[实用新型]快热式水加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水加热装置，特别是一种用不锈钢基体电热膜发热的用于即热式电水壶的快热式水加热装置。

背景技术

经过多年发展，电水壶已有了多种型式，近几年，为了解决有胆加热壶反复加热水导致开水质量问题，人们利用现有的电热膜技术实用新型了即热式电水壶装置，该装置能够将冷水通过一个水加热体加热成热水后经水嘴流出，实现即热即用，不仅使用方便，还节省电能，安全卫生。比如：中国专利文献在2001年1月31日公开的一种名称为“即热式热水器”专利公告号为：CN2417415 ,该实用新型是一种日常用的即热式电热水器。它包含有上下固定板和电热水管，电热水管平行排列而由上下固定板中的通道进行串联构成盘管，盘管的一端为进水口，另一端为出水口，电热水管为电热膜玻璃管。本实用新型传热效果好，热效率高，加热迅速，使用安全可靠。再，中国专利文献在2002年4月3日公开的一种名称为“电热膜即热式热水器热组件”专利公告号为： CN1343084，该技术由绝缘材料制成的加热管，加热管外镀有透明电热膜，电热膜连接电源，其加热管内安装螺旋芯棒。当水流经加热管时顺着螺旋线并不断冲击管壁，改变流动状态，使水在管内流动时间延长，与管壁接触机会增多，热交换充分，热效率提高到98％以上，达到即热、实用之目的。再，中国专利文献在2007年7月25日公开的一种名称为“金属基板印刷电路加热体及其制备技术”专利公告号为： CN101005719，该技术由金属基板、绝缘介质层、电阻加热轨迹、引出电极和覆盖层所组成。金属基板的膨胀系数为6～18×10^-6/℃，热导率为 10～50W/(m·K)，熔点为900～2000℃。绝缘介质层由软化温度为500～800℃的玻璃粉经烧结而成。电阻轨迹层由玻璃、银、钯、钌酸铋、钌酸铜烧结而成。电极层由一种或多种氧化物、银、钯烧结而成。绝缘介质层通过丝网印刷工艺，将介质原料印刷与烧成于金属表面；电阻加热轨迹层与电极层通过丝网印刷工艺，将电阻油墨与电极油墨印刷与烧成于介质层上；通过丝网印刷工艺，在电阻轨迹层上再印刷与烧成绝缘覆盖层。本实用新型可广泛应用于各类大功率电加热体。再，中国专利文献在2009年7月9日公开的一种名称为“即热式饮水机用厚膜加热装置”专利公告号为： CN 201267412，该技术提供一种结构紧凑、经济实用、制造成本低、工作稳定的即热式饮水机用厚膜加热装置，其操作方便、生产率高、品质稳定、使用方便，且安全性能可靠。本实用新型包含有塑料基板，塑料基板的上表面开设有内凹陷的Ｓ型连通的塑料水槽，塑料基板的短侧端壁上开设有一进水孔，塑料基板的短侧另一端壁上开设有一出水孔，塑料基板上的Ｓ型塑料水槽的内凹陷腔上设有不锈钢厚膜加热体，不锈钢厚膜加热体上面设有塑料垫板。再，中国专利文献在2011年2月16日公开的一种名称为“即热式电水壶加热体”专利公告号为：CN201748652U，一种用不锈钢基体电热膜发热的用于即热式电水壶的加热体，由加热板1、电热膜7、热敏电阻8、连接器9、加热体后板2、密封圈3、进水接头4和出水接头5组成，组装结构如图所示。电热膜7加工在加热板1的外侧表面，进水接头4和出水接头5安装在加热体后板2上，在加热板1的凹槽6位置安放好密封圈3，再把加热体后板2覆盖在加热板1上，将齿形安装扣11折弯压紧，使加热板1和加热体后板2紧密装配，组装后加热体其内部腔体厚度3-8mm。本加热体同时具备腔体体积小、加热体热容量小、发热快和传热热阻小的特点，从冷水状态下通电加热，3-5秒后即可提供85℃以上的热水。在上述现有技术中，技术核心是通过加热原件对流动的水直接加热，达到由冷水在流动中加热直接出热水的技术效果，装置本身主要涉及加热元件的选择，管道或者成为水流道的形状选择以及通过热电偶反馈信号，通过电控系统对水的流量及流速的控制技术。即热式电水壶的水加热体是这种电水壶的关键部件，要实现即热即用，该水加热体必须具备发热快、体积小、热容量小、传热热阻小等特点，要同时具备这些特点，传统的加热元件很难做到。根据上述公知的技术，对于即热式电热装置，从加热元件方面，由直接加热在管路上的电热膜技术，发展到由本申请人公示的专利公告号为：CN101005719 的“金属基板印刷电路加热体及其制备技术”，二是，可直接加热的管道或称水流道形状，基本上采用传统的串联的管路设计，包括纵向或者横向；三是，控制电路的设计，该部分的设计已经比较完善。但上述技术对高效率的节能设计存在缺陷，并且流动阻力较大，出水温度的可控性也较差，只能把出水温度控制在85℃-93℃之间，这显然不是人们的理想追求目标。加热体的工作原理为，电热膜加热板通电发热，热量通过不锈钢板的导热传向加热体空腔内流过的水，水在空腔内流动并被加热，水能够充分吸收电热膜发出的热量，由于水在流动过程中的扰动，特别是接近沸腾的水扰动更为强力，所以流出的水的水温是充分均匀的，不管空腔的形状和结构如何，输入功率、水流量和进出水的温升之间遵循一种关系，输入功率、水流量和进水温度不变，其出水温度也是稳定的，所以从加热水的角度，对加热体的结构没有要求，而且结构越简单，流动阻力就越小，对配用的水泵的要求可以降低。对于开水器，除了按开水器结构要求确定加热体外，出水温度达到95℃以上是加热体的核心技术指标，因为输入功率和进水温度随使用环境都是变化的，甚至水泵的流量也会发生波动，所以需要一套控制系统，或调节输入功率，或调节水流量，或两者都调节，控制的输入信号最简单可行的方案是采样安装在电热膜上某点热敏电阻信号，加热体结构确定后，包括电热膜功率、电热膜发热线的分布和内部的空腔水道确定后，热敏电阻信号与出水温度有稳定的对应关系，通过采样热敏电阻信号，控制系统输出功率和/或流量的控制信号，使出水温度达到95℃以上。一般情况，热敏电阻会布置于靠近出水管附近，这样热敏电阻信号与出水温度的对应关系更为稳定，但过分靠近出水管，控制的提前量不够，当发觉温度过高再进行调接，会造成振荡而不能实现控制目标，另外，热敏电阻还是电热膜发生空烧时反应最灵敏的传感器，当空烧发生时，电热膜的发热线失去冷却快速升温，同时也会使热敏电阻快速升温，使控制系统及时判断空烧切断电热膜加热板的电源，空烧信号传递的速度与热敏电阻的焊点与发热线之间的间距有关，距离大，反应灵敏度会大幅下降，距离过小，一方面制作工艺有局限，另一方面正常加热水时发热线的温度对热敏电阻的影响会超过水道内水温对热敏电阻的影响，即热敏电阻感应水温的灵敏度反而会下降。本实用新型人在长期生产实践中，意外的发现，当引导水流方向的流道腔体壁与加热板间隙配合时（传统技术是严格密封，比如密闭管道或密封流道），热效率会明显提高。同时，对热敏电阻位置的选择，对出水温度的控制至关重要，为此，实用新型人提出了本实用新型技术方案，使得产品相对于现有技术热效率更高、温度可控性更好和流动阻力最低的加热体，当快速加热时，出水温度可控制在95℃以上。