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电加热管及电热 水器

阅读：674发布：2023-06-10

专利汇可以提供电加热管及电热水器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种电加热管及电热水器，该电加热管包括金属套管、发热元件以及防腐蚀层，其中：发热元件位于所述金属套管内；防腐蚀层设于所述金属套管的外表面，所述防腐蚀层包括由外到内依次设置的钛化合物层和钛合金层。本实用新型电加热管的金属套管集防腐蚀性能卓越、导热性好，可靠性高、耐干烧和成本低廉等众多优点于一身，使得电加热管的使用寿命和安全性能得到显著的改善。，下面是电加热管及电热水器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电加热管，其特征在于，所述电加热管包括：
金属套管；
发热元件，位于所述金属套管内；以及
防腐蚀层，设于所述金属套管的外表面，所述防腐蚀层包括由外到内依次设置的钛化合物层和钛合金层。
2.如权利要求1所述的电加热管，其特征在于，所述钛合金层的厚度值为0.2μm～2μm。
3.如权利要求1所述的电加热管，其特征在于，所述钛化合物的最小厚度值为0.15μm。
4.如权利要求1所述的电加热管，其特征在于，所述钛化合物层由氮化钛或氧化钛所形成。
5.如权利要求1所述的电加热管，其特征在于，所述钛化合物层的外表面为光滑表面。
6.如权利要求1所述的电加热管，其特征在于，所述金属套管为不锈钢管、碳钢管、铜管或铁管。
7.如权利要求1所述的电加热管，其特征在于，所述发热元件与所述金属套管的内壁之间填充有导热绝缘材料。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的电加热管，其特征在于，所述钛化合物层为磁控溅射层。
9.如权利要求1至7中任意一项所述的电加热管，其特征在于，所述钛合金层为渗钛层。
10.一种电热水器，其特征在于，包括内胆和如权利要求1至9中任意一项所述的电加热管，所述电加热管安装于所述内胆内。

说明书全文

电加热管及电热 水器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电热水器技术领域，特别涉及一种电加热管及电热水器。

背景技术

[0002] 市面上的电热水器的电加热管的金属套管大多为不锈钢材质，由于我国国内水质较差，金属套管表面会结垢，同时金属套管处于高温环境下，其更容易被腐蚀，进而造成金属套管破裂，使得电加热管的水电隔离结构被破坏，从而容易引发触电风险。

[0003] 为了提高电加热管的防腐蚀性能，现有的解决方式有两种：一是采用自身防腐蚀性能较佳的金属套管材料，例如纯钛的金属套管，此时金属套管的防腐蚀性能虽然较佳，但其成本较高、且不耐干烧；二是采用在金属套管的外表面设置涂层保护，此时，金属套管的防腐蚀性能得到改善，但是涂层增加了热阻，使金属套管的导热性下降，热效率降低；另外，涂层容易产生针孔缺陷，有缺陷时反尔会加速腐蚀。实用新型内容

[0004] 本实用新型的主要目的是提出一种电加热管，旨在提高其金属套管的防腐蚀性能，同时又能降低成本，且导热性好。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型提出的电加热管，该电加热管包括：

[0006] 金属套管；

[0007] 发热元件，位于所述金属套管内；以及

[0008] 防腐蚀层，设于所述金属套管的外表面，所述防腐蚀层包括由外到内依次设置的钛化合物层和钛合金层。

[0009] 优选地，所述钛合金层的厚度值为0.2μm～2μm。

[0010] 优选地，所述钛化合物的最小厚度值为0.15μm。

[0011] 优选地，所述钛化合物层由氮化钛或氧化钛所形成。

[0012] 优选地，所述钛化合物层的外表面为光滑表面。

[0013] 优选地，所述金属套管为不锈钢管、碳钢管、铜管或铁管。

[0014] 优选地，所述发热元件与所述金属套管的内壁之间填充有导热绝缘材料。

[0015] 优选地，所述钛化合物层为磁控溅射层。

[0016] 优选地，所述钛合金层为渗钛层。

[0017] 本实用新型还提出一种热水器，包括内胆和电加热管，所述电加热管安装于所述内胆内；

[0018] 所述电加热管包括：

[0019] 金属套管；

[0020] 发热元件，位于所述金属套管内；以及

[0021] 防腐蚀层，设于所述金属套管的外表面，所述防腐蚀层包括由外到内依次设置的钛化合物层和钛合金层。

[0022] 本实用新型技术方案在金属套管的外表面设置有防腐蚀层，防腐蚀层包括依次设置的钛化合物层和钛合金层，其中：位于最外侧的钛化合物层的结构致密，不会产生针孔缺陷，其防腐效果更加可靠，具有较佳的超强耐腐蚀性能，且具有耐高温、耐干烧、导热性好的特性；钛合金层在具备较佳的防腐蚀性能的基础上，其成本相对低廉。如此一来，该金属套管集防腐蚀性能卓越、导热性好，可靠性高、耐干烧和成本低廉等众多优点于一身，使得电加热管的使用寿命和安全性能得到显著的改善。附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

[0024] 图1为本实用新型电加热管一实施例的结构示意图；

[0025] 图2为图1中A处的局部放大图；

[0026] 图3为图1中电加热管的金属套管的结构示意图；

[0027] 图4为本实用新型电热水器的法兰式电加热器的结构示意图；

[0028] 图5为本实用新型电热水器的螺头式电加热器的结构示意图。

[0029] 附图标号说明：

[0030]标号名称标号名称
10 电加热管 130 导热绝缘材料
100 金属套管 111 钛合金层
110 防腐蚀层 112 钛化合物层
120 发热元件 30 感温管
1 法兰式电加热器 40 螺纹连接头
20 法兰盘 2 螺头式电加热器

[0031] 本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0032] 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的一部分实施例，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作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。

[0033] 需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0034] 另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

[0035] 本实用新型提出一种电加热管，可用于电热水器或者其他需要对液体进行加热的电器设备。该电加热管的金属套管具有防腐蚀性能卓越、导热性好、可靠性高、成本较低等优点。

[0036] 在本实用新型一实施例中，参照图1至图3，该所述电加热管10包括：

[0037] 金属套管100；

[0038] 发热元件120，位于所述金属套管100内；以及

[0039] 防腐蚀层110，设于所述金属套管100的外表面，所述防腐蚀层110包括由外到内依次设置的钛化合物层112和钛合金层111。

[0040] 具体地，发热元件120用以将电能转换为热能，该发热元件120通常为合金电热丝、PCT加热件或陶瓷发热片等一类的电热元件。

[0041] 在本实施例中，为了提高金属套管100的防腐蚀性能，在该金属套管100的外表面设置有防腐蚀层110，其中，位于最外侧的是钛化合物层112，钛化合物层112可通过沉积方式形成于金属套管100的外表面，该钛化合物层112的结构十分致密，不会产生针孔缺陷，其防腐效果更加可靠，具有较佳的超强耐腐蚀性能。

[0042] 需要说明的是，钛化合物自身具有较高的熔点，进而所形成的钛化合物层112具有耐高温、耐高烧的特性，进而与纯钛制成的纯钛套管相比，本实施例中的金属套管100还具有耐干烧的优良特性。此外，钛化合物的导热系数较高，进而所形成的钛化合物层112相对于现有的防腐蚀涂层而言，其导热效果也更佳。

[0043] 本实施例中，上述防腐蚀层110的钛化合物层112位于钛合金层111和金属套管100的外表面之间，钛合金本身也具有钛的金属特性，即钛合金具有较佳的防腐蚀性能。值得说明的是，钛合金的成本远远低于纯钛的成本，进而本实施中金属套管100在具备较佳的防腐蚀性能的基础上，其制造成本明显低于纯钛套管的成本。

[0044] 本实用新型技术方案在金属套管100的外表面设置有防腐蚀层110，防腐蚀层110包括依次设置的钛化合物层112和钛合金层111，其中：位于最外侧的钛化合物层112的结构致密，不会产生针孔缺陷，其防腐效果更加可靠，具有较佳的超强耐腐蚀性能，且具有耐高温、耐干烧、导热性好的特性；钛合金层111在具备较佳的防腐蚀性能的基础上，其成本相对低廉。如此一来，该金属套管100集防腐蚀性能卓越、导热性好，可靠性高、耐干烧和成本低廉等众多优点于一身，使得电加热管10的使用寿命和安全性能得到显著的改善。

[0045] 进一步地，对于上述防腐蚀层110而言，其形成方式有多种，本实施例中具体采用如下方式实现：

[0046] 首先，对金属套管100的外表面进行镀钛处理，在此过程中，可采用沉积方式将钛化合物沉积在金属套管100的外表面，从而形成一层钛化合物薄膜，即为钛化合物层112；然后，在高温环境下，将钛化合物薄膜内的钛元素渗入金属套管100内，使得钛元素和金属套管100的金属元素之间形成一层钛合金层111。

[0047] 可以理解的是，由于钛合金层111是将钛化合物薄膜内的钛元素渗入金属套管100内所形成的，进而钛化合物薄膜、钛合金以及金属套管100三者结合十分牢固，即防腐蚀层110与金属套管100的结合十分牢固，其结构十分稳定、可靠性高。

[0048] 其中，金属套管100表面沉积钛化合物薄膜的方式有多种，例如通过真空蒸镀方式、磁控溅射镀膜方式和多弧离子镀方式等物理气相沉积方式将钛化合物沉积与金属套管100的外表面。磁控溅射方式具有成膜速率高、膜的粘附性好、可大面积镀膜的有限，进而本实施例中，钛化合物层112采用磁控溅射方式形成于金属套管100的外表面。

[0049] 需要说明的是，对该金属套管100可采用常规的磁控溅射镀膜工艺进行镀膜操作。为了进一步提高金属套管100的镀膜效果，下面对本实施例中优选的磁控溅射镀膜工艺做以具体说明：

[0050] S10、将金属套管100和钛质靶材分别装入磁控溅射设备；

[0051] S11、启动磁控溅射设备的抽真空系统，当真空室内的真空度小于1×10-2Pa时，开启磁控溅射设备内的加热装置，以将磁控溅射设备的真空室内温度控制在50℃～450℃；

[0052] S12、向真空室内通入氩气，气压控制在2×10-1Pa～3×10-1Pa之间，开启偏压电源，偏压电源控制在-200V～-700V范围，使气体发生辉光放电，以对金属套管100表面进行辉光清洗，辉光清洗时间为2～20分钟；

[0053] S13、向真空室内通入氩气，气压控制在2×10-1Pa～3×10-1Pa间，同时开启磁控溅射设备中的靶材电源，工件偏压控制在-300V～-700V，对所述工件表面进行沉积镀钛膜，沉积时间为2～20分钟；

[0054] S14、向真空室内通入氮气或氧气，其中氮气或氧气的流量控制在10cm3/S～60cm3/S，气压控制在2×10-1Pa～3×10-1Pa之间，金属套管100偏压控制在-100V～-1500V，开启靶材电源，沉积氮化钛或氧化钛薄膜，薄膜沉积时间为20～100分钟；沉积结束后，迅速关闭靶材电源开关。

[0055] 可以理解的是，在本实施例中，上述钛化合物层112为采用磁控溅射镀膜工艺形成磁控溅射层，即钛化合物薄膜。

[0056] 进一步地，在上述S12步骤中，该辉光清洗时间优选为5～10分钟，从而在保证金属表面清洗效果的基础上，缩短清洗时间。

[0057] 进一步地，在对金属套管100完成上述磁控溅射镀膜工艺，可对金属套管100再进行渗钛处理，从而在金属套管100的表面形成钛合金层111。本实施例中，该渗钛处理的具体步骤优选为：

[0058] 将真空室内的温度控制200～1000℃，并通入氮气或氧气，保温60～200分钟后，在真空环境下随炉冷却100℃以下进即完成渗钛处理。

[0059] 可以理解的是，在本实施例中，上述钛合金层111为采用高温渗钛方式形成的渗钛层。

[0060] 在本实施例中，对于上述防腐蚀层110而言，钛化合物层112优选为氮化钛或氧化钛薄膜。钛化合物层112的最小厚度值优选为0.15μm，即保证钛化合物层112具有足够的厚度，保证了钛化合物层112具有良好的防腐蚀性、耐干烧以及可靠性，使得钛化合物层112的性能达到最佳；其钛合金层111的厚度值优选为0.2μm～2μm，从而在保证钛合金层111具有较佳的防腐蚀性能的基础上，又能降低产品的制造成本。

[0061] 该钛化合物层112的外表面优选为光滑表面，如此一来，可降低钛化合物层112表面产生结垢现象的几率。

[0062] 进一步地，在本实施例中，上述金属套管100可以为不锈钢管、碳钢管铜管或铁管等，以便于金属套管100与钛化合物层112在高温下形成钛合金层111。

[0063] 可以理解的是，在本实施例中，为了提高电加热管10的安全性能，在发热元件120与金属套管100的内壁之间填充有导热绝缘材料130。如此一来，发热元件120与金属套管100之间形成电性隔离，即电加热管10具备水电隔离效果，从而降低触点风险。

[0064] 参照图4，其示出了电热水器中的法兰式电加热器1的具体结构，该法兰式电加热器1包括法兰盘20、感温管30和电加热管10，法兰盘20安装于内胆胆口处，感温管30和电加热管10安装于法兰盘20上、且位于内胆内。

[0065] 参照图5，其示出了电热水器中的螺头式电加热器2的具体结构，螺头式电加热器2包括螺纹连接头40和电加热管10，螺纹连接头40安装于内胆上，电加热管10位于内胆内、且一端与螺纹连接头40相连接。

[0066] 本实用新型还提出一种电热水器，该电热水器包括内胆和电加热管，电加热管安装于内胆内，该电加热管的具体结构参照上述实施例，由于本电热水器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

[0067] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

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