CN102269471A - 采用桶状厚膜加热的即热式饮水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种厚膜加热的即热式饮水装置，其加热部分采用厚膜电阻加热，加热桶为中空桶装结构，水流通过柱状导流体与加热桶内壁的不锈钢基体直接接触。相对传统电热管加热而言，本装置具有加热速度快、加热效率高和节能环保的优点；同时本发明还解决了传统平板厚膜受热不均的问题；另外，水流不与厚膜加热桶外表面的低温玻璃绝缘层直接接触，可以防止重金属离子中毒以及溶蚀造成的漏电事故，安全性能显著提高。本发明装置制造工艺简单，对设备要求低，原料易得，易于产业化。

Description

采用桶状厚膜加热的即热式饮水装置

技术领域

本发明涉及一种即热式电热装置，具体地说，本发明涉及这种即热式饮水装置的桶状厚膜加热系统、水路净化系统、水流输送系统以及电器控制系统。

背景技术

水是生命之源，人不能不喝水。目前，市场上销售的多为储热式饮水装置，储热式饮水装置包括一个带有加热功能的内胆，平时把内胆中的水加热以备使用。这种饮水装置通过温控器来控制系统的加热和断电，存在反复加热的问题，加热效率不高。并且，由于水箱中水的热容量较大，这种饮水装置要开机3分钟以上才可以出热水，加速速度也较慢。

采用厚膜加热的即热式饮水装置，利用涂在基体表面的电热膜通电加热，加热速度快，冷水流过电热膜后即变成热水，热效率高，具有广泛的应用前景。但目前采用厚膜加热的即热式饮水装置的加热部分大都是平面片状的，加热体的中心和边缘部分的加热效率不同，导致加热器的加热效率降低，使用寿命变短。并且，水流与加热器的低温玻璃绝缘层直接接触，容易造成漏电事故，而且低温玻璃中一般含有重金属离子，长期饮用对身体不利。

因此，有必要对现有的采用厚膜加热的即热式饮水装置进行升级和改造，提高其安全性能、耐久性和加热效率。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种采用桶状厚膜加热的即热式饮水装置，该装置具有加热效率高、节能环保的优点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种采用桶状厚膜加热的即热式饮水装置，包括水流输送部分、水路净化系统、加热部分、控制系统，其特征在于：

所述的加热部分为了提高受热的均匀性采用的是中空桶装结构，形成加热桶；

加热桶体内的水流方向由一个带有螺纹沟道、设置了进水口和出水口的柱状导流体控制。

作为改进，所述的加热桶由外到内包括低温玻璃外绝缘层、厚膜电阻加热层、内绝缘介质层和不锈钢基体，水流直接与不锈钢基体接触。根据功率不同，厚膜厚度在20μm～1000μm范围内。

作为改进，所述的加热桶的截面根据需要能设计成圆形、长方形、三角形、正方形或椭圆形。

作为改进，所述的柱状导流体根据需要能设计成单流、双流、双螺旋或双层结构。

作为改进，所述的加热桶与柱状导流体通过尺寸配合，上下各衬有一防止渗漏的密封圈。

作为改进，所述的水路净化系统包括过滤系统或紫外杀菌系统。

作为改进，所述的控制系统由控温仪、测温探头和控制电路连接组成。

作为改进，所述的测温探头可采用温度计或者热敏电阻。

作为改进，所述的水流输送部分由微型的水泵和连接管道连接组成；或者由放置在高处的水桶和连接管连接组成。

作为改进，所述的柱状导流体可采用高分子、金属、玻璃或者陶瓷材质制成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、节能：由于水与发热体直接接触，热效率高，即热式饮水装置无需储水内胆，不存在反复加热的问题。

2、省时：普通饮水机需要预热一段时间才能饮用，而且当热水用量很大时，会出现供应跟不上的情况。即热式饮水装置，冷水流经加热部分后，出来就是热水，可以节省大量的等待时间。

3、节约用水：由于是即热式，可以根据需要，灵活控制热水用量。不会出现烧一大壶，喝一小杯，剩余倒掉的情况。

4、水温可控：由于通过水路设计和电路设计，可随意调节出水温度，即按即用，使用轻松方便。

5、多功能：具有净化水、热水和杀菌三重功能，一机多用，省时省钱。设备小巧，占用空间小，运输、放置和使用方便。

6、可进行大规模的工业化生产，工艺简单，对设备要求不高，成本较低，市场应用前景广泛。

附图说明

图1：本发明专利具体实施方案的结构示意图；

图2a～c：本发明专利具体实施方案的几种衍生型结构示意图

图3：本发明专利中加热部分的结构示意图；

图4a～e：本发明专利中加热部分采用不同形状加热桶的示意图；

图5a～e：本发明专利中柱状导流体的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

采用河水为水源，水源中可能含有有害微生物和重金属离子，需要采用膜过滤器1过滤掉重金属离子，如需饮用冷水，则采用紫外光管2.1和透明管2.2杀菌后即可饮用。

如图1所示，进水口7通过微型水泵5或者阀门连接到过滤器1，经过与紫外光管2.1配合的透明管2.2后，连接到加热部分，然后输出到出水口，外接电路通过控制部分连接到加热部分或者微型水泵5；

其原理是，河水从进水口7通过微型水泵5泵入膜过滤器1。如饮用热水，则无需打开紫外消毒光管，水进入加热桶3，水流经过带有螺纹沟道、设置了进水口和出水口的柱状导流体4时与加热桶3的内壁的不锈钢基板3.4接触，通过控制系统9控制加热桶3的加热功率和通过微型水泵5来控制水流的大小，可以使出水的温度可控。

加热桶如图3所示，加热部分为中空筒装结构，提高受热的均匀性。加热桶3由外绝缘层3.1，电阻加热层3.2，内绝缘层3.3和不锈钢基板3.4组成，水流与加热桶3内侧的不锈钢基板3.4接触，而不是与外绝缘层3.1的低温绝缘玻璃接触，防止水对外绝缘层3.1的溶蚀，造成漏电的安全事故；同时也能防止因低温绝缘玻璃中的重金属离子溶解而造成的重金属离子中毒。并且加热桶3与柱状导流体4通过尺寸配合，上下各衬有一防止渗漏的密封圈10。根据实际需要，如图4a～e所示，加热桶截面可以为圆形、长方形、三角形、正方形或者椭圆形结构。带有螺纹沟道、设置了进水口和出水口的柱状导流体4的材质为尼龙66，也可以根据实际需要，采用其他高分子、金属、玻璃或者陶瓷材料。螺纹沟道分布在柱状导流体4表面，入水口的管道和螺纹沟道上段里侧连通，而出水口的管道和螺纹沟道下段里侧连通。

实施例2

采用河水为水源，水源中可能含有有害微生物和重金属离子，需要采用膜过滤器1过滤掉重金属离子，如需饮用冷水，则采用紫外光管2.1和透明管2.2杀菌后即可饮用。

如图2a所示，为节约成本，将实例1中的微型水泵5换成一个小的水壶11。水壶11置于加热桶3的上方，使水壶11通过阀门6连接到过滤器1；使水流受重力作用自然流下，通过控制阀门6来控制水流的大小。控制阀门6的控制既可以自动也可以手动。其它部分与实例1无明显区别。

实施例3

见图2b，采用自来水为水源，在水源中有害微生物和重金属离子达标的情况下，则可以简化设计，无需采用膜过滤器1、紫外光管2.1和透明管2.2组成的水净化系统，其他与实施例子1类似的。对于一般自来水，不建议直接饮用冷水。

如图2b所示，自来水从进水口7通过微型水泵5泵入加热部分，水流经过带有螺纹沟道的柱状导流体4时与加热桶3的内壁的不锈钢基板3.4接触，通过控制系统9控制加热桶3的加热功率和通过微型水泵5来控制水流的大小，可以使出水的温度可控。

与实例1相比，没有由膜过滤器1、紫外光管2.1和透明管2.2组成的水净化系统。其它部分与实例1无明显区别。

实施例4

见图2c，采用自来水为水源，在水源中有害微生物和重金属离子达标的情况下，则可以简化设计，无需采用膜过滤器1、紫外光管2.1和透明管2.2组成的水净化系统。对于一般自来水，不建议直接饮用冷水。为进一步节约成本，与实例2类似，可以将实例3中的微型水泵5换成一个小的水壶11。

水壶11置于加热桶3的上方，水壶11通过阀门6连接到加热部分，然后连接到出水口，这样水流受重力作用自然流下，通过控制阀门6来控制水流的大小。控制阀门6的控制既可以自动也可以手动。其它部分与实例3无明显区别。

实施例5

采用灌装纯净水或矿泉水为水源，在水源中有害微生物和重金属离子达标的情况下，则可以简化设计，无需采用膜过滤器1、紫外光管2.1和透明管2.2组成的水净化系统。如需饮用冷水，无需加热，直接饮用即可。

将导管一段接在微型水泵5上，另外一段插入灌装水中，水流通过微型水泵5泵入加热桶3，水流经过带有螺纹沟道的柱状导流体4时与加热桶3的内壁的不锈钢基板3.4接触，通过控制系统控制加热桶3的加热功率和通过微型水泵5来控制水流的大小，可以使出水的温度可控。采用微型水泵5，可以降低进水时因产生的气泡破裂而造成的噪音，特别适合在办公室和酒店等需要安静的场所。

实施例6

采用灌装纯净水或矿泉水为水源，在水源中有害微生物和重金属离子达标的情况下，则可以简化设计，无需采用膜过滤器1、紫外光管2.1和透明管2.2组成的水净化系统。如需饮用冷水，无需加热，直接饮用即可。为节约成本，与实例2类似，可以将实例5中的微型水泵5除去，将水壶11直接固定在特定的卡槽上即可。

水壶11置于加热桶3的上方，水流受重力作用自然流下，通过控制阀门6来控制水流的大小。控制阀门6的控制既可以自动也可以手动。与实例2相比，它进一步省略了水壶11，其它部分与实例2无明显区别。

实施例7

采用平板加热装置时，因平板边缘和中心加热效率不一样造成的受热不均，器件寿命变短，加热效率降低。虽然采用中空筒装结构，可以提高受热的均匀性，但是因为加热效率很高，进水口为7冷水，出水口8为热水，还是存在温度梯度和受热不均的问题。如果柱状导流体4采用双流结构，如图5b所示，就是螺纹沟道分布在柱状导流体4的表面，上、下入水口的管道分别和螺纹沟道上段和下段里侧连通，而出水口的管道和螺纹沟道中段里侧连通。采用两端进水和中间出水的方式，则可以降低因为高度差别而形成的受热不均。

除加热部分稍改进外，其它部分与实例1～6无明显区别。

实施例8

柱状导流体4采用双流结构，采取两端进水的方式，可以有效降低因为高度差别而形成的受热不均，但其会阻碍加热桶3的进一步增长，导致加热功率受到限制。为了进一步提高加热效率，柱状导流体4采用双螺旋结构，如图5c所示，就是螺纹沟道分布在柱状导流体4的表面，进水口7的管道和螺纹沟道的中下段里侧连通，而出水口8的管道和螺纹沟道下端里侧连通。其结构类似于一个从中间对折的橡皮管缠绕在棒上，冷水从下到上，经过加热后变成温热水，温热水又从上往下流(或者冷水从左到右，热水从右到左)，冷水和热水相向运动，冷水对不锈钢基体3.4有冷却作用，防止不锈钢基体3.4温度太高，在不锈钢基体3.4表面形成气泡而使热导率下降，器件损毁；同时热水对冷水也有一个预热作用，提高整体的温度均匀性，从而提高加热效率。

除加热部分稍改进外，其它部分与实例1～7无明显区别。

实施例9

柱状导流体4采用双流或者双螺旋结构，可以提高受热的均匀性。为了进一步提高受热的均匀性，柱状导流体4可以采用双层结构，如图5d所示，就是螺纹沟道分布在柱状导流体4的表面，进水口7的管道先和中间位置的夹层连通，夹层再与螺纹沟道的上段里侧连通，而出水口8的管道和螺纹沟道下端里侧连通。其它与实例1～8相同，外部采用螺旋、双流或者双螺旋结构，在导流体内部再添加一个夹层，形成类似于大杯套小杯的结构，大杯和小杯之间的空隙相当于一个水浴槽，起到导热的作用，防止局部过热，在基体表面形成气泡而使热导率下降，器件损毁；同时热水对水槽内的冷水也有一个预热作用，提高整体的温度均匀性，从而提高加热效率。为提高受热的均匀性，柱状导流体4的材质可以采用金属或者热导率高的玻璃、陶瓷。

除加热部分稍改进外，其它部分与实例1～8无明显区别。

实施例10

虽然采用中空筒装结构，可以提高受热的均匀性，但是因为加热效率很高，进水口7为冷水，出水口8为热水，还是存在温度梯度和受热不均的问题。除前面提到的采用双流、双螺旋或者双层结构外，还可以通过改变柱状导流体4上螺旋沟道的宽度来控制水的流速，以此来提高受热的均匀性。如图5e所示，在进水口7附近，沟道较宽，水流速度较慢，有充足的时间来加热水；在出水口8附近，沟道较窄，水流速度较快，不仅可以快速带走气泡，而且利于快速带走热量，不会导致热量过度聚集，这样能够进一步提高受热的均匀性。柱状导流体4的材质可以采用高分子、金属、玻璃或者陶瓷。

除加热部分稍改进外，其它部分与实例1～9无明显区别。

所有上述实施例中，控制系统9由控温仪、测温探头和控制电路连接组成，测温探头可采用温度计或者热敏电阻，可根据饮用者自行来控制水的温度，还可随时显示水的温度。

所有上述实施例中，加热桶3与柱状导流体4都是通过尺寸配合，上下各衬有一防止渗漏的密封圈10。

Claims (10)

1.一种采用桶状厚膜加热的即热式饮水装置，包括水流输送部分、水路净化系统、加热部分、控制系统，其特征在于：

所述的加热部分为了提高受热的均匀性采用的是中空桶装结构，形成加热桶；

加热桶体内的水流方向由一个带有螺纹沟道、设置了进水口及出水口的柱状导流体控制。

2.根据权利要求1所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的加热桶由外到内包括玻璃外绝缘层、厚膜电阻加热层、内绝缘介质层和不锈钢基体，水流直接与不锈钢基体接触，厚膜厚度在20μm～1000μm范围内。

3.根据权利要求1所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的加热桶的截面根据需要能设计成圆形、长方形、三角形、正方形或椭圆形。

4.根据权利要求1所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的柱状导流体根据需要能设计成单流、双流、双螺旋或双层结构。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的加热桶与柱状导流体通过尺寸配合，上下各衬有一防止渗漏的密封圈。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的水路净化系统包括过滤系统或紫外杀菌系统。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的控制系统由控温仪、测温探头和控制电路连接而成。

8.根据权利要求7所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的测温探头采用温度计或者热敏电阻。

9.根据权利要求1所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的水流输送部分由水泵和连接管道连接组成；

或者由放置在高处的水桶和连接管连接组成。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的即热式饮水装置，其特征在于：所述的柱状导流体可采用高分子、金属、玻璃或者陶瓷材质制成。

Images