CN101530287A - 速热式饮水器 - Google Patents

Abstract

一种即时加热饮用水的速热式饮水器，包括储水箱、水泵、电加热器和水位调节水箱，电加热器竖直安装且出水口在上，在连接储水箱出水口和电加热器进水口的管路中依次设有水泵和水位调节水箱，水位调节水箱上设有连通储水箱的溢流管，水位调节水箱高于储水箱，电加热器的出水口连通速热式饮水器的热水出水口。

Description

速热式饮水器

技术领域

本发明涉及饮用水加热技术领域，尤其是涉及一种即时加热饮用水的速热式饮水器。 背景技术

可对流动状态饮用水进行即时加热的饮水装置称为速热式饮水器，也称为速热式饮水机、 即热式饮水机或即热式饮水器。速热式饮水器的运行方式是：用户取用热水时，开启速热式 饮水器上的开关，则电加热器即时通电，水流从电加热器的进水口流入，并在电加热器内部 的流动过程中逐渐被加热，当水流到电加热器出水口时，水温达到设定温度，然后从速热式 饮水器的热水出水口流出。所以，其优点是：

1. 机器在待机状态，基本上不消耗电能，有节能效果；

2. 用户需要多少热水，就加热多少热水，用户取到的是即时加热的热水，没有"千滚水" 问题。

基于上述优点，人们设计并生产了速热式饮水器这种产品。

专利号为200410089171.2、 200720111072. 9和200610008789. 0的专利文献中公开了这 种技术。

不难看出，上述这些专利技术都是需要在储水箱位置较高的情况下才能实施的（专利技 术中的水斗或储水槽相当于储水箱），而在储水箱位置较低的装置中，则由于水流动力不足不 能实施上述专利技术。

专利号为200510064576. 5的专利文献公开了一种速热式饮水器加热技术方案，在该技术 方案中利用一个流量可调节的水泵，解决了储水箱处于较低位置的水流动力问题。应该说， 从理论上，该技术方案是没有问题的，然而，实际上却没有这么简单。原因如下：

速热式饮水器是普通产品，受成本的约東力很大，就是说，产品中不能使用成本太高的 零部件。上述流量可调节的水泵是根据出水温度的要求来调节的，其原理是：如果出水温度 太高，水泵的流量应增大，以防止水温过高造成加热不稳定和电加热器损坏；如果出水温度 太低，水泵的流量应减小，以保证出水温度不低于设定值。问题在于本行业中目前应用得很 普遍的检测水温的传感器具有很大的惰性，通常有6秒到IO秒钟的滞后。水温变化之后，传感器需要经过6秒到10秒钟才能将变化了的温度检测出来。如果某个时刻实际水温已经过 热，可系统却不能即时检测到这变化了的温度，而是要待6秒到IO秒钟后才能检测出来，再 开始调整水泵流量，这时加热器已经不正常地运行了 6秒到IO秒钟，加热器可能已经损坏。 而目前，性能可靠的、低成本的、惰性很小的温度传感器一时还没有货源。

综上，对于储水箱位置较低的速热式饮水器的加热技术方案，还有必要进一步完善和创新。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状的不足而提供一种速热式饮水器， 其储水箱位置即使很低，也能保证加热过程稳定，并且成本较低。 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种速热式饮水器，包括储水箱、水泵、电加热器和水位调节水箱，电加热器竖直安装 且出水口在上，在连接储水箱出水口和电加热器进水口的管路中依次设有水泵和水位调节水 箱，水位调节水箱上设有连通储水箱的溢流管，水位调节水箱高于储水箱，电加热器的出水 口连通速热式饮水器的热水出水口，储水箱中的水位低于速热式饮水器的热水出水口。

一种速热式饮水器，包括储水箱、水泵、电加热器和水位调节水箱，电加热器竖直安装 且出水口在上，储水箱的出水口通过管路连通水泵的进水口，水泵的出水口通过管路连通电加 热器的进水口，水位调节水箱的底部通过管路连通到连接水泵出水口和电加热器进水口之间的 管路上，水位调节水箱上设有连通储水箱的溢流管，水位调节水箱高于储水箱，电加热器的出 水口连通速热式饮水器的热水出水口，储水箱中的水位低于速热式饮水器的热水出水口。

所述储水箱和水位调节水箱均为常压水箱，即在水位调节水箱和储水箱上设有放空管或 设有其它呼吸通道，以保证水位调节水箱和储水箱中的气相空间与大气相通。

所述溢流管的管径可以大于或等于水位调节水箱进水管的管径，也可以小于水位调节水 箱进水管的管径，优选不小于水位调节水箱进水管的管径。这样，流入水位调节水箱的水可 以部分或全部从溢流管返回储水箱，即可保证水位调节水箱在任何时候都不会出现水位持续 上升现象，从而有效控制水位调节水箱中的水位，使水位的波动范围很小。

当电加热器中的水温很高时（例如接近100C)，水中必定会产生许多小气泡，因汽泡密 度显著小于水的密度，有自然上浮的趋势。电加热器竖直安装且出水口在上的目的，就是让 水中的小气泡能畅通无阻地、即时地自然上浮并随向上流动的热水离开电加热器，避免在电 加热器中积聚形成大汽泡而出现局部管壁干烧现象，从而使电加热器能够在加热高温水时仍 然保持加热过程稳定，即出水温度稳定、出水流量稳定、噪音较小。本发明技术因加热过程稳定，所以热水出水时携带的蒸汽较少。为了进一步减少热水出 水时携带的蒸汽量，本发明的进一步技术措施是：在电加热器的上方设置汽水分离器，汽水 分离器上设有排气口，该排气口可以通过管道连通水位调节水箱，可以通过管道连通储水箱, 也可以放空。

所述汽水分离器，可以在其底部分别设有进水口和出水口，也可以将所述进水口和出水 口合并成进出水口。

对于分别设有进水口和出水口的汽水分离器，其出水口连通速热式饮水器的热水出水口， 其进水口连通电加热器的出水口。

对于将进水口和出水口合并成进出水口的汽水分离器，其底部的进出水口连通到连接所 述电加热器的出水口和速热式饮水器的热水出水口之间的管路上。

在速热式饮水器中，电加热器的加热功率、热水出水温度、加热前的水温和热水出水流 量应相互匹配。根据能量守恒定律可知， 一定的加热功率、 一定的加热前水温和一定的热水 出水温度，在热效率一定时，必定对应一定的热水出水流量，这是可以根据物理学知识进行 计算的。通常，电加热器的加热功率是确定的（一般不采用变功率的电源），而加热前的水温 却是随季节变化的，人们又希望热水出水温度是稳定的，所以，加热系统必须设有自动调整 热水出水流量的功能，以适应随季节变化的加热前水温。

本发明技术可以实现热水出水流量自动调节以适应随季节变化的加热前水温，其原理是： 第一种情况，电加热器出水管路的最高位置高于水位调节水箱的控制水位。 对于这种情况，电加热器不通电时，水流肯定不会从速热式饮水器的热水出水口流出。 当电加热器通电加热和水泵通电启动后，电加热器中的水温将迅速上升，当温度很高时（例 如接近10(TC)水中必定会产生很多小气泡，含有大量小气泡的热水的密度将显著小于加热 前的水的密度，而电加热器进水口侧的水位被水位调节水箱所控制，是一个波动很小的水位, 所以根据物理学知识可知，电加热器中的热水（实际上是热水和汽泡的混合物）水位会显著 上升，使热水从电加热器的出水口向上流动，然后流向速热式饮水器的热水出水口。控制电 加热器出水管路的最高位置和水位调节水箱的控制水位之间的高度差，就可以控制速热式饮 水器的热水出水温度。该高度差越大，则热水出水温度越髙；该高度差越小，则热水出水温 度越低。当加热前的水温降低时，由于电加热器的加热功率不变，所以热水中的汽泡数量就 会少一些，热水的密度就会大一些，热水可能到达的最高水位就会低一些，从而热水出水流 量就会小一些；当加热前的水温升高时，由于电加热器的加热功率不变，所以热水中的汽泡 数量就会多一些，热水的密度就会小一些，热水可能到达的最高水位就会高一些，从而热水 出水流量就会大一些。本发明速热式饮水器就这样利用水在加热过程中的自然属性自动调整 热水出水流量，以适应变化的加热前水温。电加热器停止加热时，电加热器中的水温不会瞬间下降，因而其水位也不会瞬间下降， 这就会造成速热式饮水器的热水出水口会在一段时间内出现滴水现象。为了防止出现这种现 象，本发明的进一步技术措施是：在电加热器出水口连通速热式饮水器热水出水口的管路中 设有阀门，该阀门可以是手动闽，可以是电磁阀，也可以是电力启闭的其它阀门。在关闭电 加热器电源的同时，关闭该阀门，就可以防止出现上述滴水现象。

第二种情况，电加热器出水管路的最高位置低于水位调节水箱的控制水位。 对于这种情况，电加热器的上方设有汽水分离器，汽水分离器底部的进出水口连通到连 接所述电加热器的出水口和速热式饮水器的热水出水口之间的管路上。为防止不加热时水流 从速热式饮水器的热水出水口流出，可以在速热式饮水器热水出水口连通电加热器出水口的 管路中设置阀门和节流装置，在靠近电加热器出水口的热水管路中、在电加热器上或在汽水 分离器上设置温度传感器。对于所述阀门的喉径（最小直径）与速热式饮水器的热水出水流 量相匹配的情况（即阀门起到节流作用），这时可以省略节流装置。电加热器不通电时，所述 阀门处于关闭状态，水流不会从速热式饮水器的热水出水口流出。当电加热器通电加热和水 泵通电启动后，电加热器中的水温将迅速上升，当温度上升到设定值时，温度传感器会检测 到此温度信号，控制系统利用此信号开启阀门，速热式饮水器的热水出水口开始流出温度符 合要求的热水。节流装置的作用是控制热水出水流量，使其与加热功率、热水出水温度和加 热前的水温相匹配。当加热前的水温降低时，由于电加热器的加热功率不变，所以热水中的 汽泡数量就会少一些，热水的密度就会大一些，汽水分离器中的水位就会低一些，从而热水

出水流量就会小一些；当加热前的水温升高时，由于电加热器的加热功率不变，所以热水中

的汽泡数量就会多一些，热水的密度就会小一些，汽水分离器中的水位就会高一些，从而热 水出水流量就会大一些。本发明速热式饮水器就这样利用水在加热过程中的自然属性自动调 整热水出水流量，以适应变化的加热前水温。

本发明的进一步技术措施是：在电加热器上设有水探头，用以探测电加热器中是否有水。 只有在电加热器中有水时，加热系统才可能给电加热器通电加热，防止电加热器无水干烧。

本发明的进一步技术措施是：在储水箱上设有水探头，用以探测储水箱中是否有水。只 有在储水箱中有水时，控制系统才可能给水泵通电启动，防止水泵无水空转。

也可以在水位调节水箱中或在储水箱出水口与水位调节水箱进水口之间的管路中设置水 探头。当水泵启动后，如果水探头检测到有水，则给电加热器通电加热；如果检测到无水， 则停止水泵，不给电加热器通电，同时发出无水警示。

本发明的进一步技术措施是：在储水箱的出水干管路中设有节流装置，使水泵的出水流 量与速热式饮水器的热水出水流量相匹配，该流量应略大于速热式饮水器的热水出水流量， 保持少量的水从溢流管返回储水箱，这样可使水位调节水箱中的水位波动更小，系统运行更流经电加热器的水流量和流经溢流管的水流量之和，干管路中 的水流量就是流经水泵的水流量，所以储水箱的出水干管路是指从储水箱出水口顺着出水的 水流方向至第一个管路分岔处的一段管路，所述水位调节水箱相当于三通或管路分岔节。

本发明的进一步技术措施是：电加热器的底部设有排水管。

本发明的进一步技术措施是：储水箱的底部设有排水管。

本发明技术由于设置了水泵和水位调节水箱，使得储水箱中的水位在低于速热式饮水器 热水出水口位置50毫米〜1000亳米的范围内，系统运行都可保持一切正常。

本发明的有益效果是：本发明技术可以应用在储水箱位置较低的速热式饮水器中即时加 热饮用水，并且加热过程稳定，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统原理示意图。 图2为本发明实施例二的系统原理示意图。 图3为本发明实施例三的系统原理示意图。 图4为本发明实施例四的系统原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进行详细的描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本 发明保护范围的限制。.

实施例一：结合图1所示，本实施例速热式饮水器包括储水箱24、水泵22、电加热器和 水位调节水箱3;所述电加热器竖直安装且出水口在上，其包括内简15、中简17和外壳18， 在内简15和中简17之间的间隙中设有发热元件16，在内简15底部和中简17底部设有环形 密封盖19,在环形密封盖19和外壳18的底板之间设有水流通道，电加热器的进水口设在外 壳18上部的侧壁，外壳18的底部设有排水管20,排水管20的端部设有管堵，在中简17的 上端和外壳18的上端设有密封顶盖11,顶盖11上设有探测电加热器中是否有水的水探头14; 在连接储水箱24出水口和电加热器进水口的管路21中依次设有水泵22、节流装置2和水位 调节水箱3，水位调节水箱3上设有放空管5和连通储水箱24的溢流管1，水位调节水箱3 高于储水箱24;电加热器的出水口通过管道10连通汽水分离器9的进水口，汽水分离器9 的出水口通过出水管12连通速热式饮水器的热水出水闽13,热水出水阀13的出水口为速热 式饮水器的热水出水口 45，出水管12高于水位调节水箱中的控制水位4，汽水分离器9上设 有连通水位调节水箱3的排气管8;电加热器顶盖11上设有连通排气管8的排气管6;储水箱24的底部设有探测储水箱24中是否有水的水探头23,储水箱24的底部还设有排水管25, 排水管25的端部设有管堵。

本实施例运行时，热水出水阀13开启，储水箱24中的水经水泵22获得水流动力，在穿 过节流装置2后向上流入水位调节水箱3;然后，流入水位调节水箱3的一部分水从设在电 加热器上部的进水口流入电加热器，再顺着外壳18和中简17之间的间隙自上而下流到电加 热器的底部，然后再从内简15的内部自下而上流向汽水分离器9，在汽水分离器9中汽水分 离后，其中的热水流向速热式饮水器的热水出水阀13,其中的蒸汽则一部分在汽水分离器9 中冷凝，另一部分将通过排气管8流向水位调节水箱3，并在排气管8和水位调节水箱3中 冷凝，用于提高水位调节水箱3中水的温度；流入水位调节水箱3的另一部分水则通过溢流 管1返回储水箱24，使水位调节水箱3中的水位4得到有效控制；系统运行时，水位调节水 箱3中的水位4低于汽水分离器9中的水位7。水探头23和水探头14用于监测系统， 一旦 探测到储水箱24中无水或者电加热器中无水，则立即切断电源停止加热，同时停止水泵22 运行并发出无水警示。本实施例运行时的水流气流方向如图1中的箭头所示。

实施例二：结合图2所示，本实施例是本发明的一种简化形式，其包括储水箱33、水泵 22、电加热器30和水位调节水箱27,电加热器30竖直安装且出水口在上，电加热器30的 出水口通过出水管29连通速热式饮水器的热水出水口 45，电加热器30的进水口设置在底部； 在连接储水箱33的出水口和电加热器30的进水口之间的管路31中依次设有水泵22和水位 调节水箱27,水位调节水箱27上设有放空管28、连通储水箱33的溢流管1和探测水位调节 水箱27中是否有水的水探头26,水位调节水箱27的位置高于储水箱33，水位调节水箱27 中的控制水位低于出水管29的最高位置，以确保电加热器30不通电时其中的水不会自行流 向速热式饮水器的热水出水口 45;电加热器30的底部设有排水管32,排水管32的一端连通 到电加热器30的进水口，排水管32的另一端设有管堵；储水箱33的底部设有排水管，排水 管的端部设有管堵。

本实施例运行时，储水箱33中的水经水泵22获得水流动力后向上流入水位调节水箱27， 然后一部分水流入电加热器30底部的进水口 ，再从电加热器30的内部自下而上流向电加热 器30出水口，再经出水管29流向速热式饮水器的热水出水口 45;流入水位调节水箱27的 另一部分水则通过溢流管1返回储水箱33,使水位调节水箱27中的水位得到有效控制。水 探头26用于监测系统运行， 一旦探测到水位调节水箱27中无水，则立即切断电源停止加热， 同时停止水泵22运行并发出无水警示。本实施例运行时的水流气流方向如图2中的箭头所示。

实施例三：结合图3所示，本实施例速热式饮水器包括储水箱39、水泵22、电加热器 37和水位调节水箱40;所述电加热器37与实施例一中的相同，在连接储水箱39的出水口与 电加热器37的进水口之间的管路38中依次设有水泵22、节流装置2和水位调节水箱40;水位调节水箱40上设有放空管28和连通储水箱39的溢流管1，水位调节水箱40高于储水箱 39;电加热器37的出水口接管道35后分为两路，第一路管连通汽水分离器34的进出水口 ， 第二路管接节流装置36再接速热式饮水器的热水出水阀13,第二路管的位置低于水位调节 水箱40的控制水位4;汽水分离器34设有排气管8连通储水箱39;水位调节水箱40中设有 水探头26;电加热器37的顶部设有排气管6连通排气管8;汽水分离器34的底部设有温度 传感器41，温度传感器41也可以设置在其它能探测高温水温度的位置。

在本实施例中，电加热器37不通电时，热水出水阀13处于关闭状态，水流不会从速热 式饮水器的热水出水口 45流出。当电加热器37通电加热和水泵22通电启动后，电加热器 37中的水温将迅速上升，当温度上升到设定值时，温度传感器41会检测到此温度信号，控 制系统利用此信号开启热水出水阀13,速热式饮水器的热水出水口 45开始流出温度符合要 求的热水。

实施例四：结合图4所示，本实施例速热式饮水器包括储水箱33、水泵22、电加热器 30和水位调节水箱43,电加热器30竖直安装且出水口在上，储水箱33的出水口通过管路连 通水泵22的进水口，水泵22的出水口接节流装置2的进水口，节流装置2的出水D接电加 热器30的进水口 ，水位调节水箱43的底部通过管路42连通到连接节流装置2的出水口和电 加热器30的进水口之间的管路上，水位调节水箱43上设有连通储水箱33的溢流管1，水位 调节水箱43高于储水箱33，电加热器30的出水口通过出水管29连通速热式饮水器的热水 出水口45;水位调节水箱43的顶部设有放空管28,其底部设有水探头26。

本实施例运行时，储水箱33中的水经水泵22获得水流动力后再经节流装置2节流，然 后分为两路，其一路向上流入水位调节水箱43，再通过溢流管1返回储水箱33;另一路流入 电加热器30底部的进水口 ，再从电加热器30的内部自下而上流向电加热器30出水口 ，再经 出水管29流向速热式饮水器的热水出水口 45;水位调节水箱43用于控制电加热器30进水 管路的水压（或水位）。水探头26用于监测系统运行， 一旦探测到水位调节水箱43中无水， 则立即切断电源停止加热，同时停止水泵22运行并发出无水警示。本实施例运行时的水流气 流方向如图4中的箭头所示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案； 因此，尽管本说明书参照上述实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技 术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范 围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1. 一种速热式饮水器，包括储水箱、水泵、电加热器和水位调节水箱，其特征是：电加热器竖直安装且出水口在上，在连接储水箱出水口和电加热器进水口的管路中依次设有水泵和水位调节水箱，水位调节水箱上设有连通储水箱的溢流管，水位调节水箱高于储水箱，电加热器的出水口连通速热式饮水器的热水出水口。

2. 按照权利要求l所述的速热式饮水器，其特征是：所述电加热器的上方设有汽水分离 器，电加热器的出水口连通汽水分离器的进水口，汽水分离器的出水口连通速热式饮水器的 热水出水口，汽水分离器上设有排气口。

3. 按照权利要求l所述的速热式饮水器，其特征是：所述电加热器的上方设有汽水分离 器，汽水分离器底部的进出水口连通到连接所述电加热器的出水口和所述速热式饮水器的热 水出水口之间的管路上，汽水分离器上设有排气口。

4. 按照权利要求1所述的速热式饮水器，其特征是：所述电加热器、储水箱或水位调节 水箱上设有水探头。

5. 按照权利要求l所述的速热式饮水器，其特征是：在所述储水箱的出水干管路中设有 节流装置。

6. 按照权利要求l所述的速热式饮水器，其特征是：在连接电加热器出水口和速热式饮 水器的热水出水口之间的管路中设有阀门。

7. 按照权利要求6所述的速热式饮水器，其特征是：在连接电加热器出水口和速热式饮 水器的热水出水口之间的管路中设有节流装置。

8. 按照权利要求6或7所述的速热式饮水器，其特征是：在靠近电加热器出水口的热水管路中、在电加热器上或在汽水分离器上设有温度传感器。

9. 一种速热式饮水器，包括储水箱、水泵、电加热器和水位调节水箱，其特征是.-电加 热器竖直安装且出水口在上，储水箱的出水口通过管路连通水泵的进水口，氷泵的出水口通 过管路连通电加热器的进水口，水位调节水箱的底部通过管路连通到连接水泵出水口和电加 热器进水口之间的管路上，水位调节水箱上设有连通储水箱的溢流管，水位调节水箱高于储 水箱，电加热器的出水口连通速热式饮水器的热水出水口。

10. 按照权利要求9所述的速热式饮水器，其特征是：所述储水箱的出水干管路中设有 节流装置。