CN203980608U - 一种水加热单元以及包含其的热水器、地暖加热装置和家庭供热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及水加热单元以及包含其的热水器、地暖加热装置和家庭供热系统。水加热单元包括：内壁制有螺旋形沟槽的外管、插入外管内的石英碳纤维加热管，石英碳纤维加热管的外壁与外管内壁的螺旋形沟槽之间形成螺旋形水道，外管的下端和上端分别制有进水口和出水口，外管的上端与石英碳纤维加热管之间密封。水从进水口进入，沿多螺旋水道流动，使水迅速扰动充分受热；同时由于螺旋形沟槽采用光亮处理，充分将远红外、可见光、热辐射等反射回来以达到充分利用热能的目的，使石英碳纤维加热管产生的热量得以最大的利用，充分加热后的水从出水口流出。水加热单元可单独使用或串、并联使用，在配以其它设备（如管道、水泵等）组成更复杂的装置产品。
Description
技术领域
本实用新型涉及水加热单元以及包含其的热水器、地暖加热装置和家庭供热系统，特别是基于碳纤维石英管的水加热结构。
背景技术
随着生活条件的不断提高，人们对供暖设备的要求也日益增高，尤其是我国北方以及较寒冷的冬令时节，更是对取暖设备有很大的需求。
目前，市场上有储能式和即热式两种加热方式，储能式多采用金属作为加热元件，由于直接与水流接触加热，很容易有水垢产生造成热效率下降，而且水电不分离存在安全隐患。而即热式采用外来热源，能够起到水电分离的安全作用，但是由于使用的是电阻丝加热，热功率大，耗电大，且热辐射波不稳定，并且其材质的寿命也存在问题。由于即热式的突出特点，其改进就成了供暖设备首要解决的核心所在。
碳纤维发热体是一种纯黑体材料，具有升温迅速、热滞后小、发热均匀、热辐射传递距离远、热转换速度快等特点。通电发热过程中光通量远远小于金属发热体，电热转换效率高达 95% 以上，在惰性气体中耐高温1000℃以上，石英碳纤维加热管的能量发射方式是以远红外辐射为主，它所发射的远红外波长在 3μm ～14 μm之间， 这段波长的远红外线谱被称为“生命之光”，占整体波长的80%以上。能穿透水分子的空隙并吸收产生共振摩擦热效应，可快速加热水的作用。同时还对水有杀菌、消毒、抗菌等效果。
可见利用石英碳纤维加热管加热水可以产生良好的效益，但是如何利用石英碳纤维加热管加热水使得热损失最小、热转换效率最高是当前需解决的难题。
发明内容
本实用新型的目的在于，克服上述现有技术的缺陷，提供一种水加热单元，使石英碳纤维加热管加热水效率达到最大，最大程度地降低了热损失。
上述目的由下述技术方案来实现：本实用新型提供的水加热单元，其特征在于包括：内壁制有螺旋形沟槽的外管、插入外管内的石英碳纤维加热管，所述石英碳纤维加热管的外壁与外管内壁的螺旋形沟槽之间形成螺旋形水道，所述外管的下端和上端分别制有进水口和出水口，所述外管的上端与石英碳纤维加热管之间密封。
本实用新型水加热单元还具有如下改进是：
1、所述外管内壁为可反射的抛光镜面。
2、所述外管下端设置有端头封盖，所述端头封盖与外管内壁间设有用于支撑石英碳纤维加热管的簧片支架。
3、所述外管上端设置有带内螺纹的固定座，与该固定座配合的带有外螺纹的压紧螺帽，所述固定座与压紧螺帽之间设有耐高温密封填料圈，所述石英碳纤维加热管与外管的上端通过该耐高温密封填料圈密封。
4、所述石英碳纤维加热管具有石英管、置于石英管内的螺旋形碳纤维发热丝、与碳纤维发热丝两端电连接并伸出的电极。
5、所述外管内壁具有数个并行的螺旋形沟槽。
6、所述石英碳纤维加热管用其他类型的远红外加热管代替。
此外，本实用新型还提供了一种即热式热水器，其特征在于：包含有数个前述水加热单元，所述数个水加热单元之间采用并联或/和串联连接形成水加热组件。
一种地暖加热装置，其特征在于：包含有数个前述水加热单元，所述数个水加热单元之间采用并联或/和串联连接形成水加热组件。
一种家庭供热系统，包括热水器和地暖加热装置，其特征在于：热水器和地暖加热装置均包含有数个前述水加热单元，所述数个水加热单元之间采用并联或/和串联连接形成水加热组件。
本实用新型水加热单元的原理如下：
水从进水口进入，沿多螺旋水道流动，使水迅速扰动充分受热；同时由于螺旋形沟槽采用光亮处理，充分将远红外、可见光、热辐射等反射回来以达到充分利用热能的目的，使石英碳纤维加热管产生的热量得以最大的利用，充分加热后的水从出水口流出。
外管可以是一次性压制成型的带螺纹不锈钢管，也可以使内部铣出螺纹的不锈钢管、铝管或铜管；石英玻璃的软化点温度约1730℃，可在高温下长时间使用，而且日常生活中比较耐腐浊，其耐酸能力是陶瓷的30倍，不锈钢的150倍，尤其是在高温下的化学稳定性，是其他任何工程材料都无法比拟的。透光性能好，石英玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93%以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80以上。电绝缘性能好，石英玻璃的电阻值相当于普通玻璃的一万倍，是极好的电绝缘材料，即使在高温下也具有良好的绝缘性能。热稳定性好，石英玻璃的热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化，将石英玻璃加热至1100℃左右，放入常温水中也不会炸裂。碳纤维材质的发热丝在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃稳定性极佳，并且耐高温、耐磨擦、导电、导热性能优异，并且做成盘旋状以增加其有限空间内的长度，这样可以使得加热效率更加提高。
本实用新型通过石英管和内螺纹外管配合，形成螺旋形水道，即解决了原有的水容积过大造成热效率不足的问题，在这个基础上将其热效率大大提高的同时还解决了水电不隔离的安全问题。并且本实用新型无安装使用限定，可任意方向角度使用，并可任意串、并连组合使用不受限制。
附图说明
图1 是水加热单元结构示意图。
图2是水加热单元加热原理示意图。
具体实施方式
如图1所述，本实施例水加热单元，包括：内壁制有螺旋形沟槽的不锈钢材质的外管6、插入外管6内的石英碳纤维加热管1，外管内壁为可反射红外光的抛光镜面，尽量反射红外光以及可见光，使碳纤维管发出的热量尽量被水吸收。石英碳纤维加热管1的外壁与外管6内壁的螺旋形沟槽之间形成螺旋形水道5，外管6的下端和上端分别制有进水口A和出水口B，外管6的上端与石英碳纤维加热管1之间密封。
如图1的本实施例，外管6下端设置有端头封盖8，端头封盖8与外管6内壁上固定有用于支撑石英碳纤维加热管1的簧片支架7。石英碳纤维加热管1下端为弧形，被簧片支架7所支撑；而石英碳纤维加热管1的上端则通过一密封机构固定，主要包括有设置在外管上端且带内螺纹的固定座4，与该固定座4配合的带有外螺纹的压紧螺帽2，固定座4与压紧螺帽2之间设有耐高温密封填料圈3，石英碳纤维加热管与外管的上端通过该耐高温密封填料圈密封。旋紧压紧螺帽2之后，耐高温密封填料圈3被固定座4与压紧螺帽2在轴向上挤压，径向变形从而夹紧石英碳纤维加热管1外壁，并且由于填料圈3的弹性，实现该处的水封。
本实用新型的石英碳纤维加热管的电极位于同侧，方便安装。石英碳纤维加热管包含有石英管10、置于石英管10内的螺旋形碳纤维发热丝9、与碳纤维发热丝两端电连接并伸出的电极11。
为了提高水通量，在外管内壁可以设置数个并行的螺旋形沟槽，比如2个、3个、4个、5个、6个等。石英碳纤维加热管也可以用其他类型的远红外加热管代替。
如图2所示为水加热单元的水加热原理图。图中6为制有内螺纹的不锈钢外管，该外管为一次性压制成型，9为石英碳纤维加热管的加热丝，10为石英碳纤维加热管的石英管，C表示水流方向。
被加热的水沿螺旋形水流道螺旋上升，途中被加热丝发出的红外线均匀加热，从而达到高效、均匀加热目的。
本实施例水加热单元可单独使用或串并联使用，在配以其它设备（如管道、水泵等）组成更复杂的装置产品。本具体实施方式部分，不进行详细方案的阐述，本领域技术人员了解水加热单元的结构之后，结合本领域公知技术，可以实现这样的产品。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
Claims (10)
1. 一种水加热单元，其特征在于包括：内壁制有螺旋形沟槽的外管、插入外管内的石英碳纤维加热管，所述石英碳纤维加热管的外壁与外管内壁的螺旋形沟槽之间形成螺旋形水道，所述外管的下端和上端分别制有进水口和出水口，所述外管的上端与石英碳纤维加热管之间密封。
2. 根据权利要求1所述的水加热单元，其特征在于：所述外管内壁为可反射的抛光镜面。
3. 根据权利要求1所述的水加热单元，其特征在于：所述外管下端设置有端头封盖，所述端头封盖与外管内壁间设有用于支撑石英碳纤维加热管的簧片支架。
4. 根据权利要求3所述的水加热单元，其特征在于：所述外管上端设置有带内螺纹的固定座，与该固定座配合的带有外螺纹的压紧螺帽，所述固定座与压紧螺帽之间设有耐高温密封填料圈，所述石英碳纤维加热管与外管的上端通过该耐高温密封填料圈密封。
5. 根据权利要求1所述的水加热单元，其特征在于：所述石英碳纤维加热管具有石英管、置于石英管内的螺旋形碳纤维发热丝、与碳纤维发热丝两端电连接并伸出的电极。
6. 根据权利要求1所述的水加热单元，其特征在于：所述外管内壁具有数个并行的螺旋形沟槽。
7. 根据权利要求1-4任一项所述的水加热单元，其特征在于：所述石英碳纤维加热管用其他类型的远红外加热管代替。
8. 一种即热式热水器，其特征在于：包含有数个权利要求1-6任一项所述水加热单元，所述数个水加热单元之间采用并联或/和串联连接形成水加热组件。
9. 一种地暖加热装置，其特征在于：包含有数个权利要求1-6任一项所述水加热单元，所述数个水加热单元之间采用并联或/和串联连接形成水加热组件。
10. 一种家庭供热系统，包括热水器和地暖加热装置，其特征在于：热水器和地暖加热装置均包含有数个权利要求1-6任一项所述水加热单元，所述数个水加热单元之间采用并联或/和串联连接形成水加热组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180709 Address after: 210000 Zhujianglu Road 2, Xuanwu District, Nanjing, Jiangsu, 2 Patentee after: NANJING MONTAGE INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 225300 room 6, room 205, Dongfang mansion, Taizhou, Jiangsu Co-patentee before: Song Yongjiang Patentee before: Chen Shunlong |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141203 |