專(zhuān)利名稱(chēng)：加熱導(dǎo)流管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)流管，特別是涉及一種可以對(duì)流體進(jìn)行加熱的加熱導(dǎo)流管。
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(duì)流體進(jìn)行加熱。如，在一些醫(yī) 療操作過(guò)程中通常會(huì)對(duì)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)中提供一種加熱導(dǎo)流管，其由兩根同軸的內(nèi)管和外管通過(guò)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，該可加熱導(dǎo)流管的電熱絲裝在內(nèi)管里，對(duì)流體加熱時(shí)必須使被加熱的流體 從所述內(nèi)管和外管之間形成的腔室流過(guò)。由于加熱過(guò)程中待加熱流體也會(huì)通過(guò)外管向外界 進(jìn)行散熱，所以該加熱導(dǎo)流管對(duì)流體加熱的效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種對(duì)流體加熱效率較高的加熱導(dǎo)流管。一種加熱導(dǎo)流管，該加熱導(dǎo)流管包括一導(dǎo)流內(nèi)管；一套設(shè)于該導(dǎo)流內(nèi)管外的防護(hù) 外管，該防護(hù)外管與所述導(dǎo)流內(nèi)管間隔設(shè)置；一加熱模組；其中，所述防護(hù)外管與導(dǎo)流內(nèi)管 之間形成一密封空間，該加熱模組設(shè)置于所述密封空間內(nèi)，該導(dǎo)流內(nèi)管的至少一端設(shè)置一 連接端口。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的加熱導(dǎo)流管將加熱模組設(shè)置于所述導(dǎo)流內(nèi)管與 防護(hù)外管之間，該加熱導(dǎo)流管使用時(shí)可以通過(guò)連接端口連接在一現(xiàn)有的導(dǎo)流管上使待加熱 流體從導(dǎo)流內(nèi)管流過(guò)，并通過(guò)加熱模組對(duì)流經(jīng)該導(dǎo)流內(nèi)管的待加熱流體進(jìn)行加熱。由于待 加熱流體從導(dǎo)流內(nèi)管流過(guò)，而所述防護(hù)外管與導(dǎo)流內(nèi)管之間形成一密封空間，所以可以防 止待加熱流體通過(guò)外管向外界進(jìn)行散熱，提高了加熱導(dǎo)流管的加熱效率。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的加熱導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的加熱導(dǎo)流管沿線II-II的剖面示意圖。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的加熱導(dǎo)流管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)實(shí)施例的加熱導(dǎo)流管中的的非扭轉(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)實(shí)施例的加熱導(dǎo)流管中的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照 片。
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圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的加熱導(dǎo)流管的電極纏繞設(shè)置于導(dǎo)流內(nèi)管外表面 的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例提供的加熱導(dǎo)流管進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試系統(tǒng)的示意圖。圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的加熱導(dǎo)流管的加熱功率與加熱導(dǎo)流管內(nèi)流體 溫度差的線性關(guān)系圖。圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的加熱導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明加熱導(dǎo)流管 10，20導(dǎo)流內(nèi)管100，200連接端口1002防護(hù)外管102,202加熱模組104,204第一電極1042,2042第二電極1044,2044加熱元件1046,2046電源線106溫控裝置108密封件110熱反射層112,212密封空間120,220絕熱材料層130,230固定元件14流體泵30第二容器40水50第一容器60
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明，舉以下具體實(shí)施方式
并配合附圖詳細(xì)描述如 下。請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的加熱導(dǎo)流管10包括一導(dǎo)流內(nèi)管 100，一套設(shè)于該導(dǎo)流內(nèi)管100外的防護(hù)外管102，以及一設(shè)置于所述導(dǎo)流內(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與導(dǎo)流內(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)。所述導(dǎo)流內(nèi)管100的至少一端設(shè)置一連接 端口 1002。所述導(dǎo)流內(nèi)管100設(shè)置有連接端口 1002的一端可以延伸出所述防護(hù)外管102， 也可以位于所述防護(hù)外管102內(nèi)或與所述防護(hù)外管102的一端平齊。本實(shí)施例中，所述導(dǎo) 流內(nèi)管100有一端延伸出防護(hù)外管102形成一連接端口 1002。所述導(dǎo)流內(nèi)管100可以通過(guò)連接端1002連接于一現(xiàn)有的導(dǎo)流管(圖未示)上，從 而使待加熱流體流經(jīng)該導(dǎo)流內(nèi)管100并通過(guò)所述加熱模組104對(duì)流經(jīng)導(dǎo)流內(nèi)管100的流體進(jìn)行加熱。該流體可以為液體或氣體。所述連接端口 1002可以是所述導(dǎo)流內(nèi)管100延伸 出防護(hù)外管102的一端，也可以通過(guò)對(duì)導(dǎo)流內(nèi)管100延伸出防護(hù)外管102的一端進(jìn)行機(jī)械 加工而得到，如，在導(dǎo)流內(nèi)管100延伸出防護(hù)外管102的一端上加工螺紋以與現(xiàn)有的導(dǎo)流管 具有螺紋的端口匹配。可以理解，由于所述導(dǎo)流內(nèi)管100的一端具有一連接端口 1002，使得 該加熱導(dǎo)流管10可以很方便的與現(xiàn)有的導(dǎo)流管對(duì)接。進(jìn)一步，所述連接端口 1002上還可 以設(shè)置一固定元件14。所述固定元件14用以將該連接端口 1002與現(xiàn)有的導(dǎo)流管端口固定 連接。本實(shí)施例中，所述固定元件14為一不銹鋼卡套接頭，且所述導(dǎo)流內(nèi)管100的連接端 口 1002插入并卡固在該不銹鋼卡套接頭內(nèi)。該不銹鋼卡套接頭具有螺紋，可以與現(xiàn)有的導(dǎo) 流管具有螺紋的端口配合卡固?？梢岳斫?，所述連接端口 1002也可以采用現(xiàn)有的其它連接 方式。所述導(dǎo)流內(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，所述導(dǎo)流 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(shù)脂、石英及硅橡膠等中的一種或多種。所述樹(shù)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(shù)酯。所述導(dǎo)流內(nèi)管100的 長(zhǎng)度、直徑以及形狀不限，可依據(jù)現(xiàn)有的待連接導(dǎo)流管的尺寸進(jìn)行選擇。本實(shí)施例中，所述 導(dǎo)流內(nèi)管100為一柱狀硅橡膠管，其外徑為約5. 12毫米，其管壁厚度約為1. 15毫米。所述加熱模組104可以設(shè)置于所述導(dǎo)流內(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)置于所述導(dǎo)流內(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 1044。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(wú)需通過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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)置于所述導(dǎo)流內(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 所述導(dǎo)流內(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)置于所述導(dǎo)流 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)置于所述導(dǎo)流內(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(wú)序排列。當(dāng)碳納米管膜包括無(wú)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(guò)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(guò)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(huì)對(duì)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(duì)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 主要通過(guò)碳納米管膜中存在連續(xù)的通過(guò)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(duì)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(qǐng)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(guò)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(guò)范德華力緊密結(jié)合。該 碳納米管片段143具有任意的長(zhǎng)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(zhǎng)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(qǐng)參 見(jiàn)申請(qǐng)人于2007年2月9日申請(qǐng)的，于2008年8月13日公開(kāi)的第CN101239712A號(hào)中國(guó) 公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)“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(qǐng)所有 技術(shù)揭露也應(yīng)視為本發(fā)明申請(qǐng)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(guò)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(guò)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(wú)需基底支撐。所述碳納米管碾壓膜可通過(guò)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(zhǎng)度和 寬度不限。所述碳納米管碾壓膜及其制備方法請(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)人于2007年6月1日申請(qǐng)的，于 2008年12月3日公開(kāi)的第CN101314464A號(hào)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“碳納米管薄膜的制備方法”，申 請(qǐng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度大于10微米。所述碳 納米管之間通過(guò)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(wú)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(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)人于2007年4月13日申請(qǐng)的，于2008年10月15日公開(kāi)的第CN101284662A 號(hào)中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)“碳納米管薄膜的制備方法”，申請(qǐng)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(qǐng)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(zhǎng)度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉(zhuǎn)的碳納米 管線長(zhǎng)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(guò)有 機(jī)溶劑處理得到。具體地，將有機(jī)溶劑浸潤(rùn)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(guò)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(guò)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(qǐng)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(guò) 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(guò)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(zhǎng)度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長(zhǎng)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(guò)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(qǐng)參見(jiàn)申請(qǐng)人于2002年9月16日申請(qǐng)的， 于2008年8月20日公告的第CN100411979C號(hào)中國(guó)公告專(zhuān)利“一種碳納米管繩及其制造方 法”，申請(qǐng)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(qǐng) 的，于2007年6月20日公開(kāi)的第CN1982209A號(hào)中國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)“碳納米管絲及其制作 方法”，申請(qǐng)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)置于所述導(dǎo)流內(nèi)管100的外表面。另外，所述加熱 元件1046也可通過(guò)一粘結(jié)劑或固定件固定于所述導(dǎo)流內(nèi)管100的外表面。由于加熱元件 1046直接設(shè)置于導(dǎo)流內(nèi)管100的外表面，所以該加熱元件1046還可以為通過(guò)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(wú)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(shù)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(shù)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(rùn)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，使該加熱導(dǎo)流管10 可用于對(duì)流體，尤其是流動(dòng)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，從而使得該加熱導(dǎo)流管10的導(dǎo)流內(nèi)管100與防護(hù)外管102之間的距離可以較小，因此， 使得加熱導(dǎo)流管10微型化。其中，加熱導(dǎo)流管10的導(dǎo)流內(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，從而提高了加熱導(dǎo)流管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)置于所述導(dǎo)流內(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)置于導(dǎo)流內(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(guò)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)電薄膜以減小所述加熱導(dǎo)流管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娋酆衔锏取Ｔ摻饘倩蚝辖鸩牧峡梢詾殇X、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(zhǎng)度略小于導(dǎo)流內(nèi)管100的長(zhǎng)度，且分別沿所述導(dǎo)流內(nèi)管100的軸向延伸。該第一 電極1042與第二電極1044以及導(dǎo)流內(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導(dǎo)流內(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(qǐng)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 于所述導(dǎo)流內(nèi)管100相對(duì)的兩端的外表面，所述碳納米管拉膜包裹于所述導(dǎo)流內(nèi)管100外 表面，且該碳納米管拉膜中的碳納米管沿所述導(dǎo)流內(nèi)管100的軸向延伸。可以理解，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 于所述導(dǎo)流內(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(wú)需專(zhuān)門(mén)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 止該加熱導(dǎo)流管10在使用時(shí)造成觸電傷害。所述防護(hù)外管102的內(nèi)徑大于所述導(dǎo)流內(nèi)管 100的外徑。優(yōu)選地，所述防護(hù)外管102與所述導(dǎo)流內(nèi)管100共軸設(shè)置。本實(shí)施例中，所述防 護(hù)外管102與所述導(dǎo)流內(nèi)管100之間通過(guò)兩個(gè)密封件110間隔設(shè)置以使防護(hù)外管102與所 述導(dǎo)流內(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 兩端的位置以使防護(hù)外管102與所述導(dǎo)流內(nèi)管100之間形成一密封空間120。所述密封件 110可以通過(guò)粘結(jié)劑固定于防護(hù)外管102與所述導(dǎo)流內(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?qū)Я鲀?nèi)管100的延伸部分，即密封件110與防護(hù)外管102或 導(dǎo)流內(nèi)管100為一體成形。所述防護(hù)外管102與所述導(dǎo)流內(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?？梢岳斫?，由于防護(hù)外管102與所述導(dǎo)流內(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 以及加熱模組104與外界的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，并減小導(dǎo)流內(nèi)管100與外界的熱傳導(dǎo)和熱對(duì) 流，從而使得加熱模組104產(chǎn)生的熱量可以有效的通過(guò)導(dǎo)流內(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(shù)脂、石英或硅橡膠等。所述樹(shù)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(shù)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為一聚四氟乙烯管，其內(nèi)徑 為6. 36毫米，厚度為1. 35毫米。所述導(dǎo)流內(nèi)管100與防護(hù)外管102兩端通過(guò)兩個(gè)塑料密 封件110密封，其中一個(gè)密封件110上設(shè)有排氣管(圖未示)以便將導(dǎo)流內(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，所以該加熱導(dǎo)流管10可以根據(jù)實(shí)際需要彎曲成任
9何形狀。進(jìn)一步，所述加熱導(dǎo)流管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(guò)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的熱量反射至導(dǎo) 流內(nèi)管100，并通過(guò)導(dǎo)流內(nèi)管100傳遞給待加熱流體。所述熱反射層112的材料為一對(duì)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)一步防止加熱導(dǎo)流管10向外散熱，從而確保加熱導(dǎo)流管 10的熱量有效利用。所述加熱導(dǎo)流管10工作時(shí)，其第一電極1042與第二電極1044分別通過(guò)一電源線 106與一電源電連接。進(jìn)一步，所述加熱導(dǎo)流管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(guò)改變所加載到該加熱模組104 上的電壓來(lái)控制加熱模組104所產(chǎn)生的熱量，從而達(dá)到控制加熱導(dǎo)流管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。本發(fā)明所提供的加熱導(dǎo)流管10使用時(shí)，可以直接取代現(xiàn)有的導(dǎo)流管的全部或取 代現(xiàn)有的導(dǎo)流管的一部分，如直接將該加熱導(dǎo)流管10連接在一導(dǎo)流管一端(如自來(lái)水管 龍頭)或兩個(gè)導(dǎo)流管之間，使導(dǎo)流管內(nèi)流體流經(jīng)所述導(dǎo)流內(nèi)管100，從而對(duì)流經(jīng)該導(dǎo)流內(nèi)管 100的流體進(jìn)行加熱。當(dāng)給加熱元件1046施加一恒定電壓后，由于該加熱元件1046的電阻 是不變的，所以該加熱導(dǎo)流管10所產(chǎn)生的熱量也是恒定的，進(jìn)而使得導(dǎo)流內(nèi)管100內(nèi)的流 體的加熱溫度恒定。當(dāng)然還可以用溫控裝置108來(lái)調(diào)節(jié)該加加熱導(dǎo)流管10所產(chǎn)生的熱量， 使其準(zhǔn)確控制所達(dá)到的溫度。本實(shí)施例對(duì)所述加熱導(dǎo)流管10的加熱效果進(jìn)行了測(cè)試。其中，所述導(dǎo)流內(nèi)管100 為一柱狀硅橡膠管，其外徑為約5. 12毫米，管壁厚度約為1. 15毫米。所述防護(hù)外管102為 一聚四氟乙烯管，其內(nèi)徑為6. 36毫米，厚度為1. 35毫米。所述導(dǎo)流內(nèi)管100與防護(hù)外管 102之間通過(guò)一塑料密封件110間隔設(shè)置。所述第一電極1042與第二電極1044為鍍銀的 銅線，該銅線的直徑為為0. 25毫米。所述第一電極1042與第二電極1044分別沿所述導(dǎo)流 內(nèi)管100的軸向延伸，且該第一電極1042與第二電極1044以及導(dǎo)流內(nèi)管100的中心軸共 面設(shè)置。所述加熱元件1046為一寬度為5厘米的碳納米管拉膜。該碳納米管拉膜包裹于 所述導(dǎo)流內(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(qǐng)參閱圖8，可為了方便，所述導(dǎo)流內(nèi)管100的兩端均延伸出所述防護(hù)外管102足 夠的長(zhǎng)度，且一端經(jīng)一流體泵30延伸至一盛有水50的第一容器60，另一端延伸至一空的 第二容器40。通過(guò)流體泵的作用使水50從第一容器60經(jīng)導(dǎo)流內(nèi)管100流向第二容器40。 通過(guò)調(diào)整流體泵30的轉(zhuǎn)速可使水50在導(dǎo)流內(nèi)管100中平穩(wěn)流動(dòng)。本次測(cè)試中，將水50的 流速設(shè)置為3. 53ml/min,以能夠模擬醫(yī)用輸液的情況。該測(cè)試過(guò)程中環(huán)境及第一容器60中水源的溫度為M°C。采用熱電偶對(duì)導(dǎo)流內(nèi)管100出口的水溫進(jìn)行測(cè)量結(jié)果如表1所示。表1加熱導(dǎo)流管10的測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種加熱導(dǎo)流管，該加熱導(dǎo)流管包括 一導(dǎo)流內(nèi)管；一套設(shè)于該導(dǎo)流內(nèi)管外的防護(hù)外管，該防護(hù)外管與所述導(dǎo)流內(nèi)管間隔設(shè)置； 一加熱模組；其特征在于，所述防護(hù)外管與導(dǎo)流內(nèi)管之間形成一密封空間，該加熱模組設(shè)置于所述 密封空間內(nèi)，該導(dǎo)流內(nèi)管的至少一端設(shè)置一連接端口。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述導(dǎo)流內(nèi)管設(shè)置有連接端口的一 端延伸出所述防護(hù)外管。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述密封空間內(nèi)密封氣體或抽成真空。
4.如權(quán)利要求1所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述防護(hù)外管與導(dǎo)流內(nèi)管共軸設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的加熱導(dǎo)流管，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。
6.如權(quán)利要求5所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述加熱模組設(shè)置于所述導(dǎo)流內(nèi)管 的外表面，且與所述熱反射層間隔設(shè)置。
7.如權(quán)利要求5所述的加熱導(dǎo)流管，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。
8.如權(quán)利要求1所述的加熱導(dǎo)流管，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。
9.如權(quán)利要求8所述的加熱導(dǎo)流管，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(guò)范德華力相互吸引組成的自支撐結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的加熱導(dǎo)流管，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導(dǎo)流內(nèi)管的外表面。
11.如權(quán)利要求10所述的加熱導(dǎo)流管，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(guò)范德華力首尾相連。
12.如權(quán)利要求11所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述第一電極與第二電極分別沿 所述導(dǎo)流內(nèi)管的軸向延伸，且該第一電極與第二電極以及導(dǎo)流內(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。
13.如權(quán)利要求11所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述第一電極與第二電極分別環(huán) 繞設(shè)置于所述導(dǎo)流內(nèi)管的外表面，所述首尾相連的碳納米管的取向沿所述導(dǎo)流內(nèi)管的軸向 延伸。
14.如權(quán)利要求8所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述加熱元件包括至少一纏繞于所 述導(dǎo)流內(nèi)管外表面的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求8所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，所述加熱元件為一通過(guò)絲網(wǎng)印刷方 法形成的碳納米管層。
16.如權(quán)利要求1所述的加熱導(dǎo)流管，其特征在于，其特征在于，所述防護(hù)外管與導(dǎo)流 內(nèi)管之間通過(guò)密封件密封形成一密封空。
全文摘要
一種加熱導(dǎo)流管，該加熱導(dǎo)流管包括一導(dǎo)流內(nèi)管；一套設(shè)于該導(dǎo)流內(nèi)管外的防護(hù)外管，該防護(hù)外管與所述導(dǎo)流內(nèi)管間隔設(shè)置；一加熱模組；其中，所述防護(hù)外管與導(dǎo)流內(nèi)管之間形成一密封空間，該加熱模組設(shè)置于所述密封空間內(nèi)，該導(dǎo)流內(nèi)管的至少一端設(shè)置一連接端口。
文檔編號(hào)H05B3/40GK102147147SQ20101011180
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)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(kāi)利, 王佳平, 范守善, 謝睿 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司