本技術涉及一種用于液體加熱器具的控制單元、液體加熱器具和板簧。

背景技術：

1、在液體加熱器具，例如家用水壺中，電加熱器通常布置成加熱存儲在器具的液體加熱容器中的液體?？梢蕴峁┛刂茊卧钥刂葡螂娂訜崞魈峁╇娏Γ鐔踊蚪K止加熱操作。

2、所述控制單元通常包括開關，該開關用于當在器具內(nèi)感測到預定溫度時將電加熱器與電源斷開連接。例如，控制單元可以布置為當液體加熱容器內(nèi)的液體已經(jīng)達到沸騰(或特定的選定溫度)或當檢測到過熱情況時切斷電加熱器。典型地，控制單元包括在預定溫度下操作以移動開關而中斷電源的熱敏致動器(例如速動雙金屬致動器)。

3、在一些傳統(tǒng)的控制單元中，開關包括板簧，板簧承載可移動的電觸頭，該電觸頭布置成與加熱器的電源電路中的對應的固定電觸頭配合。當熱敏致動器在預定溫度下操作時，板簧發(fā)生撓曲，使得電觸頭被分開，從而中止了對加熱器的電能供應。電觸頭通常需要以最小觸頭間隙分開，以避免當觸頭隨著熱敏致動器的操作而分開時在觸頭之間產(chǎn)生電弧。

4、減小控制單元的尺寸可能是期望的，因為這可以有利地節(jié)省制造時間和成本，并且還可以幫助在液體加熱器具的設計階段提供更多的自由度?？梢灶A期，減小控制單元的尺寸通常需要對應減小控制單元內(nèi)的部件的尺寸，例如板簧的尺寸。然而，電觸頭之間的最小觸頭間隙通常是相同的，而與控制單元的減小的尺寸無關。

5、當板簧的長度減小后，使板簧撓曲以提供給定的所需觸頭間隙會導致板簧內(nèi)的彎曲應力增加(與在更長板簧中引起的應力相比)。增加的應力，與在使用器具期間板簧的反復撓曲相結(jié)合，會導致板簧內(nèi)的應力松弛。

6、這種應力松弛導致電觸頭之間的接觸力減小，這會導致觸頭之間的電阻增加，這將加劇由板簧中傳輸電流引起的自發(fā)熱效應。這可能會導致進一步的應力松弛、電阻進一步增加以及以例如觸頭嘶嘶作響和控制失效的問題為特征頭的熱失控(thermalrunaway)。

7、因此，現(xiàn)有的較小的控制單元僅適用于在低電流下運行的器具，而不能安全地用于更高功率的器具(例如，在13和15安培之間)。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是提供一種改進的控制單元，它可以做得比傳統(tǒng)的控制單元更小，而不必將其用途僅限于低功率電器。

2、當從第一方面來看，本實用新型提供了一種用于控制液體加熱器具中的電加熱器的電源電路的控制單元，所述控制單元包括：

3、板簧，其包括固定端和可移動部分，所述可移動部分能夠相對于所述固定端在閉合位置和斷開位置之間移動；

4、可移動電觸頭，安裝在板簧的可移動部分上，當板簧處于閉合位置時與電源電路中的對應的固定電觸頭配合；

5、熱敏致動器，能夠在預定溫度下操作以將板簧的可移動部分從閉合位置移動到斷開位置，在斷開位置，可移動電觸頭與固定電觸頭分離以中斷電源電路；

6、其中所述板簧包括在所述固定端和所述可移動部分之間的扭折。

7、當從第二方面來看，本實用新型提供了一種液體加熱器具，包括：

8、液體加熱容器；

9、電加熱器，用于加熱容納在所述液體加熱容器內(nèi)的液體，其中所述電加熱器由電源電路供電；以及

10、控制單元，包括：

11、板簧，其包括固定端和可移動部分，所述可移動部分能夠相對于所述固定端在閉合位置和斷開位置之間移動；

12、可移動電觸頭，安裝在板簧的可移動部分上，當板簧處于閉合位置時與電源電路中的對應的固定電觸頭配合；

13、熱敏致動器，能夠在預定溫度下操作以將板簧的可移動部分從閉合位置移動到斷開位置，在斷開位置，可移動電觸頭與固定電觸頭分離以中斷電源電路；

14、其中所述板簧包括在所述固定端和所述可移動部分之間的扭折。

15、應當理解，板簧是柔性的，使得當可移動部分在閉合位置和斷開位置之間移動時，扭折和可移動部分相對于固定端發(fā)生撓曲。此外，應當理解，由于板簧在定義上是基本上平面狀的，所以扭折可以理解為從板簧的平面狀形狀以外的任何偏差。

16、因此，由本實用新型的實施例提供的板簧由于扭折的存在而具有增加的有效彎曲長度，這允許板簧以其占地(footprint)長度計是更短的，同時有助于防止板簧中的應力超過板簧的材料的屈服應力。結(jié)果，整個控制單元可以做得更小。這可以降低制造控制單元的成本，并且可以使包括控制單元的液體加熱器具更具視覺吸引力。

17、由于本實用新型的有扭折的板簧內(nèi)的應力與具有相同占地長度的傳統(tǒng)無扭折板簧相比可以減小，因此在一些實施例中，本實用新型的板簧可以傳輸更高的電流(例如，在13安培和15安培之間)。如上所述，在高電流下操作的板簧，由于電流流過板簧引起的自發(fā)熱而使板簧中產(chǎn)生更高溫度，會遭受應力松弛加劇。將扭折引入本實用新型的板簧允許板簧中的最大彎曲應力減小，從而有助于減輕高電流下應力松弛的影響，并有助于板簧在低于其屈服應力的安全操作。

18、在一些實施例中，液體加熱器具是無繩器具。在一些實施例中，控制單元包括控制主體，該控制主體限定無繩電適配器部件，用于與對應的基座電連接器部件配合，例如，與對應的電源基座臺配合，以接收電力供應。控制主體可以是一體(例如模制)塑料材料體。無繩電適配器部件和對應的基座電連接器部件可以是無論其相對角度取向如何都可以配合的類型，或者至少能夠通過寬角度范圍(例如，至少340°，優(yōu)選高達360°)配合的類型。wo95/08024和wo01/28294中描述了這種“360°類型”的合適的無繩連接器，如strix的p72或p76連接器部件是可用的。

19、在一些實施例中，液體加熱器具布置成坐設于電源基座臺上，并且電源基座臺包括對應的基座電連接器部件。該基座電連接器部件可包括用于與市電電源纜線連接的凸片，或者市電電源纜線可以與連接器部件集成在一起。優(yōu)選地，基座電連接器部件在中央安裝在電源基座臺上。

20、位于控制單元中的無繩電適配器部件可以包括至少兩個相配合的導體，用于連接到電源電路的帶電極和中性極。還可能存在額外的接地連接。在一些實施例中，無繩電適配器部件是3極連接器部件(例如，用于與strix的p72配合)。在其他的實施例中，無繩電適配器部件是5極連接器部件(例如，用于與strix的p76配合)。這種5極連接器部件提供電子信號連接以及電力連接。優(yōu)選地，液體加熱器具的電源電路布置為接收(例如，從基座電連接器部件)在13安培和15安培之間的電流。

21、優(yōu)選地，板簧的固定端固定到無繩電適配器部件的相配合的導體?？刂茊卧獌?yōu)選地包括兩個板簧，其中，第一個板簧連接到無繩電適配器部件的帶電導體，第二個板簧連接到電適配器部件的中性導體。本文所述板簧的任何或所有特征可以(并且優(yōu)選地)應用于第一板簧和第二板簧(如果提供的話)中的任一個或兩者。

22、在一些其他實施例中，液體加熱器具包括電源插孔，以用于接收用于連接到市電電源的電源線繩。在一些實施例中，液體加熱器具包括集成的電源線繩。

23、在各種實施例中，液體加熱器具可包括布置成與電加熱器熱連通的熱擴散板。優(yōu)選地，控制單元布置成安裝到熱擴散板的底側(cè)。在一些實施例中，控制單元包括用于將控制單元安裝到熱擴散板的底側(cè)的安裝板。安裝板優(yōu)選為金屬。安裝板優(yōu)選地是基本平坦的。

24、熱敏致動器優(yōu)選地布置成檢測液體加熱器具內(nèi)的溫度。該溫度可以代表液體加熱容器內(nèi)液體的溫度。該溫度可以是電加熱器的溫度。該溫度可以是熱擴散板的溫度。

25、預定溫度可以是可變的(例如可調(diào)節(jié)的)。預定溫度可以對應于液體加熱容器中的液體將被加熱到的期望溫度。預定溫度可以與液體加熱容器中的液體的期望狀態(tài)(例如沸騰)相對應。在一些實施例中，預定溫度對應于在過熱(例如“干燒”)情況期間器具內(nèi)的溫度(例如熱擴散板的溫度)。

26、優(yōu)選地，熱敏致動器安裝在控制單元的上表面上。優(yōu)選地，熱敏致動器安裝在安裝板的上表面上。這意味著，當控制單元安裝到熱擴散板的底側(cè)時，熱敏致動器可以布置成與熱擴散板良好地熱傳導連通。結(jié)果，熱敏致動器能夠更可靠地檢測預定溫度，例如通過準確地檢測熱擴散板的溫度(因此以及，例如，器具內(nèi)的液體的溫度)。這可以允許熱敏致動器在預定溫度下更可靠地操作。

27、熱敏致動器可以包括雙金屬元件。雙金屬元件優(yōu)選為速動雙金屬致動器。優(yōu)選地，雙金屬元件布置為當檢測到預定溫度時操作(例如，快動)。在優(yōu)選實施例中，熱敏致動器包括推桿，該推桿由(例如雙金屬)致動器在預定溫度下操作，以將板簧的可移動部分從閉合位置移動到斷開位置。優(yōu)選地，推桿從熱敏致動器朝向板簧的可移動部分向下延伸。

28、在一些實施例中，熱敏致動器(例如，熱敏致動器的推桿)布置成推壓板簧的可移動部分的接觸點，以將可移動部分從閉合位置移動到斷開位置。優(yōu)選地，接觸點布置在板簧的相對于固定端和可移動電觸頭的遠端點處。優(yōu)選地，可移動電觸頭在扭折和接觸點之間安裝在板簧的可移動部分上。

29、對于制造商來說，為了節(jié)省成本和最大限度地減少設計工作量，對小型控制單元使用與其他(更大)尺寸的控制單元相同的熱敏致動器可能是有益的。然而，由于傳統(tǒng)的較小控制器中板簧的長度減小，這通常是不可能的，因為熱敏致動器施加在更短板簧上的力將導致板簧內(nèi)的應力超過屈服應力。然而，如本文所討論的，在本實用新型的板簧中提供扭折可以減小板簧內(nèi)的最大應力。因此，在一些實施例中，設置在控制單元中以作用于板簧的熱敏致動器可以有利地具有與在較大控制器中使用的類型相同的尺寸。

30、此外，通過將熱敏致動器(例如，熱敏致動器的推桿)布置成使得從板簧的固定端到接觸點的距離大于從固定端到可移動電觸頭的距離，熱敏致動器(例如，熱敏致動器的推桿)在接觸點處的豎直位移可以導致在電觸頭位置，即在產(chǎn)生觸頭間隙的位置處的按比例縮小的豎直距離。接觸點在熱敏致動器(例如，熱敏致動器的推桿)和板簧的可移動部分之間的位置可以在設計階段選擇為，當板簧的可移動部分移動到斷開位置時，針對熱敏致動器的給定豎直位移，在可移動電觸頭和固定電觸頭之間提供期望的分離距離。

31、在一些實施例中，板簧限定其中布置有可移動電觸頭的孔?？梢苿与娪|頭可通過過盈配合布置在孔內(nèi)。優(yōu)選地，板簧包括(例如一體的)凸出部，該凸出部圍繞孔的周緣延伸出板簧的平面。這意味著，與如果板簧不包括凸出部時可能存在的接觸面積相比，板簧和可移動電觸頭之間有更大的接觸面積。這可以改善可移動電觸頭和板簧之間的結(jié)合(例如冷結(jié)合)，從而有助于減少板簧中的自發(fā)熱(和綜合應力)。

32、板簧的可移動部分優(yōu)選地偏置到閉合位置。偏置可以由單獨的部件，即偏置構(gòu)件提供。然而，優(yōu)選地，偏置由板簧本身的形式提供。熱敏致動器優(yōu)選地可操作以在將可移動部分從閉合位置移動到斷開位置時抵抗該偏置移動可移動部分。在將可移動部分從閉合位置移動到斷開位置的操作之后，熱敏致動器優(yōu)選地布置成復位，以允許可移動部分返回到閉合位置。熱敏致動器可手動復位。然而，優(yōu)選地，熱敏致動器設置為自動復位(例如，當熱敏致動器檢測到的溫度下降到充分低于預定溫度時)。

33、在一些實施例中，控制單元還包括跳閘桿，用于允許用戶手動地將板簧的可移動部分從閉合位置移動到斷開位置和/或從斷開位置移動到閉合位置。跳閘桿可在“off(斷開)”位置和“on(接通)”位置之間可移動。在“on”位置，可移動電觸頭優(yōu)選地與固定電觸頭接觸。在“off”位置，可移動電觸頭可能與固定電觸頭接觸，也可能不與固定電觸頭接觸。然而，優(yōu)選地，控制單元配置為使得當跳閘桿處于“off”位置時，沒有電流流過電觸頭。因此，跳閘桿的提供可以允許用戶手動地中斷液體加熱器具的加熱操作和/或啟動加熱操作。

34、優(yōu)選地，控制單元包括止動件，用于在可移動部分已經(jīng)從閉合位置移動到斷開位置之后阻止板簧的可移動部分的移動。板簧的可移動部分優(yōu)選地設置成在從閉合位置移動到斷開位置之后接觸止動件。因此，可以提供止動件以限制板簧的可移動部分行進的過沖距離。這有助于防止板簧在使用中由于(例如反復的)撓曲而塑性變形。

35、在一些實施例中，止動件布置在控制單元的控制主體上。在一些實施例中，止動件布置在控制單元的跳閘桿上。當止動件設置在控制單元的跳閘桿上時，跳閘桿的位置可以通過板簧的可移動部分在可移動部分接觸止動件時施加在止動件上的力被重置(例如，重置到“off”位置)。因此，止動件可以充當力傳遞墊塊，以提供復位跳閘桿位置和減少板簧中的過沖的雙重功能。

36、在一些實施例中，控制單元包括返回止動件，用于阻止板簧的可移動部分從斷開位置向閉合位置移動(例如，在可移動部分已經(jīng)被熱敏致動器移動到斷開位置之后，并且當其在其自身偏置下向閉合位置返回時)。返回止動件優(yōu)選地布置成防止板簧在可移動部分已經(jīng)移動到斷開位置之后返回到閉合位置。返回止動件優(yōu)選地布置在控制單元的跳閘桿上。

37、在一些實施例中，跳閘桿包括止動件(例如，力傳遞墊塊)和返回止動件。止動件(例如力傳遞墊塊)優(yōu)選地布置在板簧的可移動部分下方(即，在可移動部分被熱敏致動器移動的方向上)。返回止動件優(yōu)選地布置在板簧的可移動部分上方。

38、板簧優(yōu)選地是單個均一部件，優(yōu)選地至少包括固定端、可移動部分和扭折。優(yōu)選地，板簧是長形的。板簧優(yōu)選地作為懸臂安裝在控制單元中，即在其固定(近端)端固定且在其相對(遠端)端不支撐(優(yōu)選可移動)。扭折可通過板簧的另外的可移動部分與固定端隔開。然而，優(yōu)選地，扭折布置為與板簧的固定端相鄰。優(yōu)選地，扭折布置在板簧的撓曲點處。撓曲點是板簧的當可移動部分相對于固定端移動時最接近固定端的仍發(fā)生撓曲的點。將扭折布置在板簧的撓曲點有助于減小板簧在撓曲點處的應力，該處通常是板簧的應力最高的部分。減小該區(qū)域的應力可以提高板簧的耐久性。

39、扭折可以是任何合適的或期望的形狀，以提供增加的有效彎曲長度。優(yōu)選地，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圓形的。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。扭折可以包括折疊部分。優(yōu)選地，扭折是連續(xù)拐彎的。扭折可以具有正態(tài)分布(鐘形)曲線的近似形狀。優(yōu)選地，扭折包括弓形部分。優(yōu)選地，板簧包括在基本上平面狀的板簧和扭折(例如弓形部分)之間的一個或多個連續(xù)拐彎的過渡特征(例如圓角)。這有助于避免板簧中的高應力集中，這可以允許板簧做得更小同時不超過板簧材料的屈服應力。

40、如上所述，通過在板簧中提供扭折以增加板簧的有效彎曲長度，對于給定占地長度的板簧，板簧內(nèi)的應力可以減小。結(jié)果，板簧可以被制造得更小而不超過板簧材料的屈服應力。

41、本實用新型的板簧就其自身而言被認為是新穎的和創(chuàng)造性的。因此，當從第三方面看時，本實用新型提供了一種板簧，包括：

42、近端端部和相對于近端端部可移動的遠端部分；和

43、電觸頭，安裝在所述板簧的遠端部分上，用于與對應的電觸頭配合；

44、其中，所述板簧包括在所述近端端部和所述遠端部分之間的扭折。

45、當從第四方面看時，本實用新型提供了一種制造板簧的方法，該板簧包括近端端部和相對于近端端部可移動的遠端部分；

46、該方法包括：

47、在所述板簧中在所述近端端部和所述遠端部分之間形成扭折；以及

48、在所述板簧的所述遠端部分上安裝電觸頭，以用于與對應的電觸頭配合。

49、在一些實施例中，制造板簧的方法包括形成貫穿板簧的遠端部分的孔。該方法優(yōu)選地包括通過將電觸頭插入該孔中而將電觸頭安裝在板簧的遠端部分上。電觸頭可以壓配合到孔中。形成孔的步驟可以包括沖壓孔。優(yōu)選地，形成孔包括形成凸出部，該凸出部圍繞孔的周緣延伸出板簧的平面。如上所述，這可以增加電觸頭和板簧之間的接觸面積，從而有助于改善電觸頭和板簧之間的結(jié)合(例如冷結(jié)合)。

50、板簧的近端端部優(yōu)選地適合于安裝在(例如家用)液體加熱器具的控制單元上。優(yōu)選地，電觸頭適合于與(例如家用)液體加熱器具的控制單元中的對應電觸頭配合。

51、板簧可包括布置為與扭折相鄰的一個或多個圓角，以將扭折的幾何形狀與板簧的其余部分的幾何形狀融合。在一些實施例中，扭折包括布置在兩個圓角之間的弓形部分。優(yōu)選地，扭折的弓形部分具有0.3mm和1.5mm之間的曲率半徑，例如0.5mm和1.0mm之間，例如近似0.8mm。優(yōu)選地，一個或多個圓角的曲率半徑在0.1mm和1.35mm之間，例如0.35mm和0.8mm之間，例如近似0.65mm。

52、板簧可以是任何合適的或期望的長度。然而，在優(yōu)選實施例中，板簧的占地長度小于25mm。這允許板簧用于比常規(guī)控制單元更小的控制單元中。板簧的(占地)長度可以在5mm和30mm之間，例如15mm和25mm之間，例如近似22mm。板簧可以寬為1.5mm和5mm之間，例如在2.0mm和4.0mm之間，例如近似3.5mm。

53、板簧可以是任何合適的或期望的厚度。然而，在優(yōu)選實施例中，板簧的厚度小于0.2mm。減小板簧厚度會增加板簧的自發(fā)熱效應，因為對于流過板簧的電流來說提供的橫截面積更小。然而，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，減小板簧的厚度也可以減小板簧中產(chǎn)生的應力。這意味著板簧可以被制造得更短而仍不超過材料的屈服應力。板簧的厚度可以在0.05mm和0.3mm之間，例如在0.1mm和0.2mm之間，例如近似0.15mm厚。優(yōu)選地，板簧在垂直于板簧的最大尺寸(即長度)的平面中的橫截面積在0.07mm2和1.5mm2之間，例如在0.2mm2和0.8mm2之間，例如近似0.5mm2。

54、優(yōu)選地，當板簧的可移動部分處于斷開位置時，可移動電觸頭與固定電觸頭分開了0.3mm至1.5mm之間的觸頭間隙，例如0.7mm至1.2mm，例如近似0.9mm。該分離距離可以是當可移動部分在閉合位置和斷開位置之間移動時為了避免觸頭之間的電弧所需的最小距離。板簧優(yōu)選地成形為使得，當板簧布置在控制器內(nèi)并且可移動電觸頭處于閉合位置時，板簧中的撓曲提供了由可移動電觸頭施加到固定電觸頭的預加載力。在優(yōu)選實施例中，當可移動部分處于閉合位置時，板簧布置成使得可移動電觸頭在固定電觸頭上施加10克和30克之間的預負載，例如15克和25克之間的預負載，例如近似20克的預負載。

55、板簧可以由任何合適或期望的材料制成。優(yōu)選地，板簧是導電性的，例如是金屬的。在優(yōu)選實施例中，板簧材料是(例如硬化的)銅合金，例如c7025。

56、應當理解，本文描述的任何方面可以(并且優(yōu)選地)包括本文概述的可選和優(yōu)選特征中的一個或多個(例如全部)。