TWI428546B - 加熱導流管 - Google Patents

Description

加熱導流管

本發明涉及一種加熱器，特別涉及一種流體加熱器。

在日常生活、生產及科學研究等領域，常常需要對流體進行加熱。如，在一些醫療操作過程中通常會對注射給液進行加熱，以便將注射液的溫度保持在病人合理的生理溫度。

先前技術中提供一種加熱導流管，其由兩根同軸的內管和外管通過兩根管端部的管帽構件連接構成，管帽構件將兩管端部密封，電熱絲裝在內管中，所述內管和外管之間形成一個腔室，在管帽構件上設有電熱絲導線引出孔，在外管壁上間隔設置一個流體入口和流體出口。

然而，該可加熱導流管的電熱絲裝在內管中，對流體加熱時必須使被加熱的流體從所述內管和外管之間形成的腔室流過。由於加熱過程中待加熱流體也會通過外管向外界進行散熱，故，該加熱導流管對流體加熱的效率較低。

有鑒於此，提供一種對流體加熱效率較高的加熱導流管實為必要。

一種加熱導流管，該加熱導流管包括一導流內管；一套設於該導 流內管外的防護外管，該防護外管與所述導流內管間隔設置；一加熱模組；其中，所述防護外管與導流內管之間形成一密封空間，該加熱模組設置於所述密封空間內的導流內管的外表面，該加熱模組與所述防護外管間隔設置且該加熱模組與所述防護外管之間為氣體或真空，該導流內管的至少一端設置一連接端口。

相較於先前技術，本發明所提供的加熱導流管將加熱模組設置於所述導流內管與防護外管之間，該加熱導流管使用時可以通過連接端口連接在一先前的導流管上使待加熱流體從導流內管流過，並通過加熱模組對流經該導流內管的待加熱流體進行加熱。由於待加熱流體從導流內管流過，而所述防護外管與導流內管之間形成一密封空間，故，可以防止待加熱流體通過外管向外界進行散熱，提高加熱導流管的加熱效率。

10,20‧‧‧加熱導流管

100,200‧‧‧導流內管

1002‧‧‧連接端口

102,202‧‧‧防護外管

104,204‧‧‧加熱模組

1042,2042‧‧‧第一電極

1044,2044‧‧‧第二電極

1046,2046‧‧‧加熱元件

106‧‧‧電源線

108‧‧‧溫控裝置

110‧‧‧密封件

112,212‧‧‧熱反射層

120,220‧‧‧密封空間

130,230‧‧‧絕熱材料層

14‧‧‧固定元件

30‧‧‧流體泵

40‧‧‧第二容器

50‧‧‧水

60‧‧‧第一容器

圖1為本發明第一實施例提供的加熱導流管的結構示意圖。

圖2為圖1的加熱導流管沿線II-II的剖面示意圖。

圖3為本發明第一實施例的加熱導流管中的奈米碳管拉膜的掃描電鏡照片。

圖4為圖3中的奈米碳管拉膜中的奈米碳管片段的結構示意圖。

圖5為本發明第一實實施例的加熱導流管中的的非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖6為本發明第一實實施例的加熱導流管中的扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖7為本發明第一實施例提供的加熱導流管的電極纏繞設置於導流內管外表面的結構示意圖。

圖8為對本發明第一實施例提供的加熱導流管進行測試的測試系統的示意圖。

圖9為本發明第一實施例所提供的加熱導流管的加熱功率與加熱導流管內流體溫度差的線性關係圖。

圖10為本發明第二實施例提供的加熱導流管的結構示意圖。

為對本發明作更進一步的說明，舉以下具體實施方式並配合附圖詳細描述如下。

請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例所提供的加熱導流管10包括一導流內管100，一套設於該導流內管100外的防護外管102，及一設置於所述導流內管100與防護外管102之間的加熱模組104。所述防護外管102與導流內管100之間形成一密封空間120，且該加熱模組104設置於所述密封空間120內。所述導流內管100的至少一端設置一連接端口1002。所述導流內管100設置有連接端口1002的一端可以延伸出所述防護外管102，也可以位於所述防護外管102內或與所述防護外管102的一端平齊。本實施例中，所述導流內管100只有一端延伸出防護外管102以形成一連接端口1002。

所述導流內管100可以通過連接端口1002連接於一先前的導流管(圖未示)上，從而使待加熱流體流經該導流內管100並通過所述加熱模組104對流經導流內管100的流體進行加熱。該流體可以 為液體或氣體。所述連接端口1002可以為所述導流內管100延伸出防護外管102的一端，也可以通過對導流內管100延伸出防護外管102的一端進行機械加工而得到，如，在導流內管100延伸出防護外管102的一端上加工螺紋以與先前的導流管具有螺紋的端口匹配。可以理解，由於所述導流內管100的一端具有一連接端口1002，使得該加熱導流管10可以很方便的與先前的導流管對接。進一步，所述連接端口1002上還可以設置一固定元件14。所述固定元件14用以將該連接端口1002與先前的導流管端口固定連接。本實施例中，所述固定元件14為一不銹鋼卡套接頭，且所述導流內管100的連接端口1002插入並卡固在該不銹鋼卡套接頭內。該不銹鋼卡套接頭具有螺紋，可以與先前的導流管具有螺紋的端口配合卡固。可以理解，所述連接端口1002也可以採用先前的其他連接方式。

所述導流內管100採用具有一定支撐性的絕緣導熱材料製備。優選地，所述導流內管100採用具有一定支撐性且可以彎折的絕緣導熱材料製備。所述絕緣導熱材料可以為陶瓷、玻璃、樹脂、石英及矽橡膠等中的一種或多種。所述樹脂可以為亞克力、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、酚醛、環氧、氨基、不飽和聚酯、聚四氟乙烯或矽醚樹酯。所述導流內管100的長度、直徑及形狀不限，可依據先前的待連接導流管的尺寸進行選擇。本實施例中，所述導流內管100為一柱狀矽橡膠管，其外徑為約5.12毫米，其管壁厚度約為1.15毫米。

所述加熱模組104可以設置於所述導流內管100的外表面或防護外管102的內表面。本實施例中，所述加熱模組104設置於所述導流 內管100的外表面，且與所述防護外管102間隔設置。所述加熱模組104包括一加熱元件1046、一第一電極1042及一第二電極1044。所述第一電極1042與第二電極1044與所述加熱元件1046電連接。所述第一電極1042與第二電極1044間隔設置，以使加熱元件1046應用時接入一定的阻值避免短路現象產生。

所述加熱元件1046可以為金屬電阻絲、合金電阻絲、碳纖維或奈米碳管結構等。所述奈米碳管結構為一自支撐結構。所謂“自支撐結構”即該奈米碳管結構無需通過一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀。該自支撐結構的奈米碳管結構包括複數個奈米碳管，該複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力相互吸引，從而使奈米碳管結構具有特定的形狀。所述奈米碳管結構中的奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或多種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，所述雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~50奈米，所述多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。該奈米碳管結構為層狀或線狀結構。由於該奈米碳管結構具有自支撐性，在不通過支撐體支撐時仍可保持層狀或線狀結構。所述奈米碳管結構的單位面積熱容小於2×10^-4焦耳每平方厘米開爾文。優選地，所述奈米碳管結構的單位面積熱容可以小於等於1.7×10^-6焦耳每平方厘米開爾文。

所述奈米碳管結構包括至少一奈米碳管膜狀結構、至少一奈米碳管線狀結構或其組合。當採用奈米碳管膜狀結構作為加熱元件1046時，可以將奈米碳管膜狀結構直接包裹或纏繞設置於所述導流內管100的外表面；當採用單個奈米碳管線狀結構作為加熱元件1046時，可以將該單個奈米碳管線狀結構折疊或纏繞成一層狀 結構後再包裹或纏繞設置於所述導流內管100的外表面，也可以將該單個奈米碳管線狀結構直接纏繞設置於所述導流內管100的外表面；當採用複數個奈米碳管線狀結構作為加熱元件1046時，可以將該複數個奈米碳管線狀結構平行設置、交叉設置或編織成一層狀結構後再包裹或纏繞設置於所述導流內管100的外表面。

所述奈米碳管膜狀結構包括至少一奈米碳管膜。所述奈米碳管膜包括複數個均勻分佈的奈米碳管。該奈米碳管膜中的奈米碳管有序排列或無序排列。當奈米碳管膜包括無序排列的奈米碳管時，奈米碳管相互纏繞；當奈米碳管膜包括有序排列的奈米碳管時，奈米碳管沿一個方向或者複數個方向擇優取向排列。所謂擇優取向指奈米碳管膜中大部分奈米碳管在某一方向上具有較大的取向幾率，即奈米碳管膜中大部分奈米碳管的軸向基本沿同一方向延伸。當奈米碳管結構包括複數個奈米碳管基本沿同一方向有序排列時，該複數個奈米碳管從第一電極1042向第二電極1044延伸。具體地，該奈米碳管膜可包括奈米碳管絮化膜、奈米碳管碾壓膜或奈米碳管拉膜。

所述奈米碳管膜由複數個奈米碳管組成的自支撐結構。所述複數個奈米碳管為沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨 機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜置於(或固定於)間隔特定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡德瓦爾力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。

具體地，所述奈米碳管拉膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。故，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。

請參閱圖3及圖4，具體地，所述奈米碳管拉膜包括複數個連續且定向排列的奈米碳管片段143。該複數個奈米碳管片段143通過凡德瓦爾力首尾相連。每一奈米碳管片段143包括複數個相互平行的奈米碳管145，該複數個相互平行的奈米碳管145通過凡德瓦爾力緊密結合。該奈米碳管片段143具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。所述奈米碳管拉膜的厚度為0.5奈米~100微米，寬度與拉取出該奈米碳管拉膜的奈米碳管陣列的尺寸有關，長度不限。該奈米碳管膜中的奈米碳管145沿同一方向擇優取向排列。所述奈米碳管拉膜具有較高的透光性。單層奈米碳管拉膜的透光率達90%以上。所述奈米碳管拉膜及其製備方法具體請參見申請人於2007年2月12日申請的，於2008年8月16日公開的第 TW200833862號台灣公開專利申請“奈米碳管膜結構及其製備方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。

當所述奈米碳管結構包括層疊設置的多層奈米碳管拉膜時，相鄰兩層奈米碳管拉膜中的擇優取向排列的奈米碳管之間形成一交叉角度α，且α大於等於0度小於等於90度(0°≦α≦90°)。本實施例中，所述奈米碳管結構2022為一單層奈米碳管拉膜。

所述奈米碳管碾壓膜包括均勻分佈的奈米碳管。奈米碳管沿同一方向擇優取向排列，奈米碳管也可沿不同方向擇優取向排列。優選地，所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管平行於奈米碳管碾壓膜的表面。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管相互交疊，且通過凡德瓦爾力相互吸引，緊密結合，使得該奈米碳管碾壓膜具有很好的柔韌性，可以彎曲折疊成任意形狀而不破裂。且由於奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引，緊密結合，使奈米碳管碾壓膜為一自支撐的結構，可無需基底支撐。所述奈米碳管碾壓膜可通過碾壓一奈米碳管陣列獲得。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管與形成奈米碳管陣列的基底的表面形成一夾角β，其中，β大於等於0度且小於等於15度(0≦β≦15°)，該夾角β與施加在奈米碳管陣列上的壓力有關，壓力越大，該夾角越小。所述奈米碳管碾壓膜的長度和寬度不限。所述奈米碳管碾壓膜及其製備方法具體請參見申請人於2007年6月29日申請的，於2009年1月1日公開的第TW200900348號台灣專利申請“奈米碳管薄膜的製備方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。

所述奈米碳管絮化膜的長度、寬度和厚度不限，可根據實際需要選擇。本發明實施例提供的奈米碳管絮化膜的長度為1~10厘米，寬度為1~10厘米，厚度為1微米~2毫米。所述奈米碳管絮化膜包括相互纏繞的奈米碳管，奈米碳管的長度大於10微米。所述奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引、纏繞，形成網絡狀結構。所述奈米碳管絮化膜中的奈米碳管均勻分佈，無規則排列，使該奈米碳管絮化膜各向同性。所述奈米碳管絮化膜及其製備方法具體請參見申請人於2007年5月11日申請的，於2008年11月16日公開的第TW200844041號台灣專利申請“奈米碳管薄膜的製備方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。

所述奈米碳管線狀結構包括至少一非扭轉的奈米碳管線、至少一扭轉的奈米碳管線或其組合。當所述奈米碳管線狀結構包括多根非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米碳管線時，該非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米碳管線可以相互平行呈一束狀結構，或相互扭轉呈一絞線結構。

請參閱圖5，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個沿該非扭轉的奈米碳管線長度方向排列的奈米碳管。具體地，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段通過凡德瓦爾力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過凡德瓦爾力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。非扭轉的奈米碳管線為將奈米碳管拉膜通過有機溶劑處理得到。具體地，將有機溶劑浸潤所述奈米碳管 拉膜的整個表面，在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，奈米碳管拉膜中的相互平行的複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力緊密結合，從而使奈米碳管拉膜收縮為一非扭轉的奈米碳管線。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中採用乙醇。通過有機溶劑處理的非扭轉的奈米碳管線與未經有機溶劑處理的奈米碳管膜相比，比表面積減小，黏性降低。

所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將所述奈米碳管拉膜兩端沿相反方向扭轉獲得。請參閱圖6，該扭轉的奈米碳管線包括複數個繞該扭轉的奈米碳管線軸向螺旋排列的奈米碳管。具體地，該扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段通過凡德瓦爾力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過凡德瓦爾力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。進一步地，可採用一揮發性有機溶劑處理該扭轉的奈米碳管線。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，處理後的扭轉的奈米碳管線中相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力緊密結合，使扭轉的奈米碳管線的比表面積減小，密度及強度增大。

所述奈米碳管線及其製備方法具體請參見申請人於2002年11月5日申請的，於2008年11月21日公告的第I303239號台灣公告專利“一種奈米碳管繩及其製造方法”，及於於2005年12月16日申請的，於2007年7月1日公開的第TW200724486號台灣公開專利申請“奈米碳管絲及其製作方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上 述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。

由於奈米碳管結構具有較大的比表面積，其本身有很好的黏附性，故由奈米碳管結構組成的加熱元件1046可以直接設置於所述導流內管100的外表面。另，所述加熱元件1046也可通過一黏結劑或固定件固定於所述導流內管100的外表面。由於加熱元件1046直接設置於導流內管100的外表面，故，該加熱元件1046還可以為通過絲網列印等方法形成的奈米碳管層，該奈米碳管層包括複數個奈米碳管無序分佈。

所述加熱元件1046還可以包括一奈米碳管複合結構。所述奈米碳管複合結構包括一奈米碳管結構及分散於奈米碳管結構中的填充材料。所述奈米碳管結構可以為上述奈米碳管結構中的任意一種。所述填充材料填充於奈米碳管結構中或複合於奈米碳管結構的表面。所述填充材料包括金屬、樹脂、陶瓷、玻璃及纖維中的一種或多種。可選擇地，所述奈米碳管複合結構可以包括一基體及一奈米碳管結構複合於該基體中。所述奈米碳管結構可以為上述奈米碳管結構中的任意一種。所述基體的材料包括金屬、樹脂、陶瓷、玻璃及纖維中的一種或多種。所述基體將奈米碳管結構完全包覆，該基體材料可至少部分浸潤於該奈米碳管結構中。

由於本實施例的加熱元件1046主要由奈米碳管構成，奈米碳管具有較高的電熱轉換效率及比較高的熱輻射效率，故，該加熱元件1046電熱轉換效率及熱輻射效率較高。由於奈米碳管結構的熱容較小，故，由該奈米碳管結構構成的加熱元件1046具有較快的熱回應速度。該奈米碳管結構的高的熱輻射效率和快的熱回應速度，使該加熱導流管10可用於對流體，尤其流動中的流體進行快速 加熱。而且，奈米碳管具有較高的電熱轉換效率及比較高的熱輻射效率，故，採用厚度較薄的加熱元件1046即可達到較大的加熱功率，從而使得該加熱導流管10的導流內管100與防護外管102之間的距離可以較小，故，使得加熱導流管10微型化。其中，加熱導流管10的導流內管100與防護外管102之間的距離可以為50微米~500微米。另，由於奈米碳管具有較強的化學穩定性，故，採用該奈米碳管結構的加熱元件1046的電阻穩定，從而提高加熱導流管10的穩定性，使得被加熱的流體保持在恒定的溫度。

所述第一電極1042與第二電極1044可以設置於所述導流內管100外表面上也可以設置於加熱元件1046上，即加熱元件1046設置於導流內管100與電極之間。所述第一電極1042和第二電極1044與加熱元件1046之間可以通過導電黏結劑固定。本實施例中，優選的導電黏結劑為銀膠。所述第一電極1042與第二電極1044由導電材料組成，且其形狀不限。該第一電極1042與第二電極1044可以為導電薄膜、金屬片或者金屬引線。優選地，第一電極1042與第二電極1044均為一層條狀導電薄膜以減小所述加熱導流管10的厚度。該導電薄膜的厚度為0.5奈米~500微米。該導電薄膜的材料可以為金屬、合金、銦錫氧化物(ITO)、銻錫氧化物(ATO)、導電漿料或導電聚合物等。該金屬或合金材料可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、鈦、銀、釹、鈀、銫或上述金屬的任意組合的合金。本實施例中，該第一電極1042與第二電極1044為鍍銀的銅線，該銅線的直徑為0.25毫米。該第一電極1042與第二電極1044的長度略小於導流內管100的長度，且分別沿所述導流內管100的軸向延伸。該第一電極1042與第二電極1044及導流內管100的中心軸共面設置。所述加熱元件1046為一奈米碳管拉膜。該奈米碳管拉膜 包裹於所述導流內管100外表面。該第一電極1042與第二電極1044設置於加熱元件1046靠近密封空間120的表面。該奈米碳管拉膜中的奈米碳管由第一電極1042向第二電極1044延伸。

請參閱圖7，可選擇地，所述第一電極1042與第二電極1044也可以分別環繞設置於所述導流內管100相對的兩端的外表面，所述奈米碳管拉膜包裹於所述導流內管100外表面，且該奈米碳管拉膜中的奈米碳管沿所述導流內管100的軸向延伸。

可以理解，所述加熱模組104還可以包括複數個第一電極1042與複數個第二電極1044。所述複數個第一電極1042與複數個第二電極1044交替間隔設置，且所述複數個第一電極1042電連接，所述複數個第二電極1044電連接。該結構可實現相鄰電極之間的奈米碳管結構的並聯。並聯後的奈米碳管結構具有較小的電阻，可降低所述加熱模組104的工作電壓。

可以理解，當所述加熱元件1046為一單個奈米碳管線狀結構或電阻絲纏繞設置於所述導流內管100的外表面時，還可以將該單個奈米碳管線狀結構的兩端或電阻絲的兩端直接與一電源線106電連接，而無需專門的電極。

所述防護外管102用於保護加熱模組104，防止加熱模組104受外界損壞，或者防止該加熱導流管10在使用時造成觸電傷害。所述防護外管102的內徑大於所述導流內管100的外徑。優選地，所述防護外管102與所述導流內管100共軸設置。本實施例中，所述防護外管102與所述導流內管100之間通過兩個密封件110間隔設置以使防護外管102與所述導流內管100之間形成一中空結構。所述兩個密封件110設置於靠近所述防護外管102兩端的位置以使防護 外管102與所述導流內管100之間形成一密封空間120。所述密封件110可以通過黏結劑固定於防護外管102與所述導流內管100之間。可以理解，所述密封件110也可為所述防護外管102或導流內管100的延伸部分，即密封件110與防護外管102或導流內管100為一體成形。所述防護外管102與所述導流內管100之間的密封空間120內可以密封氣體，也可以抽成真空。可以理解，由於防護外管102與所述導流內管100之間形成一填充有氣體或真空的密封空間120，該結構可以減小加熱模組104與防護外管102之間及加熱模組104與外界的熱傳導和熱對流，並減小導流內管100與外界的熱傳導和熱對流，從而使得加熱模組104產生的熱量可以有效的通過導流內管100傳遞給待加熱流體。

所述防護外管102可以採用具有一定支撐性且具有較好的耐熱性能的材料製備。所述防護外管102的材料可選擇為導電材料，如金屬或合金，也可為絕緣材料，如陶瓷、玻璃、樹脂、石英或矽橡膠等。所述樹脂可以為亞克力、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、酚醛、環氧、氨基、不飽和聚酯、聚四氟乙烯或矽醚樹酯。優選地，所述防護外管102採用具有一定支撐性且可以彎折的絕緣材料製備。本實施例中，所述防護外管102為一聚四氟乙烯管，其內徑為6.36毫米，厚度為1.35毫米。所述導流內管100與防護外管102兩端通過兩個塑膠密封件110密封，其中一個密封件110上設有排氣管(圖未示)以便將導流內管100與防護外管102之間抽成真空。由於，本實施例中的防護外管102與導流內管100均採用具有一定支撐性且可以彎折的絕緣材料製備，故，該加熱導流管10可以根據實際需要彎曲成任何形狀。

進一步，所述加熱導流管10還可以包括一設置於所述防護外管102的內表面且與加熱模組104間隔設置的熱反射層112。由於奈米碳管結構通電後產生的熱量主要通過熱輻射的形式向外傳播，故，該熱反射層112可以有效將射向防護外管102的熱量反射至導流內管100，並通過導流內管100傳遞給待加熱流體。所述熱反射層112的材料為一對熱輻射具有較好反射效果的白色材料，如：金屬、金屬氧化物、金屬鹽及陶瓷等中的一種或多種。所述熱反射層112的厚度為100微米~0.5毫米。本實施例中，熱反射層112優選為鋁箔，其厚度為100微米。

進一步，所述防護外管102的外表面還可以設置一絕熱材料層130。該絕熱材料層130的材料可以為石棉、矽藻土、珍珠岩、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土及矽酸鈣等中的一種或多種。所述絕熱材料層130可以進一步防止加熱導流管10向外散熱，從而確保加熱導流管10的熱量有效利用。

所述加熱導流管10工作時，其第一電極1042與第二電極1044分別通過一電源線106與一電源電連接。進一步，所述加熱導流管10還包括一個溫控裝置108。該溫控裝置108與所述加熱模組104串聯電連接。該溫控裝置108通過改變所載入到該加熱模組104上的電壓來控制加熱模組104所產生的熱量，從而達到控制加熱導流管10的加熱溫度的目的。本實施例中，該溫控裝置108串聯在所述電源線106上，以方便使用者操作。

本發明所提供的加熱導流管10使用時，可以直接取代先前的導流管的全部或取代先前的導流管的一部分，如直接將該加熱導流管10連接在一導流管一端(如自來水管龍頭)或兩個導流管之間， 使導流管內流體流經所述導流內管100，從而對流經該導流內管100的流體進行加熱。當給加熱元件1046施加一恒定電壓後，由於該加熱元件1046的電阻不變，故，該加熱導流管10所產生的熱量也為恒定，進而使得導流內管100內的流體的加熱溫度恒定。當然還可以用溫控裝置108來調節該加加熱導流管10所產生的熱量，使其準確控制所達到的溫度。

本實施例對所述加熱導流管10的加熱效果進行測試。其中，所述導流內管100為一柱狀矽橡膠管，其外徑為約5.12毫米，管壁厚度約為1.15毫米。所述防護外管102為一聚四氟乙烯管，其內徑為6.36毫米，厚度為1.35毫米。所述導流內管100與防護外管102之間通過一塑膠密封件110間隔設置。所述第一電極1042與第二電極1044為鍍銀的銅線，該銅線的直徑為為0.25毫米。所述第一電極1042與第二電極1044分別沿所述導流內管100的軸向延伸，且該第一電極1042與第二電極1044及導流內管100的中心軸共面設置。所述加熱元件1046為一寬度為5厘米的奈米碳管拉膜。該奈米碳管拉膜包裹於所述導流內管100外表面。該第一電極1042與第二電極1044設置於加熱元件1046靠近密封空間120的表面。該奈米碳管拉膜中的奈米碳管由第一電極1042向第二電極1044延伸。

請參閱圖8，為測試方便，所述導流內管100的兩端均延伸出所述防護外管102足夠的長度，且一端經一流體泵30延伸至一盛有水50的第一容器60，另一端延伸至一空的第二容器40。通過流體泵的作用使水50從第一容器60經導流內管100流向第二容器40。通過調整流體泵30的轉速可使水50在導流內管100中平穩流動。本 次測試中，將水50的流速設置為3.53ml/min，以能夠類比醫用輸液的情況。該測試過程中環境及第一容器60中水源的溫度為24℃。採用熱電偶對導流內管100出口的水溫進行測量結果如表1所示。

從上述資料中可以看出，用較低的電壓，加熱導流管10就能對水進行充分預熱。整個測試過程穩定，導流內管100出口處水的溫度在30秒之內就可達到預定溫度，加熱效果平穩且均勻。

圖9為加熱導流管10的加熱功率與導流內管100內流體溫度差的線性關係圖。從圖9可以看出，導流內管100中水溫的變化與加熱導流管10的加熱功率成線形關係，故，流動的水50能成比例地接受由電能轉化的熱量，整體系統的熱量耗散較小。

請參閱圖10，本發明第二實施例所提供的加熱導流管20包括一導流內管200，一套設於該導流內管200外的防護外管202，一設置於所述防護外管202內表面的熱反射層212，一設置於所述導流內管200與防護外管202之間的加熱模組204及一設置於防護外管202的內表面的熱反射層212。所述防護外管202與導流內管200之間形成一密封空間220，且該加熱模組204設置於所述密封空間220 內。所述加熱模組204包括一加熱元件2046。一第一電極2042及一第二電極2044。本發明第二實施例所提供的加熱導流管20與本發明第一實施例所提供的加熱導流管10的結構基本相同，其區別在於所述熱反射層212為一絕緣熱反射層212，所述加熱模組204設置於該絕緣熱反射層212靠近密封空間220的表面。

本發明提供的加熱導流管可以用於氣體或液體加熱，如：在大型火電站的燃燒鍋爐中預熱空氣來提高反應產率，以減少反應堆廢氣的排放量；在生物學實驗中對流管中的物質進行分段加熱，以精確操控各種酶的催化作用；在醫用輸液中，對冰冷的藥液注入人體之前進行加熱，以增加治療效果；工業、生活中對自來水管中的水進行加熱，以防止結冰或滿足生活需要。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧加熱導流管

100‧‧‧導流內管

1002‧‧‧連接端口

102‧‧‧防護外管

104‧‧‧加熱模組

1042‧‧‧第一電極

1044‧‧‧第二電極

1046‧‧‧加熱元件

106‧‧‧電源線

108‧‧‧溫控裝置

110‧‧‧密封件

112‧‧‧熱反射層

120‧‧‧密封空間

130‧‧‧絕熱材料層

14‧‧‧固定元件

Claims (14)

1. 一種加熱導流管，該加熱導流管包括：一導流內管；一套設於該導流內管外的防護外管，該防護外管與所述導流內管間隔設置；一加熱模組；其改良在於，所述防護外管與導流內管之間形成一密封空間，該加熱模組設置於所述密封空間內的導流內管的外表面，該加熱模組與所述防護外管間隔設置且該加熱模組與所述防護外管之間為氣體或真空，該導流內管的至少一端設置一連接端口。
2. 如請求項1所述的加熱導流管，其中，所述導流內管設置有連接端口的一端延伸出所述防護外管。
3. 如請求項1所述的加熱導流管，其中，所述防護外管與導流內管共軸設置。
4. 如請求項1所述的加熱導流管，其中，所述防護外管的內表面進一步設置一熱反射層。
5. 如請求項4所述的加熱導流管，其中，所述加熱模組與所述熱反射層間隔設置。
6. 如請求項1所述的加熱導流管，其中，所述加熱模組包括一加熱元件、一第一電極及一第二電極，該第一電極與第二電極間隔設置且分別與所述加熱元件電連接。
7. 如請求項6所述的加熱導流管，其中，所述加熱元件包括一奈米碳管結構，該奈米碳管結構為由複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力相互吸引組成的 自支撐結構。
8. 如請求項7所述的加熱導流管，其中，所述加熱元件為至少一奈米碳管膜，且該奈米碳管膜包裹或纏繞於所述導流內管的外表面。
9. 如請求項8所述的加熱導流管，其中，所述奈米碳管膜為由若干奈米碳管組成的自支撐結構，且所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向排列，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連。
10. 如請求項9所述的加熱導流管，其中，所述第一電極與第二電極分別沿所述導流內管的軸向延伸，且該第一電極與第二電極及導流內管的中心軸共面設置，所述首尾相連的奈米碳管的取向由其中一個電極向另一個電極延伸。
11. 如請求項9所述的加熱導流管，其中，所述第一電極與第二電極分別環繞設置於所述導流內管的外表面，所述首尾相連的奈米碳管的取向沿所述導流內管的軸向延伸。
12. 如請求項6所述的加熱導流管，其中，所述加熱元件包括至少一纏繞於所述導流內管外表面的奈米碳管線狀結構。
13. 如請求項6項所述的加熱導流管，其中，所述加熱元件為一通過絲網列印方法形成的奈米碳管層。
14. 如請求項1所述的加熱導流管，其中，所述防護外管與導流內管之間通過密封件密封形成一密封空間。