水冷預(yù)熱式加熱體的制作方法
【專利摘要】一種水冷預(yù)熱式加熱體，包括加熱管、出水管、電極卡箍，加熱管為石英管，其外表面涂覆有電熱涂層，電熱涂層兩端涂有電極，電極卡扼夾在電極上，加熱管與出水管相連，其特征在于：所述加熱管安裝在散熱外殼內(nèi)，散熱外殼包括至少一個(gè)加熱腔和預(yù)熱腔，加熱管的兩端通過密封圈固定在散熱外殼的加熱腔內(nèi)，預(yù)熱腔的進(jìn)水口與進(jìn)水管相通，預(yù)熱腔的出水口與加熱管相通。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，利用冷水預(yù)熱的方式，收集加熱管向外發(fā)出的熱輻射，對(duì)水進(jìn)行預(yù)熱，既節(jié)約了能源，提高了熱功率，又有效地解決了加熱管溫升的問題，可以加大電熱膜的功率密度，減少加熱管體積。
【專利說明】水冷預(yù)熱式加熱體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加熱器件，特別是一種水冷預(yù)熱式加熱體。

【背景技術(shù)】
[0002]石英電熱管在快熱式熱水器和熱水壺上作為加熱器件在廣泛使用。其加熱元件如專利號(hào)CN03225162.9 “快熱式電熱水器加熱管組件”。其結(jié)構(gòu)為為一根或多根石英玻璃管，插裝在上下導(dǎo)水槽之間，石英玻璃管外表面的兩端涂有銀漿電極，兩電極之間涂覆有電熱膜，當(dāng)兩電極通電后，電熱膜發(fā)熱，通過石英玻璃管熱傳導(dǎo)，將通過玻璃管內(nèi)的水流迅速加熱。
[0003]該結(jié)構(gòu)的電熱管在產(chǎn)品上安裝在一個(gè)接地的金屬固定架中，該金屬固定架對(duì)電熱管起到支撐和保護(hù)的作用，熱敏元件安裝在金屬固定架上，測(cè)量電熱管表面溫度，當(dāng)管內(nèi)無水時(shí)，保護(hù)電路自動(dòng)切斷加熱電源，防止電熱管干燒，造成損壞。
[0004]由于電熱管通過石英管熱傳導(dǎo)方式加熱，電熱膜位于石英玻璃管的外表面，工作時(shí)溫度高達(dá)200多度，電熱管向外界大量熱輻射，熱損耗嚴(yán)重，浪費(fèi)電能，而且這種熱輻射又導(dǎo)致熱水器或熱水壺內(nèi)部元件以及外殼熱老化，減少其使用壽命，為減少熱輻射的損害，需要對(duì)內(nèi)部元件采用抗熱材料，提高了成本；或者預(yù)留出較大的隔離及散熱空間，又增大了產(chǎn)品體積。
[0005]由于加熱涂層的熱輻射問題難以解決，因此電熱涂層的熱功率密度不能過高，造成了大功率電熱管體積很大,成本高。
[0006]另一個(gè)問題是當(dāng)石英管破裂時(shí)，由于電熱管沒有密封，會(huì)造成漏水漏電，存在安全隱患。
[0007]為解決上述問題，我公司研發(fā)了“開水機(jī)電熱水器的余熱收集裝置”，專利號(hào)為CN201220501849.3，在電熱膜外包圍一導(dǎo)熱層，導(dǎo)熱層外包圍一熱收集流水腔，熱收集流水腔的上端又通過一余熱水收集管連至電熱水管低端的進(jìn)水口，實(shí)現(xiàn)利用流動(dòng)水吸收電熱管熱輻射，并對(duì)流動(dòng)水實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，起到了提高熱利用率的目的。但該產(chǎn)品體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于安裝，也難以實(shí)現(xiàn)多管并聯(lián)的效果，并且余熱水管在回水的過程中又將一部分熱量散失到空氣中，仍存在熱量浪費(fèi)；并且在該結(jié)構(gòu)中由于電熱膜外包圍有數(shù)層導(dǎo)熱層和流水層，感溫器只能測(cè)量預(yù)熱收集管附近的溫度變化，不能直接接觸到電熱膜附近的溫度變化，響應(yīng)速度慢，因此出現(xiàn)干燒情況時(shí)，不能迅速切斷電源，易造成電熱管損壞。
[0008]又如專利號(hào)201220520169.6 “一種新型電熱水裝置”，它在發(fā)熱管外套有絕緣管，在絕緣管和冷卻外殼之間注水，水體經(jīng)過絕緣管外壁后再進(jìn)入發(fā)熱管加熱，以吸收熱量。該專利中由于發(fā)熱管與絕緣管完全被水體包圍，因此無法加裝感溫器感知發(fā)熱管的溫度變化，當(dāng)發(fā)熱管內(nèi)缺水時(shí)，不能自動(dòng)切斷加熱電源，容易造成發(fā)熱管損壞。而且發(fā)熱管浸在水中，容易漏水，造成發(fā)熱管短路，引起故障，安全性不好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性好、安裝方便、安全耐用的水冷預(yù)熱式加熱體。
[0010]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種水冷預(yù)熱式加熱體，包括加熱管、出水管、電極卡箍，加熱管為石英管，其外表面涂覆有電熱涂層，電熱涂層兩端涂有電極，電極卡箍夾在電極上，加熱管與出水管相連，其特征在于:所述加熱管安裝在散熱外殼內(nèi)，散熱外殼包括至少一個(gè)加熱腔和預(yù)熱腔，加熱管的兩端通過密封圈固定在散熱外殼的加熱腔內(nèi)，預(yù)熱腔的進(jìn)水口與進(jìn)水管相通，預(yù)熱腔的出水口與加熱管相通。
[0011]當(dāng)只有一個(gè)加熱管和預(yù)熱腔相連時(shí)，所述加熱管和預(yù)熱腔相連的連接管為U形。
[0012]所述密封圈與散熱外殼配合，將電熱管的電熱涂層部分密封在加熱腔內(nèi)。
[0013]所述加熱管的電熱涂層與加熱腔的內(nèi)壁之間留有的間隙。
[0014]所述散熱外殼的外表面有一平面(63)，平面上貼有溫控器。
[0014]所述散熱外殼采用導(dǎo)熱性能良好的金屬制造。
[0015]所述散熱外殼接地。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:利用冷水預(yù)熱的方式，收集加熱管向外散發(fā)的熱輻射，對(duì)水進(jìn)行預(yù)熱，既節(jié)約了能源，提高了熱效率，又有效地解決了加熱管溫升的問題，可以加大電熱膜的功率密度，減少加熱管體積。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。還可以采用多組加熱管陣列分布結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減少加熱管長度。
[0017]普通石英玻璃管電熱涂層式加熱管，由于工作溫度高，對(duì)電熱涂層會(huì)造成損傷，發(fā)熱效率(即熱功率)逐漸下降。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，加熱管使用1000小時(shí)后，熱功率衰減應(yīng)小于10%。增加了水冷預(yù)熱結(jié)構(gòu)后，工作溫度大大降低，1000小時(shí)后，熱功率衰減低于2%，電熱管的使用壽命更長。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1、實(shí)施例一的立體圖。
[0019]圖2、實(shí)施例一的零件爆炸圖。
[0020]圖3、實(shí)施例一中散熱外殼的立體圖。
[0021]圖4、實(shí)施例一中改進(jìn)型散熱外殼的立體圖。
[0022]圖5、實(shí)施例二的立體圖(連接管未畫出)。
[0023]圖6、實(shí)施例三的散熱外殼的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖所示，實(shí)施例一為單管式水冷預(yù)熱式加熱體，實(shí)施例二為雙管結(jié)構(gòu)的水冷預(yù)熱式加熱體，實(shí)施例三為多管結(jié)構(gòu)的水冷預(yù)熱式加熱體(圖示為四管式)。
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步描述:一種水冷預(yù)熱式加熱體，由出水管
1、電極卡箍2、密封圈3、進(jìn)水管4、散熱外殼6、加熱管7、溫控器8、連接管9組成。
[0026]所述加熱管7為石英管，管內(nèi)通水，外表面涂覆有電熱涂層72，電熱涂層兩端涂有電極71，電極為銀漿電極。電極卡箍3卡在電極71上，電極卡箍作為連接元件，與加熱電路相連。
[0027]加熱管的兩端還套有密封圈3，密封圈為硅膠或塑料制成。密封圈將加熱管固定在散熱外殼6的加熱腔61內(nèi)，并將加熱管的電熱涂層72進(jìn)行密封。加熱管的電熱涂層與散熱外殼之間留有2.5mm的間隙，防止電熱涂層漏電。
[0028]散熱外殼6由導(dǎo)熱性優(yōu)良的金屬制成，如純鋁材料及鋁合金材料。散熱外殼內(nèi)部有加熱腔61和預(yù)熱腔62。
[0029]預(yù)熱腔的進(jìn)水口和進(jìn)水管4相連，另一端通過連接管9和加熱管7相連。連接管9為U形管。
[0030]散熱外殼的外表面有一平面63，平面上安裝有溫控器8，溫控器位于加熱腔的外壁直接接觸，監(jiān)視散熱外殼的溫度變化。當(dāng)發(fā)生干燒時(shí)，散熱外殼的溫度會(huì)迅速升高，溫控器立刻做出響應(yīng)，切斷加熱電源。
[0031]使用時(shí)，水從進(jìn)水口進(jìn)入預(yù)熱腔，吸收加熱管熱輻射的熱量，再通過連接管進(jìn)入加熱管中加熱，最后通過出水管流出。加熱管不斷向外散發(fā)的熱輻射，被散熱外殼吸收并將熱量傳遞給預(yù)熱腔，預(yù)熱腔內(nèi)的熱量迅速被冷水吸收，起到預(yù)熱作用。減少了熱量散失，提高了加熱效率。
[0032]散熱外殼6接地，并且與漏電保護(hù)電路相連。若加熱管發(fā)生破裂，滲出的水也被密封圈和散熱外殼組成的腔體密封，不會(huì)滲出。同時(shí)漏電保護(hù)電路啟動(dòng)，切斷加熱電源，防止漏水漏電。
[0033]圖4所示為改進(jìn)型散熱外殼5，其作用等同于圖1中的散熱外殼6，改進(jìn)型散熱外殼將預(yù)熱腔52改進(jìn)成三面包圍加熱腔51，剩下一面為平面53，用于安裝溫控器8。改進(jìn)型散熱外殼，增大了冷水與加熱腔的接觸面積，提高了散熱效果。為提高散熱外殼的強(qiáng)度，預(yù)熱腔52中增加了加強(qiáng)筋54。散熱外殼上還增加了固定筋55，固定筋上有螺紋，可用螺栓將密封套和散熱外殼固定。
[0034]實(shí)施例二為雙管結(jié)構(gòu)的水冷預(yù)熱式電熱管，有兩套加熱管和預(yù)熱腔，可增大熱水的出水量。其中電極卡箍2’為接觸式卡箍，散熱外殼6’是雙管結(jié)構(gòu)，預(yù)熱腔夾在加熱腔內(nèi)，密封圈3’為一體式結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)加熱腔一起密封。
[0035]圖5所示中的預(yù)熱腔，也可以合并為一個(gè)，通過水槽后，再流入加熱管內(nèi)，合并后的預(yù)熱腔的位置位于兩加熱腔之間，可以充分吸收加熱管向外散發(fā)的熱量。
[0036]進(jìn)一步的，實(shí)施例三為多管結(jié)構(gòu)的水冷預(yù)熱式電熱管，可以進(jìn)一步增大水流量。
[0037]本發(fā)明在熱效率方面，提升明顯，試驗(yàn)結(jié)果如下:
同等條件下，采用每平方厘米18瓦電熱涂層的加熱管，將室溫23度的水加熱至98度，原未裝冷水冷預(yù)熱結(jié)構(gòu)的電熱管I分鐘出水145毫升，加熱管外壁溫度達(dá)到240度。Q吸=145*4.186* (98-23)=45522 焦耳；發(fā)熱電功率為 953 瓦，Q 放=953*60=57180 焦耳，所以原加熱管熱效率為79.6%。
[0038]而用實(shí)施例二所述的雙管結(jié)構(gòu)，同樣將室溫23度的水加熱至98度，I分鐘出水達(dá)375毫升，散熱外殼溫度為38度，Q吸’ =375*4.186* (98-23) =117731焦耳，發(fā)熱電功率為2000W, Q放’ =2000*60=12000焦耳，熱效率達(dá)到98%以上。
[0039]該產(chǎn)品經(jīng)過試驗(yàn)確認(rèn)，同等的發(fā)熱功率和同樣的功率密度條件下,普通電熱管表面溫度高達(dá)200度以上，而本發(fā)明的散熱外殼表面溫度僅40多度，電熱轉(zhuǎn)化效率提升明顯，冷卻效果好，特別是在大功率的熱水器上使用，節(jié)能效果明顯。采用新結(jié)構(gòu)的加熱管，可直接與電熱產(chǎn)品的外殼接觸，減少了快熱式熱水器的體積，降低了熱水器的整體成本。
【權(quán)利要求】
1.一種水冷預(yù)熱式加熱體，包括加熱管(7)、出水管(I )、電極卡箍(2)，加熱管為石英管，其外表面涂覆有電熱涂層(72)，電熱涂層兩端涂有電極(71)，電極卡箍夾在電極上，力口熱管與出水管相連，其特征在于:所述電熱管安裝在散熱外殼(6)內(nèi)，散熱外殼包括至少一個(gè)加熱腔(61)和預(yù)熱腔(62),加熱管的兩端通過密封圈(3)固定在散熱外殼的加熱腔內(nèi)，預(yù)熱腔(62)的進(jìn)水口與進(jìn)水管(4)相通，預(yù)熱腔的出水口與加熱管相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷預(yù)熱式加熱體，其特征在于:當(dāng)只有一個(gè)加熱管和預(yù)熱腔相連時(shí)，所述加熱管和預(yù)熱腔相連的連接管為U形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷預(yù)熱式電熱管，其特征在于:所述密封圈(3)與散熱外殼(6)配合，將電熱管的電熱涂層(72)密封在加熱腔(61)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求3所述的水冷預(yù)熱式加熱體，其特征在于:所述加熱管的電熱涂層(72)與加熱腔(61)的內(nèi)壁之間留有的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷預(yù)熱式加熱體，其特征在于:所述加熱腔(61)的外表面有一平面(63)，平面上貼有溫控器(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷預(yù)熱式加熱體，其特征在于:所述散熱外殼(6)采用導(dǎo)熱性能良好的金屬制造。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷預(yù)熱式加熱體，其特征在于:所述散熱外殼(6)接地。
【文檔編號(hào)】F24H9/18GK104214932SQ201310207442
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】徐建成, 楊寧恩, 商加瑞 申請(qǐng)人:寧波金陽光電熱科技有限公司