CN212339612U - 电加热装置及流体加热设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电加热装置及流体加热设备。电加热装置包括：衬底基材；第一发热线圈，设置于衬底基材上，且环绕分布于衬底基材所在平面上；第二发热线圈，设置于衬底基材上，且环绕分布于衬底基材所在平面上，该第二发热线圈的导线横截面积小于第一发热线圈的导线横截面积，两者的电阻率相同。本实用新型可利用第一发热线圈和第二发热线圈共同工作以实现快速加热，而仅利用其中一个发热线圈进行保温，其中较细的第二发热线圈的发热量小，可用于保温，由此能够有利于兼顾快速加热和保温两种功能。

Description

电加热装置及流体加热设备

技术领域

本实用新型涉及流体加热技术领域，具体涉及电阻加热领域，尤其涉及一种电加热装置及具有该电加热装置的流体加热设备。

背景技术

电加热水壶，又称电热水壶，是人们生活中常用的一款烧水工具，目前市面上的电热水壶通常采用加热管的方式进行加热，实质上是通过加热管内的电阻丝(又称发热线圈)通电发热的方式进行加热。现有的电热水壶主要倾向于快速加热，让水快速烧开，加热功率很大。但对电热水壶的保温功能研发较少，一般也就是采用保温材料来制备壶体，保温材料成本较高，且一旦溶于水中会对用户健康带来隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种电加热装置及流体加热设备，以解决现有技术兼顾快速加热和保温两种功能不佳的问题。

本实用新型提供的一种电加热装置，包括：

衬底基材；

第一发热线圈，设置于所述衬底基材上，且所述第一发热线圈环绕分布于所述衬底基材所在平面上；

第二发热线圈，设置于所述衬底基材上，且所述第二发热线圈环绕分布于所述衬底基材所在平面上，所述第二发热线圈的导线横截面积小于所述第一发热线圈的导线横截面积，两者电阻率相同。

可选地，所述第一发热线圈和第二发热线圈分别沿衬底基材的形状环绕设置，且沿所述衬底基材的中心向外方向，所述第一发热线圈和所述第二发热线圈交错间隔排布。

可选地，所述电加热装置还包括用于连接电源的若干导电焊盘，第一发热线圈的两端以及第二发热线圈的两端分别连接有导电焊盘。

可选地，所述第一发热线圈的其中一端和第二发热线圈的其中一端相邻设置，且两者均连接第一导电焊盘，第一发热线圈的另一端连接第二导电焊盘，第二发热线圈的另一端连接第三导电焊盘。

可选地，电加热装置还包括与电源连通的温度控制器，若干导电焊盘包括第四导电焊盘，温度控制器与第四导电焊盘可选择性插接。

可选地，衬底基材设置有第一凹槽和第二凹槽，第一发热线圈设置于第一凹槽中，第二发热线圈设置于第二凹槽中。

可选地，所述第一发热线圈和所述第二发热线圈的顶部低于或平齐所述衬底基材的表面。

可选地，所述电加热装置还包括绝缘封装层，绝缘封装层覆盖于衬底基材上，并包覆第一发热线圈和第二发热线圈。

可选地，衬底基材包括金属基板和覆盖于金属基板上的绝缘层，所述第一发热线圈和第二发热线圈设置于绝缘层上。

本实用新型提供的一种流体加热设备，包括由壳体形成的容置腔和加热腔，加热腔内设置有如上电加热装置，加热腔还设置有电源插口，第一发热线圈和第二发热线圈分别连接电源插口以分别连接电源。

本实用新型设计电阻率相同的两个发热线圈，第二发热线圈的导线横截面积小于第一发热线圈的导线横截面积，即第二发热线圈较细、第一发热线圈较粗，利用第一发热线圈和第二发热线圈共同工作，总发热量大，有利于实现快速加热，在水烧开之后，可以仅利用其中一个发热线圈进行保温，较细的第二发热线圈的发热量小，可适用于保温，由此能够有利于兼顾快速加热和保温两种功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的电加热装置的结构示意图；

图2是图1所示的电加热装置的走线示意图；

图3是本实用新型一实施例的电加热装置的局部结构剖视图；

图4是本实用新型另一实施例的电加热装置的局部结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下述实施例仅是本实用新型一部分而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。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。

图1是本实用新型一实施例的电加热装置的结构示意图，图2是图1所示的电加热装置的走线示意图。请一并参阅图1和图2所示，所述电加热装置10包括衬底基材11，以及设置于衬底基材11上的第一发热线圈121和第二发热线圈122。

第一发热线圈121环绕分布于衬底基材11所在平面上。

第二发热线圈122也环绕分布于衬底基材11所在平面上，且第二发热线圈122的导线横截面积小于第一发热线圈121的导线横截面积，第一发热线圈121和第二发热线圈122的电阻率相同。

对于粗细均匀的导线，所谓导线横截面积可表示导线的粗细，即第二发热线圈122的单根导线比第一发热线圈121的单根导线细，换言之，第一发热线圈121较粗，而第二发热线圈122较细。

根据焦耳定律的关系式1-1、以及电阻与热量关系式1-2，可知，导线的电阻与横截面积呈反比例关系，导线的电阻与热量呈反比关系，则可以计算得到热量与横截面积呈正比例关系。

Q＝U²/R*t 关系式1-1

R＝ρ*L/S 关系式1-2

其中，Q表示热量，单位是焦耳(J)；U表示电压，单位是伏特(V)；R表示电阻，单位是欧姆(Ω)；t表示时间，单位是秒(s)。ρ表示导线的电阻率，S表示导线的横截面积，L表示导线的长度。

对于电阻率相同的两个发热线圈，第二发热线圈122较细，第一发热线圈121较粗，因此在接受相同电压时，第二发热线圈122的发热量较小，第一发热线圈121的发热量较大。

于此，电加热装置10利用第一发热线圈121和第二发热线圈122共同工作，总发热量为第一发热线圈121的发热量Q1和第二发热线圈122的发热量Q2之和，即总发热量Q0大于任一发热线圈的发热量，Q0＞Q1且Q0＞Q2，从而有利于实现快速加热。而在快速加热之后，例如水烧开之后，电加热装置10可以仅利用发热线圈122进行保温。综合而言，该电加热装置10能够兼顾快速加热和保温两种功能。

另外，第一发热线圈121和第二发热线圈122作为加热源，通过智能调节第一发热线圈121和第二发热线圈122各自的发热，在初期水温较低时，接近加热源的水不容易被汽化，可让这两组发热线圈同时工作，而当水被加热到一定温度时，可以只让较粗的第一发热线圈121工作，降低接近加热源的水被汽化的可能性，当水再加热到较高的一定温度时，可以只让较细的第二发热线圈122工作，再次降低接近加热源的水被汽化的可能性。举例而言，第二发热线圈122的功率为600W、第一发热线圈121的功率为1200W，在初期水温较低时，接近加热源的水不容易被汽化，这两组发热线圈共同加热，加热功率为1800W；当水被加热到一定温度时，例如60℃时，只让1200W的第一发热线圈121工作，降低接近加热源的水被汽化的可能性；当水再加热到一定温度时，比如90℃时，只让600W的第二发热线圈122工作，再次降低接近热源的水被汽化的可能性。于此，在整个加热过程中，接近加热源的水被汽化的可能性较低，从而有利于降低烧水时产生的噪音。

图3是本实用新型的电加热装置第一实施例的局部结构剖视图。请一并参阅图1～图3，衬底基材11可以为板体，用于承载置于其上的结构元件，例如第一发热线圈121、第二发热线圈122。其相当于电加热装置10的底板，于此该电加热装置10可视为电加热板。

该衬底基材11的形状(例如俯视下的形状)，本实用新型实施例不予以限制，例如可以呈圆形、矩形或多边形设置，只需适应电加热装置10所应用的加热容器即可。另外，根据所应用的加热容器的设计要求，衬底基材11的其他结构性能也可适应性设计，例如，对于加热容器需要电加热板具有较高结构强度时，衬底基材11可以为金属基板，当然其也可以主要采用其他结构强度较好的材料制得；又例如，对于加热容器需要电加热板要求非加热一侧具有良好隔热性能时，衬底基材11可以为塑料板或者其他隔热材料制得的基板。

在衬底基材11采用金属材质时，为了避免导电的第一发热线圈121和第二发热线圈122与该衬底基材11的金属材质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。

例如，衬底基材11可以包括金属基板111和覆盖于金属基板111上的绝缘层112，前述第一发热线圈121和第二发热线圈122设置于绝缘层112上。所述绝缘层112用于避免第一发热线圈121和第二发热线圈122与导电材质的金属基板111电连接。另外，所述绝缘层112可以通过绝缘材料采用例如溅射等成膜方式直接形成于金属基板111上，或者绝缘层112也可以通过粘胶贴附于金属基板111上。

请继续参阅图1和图2，第一发热线圈121和第二发热线圈122作为加热源，设置于衬底基材11上，且两者采用环绕方式排布于衬底基材11所在平面上。应理解，所谓环绕方式仅是整体上呈一环一环的排布，并非每一环是首尾相接的，例如图1所示，第一发热线圈121的位于最外侧的一环在下部存在一个缺口，该缺口可用于排布焊盘；由外朝向衬底基材11的中心方向上，第二发热线圈122的第二环需要绕过电加热装置10的对位机构161，该对位机构161用于被加热装置(例如电热水壶的壶体)按照预定位置放置于电加热装置10上，以图1所示的呈三角形排布的三个对位机构161为例而言，被加热装置一侧设置有凹口，三个对位机构161与呈三角形排布的三个凹口一一对应插置，以此将被加热装置按照预定位置放置于电加热装置10上。

为了减少第一发热线圈121和第二发热线圈122所占用的区域，第一发热线圈121和第二发热线圈122可分别沿衬底基材11的形状环绕设置，第一发热线圈121和第二发热线圈122的各环交错间隔排布，如图1所示，衬底基材11为圆形基板，第一发热线圈121可以为一条发热电阻丝，其整体上以多个环排布，同样地，第二发热线圈122也可以为一条发热电阻丝，其整体上也是以多个环排布。

沿衬底基材11的外部朝向中心方向，第二发热线圈122的若干环和第一发热线圈121的若干环交错间隔设置。例如，第一发热线圈121由外朝内依次包括第一发热环121a、第二发热环121b和第三发热环121c，且三者的环径依次减小。如图2所示，在第一发热环121a和第二发热环121b之间，排布有第二发热线圈122的两环，第二发热环121b和第三发热环121c之间未设置第二发热线圈122的任何一环，第三发热环121c内排布有第二发热线圈122的其余环。另外，第三发热环121c和第一发热环121a的其中一端分别作为第一发热线圈121的两个电源接入端，第二发热线圈122的两个电源接入端与第一发热线圈121的两个电源接入端邻近，均排布于图1所示的衬底基材11的下端。

由于第一发热线圈121较粗，在绕环排布时为了避免弯折处发生断裂而影响导电连接，第一发热线圈121可以设置有加强件121d，每一加强件121d设置于相邻两个发热环的连接处，加强件121d的结构强度高于第一发热线圈121的任何一环的结构强度，且其导电性能等于或者高于任何一环的导电性能，以此用于确保第一发热线圈121中各环之间的稳定电连接。所述加强件121d可以内置于第一发热线圈121中，也可以设置于第一发热线圈121的外侧。

在本实用新型的实施例中，对第一发热线圈121和第二发热线圈122分别接电，两者在电压驱动下产生热量，热量传递给水等介质，保证较高的加热效率，并且第一发热线圈121和第二发热线圈122绕圈分布于衬底基材11所在平面上，发热电阻的分布面积较大，产生的热量比较分散，避免形成局部过热区域，气泡受热膨胀变大的时间减缓，可以减少气泡破裂的数量，降低烧水产生的噪音。

另外，第一发热线圈121和第二发热线圈122的分布面积较大，热量比较分散，避免形成局部过热区域，也会延缓靠近这两个发热电阻的水沸腾汽化形成水蒸气气泡的时间，有利于避免水蒸气气泡遇冷变为水滴所引起的振动，进一步有利于降低烧水产生的噪音。

第一发热线圈121和第二发热线圈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，所述电加热装置10还可以设置有若干导电焊盘，用于使得前述两个发热线圈接电。

在一实施例中，如图1所示，所述导电焊盘可以为三个，即第一导电焊盘151、第二导电焊盘152和第三导电焊盘153。由于第一发热线圈121的其中一端和第二发热线圈122的其中一端相邻设置，因此两者均连接第一导电焊盘151，第一发热线圈121的另一端连接第二导电焊盘152，第二发热线圈的另一端连接第三导电焊盘153。

在另一实施例中，导电焊盘可以为四个，其中两个分设于第一发热线圈121的两端，另外两个分设于第二发热线圈122的两端。

进一步地，如图1所示，电加热装置10还可以设置有第四导电焊盘154和温度控制器(图未示)。该第四导电焊盘154可以排布于衬底基材11的上端，例如位于第一发热环121a和第二发热环121b之间。温度控制器与第四导电焊盘154可选择性插接，在插接时温度控制器可以检测当前加热温度，用于控制切换快速加热和保温功能。

请继续一并结合图1～图3，所述电加热装置10还可以设置有绝缘封装层14。绝缘封装层14包覆第一发热线圈121和第二发热线圈122，并覆盖衬底基材11。该绝缘封装层14为电绝缘层，进一步地，其可以具有良好的导热性能，有利于第一发热线圈121和第二发热线圈122产生的热量直接传递给需要加热的水等介质。

请参阅图1，所述衬底基材11的上表面可以为平面，第一发热线圈121和第二发热线圈122设置于这一平面上。当然，第一发热线圈121和第二发热线圈122也可以嵌入衬底基材11中，具体地，请一并参阅图1、图2和图4所示，所述衬底基材11设置有第一凹槽131和第二凹槽132，第一发热线圈121设置于该第一凹槽131中，第二发热线圈122设置于该第二凹槽132中。进一步地，第一发热线圈121和第二发热线圈122的顶部可以低于或平齐衬底基材11的表面，即第一发热线圈121和第二发热线圈122不高于衬底基材11。

应理解，前述电加热装置10所适用的容器，本实用新型实施例不予以限制，例如可以为电加热水壶等流体加热设备。即，本实用新型实施例进一步提供一种流体加热设备，以电加热水壶为例，该电加热水壶包括由壳体形成的容置腔和加热腔，所述电加热装置10设置于加热腔内，该加热腔还设置有电源插口，该电源插口可以暴露前述第一导电焊盘151、第二导电焊盘152和第三导电焊盘153，第一发热线圈121和第二发热线圈122分别连接电源插口以分别连接电源。

由于流体加热设备具有前述电加热装置10，因此该流体加热设备也具有前述相同的有益效果，此处不予以赘述。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本实用新型，但本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本实用新型包括所有此修改和变型，并且由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

即，以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，例如各实施例之间技术特征的结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

另外，在前述实施例的描述中，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”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实用新型和简化描述，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，不能理解为对本实用新型的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本实用新型可采用相同或者不相同的标号进行标识。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多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

Claims (10)

1.一种电加热装置，其特征在于，所述电加热装置包括：

衬底基材；

第一发热线圈，设置于所述衬底基材上，且所述第一发热线圈环绕分布于所述衬底基材所在平面上；

第二发热线圈，设置于所述衬底基材上，且所述第二发热线圈环绕分布于所述衬底基材所在平面上，所述第二发热线圈的导线横截面积小于所述第一发热线圈的导线横截面积，两者电阻率相同。

2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述第一发热线圈和第二发热线圈分别沿衬底基材的形状环绕设置，且沿衬底基材的中心向外方向，所述第一发热线圈和第二发热线圈交错间隔排布。

3.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述电加热装置还包括用于连接电源的若干导电焊盘，所述第一发热线圈的两端以及第二发热线圈的两端分别连接有所述导电焊盘。

4.根据权利要求3所述的电加热装置，其特征在于，所述第一发热线圈的其中一端和所述第二发热线圈的其中一端相邻设置，且两者均连接第一导电焊盘，所述第一发热线圈的另一端连接第二导电焊盘，所述第二发热线圈的另一端连接第三导电焊盘。

5.根据权利要求3所述的电加热装置，其特征在于，所述电加热装置还包括与电源连通的温度控制器，所述若干导电焊盘包括第四导电焊盘，所述温度控制器与所述第四导电焊盘可选择性插接。

6.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述衬底基材设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一发热线圈设置于所述第一凹槽中，所述第二发热线圈设置于所述第二凹槽中。

7.根据权利要求6所述的电加热装置，其特征在于，所述第一发热线圈和第二发热线圈的顶部低于或平齐所述衬底基材的表面。

8.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述电加热装置还包括绝缘封装层，所述绝缘封装层覆盖于所述衬底基材上，并包覆所述第一发热线圈和所述第二发热线圈。

9.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于，所述衬底基材包括金属基板和覆盖于所述金属基板上的绝缘层，所述第一发热线圈和所述第二发热线圈设置于所述绝缘层上。

10.一种流体加热设备，其特征在于，所述流体加热设备包括由壳体形成的容置腔和加热腔，所述加热腔内设置有如权利要求1～9任一项所述的电加热装置，所述加热腔还设置有电源插口，所述第一发热线圈和第二发热线圈分别连接所述电源插口以分别连接电源。

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