专利名称：家庭器具和用于家庭器具的加热结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于诸如熨斗、(热油或其它)煎锅、水壶或烤架之类的家庭器具的电加热结构，并且涉及包括这类加热结构的家庭器具。
背景技术：
许多家庭器具的电加热结构包括具有正温度系数(PTC)的发热元件，比如厚膜电阻加热元件。在PTC发热元件中，电阻随着温度而增加。
这类加热器的问题在于，发热元件的发热量在运行中随着它的温度升高而减少。电阻随着温度升高的增加导致流经发热元件的电流减小，并且因此导致电能被发热元件转换成热能的比率减小。
例如，在银基加热元件中，电阻每℃一般增加至少室温电阻的0.2％。这导致当从室温加热到加热元件的工作温度250℃时功率下降超过50％，而且当加热到100℃时功率下降超过20％。在例如已经被设计用于2000W的最高功耗的加热结构，为了避免超出家庭使用通常可用的最大功率而不会导致保险丝或断路器跳闸，250℃时的最大可用功率因此小于1000W。通常与具有PTC加热元件的加热器相关的高温功率减小导致加热到与选择或预置温度有关的最高温度所需的时间的增加，这特别是在比如恒温控制加热器中发生的再加热期间展现了这样的情况。替换或另外地，较高温度处的可用功率的降低导致由加热元件驱动的处理(比如蒸发)的转换率降低。
发明内容
本发明的目的是减小较高温度时出现在配备有PTC加热元件的加热结构中的功率降低。
根据本发明，这个目的通过提供根据权利要求1的加热器而被实现。本发明也可以用根据权利要求11的家庭器具来具体化。
通过当至少第一加热轨已经被加热到至少一个预定程度时，除第一加热轨之外还接通并联的附加的加热轨，来在第一加热轨的电功耗已经降低到足以允许另一加热轨的功耗不会超出容许的最大功耗时，提供附加的加热功率。
本发明的特殊的实施例的更多方面、效果和细节在从属的权利要求书中被阐明。
图1是根据本发明的家庭器具沿着垂直、纵向正中平面的剖视略图，所采取的形式是配备有根据本发明的加热器的蒸汽熨斗；图2是根据图1的家庭器具的加热结构的略图；图3-5说明了根据图2的加热结构的连续操作阶段；和图6是表示出了根据本发明的一些示例加热结构的电流消耗的曲线图。
具体实施例方式
图1示意地图示出了根据本发明的蒸汽熨斗的横截面。熨斗包括底板20附着的外壳10。外壳包括把手部分11。同时充当水箱的蒸汽发生器40、容纳控制电路的隔间12以及控制面板60被安排在外壳10中。
包括例如导电膜的第一和第二加热轨模型的第一加热元件21和例如NTC电阻的温度传感器22位于底板20的顶部。还包括也可能由导电膜构成的第一和第二加热轨模型的第二加热元件41位于蒸汽发生器40的底部。温度传感器42被安置在第二加热元件41的电绝缘体上。蒸汽发生器40的底部可能配备有毛状材料层44，即使蒸汽发生器几乎空了并且底部以一个角度乃至垂直地竖立，其都使整个底部表面保持潮湿，从而以这种方法来防止蒸汽发生器40的局部过热。注水帽45被安装到外壳10以用于关闭与蒸汽发生器40的水仓连接的注水通道。此外，蒸汽阀46和喷洒头47也与蒸汽发生器40的水仓相连。注水帽45被示为折叠式的注水帽，当然也可能有不同的设计。蒸汽阀46被用来打开和关闭蒸汽发生器40和底板中的蒸汽通路(未示出)之间的蒸汽管，其在它的底部打开到蒸汽出口中。最后，喷洒头47起把被熨物品额外弄湿的作用。
熨斗外壳10还具有用于控制底板温度和蒸汽发生器40中的蒸汽产量的控制电路。控制电路被容纳在把手11中的隔间12中。
绝缘变压器51例如被提供给控制电路的电源，这样的安排使得控制电路不直接接触电源电压，并且控制电路可以借助于低电压来驱动以确保更大的安全性。如果有足够的电绝缘，则隔离变压器可以被省略。熨斗借助皮线100被连接到主输电线。手存在检测器54被包括在控制电路中。控制面板60也被包括在控制电路中并且设计用来显示对用户有用的信息，比如底板20的设定温度指示，和/或底板是否到达设定温度的指示，与蒸汽发生器中的蓄水量有关的信息等等。控制面板60还具有用于设定温度、用于设定蒸汽供给度、用于操作喷洒头、和用于引起额外的蒸汽浪涌释放的开关。
中继52和53靠近变压器51安置，以便响应来自于控制电路的控制信号来打开和关闭两个加热元件21和41，控制电路用于根据从温度传感器22、42接收的温度信号来恒温地控制两个加热元件21和41。
在图2中，包括温度传感器22的加热结构被图解地示出。这个用于加热根据图1的熨斗的底板20的加热结构包括厚膜加热元件21。
加热元件21配备有具有正温度系数的第一电加热轨23，它一般用于厚膜加热轨，尤其是银基加热轨，而且还通用于电热器的其它加热轨。第一电加热轨23被包括在连接到接触插销24的电路26中，接触插销24连接到主输电线并且包括可操作地连接到温度传感器22(例如可调节双金属或热敏电阻)的开关25，如果底板20的温度低于接通温度则温度传感器22关闭开关25，而如果底板20的温度达到高于接通温度的断开温度则温度传感器22打开开关25。
加热元件21还包括第二电加热轨27和第三电加热轨28，它们被包括在相同的电路26中并且彼此以及与第一加热轨23并联。
除了由来自于温度传感器22的温度信号控制的开关25之外，用于控制加热轨23、27、28的供电的控制结构还包括控制元件29，其对第一加热轨23的加热很敏感，并且当第一加热轨已经被加热到预定程度时，它除接通所述第一加热轨之外还接通并联的第二和第三电加热轨27、28。
根据这个例子，控制元件29对第一加热轨23的温度敏感，以响应高于预定温度的感测温度来执行第二和第三加热轨27、28的接通。
根据图2的加热结构在恒温控制开关25被关闭时的操作通过图3-5来说明。图3表示25℃的环境室温中的冷启动时候的情形。第一加热轨23的电阻为230hm并且电压为230V；这产生10A的电流，并且因此产生2300W的加热功率。10A的电流通常是可以可靠地从家庭墙壁插头中得到而不会导致保险丝和家庭的供电网的开关跳闸的最大功率。因此，在室温下具有合成电阻350hm的第二和第三加热轨27、28在冷起动期间被关闭。
因此，图3中的情形在图6的图表中被指出。从图6中可以看出，表示流经第一加热轨23的电流的线条30以大约0.02A/℃(即每℃以25℃时电流的0.2％)的斜率降低。
图4表示第一加热轨23达到200℃的温度的情形，并且这个情形还在图6中被指出。第一轨23的电阻已经增加到400hm，因此电流减少到5.8A并且加热功率减少到1322W。可以看出，如果加热轨具有较低的PTC值，例如每℃降低25℃时电流的0.05％，则本发明也可能是有利的。
同时，因为第二和第三加热轨27、28被安装到加热轨23的同一导热体并且从而与第一加热轨23热耦合，所以断开的第二和第三道27、28的温度随着第一加热轨23的温度增加，因此这些轨也达到200℃的温度。第二和第三轨27、28的合成电阻从而达到了520hm。
然后如图5所示，控制元件29接通第二和第三加热轨27、28。这导致额外的2.1A的电流经过第二和第三加热轨27、28的每一个，从而把4.2A的电流加到流经第一加热轨23的电流5.8A。因此，如图6的图标中所示，流经加热结构的总电流被带回到10A。
如果加热轨23、27、28的温度继续上升到250℃，则轨电阻将继续上升从而导致总电流在250℃又减少到7.7A(线31)。在另一个实施例中，对加热功率这样的重新降低的部分补偿通过提供控制元件而被实现，控制元件使第三加热轨28响应于接通加热轨23、27其中至少一个的预定感测温度而被接通，这个温度高于引起第二加热轨27被接通所响应的感测温度。第二加热轨27在200℃时例如可能具有520hm的电阻，使得加热功率在200℃的时候又达到2300W。在除了第一加热轨23之外又接通第二加热轨之后，通过当第一和第二加热轨23、27的电阻被减小时进一步增加加热功率，第三加热轨在225℃的时候可以被增加1.15A以便再次把总加热功率带到2300W。
根据这个例子，加热轨23、27、28彼此热连接，使得第二和第三加热轨27、28在操作中由第一加热轨23来加热。此外，在接通第二和/或第三加热轨或轨27、28的状况下的第一加热轨23和室温下要被接通的轨27、28的电阻之和小于第一加热轨23在室温下的电阻。因为第二和第三加热轨27、28在已经由第一加热轨23加热之前没有被接通，然而在操作中确保当第二和第三加热轨27、28被接通时，加热轨23、27、28的合成电阻不会降低到第一加热轨23的初始电阻之下。优选地，除第一加热轨之外要被接通的一个或多个加热轨的尺寸被如此设定，以便所有在接通这个或每个附加的加热轨之后就被激活的加热轨的混合功率大约等于第一加热轨在室温下的初始加热功率。然而可以应用一个界限(例如补偿在活动加热轨中功率降低的大约25-50％)，例如这是为了安全原因或考虑到有效加热轨或模块设计以避免增加所使用部件的种类。
设定加热轨的尺寸以使其接通的效果把功率带回到原始级别，而图6最好地说明了在由已经激活的加热轨进行预加热的状况。如果第二和第三加热轨27、28将被设计成在室温下具有520hm的合成电阻，则200℃时的电阻将是770hm，使得在200℃时流经第二和第三加热轨的电流将仅仅为2.4A，并且在250℃的时候将跌至1.9A(参见虚线32)而不是本例子中的250℃时的3.3A。
响应于受热的激活加热轨而接通附加的加热轨在家庭器具中的应用具有特殊的优点，其中，第一加热轨被安排用于加热介质，并且所述第二加热轨被安排用于加热相同的介质。尤其是在恒温控制的温度范围中，这响应于放热而提供了对热介质的特别快速的再加热。这类情形的例子是把熨斗置于湿布上或者把冷的乃至冷冻食品放到热油煎锅里。此外，如果加热轨加热相同的介质，则可以相对容易地确保在较高温度被接通的加热轨由激活的加热轨加热，使得设定这些加热轨的尺寸以便在升温时补偿激活的一个或多个加热轨的总功率的降低，而不会导致流经加热结构的电流过高的过度危险性。
然而，为了避免流经加热结构的电流高于冷起动时的电流，优选的是，当加热结构在接通附加的加热轨的状况中时，加热轨的合成电阻应当等于或大于一个或多个激活加热轨在室温下的电阻。
为了避免在任何温度下流经加热结构的电流高于冷起动时的电流，优选的是，首先是当加热结构在接通一个或多个另外的加热轨的状况中时的一个或多个激活加热轨的电阻，其次是要被接通的一个或多个加热轨在室温下的电阻，其二者之和应当等于或大于激活加热轨在室温下的电阻。特别关注的是，除一个或多个激活加热轨之外要被接通的另外的一个或多个加热轨是否不可靠地由激活加热轨来加热。
例如，在具有如图1所示的蒸汽发生器的熨斗中，首先被接通的第一加热轨由蒸汽发生器的加热器41形成，并且只有当第一加热轨高于预定温度时才被接通的附加的加热轨可以由用于加热底板20的加热器21形成。这提供了一个蒸汽熨斗，如果所有的加热轨都可以在室温下被同时激活，则其加热结构在室温下具有高于容许功率的混合功率，但是也允许在产生蒸汽的加热轨被激活的同时加热底板而不会超过最大的容许电功耗率，因为加热底板20的加热器21只有在蒸汽发生器的一个或多个加热轨41的温度高于适当设定的接通温度(例如130到200℃)时才被接通。为了响应于一个或多个激活(第一)加热轨的温度来接通一个或多个另外的加热轨27、28，控制元件29可以例如以对第一加热轨23的温度敏感的双金属温度开关的形式被提供。
还可能以对第一加热轨23的温度敏感的负温度系数(NTC)电阻的形式来提供控制元件29。在这类控制元件中，在达到接通温度之前并且甚至在室温下也可以允许小的电流流经另外的加热轨。室温下的电流可以例如是200℃时电流的百分之几或千分之几。在大多数NTC电阻中，电阻随着温度按指数规律地减小。平滑接通附加的加热轨提供了以下这个优点，即当不允许超出最大功耗率来尺寸加热轨时可以考虑随着温度的升高而进一步增加激活加热轨的电阻。
在本发明的框架内，与已经通过举例描述的上述实施例相比较的许多其它的实施例是可以想象的。例如，在先前的例子中，另外的一个或多个加热轨已经响应于至少一个或多个激活的加热轨的感测温度而被接通。然而也可以提供，控制结构响应于感测温度之外的其它现象来接通附加的加热轨，这些现象通常与激活加热轨的温度有关。
例如，控制元件29可以对流经第一加热轨23的电流敏感，以便响应于低于预定电流并流经第一加热轨的电流来执行第二和第三加热轨27、28的接通。
例如当保证在任何时候都不超过最大容许功耗时，如果附加的加热轨接通的目的主要是在使用中改善对放热的响应，而从低温加热的时间相对来说不那么重要，那么控制元件29也可能包括计时器并且适合响应于第一加热轨23接通之后经过一个预定时间来执行第二和第三加热轨27、28的接通。
权利要求
1.一个用于家庭器具的电加热结构，包括-至少一个具有正温度系数的第一电加热轨(23)；-至少一个附加的电加热轨(27，28)；-控制结构(22、25、29)，用于控制所述第一和附加的加热轨(23、27、28)的供电，该控制结构对所述至少一个第一加热轨(23)敏感，并且当所述至少一个第一加热轨(23)已经被加热到至少一个预定程度时，用于除了接通所述至少一个第一加热轨(23)之外还接通并联的所述至少一个附加的电加热轨(27、28)。
2.根据权利要求1的加热结构，其中，所述控制结构(22、25、29)对所述至少一个第一加热轨(23)的温度敏感，以便响应于至少一个高于预定温度的感测温度来执行所述至少一个附加的加热轨(27、28)的所述接通。
3.根据权利要求2的加热结构，其中，所述控制结构(22、25、29)包括对所述至少一个第一加热轨(23)的温度敏感的双金属温度开关(29)。
4.根据权利要求2的加热结构，其中，所述控制结构(22、25、29)包括对所述至少一个第一加热轨(23)的温度敏感的负温度系数电阻(29)。
5.根据之前任意一个的权利要求的加热结构，其中，所述控制结构(22、25、29)包括对流经所述至少一个第一加热轨(23)的电流敏感的传感单元(29)，其适合响应于至少流经所述至少一个第一加热轨(23)并低于一个预定电流的电流来执行所述至少一个附加的加热轨(27、28)的所述接通。
6.根据之前的任意一个权利要求的加热结构，其中，所述控制结构(22、25、29)包括计时器(29)，其适合响应于接通所述至少一个第一加热轨(23)之后至少经过了一个预定持续时间来执行所述至少一个附加的加热轨(27、28)的所述接通。
7.根据之前的任意一个权利要求的加热结构，其中，所述至少一个第一和附加的加热轨(23、27、28)彼此被热连接，因此在操作中，所述至少一个附加的加热轨(27、28)被所述至少一个第一加热轨(23)加热到至少一定的程度，并且其中，在接通所述至少一个附加的加热轨(27、28)的状况下的所述至少一个第一加热轨(23)和在室温下所述至少一个附加的加热轨(27、28)的合成电阻小于所述至少一个第一加热轨(23)在室温下的电阻。
8.根据权利要求7的加热结构，其中，在操作中，当在接通所述至少一个附加的加热轨(27、28)的状况下时，所述加热轨(23、27、28)的合成电阻等于或大于所述至少一个第一加热轨(23)在室温下的电阻。
9.根据之前权利要求1-6中任意一个的加热结构，其中，在接通所述至少一个附加的加热轨(27、28)的状况下的所述至少一个第一加热轨(23)和在室温下所述至少一个附加的加热轨(27、28)的合成电阻等于或大于所述至少一个第一加热轨(23)在室温下的电阻。
10.根据之前的任意一个权利要求的加热结构，其中，所述至少一个第一加热轨(23)被安排用于加热介质，并且其中，所述至少一个附加的加热轨(27、28)被安排用于加热同一介质。
11.一个用于加热物体或介质的家庭器具，比如熨斗、煎锅、水壶、电饭锅、烤架、吹风机，包括至少一个根据之前的任意一个权利要求的加热结构，该结构被安排用于与被加热的介质或物体交换温度。
全文摘要
一个家庭器具的电加热结构，包括至少一个具有正温度系数的第一电加热轨(23)和至少一个附加的电加热轨(27、28)。控制结构(22、25、29)被提供用于控制所述第一和附加的加热轨(23、27、28)的供电并对所述至少一个第一加热轨(23)敏感，并且当所述至少一个第一加热轨(23)已经被加热到至少一个预定程度时，其用于除了所述至少一个第一加热轨(23)之外还接通并联的所述至少一个附加的电加热轨(27、28)。
文档编号D06F75/26GK1830229SQ200480022118
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月22日 优先权日2003年7月30日
发明者M·瓦利扬巴思克里思南, K·H·郭, G·科诺森 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司