一种可控加热效率的加热元件的制作方法

本发明属于加热元件技术领域，具体涉及一种可控加热效率的加热元件。

背景技术：

目前，具有电加热功能的产品、电器、设备等应用环境中，大部分采用电阻丝、感应电流、电弧、电子束或红外线加热，在实现电加热的过程中在相同功率、电压及电阻情况下采用相同的加热效率。电加热中介质状态无变化或对加热介质温度需求相对单一时，只要确定功率、电压及电阻就可实现末端加热介质对应状态的温度。现有的电加热过程中因无匹配介质在加热路径中对介质状态需求的变化，使加热介质温度范围大，难以控制，若是介质温度达到要求，则需提供复杂的控制。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种可控加热效率的加热元件，该加热元件依加热介质在加热路径中实际需求的变化，在功率、电压、电阻确定的情况下，改变加热元件对应位置的功率密度分布，实现对加热介质状态和温度的精准控制。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种可控加热效率的加热元件，其特征在于包括基材、设置于基材上的绝缘层及设置于绝缘层上的多段功率密度不同的发热电阻，该发热电阻的功率密度大小在绝缘层上的分布趋势是从加热元件进水端到加热元件出水端或出蒸汽端递减。

进一步限定，所述绝缘层上设有两段或三段功率密度不同的发热电阻，该发热电阻的功率密度大小在绝缘层上的分布趋势是从加热元件进水端到加热元件出水端或出蒸汽端递减，其中两段功率密度不同的发热电阻中首段发热电阻的功率密度大于35w/cm²，末段发热电阻的功率密度为25-50w/cm²，三段功率密度不同的发热电阻中首段发热电阻的功率密度大于35w/cm²，中段发热电阻的功率密度为25-50w/cm²，末段发热电阻的功率密度小于20w/cm²。

进一步限定，所述两段功率密度不同的发热电阻中首段发热电阻的功率密度为35-70w/cm²，末段发热电阻的功率密度为25-50w/cm²；三段功率密度不同的发热电阻中首段发热电阻的功率密度为35-70w/cm²，中段发热电阻的功率密度为25-50w/cm²，末段发热电阻的功率密度为5-20w/cm²。

进一步限定，所述发热电阻的功率密度大小在绝缘层上的分布趋势是从加热元件进水端到加热元件出水或出蒸汽端递减，加热介质从加热元件进水端到加热元件出水端或出蒸汽端移动，发热电阻为长方形、圆形、弧形或螺旋形。

本发明与现有技术相比具有以下优点：同一加热元件上，在功率、电压及电阻确定下，通过对加热效率的精准控制，实现对加热介质温度及状态控制，使消费者体验感更佳。由于加热介质在不同的状态下所吸收的热量不同，整个加热元件从进水端到出水或出蒸汽端温度逐渐变高的过程，这对于加热元件温度控制有困难，而且影响加热管的寿命，本发明改变了加热元件从进水端到出水或出蒸汽端的功率密度分布，进而调整加热元件工作状态下的温度分布，使加热元件表面温度更均匀，从而增加了加热元件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明三段功率密度方形和圆形加热元件的效果图；

图2是本发明三段功率密度加热元件的工作原理图；

图3是本发明两段功率密度长方形和圆形加热元件的效果图；

图4是本发明两段功率密度螺旋形加热元件的效果图；

图5是本发明两段功率密度加热元件的工作原理图。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的技术方案。同一加热元件上，在功率、电压及电阻确定下实现不同的功率密度，实现不同的加热效率。加热介质在加热过程中的状态被精准控制，从而使加热介质的温度及状态控制更加精准。

加热元件出蒸汽：由室温水加热到稳定干燥蒸汽状态，水的状态变化为：液态-液汽混合-干饱和蒸汽-过热蒸汽，加热元件相对位置发热电阻及影响加热快慢的功率分布可一一对应且可不同。

两段功率密度

三段功率密度

由于加热介质在不同的状态下所吸收的热量不同，整个加热元件从进水端到出水端或出蒸汽端温度逐渐变高的过程，这对于加热元件温度控制有困难，而且影响加热管的寿命，本发明改变了加热元件中发热电阻从进水端到出水端或出蒸汽端的功率密度分布，进而来调整加热元件工作状态下的温度分布，使加热元件表面温度更均匀，从而增加了加热元件的使用寿命。本发明中发热电阻的功率密度大小在加热元件上的分布趋势是从进水端到出水端或出蒸汽端递减。

本发明的工作原理为：两段功率密度，火线2控制功率密度p1，火线1控制功率密度p2，具体参见附图5。三段功率密度，火线2控制功率密度p1，火线1控制功率密度p2和p3，具体参见附图2。

本发明的工艺实现过程为：

此技术方案在工艺实现上除丝网印刷电阻不同外，其它工艺同现有一致，依据设计的电路，制作对应的电阻网版，将电阻网版固定在丝印机上，调整刮刀、网版及工件相对应的平行度，同时调整刮刀预压在网版上的力度，此技术电路根据需求分布，相对现有技术的电路分布，需调整相应的预压压力和印刷速度，才能确保电阻均匀、厚薄一致。

此实施案例不仅限于平板印刷，也适用于圆管印刷、异型管印刷、异形板印刷及电阻丝缠绕等形成的加热元件。

此实施案例中丝网印刷电阻随加热介质在加热元件移动的路线分布，发热电阻形状不限，可以为长方形、圆形、螺旋形或弧形等形成的加热元件。

本发明的具体实现过程为：同一加热元件上，在功率、电压及电阻确定下实现不同的功率密度，实现不同的加热效率，以达到对温度的更精准的控制。例如：水在加热的过程中由液态变为液汽混合状态，再由液汽混合状态变为湿饱和蒸汽，随后由湿饱和蒸汽变成干饱和蒸汽，再由干饱和蒸汽变为过热蒸汽，在整个加热过程中由于功率密度的不同而使加热源温度的不同，由于加热源温度的差异而引起加热速度的差异性，水末端温度高，加热元件功率密度低，使加热元件加热时表面温度低，从而使末端的温度容易被精准的控制，实现加热水取得更精准的温度及状态。

实施例1

以三段功率密度为例，设计需要28ml水的蒸汽量，加热管设计长度80mm，外直径20mm，总功率735w，电压220v，下部功率密度p1设计为66.5w/cm²，功率设计为400w/220v，中部功率密度p2设计为45w/cm²，下段功率密度p3设计为18.3w/cm²，中、下部功率设计为335w/220v。

工作时加热管内充满水，市电220v作为电源供电，水泵供水，加热管供水量28ml/min，加热管竖直放置，接通加热管电源，p1在下方加热液态水，使之产生湿饱和蒸汽，p2在中部加热湿饱和蒸汽，使湿饱和蒸汽温度进一步升高，p3在最上段加热干饱和蒸汽或过热蒸汽使之温度更高。

实施例2

以三段功率密度为例，设计需要出95℃的热水，加热管设计长度125mm，外直径24mm，总功率为1700w，电压220v，下部功率密度p1设计为56w/cm²，功率设计为700w/220v，中部功率密度p2设计为45w/cm²，下段功率密度p3设计为12w/cm²，中、下部功率设计为1000w/220v。

工作时加热管内充满水，市电220v作为电源供电，水泵供水，进水温度20℃每分钟供水量310ml/min，加热管竖直放置，接通加热管三段功率电源，p1把常温水加热到大约50.8℃，水经过功率p2把温水加热到大约77.5℃，经过功率p3时把水加热到大约95℃，p3功率密度小，温度相对较低，能使温度控制更加精准。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。