CN101504187A - 电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电热水器。具有进水单元、出水管(2)及加热单元，所述加热单元包括设于内胆(1)内部两端且可单独工作的预热加热体(4)和即热加热体(5)，所述进水单元(3)上设有与即热加热体(5)相间距离设置的进水口(3b)。可使即热加热体长时间持续工作，增加了热水出水能力，同时避免了即热加热体因长时间工作在高温下引起的老化问题，降低了维护成本。

Description

电热水器

技术领域

本发明涉及一种电热水器。

背景技术

现有的电热水器中，公知一种先对进入热水器的水进行预热，然后对预热后的水进行即热的电热水器。例如中国专利ZL200520058863.0中公开了一种电热水器，其具有上、下游两个内胆，两个内胆中均设有加热管。在上游内胆内对水进行预热，在下游内胆内对水进行即热。此外，例如中国ZL200620074015.3中公开了一种对上述热水器加以改进的热水器，在下游内胆的下游侧另外设置一个即热加热机构，并且该即热加热机构可单独工作。

但是，上述这两种电热水器结构复杂，多个内胆之间的连接管焊接难度高，而且，即热式加热部分的加热部件长时间工作在高温的环境中，寿命容易缩短。此外，还有部分热水不能得到利用，造成热水的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在出水端进行混水和二次加热的电热水器。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电热水器，具有进水单元、出水管及加热单元，其特征在于，所述加热单元包括设于内胆内部两端且可单独工作的预热加热体和即热加热体，所述进水单元上设有即热加热体相间距离设置的进水口。在这里所述的相间距离设置是指，进水单元被设置为进水口与加热体之间靠近并存在一定的距离。通过进水管上的进水口与加热体相间距离设置，这样可向即热加热体周围直接供给冷水，在即热加热体周围进行二次混水。可使即热加热体长时间持续工作，增加了热水出水能力，避免了即热加热体因长时间工作在高温下引起的老化问题，降低了维护成本。

在上述技术方案的基础上，所述进水单元上还设有向内胆内的预热加热体侧进水的进水口。通过在内胆的预热加热体侧设有进水口，可实现水的分层移动，增加了热水的出水能力，节约能源。

在上述技术方案的基础上，至少一个加热体围绕着进水单元。这样可向至少一个加热体的内侧供冷水，使得供给到内胆内的冷水被均匀地加热。

在上述技术方案的基础上，所述进水单元由一根进水管组成，该进水管从热水器的一端延伸至热水器的另一端，进水管上至少靠近即热加热体的一端设有进水口。这样，以简单的结构就实现了向即热加热体的周围供给冷水。

在上述技术方案的基础上，所述进水单元包括两根一端相连的进水管，各进水管的另一端部具有进水口，所述进水口分别对应于预热加热体和即热加热体。这里所述的分别对应于是指，一根进水管的进水口对应于一个加热体，另一根进水管的进水口对应于另一个加热体。采用两根进水管来分别对应于两加热体，这样，可以确保供向两加热体周围的冷水的比例。

在上述技术方案的基础上，所述一根进水管的两端的进水口的面积比例或两根进水管上进水口间的面积比为0.125～8。当进水口间的面积比例不同时，可以满足不同的热水出水需要。

在上述技术方案的基础上。所述进水管的顶端部设有滑动部件，在该滑动部件与所述进水管顶端部之间设有通过热膨胀量带动该滑动部件移动来增大或减小进水口的面积的形变部件。通过形变部件的变型来改变进水口的面积，进而改变向即热加热体供给的冷水量。这样，可根据内胆的温度自动调整热水器出水的温度。

在上述技术方案的基础上，所述形变部件由铜合金或/和铝合金制成。选用易于产生热变型的铜合金或/和铝合金制成形变部件，可以提高自动调节的能力。

在上述技术方案的基础上，在两进水管的相连端部处设有调节阀。通过设有调节阀，可从外部调节供向两进水管的各自进水量。还可通过一套控制机构来根据热水器出水水温、内胆水温、进水水温来自动控制调节阀。

在上述技术方案的基础上，在所述进水单元和/或出水管内还设有温度传感器。通过设置传感器，来实现自动控制。

附图说明

图1是本发明电热水器的实施方式1的说明图。

图2是本发明电热水器的实施方式1的变型例的说明图。

图3是本发明电热水器的实施方式1的变型例的说明图。

图4是本发明电热水器的实施方式1的变型例的说明图。

图5是本发明电热水器的实施方式1的变型例的局部放大说明图，其中，图(A)表示在低温条件下的滑动部件所处的位置，图(B)表示在高温条件下的滑动部件所处的位置。

图6是本发明电热水器的实施方式2的说明图。

具体实施方式

〔实施方式1〕

图1示意性表示了根据本发明的电热水器的第一种实施方式。图1中只表示电热水器的内胆1部分，由于内胆1之外的部分可以采用各种公知结构，在这里，省略对内胆1之外部分的说明和图示。

如图1所示，在内胆1内侧的上端和下端分别设有即热电加热体5和预热电加热体4。在所述内胆1上的下端设置有进水管3(相当于本发明的进水单元)。该进水管3的设置方式可以采用各种公知方式，例如螺纹连接等，也可以采用例如焊接等固定连接方式。进水管3与内胆1间的连接部分应设有密封装置以便将内胆与外界密封。如图1所示，进水管3是管状部件，以与两电加热体4、5同心的方式设置，其从内胆1的下端延伸到内胆1的上端，以便从外部向内胆1内供水。在这里，将进水管3与内胆1间连接的一端称为进水管3的基端，将进水管3位于内胆1中的自由端称为进水管3的顶端。进水管3基端(进水端侧)和顶端(出水端侧)的管道侧壁上分别设有进水口，并将位于进水管3上的位于基端的进水口称为基端进水口3a，将位于顶端的进水口称为顶端进水口3b。该进水口可以是一个，也可以是多个。基端进水口3a和顶端进水口3b之间的面积比在0.125～8中。当本发明的电热水器作为家庭洗浴使用的电热水器使用时，可使基端进水口3a和顶端进水口3b间的面积比例在0.5～2中，优选该面积比在0.8～1.2中。面积比往往是与电加热体4、5的功率、希望出水温度相关联，而选用这样的面积比，基本上可以满足不同的热水用水要求。

如图1所示，所述内胆1的上端，以可拆卸的方式设有出水管2。出水管2的设置方式可以与上述进水管3的设置方式相同，例如螺纹连接等。此外，该出水管2与内胆1间的连接部分也确保内胆1与外界间的密封。该出水管2也是管状部件，其仅仅从该内胆1的端部上向内胆1内凸出少许，供从内胆1向外出水。此外，该进水管3和出水管2同心。如图所示，出水管2和进水管3之间相间一定距离地设置。但该进水管3和出水管2也可以是非同心的部件。

如图1所示，预热电加热体4设于所述进水管3基端的外周。该预热电加热体4可与上述进水管3设置在同一法兰上。该预热电加热体4用于预热内胆1内的水。即热电加热体5设于所述出水管2的外周，同时设于进水管3的进水口3b外周。该即热电加热体5可与上述出水管2设置在同一法兰上。对于经由该顶端进水口3b进入内胆1内的水和从下部升上来的水混合而成的混合水，通过该即热电加热体5进行加热，即实现内胆1内的混水和二次加热。当从外部向内胆1内供给冷水时，冷水的一部分经由基端进水口3a进入内胆，缓慢抬升内胆1中的水，另一部分冷水由顶端进水口3b供给到即热电加热体5的周围，与从下部移动上来的水进行混合，然后在被加热之后送出，这里的周围不仅仅局限于图示的预热电加热体4(或即热电加热体5)的内侧，也可以是预热电加热体4的图中外周。这种进水口与加热体间不接触但相互靠近的设置方式，在这里称为相间距离设置。此外，从基端出水口3a出水的目的是利用水的热不良传导性来抬升热水，可实现热水在内胆内分层移动，以节约能源，设置顶端出水口3b的目的是混水，以降低即热电加热体5附近水温，防止因水温超温而导致的即热电加热体5的工作受限。由此，可使即热电加热体5长时间持续工作，增加了热水出水能力，同时避免了即热电加热体5因长时间工作在高温下引起的老化问题，降低了维护成本。

经该即热电加热体5加热后的水，经由出水管2以温度较高的热水的形式向外部送出。如图1所示，两电加热体4、5均为螺旋盘绕式的电加热体。两电加热体4、5围绕着进水管3、出水管2，这样可以向电加热体4、5的内侧供给冷水，这样的供水方式，会使冷水或混合水在穿过电加热体4、5时被充分加热。

在本实施方式中，预热电加热体4和即热电加热体5分开工作。用户有两种可选方式：预热模式和即热模式。当用户选择预热模式时，首先预热电加热体4工作，对内胆1内的水进行预热。但当水温上升到80℃以上(系统设定的预热的最高温度)时，系统会自动停止预热电加热体4的工作。在预热加热结束或在预热加热过程中，如果用户打开水阀(未图示)且进水流量达到最小启动流量例如1.5L/min时，则即热电加热体5工作并从内胆1内向外出水，同时预热电加热体4停止工作。此时，只要即热电加热体5附近水温低于超温保护控制温度(系统设定保护温度，例如90℃)，即热电加热体5就会一直工作。内胆1内的水在经过即热电加热体加热5后变为热水从出水管2送出，经混水阀(未图示)混合后即可得到洗浴用的热水。如果在出水过程中，用户关闭水阀，则即热电加热体5停止工作，同时，预热电加热体4开始工作，直到超过系统设定的预热最高温度(即保证水温不会超过80℃)。当用户选择即热模式时，两电加热体4、5中只有即热电加热体5可以工作，预热电加热体4不工作。此时，只有进水流量达到最小启动流量时，电热水器才会控制即热电加热体5工作。

在本实施方式中，预热电加热体4和即热电加热体5与上述进水管3或出水管2同心设置，但并不限于此。如图2所示，预热电加热体4不与进水管3同心设置，而是设于进水管3的外侧附近，或是仅仅设于电加热体4内而不同心。当然，也可以将预热电加热体4从与进水管3同心的位置移到进水管3的周围。此时只要能保证经由进水管3向内胆1内的进水供向预热电加热体4内侧或其周围，而从出水管2从内胆1内向外出水的热水来自即热电加热体内侧或周围即可。

此外，也可以如图3和图4所示，不在进水管3的顶端设置进水口，而是仅在进水管3的顶端端面上开口，使冷水可从该顶端端面开口6(相当于上述实施方式的顶端进水口3b)进入内胆1内。此时，与上述实施方式1相同，冷水也被通过进水管3以规定的比例送到预热电加热体4和即热电加热体5的附近。此时，也可以达到相同的效果。

此外，本实施方式中的两电加热体4、5之所以采用分开工作的方式，是因为根据中国国情，家庭电源进线所能承担的负载有限，此时，为了达到理想的加热效果，因此两电加热体4、5不同时工作。这样可以将两电加热体都设置为较高功率，以增加预热速度和出热水量。

此外，如图5所示，还可以在进水管3的顶端部内侧设有滑动部件8，该滑动部件8上设有数量与顶端进水口3b的数量相应的开口8a，并且，这些开口8a的位置可与进水口3b的位置相应。在滑动部件8的顶端部和进水管3的顶端部之间设有热膨胀系数大的形变部件9，该形变部件9可由某些铜合金或铝合金等制成。形变部件9与滑动部件8、进水管3之间的连接方式可以是焊接、铆接等不易受高温和潮湿影响的连接关系。

图5中，图(A)表示的是形变部件9在低温条件下的收缩状态，图(B)中表示的是形变部件9在高温条件下的膨胀状态。从图5中可以看出，进水管3、滑动部件8、形变部件9之间的关系为，在形变部件9处于低温条件下而呈收缩状态时，滑动部件8可堵塞进水口3b的大部分；当形变部件9处于高温条件而呈膨胀状态时，滑动部件8在形变部件9的带动下沿进水管3的轴向移动，使其上开口8a与进水口3b间对上而允许水经由开口8b和进水口3b进入内胆1内。因此，在形变部件9呈膨胀状态时，进水口3b的通水能力比形变部件9呈收缩状态时的进水能力更强。

此外，在选择形变部件9时，需要考虑滑动部件8和顶端进水口3b的开口方式。当顶端进水口3b的开口方式为沿滑动部件3移动方向上具有较长的长度时，可以使形变部件9具有较强的热变形能力，以满足滑动部件8堵塞顶端进水口3b的需要；当顶端进水口3b的开口方式为沿滑动部件8移动方向上具有较短的长度时，形变部件9则无需具有较强的热变形能力。

在这里，滑动部件8设置在进水管3的内侧，但也可以套设在进水管3上，形变部件9同时与外套滑动部件、进水管3的顶端连接。外套滑动部件的结构与上述滑动部件8的结构相似，也具有与进水管3上的进水口3b位置对应的开口。这样，在形变部件9在不同的温度下发生变形而推动或拉回外套滑动部件时，也可以实现与上述设置在进水管3内侧同样的效果。

此外，还可以在进水管3内设有温度传感器，以根据进水的温度来自动控制两电加热体4、5。

〔实施方式2〕

图6是示意性地表示本发明电热水器的实施方式2的说明图。与图1相同，图6中只表示有电热水器的内胆10部分，由于设于内胆10之外的部分可以采用各种公知结构，在这里省略对内胆10外部部分的说明和图示。

本实施方式2与上述实施方式1的不同之处在于，对于进水部分的变型。出水管2、预热电加热体4和即热电加热体5的设置方式均与上述实施方式1相同，对这三个部件标注相同符号并省略对其设置方式和作用的详细说明。

如图6所示，在内胆10的下部设有两根进水管31、32，组成进水单元。该进水管31、32均以可拆卸的方式(或焊接等固定方式)安装在内胆10上，并且其与内胆10间的连接位置均保持内胆10与外部间的封闭。此外，进水管31的顶端位于预热电加热体4的附近，进水管32与两电加热体同心设置(也可不同心设置)，并且其顶端设于即热电加热体5的内侧的相间方式。进水管31、32的顶端上分别设有多个进水口31a、32a。进水口31a用于向预热电加热体4的周围供给冷水，进水口32a用于向即热电加热体5的周围供给冷水。在进水管31、32的共同上游侧设置有调水阀13(相当于本发明的调节阀)，用于分配供向进水管31和进水管32的冷水的量。此外，进水管31、32也可以固定在内胆10上。

如图6所示，在位于调水阀13的上游侧的供水管14中设有第一温度传感器15，在即热电加热体5的附近设有第二温度传感器16，在出水管2内设有第三温度传感器17。在供水管14内还设有流量传感器(未图示)，用于测量流经供水管14内的冷水的流量，即，供向内胆10内的冷水的流量。在内胆10外，与内胆10分体设置有控制单元18，该控制单元18与上述三个传感器15、16、17以及调水阀13、流量传感器、预热电加热体4、即热电加热体5相连，用于处理从温度传感器15、16、17、流量传感器送来的信号，并能够根据这些信号对调水阀13、预热电加热体4和即热电加热体5进行控制。

下面，就本实施方式的电热水器的一种工作方式进行说明。本电热水器是通过设于电热水器外部的控制面板(未图示)进行操作，在预热模式和即热模式中选择操作该电热水器。

首先，对电热水器通电使电热水器开机。此时，电热水器进入待机状态，此时，用户可根据内胆10内温度从控制面板上选择预热模式或即热模式中其一，如果用户没有从两种模式中选择一个，则电热水器保持待机状态。如果用户通过设于控制面板上按钮，选择预热模式，则预热电加热体4工作，此时，控制单元18通过第二温度传感器16实时测量内胆10内的水温T2，当该水温不高于预热最高温度例如80℃时，则预热电加热体4持续工作，当该水温超过第二温度时，控制单元18停止向预热电加热体4供电，电热水器重新进入待机模式。在选择预热模式，预热电加热体4工作工程中，如果控制单元18通过流量传感器检测到进水管内进水量大于第一规定流量V，则对切断预电热加热体4的供电，同时启动即热电加热体5。此时，通过第三温度传感器17测得的温度T3，在控制单元18中进行如下处理，以温度T3减第一温度传感器15测得温度T1，得出热水器内的热水温度上升量T4；然后，通过控制单元18，对该温度上升量与客户设定温度进行比较，通过温差T5＝客户设定温度-T4，得到温差T5；然后，根据该温差T5实时控制调水阀13，调节两进水管31、32的各自进水量，使第一进水管31流量：第二进水管32流量＝(T2-T5)：(T5-T1)。由此，可从出水管2得到具有合适水温的热水。在即热电加热体5工作过程中，如果温度传感器16检测到内胆10内的水温超过即热超温保护控制温度，则停止即热电加热体5的工作，直到水温低于该温度。如果在出水过程中，流量传感器检测到进水管内流量低于第一规定流量V，则控制单元18关闭即热电加热体5，同时开启预热电加热体4。

如果用户在待机状态下，通过设于控制面板上的按钮，选择即热模式，此时，控制单元18控制调水阀13，停止向进水管32的进水。此时，控制单元18检测供水管内流量v是否大于第一规定流量V例如1.5L/min。当流量v大于第一规定流量时，延时若干秒例如5秒启动即热电加热体5。

当然，在整个操作过程中，用户可随时切断电源，实现电热水器的关机操作。此外，热水器的控制方式也不仅限于上述说明。

另外，上述实施方式2中，上述进水管31、32的顶端部也可以像上述实施方式1一样，设置滑动部件和形变部件，根据温度改变进水口31a、32a的大小。

此外，上水实施方式2中，两进水口31a、32a面积大致相当，但并不限于此，二者间的面积比，也可以是像上述实施方式1的那样，在0.125～8的范围内。

下面，举出一个电热水器工作方式的一组实测数据。

例如，在实施方式1的电热水器中，在设计时，使内胆1容量为15L，上、下电加热体4、5均为5.5kW，预热可达最高温度为80℃，超温保护温度设定为90℃，最小启动流量设定为1.5L/min，上、下进水口3b、3a间的面积比为2:1。

这样，在进水温度为15℃时，首先进入内胆1内的冷水则为15℃。然后，使预热电加热体4工作，对内胆1内冷水进行加热，使之成为80℃的热水。然后，使电热水器切换为即热加热模式，从电热水器向外出水，当进入内胆1内的冷水流量为1.5L/min时，即热电加热体5开始工作。此时，从基端进水口3a进入内胆1的冷水流量为0.5L/min，从顶端进水口3b进入内胆1的冷水流量为1L/min。从基端进水口3a进入内胆1的冷水，向上抬升热水。热水和冷水在即热电加热体5周围形成混水，该混水温度可为40℃。然后经由即热电加热体5加热之后，水温达到89.4℃。然后，用户经由设于电热水器外的混水阀，对来自电热水器的热水(89.4℃)和外部冷水进行混水，这样即可达到用户希望得到的4L/min的40℃以上的洗浴用水。而该热水器可以以这样的方式供水达到100L以上。

另外，本发明中的电加热体4、5均可以采用可调节输出功率的工作方式。例如，在上述实施方式中，电加热体4、5功率为5.5kW，在对电加热体4、5进行控制时，可分别对之进行调整，使之工作在例如3kW、1.5kW等功率条件下。这样，可以达到节能的效果。

另外，本发明使用的是电加热体，但并不限于此，也可以使用其它方式的加热手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电热水器，具有进水单元、出水管(2)及加热单元，其特征在于，所述加热单元包括设于内胆(1)内部两端且可单独工作的预热加热体(4)和即热加热体(5)，所述进水单元(3)上设有与即热加热体(5)相间距离设置的进水口(3b)。

2.如权利要求1所述的电热水器，其特征在于，所述进水单元(3)上还设有向内胆(1)内的预热加热体(4)侧进水的进水口(3a)。

3.如权利要求1或2所述的电热水器，其特征在于，至少一个加热体(4、5)围绕着进水单元。

4.如权利要求1～3的任意一项所述的电热水器，其特征在于，所述进水单元由一根进水管(3)组成，该进水管(3)从热水器的一端延伸至热水器的另一端，进水管(3)的至少靠近即热加热体(5)一端设有进水口(3b)。

5.如权利要求1～3的任意一项所述的电热水器，其特征在于，所述进水单元包括两根一端相连的进水管(31、32)，各进水管(31、32)的另一端具有进水口(31a、32a)，所述进水口(31a、32a)分别对应于两加热体(4、5)。

6.如权利要求4或5所述的电热水器，其特征在于，所述一根进水管的两端的进水口(3a、3b)的面积比或所述两根进水管的进水口(31a、32a)的面积比为0.125～8。

7.如权利要求4或5所述的电热水器，其特征在于，所述进水管(3)的顶端部设有滑动部件(8)，在该滑动部件(8)与所述进水管顶端部之间设有通过热膨胀带动该滑动部件(8)来增大或减小进水口(3b)的面积的形变部件(9)。

8.如权利要求7所述的电热水器，其特征在于，所述形变部件由铜合金或/和铝合金制成。

9.如权利要求5所述的电热水器，其特征在于，在两进水管(31、32)的相连端部处设有调节阀(13)。

10.如权利要求4～9的任意一项所述的电热水器，其特征在于，在所述进水单元和/或出水管(2)内还设有温度传感器。

Images