CN102997431A - 一种柔性内胆热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性内胆热水器，其热水器内胆包括硬制外胆以及柔性内胆，该硬制外胆具有外胆内腔，该柔性内胆设置在该外胆内腔中，该硬制外胆由硬制材料制成，该柔性内胆由柔性材料制成，该柔性内胆具有内胆腔，热水器工作所需要的水流，从该热水器内胆外部直接进入到该柔性内胆的该内胆腔中，而后直接从该内胆腔中流出，该柔性内胆本身能够进行热胀冷缩，该柔性内胆具有冷缩最小体积以及热胀最大体积。

Description

一种柔性内胆热水器

技术领域

本发明涉及一种热水器，特别是指一种热水器内胆包括硬制外胆以及柔性内胆的热水器。

背景技术

众所周知，热水器作为一种洗澡的用具现在已经很普遍的进入到了人们的生活中，按照加热方式不同，热水器分为燃气热水器、电加热热水器以及太阳能热水器，其中，燃气热水器的基本工作原理是冷水进入热水器，流经水气联动阀体在流动水的一定压力差值作用下，推动水气联动阀门，并同时推动直流电源微动开关将电源接通并启动脉冲点火器，与此同时打开燃气输气电磁阀门，通过脉冲点火器继续自动再次点火，直到点火成功进入正常工作状态为止，此过程约连续维持5~10秒时间，当燃气热水器在工作过程或点火过程出现缺水或水压不足、缺电、缺燃气、热水温度过高、意外吹熄火等故障现象时，脉冲点火器将通过检测感应针反馈的信号，自动切断电源，燃气输气电磁阀门的缺电供给的情况下立刻回复原来的常闭阀状态，也就是说此时已切断燃气通路，关闭燃气热水器起安全保护作用。

电加热热水器、太阳能热水器以及热泵热水器等其工作原理与燃气热水器相类似只是加热方式不同，电加热热水器主要是通过将电能转换为热能对水流进行加热，而太阳能热水器主要是通过将太阳光能转换为热能对水流进行加热。

热泵热水器利用自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温区流向低温区。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。

热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。

而无论何种热水器其热水器内胆结构主要分为搪瓷内胆，不锈钢内胆，水晶内胆等，行业现阶段搪瓷内胆热水器占整个储水热水器90%以上份额，但搪瓷内胆在日常使用过程中，易出现爆瓷，开裂，剥脱等缺陷，加之全国各地水质差异大，硬水分布不均且不易监控，从而导致内胆中阳极保护金属消耗不易控制，易发生阳极棒消耗过快而使用内胆得不到及时有效保护，导致内胆腐蚀穿孔而漏水，引发安全事故。尤其对于热水器内胆经过阳极棒保护，水质在热水器中进一步恶化，远远无法达到国家卫生用水标准。从而说明经阳极棒保护内胆水是不能作为饮用水使用。

所以现在市面上出现的热水器内胆由于其设计思路以及结构、材料方面的限制，在具体使用的时候使用效果都不能达到最佳效果，而此是为传统技术的主要缺点。

发明内容

本发明提供一种柔性内胆热水器，其内胆材质采用耐温，抗腐蚀，隔热，良好的疏水性，吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度，电气绝缘性能良好的耐温硅橡胶材质取代，能够大大提升热水器的使用寿命，而热水器行业对内胆称作是一台热水器的心脏，而此就是为本发明的主要目的。

本发明所采用的技术方案为：一种柔性内胆热水器，热水器内胆包括硬制外胆以及柔性内胆，该硬制外胆具有外胆内腔，该柔性内胆设置在该外胆内腔中，该硬制外胆由硬制材料制成，该柔性内胆由柔性材料制成，该柔性内胆具有内胆腔，热水器工作所需要的水流，从该热水器内胆外部直接进入到该柔性内胆的该内胆腔中，而后直接从该内胆腔中流出。

该柔性内胆本身能够进行热胀冷缩，该柔性内胆具有冷缩最小体积以及热胀最大体积，当该柔性内胆处于冷缩最小体积的时候，该柔性内胆位于该外胆内腔中，而当该柔性内胆处于热胀最大体积的时候，该柔性内胆位于该外胆内腔中，此刻，该柔性内胆的外表面靠贴在该硬制外胆的内表面上，在该柔性内胆中没有水流的时候，该柔性内胆处于冷缩最小体积，当有水流进入到该柔性内胆中，并且水流的温度逐渐升高的过程中，该柔性内胆由冷缩最小体积逐渐膨胀到热胀最大体积。

该热水器内胆具有外部连接口，该硬制外胆与该柔性内胆在该外部连接口位置处被固定在一起。

该外部连接口包括热水器进水口、热水器出水口。

当该热水器内胆设置在电热水器中的时候，该外部连接口还包括电加热装置的连接口，该电加热装置的连接口中插设有加热装置。

该柔性内胆由硅橡胶材料制成。

该硅橡胶材料具有2倍以上的弹性变形量，该硅橡胶材料的耐温性达到至少200摄氏度，该硬制外胆的耐破裂强度超过1.6MPa，该柔性内胆的壁厚大于等于1毫米。

该柔性内胆由橡胶材料制成，橡胶材料分为天然橡胶以及合成橡胶，合成橡胶包括通用合成橡胶，通用合成橡胶包括，丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶，合成橡胶还包括特种合成橡胶，特种合成橡胶包括，丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯。

该柔性内胆由橡胶材料制成，橡胶材料分为碳链橡胶以及杂链橡胶，其中，碳链橡胶包括不饱和非极性橡胶、不饱和极性橡胶、饱和非极性橡胶、饱和极性橡胶，杂链橡胶包括硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯醚橡胶、聚硫橡胶。

该热水器内胆能够应用在储水式电热水器或者速热式电热水器或者快热式电热水器或者太阳能热水器或者热泵热水器中。

    硅橡胶有热硫化型和室温硫化型两类。热硫化型硅橡胶均采用有机过氧化物硫化。常用的有过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)或叔丁基异丙基苯过氧化物等。氧化锌用作硫化活性剂。硫化通常分两段进行，预硫化是在加压或常压下进行，温度为150～160℃；后硫化是为了除去过氧化物分解产生的挥发成分，要在常压热空气中(200℃左右)硫化1～4h。为使硫化网络更稳定、物性更好，后硫化的时间可到12h或更长。常温硫化型硅橡胶的硫化剂为二月桂酸二丁基锡和正桂酸乙酯。在常温(23±2)℃下放置24h。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案中利用柔性材料尤其是硅橡胶制成内胆，达到硅橡胶内水容积随着加热管温度升高，加热冷水体积不断膨胀，而硅橡胶管外形尺寸相应改变，体积也随之变大，确保硅橡胶内胆压力维持恒定不变，减少对外部钢构外壳的机械力冲击，从而延长内胆使用寿命，确保热水器电气安全性能。还可以使硅橡胶制作成随意形状，设计成不同外形，满足不同人群对产品差异需求，大大缩短生产制作周期与制作成本，本发明的产品与传统内胆相比，生产加工难度大大降低，能源消耗也相应减少，产品性能却大幅度提升。不失为未来热水器热水储水设施首选结构。从而使生产效率与效益得以提升。

附图说明

图1为本发明热水器内胆的横向剖面结构示意图。

图2为本发明热水器内胆的纵向剖面结构示意图。

具体实施方式

如图1至2所示，一种硅胶内胆热水器，其热水器内胆包括硬制外胆10以及柔性内胆20。

该硬制外胆10具有外胆内腔。

该柔性内胆20设置在该外胆内腔中。

该硬制外胆10由硬制材料制成，比如不锈钢、塑料等等。

该柔性内胆20由柔性材料制成。

该柔性内胆20具有内胆腔21。

热水器工作所需要的水流，从该热水器内胆外部直接进入到该柔性内胆20的该内胆腔21中，而后直接从该内胆腔21中流出，从而达到为人体提供洗澡用热水的作用。

该柔性内胆20本身能够进行热胀冷缩。

该柔性内胆20具有冷缩最小体积以及热胀最大体积。

当该柔性内胆20处于冷缩最小体积的时候，该柔性内胆20位于该外胆内腔中。

而当该柔性内胆20处于热胀最大体积的时候，该柔性内胆20位于该外胆内腔中，此刻，该柔性内胆20的外表面靠贴在该硬制外胆10的内表面上。

在具体使用的时候，在该柔性内胆20中没有水流的时候，该柔性内胆20处于冷缩最小体积，当有水流进入到该柔性内胆20中，并且水流的温度逐渐升高的过程中，该柔性内胆20由冷缩最小体积逐渐膨胀到热胀最大体积。

也就是说在具体生产的时候，需要考虑制作该柔性内胆20的柔性材料的膨胀系数，避免该柔性内胆20过度膨胀从而挤裂该硬制外胆10情况的发生。

该热水器内胆具有外部连接口30。

该硬制外胆10与该柔性内胆20在该外部连接口30位置处被固定在一起。

也就是说，在该柔性内胆20进行热胀冷缩的时候，在该外部连接口30位置处该硬制外胆10与该柔性内胆20的相对位置不会发生改变，从而将该柔性内胆20稳定的连接在该硬制外胆10中。

该外部连接口30包括热水器进水口31、热水器出水口32以及其他连接口。

在具体实施的时候，当该热水器内胆设置在电热水器中的时候，该外部连接口30还包括电加热装置的连接口33。

该电加热装置的连接口33中插设有加热装置34。

在具体实施的时候，该柔性内胆20由硅橡胶材料制成。

该硅橡胶材料具有2倍以上的弹性变形量。

该硅橡胶材料的耐温性达到200摄氏度。

该硬制外胆10的耐破裂强度超过1.6Mpa。

该柔性内胆20的壁厚大于等于1毫米。

在具体实施的时候，利用硅橡胶超过2倍以上的弹性变形量，预留相应变形空间，达到硅橡胶内水容积随着加热管温度升高，加热冷水体积不断膨胀，而硅橡胶管外形尺寸相应改变，体积也随之变大，确保硅橡胶内胆压力维持恒定不变，减少对外部钢构外壳的机械力冲击，从而延长内胆使用寿命，确保热水器电气安全性能。还可以使硅橡胶制作成随意形状，设计成不同外形，满足不同人群对产品差异需求，大大缩短生产制作周期与制作成本，使本发明的产品与传统内胆比，生产加工难度大大降低，能源消耗也相应减少，产品性能却大幅度提升。不失为未来热水器热水储水设施首选结构。从而使生产效率与效益得以提升。硅橡胶耐温最高可达到至少200摄氏度，但常用热水器储水温度一般为45摄氏度至100摄氏度之间，完全在硅橡胶安全使用条件内，硅橡胶可以长期正常工作。是一种新型热水器储水设施最佳结构材料。

密闭硅橡胶体在无内部压力情形下，是可以随意变形存放，但在内部有气压或带有压力液体盛入情形下，密闭硅橡胶体是会胀大，并且可心胀大到超过原来体积的2倍以上，而不会破裂。这有利于制成不同形状。只要外形腔体结构强度确保耐破裂强度超过1.6MPa以上即可。

该硅橡胶内胆壁厚通常大于1mm以上，这样可以保持在储水时有足够的弹性变形量与承压强度等机械强度，同时有较强的电气绝缘性能，电性能：在受潮遇水或温度升高时，变化较小，即使短路燃烧生成的二氧化硅仍为绝缘体，这就保证电气设备继续工作，确保最大安全性能。

该柔性内胆20还能够由橡胶材料制成。

橡胶材料分为天然橡胶以及合成橡胶。

合成橡胶包括通用合成橡胶，比如，丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶。

合成橡胶还包括特种合成橡胶，比如，丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯。

橡胶材料还可以分为碳链橡胶以及杂链橡胶。

其中，碳链橡胶包括不饱和非极性橡胶、不饱和极性橡胶、饱和非极性橡胶、饱和极性橡胶。

杂链橡胶包括硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯醚橡胶、聚硫橡胶。

本发明的热水器内胆能够方便应用于目前日常家用及商用储水用热水器上，常见有储水式电热水器，速热式电热水器，快热式电热水器，太阳能热水器，空气能热水器及其他多能源热水器用内胆。

在具体生产该柔性内胆20的时候，需要采用硫化工艺，又分热硫化型和室温硫化型两类。热硫化型硅橡胶均采用有机过氧化物硫化。常用的有过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)或叔丁基异丙基苯过氧化物等。氧化锌用作硫化活性剂。硫化通常分两段进行，预硫化是在加压或常压下进行，温度为150～160℃；后硫化是为了除去过氧化物分解产生的挥发成分，要在常压热空气中(200℃左右)硫化1～4h。为使硫化网络更稳定、物性更好，后硫化的时间可到12h或更长。常温硫化型硅橡胶的硫化剂为二月桂酸二丁基锡和正桂酸乙酯。在常温(23±2)℃下放置24h。。 

最后值得注意的是，本发明中由于使用硅橡胶做内胆，热水器在工作过程中，其内胆里的水偏碱性或者偏酸性，或者是产生的电解水垢等等，都因硅橡胶可靠稳定密封特性，不与内胆以外物体直接接触，硅橡胶内胆的的特性是，硅橡胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2·nH2O。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，硅橡胶是有机硅产品中产量最大、应用最为广泛的一大类产品。硅橡胶硫化后具有优异的耐高、低温、耐候性、憎水、电气绝缘性、生理惰性等特点，完全可在家电行业得到广泛应用。对硅橡胶的主要特点如下说明：

   1．硅橡胶的特点和用途简介

    硅橡胶高聚物分子是由Si-O（硅-氧）键连成的链状结构，其主要组成是高摩尔质量的线型聚硅氧烷。由于Si-O-Si键是其构成的基本键型，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，使得硅橡胶比其他普通橡胶具有更好的耐热性、电绝缘性、化学稳定性等。典型的硅橡胶即聚二甲醛硅氧烷，具有一种螺旋形分子构型，其分子间力较小，因而具有良好的回弹性，同时指向螺旋外的甲醛基可以自由旋转，因而使硅橡胶具有独特的表面性能，如憎水性及表面防粘性。

耐热性：　硅橡胶比普通橡胶具有好得多的耐热性，可在150度下几乎永远使用而无性能变化；可在200度下连续使用10，000小时；在350度下亦可使用一段时间。

耐寒性：　普通橡胶晚点为-20度~-30度，即硅橡胶则在-60度~-70度时仍具有较好的弹性，某些特殊配方的硅橡胶还可承受极低温度。

    耐侯性：　普通橡胶在电晕放电产生的臭氧作用下迅速降解，而硅橡胶则不受臭氧影响。且长时间在紫外线和其他气候条件下，其物性也仅有微小变化。　户外使用的密封材料　

    电性能：　硅橡胶具有很高的电阻率　且在很宽的温度和频率范围内其阻值保持稳定。同时硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。

    导电性：　当加入导电填料（如碳黑）时，硅橡胶便具有导电性；　

    导热性：　当加入某些导热填料时，硅橡胶便具有导热性；　　

    辐射性：　含有苯基的硅橡胶的耐辐射大大提高　电绝缘电缆　核电厂用连接器等　　

阻燃性：　硅橡胶本身可燃，但添加少量抗燃剂时，它便具有阻燃性和自熄性；且因硅橡胶不含有机卤化物，因而燃烧时不冒烟或放出毒气。

透气性：　硅橡胶薄膜比普通橡胶及塑料打腊膜具有更好的透气性。其另一特征就是对不同的透气率具有很强的选择性。气体交换膜医用品　人造器官。

生理惰性：聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化，与动物体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。 

　　   低表面张力和低表面能：有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。

    2．硅橡胶按其硫化温度，可分为高温（加热）硫化型及和室温硫化型两大类，高温胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。　

硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难以取代得特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。从而达到了寿命长，耐用。传统的内胆，由于水质里的氧气、碱或者酸，或电解水垢很易和内胆的内壁金属材质产生化学反应，即化学腐蚀，从而寿命短。

Claims (10)

1.一种柔性内胆热水器，其特征在于：热水器内胆包括硬制外胆以及柔性内胆，该硬制外胆具有外胆内腔，该柔性内胆设置在该外胆内腔中，该硬制外胆由硬制材料制成，该柔性内胆由柔性材料制成，该柔性内胆具有内胆腔，热水器工作所需要的水流，从该热水器内胆外部直接进入到该柔性内胆的该内胆腔中，而后直接从该内胆腔中流出，

该柔性内胆本身能够进行热胀冷缩，该柔性内胆具有冷缩最小体积以及热胀最大体积，当该柔性内胆处于冷缩最小体积的时候，该柔性内胆位于该外胆内腔中，而当该柔性内胆处于热胀最大体积的时候，该柔性内胆位于该外胆内腔中，此刻，该柔性内胆的外表面靠贴在该硬制外胆的内表面上，在该柔性内胆中没有水流的时候，该柔性内胆处于冷缩最小体积，当有水流进入到该柔性内胆中，并且水流的温度逐渐升高的过程中，该柔性内胆由冷缩最小体积逐渐膨胀到热胀最大体积。

2.如权利要求1所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：该热水器内胆具有外部连接口，该硬制外胆与该柔性内胆在该外部连接口位置处被固定在一起。

3.如权利要求2所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：该外部连接口包括热水器进水口、热水器出水口。

4.如权利要求3所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：当该热水器内胆设置在电热水器中的时候，该外部连接口还包括电加热装置的连接口，该电加热装置的连接口中插设有加热装置。

5.如权利要求2所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：该柔性内胆由硅橡胶材料制成。

6.如权利要求5所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：该硅橡胶材料具有2倍以上的弹性变形量，该硅橡胶材料的耐温性达到200摄氏度，该硬制外胆的耐破裂强度超过1.6MPa，该柔性内胆的壁厚大于等于1毫米。

7.如权利要求1所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：该柔性内胆由橡胶材料制成，橡胶材料分为天然橡胶以及合成橡胶，合成橡胶包括通用合成橡胶，通用合成橡胶包括，丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶，合成橡胶还包括特种合成橡胶，特种合成橡胶包括，丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯化聚乙烯。

8.如权利要求1所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：该柔性内胆由橡胶材料制成，橡胶材料分为碳链橡胶以及杂链橡胶，其中，碳链橡胶包括不饱和非极性橡胶、不饱和极性橡胶、饱和非极性橡胶、饱和极性橡胶，杂链橡胶包括硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯醚橡胶、聚硫橡胶。

9.如权利要求1所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：该热水器内胆能够应用在储水式电热水器或者速热式电热水器或者快热式电热水器或者太阳能热水器或者空气能热水器中。

10.如权利要求5所述的一种柔性内胆热水器，其特征在于：在生产该柔性内胆的时候，使用的硫化剂为 C-8，硫化剂的添加量为2%，硫化条件为170℃、5min、15MPa。

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