專利名稱：流體加熱器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱器，特別是涉及一種流體加熱器。
背景技術(shù)：
在日常生活、生產(chǎn)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，常常需要對流體進(jìn)行加熱。如，在一些醫(yī) 療操作過程中通常會對靜脈注射給液進(jìn)行加熱，以便將注射液的溫度保持在病人合理的生 理溫度?，F(xiàn)有技術(shù)中提供一種流體加熱器，其由兩根同軸的內(nèi)管和外管通過兩根管端部的 管帽構(gòu)件連接構(gòu)成，管帽構(gòu)件將兩管端部密封，電熱絲裝在內(nèi)管里，所述內(nèi)管和外管之間形 成一個(gè)腔室，在管帽構(gòu)件上設(shè)有電熱絲導(dǎo)線引出孔，在外管壁上間隔設(shè)置一個(gè)流體入口和 流體出口。然而，該流體加熱器對流體加熱時(shí)，必須與待加熱流體流經(jīng)的導(dǎo)流管連接，并使被 加熱的流體從所述內(nèi)管和外管之間形成的腔室流過。一方面，該流體加熱器只能被連接在 導(dǎo)流管的固定位置，對導(dǎo)流管內(nèi)固定位置的流體進(jìn)行加熱，如需對導(dǎo)流管內(nèi)其他位置的流 體進(jìn)行加熱，則需要將該流體加熱器拆下來重新連接，使用不方便。另一方面，當(dāng)該流體加 熱器用來加熱要求較高的流體，如加熱注射給液時(shí)，該流體加熱器重復(fù)使用會造成藥物污 染，而一次性使用流體加熱器會則導(dǎo)致加熱成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種既可以重復(fù)使用又不會造成被加熱流體污染，且使 用方便的流體加熱器。一種流體加熱器，該流體加熱器包括一支撐內(nèi)管；一套設(shè)于該支撐內(nèi)管外的防護(hù) 外管，且該防護(hù)外管與所述支撐內(nèi)管間隔設(shè)置；以及一加熱模組；其中，所述防護(hù)外管與支 撐內(nèi)管之間形成一密封空間，且該加熱模組設(shè)置于所述密封空間內(nèi)?！N采用上述流體加熱器加熱流體的方法，其中，將該流體加熱器套設(shè)于一導(dǎo)流 管上加熱導(dǎo)流管內(nèi)的流體。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的流體加熱器將加熱模組設(shè)置于所述支撐內(nèi)管與 防護(hù)外管之間，該流體加熱器使用時(shí)可以直接套設(shè)于待加熱流體流經(jīng)的導(dǎo)流管上。一方面， 該流體加熱器可以在導(dǎo)流管上移動至不同位置進(jìn)行加熱，使用方便。另一方面，該流體加熱 器可以套設(shè)在不同的導(dǎo)流管上重復(fù)使用，而不會污染被加熱流體，降低了加熱成本。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的流體加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的流體加熱器沿線II-II的剖面示意圖。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的流體加熱器中的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖4為圖3中的碳納米管拉膜中的碳納米管片段的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例的流體加熱器中的的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡 照片。圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例的流體加熱器中的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的流體加熱器的電極纏繞設(shè)置于支撐內(nèi)管外表面 的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的流體加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號說明流體加熱器支撐內(nèi)管防護(hù)外管加熱模組第一電極第二電極加熱元件電源線溫控裝置密封件熱反射層密封空間絕熱材料層
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，舉以下具體實(shí)施方式
并配合附圖詳細(xì)描述如 下。請參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的流體加熱器10包括一支撐內(nèi)管 100，一套設(shè)于該支撐內(nèi)管100外的防護(hù)外管102，以及一設(shè)置于所述支撐內(nèi)管100與防護(hù)外 管102之間的加熱模組104。所述防護(hù)外管102與支撐內(nèi)管100之間形成一密封空間120， 且該加熱模組104設(shè)置于所述密封空間120內(nèi)。所述支撐內(nèi)管100可以套設(shè)于一待加熱流體流經(jīng)的導(dǎo)流管(圖未示)上，從而使 加熱模組104對導(dǎo)流管內(nèi)流經(jīng)的流體進(jìn)行加熱。該流體可以為液體或氣體。所述支撐內(nèi)管 100采用具有一定支撐性的絕緣導(dǎo)熱材料制備。優(yōu)選地，所述支撐內(nèi)管100采用具有一定支 撐性且可以彎折的絕緣導(dǎo)熱材料制備。所述絕緣導(dǎo)熱材料可以為陶瓷、玻璃、樹脂、石英及 硅橡膠等中的一種或多種。所述樹脂可以為亞克力、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、酚醛、環(huán)氧、 氨基、不飽和聚酯、聚四氟乙烯或硅醚樹酯。所述支撐內(nèi)管100的長度、直徑以及形狀不限， 可依據(jù)待加流體流經(jīng)的熱導(dǎo)流管的尺寸進(jìn)行選擇。本實(shí)施例中，所述支撐內(nèi)管100為一柱 狀玻璃管。所述加熱模組104可以設(shè)置于所述支撐內(nèi)管100的外表面或防護(hù)外管102的內(nèi)表 面。本實(shí)施例中，所述加熱模組104設(shè)置于所述支撐內(nèi)管100的外表面，且與所述防護(hù)外管 102間隔設(shè)置。所述加熱模組104包括一加熱元件1046、一第一電極1042以及一第二電極
10，20
100,200
102,202
104,204
1042,2042
1044,2044
1046,2046
106
108
110
112,212
120,220
130,2301044。所述第一電極1042與第二電極1044與所述加熱元件1046電連接。所述第一電極 1042與第二電極1044間隔設(shè)置，以使加熱元件1046應(yīng)用時(shí)接入一定的阻值避免短路現(xiàn)象產(chǎn)生。所述加熱元件1046可以為金屬電阻絲、合金電阻絲、碳纖維或碳納米管結(jié)構(gòu)等。 所述碳納米管結(jié)構(gòu)為一自支撐結(jié)構(gòu)。所謂“自支撐結(jié)構(gòu)”即該碳納米管結(jié)構(gòu)無需通過一支撐 體支撐，也能保持自身特定的形狀。該自支撐結(jié)構(gòu)的碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管，該多 個(gè)碳納米管通過范德華力相互吸引，從而使碳納米管結(jié)構(gòu)具有特定的形狀。所述碳納米管 結(jié)構(gòu)中的碳納米管包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多種。所 述單壁碳納米管的直徑為0. 5納米 50納米，所述雙壁碳納米管的直徑為1. 0納米 50納 米，所述多壁碳納米管的直徑為1. 5納米 50納米。該碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀或線狀結(jié)構(gòu)。 由于該碳納米管結(jié)構(gòu)具有自支撐性，在不通過支撐體支撐時(shí)仍可保持層狀或線狀結(jié)構(gòu)。所 述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容小于2X 10_4焦耳每平方厘米開爾文。優(yōu)選地，所述碳納米 管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容可以小于等于1. 7X10—6焦耳每平方厘米開爾文。所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜狀結(jié)構(gòu)、至少一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)或其 組合。當(dāng)采用碳納米管膜狀結(jié)構(gòu)作為加熱元件1046時(shí)，可以將碳納米管膜狀結(jié)構(gòu)直接包 裹或纏繞設(shè)置于所述支撐內(nèi)管100的外表面；當(dāng)采用單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)作為加熱元件 1046時(shí)，可以將該單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)折疊或纏繞成一層狀結(jié)構(gòu)后再包裹或纏繞設(shè)置于 所述支撐內(nèi)管100的外表面，也可以將該單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)直接纏繞設(shè)置于所述支撐 內(nèi)管100的外表面；當(dāng)采用多個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)作為加熱元件1046時(shí)，可以將該多個(gè)碳 納米管線狀結(jié)構(gòu)平行設(shè)置、交叉設(shè)置或編織成一層狀結(jié)構(gòu)后再包裹或纏繞設(shè)置于所述支撐 內(nèi)管100的外表面。所述碳納米管膜狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜。所述碳納米管膜包括多個(gè)均勻分 布的碳納米管。該碳納米管膜中的碳納米管有序排列或無序排列。當(dāng)碳納米管膜包括無序 排列的碳納米管時(shí)，碳納米管相互纏繞；當(dāng)碳納米管膜包括有序排列的碳納米管時(shí)，碳納米 管沿一個(gè)方向或者多個(gè)方向擇優(yōu)取向排列。所謂擇優(yōu)取向是指碳納米管膜中大部分碳納米 管在某一方向上具有較大的取向幾率，即碳納米管膜中大部分碳納米管的軸向基本沿同一 方向延伸。當(dāng)碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管基本沿同一方向有序排列時(shí)，該多個(gè)碳納米 管從第一電極1042向第二電極1044延伸。具體地，該碳納米管膜可包括碳納米管絮化膜、 碳納米管碾壓膜或碳納米管拉膜。所述碳納米管膜是由多個(gè)碳納米管組成的自支撐結(jié)構(gòu)。所述多個(gè)碳納米管為沿同 一方向擇優(yōu)取向排列。所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向 基本朝同一方向。而且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管膜的表 面。進(jìn)一步地，所述碳納米管膜中多數(shù)碳納米管是通過范德華力首尾相連。具體地，所述碳 納米管膜中基本朝同一方向延伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰 的碳納米管通過范德華力首尾相連。當(dāng)然，所述碳納米管膜中存在少數(shù)隨機(jī)排列的碳納米 管，這些碳納米管不會對碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體取向排列構(gòu)成明顯影響。所 述自支撐為碳納米管膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上 懸空而保持自身膜狀狀態(tài)，即將該碳納米管膜置于(或固定于)間隔特定距離設(shè)置的兩個(gè) 支撐體上時(shí)，位于兩個(gè)支撐體之間的碳納米管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態(tài)。所述自支撐
5主要通過碳納米管膜中存在連續(xù)的通過范德華力首尾相連延伸排列的碳納米管而實(shí)現(xiàn)。具體地，所述碳納米管拉膜中基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管，并非絕對的 直線狀，可以適當(dāng)?shù)膹澢?；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以適當(dāng)?shù)钠x延伸方向。 因此，不能排除碳納米管膜的基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管中并列的碳納米管之間 可能存在部分接觸。請參閱圖3及圖4，具體地，所述碳納米管拉膜包括多個(gè)連續(xù)且定向排列的碳納米 管片段143。該多個(gè)碳納米管片段143通過范德華力首尾相連。每一碳納米管片段143包括 多個(gè)相互平行的碳納米管145，該多個(gè)相互平行的碳納米管145通過范德華力緊密結(jié)合。該 碳納米管片段143具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。所述碳納米管拉膜的厚度為0. 5 納米 100微米，寬度與拉取出該碳納米管拉膜的碳納米管陣列的尺寸有關(guān)，長度不限。該 碳納米管膜中的碳納米管145沿同一方向擇優(yōu)取向排列。所述碳納米管拉膜具有較高的透 光性。單層碳納米管拉膜的透光率達(dá)90%以上。所述碳納米管拉膜及其制備方法具體請參 見申請人于2007年2月9日申請的，于2008年8月13日公開的第CN101239712A號中國 公開專利申請“碳納米管膜結(jié)構(gòu)及其制備方法”。為節(jié)省篇幅，僅引用于此，但上述申請所有 技術(shù)揭露也應(yīng)視為本發(fā)明申請技術(shù)揭露的一部分。當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括層疊設(shè)置的多層碳納米管拉膜時(shí)，相鄰兩層碳納米管拉 膜中的擇優(yōu)取向排列的碳納米管之間形成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90 度(0° < α <90° )。本實(shí)施例中，所述碳納米管結(jié)構(gòu)2022為一單層碳納米管拉膜。所述碳納米管碾壓膜包括均勻分布的碳納米管。碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向排 列，碳納米管也可沿不同方向擇優(yōu)取向排列。優(yōu)選地，所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管平 行于碳納米管碾壓膜的表面。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管相互交疊，且通過范德華 力相互吸引，緊密結(jié)合，使得該碳納米管碾壓膜具有很好的柔韌性，可以彎曲折疊成任意形 狀而不破裂。且由于碳納米管碾壓膜中的碳納米管之間通過范德華力相互吸引，緊密結(jié)合， 使碳納米管碾壓膜為一自支撐的結(jié)構(gòu)，可無需基底支撐。所述碳納米管碾壓膜可通過碾壓 一碳納米管陣列獲得。所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管與形成碳納米管陣列的基底的表 面形成一夾角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度β < 15° )，該夾角β與 施加在碳納米管陣列上的壓力有關(guān)，壓力越大，該夾角越小。所述碳納米管碾壓膜的長度和 寬度不限。所述碳納米管碾壓膜及其制備方法請參見申請人于2007年6月1日申請的，于 2008年12月3日公開的第CN101314464A號中國專利申請“碳納米管薄膜的制備方法”，申 請人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司。所述碳納米管絮化膜的長度、寬度和厚度不限，可根據(jù)實(shí)際需要選擇。本發(fā)明實(shí)施 例提供的碳納米管絮化膜的長度為1 10厘米，寬度為1 10厘米，厚度為1微米 2毫 米。所述碳納米管絮化膜包括相互纏繞的碳納米管，碳納米管的長度大于10微米。所述碳 納米管之間通過范德華力相互吸引、纏繞，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管絮化膜中的碳納 米管均勻分布，無規(guī)則排列，使該碳納米管絮化膜各向同性。所述碳納米管絮化膜及其制備 方法請參見申請人于2007年4月13日申請的，于2008年10月15日公開的第CN101284662A 號中國專利申請“碳納米管薄膜的制備方法”，申請人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳) 有限公司。所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線、至少一扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或其組合。當(dāng)所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括多根非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或扭轉(zhuǎn)的碳納米管線 時(shí)，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或扭轉(zhuǎn)的碳納米管線可以相互平行呈一束狀結(jié)構(gòu)，或相互扭轉(zhuǎn)
呈一絞線結(jié)構(gòu)。請參閱圖5，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)沿該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長度方向 排列的碳納米管。具體地，該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)碳納米管片段，該多個(gè)碳納米管 片段通過范德華力首尾相連，每一碳納米管片段包括多個(gè)相互平行并通過范德華力緊密結(jié) 合的碳納米管。該碳納米管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉(zhuǎn)的碳納米 管線長度不限，直徑為0. 5納米 100微米。非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線為將碳納米管拉膜通過有 機(jī)溶劑處理得到。具體地，將有機(jī)溶劑浸潤所述碳納米管拉膜的整個(gè)表面，在揮發(fā)性有機(jī)溶 劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的表面張力的作用下，碳納米管拉膜中的相互平行的多個(gè)碳納米管通過范德 華力緊密結(jié)合，從而使碳納米管拉膜收縮為一非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線。該有機(jī)溶劑為揮發(fā)性 有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實(shí)施例中采用乙醇。通過有機(jī)溶劑處理 的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線與未經(jīng)有機(jī)溶劑處理的碳納米管膜相比，比表面積減小，粘性降低。所述扭轉(zhuǎn)的碳納米管線為采用一機(jī)械力將所述碳納米管拉膜兩端沿相反方向扭 轉(zhuǎn)獲得。請參閱圖6，該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)繞該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線軸向螺旋排列的 碳納米管。具體地，該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)碳納米管片段，該多個(gè)碳納米管片段通過 范德華力首尾相連，每一碳納米管片段包括多個(gè)相互平行并通過范德華力緊密結(jié)合的碳納 米管。該碳納米管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長度不 限，直徑為0. 5納米 100微米。進(jìn)一步地，可采用一揮發(fā)性有機(jī)溶劑處理該扭轉(zhuǎn)的碳納米 管線。在揮發(fā)性有機(jī)溶劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的表面張力的作用下，處理后的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線中 相鄰的碳納米管通過范德華力緊密結(jié)合，使扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的比表面積減小，密度及強(qiáng) 度增大。所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)及其制備方法請參見申請人于2002年9月16日申請的， 于2008年8月20日公告的第CN100411979C號中國公告專利“一種碳納米管繩及其制造方 法”，申請人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司，以及于2005年12月16日申請 的，于2007年6月20日公開的第CN1982209A號中國公開專利申請“碳納米管絲及其制作 方法”，申請人清華大學(xué)，鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司。由于碳納米管結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，其本身有很好的粘附性，故由碳納米管 結(jié)構(gòu)組成的加熱元件1046可以直接設(shè)置于所述支撐內(nèi)管100的外表面。另外，所述加熱 元件1046也可通過一粘結(jié)劑或固定件固定于所述支撐內(nèi)管100的外表面。由于加熱元件 1046直接設(shè)置于支撐內(nèi)管100的外表面，所以該加熱元件1046還可以為通過絲網(wǎng)印刷等方 法形成的碳納米管層，該碳納米管層包括多個(gè)碳納米管無序分布。所述加熱元件1046還可以包括一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包 括一碳納米管結(jié)構(gòu)以及分散于碳納米管結(jié)構(gòu)中的填充材料。所述碳納米管結(jié)構(gòu)可以為上述 碳納米管結(jié)構(gòu)中的任意一種。所述填充材料填充于碳納米管結(jié)構(gòu)中或復(fù)合于碳納米管結(jié)構(gòu) 的表面。所述填充材料包括金屬、樹脂、陶瓷、玻璃以及纖維中的一種或多種?？蛇x擇地，所 述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)可以包括一基體以及一碳納米管結(jié)構(gòu)復(fù)合于該基體中。所述碳納米管 結(jié)構(gòu)可以為上述碳納米管結(jié)構(gòu)中的任意一種。所述基體的材料包括金屬、樹脂、陶瓷、玻璃 以及纖維中的一種或多種。所述基體將碳納米管結(jié)構(gòu)完全包覆，該基體材料可至少部分浸潤于該碳納米管結(jié)構(gòu)中。由于本實(shí)施例的加熱元件1046主要由碳納米管構(gòu)成，碳納米管具有較高的電熱 轉(zhuǎn)換效率以及比較高的熱輻射效率，所以該加熱元件1046電熱轉(zhuǎn)換效率及熱輻射效率較 高。由于碳納米管結(jié)構(gòu)的熱容較小，所以由該碳納米管結(jié)構(gòu)構(gòu)成的加熱元件1046具有較快 的熱響應(yīng)速度。該碳納米管結(jié)構(gòu)的高的熱輻射效率和快的熱響應(yīng)速度，使該流體加熱器10 可用于對流體，尤其是流動中的流體進(jìn)行快速加熱。而且，碳納米管具有較高的電熱轉(zhuǎn)換效 率以及比較高的熱輻射效率，所以采用厚度較薄的加熱元件1046即可達(dá)到較大的加熱功 率，從而使得該導(dǎo)流管10的支撐內(nèi)管100與防護(hù)外管102之間的距離可以較小，因此，使得 流體加熱器10微型化。其中，流體加熱器10的支撐內(nèi)管100與防護(hù)外管102之間的距離 可以為50微米 500微米。另外，由于碳納米管具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，所以采用該碳納 米管結(jié)構(gòu)的加熱元件1046的電阻穩(wěn)定，從而提高了流體加熱器10的穩(wěn)定性，使得被加熱的 流體保持在恒定的溫度。所述第一電極1042與第二電極1044可以設(shè)置于所述支撐內(nèi)管100外表面上也可 以設(shè)置于加熱元件1046上，即加熱元件1046設(shè)置于支撐內(nèi)管100與電極之間。所述第一電 極1042和第二電極1044與加熱元件1046之間可以通過導(dǎo)電粘結(jié)劑固定。本實(shí)施例中，優(yōu) 選的導(dǎo)電粘結(jié)劑為銀膠。所述第一電極1042與第二電極1044由導(dǎo)電材料組成，且其形狀 不限。該第一電極1042與第二電極1044可以為導(dǎo)電薄膜、金屬片或者金屬引線。優(yōu)選地， 第一電極1042與第二電極1044均為一層條狀導(dǎo)電薄膜以減小所述流體加熱器10的厚度。 該導(dǎo)電薄膜的厚度為0. 5納米 500微米。該導(dǎo)電薄膜的材料可以為金屬、合金、銦錫氧化 物(ITO)、銻錫氧化物(ΑΤΟ)、導(dǎo)電漿料或?qū)щ娋酆衔锏?。該金屬或合金材料可以為鋁、銅、 鎢、鉬、金、鈦、銀、釹、鈀、銫或上述金屬的任意組合的合金。本實(shí)施例中，該第一電極1042 與第二電極1044為鍍銀的銅線，該銅線的直徑為0. 25毫米。該第一電極1042與第二電極 1044的長度略小于支撐內(nèi)管100的長度，且分別沿所述支撐內(nèi)管100的軸向延伸。該第一 電極1042與第二電極1044以及支撐內(nèi)管100的中心軸共面設(shè)置。所述加熱元件1046為 一碳納米管拉膜。該碳納米管拉膜包裹于所述支撐內(nèi)管100外表面。該第一電極1042與 第二電極1044設(shè)置于加熱元件1046靠近密封空間120的表面。該碳納米管拉膜中的碳納 米管由第一電極1042向第二電極1044延伸。請參閱圖7，可選擇地，所述第一電極1042與第二電極1044也可以分別環(huán)繞設(shè)置 于所述支撐內(nèi)管100相對的兩端的外表面，所述碳納米管拉膜包裹于所述支撐內(nèi)管100外 表面，且該碳納米管拉膜中的碳納米管沿所述支撐內(nèi)管100的軸向延伸?？梢岳斫?，所述加熱模組104還可以包括多個(gè)第一電極1042與多個(gè)第二電極 1044。所述多個(gè)第一電極1042與多個(gè)第二電極1044交替間隔設(shè)置，且所述多個(gè)第一電極 1042電連接，所述多個(gè)第二電極1044電連接。該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)相鄰電極之間的碳納米管結(jié)構(gòu) 的并聯(lián)。并聯(lián)后的碳納米管結(jié)構(gòu)具有較小的電阻，可降低所述加熱模組104的工作電壓。可以理解，當(dāng)所述加熱元件1046為一單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)或電阻絲纏繞設(shè)置 于所述支撐內(nèi)管100的外表面時(shí)，還可以將該單個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的兩端或電阻絲的兩 端直接與一電源線106電連接，而無需專門的電極。所述防護(hù)外管102用于保護(hù)加熱模組104，防止加熱模組104受外界損壞，或者防 止該流體加熱器10在使用時(shí)造成觸電傷害。所述防護(hù)外管102的內(nèi)徑大于所述支撐內(nèi)管100的外徑。優(yōu)選地，所述防護(hù)外管102與所述支撐內(nèi)管100長度相同，且共軸設(shè)置。本實(shí) 施例中，所述防護(hù)外管102與所述支撐內(nèi)管100之間通過兩個(gè)密封件110間隔設(shè)置以使防 護(hù)外管102與所述支撐內(nèi)管100之間形成一中空結(jié)構(gòu)。所述兩個(gè)密封件110設(shè)置于靠近所 述防護(hù)外管102與所述支撐內(nèi)管100兩端的位置以使防護(hù)外管102與所述支撐內(nèi)管100之 間形成一密封空間120。所述密封件110可以通過粘結(jié)劑固定于防護(hù)外管102與所述支撐 內(nèi)管100之間?？梢岳斫?，所述密封件110也可為所述防護(hù)外管102或支撐內(nèi)管100的延 伸部分，即密封件110與防護(hù)外管102或支撐內(nèi)管100為一體成形。所述防護(hù)外管102與 所述支撐內(nèi)管100之間的密封空間120內(nèi)可以密封氣體，也可以抽成真空。可以理解，由于 防護(hù)外管102與所述支撐內(nèi)管100之間形成一填充有氣體或真空的密封空間120，該結(jié)構(gòu)可 以減小加熱模組104與防護(hù)外管102之間的熱傳導(dǎo)以及加熱模組104與外界的熱對流，從 而使得加熱模組104產(chǎn)生的熱量可以有效的通過支撐內(nèi)管100傳遞給待加熱流體。所述防護(hù)外管102可以采用具有一定支撐性且具有較好的耐熱性能的材料制備。 所述防護(hù)外管102的材料可選擇為導(dǎo)電材料，如金屬或合金，也可為絕緣材料，如陶瓷、玻 璃、樹脂、石英或硅橡膠等。所述樹脂可以為亞克力、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、酚醛、環(huán)氧、 氨基、不飽和聚酯、聚四氟乙烯或硅醚樹酯。優(yōu)選地，所述防護(hù)外管102采用具有一定支撐 性且可以彎折的絕緣材料制備。本實(shí)施例中，所述防護(hù)外管102也為一柱狀玻璃管，其內(nèi)徑 大于支撐內(nèi)管100的外徑。所述支撐內(nèi)管100與防護(hù)外管102兩端通過兩個(gè)低熔點(diǎn)玻璃密 封件110密封，其中一個(gè)密封件110上設(shè)有排氣管(圖未示)以便將支撐內(nèi)管100與防護(hù) 外管102之間抽成真空。由于，本實(shí)施例中的防護(hù)外管102與導(dǎo)流內(nèi)管100均采用具有一 定支撐性且可以彎折的絕緣材料制備，所以該流體加熱器10可以根據(jù)實(shí)際需要彎曲成任 何形狀。進(jìn)一步，所述流體加熱器10還可以包括一設(shè)置于所述防護(hù)外管102的內(nèi)表面且與 加熱模組104間隔設(shè)置的熱反射層112。由于碳納米管結(jié)構(gòu)通電后產(chǎn)生的熱量主要通過熱 輻射的形式向外傳播，所以該熱反射層112可以有效將射向防護(hù)外管102的熱量反射至支 撐內(nèi)管100，并通過支撐內(nèi)管100傳遞給待加熱流體。所述熱反射層112的材料為一對熱輻 射具有較好反射效果的白色材料，如金屬、金屬氧化物、金屬鹽及陶瓷等中的一種或多種。 所述熱反射層112的厚度為100微米 0. 5毫米。本實(shí)施例中，熱反射層112優(yōu)選為鋁箔， 其厚度為100微米。進(jìn)一步，所述防護(hù)外管102的外表面還可以設(shè)置一絕熱材料層130。該絕熱材料層 130的材料可以為石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃混凝土及硅酸鈣等中的一種或 多種。所述絕熱材料層130可以進(jìn)一步防止流體加熱器10向外散熱，從而確保流體加熱器 10的熱量有效利用。所述流體加熱器10工作時(shí)，其第一電極1042與第二電極1044分別通過一電源線 106與一電源電連接。進(jìn)一步，所述流體加熱器10還包括一個(gè)溫控裝置108。該溫控裝置 108與所述加熱模組104串聯(lián)電連接。該溫控裝置108通過改變所加載到該加熱模組104 上的電壓來控制加熱模組104所產(chǎn)生的熱量，從而達(dá)到控制流體加熱器10的加熱溫度的目 的。本實(shí)施例中，該溫控裝置108串聯(lián)在所述電源線106上，以方便使用者操作。請參閱圖8，本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的流體加熱器20包括一支撐內(nèi)管200，一 套設(shè)于該支撐內(nèi)管200外的防護(hù)外管202，一設(shè)置于所述防護(hù)外管202內(nèi)表面的熱反射層212，以及一設(shè)置于所述支撐內(nèi)管200與防護(hù)外管202之間的加熱模組204。所述防護(hù)外管 202與支撐內(nèi)管200之間形成一密封空間220，且該加熱模組204設(shè)置于所述密封空間220 內(nèi)。所述加熱模組204包括一加熱元件2046。一第一電極2042以及一第二電極2044。本 發(fā)明第二實(shí)施例所提供的流體加熱器20與本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的流體加熱器10的結(jié) 構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于所述熱反射層212為一絕緣反射層212，所述加熱模組204設(shè)置于 該絕緣熱反射層212靠近密封空間220的表面。本發(fā)明所提供的流體加熱器使用時(shí)，可以將其支撐內(nèi)管直接套設(shè)于一待加熱流體 流經(jīng)的導(dǎo)流管(如輸液管)上對導(dǎo)流管內(nèi)的待加熱流體(如注射給液)進(jìn)行加熱，這不僅 使用方便而且可以避免對被加熱流體的污染。該流體加熱器還可以在導(dǎo)流管上自由移動， 對不同部位的流體進(jìn)行加熱。當(dāng)給加熱元件施加一恒定電壓后，由于該加熱元件的電阻是 不變的，所以該流體加熱器所產(chǎn)生的熱量也是恒定的，進(jìn)而使得導(dǎo)流管內(nèi)的流體，如注射給 液的加熱溫度恒定。當(dāng)然還可以用溫控裝置來調(diào)節(jié)該加流體加熱器所產(chǎn)生的熱量，使其準(zhǔn) 確控制所達(dá)到的溫度。本發(fā)明提供的流體加熱器可以用于氣體或液體加熱，如在大型火電站的燃燒鍋 爐中預(yù)熱空氣來提高反應(yīng)產(chǎn)率，以減少反應(yīng)堆廢氣的排放量；在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中對流管中的 物質(zhì)進(jìn)行分段加熱，以精確操控各種酶的催化作用；在醫(yī)用輸液中，對冰冷的藥液注入人體 之前進(jìn)行加熱，以增加治療效果；工業(yè)、生活中對自來水管中的水進(jìn)行加熱，以防止結(jié)冰或 滿足生活需要。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，只要其不偏離本發(fā)明的 技術(shù)效果，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種流體加熱器，該流體加熱器包括 一支撐內(nèi)管；一套設(shè)于該支撐內(nèi)管外的防護(hù)外管，且該防護(hù)外管與所述支撐內(nèi)管間隔設(shè)置；以及 一加熱模組；其特征在于，所述防護(hù)外管與支撐內(nèi)管之間形成一密封空間，且該加熱模組設(shè)置于所 述密封空間內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的流體加熱器，其特征在于，所述密封空間內(nèi)密封氣體或抽成真空。
3.如權(quán)利要求1所述的流體加熱器，其特征在于，所述防護(hù)外管與支撐內(nèi)管長度相同， 且共軸設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的流體加熱器，其特征在于，所述防護(hù)外管的內(nèi)表面進(jìn)一步設(shè)置一熱反射層。
5.如權(quán)利要求4所述的流體加熱器，其特征在于，所述加熱模組設(shè)置于所述支撐內(nèi)管 的外表面，且與所述熱反射層間隔設(shè)置。
6.如權(quán)利要求4所述的流體加熱器，其特征在于，所述熱反射層為一絕緣熱反射層，所 述加熱模組設(shè)置于該絕緣熱反射層靠近密封空間的表面。
7.如權(quán)利要求1所述的流體加熱器，其特征在于，所述加熱模組包括一加熱元件、一第 一電極以及一第二電極，該第一電極與第二電極間隔設(shè)置且分別與所述加熱元件電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的流體加熱器，其特征在于，所述加熱元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)， 該碳納米管結(jié)構(gòu)是由多個(gè)碳納米管通過范德華力相互吸引組成的自支撐結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的流體加熱器，其特征在于，所述加熱元件為至少一碳納米管膜， 且該碳納米管膜包裹或纏繞于所述支撐內(nèi)管的外表面。
10.如權(quán)利要求9所述的流體加熱器，其特征在于，所述碳納米管膜是由若干碳納米管 組成的自支撐結(jié)構(gòu)，且所述若干碳納米管為沿同一方向擇優(yōu)取向排列，所述碳納米管膜中 多數(shù)碳納米管是通過范德華力首尾相連。
11.如權(quán)利要求10所述的流體加熱器，其特征在于，所述第一電極與第二電極分別沿 所述支撐內(nèi)管的軸向延伸，且該第一電極與第二電極以及支撐內(nèi)管的中心軸共面設(shè)置，所 述首尾相連的碳納米管的取向由其中一個(gè)電極向另一個(gè)電極延伸。
12.如權(quán)利要求10所述的流體加熱器，其特征在于，所述第一電極與第二電極分別環(huán) 繞設(shè)置于所述支撐內(nèi)管的外表面，所述首尾相連的碳納米管的取向沿所述支撐內(nèi)管的軸向 延伸。
13.如權(quán)利要求7所述的流體加熱器，其特征在于，所述加熱元件為一通過絲網(wǎng)印刷方 法形成的碳納米管層。
14.如權(quán)利要求7所述的流體加熱器，其特征在于，所述加熱元件包括至少一纏繞于所 述支撐內(nèi)管外表面的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求1所述的流體加熱器，其特征在于，所述防護(hù)外管與支撐內(nèi)管之間通過 密封件密封形成一密封空。
16.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1至15中任意一項(xiàng)所述的流體加熱器的方法，其特征在于，將 該流體加熱器套設(shè)于一導(dǎo)流管上加熱導(dǎo)流管內(nèi)的流體。
全文摘要
一種流體加熱器，該流體加熱器包括一支撐內(nèi)管；一套設(shè)于該支撐內(nèi)管外的防護(hù)外管，且該防護(hù)外管與所述支撐內(nèi)管間隔設(shè)置；以及一加熱模組；其中，所述防護(hù)外管與支撐內(nèi)管之間形成一密封空間，且該加熱模組設(shè)置于所述密封空間內(nèi)。一種采用該流體加熱器加熱流體的方法，其中，將該流體加熱器套設(shè)于一導(dǎo)流管上加熱導(dǎo)流管內(nèi)的流體。
文檔編號F24H3/00GK102147148SQ20101011180
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者姜開利, 王佳平, 范守善, 謝睿 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司