CN101825338A - 电热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够局部加热内胆(10)内的水的电热水器。一种电热水器，包括靠近内胆(10)底部设置的第一加热单元(5)和靠近内胆(10)顶部设置的第二加热单元(7)，其特征在于，还包括靠近内胆(10)中部设置的第三加热单元(6)。

Description

电热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及贮水式电热水器及其控制方法。

背景技术

对于贮水式电热水器，例如，在ZL 2007 2 0062 493.7实用新型专利中，公开了一种采用上下两个加热单元的电热水器。该电热水器的下部的加热单元为预热加热单元，一般在秋冬季节注入热水器内胆的水的温度较低时，使用该预热加热单元，用来对内胆内的水进行预热处理。上部的加热单元为即热加热单元，一般在从内胆出水的同时，通过该即热加热单元直接对出水进行即时加热处理。

但是，采用这样的电热水器，一旦使用预热加热单元进行预热处理，则预热加热单元会将整个内胆内的水都进行预热处理。如果此时的用水量不是很大，则一方面已被预热处理过的水会向外散热而变凉，另一方面，在很少的用水量的情况下就进行大量的预热加热，而这些都会导致能量的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够局部加热内胆内的水的电热水器。

为了实现上述目的，本发明提供一种电热水器，包括靠近内胆底部设置的第一加热单元和靠近内胆顶部设置的第二加热单元，其特征在于，还包括靠近内胆中部设置的第三加热单元。这里所述的中部是指电热水器内胆的上下方向上的中部。这样，通过设置第三加热单元，利用水的不良导热性，在对内胆内的水进行预热时，仅加热第三加热单元以上的水，由此，可以减少预热时水的加热量，减少能量消耗，提高电热水器能耗等级。

所述第三加热单元和所述出水管固定在第二法兰上，该第三加热单元围绕所述出水管设置。第三加热单元与出水管共用第二法兰，可以减少在内胆上的开孔以及设置的法兰，这样，可以降低热水器内壳内的设置要求，减少内胆的向外散热量。第三加热单元围绕出水管的好处在于，能够有效的将热量包围出水管，并将出水温度直接提升，避免了热量的损失。

所述第三加热单元与所述出水管间的距离为10mm～20mm，竖直方向上在出水管长度的1/2位置附近。采用这样的距离，更有利于第三加热单元发挥其加热的能力。

所述第三加热单元的形状为M形。采用这样形状的第三加热单元，能够有效的将热量包围出水管，并将出水温度直接提升，避免了热量的损失，另外M形状，保证了管间距，降低了水垢沉积在电热管表面的概率，提高了加热管的使用寿命。

所述第二加热单元围绕所述出水管的进水口设置，所述第二加热单元呈M形。采用这样形状的第二加热单元，并使第二加热单元围绕出水管的进水口，这样，可以确保经出水管流出的热水都经过第二加热单元加热过，保证了从电热水器送出的热水的温度稳定。

进水管的出水口靠近内胆的底部，所述第一加热单元和所述进水管固定在第一法兰上。进水管的出水口位于内胆底部，更有利于冷水、热水在内胆内分层流动。第一加热单元和进水管共用第一法兰，这样可以减少法兰的使用量，从而可确保电热水器壳体的空间得到有效利用，并且减少了内胆的热量散失。

所述第一加热单元的发热部水平设置。这样，当使用第一加热单元进行预热时，不容易在内胆内形成加热死角，确保了内胆内的水被充分加热。

电热水器上还包括用于设定洗浴人数的按键。这样进行对应于洗浴人数的操作、设定。

本发明的另一个目的在于，提供一种控制上述那样的电热水器的控制方法。

该控制方法包括步骤：

a.获取设定的工作模式；

b.当设定的工作模式为第一工作模式时，启动第一加热单元加热至第一预热目标温度并在达到第一预热目标温度后停止第一加热单元工作，当出水管内水流大于启动流量时，启动第二加热单元；

当设定的工作模式为第二工作模式时，启动第三加热单元加热至第二预热目标温度并在达到第二预热目标温度后停止第三加热单元工作，当出水管内水流大于启动流量时，关闭第三加热单元，启动第二加热单元；

当设定的工作模式为第三工作模式时，启动第三加热单元加热至第三预热目标温度并在达到第三预热目标温度后停止第三加热单元工作，当出水管内水流大于启动流量时，关闭第三加热单元，启动第二加热单元；

当设定的工作模式为第四工作模式时，当出水管内水流大于启动流量时，启动第二加热单元。

这样，可以根据用户设定的工作模式，进行电热水器的各加热单元的自动控制，选择合适的加热单元，实现胆内热水的分层加热，从而可以提高能效、节约能源。

在b步骤中，根据进水管内水温及设定的工作模式选择第一、第二、第三预热目标温度。这样，能够根据不同的进水温度来设定不同的预热目标温度。可以根据不同的季节，采用不同的预热程度。

在b步骤中，根据进水管内水温及设定的工作模式查表选择第一、第二、第三预热目标温度。查表方式选择预热目标温度，操作简单、便捷。

在b步骤中，第一工作模式为三人洗模式，第二工作模式为两人洗模式，第三工作模式为一人洗模式，第四工作模式为快速洗模式。让不同的工作模式对应于不同的洗浴人数。

在b步骤中，在水温未达到第一、二或三预热目标温度且出水管内水流大于启动流量时，停止第二或三加热器工作并启动第二加热单元工作。这样一方面充分利用了冷热水在内胆内的分层流动，保证用水的情况；另一方面，也避免了预热水温过高时启动第二加热单元给内胆造成的损坏。

附图说明

图1为本发明电热水器的结构示意图；

图2为第二加热单元部分的放大视图；

图3为第一加热单元发热部的示意图；

图4为本发明电热水器的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施方式的电热水器为内胆横置的电热水器。在内胆10的下部设置有第一法兰1和第二法兰2。

第一法兰1拧在内胆10的第一通孔10b上。并且，在第一法兰1上设置有进水管3，该进水管3的出水口3a位于内胆10的底部，并且出水口3a距离内胆10底部为15mm～30mm。优选进水管3的出水口3a尽量接近内胆10底部内表面，这样可以尽可能保证进入内胆10内的水是贴近内胆10底面的，能够充分保证水在内胆10内分层上升。

在第一法兰1上还设置有第一加热单元5。第一加热单元5与进水管3共用第一法兰。图3中，从主视角度(a图)、俯视角度(b图)和侧视角度(c)图表示了该第一加热单元5的发热部，该第一加热单元5的发热部呈M形。此外，如图1所示，该第一加热单元5的发热部从末端起以平行于内胆10底部内表面的方式向图中右侧延伸，在中部向上弯折后，顶端以平行于内胆10底部内表面的方式向图中左侧延伸。这样，将该第一加热单元5配置为平行于内胆10底面的状态，第一加热单元5能够更有效地从内胆10底部加热内胆10内部的水。第一加热单元5以其发热部呈水平状的方式设置在内胆10的底部，使得不容易在内胆10内形成加热死角，确保了内胆10内的水被充分加热。而且，第一加热单元5和进水管3共用第一法兰1，这样可以减少法兰的使用量，从而可确保电热水器壳体内的空间得到有效利用，减少了零部件数量，降低了造成泄漏的可能性，还减少了内胆10的热量散失。此外，第一加热单元5也可以平行于内胆10底面或与内胆10底面成一定角度。

此外，在第一法兰1的外表面上设置有向第一加热单元5供电的接线端1a；以及与进水管3连通的接口1c。

第二法兰2拧在内胆10底部的第二通孔10a上。第二法兰2上设置有出水管4、第二加热单元7以及第三加热单元6。第二加热单元7和第三加热单元6都是末端设置在第二法兰2上，同样都是沿着出水管4向上延伸，并且第二加热单元7位于第三加热单元6的上方。从而，从纵向上来看，第三加热单元6位于第一加热单元5和第二加热单元7之间。

如图1、图2所示，出水管4的进水口4a与内胆10的顶部内表面间的距离a为3mm～10mm，最好是5mm。这样设置出水管4的进水口4a和内胆10顶部内表面间的距离，不仅不会影响到出水管4的出水效果，还能够保证流入出水管4的水都是经过围绕该进水口4a的第二加热单元7加热过的水。因此，还可以保证水的加热效果。

如图1所示，第二加热单元7呈M形，围绕出水管4的进水口4a设置，与出水管4间的距离为10mm～20mm，并且出水管4的进水口4a高出加热单元7上端面8mm～12mm、最好是10mm。。这样，不仅可以确保从出水管4的进水口4a流出的水都能够经过第二加热单元7的加热，还可以保证该第二加热单元7不会伤害内胆10内的涂层。此外，这样设置还能够保证从电热水器送出的热水的温度稳定，能够有效地使热量集中于出水管4的进水口4a处，直接提升该处水温，避免了热量的损失。另外采用M形状，保证了第二加热单元7上弯折的加热管的管间距，降低了水垢沉积在电热管表面的概率，提高了加热管的使用寿命。

如图1所示，第三加热单元6设置在第二加热单元7的正下方，该第三加热单元6的形状与第二加热单元7的相同，也呈M形，并且第三加热单元6也围绕出水管4设置。在本实施方式中，第三加热单元6位于出水管4的中部，即，第三加热单元6位于出水管4上下方向的1/2部位。从而，在上下方向上，让该第三加热单元6位于内胆10的中部。换言之，该第三加热单元6到内胆10顶部和内胆10底部的距离大体相等。

此外，第三加热单元6与出水管4之间的距离为10mm～20mm。将第三加热单元6和出水管4之间保持这样的距离，可以确保第三加热单元6的加热效果。设置第三加热单元6，可以利用水的不良导热性，在对内胆10内的水进行预热时，仅加热第三加热单元6以上的水，由此，能确保分层加热，可以减少预热时水的加热量，减少能量消耗，提高电热水器能耗等级。

此外，关于该第三加热单元6的设置位置，并没有特别的限定，也可以根据需要，将该第三加热单元6设置得稍稍靠上或稍稍靠下，其设置位置取决于初始设定时需要分层加热的水的量。当然，具体数量上也不局限于仅有一个第三加热单元6，也可以在上下方向上排列设置有两个、三个等第三加热单元6，这时，可以根据需要，将内胆10分为四层、五层等来进行加热。进一步细化加热水的量，进一步节约用水和节约能源。

此外，对于第三加热单元6的设置方式，也没有特别的要求，当然从分层加热的角度来看，也可以是水平设置的第三加热单元6，这时可以得到相同的加热效果。

在上述实施方式中，出水管4呈直线形从下向上延伸，但并不限于此，也可以是弯曲的形状，或是从左下延伸到右上等形状。

在上述实施方式中，从横向上来看，第二加热单元7和第三加热单元6在同一个位置，而第一加热单元5在另外的位置上，但并不限于此，也可以是，在横向上，第一加热单元5、第二加热单元7以及第三加热单元6之间在不同的位置上。例如，从左至右，依次为第二加热单元7、第三加热单元6、第一加热单元5。当然还可以是诸如，从左至右依次为第三加热单元6、第二加热单元7、第一加热单元5等。

如图2所示，在第二法兰2上还设置有一根平行于出水管延伸的套管12。于该套管12内，在与第二加热单元7接近的位置设置有未图示的第一温度检测单元，在与第三加热单元6接近的位置设置有未图示的第二温度检测单元。这样，可以通过这两个温度检测单元来检测第二、第三加热单元7、6附近的水温，以实现温度监控和自动控制。

此外，在本实施方式中，如图1所示，由第二加热单元7所围成环形的外径以及第三加热单元6所围成环形的外径均小于第二法兰2的外径，这样，在向内胆10内插入出水管4、第二加热单元7和第三加热单元6时，整个插入过程很容易。

此外，在第二法兰2的外表面上设置有：用来向上述第二加热单元7供电的接线端2a、用来向上述第三加热单元6供电的接线端2b、以及与出水管4连通的接口2c。

如图1所示，在本实施方式中，接口1c和接口2c都是通过螺纹与外界管路连接的。

另外，在出水管4内设置有未图示的水流传感器，在电热水器上设置有控制单元30，在进水管3内设置有进水水温传感器40。在电热水器的外部操作面板上设置有工作模式选择按钮。作为一种具体的例子，例如，可以在操作面板上设置有一人洗、两人洗、三人洗和快速洗四个按钮，此四个按钮对应四种工作模式，即一人洗模式、两人洗模式、三人洗模式和快速洗模式；当然操作面板也可以采用一块触摸屏实现(图中未示出)，以提高热水器整机外观的美观性。用户通过点击该触摸屏即可调出洗浴人数设定菜单，以完成模式设定操作。并且，在控制单元30内预先写入各工作模式分别对应的不同预期用热水量的数据，例如，一人洗对应于热水器有效出热水容量的25％，两人洗对应于热水器有效出热水容量的60％，三人洗对应于热水器有效出热水容量的85％，快速洗对应于热水器有效出热水容量的10％。

同时，在控制单元30内预先存储有两个基准用水量——第一用水量和第二用水量。例如，第一用水量对应于热水器有效出热水容量的70％，第二用水量对应于热水器有效出热水容量的30％。这样，控制单元30可以根据这两个基准用水量来进行判断，拿上述四个用水模式对应的预期用水量与这两个基准用水量进行比对，并根据比对结果进行具体控制。这样，可以根据用户的选择、设定进行电热水器的自动控制，自动调整加热单元的工作的先后顺序，以实现加热单元的组合工作，自动实现分层加热，提高电热水器的能耗等级，节约能源。

此外在控制单元30内还存储有进水温度和预热目标温度间的关系，也就是说，存储有进水温度-预热目标温度的基准表。例如可以进行这样的设定：当进水温度为5℃以下时，预热目标温度为75℃，当进水温度为5℃～10℃时，预热目标温度为70℃等。

下面，举例说明一种采用上述结构的电热水器的控制方法。

当电热水器开机自检后，控制单元30检测用户在操作面板选择了何种工作模式。不论用户选择了哪个工作模式，控制单元30都首先将它们解释为它们所对应的预期用热水量(例如，如果选择的是一人洗，则解释为热水器有效出热水容量的25％)。同时，利用进水水温传感器40检测进水口内的进水温度，然后根据该进水温度，从进水温度-预热目标温度的基准表中，选出与之对应的预热目标温度。

该电热水器的具体工作步骤如下：

当用户选择第一工作模式，例如三人洗模式，其预期用热水量超过第一用水量，控制单元30启动第一加热单元5，同时用进水水温传感器40检测进水口温度，并将该进水温度信号传递到控制单元30，由控制单元30从进水温度-预热目标温度的基准表中选择第一预热目标温度。当水温达到第一预热目标温度且水流传感器未检测到出水管4内的水流达到启动流量，则第一加热单元5停止工作。水流传感器继续检测出水管4内的水流量，当出水管4内的水流达到启动流量，控制器根据水流传感器的检测信号启动第二加热单元7工作。当水温未达到第一预热目标温度且水流传感器检测到出水管4内的水流达到启动流量，停止第一加热单元5工作并启动第二加热单元7工作。

当用户选择第二工作模式，例如两人洗模式，其预期用热水量超过第二用水量但小于或等于第一用水量，控制单元30启动第三加热单元6。与此同时，用进水水温传感器40检测进水口的进水温度，并将该进水温度信号传递给控制单元30，由控制单元30从进水温度-预热目标温度的基准表中选择第二预热目标温度。当水温达到第二预热目标温度且水流传感器未检测到出水管4内的水流达到启动流量，则第三加热单元6停止工作。水流传感器继续检测出水管4内的水流量，当出水管4内的水流达到启动流量，控制器根据水流传感器的检测信号启动第二加热单元7工作。当水温未达到第二预热目标温度且水流传感器检测到出水管4内的水流达到启动流量，停止第三加热单元6工作并启动第二加热单元7工作。

当用户选择第三工作模式，例如一人洗模式，其预期用热水量小于或等于第二用水量，则控制单元30启动第三加热单元6。同时，进水水温传感器40检测进水管3内的进水口温度，并将该进水温度信号传递到控制单元30，由控制单元30从进水温度-预热目标温度的基准表中选择第三预热目标温度。当水温达到第三预热目标温度且水流传感器未检测到出水管4内的水流达到启动流量，则第三加热单元6停止工作。水流传感器继续检测出水管4内的水流量，当出水管4内的水流达到启动流量，控制器根据水流传感器的检测信号启动第二加热单元7工作。当水温未达到第三预热目标温度且水流传感器检测到出水管4内的水流达到启动流量，停止第三加热单元6工作并启动第二加热单元7工作。

当用户选择第四工作模式(快速洗模式)，当水流传感器检测到出水管4内的水流达到启动流量，控制单元30启动第二加热单元7工作。

此外，就上述水流传感器不局限于设在出水管4内，如果热水器是靠自来水水压驱动的热水器，还可以将该水流传感器设置在进水管3内。此时，检测和控制与上述实施方式的相同，效果也相同。

当然，控制器也可以根据用户选定的工作模式直接启动相应的加热单元工作而不进行预期用热水量与基准用水量的比较。

另外，在本发明的其他实施例中也可以根据进水管或出水管内的水流流速来判定是否启动第二加热单元7工作。

在本发明的其他实施例中，当水温未达到预热目标温度且水流传感器检测到出水管4内的水流达到启动流量，可以继续根据内胆10内的水温是否达到一个预设的启动温度(启动温度低于预热目标温度)，当水温未达到预设的启动温度则选择继续让第一或三加热器工作达到预设的启动温度，之后再停止第一或三加热单元工作并启动第二加热单元7工作；当水温达到了预设的启动温度则停止第一或三加热单元工作并启动第二加热单元7工作。

此外，本发明并不局限于内胆横置的电热水器，本发明还适用于内胆竖置的电热水器。

Claims (13)

1.一种电热水器，包括靠近内胆(10)底部设置的第一加热单元(5)和靠近内胆(10)顶部设置的第二加热单元(7)，其特征在于，还包括靠近内胆(10)中部设置的第三加热单元(6)。

2.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于，所述第三加热单元(6)和所述出水管(4)固定在第二法兰(2)上，该第三加热单元(6)围绕所述出水管(4)设置。

3.根据权利要求2所述的电热水器，其特征在于，所述第三加热单元(6)与所述出水管(4)间的距离为10mm～20mm，竖直方向上在出水管长度的1/2位置附近。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的电热水器，其特征在于，所述第三加热单元(6)呈M形。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的电热水器，其特征在于，所述第二加热单元(7)围绕所述出水管(4)的进水口(4a)设置，所述第二加热单元(7)呈M形。

6.根据权利要求1～5的任意一项所述的电热水器，其特征在于，进水管(3)的出水口(3a)靠近内胆(10)的底部，所述第一加热单元(5)和所述进水管(3)固定在第一法兰(1)上。

7.根据权利要求1～6的任意一项所述的电热水器，其特征在于，所述第一加热单元(5)的发热部水平设置。

8.根据权利要求1～7的任意一项所述的电热水器，其特征在于，还包括用于设定洗浴人数的按键。

9.一种控制权利要求1所述电热水器的方法，其特征在于，包括步骤：

a.获取设定的工作模式；

b.当设定的工作模式为第一工作模式时，启动第一加热单元(5)加热至第一预热目标温度并在达到第一预热目标温度后停止第一加热单元(5)工作，当出水管(4)内水流大于启动流量时，启动第二加热单元(7)；

当设定的工作模式为第二工作模式时，启动第三加热单元(6)加热至第二预热目标温度并在达到第二预热目标温度后停止第三加热单元(6)工作，当出水管(4)内水流大于启动流量时，关闭第三加热单元(6)，启动第二加热单元(7)；

当设定的工作模式为第三工作模式时，启动第三加热单元(6)加热至第三预热目标温度并在达到第三预热目标温度后停止第三加热单元(6)工作，当出水管(4)内水流大于启动流量时，关闭第三加热单元(6)，启动第二加热单元(7)；

当设定的工作模式为第四工作模式时，当出水管(4)内水流大于启动流量时，启动第二加热单元(7)。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：在b步骤中，根据进水管(3)内水温及设定的工作模式选择第一、第二、第三预热目标温度。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在b步骤中，根据进水管(3)内水温及设定的工作模式查表选择第一、第二、第三预热目标温度。

12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在b步骤中，第一工作模式为三人洗模式，第二工作模式为两人洗模式，第三工作模式为一人洗模式，第四工作模式为快速洗模式。

13.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：在b步骤中，在水温未达到第一、二或三预热目标温度且出水管(4)内水流大于启动流量时，停止第二或三加热器工作并启动第二加热单元(7)工作。

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