CN101726091A - 一种快速将水加热至沸腾的电加热装置及其加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种快速将水加热至沸腾的电加热装置及其加热方法，包括储水箱、水泵、加热器；储水箱和水泵连接，水泵和加热器进水口连接，加热器出水口与装置出水口连接，加热器上设置温度检测单元，加热器出水口下端通过管道连接回流开关，装置出水口位于回流开关和加热器之间，回流开关通过管道与储水箱连接。本发明通过回流开关的控制，当水温无法满足沸腾要求时将水回流到储水箱中，热水回流后储水箱内的水温将会上升，温度升高后，经过加热器加热后，出水的温度达到沸腾变得更容易。而且，由于设置了温度检测单元，可以对出水的温度进行实时监控，保证出水的温度一致，并且在控制程序中增加沸腾的判断，可以实现任意地区100％的沸腾。
Description
技术领域
本发明涉及电加热领域，特别涉及一种快速将水加热至沸腾的电加热装置，以及该电加热装置的加热方法。
背景技术
目前的液体加热设备有电水壶、即热加热器等设备，对于机械控制的电水壶，其采用蒸汽温度控制，只能用于某一特定的地区，当在不同的气压条件使用时，由于水的沸点不同，就无法实现完全沸腾的要求。另外的，目前市场出现即热加热器等设备，其可以在短时间内将水加热到较高的温度，例如80度左右，其工作过程是将冷水抽到发热器中进行加热，因此，冷水的温度的不同将使得加热后的水温有所不同，不仅不能实现100％的沸腾，而且加热后的水温差异比较大。因此，需要一种方法，以满足不同气压条件、不同水温条件下的完全沸腾。
发明内容
本发明在于解决上述问题而提出的一种适应于多种气压和多种水温加热条件，能快速将水加热至沸腾的电加热装置。本发明另一个目的在于提供该电加热装置的加热方法。
本发明包括如下技术特征：一种快速将水加热至沸腾的电加热装置，包括储水箱、水泵、加热器；储水箱和水泵连接，水泵和加热器进水口连接，加热器出水口与装置出水口连接，加热器上设置温度检测单元，加热器出水口下端通过管道连接回流开关，装置出水口位于回流开关和加热器之间，回流开关通过管道与储水箱连接。
所述加热器为厚膜加热器，所述温度检测单元为热敏电阻。
所述加热器的蒸汽出口通过管道连接到储水箱中。
所述温度检测单元穿过加热器设置在加热器的出水口处。
本发明还包括该电加热装置的加热方法，对加热器加热后的水进行温度检测，如果水没有达到沸腾条件，则回流开关保持打开，水重新流回储水箱中，水泵抽水到加热器继续加热，如此循环直至水到达沸腾条件，然后回流开关关闭，水从装置出水口流出，完成初次沸水排出。
本发明加热方法具体包括如下步骤：
A、首先加热器和回流开关同时打开，水泵将储水箱中的水抽到加热器；
B、加热器对水进行加热，设置在出水口的温度检测单元对该处的水温进行检测；
C、如果水的温度没有达到沸腾条件，回流开关继续打开，水通过管道和回流开关流到储水箱中，水泵继续抽水到加热器上，经过加热器的再次加热；
D、如果水温到达到沸腾条件，回流开关关闭，从加热器上流出的水只能通过装置出水口流出，完成初次沸水排出过程。
为了加快加热速度，所述水泵的流量与加热电流成正比关系。
所述的水沸腾的标准是：在标准气压下，水的温度大于98度以上，非标准气压下，水的温度连续10～15秒保持水温不上升，优选的，加热功率在2000W左右时，可以在12秒左右，而且功率越高，时间越短。
为了保证水箱的正常工作，所述储水箱的初始水温为0℃～70℃的任意水温。
为了使每次工作结束后，加热器中残留的水被及时排空，保证下次使用时水质的干净卫生。整个电加热装置工作结束后，回流开关打开，加热器内的水流回水箱，回流开关在一段时候后自动关闭。
本发明与现有技术相比，在加热运行过程中保持加热器的加热和水泵的工作，因此水泵抽出的水是不断流动的，由于在本发明中增加回流开关的控制，当水温无法满足沸腾要求时将水回流到储水箱中，热水回流后储水箱内的水温将会上升，温度升高后，经过一定功率的厚膜加热器加热后，出水的温度达到沸腾变得更容易。而且，由于设置了热敏电阻，可以对出水的温度进行实时监控，保证出水的温度一致，并且在控制程序中增加沸腾的判断，可以实现任意地区100％的沸腾。
附图说明
图1为实施该方法的产品示意图；
图2为本发明的工作流程图；
图3为本发明的电路控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，液体加热设备包括储水箱1、水泵2、厚膜加热器3、回流开关4、接水的水杯5、按键6、外壳7、热敏电阻8。
其中，水箱1和水泵2通过水管连接，水泵2和厚膜加热器3通过水管连接，厚膜加热器3设有进水口和出水口，热敏电阻8设置在厚膜加热器3上，具体的，温度检测单元8穿过加热器3设置在加热器的出水口处，在厚膜加热器3出水口下端设置回流开关4，回流开关4的另一端和储水箱1连接，另外，加热设备的出水口9的下方设置水杯5，装置出水口9置于回流开关4和厚膜加热器3之间，按键6设置在外壳7上。为了简明，图1没有示出电路板的安装位置，电路板和按键6电连接。装置出水口9置于回流开关4和厚膜加热器3之间，是为了保证使用的安全，因为一旦加热被取消，出水口9应该不能有水滴出，此时设置在出水口9下方的回流开关4马上打开，在重力作用下，厚膜加热器3中残留的水大部分被排回储水箱1中，出水口9没有任何一滴水出来。
按照本发明，如图2所示是该方法的流程图。
按下按键6后，上述的系统开始按照流程图工作，首先水泵2、厚膜加热器3和回流开关4同时打开，水泵2将储水箱1中的水抽到厚膜加热器3中，厚膜加热器3马上对里面的水进行加热，被水泵2抽上的水在厚膜加热器中缓慢流动，流动的水被逐渐加热，当水流到厚膜加热器3的出水口附近时，设置在出水口附近的热敏电阻8对该处的水温进行检测，如果水的温度没有达到沸腾的要求，回流开关4继续打开，加热设备的出水口9没有水流出，所有的水通过管道和回流开关4流到储水箱1中，此时的水因为已经被加热，所以储水箱1的温度明显高于原来的水温，由于储水箱1的水温迅速升高，水泵2继续抽水到厚膜加热器3上，经过厚膜加热器3的再次加热，厚膜加热器3出水口附近的温度很快达到水沸腾的温度，当热敏电阻8测得的温度到达沸腾的温度时，回流开关4关闭，从厚膜加热器3上流出的水只能通过加热设备的出水口9流出，并且流到接水的水杯5中，完成沸水的制作。
同样的，依据上述的循环，储水箱1中的水被不断加热后排出。
由于热水的回流，储水箱1内的水已经达到较高的温度，根据水泵的流量和加热功率的比值不变，储水箱1的水温越高，从厚膜加热器3上流出的水温度越高，越容易达到沸腾，而且一旦沸腾后，水泵可以一直打开，厚膜加热器可以一直工作，沸腾的水就可以持续的流出。
在上述的程序中，可以对工作流程设置自动关闭的时间，例如，可以在1分钟内自动关闭系统，防止水泵长期工作，温升太高。
关于沸腾判断的条件，如果是1标准大气压下，则当温度达到98度时视为沸腾，如果低于标准大气压，则在15秒后温度不上升视为达到沸腾。也可以将15秒降低，这可以根据需要进行更改，优选的，加热功率在2000W左右时，可以在12秒左右，而且功率越高，时间越短。
为了实现快速的加热，本发明优选的，厚膜加热器设置了7A以上的电流，而且，水泵的流量一般低于700ml/min；水泵的流量与加热电流成正比关系，如果水泵的流量越大，加热电流也越大。而且名根据上述的程序，储水箱1内的水温越高，流到接水杯5的沸水的时间越短。
实现本发明的电路连接示意图如图3所示。
控制电路包括输入电源L/N，该电源经过降压电路等电路输出一个电压用于供给中央控制单元，因降压电路和中央控制单元属于家电类产品的成熟技术，本发明不予赘述。
热敏电阻8和中央控制单元电连接，继电器开关K1、K2、K3分别和中央控制单元电连接，中央控制单元由降压电路提供电源。K1、K2、K3分别控制厚膜加热器3、水泵2、回流开关4。
轻触按键6和上述的中央控制单元电连接，当按键6操作时，中央控制单元根据控制信号调用上述图2所述的流程图，当热敏电阻8测得的温度达到沸腾的要求时，中央控制单元发出信号，分别对继电器开关K1、K2、K3进行控制，达到控制厚膜加热器3、水泵2、回流开关4的目的。
上述的厚膜加热器3，已经在之前被公开，厚膜加热器是将发热电阻丝印在不锈铁或不锈钢表面，通电后快速加热，其热效率和安全性比普通的发热管还要高，因此，目前有开始被应用于电水壶上，具体的结构这里也不赘述。
上述的回流开关4是电磁阀，也可以是水泵等元件，只要能起到开关作用的元件均是本发明的范围。另外的，一旦上述的加热被取消，为了保证安全，出水口9应该不能有水滴出，此时设置在出水口9下方的回流开关4马上打开，在重力作用下，厚膜加热器3中残留的水大部分被排回储水箱1中，出水口9没有任何一滴水出来，保证使用者的安全。
而且，因为每次工作结束后，厚膜加热器中残留的水都被及时排空，保证了下次使用时水质的干净卫生。
在加热的过程中，沸腾后厚膜加热器3将产生大量的水蒸气，为了更节能，可以将水蒸气排到储水箱1中。
为了保证水泵2的使用寿命，建议储水箱1内的水温不要超过70度，可以通过程序控制，使系统的工作停止。
从图1可以清晰的知道水流的方向和各个零件的配合，当把这些零部件放在设计好的任意一个外壳内时，就形成了实用、高效、环保的电加热器了。
当然，从本行业的一般的设计人员可以从本发明的内容轻易改变形状或变换位置，因此本发明不予赘述。
Claims (10)
1.一种快速将水加热至沸腾的电加热装置，包括储水箱(1)、水泵(2)、加热器(3)；储水箱(1)和水泵(2)连接，水泵(2)和加热器(3)进水口连接，加热器(3)出水口与装置出水口(9)连接，其特征在于：加热器(3)上设置温度检测单元(8)，加热器(3)出水口下端通过管道连接回流开关(4)，装置出水口(9)位于回流开关(4)和加热器(3)之间，回流开关(4)通过管道与储水箱(1)连接。
2.根据权利要求1所述的电加热装置，其特征在于：所述加热器(3)为厚膜加热器，所述温度检测单元(8)为热敏电阻。
3.根据权利要求1～2任一项所述的电加热装置，其特征在于：所述加热器(3)的蒸汽出口通过管道连接到储水箱(1)中。
4.根据权利要求1～2任一项所述的电加热装置，其特征在于：所述温度检测单元(8)穿过加热器(3)设置在加热器的出水口处。
5.一种根据权利要求1所述电加热装置的加热方法，其特征在于：对加热器加热后的水进行温度检测，如果水没有达到沸腾条件，则回流开关保持打开，水重新流回储水箱中，水泵抽水到加热器继续加热，如此循环直至水到达沸腾条件，然后回流开关关闭，水从装置出水口流出，完成初次沸水排出。
6.根据权利要求5所述的加热方法，其特征在于具体包括如下步骤：
A、首先加热器和回流开关同时打开，水泵将储水箱中的水抽到加热器；
B、加热器对水进行加热，设置在出水口的温度检测单元对该处的水温进行检测；
C、如果水的温度没有达到沸腾条件，回流开关继续打开，水通过管道和回流开关流到储水箱中，水泵继续抽水到加热器上，经过加热器的再次加热；
D、如果水温到达到沸腾条件，回流开关关闭，从加热器上流出的水只能通过装置出水口流出，完成初次沸水排出过程。
7.根据权利要求6所述的加热方法，其特征在于：所述水泵的流量与加热电流成正比关系。
8.根据权利要求5～7任一项所述的加热方法，其特征在于所述的水沸腾的标准是：在标准气压下，水的温度大于98度以上，非标准气压下，水的温度连续10～15秒保持水温不上升。
9.根据权利要求5～7任一项所述的加热方法，其特征在于所述储水箱的初始水温为0℃～70℃的任意水温。
10.根据权利要求5～7任一项所述的加热方法，其特征在于整个电加热装置工作结束后，回流开关打开，加热器内的水流回水箱，并且回流开关在一段时间后自动关闭。
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