用于加熱液體的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于加熱液體的裝置，特別是一種主要用于把水加熱到低于蒸汽態(tài)溫度的用于加熱液體的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—般，在需要連續(xù)出熱水的加熱電器中，將發(fā)熱電阻絲通過絕緣層的包裹或填充，鑲嵌于導(dǎo)熱系數(shù)較好的鑄鋁中，同時將不銹鋼管折彎形成連續(xù)的液體流道，鑲嵌于鑄鋁中。
[0003]因為發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量不能直接和水進行熱交換，需要先將鑄鋁加熱到一定溫度，鑄鋁上的熱量通過不銹鋼管液體流道和水產(chǎn)生熱交換。由于鋁的熱慣量大，會存在以下問題:1、在開機時，需要等待較長的時間15至30S(秒)預(yù)熱，才能將鑄鋁加熱到需要的溫度；
2、如果在連續(xù)出熱水的情況下，發(fā)熱電阻絲產(chǎn)生的熱量不能及時跟上液體吸收的熱量，會導(dǎo)致鑄鋁的溫度下降，如果需要的水溫不能下降，需要繼續(xù)等待加熱;3、如果加熱器處于待機中，需要用控制來恒定鑄鋁的溫度，造成能源的浪費；4、帶有這種高熱慣量的鑄鋁加熱器，必須通過預(yù)熱來獲得恒定溫度的水，在連續(xù)出水時，水溫不能恒定。因為高熱量的慣性，更不能實現(xiàn)水溫的連續(xù)變化調(diào)節(jié)。同時鑄鋁的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，體積大，重量重。
[0004]基于以上的問題，有一些方案去改善，如在不銹鋼厚膜圓管內(nèi)做塑料液體流道，來避免熱慣量的影響，塑料具有一定的硬度，需要套入不銹鋼外管中，能夠輕松地套入不銹鋼圓管內(nèi)，尺寸配合需要減小塑料液體流道的外徑，不能實現(xiàn)緊配合。安裝沒有問題，但會帶來密封的問題，致使水不能完全按照液體流道的流向流動，總有一部分水會從密封不嚴(yán)實的縫隙處走捷徑，水流通道一定，必然會導(dǎo)致一部分水不流動，成為死水，在該處持續(xù)加熱，最終導(dǎo)致氣化，產(chǎn)生蒸汽噴出，出水?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù)，同時因為塑料盒金屬間的密封只能依靠密封圈密封，不能實現(xiàn)儲壓8至1bar的要求，在常壓中，也可能因為速率或密封圈在高溫的環(huán)境長期使用而出現(xiàn)老化，出現(xiàn)漏液的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，加熱響應(yīng)速度快、能耗低的用于加熱液體的裝置。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種用于加熱液體的裝置，包括分別呈筒狀結(jié)構(gòu)的主體和發(fā)熱元件，發(fā)熱元件套在主體表面外，發(fā)熱元件由外管和印制在外管外表面的發(fā)熱電路構(gòu)成，其特征在于，所述主體由內(nèi)管和螺旋線構(gòu)成，內(nèi)管兩端分別與外管兩端密封配合，外管與內(nèi)管之間形成內(nèi)腔，螺旋線由支撐內(nèi)芯和軟套構(gòu)成，軟套套設(shè)在支撐內(nèi)芯外，螺旋線緊緊地螺旋繞設(shè)在內(nèi)管外周;螺旋線壓緊在外管與內(nèi)管之間的內(nèi)腔中，其中，螺旋線、內(nèi)管和外管內(nèi)壁共同圍成螺旋形的液體流通路徑，主體對應(yīng)液體流通路徑的上下兩端設(shè)有出液通道和進液通道。
[0007]螺旋形的液體流通路徑限定了液體螺旋流動，從而可以與發(fā)熱元件做充分的熱交換。為了液體和發(fā)熱元件實現(xiàn)大面積的熱交換，主體元件和發(fā)熱元件的接觸面積要足夠小，保證發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量及時傳遞給液體，所以采用螺旋線分隔出螺旋形的液體流通路徑，減小螺旋線與外管接觸面積。同時也可以讓發(fā)熱電阻上被主體元件覆蓋部分的溫度不會過高，對主體發(fā)熱元件有益。為了液體流動順暢，需要螺旋狀的液體流通路徑具有一定的線速度和角速度，即液體通道道的布置需要一定的傾斜角度，不至于在液體通道上形成阻力。因為液體受熱后比重下降，熱的液體總是會向上流動。
[0008]本發(fā)明的目的還可以采用以下技術(shù)措施解決:
作為更具體的一方案，所述外管和內(nèi)管均為不銹鋼圓管，內(nèi)管兩端分別與外管兩端通過焊接方式密封。
[0009]所述內(nèi)管兩端分別設(shè)有外翻邊，外翻邊與外管端口密封。為了實現(xiàn)儲壓，在主體兩端向外翻邊，再套入發(fā)熱元件后，用焊接的方式將主體和發(fā)熱元件形成密封結(jié)構(gòu)，保證〈50Bar的儲壓能力。焊接能可靠實現(xiàn)密封，液體不會泄露。
[0010]作為進一步的方案，所述內(nèi)管中心形成空腔，空腔內(nèi)設(shè)有進液管和出液管，進液管和出液管分別與進液通道和出液通道連通。由于內(nèi)管采用0.5至1.0mm的不銹鋼管，在管內(nèi)形成一個空腔，減小不銹鋼的質(zhì)量，減小熱慣量。
[0011]作為更佳的方案，所述外管和內(nèi)管的壁厚分別為0.5mm至1mm。所述螺旋線的內(nèi)芯為不銹鋼絲，軟套為硅膠套或塑料套(優(yōu)選硅膠套)，內(nèi)芯直徑為0.5mm至3mm，軟套壁厚為
0.5mm至3mm ；不銹鋼絲兩端與內(nèi)管焊接固定。
[0012]此款用于加熱液體的裝置的主體由內(nèi)管和螺旋線構(gòu)成，主體熱慣量小于鋁的熱慣量，同時通道內(nèi)的殘余水為6ml。加熱元件具有有絲印在與面對主體的表面相對表面上的加熱電阻。主體的鋼管厚度為0.5mm，如果按照2000W的規(guī)格計算，長度為62mm,外徑為43mm，重量為3.14mm*43mm*62mm*0.5mm/1000*7.9g/cm3=33.14g，不銹鋼的比熱為0.49J/(g.°C)，如果將25°C的主體加熱至85°C，加熱吸收的熱量為:0.49J/(g.°C)*33.14g*(85-25)°C ?97幻。加熱時間需要:9741/20001?0.483，即單獨考慮主體的熱慣量，僅需要28即可以溫升65°C。加熱管內(nèi)的殘余水為6ml=6g，如果從25°C加熱至85°C，吸收的熱量為:4.2X/(g.°C)*6g*(85-25)°C=1512J。加熱時間需要:1512J/2000W?0.76S，即需要將主體和殘余水溫升600C 的時間僅需要0.48S+0.76=1.24S。
[0013]同時，由于加熱電阻和不銹鋼之間的厚度僅83um左右的絕緣材料，并且與良好的橫向熱導(dǎo)系數(shù)不銹鋼結(jié)合在一起，因而輔助發(fā)熱元件的熱慣量也很小，也減少了熱量流失。這樣，由于這種絲印型發(fā)熱元件能在朝向液體的大表面上均勻加熱，所以提高了發(fā)熱元件總的熱導(dǎo)效率。
[0014]液體很快并幾乎全部接受從絲印電阻傳遞過來的熱量，于是液體就能在一瞬間加熱。所以當(dāng)裝置不工作時，并不需要提供大量的能量來使它保持夠高的溫度，在此時的加熱裝置的能量消耗為零。
[0015]所述發(fā)熱電路包括依次印燒在外管外壁的絕緣底層、發(fā)熱電阻和絕緣外層，絕緣底層上還設(shè)有與發(fā)熱電阻導(dǎo)電接觸的加熱供電輸入端。所述發(fā)熱電阻盡可能正對液體流通路徑，使得發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量盡量被流經(jīng)液體流通路徑的液體吸收。同時，發(fā)熱電阻的軌跡在進出液通道形成的液面之間，即進出液通道形成的液面包含發(fā)熱電阻的軌跡，確保工作時，發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量及時傳遞液體，不至于因為過熱而燒毀發(fā)熱電阻。
[0016]所述發(fā)熱電阻至少由一層電阻漿燒結(jié)而成，其從上至下設(shè)有多條，各條發(fā)熱電阻相互平行，相鄰兩條發(fā)熱電阻之間通過導(dǎo)電引橋串聯(lián)，上下兩端的發(fā)熱電阻分別與加熱供電輸入端導(dǎo)電連接。
[0017]所述發(fā)熱電路的絕緣底層上還設(shè)有溫控器件。
[0018]所述溫控器件包括控溫用感溫器件和/或防干燒用感溫器件，發(fā)熱電路上還設(shè)有與溫控器件電性連接的溫度采集電極;其中，控溫用感溫器件設(shè)置在靠近出液通道處、并盡量遠離發(fā)熱電阻；防干燒用感溫器件位于發(fā)熱電阻旁。由于控溫用感溫器件的目的主要是探測出液溫度、并反饋至控制電路，控制電路根據(jù)實測出液溫度數(shù)據(jù)與用戶設(shè)定出液所需溫度進行比較，自動調(diào)節(jié)發(fā)熱電阻的功率，實現(xiàn)準(zhǔn)確控溫。因此，控溫用感溫器件盡量靠近出液通道可以獲得最接近出液通道的液溫，但同時又要遠離發(fā)熱電阻，以免被發(fā)熱電阻影響其測量的數(shù)據(jù)，即控溫用感溫器件在液體離開了正對的發(fā)熱電阻的路徑之后、出口之前的正對液體的位置。發(fā)熱電阻對液體流通路徑中液體進行加熱時，發(fā)熱電阻與液體發(fā)生熱交換，所以溫度下降，但如果缺乏液體時，發(fā)熱電阻的溫升很快，出現(xiàn)過溫狀態(tài)，所以，防干燒用感溫器件需要設(shè)置在靠近發(fā)熱電阻的位置。
[0019]本發(fā)明的有益效果如下:
(1)此款用于加熱液體的裝置能減少開機預(yù)熱等待時間在3秒左右，連續(xù)出水溫度穩(wěn)定，在待機時，不需要依靠加熱來維持鑄鋁的溫度；
(2)此款用于加熱液體的裝置能避免因為液體流道和不銹鋼厚膜加熱器之間的縫隙，帶來的串水問題引起氣化，帶來的出水蒸汽和不連續(xù)出水；
(3)此款用于加熱液體的裝置將內(nèi)管和外管采用焊接的方式密封，可以承受儲壓〈50bar的要求，避免長期使用漏液；
(4)此款用于加熱液體的裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉；
(5)此款用于加熱液體的裝置能迅速產(chǎn)生溫度在60°C到98°C之間的水，同時需要儲壓〈50bar，可適用于電咖啡壺、濃咖啡制作器和飲料加熱器等，滿足對咖啡或飲料口感及營養(yǎng)的萃?。?br> (6)此款用于加熱液體的裝置能在初始及任意時刻得到連續(xù)穩(wěn)定溫度或變化溫度的水。
【附圖說明】
[°02°]圖1為本發(fā)明一實施例分解結(jié)構(gòu)不意圖。
[0021]圖2為圖1裝配后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為圖3的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
參見圖1至圖4所示，一種用于加熱液體的裝置，包括分別呈筒狀結(jié)構(gòu)的主體20和發(fā)熱元件10，發(fā)熱元件10套在主體20表面外，發(fā)熱元件10由外管I和印制在外管I外表面的發(fā)熱電路構(gòu)成，其特征在于，所述主體20由內(nèi)管6和螺旋線5構(gòu)成，內(nèi)管6兩端分別與外管I兩端密封配合，外管I與內(nèi)管6之間形成內(nèi)腔，螺旋線5由支撐內(nèi)芯和軟套構(gòu)成，軟套套設(shè)在支撐內(nèi)芯外，螺旋線5緊緊地螺旋繞設(shè)在內(nèi)管6外周；螺旋線5壓緊在外管I與內(nèi)管6之間的內(nèi)腔中，其中，螺旋線5、內(nèi)管6和外管I內(nèi)壁共同圍成螺旋形的液體流通路徑7，主體20對應(yīng)液體流通路徑7的上下兩端設(shè)有出液通道62和進液通道63。
[0025]所述外管I和內(nèi)管6均為不銹鋼圓管，內(nèi)管6兩端分別與外管I兩端通過焊接方式密封。
[0026]所述外管I和內(nèi)管6的壁厚分別為0.5mm至1mm。
[0027]所述內(nèi)管6兩端分別設(shè)有外翻邊64，外翻邊64與外管I端口密封。
[0028]所述內(nèi)管6中心形成空腔61，空腔61內(nèi)設(shè)有進液管66和出液管65，進液管66和出液管65分別與進液通道63和出液通道62連通。
[0029]所述發(fā)熱電路包括依次印燒在外管I外壁的絕緣底層2、發(fā)熱電阻3和絕緣外層，絕緣底層2上還設(shè)有與發(fā)熱電阻3導(dǎo)電接觸的加熱供電輸入端32。
[0030]所