一种厚膜加热器以及蒸汽发生器的制作方法

文档序号:19581057发布日期:2019-12-31 20:00
一种厚膜加热器以及蒸汽发生器的制作方法

本申请涉及电加热技术领域,特别是涉及一种厚膜加热器以及蒸汽发生器。



背景技术:

厚膜加热器具有功率密度大、升温快的特点,得到了广泛的应用,例如用于家电的电加热器、蒸汽发生器等。厚膜加热器用于替代老式的铸铝加热器和电热管加热器,由于厚膜加热器的加热基板多为不锈钢或陶瓷,可兼顾食品安全,特别是对饮用水或者烹饪用水的加热。

厚膜式加热器加热速度快,效率高,一旦发热盘局部无水时,其温度会迅速上升,造成加热器的损坏,还会带来安全隐患。



技术实现要素:

为解决上述问题,本申请提供了一种厚膜加热器以及蒸汽发生器,能够对局部的温度变化敏感,进而对局部温度上升进行迅速的响应。

本申请采用的一个技术方案是:提供一种厚膜加热器,该厚膜加热器包括:加热盘,包括一发热面;第一电极和第二电极,设置于发热面上;多个感温组件,采用负温度系数感温材料制作,并联于第一电极和第二电极之间,且分别对应发热面的多个位置设置;其中,通过检测第一电极和第二电极之间的电学特性来确定加热盘的温度。

其中,第一电极包括:第一导电线;第一导电触点,连接第一导电线;第二电极包括:第二导电线;第二导电触点,连接第二导电线;其中,分别对第一导电触点和第二导电触点提供不同的电压,以使第一导电触点和第二导电触点之间形成电压差。

其中,第一导电线和第二导电线为直线形导电线,分别设置于加热盘的相对两端。

其中,第一导电线和第二导电线为环形导电线,第一导电线的轨迹对应加热盘的轮廓设置,第二导电线的轨迹对应第一导电线,且设置于第一导电线包围的范围内。

其中,感温组件为感温材料制作的感温线,其一端连接第一电极,其另一端连接第二电极。

其中,感温线呈蛇形迂回设置。

其中,感温线靠近第一导电线的迂回幅度,大于感温线靠近第二导电线的迂回幅度。

其中,第一电极还包括连接第一导电线,且向第二导电线延伸的第一支线,第二电极还包括连接第二导电线,且向第一导电线延伸的第二支线,第一支线和第二支线错位设置,感温组件的一端连接第一支线,感温组件的另一端连接第二支线。

其中,第一支线和第二支线之间连接多个间隔设置的感温组件。

其中,多个感温组件均匀分布于加热盘的发热面上。

本申请采用的另一个技术方案是:提供蒸汽发生器,该蒸汽发生器包括:控制器;厚膜加热器,厚膜加热器包括:加热盘,包括一发热面;第一电极和第二电极,设置于发热面上;多个感温组件,采用负温度系数感温材料制作,并联于第一电极和第二电极之间,且分别对应发热面的多个位置设置;其中,控制器用于检测第一电极和第二电极之间的电学特性来确定加热盘的温度。

其中,控制器用于检测第一电极和第二电极之间的电流,判断电流是否大于设定电流阈值,并响应于电流大于设定电流阈值,确定蒸汽发生器处于干烧状态。

其中,控制器用于检测第一电极和第二电极之间的电流在设定时间段内的电流变化率,判断电流是否大于设定电流变化率阈值,并响应于电流变化率大于设定电流变化率阈值,确定蒸汽发生器处于干烧状态。

其中,设定电流阈值或设定电流变化率阈值基于感温层的材料设定。

本申请提供的厚膜加热器包括:加热盘,包括一发热面;第一电极和第二电极,设置于发热面上;多个感温组件,采用负温度系数感温材料制作,并联于第一电极和第二电极之间,且分别对应发热面的多个位置设置;其中,通过检测第一电极和第二电极之间的电学特性来确定加热盘的温度。通过上述方式,将对应多个加热位置的感温组件并联设置,每一个感温组件的阻值变化会较大的影响第一电极和第二电极之间的电流,能够更加敏感的检测电流的变化,进而判断加热盘中局部的温度变化,进而对局部温度上升进行迅速的响应。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。其中:

图1是本申请实施例提供的厚膜加热器的第一结构示意图;

图2是申请实施例提供的厚膜加热器的等效电路图;

图3是本申请实施例提供的电极间电流随平均温度的变化曲线图;

图4是本申请实施例提供的温度保护范围判断示意图;

图5是本申请实施例提供的厚膜加热器的第二结构示意图;

图6是本申请实施例提供的厚膜加热器的第三结构示意图;

图7是本申请实施例提供的厚膜加热器的第四结构示意图;

图8是本申请实施例提供的厚膜加热器的第五结构示意图;

图9是本申请实施例提供的厚膜加热器的第六结构示意图;

图10是本申请实施例提供的厚膜加热器的第七结构示意图;

图11是本申请实施例提供的厚膜加热器的第八结构示意图;

图12是图11中第一电极、第二电极和感温组件的局部结构示意图;

图13是本申请实施例提供的蒸汽发生器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请,而非对本申请的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1,图1是本申请实施例提供的厚膜加热器的第一结构示意图,该厚膜加热器10包括加热盘11、第一电极12、第二电极13以及多个感温组件14。

其中,加热盘11包括一发热面11a,第一电极12和第二电极13间隔设置于该发热面11a上;多个感温组件14并联于第一电极12和第二电极13之间,且分别对应加热盘11的多个位置设置。

可选地,在本实施例中,第一电极12包括第一导电线12a和第一导电触点12b,第二电极13包括第二导电线13a和第二导电触点13b。其中,分别对第一导电触点12b和第二导电触点13b提供不同的电压,以使第一导电触点12b和第二导电触点13b之间形成电压差。

可选地,第一导电线12a和第二导电线13b为直线形导电线,分别设置于加热盘11的相对两端。在一具体的实施例中,加热盘11为矩形,第一导电线12a和第二导电线13a分别对应该矩形的相对两个边设置,可以大致平行,多个感温组件14根据设定的间隙宽度并联于第一导电线12a和第二导电线13a之间。具体地,感温组件14可以为条形或者线形,其其一端连接第一导电线12a,其另一端连接第二导电线13a,每个感温组件14与第一导电线12a和第二导电线13a,多个感温组件14互相大致平行。

其中,第一电极12、第二电极13可以采用金属导电材料制作。感温组件14可以采用具有温度系数的绝缘材料制作,特别是电阻温度系数。例如,电阻的正温度系数(ptc,positivetemperaturecoefficient)是指材料的电阻值会随温度上升而上升,若一物质的电阻温度特性可作为工程应用,一般需要其阻值随温度有较大的变化,也就是温度系数较大。温度系数越大,代表在相同温度变化下,其电阻增加的越多。负温度系数(ntc,negativetemperaturecoefficient)是指一物体在一定温度范围内,其物理性质(例如电阻)随温度升高而降低。半导体、绝缘体的电阻值都随温度上升而下降。

结合图2,图2是申请实施例提供的厚膜加热器的等效电路图,其中,与电阻r1、r2、r3……rn一端连接的导线等效于第一电极12,与电阻r1、r2、r3……rn另一端连接的导线等效于第二电极13,并联的电阻r1、r2、r3……rn等效为感温组件14。

在具体的工作中,在第一电极12和第二电极13之间施加恒定电压,或者恒定电流来检测,本实施例使用恒定电压,并联的电阻r1、r2、r3……rn中的任意一个电阻(对应厚膜加热器的一个局部加热区域)由于温度变化而产生阻值的变化,会导致多个电阻并联的总电阻值变化,通过检测可以判断厚膜加热器是否有局部温度异常的问题。

同时参阅图3,图3是本申请实施例提供的电极间电流随平均温度的变化曲线图。其中,曲线图的横坐标为厚膜加热器盘面的平均温度,纵坐标为第一电极12和第二电极13之间的电流。下面以感温组件14是负温度系数感温材料为例进行说明。

在第一电极12和第二电极13之间施加一个电压u0。

利用负温度系数感温材料的电阻随温度快速下降的特性,如果盘面温度均匀,则流过两极间的电流i与盘面平均温度t的关系如图曲线①所示。当某一个加热点温度升高,则这一点对应的感温层的电阻值会急剧下降,则其并联后的整体电阻也会下降,则流过两极间的电流与盘面平均温度的关系如图曲线②所示。使用检测电路读取到电流曲线严重偏离设定曲线①时,可实现保护动作。

例如,在100℃时,电流为:

i(100℃)=u0/(r1//r2//r3(100℃)…//rn);

进一步,当r3局部温度到达150℃时,r3(150℃)<<r3(100℃),电流为:

i(150℃)=u0/(r1//r2//r3(150℃)…//rn);

由于r3(150℃)<<r3(100℃),因此,i(150℃)相比于i(100℃)急速上升。

防干烧检测方法1:

检测第一电极15和第二电极17之间的电流,判断电流是否大于设定电流阈值,并响应于电流大于设定电流阈值,确定蒸汽发生器处于干烧状态。例如,设定0~t0温度为正常工作区间,那么根据正常工作曲线①,正常工作时电流应在0~ia之间,即小于ia;当检测到电流ib>ia时(或电流的变化幅度大于设定阈值),可以判定此时局部温度超过t0,或者整体温度超过t0,依此判断温度超出正常工作区间,进行保护干预。

同理,在两条曲线不重合的区域,可以设置多个类似t0的点(如t1、t2、tn)用于判定。如图4所示,图4是本申请实施例提供的温度保护范围判断示意图。

防干烧检测方法2:

检测第一电极15和第二电极17之间的电流在设定时间段内的电流变化率,判断电流是否大于设定电流变化率阈值,并响应于电流变化率大于设定电流变化率阈值,确定蒸汽发生器处于干烧状态。例如,u0恒定时,由于加热过程中电阻的变化,引起电流i的变化。设△t时间内i的变化率τ=△i/△t。在恒定功率加热的情况下,τ以一个近视固定的值上升直至液体沸腾,之后t趋近于0。若在持续沸腾的情况下出现干烧,τ会突然出现一个急速的变化,设定τ大于设定阈值时,判断为干烧状态,停机保护。

通过调配感温材料的温度系数,可预设厚膜加热器的保护区间tp1~tp2。可选地,在一实施例中,可以通过改变感温材料中各种离子组分的配比来调节其温度系数,进一步改变厚膜加热器的保护区间,例如,可以调节其中的v、li、na、ca、mg离子的比例。

曲线③为加热器整体温升时的曲线,曲线④为加热器某一点温度高于整个加热器平面温度x℃时的曲线。在曲线③和曲线④分离的区间内可以设置tp点,作为进行温度保护判断的点。

本实施例提供的厚膜加热器包括:加热盘,包括一发热面;第一电极和第二电极,设置于发热面上;多个感温组件,采用负温度系数感温材料制作,并联于第一电极和第二电极之间,且分别对应发热面的多个位置设置;其中,通过检测第一电极和第二电极之间的电学特性来确定加热盘的温度。通过上述方式,将对应多个加热位置的感温组件并联设置,每一个感温组件的阻值变化会较大的影响第一电极和第二电极之间的电流,能够更加敏感的检测电流的变化,进而判断加热盘中局部的温度变化,进而对局部温度上升进行迅速的响应。

参阅图5,图5是本申请实施例提供的厚膜加热器的第二结构示意图,该厚膜加热器10包括加热盘11、第一电极12、第二电极13以及多个感温组件14。

本实施例中的感温组件14为线形,与上述第一实施例不同的是,本实施例中的感温组件14呈蛇形迂回设置,以增加与发热面11a的接触面积,能够尽可能多的与发热面11a接触,以提高对发热面11a的不同区域的温度检测的精度。

参阅图6,图6是本申请实施例提供的厚膜加热器的第三结构示意图,该厚膜加热器10包括加热盘11、第一电极12、第二电极13以及多个感温组件14。

第一电极12包括第一导电线12a和第一导电触点12b,第二电极13包括第二导电线13a和第二导电触点13b。其中,分别对第一导电触点12b和第二导电触点13b提供不同的电压,以使第一导电触点12b和第二导电触点13b之间形成电压差。

本实施例中的加热盘11为圆形或近似圆形,第一导电线12a和第二导电线13b分别对应该圆形加热盘11的两个半圆的边缘设置,即第一导电线12a和第二导电线13b呈环形。其中,多个感温组件14连接第一导电线12a和第二导电线13b,且多个感温组件14平行设置。

另外,在其他实施例中,多个感温组件14也可以呈蛇形迂回设置。

参阅图7,图7是本申请实施例提供的厚膜加热器的第四结构示意图,该厚膜加热器20包括加热盘21、第一电极22、第二电极23以及多个感温组件24。

其中,第一电极22和第二电极23间隔设置;多个感温组件24并联于第一电极22和第二电极23之间,且分别对应加热盘21的多个位置设置。

具体地,第一电极22包括第一导电线22a和第一导电触点22b,第二电极23包括第二导电线23a和第二导电触点23b。其中,第一导电触点22b和第二导电触点23b分别连接电源,并提供不同的电压,以使第一导电线22a和第二导电线23a之间形成电压差。

在本实施例中,第一导电线22a为闭合导电线,其轨迹对应加热盘21的轮廓设置,第二导电线23a为闭合导电线,其轨迹对应第一导电线22a,且设置于第一导电线22a包围的范围内。

可选地,在一实施例中,加热盘21为圆形,第一导电线22a对应圆形的外圈周长设置,第二导电线23a对应圆形的圆心设置,以保证第一导电线22a和第二导电线23a之间围设的环形区域的面积尽可能的大。其中多个感温组件24的一端连接第一导电线22a,其另一端连接第二导电线23a。可选地,多个感温线呈放射状均匀分别在环形区域内。

其中,该感温组件24为感温材料制作的感温线,其延伸方向为直线。

通过上述的方式,将第一电极和第二电极分别设置于加热盘的外圈和内部,相比于图1的实施例,能够使得每一个感温组件的长度减小,进而能够设置更多的感温组件,以实现更多区域的温度检测。

参阅图8,图8是本申请实施例提供的厚膜加热器的第五结构示意图,该厚膜加热器20包括加热盘21、第一电极22、第二电极23以及多个感温组件24。

其中,第一电极22包括第一导电线22a和第一导电触点22b,第二电极23包括第二导电线23a和第二导电触点23b。其中,第一导电触点22b和第二导电触点23b分别连接电源,并提供不同的电压,以使第一导电线22a和第二导电线23a之间形成电压差。

在本实施例中,第一导电线22a为闭合导电线,其轨迹对应加热盘21的轮廓设置,第二导电线23a为闭合导电线,其轨迹对应第一导电线22a,且设置于第一导电线22a包围的范围内。

可选地,在一实施例中,加热盘21为圆形,第一导电线22a对应圆形的外圈周长设置,第二导电线23a对应圆形的圆心设置,以保证第一导电线22a和第二导电线23a之间围设的环形区域的面积尽可能的大。其中多个感温组件24的一端连接第一导电线22a,其另一端连接第二导电线23a。可选地,多个感温线呈放射状均匀分别在环形区域内。

其中,该感温组件24为感温材料制作的感温线,其延伸方向为蛇形迂回曲线。

可以理解地,通过将感温线蛇形迂回设置,能够增加感温线的长度,进而能够覆盖加热盘的更多区域。相比于上述图7的实施例,能够通过迂回设置,填补相邻两个感温线之间的空隙区域,进而检测更多区域的温度变化。

参阅图9,图9是本申请实施例提供的厚膜加热器的第六结构示意图,该厚膜加热器20包括加热盘21、第一电极22、第二电极23以及多个感温组件24。

其中,第一电极22包括第一导电线22a和第一导电触点22b,第二电极23包括第二导电线23a和第二导电触点23b。其中,第一导电触点22b和第二导电触点23b分别连接电源,并提供不同的电压,以使第一导电线22a和第二导电线23a之间形成电压差。

在本实施例中,第一导电线22a为闭合导电线,其轨迹对应加热盘21的轮廓设置,第二导电线23a为闭合导电线,其轨迹对应第一导电线22a,且设置于第一导电线22a包围的范围内。

可选地,在一实施例中,加热盘21为圆形,第一导电线22a对应圆形的外圈周长设置,第二导电线23a对应圆形的圆心设置,以保证第一导电线22a和第二导电线23a之间围设的环形区域的面积尽可能的大。其中多个感温组件24的一端连接第一导电线22a,其另一端连接第二导电线23a。可选地,多个感温线呈放射状均匀分别在环形区域内。

其中,该感温组件24为感温材料制作的感温线,其延伸方向为蛇形迂回曲线,并且,感温线靠近第一导电线22a的迂回幅度,大于感温线靠近第二导电线23a的迂回幅度。

可以理解地,通过将感温线蛇形迂回设置,能够增加感温线的长度,进而能够覆盖加热盘的更多区域。进一步,参见图7的实施例,由于越靠近第一导电线22a,项链两个感温线之间的空隙区域越大,因此通过逐渐增大迂回幅度,填补相邻两个感温线之间的更多的空隙区域,进而检测更多区域的温度变化。

参阅图10,图10是本申请实施例提供的厚膜加热器的第七结构示意图,该厚膜加热器20包括加热盘21、第一电极22、第二电极23以及多个感温组件24。

其中,第一电极22包括第一导电线22a和第一导电触点22b,第二电极23包括第二导电线23a和第二导电触点23b。其中,第一导电触点22b和第二导电触点23b分别连接电源,并提供不同的电压,以使第一导电线22a和第二导电线23a之间形成电压差。

在本实施例中,第一导电线22a为闭合导电线,其轨迹对应加热盘21的轮廓设置,第二导电线23a为闭合导电线,其轨迹对应第一导电线22a,且设置于第一导电线22a包围的范围内。

可选地,在一实施例中,加热盘21为圆形,第一导电线22a对应圆形的外圈周长设置,第二导电线23a对应圆形的圆心设置,以保证第一导电线22a和第二导电线23a之间围设的环形区域的面积尽可能的大。其中多个感温组件24的一端连接第一导电线22a,其另一端连接第二导电线23a。可选地,多个感温线呈放射状均匀分别在环形区域内。

其中,该感温组件24为感温材料制作的感温线,其延伸方向为弯折线,并且,感温线靠近第一导电线22a的弯折幅度,大于感温线靠近第二导电线23a的弯折幅度。

可以理解地,通过将感温线弯折设置,能够增加感温线的长度,进而能够覆盖加热盘的更多区域。进一步,参见图7的实施例,由于越靠近第一导电线22a,项链两个感温线之间的空隙区域越大,因此通过逐渐增大弯折幅度,填补相邻两个感温线之间的更多的空隙区域,进而检测更多区域的温度变化。

参阅图11,图11是本申请实施例提供的厚膜加热器的第八结构示意图,该厚膜加热器20包括加热盘21、第一电极22、第二电极23以及多个感温组件24。

其中,第一电极22包括第一导电线22a和第一导电触点22b,第二电极23包括第二导电线23a和第二导电触点23b。其中,第一导电触点22b和第二导电触点23b分别连接电源,并提供不同的电压,以使第一导电线22a和第二导电线23a之间形成电压差。

在本实施例中,第一导电线22a为闭合导电线,其轨迹对应加热盘21的轮廓设置,第二导电线23a为闭合导电线,其轨迹对应第一导电线22a,且设置于第一导电线22a包围的范围内。

可选地,在一实施例中,加热盘21为圆形,第一导电线22a对应圆形的外圈周长设置,第二导电线23a对应圆形的圆心设置,以保证第一导电线22a和第二导电线23a之间围设的环形区域的面积尽可能的大。其中多个感温组件24的一端连接第一导电线22a,其另一端连接第二导电线23a。

如图12所示,图12是图11中第一电极、第二电极和感温组件的局部结构示意图,第一电极22还包括连接第一导电线22a,且向第二导电线23a延伸的第一支线22c,第二电极23还包括连接第二导电线23a,且向第一导电线22a延伸的第二支线23c,第一支线22c和第二支线23c错位设置,感温组件24的一端连接第一支线22c,感温组件24的另一端连接第二支线23c。

可选地,第一支线22c和第二支线23c之间连接多个间隔设置的感温组件24。

可以理解地,本实施例中的感温线的设置方式,能够在圆形的周长方向上增加感温线的跨度,进而能够覆盖加热盘的更多区域,填补相邻两个感温线之间的更多的空隙区域,进而检测更多区域的温度变化。

在上述的多个实施例中,为了使感温组件尽可能多的检测加热盘上多个位置的温度,多个感温组件可以尽可能多的均匀的设置在加热盘上。

参阅图13,图13是本申请实施例提供的蒸汽发生器的结构示意图,该蒸汽发生器130包括控制器131和厚膜加热器132。

其中,该厚膜加热器132可以是如上述实施例中提供的厚膜加热器,其结构类似,这里不再赘述。

其中,该控制器131具体包括多组电压输出端,其中一组电压输出端用于连接厚膜加热器132的加热层,以对加热层提供电能,使其加热;其中另一组电压输出端连接厚膜加热器132的两个电极层,以分别对其提供不同的电压以使两个电极层间产生压差。

其中,控制器131用于检测厚膜加热器132中第一电极层和第二电极层之间的电流,以控制加热层的工作。具体可以根据图3和图4对应的实施例来进行控制,这里不再赘述。

在一实施例中,控制器131用于检测第一电极和第二电极之间的电流,判断电流是否大于设定电流阈值,并响应于电流大于设定电流阈值,确定蒸汽发生器处于干烧状态。在另一实施例中,控制器131用于检测第一电极和第二电极之间的电流在设定时间段内的电流变化率,判断电流是否大于设定电流变化率阈值,并响应于电流变化率大于设定电流变化率阈值,确定蒸汽发生器处于干烧状态。

另外,可以通过调节感温材料中各种离子的配比来调整上述的设定电流阈值和设定电流变化率阈值,例如v、li、na、ca、mg离子的比例。

可选地,可以在第一电极层和第二电极层之间设置一电流计,用于检测第一电极层和第二电极层之间的电流。

本实施例中的蒸汽发生器130可以是加湿器、蒸汽烹饪装置、热水器等。

以上所述仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是根据本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

再多了解一些
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