CN101778501B - 一种带干烧保护功能的厚膜加热组件 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种带干烧保护功能的厚膜加热组件，包括用于电加热的厚膜加热器，安装在厚膜加热器上的用于实现厚膜加热器与外部组件连接的电连接支架，以及安装在厚膜加热器上的干烧保护器，电连接支架与干烧保护器构成整体部件，干烧保护器至少包括一个与控制电路电连接的电子干烧保护和一个机械干烧保护。由于电连接支架和干烧保护器是整体部件，使得厚膜加热器的结构更紧凑、性能更稳定。两个干烧保护可以实现优势互补，具有双重保险功能。
Description
技术领域
本发明涉及电加热领域，特别涉及带干烧保护功能的厚膜加热组件，主要用于即热开水器等液体加热类产品。
背景技术
目前现有的电加热产品，例如电水壶等，大部分采用在壶身底部焊接发热管进行加热，随着厚膜技术的引进，厚膜加热的电水壶开始不断出现，因其热效率更高，体积更小，受到市场的重视，具体可见专利号98208708.X公开的厚膜加热技术。
一般的技术人员都知道，既然是液体加热类产品，就必须考虑到干烧，传统的干烧方法是一般都是采用机械式的干烧保护，例如突跳式温控器或者双金属片的温控器，这些结构都是使用频率较多的机械式的干烧保护，也有使用一次性的机械干烧保护的，例如温度保险丝；由于厚膜加热器的加热速度非常快，比如2000W左右的发热盘，干烧时每秒上升的温度可能达到50度以上，因此单纯的机械保护有时候可能无法反应过来，存在一定的不可靠。
也有人知道上述的缺陷，在装置中改用电子式的热敏电阻保护，放弃机械干烧保护，即在某一个点上设置一个NTC的热敏电阻，这样，当平板型的厚膜加热器发生意外倾斜，可能存在一种现象，由于没有额外的其他方向的机械干烧保护，当水量少时，发热盘的一部分在烧水，另外一部分在干烧，时间长了，发热盘即会损坏。因此需要考虑一种新的干烧保护方案。
发明内容
本发明在于解决上述问题而提出的适应于多种不利状况下的一种带干烧保护功能的厚膜加热组件。
本发明包括如下技术特征：一种带干烧保护功能的厚膜加热组件，包括控制电路、电连接支架和厚膜加热器；厚膜加热器通过电连接支架与控制电路连接，所述控制电路的电源开关与厚膜加热器连接；所述厚膜加热器上设置有干烧保护器，其特征在于所述干烧保护器包括机械干烧保护器和电子干烧保护器。
所述电子干烧保护器包括固定在厚膜加热器最外围并整圈排列的PTC热敏电阻。更进一步的，所述厚膜加热器包括基板，基板上附着绝缘介质，PTC热敏电阻通过激光焊接固定在绝缘层介质上，PTC热敏电阻上附着有绝缘层，发热丝设置在PTC热敏电阻上的绝缘层上，所述发热丝的上表面又附有绝缘层；所述厚膜发热器上设有用于电连接的银触点，银触点分别与PTC热敏电阻连接以及发热丝电连接。所述电连接支架上包括电子干烧保护的电连接接口和发热丝电连接接口，厚膜加热器上的银触点与电连接支架上的接口弹性连接。
电子干烧保护器的另一种方案为：所述电子干烧保护器包括固定在厚膜加热器周边若干点上的NTC热敏电阻。
所述机械干烧保护器与电连接装置一体设置，所述机械干烧保护器为双金属片保护器。机械干烧保护优选的包括温度双金属片，并且双金属片至少有一个，温度双金属遇高温后变形，断开控制电路与发热器的电源连接。机械干烧保护器优选的设计成现有常用的结构，例如，突跳式温控器的结构，即利用双金属片的变形，推动顶杆，顶杆再把电连接的簧片顶开。
所述厚膜加热器是平面型的加热器，加热器表面具有一定弧形，中部低于周边。厚膜加热器包括设置有若干圈的发热电阻。
所述电源开关为电子开关，电子开关的控制端与控制电路的IC控制模块连接，电子开关的开关端一端与输出电源连接，另一端与发热丝连接；发热丝的另一端和机械干烧保护器的开关连接后与输出电源的另一端连接，形成串联回路。所述的电子开关优选为电磁继电器，也可以为可控硅。
所述电子干烧保护器比机械干烧保护器优先动作，并且电子干烧保护器动作后不可自动复位。
本发明与现有技术相比，有如下优点：
1、厚膜加热器上的电子式的干烧保护与机械式的干烧保护形成互补，一旦其中一个失效，可以实现双重保险。
2、电子干烧保护可以采用NTC的热敏电阻，即负温度系数的，温度越高，阻值越低。在本发明的优选方案中，在厚膜加热器的圆周方向上设置PTC热敏电阻，(温度越高，阻值越大)当发热盘出现意外的倾斜时，由于是整圈的热敏电阻布置，不管发热盘倾斜方向如何，一旦发生干烧，PTC将随着温度的变化产生阻值的变化，控制电路即可发现热敏电阻处的温度有异常，并断开发热器的加热。
3、电子干烧保护和机械干烧保护以及他们的电连接点做成整体的结构，不仅方便产品的安装，而且可以减少在发热器上的焊接点，也使厚膜加热器的工作更稳定。
附图说明
图1为本发明整体组件的大概示意图；
图2为本发明发热器的示意图；
图3为本发明电连接支架的示意图；
图4为本发明控制电路的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：
如图1所示，带有干烧保护功能的厚膜发热组件包括控制电路，与控制电路电连接的电连接支架M，将温度信号通过M连接到控制电路的PTC热敏电阻2，热敏电阻2通过激光焊接的方法固定在发热器1上，热敏电阻2为一个整圈的形状，一般可以设置在发热器1的最外围。电连接支架M还与发热器上的若干圈的发热电阻3电连接，发热电阻3可以设计成很多圈，这样可以获得较好的发热均匀度，同时，可以在一个面积比较小的发热器上获得较大的功率值。
由上可以看出，本发明公开的重要组件可以分成3个部分：发热器部分，电连接支架部分；控制电路部分。其中，电连接支架上还包括一个机械式的干烧保护器。
图2是发热器部分的结构，图3是电连接支架部分的结构，图4是控制电路的工作电连接介绍。
图2为发热器1，包含不锈钢的基板10，基板10是平面型的，优选的，允许略有一点弧形，中心可以略低于周边，这样做的目的是防止反复的加热可能导致发热丝断裂的风险。在基板10上附上绝缘介质几层，然后在其上丝印PTC热敏电阻2，热敏电阻2一般由很细的导电材料组成，通过激光焊接实现良好的附着，然后再附上绝缘层，又在其上丝印发热丝3，在发热丝的上表面又附有绝缘层。为了实现与电连接支架M的电连接，在发热器1上预留4个电连接的银触点，四个银触点分别与PTC热敏电阻2连接以及发热丝3电连接，四个银触点上没有绝缘层。
PTC热敏电阻2做成一个整圈，当平面型的发热器1倾斜某个角度，而且发热器1内只有少量的水即将发生干烧时，可能发热器1的一边有水，另一边在发生干烧，由于PTC热敏电阻的存在，发生干烧的一端的下面的热敏电阻的阻值增大，整个PTC的阻值将产生变化，温度变化的信号通过阻值的形式传递给控制电路，控制电路发出指令，将输出给发热器一端的电连接断开，实现加热的停止，保护发热器，并且，断开后即使发热器的温度可能降低，但是控制电路的系统已经回到异常状态，程序命令其不再加热，除非温度降低后人工再次启动控制电路的工作。
具体的控制电路的设置这里不再赘述，因为降压电路和IC控制模块的电路连接是常用的技术。
如图3所示，电连接支架M作为电连接传送的纽带，包括电的输入和输出。分别包括与发热器连接的M1/M2/M3/M4，以及和控制电路连接的A1/A2/A3/A4，接合图4的控制电路，以下介绍一下电路的流向：
PTC热敏电阻将温度信号通过阻值的形式传递到M1和M2，M1和M2分别传递到A1和A2，A1和A2将信号反馈到控制电路，控制电路根据信号传递到IC模块，IC模块分析信号是否超出预定的范围，如果超出，则将信号传递给电子开关EK，电子开关EK断开控制电路与A3的连接，发热器失去输出电源的供给，回路断开，发热器停止加热，系统复位。
同时，电子干烧保护可能会失效，例如电子开关EK被短路，但一般情况下是不会。额外的机械干烧保护此刻能起作用，机械干烧保护直接串联在发热器的回路中，并靠近发热器，如图3所示，在A4和M4之间设置一个机械开关MK，机械开关的形式可以是现阶段常用的双金属片保护器，例如突跳式温控器或电水壶上用的温控器，其原理是利用温度双金属片的热变形能力，当发生干烧时，双金属片的变形使推杆动作，推杆推开簧片开关，断开电路的连接，发热器停止加热。由于该控制原理和结构都是行业内熟悉的技术，这里只是简单列举，不再详细描述和附图说明。
为了安装的方便，电连接支架M与发热器1之间通过3个定位支架M6固定，并且常用激光焊接。由于机械的干烧保护和电连接支架做成一体，大大节约了产品的空间，并且可以减少在发热器上焊接太多的固定结构，不仅影响产品的装配效率，更多的是为产品的稳定性和加热的均匀性带来极大的好处。
实施例二：
把实施例一的PTC换成NTC的热敏电阻，NTC热敏电阻是负温度系数的热敏电阻，为了通用性，一般选择与碳膜电阻形状类似的热敏电阻，一般只是测试某个点的温度，并且焊接在发热器的表面，最好的，与发热丝绝缘层的上表面紧密接触，当该点的温度超过预定值时，控制电路即可作出反应，达到快速的干烧保护。
其他的工作原理和实施例一一样，这里不再描述。
使用该类的热敏电阻的好处是成本更低，而且可以容易更换而不会损坏发热器，但是由于只是测试某个点的温度，可能当发热器发生干烧倾斜时不能通过全面安全的保护。因为该NTC的热敏电阻的设置优选为包括数个热敏电阻，这些热敏电阻沿着发热器环形排列，使得在发热器的周边都设置有，这样当干烧倾斜时就能提供全面安全的保护。
Claims (7)
1.一种带干烧保护功能的厚膜加热组件，包括控制电路、电连接支架和厚膜加热器；厚膜加热器通过电连接支架与控制电路连接，所述控制电路的电源开关与厚膜加热器连接；所述厚膜加热器上设置有干烧保护器，所述干烧保护器包括机械干烧保护器和电子干烧保护器，其特征在于：所述电子干烧保护器包括固定在厚膜加热器最外围并整圈排列的PTC热敏电阻；所述厚膜加热器包括基板，基板上附着绝缘介质，PTC热敏电阻通过激光焊接固定在绝缘层介质上，PTC热敏电阻上附着有绝缘层，发热丝设置在PTC热敏电阻上的绝缘层上，所述发热丝的上表面又附有绝缘层；所述厚膜发热器上设有用于电连接的银触点，银触点分别与PTC热敏电阻连接以及发热丝电连接。
2.根据权利要求1所述的带干烧保护功能的厚膜加热组件，其特征在于所述电连接支架上包括电子干烧保护的电连接接口和发热丝电连接接口，厚膜加热器上的银触点与电连接支架上的接口弹性连接。
3.根据权利要求1所述的带干烧保护功能的厚膜加热组件，其特征在于所述机械干烧保护器与电连接装置一体设置，所述机械干烧保护器为双金属片保护器。
4.根据权利要求1或2或3所述的带干烧保护功能的厚膜加热组件，其特征在于所述厚膜加热器是平面型的加热器，加热器表面具有一定弧形，中部低于周边。
5.根据权利要求4所述的带干烧保护功能的厚膜加热组件，其特征在于厚膜加热器包括设置有若干圈的发热丝。
6.根据权利要求5所述的带干烧保护功能的厚膜加热组件，其特征在于所述电源开关为电子开关，电子开关的控制端与控制电路的IC控制模块连接，电子开关的开关端一端与输出电源连接，另一端与发热丝连接；发热丝的另一端和机械干烧保护器的开关连接后与输出电源的另一端连接，形成串联回路。
7.根据权利要求6所述的带干烧保护功能的厚膜加热组件，其特征在于电子干烧保护器比机械干烧保护器优先动作，并且电子干烧保护器动作后不可自动复位。
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