CN110801157A - 一种液体加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液体加热装置，包括内管，内管由金属材料或金属合金材料制成；内管的外周壁配置有由金属材料或金属合金材料制成螺旋状导流结构；内管两端的开口由金属材料制作的端盖密封；外管，外管套设在螺旋状导流结构的外部，外管的外周壁设有加热组件，外管的内周壁与螺旋状导流结构之间相隔预定的径向间隙，且间隙的范围小于预设数值；内管、外管和螺旋状导流结构形成流道，流道两端的开口由密封盖密封；密封盖设置有进液口或出液口，液体经密封盖的进液口进入流道加热，出液口排出。本发明通过金属和金属合金材料的螺旋状导流结构，避免传统液体加热装置中塑料、橡胶材料出现老化问题，增强了耐高温高压性能，保证加热液体的安全。

Description

一种液体加热装置

技术领域

本发明涉及厚膜加热技术领域，尤其涉及一种采用厚膜加热技术设计的液体加热装置，如即热式饮水机、即热式咖啡机等设备的加热装置。

背景技术

对液体连续加热的组件一般应用于需要连续出热水的加热电器中，比如咖啡机、饮料加热器、加热蒸汽机中的加热装置。现有技术中此类加热电器一般包括提供液体流道的内管与进行加热的外加热管，外加热管外壁印制厚膜电路，当厚膜电路通电发热时，实现对通过内管液体流道的液体加热。现有技术提供的液体加热装置，其液体流道通常采用塑料、橡胶等材料，塑料和橡胶由于具有一定的弹性，可以使得液体流道与外加热管之间的缝隙很小，从而使得液体只能沿着液体流道限定的流程从液体进口流到液体出口，以提高加热性能。但是，由于加热时，液体流道的温度会达到300℃以上，塑料、橡胶材质容易产生异味，食品级橡胶生产工艺复杂、成本高，且橡胶在高温高气压环境中遇水时，会因为温度过高而老化，产生异味，甚至产生有害人体健康的物质；同时，高温容易使得橡胶变软发黏甚至脱落，阻塞流道，导致出水量变小甚至不出水；

另外液体流道的密封通常采用密封圈的方式，而密封圈长期处于高温环境中亦容易老化、变形失去密封作用。液体容易流到加热的厚膜电路上，存在安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液体加热装置，通过采用不锈钢材料制成、固定在内管外周壁的螺旋状导流结构、带加热组件的外管的结合设计，增强了加热装置的耐高温高压性能，保证加热液体的安全。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种液体加热装置，包括：

内管，所述内管由金属材料或金属合金材料制成；所述内管的外周壁配置有由金属材料或金属合金材料制成螺旋状导流结构；所述内管两端的开口由金属材料制作的端盖密封；

外管，所述外管套设在所述螺旋状导流结构的外部，所述外管的外周壁上设有加热组件，所述外管的内周壁与所述螺旋状导流结构之间相隔预定的径向间隙，且所述间隙的范围小于预设数值；

所述内管、外管和螺旋状导流结构形成流道，所述流道两端的开口由密封盖密封；所述密封盖设置有进液口或出液口，液体经密封盖的进液口进入流道加热，经出液口排出。

进一步地，所述螺旋状导流结构由套设在所述内管上的螺纹凸起形成。

进一步地，所述螺旋状导流结构为螺旋槽，且所述螺旋槽沿着所述内管的轴线方向设置。

进一步地，所述螺旋状导流结构与所述内管一体成型。

进一步地，所述端盖包括端盖壁、与所述端盖壁连接的端盖面，所述端盖壁与所述内管的外周壁通过焊接密封固定；所述密封盖包括密封壁、与所述密封壁连接的密封面，所述密封壁与外管的外周壁通过焊接密封固定，密封面设置有所述进液口或出液口。

进一步地，所述端盖面设有凸块，且所述凸块的正投影与所述进液口或出液口的正投影不重合；所述凸块截面形状为三角形或者梯形或者矩形或者圆形。

进一步地，所述进液口连接有水泵，且所述出液口直径不大于所述进液口直径，维持所述流道内液体压力保持在0.1～1.0兆帕。

进一步地，所述螺旋状导流结构轴向截面形状为三角形或者梯形或者矩形或者圆形，并且/或者，所述预设数值为0.5毫米；并且/或者，所述内管的两端与所述外管的两端分别相平齐。

进一步地，所述内管、螺旋状导流结构、端盖和密封盖均为由不锈钢材料制作。

进一步地，还包括温感传感器，以及与所述温感传感器电连接的控制器；所述温感传感器配置于所述外管的靠近所述出液口的位置处，所述控制器用于根据所述温感传感器发出的温度信息，控制所述水泵进液的速度和/或所述加热组件的加热功率。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种液体加热装置，采用金属或合金材料制成的螺旋状导流结构，固定于内管外圆周壁，与外管形成稳定的液体流道，选用不锈钢材料的螺旋状导流结构，避免了传统加热装置中塑料、橡胶等材料出现的老化、不安全等问题，易于批量生产，降低制造成本。另外，使用端盖与密封盖分别对内、外管进行密封，将内、外管的密封结构各自独立加工，便于制造，且密封效果好，提高了液体加热装置长期承受高温高压环境的稳定性能。

附图说明

图1为本发明所提供实施例的一种液体加热装置的爆炸结构示意图；

图2为本发明所提供实施例的一种液体加热装置的截面图；

图3为本发明所提供实施例的内管结构示意图；

图4为本发明所提供实施例的外管正视结构示意图；

图中：10、内管；11、螺旋状导流结构；14、流道；20、外管；21、加热组件；22、发热电路；23、温度传感器；24、电极；30、端盖；31、凸块；40、密封盖；41、密封面；42、出液口；43、进液口。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”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。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。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。

如图1-4所示，本发明实施例提供了一种液体加热装置，包括：内管10，内管10由金属或者合金材料制作，一个优选的实施例中，内管10采用不锈钢材料制作，如304不锈钢材料制作；所述内管10的外周壁配置有由金属或者合金材料制作螺旋状导流结构11；优选地，所述螺旋状导流11采用与内管10同一种材料制作，所述内管10两端的开口由金属材料制作的端盖30密封；优选地，端盖30采用与内管10同一种材料制作。内管10、螺旋状导流结构11和端盖30均采用同一种金属材料制作，有利于它们之间牢固焊接。外管20，所述外管20套设在所述螺旋状导流结构11的外部，所述外管20的外周壁上设有加热组件21，所述外管20的内周壁与所述螺旋状导流结构11之间相隔预定的径向间隙，且所述间隙的范围小于预设数值；所述内管10与外管20之间形成流道14，所述流道14两端的开口由密封盖40密封；所述密封盖40设置有进液口43或出液口42，液体经密封盖40的进液口43进入流道14加热，经出液口42排出。

本发明实施例提供的一种液体加热装置，采用金属或者合金材料，优选不锈钢制成的内管10、端盖30和螺旋状导流结构11，与外管20形成稳定的液体流道14，选用不锈钢材料的螺旋状导流结构11，避免了传统加热装置中塑料、橡胶等材料出现的老化、不安全等问题，易于批量生产，降低制造成本。另外，使用端盖30与密封盖40分别对内管10、外管20进行密封，将内管10、外管20的密封结构各自独立加工，便于制造，且密封效果好，提高了液体加热装置长期承受高温高压环境的稳定性能。

本液体加热装置包括了内管10、外管20及集成在外管20的外周壁上的加热组件21，该内管10的外周壁配置有螺旋状导流结构11，外管20套设于螺旋状导流结构11的外部，该螺旋状导流结构11与内管10的外周壁及外管20的内周壁共同围城供被加热液体通过的螺旋形的流道14。外管20的内周壁与螺旋状导流结构11之间相隔预定的径向间隙，且该径向间隙不大于预设范围。该径向间隙的设置便于将配置有螺旋状导流结构11的内管10套入燃管内，从而限定液体只在流道14内的流动，便于对流动的液体进行充分加热。内管10大体居中的位于外管20内部。

内管10两端分别套设有端盖30，端盖30包括端盖30壁与所述端盖30壁连接的端盖30面，所述端盖30壁与所述内管10的外周壁密封通过焊接密封固定。流道14的两端由密封盖40密封，所述密封盖40包括密封壁、与所述密封壁连接的密封面41，所述密封壁与外管20的外周壁通过焊接密封固定。密封面41上设置有进液口43与出液口42，待加热液体由进液口43进入螺旋状导流结构11与内管10的外周壁与外管20的内周壁形成的流道14后，带加热液体沿着流道14流动的同时，集成在外管20的外周壁的加热组件会对流动的液体进行加热。该加热组件21产生的热量通过外管20后与流道14内的液体进行热量交换，以实现对液体的连续加热。

内管10与螺旋状导流结构11均采用不锈钢材料制成，液体直接与裸露的螺旋状导流结构11接触，不易生锈且对人体无害。在长期高温高压的条件下，避免如塑料、橡胶等材料因受热老化鼓泡，阻塞流道14的现象，更重要的是，避免塑料、橡胶长期加热产生的异味与分解的有毒物质，可对液体快速加热，提高加热液体的使用安全与本液体加热装置的使用寿命。

本发明提供的液体加热装置，内管10、螺旋状导流结构11、端盖30与密封盖40均采用不锈钢材料，制造成本低，且满足食品卫生，能通过盐雾测试。但并不局限与仅仅只能使用不锈钢材料，使用铝合金或钛合金材料也在本发明的保护范围内。

优选的，该螺旋状导流结构11由套设在内管10上的螺纹凸起形成。螺旋状导流结构11与内管10的外周壁焊接在一起，或通过模型将两者铸造成型，避免在流道14内晃动改变流道的截面积及影响进液或出液。并且/或者，该螺旋状导流结构11的轴向截面形状为三角形或者梯形或者矩形或圆形，将三角形或梯形的底边焊接在内管10的外周壁上，这样形成的流道14结构简单，便于生成，且导流性能更加稳定。

作为另一种实施例，螺旋状导流结构11可以为螺旋槽，该螺旋槽沿所述内管10的轴向方向设置。该螺旋槽与内管10通过模具铸造一体成型。内管10通过加热液体沿着螺旋槽流动加热。将该螺旋导流结构设置成螺旋槽，在保证流道14所通过的水流量的同时减小内管10与所述螺旋状导流结构11所需的体积，进而减小与内管10向适配的外管20的直径，适用于小型液体加热装置。另外，还避免了螺纹凸起与内管10的连接不稳定而导致脱落的问题。

作为优选的实施方式，外管20的内周壁与螺旋状导流结构11之前的径向间隙范围为不大于预设数值，便于将配置的有螺旋状导流结构11的内管10轻松套入外管20的同时，还避免了因径向间隙过大而导致液体直接通过该径向间隙沿着内管10的长度流至出液口42，而不沿着内管10外周壁的螺旋状导流结构11进行导流，造成局部液体在螺旋状导流结构11内停滞不前，并且接受加热组件21的持续加热，造成局部过热，结果会导致该处停滞不前的液体发生汽化产生蒸汽排出，进而造成出液口42的出液不连续并夹杂着大量气泡排出。本发明提供的实施例经大量实验证明，当该径向间隙设置在不大于0.5mm的范围内时，既能实现液体的充分加热，加热的效果良好，还能避免液体过分加热的同时保证液体的流动顺畅，避免产生大的气泡。

内管10的两端开口由端盖30密封，且所述端盖30包括端盖30壁、与所述端盖30壁连接的端盖30面，所述端盖30壁与所述内管10的外周壁密封通过焊接密封固定。端盖30面设有凸块31，用于固定住内管10的位置，且所述凸块31的正投影与所述进液口43或出液口42的正投影不重合。凸块31的数量可以根据实际情况进行设置。在本实施例中，凸块31的数量优选为两个，分别位于进液口43或出液口42的两侧，保证安装受力均匀。由于内管10需要套设在外管20与密封盖40的内部，因此，凸块31的高度小于或等于上端盖30与上密封盖40或下端盖30与下密封盖40之间的距离，防止密封盖40与外管20无法密封。凸块31的截面形状可以为三角形或者梯形或者矩形或者半椭圆形。将三角形或梯形或板椭圆形的底部固定与端盖30表面，且同时不会与密封盖40有过多接触，阻挡水流规则流动。

优选地，进液口43处配置有水泵，以向螺旋形的流道14内不断地输送加压液体，且出液口42的直径比进液口43小，维持进水管与出水管之间流道14内的液体压力保持在0.1～1.0兆帕。

优选地，外管20上的外周壁设置有加热组件21。加热组件21包括配置与外管20的外周壁上的绝缘介质层及配置与绝缘介质层的发热电路22，在外管20的外周壁上印烧绝缘介质层，该发热电路22产生的热量用于对螺旋形流道14内流动的液体进行热交换。该发热电路22包括固定于绝缘介质层上的多个发热电阻与电极24，发热电阻的两端分别与电极24电性连接，这样，在电极24处接入电源，供该发热电阻产生热量。

优选地，各发热电阻的延伸方向与外管20的长度方向一致，进液口43连接有水泵(图中未示出)。该液体加热装置还包括温度传感器23，以及与温度传感器23电连接的控制器(例如本实施例中采用PCB板控制)，该温度传感器23配置于外管20的靠近出液口42的位置处。由图中可以看出，本实施例中出液口42开设在内管10上，该温度传感器23为尽量靠近出液口42，可以设置在外管20的离出液口42最近的径向位置处。温度传感器23通过检测靠近出液口42的外管20的筒壁温度，即可近似检测出液口42的液体温度，该PCB板根据第一温度传感器23发出的温度信息，控制水泵进液的速度和/或发热电阻的加热功率。优选地，该温度传感器23设置在靠近出液口42的位置的同时并且尽量远离发热电阻，以便于准确检测出液口42液体的温度。这样，该温度传感器23用于检测出液的温度并反馈至PCB板，该PCB板根据实测的出液温度数据与用户设定出液所需温度进行比较，以自动调节发热电阻的加热功率，或者通过控制水泵以调节进入流道14内液体的流速，进而实现对出液温度的准确控制。

为便于对螺旋状流道14内的液体进行均匀地加热，多段发热电阻绕外管20的外周壁分布设置，优选地可近似均匀的分布设置，使得发热电阻正对流道14内的液体，以向流动的液体及时传递热量。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种液体加热装置，其特征在于，包括：

内管，所述内管由金属材料或金属合金材料制成；所述内管的外周壁配置有由金属材料或金属合金材料制成螺旋状导流结构；所述内管两端的开口由金属材料制作的端盖密封；

外管，所述外管套设在所述螺旋状导流结构的外部，所述外管的外周壁上设有加热组件，所述外管的内周壁与所述螺旋状导流结构之间相隔预定的径向间隙，且所述间隙的范围小于预设数值；

所述内管、外管和螺旋状导流结构形成流道，所述流道两端的开口由密封盖密封；所述密封盖设置有进液口或出液口，液体经密封盖的进液口进入流道加热，经出液口排出。

2.如权利要求1所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述螺旋状导流结构由套设在所述内管上的螺纹凸起形成。

3.如权利要求1所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述螺旋状导流结构为螺旋槽，且所述螺旋槽沿着所述内管的轴线方向设置。

4.如权利要求2或3任一所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述螺旋状导流结构与所述内管一体成型。

5.如权利要求4所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述端盖包括端盖壁、与所述端盖壁连接的端盖面，所述端盖壁与所述内管的外周壁通过焊接密封固定；所述密封盖包括密封壁、与所述密封壁连接的密封面，所述密封壁与外管的外周壁通过焊接密封固定，密封面设置有所述进液口或出液口。

6.如权利要求5所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述端盖面设有凸块，且所述凸块的正投影与所述进液口或出液口的正投影不重合；所述凸块截面形状为三角形或者梯形或者矩形或者圆形。

7.如权利要求4所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述进液口连接有水泵，且所述出液口直径不大于所述进液口直径，维持所述流道内液体压力保持在0.1～1.0兆帕。

8.如权利要求4所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述螺旋状导流结构轴向截面形状为三角形或者梯形或者矩形或者圆形，并且/或者，所述预设数值为0.5毫米；并且/或者，所述内管的两端与所述外管的两端分别相平齐。

9.如权利要求1所述的一种液体加热装置，其特征在于，所述内管、螺旋状导流结构、端盖和密封盖均为由不锈钢材料制作。

10.如权利要求7所述的一种液体加热装置，其特征在于，还包括温感传感器，以及与所述温感传感器电连接的控制器；所述温感传感器配置于所述外管的靠近所述出液口的位置处，所述控制器用于根据所述温感传感器发出的温度信息，控制所述水泵进液的速度和/或所述加热组件的加热功率。

Images