[发明专利]一种功率可调的液体加热设备

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种液体加热器设备，具体地说，涉及一种可以通过继电器和三段双向可控硅组合成功率控制组，在不同的加热运行阶段进行智能调整功率的电开水机、饮水机及其控制电路和控制方法。

背景技术

目前的电开水机、饮水机等液体加热器工作状态一般分为加热阶段和保温阶段。在加热阶段，水加热达到最高设置温度停机，并进入保温阶段。在保温阶段通过控制加热器件发热或停止发热保持水温在规定的范围内。目前该类产品不论是加热阶段还是保温阶段，电加热元件都是以功率最大值即100％功率进行加热。

但是，该类产品在加热过程中，如果设定温度大于90度，或者接近沸点温度时，会产生大量蒸汽，并排放装置之外，浪费胆量能源，也使内胆水箱里的水过度沸腾和多次沸腾，析出重金属等有害健康的物质。

在保温过程中，实际只需要较小能量，但该类产品仍使用100％功率加热，尽管加热时间短暂，但是满功率加热仍会再次使水沸腾，形成千沸水，产生蒸汽，消耗大量电能。

电开水器和饮水机功率都较高，低的800W左右，高的采用3相交流电电源供电功率可达到10KW以上，甚至更高。

如果直接采用三端双向可控硅控制功率的调整，需要的控制电路载荷较大，散热面积需要设计的很大。通过高功率三端双向可控硅电路控制加热器件，由于满功率时所控制的电流大而运行易出故障，而且也需要更大的元器件产生高昂的电路成本。

发明内容

本发明旨在提供一种成本低廉，利用小电流的三端双向可控硅和继电器并联，通过嵌入式芯片智能控制所述液体加热装置在步进水加热的各个阶段的三端双向可控硅和继电器的切换与交替使用，从而低成本而高可靠性的实现可调功率的一种步进水液体加热设备。

本发明可以使所述液体加热设备在加热阶段水温临近设置温度点时，通过运行控制和功率控制电路调整加热功率，从满功率降低到一个较小的功率值，从而降低过度沸腾和蒸汽的产生。在保温阶段将功率降低到一个较低功率值，从而减少能量损耗和多次沸腾。

本发明通过三端双向可控硅和继电器的并联交替使用，使所述液体加热装置在电路中需要大电流时使用继电器元件控制加热器件，而在小功率下使用三端双向可控硅控制加热器件，并通过软件及嵌入式智能芯片和控制电路的控制，使装置具有功率可调功能，并使装置具有高可靠性和低成本。从而具有大批量推广价值。通过可调功率，在加热阶段及保温阶段，低功率工作，降低能耗避免多次沸腾及其产生的重金属析出影响健康。

所述功率可调的液体加热设备，包括外壳、内胆、加热装置、温度传感器、高水位传感器、低水位传感器、电磁阀、电源和信号引线、运行控制与功率控制电路板、继电器、三端双向可控硅等。内胆位于外壳内，加热器件及温度传感器、高水位传感器、低水位传感器安装在内胆里面。

运行控制与功率控制电路板安装在内胆和外壳之间。控制与功率控制电路板上安装有三端双向可控硅、继电器。

加热装置、电磁阀、温度传感器、高水位传感器、低水位传感器通过电源和信号引线与运行控制与功率控制电路板相连，并于外部电源相连接。其中高水位传感器安装于内胆的上部，用于检测设置的高水位。电磁阀通过管路将水从装置外的管道引入内胆。

运行控制与功率控制电路板包括嵌入式电脑芯片，温度检测电路，水位检测电路，一组继电器及一组三端双向可控硅等构成，电脑芯片通过外围电路与所述运行控制与功率控制电路板和继电器及三端双向可控硅相连接。

运行控制与功率控制电路可以是整合在一个电路板上，也可以是功率控制电路与运行控制电路分离，彼此位于不同的电路板上。本发明中的所述继电器其另一种应用形式可以是交流接触器等其他开关元件。本发明中的所述的加热装置，可以是加热管，也可以是加热膜或加热丝；加热管可以包含一只加热丝，也可以包含多只加热丝。

在所述运行控制和功率控制电路板中，将1只继电器和1只三端双向可控硅一一对应在电路中并联组成一个功率控制组；所述运行控制和功率控制电路板可以根据所述液体加热装置具体使用的加热装置数量，设置1个或几个功率控制组。每只加热管或一只加热管上的每根独立的加热丝，其通断均由相互并联的一只继电器和一只三端双向可控硅所组成的1个功率控制组共同控制，该加热丝并通过导线相连与所述功率组和电源串联。在继电器工作时，三端双向可控硅关闭；在三端双向可控硅工作时，继电器关闭。