CN115297573A - 厚膜发热体及加热装置 - Google Patents

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胡旭
王辉
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Abstract

本申请提出了一种厚膜发热体及加热装置。厚膜发热体包括：厚膜发热盘，包括基板以及设置于所述基板上的加热电阻，所述加热电阻在所述基板上呈环绕型设置，所述加热电阻包括相邻设置的第一加热电阻和第二加热电阻，且两者的环绕形状相同、发热功率不相同；不锈钢基材，所述不锈钢基材设置有内部中空的通道，所述通道与所述厚膜发热盘的第一侧面接触，所述第一侧面为所述厚膜发热盘背向所述加热电阻的侧面，所述通道和所述加热电阻的环绕形状相同。本申请可以实现单功率加热和双功率加热，还可以实现快速加热。

Description

厚膜发热体及加热装置
技术领域
本申请涉及厚膜加热技术领域，具体涉及一种厚膜发热体及加热装置。
背景技术
现有市面上的咖啡加热装置通常采用压铸铝件(例如加热管)导热的方式进行加热，实质上是通过压铸铝件内的电阻丝(又称发热线圈)通电发热，并将热量经由压铸铝件热传导给咖啡的方式进行加热。但在这种加热装置中，压铸铝件的导热性能一般，加热慢，导致快速加热效果不佳。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种厚膜发热体及加热装置，可以实现快速加热，还可以实现单功率加热和双功率加热。
本申请提供的一种厚膜发热体，包括：
厚膜发热盘，包括基板以及设置于所述基板上的加热电阻，所述加热电阻在所述基板上呈环绕型设置，所述加热电阻包括相邻设置的第一加热电阻和第二加热电阻，且两者的环绕形状相同、发热功率不相同；
不锈钢基材，所述不锈钢基材设置有内部中空的通道，所述通道与所述厚膜发热盘的第一侧面接触，所述第一侧面为所述厚膜发热盘背向所述加热电阻的侧面，所述通道和所述加热电阻的环绕形状相同。
可选地，所述通道为封闭的管状通道，所述通道的道壁与所述厚膜发热盘的第一侧面贴合；或者，所述通道为所述不锈钢基材开设的开槽，所述不锈钢基材与所述厚膜发热盘的第一侧面贴合以封闭所述开槽的槽口。
可选地，所述通道包括多个主体部、多个连接部和两个延伸部，单个所述主体部沿第一方向延伸，多个所述主体部沿第二方向间隔设置，所述第一方向与所述第二方向相垂直，单个所述连接部连接相邻两个所述主体部的相邻端部，最靠近所述不锈钢基材的第一侧边区域的两个主体部分别通过一个所述延伸部连接注入口和排出口，所述注入口和所述排出口设置于所述不锈钢基材的同一侧边区域。
可选地，所述通道沿所述不锈钢基材的形状环绕设置，所述通道的两端分别延伸并连接注入口和排出口，所述注入口和所述排出口设置于所述不锈钢基材的同一侧边区域。
可选地，所述加热电阻的两端均延伸至所述基板的接电区域，所述接电区域位于所述基板的同一侧边区域，且沿垂直于所述厚膜发热盘和所述不锈钢基材的方向，所述接电区域与所述不锈钢基材设置注入口和排出口的侧边区域的正投影至少部分重叠。
可选地，所述第一加热电阻和所述第二加热电阻的一端均连接第一导电焊盘，所述第一加热电阻的另一端连接第二导电焊盘，所述第二加热电阻的另一端连接第三导电焊盘，所述第一导电焊盘、所述第二导电焊盘和所述第三导电焊盘沿第一方向间隔排布。
可选地，所述厚膜发热体还包括三个导电弹片和三个插接导电片，所述导电弹片的一端与对应的导电焊盘焊接，另一端与对应的插接导电片接触，所述插接导电片与所述导电弹片接触状态下所述导电弹片产生形变以缩小与所述导电焊盘的距离。
可选地，所述厚膜发热体还包括支撑架，设置于所述厚膜发热盘的第二侧，所述第二侧设置有所述加热电阻，所述三个导电弹片设置于所述支撑架和所述厚膜发热盘之间，所述三个插接导电片分别插置于所述支撑架的避空区与对应的导电弹片接触。
可选地，所述厚膜发热体还包括温度控制器，温度控制器固定于所述支撑架上并与所述厚膜发热盘的第二侧接触。
本申请提供的一种加热装置，包括容置腔、以及如上述任一项所述的厚膜发热体，所述容置腔与所述不锈钢基材接触。
如上所述，本申请的加热电阻包括发热功率不相同的第一加热电阻和第二加热电阻，既可以实现单功率加热，也可以实现双功率加热，例如利用第一加热电阻和第二加热电阻共同工作，总发热量大，有利于实现快速加热或者将水加热为蒸汽；水等流体的通道与厚膜发热盘上的加热电阻呈环绕型设置，增加了水等流体的流经长度，增大了热传导时长，也有利于实现快速加热；另外，不锈钢基材的导热性能较好，厚膜发热盘的发热面积较大，则与不锈钢基材的热传导面积较大，从而可以进一步有利于实现快速加热。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种厚膜发热体的结构分解示意图；
图2为图1所示的厚膜发热体未安装支撑架的结构示意图；
图3为图2所示的厚膜发热体沿A-A’方向的剖面示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种厚膜发热体的结构分解示意图；
图5为图4所示的厚膜发热体未安装支撑架的结构示意图；
图6为图5所示的厚膜发热体沿A-A’方向的剖面示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本申请的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本申请的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本申请的技术方案。
在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“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，仅为便于描述本申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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申请的限制。
图1为本申请实施例提供的一种厚膜发热体的结构分解示意图，图2为图1所示的厚膜发热体未安装支撑架的结构示意图，图2显示厚膜发热盘设置加热电阻的一侧，图3为图2所示的厚膜发热体沿A-A’方向的剖面示意图。
请一并参阅图1至图3所示，该厚膜发热体1至少包括厚膜发热盘10和不锈钢基材20，两者之间相互接触以形成导热通道。
厚膜发热盘10包括基板11以及设置于基板11上的加热电阻12，加热电阻12在基板11上呈环绕型设置，加热电阻12包括相邻设置的第一加热电阻121和第二加热电阻122，且两者的环绕形状相同、发热功率不相同。例如，第一加热电阻121和第二加热电阻122的横截面积不同，如图2所示，在厚度相同、制造材料相同(即电阻率相同)的状态下，第一加热电阻121的横截面积可以大于第二加热电阻122的横截面积。
基板11的形状(例如俯视下的形状)，本申请实施例不予以限定，图中所示的基板11呈矩形设置仅为示例性展示，例如基板11还可以呈圆形等多边形设置，只需适应厚膜发热体1所应用的加热装置即可。另外，根据所应用的加热装置的设计要求，基板11的其他结构性能也可适应性设计，例如，对于加热装置需要基板11具有较高结构强度时，基板11可以为金属基板。在基板11为金属基板时，为了避免导电的加热电阻12与该金属基板11发生电性连接而导致短路，本实施例可以设置有绝缘层进行绝缘隔离。
加热电阻12产生的热量通过基板11传导给不锈钢基材20。不锈钢基材20设置有内部中空的通道21，根据所加热物体的不同，流经通道21内的流体适应性而定，例如为水、咖啡等，因此该通道21还可称为水道。通道21与厚膜发热盘10的第一侧面接触，第一侧面为厚膜发热盘10背向加热电阻12的侧面，通道21和加热电阻12的环绕形状相同。第一加热电阻121和第二加热电阻122的横截面积之和可以等于或者接近于通道21的横截面积。
在一些场景中，通道21为封闭的管状通道，通道21的道壁与厚膜发热盘10的第一侧面贴合。在另一些场景中，通道21为不锈钢基材20开设的开槽，不锈钢基材20与厚膜发热盘10的第一侧面贴合以封闭开槽的槽口。
本申请的加热电阻12包括发热功率不相同的第一加热电阻121和第二加热电阻122，既可以实现单功率加热，也可以实现双功率加热，例如利用第一加热电阻121和第二加热电阻122共同工作，总发热量大，有利于实现快速加热或者将水加热为蒸汽；水等流体的通道21与厚膜发热盘10上的加热电阻12呈相同的环绕型设置，增加了水等流体的流经长度，增大了热传导时长，也有利于实现快速加热；另外，不锈钢基材20的导热性能较好，厚膜发热盘10的发热面积较大，厚膜发热盘10背面钎焊不锈钢水道(不锈钢基材20的通道21)，则与不锈钢基材20的热传导面积较大，并且通道21与加热电阻12环绕形状相同，加热电阻12的热量可以充分且及时的传导至通道21及其内部的咖啡等流体，从而可以进一步有利于实现快速加热。
请参阅图2，第一加热电阻121和第二加热电阻122作为加热源，设置于基板11上，且两者采用环绕方式排布于基板11所在平面上。应理解，所谓环绕方式仅是整体上呈一圈一圈的排布，并非每一圈是首尾相接的。
以通道21为例进行描述，如图2所示，通道21包括多个主体部211、多个连接部212和两个延伸部213。单个主体部211沿第一方向x延伸，多个主体部211沿第二方向y间隔设置，第一方向x与第二方向y相垂直，单个连接部212连接相邻两个主体部211的相邻端部，最靠近不锈钢基材20的第一侧边区域的两个主体部211分别通过一个延伸部213连接注入口221和排出口222，注入口221和排出口222设置于不锈钢基材20的同一侧边区域，并且可以连接有管道223。可见，通道21、第一加热电阻121和第二加热电阻122均呈蛇形环绕。
应理解，通道21、第一加热电阻121和第二加热电阻122的环绕形状并不限于此。例如，请参阅图4至图6所示，通道21可以沿不锈钢基材20的(承载面)形状环绕设置，通道21的两端分别延伸并连接注入口221和排出口222，注入口221和排出口222设置于不锈钢基材20的同一侧边区域Z2。
第一加热电阻121和第二加热电阻122可视为加热电阻12的两条发热导线，这两条发热导线并排设置且环绕走向相同，于此，加热电阻12的延伸走向即可视为第一加热电阻121和第二加热电阻122中任一者的延伸走向。加热电阻12的两端均延伸至基板11的接电区域Z1，接电区域Z1位于基板11的同一侧边区域，且沿垂直于厚膜发热盘10和不锈钢基材20的方向z，接电区域Z1与不锈钢基材20的侧边区域Z2的正投影至少部分重叠，侧边区域Z2为不锈钢基材20设置注入口221和排出口222的区域。
第一加热电阻121和第二加热电阻122作为电加热源需要连接电源，为实现于此，请继续参阅图1和图2，所述厚膜发热体1还可以设置有若干导电焊盘，用于使得前述加热电阻12接电。在一实施例中，第一加热电阻121和第二加热电阻122的一端均连接第一导电焊盘311，第二加热电阻122的另一端连接第二导电焊盘312，第一加热电阻121的另一端连接第三导电焊盘313，第一导电焊盘311、第二导电焊盘312和第三导电焊盘313沿第一方向x间隔排布，并且这三个导电焊盘均设置于厚膜发热盘10的接电区域Z1。
可选地，厚膜发热体1还包括三个导电弹片32和三个插接导电片33，导电弹片32的一端与对应的导电焊盘焊接，另一端与对应的插接导电片33接触，插接导电片33与导电弹片32接触状态下导电弹片32产生形变以缩小与导电焊盘的距离。如图1所示，导电弹片32包括第一部分321和第二部分322，第一部分321的两端分别连接对应的导电焊盘和第二部分322，第二部分322的另一端用于与对应的插接导电片33接触，当接触时，第二部分322的另一端被朝向对应的导电焊盘挤压，当两者脱离接触时，第二部分322的另一端恢复形变。根据该结构设计，可以提高导电焊盘接电的稳定性。
请继续参阅图1所示，厚膜发热体1还可以包括支撑架40，设置于厚膜发热盘10的第二侧，该第二侧为设置有加热电阻12的一侧，上述三个导电弹片设置于支撑架40和所述厚膜发热盘10之间，所述三个插接导电片33分别插置于支撑架40的避空区，从而与对应的导电弹片32接触。
可选地，厚膜发热体1还包括温度控制器50，温度控制器50固定于支撑架40上并与厚膜发热盘10的第二侧接触，可以监控厚膜发热盘10的发热面的温度以此起到保护作用，例如当温度过高时控制第一加热电阻121和第二加热电阻122中的至少一者停止工作，也可实现单/双功率加热切换。
本申请还提供一种加热装置，包括但不限于咖啡壶、电热水壶等，包括容置腔、以及如上述任一项所述的厚膜发热体1，容置腔与厚膜发热体1的不锈钢基材20接触。由于加热装置具有前述厚膜发热体1，因此该加热装置也具有前述厚膜发热体1相同的有益效果，此处不予以赘述。
以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。另外，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

Claims (10)

1.一种厚膜发热体，其特征在于，包括：
厚膜发热盘，包括基板以及设置于所述基板上的加热电阻，所述加热电阻在所述基板上呈环绕型设置，所述加热电阻包括相邻设置的第一加热电阻和第二加热电阻，且两者的环绕形状相同、发热功率不相同；
不锈钢基材，所述不锈钢基材设置有内部中空的通道，所述通道与所述厚膜发热盘的第一侧面接触，所述第一侧面为所述厚膜发热盘背向所述加热电阻的侧面，所述通道和所述加热电阻的环绕形状相同。
2.根据权利要求1所述的厚膜发热体，其特征在于，
所述通道为封闭的管状通道，所述通道的道壁与所述厚膜发热盘的第一侧面贴合；
或者，所述通道为所述不锈钢基材开设的开槽，所述不锈钢基材与所述厚膜发热盘的第一侧面贴合以封闭所述开槽的槽口。
3.根据权利要求2所述的厚膜发热体，其特征在于，所述通道包括多个主体部、多个连接部和两个延伸部，单个所述主体部沿第一方向延伸，多个所述主体部沿第二方向间隔设置，所述第一方向与所述第二方向相垂直，单个所述连接部连接相邻两个所述主体部的相邻端部，最靠近所述不锈钢基材的第一侧边区域的两个主体部分别通过一个所述延伸部连接注入口和排出口，所述注入口和所述排出口设置于所述不锈钢基材的同一侧边区域。
4.根据权利要求2所述的厚膜发热体，其特征在于，所述通道沿所述不锈钢基材的形状环绕设置，所述通道的两端分别延伸并连接注入口和排出口，所述注入口和所述排出口设置于所述不锈钢基材的同一侧边区域。
5.根据权利要求3或4所述的厚膜发热体，其特征在于，所述加热电阻的两端均延伸至所述基板的接电区域，所述接电区域位于所述基板的同一侧边区域，且沿垂直于所述厚膜发热盘和所述不锈钢基材的方向，所述接电区域与所述不锈钢基材设置注入口和排出口的侧边区域的正投影至少部分重叠。
6.根据权利要求3或4所述的厚膜发热体，其特征在于，所述第一加热电阻和所述第二加热电阻的一端均连接第一导电焊盘，所述第一加热电阻的另一端连接第二导电焊盘，所述第二加热电阻的另一端连接第三导电焊盘，所述第一导电焊盘、所述第二导电焊盘和所述第三导电焊盘沿第一方向间隔排布。
7.根据权利要求6所述的厚膜发热体，其特征在于，所述厚膜发热体还包括三个导电弹片和三个插接导电片，所述导电弹片的一端与对应的导电焊盘焊接，另一端与对应的插接导电片接触，所述插接导电片与所述导电弹片接触状态下所述导电弹片产生形变以缩小与所述导电焊盘的距离。
8.根据权利要7所述的厚膜发热体，其特征在于，所述厚膜发热体还包括支撑架，设置于所述厚膜发热盘的第二侧，所述第二侧设置有所述加热电阻，所述三个导电弹片设置于所述支撑架和所述厚膜发热盘之间，所述三个插接导电片分别插置于所述支撑架的避空区与对应的导电弹片接触。
9.根据权利要求8所述的厚膜发热体，其特征在于，所述厚膜发热体还包括温度控制器，固定于所述支撑架上并与所述厚膜发热盘的第二侧接触。
10.一种加热装置，其特征在于，包括容置腔、以及如权利要求1至9中任一项所述的厚膜发热体，所述容置腔与所述不锈钢基材接触。
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