CN110513864A - 加热器和制热设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热器和制热设备，该加热器包括加热器本体，加热器本体为导热件并形成有加热器本体中空腔；加热元件，埋设在加热器本体中且围绕加热器本体中空腔从加热器的第一端部向第二端部延伸；以及热交换流体流道，包括围绕设置在加热元件的外侧的外侧流道、形成在加热器本体中空腔内的内侧流道以及连通内侧流道与外侧流道的中间连通流道；其中，外侧流道的外入口端部与内侧流道的内出口端部或者外侧流道的外出口端部与内侧流道的内入口端部在加热器本体的同一端部毗邻设置且能够通过加热器本体相互热交换。本发明的加热器和制热设备结构合理、换热效率高、出水温度稳定、能缓解闭水升温的热冲击。

Description

加热器和制热设备

技术领域

本发明涉及电加热器技术领域，具体地，涉及一种加热器和制热设备。

背景技术

现有铸铝形式的电即热加热器的内部结构是在多组加热管的表面用管道螺旋环绕，并用铝填充内部间隙，最终形成整体。加热管工作时，其表面产生的热量被环绕在加热管表面的金属水道里的水流直接带走。虽然即热热水器是出水通电和关水断电，但由于即热形式的加热管的功率一般较大，且传统的发热管具有热滞后性，当加热器在正常通电工作时瞬间断电，发热管表面仍会有大量的余热。此时环绕在加热管表面的金属水道里的水流停止，发热管余热继续加热停留在管道内部的水，经检测，此余热可以把金属水道里的水温再次升高6～15℃。即当使用完加热器后短时间内再次打开加热器使用时，加热器会出现有几秒钟水温异常升高，烫手的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的加热器和制热设备，该加热器和制热设备结构合理、换热效率高、出水温度稳定、能缓解闭水升温的热冲击。

为了实现上述目的，本发明提供了一种加热器，该加热器包括：

加热器本体，加热器本体为导热件并形成有加热器本体中空腔；

加热元件，埋设在加热器本体中且围绕加热器本体中空腔从加热器的第一端部向第二端部延伸；以及

热交换流体流道，包括围绕设置在加热元件的外侧的外侧流道、形成在加热器本体中空腔内的内侧流道以及连通内侧流道与外侧流道的中间连通流道；

其中，外侧流道的外入口端部与内侧流道的内出口端部或者外侧流道的外出口端部与内侧流道的内入口端部在加热器本体的同一端部毗邻设置且能够通过加热器本体相互热交换。

可选的，外侧流道埋设在加热器本体中并形成为围绕加热元件从第一端部朝向第二端部螺旋盘绕的外侧螺旋流道。

在一些实施例中，外侧流道可形成为设置在加热器本体中并围绕加热元件的环形中空腔流道。

进一步的，内侧流道可为螺旋流道。

更进一步的，加热器可包括插装于加热器本体中空腔中的螺柱体，螺柱体的外周壁设有用于形成内侧流道的外侧螺旋凹槽。

可选的，加热器包括嵌设在加热器本体中空腔的内周壁的中空内柱筒，螺柱体插装于中空内柱筒中，中间连通流道在第二端部与中空内柱筒相连以与内侧流道连通。

在一些实施例中，螺柱体可包括在第一端部连通内侧流道的螺柱体中空腔，螺柱体和中空内柱筒从第一端部朝向第二端部伸出，中间连通流道在第二端部连通内侧流道。

可选的，加热器包括嵌设在加热器本体中空腔的内周壁的中空内柱筒，中空内柱筒的中空腔形成为内侧流道。

在一些实施例中，中空内柱筒中可设有在第一端部连通内侧流道的内套管，内套管和中空内柱筒从第一端部朝向第二端伸出，中间连通流道在第二端部连通内侧流道。

可选的，加热器还包括设置在第一端部以连通中空内柱筒的出水接头。

可选的，加热器还包括设置在第二端部以连通螺柱体中空腔或内套管的出水接头。

进一步的，螺柱体或内套管的材质可为防电塑料。

更进一步的，加热元件为并联设置的多根加热管，和/或，加热元件的形状为螺旋盘绕状、U形状和直管状中的其中一者。

在一些实施例中，加热器本体的外壁上设有用于安装超温保护断路器的断路器安装结构；

和/或，热交换流体流道的入口端设有入口温度传感器和流量信号开关，热交换流体流道的出口端设有出口温度传感器。

相应的，本发明还提供了一种制热设备，该制热设备包括上述的加热器。

本发明的加热器和制热设备在加热元件的外侧设置外侧流道和在加热元件的内侧设置内侧流道，加热器结构合理、换热效率高；同时，将外侧流道的外入口端部与内侧流道的内出口端部或者外侧流道的外出口端部与内侧流道的内入口端部在加热器本体的同一端部毗邻设置，即使得加热器的进水端与出水端的高温区域并行排列在加热器的同一端部，通过加热器本体的热传导可让进水端的冷水充分与出水端的高温水进行热交换，由此可降低突高的水流温度，出水温度稳定，缓解闭水温升的的热冲击。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1展示了根据本发明的第一具体实施例、第二具体实施例和第三具体实施例的加热器的立体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图；

图4为图1的一个角度的侧视图；

图5为图1的另一个角度的侧视图；

图6为图1的第一具体实施例的加热器的剖视图；

图7为图1的第二具体实施例的加热器的剖视图；

图8为图1的第三具体实施例的加热器的剖视图；

图9展示了根据本发明的第四具体实施例的加热器的结构示意图；

图10为图9的加热器的另一个角度的结构示意图；

图11为图10的第四具体实施例的加热器的剖视图。

附图标记说明

100 加热器

1 加热器本体 2 加热元件

3 热交换流体流道 31 外侧流道

32 内侧流道 33 中间连通流道

4 第一端部 5 第二端部

6 螺柱体 61 外侧螺旋凹槽

62 螺柱体中空腔 7 中空内柱筒

8 内套管 9 出水接头

10 断路器安装结构

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

下面参考附图描述根据本发明的加热器100和制热设备，该加热器100结构合理、换热效率高、出水温度稳定、能缓解闭水升温的热冲击。

如图1～图11所示，本发明提供了一种加热器100，该加热器100包括加热器本体1、加热元件2和热交换流体流道3。加热器本体1为导热件并形成有加热器本体中空腔，加热元件2埋设在加热器本体1中且围绕加热器本体中空腔从加热器100的第一端部4向第二端部5延伸。热交换流体流道3包括外侧流道31、内侧流道32和中间连通流道33，外侧流道31围绕设置在加热元件2的外侧、内侧流道32形成在加热器本体中空腔内，中间连通流道33连通内侧流道32与外侧流道31。

需要进行说明的是，外侧流道31和内侧流道32均紧贴加热元件2的两侧设置并能与加热元件2进行热交换。其中，当加热器100的进水端与外侧流道31连通并从内侧流道32进行出水时，外侧流道31的外入口端部与内侧流道32的内出口端部相互靠近地设置在加热器本体1的同一端部并通过加热器本体1相邻接以能够通过加热器本体1相互热交换，即将外侧流道31的外入口端部与内侧流道32的内出口端部毗邻设置在加热器本体1的同一端部。此时，外侧流道31的外入口端部的水温最低，经过与加热元件2进行换热后，内侧流道32的内出口端部的水温最高。当加热器100的进水端可与内侧流道32连通并从外侧流道31进行出水时，外侧流道31的外出口端部与内侧流道32的内入口端部相互靠近地设置在加热器本体1的同一端部并通过加热器本体1相邻接以能够通过加热器本体1相互热交换，即将外侧流道31的外出口端部与内侧流道32的内入口端部毗邻设置在加热器本体1的同一端部。为了更清楚解释本发明的加热器100并节省说明书篇幅，以下将以加热器100的进水端与外侧流道31连通并从内侧流道32进行出水为具体实施例进行说明。

此外，加热器100的第一端部4和第二端部5仅用于区分描述加热器100沿轴向的两个端部，为了更清楚解释本发明的加热器100，第一端部4可理解为说明书附图中的加热器100的上端部，第二端部5可理解为说明书附图中的加热器100的下端部。

现有的铸铝形式的加热器的内部结构是在多组加热管的表面用管道螺旋环绕，并用铝填充内部间隙，最终形成整体。热水器是出水通电和关水断电，当热水器通电时，热水器把常温的水瞬间加热到人们需要的舒适温度热水。但由于即热形式的加热管的功率一般较大，且传统的发热管具有热滞后性，当加热器在正常通电工作时瞬间断电，发热管表面仍会有大量的余热。此时环绕在加热管表面的金属水道里的水流停止，发热管余热继续加热停留在管道内部的水，经检测，此余热可以把金属水道里的水温再次升高6～15℃。即当使用完加热器后短时间内再次打开加热器使用时，加热器会出现有几秒钟水温异常升高，烫手的情况，带来不良的用户体验。并且，加热管的余热使得加热管内部发热严重，对加热系统的部件带来热冲击，缩短加热系统的使用寿命。

为了解决现有的加热器的这个痛点，本发明的加热器100在加热元件2的外侧设置外侧流道31和在加热元件2的内侧设置内侧流道32，将外侧流道31的外入口端部与内侧流道32的内出口端部或者外侧流道31的外出口端部与内侧流道32的内入口端部在加热器本体1的同一端部毗邻设置，即使得加热器100的进水端的低温区域与出水端的高温区域并行排列在加热器100的同一端部，通过加热器本体1的热传导可让进水端的冷水充分与出水端的高温水进行热交换，由此可降低突高的水流温度，出水温度稳定，缓解闭水温升的的热冲击。此外，在加热元件2的两侧设置外侧流道31和内侧流道32，不仅大大增大加热元件2与热交换流体流道3的换热效率，加热器100的整体水流远大于传统的铸铝加热器，还可有效保护部件的热冲击、延长加热器的使用寿命。

其中，本发明的加热器100可为铸铝加热器、铸铁加热器或者铸铜加热器；加热元件2可呈螺旋盘绕状、U形状或直管状等埋设在加热器本体1中且围绕加热器本体中空腔从加热器100的第一端部4向第二端部5延伸；加热元件2可为并联设置的多根加热管等；加热元件2的端部可从加热器本体1的外周壁伸出或者从从加热器本体1的轴向两端伸出等，本发明不限于此。

可选的，外侧流道31可通过不同的形式围绕设置在加热元件2的外侧，例如可以为螺旋流道形式或中空腔形式等，本发明不限于此。如图6中的第一具体实施例、图7中的第二具体实施例以及图11中的第四具体实施例的加热器100，外侧流道31埋设在加热器本体1中并形成为围绕加热元件2从第一端部4朝向第二端部5螺旋盘绕的外侧螺旋流道。如图8中的第三具体实施例的加热器100，外侧流道31形成为设置在加热器本体1中并围绕加热元件2的环形中空腔流道。

此外，内侧流道32也可通过不同的形式形成在加热器本体中空腔内，例如也可以为螺旋流道形式或中空腔形式等，本发明不限于此。如图6中的第一具体实施例和图11中的第四具体实施例的加热器100，内侧流道32为螺旋流道。如图7中的第二具体实施例和图8中的第三具体实施例的加热器100，内侧流道32为中空腔形式的流道。以下将分别对螺旋流道形式的内侧流道32和中空腔形式的内侧流道32进行说明。

当内侧流道32为螺旋流道形式时，内侧流道32的螺旋流道的形成方式也可多种多样，可通过在加热器本体中空腔设置螺柱体、螺旋管道或挡板等形式实现，本发明不限于此。

在一些实施例中，加热器本体中空腔插装有外周壁设有外侧螺旋凹槽61的螺柱体6，外侧螺旋凹槽61与加热器本体中空腔可配合形成螺旋流道形式的内侧流道32。

进一步的，如图6中的第一具体实施例和图11中的第四具体实施例的加热器100，加热器本体中空腔的内周壁还可嵌设有中空内柱筒7，螺柱体6插装于中空内柱筒7中，外侧螺旋凹槽61与中空内柱筒7的内周壁配合形成螺旋流道形式的内侧流道32。其中，中空内柱筒7和螺柱体6可从第一端部4朝向第二端部5伸出加热器本体中空腔，中间连通流道33在第二端部5与中空内柱筒7相连以与内侧流道32连通。

更进一步的，如图6中的第一具体实施例的加热器100，螺柱体6可形成有螺柱体中空腔62，螺柱体中空腔62在第一端部4与内侧流道32连通。

当螺柱体6为实心螺柱体6时，出水接头9设置在第一端部4并连通中空内柱筒7以连通螺旋流道形式的内侧流道32。具体地，如图11所示的第四具体实施例的加热器100，加热器本体中空腔沿轴向贯穿加热器本体1，中空内柱筒7插装在加热器本体中空腔中并在第一端部4并连通出水接头9。螺柱体6插装在中空内柱筒7中并与中空内柱筒7并朝向第二端部5伸出，螺柱体6的伸出端沿径向向外延伸形成伸出端扩径部以沿周向封闭中空内柱筒7的伸出端，中间连通流道33在第二端部5连通螺旋流道形式的外侧流道31和螺旋流道形式的内侧流道32。此时，水流从加热器的进水端依次流经外侧流道31、中间连通流道33和内侧流道32，最后从第一端部4的出水接头9进行出水。

当螺柱体6为带有螺柱体中空腔62的螺柱体6时，出水接头9设置在第二端部5并连通螺柱体中空腔62。具体地，如图6所示的第一具体实施例的加热器100，中空内柱筒7插装在加热器本体中空腔中，带有螺柱体中空腔62的螺柱体6插装在中空内柱筒7中并与中空内柱筒7并朝向第二端部5伸出，螺柱体6的伸出端的周壁沿径向向外延伸形成伸出端扩径部以沿周向封闭中空内柱筒7的伸出端。螺柱体中空腔62的一端在第一端部4与内侧流道32连通，螺柱体中空腔62的另一端贯穿伸出端扩径部并与出水接头9连通，中间连通流道33在第二端部5连通螺旋流道形式的外侧流道31和螺旋流道形式的内侧流道32。此时，水流从加热器的进水端依次流经外侧流道31、中间连通流道33、内侧流道32和螺柱体中空腔62，最后从第二端部5的出水接头9进行出水。以上针对螺旋流道形式的内侧流道32的加热器100进行了说明，以下将针对中空腔形式的内侧流道32的加热器100进行说明。

当内侧流道32为中空腔形式时，加热器本体中空腔的内周壁可嵌设有中空内柱筒7，中空内柱筒7的中空腔可形成为内侧流道32。出水接头9设置在第一端部4并连通中空内柱筒7以连通中空腔形式的内侧流道32(图中未示出)。

进一步的，中空内柱筒7中可设有内套管8，此时，中空内柱筒7的外周壁与内套管8的内周壁之间的中空腔形成为内侧流道32，内套管8在第一端部4连通内侧流道32，出水接头9设置在第二端部5并连通内套管8。具体地，如图7中的第二具体实施例的加热器100和如图8中的第三具体实施例的加热器100，中空内柱筒7插装在加热器本体中空腔中，内套管8插装在中空内柱筒7中并与中空内柱筒7从第一端部4朝向第二端部5伸出，内套管8伸出端的周壁沿径向向外延伸形成伸出端扩径部以沿周向封闭中空内柱筒7的伸出端。内套管8的一端在第一端部4与内侧流道32连通，内套管8的另一端贯穿伸出端扩径部并与出水接头9连通，中间连通流道33在第二端部5连通过外侧流道31和内侧流道32。此时，水流从加热器的进水端依次流经外侧流道31、中间连通流道33、内侧流道32和内套管8，最后从第二端部5的出水接头9进行出水。

在现有的铸铝加热器中，热交换流体流道均采用不锈钢管道制成。而本发明的加热器100的热交换流体流道包括外侧流道31、内侧流道32和中间连通流道33，外侧流道31可采用不锈钢管道制成而内侧流道32可采用防电塑料制成，即螺柱体6或内套管8的材质为防电塑料。通过增加中间的塑料物理防电结构出水，加热器100不仅带有物理防电的作用、可靠性高，还能降低成本、简化工艺。

可选的，加热器本体1的外壁上可设有用于安装超温保护断路器的断路器安装结构10，当加热器100出现异常温升时，超温保护断路器能起到断电保护作用。此外，热交换流体流道3的入口端可设有入口温度传感器和流量信号开关，热交换流体流道3的出口端设有出口温度传感器，以实现对加热器100的控制。

进一步的，本发明的加热器100还可通过合理设计加热管表面电力密度和冷端区域距离，使得加热器100可以在不同功率和设置温度下，将温度突高的温度值降低到合理的水平，使之出水温度平稳，不会出现烫手的情况。此外，恒温出水还可有效保护部件的热冲击，延长加热系统的使用寿命。

相应的，本发明还提供了一种制热设备，该制热设备包括上述的加热器100，该制热设备可为即热热水器、电壁挂炉、采暖器等。

综上可见，本发明提供了一种加热器10和制热设备，该加热器100在加热元件2的外侧设置外侧流道31和在加热元件2的内侧设置内侧流道32，加热器100结构合理、换热效率高、整体水流量大；同时，将外侧流道31的外入口端部与内侧流道32的内出口端部或者外侧流道31的外出口端部与内侧流道32的内入口端部在加热器本体1的同一端部毗邻设置，即使得加热器100的进水端与出水端的高温区域并行排列在加热器100的同一端部，通过加热器本体1的热传导可让进水端的冷水充分与出水端的高温水进行热交换，由此可降低突高的水流温度，出水温度稳定，缓解闭水温升的的热冲击，延长加热系统的使用寿命。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种加热器，其特征在于，所述加热器包括：

加热器本体，所述加热器本体为导热件并形成有加热器本体中空腔；

加热元件，埋设在所述加热器本体中且围绕所述加热器本体中空腔从所述加热器的第一端部向第二端部延伸；以及

热交换流体流道，包括围绕设置在所述加热元件的外侧的外侧流道、形成在所述加热器本体中空腔内的内侧流道以及连通所述内侧流道与所述外侧流道的中间连通流道；

其中，所述外侧流道的外入口端部与所述内侧流道的内出口端部或者所述外侧流道的外出口端部与所述内侧流道的内入口端部在所述加热器本体的同一端部毗邻设置且能够通过所述加热器本体相互热交换。

2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述外侧流道埋设在所述加热器本体中并形成为围绕所述加热元件从所述第一端部朝向所述第二端部螺旋盘绕的外侧螺旋流道。

3.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述外侧流道形成为设置在所述加热器本体中并围绕所述加热元件的环形中空腔流道。

4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述内侧流道为螺旋流道。

5.根据权利要求4所述的加热器，其特征在于，所述加热器包括插装于所述加热器本体中空腔中的螺柱体，所述螺柱体的外周壁设有用于形成所述内侧流道的外侧螺旋凹槽。

6.根据权利要求5所述的加热器，其特征在于，所述加热器包括嵌设在所述加热器本体中空腔的内周壁的中空内柱筒，所述螺柱体插装于所述中空内柱筒中，所述中间连通流道在所述第二端部与所述中空内柱筒相连以与所述内侧流道连通。

7.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，所述螺柱体包括在所述第一端部连通所述内侧流道的螺柱体中空腔，所述螺柱体和所述中空内柱筒从所述第一端部朝向所述第二端伸出，所述中间连通流道在所述第二端部连通所述内侧流道。

8.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热器包括嵌设在所述加热器本体中空腔的内周壁的中空内柱筒，所述中空内柱筒的中空腔形成为所述内侧流道。

9.根据权利要求8所述的加热器，其特征在于，所述中空内柱筒中设有在所述第一端部连通所述内侧流道的内套管，所述内套管和所述中空内柱筒从所述第一端部朝向所述第二端部伸出，所述中间连通流道在所述第二端部连通所述内侧流道。

10.根据权利要求6或8所述的加热器，其特征在于，所述加热器还包括设置在所述第一端部以连通所述中空内柱筒的出水接头。

11.根据权利要求7或9所述的加热器，其特征在于，所述加热器还包括设置在所述第二端部以连通所述螺柱体中空腔或所述内套管的出水接头。

12.根据权利要求7或9中任意一项所述的加热器，其特征在于，所述螺柱体或所述内套管的材质为防电塑料。

13.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热元件为并联设置的多根加热管；

和/或，所述加热元件的形状为螺旋盘绕状、U形状和直管状中的其中一者。

14.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热器本体的外壁上设有用于安装超温保护断路器的断路器安装结构，和/或，所述热交换流体流道的入口端设有入口温度传感器和流量信号开关，所述热交换流体流道的出口端设有出口温度传感器。

15.一种制热设备，所述制热设备包括根据权利要求1～14中任意一项所述的加热器。