CN102334909A - 电加热底盘和电热水壶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液体加热装置，尤其涉及一种电加热底盘和电热水壶。该电热底盘包括传热基板，该传热基板上设有发热元件，该发热元件包括第一电源连接端和第二电源连接端，其中：所述传热基板上设有绝缘导热涂层，所述发热元件为设置在该绝缘导热涂层上的用电热合金制成的发热片，且该底盘还包括用于将该发热片压合固定在该绝缘导热涂层上的固定结构。本发明的发热片只需用电热合金薄片冲压切割即可得到，制造成本与需要通过昂贵的专用设备丝网印刷制造的厚膜加热片相比，成本更加低廉，而且该发热片也具有和厚膜加热片类似的加热速度快、加热均匀、结构简单、占用空间少等优良性能。该电热水壶包括壶体和设于该壶体底部的上述电加热底盘。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体加热装置，尤其涉及一种电加热底盘和电热水壶。
背景技术
目前电热水壶常常采用底盘加热方式，就该底盘加热结构而言通常有以下两种结构形式：
（1）发热管底盘。这种结构的底盘包括金属盘面，金属盘面上设置有发热管。发热管的热量通过金属盘面再传递给水壶壶体的底部进行液体加热。发热管整体呈圆环状，铝质外壳中包裹有发热丝。发热管看似结构简单，但实际上工序相当复杂，典型的发热管制造工艺包含超过40道工序，在制造过程中不仅能耗较大，而且还会产生多种粉尘物质，因此并不是最节能环保的产品。
（2）厚膜加热底盘。这种结构底盘通过厚膜丝网印刷工艺，在不锈钢或陶瓷基板上印刷绝缘介质、加热电阻、导体、玻璃保护釉等材料，再经高温烧结而成。这种底盘加热时温度上升快，低热容量，温度起伏小，烧一杯250ML的水只需20秒，温度响应时间大大低于传统的发热管底盘60秒的温度响应时间。此外，厚膜加热底盘还有诸多优点。例如，占用空间较小适用于在有限空间中使用；使用寿命比传统的发热管底盘要长；热利用效率可达70-95%，比传统的发热管底盘加热效率要高。然而厚膜加热底盘目前的价格仍然较为昂贵，使得装配有这种底盘的电热水壶价格竞争力较弱，不利于产品的推广。
因此提供一种既节能环保，制造工序简单，具有较佳电加热性能且成本相对较低的加热底盘和具有这种加热底盘的电热水壶是一个需要解决的技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种既节能环保，制造工序简单，具有较佳电加热性能且成本相对较低的加热底盘和具有这种加热底盘的电热水壶。
为解决上述技术问题，本发明采用的第一技术方案是：一种电加热底盘，包括传热基板，该传热基板上设有发热元件，该发热元件包括第一电源连接端和第二电源连接端，其中：所述传热基板上设有绝缘导热涂层，所述发热元件为设置在该绝缘导热涂层上的用电热合金制成的发热片，且该底盘还包括用于将该发热片压合固定在该绝缘导热涂层上的固定结构。
电热合金材料是一种用于制造电热元件的合金材料。当电流通过合金元件时，产生焦耳效应，将电能转变成热能。电热合金产品一般制成细的丝材、圆线材、扁带材，在特殊要求下也可制成管材和铸件。电热合金一般需要具备以下几个性能要求：（1）在高温下应有良好的抗氧化性（或抗介质气氛侵蚀性）及足够的抗蠕变性能。（2）应有较高的电阻率，电阻率温度系数尽可能低，可以承受较大的电流。（3）应有良好的冶金生产工艺性能和制造加工性能。此外，这里的两电源连接端是指发热片接电的两极，每个连接端可以包括一个以上的接点。该两电源连接端接电源的两极后发热片发热。
改进之一：所述发热片的第一电源连接端设于所述发热片的中部，第二电源连接端设于所述发热片的外缘，所述固定结构上设有电源连接孔，该第一电源连接端置于该电源连接孔中。虽然与两电源连接端均设置在外缘的发热片相比，这种发热片在安装设置一体式温控器和分体式温控器时会比较麻烦，但是本发热片的制作成本却相对低很多。这是因为一块完整的由电热合金薄片经冲压后可以得到两块发热片（形状可以一样，也可以不一样），因此不会造成材料浪费，制作成本较低。对于本发热片，不管是设置一体式温控器或者分体式温控器，都必须要在固定结构的中部开设电源连接孔。对于设置一体式温控器，若使用现有的一体式温控器的话，会存在漏电损害温控器的危险并且接线比较麻烦，需要进行改装，这必将导致成本的增加。因此对于本发热片，采用分体式温控器会更加好。其中，所述一体式温控器是指电连接器和温控器一体设置的温控器；所述分体式温控器是指电连接器和温控器分开独立设置的温控器。
改进之二：所述发热片由连续的发热带形成，呈旋涡状，该发热带的两自由端为所述两电源连接端，其中一自由端位于所述发热片的中部，另一自由端位于所述发热片的外缘。这种旋涡式发热片的形状类似于盘式结构蚊香的形状。在制造时，一片完整的电热合金薄片经冲压可以得到两块完全相同的螺旋式的发热片，有利于制造出规格一样的发热片，降低规模化生产的成本。
改进之三：所述固定结构包括依次叠加设置的绝缘片、隔热片和固定托盘，该绝缘片贴合于所述发热片上，所述固定托盘与所述传热基板之间固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上。绝缘片是为了防止发热片漏电，而隔热片是为了压实压紧发热片，固定托盘是为了将发热片、绝缘片和隔热片等固定在传热基板上。
改进之四：所述隔热片为隔热棉片。
改进之五：所述隔热棉片的厚度为0.2-4mm。隔热棉片一方面可以起到绝缘作用，另一方面还可以较好地压紧发热片，使发热片紧贴传热基板上的绝缘导热涂层。
改进之六：所述固定托盘边缘设有连接片，所述传热基板上设有固定连接部，所述连接片与所述固定连接部固定连接，从而将固定结构整个固定在传热基板上，而发热片被夹在固定结构和传热基板中间并紧贴传热基板上的绝缘导热涂层。
改进之七：所述固定结构包括依次叠加设置的绝缘片、隔热片和固定托盘，该绝缘片贴合于所述发热片上，所述固定托盘与所述传热基板之间固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上，所述绝缘片、隔热片和固定托盘的中部均设有通孔。
改进之八：所述固定结构包括柔性绝缘片和固定托盘，该柔性绝缘片压合在所述发热片上，该固定托盘与所述传热基板固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上。
改进之九：所述固定结构包括柔性绝缘片和固定托盘，该柔性绝缘片压合在所述发热片上，该固定托盘与所述传热基板固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上，所述柔性绝缘片和所述固定托盘的中部均设有通孔。
改进之十：所述发热片与所述绝缘导热涂层之间还设有导热油层。导热油一方面可以加快发热片的热量传递出去，另一方面也可以使得发热片可以进一步紧贴绝缘导热涂层，防止发热片因局部热量未能及时传递出去而导致的过热熔断问题。
改进之十一：所述发热片厚度为0.02-0.5mm。
改进之十二：所述发热片采用的电热合金材料为0Cr25A15A材料。
改进之十三：所述发热片的电阻值范围为16-480欧姆。
改进之十四：所述传热基板为金属基板。金属材料的传热基板一方面可以便于将发热片的热量传递给液体，另一方面也可以方便设置固定结构以固定发热片。
本发明采用的第二技术方案是：一种电热水壶，包括壶体和设于壶体底部的电加热底盘，其中：所述电加热底盘为上述第一技术方案或其任一改进方案所述的电加热底盘。
改进之一：所述传热基板为位于所述壶体底部的壶身底盘，该壶身底盘的顶面与所述壶体中的液体直接接触以加热液体，所述绝缘导热涂层涂覆在该壶身底盘的底面上。即此方案中的传热基板是壶体一部分，传热基板可以直接加热壶体中的液体。
改进之二：所述传热基板为设置在所述壶体底部的受热面板，该受热面板与所述壶体底部固定连接，所述绝缘导热涂层涂覆在该受热面板上。在此方案中，传热基板并不是壶体的一部分，传热基板受热后需要通过壶体的底部来间接加热壶体中的液体。
本发明采用的第三技术方案是：一种电热水壶，包括壶体和设于壶体底部的电加热底盘，以及与该电加热底盘连接并向其提供电源的电源底座，其中：所述电加热底盘为上述所述的第一技术方案的改进之一所述的电加热底盘，所述固定结构上设有分体式温控器并开设有电源连接孔，所述第一电源连接端置于该电源连接孔中，该分体式温控器包括第一电源连接器和至少一温控器，该温控器设置在所述固定结构的边缘，该第一电源连接器通过支架进行固定且其两电极分别与所述第一电源连接端和第二电源连接端连接，所述电源底座上设有与该第一电源连接器配合第二电源连接器。
对于分体式温控器，其电源连接器和温控器是分别独立设置，因此可以直接使用现有的电源连接器和现有的温控器（例如突跳式温控器）。为了接线方便和防止固定结构的中部漏电损坏突跳温控器和电连接器，温控器设置在固定结构的边缘附近，可以设置多个，例如两个温控器以起到双层保护的作用。另外，将第一电源连接器设置在一个支架上（例如壶身底盖），支架与固定结构的空间位置相对固定，可以方便发热片的两电源连接端与电连接器的两极连接。
改进之一：所述支架为与所述壶体的底部固定连接的壶身底盖，所述第一电源连接器设置在该壶身底盖上。当把壶体放置在电源底座上时，壶体底部的壶身底盖中的第一电源连接器将与电源底座中的第一电源连接器实现配合，打开电源后，即可启动发热片工作加热壶体中的液体。
改进之二：所述分体式温控器包括两突跳式温控器。
改进之三：所述电加热底盘的传热基板为所述壶身底盘，该壶身底盘的顶面与所述壶体中的液体直接接触所述绝缘导热涂层涂覆在该壶身底盘的底面上。
与现有技术相比，有益效果是：一方面，发热片本身是导电的，因此与之接触的传热基板表面需要是绝缘的，防止漏电；另一方面，由于用电热合金制成的发热片电热容量较低，升温极快，若发热片某处的热量不能及时传递出去，则会导致发热片在该处过热熔断，造成损坏。因此传热基板的表面需要具有良好的传热性能，而且发热片需要与传热基板表面紧密结合，以将发热片的热量及时传递出去。本发明在传热基板上设置的绝缘导热涂层可以解决发热片需要防止漏电和及时传热的问题，而通过固定结构将发热片压合固定在该绝缘导热涂层上则可以解决发热片局部过热熔断损坏的问题。此外，本发明的发热片只需用电热合金薄片冲压切割即可得到，制造成本与需要通过昂贵的专用设备丝网印刷制造的厚膜加热片相比，成本更加低廉，而且该发热片也具有和厚膜加热片类似的加热速度快、加热均匀、结构简单、占用空间少等优良性能。因此本发明可以较好地解决现有的两种电加热底盘技术存在的问题。
附图说明
图1是实施例1的电热水壶结构示意图；
图2是图1A部分的放大示意图；
图3是实施例1的发热片的结构示意图；
图4是实施例1的固定结构的结构示意图；
图5是实施例2的电热水壶的结构分解示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的电热水壶包括壶体80和设于壶体80底部的电加热底盘90，以及与该电加热底盘90连接并向其提供电源的电源底座（图未示）。
如图2所示，该电加热底盘90包括传热基板10，该传热基板10上设有发热元件，该发热元件包括两电源连接端。该传热基板10上设有绝缘导热涂层11，发热元件为设置在该绝缘导热涂层11上的用电热合金制成的发热片20，且该底盘还包括用于将该发热片20压合固定在该绝缘导热涂层11上的固定结构30。
电热合金材料是一种用于制造电热元件的合金材料。当电流通过合金元件时，产生焦耳效应，将电能转变成热能。电热合金产品一般制成细的丝材、圆线材、扁带材，在特殊要求下也可制成管材和铸件。电热合金一般需要具备以下几个性能要求：（1）在高温下应有良好的抗氧化性（或抗介质气氛侵蚀性）及足够的抗蠕变性能。（2）应有较高的电阻率，电阻率温度系数尽可能低，可以承受较大的电流。（3）应有良好的冶金生产工艺性能和制造加工性能。
一方面，发热片20本身是导电的，因此与之接触的传热基板10表面需要是绝缘的，防止漏电；另一方面，由于用电热合金制成的发热片20电热容量较低，升温极快，若发热片20某处的热量不能及时传递出去，则会导致发热片20在该处过热熔断，造成损坏。因此传热基板10的表面需要具有良好的传热性能，而且发热片20需要与传热基板10表面紧密结合，以将发热片20的热量及时传递出去。本实施例在传热基板10上设置的绝缘导热涂层11可以解决发热片20需要防止漏电和及时传热的问题，而通过固定结构30将发热片20压合固定在该绝缘导热涂层11上则可以解决发热片20局部过热熔断损坏的问题。此外，本实施例的发热片20只需用电热合金薄片冲压切割即可得到，制造成本与需要通过昂贵的专用设备丝网印刷制造的厚膜加热片相比，成本更加低廉，然而该发热片20也具有和厚膜加热片类似的加热速度快、加热均匀、结构简单、占用空间少等优良性能。因此本实施例可以较好地解决现有的两种电加热底盘90技术存在的问题。
如图3所述，该发热片20的第一电源连接端21设于发热片20的中部，第二电源连接端22设于发热片20的外缘。虽然与两电源连接端均设置在外缘的发热片20相比，本实施例的发热片20在安装设置一体式温控器和分体式温控器时会比较麻烦，但是本发热片20的制作成本却相对低很多。这是因为一块完整的由电热合金薄片经冲压后可以得到两块发热片20（形状可以一样，也可以不一样），因此不会造成材料浪费，制作成本较低。如图3所示，在本实施例中，该发热片20由连续的发热带形成，整体上呈旋涡状，该发热带的两自由端为两电源连接端，其中一自由端位于发热片20的中部，另一自由端位于发热片20的外缘。这种旋涡式发热片20的形状类似于盘式结构蚊香的形状。在制造时，一片完整的电热合金薄片经冲压可以得到两块完全相同的螺旋式的发热片20，有利于制造出规格一样的发热片20，降低规模化生产的成本。
如图2和图4所示，该固定结构30包括依次叠加设置的绝缘片31、隔热片32和固定托盘33，该绝缘片31贴合于发热片20上，固定托盘33边缘设有连接片331，传热基板10上设有固定连接部12（例如固定码仔），固定托盘33与传热基板10之间通过该连接片331和固定连接部12固定连接以将发热片20压合在绝缘导热涂层11上，从而将固定结构30整个固定在传热基板10上，而发热片20被夹在固定结构30和传热基板10中间并紧贴传热基板10上的绝缘导热涂层11。其中，绝缘片31是为了防止发热片20漏电，而隔热片32是为了压实压紧发热片20，固定托盘33是为了将发热片20、绝缘片31和隔热片32等固定在传热基板10上。本实施例的隔热片32为隔热棉片，其厚度为0.2-4mm。隔热棉片一方面可以起到绝缘作用，另一方面还可以较好地压紧发热片20，使发热片20紧贴传热基板10上的绝缘导热涂层11。
如图4、图5所示，该固定结构30的绝缘片31、隔热片32和固定托盘33的中部均设有通孔，这些通孔构成了固定结构30的电源连接孔34，该发热片20的第一电源连接端21置于该电源连接孔34中。对于本实施例的发热片20，不管是设置一体式温控器或者分体式温控器，都必须要在固定结构30的中部开设电源连接孔34。对于设置一体式温控器，若使用现有的一体式温控器的话，会存在漏电损害温控器的危险并且接线比较麻烦，需要进行改装，这必将导致成本的增加。因此对于本实施例的发热片20，采用分体式温控器会更加好。其中，一体式温控器是指电连接器和温控器一体设置的温控器；分体式温控器是指电连接器和温控器分开独立设置的温控器。
如图5所示，本实施例的固定结构30上设有分体式温控器，该分体式温控器包括第一电源连接器43和两温控器41，其中该第一电源连接器43通过支架进行固定且其两电极分别与发热片20的第一电源连接端21和第二电源连接端22连接，电源底座上设有与该第一电源连接器43配合第二电源连接器（图未示）。该温控器41可以通过连接件42与传热基板10上的固定连接部12固定连接以将温控器41固定至固定结构30上（具体是置于固定托盘33上）。该第一电源连接端21通过连接端子35与该第一电源连接器43连接。
分体式温控器的电源连接器和温控器是分别独立设置，因此可以直接使用现有的电源连接器和现有的温控器（例如突跳式温控器）。为了接线方便和防止固定结构30的中部漏电损坏突跳温控器和电连接器，温控器41设置在固定结构30的边缘附近，可以设置多个，例如两个温控器41以起到双层保护的作用。另外，将第一电源连接器43设置在一个支架上，支架与固定结构30的空间位置相对固定，方便发热片20的两电源连接端与电连接器的两极连接。
在本实施例中，该用于固定分体式温控器的第一电源连接器43的支架为与壶体80的底部固定连接的壶身底盖81，第一电源连接器43设置在该壶身底盖81的中间位置。当把壶体80放置在电源底座上时，壶体80底部的壶身底盖81中的第一电源连接器43将与电源底座中的第一电源连接器43实现配合，打开电源后，即可启动发热片20工作加热壶体80中的液体。
此外，发热片20与绝缘导热涂层11之间还设有导热油层。导热油一方面可以加快发热片20的热量传递出去，另一方面也可以使得发热片20可以进一步紧贴绝缘导热涂层11，防止发热片20因局部热量未能及时传递出去而导致的过热熔断问题。在本实施例中，发热片20厚度为0.02-0.5mm，采用电热合金材料为0Cr25A15A材料，整体的电阻值范围为16-480欧姆。该传热基板10为金属基板。金属材料的传热基板10一方面可以便于将发热片20的热量传递给液体，另一方面也可以方便设置固定结构30以固定发热片20。
此外，在本实施例的电加热底盘90的传热基板10为位于壶底底部的壶身底盘，该壶身底盘的顶面与壶体80中的液体直接接触以加热液体，而绝缘导热涂层11涂覆在该壶身底盘的底面上。即传热基板10是壶体80一部分，传热基板10可以直接加热壶体80中的液体。
实施例2
在此仅对本实施例的与实施例1的不同之处进行描述：本实施例的固定结构包括柔性绝缘片和固定托盘，该柔性绝缘片压合在发热片上，该固定托盘与传热基板固定连接以将发热片压合在绝缘导热涂层上，柔性绝缘片和固定托盘的中部均设有通孔，这些通孔构成了固定结构的电源连接孔。
此外，本实施例的传热基板为设置在壶体底部的受热面板，该受热面板与壶体底部固定连接，绝缘导热涂层涂覆在该受热面板上。即传热基板并不是壶体的一部分，传热基板受热后需要通过壶体的底部来间接加热壶体中的液体。
事实上，也可以将绝缘导热涂层替换成绝缘导热板。若将本发明的传热基板上的绝缘导热涂层替换成绝缘导热板也属于本发明的保护范围。
Claims (22)
1.一种电加热底盘，包括传热基板，该传热基板上设有发热元件，该发热元件包括第一电源连接端和第二电源连接端，其特征在于：所述传热基板上设有绝缘导热涂层，所述发热元件为设置在该绝缘导热涂层上的用电热合金制成的发热片，且该底盘还包括用于将该发热片压合固定在该绝缘导热涂层上的固定结构。
2.根据权利要求1所述的电加热底盘，其特征在于：所述发热片的第一电源连接端设于所述发热片的中部，第二电源连接端设于所述发热片的外缘，所述固定结构上设有电源连接孔，该第一电源连接端置于该电源连接孔中。
3.根据权利要求2所述电加热底盘，其特征在于：所述发热片由连续的发热带形成，呈旋涡状，该发热带的两自由端为所述两电源连接端，其中一自由端位于所述发热片的中部，另一自由端位于所述发热片的外缘。
4.根据权利要求1所述的电加热底盘，其特征在于：所述固定结构包括依次叠加设置的绝缘片、隔热片和固定托盘，该绝缘片贴合于所述发热片上，所述固定托盘与所述传热基板之间固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上。
5.根据权利要求4所述的电加热底盘，其特征在于：所述隔热片为隔热棉片。
6.根据权利要求5所述的电加热底盘，其特征在于：所述隔热棉片的厚度为0.2-4mm。
7.根据权利要求4所述的电加热底盘，其特征在于：所述固定托盘边缘设有连接片，所述传热基板上设有固定连接部，所述连接片与所述固定连接部固定连接。
8.根据权利要求2所述的电加热底盘，其特征在于：所述固定结构包括依次叠加设置的绝缘片、隔热片和固定托盘，该绝缘片贴合于所述发热片上，所述固定托盘与所述传热基板之间固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上，所述绝缘片、隔热片和固定托盘的中部均设有通孔。
9.根据权利要求1所述的电加热底盘，其特征在于：所述固定结构包括柔性绝缘片和固定托盘，该柔性绝缘片压合在所述发热片上，该固定托盘与所述传热基板固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上。
10.根据权利要求2所述的电加热底盘，其特征在于：所述固定结构包括柔性绝缘片和固定托盘，该柔性绝缘片压合在所述发热片上，该固定托盘与所述传热基板固定连接以将所述发热片压合在所述绝缘导热涂层上，所述柔性绝缘片和所述固定托盘的中部均设有通孔。
11.根据权利要求1至10任一所述的电加热底盘，其特征在于：所述发热片与所述绝缘导热涂层之间还设有导热油层。
12.根据权利要求1至10任一所述的电加热底盘，其特征在于：所述发热片厚度为0.02-0.5mm。
13.根据权利要求1至10任一所述的电加热底盘，其特征在于：所述发热片采用的电热合金材料为0Cr25A15A材料。
14.根据权利要求1至10任一所述的电加热底盘，其特征在于：所述发热片的电阻值范围为16-480欧姆。
15.根据权利要求1至10任一所述的电加热底盘，其特征在于：所述传热基板为金属基板。
16.一种电热水壶，包括壶体和设于壶体底部的电加热底盘，其特征在于：所述电加热底盘为权利要求1至15任一所述的电加热底盘。
17.根据权利要求16所述的电热水壶，其特征在于：所述传热基板为位于所述壶体底部的壶身底盘，该壶身底盘的顶面与所述壶体中的液体直接接触以加热液体，所述绝缘导热涂层涂覆在该壶身底盘的底面上。
18.根据权利要求16所述的电热水壶，其特征在于：所述传热基板为设置在所述壶体底部的受热面板，该受热面板与所述壶体底部固定连接，所述绝缘导热涂层涂覆在该受热面板上。
19.一种电热水壶，包括壶体和设于壶体底部的电加热底盘，以及与该电加热底盘连接并向其提供电源的电源底座，其特征在于：所述电加热底盘为权利要求2所述的电加热底盘，所述固定结构上设有分体式温控器并开设有电源连接孔，所述第一电源连接端置于该电源连接孔中，该分体式温控器包括第一电源连接器和至少一温控器，该温控器设置在所述固定结构的边缘，该第一电源连接器通过支架进行固定且其两电极分别与所述第一电源连接端和第二电源连接端连接，所述电源底座上设有与该第一电源连接器配合第二电源连接器。
20.根据权利要求19所述的电热水壶，其特征在于：所述支架为与所述壶体的底部固定连接的壶身底盖，所述第一电源连接器设置在该壶身底盖上。
21.根据权利要求19所述的电热水壶，其特征在于：所述分体式温控器包括两突跳式温控器。
22.根据权利要求19所述的电热水壶，其特征在于：所述电加热底盘的传热基板为所述壶身底盘，该壶身底盘的顶面与所述壶体中的液体直接接触所述绝缘导热涂层涂覆在该壶身底盘的底面上。
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