度下操作,提早在容器沸腾之前切断容器的电源,还公开一种整体的360°转角的不用电线的电器设备输入连接件和干烧控制器,该控制器包括可选择性连接于电阻轨线的装置。

Description

水加热容器的相关改进

技术领域

本发明涉及电水加热容器例如家用水壶和热水器的改进，本发明具体涉及一种结构，利用这种结构可以在低于沸点温度的水温下切断这种容器的电源，或减小其功率输送。

背景技术

在这种容器中，众所周知蒸汽控制装置，这种装置用于在容器中的水沸腾时，切断沸水容器的电热元件的电源，或减小其功率输出，这种控制器一般通过响应容器中水沸腾时产生的蒸汽而进行操作，从容器内排出的蒸汽进入到放置热敏开关驱动件的容器区域，在此区域中，一般配置例如双金属件或具有形状记忆效应的装置。一般还已知用于防止沸水容器加热元件发生过热的控制器，这种过热是由于空容器接上电源或烧干而造成的，这种控制器一般包括双金属开关驱动件，该驱动件可与加热元件紧密接触并经过校正而可以在某个过热的温度下操作。

还提出一种装有一种装置的水加热容器，利用这种装置可以提供温度低于沸点温度的热水，以便例如冲咖啡。已经提出一种电子控制装置，利用这种装置，使用者可以选择水加热设备产生的热水的温度，已知双金属件结构，该结构的操作类似于一种可调恒温装置，其中双金属件的操作温度可由使用者控制，或者该双金属结构可以通过改变加热元件和双金属件之间的热传输关系而进行调节，例如通过相对于加热元件移动双金属件而进行调节。

在水加热容器中用在控制器中的双金属件现在一般用应力快速作用型双金属件，因为这种双金属件具有很确定的在时间过程中稳定的特性。以前应用所谓蠕变作用型双金属，但是现在用得不多，主要是因为它相对缺乏稳定的操作特性。蠕变作用型双金属件表现为随温度的增加逐渐地弯曲或变形，与快速作用型双金属件不同，快速作用型双金属件在达到预定温度时表现为从一个稳定状态改变到另一个状态，然而蠕变作用型双金属件可用在需要调节控制器操作温度的方面。然而应用蠕变作用型双金属件来直接操作开关触点是很不利的，因为双金属件的运动相当慢(与快速作用型双金属件相比)，将在开关触点上引起电弧，由此产生不利的后果，为此在现实的控制器中提出应用蠕变作用型双金属件时，最好的设计方案是使双金属件与控制器的开关触点分开，方法是利用快速作用机构例如偏心自锁杆，该快速作用机构可将双金属件的慢运动转换成开关触点上的快速操作。为能够调节温度，在蠕变双金属件和快速作用机构之间的机械关系作成是可调的。

在Strix Limited’s GB-A-2 329 523中提出一种如上所述的这种结构。现在可以从Strix公司买到的标准的U18型控制器具有蠕变双金属件，该双金属件铆在控制器的金属载带板上，并可利用手动选择器配置成可与控制器的离合杆相互作用，该手动选择器可用于调节蠕变双金属件和离合杆之间的机械关系。GB-A-2 329 523的结构使U18型控制器具有额外容易操作的调节装置，以便在低于沸点温度的温度下切断加热元件的电源，该温度可以根据蠕变双金属件的校正和调节刻度通过操作手动选择器进行选择。

因为上述理由，按照我们的意见，蠕变双金属件用在沸水设备的控制器中是一种不太好的部件。按照蠕变作用型双金属件的特性需要在制造期间作某种形式的初始温度校正，可以看到，在GB-A-2 329 523中说明的实施例包含一个调节螺钉，必须调节该螺钉以便确定蠕变双金属件的动作。这样便增加了成本，并使得控制器对于操作温度的变化很敏感，因为校正和调节随控制器的老化而改变。

发明内容

因此，本发明的目的是提供水温的可调节性，在此温度下控制器可以操作，切断沸水容器加热元件的电源，或减小加热元件的电源功率，同时不引起上述GB-A-2 329 523中说明结构中固有的缺点。

虽然GB-A-2 329 523的结构在其应用方面不限于任何特定种类的电加热元件，但是在现在，它最多还是用在利用所谓厚膜加热元件的电热壶和热水器上。厚膜加热元件包括大体平的基体，该基体一般用金属例如不锈钢制作，但是也不一定用金属制造，在该基体的至少一个侧面上承载一个印刷的或用其它方法形成的加热轨线或加热层，如果需要可以在加热轨线或加热层与基体之间配置电绝缘层，该电绝缘层可以覆盖加热轨线或加热层。按照本发明的一个方面，我们提出应用厚膜加热元件中固有的特性来达到与厚膜加热元件相关联的热敏控制器的操作温度可调性。具体是，我们提出可选择性调节厚膜加热元件预定部分的热输出，该预定部分具有与其相关联的热传感器，由此可相对于加热中的水的体积相应改变传感器的操作性能。

按照本发明的一个方面，电水加热容器具有厚膜加热元件，热敏控制器配置成可与厚膜加热元件的预定部分进行热接触，并配置一种装置，使得可以选择性调节该部分厚膜加热元件的热输出。

厚膜加热元件的制造方法一般是将导电墨汁印刷在不锈钢制作的具有一层或多层通常是玻璃的绝缘层的基体表面上。在这种印刷的元件上，轨线温度与水温有关，在正常情况下，轨线温度超过水温，超过的量取决于轨线的功率密度和基体以及绝缘层的热导率。在我们提出的GB-A-2 339 088专利中说明的X4型控制器配置在2.5-3kW加热元件的情况下，轨线温度约为160℃，即高于水沸点温度60℃。为了避免在沸腾期间控制器的麻烦跳闸操作，控制器的双金属件一般设定在180℃。如果在加热双金属件的轨线部分上热输出增加，则双金属件在水温低于沸点温度时便发生麻烦的跳闸操作。如果加在该部分轨线上的额外的功率量被作成可以控制，则可以控制控制器“麻烦跳闸”的温度，便可使水处于低于沸点温度的可控温度下。在应用于不用电线的容器时，因为变型控制器X44(闭锁的)具有闭锁作用，所以控制器保持断开，直至相关的不用电线的容器从其底座上般走并重新设定。在变型控制器X46(自动循环)或X48(具有熔断器的自动循环)上，控制器将循环操作，从而保持水在预定的温度。当然本发明并不限于应用我们的X4系列控制器。

用于调节双金属件下面轨线的热输出的装置可以具有若干种形式，但是优选的形式是在双金属件检测加热器温度的位置，除主加热轨线之外再加上辅助轨线。可以控制流过辅助轨线的电流，方法是使该轨线经可变电阻连接于电源。可以预料，断电点的温度下降约20℃时，需要约20W的功率。作法是，配置一个可变电阻器，该电阻器与加热元件分开，并具有设备使用人可以操作的控制钮，但是这种电阻器价值高并且会散发大量的热量，因而并不合算。控制器可以是电子控制器，因为20W功率的控制器可以用低价的部件便可以很好地满足。然而最佳的选择是在厚膜加热元件上形成可变电阻器，形式为印在加热元件上的电阻轨线，然后配置一个装有刷子或滑动触头的臂，该触头配置成可在轨线的任何选定位置电连接于该电阻轨线，或电连接于许多触头中选出的任何一个触头，这些触头连接于预定轨线部位，这些部位最好彼此隔开不相等的间距，从而在刷子或滑动触头移动时，辅助轨线的功率发生线性变化，因此这种结构可以增加或减少包含在辅助加热器电路中的电阻轨线长度。也可有一“沸腾”位置，在此位置滑动触头与电阻轨线不接触，并提供一辅助加热器轨线不起作用并且容器照常可以烧开水的设定。然而这种结构意味着滑动触头处于“沸腾”位置时，辅助轨线不会产生任何热量，因此从加热器的该区域没有对总的元件功率有任何贡献。这不能充分利用加热器元件的可利用的空间，并导致不必要的增加加热器的尺寸和成本，为了避免这一点，按照本发明最好这样配置，使得“沸腾”位置在电路的整个电阻轨线上，并使得辅助轨线的功率密度与相邻主轨线的功率密度相同，因而使二者在同一温度操作。印刷可变电阻器轨线以及滑动触头的方法是众所周知的，可直接用于此种结构。电阻轨线最好为弧形，与元件基体盘(和/或电器设备)同心，并且调节臂可以从容器主体壁上的槽口伸出，配置成可以沿该主体滑动。另外，该弧形可以成形为超过180°的小直径弧形，如在常规电位器中通常的方式一样，在这种情况下，滑动臂可以绕弧心转动，而杆可以连接于滑动臂，并从设备的侧面伸出。

在考虑应用X4控制器实施本发明的上述实施例中，控制器的双金属驱动件也可继续起烧干保护器的作用。然而如果希望应用更灵活的低功率方案，则可以配置一种与X4上提供的热传感器分开的热传感器。这种传感器应该具有低的热容，以减少需要从辅助加热器轨线取得的功率。在应用电子控制系统时，可以采取PTC传感器的形式，或最好是一种小的恒温接触器。这种恒温接触器只需较小(在面积上)的加热器轨线便可使它操作，因为加热器的温度取决于其功率密度(不是绝对功率)，所以小的轨线只需要小功率。恒温接触器的温度设定约为105℃，以避免在沸腾期间麻烦的跳闸，辅助加热器轨线可以作成是可调节的，从而达到0℃到65℃之间的温升，使得水可以选择性达到从很适合加热婴儿的奶瓶40℃到沸点温度的水温。这种方法的另外的优点是辅助加热器轨线通常运行在很低的功率，或不需要功率，这样便限制了水垢沉积的量。这种在主双金属件加热器区域上形成的水垢沉积导致工作温度升高，这可能影响基于主双金属件的温度控制器的断开点。最后，这就是为什么双金属件被设定为高于工作温度而避免麻烦跳闸的原因。

本发明的另一方面用于保持水在预定的温度，例如保持徐沸或保持水浴在设定低温，这另一方面利用了我们提出的GB-A-2 248 114专利中公开的原理，该专利说明了如何通过确保双金属件差动小于电流流过双金属件自身加热对自动再调节双金属件控制器的温度进行再调节而实现温度的控制。在本发明的情况下，加热不是通过电流提供的而是由辅助加热轨线提供的，这种加热激起双金属件差动，直至被断开，该轨线然后急剧降到水温，如果该水温低于双金属件的修改的温度，则控制器接通加热器，并重复此循环。该循环作用一直持续着，因而水被断续加热，直至水达到双金属件修改的温度，然后双金属件慢慢循环，保持加热器和水在修改的温度，正如专利GB-A-2 248 144中所述。为了充分利用这种作用，最好具有一个可变修改的双金属件，即具有固定辅助轨线功率的可调双金属件，但是可变修改(可调的)双金属件可采用可调辅助轨线功率使用，在这种情况下，这些调节中的一个调节例如辅助加热功率的调节可以在工厂中设定，而其它的则是由电器设备的使用者利用电器设备上适当形成的控制器进行调节。例如利用双金属件的可调止动件和/或利用应力可调的双金属件可以容易调节双金属件修改温度，特别容易调节考虑用来实施本发明的盘形快速作用双金属件的修改温度。

在本发明这方面的实施中，可控的温度不会受到任何沉积水垢的影响，因为在可控温度时，在绝缘介质/基体/水垢夹层上没有任何温度下降。应当注意到，对于上述循环型控制器X46的例子，如果在实施本发明的另一方面中应用这种控制器的正常修改温度(该温度在100℃以上)，则水温将趋向于稳定的升高直至沸腾。为此，在需要保持可控水温时，最好应用另一种其设定和修改温度低于100℃的恒温接触器。

按照本发明的再一方面，电水加热容器的厚膜加热元件具有预定部分，该预定部分具有辅助加热器，而快速作用型双金属件驱动器配置成与加热元件的这部分发生热接触，使得应用时其操作取决于上述辅助加热器的热输出，上述快速作用型双金属驱动件就其修改温度来说是可调的。

可以用任何已知的方式断开沸腾的电器设备，例如可以分别用我们的专利GB-A-2 212 664和GB-A-2 331 848中说明的J1或Z5控制器，或利用专利GB-A-2 265-070中说明的原理，或通过检测水温的上升速度，如GB-A-2 228 634中说明的我们的电子水壶控制器那样来断开电器设备。

按照本发明的再一个可以选择的特征，厚膜加热元件具有辅助加热轨线以及一种装置，该辅助加热轨线位于热控制器例如双金属控制器与加热元件并置的位置，该装置如上所述可以调节辅助轨线的热输出，除此以外，该厚膜加热元件还额外具有保温轨线和可以调节保温轨线热输出的装置。调节辅助轨线和保温轨线热输出的装置最好是共用的，使得同一手动操作便可执行两种功能，这种共用的装置最好包括各自彼此并置的可变电阻元件，这些电阻元件排列成可利用同一滑动触头控制器调节，滑动触头控制器最好具有断开位置，在断开位置时不与两个可变电阻元件接触，所以辅助加热器或保温加热器均不操作。

水加热容器具有这种加热元件和监测加热元件的状态的加热元件保护控制器X4，其双金属驱动器之一配置成可响应由主加热元件轨线和辅助轨线产生的热量，而另一个双金属驱动件配置成可响应由主加热元件轨线和保温轨线产生的热量，这种水加热容器具有开/关控制器以及另一个由上述滑动触头构成的控制器，该开/关控制器由沸点监测控制器例如我们上述的J1或Z5蒸汽控制器的再调节开关构成，或该水加热容器最好具有两个这种彼此共用的控制器。具有适当构形的轨线和双金属件的这种水加热容器可以具有不同的操作模式，即：烧开水模式，在这种模式中，滑动触头控制器处于断开位置，因而辅助加热器轨线或保温轨线均不操作，而容器通过操作沸点检测器进行控制；烧开水和保温模式，在这种模式中，滑动触头控制器配置成使保温轨线提供最大的功率输出，而辅助轨线提供最小的功率输出，由此容器中的水首先通过操作主加热器轨线加热到沸腾，然后该容器由Z5蒸汽控制器断开，随后保温轨线保持容器中的水接近沸点；加热和保温模式，在这种模式中，滑动触头控制器位于中间位置，使得当容器中的水达到某个选择的低于沸点温度的温度时，辅助加热器操作切断主加热元件轨线的电源，然后保温轨线保持容器中的水在选定的温度。选择适当的模式，从这种水加热容器使用者可以得到开水，或已开过的但接近沸点温度的水，或只加热到某个选定中间温度的水，模式的选择简单而不复杂。

本发明的上述特征和其它特征说明于所附的权利要求书，下面参考示于附图的例示性实施例的详细说明进一步解释上述特征和其它特征。

附图简要说明

图1是平面图，示出用于实施本发明的电热水壶或电热水器的厚膜加热元件例示性轨线平面图；

图2是示意电路图，示出具有两个烧干保护控制器和一个蒸汽控制器的水加热容器中的厚膜加热元件，例如图1所示的厚膜加热元件；

图3是实施本发明的另一个厚膜加热元件的平面图；

图4A、4B、4C和4D示出我们的X4控制器的改型控制器如何与图3的加热元件相连接，图4A示出需要与控制器特定部分对齐的加热元件的区域，图4B示出与加热元件组装在一起的改型的X4控制器的平面图，图4C是放大的透视图，示出改型的X4控制器，而图4D是控制器改型部分的局部横截面图；

图5和6是实施本发明的再一种厚膜加热元件；

图7是又一种实施本发明的厚膜加热元件的平面图，该厚膜加热元件还包括可控的保温轨线；以及

图8是电路示意图，示出图7所示厚膜加热元件与基本上如图4A、4B、4C和4D所示控制器的连用。

具体实施方式

图1是平面图，图中示出圆形的厚膜加热元件，该加热元件包括不锈钢圆盘1，在该圆盘上形成电绝缘层2，在该绝缘层2上形成导电墨汁印刷的加热元件3本身。加热元件3本身由加热器轨线部分4组成，在该加热器轨线部分4的端头由导电桥5连接，从而可以避免轨线方向改变时电流聚集。示出的加热元件适合于与X4控制器连用，该控制器具有两个大体相同的双金属开/关驱动件，当控制器通过将控制器的金属安装脚点焊在不锈钢圆盘1的三个位置6而固定于加热元件上时，该双金属开/关驱动件对准加热元件的区域7和8，与其形成良好的热传输关系。加热元件的电源端子包括导电垫9和10，该垫配置成可与X4控制器的弹簧端子接触。

按照本发明的说明，辅助加热轨线11形成在加热元件的区域7，该加热元件与X4控制器的双金属件中的一个金属件协同操作，辅助加热轨线11由导电部分12连接电阻轨线部分13，该电阻轨线部分在使用时用于调节辅助加热器轨线11的热输出。辅助加热器轨线11的一端连接于电阻加热器端子9，电阻轨线部分13具有与其相关联的示意示出的滑动触头14，该触头连接于电源的主加热元件3的供电端子10。在使用中，串联的电阻轨线部分13和辅助加热器轨线11与主加热元件轨线3并联，滑动触头14在电阻轨线部分的位置确定辅助加热器的热输出，因此如下面要说明的，这也确定与厚膜加热元件的区域7对准的X4控制器的双金属驱动件的操作。

在电阻轨线部分13上的滑动触头14的位置作成可以由容器的使用者控制，为了在容器用于烧开水时能够断开辅助加热器11，该滑动触头14的位置最好具有一个控制位置，在此控制位置，该滑动触头不接触电阻轨线部分13。滑动触头14的机械配置和/或其滑动触头钮最好使得在电阻轨线部分13和滑动触头14之间的接触可以以快速作用方式进行接触和断开，从而可以尽量减小电弧，同时，电阻轨线部分的最好位于高电阻端的相应部分作成可以能够承受可能发生的这种电弧。

图2示出电加热开水容器中图1所示的厚膜加热元件，该容器具有双重防止干烧控制器例如我们的上述X4控制器以及蒸汽控制器例如我们上述的J1或Z5控制器。在此图中，两个干烧控制器用编号21和22表示，并设计成与厚膜加热元件的区域7和8对准，蒸汽控制器用编号23表示，不接触滑头轨线13的滑动触头14的控制位置用编号24表示，滑动触头的此位置用于与辅助加热器轨线11分开，因而，容器可以作为烧开水容器操作。

图3示出另一个厚膜轨线平面图，该平面图特别与我们的下面要说明的X4控制器的变型控制器连用，采用与先前用在图1中的相同编号，图3的厚膜加热元件具有区域7和8，该区域设计成与X4控制器的双金属件对准，区域7具有与其相关联的辅助加热器轨线11，该轨线连接于轨线部分13，该轨线部分13设计成与控制器滑动触头14协同操作，从而形成一个可变电阻，容器使用者可以通过此可变电阻控制辅助轨线11的热量输出。

图4A～4D示出改型的X4固定于如图3所示的厚膜加热元件上。图4A仅示出需要对准控制器特定部分的加热元件的区域，即在区域6中将控制器金属底架的安装脚固定于加热元件的金属基体1上，而在区域7和8中X4控制器的双金属件热接触加热元件轨线，在端子区域9和10上X4控制器的弹簧端子可电接触加热元件轨线，可变电阻轨线部分13适合于接触X4控制器的控制滑动触头。

下面参照图4B，该图示出固定于加热元件上的改型的X4控制器40。众所周知，如上述GB-A-2 339 088中所述，X4控制器包括我们发明的360度型的不用电线的容器输入连接件41，该连接件使得不用电线的容器可以从下面装在其底座上，可以位于任何相对转动的方位，并与容器形成一体，第一和第二加热元件保护控制器一般用编号42和43表示，它们是双金属件或一个双金属件和一个熔断材料的组合件，如在我们上述的申请中说明的。在控制器的位置44上可将Z5蒸汽控制器固定于X4控制器。

图4B、4C和4D示出X4控制器的变型。控制器的底架具有延伸部分51，该延伸部分具有位于弧形部分53弧心的中心枢轴孔52，以及端部止动件54。塑料模制件59具有轴销56和重叠臂57，并且被设计成可以快速卡合就位，如图所示，使得枢轴销56位于底架延伸部的枢轴孔52内。重叠臂57装在金属底架延伸部的下面，以便防止模制件脱离其枢轴，该重叠臂在模制件转动时起导向件的作用。在模制件的外端是具有快速安装盖59的盒子部分58。碳刷组件60嵌入到盒子部分内，该刷子伸到加热元件表面，刷子部分的编织导线具有固定的快速连接插座，该插座可以连接在X4控制器的插头61上，该插头通过零线侧的干烧热控制器连接于加热元件的零线供电点，如图2的电路示意图所示。

还可从图2的电路示意图中看出，沸点控制器将起切断加热元件电源的作用，它不依赖于刷子组件的连接，该沸点控制器可以直接插入X4或可以安装在远处(如图所示的情况，该控制器可以插入在等角视图上用编号62和63表示的插口中)。这样便能确保在发生低温部件失效时，沸腾控制器总能防止水连续地沸腾。

当X4控制器装在加热元件上时，碳刷与弧形滑头轨线13接触，模制件的转动角大于该滑头轨线对着的角度，因而在行程的一个端部，该碳刷不接触该滑头轨线。在此位置，辅助加热轨线12不通电，而且电器设备可以如正常自动电热水壶那样操作。这就是图2中的“沸腾位置”。当碳刷接触滑头轨线时电流将流过辅助轨线，此时如上所述，取决于辅助轨线中的功率，相线侧的烧干双金属片将在某个温度操作，改变在滑头轨线上碳刷的位置将改变辅助轨线的功率，因此改变控制器断开电源的水温。

图5和6示出又一厚膜轨线平面图，该轨线设计为与上述改型的X4控制器连用。参考编号与图1和图3中采用的编号相同，图5和图6的厚膜加热元件分别具有区域7和8，该区域设计为对准X4控制器的双金属件，区域7具有与其相关联的辅助轨线11，该轨线连接于轨线部分13，该轨线部分设计为与X4控制器的控制滑动触头协同操作，从而形成一个可变电阻，利用该可变电阻容器使用者可以控制辅助轨线11的热量输出。

在图5和图6的两个加热元件平面图中，主功率轨线比较宽，而温度控制辅助轨线11则稍微窄一些，因为该轨线是低功率的，并具有较高的电阻。弧形控制轨线13与滑动碳刷触头路径分开形成，并具有一系列的印刷在其上(或其下)的银质连接件14’。该银质连接件通到一系列间距很近的银质垫15，该银质垫位于碳刷触头路径下面的一个弧上，该垫的间距可以确保碳刷总是可以接触两个垫并桥接该两个垫，几乎不减少接触面积。

银质垫15具有两种用途，首先众所周知，接触厚膜印刷加热器的电阻区域可能造成局部过热的问题，这可能烧坏轨线或接触部件。虽然在这种情况下，流过轨线的电流相当小，但轨线材料的电阻率远大于主轨线，因而可能造成问题，因此我们的做法总是在弹性接触厚膜加热器时形成银质垫，当接触点移动时所述的滑动接触可能使问题变得更加严重，出现任何电弧将会损坏轨线表面。第二，应当注意到，银质连接件之间的弧形轨线13的扇形部分不是等长的，这样便使得碳刷转动时辅助电路的功率将产生线性变化，而不是在扇形部分具有相等长度时或直接接触弧形轨线时所产生的双曲线变化关系。这样便可以在电器设备上形成线性温度刻度。

图5和图6设计的另一特征是没有碳刷脱离弧形轨线的“沸点”位置，这种位置意味着在辅助轨线上不产生热量，因而从加热器的那部分区域没有对总的加热元件功率作出贡献。这样便不能充分利用可用的空间，造成加热器不必要的加大和增加成本。在本平面设计中，在包括整个弧长的“沸点”位置，辅助轨线的功率密度被设计成与相邻主功率轨线的功率密度一样。因此，辅助轨线的运行温度与主沸腾轨线的运行温度一样，不会造成麻烦的跳闸，既有助于加热元件正常的功率输出，又能使在该位置的双金属片进行必要的干烧响应。按照本发明，当碳刷移到最小的弧长时，辅助加热轨线的功率密度将增加，导致双金属件在逐渐降低的温度下启动。

下面参考图7，图中示出本发明又一厚膜加热元件的实施例，该厚膜加热元件除装有辅助轨线和相关的可以调节辅助轨线热量输出的弧形滑头轨线外，还装有保温轨线和相关的可以调节保温轨线热量输出的控制器。保温轨线的控制器和辅助轨线的控制器实际上是共有的，因为保温轨线的弧形滑头轨线平行于辅助轨线的弧形滑头轨线并与该轨线同心。而且采用同一控制器来确定与各个弧形滑头轨线相关的各个碳刷的位置。如下面更详细说明的，这种配置使得热水壶或热水器例如可以选择性提供开水，或者提供已开过的其温度接近于沸点的水，或者提供已加热到沸点以下温度的并基本上保持在此温度的水。另外，下面说明的配置可以只用一个手动控器达到这些功能。

图7中采用与先前实施例用过的相同编号来表示相同部件。如图所示，厚膜加热元件1具有弧形主加热器部分4，该部分4的端部连接于导体5，以避免电流集中，该主加热器轨线分别在零线端子和相线端子9和10之间延伸。辅助轨线部分11连接在主加热器轨线的抽头点20和由轨线部分13形成的可调电阻之间，该抽头点20被选择为可向辅助轨线部分加上要求的低电源电压，该可调电阻具有相关的触点14’以及可选择性接触滑动碳刷触头的抽头点15。如图所示，形成端部抽头点15’，碳刷触头可以停在该抽头点上而脱离与轨线部分13的电接触；当碳刷触头位于此位置时，辅助轨线部分11不通电。

在加热元件的中心形成用作保温轨线的额外轨线部分21。如图所示，保温轨线21的一端通过导线23连接于在加热元件上形成的额外电源端子22，而其另一端通过导线24连接于另一可调电阻25，此可调电阻在结构上类似于，而在形状上平行于与辅助轨线部分11相关的可调电阻。配置形状上平行的彼此相隔很近的可调电阻使得可以用同一控制滑动件操作两个可调电阻。

用在图7所示加热元件上的控制器是前面参考图4A～4D说明的X4控制器的变型控制器。按照这种变型控制器，图4方案的滑动碳刷机构具有两个连接于软导线或编织导线的分开碳刷(或者一个较宽的单一电刷)，该软导线利用为此目的提供的标准X4插销和插头连接于沸腾控制器25的一个端子。变型控制器X4除标准的相线和中线触头外还具有第三弹簧触头22，此触头位于辅助轨线11的旁边。图8示出控制器如何连接于加热元件和与该元件如何相互作用。

控制器在中线侧装有高温双金属片(180/190℃)，用于保护主轨线和辅助轨线。低温双金属片(110/120℃)装在相线侧，起保温开关作用，构成二次保护。电位计滑动触头具有一个或两个触头(取决于设计，应确保两个电阻轨线具有良好的接触压力)，该触头接触两个可变电阻轨线，使得一个电阻增加时另一个减小。在滑程的一端有隔离位置，起“断开”作用。图中示出辅助轨线11从主轨线一部分轨线的抽头供电，其供电电压较低，很适合用于印刷加热器轨线所用的电阻材料。这只是为了方便，如果需要，辅助电路也可以用整个供电电压供电。

图7所示的加热元件当与上述控制器联用时可以形成以下选择操作模式：

1.沸腾：滑动触头位于断开位置，而水壶由Z5控制器接通，该控制器起常规作用，当水沸腾时切断水壶的电源。因为滑动触头没有连接任何轨线，所以该触头不起作用，因而辅助轨线和保温轨线不操作。

2.沸腾和保温：滑动触头位于最大位置，控制器Z5接通电源，将水烧到沸腾，然后断开Z5。保温轨线21的滑动触头向该轨线提供最大功率，该保温轨线设计成保持水温接近其沸点。辅助轨线11的滑动触头使有关加热器轨线得到很小的热量，这不足以使与其结合的双金属(恒温开关)操作。在任何时间操作Z5可使水再沸腾。

3.加热与保温：滑动触头位于最大和最小之间的位置，当Z5接通电源时，主轨线加热水，直到辅助轨线11使恒温开关的双金属跳闸。此后保温轨线21保持水的温度。配置两个可变电阻器，使得当滑动触头移动时“保温”设定遵从由辅助轨线11决定的“变温”设定，因而保持的温度接近变温温度。很明显，取决于外界条件和水壶中的水量，保温轨线会使温度发生一些变化，所以轨线最好总是被定为达到某个稍低变温轨线得到温度的温度。这意味着，恒温开关双金属将不时循环，如果需要，使主电路循环，使水温回到要求值。这样可避免水温以不可控的方式缓慢上升的可能性，同时可以限制恒温开关的循环速度，增加其正常运行时间。

X4的干烧双金属可以防止系统的干烧，该双金属配置在加热元件的区域8上。这将切断主轨线，但如果滑动触头不在断开位置，则保温轨线21仍保持通电。保温轨线21位于中心，从而可确保它的热量不会损坏密封壳或容器壁。万一干烧双金属件失灵时，与辅助轨线11相关联的其它双金属件将操作，但因为轨线功率密度低，因此操作会慢一些。即使滑动触头位于断开位置。但从主轨线可送出足够的热量，以确保这种低温设定双金属件可以操作。如果保温轨线保持通电，则该轨线很可能起使变温双金属件保持在已操作状态，类似手动锁闩形式，这种状态可以通过断开水壶的电源进行重新设定。然而此动作取决于滑动触头的位置而不依赖于系统的设计。

“用户界面”的设计只是选择的问题。形成两个分开的控制器，一个用于沸腾控制，一个用于滑动触头。然而这样仍然留下具有两个断开位置的难题，普通使用人不一定会想到必须断开两个控制器才能完全断开电器设备。较好的方案是形成具有以下三种状态的单一的滑动控制器：断开状态，在此状态下Z5和滑动触头均位于其“断开位置；沸腾位置状态，在此状态下，Z5可以接通电源并可以返回“断开”状态的控制器，而滑动触头仍保持在其“断开”位置；徐沸位置范围状态，在此状态下，Z5接通电源并不影响滑动控制，而滑动触头位于最大和最小之间。电气设备的状态用指示灯表示。这种机构是熟练机械设计人员熟知的机构，可以利用空转作用和间歇工作轮式作用。

上面已参考特定配置和例示性实施例说明本发明，但是应当明白，还可以进行各种改型和变化而不超出本发明的范围。例如，按照GB-A-2 340 367的说明，厚膜加热元件1的主轨线部分3可以形成为显示PTC(电阻的正温度系数)特征，而辅助加热器11可以形成为具有NTC特性，以便补偿供电电压变化。另外，尽管在上述说明中，辅助加热器被形成厚膜加热元件的整体部分，但本发明还适用于控制利用双金属驱动件的其它类型加热元件。例如，按照本发明的说明，可以利用双金属控制器控制金属包套的无机物绝缘的金属丝电阻式的板面下的加热元件，方法是形成与双金属件紧密接触的单独的辅助加热器，例如小的厚膜加热器以及配置控制辅助加热器输出的可变电阻。X4控制器的金属安装板(例如GB-A-2 339 088的图ID中的部件27)完全可以在其中一个双金属件下面延伸的那部分安装板上形成作此用途的小的厚膜加热器。

Claims (50)

1.一种电水加热容器，其中一厚膜加热元件具有一适合于与一热响应控制器的双金属驱动件并置的预定部分以及选择性调节该厚膜加热元件该预定部分热输出的装置。

2.如权利要求1所述的加热元件，其特征在于，该加热元件的上述预定部分具有其上形成的一辅助加热器轨线，上述调节装置可以选择性调节通过该辅助加热器轨线的电流。

3.如权利要求2所述的加热元件，其特征在于，上述调节装置包括一可调电阻，该可调电阻包括形成在该厚膜加热器上的一电阻轨线部分。

4.如权利要求3所述的加热元件，其特征在于，上述电阻轨线部分具有许多在间隔开位置连接的有关触头部分。

5.如权利要求4所述的加热元件，其特征在于，上述位置不等距间隔开，使得可以线性调节该辅助加热器轨线的输出。

6.一种电水加热容器，包括一厚膜加热元件和一用于防止上述加热元件过热的热响应控制器，上述控制器包括一与该厚膜加热元件并置的双金属驱动件、一与上述双金属驱动件结合的辅助加热器和调节上述辅助加热器热输出的装置。

7.如权利要求6所述的水加热容器，其特征在于，上述双金属驱动件与该厚膜加热元件的预定部分并置，该厚膜加热元件具有构成上述辅助加热器的辅助加热器轨线。

8.如权利要求7所述的水加热容器，其特征在于，上述调节装置包括与上述辅助加热器轨线串联的一可调电阻器，该可调电阻器包括形成在该厚膜加热元件上的一电阻轨线部分和可以调节上述电阻轨线部分操作长度的装置。

9.如权利要求8所述的水加热容器，其特征在于，该可调电阻的活动滑动触头连接于电阻轨线部分，以便调节其操作长度。

10.如权利要求9所述的水加热容器，其特征在于，该滑动触头与许多连接于上述电阻轨线部分相应位置的触头协同操作。

11.如权利要求10所述的水加热容器，其特征在于，上述位置不等距间隔开，由此调节该滑动触头便可线性调节该辅助加热器轨线的输出。

12.如权利要求9或10或11所述的水加热容器，其特征在于，该滑动触头还可选择性滑动到一个不与该电阻轨线接触的因而脱离该辅助加热器的位置。

13.如权利要求9或10或11所述的水加热容器，其特征在于，在选择该电阻轨线部分的最大长度时，该辅助加热器轨线的功率输出与该主加热器轨线的功率输出大致相同。

14.一种电水加热容器，包括一加热元件、一与该加热元件相关联以防止该元件过热的热响应控制器、与上述控制器相关联的辅助加热器以及选择性调节上述辅助加热器的装置，由此可调节上述控制器操作的容器温度。

15.如权利要求14所述的水加热容器，其特征在于，上述控制器包括一快速作用的双金属件，并配置一种可调节上述双金属件操作特性的装置。

16.如权利要求15所述的水加热容器，其特征在于，该加热元件是厚膜加热元件，该辅助加热器包括形成在上述厚膜加热元件上的轨线，为调节上述辅助加热器的热输出，在与该辅助加热器串联的厚膜加热元件上形成一电阻轨线，并使一滑动触头与上述电阻轨线结合，以便通过调节所述电阻轨线的有效长度调节其电阻。

17.如权利要求16所述的水加热容器，其特征在于，该滑动触头与连接于上述电阻轨线部分相应位置的许多触头协同操作。

18.如权利要求17所述的水加热容器，其特征在于，上述位置非等距间隔开，从而线性调节该滑动触头便可线性调节该辅助加热器的输出。

19.如权利要求16或17或18所述的水加热容器，其特征在于，当选择该电阻轨线部分的最大长度时，该辅助加热轨线的功率输出与该主加热器轨线的功率输出大致相等。

20.一种电水加热容器，包括一厚膜加热元件，该厚膜加热元件具有一与其结合的温度敏感控制器，该控制器包括：一与该加热元件形成热接触的自动再设定快速作用双金属驱动件；一与该双金属驱动件相关联的辅助加热器，由此可使该双金属驱动件在相对短的时间内从其低温形态快速转换到其高温状态；该双金属驱动件的温度修改设定装置、此装置是可调的；这种配置可将该容器中的水加热到该双金属驱动件的修改温度，并保持在此温度。

21.如权利要求20所述的水加热容器，其特征在于，该辅助加热器包括一形成在该厚膜加热元件上的轨线。

22.如权利要求20或21所述的水加热容器，其特征在于，该辅助加热器的热输出配置成是可调的。

23.如权利要求22所述的当其从属于权利要求22的水加热容器，其特征在于，在与该辅助加热器串联的厚膜加热元件上形成一可调电阻。

24.如权利要求23所述的水加热容器，其特征在于，上述可调电阻配置成其调节可以线性控制该辅助加热器的输出。

25.如权利要求23或24所述的水加热容器，其特征在于，在该可调电阻的一个调节挡上该辅助加热器的热输出与该厚膜加热元件的主加热器轨线的热输出大致相同。

26.如权利要求2～5中任一项所述的厚膜加热元件，或者具有这种厚膜加热元件的水加热容器，或者如权利要求6～13、16～16以及20～35中任一项所述的水加热容器，其特征在于，该厚膜加热元件具有正温度系数(PTC)特性，而辅助加热器具有负温度系数(NPC)特性。

27.如权利要求2～5和26中任一项所述的厚膜加热元件，或者装有这种厚膜加热元件的水加热容器，或者如权利要求6～13、16～19以及20～26中任一项所述的水加热容器，其特征在于，加热元件还包括一“保温”轨线部分。

28.如权利要求27所述的厚膜加热元件，其特征在于，配置用于调节上述“保温”轨线部分功率输出的装置。

29.如权利要求28所述的厚膜加热元件，其特征在于，上述调节装置包括一可调电阻，该可调电阻包括在该厚膜加热器上形成的电阻轨线部分。

30.如权利要求29所述的厚膜加热元件，其特征在于，上述电阻轨线部分具有在间隔开的位置连接于该轨线部分的许多有关的触头。

31.如权利要求28或29或30所述的厚膜加热元件，其特征在于，该“保温”轨线部分的调节装置靠近该辅助加热器轨线的一相应调节装置，因此可以同时调节两个调节装置。

32.如权利要求31所述的厚膜加热元件，其特征在于，一般通过调节该“保温”轨线部分的功率输出便可实现该辅助加热器轨线输出功率的调节例如增加输出功率，反之亦然。

33.一种厚膜加热元件，包括：一主加热器轨线部分；一辅助加热器轨线部分，此部分位于该热控制器与该加热元件并置的位置；一“保温”轨线部分；一第一可调轨线部分，连接该辅助加热器轨线，配置为可选择性调节其电阻，从而选择性调节该辅助加热器轨线的功率输出；一第二可调轨线部分，连接于该“保温”轨线部分，配置成可选择性调节其电阻，从而选择性调节该“保温”轨线的功率输出。

34.如权利要求33所述的厚膜加热元件，其特征在于，上述第一和第二可调轨线部分彼此并排延伸，从而可用同一手调控制器进行同时调节。

35.如权利要求34所述的厚膜加热元件，其特征在于，该第一和第二可调轨线部分可同时沿相反方向调节，使得一个电阻增加，而另一个电阻减小。

36.如权利要求33～35中任一项所述的与一热响应控制器联用的厚膜加热元件，该控制器包括：一第一双金属驱动件，在上述加热元件的位置与该加热元件并置；一第二双金属驱动件，与该加热元件并置，使其以响应“所述保温”轨线部分的温度；手动调节上述第一种第二可调轨线部分的调节装置。

37.一种液体加热容器，装有如权利要求36所述的一加热元件和温度响应控制器。

38.如权利要求37所述的液体加热容器，还包括一沸腾控制器，该控制器响应该容器中液体的沸腾而断开该主加热轨线部分的电源。

39.一种用于水加热容器的热响应控制器，上述控制器包括一双金属驱动件，该驱动件配置成在该控制器工作时可响应该加热元件的温度，防止该加热元件过热，其中控制器还包括一选择性操作部件，该部件可控制上述双金属驱动件的加热，从而调节该控制器控制的加热元件的温度。

40.如权利要求39所述的热响应控制器，该控制器适合于与该厚膜加热元件联用，该厚膜加热元件具有一辅助加热器，该辅助加热器配置成可与上述双金属驱动件相互作用，其特征在于，上述选择性操作部件包括一可调电阻的至少一部分，以便确定流过上述辅助加热器的电流。

41.如权利要求40所述的热响应控制器，该控制器适合于与该厚膜加热元件联用，该厚膜加热元件还包括一与该辅助加热器串联的电阻轨线，其特征在于，上述选择性操作部件包括一滑动机构，以便配合上述电阻轨线，改变其有效电阻。

42.如权利要求39或40或41所述热响应控制器，其特征在于，该控制器包括第一和第二双金属驱动件，其中只有一个驱动件配置成可受到上述选择性操作部件的作用。

43.如权利要求39或40或41所述热响应控制器，还包括一可熔断部件驱动件。

44.如权利要求39到43中任一项所述的热响应控制器，该控制器与一电器设备输入连接件形成一体。

45.如权利要求44所述的热响应控制器，其特征在于，该电器设备输入连接件用于不用电线的电器设备，可使该电器设备本身可以以任何相对转动方位适合装在其底座上。

46.一种基本上参考附图1、3、5、6和7说明的厚膜加热元件。

47.一种基本上参考附图4B、4C和4D说明的热响应控制器。

48.一种如权利要求47所述的热响应控制器与权利要求46所述的厚膜加热元件联用，用在一水加热容器中或为该水加热容器所用。

49.一种电水加热容器，其特征在于，该容器加热元件和其有关控制器的电路基本上如参考附图2说明的电路。

50.一种电水加热容器，其特征在于，该容器加热元件和其有关控制器的电路基本上如参考附图8说明的电路。

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