专利名称：电热水棒的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电加热器领域，特别涉及水电分离的、过水即热或过水即沸的、圆棒状的、轻小型的迷宫式环保电热水机芯和电热水器。
近年来，过水即热的直热式电热水器体积越来越小巧，安全性与热效率不断提高，取代储热式电热水器和燃气热水器的市场越来越大，典型进步专利有二类，一类是管道迷宫即热式热水器，例专利号为94236265、98219033、98117792.1等所描述的专利产品，另一类是平面迷宫即热式热水器，例专利号为8721037.4、90211516.2、97236807.8等分别所描述的专利产品，所有的直热式电热水器均存在共同的不足，其一是体积虽越来越小，还是属于笨重，不方便放在包里携带使用，不方便握在手里直接轻便使用，其二是均使用了对人体有害的纤维性绝热物质，如石棉、岩棉等，扩散后造成环境污染和人体刺痒或伤肺，其三是较大的热水器机身和绝热物的热容量大和仍有余热泄漏，造成水加热的升温速度慢，热效率不够高，其四是售后维修麻烦，特别是电热部件一旦损坏，不易及时修复，影响用户及时使用，其五是水垢的清除麻烦，易堵塞迷宫水道降低热效率、减小水流量甚至造成不安全隐患。
本实用新型的目的是公开一种不含纤维绝热物质而利用双层迷宫的外层吸收余热解决绝热问题的速热和热效率更高的可方便清除水垢的迷宫式安全环保的电热水机芯和电热水器，其形如一根方便手握的圆棒，因此又称为电热水棒。
电热水棒的技术方案为其由“田”字型铝合金内旦1压插入带有进水管14的铝合金圆管壳2的铝合金外迷宫共体，铝合金上封盖3，带出水口管14的铝合金下封盖4，不锈钢压片5与等形于5的耐温硅橡胶压片6叠合组成的绝水封片，相应配置在“田”字型铝合金内旦中的四支电热管7，接线盒19，导线35，温控37所组成，其特征是主结构为内外双层加热水的迷宫，一组成“田”字型共体的水加热迷宫内旦体外紧包着一铝合金圆管外壳2，其间有一个平行组成的四道外迷宫包围住“田”字型内迷宫体，冷水在进入“田”字型水加热内迷宫体前先依次流经四道围成一个圆圈的平行的外迷宫，“田”字型内迷宫体中四个迷宫中的最后一道流出最高温度热水的迷宫区与四道外迷宫中的最后一道吸收余热的外迷宫道之间隔开一个“田”字型内旦四个迷宫中首先被加热的最低温度热水的迷宫区；电热水棒可以使用任何圆管状的电热管部件，包括电热丝电热管、PTC电热管、碳化硅电热管或电热膜电热管，最佳选用的电热部件是中心带金属导热棒的使用瓷管电热膜元件的电热膜管部件，其特征是由不锈金属圆管、绝缘层、内壁绝缘的电热膜瓷管元件，金属导热棒，带一对电极片的圆瓷封头所组成，其中金属导热棒由一段细金属棒与一段粗金属棒组成共体，细金属导热棒直径与瓷管电热膜元件的中空内圆柱绝缘面直径相吻合或近距离接合，粗金属导热棒与电热管的不锈金属圆外壳内壁紧致密结合成共体使不锈金属圆管壳体的一头封闭绝水，不锈金属圆管比导热粗金属棒长出1mm以上形成一个凹圆型深的空隙，该空隙内涂塞绝水耐温胶，以进一步防止金属管与金属导热棒的紧致密结合部位绝对封闭绝水；本实用新型带有进水管14的圆管壳2也可以用耐高温的塑料注塑成形，与“田”字型铝合金内旦1组成复合外迷宫共体。
图1为电热水棒的总装结构示意图；图2为电热水棒从进水管处的切面结构和流水的走向示意图；图3为带金属导热棒的电热膜管部件的结构示意图；图4为电热膜瓷管元件的结构示意图；图5为金属圆压片与等形状的耐温硅橡胶圆压片的结构示意图；图6为电热水棒带出水咀的下封盖示意图；图7为电热水棒带出水咀的下封盖的切面示意图；图8为电热水棒的上封盖示意图；图9为电热水棒的上封盖的切面示意图；
图10为电热水棒的电路安装示意图；
图11为加上活动塑料柄的电热水棒使用示意图；下面结合示图进一步说明本实用新型的结构及工作原理，
图1与图2给出了电热水棒的总体结构，“田”字型合金铝内旦1挤插入圆管合金铝壳或耐高温塑料壳2的直角定位槽11内组成电热水棒外迷宫共体，其中直角定位槽11共四条等距离分布在圆管合金铝壳或塑料壳2的内壁上，1与2均采用热挤铝工艺拉成异型薄壁合金铝轻型材并经过表面不锈处理，其中2采用塑料时注塑成形，上下封盖3与4采用铝热铸成型后进一步车加工制成并经过表面不锈处理，上下封盖3与4也可采用耐高温塑料注塑成形后车加工制成，分别与铝棒圆管壳2的二个端头用螺纹12结构旋接合，并在下封盖接合面上置一个耐高温的硅橡胶压片6，在上封盖接合面上置一个由耐高温硅橡胶压片6与等状于6的不锈钢压片5的复合垫片起压实绝水作用，四支圆电热管7分别平行等距离插置在“田”字型内旦1的四个空格内，被走水筋10分割成四×四共十六条或二×四共八条内迷宫平行通道，设定八条迷宫通道结构时的水流量大于十六条迷宫通道结构的水流量为一倍，但热效率不如十六条迷宫通道结构的大，本实施例结合十六条迷宫通道结构叙述，其又能用作淋浴器，又能用作沸水器，其水流量根据导水缺口的大小限在30升/h至180升/h范围或更大范围，电热管一头的电极导线35分别穿过压在电热管端头的接线盒19接入接线盒中的接线柱中使并联成二股，加护套管的外导线18从上封盖3的中心的凸管20的中通孔中伸进接线盒19中通过接入对应接线柱使四支电热部件并联工作，外导线18中的接地保护线与电热管壳搭接，中心凸管20的中通孔安装导线18后挤入柔性耐温绝水密封硅橡胶封合，其封合密度符合电气潮态安全规定，在管圆壳2的下端侧面有一个进水管14，在下封盖4上偏中心位置有一个出水管14，进出水管14采用螺纹法或焊接法或热铸法或注塑法与管圆壳2或下封盖4固定成共体，8表示内迷宫通道，9表示外迷宫通道，10表示内迷宫夹水筋，上封盖3的螺纹12的上下端各有一段空隙，上端空隙起车加工落刀方便作用，下端空隙15起遮挡圆管外壳2上螺纹的美观作用，图2还示意出了流水走向及工作原理，图中·符号21表示水从上向下流向，⊙符号22表示水从下向上流向，黑色符号23表示处在下端的导水缺口27，加斜线的符号24表示处在上端的导水缺口28，导水缺口在相应位置的定位槽11上或夹水筋10上或“田”字形型材的夹水板上抠掉一块形成，导水缺口的缺口面积应与十六条或八条迷宫通道的流水截面积相一致或略大，空格符号25表示满筋29，满筋的上下端均无导水缺口，点划虚线及箭头26表示水从一个迷宫到另一个迷宫的流向，显而易见，冷水先从电热水棒的外迷宫中被定位槽筋11限制流向而依次循进，将内迷宫中被加热的水的余热吸收掉，起到了绝热和提高电热工作效率的双重作用，进入内迷宫的水被夹水筋10强迫通过导水缺口27、28流向下一道内迷宫依次循进和再次被加热，其特征是最终被循进加热到最高水温的迷宫通道47中的热水从位于邻近的带进冷水管的外迷宫通道旁最终流出以及还有一个特征是与四道外迷宫中的最后一道吸收余热的外迷宫46之间隔着一个“田”字型内旦四个迷宫中首先被加热的最低温度热水的迷宫区，这二个位置特征使最终出热水的迷宫区的高余热被最大程度地吸收掉从而本实用新型出温水时外壳2不升温，即使最终水被加热成沸水时整个水加热棒的圆外壳2也不会过温；本实用新型所使用的电热管部件是圆的，本实用新型可以适用各种电热材料制作的电热管，例如合金电热管，PTC电热管，碳化硅电热管或电热膜电热管，其中使用瓷管电热膜元件的电热管时功率大，寿命长，易维修，这种电热膜管的特征是封闭在圆金属管32中的瓷管介质电热膜元件30与金属管32间有一层绝缘层31，其是氧化镁管，也可以是导热瓷管，瓷管电热膜元件30管内的圆柱空间内置有一根细金属导热棒16,16的一端连体带有一段直径较金属管壳32的内径略大的粗金属导热棒17,17置进金属管壳32的方法是首先将金属管壳32加热使膨胀，然后将冷态的导热金属棒17置放进金属管壳32内，冷却后17与32可自然结成连体，导热金属棒17应伸进金属管壳32内使出现一个凹型圆空间33，组装本实用新型时在凹型圆空间33内涂覆一层耐热绝水胶34，使这种电热膜管部件绝对不会产生渗水，这种电热膜管部件内置的电热膜瓷管元件30，由瓷管38，生长在瓷管外表面的电热膜39，涂银层电极40及爬电距离41所组成，其中被一对爬电距离41分成两个部分的引出银电极层40分别从瓷管的一个端头引伸涂覆进瓷管内壁成相对平行状、其长度与宽度均约5至6mm，伸进瓷管内部的银电极层40须距离细金属导热棒2至3mm以保障爬电距离，这种瓷管电热膜元件组成电热膜管部件时采用一个带一对平行弹性电极卡13的圆瓷封头36插入电热膜管元件端头内使一对平行的弹性电极卡13正好弹撑在翻进瓷管元件内的一对平行的银导电极层40上，电极卡13从瓷封头二侧一对平行的对应方通孔中定位并延伸出圆瓷封头外方便接合导线35，在圆瓷封头的中心有一个长方形深凹孔，内可以置限温元件37或电子限温器的传感器37，使这种圆瓷封头兼带温控特性，四支电热管的八根导线进入接线盒19与外接电源线18连线后处在接线盒19中的接线柱全部被注入柔性绝缘硅橡胶封没，以保障在潮态环境中符合电气安全要求，本实用新型的电路采用并联接法，如
图10所示，并联中的火线首先通过一根电热管中的限温器37，限温器37可以置于圆瓷封头36中的中心凹空内，也可以贴置在电热管的金属管壳的延伸壳上，通过一根电热管中的限温器37的火线依次与另外三根电热管的一根电极卡13相接，四根电热管中的另一根电极卡13均直接与地线相连接，显而易见，当电热管过温时，限温元件断电，其它三根电热管的火线也同步断电，使电热水棒全部停止电热工作，显而易见，使用这种电热膜部件工作时，电热不但透过金属管壳32被流水吸收，处于瓷管元件内的电热象电烙铁原理一样迅速被细导热金属棒导热流向粗导热金属棒亦被流水吸收，提高了热效率，本实用新型所使用的限温器，当采用可控硅或AC片时，可人为任意设定限温值工作，使本实用新型具有显示温度、设定温度或锁定温度的功能，或是具有通水通电，断水断电的功能和漏电保护功能，整个AC模块控制的附加功能部件可以安装在加长的上封盖3内或是分体作为附件另行同步安装并同步工作，
图11给出了将电热水棒置于固定在墙体45上的塑料夹架42中的使用示意方法，其中43表示控制夹架42活动角度的带炳螺丝，44表示旋装在出水管口14上的微型花洒(喷淋咀)，显而易见，将电热水棒夹置于塑料夹架42中时便组成为固定式淋浴器，当塑料夹架42成为一个可活动调节角度的手柄时，便组成为“手枪”式活动喷淋器；本实用新型与一只微型水泵串接在一个带水加热器皿的水循环系统中时，开动水泵，可使器皿中的水被循环加热，用于解决冲浪浴缸的水增温，洗衣机内衣服中的洗衣粉的节水清除，使用这种电热水棒，还可以高效率过水即沸，成为洗碗机、沸水器的过水电热机芯，加快沸水产生速度并且实现降低消除余热的节电目的。
本实用新型的优点很明显，其一是轻小，其外迷宫共体1与2只有200余克重，外径只有φ45mm左右，长不到200mm，外形呈圆棒体状，圆棒体外方便热缩塑一层热缩塑包管或在电热水棒中间夹置上一个可活动转角度的塑料柄42，增加安全性和柔性手感方便使用，下封盖出水管14上可以直接旋装上花洒喷头44，使本电热水棒方便携带和手握式使用温水或热水；其二是安全，这种水加热棒的水电绝对分离，特别是采用电热膜管部件时的电气强度不仅达到和超过UL标准，而且瓷介质电热膜管元件抗震和不易断裂，安全性稳定，其所有可能在潮态环境中出现的降低电气强度的隐患均被绝缘密封并且密封点均被封闭于壳体内部，不会发生机械损伤而产生漏电隐患，外导线中的接地保护线与电热水棒中的电热管金属壳搭接及外插头与触电保护器联接，从各个方面保障了用电安全；其三是电热转换效率高，循进加热的水流经电热管外表面吸收热能而不是流经电热元件的内部吸热，充分扩大了热交换面积和热交换流程，被加热的热水的余热被即将加热的流水在外迷宫中充分吸收实现了充分的余热利用，从而使这种直热式水加热器的热效率超过了常规的直热式热水器甚至超过了储热式热水器；其四是彻底摆脱了纤维绝热材料在热水器中的应用，实现了环保功能；其五是这种电热水棒中的电热管选用范围广，电热管的更换由于采用了插入式安装方法所以很容易更换，特别是采用电热膜管部件时，更换电热膜瓷管元件时连电热管都不必拉出，只要拉出其中的瓷管电热膜元件更换之并将圆瓷封头的一对弹性电极对准瓷管电热膜端头内壁的银电极层位置插入就行了；此外，这种电热水棒的造价大幅度降低，安装工艺简单，只要旋开二端的封盖，所有平行的迷宫便二头畅通，方便涮洗清除水垢；综上所述，电热水棒不仅将取代笨重和低热效率的电热水器，而且将作为新一代微型水加热机芯，为技改需要过水即热(沸)或需要循环多次重复加热热水的产品提供技改方便，例如作为洗衣机、洗碗机、循环水加热浴缸、沸水器的重要水加热配件。
权利要求1，一种电热水棒，由“田”字型内旦1压插入带有进水管14的圆管壳2的外迷宫共体，上封盖3，带出水口管14的下封盖4，不锈钢压片5与耐温硅橡胶压片6叠合组成的绝水封片，相应配置在“田”字型内旦中的四支电热管7，接线盒19，导线35，温控37所组成，其特征是主结构为内外双层加热水的迷宫，一组成“田”字型共体的水加热迷宫内旦体外紧包着一圆管外壳，其间有一个平行组成的四道外迷宫包围住“田”字型内迷宫体，冷水在进入“田”字型水加热内迷宫体前先依次流经四道围成一个圆圈的平行的外迷宫，“田”字型内迷宫体中最后一道迷宫与四道外迷宫中的最后一道吸收余热的外迷宫道之间隔开一个“田”字型内旦四个迷宫中首先被加热的最低温度热水的迷宫区；
2，如权利要求1所述的电热水棒，其特征是配置在“田”字型内旦中的电热管7采用任何圆管状的电热管部件，包括电热丝电热管、PTC电热管、碳化硅电热管或电热膜电热管；
3，如权利要求1所述的电热水棒，其特征是配置在“田”字型内旦中的电热管7采用圆管状电热膜电热管是由不锈金属圆管、绝缘层、内壁绝缘的电热膜瓷管元件，金属导热棒，带一对电极片的圆瓷封头所组成，其中金属导热棒由一段细金属棒与一段粗金属棒组成共体，细金属导热棒直径与瓷管电热膜的中空内圆柱绝缘面直径相吻合或近距离接合，粗金属导热棒与电热管的不锈金属圆外壳内壁紧致密结合成共体且其端头形成一个凹圆形空隙，空隙内涂塞绝水耐温胶；
4，如权利要求1所述的电热水棒，其特征是圆棒体外热缩塑一层热缩塑包管；
5，如权利要求1所述的电热水棒，其特征是中间夹置上一个可活动转角度的塑料柄。
专利摘要一种电热水棒,由带进水管的圆管壳内压挤入“田”字型迷宫管组成的外迷宫共体,上、下封盖,出水管,等形硅橡胶片与不锈钢片叠合组成的绝水封片,四支电热管,温控,导线等组成,具有内外双层迷宫,其内迷宫插入电热管循进加热水,外迷宫循进水吸收余热,成为水电分离、轻小、环保、安全、热效率非常规高的水加热机芯或水加热器,可用作热、沸水器和需要过水即热或需要循环多次重复加热热水的产品的水加热配件。
文档编号F24H1/20GK2463749SQ0025874
公开日2001年12月5日 申请日期2000年10月20日 优先权日2000年10月20日
发明者孔德凯, 孔喜 申请人:孔喜