一种热敏控制器、液体加热器具、板簧和制造板簧的方法与流程

本发明涉及一种用于液体加热器具的热敏控制器、液体加热器具、板簧和制造板簧的方法。

背景技术：

1、在液体加热器具，例如家用水壶中，电加热器通常布置成加热存储在器具的液体加热容器中的液体。可以提供控制单元以控制向电加热器提供电力，例如启动或终止加热操作。

2、所述控制单元通常包括开关，该开关用于当在器具内感测到预定温度时将电加热器与电源断开连接。例如，控制单元可以布置为当液体加热容器内的液体已经达到沸腾(或特定的选定温度)或当检测到过热情况时切断电加热器。典型地，控制单元包括在预定温度下操作以移动开关而中断电源的热敏致动器(例如速动双金属致动器)。

3、在一些传统的控制单元中，开关包括板簧，板簧承载可移动的电触头，该电触头布置成与加热器的电源电路中的对应的固定电触头配合。当热敏致动器在预定温度下操作时，板簧发生挠曲，使得电触头被分开，从而中止了对加热器的电能供应。电触头通常需要以最小触头间隙分开，以避免当触头随着热敏致动器的操作而分开时在触头之间产生电弧。

4、减小控制单元的尺寸可能是期望的，因为这可以有利地节省制造时间和成本，并且还可以帮助在液体加热器具的设计阶段提供更多的自由度。可以预期，减小控制单元的尺寸通常需要对应减小控制单元内的部件的尺寸，例如板簧的尺寸。然而，电触头之间的最小触头间隙通常是相同的，而与控制单元的减小的尺寸无关。

5、当板簧的长度减小后，使板簧挠曲以提供给定的所需触头间隙会导致板簧内的弯曲应力增加(与在更长板簧中引起的应力相比)。增加的应力，与在使用器具期间板簧的反复挠曲相结合，会导致板簧内的应力松弛。

6、这种应力松弛导致电触头之间的接触力减小，这会导致触头之间的电阻增加，这将加剧由板簧中传输电流引起的自发热效应。这可能会导致进一步的应力松弛、电阻进一步增加以及以例如触头嘶嘶作响和控制失效的问题为特征头的热失控(thermalrunaway)。

7、因此，现有的较小的控制单元仅适用于在低电流下运行的器具，而不能安全地用于更高功率的器具(例如，在13和15安培之间)。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种改进的控制单元，它可以做得比传统的控制单元更小，而不必将其用途仅限于低功率电器。

2、当从第一方面来看，本发明提供了一种用于控制液体加热器具中的电加热器的电源电路的控制单元，所述控制单元包括：

3、板簧，其包括固定端和可移动部分，所述可移动部分能够相对于所述固定端在闭合位置和断开位置之间移动；

4、可移动电触头，安装在板簧的可移动部分上，当板簧处于闭合位置时与电源电路中的对应的固定电触头配合；

5、热敏致动器，能够在预定温度下操作以将板簧的可移动部分从闭合位置移动到断开位置，在断开位置，可移动电触头与固定电触头分离以中断电源电路；

6、其中所述板簧包括在所述固定端和所述可移动部分之间的扭折。

7、当从第二方面来看，本发明提供了一种液体加热器具，包括：

8、液体加热容器；

9、电加热器，用于加热容纳在所述液体加热容器内的液体，其中所述电加热器由电源电路供电；以及

10、控制单元，包括：

11、板簧，其包括固定端和可移动部分，所述可移动部分能够相对于所述固定端在闭合位置和断开位置之间移动；

12、可移动电触头，安装在板簧的可移动部分上，当板簧处于闭合位置时与电源电路中的对应的固定电触头配合；

13、热敏致动器，能够在预定温度下操作以将板簧的可移动部分从闭合位置移动到断开位置，在断开位置，可移动电触头与固定电触头分离以中断电源电路；

14、其中所述板簧包括在所述固定端和所述可移动部分之间的扭折。

15、应当理解，板簧是柔性的，使得当可移动部分在闭合位置和断开位置之间移动时，扭折和可移动部分相对于固定端发生挠曲。此外，应当理解，由于板簧在定义上是基本上平面状的，所以扭折可以理解为从板簧的平面状形状以外的任何偏差。

16、因此，由本发明的实施例提供的板簧由于扭折的存在而具有增加的有效弯曲长度，这允许板簧以其占地(footprint)长度计是更短的，同时有助于防止板簧中的应力超过板簧的材料的屈服应力。结果，整个控制单元可以做得更小。这可以降低制造控制单元的成本，并且可以使包括控制单元的液体加热器具更具视觉吸引力。

17、由于本发明的有扭折的板簧内的应力与具有相同占地长度的传统无扭折板簧相比可以减小，因此在一些实施例中，本发明的板簧可以传输更高的电流(例如，在13安培和15安培之间)。如上所述，在高电流下操作的板簧，由于电流流过板簧引起的自发热而使板簧中产生更高温度，会遭受应力松弛加剧。将扭折引入本发明的板簧允许板簧中的最大弯曲应力减小，从而有助于减轻高电流下应力松弛的影响，并有助于板簧在低于其屈服应力的安全操作。

18、在一些实施例中，液体加热器具是无绳器具。在一些实施例中，控制单元包括控制主体，该控制主体限定无绳电适配器部件，用于与对应的基座电连接器部件配合，例如，与对应的电源基座台配合，以接收电力供应。控制主体可以是一体(例如模制)塑料材料体。无绳电适配器部件和对应的基座电连接器部件可以是无论其相对角度取向如何都可以配合的类型，或者至少能够通过宽角度范围(例如，至少340°，优选高达360°)配合的类型。wo95/08024和wo01/28294中描述了这种“360°类型”的合适的无绳连接器，如strix的p72或p76连接器部件是可用的。

19、在一些实施例中，液体加热器具布置成坐设于电源基座台上，并且电源基座台包括对应的基座电连接器部件。该基座电连接器部件可包括用于与市电电源缆线连接的凸片，或者市电电源缆线可以与连接器部件集成在一起。优选地，基座电连接器部件在中央安装在电源基座台上。

20、位于控制单元中的无绳电适配器部件可以包括至少两个相配合的导体，用于连接到电源电路的带电极和中性极。还可能存在额外的接地连接。在一些实施例中，无绳电适配器部件是3极连接器部件(例如，用于与strix的p72配合)。在其他的实施例中，无绳电适配器部件是5极连接器部件(例如，用于与strix的p76配合)。这种5极连接器部件提供电子信号连接以及电力连接。优选地，液体加热器具的电源电路布置为接收(例如，从基座电连接器部件)在13安培和15安培之间的电流。

21、优选地，板簧的固定端固定到无绳电适配器部件的相配合的导体。控制单元优选地包括两个板簧，其中，第一个板簧连接到无绳电适配器部件的带电导体，第二个板簧连接到电适配器部件的中性导体。本文所述板簧的任何或所有特征可以(并且优选地)应用于第一板簧和第二板簧(如果提供的话)中的任一个或两者。

22、在一些其他实施例中，液体加热器具包括电源插孔，以用于接收用于连接到市电电源的电源线绳。在一些实施例中，液体加热器具包括集成的电源线绳。

23、在各种实施例中，液体加热器具可包括布置成与电加热器热连通的热扩散板。优选地，控制单元布置成安装到热扩散板的底侧。在一些实施例中，控制单元包括用于将控制单元安装到热扩散板的底侧的安装板。安装板优选为金属。安装板优选地是基本平坦的。

24、热敏致动器优选地布置成检测液体加热器具内的温度。该温度可以代表液体加热容器内液体的温度。该温度可以是电加热器的温度。该温度可以是热扩散板的温度。

25、预定温度可以是可变的(例如可调节的)。预定温度可以对应于液体加热容器中的液体将被加热到的期望温度。预定温度可以与液体加热容器中的液体的期望状态(例如沸腾)相对应。在一些实施例中，预定温度对应于在过热(例如“干烧”)情况期间器具内的温度(例如热扩散板的温度)。

26、优选地，热敏致动器安装在控制单元的上表面上。优选地，热敏致动器安装在安装板的上表面上。这意味着，当控制单元安装到热扩散板的底侧时，热敏致动器可以布置成与热扩散板良好地热传导连通。结果，热敏致动器能够更可靠地检测预定温度，例如通过准确地检测热扩散板的温度(因此以及，例如，器具内的液体的温度)。这可以允许热敏致动器在预定温度下更可靠地操作。

27、热敏致动器可以包括双金属元件。双金属元件优选为速动双金属致动器。优选地，双金属元件布置为当检测到预定温度时操作(例如，快动)。在优选实施例中，热敏致动器包括推杆，该推杆由(例如双金属)致动器在预定温度下操作，以将板簧的可移动部分从闭合位置移动到断开位置。优选地，推杆从热敏致动器朝向板簧的可移动部分向下延伸。

28、在一些实施例中，热敏致动器(例如，热敏致动器的推杆)布置成推压板簧的可移动部分的接触点，以将可移动部分从闭合位置移动到断开位置。优选地，接触点布置在板簧的相对于固定端和可移动电触头的远端点处。优选地，可移动电触头在扭折和接触点之间安装在板簧的可移动部分上。

29、对于制造商来说，为了节省成本和最大限度地减少设计工作量，对小型控制单元使用与其他(更大)尺寸的控制单元相同的热敏致动器可能是有益的。然而，由于传统的较小控制器中板簧的长度减小，这通常是不可能的，因为热敏致动器施加在更短板簧上的力将导致板簧内的应力超过屈服应力。然而，如本文所讨论的，在本发明的板簧中提供扭折可以减小板簧内的最大应力。因此，在一些实施例中，设置在控制单元中以作用于板簧的热敏致动器可以有利地具有与在较大控制器中使用的类型相同的尺寸。

30、此外，通过将热敏致动器(例如，热敏致动器的推杆)布置成使得从板簧的固定端到接触点的距离大于从固定端到可移动电触头的距离，热敏致动器(例如，热敏致动器的推杆)在接触点处的竖直位移可以导致在电触头位置，即在产生触头间隙的位置处的按比例缩小的竖直距离。接触点在热敏致动器(例如，热敏致动器的推杆)和板簧的可移动部分之间的位置可以在设计阶段选择为，当板簧的可移动部分移动到断开位置时，针对热敏致动器的给定竖直位移，在可移动电触头和固定电触头之间提供期望的分离距离。

31、在一些实施例中，板簧限定其中布置有可移动电触头的孔。可移动电触头可通过过盈配合布置在孔内。优选地，板簧包括(例如一体的)凸出部，该凸出部围绕孔的周缘延伸出板簧的平面。这意味着，与如果板簧不包括凸出部时可能存在的接触面积相比，板簧和可移动电触头之间有更大的接触面积。这可以改善可移动电触头和板簧之间的结合(例如冷结合)，从而有助于减少板簧中的自发热(和综合应力)。

32、板簧的可移动部分优选地偏置到闭合位置。偏置可以由单独的部件，即偏置构件提供。然而，优选地，偏置由板簧本身的形式提供。热敏致动器优选地可操作以在将可移动部分从闭合位置移动到断开位置时抵抗该偏置移动可移动部分。在将可移动部分从闭合位置移动到断开位置的操作之后，热敏致动器优选地布置成复位，以允许可移动部分返回到闭合位置。热敏致动器可手动复位。然而，优选地，热敏致动器设置为自动复位(例如，当热敏致动器检测到的温度下降到充分低于预定温度时)。

33、在一些实施例中，控制单元还包括跳闸杆，用于允许用户手动地将板簧的可移动部分从闭合位置移动到断开位置和/或从断开位置移动到闭合位置。跳闸杆可在“off(断开)”位置和“on(接通)”位置之间可移动。在“on”位置，可移动电触头优选地与固定电触头接触。在“off”位置，可移动电触头可能与固定电触头接触，也可能不与固定电触头接触。然而，优选地，控制单元配置为使得当跳闸杆处于“off”位置时，没有电流流过电触头。因此，跳闸杆的提供可以允许用户手动地中断液体加热器具的加热操作和/或启动加热操作。

34、优选地，控制单元包括止动件，用于在可移动部分已经从闭合位置移动到断开位置之后阻止板簧的可移动部分的移动。板簧的可移动部分优选地设置成在从闭合位置移动到断开位置之后接触止动件。因此，可以提供止动件以限制板簧的可移动部分行进的过冲距离。这有助于防止板簧在使用中由于(例如反复的)挠曲而塑性变形。

35、在一些实施例中，止动件布置在控制单元的控制主体上。在一些实施例中，止动件布置在控制单元的跳闸杆上。当止动件设置在控制单元的跳闸杆上时，跳闸杆的位置可以通过板簧的可移动部分在可移动部分接触止动件时施加在止动件上的力被重置(例如，重置到“off”位置)。因此，止动件可以充当力传递垫块，以提供复位跳闸杆位置和减少板簧中的过冲的双重功能。

36、在一些实施例中，控制单元包括返回止动件，用于阻止板簧的可移动部分从断开位置向闭合位置移动(例如，在可移动部分已经被热敏致动器移动到断开位置之后，并且当其在其自身偏置下向闭合位置返回时)。返回止动件优选地布置成防止板簧在可移动部分已经移动到断开位置之后返回到闭合位置。返回止动件优选地布置在控制单元的跳闸杆上。

37、在一些实施例中，跳闸杆包括止动件(例如，力传递垫块)和返回止动件。止动件(例如力传递垫块)优选地布置在板簧的可移动部分下方(即，在可移动部分被热敏致动器移动的方向上)。返回止动件优选地布置在板簧的可移动部分上方。

38、板簧优选地是单个均一部件，优选地至少包括固定端、可移动部分和扭折。优选地，板簧是长形的。板簧优选地作为悬臂安装在控制单元中，即在其固定(近端)端固定且在其相对(远端)端不支撑(优选可移动)。扭折可通过板簧的另外的可移动部分与固定端隔开。然而，优选地，扭折布置为与板簧的固定端相邻。优选地，扭折布置在板簧的挠曲点处。挠曲点是板簧的当可移动部分相对于固定端移动时最接近固定端的仍发生挠曲的点。将扭折布置在板簧的挠曲点有助于减小板簧在挠曲点处的应力，该处通常是板簧的应力最高的部分。减小该区域的应力可以提高板簧的耐久性。

39、扭折可以是任何合适的或期望的形状，以提供增加的有效弯曲长度。优选地，扭折延伸出板簧的平面并基本返回到同一平面。扭折可能是弓形的。扭折可以是基本上半圆形的。扭折可以是u形、s形、v形、w形、m形或c形。扭折可以是基本上正弦的。扭折可以包括折叠部分。优选地，扭折是连续拐弯的。扭折可以具有正态分布(钟形)曲线的近似形状。优选地，扭折包括弓形部分。优选地，板簧包括在基本上平面状的板簧和扭折(例如弓形部分)之间的一个或多个连续拐弯的过渡特征(例如圆角)。这有助于避免板簧中的高应力集中，这可以允许板簧做得更小同时不超过板簧材料的屈服应力。

40、如上所述，通过在板簧中提供扭折以增加板簧的有效弯曲长度，对于给定占地长度的板簧，板簧内的应力可以减小。结果，板簧可以被制造得更小而不超过板簧材料的屈服应力。

41、本发明的板簧就其自身而言被认为是新颖的和创造性的。因此，当从第三方面看时，本发明提供了一种板簧，包括：

42、近端端部和相对于近端端部可移动的远端部分；和

43、电触头，安装在所述板簧的远端部分上，用于与对应的电触头配合；

44、其中，所述板簧包括在所述近端端部和所述远端部分之间的扭折。

45、当从第四方面看时，本发明提供了一种制造板簧的方法，该板簧包括近端端部和相对于近端端部可移动的远端部分；

46、该方法包括：

47、在所述板簧中在所述近端端部和所述远端部分之间形成扭折；以及

48、在所述板簧的所述远端部分上安装电触头，以用于与对应的电触头配合。

49、在一些实施例中，制造板簧的方法包括形成贯穿板簧的远端部分的孔。该方法优选地包括通过将电触头插入该孔中而将电触头安装在板簧的远端部分上。电触头可以压配合到孔中。形成孔的步骤可以包括冲压孔。优选地，形成孔包括形成凸出部，该凸出部围绕孔的周缘延伸出板簧的平面。如上所述，这可以增加电触头和板簧之间的接触面积，从而有助于改善电触头和板簧之间的结合(例如冷结合)。

50、板簧的近端端部优选地适合于安装在(例如家用)液体加热器具的控制单元上。优选地，电触头适合于与(例如家用)液体加热器具的控制单元中的对应电触头配合。

51、板簧可包括布置为与扭折相邻的一个或多个圆角，以将扭折的几何形状与板簧的其余部分的几何形状融合。在一些实施例中，扭折包括布置在两个圆角之间的弓形部分。优选地，扭折的弓形部分具有0.3mm和1.5mm之间的曲率半径，例如0.5mm和1.0mm之间，例如近似0.8mm。优选地，一个或多个圆角的曲率半径在0.1mm和1.35mm之间，例如0.35mm和0.8mm之间，例如近似0.65mm。

52、板簧可以是任何合适的或期望的长度。然而，在优选实施例中，板簧的占地长度小于25mm。这允许板簧用于比常规控制单元更小的控制单元中。板簧的(占地)长度可以在5mm和30mm之间，例如15mm和25mm之间，例如近似22mm。板簧可以宽为1.5mm和5mm之间，例如在2.0mm和4.0mm之间，例如近似3.5mm。

53、板簧可以是任何合适的或期望的厚度。然而，在优选实施例中，板簧的厚度小于0.2mm。减小板簧厚度会增加板簧的自发热效应，因为对于流过板簧的电流来说提供的横截面积更小。然而，申请人已经发现，减小板簧的厚度也可以减小板簧中产生的应力。这意味着板簧可以被制造得更短而仍不超过材料的屈服应力。板簧的厚度可以在0.05mm和0.3mm之间，例如在0.1mm和0.2mm之间，例如近似0.15mm厚。优选地，板簧在垂直于板簧的最大尺寸(即长度)的平面中的横截面积在0.07mm2和1.5mm2之间，例如在0.2mm2和0.8mm2之间，例如近似0.5mm2。

54、优选地，当板簧的可移动部分处于断开位置时，可移动电触头与固定电触头分开了0.3mm至1.5mm之间的触头间隙，例如0.7mm至1.2mm，例如近似0.9mm。该分离距离可以是当可移动部分在闭合位置和断开位置之间移动时为了避免触头之间的电弧所需的最小距离。板簧优选地成形为使得，当板簧布置在控制器内并且可移动电触头处于闭合位置时，板簧中的挠曲提供了由可移动电触头施加到固定电触头的预加载力。在优选实施例中，当可移动部分处于闭合位置时，板簧布置成使得可移动电触头在固定电触头上施加10克和30克之间的预负载，例如15克和25克之间的预负载，例如近似20克的预负载。

55、板簧可以由任何合适或期望的材料制成。优选地，板簧是导电性的，例如是金属的。在优选实施例中，板簧材料是(例如硬化的)铜合金，例如c7025。

56、应当理解，本文描述的任何方面可以(并且优选地)包括本文概述的可选和优选特征中的一个或多个(例如全部)。