电热膜管加热组件和及包括它的即热式饮水机的制作方法

本实用新型涉及以材料的成分或性质为特征或者以导体的配置为特征的加热元件(H05B 3/10)，尤其涉及电热膜管加热组件。本实用新型还涉及包括它的即热式饮水机(A47J 31/54)。

背景技术：

目前以电热膜作为发热体的各种加热管已逐渐取代了传统的电阻加热元件，电热膜加热管以其热效率高、加热快、安全、环保、节能等优点迅速占领市场。

专利文献CN102131319A，CN86207240U，CN203340322U，CN201805566U， CN202943007U，CN203258840U，CN201467489U，CN202035160U，CN102127356B， CN102131318B，CN102127329B，CN102131315B，CN102909157A，CN102131316B公开了电热膜或电加热管相关的技术，但是如提高水电安全分离的技术问题依然需要本领域技术人员付出创造性劳动。

专利文献CN101716056B，CN100473312C，CN203852198U，CN102727093A， CN102434969B，CN86206666U，CN2447692Y，CN101603730B，CN101716050B， CN201303857Y公开了使用电热膜加热管技术的饮水机。

上述饮水机的现有技术并未对加热水在加热环境中水电安全分离的技术问题提出解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于提出水电完全分离的安全可靠的电热膜加热管。

本实用新型的目的之二在于提出降低爆管率的电热膜加热管。

本实用新型的目的还在于提出安装与拆卸方便的电热膜管加热组件，其中，所述电热膜加热管被很好地保护，在整个操作过程中都不会直接接触到易损的玻璃管。

本实用新型的目的还在于提出水电安全分离的即热式饮水机。

本实用新型的目的还在于提出结构简单、成本合理的即热式饮水机。

为此，本实用新型还提出电热膜管加热组件，其特征在于，所述电热膜管加热组件包括发热管支架、流体进口组件、流体出口组件、和电热膜加热管，其中，所述流体进口组件具有让流体通过的进流空容腔，所述流体出口组件具有让流体通过的出流空容腔；

所述流体进口组件和所述流体出口组件分别安装在所述电热膜加热管的两端部，并与所述电热膜加热管按密封连接方式形成流体连通；

所述流体进口组件和所述流体出口组件被固定安装在所述发热管支架上，进而所述电热膜加热管相对于所述发热管支架被固定；

所述电热膜加热管包括非金属管、半导体电热膜、和导电电极，其中，所述非金属管的管壁上设置所述半导体电热膜，在所述半导体电热膜两端分别设置有所述导电电极，借助于所述导电电极，电流流经所述半导体电热膜，使所述非金属管的管壁快速升温，对所述非金属管周围的流体物质进行加热；

所述非金属管是两端开口的圆柱形的玻璃管，所述半导体电热膜被设置在所述玻璃管的外壁上；

所述流体物质能够在所述玻璃管内流动；

所述玻璃管外壁上的半导体电热膜产生的热量能够通过传导和对流方式加热所述玻璃管内的流体物质。

为此，本实用新型还提出即热式饮水机，其特征在于，所述即热式饮水机包括储液装置、储液箱通用连接接头和饮水机主机；

所述饮水机主机包括所述的电热膜管加热组件；

所述储液装置通过所述储液箱通用连接接头与所述饮水机主机形成流体连通，进而与所述电热膜管加热组件形成流体连通，来自所述储液装置的水流因而能够被所述电热膜管加热组件即时加热，提供热水。

根据本实用新型的其它技术方案，其还可以包括具体实施例中记载的一个或多个技术特征。只要这样的技术特征的组合是可实施的，由此组成的新的技术方案都属于本实用新型的一部分。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：水电完全分离的高安全可靠性能，操作和维护方便。

附图说明

图1为本发明电热膜加热管的一具体实施例的立体示意图；

图2为本发明的加热部件的一具体实施例的立体示意图；

图3为图2的加热部件的另一立体示意图；

图4为图2的加热部件的分解示意图；

图5为图2的加热部件的部分组成件的一立体示意图，其中，发热管支架和电源板被移除；

图6为图5的加热部件的部分组成件的另一立体示意图，其中，发热管支架和电源板被移除；

图7为图2的加热部件的流体出口组件的一立体示意图；

图8为图2的加热部件的流体出口组件的另一立体示意图；

图9为图2的加热部件的流体进口组件的一立体示意图；

图10为图2的加热部件的流体进口组件的另一立体示意图；

图11为图2的加热部件的第二发热管密封头的一立体示意图；

图12为本发明的即热式饮水机的一具体实施例的立体示意图；

图13为图12的即热式饮水机的另一立体示意图；

图14为图12的即热式饮水机的部件分解立体示意图；

图15为图12的即热式饮水机的饮水机主机的一立体示意图；

图16为图12的即热式饮水机的饮水机主机的另一立体示意图；

图17为图12的即热式饮水机的饮水机主机的分解立体示意图；

图18为图12的即热式饮水机的饮水机主机的部分组件的立体示意图，其中，部分零件被移除，以显示其内部构造；

图19为图18的即热式饮水机的饮水机主机的部分组件的另一立体示意图；

图20为图12的即热式饮水机的集水装置的一立体示意图；

图21为图20的即热式饮水机的集水装置的另一立体示意图；

图22为图20的即热式饮水机的集水装置的立体剖视示意图；

图23为图12的即热式饮水机的储液箱通用连接接头的一立体示意图；

图24为图23的即热式饮水机的储液箱通用连接接头的另一立体示意图；

图25为图23的即热式饮水机的储液箱通用连接接头的立体剖视示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参照图1，根据本实用新型的电热膜加热管的第一实施方式，所述电热膜加热管包括非金属管、半导体电热膜、和导电电极，其中，所述非金属管的管壁上设置所述半导体电热膜，在所述半导体电热膜两端分别设置有所述导电电极，借助于所述导电电极，电流流经所述半导体电热膜，使所述非金属管的管壁快速升温，对所述非金属管周围的流体物质进行加热。可以理解的是，由于半导体电热膜需要导电产生方阻，因此，其基底只能是不导电的非金属管，才能保证电流流经整个半导体电热膜。若是金属管，就会造成短路，电流不从半导体电热膜中流过，而是从金属管上流过。由于现在的半导体电热膜的材料非常先进，其电阻率大于1.0×10⁴Ω·cm，因此可以非常快速地升高所述非金属管的温度。所述电热膜加热管能够用于加热对流传导性能高的流体物质，例如气体、液体，优选的是茶水、纯净水、果汁等液体。

关于方阻的技术知识可参见专利文献CN103311373A，CN105226019A， CN107591342A，CN104167238A，CN103618023A。

关于半导体电热膜的制备方法可参见专利文献CN105722257A，CN1033225A， CN100441056C，CN105744661A，CN105142250A，CN107682944A，CN104486849A， CN102761995B，CN1153845C，CN107214008A。

半导体电热膜设置在非金属管或玻璃管上的工艺方法可参见专利文献 CN102131319A，CN86207240U，CN203340322U，CN201805566U，CN202943007U， CN102127356B，CN102131318B，CN102127329B，CN102909157A，CN102131316B。

所述非金属管是两端开口的圆柱形的玻璃管，所述半导体电热膜被设置在所述玻璃管的外壁上。可以理解的是，两端开口的圆柱形的玻璃管容易制造，生产成本较低。所述半导体电热膜被设置在所述玻璃管的外壁上使得电路连接简单方便，连接可靠性增加。

所述流体物质能够在所述玻璃管内流动。这样的布置，实现了流体例如水与电力部件完全隔离开，极大降低因泄漏水造成漏电的风险。

所述玻璃管外壁上的半导体电热膜产生的热量能够通过传导和对流方式加热所述玻璃管内的流体物质。可以理解的是，所述玻璃管的壁厚应当合理，不能太厚，造成内外温差过大而产生的热应力撕裂所述玻璃管。流体物质尤其是水的对流传热效果很好，因此能够快速将玻璃管内的水流加热至沸点。

这样的配置实现了水电分离的安全隔离的技术设计，提高了电热膜加热管的使用安全性和使用寿命。

优选地，所述导电电极是银基导电电极；所述半导体电热膜是锡锑基纳米电热膜。银基导电电极是指含银金属导电涂层，由银合金制成的电极，或其它金属表面镀银的材料制成的电极。锡锑基纳米电热膜是指电热膜中含有锡和锑的成分，其含量百分比不作限定。例如，专利文献CN105722257A公开一种用于制备半导体电热膜的组合物，由下列重量份组成：四氯化锡15-20份，三氯化锑3- 6份……。

所述电热膜加热管在大众生活中的应用首选家电产品，例如饮水机、淋浴热水器、厨房用的热水宝等，因此，所述流体物质是液体，尤其是水、或纯净水。

优选地，所述导电电极是在所述玻璃管外壁上、在所述半导体电热膜的两端镀覆形成的银浆涂层的导电电极，并且所述导电电极与所述半导体电热膜在圆周方向形成电连接。使用银浆涂层可以保证与所述半导体电热膜在圆周方向形成良好的电连接，以简化与电源连接的导电线的结构。

有利的是，所述导电电极包括两个金属导电环形圈，并且，所述金属导电环形圈分别被固定在所述半导体电热膜的两端，与所述半导体电热膜在圆周方向形成电连接；所述金属导电环形圈表面镀有银金属。优选地，所述金属导电环形圈是表面镀银的环形圈，使用软金属例如铜制成环形圈能保证导电电极与所述半导体电热膜在圆周方向密切接触，形成良好的电连接。

优选的是，所述导电电极包括银浆涂层和铜制环形圈。这样的配置能够更可靠地保证所述半导体电热膜在圆周方向与所述导电电极密切接触，形成良好的电连接。

优选地，所述玻璃管是石英玻璃管或含对人体有益的矿物质的玻璃管。石英玻璃是热稳定性优良的玻璃。矿物质的玻璃管可以在受热的情况下缓慢地向流体中析出矿物元素，例如铁、铜、锌、钴、锰、铬、钼、镍、钒、和锡等。

有利地，所述半导体电热膜的材料包括6％-10％的锑元素，15％-19％的锡元素。

优选地，所述半导体电热膜的电阻率大于1.0×10⁴Ω·cm，可见光透过率大于80％。

为了更加安全可靠地使用所述电热膜加热管，实现可靠的水电分离，并且达到安装和折卸方便的目的，发明人基于上述电热膜加热管设计出如下的电热膜管加热组件。

参照图2-6，根据本实用新型的电热膜管加热组件的第一具体实施方式，所述电热膜管加热组件238包括发热管支架16、流体进口组件、流体出口组件、和按上文所述的电热膜加热管，其中，所述流体进口组件具有让流体通过的进流空容腔，所述流体出口组件具有让流体通过的出流空容腔。可以理解的是，所述发热管支架16可以具有中空腔室，所述电热膜加热管被安置其中，达到保护所述电热膜加热管在安装与折卸维护时不被损害的效果。流体进口组件和流体出口组件有利于同时并联连接二根或三根以上的所述电热膜加热管，以便更加快速地加热大流量的水。

所述流体进口组件和所述流体出口组件分别安装在所述电热膜加热管的两端部，并与所述电热膜加热管按密封连接方式形成流体连通。如图5和6所示，所述电热膜加热管组的两端部由所述流体进口组件和所述流体出口组件实现了并联连接。

所述流体进口组件和所述流体出口组件被固定安装在所述发热管支架16上，进而所述电热膜加热管相对于所述发热管支架16被固定。如图3和4所示，所述流体进口组件通过第一突耳223与所述发热管支架16固定连接，并且所述流体出口组件第二突耳213与所述发热管支架16固定连接。

所述电热膜加热管包括非金属管、半导体电热膜、和导电电极，其中，所述非金属管的管壁上设置所述半导体电热膜，在所述半导体电热膜两端分别设置有所述导电电极，借助于所述导电电极，电流流经所述半导体电热膜，使所述非金属管的管壁快速升温，对所述非金属管周围的流体物质进行加热。

所述非金属管是两端开口的圆柱形的玻璃管，所述半导体电热膜被设置在所述玻璃管的外壁上。所述流体物质能够在所述玻璃管内流动。所述玻璃管外壁上的半导体电热膜产生的热量能够通过传导和对流方式加热所述玻璃管内的流体物质。

这样设计的电热膜管加热组件238达到了水电安全隔离、安全保护电热膜加热管、便于安装与拆卸的技术效果。

如图1、4、5、6所示，所述电热膜管加热组件238包括两根所述电热膜加热管，其中，所述两根电热膜加热管在两端分别与所述流体进口组件的进流空容腔和所述流体出口组件的出流空容腔按密封连接的方式形成流体连通，进而所述两根电热膜加热管形成并联的流体加热通道。可以理解的是，若需要，并联三根或三根以上的电热膜加热管也是可能的。这样的并联连接方式可应用于大流量即时加热的需求。

可选地，所述电热膜管加热组件238包括两根所述电热膜加热管，其中，所述两根电热膜加热管形成串联的流体加热通道。这样的串联连接方式可应用于加热水需要安全可靠的高温灭菌的情形。

如图2和4所示，所述电热膜管加热组件238还包括电源板，其中，所述电热膜加热管的导电电极与所述电源板上的接线端子形成电连接，所述电热膜加热管能够由此获得电能，加热所述玻璃管内流动的流体。如图2和4所示，所述电源板处于与流体进口组件、流体出口组件和电热膜加热管完全隔离的空腔内，进一步贯彻水电分离的设计思想。

如图4、9、10所示，优选地，所述流体进口组件包括发热管进流腔座23和发热管进流密封盖24，其中，所述发热管进流腔座23上设置有进流管接头234，用于让外部流体进入，并且，所述发热管进流腔座23具有敞口的第一空腔，所述发热管进流密封盖24封闭所述第一空腔的敞口，形成所述进流空容腔；通过超声波焊接方式，所述发热管进流密封盖24与所述发热管进流腔座23密封地连接在一起。可以理解的是，所述发热管进流腔座23和所述发热管进流密封盖 24由食品级的高分子材料或塑料材料通过模塑加工制成。高分子材料有利于实施超声波焊接技术来密封连接所述发热管进流腔座23和所述发热管进流密封盖 24。

如图4、7、8所示，所述流体出口组件包括发热管出流腔座13和发热管出流密封盖12，其中，所述发热管出流腔座13上设置有出流管接头231，用于让内部流体流出，并且，所述发热管出流腔座13具有敞口的第二空腔，所述发热管出流密封盖12封闭所述第二空腔的敞口，形成所述出流空容腔；通过超声波焊接方式，所述发热管出流密封盖12与所述发热管出流腔座13密封地连接在一起。可以理解的是，所述发热管出流腔座13和所述发热管出流密封盖12由食品级的高分子材料或塑料材料通过模塑加工制成。高分子材料有利于实施超声波焊接技术来密封连接所述发热管出流腔座13和所述发热管出流密封盖12。

如图1、4、5、6所示，所述电热膜管加热组件238还包括发热管密封头：第一发热管密封头22和第二发热管密封头15；

所述第二发热管密封头15能够按流体密封的方式将所述电热膜加热管的出流端部与所述流体出口组件连接在一起；所述电热膜加热管的第二端部与所述流体出口组件的出流空容腔相连通；

所述第一发热管密封头22能够按流体密封的方式将所述电热膜加热管的进流端部与所述流体进口组件连接在一起；所述电热膜加热管的第一端部与所述流体进口组件的进流空容腔相连通。

所述发热管密封头进一步增强了电热膜管加热组件238的流体密封性，更加安全可靠地保证了水电分离的技术效果。

如图11所示，优选地，所述发热管密封头具有整体圆柱形的外轮廓，并且，在其外圆柱表面上设置有至少一条第二环形凹槽，在所述第二环形凹槽中设置有O形密封圈，保证所述发热管密封头与所述流体进口组件的或所述流体出口组件的流体密封连接。这样的配置进一步增强了电热膜管加热组件238的流体密封性能。

如图4、5所示，优选地，所述电热膜管加热组件238还包括感温探头14，其中，所述感温探头14能够测量所述流体出口组件的出流空容腔中的流体温度数值，并且所述感温探头14通过所述电源板17与温度控制装置形成电连接。根据所述感温探头14探测的温度数据来控制电动水泵41的转速，进而调节水流量，并可依据温度高低来切断所述电热膜加热管的电源，防止所述电热膜管加热组件238过温干烧。

如图1、4、5、6所示，优选地，所述电热膜加热管的两个导电电极具有横置的“8”形状，分别被固定地套置在所述并联的两根玻璃管上的半导体电热膜的两端，与所述半导体电热膜在圆周方向形成电连接。这样的配置可以减少电连接点位的数量，两根电热膜加热管的每对相应电极共同一根引出导电线来与电源连接，减少了电连接复杂度，使得所述电热膜管加热组件238工作更加可靠。

可以理解的是，上述电热膜管加热组件238可以用于家庭的厨房的热水器，卫生间的淋浴热水器，客厅的饮水机。当然也可以用于科学实验或工业生产场的加热水的装置中。

作为一优选的实施方式，本申请的发明人将上述电热膜管加热组件238用于家用饮水机中。

参照图14，根据本实用新型的即热式饮水机的一优选实施方式，所述即热式饮水机包括储液装置130、储液箱通用连接接头132和饮水机主机138。可以理解的是，所述储液装置用来存储要被加热的液态水，它可以是市场上售卖的桶装纯净水或者瓶装矿泉水，所述储液装置因此就是纯净水桶或者矿泉水瓶。优选的是，所述储液装置是本实用新型人设计的如图14所示的储液装置130。所述储液装置130可以由高分子材料或塑料通过模塑成型工具制成，也可以由延展性好的金属材料制成。所述储液箱通用连接接头132能够将所述的纯净水桶或者矿泉水瓶等各种储液装置130按流体连通的方式连接到所述饮水机主机138 上。所述储液箱通用连接接头132的具体结构不在本实用新型的保护范围之内，因此在本文中不作详细描述。

参照图17，所述饮水机主机138包括上文所述的电热膜管加热组件238。这样的配置达到的即时加热水的技术效果。

所述储液装置130通过所述储液箱通用连接接头132与所述饮水机主机138 形成流体连通，进而与所述电热膜管加热组件238形成流体连通，来自所述储液装置130的水流因而能够被所述电热膜管加热组件238即时加热，提供热水。可以理解的是，借助于简单的导水管，也能实现所述储液装置130、所述储液箱通用连接接头132、所述饮水机主机138、所述电热膜管加热组件238之间的流体连通。当然，正如下文所述，为提升水流的高度，动力水泵需要安装在流体通道中。

参照图14，优选地，所述即热式饮水机还包括集水装置111，用于收集在使用过程中从所述即热式饮水机流出的残留水。这样的配置有利于保持使用环境的整洁。可选地，所述集水装置111是杯形体，具有可以容纳水的空腔。所述集水装置111也可以是盘状体，能够接纳从饮水机主机138的第一出水口239漏出的水流。优选的是，所述集水装置111具有下文所述的物理结构。

参照图17、18、19，优选地，所述饮水机主机138还包括液流泵送装置，用于将来自所述储液装置130的水流加压输送至所述电热膜管加热组件238，保证水流能够被提升高度地流向所述即热式饮水机的第一出水口239。可以理解的是，在图15、16所示的具体实施例中，所述饮水机主机138的第一出水口239 处于高位，这样的布置有利于小型的饮水机放置在餐桌上使用，方便使用者用水杯接纳被加热的水。由于水流从下向上地进入所述电热膜管加热组件238，因此，使用动力水泵是可行的。典型地，所述动力水泵是电动水泵41，这样与电热膜管加热组件238使用一样的电能，保证了整个饮水机的结构简单，工作可靠。可选地，所述动力水泵也可以是机械水泵，使用者通过手动操作，将水流泵入所述电热膜管加热组件238中。

参照图18、19，有利地，所述液流泵送装置包括电动水泵41和聪明座43，其中，所述电动水泵41的第一进水管接头242通过电动水泵进水管26与所述聪明座43形成流体连通。

所述聪明座43能够与所述储液箱通用连接接头132形成流体连通。

所述电动水泵41的第二出水管接头通过电动水泵出水管与所述电热膜管加热组件238的进流管接头234形成流体连通。

这样的配置使得水流从电动水泵41获得动力能够从电热膜管加热组件238 的下方行进至上方，达到提升水流高度的效果。

聪明座43的物理结构可参见专利文献CN105581651B，CN102485140A， CN106473607A，CN103536201A，CN100450404C，CN104586264B，CN101125063A， CN101664275A，CN204765092U，CN201230836Y，CN206183050U，为此不再在本文中详述，现有技术中的那些可以直接或无需创造性劳动的修改地用于本实用新型的技术方案中的聪明座的技术内容都可以成为本文的一部分。

所述聪明座43与所述储液箱通用连接接头132可以通过软导水管形成流体连通，或者无需其它构件直接连接形成流体连通。

如图18、19所示，优选地，所述饮水机主机138还包括热水出流组件，其中，所述热水出流组件通过第三出水连接管6与所述电热膜管加热组件238的出流管接头231连接在一起，形成流体连通，将来自所述电热膜管加热组件238 的热水引向第一出水口239。可选地，所述热水出流组件可以通过第三出水连接管6直接与第一出水口239相连。或者，所述热水出流组件可以通过第三出水连接管6直接向外部提供热水，也就是部分第三出水连接管6形成所述第一出水口239。

如图18所示，优选地，所述热水出流组件包括热水出流腔盖4和热水出流腔座5，其中，所述热水出流腔座5具有敞口的第三空腔、第四进水管接头和第一出水口239，通过所述第三空腔，所述第四进水管接头与第一出水口239形成流体连通；

所述第四进水管接头与所述第三出水连接管6按流体密封的方式连接在一起，进而与所述电热膜管加热组件238形成流体连通；

所述热水出流腔盖4通过超声波焊接方式封闭所述热水出流腔座5的第三空腔的敞口。

这样的配置由于所述第三空腔的存在可以使得被加热的水流在其中充分混合，保证从所述即热式饮水机中流出的水的温度均匀。

超声波焊接相关的技术内容可参见专利文献CN104690413A，CN103660284A， CN1757477A，CN1149520A，CN107839249A，CN105026095A，CN107775179A，CN107775174A，CN104635618A，这里不再详述。

如图17所示，优选地，所述饮水机主机138还包括顶盖板2、底盖板27、和主机机身壳体38，其中，所述顶盖板2被安装在所述主机机身壳体38的顶部，所述底盖板27被安装在所述主机机身壳体38的底部，进而形成第四空腔；所述液流泵送装置、所述电热膜管加热组件238和所述热水出流组件被固定安装在所述第四空腔中。这样的配置保证所述即热式饮水机外形美观、使用安全，收纳方便。

如图17所示，优选地，所述饮水机主机138还包括装饰圈座套7和装饰面板9，用于保护和支承所述热水出流组件。这样的配置保证所述即热式饮水机外形更加美观。

如图20、21、22所示，所述集水装置111包括杯垫10和集水盒11。这样的配置保证了接水杯可以稳定地放置在所述集水装置111上，并且，收集到的残漏水不易泼撒出来。

参照图15、21，优选地，所述集水装置111通过卡扣构211连接至所述饮水机主机138上，并且，所述集水装置111的中心部位处于所述第一出水口239 的正下方。这样的配置使得所述集水装置111紧密地与饮水机主机138连接在一起，使用更加方便。

上文所述的即热式饮水机都基本达到了水电安全分离的技术效果。

下面简单描述所述即热式饮水机的工作原理：

·将纯净水或自来水注入所述储液装置130；

·将储液装置130安放到储液箱通用连接接头132上；

·将接水杯放置在所述集水装置111上；

·按动饮水机主机138上的电源开关；

·电动水泵41向电热膜管加热组件238输水；

·电热膜管加热组件238快速加热水；

·被加热的水从饮水机主机138的第一出水口239流进所述接水杯。

所述即热式饮水机的电气控制系统不在本实用新型的保护范围之内，于此不再详细描述。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。