CN101782267A - 一种节能高效的热水加热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加热元件领域，具体公开了一种节能高效的热水加热器，包括至少一根低温陶瓷发热管和至少一根高温陶瓷发热管，所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的两头分别由陶瓷膜电极、线耳和导电线抱紧，并分别放在上、下防漏硅胶板上由上、下盖壳固定，使两陶瓷管形成并联电路；所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的周边按安规爬电距离装有金属围板；所述的上、下盖壳分别有一个管塞塞在陶瓷管内，所述的上盖壳有一入水口和一出水箱，所述的出水箱设有出水口并由水箱盖密封，所述的下盖壳有一与其啤塑成一体的弯管，该弯管将低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管连通。本发明具有结构简单、耗电量小、加热效率高等优点。

Description

一种节能高效的热水加热器

技术领域

本发明涉及加热元件，尤其涉及电热水器的加热装置。

背景技术

目前使用的能源主要有石油、天然气和电能三种，其中以电能使用最为广泛，不管是工厂的大型生产还是人们的日常生活，都与电能息息相关。

日常的家用电器多半作加热之用，如：电热水壶、咖啡机和电热水器等，而这些家电的加热器以电阻式加热器主。电阻式加热器分为两种，一种是外热式，顾名思义，就是水在管道内流动，通过镀在管道外表面的发热膜或贴靠在管道外表面的对管道内的水加热，由于发热膜或加热体还要向四周散热，造成热量损失、浪费电能；另一种是内热式，其加热方式与外热式正好相反，把加热体浸泡在一个容器内，加热体直接与水接触对水加热，由于内热水电阻式加热器长期浸泡在水中，容易产生水垢或者生锈，一旦其表面产生水垢或生锈，其热效率就会越来越低，造成了大量电能的浪费。

据报道，家用电器对电能的有效利用率不到50％，尤其是热水器，24小时不间断加热，造成了电能的大量浪费。因此，在资源日益紧张的社会中，如何提高对电能的有效利用率，已经成为社会日益关注的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种节能高效的热水加热器。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样：

一种节能高效的热水加热器，包括至少一根低温陶瓷发热管和至少一根高温陶瓷发热管，所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的两头分别由陶瓷膜电极、线耳和导电线抱紧，并分别放在上、下防漏硅胶板上由上、下盖壳固定，使两陶瓷管形成并联电路；所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的周边按安规爬电距离装有金属围板，该金属围板可以防止空间水份进到陶管带电膜上；所述的上、下盖壳分别有一个管塞塞在陶瓷管内，所述的上盖壳有一入水口和一出水箱，所述的出水箱设有出水口并由水箱盖密封，所述的下盖壳有一与其啤塑成一体的弯管，该弯管将低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管连通。

为了使陶瓷管不渗漏、出水箱的出水口不滴水，可在所述管塞和出水口上套有胶吟。

为了防止渗水、漏电、短路，在陶瓷管内喷焗有若干层玻璃釉，该玻璃釉与陶瓷管烧结成一体，阻塞陶瓷的管内微小隙缝。

为了防止陶瓷在缺水的状态下干烧而破裂，可在上述加热器中所述的出水箱中安装水位浮漂和水位感应器，所述水位浮漂内装有磁铁粒。当陶瓷管内水回流，水位浮漂下降，水位感应器将信号传递给控制芯片，通过电子电路使水泵供水，直至水位感应器感应到水位达到标准即停止供水。

为了保持气压及盖汽量最少，预防陶瓷管基材因内压过大而破裂，可在所述上盖壳内安装一温度感应器，该温度感应器与电脑连接，可提供定量电能使陶瓷管内热水能保持恒温(100℃～102℃)。

为了提高本发明的加热器的安全性，可在所述导电线的一端串联有一温控器和一保险丝，当温度过高时，温控器能够自动断开电源供应，若温控器或其他电路零件失灵、温度过热，保险丝则会断开电源。

本发明所述的节能高效的热水加热器的工作原理是这样的：

通电开后未启动工作开关前，水位浮漂自动感应陶管内充水状况，否则水泵启动到浮泡满水位自动停，防止缺水；启动工作开关后，电热膜通过与陶瓷膜电极接触，在通电范围内水泵不工作3秒，膜产生热能使两管内水静态加热；把低温管的水加热60℃高温管的水加热到100℃。当指示灯表示水温有沸水状态，水泵开始工作把水以一定速度转量抽入通过所有陶瓷管膜加热区，在3秒以后高温下陶瓷管会不断有红外线能量出现，这是陶瓷加热后自发能量，并以径向辐射到陶管水内，热能增加30-40％，连同原来功率能量，更加快速省电加热。在15-20秒内产生150mL-160mL开水，是高效节能环保热水器，用多少开水即时耗多少电能，不用水不用耗电，节约原则。

本发明所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管由陶瓷管基材、发热膜和玻璃釉三层结构组成。

所用的陶瓷管基材为氧化铝瓷管(直径在Φ14～Φ40之间)，该种陶瓷基材由90％三氧化二铝及10％高温陶瓷浆(高温高份水化合物)挤压成管状经1300℃高温烧焗后成型，这种特别浆料制成的陶瓷管密度高、塑性功能好、在200℃高温下迅速浸60℃暖水中急剧降温下不裂；

所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的表面喷涂有一层发热膜，这种发热膜是一种另类的电热材料，由以下方法制得：将硅、氧化铝、钾、钴等多种天然矿料经多次球磨粉碎用250目筛选，按物理特性以不同原料粉末及比例合搅拌为混合料经高温烧结，在水中急冷凝固，再球磨粉碎250目筛选，变质为多种半导体介质粉末，以不同电压应用区域及要求功率，按半导体介质特性设计，配方比例混合成发热膜基材混合半导体粉末，用高温、高分子浆料搅拌成膜浆胚料(此浆料热膨胀系数与陶瓷基材近似)，再经滚压均匀。把这种膜浆喷涂在陶瓷管表面，焗干除水后放入1350℃～1400℃焗炉中，经长时高温质变制成有一定电阻值发热膜陶瓷管。在陶瓷膜管发热膜两端，以高压高温把纯铝熔解分别喷涂在膜的两端形成电极膜，要紧结在发热膜上形成两端电极圈。用薄不锈钢箍、螺丝连线耳引线，抱紧在电极位中，通电后发热膜将迅速发热。

在陶瓷管内壁喷涂有一种与三氧化二铝物质膨胀系数近似的特殊玻璃釉，该玻璃釉是使用特殊工具进行喷涂的，喷涂后先烤干水再经高温烧结形成一层防渗保釉膜，随后再喷涂烧结一次使其形成一道100％无孔光滑内壁，保证水份子不能任何渗透。该玻璃釉能够保证在高电功率高温度下加热水而不会渗水到膜面，不会产生由于陶瓷管有水触电而引发爆炸破裂。

陶瓷管高效加热原理是这样的：冷水泵入发热陶管中，在陶瓷管有若干层玻璃釉加上陶瓷基材绝缘下，通入交流电电能、热能有99％能量直接传入水中；使热能在无损耗下高效率热传递，使水加热速度快，而陶瓷加热到一定温度下，陶瓷发热表面能产生径向红外线热能，这是陶瓷特性。这是一种免费热能，以径向辐射到水中能节约40％能源。

本发明是用高密度氧化铝陶瓷管为基材，加上陶瓷管电热膜烧结一体的陶瓷电热器，在通电过程中使冷水直接受热。发明克服了氧化铝陶瓷基材能渗透水份子；克服了陶瓷基材在冷水加热过程容易破裂；克服了陶瓷基材在缺水干烧时容易破裂的缺点。高密度氧化铝陶瓷管为基材，加上陶瓷管电热膜烧结一体的陶瓷电热器，具有绝缘性，在加热一温度时，能自动产生红外线幅射热能，在不耗电的状态下，继续给冷水加热。从而达到节省能源损耗，环保节能的效果。本发明具有下述优点：

1、热效率高，升温速度快。同等条件下，本发明的加热器能够将99％的热能直接传入水中，加热时只需传统的电阻式加热器1/2的功率，即可产生相同的电热效果。

2、节能。与传统的电阻式加热器相比，本发明改变了以往家用加热器24小时不间断的加热模式，并有效利用陶瓷管自发产生的红外线能量，能够节约40％以上的能源。

3、安全。传统的燃气式热水器容易发生煤气泄漏，而传统的电阻式加热器长时间使用后其发热管表面容易容易氧化、脱落，常常使其加热的水中带电，严重危害使用者的生命安全，而本发明的加热方式安全可靠。

附图说明

图1为本发明其中一个实施方式的结构示意图；

图2为上盖壳的结构示意图；

图3为本发明陶瓷管结构图；

图4为本发明陶瓷管高效加热原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明一种节能高效的热水加热器，包括一根低温陶瓷发热管1和一根高温陶瓷发热管2，所述的低温陶瓷发热管1和高温陶瓷发热管2的两头分别由陶瓷膜电极13、线耳和导电线17抱紧，并分别放在上、下防漏硅胶板6、7上由上、下盖壳3、4固定，使两陶瓷管形成并联电路；

所述的低温陶瓷发热管1和高温陶瓷发热管2的周边按安规爬电距离装有金属围板5，该金属围板可以防止空间水份进到陶管带电膜上；

所述的上、下盖壳3、4分别有一个管塞塞在陶瓷管内，所述管塞上套有一胶吟14，该胶吟能使陶瓷管不渗漏；

所述的上盖壳3有一入水口和一出水箱，所述的出水箱设有水箱盖15和出水口，出水口上套有胶吟16，该胶吟可使出水口不滴水，旋紧4粒螺丝20则出水箱全封闭；

所述的下盖壳4有一与其啤塑成一体的弯管8，该弯管8将低温陶瓷发热管1和高温陶瓷发热管2连通。

所述的出水箱中安装有水位浮漂10和水位感应器12，所述水位浮漂10内装有磁铁粒11，当陶瓷管内水回流，水位浮漂下降，水位感应器将信号传递给控制芯片，通过电子电路使水泵供水，直至水位感应器感应到水位达到标准即停止供水，可以防止陶瓷在缺水的状态下干烧而破裂。

为了保持气压及盖汽量最少，预防陶瓷管基材因内压过大而破裂，所述上盖壳3内安装有一温度感应器9，该温度感应器9与电脑连接，可提供定量电能使陶瓷管内热水能保持恒温(100℃～102℃)，并保持气压及盖汽量最少，预防陶瓷管基材因内压过大而破裂，

所述导电线17的一端串联有一温控器19和一保险丝18，当温度过高时，温控器能够自动断开电源供应，若温控器或其他电路零件失灵、温度过热，保险丝则会断开电源。

如图3和图4所示，本发明所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管由陶瓷管基材1-1、发热膜1-2和玻璃釉2-2三层结构组成。

所用的陶瓷管基材1-1为氧化铝瓷管，直径在Φ14～Φ40之间，该种陶瓷基材由90％三氧化二铝及10％高温陶瓷浆(高温高份水化合物)挤压成管状经1300℃高温烧焗后成型，这种特别浆料制成的陶瓷管密度高、塑性功能好、在200℃高温下迅速浸60℃暖水中急剧降温下不裂；

所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的表面喷涂有一层发热膜1-2，这种发热膜1-2是一种另类的电热材料，由以下方法制得：将硅、氧化铝、钾、钴等多种天然矿料经多次球磨粉碎用250目筛选，按物理特性以不同原料粉末及比例合搅拌为混合料经高温烧结，在水中急冷凝固，再球磨粉碎250目筛选，变质为多种半导体介质粉末，以不同电压应用区域及要求功率，按半导体介质特性设计，配方比例混合成发热膜基材混合半导体粉末，用高温、高分子浆料搅拌成膜浆胚料(此浆料热膨胀系数与陶瓷基材近似)，再经滚压均匀。把这种膜浆喷涂在陶瓷管表面，焗干除水后放入1350℃～1400℃焗炉中，经长时高温质变制成有一定电阻值发热膜陶瓷管。在陶瓷膜管发热膜1-2两端，以高压高温把纯铝熔解分别喷涂在膜的两端形成电极膜1-3，要紧结在发热膜上形成两端电极圈1-4。用薄不锈钢箍、螺丝连线耳引线，抱紧在电极位中，通电后发热膜1-2将迅速发热。

在陶瓷管内壁喷涂有一种与三氧化二铝物质膨胀系数近似的特殊玻璃釉2-2，该玻璃釉2-2是使用特殊工具进行喷涂的，喷涂后先烤干水再经高温烧结形成一层防渗保釉膜，随后再喷涂烧结一次使其形成一道100％无孔光滑内壁，保证水份子不能任何渗透。该玻璃釉能够保证在高电功率高温度下加热水而不会渗水到膜面，不会产生由于陶瓷管有水触电而引发爆炸破裂。

如图4所示，冷水2-1通入发热陶管中，在陶瓷管若干层玻璃釉2-2以及陶瓷基材1-1的绝缘下，通入交流电电能2-3、热能有99％能量直接传入水中；使热能在无损耗下高效率热传递，使水加热速度快，而陶瓷加热到一定温度下，陶瓷发热表面能产生径向红外线热能2-4，这是陶瓷特性，这是一种免费热能，以径向辐射到水中能节约40％能源。

Claims (7)

1.一种节能高效的热水加热器，包括至少一根低温陶瓷发热管和至少一根高温陶瓷发热管，所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的两头分别由陶瓷膜电极、线耳和导电线抱紧，并分别放在上、下防漏硅胶板上由上、下盖壳固定，使两陶瓷管形成并联电路；所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的周边按安规爬电距离装有金属围板；所述的上、下盖壳分别有一个管塞塞在陶瓷管内，所述的上盖壳有一入水口和一出水箱，所述的出水箱设有出水口并由水箱盖密封，所述的下盖壳有一与其啤塑成一体的弯管，该弯管将低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管连通。

2.根据权利要求1所述的节能高效的热水加热器，其特征在于，所述出水箱中安装有水位浮漂和水位感应器，所述水位浮漂内装有磁铁粒。

3.根据权利要求1所述的节能高效的热水加热器，其特征在于，所述的低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的表面喷涂有一层发热膜。

4.根据权利要求1所述的节能高效的热水加热器，其特征在于，所述低温陶瓷发热管和高温陶瓷发热管的内壁喷焗有若干层玻璃釉。

5.根据权利要求1所述的节能高效的热水加热器，其特征在于，所述上盖壳内安装有一温度感应器，该温度感应器与电脑相连接。

6.根据权利要求1所述的节能高效的热水加热器，其特征在于，所述导电线的一端串联有一温控器和一保险丝。

7.根据权利要求1所述的节能高效的热水加热器，其特征在于，所述管塞和出水口上套有胶吟。

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