一种PTC加热器的制作方法

一种ptc加热器
技术领域
1.本实用新型涉及加热器技术领域，尤其涉及一种ptc加热器。


背景技术：

2.传统的不锈钢杯式加热器，具有发热管表面温度高，容易结水垢甚至爆管，管内压力大导致爆管，焊接要求高，容易漏水，不可干烧等问题。电磁感应环绕式加热器，具有热辐射、磁场辐射对控制系统破坏大，故障率高；附加高频电源电路耗电较多，电磁-热的转换效率低；会产生对人体有害的电磁辐射；体积较大等问题。
3.中国专利申请号为cn201520294410.1，公告日为2015-11-18日公开的一种乳白石英玻璃管电热液体加热器，包括乳白石英玻璃管、电加热体、电加热体电极，乳白石英玻璃管的外壁设置有电加热体，电加热体的电极端设有横向金属电极或竖向金属电极，所述乳白石英玻璃管的管壁由内向外，分为两层，内层为疏松层，外层为致密层，内层表面由微小气泡形成有表面乳化波棱，外壁光滑。
4.但是该技术方案中乳白石英玻璃管具有具有表面温度高，影响周围电器元件的稳定性；热利用率偏低；不可干烧等问题，使得该乳白石英玻璃管电热液体加热器使用存在部分问题。
5.同时，在冬天使用热水时，出水管刚出来的水为冷水，冷水冻手，人在有需要必须要使用热水时，出水管的出水端流出的冷水只能直接排放掉，从而造成浪费。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是针对现有技术的部分不足之处，提供一种ptc加热器，通过pct半导体陶瓷材料作为加热元件，并均匀布置在管体上，使得ptc加热元件对管体的发热及导热均匀，能够降低或避免管体与水的接触面产生加热气泡，从而提高ptc加热器对水的加热效率；通过控制出水端冷水的温控组件能够实现将管体出水端的冷水临时存储，从而避免了冷水直接被排放掉造成浪费的问题发生。
7.为实现上述部分目的，本实用新型提供如下技术方案：一种ptc加热器，包括：
8.管体；
9.ptc加热元件，所述ptc加热元件为环形，ptc加热元件均匀嵌入管体壁内中或ptc加热元件均匀贴合于管体外壁；
10.设有开关的电源，所述ptc加热元件与电源的开关电性连接；
11.所述管体的出水端设有用于控制出水端冷水的温控组件。
12.所述温控组件包括：
13.一号阀门；
14.二号阀门，所述一号阀门和二号阀门依次设置于出水端；
15.弹性储水容器，所述弹性储水容器设置于一号阀门和二号阀门之间，弹性储水容器位于管体下端且与管体连通；
16.延时组件，所述延时组件设于所述一号阀门和二号阀门之间。
17.所述延时组件用于一号阀门打开时延时驱动二号阀门打开且一号阀门关闭时驱动二号阀门及时关闭。
18.所述弹性储水容器为弹性囊体，所述弹性囊体与管体下端倾斜连通，且倾斜方向背向水流方向。
19.所述延时组件包括：
20.一号齿轮，所述一号齿轮套设于一号阀门上部，所述一号齿轮为环形齿轮；所述一号齿轮的内壁设置有凹凸部；
21.二号齿轮，所述二号齿轮套设于二号阀门上部并与二号阀门外壁连接；
22.弹性件，所述弹性件的一端连接一号齿轮的内壁，弹性件的另一端连接在一号阀门的外壁上；
23.伸缩杆，所述伸缩杆设置于一号阀门上部外壁上，伸缩杆的另一端位于一号齿轮的凹凸部处。
24.所述凹凸部的内凹部分为弧形槽，所述弧形槽以阶梯的形式均匀布置在一号齿轮的内壁上，且所述弧形槽由浅到深的方向与一号阀门旋转关闭的方向相同。
25.所述ptc加热元件为pct半导体陶瓷材料。
26.所述ptc加热元件的加热功率大小维持管体内壁对水的加热温度在150℃至260℃之间。
27.所述管体为金属材料且其内表面涂覆有绝缘纳米抗氧化层。
28.弹性保温套，所述弹性保温套包裹管体和ptc加热元件整体；所述弹性保温套均为耐热材料。
29.本实用新型的有益效果在于：
30.（1）本实用新型通过将ptc加热元件均匀布置在管体上，能够使得ptc加热元件与管体形成较大的接触面，使得ptc加热元件对管体的发热及导热均匀，能够降低或避免管体与水的接触面产生加热气泡，而气泡会隔离热能传导，因此，通过将ptc加热元件均匀设置在管体上能够提高ptc加热器对水的加热效率。
31.（2）本实用新型通过使用ptc半导体陶瓷材料作为加热元件，ptc半导体陶瓷材料具有在加热时只产生热能而没有光耗的效果，从而使得ptc半导体陶瓷材料在通电后，电能转化为热能的效率提高，使得ptc半导体陶瓷材料热效率高，减少了电能转化为光能的损耗问题，进而使得ptc加热器相比较传统电锅炉及电磁炉更为节能。
32.（2）本实用新型通过使用ptc半导体陶瓷材料作为加热元件，ptc半导体陶瓷材料一般加热温度维持在400℃以下，而大多数物品的燃点在℃以上，且ptc半导体陶瓷材料由于只发热不发光，具有把干纸放在通电的ptc半导体陶瓷材料上也不会使纸张燃烧的优点，而电热管和电热丝的加热温度一般在400℃以上，均能使常见物品燃烧，因此，ptc加热器具有降低或避免出现明火的优点。
33.（4）本实用新型通过使用ptc半导体陶瓷材料作为加热元件，若是管道内无水使得ptc加热器空载，在ptc半导体陶瓷材料表面温度达到200℃时，ptc半导体陶瓷材料的电阻值会急剧上升，此时ptc半导体陶瓷材料将会变成绝缘体，从而使得电路变为断路而保护了整个电路，在ptc半导体陶瓷材料表面温度降低或管体内通水时，ptc半导体陶瓷材料又将
重新能够导电并继续实现加热功能，从而使得ptc加热器即使长时间无水干烧也不易烧坏，提高了ptc加热器的使用寿命和使用安全性。
34.（5）本实用新型中，ptc加热元件的加热功率维大小持管体内壁对水的加热温度在150℃~260℃之间，以避免或降低ptc加热元件的加热功率维持管体内壁对水的加热温度过高而导致管体内壁上易凝结水垢的问题发生，从而避免降低ptc加热器对水的加热效率。
35.（6）本实用新型中，通过弹性保温套对管体和ptc加热元件整体外表面进行包裹，一方面避免ptc加热元件加热后的热量散失造成浪费，另一方面避免管体烫伤使用者，同时，在安装管体时，减少管体被剧烈碰撞，从而保护管体内的ptc加热元件，以提高ptc加热元件的使用寿命。
36.本实用新型中，通过延时组件的作用，使一号阀门打开时，二号阀门延时打开且还未打开时，通过弹性储水容器将管体内的冷水预先存储，在管体内热水来临时，使管体内的热水与弹性储水容器内的冷水一并释放，避免了避免了管体出水端单一的流出冷水而被直接排掉造成浪费的问题发生，有效的节约了水资源。同时，由于一号阀门关闭时，一号阀门能够通过二号阀门及时关闭二号阀门，也避免了延时关闭二号阀门的问题，进而避免造成水资源浪费。
37.综上所述，本实用新型公开的ptc加热器具有加热效率高、难以结垢、安全防火、防干烧、使用寿命长、节水等优点。
附图说明
38.图1为本实用新型整体结构示意图；
39.图2为本实用新型结构剖视图；
40.图3为图2的a处放大图；
41.图4为一号阀门、二号阀门及延时组件的结构关系示意图；
42.管体1、温控组件01、ptc加热元件2、电源3、弹性保温套4、一号阀门11、二号阀门12、弹性储水容器13、延时组件14、一号齿轮141、凹凸部1411、弧形槽14111、二号齿轮142、弹性件143、伸缩杆144。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个
该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.实施例一
46.如图1-2所示，一种ptc加热器，包括：
47.管体1；
48.ptc加热元件2，所述ptc加热元件2为环形，ptc加热元件2均匀嵌入管体1壁内中或ptc加热元件2均匀贴合于管体1外壁；
49.设有开关的电源3，所述ptc加热元件2与电源3的开关电性连接；
50.所述管体1的出水端设有用于控制出水端冷水的温控组件01。
51.ptc是positive temperature coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。工作时，电源3为ptc加热元件2供电，管体1内通入水，ptc加热元件2将升温，并通过管体1将热量传递给管体1内的水，从而实现对水的加热，由于ptc加热元件2是嵌入在管体1壁内或贴合于管体1外壁上，使得ptc加热元件2与水不接触，实现了水与ptc加热元件2的分离，避免了ptc加热元件2直接与水接触而凝结水垢并损害ptc加热元件2的问题发生；而ptc加热元件2为环形，ptc加热元件2均匀布置在管体1上，能够使得ptc加热元件2与管体1形成较大的接触面，使得ptc加热元件2对管体1的发热及导热均匀，能够降低或避免管体1与水的接触面产生加热气泡，而气泡会隔离热能传导，因此，通过将ptc加热元件2均匀设置在管体1上能够提高ptc加热器对水的加热效率。
52.所述温控组件01包括：
53.一号阀门11；
54.二号阀门12，所述一号阀门11和二号阀门12依次设置于出水端；
55.弹性储水容器13，所述弹性储水容器13设置于一号阀门11和二号阀门12之间，弹性储水容器13位于管体1下端且与管体1连通；
56.延时组件14，所述延时组件14设于所述一号阀门11和二号阀门12之间。
57.所述延时组件14用于一号阀门11打开时延时驱动二号阀门12打开且一号阀门11关闭时驱动二号阀门12及时关闭。
58.工作时，水流方向为由一号阀门11处流向二号阀门12，在冬天使用热水时，出水管刚出来的水为冷水，冷水冻手，人在有需要必须要使用热水时，管体1的出水端出的冷水只能直接排放掉，从而造成浪费；使用时，打开一号阀门11，在打开一号阀门11的同时，触发延时组件14，延时组件14延时打开二号阀门12，在二号阀门12延时打开且还未打开前，管体1内的冷水经过一号阀门11后将进入弹性储水容器13内，由于管体1内的水一般都会有一定水压，从而使得弹性储水容器13被冷水注入并在水压下膨胀扩大空间存储冷水，在热水已经经过一号阀门11或即将经过一号阀门11时，二号阀门12打开，此时，用户使用的水为热水或者只有少量的冷水随后是热水，而弹性储水容器13内的冷水会随着后续的热水涌出并融入热水内，虽然会降低此时热水的温度，但却避免了管体1出水端单一的流出冷水而被直接排掉造成浪费的问题发生，有效的节约了水资源。同时，由于一号阀门11关闭时，一号阀门11能够通过二号阀门12及时关闭二号阀门12，也避免了延时关闭二号阀门12的问题，进而避免造成水资源浪费。
59.所述弹性储水容器13为弹性囊体，所述弹性囊体与管体1下端倾斜连通，且倾斜方
向背向水流方向。
60.工作时，弹性储水容器13为弹性囊体，具体为弹性橡胶气囊；而弹性囊体与管体1下端倾斜连通，且倾斜方向背向水流方向，能够使得在二号阀门12打开后，弹性囊体内的水压被卸去，弹性囊体将收缩并将弹性囊体自身的水挤出，而挤出的方向背向水流的方向，从而能够使得弹性囊体内的冷水与热水能够充分混合均匀，能够使混合后的冷水和热水同时流出管体1的出水端，避免了冷水单独流出管体1的出水端而影响用户使用。
61.所述延时组件14包括：
62.一号齿轮141，所述一号齿轮141套设于一号阀门11上部，所述一号齿轮141为环形齿轮；所述一号齿轮141的内壁设置有凹凸部1411；
63.二号齿轮142，所述二号齿轮142套设于二号阀门12上部并与二号阀门12外壁连接；
64.弹性件143，所述弹性件143的一端连接一号齿轮141的内壁，弹性件143的另一端连接在一号阀门11的外壁上；
65.伸缩杆144，所述伸缩杆144设置于一号阀门11上部外壁上，伸缩杆144的另一端位于一号齿轮141的凹凸部1411处。
66.凹凸部1411为一个或多个，但当凹凸部1411设置为一个时，需要保证在一号阀门11开始关闭时，伸缩杆144能够恰好抵在所述凹凸部1411的内凹的部分且挤压向凹凸部1411凸出的部分。
67.所述凹凸部1411的内凹部分为弧形槽14111，所述弧形槽14111以阶梯的形式均匀布置在一号齿轮的内壁上，且所述弧形槽14111由浅到深的方向与一号阀门11旋转关闭的方向相同。
68.工作时，一号阀门11和二号阀门12均是通过旋转而实现阀门打开的，如常见的水龙头出水阀门，一号齿轮141外设置有齿轮圈，用以约束一号齿轮141而使一号齿轮141只能绕一号阀门11旋转，所述弧形槽14111由浅到深的方向与一号阀门11旋转关闭的方向相同，弹性件143为弹簧或弹性橡胶条，一号阀门11和二号阀门12为普通的通过旋转的方式打开的旋转阀门；伸缩杆144至少包括一个伸缩节，伸出杆内置有弹簧，能够使压缩伸缩杆144的力被撤走后使伸缩杆144恢复长度。当旋转一号阀门11并打开一号阀门11过程中，一号阀门11旋转将拉动弹性件143，使弹性件143拉动一号齿轮141转动，一号齿轮141转动将与二号齿轮142啮合，一号齿轮141通过二号齿轮142驱动二号阀门12转动打开，而在一号阀门11转动拉动弹性件143时，弹性件143具有一个被拉长以及被拉长后恢复原长的过程，且弹性件143被拉长后还需要通过弹性件143拉动一号齿轮141转动、间接驱动二号齿轮142和二号阀门12转动过程，使得弹性件143被拉长和恢复原长的时间加长，从而使得从一号阀门11旋转打开后再到二号阀门12被旋转打开，中间有个时间差，即二号阀门12将延时被打开，而在二号阀门12还未被打开且一号阀门11被完全打开时，管体1内的水流过一号阀门11，此时一号阀门11仍处于关闭状态，此时流过一号阀门11的水为冷水，具有一定水压的冷水将进入弹性囊体内，弹性囊体被水压撑大而继续存储冷水，当热水经过一号阀门11和二号阀门12处时，二号阀门12被延时打开，此时弹性囊体所受的水压减小或消失，弹性囊体收缩并将冷水挤出，弹性囊体内流出的冷水将与管体1内的热水混合流出，从而避免或降低了管体1的出水端仅流出冷水而被弃使用造成浪费的问题发生，有效的节约了水资源。
69.在一号阀门11关闭时，一号阀门11转动并带动伸缩杆144转动，伸缩杆144转动并卡在弧形槽14111上，伸缩杆144转动并通过弧形槽14111驱动一号齿轮141反转，一号齿轮141反转驱动二号齿轮142反转，从而使二号阀门12关闭，由于一号阀门11驱动伸缩杆144使伸缩杆144带动一号齿轮141转动时并未通过弹性件143，此时并没有延时效果，从而使得一号阀门11关闭时二号阀门12能够及时关闭，从而有效避免二号阀门12延时关闭的问题发生。
70.实施例二
71.如图2-4所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与实施例一的不同之处在于：
72.所述ptc加热元件2为pct半导体陶瓷材料。
73.工作时，ptc半导体陶瓷材料具有在加热时只产生热能而没有光耗的效果，从而使得ptc半导体陶瓷材料在通电后，电能转化为热能的效率提高，使得ptc半导体陶瓷材料热效率高，减少了电能转化为光能的损耗问题，进而使得ptc加热器相比较传统电锅炉及电磁炉更为节能。此外，ptc半导体陶瓷材料一般加热温度维持在400℃以下，而大多数物品的燃点在400℃以上，且ptc半导体陶瓷材料由于只发热不发光，具有把干纸放在通电的ptc半导体陶瓷材料上也不会使纸张燃烧的优点，而电热管和电热丝的加热温度一般在700℃以上，均能使常见物品燃烧，因此，ptc加热器具有降低或避免出现明火的优点。
74.ptc半导体陶瓷材料在居里温度以下具有小电阻，在居里温度以上时ptc半导体陶瓷材料的电阻阶跃性增加1000倍~百万倍；若是管道内无水使得ptc加热器空载，在ptc半导体陶瓷材料表面温度达到200℃时，ptc半导体陶瓷材料的电阻值会急剧上升，此时ptc半导体陶瓷材料将会变成绝缘体，从而使得电路变为断路而保护了整个电路，在ptc半导体陶瓷材料表面温度降低或管体1内通水时，ptc半导体陶瓷材料又将重新能够导电并继续实现加热功能，从而使得ptc加热器即使长时间无水干烧也不易烧坏，提高了ptc加热器的使用寿命和使用安全性。
75.所述ptc加热元件2的加热功率大小维持管体1内壁对水的加热温度在150℃~260℃之间。
76.作为实施例之一，所述ptc加热元件2的加热功率大小维持管体1内壁对水的加热温度为150℃。
77.作为实施例之一，所述ptc加热元件2的加热功率大小维持管体1内壁对水的加热温度为200℃。
78.作为实施例之一，所述ptc加热元件2的加热功率大小维持管体1内壁对水的加热温度为230℃。
79.作为实施例之一，所述ptc加热元件2的加热功率大小维持管体1内壁对水的加热温度为260℃。
80.具体的，ptc加热元件2的加热功率维大小持管体1内壁对水的加热温度在150℃~260℃之间，以避免或降低ptc加热元件2的加热功率维持管体1内壁对水的加热温度过高而导致管体1内壁上易凝结水垢的问题发生，从而避免降低ptc加热器对水的加热效率。
81.所述管体1为金属材料且其内表面涂覆有绝缘纳米抗氧化层。
82.具体的，管体1为金属材料，所述金属材料为铜、铝或不锈钢，以提高ptc加热元件2加热时对水的热传导效率。所述管体1的内表面涂覆有绝缘纳米抗氧化层，以减少管体1内壁长时间处于水中被侵蚀的问题，从而提高了管体1的使用寿命。
83.弹性保温套4，所述弹性保温套4包裹管体1和ptc加热元件2整体；所述弹性保温套4均为耐热材料。
84.具体的，弹性保温套4为耐高温材料，如安全无毒的硅橡胶，能够有效提高弹性保温套4的使用寿命；通过弹性保温套4对管体1和ptc加热元件2整体外表面进行包裹，一方面避免ptc加热元件2加热后的热量散失造成浪费，另一方面避免管体1烫伤使用者，同时，在安装管体1时，减少管体1被剧烈碰撞，从而保护管体1内的ptc加热元件2，以提高ptc加热元件2的使用寿命。
85.工作步骤
86.当旋转一号阀门11并打开一号阀门11过程中，一号阀门11旋转将拉动弹性件143，使弹性件143拉动一号齿轮141转动，一号齿轮141转动将与二号齿轮142啮合，一号齿轮141通过二号齿轮142驱动二号阀门12转动打开，而在一号阀门11转动拉动弹性件143时，弹性件143具有一个被拉长以及被拉长后恢复原长的过程，且弹性件143被拉长后还需要通过弹性件143拉动一号齿轮141转动、间接驱动二号齿轮142和二号阀门12转动过程，使得弹性件143被拉长和恢复原长的时间加长，从而使得从一号阀门11旋转打开后再到二号阀门12被旋转打开，中间有个时间差，即二号阀门12将延时被打开，而在二号阀门12还未被打开且一号阀门11被完全打开时，管体1内的水流过一号阀门11，此时一号阀门11仍处于关闭状态，此时流过一号阀门11的水为冷水，具有一定水压的冷水将进入弹性囊体内，弹性囊体被水压撑大而继续存储冷水，当热水经过一号阀门11和二号阀门12处时，二号阀门12被延时打开，此时弹性囊体所受的水压减小或消失，弹性囊体收缩并将冷水挤出，弹性囊体内流出的冷水将与管体1内的热水混合流出，从而避免或降低了管体1的出水端仅流出冷水而被弃使用造成浪费的问题发生，有效的节约了水资源。
87.在一号阀门11关闭时，一号阀门11转动并带动伸缩杆144转动，伸缩杆144转动并卡在弧形槽14111上，伸缩杆144转动并通过弧形槽14111驱动一号齿轮141反转，一号齿轮141反转驱动二号齿轮142反转，从而使二号阀门12关闭，由于一号阀门11驱动伸缩杆144使伸缩杆144带动一号齿轮141转动时并未通过弹性件143，此时并没有延时效果，从而使得一号阀门11关闭时二号阀门12能够及时关闭，从而有效避免二号阀门12延时关闭的问题发生。
88.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。