改进的电热水器具温控装置、安全电连接器及电热水壶 技术领域
本发明涉及一种电热水器具上用的温度控制装置、电连接器及无电线电热水器具。
背景技术
目前，用于控制水加热的温控元件，其结构包括有本体，动触片，电连接件，感温双金属片，顶杆。使用时，感温双金属片贴置在发热面上或容器底部。当容器中的水被烧干后，由于顶杆被夹持在感温双金属片与动触片之间，感温双金属片受热翘变将动触片顶开，使其与电连接件分离，切断电源停止加热，达到温度控制之目的。其缺点是感温双金属片在温度降低情况下，会自行复原动作，使电加热器重新通电发热。为此，国家知识产权局2002年9月11日公开了专利号为02114729.9，名称为“温控器、电连接器及电热水器具”的技术内容。它在感温双金属片上设置一个控制机构，使其降温后不能自动复位，只有手动情况下复位，从而较好地解决了上述问题。但结构复杂，组装繁琐，成本高。对于应用在热水壶上的蒸气温控元件，由于蒸气感温双金属片装在容器底部的侧壁上，蒸气通过导通管引入感温触头，容易造成水渗漏，且不安全；如果容器盖盖合不到位，水蒸气就不能及时导入感温触头上，影响感温的灵敏度，严重时温控器失效。
现有的无电线热水容器像电热水壶，包括装有加热器的一个罐，且其在使用时可放置在一连接在电源上的自立式的基座单元上。在罐和基座单元之间提供电器接头，使当罐放置在基座单元上时，在加热元件和电源之间实现连接。
然而，这种结构的电连接器不安全，由于基座单元插孔内的电触头直接与电源连接，如果人为地触及到电极，容易造成伤人事件。
电热水壶安装上述的温控元件和电连接器，存在二个弊病，一是控制加热器断开的蒸气温控器往往装在容器的底部，如果容器盖合不严，或未盖合，使得蒸气渗漏，蒸气不能及时输送到温控器上，影响了温控器的工作性能，即使容器内的水沸腾，温控器也无法切断加热部件，因此，工作不可靠；而且容器底部盛积有蒸气形成地水，使用不方便。第二是电连接头不安全，由于基座单元上的插座插孔暴露在外，而插孔内的电触头直接与电源连接，容易让人触极到插孔内的电极，造成伤人事件，而且这样的插接方式，接触电极容易产生电弧，造成表面氧化，导致连接部件发热损坏。
发明内容
本发明的其中一个目的在于提供一种电热器具上用的结构简单，灵敏度高的温控装置。
本发明的另一个目的在于提供一种使用安全的电器连接器，该电连接器即使是同时触及插座上两个电极，也不触电。
本发明的再一个目的在于提供一种使用安全、结构简单，容器内液体烧干或沸腾时，关闭灵敏，不易产生电弧的电热水壶。
为实现本发明上述的第一个目的，本温控装置是这样的：它包括与电连接件连接的装在容器口内壁上的蒸气温控器，在蒸气温控器与电连接件之间装有开关式磁保持继电器。蒸气温控器由触动开关和热敏双金属片构成；磁保持继电器由动触组件、静触组件和磁路组件构成。动触组件主要包括吸板、动触点和拉簧，磁路组件包括线圈、铁芯及嵌在铁芯内芯的永磁铁。其中磁保持继电器中的线圈与常开的触动开关串联；吸板上端延伸一长条的拔杆，拔杆上设有开关按钮。
由于本发明中温控装置增加了开关式磁保持继电器，在铁芯的内芯嵌有永磁铁，因此，需要工作时，按动开关按钮，使吸板脱离永磁铁的吸力范围，铁芯及永磁铁将吸板释放，吸板在拉簧作用下使常开触点保持闭合，电路接通，电热管通电开始加热。当容器内的温度上升，达到沸点时，容器内的蒸气将热敏双金属片弹开，使触动开关闭合导通，此时，磁保持继电器中线圈J通电，产生磁场，再加上原有的永磁场，对吸板的吸力大于拉力，吸板被吸合，常开触点断开，电加热器切断电源，停止加热。此后，即使双金属片复原，触动开关断开，由于吸板在永磁铁的磁吸力作用下，静触点始终保持断开状态。
由于容器上装有与磁保持继电器连接的开关按钮，因而按下开关按钮，可使动触点与静触点闭合导通，开始工作，实现手动接通；当工作结束时，也可直接手动复位，使操作更加方便。
上述结构与现有技术相比，具有结构简单，成本低，操作方便等优点，而且安装在电热水壶上时，可避免水蒸气导入容器底部引起的诸多弊端，确保了温控装置的灵敏、安全、不滴水等特点。
为了实现本发明的第二个目的，本安全电连接器结构是这样的：它包括一个装在热容器底部的阳插头，一个装在单元基座上的阴插座；所述的阳插头在轴心上装有接地触头，在同一心轴不同直径位置上分别设有接电的环形触头，该环形触头、接地触头与热容器内的控制机构、加热元件连接。所述的阴插座包括基座，装在基座插口上的盖板；盖板由弹簧顶合在插口上，盖板相对阳插头上的轴心、环形触头位置上设有三个插孔，基座上相对插孔位置分别设有接电、接地三个接线柱，与所述的环形触头、接地触头接合。所述的接地接线柱为贯通孔，其内设有可上、下移动的开合杆，该开合杆在伸出贯通孔下端端口上设有非导体材料制作的凸缘，该凸缘随着开合杆上下移动。所述的基座相对凸缘设有与电源插头连接的触动开关，当阳插头插合到阴插座上时，所述的凸缘触动触动开关与接电接线柱触合。由于阴插座中的接线柱没有连接带电，要使阳插头与阴插座之间导通连接，必须使阳插头上的三个触头同时插触到阴插座上的接线柱上；因此，即是人们直接触合到单个或双个接线柱时，也不会触电或导通，从而保证了电气阴插座使用的安全性。
本安全电连接器为了保证触头与接线柱有良好的接触，将环形触头制成金属环片置于两个环槽底面上，将接地触头制成弹簧片，置于轴心孔内，并在轴心孔内装有触动头，该触动头当阳插头插合到阴插座上时，可使接地接线柱中的开合杆上移或下移，从而触动触动开关触合导通。
上述安全电连接器与现有的技术相比，不仅可以在任意转向位置上插合，而且具有使用安全，结构紧凑，接触性能好等优点。
为实现本发明的上述第三个目的，本发明的电热水壶包括容器、单元底座，设置在容器上的加热器和上述的温控装置及装在容器、单元底座上配套接插的阳插头、阴插座，所述的阳插头、阴插座结构为上述安全电连接器中的阳插头和阴插座结构。上述温控装置中的开关按键装在容器的手柄上，并将开关按钮分成开按钮和关按钮，分设在手柄的外侧和内侧。它一方面可以实现电热水壶的手控启闭；另一方面，由于容器被放入单元底座时，关按钮自然被触动，电加热器与阳插头之间为断开状态；当阳插头与阴插座插合到位，电源与电连接器导通连接后，再可以按动开按钮，这样，就避免电连接器之间的电弧，延长电加热器的使用寿命。
本发明的电热水壶与已有技术相比，有以下几个优点：
1、由于温控器采用了开关式磁保持继电器，因此，不仅简化了温控器的结构，而且，避免了温控器降温后产生的复位现象。
2、避免了蒸气导入容器底部引起的水渗漏及容器盖合不到位温控装置不动作等弊病。
3、消除了容器插合在单元底座上时的电弧现象。
4、容器可以在任意转向位置上插合，不受方向定位限制。
5、安全性能好，单元底座即使插在电源上，人体触及阴插座也不会触电。
下面结合附图所示的实施例，对本发明作进一步详细的说明
附图说明
图1是本发明中在电热水壶及组装在其上的温控装置、电连接器的结构示意图。
图2是图1的线路图。
图3是磁保持继电器的结构示意图。
图4是本发明中安全电连接器的一种结构剖视图。
图5是图4的C-C向示意图。
图6是图4的D向示意图。
图7是图4插合后的结构剖视图。
图8是图4实施例中的另一种触动开关结构的剖视图。
图9是本发明中安全电连接器的另一种结构的剖视图。
图10是图9插合后的结构剖视图。
图11是图9实施例中的另一种触动开关结构的剖视图。
具体实施方式
参见图1，电热水壶包括容器15，基座16，装在容器15上的加热器和温控装置及装在容器15、单元底座16上配套接插的阳插头A和阴插座B构成的安全电连接器。
温控装置包括：装在容器15口内壁上与电连接件连接的蒸气温控器18，串接在蒸气温控器18与电连接件之间的磁保持继电器20。蒸气温控器18由常开的触动开关18-1和热敏双金属片18-2组成。磁保持继电器由动触组件20-2、静触组件20-3和磁路组件20-1组成；动触组件20-2包括吸板19、动触头20-2b和拉簧20-2a，吸板19的一端延伸至容器15的手柄17上形成长条拔杆19-1，拔杆19-1两侧分别装有开按钮22和关按钮21，开按钮22、关按钮21分别固定在容器15的手柄17内外侧上。拔动开按钮22或关按钮21，可以通过动触组件20-2中的吸板19来带动动触点20-2b与静触组件20-3中的静触点20-3a之间的离合。静触组件20-3除设有静触点20-3a外，还设有两个金属插片20-3b，用于线路连接。磁路组件20-1由线圈J、铁芯及嵌在铁芯内芯的永磁铁20-1a构成。其中线圈J与蒸气温控器18中的常开触动开关18-1串联。拉簧20-2a倔强系数与永磁铁20-1a的大小相匹配，以确保吸板19在永磁铁20-1a近距离范围内被吸合，见图1、图2、图3。
其工作原理如下：按下开按钮22后，继电器中的动触点20-2b与静触点20-3a触合接通，电热管开始工作，等到容器的水沸腾后，热蒸气使热敏双金属片18-2弹开，并顶合触动开关18-1触合，K导通，使继电器线圈J两端电源接通，线圈J与铁芯产生磁吸力，并与永磁铁上的磁吸力合成，克服拉簧20-2a拉力的作用，将吸板19吸合到永磁铁20-1a上，使动触点20-2b与静触点20-3a断开，电路切断，电热器停止加热。在不按下开关按钮21、22的情况下，可长期保持这种吸合状态。如果需要时，也可以按动关按钮21，直接手动复位。
本发明还可在K上并联接有感温温控元件中的热敏开关K2，装在加热器底部作防干烧用(图中未画出)，其工作原理同上。
参见图4、图5、图6、图7为本安全电连接器，它包括一个装在热容器15底部的阳插头A和一个装在单元底座16上的阴插座B。阳插头A在轴心开一轴心孔2，轴心孔2内设有柱状形的触动头1和作为接地触头4的弹簧片；阳插头A在同一轴心不同直径位置上开有不同深浅的圈槽5a、5b，圈槽5a、5b底上分别置于金属环片制成的接电环形触头3a、3b，该环形触头3a、3b、接地触头4与热容器内的控制机构和加热元件连接。阴插座B包括基座1，装在基座1插口上的盖板6，盖板6由弹簧7顶合在插口上，盖板6相对阳插头A上的轴心孔2、环形触头3a、3b位置设有三个插孔6-1、6-2、6-3，基座1相对插孔6-1、6-2、6-3位置分别设有接线柱8a、8b、9，与接电环形触头3b、3a、接地触头4接合。所述的接电接线柱8a、8b上部为导电柱，下部为非导体材料制成的绝缘柱8-1a、8-1b；绝缘柱8-1a、8-1b下端设有电触点13a、13b，该电触点13a、13b分别由金属导线14b、14a与其不对应的接电接线柱8b、8a上的导电柱连接，形成相互交错连接。接地接线柱9沿轴心制成贯通孔，该贯通孔内装有上下可移动的开合杆10，开合杆10在贯通孔下端口设有非导电材料制成的下半球形或倒锥台形的凸缘10-1，所述的基座1相对凸缘10-1设有与电源插头连接的触动开关，该触动开关包括夹合在凸缘10-1上、与电源连接的片簧动触点11a、11b，装在动触点11a、11b与接电接线柱8a、8b之间的片簧式静触头12a、12b，该静触头12a、12b两端分别与动触点11a、11b和接电接线柱8a、8b下端所设的电触点13a、13b相对，并且当阳插头A插合到阴插座B上时，基座1下的盖板6被压下移，露出三个接线柱8a、8b、9。首先，接地接线柱9与轴心孔2中的接地触头4触合，随之接电接线柱8a、8b与两个环形触头3a、3b触合，而且此时，环形触头3a、3b触动接电接线柱8a、8b下端电触点13a、13b与静触头12a、12b的一端也同时触合，随之触动头1触动开合杆10下移，使得下半球形或倒锥台形的凸缘10-1下移推动两动触点11a、11b与静触头12a、12b的另一端触合，从而实现插接连接。
如果人为地同时插触到阴插座B上的开合杆10和接电接线柱8a、8b中的任何一极，此时，带电的动触点11a、11b与静触头12a、12b的另一端而带电，但由于该电触点13a与另一接电接线柱8b导通，另一电触点13b与接电接线柱8a导通，而自身下部为非导体，故人体所触及到的接线柱8a或8b不带电，从而消除了触电的隐患。
如果人为地同时插触到两个接电接线柱8a、8b，由于开合杆10没有下移，下半球形或倒锥台形的凸缘10-1也没有下移，带电的动触点11a、11b与静触头12a、12b没有触合，故两接电接线柱8a、8b不带电。因此，上述情况也不会触电。
图8是图4安全电连接器另一种结构基本相同的实施例，只是阴插座B中的触动开关有所改变，其中凸缘10-1推动两静触头12a、12b同时向动触点11a、11b触合。
图9、图10是安全电连接器另一个实施例，它包括一个装在热容器底部的阳插头A和一个装在单元基座上的阴插座B。阳插头A在轴心开一轴心孔2，轴心孔2内设有作为触动头1的磁块和作为接地触头4的弹簧片；阳插头A在同一轴心不同直径位置上开有不同深线的圈槽5a、5b，圈槽5a、5b底面上分别置有金属环片制成的环形触头3a、3b，该环形触头3a、3b、接地触头4与热容器内的控制机构和加热元件连接。阴插座B包括基座1，装在基座1插口上的盖板6，盖板6由弹簧7顶合在插口上。盖板6设有插孔6-1、6-2、6-3，基座1相对插孔6-1、6-2、6-3位置分别设有三个接线柱8a、8b、9，与两个环形触头3a、3b、接地触头4接合。接地接线柱9轴心为贯通孔，其内装有可上、下移动的铁磁材料开合杆10，该开合杆10在贯通孔下端口设有上半球形或锥台形的凸缘10-1；所述的基座1相对凸缘10-1设有与电源插头连接的触动开关，该触动开关包括夹合在凸缘10-1上与电源插头连接的片簧动触点11a、11b，该动触点11a、11b与接线柱8a、8b之间分别装有片簧式静触头12a、12b，该静触头12a、12b一端弹合在接线柱8a、8b下端上，另一端与动触点11a、11b相对，并且当阳插头A插合到阴插座B上时，基座1上盖板6被压下移，露出三个接线柱8a、8b、9。首先是9与轴心孔2中的接地触头4触合，随之接电接线柱8a、8b与两个触头3a、3b触合，此时，开合杆10在触动头1磁吸力的作用下，吸合上移，使得上半球形或圆锥台形的凸缘10-1推动两片动触点11a、11b与静触头12a、12b的一端触合，从而实现接头的连接。
如果阳插头A与阴插座B之间未插合，一般非有意识的人很难使开合杆10吸合上升，因此，使动触点11a、11b与静触头12a、12b始终处于断开状态，这样，即是人们同时触动到接电接线柱8a、8b，也不可能触电。
图11是图9安全电连接器另一种结构基本相同的实施例，只是阴插座B中的触动开关有所改变，其中两动触点11a、11b与静触头12a、12b是上下触合。