CN109965693A - 一种安全的电热水壶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家用电器，尤其涉及一种安全的电热水壶，包括壶体和电源底座，所述壶体包括内胆和设于内胆上的加热盘，所述加热盘包括加热器，所述电源底座内设有电源连接的控制板，所述壶体与电源底座通过耦合器连接，所述控制板包括控制MCU和开关，加热器通过耦合器与开关串联，控制MCU通过控制开关的状态来控制加热器的工作状态，还包括设于所述加热盘上的突跳式温控器，控制MCU通过检测突跳式温控器的状态来控制开关。

Description

一种安全的电热水壶

技术领域

本发明涉及一种家用电器，尤其涉及一种电热水壶。

背景技术

现有的电热水壶（包括市场上叫电水壶、开水煲、养生壶等的产品）中，加热回路中一般串联非自复位干烧保护器，例如熔断体，如果用户在使用过程中出现1次干烧保护，就会导致非自复位温度保护器动作，用户就需要到售后进行维修，甚至导致用户投诉，降低了用户使用体验。为了解决上述技术问题，现有技术中，如专利申请号为CN200510037190.5和专利申请号为CN200710032479.7中公开的技术方案，通过加热回路再串联自复位的干烧保护器（突跳温控器），干烧保护器能够在达到熔断体断开的温度点之前断开，但是该种技术方案存在反复干烧的问题，特别是当消费者没有及时发现干烧现象或者离开时，当突跳温控器降温之后复位，又使得加热回路进行工作，又会再次干烧。

另一种就是根据温度传感器检测的液体的温度上升速度来处理，出现干烧时，温度上升速度很快，即单位时间内的温度变换很大，则微处理器就认为出现了干烧。如专利申请号为CN200510037190.5、CN200510100116.3中记载的技术方案。通过温度传感器（NTC等）检测的水温来进行斜率计算或通过检测水的温度值来判断加热盘是否发生干烧，由于测温的温度传感器响应时间慢，导致检测到干烧误差大，加热盘温升高，影响内胆和加热盘的使用寿命，同时对温度传感器耐温性能要求高，影响产品性能和成本，即采用NTC温度传感器来改善干烧问题时，由于NTC温度传感器本身存在一定的耐温极限，长时间处于高温状态下，就到导致NTC温度传感器寿命急剧下降，甚至出现损坏。

发明内容

基于上述情况，本发明提供一种电热水壶，操作简单，使用更为方便安全。

一种安全的电热水壶，包括壶体和电源底座，所述壶体包括内胆和设于内胆上的加热盘，所述加热盘包括加热器，所述电源底座内设有电源连接的控制板，所述壶体与电源底座通过耦合器连接，所述控制板包括控制MCU和开关，加热器通过耦合器与开关串联，控制MCU通过控制开关的状态来控制加热器的工作状态，还包括设于所述加热盘上的突跳式温控器，控制MCU通过检测突跳式温控器的状态来控制开关。

进一步地，所述耦合器包括上耦合器和下耦合器，上耦合器设于所述壶体上，下耦合器设于所述电源底座上。

进一步地，所述上耦合器包括第一电压输入端、第二电压输入端，加热器的一端与所述第一电压输入端连接，另一端与所述第二电压输入端连接，所述下耦合器包括分别与第一电压输入端、第二电压输入端对应的第一电压输出端、第二电压输出端，至少一个电源与第一电压输出端或第二电压输出端之间设置所述开关。

进一步地，所述控制MCU上设有第一采样端口，所述第一采样端口通过所述耦合器与所述突跳式温控器的第一端连接。

进一步地，所述上耦合器包括第一信号输出端，所述突跳式温控器为一个，突跳式温控器的第一端与所述第一信号输出端连接，所述突跳式温控器的第二端接地；

或者，所述上耦合器包括第一信号输出端，所述突跳式温控器设有至少两个，两突跳式温控器并联设置，两突跳式温控器均的第一端均与所述第一信号输出端连接，两突跳式温控器的第二端均接地。

进一步地，还包括设于内胆上的温度传感器，所述温度传感器用于检测内胆内的液体温度，所述控制MCU上设有第二采样端口，所述第二采样端口通过所述耦合器与所述温度传感器的第一端连接。

进一步地，所述上耦合器包括第二信号输出端，所述温度传感器的第一端与所述第二信号输出端连接，温度传感器的第二端接地。

进一步地，所述上耦合器还包括第二信号输出端，所述温度传感器的第一端与所述第二信号输出端连接，温度传感器的第二端与所述突跳式温控器的第二端连接。

进一步地，所述开关为继电器或者可控硅；

或者，还包括非自复位温度器，所述非自复位温度器与所述加热器、开关串联，非自复位温度器为熔断体。

进一步地，所述加热器为加热管，所述温度检测开关与所述加热管之间的距离小于20mm，所述切换温度点的设置范围为125-140℃；

或者，所述加热器为加热管，所述温度检测开关与所述加热管之间的距离大于20mm，所述切换温度点的设置范围为100-125℃。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：本方案相对于现有技术，第一，突跳式温控器不串联在加热回路里面，而是采用控制MCU去采集突跳式温控器的信号（即状态,通或断）然后去控制加热回路里面的开关，进而实现控制加热器的工作状态，这样解决了现有技术中反复干烧的问题，另外也满足了干烧保护的作用。例如，加热盘的温度高于了突跳式温控器的跳断温度点，突跳式温控器断开，控制MCU检测到断开的信号，立即控制开关断开加热回路，使得加热器停止工作，此时MCU可以一直控制开关处于断开的状态，直至用户在电源底座的操作面板上重新操作或者产生其他动作之后，使得开关断开的动作失效。在现有的结构上，仅仅改变了突跳温控器与耦合器以及控制板的连接关系，在没有增加太大的成本的基础上，解决了上述技术问题。第二，一般加热器设于内胆的底部或者侧部，加热盘的一侧可以形成内胆的侧壁或底壁，例如养生壶一般为玻璃壶身和设于壶身下方的加热盘，即玻璃壶身与加热盘形成内胆，若发生干烧时，设有加热器的加热盘的温度是变化最快的，突跳式温控器检测加热盘的温度能够快速反应，通过耦合器传输给控制MCU进行控制，防干烧效果更加好，同时无需考虑海拔的问题，通用性好，而通过温度传感器检测水温的方式来控制，在不同的海拔高度时煮水，水沸腾的温度点不同，所设置的最高加热温度需要根据情况不同而设置，没有通用性。第三、通过温度传感器（NTC等）检测的水温来进行斜率来防干烧，这种方式由于测温的温度传感器响应时间慢，导致检测到干烧误差大，可能存在持续小段时间加热干烧的情况，影响内胆和加热盘的使用寿命，而突跳式温控器检测加热盘的温度，反应速度快，减少了干烧的时间，提升了加热盘或者内胆的使用寿命。第四，采用突跳式温控器，可以重复使用，而且突跳式温控器的使用寿命长，且误差小，耐温性高，而温度传感器本身存在一定的耐温极限，长时间处于高温状态下，就到导致温度传感器寿命急剧下降，甚至出现损坏或者检测不灵敏的情况出现。第五、控制MCU处理突跳式温控器的信号比处理温度传感器的数据要简单，突跳式温控器的信号只有两个，无需比较判断的过程，或者根据不同情况设置最高加热温度。第六、水温的沸腾点一般不会超过摄氏度，在干烧情况下，内胆内一般无水或者烧水，若采用温度传感器检测的水温用于防干烧，则检测的水温可能存在不准确，防干烧效果不佳。第七、开关可以采用控制板（控制系统）中本身存在的继电器或可控硅等均有断开加热回路的开关元器件，节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，亦可根据下述附图获得其他的附图。

图1为电热水壶的结构示意图。

图2为一种电路原理框图。

图3为另一种电路原理框图。

图4为另一种电路原理框图。

图5为另一种电路原理框图。

图6为另一种电路原理框图。

具体实施方式

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。

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。

下面结合附图详细描述本实施例的结构：

实施例1：

如图1所示，一种安全的电热水壶，包括壶体1和电源底座2，所述壶体1包括内胆11和设于内胆11上的加热盘12，所述加热盘12包括加热器10，加热器10可以设于内胆1的侧壁上也可以设置在内胆1的底壁上，加热盘12可以是内胆1的一部分，也可以上单独的零部件，所述电源底座2内设有电源连接的控制板4，所述壶体1与电源底座2通过耦合器连接，所述控制板4包括控制MCU5和开关6，加热器10通过耦合器与开关6串联，控制MCU5通过控制开关6的状态来控制加热器10的工作状态，还包括设于所述加热盘12上的突跳式温控器8，该突跳式温控器8用于检测加热盘12的温度，控制MCU5通过检测突跳式温控器8的状态来控制开关6。上述开关6和控制MCU5可以在同一PCB板上，也可以在不同的PCB板上。上述开关6可为继电器或者可控硅。例如，当发生干烧时，突跳式温控器8内部的双金属感应片感应到温度超过其变形温度时，发生形变，从而断开回路。此时控制MCU5就检测到信号从低电平转换为高电平，控制系统根据该信号控制加热装置断开加热，即断开回路中的开关6。或者，当发生干烧时，突跳式温控器8内部的双金属感应片感应到温度超过其变形温度时，发生形变，从而导通回路。此时控制MCU5就检测到信号从高电平转换为低电平，控制系统根据该信号控制加热装置断开加热，即断开回路中的开关6。

本方案相对于现有技术，第一，突跳式温控器8不串联在加热回路里面，而是采用控制MCU5去采集突跳式温控器8的信号（即状态,通或断）然后去控制加热回路里面的开关6，进而实现控制加热器10的工作状态，这样解决了现有技术中反复干烧的问题，另外也满足了干烧保护的作用。例如，加热盘12的温度高于了突跳式温控器8的跳断温度点，突跳式温控器8断开，控制MCU5检测到断开的信号，立即控制开关6断开加热回路，使得加热器10停止工作，此时MCU可以一直控制开关6处于断开的状态，直至用户在电源底座2的操作面板上重新操作或者产生其他动作之后，使得开关6断开的动作失效。在现有的结构上，仅仅改变了突跳温控器与耦合器以及控制板4的连接关系，在没有增加太大的成本的基础上，解决了上述技术问题。第二，一般加热器10设于内胆11的底部或者侧部，加热盘12的一侧可以形成内胆11的侧壁或底壁，例如养生壶一般为玻璃壶身和设于壶身下方的加热盘12，即玻璃壶身与加热盘12形成内胆11，若发生干烧时，设有加热器10的加热盘12的温度是变化最快的，突跳式温控器8检测加热盘12的温度能够快速反应，通过耦合器传输给控制MCU5进行控制，防干烧效果更加好，同时无需考虑海拔的问题，通用性好，而通过温度传感器9检测水温的方式来控制，在不同的海拔高度时煮水，水沸腾的温度点不同，所设置的最高加热温度需要根据情况不同而设置，没有通用性。第三、通过温度传感器9（NTC等）检测的水温来进行斜率来防干烧，这种方式由于测温的温度传感器9响应时间慢，导致检测到干烧误差大，可能存在持续小段时间加热干烧的情况，影响内胆11和加热盘10的使用寿命，而突跳式温控器8检测加热盘12的温度，反应速度快，减少了干烧的时间，提升了加热盘12或者内胆11的使用寿命。第四，采用突跳式温控器8，可以重复使用，而且突跳式温控器8的使用寿命长，且误差小，耐温性高，而温度传感器9本身存在一定的耐温极限，长时间处于高温状态下，就到导致温度传感器9寿命急剧下降，甚至出现损坏或者检测不灵敏的情况出现。第五、控制MCU5处理突跳式温控器8的信号比处理温度传感器9的数据要简单，突跳式温控器8的信号只有两个，无需比较判断的过程，或者根据不同情况设置最高加热温度。第六、水温的沸腾点一般不会超过100摄氏度，在干烧情况下，内胆11内一般无水或者烧水，若采用温度传感器9检测的水温用于防干烧，则检测的水温可能存在不准确，防干烧效果不佳。第七、开关6可以采用控制板4（控制系统）中本身存在的继电器或可控硅等均有断开加热回路的开关6元器件，节省成本。

实施例2：

基于实施例1的结构，进一步地，所述耦合器包括上耦合器31和下耦合器32，上耦合器31设于所述壶体1上，下耦合器32设于所述电源底座22上。所述上耦合器31包括第一电压输入端311、第二电压输入端312，加热器10的一端与所述第一电压输入端311连接，另一端与所述第二电压输入端312连接，所述下耦合器32包括分别与第一电压输入端311、第二电压输入端312对应的第一电压输出端321、第二电压输出端324，至少一个电源与第一电压输出端321或第二电压输出端324之间设置所述开关6。控制MCU5控制开关6断开加热器10与电源之间的供电回路，从而使得加热器10停止工作，防止干烧。具体地连接方式可以采用如下所述的技术方案：

如图2所示，所述开关6仅设于所述电源的火线L与第二电压输出端324的通路上，且所述控制MCU5分别与突跳式温控器8和开关6连接，控制MCU5检测突跳式温控器8的通断信号，根据检测到的通断信号，控制MCU5控制开关6断开加热器10与电源之间的回路，上述开关6还可以起到控制加热器10的加热状态的作用，即在电热水壶正常加热的过程中，控制MUC5根据所设定的时间、功能或者检测到的温度控制开关6的工作状态，此时，本技术方案利用了控制板4（控制系统）中需要采用的控制开关，节省成本。

或者，另一种实施方式，如图6所示，所述开关6包括第一开关61和第二开关62，所述第一开关61和第二开关62分别与控制MCU5连接，所述第二开关62设于所述电源的火线L与第二电压输出端324的通路上，所述第一开关61设于零线N与第一电压输出端321，上述第一开关61或第二开关62可以起到控制加热器10的加热状态的作用，即在电热水壶正常加热的过程中，控制MUC5根据所设定的时间、功能或者检测到的温度控制第一开关61或第二开关62的工作状态，进而使得加热器10进行大功率工作或者小功率工作等，而另一个第一开关62或第二开关61则用于根据突跳式温控器8的信号控制的开关6，用于断开加热回路，使得加热器10停止加热。当然，上述第一开关61和第二开关62也可以同时用于干烧时的加热回路断开，以及正常烧水时的加热器10的工作控制。

或者，基于上述两种技术方案，另一种实施方式，所述开关6仅设于所述电源的零线N与第一电压输出端324的通路上，其他可以结构可以参考上述技术方案。

本实施例其他结构可以参考其他实施例，且本实施例的电路变化都可以适用于其他实施例。

实施例3：

基于实施例1或2的结构，进一步地，为了采集突跳式温控器8的信号，所述控制MCU5上设有第一采样端口，所述第一采样端口通过所述耦合器与所述突跳式温控器8的第一端连接。即上、下耦合器上分别设有相对应的第一信号输出端313和第一信号输入端323，突跳式温控器8通过第一信号输出端313和第一信号输入端323将信号传递给控制MCU5。具体地，可以采用如下所述的技术方案：

一种实施方式，如图3所示，所述上耦合器包括第一信号输出端313，所述突跳式温控器8为一个，突跳式温控器8的第一端与所述第一信号输出端313连接，所述突跳式温控器8的第二端接地。通过上述技术方案，干烧检测电路由突跳式温控器8自行形成，电路简单，另外突跳式温控器8的第二端接地可以与耦合器的接地或内胆接地或金属外壳接地连一起。

或者，另一种实施方式，为了使得防干烧效果更好，以及防止单个突跳式温控器8失效，如图4所示，所述上耦合器31包括第一信号输出端，所述突跳式温控器8设有至少两个，两突跳式温控器8并联设置，两突跳式温控器8均的第一端均与所述第一信号输出端连接，两突跳式温控器8的第二端均接地。壶体1与电源底座2一般采用五芯耦合器进行连接，可用的连接端子有限，故把两突跳式温控器8并联，可以实现干烧状态检测，增加数量后（如图所示，增加温度检测装置T3），可以降低失效概率。上述两突跳式温控器8在加热盘12上相对于加热器10的位置可以不同，例如一个突跳式温控器8离加热器10近一些，一个突跳式温控器8离加热器10远一些。当然，突跳式温控器8也可以是三个及以上，只要成本支持、安装空间支持。

或者，另一种实施方式，所述控制MCU5上设有第三采样端口，所述第三采样端口通过所述耦合器与所述突跳式温控器8的第二端连接，采用上述方式，控制MCU5可以根据第一采样端口和/或第三采样端口的采集的信号进行判断，电路更加可靠稳定。

进一步地，正常工作时，水沸腾后，加热盘10的温度一般在100℃左右，为防止误判断，突跳式温控器8的动作温度一般高于100℃，优选地，范围为100-140℃，断开加热回路后，加热盘10会存在余热，其温度会继续上升，为提高加热盘10的寿命和可靠性，突跳式温控器8的动作温度不能选得太高，一般低于140℃。

进一步地，当突跳式温控器8靠近发热管时，其动作温度Tc就应选取较高的值（如135℃等），突跳式温控器8离发热管稍远时，其动作温度Tc就应选取稍低的值（如120℃等）。优选地，突跳式温控器8与加热器10的距离不大于20mm时，突跳式温控器8的跳断温度点为125℃-145℃，突跳式温控器8与加热器10的距离小于20mm时，突跳式温控器8的跳断温度点为100℃-125℃。上述的温度设置可以有±5的偏差。

本实施例其他结构可以参考其他实施例，且本实施例的电路变化都可以适用于其他实施例。

实施例4：

基于实施例1或2或3的结构，如图2所示，还包括设于内胆11上的温度传感器9，安装在内胆1底部或浸入水中，用于检测水温，一般采用NTC等，可用于显示或者控制加热器10的加热状态，所述温度传感器9用于检测内胆11内的液体温度，所述控制MCU5上设有第二采样端口，所述第二采样端口通过所述耦合器与所述温度传感器9的第一端连接。温度传感器9的信号通过第二信号输出端314和第二信号输入端322传输给控制MCU5上的第二采样端口。

一种实施方式，所述上耦合器31包括第二信号输出端314，所述温度传感器9的第一端与所述第二信号输出端314连接，温度传感器9的第二端接地。正常温度检测回路和干烧回路为两个单独的电路，相互的数据不影响。当然，第一采样端口和第二采样端口也可以是同一端口。

另一种实施方式，如图5所示，所述上耦合器31包括第二信号输出端314，所述温度传感器9的第一端与所述第二信号输出端314连接，温度传感器9的第二端与所述突跳式温控器8的第二端连接。此时，突跳式温控器8与温度传感器9为串联设置，若电热水壶发生干烧时，突跳式温控器8断开，温度传感器9也不能用于检测电路，突跳式温控器8还可以起到保护温度传感器9的作用，使得温度传感器9检测无需长期检测高温，提升温度传感器9的使用寿命。另外，突跳式温控器8、温度传感器9采用串联电气连接，可以减少信号线数量，在实现同样防干烧的效果下，降低连线要求。

本实施例其他结构可以参考其他实施例，且本实施例的电路变化都可以适用于其他实施例。

实施例5：

基于实施例1或2或3或4的结构，还包括非自复位温度器7，所述非自复位温度器7与所述加热器10、开关6串联。非自复位温度保护器7用于保护异常干烧状态，一般采用熔断体，非自复位温度保护器7设置的温度点高于突跳式温控器8。

本实施例其他结构可以参考其他实施例，且本实施例的电路变化都可以适用于其他实施例。

以上所述，仅为本发明具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种安全的电热水壶，包括壶体和电源底座，所述壶体包括内胆和设于内胆上的加热盘，所述加热盘包括加热器，所述电源底座内设有电源连接的控制板，所述壶体与电源底座通过耦合器连接，其特征在于：所述控制板包括控制MCU和开关，加热器通过耦合器与开关串联，控制MCU通过控制开关的状态来控制加热器的工作状态，还包括设于所述加热盘上的突跳式温控器，控制MCU通过检测突跳式温控器的状态来控制开关。

2.根据权利要求1所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述耦合器包括上耦合器和下耦合器，上耦合器设于所述壶体上，下耦合器设于所述电源底座上。

3.根据权利要求2所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述上耦合器包括第一电压输入端、第二电压输入端，加热器的一端与所述第一电压输入端连接，另一端与所述第二电压输入端连接，所述下耦合器包括分别与第一电压输入端、第二电压输入端对应的第一电压输出端、第二电压输出端，至少一个电源与第一电压输出端或第二电压输出端之间设置所述开关。

4.根据权利要求2或3所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述控制MCU上设有第一采样端口，所述第一采样端口通过所述耦合器与所述突跳式温控器的第一端连接。

5.根据权利要求4所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述上耦合器包括第一信号输出端，所述突跳式温控器为一个，突跳式温控器的第一端与所述第一信号输出端连接，所述突跳式温控器的第二端接地；

或者，所述上耦合器包括第一信号输出端，所述突跳式温控器设有至少两个，两突跳式温控器并联设置，两突跳式温控器均的第一端均与所述第一信号输出端连接，两突跳式温控器的第二端均接地。

6.根据权利要求4所述一种安全的电热水壶，其特征在于：还包括设于内胆上的温度传感器，所述温度传感器用于检测内胆内的液体温度，所述控制MCU上设有第二采样端口，所述第二采样端口通过所述耦合器与所述温度传感器的第一端连接。

7.根据权利要求6所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述上耦合器包括第二信号输出端，所述温度传感器的第一端与所述第二信号输出端连接，温度传感器的第二端接地。

8.根据权利要求6所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述上耦合器还包括第二信号输出端，所述温度传感器的第一端与所述第二信号输出端连接，温度传感器的第二端与所述突跳式温控器的第二端连接。

9.根据权利要求1所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述开关为继电器或者可控硅；

或者，还包括非自复位温度器，所述非自复位温度器与所述加热器、开关串联，非自复位温度器为熔断体。

10.根据权利要求9所述一种安全的电热水壶，其特征在于：所述加热器为加热管，所述温度检测开关与所述加热管之间的距离小于20mm，所述切换温度点的设置范围为125-140℃；

或者，所述加热器为加热管，所述温度检测开关与所述加热管之间的距离大于20mm，所述切换温度点的设置范围为100-125℃。