CN201637067U - 一种应用于家用电器的加热液体的装置及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种应用于家用电器的加热液体的装置及家用电器，能于数秒钟的时间内迅速将冷水加热成沸水，并保证冷水煮开所产生的大量蒸汽能及时地从加热液体的装置内排出，使得此装置内不会产生局部干烧而烧坏厚膜加热元件，保证了可靠性和使用寿命。包括：主体、加热元件以及密封圈；加热元件覆盖于所述主体的一侧表面上，即加热元件与主体并排叠放，密封圈设置在加热元件和主体之间的侧周缘将的主体和加热元件密封；主体、加热元件与密封圈包围成一个液体容腔；加热液体的装置设置有出液口和进液口，分别与液体容腔连通；加热元件背向主体的一侧表面设置有加热电阻；出液口的最小截面积不小于16mm2，且出液口与加热电阻的最小距离不小于5mm。
Description
技术领域
本实用新型属于家用电器技术领域，具体涉及一种用来加热液体的家用电器，具体的说，涉及一种应用于家用电器的加热液体的装置及家用电器。
背景技术
用来加热液体的家用电器，即快速高温的家用电器，如电热水壶、咖啡机等。
一般来讲，目前绝大多数的电热水壶，都是一次性将盛水的容器内的所有冷水加热成沸水并且加热时间至少需要数分钟才能将冷水煮沸，这样如果容器内的沸水不能一次性用完的话，水就会冷却到室温而造成能量的浪费。
针对上述缺陷，欧洲专利申请公开文献EP1625772公开的电热水壶中，主体的表面覆盖有辅助元件，辅助元件的表面丝印有加热电阻，也就是采用新型的厚膜加热技术，主体与辅助元件之间形成一条螺旋形的水道，冷水经水道流出后于通电后3秒钟立即将冷水加热至90℃左右由出液口流入杯中，但这种装置无法将冷水加热成100℃的沸水，原因在于当冷水加热至95℃以上时，会产生大量的蒸汽，由于此装置采用一条狭长的螺旋形水道，蒸汽在里面无法及时排出，使加热装置内残余大量蒸汽的地方产生局部干烧，从而使得NTC电阻温度计无法检测到局部干烧的地方，导致丝印电阻发生干烧时烧断。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种应用于家用电器的加热液体的装置及家用电器，能于数秒钟的时间内迅速将冷水加热成沸水，并保证冷水煮开所产生的大量蒸汽能及时地从加热液体的装置内排出，使得此装置内不会产生局部干烧而烧坏厚膜加热元件，保证了此装置的可靠性和使用寿命。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
一种应用于家用电器的加热液体的装置，包括有：一个主体、一个加热元件以及一个密封圈；加热元件覆盖于所述主体的表面上，所述的加热元件包括有丝印的加热电阻；所述主体和所述的加热元件通过密封圈密封，形成一个液体容腔；所述加热液体的装置设置有出液口和进液口，分别与所述液体容腔连通；所述出液口的最小截面积不小于16mm2，且所述出液口与加热电阻的最小距离不小于5mm。
所述出液口位于主体的上部，所述出液口的最小截面积为25~150mm2；且所述出液口与加热电阻的最小距离为10~80mm。
所述主体、所述的密封圈与所述发热元件三者之间形成的液体容腔的容积小于150ml，优选地为15~70ml。
所述的主体具有一条以上的与流水方向一致的凹槽，所述凹槽与加热元件的加热表面共同形成一条以上的流水通道；所述的流水通道具有两条以上，优选地为3~10条。
所述加热液体的装置出液口旁设置有一个蒸汽腔，所述蒸汽腔的截面积大于流水通道的截面积之和。
家用电器，包括有储水器，其中，还包括上述应用于家用电器的加热液体的装置以及流量控制装置，所述加热液体的装置的进液口与储水器连通，流量控制装置安装在所述加热液体的装置的进液口处控制液体的流量。
综上，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的一种应用于家用电器的加热液体的装置及家用电器，由于包括有主体、加热元件以及密封圈；加热元件与主体并排叠放，密封圈设置在加热元件和主体之间的侧周缘将所述的主体和加热元件密封；主体、加热元件与密封圈包围成一个液体容腔；所述加热液体的装置设置有出液口和进液口，分别与所述液体液体容腔连通；所述加热元件背向主体的一侧表面设置有加热电阻；所述出液口的最小截面积不小于16mm2，且所述出液口与加热电阻的最小距离不小于5mm。能于通电后数秒钟之内立即将15～25℃的冷水加热成95℃以上的热水甚至达100℃的沸水，基本上不需要预热时间。无多次加热，即喝即开，无须贮存开水，节约能源。并保证冷水煮开所产生的大量蒸汽能及时地从加热液体的装置内排出，使得此装置内不会产生局部干烧而烧坏厚膜加热元件，保证了此装置的可靠性和使用寿命。并且此装置加热所产生的热量90％以上都由冷水带走，从而不会造成能量的浪费。这种改进的快速加热的液体加热装置，在结构上较简单合理，并保证了此装置在煮沸水时，可靠性和使用寿命都非常高。并能达到快速、节能的效果，特别是能将迅速将冷水加热成100℃的沸水进行杀菌、消毒。
综上所述，本实用新型的应用于家用电器的加热液体的装置及家用电器，其结构简单可靠、能快速将冷水煮沸、节能，使用寿命长。
附图说明
图1是本实用新型应用于家用电器的加热液体的装置的可见主体一侧的立体结构示意图；
图2是本实用新型应用于家用电器的加热液体的装置的可见加热元件一侧的立体结构示意图；
图3是本实用新型应用于家用电器的加热液体的装置的主视结构示意图；
图4是本实用新型应用于家用电器的加热液体的装置的B-B剖面结构示意图；
图5是本实用新型应用于家用电器的加热液体的装置的A-A剖面结构示意图。
图中：
1为加热液体的装置，2为主体，3为钩耳，4为凸台，5为出液口，6为进液口，7为加热元件，8为基板，9为温度传感器，10为加热电阻，11为接地插片，12为凹槽，13为密封圈，14为压紧件，15为加热表面，16为蒸汽腔，17为液体容腔，18为流水通道。
具体实施方式
本实用新型公开了一种应用于家用电器的加热液体的装置，包括有：一个主体、一个加热元件以及一个密封圈；加热元件覆盖于所述主体的表面上，所述的加热元件包括有丝印的加热电阻；所述主体和所述的加热元件通过密封圈密封，形成一个液体容腔；所述加热液体的装置设置有出液口和进液口，分别与所述液体容腔连通；其特征在于：所述出液口的最小截面积不小于16mm2，且所述出液口与加热电阻的最小距离不小于5mm。
所述出液口位于主体的上部，所述出液口的最小截面积优选地为25～150mm2；且所述出液口与加热电阻的最小距离优选地为10～80mm。
所述主体、所述的密封圈与所述发热元件三者之间形成的液体容腔的容积小于150ml，优选地为15~70ml。
所述的主体具有一条以上的与流水方向一致的凹槽，所述凹槽与加热元件的加热表面共同形成一条以上的流水通道；具有两条以上并联方式排列的所述流水通道，其数量优选地为3~10条。
所述加热液体的装置出液口旁设置有一个蒸汽腔，所述蒸汽腔的截面积大于流水通道的截面积之和。
所述主体的材料为塑料或金属。
所述的主体采用扁平板形的或圆筒形结构。
所述进液口位于主体下方。
所述的主体上具有一个接地插片。
所述的主体上具有若干钩耳。
所述的加热元件包括一金属基板，所述基板的一面丝印有加热电阻；另一面与需加热的冷水接触形成加热表面。
所述基板与需加热的冷水接触的加热表面为镜面。
所述的密封圈的截面形状为“U”形。
所述的密封圈上压有一压紧件，并由所述的钩耳折弯压紧加热元件和主体的侧周缘。
所述的加热元件上方安装有一个温度传感器，并且设有与加热电阻相连接的电子电路，用于控制加热装置的温度。
家用电器，包括有储水器，其中，还包括上述应用于家用电器的加热液体的装置以及流量控制装置，所述加热液体的装置的进液口与储水器连通，流量控制装置安装在所述加热液体的装置的进液口处控制液体的流量。
下面通过附图来描述本实用新型的实施例，需要说明的是，本实用新型的技术范围并不受实施例的限定。
实施例：
如图1、2、4所示：所述加热液体的装置1的形状呈方形，具有一主体2，该主体2的材料为金属，优选地为不锈钢，主体2的内表面具有8条凹槽12，四周具有10个钩耳3；主体2的下端一侧设有接地插片11，还设有一进液口6，其上焊接有一进水管；主体2的上端具有凸台4，其上设有出液口5，出液口5的形状为椭圆形，在其它尚未描述的实施例中，出液口4的形状可设计成圆形或其它形状。
如图2、4、5所示：加热液体的装置1还具有一加热元件7，加热元件7的基体为一基板8，基板8一般都制成高横向热导性和低热惯量的形状。
基板8的厚度要根据基础材料而降低到最小值，以便减小热惯量，并增大其传导性能。基板8的材料优选地采用不锈钢，厚度0.8～2mm，外表面上丝印有加热电阻10。
加热电阻10的大致形成的步骤：丝印一层或多层绝缘材料层，然后丝印一层传导膏，丝印一层形成接触点的导电层，最后再丝印一层或多层绝缘材料。这样加热电阻10形成了。
丝印加热电阻10的外表面优选为镜面，这样加热电阻10的丝印的附着力会非常好，使加热元件7的使用更可靠。
基板8的内表面为加热表面15，该表面15优选为镜面，这样当水加热沸腾时所产生的汽泡不会粘附于加热表面15上而于汽泡处使加热元件产生局部干烧。
如图2所示：加热元件7的上方设有一温度传感器9，例如采用NTC热敏电阻，紧靠于加热元件7上，并与控制加热液体的装置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7保持在预定温度。
在初次启动冷的加热液体的装置1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对水进行快速预热。这种预热是非常迅速的，使用者不会有一种等待的感觉。
家用电器的流量控制装置包括有水泵，当该装置1由水泵供水时，要对水泵进行调节。如果水泵的流量过低，加热元件7的温度将上升到高于其设定值，将使加热元件7断电，而水泵仍继续运行。另一方面，如果水泵的流量过高，加热元件7的温度将会下降，并且会立即控制水泵，让它停止运转。
如图1-5所示：加热液体的装置1的主体2的内表面上装有加热元件7，二者的四周装有一“U”形的密封圈13，可以将主体2和加热元件7的端面和侧面进行可靠的密封。密封圈13的上面设有一压紧件14，将密封圈13紧紧压住，以保证密封圈13不会走位，然后再把主体2上的钩耳3进行折弯压紧密封圈13。
主体2与加热元件7的内表面经密封圈13密封后，形成一液体容腔17，液体容腔17包括蒸汽腔16和流水通道18，流水通道18由8条凹槽12与加热表面15形成，8条流水通道采用并联方式排列，每条流水通道18的高度约3mm，宽度约3～10mm，这样可增大加热冷水的传热面积。在其它尚未描述的实施例中，流水通道18可在2～10条的范围内变动。
流水通道18的位置与加热元件7上的丝印的加热电阻10的轨迹相对正，这样可保证加热电阻10所产生的热量的绝大部分由流水通道18内所流过的水带走。
由于液体容腔17大部分由体积较小的流水通道18组成，因此液体容腔17的容积可以做得比较小，优选地为15～70ml的容量，这样可以保证能快速地将液体容腔17内所贮存的水加热。
如图3所示：出液口5距离产生热能的加热电阻10最上端的丝印轨迹的高度为H，优选地为10～80mm，当加热液体的装置将冷水加热至95℃以上时，水就开始沸腾，沸腾的高度最高可达50mm，经过多次实验证明，当高度H为30mm左右时，加热电阻10的丝印加热轨迹之处基本不会有水产生沸腾，就可以避免加热区域出现局部干烧的现象；而当高度H小于5mm时，就会有丝印加热轨迹之处产生局部干烧现象。
主体2上的出液口5的出水截面积也是一个非常重要的参数，经过多次实验证明，该装置1的出液口5的截面积不小于15mm2时，则能保证热水与蒸汽都能由出液口快速地排出，不会使大量的蒸汽滞留于该装置1的液体容腔17内，这样就可避免加热元件7产生局部干烧。出液口5的截面积可以尽可能地做大，但也不能无限增大，因为截面积太大的话，该装置的外形会太大，会使机器的体积增大。根据反复实验的结果，出液口5的截面积优选地为25～150mm2，这样较为理想。
如图5所示：所述装置1上方蒸汽腔16的截面积大于流水通道18的截面积，蒸汽可迅速到达此区域，让蒸汽不会滞留在加热表面15，可防止发生局部干烧；而且蒸汽腔16与出液口5相邻，蒸汽可迅速由出液口5排出。而且蒸汽腔16将数条流水通道18加热的水汇集在一起，聚成较多的水量，也可以及时地将液体容腔17内有局部缺水的地方进行及时的补充。
在其它实施例中，可以将该装置1的上方分成一个出液口和一个蒸汽出口；达到水汽分离的效果；可以将该装置1制作成圆柱形或圆筒形，或其它形状；也可以将该装置1的主体2制成塑料件。
可以理解以上变动是在本实用新型的范围之内。
综上所述，本实用新型中的加热液体的装置，能实现将冷水快速煮沸的功能，在结构上较简单合理，并保证了此装置在煮沸水时，可靠性和使用寿命都非常高。并能达到快速、节能的效果。
由于本实用新型采取了上述技术方案，加热液体的装置由主体、加热元件和密封圈形成一个容积很小的液体容腔，使得液体容腔内只能贮存较少的水，当加热元件的功率做到较大值时，如功率为1500～3500W时，数秒钟之内能迅速地将冷水加热至95～100℃，达到快速加热的效果。
根据公式：m＝Q1/(c×ΔT)，其中已知的Q1为热量，c为水的比热，ΔT为绝对温升
当加热元件的功率为3000W时，能于10秒钟之内将70ml温度为20℃的冷水加热至沸水。
当液体容腔内的水超过70ml时，则加热的时间太长，达到十五秒以上的预热时间，这样使用者等待的时间太长，达不到快速加热的效果。因此优选为15～70ml的容量。
由于本实用新型采取了上述技术方案，加热元件采用丝印的加热电阻，该加热电阻丝印于加热元件的不锈钢基板一面，所述基板的另一面能与所述液体容腔内的水接触，因此加热电阻所产生的热量能迅速地传递给所需加热的水，热量的利用率高达95％，这样所述装置就能达到快速、节能的效果。
由于加热液体的装置将冷水加热至95℃以上时，如加热元件的功率为3000W时，根据公式：m＝Q1/(c×ΔT)，可计算出每秒钟能将20℃的冷水加热至沸水的水量最多达9.3克，这相当于开水的流量为9.3毫升/秒，因此出液口最大出水截面积达9.3mm2；而且冷水加热至95℃以上时会产生大量的蒸汽，根据反复实验证明，将1500ml冷水加热成开水需4分钟左右，能产生40克左右的蒸汽，这相当于每秒钟能产生体积为200ml的蒸汽量。当该装置的出液口的截面积小于15mm2时，由于出液口的截面积太小，所述装置的液体容腔内的蒸汽无法及时排出，残余于该装置的液体容腔内的蒸汽密集的地方，水无法通过，这样就会导致加热元件产生局部的干烧，当发生干烧的地方不在温度传感器附近时，温度传感器无法感应到干烧之处的温度，从而导致加热元件烧坏。
由于本实用新型采取了上述技术方案，该装置的出液口的截面积不小于15mm2时，则能保证热水与蒸汽都能由出液口快速地排出，不会使大量的蒸汽滞留于该装置的液体容腔内，这样就可避免加热元件产生局部干烧。出液口的截面积可以尽可能地做大，但也不能无限增大，因为截面积太大的话，该装置的外形会太大，会使机器的体积增大。根据反复实验的结果，出液口的截面积优选地为25～150mm2，这样较为理想。
由于本实用新型采取了上述技术方案，当加热液体的装置将冷水加热至95℃以上时，水就开始沸腾，沸腾的高度最高可达50mm，如该装置的出液口距离所述加热元件最上端丝印的加热电阻的高度小于5mm时，水在沸腾的过程中，有的加热表面的局部会经常缺水，从而产生局部的干烧，严重时会导致加热元件烧坏；因此该装置的出液口距离所述加热元件最上端丝印的加热电阻的高度必须不小于5mm，优选地为10～80mm，当水沸腾时，由于该装置的液体容腔内所沸腾的区域没有用于加热的加热电阻，所以就可以避免加热区域产生干烧。
由于本实用新型采取了上述技术方案，所述装置上方的截面积大于流水通道的截面积，所述装置上方则形成一个容积较大的蒸汽腔，蒸汽可迅速到达此区域，让蒸汽不会滞留在加热表面，可防止发生局部干烧；而且蒸汽腔与出液口相邻，蒸汽可迅速由出液口排出。
由于本实用新型采取了上述技术方案，所述基板与需加热的冷水接触的表面必须光滑，最好为镜面，当水加热沸腾时所产生的汽泡不会粘附于加热表面上而于汽泡处使加热元件产生局部干烧。
由于本实用新型采取了上述技术方案，所述凹槽与加热元件的加热表面形成的流水通道具有两条以上，由水泵供应到加热液体的装置的液体容腔内的冷水，由数条流水通道流过加热元件的加热表面，这样有助于增大蒸汽流动的空间，可以让蒸汽从流水通道迅速上升到蒸汽腔内，由出液口排出。如专利文献EP1625772公开的这种装置中，采用一条螺旋形的流水通道，当水加热至95℃以上时，产生大量的蒸汽会滞留于截面积狭小的流水通道内，造成加热元件发生局部干烧而烧坏。因此，流水通道多，对水加热至95℃以上是有益的，优选地为3～10条。
由于本实用新型采取了上述技术方案，所述装置的液体容腔内加热水的温度是呈梯度分布的，液体容腔下方的温度低，上方的温度高，因此造成整个加热元件各个位置的热变形不一样，本实用新型的密封圈的截面形状为“U”形，这样可防止所述装置的各部件装配后限制住加热元件的变形的伸缩，使加热元件产生内应力，从而造成加热元件上的丝印层在内应力的作用下产生剥落而损坏。
由于本实用新型采取了上述技术方案，所述的流水通道与所述加热元件上的丝印加热电阻的轨迹相对正，从而增大了加热的效率，大大提高了冷水接受热能的能力。这也是实现冷水快速加热的基本条件之一。
由于本实用新型采取了上述技术方案，温度传感器布置在加热元件上，而且加热液体的装置连接有电气/电子电路，用于把加热元件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。
上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本实用新型范围内，进行的各种改进和变化，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (14)
1.一种应用于家用电器的加热液体的装置，包括有：一个主体、一个加热元件以及一个密封圈；加热元件覆盖于所述主体的表面上，所述的加热元件包括有丝印的加热电阻；所述主体和所述的加热元件通过密封圈密封，形成一个液体容腔；所述加热液体的装置设置有出液口和进液口，分别与所述液体容腔连通；其特征在于：所述出液口的最小截面积不小于16mm2，且所述出液口与加热电阻的最小距离不小于5mm。
2.根据权利要求1所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述出液口位于主体的上部，所述出液口的最小截面积为25~150mm2；且所述出液口与加热电阻的最小距离为10~80mm。
3.根据权利要求2所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述主体、所述的密封圈与所述发热元件三者之间形成的液体容腔的容积小于150ml。
4.根据权利要求3所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述液体容腔的容积为15~70ml。
5.根据权利要求4所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述的主体具有一条以上的与流水方向一致的凹槽，所述凹槽与加热元件的加热表面共同形成一条以上的流水通道。
6.根据权利要求4所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述加热液体的装置出液口旁设置有一个蒸汽腔，所述蒸汽腔的截面积大于流水通道的截面积之和。
7.根据权利要求5所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述流水通道数量优选地为3~10条。
8.根据权利要求1至7中任何一项所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述的主体采用扁平板形的或圆筒形结构。
9.根据权利要求7所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述加热液体的装置(1)的形状呈方形，主体的材料为塑料或金属；主体(2)的内表面具有8条凹槽(12)，四周具有10个钩耳(3)；主体(2)的下端一侧设有接地插片(11)，还设有一进液口(6)，其上焊接有一进水管；主体(2)的上端具有凸台(4)，其上设有出液口(5)，出液口(5)的形状为椭圆形。
10.根据权利要求7所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述加热元件的基体为一基板(8)，厚度为0.8~2mm，外表面上丝印有加热电阻(10)；加热电阻(10)的外表面为镜面，基板(8)的内表面为加热表面(15)，所述加热表面(15)为镜面。
11.根据权利要求1至7中任何一项所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述的密封圈的截面形状为“U”形；所述的密封圈上压有一压紧件，所述钩耳折弯压紧加热元件和主体的侧周缘。
12.根据权利要求1至7中任何一项所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述的加热元件上方安装有一个温度传感器。
13.根据权利要求7所述的一种应用于家用电器的加热液体的装置，其特征在于：所述液体容腔(17)包括蒸汽腔(16)和流水通道(18)，流水通道(18)由8条凹槽(12)与加热表面(15)形成，8条流水通道采用并联方式排列，每条流水通道(18)的高度为3mm，宽度范围为3~10mm，流水通道(18)的位置与加热元件(7)上的丝印的加热电阻(10)的轨迹相对正。
14.家用电器，包括有储水器，其特征在于：还包括如权利要求1至7、9、10、13中任何一项所述的应用于家用电器的加热液体的装置以及流量控制装置，所述加热液体的装置的进液口与储水器连通，流量控制装置安装在所述加热液体的装置的进液口处控制液体的流量。
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