CN218915371U - 一种水加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水加热装置，该装置包括控制单元和加热单元，所述加热单元包括绝缘筒，该绝缘筒上下具有进出水孔，其余部位都是绝缘密封的，以确保安全；在绝缘筒中平行设置有两条惰性电极，通过控制单元为绝缘电极提供交流电压，从而使得两条绝缘电极之间的水导电，并产热，通过实时探测获知该水的电阻值，实时相应调整施加到所述惰性电极上的电压值，使得该装置的功率消耗维持在稳定的范围内；另外在绝缘筒中还设置有接地的导电网，当加热装置运行异常，进出水孔附近的水中带电时，通过该导电网将电流接地，确保安全。

Description

一种水加热装置

技术领域

本实用新型涉及用电对水加热的技术领域，尤其涉及一种能够应用到净水器、净水机、直饮水机等相关设备中的水加热装置。

背景技术

鉴于现有各种电加热装置都基于选择一定电阻值的导体通电制作，再利用间接接触水的方式对水进行加热，其传热效率低，且对绝缘要求高，具有漏电风险。此外，各种发热体与水接触的表面长期工作后都会产生水垢，导致加热效率进一步下降甚至因为发热体热量不能及时传导给水而引起温升过高，烧毁发热体。

基于这样的问题，本发明人考虑将待加热的水纳入到加热电路中，把待加热的水作为产热电阻来设置整体的加热电路，由于传统的生活用水中都或多或少的含有溶解的矿物质，使得水本身具有导电性；其电导率与溶解性固体总量(TDS)基本成正比，且生活用水的电导率处于一个比较稳定的区间，在此基础上综合考虑电加热设备的安全性、加热功率的稳定性及避免水体电解反应的问题即可获得全新的水加热装置。

由于上述原因，本发明人对水加热装置的结构及工作原理做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的水加热装置。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种水加热装置，该装置包括控制单元和加热单元，所述加热单元包括绝缘筒，该绝缘筒上下具有进出水孔，其余部位都是绝缘密封的，以确保安全；在绝缘筒中平行设置有两条惰性电极，通过控制单元为绝缘电极提供交流电压，从而使得两条绝缘电极之间的水导电，并产热，通过实时探测获知该水的电阻值，实时相应调整施加到所述惰性电极上的电压值，使得该装置的功率消耗维持在稳定的范围内；另外在绝缘筒中还设置有接地的导电网，当加热装置运行异常，进出水孔附近的水中带电时，通过该导电网将电流接地，确保安全，从而完成本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种水加热装置，该装置包括：

内部持续注满水的绝缘筒1，在所述绝缘筒1的内部上设置有两条惰性电极2，所述惰性电极2的长度方向与所述绝缘筒1的长度方向一致；

所述两条惰性电极2各自通过导线5与电源模块3电连接；

通过电源模块3为两条惰性电极2加载交流电压；

在所述绝缘筒1内部，在惰性电极2的两端各设置有一个导电网4；所述导电网4各自与接地线6电连接。

其中，所述绝缘筒1的截面形状呈圆形，

所述惰性电极2贴紧安装在绝缘筒1的内壁上，且所述惰性电极2与绝缘筒1内的水充分接触。

其中，所述两条惰性电极2的长度尺寸一致，且彼此平行设置。

其中，所述绝缘筒1竖直设置，从下方进水，从上方出水。

其中，所述导电网4横跨覆盖住绝缘筒1内的流道，将流经导电网4的水中携带的电流通过接地线导入到大地中。

其中，所述两条惰性电极2之间的距离小于惰性电极2与导电网4之间的距离。

其中，水加热装置还包括电阻量测模块；

通过所述电阻量测模块按照预定频率实时获得两条惰性电极2之间水的电阻值，

所述电源模块3基于水的电阻值为两条惰性电极2提供电压，使得该水加热装置的功率稳定在预定值附近。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)根据本实用新型提供的水加热装置通过交流电为惰性电极和水供电，水中的电解质不会集中到一起而是在水体中往复振荡移动，避免了传统电加热设备中水垢凝结导致的一系列问题；

(2)根据本实用新型提供的水加热装置通过交流电为惰性电极和水供电，惰性电极产热量小，该加热装置整体的热效率更高，降低能源损耗；

(3)根据本实用新型提供的水加热装置中设置有绝缘密封的绝缘筒和接地的导电网，能够全方位地确保该加热装置的安全性，降低漏电、触电等风险；

(4)根据本实用新型提供的水加热装置中设置有电阻量测模块，实时获得两条电极之间水的电阻值，基于该电阻值来给出适配的电压，从而确保该水加热装置在一段时间内的功率消耗维持在预定范围内。

附图说明

图1示出本申请一种优选实施方式的水加热装置整体结构示意图。

附图说明

1-绝缘筒

2-惰性电极

3-电源模块

4-导电网

5-导线

6-接地线

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供一种水加热装置，如图1中所示，该装置包括：内部持续注满水的绝缘筒1，在所述绝缘筒1的内部上设置有两条惰性电极2，所述两条惰性电极2各自通过导线5与电源模块3电连接；通过电源模块3为两条惰性电极2加载交流电压；从而使得两条惰性电极2之间的水通电发热，达到为水加热的目的。

本申请中的水可以是流动的水也可以不是，可以根据具体需求设置，所述具体需求包括期望的加热温度、水体流量等情况；本申请中的水加热装置可以用在净水器、直饮水机、加湿器等设备中，最好用在无需使水沸腾的设备中，从而消除沸腾状态水体电导率变化过大而引起的安全隐患。

本申请中所述绝缘筒1竖直设置，从下方进水，从上方出水，这样的设置使得绝缘筒1中能够持续充满水，使得惰性电极2被完全浸泡在水中，与水充分接触，进而充分地对水体加热。该竖直设置的绝缘筒1还能够降低其内的气泡含量，竖直设置的结构会导致气泡向上集中，至少在两条惰性电极2之间的气泡会变少，进一步确保两条惰性电极2之间水体的导电及发热效果。

本申请中，所述绝缘筒1内部持续注满水，当该绝缘筒1内水不满时，不能通电加热。优选地，在所述绝缘筒1的出水口处设置有压力感应器，用以感应是否存在水压，当能够感应到水压时允许惰性电极2通电工作，当未感应到水压时，控制惰性电极2保持断电状态。

本申请中，两条惰性电极2的长度方向与所述绝缘筒1的长度方向一致，即都竖直设置，所述两条惰性电极2都呈长条状，所述两条惰性电极2的长度尺寸一致，且彼此平行设置这样的设置使得两条惰性电极2之间的距离保持一致，即两条惰性电极2之间的水量一致，相应地电阻值也一致，能够确保电加热过程平稳进行。所述惰性电极选用不会与水产生任何化学反应的稳定材质制备，如铂、金或碳等惰性材料。

优选地，所述绝缘筒1的截面形状呈圆形，即该绝缘筒1是圆筒状筒体，圆筒状结构能够提高其抗压能力，降低破损形变的可能性，从而保证其内惰性电极2及水体通电时的安全性。

优选地，所述惰性电极2贴紧安装在绝缘筒1的内壁上，所述惰性电极2呈类瓦片状，所述惰性电极2具足够的长度和表面积，使得每个电极都能与流过的水充分接触。

本申请中，所述两条惰性电极2各自通过导线5与电源模块3电连接，从而为惰性电极2供电；所述导线穿过绝缘筒1，从而实现惰性电极2与电源模块3之间的连接，所述绝缘筒1整体结构是密封的，导线穿过的位置设置密封绝缘结构，如密封垫，密封填料等，确保穿过该导线后，所述绝缘筒1保持密封和绝缘特性，从而确保电加热过程中绝缘筒1内的水不会溢出，外界的人或者其他器件也不能进入到绝缘筒1中，通过这样的设计来确保该水加热装置的安全性。相应地，所述接地线也穿过该绝缘筒1，同样需要确保绝缘筒1的密封和绝缘特性。

传统的电加热器中的电阻丝上会附着水垢，影响加热器的使用效果和使用寿命。而本申请中的两条惰性电极2加载交流电压，即两条惰性电极2上的正负极往复切换，水中的电解质等物质会在电流的作用下在两条惰性电极2之间往复移动，从而不会附着在惰性电极2上，能够使得本申请中的水加热装置具有比传统电加热设备更长的使用寿命，并且在长时间的使用过程中不会因水垢附着而降低使用效果。同时，使用交流电也避免了水的电解反应。

本申请中，在所述绝缘筒1内部，在惰性电极2的两端各设置有一个导电网4；所述导电网4各自与接地线6电连接。所述导电网4横跨覆盖住绝缘筒1内的流道，将流经导电网4的水中携带的电流通过接地线6导入到大地中。

优选地，所述导电网4由金属丝或者碳纤维丝编制而成，呈网状，具有足够多的网格从而允许水流通过，并且水流在流过该导电网4时，水流与构成导电网4的编织线之间的距离极小，当水流中带电时，会经过导电网和地线传导到大地中，从而进一步消除可能存在的风险，使得进出该水加热装置的水流不带电，无危险。

进一步优选地，如图1中所示，所述两条惰性电极2之间的距离，即图1中的距离B，小于惰性电极2与导电网4之间的距离，即图1中的距离A。基于绝缘筒1中各处水体电阻率一致，水中距离越远，相应的电阻就越大，通过该不同距离的设置，使得两条惰性电极2之间的电阻小于惰性电极2与导电网4之间的电阻，从而使得在两条惰性电极2上正负电压的作用下，电流从一条惰性电极指向另一条惰性电极，基本不会溢散到其他区域，避免电能浪费，也确保用水安全。

在一个优选的实施方式中，所述水加热装置还包括电阻量测模块，

通过所述电阻量测模块按照预定频率实时获得两条惰性电极2之间水的电阻值，具体获得过程为，施加一个较小的比如1伏的电压差给两条惰性电极，进一步通过惰性电极获得水中电流大小，从而获得水中的电阻值；该过程按照预定频率重复，比如每秒重复20次，即可每秒对应获得20个时刻的电阻值；所述电阻量测模块例如可以选用衢州艾普计量仪器有限公司生产的便携式电导率仪。

通过电源模块3基于水的电阻值为两条惰性电极2提供电压，使得该水加热装置的功率稳定在预定值附近。所述电源模块3与民用的220V交流电源相连，该电源模块的频率与家用交流电的频率一致，都是50Hz，从而使得每次给出加热用的电压之前，都会获知一组水体的电阻值，从而能够根据电阻值的大小和预设的功率来提供合适的电压，使得实际功率基本维持在预设功率附近，不会影响其他家用电器的正常使用。所述预设功率可以根据实际情况选择设置，如设置为2kW等。具体地，所述电源模块3输出电压通过电压值的平方与电阻值的比等于预设功率来调控。所用电源模块例如可以选用安徽海科电气有限公司的HK-TDGC2J型的单项调压器。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种水加热装置，其特征在于，该装置包括：

内部持续注满水的绝缘筒(1)，在所述绝缘筒(1)的内部上设置有两条惰性电极(2)；

所述两条惰性电极(2)各自通过导线(5)与电源模块(3)电连接；

通过电源模块(3)为两条惰性电极(2)加载交流电压；

在所述绝缘筒(1)内部，在惰性电极(2)的两端各设置有一个导电网(4)；所述导电网(4)各自与接地线(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征在于，

所述绝缘筒(1)的截面形状呈圆形，

所述惰性电极(2)贴紧安装在绝缘筒(1)的内壁上，且所述惰性电极(2)与绝缘筒(1)内的水充分接触。

3.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征在于，

所述两条惰性电极(2)的长度尺寸一致，且彼此平行设置。

4.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征在于，

所述绝缘筒(1)竖直设置，从下方进水，从上方出水。

5.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征在于，

所述导电网(4)横跨住绝缘筒(1)内的流道，将流经导电网(4)的水中携带的电流通过接地线导入到大地中。

6.根据权利要求5所述的水加热装置，其特征在于，

所述两条惰性电极(2)之间的距离小于惰性电极(2)与导电网(4)之间的距离。

7.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征在于，

所述水加热装置还包括电阻量测模块；

通过所述电阻量测模块按照预定频率实时获得两条惰性电极(2)之间水的电阻值，

所述电源模块(3)基于水的电阻值为两条惰性电极(2)提供电压，使得该水加热装置的功率稳定在预定值附近。

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