内胆组件以及液体加热器的制作方法

本发明涉及生活电器
技术领域：
，特别涉及一种内胆组件以及液体加热器。
背景技术：
：目前市场上液体加热器，例如电热水壶，大都采用电热管加热，请参阅图1，电热管多呈环绕状，电热管与壶体的底壁之间连接区域小，因而形成了对连接区域集中加热，而远离连接区域加热效果较差，导致局部功率密度较高，局部产生大量的小汽泡且更易脱离底壁，并在水中爆炸，产生较大噪声。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种内胆组件以及液体加热器，旨在解决现有的液体加热器的局部功率密度较高，局部产生大量的小汽泡在水中爆炸，产生较大噪声的问题。为实现上述目的，本发明提出的内胆组件，用以液体加热器，所述内胆组件包括：内胆；电热管，安装在所述内胆底壁的外表面；以及，高导热涂层，设于所述内胆底壁的内表面，以使得所述内胆底壁形成有与所述高导热涂层相接触的高导热区域，所述电热管位于所述高导热区域内，所述高导热涂层的导热系数大于或者等于100w/m.k。优选地，所述高导热涂层的导热系数大于或者等于400w/m.k。优选地，所述高导热涂层的导热系数大于或者等于1000w/m.k。优选地，所述高导热涂层的厚度为0.1mm到0.5mm。优选地，所述高导热涂层的材料为类金刚石、石墨、氮化铝或者碳化硅。优选地，所述高导热涂层布设在一环形区域。优选地，所述高导热涂层覆盖整个所述内胆底壁的内表面。优选地，所述高导热涂层延伸至至少所述内胆侧壁的底部内表面。优选地，所述内胆底壁的外表面设有高导热层，所述高导热层的大于或者等于100w/m.k；所述电热管通过所述高导热层与所述内胆底壁导接。优选地，所述高导热层和所述内胆底壁的外表面之间设有低导热层，所述低导热层的导热系数小于或者等于50w/m.k。本发明还提供一种液体加热器，包括内胆组件，所述内胆组件包括：内胆；电热管，安装在所述内胆底壁的外表面；以及，高导热涂层，设于所述内胆底壁的内表面，以使得所述内胆底壁形成有与所述高导热涂层相接触的高导热区域，所述电热管位于所述高导热区域内，所述高导热涂层的导热系数大于或者等于100w/m.k。本发明提供的技术方案中，通过在所述液体加热器的内胆底壁的内表面设置高导热涂层，让所述底壁与电热管之间连接区域的热量，可以通过所述高导热涂层沿着横向传递，进而增大了所述底壁的内表面的加热面，降低了所述连接区域的功率密度，改进了现有所述连接区域局部功率密度较高，会产生大量的小汽泡在水中爆炸，产生较大噪声的问题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为现有的液体加热器的电热管加热的原理示意图；图2为本发明提供的液体加热器的第一实施例的电热管加热的原理示意图；图3为图2所示液体加热器的立体结构示意图；图4为本发明提供的内胆组件的第一实施例的立体结构示意图；图5为图4中的内胆组件的剖面示意图；图6为图5中a处的局部放大示意图；图7为本发明提供的内胆组件的第二实施例的结构示意图；图8为图7中b处的局部放大示意图；图9为本发明提供的内胆组件的第三实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100内胆组件4低导热层1内胆5壶盖11底壁6开盖按键12侧壁7手柄13环状翻边8开关14壶嘴9底座2高导热涂层10外壳3电热管200液体加热器31铝板本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种液体加热器，液体加热器可以是电热水壶、电热水瓶或养生壶等，以下将以电热水壶为例进行介绍，液体加热器可以是双层壶体结构，即为包括内胆和外壳，也可以单层壶体结构，即为只包括内胆。图2和图3为本发明提供的液体加热器的第一实施例，液体加热器包括内胆组件。请参阅图2，在本实施例中，液体加热器200包括内胆组件、壶盖5、开盖按键6、手柄7、开关8、底座9以及外壳10，内胆组件设于外壳10内，通过开盖按键6控制壶盖5，打开和盖合内胆组件，可以通过手柄7提起壶体，放置在底座9上为内胆组件供电。图4至图6为本发明提供的内胆组件的第一实施例，请参阅图4至图6，在第一实施例中，内胆组件100包括内胆1、电热管3以及高导热涂层2，电热管3安装在内胆1底壁11的外表面，高导热涂层2设于内胆1底壁11的内表面，以使得内胆1底壁11形成有与高导热涂层2相接触的高导热区域，电热管3位于高导热区域内，高导热涂层2的导热系数大于或者等于100w/m.k。本发明提供的技术方案中，请参阅图2，通过在液体加热200的内胆1底壁11的内表面设置高导热涂层2，以使得内胆1底壁11形成有与高导热涂层2相接触的高导热区域，电热管3位于高导热区域内，且高导热涂层2的导热系数大于或者等于100w/m.k，可以让底壁11与电热管3之间连接区域的热量，可以通过高导热涂层2沿着横向传递，进而增大了底壁11的内表面的加热面，降低了连接区域的功率密度，改进了现有连接区域局部功率密度较高，会产生大量的小汽泡在水中爆炸，产生较大噪声的问题。为了验证高导热涂层2的导热系数对噪音的影响，本发明给出一实验，如下：实验一实验条件：选用加热功率1800w电热水壶，壶内水量为1.3l—1.7l，直径为110mm的电热管，电热水壶最低热效率值应不小于85％。实验步骤：1、在消声室外连续烧开两壶满刻度水并倒掉；2、冷却水壶后第三次加入最大刻度水量并放置测试台正中间；3、温度传感器置于水壶中心的水位高度的中间处；4、按下水壶的“启动”键，同时开始计时测量；5、壶内水温上升到跳停时停止计时测量；5、剔除声功率值≤45db的噪声值，对测试噪声值进行a计权，取平均声功率作为主要判定值，最大声功率作为辅助判定值。先测得如图1结构所示的现有的电热水壶(内胆1底壁11的材料为304不锈钢，导热系数为43，厚度为0.5mm)的实验数据具体见下表1。表1最大声功率/db平均声功率/db热效率值70.0564.1589.0％再在现有电热水壶上加设高导热涂层2(内径为90mm，外径为120mm，厚度为0.2mm)，当高导热涂层2在导热系数不同时所对应的实验数据具体见下表2。表2对比表1和表2的数据可知，当高导热涂层2的导热系数大于或者等于100w/m.k时，液体加热器200工作时所产生的噪音的最大声功率降低了至少5db，平均声功率降低了至少2db，并且，液体加热器200的热效率值都在85％以上，满足使用要求，符合安规规定。单独看表2中的数据可知，随着高导热涂层2的导热系数逐渐变大，最大声功率和平均声功率都会逐渐下降，并且热效率值会逐渐变大。当高导热涂层2的导热系数为80时，最大声功率只降低了0.9db，平均声功率只降低了0.11db，降噪效果较不明显，当选取高导热涂层2的导热系数大于或者等于100w/m.k时(例如，高导热涂层2的材料为导热系数为151的石墨)，最大声功率降低了至少5db，平均声功率降低了至少2db，降噪效果较为明显。单独看表2中的数据可知，当高导热涂层2的导热系数大于或者等于400w/m.k时，热效率值是不低于89.1％，是高出现有产品的，故优化选取高导热涂层2的导热系数大于或者等于400w/m.k(例如，高导热涂层2的材料为导热系数为412的银)。单独看表2中的数据可知，当高导热涂层2的导热系数从800增加到1000时，最大声功率只降低了1.77db，平均声功率只降低了1.78db；当高导热涂层2的导热系数从1000增加到1200时，最大声功率降低了3.33db，平均声功率降低了2.45db，由此可见，当高导热涂层2的导热系数从800增加到1000时，最大声功率和平均声功率的下降幅度是小于导热系数从1000增加到1200时的，故可以进一步优化选取高导热涂层2的导热系数大于或者等于1000w/m.k(例如，高导热涂层2的材料为导热系数为1000的金刚石)，最大声功率降低了至少13.07db，平均声功率降低了至少8.94db，降噪效果较佳，并且热效率值不低于90.1％。综合考虑到高导热涂层2的实际使用环境及制造成本，一般高导热涂层2的材料为类金刚石、石墨、氮化铝或者碳化硅，如此设置，高导热涂层2不但具有良好的导热性能，易于高导热涂层2的成型，同时，高导热涂层2还具有优异的耐高低温性能、化学性质稳定和不粘性，且无毒，使水垢不易集结，符合食品用具的使用要求，提高了产品的可靠性。进一步，根据高导热涂层2的材料的不同，各项性能参数都会有所差异，故导致不同材料的高导热涂层2的加工工艺也不同，当高导热涂层2的材料为氮化铝或者碳化硅时，是通过等离子喷涂工艺以形成高导热涂层2的；当高导热涂层2的材料为石墨时，是通过磁控溅射工艺以形成高导热涂层2的；当高导热涂层2的材料为类金刚石时，是通过化学气相沉积或者物理气相沉积工艺以形成高导热涂层2的。除了高导热涂层2的导热系数和材料之外，高导热涂层2的厚度也会影响到高导热涂层2的导热能力，从而影响到降低连接区域功率密度的技术效果，故在第一实施例中，高导热涂层2的厚度为0.1mm到0.5mm，如此设置，不但能通过高导热涂层2的设置，降低底壁11与电热管3之间连接区域的功率密度，从而使得底壁11的受热相对更加均匀，内胆1的底部内气泡的产生分布更加均匀，也不易在水中爆炸而产生较大噪声，并且也避免过厚的设置高导热涂层2导致成本浪费的问题。为了进一步验证高导热涂层2的厚度对噪声的影响，本设计又给出了一实验：实验二实验条件：跟实验一相同。实验步骤：跟实验一相同。测得现有的电热水壶加设高导热涂层2(材料为类金刚石，导热系数为1000，外径为120mm，内径为30mm)，高导热涂层2在厚度不同时所对应的实验数据具体见下表3。表3高导热涂层厚度mm最大声功率/db平均声功率/db热效率值0.160.0558.2389.5％0.256.9855.2190.1％0.353.5651.9890.7％0.451.4348.8791.0％0.549.6346.9991.2％对比表1和表3可知，当高导热涂层2的厚度为0.1mm到0.5mm时，最大声功率降低了至少10db，平均声功率降低了至少5.92db，降噪效果明显，并且，热效率值不低于89.5％，是高于现有产品的。单独看表3的数据可知，随着高导热涂层2的厚度的逐渐变大，最大声功率和平均声功率都会逐渐下降，并且热效率值会逐渐变大。但是设置太厚，只会增加生产成本，设置太薄，易被磨损掉且降噪效果较差，故选取高导热涂层2的厚度为0.1mm到0.5mm，降噪效果较好，且性价比较高。本发明通过设置电热管3位于高导热区域内，来实现将连接区域的热量，通过高导热涂层2沿着横向传递。电热管3位于高导热区域内的方式有多种，例如，请参阅图5和图6，在第一实施例中，高导热涂层2覆盖整个内胆1底壁11的内表面，如此设置加工工艺较为简单。电热管3位于高导热区域内的方式还可以是如图7和图8中所示，在第二实施例中，高导热涂层2布设在一环形区域，一般，电热管3盘绕设于内胆1底壁11的外表面，在液体加热器200工作过程中，连接区域的热量，在通过高导热涂层2沿横向传递，在向底壁11的中心区域传递过程中，热量还未传递到中心区域，就会有大部分热量就被水给吸收了，因此，在底壁11的中心区域设置高导热涂层2，对降低连接区域的功率密度的优化效果相对较小，故在第二实施例中，高导热涂层2呈环状设置，且高导热涂层2呈不覆盖底壁11的内表面的中心区域，如此可以减少高导热涂层2的设置，从而降低生产成本。为了验证环形设置的高导热涂层2对噪声的影响，本设计又给出了一实验：实验三实验条件：跟实验一相同。实验步骤：跟实验一相同。测得现有的电热水壶加设高导热涂层2(材料为类金刚石，导热系数为1000，厚度为0.2mm，外径为120mm)，高导热涂层2在内径尺寸不同时所对应的实验数据具体见下表4。表4对比表1和4的数据可知，当高导热涂层2只布设在一环形区域时，也能降低液体加热器200加热时的噪音，在疏水性涂层2内径在不超过105mm时，最大声功率降低了至少11.62db，平均声功率降低了至少9.72db，降噪效果良好，并且，热效率值不低于89.5％，是高于现有产品的。单独看表4的数据可知，随着内径尺寸的逐渐变小，平均声功率降和最大声功率会逐渐下降，并且热效率值整体呈逐渐递增的趋势，但是当内径尺寸从30mm减小到15mm时，最大声功率只降低了0.42db，平均声功率只降低了0.35db，热效率值也只增加了0.1％。同样，当内径尺寸从15mm减小到0mm时，最大声功率只降低了0.24db，平均声功率只降低了0.13db，热效率值不变，故可以优先内径尺寸为30mm到105mm，，最大声功率降低了至少11.62db，平均声功率降低了至少9.72db，降噪效果良好，热效率值不低于89.5％，且性价比较高。电热管3位于高导热区域内的方式还可以是将高导热涂层2延伸至至少内胆1侧壁12的底部内表面，如此设置，进一步提升了内胆1底部的加热面积，有利于进一步降低连接区域的功率密度，降低液体加热器200的噪声，提升加热效率。电热管3位于高导热区域内，并且是设于内胆1底壁11的外表面，为了让电热管3的热量均匀传递至内胆1的底部，在第二实施例中，内胆1底壁11的外表面设有高导热层，高导热层的大于或者等于100w/m.k，电热管3通过高导热层与内胆1底壁11导接，通过导热性能良好的高导热层，增加了电热管3对内胆1有效加热面积。具体地，高导热层可以是金属导热板，也可以是喷涂层，在第二实施例中，高导热层为铝板31，铝的导热系数为237，如此设置，高导热层不但具有良好的导热性能，并且性价比较高。为了进一步验证高导热层对噪声的影响，本设计又给出了一实验：实验四实验条件：跟实验一相同。实验步骤：跟实验一相同。分别测得电热水壶加设高导热涂层2(材料为类金刚石，导热系数为1000，厚度为0.2mm，直径为120mm)和高导热层(为铝板31，厚度为1mm,导热系数为237，直径为110mm)，以及只设置上述高导热涂层2时所对应的实验数据，具体分别见下表5和表6。表5最大声功率/db平均声功率/db热效率值51.2350.2691.8％表6最大声功率/db平均声功率/db热效率值53.3352.1690.8％对比表5和表6可知，通过加设高导热层，最大声功率降低了2.1db，平均声功率降低了1.9db，降噪效果得到了提升，并且，热效率值也只增加了1％。为了进一步降低底壁11与电热管3之间连接区域的功率密度，请参阅图9，在第三实施例中，电热管3和内胆1底壁11的外表面之间设有低导热层4，低导热层的导热系数小于或者等于50w/m.k(例如，选用导热系数48的fe，导热系数为45的304不锈钢和430不锈钢，导热系数为29的al2o3，导热系数为10的zro2制成低导热层4，低导热层4可以是涂层形式或者金属板)，通过低导热涂层4的设置，可以减缓了连接区域的热量的纵向传递，从而降低了连接区域的功率密度，进一步提升了液体加热器200工作时的降噪效果。为了进一步验证低导热层4对噪声的影响，本设计又给出了一实验：实验五实验条件：跟实验一相同。实验步骤：跟实验一相同。测得电热水壶加设高导热涂层2(材料为类金刚石，导热系数为1000，厚度为0.2mm，直径为120mm)、高导热层(为铝板31，厚度为1mm,导热系数为237，直径为110mm)，以及低导热层4(厚度为0.5mm，材料为al2o3，导热系数为29，直径为120mm)的实验数据，具体分别见下表7。表7最大声功率/db平均声功率/db热效率值49.0348.3690.8％对比表5和表7可知，通过加设低导热层4最大声功率降低了2.2db，平均声功率降低了1.9db，降噪效果得到了提升，热效率值降低了1％，但是热效率值仍然是高于现有产品的。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12