CN113623871B - 液体加热器及其防干烧加热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液体加热器及其防干烧加热控制方法。所述方法包括步骤：控制发热管以第一加热功率加热，使加热盘将液体加热至持续沸腾状态，记录温度传感器通过所述加热盘检测到的沸腾温度；于所述温度传感器当前的检测温度相对所述沸腾温度产生一个短暂的温度下降特性时，判断所述加热盘即将发生干烧，控制所述发热管转入低功率加热模式以低于第一加热功率的低功率继续加热；其中，所述发热管和所述温度传感器均设置在所述加热盘下侧面，所述温度传感器远离所述发热管的热端并靠近所述发热管的冷端设置。本发明断准确且及时，能够避免发生干烧以减少水垢烧结在加热盘的上表面。

Description

液体加热器及其防干烧加热控制方法

技术领域

本发明涉及加热控制技术领域，尤其是涉及一种液体加热器及其防干烧加热控制方法。

背景技术

现有技术的液体加热器，包括加热盘、嵌设在加热盘底部的发热管及温控元件，由发热管得电发热时通过加热盘对设置在加热盘上的液体加热。当温控元件检测到预设温度时判定为干烧，控制发热管停止继续加热。但是，由于温控元件是设置在加热盘底部，故加热盘底部并非直接检测的液体温度，需要设置判定为干烧的预设温度高于100℃；同时，加热盘的底部往往设有隔热涂层，以减少热量通过加热盘的底部发生辐射损失，因此，发热管发生的热量经过加热盘传递，热量传递至温控元件的速度，相比而言会慢于传递至加热盘上表面的液体，因此，当温控元件检测到预设温度时发热管处及加热盘上表面的温度早已远远超预设温度（实际检测发现在温控元件检测到发生干烧时加热盘上表面的实际温度会超过预设温度大概40℃左右），导致容易产生水垢烧结在加热盘的上表面，难以清洁从而影响用户体验。

中国专利申请CN2018101461840公开了一种液体加热器的防干烧控制方法，通过检测一定时间内的温升来判断是否处于干烧状态，但此技术方案同样存在判断迟缓的问题，当温升大于预设值时，往往加热盘已经干烧了一段时间从而造成水垢烧结，并非实际解决防止加热盘发生干烧的技术难题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种液体加热器及其防干烧加热控制方法，判断准确且及时，有利于避免发生干烧以减少水垢烧结在加热盘的上表面。

本发明提出一种液体加热器的防干烧加热控制方法，其包括步骤：

a、控制发热管以第一加热功率加热，使加热盘将液体加热至持续沸腾状态；

b、记录温度传感器通过所述加热盘检测到的沸腾温度；

c、于所述温度传感器当前的检测温度相对所述沸腾温度产生一个短暂的温度下降特性时，判断所述加热盘即将发生干烧，控制所述发热管转入低功率加热模式以低于第一加热功率的低功率继续加热；

其中，所述发热管和所述温度传感器均设置在所述加热盘下侧面，所述温度传感器远离所述发热管的热端并靠近所述发热管的冷端设置。

在一个优选实施例中，所述温度传感器的检测温度相对所述沸腾温度产生一个短暂的温度下降特性具体包括：

c1、判断所述温度传感器当前的检测温度是否小于所述沸腾温度；

c2、于所述温度传感器当前的检测温度小于所述沸腾温度时，进一步判断所述温度传感器当前的检测温度的下降速率是否达到设定值，若是，则判断所述加热盘即将发生干烧。

在一个优选实施例中，在步骤c2中进一步判断所述温度传感器当前的检测温度的下降速率是否达到设定值的步骤具体包括：

判断所述温度传感器当前的检测温度是否达到在第二预设时长内比所述沸腾温度小一个预设值，若是，则判断下降速率达到设定值，所述加热盘即将发生干烧；

或者，判断所述温度传感器当前的检测温度小于所述沸腾温度的差值达到预设值的时长是否不超过第三预设时长，若是，则判断下降速率达到设定值，所述加热盘即将发生干烧。

在一个优选实施例中，当所述温度传感器的检测温度在第一预设时长内维持在一个大于100的恒定值，判定加热盘已将液体加热至持续沸腾状态，并将该恒定值确定为所述沸腾温度。

在一个优选实施例中，若所述温度传感器当前的检测温度相对所述沸腾温度没有产生一个短暂的温度下降特性时，控制所述发热管继续以第一加热功率加热。

在一个优选实施例中，在所述加热盘下侧面还设有温控器，所述温控器与所述发热管电性串接，所述温控器靠近所述发热管的热端设置。

在一个优选实施例中，所述发热管以低功率继续加热直到所述温控器达到保护温度自动开路时停止加热。

本发明还公开一种液体加热器，包括用于盛放液体的加热容器及位于加热容器下方的加热底座，所述加热底座包括加热盘、发热管、温度传感器及控制电路板，所述发热管和所述温度传感器均设置在所述加热盘下侧面并与所述控制电路板电性连接；

所述温度传感器远离所述发热管的热端并靠近所述发热管的冷端设置；

所述控制电路控制所述发热管以第一加热功率加热使加热盘将所述加热容器内的液体加热至持续沸腾状态后，记录所述温度传感器检测到的沸腾温度，并于所述温度传感器当前的检测温度相对所述沸腾温度产生一个短暂的温度下降特性时，控制所述发热管转入低功率加热模式以低于第一加热功率的低功率继续加热。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过将所述温度传感器靠近所述发热管的冷端布置，利用所述加热盘上表面的液体蒸发完毕，所述温度传感器的检测温度在所述加热盘即将发生干烧的瞬间会出现短暂的温度下降特性，利用此温度下降特性来判断液体加热器发生干烧，为液体加热器的防干烧加热控制提供了客观准确的判断依据；并且，由于判断发生干烧的时机为所述加热盘上表面的液体刚好蒸发完毕时，判断干烧的时机较早，滞后性较小，为避免干烧提供了实现条件；再者，当所述温控器的检测温度达到预设的保护温度时自动跳开断路时，低功率加热模式使得所述加热盘上表面的温度、所述发热管的热端的温度也均接近并略高于所述温控器的保护温度，让所述加热盘上表面的温度不会上冲太高，从而避免水垢烧结在所述加热盘上表面，有利于提升用户的使用体验。

附图说明

图1是液体加热器的加热底座的内部结构示意图。

图2是液体加热器的加热底座的立体结构示意图。

图3是液体加热器在加热过程中的温度曲线示意图。

图4是液体加热器防干烧加热控制方法第一实施例的流程示意图。

图5是液体加热器防干烧加热控制方法第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

液体加热器包括用于盛放液体的加热容器及位于加热容器下方的加热底座。结合图1和图2所示，加热底座包括加热盘13、发热管14、温度传感器16及控制电路板（未画出），所述发热管14和所述温度传感器16均设置在所述加热盘13下侧面并与所述控制电路板电性连接；所述发热管14的一端为冷端141而另一端为热端142，所述温度传感器15远离所述热端142并靠近所述冷端141设置。

其中，所述控制电路板包括控制器及与所述发热管14串接的功率调节器件，所述控制器的一个控制端口与所述功率调节器件电性相连以控制所述功率调节器件的通断来达到控制所述发热管14的加热功率。例如，所述功率调节器件是可控硅，其控制极与所述控制器的一个控制端口电性连接，由所述控制器的控制端口输出PWM信号来控制可控硅的通断，并通过改变PWM信号的脉宽就可以调节所述发热管14的加热功率。

在一个优选实施例中，在所述加热盘13下侧面还设有温控器16，所述温控器16与所述发热管14电性串接，且所述温控器16靠近所述热端142设置。所述温控器16优选采用现有的任何一款突跳式温控器，突跳式温控器为常闭温控器，到了设定的保护温度时就会自动开路以使所述发热管14停止发热从而让液体加热体停止工作。

本发明巧妙的将所述温度传感器15布置于所述加热盘13下侧面且靠近所述发热管14的冷端141设置，所述温度传感器15的检测温度在发生干烧的短暂实际内会产生一个短暂的温度下降特性。

进一步结合图3所示，横坐标表示时间，纵坐标表示温度。位于上方的曲线A表示所述温控器16的检测温度T1，位于下方的曲线B表示所述温度传感器15的检测温度T2。

由于所述温控器16靠近所述发热管14的热端142设置，所述发热管14的热端142产生的热量能够通过所述加热盘13相对快速的传导至所述温控器16，故所述温控器16的检测温度T1相对更靠近所述发热管14的热端142的实际温度。

而所述温度传感器15远离所述热端142并靠近所述冷端141设置，所述发热管14的热端142产生的热量需要经过所述加热盘13进行较远距离的传递，同时，由于所述加热盘13与所述加热容器内的水保持较大接触面积，使得所述发热管14的热端142产生的热量依次经过所述加热盘13、所述加热容器内的水再经过所述加热盘13传递给所述温度传感器15，因此，所述温度传感器15的检测温度T2小于所述温控器16的检测温度T1。

假设所述发热管14的全功率P0=600W，所述发热管14以全功率进行第一阶段加热至沸腾，此时，检测温度T1和检测温度T2均维持在一个相对稳定的温度值且均略大于100℃，例如，所述温度传感器15的检测温度T1为108℃左右，而所述温控器16的检测温度T2为104℃左右。

在t1时刻之前，所述加热盘13将所述加热容器内的液体加热至沸腾状态。

在t1时刻，所述加热容器内的液体蒸发完毕开始发生干烧：由于所述发热管14与所述加热盘13的热传导存在滞后时间（滞后时间为10秒左右），即滞后时间为t1-t2时段，在此滞后时段内所述温控器16的检测温度T1还维持在108℃左右并未有明显的温升；在t1-t2时段内所述温度传感器15的检测温度T2会产生一个温度下降特性，这是因为在滞后时间内因液体蒸发完毕导致所述发热管14的热端142产生的热量依次经过所述加热盘13、所述加热容器内的水再经过所述加热盘13传递给所述温度传感器15的传热通道消失，所述温度传感器15获得的热量减小从而呈现出温度下降特性。

在t2-t3时段内，在滞后时间消失后，所述加热盘13产生的热量使得所述加热盘13的温度猛增，所述加热盘13将热量传递给所述温度传感器15和所述温控器16，从而让检测温度T1及检测温度T2也随之猛增。

在t3时刻，所述温控器16的检测温度T1达到预设的保护温度从而自动开路，使所述发热管14停止发热。

本发明利用靠近所述发热管14的冷端141布置的所述温度传感器15在刚干烧时会出现短暂的温度下降特性来判断是否即将发生干烧，判断准确且控制时延极小，为液体加热器的防干烧加热控制提供了客观有效的依据。

结合图4所示的第一实施例中，液体加热器的防干烧加热控制方法包括如下步骤：

步骤S11、控制所述发热管14以第一加热功率P1持续加热，使液体加热器进入持续沸腾状态，记录所述温度传感器15对应的沸腾温度。

所述温度传感器15每隔n秒测量当前温度，当所述温度传感器15的检测温度T2在第一预设时长（例如20-60秒）内维持在一个恒定值，且该恒定值大于100，则记录该恒定值作为沸腾温度，判定液体加热器进入持续沸腾状态。例如，所述温度传感器15检测到超过20秒维持在温度108℃，则判定液体加热器进入持续沸腾状态，沸腾温度为108℃。

其中，第一加热功率P1既可以是一个恒定值也可以是一个变化值或变化范围，在此不限。

步骤S12、判断所述温度传感器15当前的检测温度T2是否小于沸腾温度。若是，转入步骤S13，否则返回步骤S12，维持第一加热功率P1继续加热。

步骤S13 、判断检测温度T2是否在第二预设时长（一般为6-20秒）内持续比沸腾温度小一个预设值（预设值一般设为3-8为宜），即判断检测温度T2的下降速率是否达到设定值，若是，认定检测温度T2的下降速率达到设定值并判定为即将发生干烧且转入步骤S14，否则返回步骤S12，以维持第一加热功率P1继续加热。

步骤S14、判断加热盘13即将发生干烧，控制液体加热器进入低功率加热模式，即控制电路板控制所述发热管14以低功率继续加热。在低功率加热模式下，所述发热管14以第二加热功率P2继续加热，P2＜P1。通过以低功率继续加热，让加热盘13后续的温度不会快速冲高，从而避免发生水垢烧结在加热盘13的上表面，有利于提升用户的使用体验。

例如，在步骤S14中，若第一加热功率P1为600W、第二加热功率P2为100W为例，在步骤S13判断为是时，说明所述加热盘13上表面的液体恰好被烧干，所述加热盘13即将发生干烧，此时，让所述发热管14的加热功率从之前的600W转为100W继续进行缓慢加热，持续加热到所述温控器16的检测温度T1达到预设的保护温度时自动跳开断路从而停止加热。这样，当所述温控器16的检测温度T1达到预设的保护温度时自动跳开断路时，低功率加热模式使得所述加热盘13上表面的温度、所述发热管14的热端142的温度也均接近并略高于所述温控器16的保护温度，让所述加热盘13上表面的温度不会上冲太高，从而避免水垢烧结在所述加热盘13上表面，有利于提升用户的使用体验。

结合图5所示的第二实施例中，与第一实施例相比，差异在于步骤S13中即判断检测温度T2的下降速率是否达到设定值的手段略有不同，第二实施例对应为步骤S13’为：

步骤S13’、判断检测温度T2小于沸腾温度的差值达到预设值（预设值一般设为3-8为宜）的时长是否不超过第三预设时长（例如4-12秒），即判断检测温度T2的下降速率是否达到设定值，若是，判定检测温度T2的下降速率达到设定值并判断将发生干烧且转入步骤S14，否则返回步骤S12，以维持第一加热功率P1继续加热。

综上所述，本发明通过将所述温度传感器15靠近所述发热管14的冷端141布置，利用所述加热盘13上表面的液体蒸发完毕，所述温度传感器15的检测温度T2在所述加热盘13即将发生干烧的瞬间会出现短暂的温度下降特性，利用此温度下降特性来判断加热盘即将发生干烧，为液体加热器的防干烧加热控制提供了客观准确的判断依据；并且，由于判断发生干烧的时机为所述加热盘13上表面的液体刚好蒸发完毕时，判断干烧的时机较早，为避免干烧提供了实现条件；再者，当所述温控器16的检测温度T1达到预设的保护温度时自动跳开断路时，低功率加热模式使得所述加热盘13上表面的温度、所述发热管14的热端142的温度也均接近并略高于所述温控器16的保护温度，让所述加热盘13上表面的温度不会上冲太高，从而避免水垢烧结在所述加热盘13上表面，有利于提升用户的使用体验。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液体加热器的防干烧加热控制方法，其特征在于，包括步骤：

a、控制发热管以第一加热功率加热，使加热盘将液体加热至持续沸腾状态；

b、记录温度传感器通过所述加热盘检测到的沸腾温度；

c、于所述温度传感器当前的检测温度相对所述沸腾温度产生一个短暂的温度下降特性时，判断所述加热盘即将发生干烧，控制所述发热管转入低功率加热模式以低于第一加热功率的低功率继续加热，直到温控器达到保护温度自动开路时停止加热；

其中，所述发热管、所述温度传感器和所述温控器均设置在所述加热盘下侧面，所述温控器与所述发热管电性串接，所述温控器靠近所述发热管的热端设置，所述温度传感器远离所述发热管的热端并靠近所述发热管的冷端设置。

2.根据权利要求1所述液体加热器的防干烧加热控制方法，其特征在于，在步骤c中，所述温度传感器的检测温度相对所述沸腾温度产生一个短暂的温度下降特性具体包括：

c1、判断所述温度传感器当前的检测温度是否小于所述沸腾温度；

c2、于所述温度传感器当前的检测温度小于所述沸腾温度时，进一步判断所述温度传感器当前的检测温度的下降速率是否达到设定值，若是，则判断所述加热盘即将发生干烧。

3.根据权利要求2所述液体加热器的防干烧加热控制方法，其特征在于，在步骤c2中进一步判断所述温度传感器当前的检测温度的下降速率是否达到设定值的步骤具体包括：

判断所述温度传感器当前的检测温度是否达到在第二预设时长内比所述沸腾温度小一个预设值，若是，则判断下降速率达到设定值，所述加热盘即将发生干烧；

或者，判断所述温度传感器当前的检测温度小于所述沸腾温度的差值达到预设值的时长是否不超过第三预设时长，若是，则判断下降速率达到设定值，所述加热盘即将发生干烧。

4.根据权利要求1所述液体加热器的防干烧加热控制方法，其特征在于，当所述温度传感器的检测温度在第一预设时长内维持在一个大于100的恒定值时，判定加热盘已将液体加热至持续沸腾状态，并将该恒定值确定为所述沸腾温度。

5.根据权利要求1所述液体加热器的防干烧加热控制方法，其特征在于，若所述温度传感器当前的检测温度相对所述沸腾温度没有产生一个短暂的温度下降特性时，控制所述发热管继续以第一加热功率加热。

6.一种液体加热器，使用了如权利要求1-5任何一项所述液体加热器的防干烧加热控制方法，包括用于盛放液体的加热容器及位于加热容器下方的加热底座，所述加热底座包括加热盘、发热管、温度传感器及控制电路板，所述发热管和所述温度传感器均设置在所述加热盘下侧面并与所述控制电路板电性连接；其特征在于：

所述温度传感器远离所述发热管的热端并靠近所述发热管的冷端设置；

所述控制电路控制所述发热管以第一加热功率加热使加热盘将所述加热容器内的液体加热至持续沸腾状态后，记录所述温度传感器检测到的沸腾温度，并于所述温度传感器当前的检测温度相对所述沸腾温度产生一个短暂的温度下降特性时，控制所述发热管转入低功率加热模式以低于第一加热功率的低功率继续加热。

7.根据权利要求6所述液体加热器，其特征在于：在所述加热盘下侧面还设有温控器，所述温控器与所述发热管电性串接，且所述温控器靠近所述发热管的热端设置。

8.根据权利要求7所述液体加热器，其特征在于：所述发热管以低功率继续加热，直到所述温控器达到保护温度自动开路时，所述发热管停止加热。

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