專利名稱：流體加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體加熱裝置，更詳細(xì)而言，提供一種能夠及時(shí)加熱用于供給或 循環(huán)而流動(dòng)的流體的、加熱效率良好的小型流體加熱裝置。
背景技術(shù)：
作為公知的流體加熱裝置1，如圖1所示，有儲(chǔ)水式熱水裝置，該裝置通過(guò)加熱 器3將儲(chǔ)存在水槽2內(nèi)的規(guī)定量的水加熱為預(yù)定的設(shè)定溫度并保持此設(shè)定溫度(例如，約 40 0C )。因這種儲(chǔ)水式熱水裝置的儲(chǔ)藏量有限，所以，排出所儲(chǔ)藏量時(shí)，供給設(shè)定溫度的熱 水，但使用時(shí)間超過(guò)儲(chǔ)藏量時(shí)，熱水的溫度逐漸變低，發(fā)生排出比設(shè)定溫度低的水的現(xiàn)象， 所以作為熱水裝置有限制。即，使用所述裝置時(shí)，使用時(shí)間受到限制，為了保持一定溫度，需間歇地使用才能 使用適當(dāng)溫度的熱水。而且，為了確保預(yù)定儲(chǔ)藏量，因儲(chǔ)藏容器的大小而裝置的尺寸也需變大，為了能夠 隨時(shí)使用，需要持續(xù)供給電力使得產(chǎn)生一定放熱損失的儲(chǔ)藏容器的溫度保持一定，因此，需 要減少不必要的電力損失，并且，因持續(xù)保持細(xì)菌、酶等易繁殖的溫度而存在衛(wèi)生問題。為 了解決所述儲(chǔ)水式熱水裝置的問題點(diǎn)，如圖2所示，研究出利用圓筒形陶瓷加熱器的瞬間 加熱式流體加熱裝置5，并使用該流體加熱裝置5。所述流體加熱裝置5，在水(或流體)通過(guò)圓筒形陶瓷加熱器6的內(nèi)徑面流入到加 熱槽7的過(guò)程中，通過(guò)加熱陶瓷6的電性發(fā)熱能夠瞬間加熱到所設(shè)定溫度，所以能夠經(jīng)長(zhǎng)時(shí) 間排出預(yù)定溫度的熱水。但是，若縮小此處所使用的圓筒形陶瓷加熱器的直徑，則難以精密地制造，而且由 于其發(fā)熱面積過(guò)于變小，因此必須保持預(yù)定尺寸以上。另外，若發(fā)熱面積較寬，則其流路的 截面積變大，流速變慢，導(dǎo)熱性變差，所以存在熱水裝置的熱效率也變差的問題。同時(shí)，因圓筒形陶瓷加熱器的尺寸，裝置的小型化受到限制，并且會(huì)自然發(fā)生一定 的儲(chǔ)藏容量，因此，控制響應(yīng)變慢，難以瞬間調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。尤其，因瞬間加熱式的特性，溶存于水中的氧的瞬間溶解度變低，同時(shí)發(fā)生大量很 小的氣泡，當(dāng)流速快時(shí)，這些氣泡隨著水的流動(dòng)從排出口排出，但是，當(dāng)流速慢時(shí)，被捕集在 陶瓷發(fā)熱體的表面易成長(zhǎng)為大氣泡。當(dāng)所述氣泡被捕集到陶瓷發(fā)熱體表面而進(jìn)一步成長(zhǎng)為更大的尺寸時(shí)，受到陶瓷發(fā) 熱體的局部性熱不均勻以及熱沖擊，導(dǎo)致破壞。為了防止這種問題，在陶瓷加熱器表面上涂布親水性氧化物試圖防止表面上的氣 泡成長(zhǎng)，但是，長(zhǎng)期使用時(shí)，由于各種堆積物會(huì)堆積在表面，所以得不到根本的解決方案。圓型陶瓷加熱體因其形狀的問題，若要提高流速，則需顯著縮小發(fā)熱面積，若要增 加發(fā)熱面積，則陶瓷表面的流速變低。因此，使用所述圓筒形陶瓷加熱器的方式存在根本性 問題。
3
圖3是另一種形態(tài)的流體加熱裝置10，提出在板狀裝置主體11之間設(shè)置陶瓷板狀 加熱器12，并在所述裝置主體11中形成流路13而形成熱交換部的形態(tài)。由于如上所述流體加熱裝置10是通過(guò)形成于規(guī)定加熱面積的流路來(lái)實(shí)現(xiàn)熱交 換，因此適合進(jìn)行小型化，但是為了形成流路13而形成的隔壁14與加熱器12的發(fā)熱面相 連接從而加熱面積縮小，所以傳遞到要加熱的流體的、直接加熱面積會(huì)進(jìn)一步縮小。在單個(gè)陶瓷發(fā)熱平面上同時(shí)存在水的流入口與排出口的、動(dòng)態(tài)熱交換平衡狀態(tài)會(huì) 進(jìn)一步加大陶瓷板狀加熱器的溫度偏差，所以難以進(jìn)行大容量化，當(dāng)縮小其面積時(shí)，因流路 的形成而熱交換面積被減小，所以需要增加使預(yù)定流量通過(guò)的內(nèi)部壓力，每單元面積所要 求的輸出密度需要進(jìn)一步增加。與所述方式類似的還有以下形態(tài)，S卩，以一個(gè)板狀陶瓷加熱器為中心的一面通過(guò) 并列形成的多個(gè)流路，從相反側(cè)的發(fā)熱面轉(zhuǎn)出來(lái)，然后再通過(guò)并列形成的多個(gè)流路來(lái)進(jìn)行 熱交換的形態(tài)。流入到板狀陶瓷加熱器的一面，分成多個(gè)流路后經(jīng)由發(fā)熱面流入相反側(cè)面，以銅 板分成多個(gè)流路，經(jīng)由相反側(cè)發(fā)熱面而流入到熱水輔助槽的結(jié)構(gòu)，同時(shí)，通過(guò)流入到熱水輔 助槽的最后發(fā)熱面的水路與熱水輔助槽以銅板為媒介進(jìn)行熱交換的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
所述現(xiàn)有技術(shù)，難以將儲(chǔ)水式熱水裝置的尺寸進(jìn)行小型化，并且能夠立即使用的 容量受到限制，在不使用期間，也持續(xù)發(fā)生電力損失，儲(chǔ)藏容器長(zhǎng)期暴漏于非衛(wèi)生的狀態(tài)。為了改善儲(chǔ)水式熱水裝置的問題點(diǎn)，使用發(fā)熱輸出較高的陶瓷加熱器的瞬間加 熱式熱水裝置雖然能夠改善小型化以及反應(yīng)性問題，但還是有限，陶瓷加熱器因其特征上 對(duì)熱沖擊較弱，需要能改善熱不平衡的結(jié)構(gòu)，但是圓筒形陶瓷加熱器的情況，加熱反應(yīng)性有 限、有氣泡成長(zhǎng)現(xiàn)象，由此發(fā)生熱沖擊破壞等問題，因此很難提高發(fā)熱輸出。在瞬間加熱式的另一種形態(tài)的板狀陶瓷加熱器的情況下，由于發(fā)熱面積的損失、 相對(duì)地在一個(gè)發(fā)熱板上發(fā)生的溫度差增加、難以去除所發(fā)生的氣泡等結(jié)構(gòu)，促進(jìn)熱不平衡， 在陶瓷加熱器的耐久性以及安全性上發(fā)生較多的問題。而且，在板狀陶瓷加熱器的改善結(jié)構(gòu)中，由于形成流路的墻壁不與發(fā)熱面接觸，因 此雖然防止發(fā)熱面的縮小，但是，由于是用一個(gè)加熱器加熱熱水輔助槽的結(jié)構(gòu)，所以，其反 應(yīng)速度下降很多。除此之外，由于熱交換以及流量分散用銅板，在局部區(qū)間容易發(fā)生流速的減少，且 很難避免氣泡被捕集到銅板與發(fā)熱面之間的縫隙并成長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，所述氣泡是因瞬間加熱而 溶存氧被排出所產(chǎn)生的，所以，陶瓷發(fā)熱體具有易暴露于熱沖擊破損的脆弱結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是為了解決所述問題點(diǎn)而提出的，提出了一種構(gòu)成為在小體積中使發(fā)熱體 和流體之間的熱交換面最大化，通過(guò)瞬間加熱使流體以較快的反應(yīng)速度達(dá)到預(yù)定溫度，以 此提高加熱效率的方法。本發(fā)明具備單個(gè)或多個(gè)陶瓷加熱器，在陶瓷絕緣體內(nèi)部設(shè)置有具有預(yù)定電阻的加 熱電極，在多個(gè)該加熱器的加熱面形成流體能夠熱交換的加熱流路，該加熱流路具有流體 與每單位體積的加熱面接觸的充分的面積，所以可以增進(jìn)熱交換效率。所述陶瓷加熱器，由于在陶瓷絕緣體的內(nèi)部設(shè)有發(fā)熱電阻，可以從水等流體絕緣，同時(shí)具有可交換高輸出密度的熱能的兩個(gè)發(fā)熱面，向一個(gè)發(fā)熱面水平移動(dòng)的流體經(jīng)由另一 個(gè)發(fā)熱面的流體可以保持較快的流動(dòng)速度，但是由于流路的每單位體積發(fā)熱面的接觸面積 較寬，流體可以較長(zhǎng)時(shí)間滯留在發(fā)熱面，因此發(fā)生充分的熱交換。本發(fā)明具有高輸出，及時(shí)反應(yīng)性的同時(shí)，不但可以小型化，而且還可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù) 使用，保持發(fā)熱面積，將流速保持在一定程度以上，從而防止陶瓷加熱器被暴露于熱沖擊， 使得在加熱流體的動(dòng)態(tài)正常狀態(tài)下，使陶瓷加熱器以及裝置保持溫度均衡，并以使陶瓷加 熱器的表面和流體進(jìn)行有效的熱交換的方式進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到裝置的穩(wěn)定性以及耐久性的最 終目的。本發(fā)明涉及增加流體的每單位體積加熱面的面積比率，以小的熱容量有效進(jìn)行熱 交換的流體加熱裝置，在所需時(shí)刻，能夠迅速把流體加熱到所設(shè)定的溫度，所以對(duì)于簡(jiǎn)單地 調(diào)節(jié)流體的溫度的裝置等非常有用。而且，使用高效率、高輸出的陶瓷加熱器的同時(shí)，可提高潛在熱沖擊性能的熱交換 結(jié)構(gòu)，所以，具有高信賴性，可持續(xù)使用。因此，不需要熱水儲(chǔ)藏槽，能夠進(jìn)行小型化，能夠防止不必要的電力損失，所以減 低消費(fèi)電力等存在很多優(yōu)點(diǎn)。


圖1是示出適用現(xiàn)有技術(shù)的流體加熱裝置的第一實(shí)施例的截面圖。圖2是示出適用現(xiàn)有技術(shù)的流體加熱裝置的第二實(shí)施例的截面圖。圖3是示出適用現(xiàn)有技術(shù)的流體加熱裝置的第三實(shí)施例的截面圖。圖4是示出適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置的第一實(shí)施例的立體圖。圖5是適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置的沿A-A線的截面圖。圖6是適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置的沿B-B線的截面圖。圖7是示出適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置的分解狀態(tài)的立體圖。圖8是示出適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置的第二實(shí)施例的剖切立體圖。圖9是示出適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置的第三實(shí)施例的剖切立體圖。圖10是示出適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置的第四實(shí)施例的截面圖。圖11是圖10所示的流體加熱裝置的沿C-C線的截面圖。
具體實(shí)施例方式適用本發(fā)明技術(shù)的流體加熱裝置100中，用于施加電源于中央的終端引線101露 在外部的、板狀陶瓷加熱器102設(shè)置在中央，欲加熱的流體在所述陶瓷加熱器102的上下側(cè) 向陶瓷加熱器102移動(dòng)，用于形成使經(jīng)由陶瓷加熱器102的流體排出的流體路徑的隔板105 與流路形成板106接合。在所述隔板105上形成路徑孔108，使得能夠形成流體向水平方向移動(dòng)的流體路 徑107，在所述陶瓷加熱器102的終端引線101的相對(duì)側(cè)和流路形成板106上形成流路109， 使得流體能夠向下一層流體路徑107垂直方向移動(dòng)?？紤]所述流體以“之”字形流動(dòng)，將所述流路109不形成在同一方向上，而優(yōu)選交 替地形成在左右側(cè)上。當(dāng)然，所述隔板105和流路形成板106的數(shù)量可根據(jù)所要形成的流
5體路徑來(lái)層疊成多層。在所述上下側(cè)中層疊在最后層的隔板105的外側(cè)面上形成有上蓋111和下蓋113， 其中，該上蓋111具備用于供給欲加熱的流體的進(jìn)水孔110，該下蓋113具備用于排出被加 熱的流體的排水孔112。考慮所述流體加熱裝置100的耐久性等可以由陶瓷材料形成，但是從提高生產(chǎn)率 或者降低成本方面考慮，將除了陶瓷加熱器102之外的隔板105、流路形成板106、上蓋111 以及下蓋113也可以由金屬或非鐵金屬或者耐熱性塑料材料形成。本發(fā)明中，隔板105、流路形成板106、上蓋111以及下蓋113分別獨(dú)立形成，但是， 可以將除了陶瓷加熱器102以外的整體形成為一體，或者將所述隔板105和流路形成板106 形成為一體的形態(tài)；或者將隔板105、流路形成板106以及上蓋111形成為一體的形態(tài)；或 者將隔板105、流路形成板106以及下蓋113形成為一體的形態(tài)等，可以以各種方式來(lái)實(shí)施。將由與所述陶瓷加熱器102鄰接的隔板105和流路形成板106形成的流體路徑作 為通過(guò)陶瓷加熱器102直接加熱流體的加熱流路115，流體在所述加熱流路115上通過(guò)規(guī)定 熱交換來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱過(guò)程。本發(fā)明流體加熱裝置100的最大特點(diǎn)是，截面積由隔板105的高度h和板狀陶瓷 加熱器102的加熱面的寬度w所決定，即由加熱流路115的高度h和寬度w所決定，所述加 熱流路115的縱橫比可以如下定義。r = w/h相對(duì)于所述加熱流路115截面積的縱橫比，非常有助于施加于流體的能量在加熱 面(陶瓷加熱器)上有效傳遞到單位體積的流體。如正方形或圓形，縮小縱橫比時(shí)，由于每 單位體積的流路截面積比率高，因此，能夠以低壓力通過(guò)大流量。但是，由于熱從加熱面?zhèn)鬟f到加熱流路中心的速度較低，而在流路截面的溫度分 布中，流體的溫度差變大，因此，熱交換效率下降。同時(shí)，在流體加熱裝置100的加熱面的表面發(fā)生很多氣泡，在縱橫比較低的加熱 流路的截面積，流體的溫度差較高，流體以較低的速度通過(guò)加熱面，所以，被捕集到加熱面 的氣泡成長(zhǎng)而變大的可能性也變高。在所述加熱流路115中發(fā)生的氣泡是，一般溶存于水中的氧氣等氣體隨著其流體 的溫度上升而其溶解度下降涌出來(lái)的氣泡，當(dāng)流速高時(shí)，被捕集到發(fā)熱面的機(jī)會(huì)很少，當(dāng)流 速低時(shí)，被捕集到陶瓷加熱面并其尺寸變大。當(dāng)被捕集到加熱面的氣體的體積變大時(shí)，加熱面同時(shí)與熱容量大的液體和熱容量 小的氣體接觸，所以，只接觸有氣體的非特定位置的加熱表面的溫度急劇上升，并在同一加 熱面上發(fā)生急劇的溫度差，從而被露出于熱沖擊中。相反，所述加熱流路的截面積的縱橫比大時(shí)(優(yōu)選為w/h > 3)，每單位體積的加熱 面的面積增加，相對(duì)于單位流量的流速變快，其結(jié)果，在加熱流路截面積中的溫度分布中降 低流體的溫度差，進(jìn)行引導(dǎo)使得能夠有效進(jìn)行熱交換，同時(shí)，解除加熱面的氣泡吸附以及氣 泡成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，所以防止陶瓷加熱器的破壞，能夠具備非常穩(wěn)定的熱交換結(jié)構(gòu)。例如，假設(shè)流體加熱裝置，其具備長(zhǎng)度(1)為140mm(70mmX兩面)，加熱面的寬度 為20mm，加熱面的高度為Imm的加熱流路，那么加熱流路的縱橫比是20，加熱流路的總體積 是2，800mm3，加熱面積是2，800mm2。另外，內(nèi)徑為6. 5mm，外徑為10mm，加熱流路的長(zhǎng)度為
6140mm(70X (內(nèi)徑+外徑))的圓形管陶瓷加熱器被插入于內(nèi)徑為14mm的外殼的流體加熱 裝置中，加熱流路的總體積是7，596mm3，加熱面積是3，627mm2。具有較高縱橫比的流體加熱裝置的面積/體積比率是Imm S由圓形管陶瓷加熱器 形成的流體加熱裝置是0. 48mm S所以越提高縱橫比，越可以加大每體積的加熱面積。而且， 加熱面與流路中心間的距離為縱橫比的20倍的流體加熱裝置是0. 5mm，但由圓形管的陶瓷 加熱器的流體加熱裝置的內(nèi)徑面是3. 25mm，外徑面是2mm。這是因?yàn)橐蕾囉趥鳠嵯禂?shù)低于傳導(dǎo)的流體內(nèi)部的對(duì)流的、距離變大，所以，熱交換 效率變得非常低，圓形管陶瓷加熱器的加熱面上發(fā)生氣泡的可能性變高，而且暴露于熱沖 擊的可能性也大。相反，本發(fā)明所提供的結(jié)構(gòu)通過(guò)縮小加熱面與流路中心之間的距離來(lái)提高熱效 率，并通過(guò)降低加熱面被暴露于熱沖擊的可能性來(lái)能夠具有較高的可靠性。陶瓷加熱器是由于在其本身為絕緣體的陶瓷材料中設(shè)置由金屬成分的電阻形成 的發(fā)熱面，因此，可以通過(guò)傳導(dǎo)高熱量，作為高速加熱單元具備非常出色的特性。另外，由于其結(jié)構(gòu)由陶瓷形成，因此這種能力可能對(duì)熱沖擊很脆弱。因此，需要更 高的加熱容量時(shí)，由于應(yīng)適當(dāng)限制每單位面積的放熱輸出，所以必須使用面積更寬的陶瓷 加熱器。但是，單個(gè)陶瓷基板的面積寬時(shí)，每單位面積的發(fā)熱輸出的極限下降，因此，使用 多個(gè)陶瓷加熱器為更加有效的設(shè)計(jì)。在此情況下，在多個(gè)陶瓷加熱器102的兩側(cè)交替配置流路形成板106，在該流路形 成板106之間依次插入層疊隔板105，由此，可以有效增加其發(fā)熱面積。同時(shí)，使用陶瓷加熱 器102來(lái)代替流路形成板130時(shí)，可在相同的流路體積配置更高的發(fā)熱面，因此，可以有效 增加發(fā)熱輸出。舉例說(shuō)明使用多個(gè)陶瓷加熱器102的例，假設(shè)具有加熱流路的流體加熱裝 置，所述加熱流路的結(jié)構(gòu)如下長(zhǎng)度(1)為420mm(70mmX兩面X3HEATER)，加熱面的 寬度為20mm，加熱面的高度為1mm，那么加熱流路的縱橫比是20，加熱流路的總體積是 5，600 (4X1，400)mm3,加熱面積是8，400 (6X1，400)mm2。如此構(gòu)成的流體加熱裝置的面積/ 體積比率為1. 5mm1，與在前說(shuō)明的由圓形管陶瓷加熱器的流體加熱裝置的面積/體積比率 0. 48mm 1相比，增加了 3. 1倍，可知能夠有效增大其加熱效率。流體加熱裝置100中最重要的構(gòu)件是陶瓷加熱器102，陶瓷加熱器102是在一般的 導(dǎo)熱方法的輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)中，利用最快“傳導(dǎo)”的加熱性能最出色的加熱器。利用電源的電熱器中，最能直接絕緣具有導(dǎo)電性的發(fā)熱電阻，可以通過(guò)直接接觸 加熱被加熱物，因此具有良好的導(dǎo)熱效果。能夠適用于本發(fā)明的陶瓷加熱器102的制造方法有很多，并沒有特別的限定，其 中代表性的是通過(guò)共燒制造陶瓷加熱器的方法。在一個(gè)陶瓷生片上涂布發(fā)熱電阻，并層疊另一個(gè)陶瓷生片，共燒涂布陶瓷生片而 內(nèi)置的發(fā)熱電阻。在此處所述的陶瓷成分一般使用在96%的Al2O3里添加少量Si02、Ca0、Mg0、Na20、 K2O等，作為發(fā)熱電阻所用的金屬成分一般使用W、Mo等高熔點(diǎn)金屬。圓形管的陶瓷加熱器一般也通過(guò)利用生片的共燒制造，還可以將涂布有發(fā)熱電阻的生片卷繞在半燒結(jié)的陶瓷管外圍通過(guò)共燒來(lái)制造。與此類似的另一種方法是在已被燒結(jié)的一個(gè)陶瓷燒結(jié)基板上涂布、干燥、燒結(jié)金 屬膏作為發(fā)熱電阻，并在另一個(gè)被燒結(jié)的陶瓷基板上涂布、干燥、脫脂粘合劑，由此，能夠通 過(guò)共燒制造類似于陶瓷加熱器的陶瓷加熱器。將金屬電阻夾設(shè)在兩個(gè)被燒結(jié)的陶瓷基板之間，利用玻璃_陶瓷燒結(jié)粘合劑、或 者玻璃粘合劑進(jìn)行粘合燒結(jié)并制造時(shí)，可以使用以W、Mo等金屬為主成分的金屬膏作為高 熔點(diǎn)金屬，使用低熔點(diǎn)金屬且具有低溫度電阻率系數(shù)的Ag、Ag-Pd、Ru02、Pd、Pt等金屬膏作 為發(fā)熱電阻。—般廣泛使用且價(jià)格低廉的陶瓷燒結(jié)基板主要以Al2O3作為主成分，作為耐熱沖 擊性材料可以使用AIN燒結(jié)基板、SiC燒結(jié)基板、Si3N4燒結(jié)基板等各種陶瓷基板。在用陶瓷制造適用本發(fā)明的流體加熱裝置100的構(gòu)成品時(shí)，陶瓷加熱器102和流 路形成板106在與隔板105接觸的面涂布玻璃粘接劑進(jìn)行脫脂，隔板105也用玻璃粘接劑 進(jìn)行涂布脫脂。另外，層疊各個(gè)構(gòu)成品，以玻璃粘接劑能夠溶解粘合的溫度來(lái)煅燒或燒結(jié)，可以獲 得整體被燒結(jié)粘合的流體加熱裝置100。流體加熱裝置100中，對(duì)于流體向裝置內(nèi)部流入或排出的進(jìn)水孔110以及排水孔 112的形象沒有特別的限定，但是，可以將各種材質(zhì)的螺母或管成型到孔中，并將根據(jù)本發(fā) 明的流體加熱裝置100套在安裝有管的外殼內(nèi)。本發(fā)明的流體加熱裝置100的特征不限于板狀陶瓷加熱器，也可以以具備較大的 縱橫比的方式適用于圓筒形陶瓷加熱器160。流路形成管162插入到與外殼161相結(jié)合的圓筒形陶瓷加熱器160的內(nèi)部，，從而 流體流入到流路形成管162的內(nèi)徑面的內(nèi)側(cè)，并通過(guò)流路形成管162的外徑面和圓筒形陶 瓷加熱器160的內(nèi)徑面流出，然后再經(jīng)由圓筒形陶瓷加熱器160的外徑面被排出到外部，其 中，該外殼161具備用于流入流體的進(jìn)水孔110和排出流體的排水孔112。此時(shí)，也可具備較高的縱橫比，流體的流動(dòng)方向相反也無(wú)關(guān)。具備適用本發(fā)明技術(shù)的圓筒形陶瓷加熱器160的加熱裝置100中，與加熱面(圓 筒形陶瓷加熱器)接觸的流路的寬度(W)為X (r2+ri),通過(guò)流路出來(lái)時(shí)的縱橫比為π X (Γ2+Γι) + (Γ2-Γι)。例如，r2為ICKr1為6時(shí)，縱橫比為12. 6，流路截面積為201。在圓筒形陶瓷加熱器的外徑面所形成的流路的截面積相同時(shí)(流速相同時(shí))r2 = 14. 5, T1 = 12，縱橫比為 33. 3。一般，在與圓筒形陶瓷加熱器的外徑面的比較近的地方形成有發(fā)熱面，在與此處 接觸的面形成有非常小的流路間隙，因此，對(duì)單位體積的加熱面積會(huì)增大，可以期待較高的 熱效率。實(shí)施例1并列連接加熱面積7. 5cm2 [ = 50mmX 15mm]，電阻35 Ω的兩個(gè)板狀陶瓷加熱器，構(gòu) 成水平及垂直流路截面積0. 32cm2 [ = 2mm (h) X 16mm (w，加熱面)，w/h = 8]的流體加熱裝置。對(duì)該裝置施加220V的電源，連續(xù)流過(guò)每分鐘1 1. 2L的水流量時(shí)，最初溫度25°C
8的水持續(xù)加熱到50 55°C，電力消耗為2. 2kW，這樣約5000小時(shí)(210日X24hr)連續(xù)進(jìn) 行了加熱試驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)陶瓷加熱器損壞。實(shí)施例2使用電阻20 Ω、內(nèi)徑6. 5mm，外徑10mm、發(fā)熱長(zhǎng)度80mm的圓筒形陶瓷加熱器，在內(nèi) 徑面插入流路形成管(外徑5mm、內(nèi)徑4mm)形成流體加熱裝置。將該裝置的外殼內(nèi)徑設(shè)為12mm，使得內(nèi)徑面流路的縱橫比為24且外徑面的縱橫 比為34. 5。施加220V的電源，連續(xù)流過(guò)每分鐘1 1. 2L的水流量。最初溫度為25°C的水持續(xù)加熱到45 50°C，電力消耗為2. OkW，約3000小時(shí)(125 日X24hr)連續(xù)進(jìn)行了加熱試驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)部陶瓷加熱器損壞。實(shí)施例3串聯(lián)連接加熱面積7. 5cm2 [ = 50mmX 15mm]，電阻40 Ω的四個(gè)板狀陶瓷加熱器，構(gòu) 成水平及垂直流路面積0. 08cm2 [ = 0. 5mm (h) X 16mm (w，加熱面)，w/h = 32]的流體加熱裝置。注入水霧(mist，大約水lg/L，含有以超聲波振動(dòng)制造的微細(xì)水滴的空氣)于該加 熱裝置的進(jìn)水孔10LPM，并在串聯(lián)陶瓷加熱器的終端施加220V的電源，可用150 250W的 電力在排水孔發(fā)生120 200°C的水蒸汽。比較例構(gòu)成發(fā)熱電阻20 Ω、內(nèi)徑6. 5mm，外徑10mm、發(fā)熱長(zhǎng)度80mm的、使用以往技術(shù)的 管狀陶瓷加熱器的流體加熱裝置，并對(duì)該流體加熱狀體施加220V的電源，連續(xù)流過(guò)每分鐘 1 1. 2L的水流量。最初溫度為25°C的水連續(xù)加熱到44 46°C，電力消耗為1. 8kff,約480小時(shí)(20 日X24hr)時(shí)陶瓷加熱器被損壞。工業(yè)利用可能性期待將所述本發(fā)明能夠廣泛利用于人體局部洗滌裝置、家用即熱式熱水爐、散熱 器、取暖用循環(huán)水加熱裝置中。而且，根據(jù)本發(fā)明不但能快速加熱液體，而且通過(guò)加熱能夠瞬間轉(zhuǎn)換成蒸汽，從而 容易產(chǎn)生蒸汽，因此能夠廣泛應(yīng)用于利用蒸汽的廚房用具、滅菌器、氣化器等，其應(yīng)用效果 令人期待。
9
權(quán)利要求
一種流體加熱裝置，其特征在于，包括板狀陶瓷加熱器(102)，具備用于施加電源的終端引線(101)；隔板(105)，具備水平移動(dòng)流體路徑，以使得欲加熱的流體在所述陶瓷加熱器(102)的上下側(cè)向陶瓷加熱器(102)方向移動(dòng)，且將已被陶瓷加熱器(102)加熱的流體排出；流路形成板(106)，具備流路，以使得所述水平移動(dòng)流體路徑上的流體向下一層流體路徑垂直移動(dòng)；上蓋(111)，在最上側(cè)隔板(105)的外側(cè)面具備用于供給要加熱的流體的進(jìn)水孔(110)，；下蓋(113)，最下側(cè)隔板(105)的外側(cè)面具備用于排出已被加熱的流體的排水孔(112)。
2.一種流體加熱裝置，其特征在于，包括圓筒形陶瓷加熱器(160)，其與外殼(161)結(jié)合，該外殼(161)具備用于流入流體的進(jìn) 水孔(110)和用于排出流體的排水孔(112)，將流路形成管(162)插入到所述圓筒形陶瓷加熱器(160)的內(nèi)部，該流路形成管(162) 在圓筒形陶瓷加熱器(160)的內(nèi)表面形成加熱流路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流體加熱裝置，其特征在于與所述陶瓷加熱器鄰接的加熱流路的截面積的縱橫比是，加熱流路的寬度(w)為高度 (h)的3倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體加熱裝置，其特征在于所述陶瓷加熱器(102)是交替層疊，以便能夠增大加熱容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體加熱裝置，其特征在于使用陶瓷加熱器(102)來(lái)代替所述流路形成板(106)，從而增加加熱容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流體加熱裝置，其特征在于所述隔板(105)、流路形成板(106)、上蓋(111)、下蓋(113)、外殼(160)以及流路形成 管(162)由選自可密封的陶瓷、塑料、金屬、非鐵金屬中的一種以上材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體加熱裝置，其特征在于一體形成所述隔板(105)、流路形成板(106)、上蓋(111)以及下蓋(113)；或者，一體形成所述隔板(105)與流路形成板(106)；或者，一體形成所述隔板(105)與上蓋(111)；或者，一體形成所述隔板(105)與下蓋 (113)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體加熱裝置，該裝置能夠及時(shí)加熱為了供給或循環(huán)而流動(dòng)的流體，包括板狀陶瓷加熱器，具備用于施加電源的終端引線；隔板，具備水平移動(dòng)流體路徑，以使得欲加熱的流體在所述陶瓷加熱器的上下側(cè)向陶瓷加熱器方向移動(dòng)，且將已被陶瓷加熱器加熱的流體排出；流路形成板，具備流路，以使得所述水平移動(dòng)流體路徑上的流體向下一層流體路徑進(jìn)行垂直移動(dòng)；上蓋，在最上側(cè)隔板的外側(cè)面具備用于供給要加熱的流體的進(jìn)水孔；下蓋，在最下側(cè)隔板的外側(cè)面具備用于排出已被加熱的流體的排水孔。
文檔編號(hào)F24H1/20GK101970947SQ200980102821
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者安永釿, 梁成珍, 閔興植 申請(qǐng)人:Cm技術(shù)有限公司