CN102042671B - 一种智能速热直通式开水器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能速热直通式开水器及其工作方法，该开水器包括预热装置和储水箱，预热装置的出水端与储水箱的进水管以使水单向流至储水箱内的方式连通；其还包括水位压力调整器、用于检测储水箱内水位高低的水位检测装置、用于对储水箱内的水进行加热的储水箱发热管和用于检测储水箱内水的温度的储水箱温度传感器，以及进水阀；该水位压力调整器安装在预热装置的出水端与储水箱的进水管之间的位置上，进水阀安装在预热装置的进水端上。本发明采用分段加热的方法，先使冷水在预热装置中进行预热，当温度上升至第一设定值时，往储水箱里面加水直到预热装置中的水温降低或储水箱水满，才停止加水，这样就避免产生“阴阳水”。

Description

一种智能速热直通式开水器及其工作方法

技术领域

本发明涉及开水器领域，尤其涉及一种智能速热直通式开水器及其工作方法。

背景技术

随着社会的进步和人民生活水平的提高，人们对饮用水的认识和要求也在不断提高，然而现有的开水器存在很多弊端，除了众所周知的“千沸水”和“阴阳水”(生熟水)外，结构与控制方式的落后和不合理所带来的低效率、高能耗以及易生水垢等诸多问题一直为人们所诟病，同时也违背了节约型社会的可持续发展的要求，总的来说，现有开水器的弊端可以归纳为以下几点：

1、产生“千沸水”和“阴阳水”(生熟水)：由于传统的开水器是单一水箱，当用户在用水的时候，因水箱中的水位降低而往水箱注入冷水直到其满水，冷热水的混合就成了“阴阳水”；当用户不用水时，水箱内的水温会降低，为了保温发热管要反复的进行加热，这样就产生了“千沸水”。饮用这两种水不利于身体健康。

2、低效率，高能耗：传统的开水器烧开一水箱的水一般要20分钟以上，若水长期不用，发热管要持续工作保持水温，既浪费时间又浪费电能。

3、易结垢，不易清洗：由于水箱中长期有水且水不是流动的，容易在发热管外壁和水箱内底部产生水垢，影响到发热管的使用寿命及饮用水健康，该问题在重水地区尤为严重。

4、水位装置易损坏：传统的水位检测一般为浮球，其存在机械及物理损耗，而且易生水垢，容易损坏。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种至少可解决“阴阳水”问题的智能速热直通式开水器。

本发明采用的技术方案为：一种智能速热直通式开水器，包括对进水进行预热的预热装置和将进水加热成开水、并储存开水的储水箱，所述预热装置的出水端与储水箱的进水管以使水从预热装置到储水箱单向流动的方式连通；

所述智能速热直通式开水器还包括用于感应水位和调整水压的水位压力调整器、用于检测储水箱内水位高低的水位检测装置、用于对储水箱内的水进行加热的储水箱发热管和用于检测储水箱内水的温度的储水箱温度传感器，以及进水阀；所述水位压力调整器安装在预热装置的出水端与储水箱的进水管之间的位置上，所述进水阀安装在预热装置的进水端上，所述储水箱发热管位于水位检测装置的下方。

优选地，该智能速热开水器还包括用于水蒸气排气和故障时排水的排气溢水管，以及溢水保护装置；所述排气溢水管的一端与储水箱相通，另一端与溢水保护装置的输入端连通，所述溢水保护装置的输出端连接一排水管，所述溢水保护装置在感知溢水时发出的切断电源指令信号输入至智能速热开水器的主控器，以通过主控器切断供电电源。

优选地，所述预热装置包括发热管、管道和温度传感器，所述发热管嵌入管道中，所述温度传感器安装于管道上。

优选地，所述管道的管径为5mm～200mm。

优选地，所述水位检测装置包括多个用于检测不同水位高度的水位探针。

优选地，所述储水箱的出水管安装于储水箱本体的底面上。

优选地，所述智能速热直通式开水器还包括出水阀，所述出水阀安装于储水箱的出水管上。

本发明的另一个目的是提供一种上述智能速热直通式开水器的工作方法。

本发明采用的技术方案为：上述智能速热开水器的主控器实时接收预热装置输出的预热温度信号、储水箱温度传感器输出的储水箱温度信号、水位检测装置输出的水位信号和水位压力调整器输出的水流信号；

所述工作方法包括如下阶段：

第一加水阶段，通电后，若水位信号表征储水箱内无水，则主控器打开进水阀加水，当水流信号表征有水流过时，主控器控制预热装置开始加热；当水位信号表征已感应到水时，主控器控制储水箱发热管也开始加热，此时主控器关闭进水阀；

第二加水阶段，在预热温度信号表征预热装置内的水温已达到第一设定值时，主控器再次打开进水阀，往储水箱内加水；当预热温度信号表征预热装置内的水温低于第一设定值时，主控器再次关闭进水阀；如此反复，直至水位信号表征储水箱内的水已满为止；

保温阶段，当储水箱中的水满，且水温达到95℃以上时，主控器控制预热装置和储水箱发热管停止加热，所述智能速热开水器自动进入保温状态。

优选地，在所述智能速热开水器自动进入保温状态后，如果水位信号表征用户一直未用水，则当温度低于第二设定值时，主控器控制储水箱发热管开始加热，直至水温再次上升至95℃以上。

优选地，当温度低于第二设定值时，所述主控器先关闭储水箱的出水管上设置的出水阀，再控制储水箱发热管开始加热；所述主控器在水温再次上升至95℃以上后再打开所述出水阀。

本发明的有益效果为：本发明采用分段加热的方法，先使冷水在预热装置中进行预热，当温度上升至第一设定值时，往储水箱里面加水直到预热装置中的水温降低或储水箱水满，才停止加水，这样就避免产生“阴阳水”。特别值得一提的是，本发明的功率可控制在8kW以内，储水箱体积可小于6L，无论功率还是储水箱体积远小于同类产品，而单位时间内开水出水量却不低于同类产品。若以总功率8kW，储水箱体积5L以及进水温度30℃为例，第一次从冷水到开水的时间在6分钟以内，可以间隔5秒左右饮取开水1L而不间断，大大节约了时间，满足了绝大多数餐饮、食肆及企事业单位的需求；同时，合理的结构和智能的控制，使电能利用率达到95％以上。

附图说明

图1示出了本发明所述智能速热直通式开水器的内部结构；

图2示出了本发明所述智能速热直通式开水器的外部结构；

图3示出了预热装置的另一种结构。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明的智能速热直通式开水器包括对进水进行预热的预热装置2和将进水加热成开水、并储存开水的储水箱4，所述预热装置2的出水端与储水箱4的进水管以使水从前者到后者单向流动的方式连通，如可使预热装置2的出水端处的水位高于储水箱4，或者采用单向阀等保证水无回流的器件。

所述智能速热直通式开水器还包括用于感应水位和调整水压的水位压力调整器3、用于检测储水箱内水位高低的水位检测装置5、用于对储水箱内的水进行加热的储水箱发热管7和用于检测储水箱内水的温度的储水箱温度传感器9，以及进水阀1；所述水位压力调整器3安装在预热装置2的出水端与储水箱的4进水管之间的位置上，所述进水阀1安装在预热装置2的进水端上，所述储水箱发热管9位于水位检测装置5的下方。其中，该水位检测装置5可以采用电子式水位检测装置，其具有不存在机械损耗、灵敏可靠和不生水垢等优点。

另外，该储水箱4的出水管的末端安装一出水龙头15，该出水龙头15通过智能速热直通式开水器的壳体向外伸出；该预热装置2的进水端与壳体上设置的进水口25连通。

为了防止用户在储水箱4中的水不能饮用的情况下使用水，可以在储水箱4的出水管上设置出水阀8，由智能速热直通式开水器的主控器进行上位控制。

所述智能速热直通式开水器还包括用于水蒸气排气和故障时排水的排气溢水管6，以及溢水保护装置13；所述排气溢水管6的一端与储水箱相通，另一端与溢水保护装置13的输入端连通，所述溢水保护装置13的输出端连接一排水管14，该排水管14与壳体上设置的排水口24连通。所述溢水保护装置13在感知溢水时发出的切断电源指令信号输入至智能速热开水器的主控器，以通过主控器切断供电电源；同时溢水可通过排水管14流出，其中，壳体上设置有接入供电电源的电源接口23。

所述预热装置2可包括发热管201、管道202和温度传感器203，所述发热管201嵌入管道202中，所述温度传感器203安装于管道202上，用于感知管道202中的水温。在此，该温度传感器203可以焊接或粘贴在管道202的外壁上；该发热管201嵌入管道202内可以不弯曲或弯曲成各种形状，可以采用如图1所示的从一侧到另一侧的“S”型弯曲形状，也可以采用如图3所示的从下到上的“S”型弯曲形状，在图1所示的形状中，管道202存在水位相同的点，而在图3所示的形状中，水管从进水管至出水管水位逐渐升高。该发热管201和管202均可以是一段或多段相互连接而成；该管道202可以是各种金属材质的水管，也可以是塑胶或玻璃管道，管径优选在5mm～200mm之间，以较好地控制单位时间内进入储水箱4内的水量，保证预加热的效果。该水位压力调整器3可以调整管道202内水的压力和储水量。

所述水位检测装置5可以包括多个用于检测不同水位高度的水位探针。所述储水箱的出水管优选为安装于储水箱本体的底面上，这样可以保证储水箱4内的水是至上而下流动的，可以避免储水箱发热管7生水垢，延长了储水箱发热管7的使用寿命。

该进水阀1和出水阀8可以为电磁阀或者电动阀等阀体，进水阀1和出水阀8均受控于主控器。

另外，如图2所示，该智能速热直通式开水器的显示面板16设置于壳体上，显示面板16上设置有受控于主控器的满水指示灯18、加水指示灯17、显示屏19和就绪指示灯20。如果储水箱4的出水管上设置出水阀8，则壳体上还可以设置与主控器通讯连接的强制放水开关21，如果用户打开该强制放水开关21，主控器会根据由此触发的强制放水信号控制储水箱4排放长期不用的水或者清洗储水箱，保证饮用水的健康。另外，壳体上还设置有电源开关22。

所述智能速热开水器的主控器实时接收预热装置输出的预热温度信号、储水箱温度传感器输出的储水箱温度信号、水位检测装置输出的水位信号和水位压力调整器输出的水流信号。本发明的智能速热直通式开水器的工作方法包括如下阶段：

第一加水阶段，通电后，若水位信号表征储水箱4内无水，则主控器打开进水阀1加水，当水流信号表征有水流过时，主控器控制预热装置2开始加热；当水位信号表征已感应到水时，主控器控制储水箱发热管7也开始加热，此时主控器关闭进水阀；

第二加水阶段，在预热温度信号表征预热装置2内的水温已达到第一设定值时，在本实施例中，该第一设定值选为70℃～90℃，主控器再次打开进水阀1，往储水箱4内加水；当预热温度信号表征预热装置2内的水温低于第一设定值时，主控器再次关闭进水阀1；如此反复，直至水位信号表征储水箱4内的水已满为止；

保温阶段，当储水箱4中的水满，且水温达到95℃以上时，主控器控制预热装置2和储水箱发热管7停止加热，所述智能速热开水器自动进入保温状态。

如果用户一直不用水，当温度低于第二设定值时，在本实施例中，该第二设定值设定为90℃，主控器关闭出水阀8，并控制储水箱发热管7开始加热，当水温再次上升至95℃以上时，主控器打开出水阀8。在此，由于该储水箱4采用保温性能较好的结构，如暖瓶式的结构，温度降低至第二设定值往往需要几个小时，而且由于不存在水循环流动及储水箱内水回流的可能，因此，基本上可以就解决“千沸水”的问题。

上述阶段仅说明了本发明智能速热开水器起始的一个工作周期，如果用户仅使用一部分水，则智能速热开水器循环进入第二加水阶段。

另外，由于本发明的智能速热开水器配置有各指示灯，因此，在第一和第二加水阶段，主控器驱动加水指示灯17亮；在储水箱4处于水满状态时，该主控器驱动满水指示灯18亮；在所述智能速热开水器自动进入保温状态时，主控器驱动就绪指示灯20亮，表示可以饮用，当温度低于第二设定值时，主控器驱动就绪指示灯20熄灭；主控器在检测最高和最低水位的水位探针之间的某一水位探针输出的水位信号表征已检测不到水时，可控制就绪指示灯20频闪，以提示用户储水箱4中水量少，但此时用户仍可以用水，当主控器在检测最低水位的水位探针输出的水位信号表征已检测不到水时，主控器驱动就绪指示灯20熄灭，表明储水箱中已接近无水，此时用户不能用水，智能速热开水器已进入上述的第一加水阶段。而显示屏19可用于显示状态信息、时间信息或者各种故障报警信息等。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (8)

1.一种智能速热直通式开水器的工作方法，其特征在于：所述智能速热直通式开水器包括对进水进行预热的预热装置和将进水加热成开水、并储存开水的储水箱，所述预热装置的出水端与储水箱的进水管以使水从预热装置到储水箱单向流动的方式连通；     

所述智能速热直通式开水器还包括用于感应水位和调整水压的水位压力调整器、用于检测储水箱内水位高低的水位检测装置、用于对储水箱内的水进行加热的储水箱发热管和用于检测储水箱内水的温度的储水箱温度传感器，以及进水阀；所述水位压力调整器安装在预热装置的出水端与储水箱的进水管之间的位置上，所述进水阀安装在预热装置的进水端上，所述储水箱发热管位于水位检测装置的下方；     

智能速热直通式开水器的主控器实时接收预热装置输出的预热温度信号、储水箱温度传感器输出的储水箱温度信号、水位检测装置输出的水位信号和水位压力调整器输出的水流信号；     

所述工作方法包括如下阶段：     

第一加水阶段，通电后，若水位信号表征储水箱内无水，则主控器打开进水阀加水，当水流信号表征有水流过时，主控器控制预热装置开始加热；当水位信号表征已感应到水时，主控器控制储水箱发热管也开始加热，此时主控器关闭进水阀；

第二加水阶段，在预热温度信号表征预热装置内的水温已达到第一设定值时，主控器再次打开进水阀，往储水箱内加水；当预热温度信号表征预热装置内的水温低于第一设定值时，主控器再次关闭进水阀；如此反复，直至水位信号表征储水箱内的水已满为止；其中，所述第一设定值为70℃～90℃；

保温阶段，当储水箱中的水满，且水温达到95℃以上时，主控器控制预热装置和储水箱发热管停止加热，所述智能速热直通式开水器自动进入保温状态；

在所述智能速热直通式开水器自动进入保温状态后，如果水位信号表征用户一直未用水，则当温度低于第二设定值时，主控器控制储水箱发热管开始加热，直至水温再次上升至95℃以上；所述第二设定值为90℃。

2.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：当温度低于第二设定值时，所述主控器先关闭储水箱的出水管上设置的出水阀，再控制储水箱发热管开始加热；所述主控器在水温再次上升至95℃以上后再打开所述出水阀。

3.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：所述智能速热直通式开水器还包括用于水蒸气排气和故障时排水的排气溢水管，以及溢水保护装置；所述排气溢水管的一端与储水箱相通，另一端与溢水保护装置的输入端连通，所述溢水保护装置的输出端连接一排水管，所述溢水保护装置在感知溢水时发出的切断电源指令信号输入至智能速热直通式开水器的主控器，以通过主控器切断供电电源。

4.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：所述预热装置包括发热管、管道和温度传感器，所述发热管嵌入管道中，所述温度传感器安装于管道上。

5.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于：所述管道的管径为5mm~200mm。

6.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：所述水位检测装置包括多个用于检测不同水位高度的水位探针。

7.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：所述储水箱的出水管安装于储水箱本体的底面上。

8.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：所述智能速热直通式开水器还包括出水阀，所述出水阀安装于储水箱的出水管上。

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