CN215724102U - 梯级水加热机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水加热设备技术领域，具体公开了一种使用安全并可稳定出水的梯级水加热机构，包括加热基体，加热基体用于在接入外部电压时工作并发热，加热基体的内腔设有加热流道，加热流道的输入端用于接入待加热的冷水，加热流道的输出端用于输出经加热基体热辐射升温后的热水，加热流道的内径由输入端至输出端逐渐减小。上述梯级水加热机构，将用于供热的加热流道设计为内径由输入端向输出端逐渐减小的通道，冷水通入加热流道后，单位长度的加热流道提供的热量逐渐减少，可使得水在接近或到达加热流道的输出端时烧开，避免出现喷水和冒蒸汽等问题；开水平稳供给，避免出现水花飞溅和断流等情况，保证了出水效果。

Description

梯级水加热机构

技术领域

本实用新型涉及水加热设备技术领域，特别是涉及一种使用安全并可稳定出水的梯级水加热机构。

背景技术

加热水道是各类水加热设备中用于提供冷水流道和加热空间的机构，通过对加热水道升温，使得加热水道对其内腔中通过的冷水产生热辐射，以达到加热冷水的目的。传统的加热水道普遍采用平面水道，即加热水道的冷水入口、热水出口以及水道中部的各段均位于同一平面上，水道各处的内径相等。这样，在水道升温的过程中，水道冷水入口为冷水提供的热量和水道热水出口为热水提供的热量相同，水道内的水往往在未流动至热水出口时即已烧开沸腾，未达到热水出口处的烧开水沸腾时将靠近热水出口的热水挤出，从而出现喷热水、冒热气的问题，易烫伤用户；且水道内水沸腾时将无规律的推挤热水出口处的热水，使得热水出口处的热水出现水花飞溅和断流的情况，设备难以稳定出水，影响了水加热设备的出水效果。

实用新型内容

基于此，有必要针对因喷水和冒热气对用户带来的潜在安全威胁，以及水花飞溅和断流造成的出水不稳定的技术问题，提供一种使用安全并可稳定出水的梯级水加热机构。

一种梯级水加热机构，包括加热基体，所述加热基体用于在接入外部电压时工作并发热，所述加热基体的内腔设有加热流道，所述加热流道的输入端用于接入待加热的冷水，所述加热流道的输出端用于输出经加热基体热辐射升温后的热水，所述加热流道的内径由所述输入端至所述输出端逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述加热基体包括梯级水道和发热体，所述梯级水道上开设有导流槽，所述导流槽的深度由导流槽的输入端至导流槽的输出端逐渐减小，所述发热体盖设在所述梯级水道上并封闭所述导流槽，所述导流槽与所述发热体共同围成所述加热流道。

在其中一个实施例中，所述导流槽呈S型结构、蜗壳状结构或方形螺旋状结构。

在其中一个实施例中，所述发热体和所述梯级水道分别为板状结构。

在其中一个实施例中，所述发热体呈圆筒状结构，所述梯级水道呈圆柱状结构，所述导流槽为开设于所述梯级水道的环侧面并螺旋上升的第一凹槽，所述第一凹槽的深度由第一凹槽的输入端向第一凹槽的输出端方向逐渐减小，所述梯级水道插设于所述发热体的内腔，且所述第一凹槽与所述发热体的内壁共同围成所述加热流道。

在其中一个实施例中，所述发热体呈圆柱状结构，所述梯级水道呈圆筒状结构，所述导流槽为开设于所述梯级水道的内壁面并螺旋上升的第二凹槽，所述第二凹槽的深度由第二凹槽的输入端向第二凹槽的输出端方向逐渐减小，所述发热体插设于所述梯级水道的内腔，且所述第二凹槽与所述发热体的外壁共同围成所述加热流道。

在其中一个实施例中，所述发热体为厚膜发热体。

在其中一个实施例中，所述发热体包括食品级不锈钢板以及设置在食品级不锈钢板上的电阻丝。

在其中一个实施例中，所述梯级水加热机构还包括设置在所述梯级水道和所述发热体之间的密封圈。

在其中一个实施例中，所述加热基体内包括隔热设置的两个所述加热流道。

实施本实用新型的梯级水加热机构，将用于供热的加热流道设计为内径由输入端向输出端逐渐减小的通道，设有加热流道的加热基体在通电发热过程中，加热基体上各处的温度相同，而在冷水通入加热流道后，单位长度的加热流道的内表面积是逐渐减小的，从而使得单位长度的加热流道为水提供的热量是逐渐减少的，这样，冷水由加热流道的输入端进入后，冷水是逐渐升温，且越靠近加热流道的输出端处，水的升温速率越慢，通过对加热流道的内径减小情况进行设计，可使得水在接近或到达加热流道的输出端时烧开，避免了水在加热流道的中部烧开时，中部的开水无规则推动输出端处热水造成的喷水和过热冒蒸汽对用户形成的潜在安全威胁；在加热流道中水正常流动的情况下，加热流道输出端的开水平稳供给，避免出现水花飞溅和断流等情况，保证了出水效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中梯级水加热机构的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中梯级水加热机构的剖面结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例中梯级水加热机构的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型的一个实施例中梯级水道的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

请结合图1与图2，本实用新型提供了一种使用安全并可稳定出水的梯级水加热机构10，该梯级水加热机构10包括加热基体100，加热基体100用于在接入外部电压时工作并发热，加热基体100的内腔设有加热流道200，加热流道200的输入端，即进水口210用于接入待加热的冷水，加热流道200的输出端，即出水口220用于输出经加热基体100热辐射升温后的热水，加热流道200的内径由输入端至输出端逐渐减小。从图2可以看到，加热流道200的顶部位于同一水平高度或同一平面内，由进水口210向出水口220的方向，加热流道200底部的高度是逐渐上升的，也可以理解为，加热流道200在其输入端至输出端之间形成坡度之间上升的斜坡，从而使得加热流道200的内径逐渐减小，单位长度的加热流道200的内表面积也逐渐减小，这样，在加热基体100工作并升温时，沿着加热流道200的延伸方向(即进水口210向出水口220方向)，加热基体100对单位长度的加热流道200内的水产生的热辐射量是逐渐减小的，如此一来，冷水在进入加热流道200后的升温速率是逐渐放缓的，延长了冷水从通入加热流道200至冷水烧开的时间，这样，可结合热力学公式，根据加热基体100工作时的发热量、进水口210的尺寸以及加热流道200长度等参数对加热流道200的坡度或加热流道200的内径变化速度进行计算，以使得冷水在通入经内径设计后的加热流道200时，水在到达出水口220处或临近出水口220处才烧开，以避免水提前烧开沸腾后，对加热流道200内的热水无规律推动，进而使得出水口220处出现热水喷涌或断流问题，以提高用户取水的安全性和出水的稳定性。

请结合图2、图3以及图4，一实施例中，加热基体100包括梯级水道110和发热体120，梯级水道110上开设有导流槽130，导流槽130的深度由导流槽130的输入端至导流槽130的输出端逐渐减小，发热体120盖设在梯级水道110上并封闭导流槽130，导流槽130与发热体120共同围成加热流道200。进一步的，导流槽130呈S型结构、蜗壳状结构或方形螺旋状结构。优选的，导流槽130呈S型结构，此处的S型结构包括多个S弯，故也可以理解为蛇形结构。具体的，在图4中标定了由进水口210至出水口220之间的A、B、C、D、E、F、G、H、I九个点，在本实施例中，导流槽130底部的高度由点A至点B上升了0.2mm，同样的，由点B至点C，导流槽130底部的高度也上升了0.2mm，其余各段可依此规律进行类推。在本实施例中，发热体120和梯级水道110分别为板状结构，进一步的，发热体120为平板发热体，梯级水道110由食品级塑料制成，如由pp材料或ppsu等食品级塑胶材料通过注塑工艺一体成型，以获得具有导流槽130的板体。

需要说明的是，本实用新型的梯级水加热机构10不仅可以是板状结构，还可以是圆柱状结构。当梯级水加热机构10为圆柱状结构时，发热体120既可以在梯级水加热机构10的芯部，也可以在梯级水加热机构10的外层，以下对圆柱状梯级水加热机构10的两种情形进行具体说明。

一实施例中，发热体120呈圆筒状结构，梯级水道110呈圆柱状结构，导流槽130为开设于梯级水道110的环侧面并螺旋上升的第一凹槽，第一凹槽的深度由第一凹槽的输入端向第一凹槽的输出端方向逐渐减小，梯级水道110插设于发热体120的内腔，且第一凹槽与发热体120的内壁共同围成加热流道200。另一实施例中，发热体120呈圆柱状结构，梯级水道110呈圆筒状结构，导流槽130为开设于梯级水道110的内壁面并螺旋上升的第二凹槽，第二凹槽的深度由第二凹槽的输入端向第二凹槽的输出端方向逐渐减小，发热体120插设于梯级水道110的内腔，且第二凹槽与发热体120的外壁共同围成加热流道200。需要说明的是，在上述两个实施例中，用于与发热体120共同围成加热流道200的第一凹槽或第二凹槽均为环绕开设在梯级水道110上的螺旋槽，这样一来，延长了冷水在加热流道200内的流动路径，使得加热体上更多的热量能够转化为水的内能，提高热能转化效率，并且，通过设计螺旋结构，在保证冷水能够在加热流道200内烧开的同时，减小了发热体120以及梯级水道110的尺寸，避免了热能浪费并减少了设备的材料使用量，降低了设备的生产成本，有利于提高梯级水加热机构10的市场竞争力。

一实施例中，发热体120为厚膜发热体。具体的，发热体120由石英或玻璃材料制成的板材、柱材或管材上涂覆厚膜浆料得到，当然，也可以在石英或玻璃材料制成的板材、柱材或管材上涂覆石墨烯。厚膜浆料及石墨烯均为电阻浆料，二者在通电条件下快速发热，从而对与之接触的待加热水产生热辐射，以达到加热水体的目的。需要说明的是，本实施例中，在加热基体100工作时，由石英或玻璃材料制成的板材、柱材或管材上未涂覆电阻浆料的部位并不发热，如此，在设计加热基体100时，可根据加热流道200的形状，仅在发热板上对应导流槽130的部位涂覆电阻浆料，以减少热能浪费，并减小梯级水加热机构10对外部物体的热辐射，减少对环境以及环境事物的影响。

另一实施例中，发热体120包括食品级不锈钢板以及设置在食品级不锈钢板上的电阻丝。当梯级水加热机构10为板状结构时，电阻丝以S型、蜗壳状或方形螺旋状延伸方式设置在食品级不锈钢板上，且在发热体120与梯级水道110组合后，电阻丝位于加热流道200内。在梯级水加热机构10为圆柱状结构时，电阻丝螺旋缠绕在发热体120的外表面或内表面，且在发热体120与梯级水道110组合后，电阻丝位于加热流道200内。为了提升梯级水加热机构10的密封性，防止出现漏水问题，一实施例中，梯级水加热机构10还包括设置在梯级水道110和发热体120之间的密封圈300，以封堵发热体120与梯级水道110连接部位的缝隙，保证水加热过程的可靠性。

需要说明的是，本实用新型的梯级水加热机构10可用于开水机、温开水以及母婴泡奶机等水加热设备，也可以在加装外部保护壳和电控装置的情况下单独使用。一实施例中，加热基体100内包括隔热设置的两个加热流道200，两个加热流道200分别具有单独的进水口和出水口，同样的，两个加热流道200的内径分别沿进水口至出水口方向逐渐减小，加热基体100包括了分别对应两个加热流道200的子发热体和子梯级水道，且两个子发热体在接入外部电压的情况下独立工作，这样，可通过外部控制器调节两个子发热体的工作电压，以分别控制两个加热流道200内的加热温度，从而使得本实施例的梯级水加热机构10可以同时以多个不同加热温度分别对不同来源的水进行加热，以满足外部水加热装置或其他水处理装置对水温的需求，如此，减少了外部水加热装置或其他水处理装置中加热器的使用数量，降低了外部水加热装置或其他水处理装置的生产成本及使用成本。

实施本实用新型的梯级水加热机构10，将用于供热的加热流道200设计为内径由输入端向输出端逐渐减小的通道，设有加热流道200的加热基体100在通电发热过程中，加热基体100上各处的温度相同，而在冷水通入加热流道200后，单位长度的加热流道200的内表面积是逐渐减小的，从而使得单位长度的加热流道200为水提供的热量是逐渐减少的，这样，冷水由加热流道200的输入端进入后，冷水是逐渐升温，且越靠近加热流道200的输出端处，水的升温速率越慢，通过对加热流道200的内径减小情况进行设计，可使得水在接近或到达加热流道200的输出端时烧开，避免了水在加热流道200的中部烧开时，中部的开水无规则推动输出端处热水造成的喷水和过热冒蒸汽对用户形成的潜在安全威胁；在加热流道200中水正常流动的情况下，加热流道200输出端的开水平稳供给，避免出现水花飞溅和断流等情况，保证了出水效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种梯级水加热机构，包括加热基体，所述加热基体用于在接入外部电压时工作并发热，所述加热基体的内腔设有加热流道，所述加热流道的输入端用于接入待加热的冷水，所述加热流道的输出端用于输出经加热基体热辐射升温后的热水，其特征在于，所述加热流道的内径由所述输入端至所述输出端逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述加热基体包括梯级水道和发热体，所述梯级水道上开设有导流槽，所述导流槽的深度由导流槽的输入端至导流槽的输出端逐渐减小，所述发热体盖设在所述梯级水道上并封闭所述导流槽，所述导流槽与所述发热体共同围成所述加热流道。

3.根据权利要求2所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述导流槽呈S型结构、蜗壳状结构或方形螺旋状结构。

4.根据权利要求3所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述发热体和所述梯级水道分别为板状结构。

5.根据权利要求2所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述发热体呈圆筒状结构，所述梯级水道呈圆柱状结构，所述导流槽为开设于所述梯级水道的环侧面并螺旋上升的第一凹槽，所述第一凹槽的深度由第一凹槽的输入端向第一凹槽的输出端方向逐渐减小，所述梯级水道插设于所述发热体的内腔，且所述第一凹槽与所述发热体的内壁共同围成所述加热流道。

6.根据权利要求2所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述发热体呈圆柱状结构，所述梯级水道呈圆筒状结构，所述导流槽为开设于所述梯级水道的内壁面并螺旋上升的第二凹槽，所述第二凹槽的深度由第二凹槽的输入端向第二凹槽的输出端方向逐渐减小，所述发热体插设于所述梯级水道的内腔，且所述第二凹槽与所述发热体的外壁共同围成所述加热流道。

7.根据权利要求4-6任一项所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述发热体为厚膜发热体。

8.根据权利要求4-6任一项所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述发热体包括食品级不锈钢板以及设置在食品级不锈钢板上的电阻丝。

9.根据权利要求7所述的梯级水加热机构，其特征在于，还包括设置在所述梯级水道和所述发热体之间的密封圈。

10.根据权利要求9所述的梯级水加热机构，其特征在于，所述加热基体内包括隔热设置的两个所述加热流道。

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