[发明专利]抑垢电加热器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电加热装置，具体地说，涉及抑垢电加热器及其制造方 法。

背景技术

所有天然水都含有可溶解的化学物质。这些化学物质中的一些会沉 淀在加热器的发热表面上，形成垢。主要来说，垢包含钙的硫酸盐、碳 酸盐、氧化物等。还可以在垢中发现相对低浓度的镁盐、铝盐和铁盐。

用于加热水和其他液体的常用电加热器包括加热单元，或者更具体 地说，包括电阻加热材料，其将流经该材料的电流转换成热。该单元通 常由包括一层或者更多层电绝缘复合物(compound)的导热鞘封套，该电 绝缘复合物能够进行从加热单元到液体的合理高的热传递。另一方面， 在该鞘表面上形成的垢热传导性差。因此，其积累会导致该单元过热而 不能工作。此外，成块的垢在物理上也会使加热器变形，从而导致其故 障。最后，垢会从加热器表面脱落进入被加热的液体中，从而染污该液 体。

已经提出了各种方案来抑制在加热器上形成垢。例如在以下公开中 揭示了这种技术中的一些：Meineke的美国专利7,299,742、Jackson的美 国专利5,774,627、Tweedy等人的美国专利6,744,978、Eckman的美国专 利5,586,214、Hughes等人的美国专利6,205,291、Shi等人的美国专利 6,571,865以及Linow等人的美国专利6,909,841。

具体地说，美国专利7,299,742公开了一种用于制备热饮的设备，其 包括煮器(boiler)和抑垢装置。该装置包括至少一个定位于所述煮器上、 在所述煮器内部或者在所述煮器区域中的超声发射器。所述超声发射器 被设置成耦合到所述煮器，并激励它以其固有频率振荡。

美国专利6,744,978描述了加热元件及其制作和使用方法。所述加热 元件包括电阻加热材料和设置在所述电阻加热材料上的基本不透水的电 绝缘鞘，以形成具有大约50in³的封套、至少1000W的总瓦特数和不大 于60W/in²的功率密度的有源元件部分。

美国专利6,571,865描述了一种包括暴露的传热面的热水器，其中水 与该暴露的传热面接触。所述传热面包括一层四面体非晶碳和/或类金刚 石碳和/或它们的复合物。所述传热面可以用于水壶、洗衣机、洗碗机和 冷凝器中。

美国专利6,205,291揭示了一种抑垢热水器元件。该热水器元件涂敷 有类金刚石涂层，其具有防止垢形成的低表面张力，并且是导热性的， 这有助于防止过热。例如可以通过在标准热水器元件上涂敷非晶硅附着 层，然后利用脉冲辉光放电处理来施加类金刚石涂层从而制造所述抑垢 热水器元件。

美国专利5,774,627揭示了一种用于热水器的延长寿命电热元件，其 包括每匝线圈具有均匀功率输出的线圈型加热电阻丝。在加热电阻丝通 过导热鞘上的关键区域(例如，半环形管)时，减小元件单位长度上的 线圈匝数以便减小该元件单位长度上的热功率输出。可以通过简单地拉 伸线圈型加热丝以获取元件的单位长度上的期望电阻丝长度来减小在弯 曲区域中元件单位长度上的线圈匝数。单位长度上热输出不同的电阻丝 可以和不同程度的拉伸相结合，以达到期望元件温度。

美国专利5,586,214提供了聚合物加热元件和包含这些元件的热水 器，其利用了与电阻加热材料和待加热的液体接触的聚合物材料。所述 加热元件包括能够在被给予能量时对液体进行加热的导电电阻材料。通 过一体地设置在电阻材料上的聚合物层来使绕组绝缘并保护该绕组。

美国专利6,909,841描述了红外线发射器元件，其包括：由石英玻璃 制成的至少一个发射管，其具有两个端部；在所述发射管中设置的至少 一个电导体，作为辐射源；由石英玻璃制成的冷却管，其围绕所述至少 一个发射管并且所述至少一个发射管与所述冷却管间隔开，并在该冷却 管的端部直接连接到所述至少一个发射管，使得在所述电导体的区域内 在所述至少一个发射管和所述冷却管之间形成至少一个流动支持通道 (flow-supporting channel)；以及金属反射器。所述冷却管在其背向所述 发射管侧被反射器完全覆盖。所述红外发射器元件可以用作特别是用于 高纯度流体的流通式(flow-through)加热器，例如热交换机。