CN116725376A - 加热装置和热饮设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种加热装置和热饮设备，该加热装置包括加热管、水道管和厚膜结构，加热管套装于水道管的外壁，水道管的外壁形成有凹陷部，凹陷部与加热管的内壁围合形成加热通道，厚膜结构设于加热管的外壁，并用于对流经加热通道的液体加热；其中，凹陷部在水道管的外壁呈螺旋状分布，且加热通道的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大，通过变径的方式缓冲液体升温过程的体积变化，从而能够稳定加热通道内的压力状态，避免加热通道内的压力过高而致使加热装置故障，以保证加热装置的工作稳定性和可靠性。

Description

加热装置和热饮设备

技术领域

本发明涉及加热器技术领域，尤其涉及一种加热装置和热饮设备。

背景技术

随着人们生活水平的提高，饮水机、咖啡机、温奶机等热饮设备进入了人们的家庭，加热装置为热饮设备的核心部件之一。现有的加热装置通常设置有螺旋状的加热通道，液体在加热通道中升温的过程中，会导致加热通道内的压力不稳定，出现压力偏高状态，易于致使加热装置故障。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种加热装置和热饮设备，旨在解决现有液体在加热通道中升温的过程中，会导致加热通道内的压力不稳定，出现压力偏高状态，易于致使加热装置故障的问题。

第一方面，本发明提供了一种加热装置，包括：加热管、水道管和厚膜结构，所述加热管套装于所述水道管的外壁，所述水道管的外壁形成有凹陷部，所述凹陷部与所述加热管的内壁围合形成加热通道，所述厚膜结构设于所述加热管的外壁，并用于对流经所述加热通道的液体加热；

其中，所述凹陷部在所述水道管的外壁呈螺旋状分布，且所述加热通道的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大。

在其中一种实施例中，所述厚膜结构为印制于所述加热管外壁的膜层，所述厚膜结构的布置轨迹与所述加热通道的布置轨迹相适配；

所述厚膜结构包括多个加热膜条，在所述水道管的轴向方向上，各所述加热膜条间隔分布，且相邻两个所述加热膜条之间的间距自所述加热通道的进水端至出水端方向逐渐增大。

在其中一种实施例中，在所述水道管的轴向方向上，所述凹陷部的相邻两个螺旋轨迹之间的间距，自所述加热通道的进水端至出水端方向逐渐增大；和/或

各所述加热膜条的宽度均相同。

在其中一种实施例中，所述加热装置还包括接线座，所述接线座安装于所述加热管的外壁，并与所述厚膜结构电连接，所述接线座用于与导电插头插接配合。

在其中一种实施例中，所述加热装置还包括固定柱和安装件，所述固定柱固设于所述加热管的外壁，所述安装件贯穿所述接线座的连接部，并与所述固定柱可拆卸连接，以将所述接线座安装于所述加热管的外壁。

在其中一种实施例中，所述加热装置还包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器设于所述厚膜结构，并位于所述加热通道的出水侧，以能够感测所述加热通道出水侧的温度值，所述第二传感器设于所述厚膜结构，以能够感测所述厚膜结构的温度值。

在其中一种实施例中，所述加热装置还包括进液管和出液管，所述加热通道的进水端与所述进液管翻边焊接，以将所述加热通道的进水端与所述进液管相连通，所述加热通道的出水端与所述出液管翻边焊接，以将所述加热通道的出水端与所述出液管相连通。

在其中一种实施例中，所述加热装置还包括防尘盖，所述防尘盖设有两个，并分别套设于所述进液管的进口处和所述出液管的出口处。

在其中一种实施例中，所述水道管和所述加热管均为金属管；和/或

所述加热管的轴向长度与所述水道管的轴向长度相同，所述水道管的端部边沿与所述加热管的端部边沿焊接固定。

第二方面，本发明还提供了一种热饮设备，包括上述任一实施例的加热装置。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

采用本发明的加热装置，凹陷部与加热管的内壁围合形成加热通道，厚膜结构对流经加热通道的液体加热，厚膜结构的厚膜加热技术，发热效率较高，从而可快速实现液体的加热，完成对流经加热通道液体的即热式加热，加热时间较短，进一步的，由于加热通道的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大，通过变径的方式缓冲液体升温过程的体积变化，从而能够稳定加热通道内的压力状态，避免加热通道内的压力过高而致使加热装置故障，以保证加热装置的工作稳定性和可靠性。

将上述的加热装置应用于热饮设备，由于加热装置内加热通道的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大，通过变径的方式缓冲液体升温过程的体积变化，从而能够稳定加热通道内的压力状态，避免加热通道内的压力过高而致使加热装置故障，以保证热饮设备的工作稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例加热装置的示意图。

图2为图1所示加热装置的俯视图。

图3为图2中A-A剖视图。

图4为图1所示加热装置中水道管的剖视图。

图5为图4所示加热装置的爆炸图。

图6为图5所示加热装置中厚膜结构的爆炸图。

图7为一个实施例加热装置中厚膜结构的电路布线图。

图8为一个实施例加热装置的示意图。

附图标号：

100、加热管；110、加热通道；200、水道管；210、密封槽；220、凹陷部；300、厚膜结构；310、绝缘层；320、电阻层；321、加热膜条；330、覆盖层；340、导体层；400、进液管；500、出液管；600、密封圈；710、第一传感器；720、第二传感器；800、接线座；810、端子壳体；820、第一接线端子；830、第二接线端子；840、连接部；910、固定柱；920、安装件；930、接线柱；940、连接件；950、地线；960、防尘盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例公开了一种加热装置，该加热装置主要用于对液体进行即热式加热。请参阅图1至图5，一实施例的加热装置包括加热管100、水道管200和厚膜结构300，加热管100套装于水道管200的外壁，水道管200的外壁形成有凹陷部220，凹陷部220与加热管100的内壁围合形成加热通道110，厚膜结构300设于加热管100的外壁，并用于对流经加热通道110的液体加热，厚膜结构300的厚膜加热技术，发热效率较高，从而可快速实现液体的加热，完成对流经加热通道110液体的即热式加热，加热时间较短。本实施例的加热装置为一种即热式加热水道结构，加热效率较高。

在本实施例中，凹陷部220在水道管200的外壁呈螺旋状分布，从而使得凹陷部220与加热管100的内壁围合形成螺旋状的加热通道110，加热通道110的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大，通过变径的方式缓冲液体升温过程的体积变化，从而能够稳定加热通道110内的压力状态，避免加热通道110内的压力过高而致使加热装置故障，以保证加热装置的工作稳定性和可靠性。

可以理解的是，液体在自加热通道110的进水端向出水端流动的过程中，液体的温度会变高，由于热胀冷缩原理，液体的体积也相应变大，且可能产生气泡，会导致加热通道110内的压力不断增加、水压增加，通过加热通道110的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大的设置方式，可有效缓解加热通道110内的压力，减少液体的流速，并降低厚膜结构300的表面温度，避免加热装置产生热点。

在一实施例中，请参阅图3、图5至图7，厚膜结构300为印制于加热管100外壁的膜层，通过高温烧结将厚膜结构300直接粘合在加热管100的外壁上，制备方便；厚膜加热技术，首先将超导陶瓷材料微粉与有机粘合溶剂调和成糊状浆料，再将糊状浆料用丝网漏印技术以电路布线或图案形式印制在作为基底上，最终经严格热处理程序进行烧结，制成超导厚膜。

由于厚膜结构300设于加热管100的外壁，因而厚膜结构300通电产生的热量可快速、高效的传递至加热通道110中，并对加热通道110中的液体进行加热，以将流经加热通道110的液体加热至预设温度。

在本实施例中，厚膜结构300的布置轨迹与加热通道110的布置轨迹相适配，由于加热通道110呈螺旋状分布，将厚膜结构300对应布置为螺旋状，厚膜结构300的热传递，同一时间内热量是均匀分布的，发热均匀性较好，提高发热效率。同时，厚膜结构300的每根发热电阻可以准确在对应加热通道110上加热，发热电阻的热量直接传递给加热通道110，减少热量的浪费，提高电能的利用率缩短加热时间。通过加热通道110以及厚膜结构300的螺旋轨迹分布，延长了加热轨迹的长度，更有效加热液体，达到即出即热。

在一实施例中，请参阅图3、图5至图7，厚膜结构300包括多个加热膜条321，在水道管200的轴向方向上，各加热膜条321间隔分布，且相邻两个加热膜条321之间的间距自加热通道110的进水端至出水端方向逐渐增大，避免加热管100表面温度集中，有效的分散加热管100表面温度，达到降低表面温度的效果，避免加热管100的表面形成热点。具体的，各加热膜条321的宽度均相同。

进一步的，在水道管200的轴向方向上，凹陷部220的相邻两个螺旋轨迹之间的间距，自加热通道110的进水端至出水端方向逐渐增大，从而配置加热通道110的相邻两个螺旋轨迹之间的间距，自加热通道110的进水端至出水端方向逐渐增大，从而便于相邻两个加热膜条321之间的间距不相等配置。

图4中L所示为凹陷部220的宽度尺寸，在凹陷部220的深度尺寸不变的条件下，L尺寸自加热通道110的进水端至出水端方向逐渐增大，从而使得加热通道110的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大，图4中D所示为凹陷部220的相邻两个螺旋轨迹之间的间距尺寸，D尺寸自加热通道110的进水端至出水端方向逐渐增大。

图7中H所示为相邻两个加热膜条321之间的间距尺寸，在加热膜条321的宽度尺寸不变的条件下，H尺寸自加热通道110的进水端至出水端方向逐渐增大。

可以理解的是，本实施例中，在各加热膜条321的宽度均相同的条件下，通过配置厚膜结构300中相邻螺旋轨迹间距的不相等设置，以及加热通道110的径向截面积的变径设置，来保证加热管100的表面温度均衡，从而保护厚膜结构300。

由于加热通道110进水端一侧的液体温度与厚膜结构300的温差较大，因而液体能够较快的吸收加热管100的表面温度，因而在加热通道110的进水端一侧，配置相邻两个加热膜条321之间的间距较小，配置加热通道110的径向截面积也较小。

液体在自加热通道110的进水端向出水端流动的过程中，液体的温度会变高，由于加热通道110出水端一侧的液体温度与厚膜结构300的温差较小，为了保证加热管100的表面温度不会过高，因而在加热通道110的出水端一侧，配置相邻两个加热膜条321之间的间距增大，加热通道110的径向截面积增大，从而保护厚膜结构300。

当然，在其他实施例中，在各加热膜条321的宽度能够被改变时，还能够通过配置各加热膜条321的宽度来避免加热管100表面温度过高，从而保护厚膜结构300。

在一实施例中，请参阅图6和图7，厚膜结构300包括绝缘层310、电阻层320和覆盖层330，绝缘层310、电阻层320和覆盖层330依次序包覆于加热管100的外壁。将绝缘层310设置在电阻层320和加热管100的外壁之间，以保证电阻层320和加热管100外壁之间的绝缘，覆盖层330包覆在电阻层320的外侧，并用于保护电阻层320。

进一步的，厚膜结构300还包括导体层340，导体层340设于绝缘层310和覆盖层330之间，并用于与电阻层320电连接。通过导体层340实现对电阻层320的通电，以使得电阻层320发热。

具体的，电阻层320包括多个加热膜条321，各加热膜条321通过导体层340相连接。厚膜结构300可通过多次印刷工序印制形成。需要注意的是，在对厚膜结构300进行印制之前，需要对加热管100的外壁进行清洗、抛光、打磨等工序，保证加热管100表面的光洁度能达到印制标准后再开始印制。

在一实施例中，请参阅图1、图3、图5和图8，加热装置还包括接线座800，接线座800安装于加热管100的外壁，并与厚膜结构300电连接，接线座800用于与导电插头插接配合，从而便于加热装置的接线装配。具体的，接线座800包括端子壳体810，以及安装于端子壳体810上的第一接线端子820和第二接线端子830。

进一步的，加热装置还包括固定柱910和安装件920，固定柱910固设于加热管100的外壁，安装件920贯穿接线座800的连接部840，并与固定柱910可拆卸连接，以将接线座800安装于加热管100的外壁，以实现接线座800的装配设置。

具体的，固定柱910可焊接固定于加热管100的外壁，固定柱910上开设有螺纹孔，安装件920可选为螺栓，接线座800的连接部840开设有连接孔，螺栓贯穿连接部840的连接孔，并与固定柱910的螺纹孔螺纹连接，以将接线座800安装于加热管100的外壁。

在本实施例中，加热装置还包括接线柱930、连接件940和地线950，接线柱930安装于加热管100的外壁，连接件940贯穿地线950端部的接线孔，并与接线柱930连接。连接件940可选为螺丝。

在一实施例中，请参阅图1、图3和图5，加热装置还包括第一传感器710和第二传感器720，第一传感器710设于厚膜结构300，并位于加热通道110的出水侧，以能够感测加热通道110出水侧的温度值，从而感测加热通道110内液体的温度值，以检测流经加热通道110的液体温度，将第一传感器710设于加热通道110的出水侧，可以保证液体温度感测的精准性。

同时，第二传感器720设于厚膜结构300，以能够感测厚膜结构300的温度值，通过厚膜结构300的温度值判断加热通道110内是否存有液体，以避免厚膜结构300干烧，损坏厚膜结构300甚至加热装置。

可以理解的是，第一传感器710和第二传感器720均可选为NTC(NegativeTemperature Coefficient)热敏电阻器，NTC热敏电阻器的阻值与温度的关系是近似符合指数函数规律的，并可做出电阻-温度特性曲线，阻值与温度成一一对应的关系，利用NTC热敏电阻器的这一阻温特性，可由测量电阻值而推算出温度的高低，它是NTC热敏电阻器测温的基础。

NTC热敏电阻器在本实施例测温中应用的主要优势是：1、灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，温度系数为-3％～-6％，能较容易地检测出0.1℃的温度变化；2、工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～350℃温度范围；3、体积小，芯片可做到0.3mm×0.3mm×0.2mm以下，甚至更小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；4、使用方便，电阻值可在0.1～1000kΩ间任意选择；5、易加工成复杂的形状，可大批量生产；6、价格低廉，性价比高。

在一实施例中，请参阅图1至图3，加热装置还包括进液管400和出液管500，加热通道110的进水端与进液管400翻边焊接，以将加热通道110的进水端与进液管400相连通，加热通道110的出水端与出液管500翻边焊接，以将加热通道110的出水端与出液管500相连通，液体通过进液管400输送至加热通道110内，流过加热通道110的液体通过出液管500输出。通过翻边的焊接方式，能够保证焊接连接的稳定性和可靠性。

进一步的，水道管200包括相对设置的上侧和下侧，在本实施例中，水道管200的上侧对应加热通道110的出水侧，水道管200的下侧对应加热通道110的进水侧，因而将加热通道110的进水端设于水道管200的下侧，进液管400与水道管200焊接固定，加热通道110的出水端设于水道管200的上侧，出液管500与水道管200焊接固定，同时，进液管400和出液管500均可设于水道管200的内腔，从而利于加热装置的空间布置。但需要注意，进液管400与水道管200的连接处，出液管500与水道管200的连接处密封连接，不漏液体。优选的，加热通道110自进水端呈螺旋状上升分布，以延伸至加热通道110的出水端。

具体的，加热通道110的进水端相对加热管100径向截面的正投影为第一投影，加热通道110的出水端相对加热管100径向截面的正投影为第二投影，第一投影和第二投影在加热管100径向截面的周向间隔设置，进一步的，第一投影和第二投影相对设置，当然，第一投影还可与第二投影重合。

当然，在其他实施例中，进液管400和出液管500还可均与水道管200可拆卸连接或一体成型，或者，进液管400和出液管500还可均设于加热管100的外侧，并与加热管100的外壁连接，也能通过进液管400将液体输送进加热通道110，并通过出液管500将加热通道110内加热后的液体输出。

在一实施例中，加热装置还包括流体泵，该流体泵可选为水泵，流体泵用于将液体通过进液管400输送至加热通道110内。具体的，流体泵通过马达驱动工作，通过加热通道110的变径设置，能够降低马达的功率，提高加热装置对液体的即热式加热性能，延长马达的使用寿命，还能避免加热装置中各电子元件过热损坏。

进一步的，加热装置还包括控制器，当第二传感器720感测到厚膜结构300的温度值达到预设温度值，则加热通道110完成预热，控制器控制流体泵工作，以将液体通过进液管400输送至加热通道110内，实现精确温度控制，流出加热通道110的液体通过出液管500输出，通过加热通道110可以将常温液体加热至沸腾状态，无需等待。

在一实施例中，请参阅图3，加热装置还包括防尘盖960，防尘盖960设有两个，并分别套设于进液管400的进口处和出液管500的出口处，以能够保护进液管400的进口处和出液管500的出口处。具体的，防尘盖960可选为硅胶盖。

在一实施例中，请参阅图3和图5，水道管200和加热管100均为金属管，金属导热性能好，利于厚膜结构300产生的热量传递至加热通道110中，以提高加热通道110中液体的加热效率，水道管200和加热管100均可选为不锈钢金属管。

具体的，加热管100的壁厚和水道管200的壁厚在0.5mm-1mm之间，进一步的，加热管100的壁厚可选为0.5mm、0.8mm或1.0mm，水道管200的壁厚可选为0.5mm、0.6mm或1.0mm。

在一实施例中，请参阅图3，加热管100的轴向长度与水道管200的轴向长度相同，水道管200的端部边沿与加热管100的端部边沿焊接固定，以将水道管200与加热管100装配固定。具体的，水道管200的端部边沿与加热管100的端部边沿焊接后形成环形焊缝，从而将水道管200与加热管100的内壁密封连接，不漏液体。

进一步的，在本实施例中，凹陷部220为在水道管200的外壁冲压形成的，水道管200的外壁还冲压形成有密封槽210，密封槽210形成有两个，并分别位于水道管200的两端，凹陷部220形成于两个密封槽210之间，并分别与两个密封槽210间隔设置，两个密封槽210与加热管100的内壁围合形成两个密封腔，密封圈600设有两个，并分别容置于各密封腔内，从而可以对两个密封圈600之间的加热通道110密封，避免加热通道110内的液体从水道管200的两端泄露，从而保证了加热装置的耐用性。

通过密封圈600的设置，能够防止加热通道110内的液体与环形焊缝处接触，从而可以避免环形焊缝处脏污或生锈。

当然，在其他实施例中，加热管100的轴向长度还可大于水道管200的轴向长度，水道管200的端部边沿与加热管100的端部边沿之间具有间隙，水道管200的端部边沿与加热管100的内壁焊接固定。

请参阅图1至图8，一实施例的热饮设备包括上述任一实施例的加热装置，由于加热装置能对液体实现即热式加热，加热时间较短，从而能够使得用户尽快饮用到热的饮品，用户体验较好。在本实施例中，热饮设备可选为饮水机、咖啡机和温奶机等用水电器，液体可选为水、牛奶或咖啡。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种加热装置，其特征在于，包括：加热管、水道管和厚膜结构，所述加热管套装于所述水道管的外壁，所述水道管的外壁形成有凹陷部，所述凹陷部与所述加热管的内壁围合形成加热通道，所述厚膜结构设于所述加热管的外壁，并用于对流经所述加热通道的液体加热；

其中，所述凹陷部在所述水道管的外壁呈螺旋状分布，且所述加热通道的径向截面积自进水端至出水端逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述厚膜结构为印制于所述加热管外壁的膜层，所述厚膜结构的布置轨迹与所述加热通道的布置轨迹相适配；

所述厚膜结构包括多个加热膜条，在所述水道管的轴向方向上，各所述加热膜条间隔分布，且相邻两个所述加热膜条之间的间距自所述加热通道的进水端至出水端方向逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，在所述水道管的轴向方向上，所述凹陷部的相邻两个螺旋轨迹之间的间距，自所述加热通道的进水端至出水端方向逐渐增大；和/或

各所述加热膜条的宽度均相同。

4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括接线座，所述接线座安装于所述加热管的外壁，并与所述厚膜结构电连接，所述接线座用于与导电插头插接配合。

5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括固定柱和安装件，所述固定柱固设于所述加热管的外壁，所述安装件贯穿所述接线座的连接部，并与所述固定柱可拆卸连接，以将所述接线座安装于所述加热管的外壁。

6.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器设于所述厚膜结构，并位于所述加热通道的出水侧，以能够感测所述加热通道出水侧的温度值，所述第二传感器设于所述厚膜结构，以能够感测所述厚膜结构的温度值。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括进液管和出液管，所述加热通道的进水端与所述进液管翻边焊接，以将所述加热通道的进水端与所述进液管相连通，所述加热通道的出水端与所述出液管翻边焊接，以将所述加热通道的出水端与所述出液管相连通。

8.根据权利要求7所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括防尘盖，所述防尘盖设有两个，并分别套设于所述进液管的进口处和所述出液管的出口处。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述水道管和所述加热管均为金属管；和/或

所述加热管的轴向长度与所述水道管的轴向长度相同，所述水道管的端部边沿与所述加热管的端部边沿焊接固定。

10.一种热饮设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的加热装置。