液体电加热装置 本发明涉及液体电加热装置，例如包括锅、壶等的液体加热容器以及加热器、加热器组件和用于加热容器的控制器。
通常，希望监控液体加热装置的工作温度，例如监控加热器温度、加热元件温度、要被加热的液体温度以及/或者在装置正常或异常工作过程中被加热的一些装置其他部件的温度。在某些情况下对这些温度进行监控是为了调控液体加热装置的正常工作，例如当液体达到期望温度时中断加热元件的供电。在另一些情况下，对这些温度进行监控是为了防止异常工作状态发生时对液体加热装置造成损害，例如当加热元件超出预设温度时中断对加热元件的供电，当未装液体时启动装置就会发生这种情况，这称作“干接通”。
大部分已知的液体加热装置使用的是以热敏双金属致动器形式出现的机械传感器来监控装置的工作温度。
使用热敏电阻作为温度传感器来电子监控液体加热装置的工作状态也是已知的。这种方法的实例参见GB2228634。不过，这类热敏电阻必须与液体加热装置上温度要被监控的部位保持热接触同时还必须与液体加热装置地控制器电连接。
GB2269980揭示了一种厚膜印刷加热元件，其上设置了电阻轨道形式的温度传感器。该文献中的装置存在一些缺陷，即温度传感轨道只有被设置在加热器基体上时才能被校准而且其电阻的温度系数的变化很大。
本发明试图提供一种液体加热装置中热敏电阻的简单设置，用于监控液体加热装置工作温度。
本发明提供了一种包括热敏电阻的液体电加热装置，用于监控液体加热装置温度，其中热敏电阻安装在装置被加热热部分的安装位上，并与所述安装位保持直接热接触和电接触。
这样，根据本发明，对热敏电阻来说组合的热连接和电连接在一个位置就可形成，这就大大提高了液体加热装置中热敏电阻布局的简单性并极大地简化了装置的装配。而且，安装位就成为与热敏电阻连接的电路的一部分。
安装位可以在液体加热装置上或装置中要被装置的加热器或装置中的液体直接或间接加热的任意部位上。例如，安装位可以是液体加热装置上的这样一个部位，该部位在使用中与要被加热的液体热接触从而也被加热，以致热敏电阻间接监控液体温度。另一种方案或作为附加的，安装位可以在与液体加热装置的加热器热接触的该装置某个部件上，从而使热敏电阻监控加热器的温度。优选的是，安装位在液体加热装置的加热器上。在特别优选的布局中，安装位应配置在这样一个位置，当加热装置正常工作时安装位的温度主要受加热液体的温度影响；但加热装置处于异常工作状态时例如干接通状态，加热元件的温度又成为主要影响因素。这个位置凭经验确定。
为了使热敏电阻与安装位保持良好的热接触和电接触，可使热敏电阻以传热导电的方式结合到安装位上，例如通过焊接或通过使用加银环氧树脂。在一种结构中，将导电(如加银的)墨水区域施加到安装位，例如可通过印刷方式施加。然后将热敏电阻施加到墨水上，墨水受热后热敏电阻就通过导电墨水结合到安装位上。当安装位配置在厚膜印刷加热器上时这种方法就特别有益处，因为导电墨水与电阻加热轨道同时被加热。
另外，热敏电阻还可通过偏压装置相对安装位受弹性偏压。偏压装置可以是弹簧，例如螺旋弹簧或片簧。可通过焊接或类似附着电连接来形成热敏电阻的另一个电接触。不过优选的是，偏压装置是导电的并与热敏电阻形成电接触。在这种状况中，在偏压装置和安装位之间通过热敏电阻形成导电回路。可在偏压装置和热敏电阻之间形成永久性电连接和机械连接，例如通过焊接或类似连接方式实现。
液体电加热装置通常包括与热敏电阻电连接的电路。电路可被固定在一个支座上，热敏电阻置于支座和安装位之间。在这种结构中，电路通常配置于热敏电阻的一侧而安装位配置于另一侧。优选的是，偏压装置也设置在支座和安装位之间。最优选的情况下，支座和安装位将偏压装置夹在中间。
支座优选具有与偏压装置接合的电接触位。可以为偏压装置和/或热敏电阻设置导向装置，例如热敏电阻或者热敏电阻和偏压装置安装在导引孔中，导引孔设置在支座和安装位之间的中间部件上。通过这种方式能够保证偏压装置相对于热敏电阻、支座和加热器被正确定位。支座可以具有另一个电接触位，用于同设置在中间部件中的另一个导引孔中延伸的弹性导电夹持器接合，并用于与热敏电阻的安装位电连接的设置在该装置上的另一个接触器配合。
优选的是，热敏电阻与偏压装置相接触的表面经过了金属化处理，以便在热敏电阻和偏压装置之间形成良好的电接触。具有优势的是，安装位基本为平面并且热敏电阻也具有基本平的安装面，安装面安装在所述安装位上。通过这种方式就可在热敏电阻和安装位之间形成良好的热接触和电接触。优选的是，热敏电阻具有与安装面相对的表面并且基本与安装面平行，以便该表面可以有效地与偏压装置接触。具有优势的是，热敏电阻与安装位接触的表面经过金属化处理，这就在二者之间形成良好的热接触和电接触。
已经发现可满足上述要求的特别合适的热敏电阻称为“片型”热敏电阻。这类热敏电阻为圆片形材料的形式，其阻值根据温度变化。根据控制装置的电路的要求来选用正或负温度系数的材料。这些热敏电阻常常被制成具有两个已金属化的圆形表面。在制造过程中利用热敏电阻的金属化表面通过测量热敏电阻对温度的阻值来经验性地校准热敏电阻。
可以在液体加热装置的加热容器上设置安装位，例如在容器底板或周壁干燥的一侧。如果容器是塑料的，就可用导体作为安装位并将其附着在底板或壁上。另外，安装位可以连在液体加热装置的加热元件上。例如，对于传统的浸入式带护套加热元件，可以在热回路区中加热元件顶部的干燥一侧设置安装位。液体加热器可以是具有带护套式加热元件这种类型，加热元件在该装置的加热容器底板的下侧，例如在WO 96/18331中所述。在这种情况下，安装位可以设置在底板的下侧以便与容器中的液体保持热接触或者将安装位设置在加热元件上，例如在与加热元件有直接热接触的导热凸台上。不过，优选情况下液体加热装置包括一个厚膜印刷加热元件，该元件最好安装在加热容器底板的干燥一侧。这类元件在本技术领域中众所周知，在WO97/14269、WO 96/18331和WO 96/17496中有实例。
优选情况，安装位配置有传热导电的接触部分，用于接收其上的热敏电阻。接触部分由印刷银垫片或者类似垫片提供，例如当安装位位于加热器上时，垫片可以延伸而提供另一个接触区，例如与如上所述的其它电元件相接触。在加热器的绝缘体上印刷另外一些银部分就可在厚膜印刷加热元件的制造过程中很容易加入接触垫片。另一种方案是，可在厚膜印刷加热元件的电阻加热轨道上设置接触部分，优选在电阻轨道和接触区之间安置一个诸如面釉之类的绝缘体，以便轨道的温度可以更直接地被监控。优选的是，至少在厚膜加热器的金属基体和安装位的接触表面之间至少设置一个绝缘层。
安装位可以连接在液体加热装置的加热器上、液体加热装置的容器上或者液体加热装置的控制部件上。在优选结构中，安装位配置在托架上，该托架与液体加热装置上温度将被监控的区域保持热接触。这样，热敏电阻与托架上的安装位保持直接热接触和电接触，托架能够用于向热敏电阻传热和导电。
具有优势的是，托架可用于容纳热敏电阻并且可防止侧向位移。例如，托架可带有壁或柱，用于与热敏电阻的外周配合。另一种方案或作为附加的，热敏电阻可以结合在托架上，例如通过采用诸如焊锡之类的传热导电材料。
可以在装置的加热器上或者加热容器上设置托架。不过在优选结构下，托架以机械方式连接在装置的控制部件上。例如，在装配好的装置中托架可从控制部件上伸出且朝向加热器。具有优势的是，托架可向加热器弹性偏压，或者向装置中温度要被监控的其他部分偏压。例如，托架可包括诸如螺旋弹簧或者优选片簧之类的弹性装置。弹性装置可用于向托架的安装位导电。
偏压装置可用于将热敏电阻偏压到托架的安装面。具有优势的是，这类偏压装置还可用于将托架偏压到装置中温度要被监控的区域。根据上述描述，偏压装置用于形成与热敏电阻的电连接。
从另一方面看，本发明为液体加热装置提供了控制部件，该部件包括：控制体、用于热敏电阻的托架、容纳在托架中且与托架的安装面形成热接触和电接触的热敏电阻、用于将托架弹性偏压到装置中温度将被监控表面的偏压装置。
根据本发明的这一方面，本发明提供了一种利用热敏电阻的特别简单的控制部件，当控制部件被安装在液体加热装置中，它将托架施用于合适的表面以便热敏电阻能够监控该表面的温度。
在热敏电阻和用于加热装置的控制电路之间不必形成直接回路。例如，安装位可以维持在地电位，这样在热敏电阻和控制电路之间就只要求一个连接，可通过大地形成电路。因此，安装位可以是液体加热装置中任何接地且可传热导电的部位，例如金属加热容器的四壁或底板或者厚膜加热器的金属基体。
不过，如果接地结构不是优选的，安装位可以配置在金属基体的局部绝缘区上。
从上述说明可以看出，本发明为将用于监控液体加热装置工作温度的热敏电阻提供了一种简单的结构。
下面将以实例和参考附图的方式描述本发明的一个实施例。其中：
图1是依照现有技术的热敏电阻结构的局部剖视图；
图2是图1中热敏电阻结构的透视图；
图3是本发明的实施例的局部剖视图；
图4是本发明的另一个实施例的透视图。
图1显示了依照现有技术的热敏电阻结构的局部剖视图，在此描述现有技术是为了将本发明优于现有技术装置的长处更清楚地表达出来。图2以透视图的形式显示了热敏电阻和相关元件。如图1和2所示，罩在玻璃中的DO-41型热敏电阻1配置在塑料框架3上。热敏电阻1与金属元件5热接触，在热敏电阻1和金属元件5之间施用热润滑脂(未示出)来辅助这种接触。金属元件5从加热器盘7的下表面向热敏电阻1传热。从加热器盘7向金属元件5传热借助了在二者间施用的热润滑脂9。加热器盘7的上表面与要被加热的液体相接触，因此加热器盘7构成了液体加热容器的底板。
塑料框架3由两个金属弹簧夹11定位，弹簧夹约束着框架3并利用螺栓13与下支架15固定在一起，下支架15与加热器盘7保持固定关系。
通过导线17形成与热敏电阻1的引线15的电连接，导线17通过波纹连接器19与引线15相连。绝缘套21包裹在波纹连接器19周围。导线17的末端终止于电连接器23，利用该电连接器，热敏电阻1就与液体加热装置的控制电路(未示出)形成了电连接。
从上述说明中可以看出，这种已知的用于检测加热器盘7温度的装置在结构上比较复杂，要求许多分离的部件。这样，这种装置必须以多个独立的、费时的步骤来制造。
图3显示了本发明的一个实施例的局部剖视图。根据该实施例，液体加热装置包括加热器31，加热器上安装了片型热敏电阻33。加热器是一个厚膜电阻加热器，包括设置在金属基体上的绝缘层，绝缘层将厚膜加热元件以以电阻加热轨道的形式施加到金属基体上。这类加热器在WO 97/14269、WO 96/18331和WO 96/17496中都有说明。图3的最上端的加热器31表面设置有绝缘层和电阻加热轨道，图3中显示的液体加热装置相对于其使用位置是处于倒置的。
热敏电阻33是一个片型热敏电阻，可从位于英格兰的BowthorpeThermometrics of Taunton公司和Anglia of Wisbech公司购买。热敏电阻33基本为扁平的圆片形材料，例如D13.8材料，该材料的电阻值根据材料的温度变化。圆片的最上和最下表面被金属化处理以便能产生电接触。这种热敏电阻的典型额定电阻范围是0℃时380kΩ到100℃时5kΩ或者0℃时734kΩ到120℃时120kΩ，热敏电阻的直径一般为2到5mm。
热敏电阻33的下表面与印在加热器31上的银热敏电阻接触垫片35形成热接触和电接触。热敏电阻接触垫片35可以在制造加热器31的过程中与需要添加到加热器31上的其他印制银部件一起印制，这样在加热器的制造过程中就不需要附加的加工步骤了。加热器31上还有一个与热敏电阻接触垫片35通过印制银轨道38连接的银接触垫片37。银接触垫片37提供可以形成电接触并且与热敏电阻33形成电接触的位置。
热敏电阻33的上表面与金属螺旋弹簧39接触，该弹簧的作用不仅是将热敏电阻33压到加热器的接触垫片35上从而确保与加热器之间的良好热接触，而且还可与热敏电阻33的金属化上表面形成电接触。弹簧39容纳在绝缘块43中形成的导引孔41中。在导引孔41的底端，凹腔45用于容纳热敏电阻33且用于防止装配液体加热装置时出现的侧向移动。第二导引孔47也是成形于块43中，用于容纳与另一个接触垫片37形成电接触的第二根弹簧(未示出)。
块43通过图3中未示出的部件与加热器相连接，并且利用螺栓51与其上设置有加热器31控制电路的印刷电路板(PCB)49相连接。这样，容纳在导引孔41、47中的弹簧被夹在加热器31和PCB49之间。弹簧39就以这种方式压热敏电阻33而使之与接触垫片35保持热接触和电接触。弹簧接触垫片53置于PCB49的下表面且与弹簧39的顶端相接触。类似的接触垫片(未示出)也设在PCB49的下表面，用于同容纳在另一导引孔47中的弹簧相接触。位于PCB49下表面的接触垫片与加热器31的控制电路相连。
这样，可以看出：在处于装配状态的装置中，热敏电阻33是同PCB49下表面的两个接触垫片之间的电路相连的，电路的走向是从接触垫片53开始通过弹簧39到达热敏电阻33，然后通过接触垫片35、37到另一根弹簧并通过该弹簧连接到PCB49下表面的另一个接触垫片。本领域的普通技术人员能够轻易地将本发明中的装置用于加热器31的恰当控制电路中。
图4显示了本发明的另一个实施例。对于那些已经参照图3作了说明的部件在本实施例的说明中使用了相应的标号，除非这些部件与图3的实施例有所不同，否则将不再作详细描述。
参看图4，包括液体加热装置的合适控制电路的控制体55装有两个片簧57、59。在片簧57、59的顶端，两弹簧与控制体55的控制电路(未示出)电连接。第一根片簧57的末端带有由弯折的弹簧金属形成的托架61，托架61容纳热敏电阻33。热敏电阻33的下表面与托架61朝上的内表面热接触和电接触。第二根弹簧59将热敏电阻33挤压进托架61中。第二根片簧59的末端与热敏电阻33的上表面形成电接触。这样，从控制体55开始到第一根弹簧57，再通过托架61到热敏电阻33，然后再从热敏电阻33通过第二根弹簧59回到控制体55，就形成了回路。
片簧57、59偏压托架61的下表面从而使片簧与加热器31产生热接触，以便热敏电阻能够利用托架61传导的热检测加热器的温度。在托架和加热器之间可以使用热润滑脂以确保有效的热传导。
托架可被设置在加热器的任意需要的部分。例如，为使热敏电阻能够测出过热状态可将托架设置在厚膜加热器的加热器轨道之上或相邻近的位置。另外，为使热敏电阻更精确地监控容器内液体的温度，可将托架放在远离加热器轨道的位置。
可以明白：在图4显示的装置中，热敏电阻33附着在控制体55上并且能够非常简易地安装到加热器31上以及从加热器上卸下。
可以看出，参照图3和4描述的本发明的结构在设计上明显比参照图1和2描述的结构要简单。而且，图3和4中的装置防止了图1和2中罩住热敏电阻的玻璃所产生的热滞后，从而能够更迅速地响应温度变化。再者，图3和4中的热敏电阻装置在热敏电阻和加热器之间提供了更好的热接触，更进一步改善了装置的响应能力。最后，本发明的安装与现有技术相比包括相当少的部件，这就降低了制造和装配成本。