专利名称：一种无热胆的快热式电热水器的电加热装置的制作方法
一种无热胆的快热式电热水器的电加热装置
本发明涉及一种电热水器，特别是涉及快速供热水的电热水器。这种热水器 可供家庭作为洗浴设备和厨房供热水设备配备，也可供服务业、商业等单位使用。 本发明的热水器为一种无热胆的电热水器，更具体地说本发明是这种电热水器的 核心部分，即，电热水器的电加热器。
现有的电热水器多数为带热胆的，它所具有的热阻型电热棒在工作时是被浸 没在储水箱体里头的空热胆中，四周被水所包围，电热丝所产生的热量向外通过 绝缘材料和金属管传导给储水箱中的冷水，使之被加热、升温。这种热水器在使 用前有一段较长的加热等待的时间，再一方面，用水的量愈大，储水箱的体积也 就愈大。体积愈大，对外界散热就愈多，降低了热效率，浪费能源。再一方面， 储水式的电热水器有时会留下数量较多的剩余水，暂时用不了，造成热能的浪费。 而多次加热不用的剩水还会变质腐败发臭，如继续使用还会影响健康和卫生。这 部分剩余用不掉的热水弃之可惜,用则有害,造成热能和资源的浪费。
最不受欢迎的是其较大的占空体积，对于住房面积不够大的居民来说，安顿 这么一个庞然大物实在也是个不小的难题。
[发明内容I
本发明是一种无热胆电热水器的管形电加热器，它包括有电热元件、接受电 热元件发出的热量使被加热的水流升温的通水管路，作为所述电热水器的核心部 分的电加热器是一管型的中空的柱体，它是通水管路和管形电热元件的水电一体 化的复合体。
其结构如下
电热水器的管形电加热器总体外形是不定长的中空的柱体。中空柱体的中心 是中央水道，并且中空柱体有将管形电热元件外包的水套，所述的水套作为外水 道它有进水口用于引进冷水，它与作为内水道的中央水道相连通，在外水道和内 水道之间有将两者连通的连通管，作为内水道的中央通道通过出水口排放热水， 所述的进水口和出水口紧挨着被布置在电热水器的管型电加热装置同一侧端头 处，其相反端是连通管。
管形电热元件的中空柱体有金属外壁和内壁，在两壁之间构成的环壁内腔里 设有电热材料，被金属内壁环包的空间形成一条中央水道，所述的中央通道本身
可以是一根作为内水道的金属水管，金属内壁自身也就是该金属水管的一部分， 它的末端是作为出水口的出水端，出水端可以呈弯形，而金属水管出水端的相反 端则成为连通内水道和外水道的连通管。所述的不定长的管形电加热器的中空柱 体的中央通道中贯通有一根出水管，电热元件中空柱体的金属外壁的外面被成为
外水道的水套所包围，所述的外水道可以成螺旋形，也可以是"直通型"。螺旋 型的方案可使水道延长，使进入的冷水被均匀地预热，使刚刚进入的冷水能充分 吸收加热器所发出的热量。作为外水道的水套中的冷水既吸收电热元件发出的热 量，使刚刚进入的冷水得以预热，还对电热元件起到保护作用，使它不致过热损 坏，使电热水器整体向外散发的热量大大减小，起到节能的效果。这就是本发明 的以冷水层来代替保温材料起隔热作用的节能新概念。
所述的管形电热元件的中空的柱体包含有金属外壁、金属内壁和充分±真满其 间内部环形空腔的绝缘材料、和被埋在绝缘材料中的电热丝。电热元件的金属外 壁的外面整体被外水道的水套所包围。管形电热元件中空柱体的两端有端封盖， 端封盖的径向尺寸反映电热元件的中空柱体的环体厚度，它供电热丝的引出端在 其上作固定。端封盖可以是陶瓷质的材料。以陶瓷材料半径尺寸厚度为基础的中 空环管形柱体就是所述的电热元件的中空的柱体，它是由金属管外壁和金属管内 壁之间所构成的环腔部分。在电热部分的中空环形柱体的金属外壁外面还有一层 外包层，那就是水套。
充分填满电热元件中空环管形柱体的内部环形空腔里的绝缘材料可以是两
种布置的方案
① 全部为粉末状的绝缘体，在这种方案中作为电加热元件的管状中空环形柱 体包含有金属外壁、金属内壁、和充分填满其间内部空腔的粉末绝缘材料、和被 埋在绝缘材料中的电热丝，它是不采用螺旋绝缘体中空环形刚性骨架的方案。
② 所述的绝缘材料是由作为骨架的有形中空环形刚性绝缘体加上部分粉末 状的绝缘填充材料组成，在这样的方案中，骨架是电热丝的载体，其上分布有供 容纳电热丝、并让其缠绕固定的螺旋槽，在其两端端头上分别有与电热丝相连、 供电热丝受电的引出电极，在金属外壁的内表面和中空环形刚性体的外表面之间 紧密地填有粉末状的绝缘材料以使骨架和电热丝能牢固地被固定在电加热器金 属的环形管内，为中空环形刚性绝缘体和其外包的金属外壁之间提供紧密的固 定。用陶瓷固定件端封盖把引出电极紧密固定在管形电热元件两端各自对应的位 置上。
在作为绝缘体骨架的中空环形刚性体的表面上布置有供容纳和盘绕电热丝 的螺旋槽，螺旋槽多于两条为佳，它们以多头螺纹的形式分布在所述的中空环形 绝缘刚性体的表面上。改变螺旋的头数，就是改变了缠绕在刚性体上的电热丝股 数，使功率可以得到增减。
每一头螺旋槽对应地嵌入固定有一根电热丝。单根的电热丝本身可以是光 丝，也可以是螺旋丝，以选择螺旋丝为佳，因为光丝的两端被固定后在热应力的 情况下，容易受热应力的影响而发生断裂，而螺旋丝就有可伸缩的余地，不易发 生断裂，可靠性高。每根螺旋状盘绕的电热丝的功率可以相同，也可以是大小不 等，这样，根据排列组合，可以排列出较多的功率安排，便于对产品的功率作多 样性的选择。 " 所述的管形电加热器的总体形状可以是直线型的，它可以沿房子内的墙角倚
角作横竖方向的布置，占空体积少，大大节省安装空间。
所述管形电热元件的截面以圆形为最佳，当然，也可以是其它几何形状的。
上述的作为管形电加热器的主要特征是具有管型的整体外形、以及它的即放 即热、能无限量供应温度达标的热水的快速响应的供水方式。从打开放水阀门到 出热水只需几十秒钟的时间。它配以图中未显示的各种管道开关和电气开关还有 各种电路，如温度控制电路、电源电路、开关电路、指示电路、漏电保护电路、 停水保护电路等，构成整体形状为细长管形的快热式的电热水器。当然，我们把 管形电加热器的直径放大以后，仍然采用相同的结构可以把它做成紧凑型的块状 体的结构，这样在其做成的电热水器的外形的选择上存在有多样性。
本发明的优点是①是电热水器采用无热胆的加热方法加热，能迅速流出新鲜 的热水。②是电热水器的整体体积大大縮小了。③因为有水套，而且水套里的水是 流动的冷水，它起到对电热元件的限热保护作用，电加热管的安全系数有足够的保 障。④采用对多头螺纹布置电热丝的方案中，对电阻丝的头数(即根数)、电热丝 的形状(指选用光丝还是选用螺旋丝)的选择就可以实施对功率的方便选择和控制， 这样，产品功率的选择方案就变得多种多样。⑤节能效果明显，它几乎把传统电热 水器在工作时向外界大气散发出去的热量都利用在对刚刚进入的冷水的预热上了， 这就是本方案能将这部分热能节省下来的原因，它减少了能量的损失。⑥再一方面， 本发明的不定长管状布置的方案可以按设计人员的需要提供直线状、弯曲状等多种 形状的设计方案，从技术性能上来^f，以直线状为佳。方案的选择以可以满足在实 用上和建筑装潢艺术上的不同需求，根据实用的需要，还可将整体做成如传统的方 形或圆筒形的电热水器，但它的体积远远小于传统的储水式的电热水器。传统储水 式的电热水器其储量再大其单次可放用的热水量也是有限的，而本发明的电热水器 可长时间无限量地放出温度达到淋浴要求的热水。
[说明书附图简要说明
图1是本发明实施例1管形电加热器的正投影图。
图2是图1实施例的外观立体图。
图3是本发明实施例的中空柱体状电热元件的立体图。
图4是图1实施例的正剖视图。
图5实施例1的立体剖视图。
图6A是图1实施例中缠绕电热丝的中空环形刚性绝缘体骨架的立体图。 图6B反映图1实施例中刚性绝缘体骨架两头安装有梅花支架的立体图。 图7是本发明第二实施例的正剖视图。
[具体实施方式
附图中显示的是本发明的无热胆的一个快热式电热水器的管型电加热装置 的最佳实施例。本发明所涉及的是一种快热式电热水器的管形电加热器。它包括 有电热元件、接受电热元件发出的热量使被加热的水流升温的通水管路，其最大 的特征就是它的管形结构，它是一种水电复合一体化的管形电加热器。
这种电热水器的电加热器1整体外形是管形的结构，它配以图中未显示的各 种管道开关和电气开关还有各种电路，如温度控制电路、电源电路、开关电路、 指示电路、漏电保护电路、停水保护电路等，构成整体形状为管形的、快热式的、
无热胆的电热水器。
图1显示的是作为其核心部分的管形电加热器1的正投影图，而图2显示的 是其立体图。这种电热水器的管形电加热器l的整体形状是呈管形结构。其结构 呈中空柱体状，它包括在外的水套层4 (图l、图2中未显示)，和在内的被水套 层4包围的中空管形电热元件2 (图l、图2中未显示)，以及在电热元件2中心 的作为内水道的中心水道金属管11。
图3是本发明实施例1的中空柱体状电热元件2的立体剖视图。它显示的电 热元件2是除去后面附图中的水套4及中心水道金属管11、连通管12以后的管 形电加热器l的其余部分。
图4显示管形电加热器1的整体纵向剖视图。图5显示管形电加热器1的立 体剖视图。所述电热元件2的中空柱体的轴心线位置上布置有中央水道3，其内 的一根刚性的金属水管11，其一头呈弯曲状作为出水管，出水管有出水口7;其 另一头做成弯曲的连通管12，它使中央水道3的金属水管11和水套4相互沟通。 在水套4内流动的水路我们称之为外水道。构成中央水道3的是其内的金属水管 11，金属水管ll内的水路被称之为内水道。连通管12就是外水道和内水道之间 的连通管道。所述的管形电加热器1上有与水套4相沟通的进水口6，管形电加 热器1上有与中央水道的金属管11相沟通的出水口 7。进水口 6和出水口 7被 安排在管形电加热器l的同一侧，便于安装连接。作为管形电加热器l的电热元 件2的中空柱体的环形柱体端壁是一个陶瓷端盖5，它本身就是电热元件两端的 封盖与电极16的引出端。从图3、图4和图5中可见，电热元件2两端的陶瓷 固定件端盖5的径向尺寸实际上正是反映了电热元件2环形中空柱体状的环腔的 厚度。所述的管形电加热器1中空的水电一体化复合体内所包含的电热元件2 有管形金属外壁8和金属内壁9，其间的内部空腔里充分填满绝缘材料，所用的 绝缘材料是中空环形绝缘刚性体骨架13和粉末状的绝缘材料10。在电热元件2 的金属外壁8的内表面和中空环形刚性体13的外表面之间的空间里紧密地填有 粉末状的绝缘材料10用以固定中空环形绝缘刚性体骨架13和在其上的电热丝 15。中空环形绝缘刚性体骨架13上分布有供容纳电热丝15的螺旋槽14，螺旋 槽14有三条。 一个管形电加热器元件2内部作为骨架的有三头螺纹槽14的中空 环形绝缘刚性体13，其两端端头上固定有供引出电极固定的梅花支架17,也就 是说，使用它，可以有三股电热丝缠绕固定在中空环形刚性体13的表面上，每 条电热丝15都使用螺旋形的螺旋丝。在中空环形绝缘刚性体骨架13两端端头上 有与电热丝15相连、供电热丝15受电的引出电极16。引出电极16是通过固定 在中空环形绝缘刚性体13两端端头上的梅花支架17再从陶瓷端盖5引出的，梅 花支架17是与陶瓷端盖5相互贴接连接固定。电热丝的功率较大，可以布置总 功率达到8000瓦的电热丝。用陶瓷固定件端盖5把引出电极16紧密固定在环 形电热管两端各自对应的位置上。
图6A显示了中空环形绝缘刚性体骨架13连引出电极16。中空环形绝缘刚 性体骨架13上分布有供容纳电热丝15的螺旋槽14，螺旋槽14有三条。引出电 极16为各端头上布置三个。图6B显示了中空环形绝缘刚性体骨架13连固定于 其两端的梅花支架17。
图7显示了本发明第二实施例的电加热器1的纵向剖视图。它与第一事实例 的主要区别在于其水套4内的外水道中设有螺旋形的水道骨架18，使外水道呈 螺旋状的通水道结构。这样的结构布置的优点是外水道延长了长度，使水流更加 均匀、吸收更多的预热热量。其它的结构特征都与本发明的第一实施例相同。
本发明的保护范围并不受实施例中公开的范围所限制，任何未脱离本专利申 请的权利要求保护范围的种种修改均可能构成对本发明专利权的侵犯，如对本发 明的水电一体化管形电加热器的水管截面形状的改变、或对管形电加热器进行多 元叠加(如用这样的一个管形电加热器作为一个单元进行两元或两元以上的单元 串联和上下方向上的平行叠加布置)所构成的几合一的电热水器产品都是会带来 引起侵权的麻烦。
权利要求
1，一种无热胆快热式电热水器的管型电加热装置、它包括有电热元件和使被加热的水流迅速升温并可立即供给使用的通水管路，其特征是a.所述的电热水器的核心部分是一管型的电加热装置(1)，它是通水管路和管型电热元件的水电一体化复合体；b.所述的复合体包括中空柱体状的电热元件(2)，其外层为外包管形电热元件(2)的水套(4)，它构成外水道，所述中空柱体状的电热元件(2)的中心是中央水道(3)，它构成内水道，外水道与内水道之间的环腔为管形电热元件(2)；c.所述的一个被水套(4)环包的管型电热元件(2)其柱体环壁内腔中设有电热材料和绝缘材料；d.所述的管型电热元件(2)有一中央水道(3)，它的一端设有出水口(7)，其另一端有将外水道的水套(4)和内水道的中央水道(3)相贯通的连接通道(12)，所述的水套(4)的一端设有进水口(6)。
2.如权利要求1所述的无热胆快热式电热水器的管型电加热装置，其特征是所 述的外水道是螺旋型的通水道,在水套(4)和金属外壁(8)之间装有螺旋形状水 道骨架(18)。
3，如权利要求1所述的无热胆快热式电热水器的管型电加热装置，其特征是 所述的进水口 (6)和出水口 (7)紧挨着被布置在电热水器(1)的管型电加 热装置(2)的同一侧的端头处，其相反端是连通管(12)。
4，如权利要求1所述的无热胆快热式电热水器的管型电加热装置，其特征是-所述的中空的水电一体化复合体柱体内包含的电热元件(2)有管形金属外壁 (8)和金属内壁(9)，其间的内部空腔里充分填满绝缘材料(10)，在绝缘材 料(10)中埋有电热丝(15),所述的中空柱体电热元件(2)的中央贯通有一 根出水管(11)，而作为电热元件的金属外壁(8)的外面被所述的水套(4) 包围。
5，如权利要求1所述的无热胆快热式电热水器的管型电加热装置，其特征是 所述的充分填满电热元件金属外壁(8)内部环形体空腔里的绝缘材料是有形 的中空环形绝缘刚性体(13)和粉末状的绝缘材料(10)，在有形的中空环形 绝缘刚性体(13)上有供容纳电热丝的螺旋槽(14)，在其两端端头上有与电 热丝(15)相连、供电热丝(15)受电的引出电极(16)，在金属外壁(8)的 内表面和作为电热丝螺旋支架的中空环形刚性体(13)的外表面之间的空腔里 填有粉末状的绝缘材料(10)。
6，如权利要求5所述的无热胆快热式电热水器的管型电加热装置，其特征是 在所述的中空环形绝缘刚性体(13 )上供容纳和盘绕电热丝(15 )的螺旋槽(14 ) 多于两条，它们以多头螺纹的形式分布在所述的中空环形刚性体(13)的表面 上。
7，如权利要求5或6说所述的无热胆快热式电热水器的管型电加热装置，其特 征是所述的多头螺纹的螺旋槽(14)有三条，它们是以三头螺纹的形式布置 的。
8，如权利要求4或5或6所述的快无热胆热式电热水器的管型电加热装置，其 特征是所述的电热丝沿其细长延伸方向自身呈螺旋弹簧状。
9，如权利要求7所述的的无热胆快热式电热水器的管型电加热装置，其特征是: 在所述的三头螺纹布置的电热丝中其各根电热丝的功率是不同的。
10，如权利要求1或2或3或4所述的快无热胆热式电热水器的管型电加热装置， 其特征是所述的管形电加热器的总体形状是柱型的。
全文摘要
本发明涉及一种新型的无热胆快热式电热水器的管形电加热装置(1)，它是通水管路和管形电热元件的一体化复合体。它包括一根中空柱体状的电热元件(2)，其外层是将其内的管形电热元件环包的水套(4)，其中央轴心线上有中央水道(3)，它是一根刚性的金属水管(11)，其一头呈弯曲状作为出水管，其另一头做成弯曲的连通管(12)，它使中央水道(3)的金属水管(11)和水套(4)的水路相互贯通。呈中空柱体状的电热元件(2)包括有刚性的绝缘材料支架(13)、缠绕其上的电热丝(15)、引出电极(16)、两端的陶瓷端盖(5)。本发明最大的优点是大大减少热水器自身向外界大气散发的热量和随时都能流出新鲜的水，即放即用，既达到节能的效果，又能提供无限量放送温度达标卫生健康的热水。
文档编号F24H1/12GK101187500SQ200710159850
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者俞益庭, 张暴洪 申请人:宁波天明电子股份有限公司