加热装置的制作方法

1.本技术涉及加热技术领域，具体涉及一种加热装置。


背景技术：

2.加热装置，如热水壶，通常是通过对其内部的发热体通电工作，使发热体发热，通过热传导的方式对壶体内的物质进行加热。目前，现有的加热装置通常是单发热体发热，其发热功率仅能通过调整发热体的电压大小实现。通过市场调查发现，部分客户需求对少量多种类物质加热时，由于不同物质的加热时长和加热功率具有一定的差异，通过采用单发热体的加热装置进行加热时，存在加热功率难以控制的情况，即加热装置的发热功率可控度较小。


技术实现要素：

3.鉴于此，本技术提供一种加热装置，可增加加热装置的发热功率可控度。
4.本技术提供一种加热装置，包括：
5.底座，其上设置有第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，每一区域对应平面直角坐标系的每一象限；
6.第一发热体，设置于所述第一区域，其上设置有第一电极，并通过所述第一电极控制所述第一发热体发热；
7.第二发热体，设置于所述第二区域，其上设置有第二电极，并通过所述第二电极控制所述第二发热体发热；
8.第三发热体，设置于所述第三区域，其上设置有第三电极，并通过所述第三电极控制所述第三发热体发热；
9.第四发热体，设置于所述第四区域，其上设置有第四电极，并通过所述第四电极控制所述第四发热体发热；
10.所述底座上还设置有四个开关操作件，分别与所述发热体上的电极连接，用于控制对应的发热体发热。
11.可选地，所述底座上包括电路板，所述电路板上设置有：
12.控制单元，与所述底座上所述开关操作件连接；
13.第一开关单元，其第一端与所述控制单元连接，其第二端与所述第一电极连接，其第三端与电源连接，用于根据所述控制单元输出的第一控制信号控制所述第一发热体发热；
14.第二开关单元，其第一端与所述控制单元连接，其第二端与所述第二电极连接，其第三端与电源连接，用于根据所述控制单元输出的第二控制信号控制所述第二发热体发热；
15.第三开关单元，其第一端与所述控制单元连接，其第二端与所述第三电极连接，其第三端与电源连接，用于根据所述控制单元输出的第三控制信号控制所述第三发热体发
热；
16.第四开关单元，其第一端与所述控制单元连接，其第二端与所述第四电极连接，其第三端与电源连接，用于根据所述控制单元输出的第四控制信号控制所述第四发热体发热。
17.可选地，每一开关单元均包括继电器，且每一所述继电器的控制端均与所述控制单元连接，每一所述继电器的第一触点与每一所述发热体连接，每一所述继电器的第二触点与电源连接。
18.可选地，每一发热体均包括第一发热线圈，所述第一发热线圈的首端和尾端分别对应连接所述电极。
19.可选地，各个所述第一发热线圈的横截面积相同。
20.可选地，各个所述第一发热线圈的横截面积各不相同。
21.可选地，所述第一发热线圈的横截面积与所述第一发热线圈的中心点至第一中心的距离成反比例关系，所述第一中心为所述底座上与所述平面直角坐标系的中心点对应的位置。
22.可选地，每一发热体均包括第二发热线圈和第三发热线圈，且所述第二发热线圈和第三发热线圈均环绕所述第二中心设置于所述底座上，所述第二中心为每一的区域的中心点。
23.可选地，所述第二发热线圈的横截面积小于所述第三发热线圈的横截面积。
24.可选地，所述第一发热体与第二发热体中心对称，且对称中心为所述底座上与所述平面直角坐标系的中心点对应的位置；
25.所述第一发热体与第二发热体为中心中心对称，且对称中心为所述底座上与所述平面直角坐标系的中心点对应的位置。
26.上述实施例中，每一发热体通过其上的电极与电源导电连接，通过控制对应电极通电，可实现控制单一发热体或多个发热体发热。另外，通过调整一个或多个发热体的电压，可调整加热装置的加热功率，实现多维度加热功率控制。
附图说明
27.图1是本技术一实施例的加热装置的部分结构示意图；
28.图2是加热装置中的底座的部分结构示意图；
29.图3是本技术另一实施例的加热装置的部分结构示意图；
30.图4是本技术另一实施例中的发热体的部分结构示意图；
31.图5是本技术另一实施例中的发热体的部分结构示意图；
32.图6是本技术另一实施例中的发热体的部分结构示意图；
33.图7是图2中底座的电路板中的部分电路结构示意图；
34.图8是继电器与控制单元和发热体连接时的部分结构示意图；
35.图9是加热装置中的第一壶体的部分结构示意图；
36.图10是图9所示的第一壶体的俯视图；
37.图11是加热装置中的第二壶体的俯视图。
具体实施方式
38.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本技术中的实施例，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
39.应理解，在本技术实施例的描述中，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”、“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技术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技术的限制。
40.本技术实施例提出一种加热装置，参照图1和图2，其包括：底座100、第一发热体11、第二发热体12、第三发热体13和第四发热体14。
41.底座100上设置有第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，每一区域对应平面直角坐标系的每一象限；第一发热体11设置于第一区域，其上设置有第一电极11b，并通过第一电极11b控制第一发热体11发热；第二发热体12设置于第二区域，其上设置有第二电极12b，并通过第二电极12b控制第二发热体12发热；第三发热体13设置于第三区域，其上设置有第三电极13b，并通过第三电极13b控制第三发热体13发热；第四发热体14设置于第四区域，其上设置有第四电极14b，并通过第四电极14b控制第四发热体14发热。
42.底座100可包括底基材，底基材上覆盖有一层绝缘层，绝缘层上预留有与平面直角坐标对应的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，底基材可以为具有一定厚度的板体，并放置并固定于底座100的凹部区域内。
43.每一发热体通过其上的电极与电源导电连接，通过控制对应电极通电，可实现控制单一发热体或多个发热体发热。另外，通过调整一个或多个发热体的电压，可调整加热装置的加热功率，实现多维度加热功率控制。
44.在一实施例中，如图1所示，发热体11、12、13、14均包括第一发热线圈11a、12a、13a、14a，且第一发热线圈的首端和尾端分别对应连接有电极11b、12b、13b、14b。作为加热源，第一发热线圈11a、12a、13a、14a可设置于底座的绝缘层上，且该第一发热线圈均采用绕圈方式排布于绝缘层所在平面上，即，每一第一发热线圈11a、12a、13a、14a一圈一圈的排布于绝缘层。
45.各个第一发热线圈11a、12a、13a、14a的横截面积可以相同，也即，也即各个区域上的第一发热线圈11a、12a、13a、14a的粗细相同。
46.参照图3，各个第一发热线圈11a、12a、13a、14a的横截面积也可以不同，也即各个区域上的第一发热线圈11a的粗细不同。例如，第一区域的第一发热线圈11a的横截面积大于第二区域的，第二区域的第一发热线圈11a的横截面积大于第三区域的，第三区域的第一发热线圈11a的横截面积大于第四区域的，当然，各个区域的第一发热线圈11a的横截面积可根据用户的使用频率设置，在使用频率高的区域的第一发热线圈11a的横截面积可大于使用频率低的区域的。
47.为了减少第一发热线圈11a、12a、13a、14a所占用的区域，第一发热线圈11a、12a、13a、14a可以分别沿底座100的底基材的形状绕圈设置。底基材为圆形基板，发热线圈可以为一条发热线圈丝，其整体上以多个圆圈排布。
48.通过其对应的电极对第一发热线圈11a、12a、13a、14a分别接电，在电压驱动下产生热量，热量直接传递给水等介质，保证较高的加热效率，并且发热线圈绕圈分布于绝缘层所在平面上，发热线圈的分布面积较大，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。
49.由于，在同时控制四个发热体均发热时，会导致底座的中间区域(即四个区域中靠近第一中心o处的区域)热量聚集，从而底座的中间区域的温度过高。因此，在一实施例中，第一发热线圈11a、12a、13a、14a的横截面积与第一发热线圈11a、12a、13a、14a的中心点至第一中心oo的距离成反比例关系，第一中心oo为底座上与所述平面直角坐标系的中心点对应的位置。换言之，同一第一发热线圈内，如第一发热线圈11a内，越靠近四个区域之间的中心点，则第一发热线圈11a越细；越远离四个区域之间的第一中心o，则第一发热线圈11a越粗。
50.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。
51.q＝(u2/r)*t关系式1
‑152.r＝(ρ*l)/s关系式1
‑253.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。
54.由此可知，同一第一发热线圈11a、12a、13a、14a中，横截面积较大的部位发热量也较大。由于，底座100的中间区域的第一发热线圈的横截面积较小，从而发热量也较小。因此，底座100的中间区域的热量聚集较少，可从减少底座100的中间区域的温度。
55.可以理解地，发热线圈的结构设计并不限于图1所描述的实施例，参照图4，在另一实施例中，发热体11、12、13、14可均包括第二发热线圈11c和第三发热线圈11d(本技术实施例及图4仅以发热体11所包括的第二发热线圈11c和第三发热线圈11d为例说明)，且第二发热线圈11c和第三发热线圈11d均环绕第二中心p1、p2、p3、p4设置于底座100上，即每一发热线圈一圈一圈的排布于绝缘层，以减少发热线圈所占用的区域。第二中心为每一区域的中心点。第二发热线圈11c和第三发热线圈11d的首端和尾端均连接有电极11e、11f，第二中心p1、p2、p3、p4为每一的区域的中心点。
56.通过其对应的电极11e、11f对第二发热线圈11c和第三发热线圈11d分别接电，在电压驱动下产生热量，热量直接传递给水等介质，保证较高的加热效率，并且发热线圈绕圈分布于绝缘层所在平面上，发热线圈的分布面积较大，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。
57.可选地，参照图5，第二发热线圈11c的横截面积小于第三发热线圈11d的横截面积。
58.根据焦耳定律的关系式1
‑
1、以及电阻与热量关系式1
‑
2，对于电阻率相同的两个发热线圈，第二发热线圈11c较细，第三发热线圈11d较粗，因此在接受相同电压时，第二发热线圈11c的发热量较小，第三发热线圈11d16的发热量较大。
59.于此，第二发热线圈11c和第三发热线圈11d共同工作，总发热量为第二发热线圈11c的发热量q2和第三发热线圈11d的发热量q3之和，即总发热量q0大于任一发热线圈的发热量，q0＞q2且q0＞q3，从而有利于实现快速加热。
60.另外，第二发热线圈11c和第三发热线圈11d作为加热源，通过智能调节第二发热线圈11c和第三发热线圈11d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，可以让这两组发热线圈同时工作，而当水被加热到一定温度时，可以只让较粗的第三发热线圈11d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11c工作，从而再次降低接近加热源的水被汽化的可能性。
61.举例而言，第二发热线圈11c的功率为600w、第三发热线圈11d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的第三发热线圈11d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11c工作，再次降低接近热源的水被汽化的可能性。
62.在一实施例中，第一发热体11和第二发热体12以平面直角坐标系的中心点为中心中心对称，平面直角坐标系的中心点为底座100的中心点；第一发热体11和第二发热体12以平面直角坐标系的中心点为中心中心对称。于此，使得加热装置发热更为均匀。
63.参照图6，在一实施例中，上述发热体11、12、13和14还可包括多个发热件171，发热件171可以采用发热电阻实现，或者采用印刷的方式，将具有导电发热特性的材料印刷在基体10上。参照图4，各个发热件171可采用并联的方式进行连接，也即各个发热件171之间通过导线172、173并联，并与电极17b连接。具体而言，
64.通过并联的方式连接各个发热件171，相当于增加了发热件171的横截面积，由上述焦耳定律的关系式1
‑
1、以及电阻与热量关系式1
‑
2可知，电阻与横截面积呈反比例关系，电阻与热量呈反比关系，因此，在相同电压下。
65.在一实施例中，上述发热体11、12、13、14还可包括多个发热件171，发热件171可以采用发热电阻实现，或者采用印刷的方式，将具有导电发热特性的材料印刷在底座100的底基材上。参照图6，各个发热件171可采用并联的方式进行连接，也即各个发热件171之间通过导线172、173并联，并与电极17b连接。具体而言，
66.通过并联的方式连接各个发热件171，相当于增加了发热件171的横截面积，由上述焦耳定律的关系式1
‑
1、以及电阻与热量关系式1
‑
2可知，电阻与横截面积呈反比例关系，电阻与热量呈反比关系，因此，在相同电压下，通过并联的方式连接各个发热件171，可增大发热体的发热量。
67.在一实施例中，如图7所示，底座100上包括电路板，且电路板上设置有：控制单元30、第一开关单元31、第二开关单元32、第三开关单元33和第四开关单元34；
68.控制单元30；
69.第一开关单元31的第一端与控制单元30连接，第二端与第一电极11a连接，其第三端与电源连接，用于根据控制单元30输出的第一控制信号控制第一发热体11发热；
70.第二开关单元32的第一端与控制单元30连接，第二端与第二电极12a连接，其第三端与电源连接，用于根据控制单元30输出的第二控制信号控制第二发热体12发热；
71.第三开关单元33的第一端与控制单元30连接，第二端与第三电极13a连接，其第三
端与电源连接，用于根据控制单元30输出的第三控制信号控制第三发热体13发热；
72.第四开关单元34的第一端与控制单元30连接，第二端与第四电极14a连接，其第三端与电源连接，用于根据控制单元30输出的第四控制信号控制第四发热体14发热。
73.上述各个开关单元至少具有两种工作状态——开关闭合状态和开关断开状态。在开关闭合状态，发热体和电源之间的导电回路闭合；在开关断开状态，发热体和电源之间的导电回路断开。开关单元的工作状态受控制单元30的控制——控制单元30输出控制信号，开关单元的工作状态为开关闭合状态；控制单元30未输出控制信号，开关单元的工作状态为开关断开状态；各个开关单元可以采用继电器或者具有开关控制作用的电子器件实现，例如igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
74.上述控制单元30可以采用控制芯片实现，通过将各个开关单元与控制芯片连接，并通过控制单元30输出对应的控制信号，可实现控制单元30单独控制指定的一个或多个发热体发热。控制单元30输出何种控制信号可基于操作者对开关按钮的操作而定。例如，当需求控制第一发热体11和第三发热体13发热时，可操作者按下对应的开关按钮，从而控制控制单元30输出第一控制信号和第三控制信号，从而触发第一开关单元31和第三开关单元33进入开关闭合状态，使得电源与第一发热体11、第三发热体13之间的导电回路导通，第一发热体11和第三发热体13发热。
75.在一种具体实施场景下，开关单元可采用继电器实现，也即，上述每一开关单元均包括继电器，且每一继电器的控制端均与控制单元30连接，每一继电器的第一触点与每一发热体连接，每一继电器的第二触点与电源连接。参照图8，以控制单元控制第一发热体工作为例，当控制单元30输出控制信号时，继电器311的第一触点311a和第二触点311b闭合，发热体11与电源的导电回路闭合，发热体11发热。
76.另外，底座上还设置有四个开关操作件，分别与发热体上的电极连接，用于控制对应的发热体发热。每一开关操作件15与控制单元连接，可控制单一一发热体发热。
77.在一实施例中，参照图9和图10，该加热装置还包括第一壶体201，其内部设置有第一隔板21和第二隔板22，且第一隔板21和第二隔板22将第一壶体201内的空间划分为四个空间区域，且四个空间区域分别对应于底座100的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域。
78.第一壶体201包括第一壶壁、第一壶底和第一外壳体。
79.第一壶壁围设形成壶体的形状，例如为上下直径相等的圆柱状，或者上小下大的柱状。第一壶底固定于第一壶壁底部，两者装配形成壶体的储液腔。第一壶体201可用于盛放待加热的物质，如水、牛奶等。在使用该加热装置对物质进行加热时，可将第一壶体201放置与底座100上，使得各个发热体发热产生的热量可传导给第一壶体201，从而对第一壶体201内的物质进行加热。第一外壳体罩设于第一壶壁和第一壶底之外，可以为塑料壳体，并设置有便于用户持握的手柄。
80.第一隔板21和第二隔板22可相互垂直。通过在第一壶体201内设置第一隔板21和第二隔板22，可将第一壶体201的储液腔划分为四个区域，且该四个区域同样对应平面直角坐标系的每一象限。
81.第一壶体201上设有四个开口，分别设置于储液腔的四个区域的上部；待加热的流体介质(例如水、豆浆或牛奶等)从开口倒入并盛装于该储液腔内。第一壶壁和第一壶底可
以为一体成型结构件，两者装配后可视为加热装置的不锈钢内胆。该不锈钢内胆的内壁可以涂覆防垢涂层，例如陶瓷防垢涂层或者铁氟龙防垢涂层，防止流体介质在加热过程中产生的颗粒物沉淀于不锈钢件内胆的内壁上形成垢体。
82.在一实施例中，底座100设置有至少一个第一固定件；第一壶体201设置至少一个第二固定件，第一固定件于第二固定件配合，用于将第一壶体201固定于底座100上。
83.在采用该加热装置进行加热时，可将第一壶体201放置与底座100上，并使底座100上的第一固定件与第二固定件相互配合。具体地，第一固定件可以为底座100上的一凹槽，第二固定件可以是与该凹槽匹配的凸件，通过凸件与凹槽之间的凹凸配合，可使第一壶体201固定与底座100上。
84.另外，第一固定件和设置于底座100的中心，该中心可以为平面直角坐标系的中心点，第二固定件可设置于第一壶体201的底部，其位置可以是第一隔板21和第二隔板22的垂心，于此，可使得第一壶体201固定与底座100上，还可使各个加热体均匀对第一壶体201内的物质加热。
85.在一实施例中，如图11所示，上述加热装置还可包括四个第二壶体202，第二壶体202包括第二壶壁和第二壶底。
86.第二壶壁围设形成四分之一圆柱状，该四个第二壶体202组合起来可形成一与圆柱状的壶体。第二壶底固定于第二壶壁底部，两者装配形成壶体的储液腔。第二壶体202可用于盛放待加热的物质，如水、牛奶等。在使用该加热装置对物质进行加热时，可将第二壶体202放置与底座100上，使得各个发热体发热产生的热量可传导给第二壶体202，从而对第二壶体202内的物质进行加热。
87.该实施例通过在加热装置上设置四个第二壶体202，可便于单独控制底座100上的发热体对第二壶体202内的物质进行加热。
88.另外，上述每一第二壶体202可设置有第四固定件，底座100可设有第三固定件，通过第三固定件与第四固定件的配合，可将每一第二壶体202固定于底座100上。
89.为便于手持，避免烫伤，每一第二壶体202上可设置一手柄。该手柄可设置于第二壶体202的第二壶壁上，具体而言，对于一四分之一圆柱状的第二壶体202，手柄可设置于第二壶壁的弧形面上，并与第二壶壁的直角面对立，从而用户手持手柄处，可将第二壶体202内的物质从第二壶壁的直角面出流出。
90.上述实施例描述的加热装置可同时用于对水、咖啡、牛奶、豆浆等液体加热，在使用时，仅需将第一壶体201或第二壶体202设置于底座100上，并控制底座100上的任意发热体发热。
91.上述实施例描述的加热装置可同时对多种物质进行加热，对于熔沸点不同的物质而言，例如在对水、咖啡、牛奶、豆浆等液体加热时，仅需将第一壶体201或第二壶体202设置于底座100上，并控制底座100上的任意发热体发热，从而可根据这些物质的熔沸点控制不同发热体的发热功率。本技术实施例的加热装置发热功率可控度较大。
92.以上仅为本技术的部分实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
93.在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同
样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
94.另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”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。本文中所使用的，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。