CN106765000A - 电加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电加热设备，其包括内胆、蒸汽发生系统、电热元件及控制装置，内胆形成有腔室，蒸汽发生系统包括蒸发盘，蒸发盘设置在腔室的底部，电热元件包括导热的基板、绝缘的导热层及发热电路层，导热层连接基板和发热电路层，导热层包括第一子导热层及至少一个第二子导热层，至少一个第二子导热层、发热电路层及第一子导热层依次堆叠在基板上，电热元件通过基板连接蒸发盘的外底面而设置在蒸发盘上，控制装置连接电热元件。由于电热元件的子导热层既能够进行充分的导热，又能够有效地将发热电路层与外界隔开，从而可有效避免外界的灰层或水等物质进入发热电路层而对电阻电路产生漏电等负面影响，这样保证了电加热设备使用的安全性。

Description

电加热设备

技术领域

本发明涉及电加热技术领域，尤其是涉及一种电加热设备。

背景技术

在相关技术中，电加热设备普遍使用电热丝作为电热元件对水进行加热，电热丝一般呈半环形状暴露布置在盛水容器的底部，这样使得电热丝容易沾上外界的灰层或水等物质，从而使得电热丝容易出现漏电等不利现象，这样既影响电热丝的使用寿命，又降低了电加热设备的使用安全性。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种电加热设备。

本发明实施方式的电加热设备包括内胆、蒸汽发生系统、电热元件及控制装置，所述内胆形成有腔室，所述蒸汽发生系统包括蒸发盘，所述蒸发盘设置在所述腔室的底部，所述电热元件包括导热的基板、绝缘的导热层及发热电路层，所述导热层连接所述基板和所述发热电路层，所述导热层包括第一子导热层及至少一个第二子导热层，所述至少一个第二子导热层、所述发热电路层及所述第一子导热层依次堆叠在所述基板上，所述电热元件通过所述基板连接所述蒸发盘的外底面而设置在所述蒸发盘上，所述控制装置连接所述电热元件。

在本发明实施方式的电加热设备中，由于电热元件的子导热层既能够进行充分的导热，又能够有效地将发热电路层与外界隔开，从而可有效避免外界的灰层或水等物质进入发热电路层而对电阻电路产生漏电等负面影响，这样保证了电加热设备使用的安全性，提高了电加热设备运行的可靠性。

在一个实施方式中，所述导热层在所述发热电路层的投影面积覆盖所述发热电路层。

在一个实施方式中，所述发热电路层包括多个呈圆弧状的第一电阻电路及多个呈直线状的第二电阻电路，所述多个第一电阻电路围绕所述多个第二电阻电路，所述多个第一电阻电路与所述多个第二电阻电路间隔设置。

在一个实施方式中，所述多个第一电阻电路并联连接，所述多个第二电阻电路并联连接。

在一个实施方式中，所述多个第一电阻电路同心地均匀间隔分布在距离所述基板最远的所述第二子导热层上，所述多个第二电阻电路均匀间隔分布在所述第一电阻电路所形成的中心区域内。

在一个实施方式中，所述第一电阻电路的材料包括稀土氧化物材料，所述第二电阻电路的材料包括稀土氧化物材料。

在一个实施方式中，所述电热元件包括两个电极、第一导电件及第二导电件，所述两个电极设置在所述导热层上，所述第一导电件与所述第二导电件分开，所述多个第一电阻电路通过所述第一导电件与所述两个电极相接，所述多个第二电阻电路通过所述第二导电件与所述两个电极相接。

在一个实施方式中，所述第一子导热层的材料包括稀土氧化物材料，所述至少一个第二子导热层的材料包括稀土氧化物材料。

在一个实施方式中，所述第一子导热层及所述至少一个第二子导热层均由稀土介质浆料制得，所述稀土介质浆料由固相成分与有机溶剂载体构成，所述固相成分包括二氧化硅、三氧化二硼、稀土氧化物中的一种或几种，所述有机溶剂载体包括松油醇、柠檬酸三丁酯及乙基纤维素。

在一个实施方式中，所述电热元件包括温控器，所述温控器设置在所述导热层上，在所述电热元件的温度大于或等于第一设定温度时，所述温控器用于控制所述电热元件断电。

在一个实施方式中，所述电热元件包括热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述导热层上，所述热敏电阻用于检测所述电热元件的温度，在所述电热元件温度大于或等于第二设定温度时，所述热敏电阻用于控制所述电热元件断电。

在一个实施方式中，所述控制装置包括可控硅器件、检测模块及控制模块，所述可控硅器件与所述电热元件串联，所述检测模块用于检测所述腔室的实际温度，所述控制模块用于判断所述腔室的实际温度与目标温度的关系以使所述可控硅器件控制所述电热元件关闭，或使所述可控硅器件调节所述电热元件的加热功率。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的电加热设备的立体示意图。

图2是本发明实施方式的电加热设备的另一立体示意图。

图3是本发明实施方式的电加热设备的蒸发盘与电热元件的连接示意图。

图4是本发明实施方式的电加热设备的电热元件的平面示意图。

图5是本发明实施方式的电加热设备的电热元件的分解示意图。

图6是本发明实施方式的电加热设备的电热元件的发热电路层的平面示意图。

图7是本发明实施方式的电加热设备的模块示意图。

图8是本发明实施方式的电加热设备的控制模块的模块示意图。

主要元件符号说明：

电加热设备100；

内胆10、腔室11、蒸汽发生系统20、蒸发盘21、水泵22、水箱23；

电热元件30、中心区域30a、基板31、导热层32、第一子导热层321、第二子导热层322、发热电路层33、第一电阻电路331、第二电阻电路332、电极34、第一导电件35、第二导电件36、温控器37、热敏电阻38；

控制装置40、可控硅器件41、检测模块42、控制模块43、PID控制模块431、模糊推理模块432、PID控制器433、放大/滤波电路44、模数转换电路45、光电耦合器46；

显示屏50、按键60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1～图8，本发明实施方式的电加热设备100包括内胆10、蒸汽发生系统20、电热元件30及控制装置40。

内胆10形成有腔室11。蒸汽发生系统20包括蒸发盘21。蒸发盘21设置在腔室11的底部。电热元件30包括导热的基板31、绝缘的导热层32及发热电路层33。导热层32连接基板31和发热电路层33。导热层32包括第一子导热层321及至少一个第二子导热层322。至少一个第二子导热层322、发热电路层322及第一子导热层321依次堆叠在基板31上。电热元件30通过基板31连接蒸发盘21的外底面而设置在蒸发盘21上。控制装置40连接电热元件30。

在本发明实施方式的电加热设备100中，由于电热元件30的子导热层既能够进行充分的导热，又能够有效地将发热电路层33与外界隔开，从而可有效避免外界的灰层或水等物质进入发热电路层33而对电阻电路产生漏电等负面影响，这样保证了电加热设备100使用的安全性，提高了电加热设备100运行的可靠性。

在本发明示例中，电加热设备100为电蒸炉。导热层32包括5个第二子导热层322。在组装电热元件30时，可先将5个第二子导热层322依次堆叠在基板31上，然后再将发热电路层33堆叠在5个第二子导热层322中距离基板31最远的一个第二子导热层322上，然后再将第一子导热层321堆叠在发热电路层33，使得发热电路层33夹设于第一子导热层321和距离基板31最远的第二子导热层322之间。其中，在电热元件30整个组装的过程中，第一子导热层321、发热电路层33及5个第二子导热层322之间可通过烧结的方式进行固定。

在一个实施方式中，导热层32在发热电路层33的投影面积覆盖发热电路层33。

如此，导热层32能够充分避免外界的灰层或水直接滴落在发热电路层33的电阻电路上。

需要说明的是，基板31可由不锈钢材料、铜材料、铝材料、微晶玻璃材料或陶瓷材料中的一种或多种制成。

在一个实施方式中，发热电路层33包括多个呈圆弧状的第一电阻电路331及多个呈直线状的第二电阻电路332。多个第一电阻电路331围绕多个第二电阻电路332。多个第一电阻电路331与多个第二电阻电路332间隔设置。

如此，由于发热电路层33的电阻电路分布较为均匀，这样可充分利用导热层32的空间，这样电热元件30的发热更加均匀，可有效避免电热元件30出现局部过热的现象，从而保证了电热元件30的使用寿命。

需要说明的是，第一电阻电路331与第二电阻电路332间隔设置，这样可以防止第一电阻电路331与第二电阻电路332之间相互干扰。

在一个实施方式中，多个第一电阻电路331并联连接，多个第二电阻电路332并联连接。

如此，多个电阻电路之间相互独立，相互不干扰，这样可有效防止某一电阻电路故障而对其他的电阻电路产生干扰。

在一个实施方式中，多个第一电阻电路331同心地均匀间隔分布在距离基板31最远的第二子导热层332上。多个第二电阻电路332均匀间隔分布在第一电阻电路331所形成的中心区域30a内。

如此，充分利用了导热层32的空间，这样可在同等的导热层32的空间内布置更多的电阻电路，使得电热元件30的加热较均匀。

在本发明示例中，第一电阻电路331呈半圆形状。

在一个实施方式中，第一电阻电路331的材料包括稀土氧化物材料。第二电阻电路332的材料包括稀土氧化物材料。

如此，在同等的导热面积条件下，电阻电路的表面热负荷较大，具有较高的导热效率。

在本发明示例中，第一电阻电路331由微晶玻璃粉、微细铝粉、无机粘结相有机溶剂载体和稀土氧化物组成，第二电阻电路332由微晶玻璃粉、微细铝粉、无机粘结相有机溶剂载体和稀土氧化物组成。如此，电阻电路既具有较高的导热效率，又具有较好的热稳定性能。

在一个实施方式中，电热元件30包括两个电极34、第一导电件35及第二导电件36。两个电极34设置在导热层32上。第一导电件35与第二导电件36分开。多个第一电阻电路331通过第一导电件35与两个电极34相接。多个第二电阻电路332通过第二导电件36与两个电极34相接。

如此，电阻电路可通过导电件与电极实现连接，导电件可保证电阻电路导电的稳定性，同时第一导电件35与第二导电件36分开，这样可保证导电件之间相互不干扰。

在本发明示例中，电极34呈片状，电极34例如为铜片。如此，电极34具有较佳的导电效果。另外，两个电极34、第一导电件35及第二导电件36设置在第一子导热层321和最远离基板31的第二子导热层322之间。

在一个实施方式中，第一子导热层321的材料包括稀土氧化物材料，至少一个第二子导热层322的材料包括稀土氧化物材料。

如此，在同等的导热面积条件下，子导热层具有更大的表面热负荷，同时子导热层的导热效率更高，并且更加节能，同时可保证由发热电路层33产生的热量能够均匀地由导热层32导出至基板31。

在一个实施方式中，第一子导热层321及至少一个第二子导热层322均由稀土介质浆料制得。稀土介质浆料由固相成分与有机溶剂载体构成，固相成分包括二氧化硅、三氧化二硼、稀土氧化物中的一种或几种。有机溶剂载体包括松油醇、柠檬酸三丁酯及乙基纤维素。

在一个实施方式中，电热元件30包括温控器37。温控器37设置在导热层32上。在电热元件30的温度大于或等于第一设定温度时。温控器37用于控制电热元件30断电。

如此，温控器37可避免电热元件30过热，从而起到了对电热元件30的保护作用，这样可保证电热元件30的使用寿命，提高了电热元件30运行的可靠性。

在本发明示例中，温控器37为突跳式温控器。如此，温控器37的热敏性较高，并且稳定性好。

需要说明的是，第一设定温度的值可根据实际应用情况进行设置，并不局限于固定的温度值。

在一个实施方式中，电热元件30包括热敏电阻38。热敏电阻38设置在导热层32上。热敏电阻38用于检测电热元件30的温度。在电热元件30温度大于或等于第二设定温度时，热敏电阻38用于控制电热元件30断电。

如此，热敏电阻38具有对电热元件30过热保护的作用，同样可保证电热元件30的使用寿命，提高了电热元件30运行的可靠性。

在本发明示例中，电热元件30包括温控器37及热敏电阻38。温控器37及热敏电阻38间隔设置，并相互不干扰，这样温控器37及热敏电阻38对电热元件30具有双重保护的作用，进一步提高了电热元件30运行的可靠性。

需要说明的是，第一设定温度的值与第二设定温度的值可依据具体的情况进行设置，并且两者值的大小关系也可根据实际应用情况进行调整，例如，可将第一设定温度的值与第二设定温度的值设定为同一设定温度值，这样在电热元件30的温度达到设定稳定时，温控器37及热敏电阻38只需要有一个能够工作，就能够避免电热元件30过热。

在一个实施方式中，控制装置40包括可控硅器件41、检测模块42及控制模块43。可控硅器件41与电热元件30串联。检测模块42用于检测腔室11的实际温度。控制模块43用于判断腔室11的实际温度与目标温度的关系以使可控硅器件41控制电热元件30关闭，或使可控硅器件41调节电热元件30的加热功率。

如此，控制模块43可利用可控硅器件41对电热元件30的加热功率进行调节，实现了腔室11的实际温度的无级可调，进而可避免电热元件30出现加热超温的现象，保证了电热元件30的使用寿命。

在本发明示例中，可控硅器件41为双向可控硅器件，检测模块42包括温度传感器(图未示出)。控制装置40还包括放大/滤波电路44、模数转换电路45及光电耦合器46。放大/滤波电路44用于将温度传感器输出的温度电信号进行放大和滤波。模数转换电路45用于数字化放大和滤波后的温度电信号。控制模块43用于获取数字化后的温度电信号以得到腔室11的实际温度。光电耦合器46连接在控制模块431的输出端及可控硅器件41之间。如此，可增强温度电信号，并可消除干扰，以保证信号传输的准确度。

同时，电加热设备100包括与控制装置40连接的显示屏50及按键60。控制装置40用于使显示屏50显示目标温度和腔室11的实际温度。按键60用于接收用户指令。控制装置40用于根据用户指令设定加热预设时间和目标温度，并使可控硅器件41控制电热元件30开始加热和对加热时间进行计时。如此，方便用户使用电加热设备100。

在一个实施方式中，控制模块43包括PID控制模块431。PID控制模块431用于以腔室11的实际温度与目标温度之间的差值e2作为第一输入量及以差值e2的变化率ec作为第二输入量，并基于模糊PID算法控制可控硅器件41的导通角，以使可控硅器件41控制电热元件30的加热功率及控制电热元件30关闭。

如此，控制模块43通过PID控制模块431实现对电热元件30的电流的有效值大小的自动控制以实现对电热元件30的加热功率的自动调整控制，同时第一输入量及第二输入量的设置可保证基于模糊PID算法控制可控硅器件41的导通角的准确度。

具体地，在腔室11内的实际温度与目标温度之间的差值e2较大时，PID控制模块431以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，并进行模糊PID算法运算后，可通过调节可控硅器件41的导通角以控制电热元件30适当增大加热功率，从而能够以快速的时间实现减小实际温度与目标温度之间的差值e2。同样，在腔室11内的实际温度与目标温度的差值e2较小时，PID控制模块431以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，并进行模糊PID算法运算后，可通过调节可控硅器件41的导通角以控制电热元件30适当减小加热功率，从而防止实际温度超出目标温度，保证电热元件30加热的稳定性。这样提高了控制装置40运行的可靠性。

在本发明示例中，差值e2为实际温度与目标温度之间的差值，差值e2的变化率PID控制模块431包括模糊推理模块432及PID控制器433，模糊推理模块432连接PID控制器433，PID控制器433连接可控硅器件41。其中，模糊推理模块432以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量，PID控制器433同样可以差值e2及差值e2的变化率ec作为输入量。这样模糊推理模块432与PID控制器433的结合能够实现进一步的优化控制，从而保证由PID控制器433输出的信号的精确度。

在一个示例中，控制模块43为集成电路。

在本发明示例中，蒸汽发生系统20还包括水泵22及水箱23。水泵22连接水箱23及蒸发盘21。蒸发盘21呈凹形状。腔室11内设置有温度传感器。

在电加热设备100工作时，控制装置40可控制水泵22将水箱23中的水引进蒸发盘21中，控制装置40控制电热元件30产生热量，然后电热元件30将产生的热量传导至蒸发盘21内的水，使水加热成高温蒸汽，然后高温蒸汽在内胆10内扩散，从而使得腔室11的实际温度逐渐提升，然后温度传感器将腔室11的实际温度信号转化为相应的电信号，并反馈给控制装置40，然后控制装置40对腔室11的实际温度进行控制。

在腔室11的实际温度与目标温度之间的差值e2的绝对值小于或等于允许温度偏差值后，控制装置40控制电热元件30处于某个功率工作，以使电加热设备100进入保温，当腔室11的实际温度低于设定的下限值时，控制装置40又能够控制电热元件30提高功率继续加热。如此循环，在电加热设备100达到工作的加热预设时间后，控制装置40能够控制电热元件30停止加热(关闭)。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种电加热设备，其特征在于，包括：

内胆，所述内胆形成有腔室；

蒸汽发生系统，所述蒸汽发生系统包括蒸发盘，所述蒸发盘设置在所述腔室的底部；

电热元件，所述电热元件包括导热的基板、绝缘的导热层及发热电路层，所述导热层连接所述基板和所述发热电路层，所述导热层包括第一子导热层及至少一个第二子导热层，所述至少一个第二子导热层、所述发热电路层及所述第一子导热层依次堆叠在所述基板上，所述电热元件通过所述基板连接所述蒸发盘的外底面而设置在所述蒸发盘上；

控制装置，所述控制装置连接所述电热元件。

2.如权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，所述导热层在所述发热电路层的投影面积覆盖所述发热电路层。

3.如权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，所述发热电路层包括多个呈圆弧状的第一电阻电路及多个呈直线状的第二电阻电路，所述多个第一电阻电路围绕所述多个第二电阻电路，所述多个第一电阻电路与所述多个第二电阻电路间隔设置。

4.如权利要求3所述的电加热设备，其特征在于，所述多个第一电阻电路并联连接，所述多个第二电阻电路并联连接。

5.如权利要求3所述的电加热设备，其特征在于，所述多个第一电阻电路同心地均匀间隔分布在距离所述基板最远的所述第二子导热层上，所述多个第二电阻电路均匀间隔分布在所述第一电阻电路所形成的中心区域内。

6.如权利要求3所述的电加热设备，其特征在于，所述第一电阻电路的材料包括稀土氧化物材料，所述第二电阻电路的材料包括稀土氧化物材料。

7.如权利要求3所述的电加热设备，其特征在于，所述电热元件包括两个电极、第一导电件及第二导电件，所述两个电极设置在所述导热层上，所述第一导电件与所述第二导电件分开，所述多个第一电阻电路通过所述第一导电件与所述两个电极相接，所述多个第二电阻电路通过所述第二导电件与所述两个电极相接。

8.如权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，所述第一子导热层的材料包括稀土氧化物材料，所述至少一个第二子导热层的材料包括稀土氧化物材料。

9.如权利要求8所述的电加热设备，其特征在于，所述第一子导热层及所述至少一个第二子导热层均由稀土介质浆料制得，所述稀土介质浆料由固相成分与有机溶剂载体构成，所述固相成分包括二氧化硅、三氧化二硼、稀土氧化物中的一种或几种，所述有机溶剂载体包括松油醇、柠檬酸三丁酯及乙基纤维素。

10.如权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，所述电热元件包括温控器，所述温控器设置在所述导热层上，在所述电热元件的温度大于或等于第一设定温度时，所述温控器用于控制所述电热元件断电。

11.如权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，所述电热元件包括热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述导热层上，所述热敏电阻用于检测所述电热元件的温度，在所述电热元件温度大于或等于第二设定温度时，所述热敏电阻用于控制所述电热元件断电。

12.如权利要求1所述的电加热设备，其特征在于，所述控制装置包括：

可控硅器件，所述可控硅器件与所述电热元件串联；

检测模块，所述检测模块用于检测所述腔室的实际温度；

控制模块，所述控制模块用于判断所述腔室的实际温度与目标温度的关系以使所述可控硅器件控制所述电热元件关闭，或使所述可控硅器件调节所述电热元件的加热功率。