CN100520214C - 热量回收型电加热器 - Google Patents
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Abstract
一种热量回收型电加热器，其包括非金属水管，在非金属水管外侧设置发热元件，在发热元件外侧设置水夹套，所述的水夹套的内筒和水管在下端密封连接，水夹套的外筒下端设有封头，加热器的进水口设在水夹套的上部，其出水口为非金属水管的上端开口。该电加热器主要和无热罐饮水机配套用于加热流动的饮用水，其特点是出水温度高，加热器外表温度低(约50℃)，无火灾隐患，节能，不易结水垢。该电加热器也可以和其它类似产品配套，对流动的卫生液体进行加热。
Description
技术领域
本发明涉及一种电加热器，尤其是指用于对流动的水进行加热并能进行热量回收的电加热器。
背景技术
目前，在饮水机行业，公知的用于对流动的水进行加热的电加热器有两类。
其一类结构是器壁内为流动的水，器壁外设置半导体加热元件，器壁采用绝缘性很好的非金属材料制造。这种结构由于半导体发热温度较低，当水温较高时，半导体的功率会自动下降，即所谓的温度自限特性，所以该加热器一般也可以不设置保温层。这种结构的电加热器出水温度较低，通常为70℃～80℃，不能满足用户喝开水的要求。
另一类结构是将电热管和不锈钢水管通过铸造使两者结合为一体而制成的电加热器，如中国专利号为200410089171.2的《快速电加热饮水机》披露了这样一种电加热器。该加热器的发热元件是电热丝，工作时电热丝的温度很高，可达到600℃～800℃，电热丝发出的热量依次穿过绝缘层、电热管的管壁、铸体、水管管壁，最后传给管内的水。这种结构虽然其出水温度较高，但热阻较大，加热器表面温度往往超过200℃，有火灾隐患，能耗大，此外，不锈钢水管的热负荷较大，水管易结垢。
发明内容
为了克服现有的用于对流动的水加热的电加热器的不足，如出水温度偏低，或者虽然出水温度较高，但火灾隐患大、能耗大、易结水垢等等，本发明提供一种热量回收型电加热器，该电加热器出水温度高，加热器外表温度低(约50℃)，无火灾隐患，节能，不易结水垢。本发明电加热器主要和无热罐饮水机配套用于加热流动的饮用水，也可以和其它类似产品配套用于加热流动的卫生液体。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种热量回收型电加热器，包括内筒、外筒、非金属水管和发热元件，其特征在于：由外筒和内筒组成水夹套，由内筒和非金属水管之间构成发热元件所在的腔体，所述水夹套设置在该腔体的外侧；所述腔体内的发热元件的外侧还设置有绝缘绝热层；在所述外筒上端和内筒上端之间设有上密封结构，在所述外筒下端设有封头，在所述水夹套的上部设有进水口；在所述非金属水管下端和所述内筒下端之间设有防止水进入所述腔体的下密封结构，在该下密封结构和所述封头之间设有使水从水夹套流向非金属水管的通水槽；所述非金属水管的上端为电加热器的出水口；所述非金属水管的上部和内筒的上部之间设有可固定电线接头的陶瓷环，在该陶瓷环上设有透气孔。
一种热量回收型电加热器，包括内筒、外筒、非金属水管和发热元件，其特征在于：由外筒和内筒组成水夹套，由内筒和非金属水管之间构成发热元件所在的腔体，所述水夹套设置在所述腔体的外侧；在所述腔体内的发热元件的外侧还设置有绝缘绝热层；在所述水夹套的上部设有进水口，所述外筒下端设有封头；所述非金属水管和内筒是一个在下端连成一体的复合壳体；在该复合壳体的下端设有环形垫，在该环形垫的下端与所述封头之间设有使水从水夹套流向非金属水管的通水槽；在所述外筒上端和内筒上端之间设有上密封结构；所述非金属水管的上端为电加热器的出水口；所述非金属水管的上部和内筒的上部之间设有可固定电线接头的陶瓷环，在该陶瓷环上设有透气孔。
本发明所述的非金属水管是指既耐高温又耐大温差而不破裂的特种玻璃管或者是特种陶瓷管，且与水接触的表面光滑，该非金属水管也可以是既耐高温又耐大温差而不破裂且有很好绝缘特性的其它非金属管，优选采用既耐高温又耐大温差而不破裂的特种玻璃管。所述的发热元件可以是电热丝、也可以是PTC发热陶瓷、也可以是半导体发热涂层，优选采用电热丝。所述的电热丝可以是表面经过适当处理以便在600℃～800℃温度下具有很好的防氧化特性的电热丝，该电热丝也可以不做表面处理，但必须使电热丝所在空间为真空状态，优选采用具有高温防氧化特性的电热丝。
本发明热量回收型电加热器运行时，水流从水夹套上部的进水口进入，自上而下流到水夹套底部，再从水管的下端进到水管内，然后在水管内自下而上流动，最后从水管上端流出，而水夹套中的空气从排气口向上排出。由于发热元件的外部设有保温层，发热元件产生的热量绝大部分用于加热水管中的水，少量透过绝缘绝热层的热量又被水夹套中的水吸收，所以该加热器外表面温度很低，约50℃，向环境中散失的热量很少，所以节能效果显著，而且没有火灾隐患。当水管采用特种玻璃时，发热元件产生的热量可以通过传导和热辐射两种方式向水管中的水输送，所以热阻小，传热快，因而电热丝的工作温度也较低，电热丝的寿命也较长。
本发明由于非金属管与水接触的表面光滑、且不导电，产生水垢的主要成分——钙、镁离子不易在其表面沉积，即使有微量沉积，因其与非金属表面的亲和力很弱，这些微量沉积物容易被流动的水流带走，故与水接触的非金属表面几乎不产生水垢。
本发明的有益效果是，电加热器的外表面温度低，无火灾隐患，安全，节能，加热速度快，出水温度高，不易结水垢。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是图1的A——A剖面图。
图3是本发明的水流方向和排气方向示意图。
图4是实施例一应用于无热罐饮水机时的结构示意图。
图5是本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明进行详细描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本发明保护范围的限制。
实施例一：结合图1、图2和图3所示，在耐高温玻璃水管(1)的外侧设置电热丝(2)，在电热丝(2)的外侧设置绝缘绝热层(3)，在绝缘绝热层(3)外侧设置包括内筒(4)和外筒(5)组成的水夹套，在水夹套的上部设有进水口(6)和排气口(11)，外筒(5)下端设有封头(17)，封头(17)上设有排污口(18)，在水管(1)的下端和内筒(4)的下端设有可防止水进入发热元件所在腔体的密封圈(15)，密封圈(15)的下部设有通水槽(16)，在密封圈(15)的上方和电热丝(2)的下方设有隔热陶瓷(14)，在水管(1)上部和内筒(4)上部设有可固定电线接头(9)的陶瓷环(13)，陶瓷环(13)上设有透气孔(8)，陶瓷环(13)通过耐高温材料(12)分别与水管(1)的外壁和内筒(4)的内壁进行粘结或烧结固定。在外筒(5)上部和内筒(4)上部设有由环形盖(7)和密封圈(10)组成的密封结构。所述的电热丝(2)采用具有很好的耐高温氧化特性的电热丝，所述的内筒(4)的材料与水管(1)相同。
本实施例电加热器运行时，水流从水夹套上部的进水口(11)进入，自上而下流到水夹套底部，再穿过通水槽(16)进到水管(1)内，然后在水管(1)内自下而上流动，最后从水管(1)上端(即电加热器出口)流出，而水夹套中的空气从排气口(6)向上排出。电热丝(2)通电加热初始，其所在腔体中的空气将受热膨胀，膨胀的气体将从透气孔(8)排出；电热丝(2)冷却时，其所在腔体中的空气将冷却收缩，外部空气可从从透气孔(8)补入；所以电热丝(2)所在腔体不承受压力。由于电热丝(2)的外部设有保温层，电热丝(2)产生的热量绝大部分用于加热水管(1)中的水，少量透过绝缘绝热层(3)的热量又被水夹套中的水吸收，即透过绝缘绝热层(3)的热量得到回收，所以该加热器外表面温度很低，约50℃，向环境中散失的热量很少，所以节能效果显著，而且没有火灾隐患。
图4是本发明实施例一应用于无热罐饮水机的结构示意图。结合图4所示，本实施例电加热器(20)的进水口(6)通过水管(25)与饮水机水斗(27)底部出水管相连，排气口(11)通过排气管(24)接到饮水机水斗(27)的上部，出水口(31)与管接头(23)相连，管接头(23)再通过一阀门(22)接饮水机水嘴(21)。所述的管接头(23)的上部还引出一排汽管(26)与排气管(24)相连，排污口(18)接排污管(19)。所述的阀门(22)的位置高于饮水机水斗(27)中的水位。用户需要热水时，合上饮水机的电源开关，电热丝(2)通电加热，阀门(22)开启，水斗(27)中的水通过水管(25)进入电加热器(20)，水流在电加热器(20)中在流动过程中被逐渐加热，加热过的水从出水口(31)依次流向管接头(23)、阀门(22)，最后从饮水机水嘴(21)流出。由于阀门(22)的位置高于饮水机水斗(27)中的水位，所以只有当加热器水管(1)中的水的温度上升到足够高，水的密度明显下降，体积明显变大，从而热水水位明显上升时，热水才会通过阀门(22)流向水嘴(21)。
实施例二：
结合图5所示，本实施例是对实施例一的一种简化，在本实施例中，内筒和水管是一个在其下端连接成一体的复合壳体(28)，在该壳体的下部设有环形垫(30)，环形垫(30)的下端设有通水槽(32)，在复合壳体(28)下部的内腔中设有陶瓷环(29)。由于陶瓷环的存在，电热丝与环形垫(30)之间的距离加大，所以本实施例电加热器通电加热时，环形垫(30)的温度不会太高。环形垫(30)用于支撑复合壳体(28)同时其上的通水槽(32)也是水流从水夹套流向水管的通道。本实施例其它要求与实施例一相同。
Claims (7)
1.一种热量回收型电加热器，包括内筒、外筒、非金属水管和发热元件，其特征在于：由外筒和内筒组成水夹套，由内筒和非金属水管之间构成发热元件所在的腔体，所述水夹套设置在该腔体的外侧；所述腔体内的发热元件的外侧还设置有绝缘绝热层；在所述外筒上端和内筒上端之间设有上密封结构，在所述外筒下端设有封头，在所述水夹套的上部设有进水口；在所述非金属水管下端和所述内筒下端之间设有防止水进入所述腔体的下密封结构，在该下密封结构和所述封头之间设有使水从水夹套流向非金属水管的通水槽；所述非金属水管的上端为电加热器的出水口；所述非金属水管的上部和内筒的上部之间设有可固定电线接头的陶瓷环，在该陶瓷环上设有透气孔。
2.根据权利要求1所述的热量回收型电加热器，其特征在于：所述发热元件是具有耐高温氧化特性的电热丝。
3.根据权利要求1所述的热量回收型电加热器，其特征在于：所述非金属水管是耐高温玻璃水管。
4.根据权利要求1所述的热量回收型电加热器，其特征在于：所述水夹套的上部设有排气口。
5.根据权利要求1所述的热量回收型电加热器，其特征在于：所述封头上设有排污口。
6.一种热量回收型电加热器，包括内筒、外筒、非金属水管和发热元件，其特征在于：由外筒和内筒组成水夹套，由内筒和非金属水管之间构成发热元件所在的腔体，所述水夹套设置在所述腔体的外侧；在所述腔体内的发热元件的外侧还设置有绝缘绝热层；在所述水夹套的上部设有进水口，所述外筒下端设有封头；所述非金属水管和内筒是一个在下端连成一体的复合壳体；在该复合壳体的下端设有环形垫，在该环形垫的下端与所述封头之间设有使水从水夹套流向非金属水管的通水槽；在所述外筒上端和内筒上端之间设有上密封结构；所述非金属水管的上端为电加热器的出水口；所述非金属水管的上部和内筒的上部之间设有可固定电线接头的陶瓷环(13)，在该陶瓷环上设有透气孔。
7、如权利要求6所述的热量回收型电加热器，其特征在于：所述发热元件为电热丝，在所述腔体中该电热丝的下部设有另一陶瓷环(29)，由于该陶瓷环的存在，使所述电热丝与所述环形垫之间的距离加大。
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