CN103512019B - 蒸汽发生器及加热芯 - Google Patents
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Abstract
一种蒸汽发生器及加热芯，蒸汽发生器包括密封容器、加热芯和温度控制器；密封容器设有进液口和出汽口；加热芯包括加热体和凸起部；加热体设在密封容器的内部，且加热体和密封容器之间具有换热空间；凸起部凸起于加热体的端面，伸出密封容器；加热体上开设用于降低凸起部的温度的进液流道，进液流道靠近凸起部，且连通进液口和换热空间；温度控制器设置在密封容器外，且与凸起部抵接。液体首先流入进液流道，降低凸起部温度，保持凸起部温度相对较低，可选用较低动作温度的温控器，避免因温度过高而产生的安全隐患。同时解决温度控制器过于频繁的启动／关停的问题，最大化延长加热芯工作时间，避免蒸汽量及蒸汽温度出现明显的分段断差。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽发生器的技术领域，特别是涉及一种蒸汽发生器及加热芯。
背景技术
家用小型蒸汽清洁产品其内部蒸汽发生器分为锅炉式和即热式。其中即热式蒸汽发生器主要包括水泵、加热芯、密封容器和温度控制器。水泵负责向密封容器内提供产生蒸汽的水源。加热芯负责将水加热汽化。密封容器负责整个蒸汽发生器结构密封，保证蒸汽***漏，同时负责将汽化的蒸汽加压。温度控制器负责探测加热芯温度，并控制加热芯的开启／关停时机，以此保证蒸汽产生量及蒸汽温度，同时也保证蒸汽发生器整体温度不会过高，避免发生烧毁产品外壳等危险情况。
为保证设备安全，温度控制器必须与加热芯直接接触，故温度控制器对加热芯的温度变化比较敏感，通常在使用中，为使加热管产生的热量能够有效传导扩散至整个加热芯，温度控制器的安装位置要和加热芯内的加热管之间保持一定距离(不同结构距离不同)：1、若距离较近，会导致加热芯频繁的启动／关停，在加热芯关停冷却过程中，水泵继续以相同速率向密封容器内供水，而由于加热芯其本身可存储的热能有限，在其关停冷却过程中其存储的热能将无法继续令灌入密封容器内的水充分加热汽化，进而导致蒸汽发生器的蒸汽量及蒸汽温度有较明显的分段断差；2、该距离会使温度传导出现延迟现象，即温度控制器探测处的温度达到动作温度，自动关停后，此时加热管仍是加热芯中温度最高的部分，故该加热管处的余热就会向该加热芯整体扩散，产生一种非控制状态下的温度上升现象，而当该蒸汽发生器处于无进液(干烧)的状态时，缺少高比热容的进液吸收热量，而只能依靠该加热芯自身的金属材料来吸收热量，该温度上升的幅度就会很大；且该距离越远，该温升幅度就越大，该温升以温度控制器的动作温度为基础温度，其叠加后的温度可能过高，对外壳材料产生影响，从而存在一定安全隐患。
发明内容
基于此，有必要针对蒸汽量及蒸汽温度有较明显的分段断差的不足以及产品存在的安全隐患的问题，提供一种蒸汽发生器及加热芯。
一种蒸汽发生器，包括密封容器、加热芯和温度控制器；
所述密封容器设置有进液口和出汽口；
所述加热芯包括加热体和凸起部；所述加热体设置在所述密封容器的内部，且所述加热体和所述密封容器之间具有换热空间；所述凸起部凸起于所述加热体的端面，伸出所述密封容器；所述加热体上开设用于降低所述凸起部的温度的进液流道，所述进液流道靠近所述凸起部，且连通所述进液口和所述换热空间；
所述温度控制器设置在所述密封容器外，且与所述凸起部抵接。
在其中一个实施例中，所述进液流道环绕所述凸起部正投影于所述加热体的区域。
在其中一个实施例中，所述进液流道包括直线段和与所述直线段相切的弧线段；所述直线段的一端连通所述进液口，所述弧线段的一端连通所述换热空间。
在其中一个实施例中，所述进液流道的流道横截面积为10一20mm2。
在其中一个实施例中，所述加热芯还包括导流斜板，所述导流斜板自所述进液流道的端部沿所述加热体的侧壁延伸，且与所述加热体的端面的边沿的距离渐远。
在其中一个实施例中，所述加热体为圆柱状，所述导流斜板为螺旋状。
在其中一个实施例中，所述加热体为长方体状，所述导流斜板为折线状。
一种加热芯，包括加热体和用于接触温度控制器的凸起部；所述凸起部设置在所述加热体的一端，且凸起于所述加热体的端面；
所述加热体上开设用于降低所述凸起部的温度的进液流道，所述进液流道靠近所述凸起部，且所述进液流道的两端延伸至所述加热体的边缘。
在其中一个实施例中，所述加热芯还包括导流斜板，所述导流斜板自所述进液流道的端部沿所述加热体的侧壁延伸，且与所述加热体的端面的边沿的距离渐远。
在其中一个实施例中，所述加热体为圆柱状，所述导流斜板为螺旋状。
上述蒸汽发生器，能够实现液体首先进入进液流道，降低凸起部的温度，可以保持凸起部温度相对较低，可以选用动作温度较低的温度控制器，使蒸汽发生器在出现缺水干烧的情况时，温度控制器可在较低的温度下关断电源，降低蒸汽发生器吸收余热而达到的最高温度，避免因温度过高而产生的安全隐患；并解决温度控制器过于频繁的启动／关停的问题，在保证加热芯不过热的前提下，最大化延长加热芯工作时间，避免了蒸汽量及蒸汽温度出现明显的分段断差。同时，有效提升加热芯的利用率。
上述加热芯，可以安装在密封容器内，液体首先进入进液流道，降低凸起部的温度，可以保持凸起部温度相对较低，可以选用动作温度较低的温度控制器，使蒸汽发生器在出现缺水干烧的情况时，温度控制器可在较低的温度下关断电源，降低蒸汽发生器吸收余热而达到的最高温度，避免因温度过高而产生的安全隐患；并解决温度控制器过于频繁的启动／关停的问题，在保证加热芯不过热的前提下，最大化延长加热芯工作时间，避免了蒸汽量及蒸汽温度出现明显的分段断差。同时，有效提升加热芯的利用率。
附图说明
图1为一实施例中蒸汽发生器的轴向剖面图；
图2为如图1所示蒸汽发生器的径剖面图；
图3为如图1所示蒸汽发生器的加热芯的示意图；
图4为另一实施例中蒸汽发生器的径剖面图；
图5为如图4所示蒸汽发生器的加热芯的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对蒸汽发生器及加热芯进行更全面的描述。附图中给出了蒸汽发生器及加热芯的首选实施例。但是，蒸汽发生器及加热芯可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对蒸汽发生器及加热芯的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在蒸汽发生器及加热芯的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图3所示，一实施例的蒸汽发生器100包括密封容器110、加热芯120和温度控制器130。密封容器110的相对两端分别设置有进液口112和出汽口114。加热芯120包括加热体122和凸起部124。加热体122设置在密封容器110的内部，与密封容器110设置有进液口112的一端的内壁抵接，加热体122和密封容器110之间具有换热空间116。凸起部124设置在加热体122抵接密封容器110的一端，凸起部124凸起于加热体122的端面，伸出密封容器110。温度控制器130设置在密封容器110外，且与凸起部124抵接。加热体122上与凸起部124连接处为连接部1222，加热体122上开设用于降低连接部1222的温度，从而降低凸起部124的温度的的进液流道1224，进液流道1224开设于连接部1222的侧面，且进液流道1224的一端连通进液口112，另一端连通换热空间116。进液流道1224可以是平滑的曲线状，环绕连接部1222。
加热体122为内部预埋电热管126的导热铝块，铝块可使电热管126热量散布较为均匀。电热管126的位置要尽量远离温度控制器130，减缓热能传至温度控制器130的时间，延长电热管126的工作时间。凸起部124和导流斜板1226与加热体122的材质相同，可一体成型。随着技术的发展，电热体、凸起部124和导流斜板1226也可能是其他结构。
液体首先进入进液流道1224，降低凸起部的温度，可以保持凸起部124温度相对较低，电热管126启动时可延长温度控制器130处温度上升至温控器关停温度的时间，延长加热芯120工作时间。而在电热管126关停时，则可令温度控制器130处温度迅速降低至温控器启动温度，缩短加热芯120关停时间。从而解决温度控制器130过于频繁的启动／关停的问题，在保证加热芯120不过热的前提下，最大化延长加热芯120工作时间，避免了蒸汽量及蒸汽温度出现明显的分段断差。
在单位时间内，加热芯120在更长的时间处于做功状态，在需要产生同样热量的前提下，可降低产品的额定功率。例如：蒸汽发生器100需要在1小时需产生1500W能量，一般的蒸汽发生器，通断周期为1．25分钟，其中通电加热时间为1分钟，断开时间为0．25分钟，加热管运行时间仅为80％，则额定功率需1875W。本实施例的蒸汽发生器100，电热管126运行时间将可达到95％以上，额定功率可减少至1578．95W。因此，在相同的性能下，可降低产品额定功率，从而降低在电气组件上投入的成本。或者在给定功率的条件下，可以提升蒸汽发生器的实际输出功率，获得更优的竞争力。
蒸汽发生器100可以选用动作温度较低的温度控制器130，使蒸汽发生器100在出现缺水干烧的情况时，温度控制器130可在较低的温度下关断电源，降低蒸汽发生器100吸收余热而达到的最高温度，避免因温度过高而产生的安全隐患。
蒸汽发生器100可应用于家用小型蒸汽清洁产品。一般的，家用小型蒸汽清洁产品中用于汽化的液体为水，在一些情况下，用于汽化的液体也可以是清洁剂、酒精等其他液体。蒸汽发生器100也可应用于其他需要将液体汽化的环境中。
较佳地，在其中一个实施例中，进液流道1224与连接部1222的距离小于5mm的长度，大于凸起部124正投影于加热体122的区域的圆周长度的1／2。凸起部124的平均高度不超过15mm。
在其中一个实施例中，进液流道1224也可以包括设置在连接部1222一侧的直线段和设置在连接部1222另一侧的与直线段相切的弧线段。直线段的一端连通进液口112，弧线段的一端连通换热空间116。上述两种方式均符合流体力学的规律，减小流体的阻力。进液流道1224的流道横截面积可以是10-20mm2。较优的，为15mm2。
在其他实施例中，进液流道1224可以开设于凸起部124的底部，进液流道1224可以是一个，也可以是多个。进液流道1224可以是直线状的，也可以是曲线状的。较佳地，位于凸起部124底部的进液流道1224的面积大于凸起部124底部面积的50％。凸起部124的平均高度不超过15mm。
参见图2、图3，图中箭头的方向是液体的流向。在其中一个实施例中，加热芯120还包括导流斜板1226，导流斜板1226自进液流道1224的端部沿加热体122的侧壁延伸，且与加热体122的端面的边沿的距离渐远。导流斜板1226与加热体122的侧壁的夹角大约为90°，较佳地，导流斜板1226垂直于加热体122的侧壁。加热体122为圆柱状，导流斜板1226为螺旋状。加热体122可设计成截面为任意几何图形的柱状体，参见图4、图5，图中箭头的方向是液体的流向，在其他实施例中，加热体122为长方体状，导流斜板1226为折线状。导流斜板1226可令液体充分受热汽化，可阻隔热量从高温区域传导至温度控制器130的速度，并以此进一步延长加热芯120工作时间。
如图3所示，一实施例的加热芯120，包括加热体122和用于接触温度控制器130的凸起部124。凸起部124设置在加热体122的一端，且凸起于加热体122的端面。加热体122上与凸起部124连接处为连接部1222，加热体122上开设用于降低连接部1222的温度的进液流道1224，进液流道1224开设于连接部1222的侧面，且进液流道1224的两端延伸至加热体122的边缘。进液流道1224可以是平滑的曲线状，环绕连接部1222。
加热体122为内部预埋电热管126的导热铝块，铝块可使电热管126热量散布较为均匀。电热管126的位置要尽量远离温度控制器130，减缓热能传至温度控制器130的时间，延长电热管126的工作时间。凸起部124和导流斜板1226与加热体122的材质相同，可一体成型。随着技术的发展，电热体、凸起部124和导流斜板1226也可能是其他结构。
上述加热芯120，可以安装在密封容器110内，液体首先进入进液流道1224，降低凸起部124的温度，降低凸起部124的温度，可以保持凸起部124温度相对较低，电热管126启动时可延长温度控制器130处温度上升至温控器关停温度的时间，延长加热芯120工作时间。而在电热管126关停时，则可令温度控制器130处温度迅速降低至温控器启动温度，缩短加热芯120关停时间。从而解决温度控制器130过于频繁的启动／关停的问题，在保证加热芯120不过热的前提下，最大化延长加热芯120工作时间，避免了蒸汽量及蒸汽温度出现明显的分段断差。
加热芯120可应用于家用小型蒸汽清洁产品。一般的，家用小型蒸汽清洁产品中用于汽化的液体为水，在一些情况下，用于汽化的液体也可以是清洁剂、酒精等其他液体。加热芯120也可应用于其他需要将液体汽化的环境中。
较佳地，在其中一个实施例中，进液流道1224与连接部1222的距离小于5mm的长度，大于凸起部124正投影于加热体122的区域的圆周长度的1／2。凸起部124的平均高度不超过15mm。
在其中一个实施例中，进液流道1224也可以包括设置在连接部1222一侧的直线段和设置在连接部1222另一侧的与直线段相切的弧线段。直线段的一端连通进液口112，弧线段的一端连通换热空间116。上述两种方式均符合流体力学的规律，减小流体的阻力。进液流道1224的流道横截面积可以是10-20mm2。较优的，为15mm2。
在其他实施例中，进液流道1224可以开设于凸起部124的底部，进液流道1224可以是一个，也可以是多个。进液流道1224可以是直线状的，也可以是曲线状的。较佳地，位于凸起部124底部的进液流道1224的面积大于凸起部124底部面积的50％。凸起部124的平均高度不超过15mm。
在其中一个实施例中，加热芯120还包括导流斜板1226，导流斜板1226自进液流道1224的端部沿加热体122的侧壁延伸，且与加热体122的端面的边沿的距离渐远。导流斜板1226与加热体122的侧壁的夹角大约为90°，较佳地，导流斜板1226垂直于加热体122的侧壁。加热体122为圆柱状，导流斜板1226为螺旋状。加热体122可设计成截面为任意几何图形的柱状体，参见图5，在其他实施例中，加热体122为长方体状，导流斜板1226为折线状。导流斜板1226可令液体充分受热汽化，可阻隔热量从高温区域传导至温度控制器130的速度，并以此进一步延长加热芯120工作时间。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种蒸汽发生器，其特征在于，包括密封容器、加热芯和温度控制器；
所述密封容器设置有进液口和出汽口；
所述加热芯包括加热体和凸起部；所述加热体设置在所述密封容器的内部，且所述加热体和所述密封容器之间具有换热空间；所述凸起部凸起于所述加热体的端面，伸出所述密封容器；所述加热体上开设用于降低所述凸起部的温度的进液流道，所述进液流道靠近所述凸起部，且连通所述进液口和所述换热空间；
所述温度控制器设置在所述密封容器外，且与所述凸起部抵接。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述进液流道环绕所述凸起部正投影于所述加热体的区域。
3.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述进液流道包括直线段和与所述直线段相切的弧线段；所述直线段的一端连通所述进液口，所述弧线段的一端连通所述换热空间。
4.根据权利要求2或3所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述进液流道的流道横截面积为10-20mm2。
5.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述加热芯还包括导流斜板，所述导流斜板自所述进液流道的端部沿所述加热体的侧壁延伸，且与所述加热体的端面的边沿的距离渐远。
6.根据权利要求5所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述加热体为圆柱状，所述导流斜板为螺旋状。
7.根据权利要求5所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述加热体为长方体状，所述导流斜板为折线状。
8.一种加热芯，其特征在于，包括加热体和用于接触温度控制器的凸起部；所述凸起部设置在所述加热体的一端，且凸起于所述加热体的端面；
所述加热体上开设用于降低所述凸起部的温度的进液流道，所述进液流道靠近所述凸起部，且所述进液流道的两端延伸至所述加热体的边缘。
9.根据权利要求8所述的加热芯，其特征在于，所述加热芯还包括导流斜板，所述导流斜板自所述进液流道的端部沿所述加热体的侧壁延伸，且与所述加热体的端面的边沿的距离渐远。
10.根据权利要求9所述的加热芯，其特征在于，所述加热体为圆柱状，所述导流斜板为螺旋状。
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