[發明專利]一種帶有金屬陶瓷發熱體的膽內液體熱交換器

在審

• 申請號: 202011415981.8
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112413884A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 王相臣;鄭勸文;趙慧婷
• 申請（專利權）人: 艾銳斯電子（深圳）有限公司
• 主分類號: F24H1/10
• 分類號: F24H1/10;F24H9/00;F24H9/02;F24H9/18;F24H9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種帶有金屬陶瓷發熱體的膽內液體熱交換器，其包括耐高溫傳熱外殼和金屬陶瓷發熱體，所述耐高溫傳熱外殼設有供液體通過的內流腔，所述金屬陶瓷發熱體包括一體連接的發熱段和過熱緩沖段，所述發熱段位于內流腔中且發熱功率額定，所述耐高溫傳熱外殼由一體連接的外殼主體和無孔傳熱部組成，所述過熱緩沖段組裝于外殼主體上，所述無孔傳熱部的內側面熱接觸于發熱段，所述無孔傳熱部的外側面安裝有溫度開關，所述溫度開關基于無孔傳熱部的溫度是否超過溫度閾值以控制金屬陶瓷發熱體通斷電。本申請具有提高MCH的溫度監測靈敏度以防止MCH過熱干燒的效果。

技術領域

本申請涉及快速加熱器的領域，尤其是涉及一種帶有金屬陶瓷發熱體的膽內液體熱交換器。

背景技術

現有的MCH金屬陶瓷發熱體具有發熱快、高熱傳導、高絕緣、高節能、高溫下無明火、極佳的水電分離、不易結水垢等極佳的電器特性，但是限制其投入商用的不足之處在于，金屬陶瓷的比熱容大，熱慣性大，實驗測得，常溫水和沸水的比熱容均接近為4210J/kg﹒K，金屬陶瓷的比熱容在22°C為7790.1 J/kg﹒K，在427°時為11482.2J/kg﹒K，在727°C時為12239.9 J/kg﹒K，顯然，在高溫下，金屬陶瓷的比熱達到了水的數倍，在斷電后金屬陶瓷發熱體內部的熱量繼續向表面擴散，使得MCH金屬陶瓷發熱體表面溫度繼續往上升，按實驗數據，在發熱體表溫100℃時斷電，表溫最高會升到200℃左右；在表溫200℃時斷電，表溫最高會升到350℃左右。由于MCH金屬陶瓷發熱體升溫速率非常快，10秒內可升溫200℃，若沒有高靈敏的斷電裝置，發熱體表面最高溫度可達500℃以上，其帶來的高溫容易對電器設備中密封件或導線的絕緣層等組件造成不可逆損害，從而導致安全隱患。綜上，MCH金屬陶瓷發熱體的熱慣性問題一直無法克服，致使問世以來，一直無法應用在家電液體加熱領域上。

發明內容

為了提高MCH的溫度監測靈敏度以防止MCH過熱干燒，本申請提供一種帶有金屬陶瓷發熱體的膽內液體熱交換器。

本申請提供的一種帶有金屬陶瓷發熱體的膽內液體熱交換器，采用如下的技術方案：

一種帶有金屬陶瓷發熱體的膽內液體熱交換器，包括耐高溫傳熱外殼和金屬陶瓷發熱體，所述耐高溫傳熱外殼設有供液體通過的內流腔，所述金屬陶瓷發熱體包括一體連接的發熱段和過熱緩沖段，所述發熱段位于內流腔中且發熱功率額定，所述耐高溫傳熱外殼由一體連接的外殼主體和無孔傳熱部組成，所述過熱緩沖段組裝于外殼主體上，所述無孔傳熱部的內側面熱接觸于發熱段，所述無孔傳熱部的外側面安裝有溫度開關，所述溫度開關基于無孔傳熱部的溫度是否超過溫度閾值以控制金屬陶瓷發熱體通斷電。

通過采用上述技術方案，當液體流入內流腔時，液體與發熱段進行熱交換，由于金屬陶瓷發熱體具有較高的熱慣性，也就是說溫度的變化相比于電流的變化具有滯后性，因此通常不采用控制電流改變發熱溫度的方法。由于熱交換速率與溫度差相關，因此當內流腔中液體流速越高時，液流的平均換熱速率就越快，因此在本方案中采取的做法是，發熱段保持額定的發熱功率，再通過改變內流腔中液流的流速以實現對出液溫度的調節。

為了實現液體即熱即用，通常金屬陶瓷發熱體的發熱功率會設置較高，如2KW的功率，在該高加熱功率下，一旦液流速度變慢甚至斷流容易使得液體快速沸騰，沸騰將會產生大量的蒸汽，蒸汽將會減小金屬陶瓷發熱體和液流的接觸面積，進一步加劇金屬陶瓷發熱體的溫度上升，從而導致干燒的發生。因此在本液體熱交換器中，外殼由陶瓷材料制成，陶瓷材料具有耐高溫且傳熱效率高的特點。無孔傳熱部與發熱段進行熱接觸，能夠將發熱段的熱量快速傳導到溫度開關上，因此該結構具有對熱檢測高靈敏度的特點。當溫度開關測得發熱段過熱時，溫度開關控制發熱段斷電，阻止熱量的進一步產生，防止金屬陶瓷發熱體過溫導致內部液體劇烈沸騰而發生干燒，從而避免發生干燒導致液體熱交換器整體過熱而影響外部設備。