过年时回到家里，发现很多朋友家的饮水机都由立式变成了挂式，更神奇的是，这些挂式的饮水器居然还可以实现速热。不仅改善了之前立式饮水机体重大、笨拙，还需要手动加水的缺点，更是在想要喝热水的时候不用再苦苦等待那饥渴难耐的几分钟；不仅如此，有些饮水器甚至有25℃、45℃、75℃、90℃多个热水档位，满足了不同情况下的需求。
本着一个科研人员对世界的好奇心，开始对饮水机苦做功课。
在了解新型即热式饮水器之前，我们先看看传统立式饮水器是怎么工作的？
我们将其结构用下面一个简化的原理图来表示，看看其具体的工作原理是怎样的？首先，传统的立式饮水器在外观上都会有一个开关，用来控制饮水器电源的接通和关闭；两个指示灯，一般来说绿色指示灯表示保温，红色指示灯表示加热。对水的加热保温是通过其内部的热阻和加热管实现的；图中的温控开关来实现对饮水器现下工作的选择；1. 饮水机使用时，按下通电开关，饮水机内部电源被分为两路：一路构成加热回路，使加热管通电，水加热升温；另一路为“加热红色”指示灯提供电压作加热指示。2. 饮水器内部提前设置好温度，当水温上升至设定温度时，温控开关2断开，加热管和加热指示灯的电回路被断开，“加热”指示灯熄灭，加热管停止加热。同时温控开关1闭合，保温回路接通，“保温”指示灯亮起。3. 当水槽内的水温下降至低温设定温度时，开关1断开，开关2闭合，电热管重新发热，再次实现加热。周而复始的将水温保持在85-95℃之间。从传统饮水器的工作原理可以看出，如果不关闭电源，加热管加热和自然降温这两个过程是一直循环往复进行的，这样的话会造成电力能源的浪费；如果不选择长时间接通电源，而是在临时需要时再打开电源烧水，从生活经验我们可以知道，这样的加热过程是较为漫长的，对于想及时喝到水的朋友实在非常之不友好。看完了传统的饮水机，我们再来看看新型即热式饮水机的工作原理。
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即热式饮水机是利用一种导热性较强的加热体（发热管），在较高的工作功率下，将电能转化成热能，热能再将能量传递到水中，从而实现将水迅速加热。1. 当水箱注满时，冷水箱与煮水箱水位平衡，不工作时，水箱保持稳定，不进行加热过程；2. 当按下取水按键，饮水器开始供电，发热管加热，水在数秒内沸腾，煮水箱水温沸腾到沸点，开水沸腾至开水箱，同时煮水箱水位降低，冷水箱自动补水，如此循环，保证连续不断的提供一次性沸腾新鲜开水，绝无生水混合。3. 当取水过程结束，发热管停止加热，无需保温耗电，因此与传统的饮水器相比节能60%。其水泵的工作是通过微电脑控制器实现的，通过内部高低水位开关的开闭，将水箱状态传递给控制器，实现冷水的注入。同时控制器接通加热器的加热电源，冷水流过加热器的同时被加热。然而能够实现5s加热的重点就是导热性较强的加热体。现在市面上大多数的即热饮水机加热管主要有两种，一是石英管，一是纳米稀土厚膜。1. 石英管：石英加热管首要采用集束式管状电热元件，采用石英玻璃为基材，再涂抹一层电热膜，结构简单，水电分离，不易结垢。由上图可以看出，冷水在管状的石英加热管中流动，而整个石英管均为加热部件，加热均匀，冷水经过在管中的流动实现加热。2. 纳米稀土厚膜：以稀土掺杂而半导化的稀土厚膜热敏电阻电路,在室温至一定温度范围电阻很小，到一定温度（居里点温度）厚膜电路电阻急剧上升，突变温度可以从30℃到550℃范围调整，这一特性称为正温系数热敏厚膜电路电阻电热效应，简称 PTCR效应。从而实现对水的快速加热。来源：中国科学院北京分院（bjbcas）
编辑：橘子大人
