专利名称：一种用于家用电器的水加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用来加热水的家用电器，具体的说，如电热水壶、电咖啡壶和饮料加热器等。它们都能把冷水加热至60 100°C。更具体地说，本实用新型涉及一种水加热装置的结构，这种结构与现有的装置相比较，热效率更高、所需预热时间更短、温度高；且结构简单、成本低廉。
背景技术：
现有的电水壶，其水加热装置的结构为一具有金属套鞘的加热件焊接于电水壶的底部，对壶内的冷水加热，这样需要数分钟的时间才能将冷水煮沸。其存在的缺陷是首先用户需要等待比较长的时间才能喝开水或用开水泡茶等；其次，由于电水壶一次所烧的开水的水量较多，如果用户一次没有用完，剩下的开水就慢慢变冷，这样造成能量的极大浪费。现有的滴漏咖啡壶的水加热装置的结构为一管状的加热件，但由于水加热装置中的水流通管没有覆盖于整个加热元件的热传导表面上，导致散热面积太大，其热利用低；需要较长的预热时间才能将水加热到预定的初始温度。迄今为止所有的装置都存在各种缺陷，尤其是必须经过长时间的预热，使加热件的温度提高到必要的温度，才能对水加热装置内所通过的水进行加热。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对以上加热液体装置的缺点提供一种热效率高、加热速度快、结构简单、成本低、安全可靠、寿命长的水加热装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型包括加热元件和具有进出口的水流通道，所述加热元件为棒状，该加热元件包括加热电阻和一个外套；该水加热装置还包括一个管状的主体，该管状的主体包覆加热元件的外套，所述加热元件的外套的外表面和所述主体的内表面之间的区域中，设置有一条以上的流水通道。所述主体包括内管和外管，所述的内管插于所述的外管的内孔之中，所述加热元件插于所述的内管的内孔之中；所述外管的内表面或/和所述内管的外表面设有一条以上的肋条；所述肋条在外管的内表面及内管的外表面之间形成一系列的流水通道。所述主体包括内管和外管，所述的内管插于所述的外管的内孔之中，所述加热元件插于所述的内管的内孔之中；外管的内表面或/和所述内管的外表面具有一条以上的螺旋形的凹槽，所述凹槽外管的内表面及内管的外表面之间形成一系列的流水通道。所述主体包括内管和外管，所述的内管插于所述的外管的内孔之中，所述加热元件插于所述的内管的内孔之中；所述内管与外管的形状为圆管、多边形管、异形管，彼此之间相互搭配，外管的内表面和内管的外表面之间形成一环形流水通道或一系列的流水通道。[0011]所述的主体为一外管，所述加热元件插于所述的外管的内孔之中；所述外管的内表面或/和所述外套的外表面设有一条以上的肋条；所述肋条在外管的内表面及外套的外表面之间形成一系列的流水通道。所述的主体为一外管，所述加热元件插于所述的外管的内孔之中；外管的内表面或/和所述外套的外表面具有一条以上的螺旋形的凹槽，所述的凹槽在外管的内表面及外套的外表面之间形成一系列的流水通道。所述的主体为一外管，所述加热元件插于所述的外管的内孔之中；所述加热元件的外套与外管的形状为圆管、多边形管、异形管，彼此之间相互搭配，外管的内表面和外套的外表面之间形成一环形流水通道或一系列的流水通道。所述的水加热装置整体形状为折弯形或直线形的棒状。所述的主体的两端分别装有具有流水孔的水接头，所述的水接头、主体及加热元件之间形成连通区域，所述的连通区域与所述的全部的流水通道及流水孔相连通。所述的水加热装置出水的一端装有温度传感器组件和热断路器组件。本实用新型的有益效果是由于本实用新型的流水通道覆盖于管状的加热元件的外表面，这样加热元件所产生的绝大部分热量由其外表面首先传给流水通道内的冷水，因此热利用率非常高，最高可达95%以上。由于热效率非常高，这样所述加热装置就能达到快速、节能的效果。由于该水加热装置包括主体和加热元件，结构简单，整个水加热装置的质量轻，力口热装置自身加热升温需要的热量也非常少，这样其热惯量也低，保证了该加热装置具有高的热效率。所述的流水通道的总容积较小，一般为12 75ml。因此，水加热装置内最多储存 75ml的冷水，当加热元件的功率做到较大值时，如功率为1500 3500W时，10秒钟左右能迅速地将冷水加热至95°C，达到快速加热的效果。由于本实用新型的的两端分别装有水接头，所述的水接头与所有的流水通道相连通，这样保证冷水能分别流经各条流水通道内进行充分加热。本实用新型的实际效果有减少启动加热装置到开始供应达到足够温度的水的时间。该加热装置能于10秒钟左右的时间内迅速将冷水加热成95°C以上的热水。也就是说减少对加热装置的预热时间，达到迅速流出热水的目的；尽可能地把为获得所要求的温度需要供应的热能限制在最小程度；也就是说，提高热效率。这样限制加热装置的总质量是非常有必要的，由于加热装置的质量大，加热装置自身加热升温需要较多的热量，这样其热惯量高，导致加热装置需经长时间的预热且热效率低。这种改进的快速的水加热装置，在结构上简单合理、成本低廉，并能保证此装置在煮沸水时，可靠性和使用寿命都非常高。并能达到快速、节能的效果，特别是能迅速将冷水加热成100°C的沸水进行杀菌、消毒。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型一种实施方式的主视图。图2是本实用新型的主体的一种实施方式的剖面示意图。图3是本实用新型的一种实施方式的两端的剖面示意图。[0027]图4是本实用新型一种实施方式的立体结构爆炸示意图。图5是主体由外管和内管构成的剖面示意图。图6是主体直接由外管构成的剖面示意图。图7是本实用新型具有固定夹的立体结构示意图。图8是图7所示结构的剖面示意图。图9是图7所示结构出水端的剖面示意图。
图10是本实用新型主体具有螺旋形的凹槽的立体结构爆炸示意图。
图11是本实用新型主体具有螺旋形的凹槽的装配剖面示意图。
图12是本实用新型具有环形流水通道结构的剖面示意图。
图13、
图14、
图15是本实用新型具有环形流水通道结构的不同截面结构的剖面示意图。
图16和
图17是本实用新型的外管与内管或外套的不同截面形状相互搭配形成不同截面形状的流水通道的剖面示意图。图中1为水加热装置，2为主体，3为固定座，4为温度传感器组件，5为热断路器组件，6为连接座，7为固定片，8为水接头，9为外管，10为内管，11为衬套，12为连通区域， 13为加热元件，14为流水通道，15为绝缘套，16为温度传感器，17为外套，18为接线端，19 为电阻丝，20为内孔，21为卡槽，22为肋条，23为伸出片，24为通孔，25为固定夹，26为卡片，27为流水孔，28为环形沟二9为凹槽，30为绝缘材料。
具体实施方式
如
图1-图6所示水加热装置1为一长棒状，包括一管状的主体2与长棒状的加热元件13，加热元件13插入主体2的内孔20之中。如图3 4所示加热元件13具有一个管状的金属外套17，于外套17内装有能通电发热的电阻丝19，于外套17的两端分别插入接线端18与电阻丝19相连通。外套17与电阻丝19之间有空隙。为了使整个电路不漏电，保证安全，且使电阻丝19的热能迅速传递至外套17，在加热电阻丝19与外套17之间填充有导热性好的绝缘材料30进行绝缘、导热。主体2两端的外侧壁上设有二孔，其上装有水接头8焊接于主体2上，或者用螺纹连接等方式也行。如图2-图6和
图10、
图11所示主体2具有二种设计结构，其一是内管10插于外管9的内孔20之中二者形成主体2，于内管10的内孔20插入带外套17的加热元件13 从而形成水加热装置1。如果外套17使用钢管，由于一般的钢管易腐蚀、生锈，则内管10使用铝管，使流水通道14保持畅通，且可以保证正常加热和加热的水不会受到污染。其二是主体2直接由外管9组成，于外管9的内孔20插入带外套17的加热元件13从而形成水加热装置1。此时外套17使用不锈钢管或铝管，保证不易腐蚀、生锈。本实用新型的发明点主要是管状的主体包覆加热元件的外套。由于加热元件要插入到外管或内管的内孔中的，所以这种包覆不包括外套的两端。在所述加热元件的外套17 的外表面和所述主体的内表面之间的区域中，设置有一条以上的流水通道，这种结构和功能可通过以下三种方式实现第一种当主体2是由外管9和内管10构成时，只在外管9的内表面或只在内管10的外表面上设有肋条22，肋条22将外管9和内管10之间的环形空隙分隔成一个以上的通孔M ； 或者，在外管9的内表面或和内管10的外表面上各自设有肋条22，肋条22将外管9和内管 10之间的环形空隙分隔成数个均等的通孔M。当主体仅由外管构成时，只在外管9的内表面或只在外套17的外表面上设有肋条22，肋条22将外管9和外套17之间的环形空隙分隔成一个以上的通孔M ；或者，外管9的内表面和加热元件13的外套17的外表面上各自设有肋条22，肋条22将外管9和外套17之间的环形空隙分隔成数个均等的通孔M。这些通孔M构成流水通道14，保证水能从水加热装置1的一端流向另一端。外管9上的肋条22与内管10或外套17上的肋条22分别设有一条以上，肋条22 的形状在水加热装置1未折弯之前为直线型或螺旋形，当然还可以采用其它形状。肋条22 的数量可根据设计要求进行更改，优选外管9上的肋条22与内管10或外套17上的肋条22 分别设有三条。为了防止外管9和内管10或外套17相互之间产生径向转动并且防止水加热装置1进行折弯时，于折弯处的肋条22发生位移导致通孔M变小，在外管9的内表面和内管10或外套17的外表面上设有卡槽21，将肋条22卡住，这样保证肋条22与外管9的内表面和内管10或外套17的外表面紧密贴合。当然除了采用卡槽21，还可用其它方式固定。这种结构的特点是在外管9的内表面和内管10的外表面上各自设有肋条22，或者外管9的内表面和加热元件13的外套17的外表面上各自设有肋条22和卡槽21，其好处是一方面，肋条22将流水通道14划分为多条，水的受热面积增加，因此加热速度快；另一方面，肋条22能快速将来自加热电阻的热传递至外管9上的温度传感器，当水流量较少时，温度传感器能快速感应到温度的升高，并将温度值传至热断路器，使热断路器及时作出反应，提高了水加热装置1的灵敏性和安全性。第二种当主体2是由外管和内管构成时，只在外管9的内表面或只在内管10的外表面上设有凹槽四，凹槽四呈螺旋形缠绕在外管9的内表面或内管10的外表面，这样外管9和内管10之间的凹槽四就形成了的流水通道14 ；或者，在外管9的内表面和内管 10的外表面上各自设有凹槽四，凹槽四呈螺旋形缠绕在外管9的内表面和内管10的外表面，这样外管9和内管10之间的凹槽四就形成了的流水通道14。当主体2直接由外管9 组成时，只在外管9的内表面或加热元件13的外套17的外表面上设有凹槽29，凹槽四呈螺旋形缠绕在外管9的内表面或外套17的外表面，这样外管9和外套17之间的凹槽四就形成流水通道14 ；或者，在外管9的内表面和加热元件13的外套17的外表面各自设有凹槽四，凹槽四呈螺旋形缠绕在外管9的内表面和外套17的外表面，这样外管9和外套17 之间的凹槽四就形成流水通道14。螺旋状的流水通道14可为一条或数条。第三种当主体2是由外管和内管构成时，当内管与外管的形状为圆管、多边形管、异形管时，彼此之间相互搭配，外管的内表面和内管的外表面之间形成的通孔形成一环形流水通道或一系列的流水通道。当主体仅由外管构成时，当外套与外管的形状为圆管、多边形管、异形管时，彼此之间相互搭配，外管的内表面和外套的外表面之间形成的通孔形成一环形流水通道或一系列的流水通道。这些通道可以是规则的，也可以是不规则的，根据外管和内管或外套的形状而定。如
图13-
图15所示内管10或加热元件13的外套17与外管9基本形状为圆管， 于是形成了一条环形的流水通道14 ；为了保证水加热装置1能实际应用于家用电器上而体积要小，可分成二个以上棒状的水加热装置1并排连接。如
图16、
图17所示内管10或加热元件13的外套17与外管9基本形状为圆管、 多边形管、异形管等之间相互搭配，于是形成了一系列的通孔对。多边形管中，如三角形管、 方形管、五边形管等都在此范畴之内。如
图12-
图17所示为了保证水加热装置1能实际应用于家用电器上而体积要小，可分成二个以上棒状的水加热装置1并排连接。为了保证水加热装置1能实际应用于家用电器上而体积要小，可将长棒状的水加热装置1折弯。折弯的形状可为类似为“5”的形状，但不局限于此形状，在其它尚未描述的实施例中，其形状可设计成“U”形、直线形、螺旋形或其它形状。只要能保证加热元件13 在一定的长度下，能做到所需的功率，可折弯成任意的形状。例如，加热元件13的功率为 3000W时，加热元件13的长度会长些，需折弯成某种的形状。为了使水流畅通，水接头8与主体2连通处有一连通区域12，连通区域12将所有流水通道14与水接头8相连通。这样保证由一端的水接头8流入的水能分散流入各条流水通道14后，又汇于一处由另一端的水接头8流出。为了保证密封效果，主体2两端端面装有衬套11将水加热装置1的两端密封。由于主体2可以由外管9和内管10组成或直接由外管9构成，当主体2由外管9和内管10 组成时，衬套11连同外管9和内管10焊接于一体；当主体2直接由外管9构成时，衬套11 连同外管9和加热元件13焊接于一体。外管9和内管10或外套17的材料优先地采用铝合金，一般选用AL6063，采用挤压成型的方法制作，当然也可以采用不锈钢材料。外管9和内管10或外套17的材料也可采用不同材料。当加热元件13的外套17上套有内管10时，外套17的材料采用普通钢管；内管10的材料优先地采用铝合金。为了防止干烧，水加热装置1的出水的一端装有温度传感器组件4，由固定座3和连接座6连接固定于出水端。连接座6上装有热断路器组件5，由固定片7用螺钉紧固于连接座6上。连接座6为一金属件，其上设有伸出片23，其中一部分折弯后与主体2固定在一起；另一部分插入固定座3内折弯，将主体2、温度传感器组件4、固定座3和连接座6固定在一起。要保证主体2和连接座6贴合紧密，使得水加热装置1上的热量能迅速传导给连接座6上的热断路器组件5的热断路器。温度传感器组件4包括一温度传感器16，一般采用NTC热敏电阻，与控制水加热装置1的电路板相接，这样可使水在流通期间，让加热的加热元件13保持在预定温度。温度传感器16由一绝缘套15包住压在主体2的表面。温度传感器16设于水加热装置1的出水端，优选地设于热量集中区域，例如水加热装置1的折弯处，保证温度传感器16能迅速感应到温度的变化而做出反应。热断路器组件5设于温度传感器16的附近，优选地设于靠近加热元件13的接线端18，此处为低温区，这样确保当水加热装置1超过正常煮水温度TO 时，温度传感器16先感应到温度Tl，迅速反应切断供应给水加热装置1的电路，水加热装置 1在热惯量的作用下，会继续升温。由于热断路器处于低温区且热量散发较快，热断路器所感应到的温度达不到其发生断路的温度T2，这样就避免了温度传感器16感应到温度Tl切断电路后，由于余热的作用将热断路器熔断，造成机器损坏。(其中温度TO < Tl < T2)
7[0058]水加热装置上装有温度传感器，而且连接有电气/电子电路，用于把加热装置的温度控制在设定值上，这样能充分保证冷水加热温度的一致性。由于本实用新型采取了上述技术方案，所述的连接座上装有热断路器，位于所述的温度传感器附近。这样保证温度传感器能先于热断路器感应到该加热装置的温度变化。 当加热装置进行加热发生无水干烧时，温度传感器首先感应到温度超过规定值就能立即切断电源，停止向加热元件供电，以免造成热断路器的烧坏或断开。当温度传感器万一失效时，热断路器在一定的温度值时被烧断或断开，切断了加热装置的供电电源。这样就能保证加热装置的温度不会超过限定值，不会使家用电器发生火灾；而且加热装置也不会变成一个带电体，造成触电的危险。如图5-图9所示为了使水加热装置1的寿命更长，主体2两端装有采用硅橡胶材料制作而成的水接头8，能耐高温和抗老化。为了使水加热装置1的流水更畅通，水接头 8具有三个相通的通孔，其中一孔为流水孔27，另两个通孔分别紧套于外管9和内管10或加热元件13的外套17上，彼此之间形成了一个连通区域12。为了保证水接头8与固定夹25不会发生意外而脱落，水加热装置1进水一端的水接头8采用一固定夹25进行固定，固定夹25上设有卡片沈可卡入内管10或外套17上加工的环形沟观内，还可以用螺钉紧固固定夹25 ；水加热装置1出水一端的水接头8套于外管9上的部分由固定座3和连接座6进行夹紧固定，水接头8套于内管10或外套17上的部分由连接座6上的伸出片23折弯后进行夹紧并能保证水接头8与固定夹25不会产生位移。当然水加热装置1出水一端的水接头8的固定方式也可同水加热装置1出水一端的结构。此水加热装置1采用上述的实施方式后，在首次启动冷的水加热装置1开始加热时，在水开始流通之前大约5到10秒钟，电路板控制该装置1对自身进行快速预热(其内有冷水时一同预热)。预热过程非常快，使用者没有等待的感觉。当该装置1由水泵供水经水接头8流入时，要对水泵进行调节。当水泵的流量过低时，加热元件13的温度将上升到高于其设定值，将切断加热元件13的供电，而水泵仍继续运行。另一方面，当水泵的流量过高时，加热元件13的温度将会下降，并且会立即控制水泵，让它停止运转。为了使得出水口的热水不会被蒸汽冲散，保证热水不会飞溅，达到水汽分离的效果，可以将该装置1的上方分成一个出水口和一个蒸汽出口，综上所述，本实用新型中的水加热装置，能快速将冷水煮沸，在结构上简单合理， 具有热效率高、所需预热的时间短的效果，而且安全、寿命长。在本实用新型的原理和原则下，本技术领域的技术人员可以理解的任何对上述实施例作出的具有同等功能或效果的各种替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于家用电器的水加热装置，包括加热元件和具有进出口的水流通道，其特征是所述加热元件为棒状，该加热元件包括加热电阻和一个外套；该水加热装置还包括一个管状的主体，该管状的主体包覆加热元件的外套，所述加热元件的外套的外表面和所述主体的内表面之间的区域中，设置有一条以上的流水通道。
2.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征是所述主体包括内管和外管，所述的内管插于所述的外管的内孔之中，所述加热元件插于所述的内管的内孔之中；所述外管的内表面或/和所述内管的外表面设有一条以上的肋条；所述肋条在外管的内表面及内管的外表面之间形成一系列的流水通道。
3.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征是所述主体包括内管和外管，所述的内管插于所述的外管的内孔之中，所述加热元件插于所述的内管的内孔之中；外管的内表面或/和所述内管的外表面具有一条以上的螺旋形的凹槽，所述凹槽外管的内表面及内管的外表面之间形成一系列的流水通道。
4.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征是所述主体包括内管和外管，所述的内管插于所述的外管的内孔之中，所述加热元件插于所述的内管的内孔之中；所述内管与外管的形状为圆管、多边形管、异形管，彼此之间相互搭配，外管的内表面和内管的外表面之间形成一环形流水通道或一系列的流水通道。
5.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征是所述的主体为一外管，所述加热元件插于所述的外管的内孔之中；所述外管的内表面或/和所述外套的外表面设有一条以上的肋条；所述肋条在外管的内表面及外套的外表面之间形成一系列的流水通道。
6.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征是所述的主体为一外管，所述加热元件插于所述的外管的内孔之中；外管的内表面或/和所述外套的外表面具有一条以上的螺旋形的凹槽，所述的凹槽在外管的内表面及外套的外表面之间形成一系列的流水通道。
7.根据权利要求1所述的水加热装置，其特征是所述的主体为一外管，所述加热元件插于所述的外管的内孔之中；所述加热元件的外套与外管的形状为圆管、多边形管、异形管，彼此之间相互搭配，外管的内表面和外套的外表面之间形成一环形流水通道或一系列的流水通道。
8.根据权利要求1 7之一所述的水加热装置，其特征是所述的水加热装置整体形状为折弯形或直线形的棒状。
9.根据权利要求1 7之一所述的水加热装置，其特征是所述的主体的两端分别装有具有流水孔的水接头，所述的水接头、主体及加热元件之间形成连通区域，所述的连通区域与所述的全部的流水通道及流水孔相连通。
10.根据权利要求1 7之一所述的水加热装置，其特征是所述的水加热装置出水的一端装有温度传感器组件和热断路器组件。
专利摘要本实用新型公开了一种用于家用电器的水加热装置，包括加热元件和具有进出口的水流通道，其特征是所述加热元件为棒状，该加热元件包括加热电阻和一个外套；该水加热装置还包括一个管状的主体，该管状的主体包覆加热元件的外套，所述加热元件的外套的外表面和所述主体的内表面之间的区域中，设置有一条以上的流水通道。这种结构的水加热装置，热效率高、加热速度快、结构简单、成本低、安全可靠、寿命长。
文档编号A47J27/21GK202262843SQ201120397440
公开日2012年6月6日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者彭红娥 申请人:彭红娥