电阻液体加热器制造技术

描述了一种液体加热器，包括用于接收液体的腔室、位于腔室内用于向液体施加电流的电极对、用于连接到电源的输入端子、并联连接到输入端子的多个桥臂、以及用于控制桥臂的开关的控制单元。多个桥臂包括用于每个电极对的相应桥臂和公共桥臂，并且每个桥臂包括一对开关和位于开关之间的节点。每个电极对的第一电极连接到相应桥臂的节点，第二电极连接到公共桥臂的节点。这些开关具有多个不同的状态，用于选择性地以多个电极配置之一将电极对连接到输入端子，在每个电极配置中，电极具有不同的总电阻。电阻。电阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电阻液体加热器


[0001]本专利技术涉及一种采用电阻加热来加热液体的液体加热器。

技术介绍

[0002]液体加热器可以采用电阻加热，也称为焦耳加热或欧姆加热，来提供液体的瞬时加热或按需加热。当液体通过加热器时，电极向液体施加电流，使液体加热。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种液体加热器，包括：用于容纳液体的腔室；位于腔室内用于向液体施加电流的电极对；用于连接到电源的输入端子；并联连接到输入端子的多个桥臂，所述多个桥臂包括用于每个电极对的相应桥臂和公共桥臂，每个桥臂包括一对开关和位于开关之间的节点；以及用于控制开关的控制单元，其中：每个电极对的第一电极连接到相应桥臂的节点；每个电极对的第二电极连接到公共桥臂的节点；并且开关具有多个不同的状态，用于以多个电极配置之一将电极对选择性地连接到输入端子，电极在每个电极配置中具有不同的总电阻。
[0004]通过以这种方式提供公共桥臂，增加了可能的电极配置的数量。因此，可以实现对液体加热的改进控制。例如，通过具有额外的电极配置，每个电极配置具有不同的总电阻，可以实现更高的热保真度。此外，可以实现相对较宽范围的总电阻，同时确保两个排序的电极配置之间的总电阻差值不会过大。
[0005]两个排序的电极配置应当理解为当对总电阻进行排序时两个连续的电极配置。
[0006]加热器可以用于加热具有宽范围电导率的液体。通过具有许多不同的电极配置，可以更好地控制这种液体的加热。例如，可以根据液体的电导率选择电极配置，使得可以实现相同或相似的加热水平，而与电导率无关。
[0007]液体加热器可以包括至少三个电极对。因此，加热器具有至少十三种可能的电极配置。因此，液体加热器能够使用两个排序的电极配置之间的总电阻的较小平均差值和/或最大差值来实现总电阻的给定范围。因此，由于每对排序的电极配置之间的总电阻差值较小，可以在液体温度中实现相对较好的热保真度。
[0008]每个电极对具有不同的电阻。因此，总电阻不同的更多数量的电极配置是可能的，并且因此可以实现更精细的热控制。
[0009]电极对的电阻可以具有最大值Rmax和最小值Rmin，其中Rmax/Rmin至少为10。因此，可以实现各种电极配置的总电阻的相对宽的动态范围。
[0010]电极配置的总电阻可以具有最小值RTmin和最大值RTmax。此外，任何两个排序的电极配置的总电阻的差值可以具有Rmaxdiff的最大值。则RTmax/RTmin可以至少为20，并且Rmaxdiff/(RTmax
‑
RTmin)可以不大于35％。这就在总电阻的动态范围(RTmax/RTmin)和分辨率(Rmaxdiff)之间提供了相对较好的平衡。特别地，加热器具有至少20的动态范围，同时确保任何两个排序配置之间的总电阻差值不大于总范围的35％。
[0011]控制单元可以控制开关，使得电极在每个配置中被施加交流电压。因此，可以避免电极的电解。
[0012]开关可以具有第一状态和第二状态，在第一状态下，电极由正电压激励，在第二状态下，电极由负电压激励。控制单元可以以至少300kHz的切换频率在第一状态和第二状态之间切换开关。因此，电极被频率至少150kHz的交流电压激励。通过以如此高的频率激励电极，可以使用更小的电极来输送相同的电能，而不会发生电解。因此，加热器可以获得更高的功率密度。
[0013]电源可以提供交流电压，并且控制单元可以控制开关，使得在至少一个设置中，电极仅在交流电压的每第N个半周期期间被激励，其中N至少为2。结果，可以实现更高的热保真度。例如，控制单元可以包括第一设置，其中电极在每个第二半周期(N＝2)期间被激励，而不是交流电压的每个半周期。结果，该电极配置的电输入功率将减半。类似地，控制单元可以包括第二设置，其中电极在每个第三半周期(N＝3)期间被激励。结果，该电极配置的电输入功率将是三分之一。因此，更宽范围的电输入功率以及更宽范围的加热速率是可能的。
[0014]电源可以提供交流电压，并且控制单元可以控制开关，使得在至少一个设置中，电极仅在交流电压的每个半周期的一个或多个部分期间被激励。结果，可以实现更高的热保真度。特别地，通过仅在每个半周期的部分期间激励电极，可以实现较低的电输入功率。此外，可以通过改变这些部分的尺寸或长度来调整电输入功率。
[0015]液体加热器可以包括用于感测液体温度的温度传感器，并且控制单元可以控制开关，以便基于液体温度和温度设定点选择电极配置。特别地，控制单元可以响应于液体温度和温度设定点之间的较大差值，选择具有较低总电阻的电极配置。因此，可以实现良好的热控制。例如，在液体温度和设定点之间的差值大的情况下，控制单元可以选择具有较低总电阻的电极配置。相反，在液体温度和设定点之间的差值很小的情况下，控制单元可以选择具有较高总电阻的电极配置。因此，可以实现液体的快速而精确的加热。
[0016]液体加热器可以包括用于感测液体温度的温度传感器，并且控制单元可以控制开关，使得电极被具有由液体温度和温度设定点限定的占空比的电压激励。通过用具有可变占空比的电压激励电极，可以实现对液体温度的更精细控制。具体而言，改变占空比可以用于实现介于两种电极配置之间的电输入功率。因此，可以实现更高的热保真度。
[0017]控制单元可以控制开关，使得电极被具有不小于70％的可变占空比的电压激励。如前一段所述，占空比可以变化，以便获得更高的热保真度。附加地或替代地，当在电极配置之间切换时，具有较低总电阻的配置的电极可以用具有较低占空比的电压来激励。因此，当在电极配置之间切换时，可以减少引入到从电源汲取的电流中的谐波，因此可以使用阻抗更小的滤波器。用占空比小于100％的电压激励电极会引入一段时间，在此期间没有电压施加到电极上，因此电极不会从电源汲取电流。然而，通过确保占空比不小于70％，可以使用相对低阻抗的滤波器来实现对加热的相对良好的控制。
[0018]电源可以提供交流电压，并且开关可以是双向开关。这样做的优点是，不管电源的极性如何，电极都可以用交流电压激励。此外，可以用频率高于电源电压频率的交流电压来激励电极，而不需要提供AC
‑
DC级或PFC电路。
[0019]电源可以提供具有第一频率的交流电压，并且控制单元可以控制开关，使得电极被具有第二较高频率的交流电压激励。因此，尽管电源电压的频率较低，也可以避免电解。
第一频率可以不大于60Hz，第二频率可以不小于150kHz。因此，具有较小电极的加热器可以由市电电源供电(其通常具有50Hz或60Hz的频率)，然而通过以超过150kHz的频率激励可以避免电解。
附图说明
[0020]现在将参考附图通过示例的方式描述实施例，其中：
[0021]图1是液体加热器的框图；
[0022]图2是加热器的电路图；
[0023]图3示出了加热器的每个开关的可能状态；
[0024]图4是详细说明各种激励状态的表格，其中加热器的电极以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种液体加热器，包括：腔室，用于接收液体；电极对，位于所述腔室内，用于向液体施加电流；输入端子，用于连接到电源；多个桥臂，并联连接到所述输入端子，所述多个桥臂包括用于每个电极对的相应桥臂和公共桥臂，每个桥臂包括一对开关和位于开关之间的节点；和控制单元，用于控制所述开关，其中：每个电极对的第一电极连接到相应桥臂的节点；每个电极对的第二电极连接到公共桥臂的节点；并且所述开关具有多个不同的状态，用于选择性地以多个电极配置之一将所述电极对连接到输入端子，在每个电极配置中，电极具有不同的总电阻。2.根据权利要求1所述的液体加热器，其中，所述液体加热器包括至少三个电极对。3.根据权利要求1或2所述的液体加热器，其中，每个电极对具有不同的电阻。4.根据前述权利要求中任一项所述的液体加热器，其中，所述电极对的电阻具有最大值Rmax和最小值Rmin，其中Rmax/Rmin至少为10。5.根据前述权利要求中任一项所述的液体加热器，其中，所述电极配置的总电阻具有最小值RTmin和最大值RTmax，并且任意两个排序的电极配置的总电阻之差具有最大值Rmaxdiff，其中RTmax/RTmin至少为20，并且Rmaxdiff/(RTmax
‑
RTmin)不大于35％。6.根据前述权利要求中任一项所述的液体加热器，其中，所述控制单元控制所述开关，使得在每个配置中，所述电极由交流电压激励。7.根据权利要求6所述的液体加热器，其中，所述开关具有第一状态和第二状态，在第一状态下所述电极由正电压激励，在第二状态下所述电极由负电压激励，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S格林瑟姆，
申请(专利权)人：戴森技术有限公司，
类型：发明
国别省市：