专利名称：板式强化换热快速电热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生活用电加热流水式热水器，特别是一种板式强化换热的快速电热水器。
现有的电热水器大多为贮水式热水器，是在贮水箱内设置电热管，通电后进行电热转换，将热量传给水而对水加热。水箱内的水在宏观上处于静止状态。在微观上，设于贮水箱内下部的电热管周围的水被加热后比重减小，向上浮动，远离电热管的上部的水温度低，比重相应较大，向下沉，而形成水在加热过程中的自然循环，但是，温度高上升的水和温度低下沉的水相遇会产生热阻力，影响水的自然循环速度。贮水式电热水器在加热水的过程中的水的自然循环流动是一种层流流动，水在加热流动的过程中基本上不改变流动速度和流动方向，即速率基本不变，因而热交换(换热)速度慢，换热效率不高。
此外，贮水式电热水器结构较复杂，造价高，体积大。同时，需花时间予加热后才能使用，而由于贮水箱容量有限，所贮热水用完后(如淋浴)，又要注水、予加热，不能反复连续供应热水，给使用带来了不方便。
还有，贮水式电热水器使用的是金属管状电热元件，其热惯性较大，起动速度慢，耗能高，且由于结构上的限制而无法采用节能新技术，如电热膜加热技术，远红外加热技术等。
本实用新型的目的是提供一种换热效率高(强化换热)、结构紧凑简单、电热转换率高、耗能省、可连续提供热水的板式强化换热快速电热水器。
为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是采用一种板式热交换器进行强化传热，这种板式热交换器的基本传热部件是由两块金属薄板片所组成，这两块金属薄板片上压有许多波纹，将这两块金属薄板片按波纹方向反向放置合在一起后，四周边缘经特殊焊接而成一体或由橡胶垫片所密封，两金属薄板片之间(即一个金属薄板片的波谷和另一个金属薄板片的波峰之间)设有间隙。这样一来，在四周密封的两金属薄板片内的整个板面间形成了大量纵横交叉的腔体而构成水的流道。在交叉处是一个金属薄板片的波峰与另一个金属薄板片的波谷之间所形成的完整腔体，而在非交叉处是一个金属薄板片的波峰(或波谷)与另一个金属薄板片的波峰(或波谷)所形成的半个腔体，交叉处与非交叉处由两金属薄板片之间的间隙连接。这样，在两金属薄板片内的整个板面间就形成了大量以间隙连接的纵横交叉的水的流道。当需加热的水从设于金属薄板片上的进水孔以一定的压力(自来水水压)进入板式换热器内而流动时，水从水道流入间隙时改变了流动的速度(流速变大)和方向，从间隙流入水道时又改变了流动的方向(沿纵横交叉的水道)和流动的速度(流速变小)，这样在板式热交换器内的整个板面间水流不断地纵横交叉地改变流动的速度和流动的方向而形成剧烈的湍动，因而可以大大提高热交换能力。板式热交换器可以由一个基本传热部件组成，也可以根据需要由多个基本传热部件串接(或并接)组成。
在加热方法上，采用先进的电热膜加热技术或远红外加热技术。在采用电热膜加热技术时，其解决方案是，在紧贴四周密封的两金属薄板片的两个外表面上设置一薄板(金属的或非金属的)，该薄板的表面上喷刷复合电热膜而构成电热膜电热元件(板)，或在四周密封的两金属薄板片的两个外表面上直接喷刷复合电热膜而构成一体式的电热膜电热元件，因电热膜电热元件为面热元件，热幅射平行度好，这样布置的电热元件形成壁热共体，在两金属薄板片的表面上构成接近同步升温的电热场，电热转换效率高，热惯性小，升温迅速。接通电源，被加热的水进入板式热交换器，电热膜迅速发热，热量通过板式热交换器的两金属薄板片传给流水对其加热，而流水在两金属薄板片间不断地改变流动方向和流动速度，形成剧烈的湍动，因而大大提高了板式换热器的热交换能力，达到了节能(因采用电热膜加热技术)和高效换热(因采用板式热交换器)的目的。经强化加热的流水通过设于板式热交换器上的出水孔和出水管而连续不断地流出供使用。
在采用远红外加热技术时，其解决方案是在四周密封的两金属薄板片的两个外表面的外侧设置石英(或微晶)管状远红外电热元件，在石英(或微晶)管状远红外电热元件的外侧设置反射罩。石英(或微晶)管状远红外电热元件由石英(或微晶)玻璃管，电热丝、管塞组成、电热丝置于石英(或微晶)玻璃管内，管塞置于石英(或微晶)玻璃管的两端。通电后电热丝发热，这低效辐射热通过石英(或微晶)玻璃转换为高效远红外辐射热，经反射罩反射给板式换热器的两金属薄板片，金属薄板片吸收远红外热而传给在板片间形成剧烈湍动的流水，从而达到节能、高效换热的目的。
由于上述解决方案中采用了板式强化换热的热交换器，使流水在流动加热的过程中不断改变流动速度和流动方向，形成剧烈的湍动，再加上采用了很薄的板片，因此大大提高了热交换能力；由于采用了电热膜加热技术或远红外加热技术，电热转换率高，节能效果显著；由于采用板式热交换器和电热膜(或远红外)加热，使该热水器结构紧凑简单，热惯性小，升温快，使用寿命长，电气安全性好，并可连续提供热水。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
本实用新型的实施例之一板式强化换热快速电热水器采用电热膜加热技术。
图1是本实用新型板式强化换热快速电热水器采用电热膜加热技术的基本结构简图。
图2是
图1中板式热交换器的基本传热部件——两块金属薄板片(3)、(4)的平面图。
本实施例的基本结构，主要由板式热交换器、电热膜电热元件(板)、外壳等所组成。板式热交换器的基本传热部件是由两块金属薄板片(3)和(4)组成，这两块金属薄板片(3)和(4)上分别设有许多开关为具有钝角或锐角的人字形的波纹(17)(图2中的实线)和(16)(图2中的虚线)，将这两块金属薄板片(3)和(4)按人字形的波纹方向反向放置合在一起后，四周边缘(15)经特殊焊接(真空焊或热压焊)而成一体或由橡胶垫片所密封，两金属薄板片(3)、(4)之间［即图2中实线和虚线所夹的区域(14)］设有间隙(2)。这样一来，在四周密封的两金属薄板片(3)、(4)内的整个板面间形成了大量纵横交叉的腔体而构成水的流道。在交叉处是一个金属薄板片(3)的波峰与另一个金属薄板片(4)的波谷之间所形成的完整腔体(7)，而在非交叉处是一个金属薄板片(3)的波峰(或波谷)与另一个金属薄板片(4)的波峰(或波谷)所形成的半个腔体，交叉处与非交叉处(14)由两金属薄板片(3)和(4)之间的间隙(2)连接。这样，在板片(3)、(4)间流动加热的水不断地改变流动方向和流动速度而形成剧烈的湍动。紧贴两金属薄板片(3)、(4)的外表面上设有板(5)，板(5)的外侧表面上喷刷复合电热膜(6)而构成电热膜电热元件(板)，亦可在金属薄板片(3)、(4)的外表面上直接喷刷复合电热膜(6)而构成壁热共体的电热膜电热元件(板)。板式热交换器可以由一个基本传热部件组成，也可根据需要由多个基本传热部件串接(或并接)组成。板式热交换器置于外壳(1)内。所说的板式热交换器上设有进水孔(18)、出水孔(19)和温度传感器(限温器)(9)。所说的外壳(1)上设有进水口(管)(13)、出水口(管)(8)、冷热水混水阀(10)和混合水出水口(管)(11)。
接通电源，冷水通过进水口(管)(13)和进水孔(18)进入板式热交换器的金属薄板片(3)、(4)内，电热膜迅速发热，热量通过金属薄板片(3)、(4)传给流水对其加热，而流水在金属薄板片(3)、(4)间不断地改变流动方向和流动速度，形成剧烈的湍动，进行强化换热加热。热水从出水孔(19)和出水口(管)(8)流出供使用。如果热水过烫，可将出水口(管)(8)外的阀门关闭，让热水进入冷热水混水阀(10)，打开控制手柄(12)，则热水与从进水口(管)(13)分流而来的冷水相混合，调到所需的温度从混合水出水口(管)(11)流出供使用。在冷水加热的过程中若水温达到设定值，则温度传感器(限温器)(9)动作，切断电源，停止加热；在水温低于设定值时温度传感器(限温器)(9)又动作，自动接通电源，电热膜又继续发热，对水加热。
金属薄板片(3)、(4)可用不锈钢薄板或铜薄板等制造，板(5)可用不锈钢薄板、铜薄板制造，或用云母片、云母纸(人造云母)等制造，外壳(1)可用不锈钢薄板或普通金属薄板(需表面处理)制造，亦可用工程塑料制造。
本实用新型的实施例之二板式强化换热快速电热水器采用远红外加热技术。
图3是本实用新型板式强化换热快速电热水器采用远红外加热技术的基本结构简图。
图4是图3中A－A剖视图。
图2是图3中板式热交换器的基本传热部件——两块金属薄板片(3)、(4)的平面图。
本实施例的基本结构，主要由板式热交换器、石英或微晶管状远红外电热元件、反射罩、外壳等所组成。板式热交换器的基本传热部件是由两块金属薄板片(3)和(4)组成，这两块金属薄板片(3)和(4)上分别设有许多形状为具有钝角或锐角的人字形的波纹(17)(图2中的实线)和(16)(图2中的虚线)，将这两块金属薄板片(3)和(4)按人字形的波纹方向反向放置合在一起后，四周边缘(15)经特殊焊接(真空焊或热压焊)而成一体或由橡胶垫片密封，两金属薄板片(3)、(4)之间［即图2中实线和虚线所夹的区域(14)］设有间隙(2)。这样一来，在四周密封的两金属薄板片(3)、(4)内的整个板面间形成了大量纵横交叉的腔体而构成水的流道。在交叉处是一个金属薄板片(3)的波峰与另一个金属薄板片(4)的波谷之间所形成的完整腔体(7)，而在非交叉处是一个金属薄板片(3)的波峰(或波谷)与另一个金属薄板片(4)的波峰(或波谷)所形成的半个腔体，交叉处与非交叉处(14)由两金属薄板片(3)和(4)之间的间隙(2)连接，这样在板片(3)、(4)间流动加热的水不断改变流动方向和流动速度而形成剧烈的湍动。金属薄板片(3)、(4)的两外侧设有由石英(或微晶)玻璃管(5)、螺旋形电阻丝(21)和管塞(22)所组成的石英(或微晶)管状远红外电热元件，石英(或微晶)管状远红外电热元件的外侧设有反射罩(6)；板式热交换器、石英(或微晶)管状远红外电热元件及反射罩(6)都置于外壳(1)内。所说的板式热交换器上设有进水孔(18)、出水孔(19)和温度传感器(限温器)(9)；所说的外壳(1)上设有进水口管(13)、出水口(管)(8)、冷热水混水阀(10)和混合水出水口(管)(11)；所说的反射罩(6)和外壳(1)之间设有保温材料(20)。
接通电源，冷水通过进水口(管)(13)和进水孔(18)进入板式热交换器的金属薄板片(3)、(4)内，设于石英(或微晶)玻璃管(5)内的电阻丝(21)通电发热，这低效辐射热通过石英(或微晶)玻璃管(5)转换为高效远红外辐射热，经反射罩(6)反射给金属薄板片(3)和(4)，金属薄板片(3)和(4)将吸收的远红外热传给在板片(3)、(4)间形成剧烈湍动的流水而对其进行强化换热加热。热水从出水孔(19)和出水口(管)(8)流出供使用。如果热水过烫，可将出水口(管)(8)外的阀门关闭，让热水进入冷热水混合阀(10)，打开控制手柄(12)，则热水与从进水口(管)(13)分流而来的冷水相混合，调到所需的温度从混合水出水口(管)(11)流出供使用。在冷水加热的过程中若水温达到设定值，则温度传感器(限温器)(9)动作，切断电源，停止加热；当水温低于设定值时温度传感器(限温器)(9)又动作，自动接通电源，石英(或微晶)管状电热元件又继续通电发热，对水加热。
金属薄板片(3)、(4)可用不锈钢薄板或铜薄板等制造，反射罩(6)可用普通金属薄板或不锈钢薄板制造(表面处理抛光)，保温材料(20)可选用硅酸铝耐火纤维，外壳(1)可用普通金属薄板或不锈钢薄板制造，亦可用工程塑料制造。
权利要求1.一种板式强化换热快速电热水器，主要由板式热交换器、电热膜电热元件(板)、外壳等所组成，其特征在于板式热交换器的基本传热部件是由两块其上设有许多波纹的金属薄板片(3)、(4)所组成，这两块金属薄板片(3)、(4)按波纹方向反向放置合在一起，四周边缘(15)经特殊焊接而成一体或由橡胶垫片所密封，两金属薄板片(3)、(4)之间设有间隙(2)，板式热交换器可以由一个基本传热部件组成，也可由多个基本传热部件串接(或并接)组成；紧贴金属薄板片(3)、(4)的外表面上设有板(5)，板(5)的外侧表面上喷刷复合电热膜(6)而构成电热膜电热元件(板)，亦可在金属薄板片(3)、(4)的外表面上直接喷刷复合电热膜(6)而构成壁热共体的电热膜电热元件(板)，板式热交换器和电热膜电热元件(板)置于外壳(1)内。
2.根据权利要求1所述的板式强化换热快速电热水器，其特征在于所说的板式热交换器上设有进水孔(18)、出水孔(19)和温度传感器(限温器)(9)。
3.根据权利要求1所述的板式强化换热快速电热水器，其特征在于外壳(1)上设有进水口(管)(13)、出水口(管)(8)、冷热水混水阀(10)和混合水出水口(管)(11)。
4.一种板式强化换热快速电热水器，主要由板式热交换器、石英(或微晶)管状远红外电热元件、反射罩、外壳等所组成，其特征在于板式热交换器的基本传热部件是由两块其上设有许多波纹的金属薄板片(3)、(4)所组成，金属薄板片(3)、(4)按波纹方向反向放置合在一起，四周边缘(15)经特殊焊接而成一体或由橡胶垫片所密封，两金属薄板片(3)、(4)之间设有间隙(2)，板式热交换器可以由一个基本传热部件组成，也可由多个基本传热部件组成，金属薄板片(3)、(4)的两外侧设有石英(或微晶)管状远红外电热元件，石英(或微晶)管状远红外电热元件及反射罩(6)都置于外壳(1)内。
5.根据权利要求4所述的板式强化换热快速电热水器，其特征在于所说的板式热交换器上设有进水孔(18)、出水孔(19)和温度传感器(限温器)(9)。
6.根据权利要求4所述的板式强化换热快速电热水器，其特征在于外壳(1)上设有进水口(管)(13)、出水口(管)(8)、冷热水混水阀(10)和混合水出水口(管)(11)。
7.根据权利要求4所述的板式强化换热快速电热水器，其特征在于所说的石英(或微晶)管状远红外电热元件由石英(或微晶)玻璃管(5)、螺旋形电阻丝(21)和管塞(22)所组成；螺旋形电阻丝(21)置于石英(或微晶)玻璃管(5)内，管塞(22)置于石英(或微晶)玻璃管(5)的两端。
8.根据权利要求4所述的板式强化换热快速电热水器，其特征在于反射罩(6)和外壳(1)之间设有保温材料(20)。
专利摘要一种板式强化换热快速电热水器，主要由板式热交换器、电热膜电热元件或石英(微晶)管状远红外电热元件、外壳等组成。其特征在于板式热交换器由两块四周密封的、其上设有反向排列的波纹的金属薄板片组成，流水在两金属薄板片间不断改变流向和流速，形成剧烈的湍动而进行强化传热。采用先进的电热膜电热元件或石英(微晶)管状远红外电热元件加热，加热质量好，效率高。
文档编号F24H9/18GK2141534SQ9221877
公开日1993年9月1日 申请日期1992年9月22日 优先权日1992年9月22日
发明者刘卫宏, 王士海 申请人:王士海, 刘卫宏