CN103307740A - 一种高热水输出率的电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高热水输出率的电热水器，包括内胆、法兰盘、电热水器的加热管、进出水口，所述法兰盘安装在内胆侧部中心位置，所述电热水器的加热管伸入内胆内并安装在法兰盘上，在进水口内安装有伞状进水管件，所述伞状进水管件包括伞形端盖、进水管和支撑筋，所述伞形端盖包括伞状顶部、连接伞状顶部外缘的端盖侧壁，所述支撑筋一端连接进水管端部壁面，另一端连接端盖侧壁。本发明采用伞状进水管件及电热管整体位置靠下设置，提高热水输出率。

Description

一种高热水输出率的电热水器

技术领域

本发明涉及电热水器技术领域，更具体地说，是涉及一种高热水输出率的电热水器。 

背景技术

随着人们生活水平的提高，热水器特别是电热水器也越来越普及到寻常百姓家庭，人们对热水器的使用也不只是洗浴功能，而且还会在其它生活用水上使用，如冬天洗菜洗手等需要热水的场合。对于热水器的性能的鉴别，热水输出率是一个重要的指标。热水器热水输出率是指额定条件下实际热水输出量与额定容量的比率，它反映了热水器设计的节能程度，许多热水器生产厂家为此作出了许多有益的偿试。热水器的进水结构设计是决定热水输出率的关键点之一，进水管设计均要求出水流速低、出水方向尽量向下，以减少冷热水换热强度。2010年12月1日公开了一种能提高热水输出率的电热水器的中国发明专利申请，该热水器的进水管的出水部分设有出水孔且伸入内胆之中，在进水管的出水部分安装固定有水流缓冲网，该缓冲网套于进水管上或置于进水管内，且与进水管的出水孔对应设置。该热水器的进水管采用套管设计，试图通过缓冲网与进水管出水孔配合的方式，增加进水流入内胆的阻力，从而降低进水的水流速度，减少冷水进入内胆时对于上层热水的冲击，提高热水器的热水输出率。但是该热水器进水管的出水孔截面较小且水平向外，虽缓冲网可适度降低出水水流速度，但该结构仍未能彻底解决冷水进水对内胆中下层热水的冲击。而且，该技术方案还有一缺陷是，在长久使用后，缓冲网容易被水垢及不溶性异物所堵塞，使热水器出水不畅顺，严重时需维修更换进水管件，给用户及售后服务带来不少麻烦。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种确切有效提高热水输出率的电热水器，使热水器既节能环保又可充分满足使用需要，减少使用能耗，为用户带来实惠。 

本发明的发明目的是这样实现的：一种高热水输出率的电热水器，包括内胆、法兰盘、电热水器的加热管、进出水口，所述法兰盘安装在内胆侧部中心位置，所述电热水器的加热管伸入内胆内并安装在法兰盘上，在进水口内安装有伞状进水管件，所述伞状进水管件包括伞形端盖、进水管和支撑筋，所述伞形端盖包括伞状顶部、连接伞状顶部外缘的端盖侧壁，所述支撑筋一端连接进水管端部壁面，另一端连接端盖侧壁。 

所述伞形端盖的外缘直径是进水管内径的7—8倍，所述进水管的管口离伞状顶部中心的距离是20—25mm。 

所述伞状顶部的下壁面上设有两圈环状的凸缘。 

所述端盖侧壁包括第一构件和第二构件，所述第一构件连接伞状顶部的外缘且与伞状顶部整体成型，所述第二构件套在第一构件的外部，所述第二构件与进水管、支撑筋整体成型。 

所述第一构件和第二构件卡扣连接。 

所述加热管包括管座、测温管、副加热管、主加热管，所述主、副加热管均从管座伸出并向内胆壁伸展并形成一段平行于内胆壁面的平行加热管段，所述主加热管的平行加热管段与内胆壁面的最短距离范围在10-30mm，所述主、副加热管向内胆壁伸展方向偏离内胆垂直中心线25—35度。 

所述主加热管的平行加热管段与内胆壁面的最短距离范围在22-25mm。 

所述主、副加热管均由三段首尾连接的加热棒构成，第一加热管段从管座伸出向内胆延伸，第二加热管段在第一加热管段的端部向下伸展使加热范围向内胆的下方转移，第三加热管段在第二加热管段的下端水平伸展。 

所述主加热管位于副加热管的下方，所述主加热管的第三加热管段长于副加热管的第三加热管段。 

本发明的有益效果是：1）本发明采用伞状进水管件，使热水器进水方向向下且流速较低，不会扰动冷水的水体进而造成冷热水混合降低热水水体温度，从而提高热水输出率。 

2）电热管整体位置靠下设置，使得加热中心点H的位置也相应靠下，使更多的水体得到加热，有利于热量向四周散发，内胆水温均匀分布，提高热水输出率。 

附图说明

图1为本发明电热水器的侧视结构示意图。 

图2为本发明电热水器的主视结构剖视图。 

图3为本发明加热管侧视图。 

图4为本发明加热管正视图。 

图5为本发明加热管俯视图。 

图6为本发明伞状进水管件结构示意图。 

图7为本发明伞状进水管件另一角度的结构示意图。 

图8为本发明伞状进水管件实施例二的结构示意图。 

图9为本发明伞状进水管件实施例二另一角度的结构示意图。 

图10为本发明伞状进水管件实施例二第一构件的结构示意图。 

图11为本发明伞状进水管件实施例二第二构件的结构示意图。 

图12为一热水器进水T形管装置的仿真水压示意图。 

图13为缩减型热水器进水T形管装置的仿真水压示意图。 

图14为本发明伞状进水管件实施例三的结构示意图。 

图15为本发明加热管另一结构的正视图。 

图16为图15所示的加热管俯视图。 

图17为图15所示的加热管侧视图。 

图18为本发明加热管又一结构的正视图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。 

参见图1-2，本发明的高热水输出率的电热水器以挂板5安装在墙壁上，包括内胆7、法兰盘、电热水器的加热管6、进水口、出水口8，所述法兰盘安装在内胆侧部中心位置，所述电热水器的加热管6伸入内胆7内并安装在法兰盘上，在进水口内安装有伞状进水管件1，参见图6-11，所述伞状进水管件1包括伞形端盖、进水管4和支撑筋13，所述伞形端盖包括伞状顶部2、连接伞状顶部外缘的端盖侧壁3，所述支撑筋13一端连接进水管4端部壁面，另一端连接端盖侧壁。 

参见图3-5，电热水器的加热管6包括有管座60，测温管61、副加热管62、主加热管63，管座60安装在热水器的法兰中，测温管61中设置有温度传感器，用于检测热水器内胆的水温。加热器由副加热管62、主加热管63组成，主、副加热管均从管座伸出并向内胆壁伸展并形成一段平行于内胆壁面的平行加热管段（第三加热管段），两加热管均由三段首尾连接且相互垂直的加热棒构成，第一加热管段从管座60伸出向内胆延伸，第二加热管段在第一加热管段的端部向下伸展使加热范围向内胆的下方转移。第三加热管段（平行加热管段）在第二加热管段的下端水平伸展使加热范围向纵深方向伸展。副加热管62在主加热管63的上方且副加热管62的第三加热管段较短。由于热水实际密度比冷水低，对于热水器，通常在加热管下方的水温明显比加热管上方的水温低得多，水体按温度分层的现象相当明显，因此，本发明为了使内胆容器内尽量多的水体得到加热，进而使一定加热温度下的热水出水量更多，将电热管整体位置靠下设置，使得加热中心点H的位置也相应靠下（见图2），有利于热量向四周散发，内胆水温均匀分布，提高热水输出率。在本发明中，主加热管的平行加热管段与内胆壁面的最短距离范围在10-30mm，最佳值为在22-25mm。同时，为了避让伞状进水管件1和出水管的安装位置，将主、副加热管向内胆壁伸展方向偏离内胆垂直中心线一定角度E，E的取值范围在25—35度，最佳值为32度（见图1）。 

在本热水器的进水管结构设计方案中，我们期望将冷水集中在热水器内胆的底部，以达到用冷水托起上部热水的效果。而且，我们还希望进水流速较低，不至于扰动冷水的水体进而造成冷热水混合降低热水水体温度，同时，内胆底部的水体需要随着新增进水向上升，以确保内胆底层不会存在一个冷水不能进行水体更替的区域。因此，申请人曾经组织相关技术人员对热水器进水装置进行多个技术方案的动态仿真分析和结构优化，参见图12，图中所示的是一个热水器的进水T形管装置，是整个优化项目的基础。出水直管31的下方设有多个出水孔，进水直管32与出水直管31相通，图中F表示动态仿真分析下的高压水流区域，从图中可以得出这样的结果：进水中心段的出水孔并没有发挥分流的作用，导致其他出水孔流速增大。决定开孔出水的原因在于孔内外的压差，因此，为了保证开孔达到出水的效果，必须尽量保证进水管内压强平均且大于孔外压强。图13显示的是初步改进后的模型动态仿真效果图，在该结构中，出水直管33的两端作了缩减，且对应进水直管32的部们呈弧形拱起，从结果显示，初步结构的改进能够较好地平衡管内压力分布，增大了出水面积。从两方案的试验对比中得知，进水管内压力分布决定了出水孔出水的有效性，当进水管从垂直方向流动改变为水平流动且出水孔向下时，其高压分布的跨度与进水管的管径是有内在联系的，根据伯努力方程及质量守恒定律，可以调整进水管径来调节管内压强，而且进水管的出水高度同样影响出水口的流速和压强。根据以上试验的结果，申请人在上述模型基础上对进水管件结构进行进一步的优化，设计一款新型伞状进水管件1。本发明对于热水器伞状进水管件1的结构设计采用如下方案： 

参见图6-图11，本发明的电热水器的伞状进水管件1，包括伞形端盖、进水管4和支撑筋13，伞形端盖由伞状顶部2、端盖侧壁3构成，支撑筋连接进水管端部壁面和端盖侧壁3。伞状顶部的下壁面上设有两圈环状的凸缘22，由直径较小的内环凸缘所圈起的范围形成阻挡水流向前冲的顶蓬21，顶蓬21改变了水流的方向，两圈环状的凸缘22加大了水流的阻力损失，从而使从进水管口出来的水体降低流速。在伞状顶部2的作用下，伞状进水管件的水流在遇到伞状顶部2的阻挡后向四周扩散并在水压的驱动下向下流出，实现改变水流方向并使其向下流，结构简单。而且，该伞状进水管件1上设有支撑筋13，通过支撑筋13与端盖侧壁3连接并形成进水流向热水器内胆的出水口14，有效保证最大的出水面积，实现在水流速度均匀的情况下，最大限度地降低出水速度，且不干扰水流，提高热水输出率。

伞状进水管件1的结构将会极大地影响其出水性能，为使从出水口14出来的水体都具有平均的压强与流速，特要求，伞形端盖的外缘直径B是进水管内径的7—8倍，进水管的管口离伞状顶部中心的距离是20—25mm(即图6中的C+D的高度)。其中端盖侧壁的高度D在15-19 mm的范围内。进水压力与进水管的管径大小有关，出水压力与伞状顶部2的高度C及端盖侧壁的高度D也有密切联系，按目前我国自来水的标准压力范围计算，当本发明的进水管内径为8mm时，内环凸缘直径为26mm，外环的凸缘直径为42mm，而伞状顶部的外缘直径为60mm。 

本发明的伞状进水管件在动态仿真分析的模型上进行更进一步的结构改进，除采用蘑菇形状的伞形端盖外，还将出水口的直径扩至最大，形成出水口14，使出水面积达到最大，实现在水流速度均匀的情况下，最大限度地降低出水速度，且不干扰水流，提高热水输出率。 

本发明的伞状进水管件在动态仿真分析的模型上进行更进一步的结构改进，除采用蘑菇形状的伞形端盖外，还将出水口的直径扩至最大，形成出水口14，使出水面积达到最大，实现在水流速度均匀的情况下，最大限度地降低出水速度，且不干扰水流，提高热水输出率。 

参见图8-11，为本发明伞状进水管件1结构的另一实施例，与上述不同之处在于，端盖侧壁包括第一构件11和第二构件12，所述第一构件连接伞状顶部的外缘且与伞状顶部整体成型，所述第二构件12套在第一构件11的外部，所述第二构件12与进水管4、支撑筋13整体成型。所述第一构件和第二构件卡扣连接。具体是：在第一构件设有若干个固定扣件15，若干个固定扣件15均匀分布于第一构件外壁，第二构件上设有对应固定扣件15的安装扣孔16，固定扣件15相配安装于安装扣孔16上，使伞状顶部2固定安装于进水管4的上方。 

参见图14，为本发明伞状进水管件1结构的第三实施例，本实施例在实施例二的基础上对支撑块13的结构作改进，如图所示，支撑块13是一环状板块，在环状板块上开设有多个圆孔。 

参见图15-17，在本实施例中，电热水器的加热管在以上实施例的基础上对加热管的结构作进一步的改进，具体是：增加第四加热管段，使热水器加热功率更大且带有即热功能。加热器由副加热管62、主加热管63组成，两加热管均由四段首尾连接的加热棒构成，副加热管在主加热管的上方且副加热管的第四加热管段64较短。法兰座位于内胆一侧的中心，主、副加热管均从管座伸出并向内胆水平延伸形成第一加热管段，然后向内胆下方延伸形成第二加热管段，使加热重心位置向下发展，继而向内胆内胆的纵深方向伸展形成一段平行于内胆壁面的平行加热管段（第三加热管段），第三加热管段与内胆壁面的最短距离范围在10-30mm，最佳值为在15-20mm。第四加热管段从第三加热管段末端斜向上提，且主加热管的第四加热管段64的末端带有一螺旋加热器65，螺旋加热器由加热棒螺旋缠绕而成，具有体积小功率大的特点。主加热管的第四加热管段末端的螺旋加热器高于管座的水平位置，靠近内胆的水位线，它能把内胆上部的水体迅速加热至设定温度，使电热水器通电后在很短时间内可出热水，即开即热，无须等待，通电不久便可有温度适宜的热水供应，十分快捷方便，满足时下现代人快节奏的生活需要。由于在加热管组件上设置大功率的螺旋加热器，使热水器兼具了储水式大容量热水器和即热式热水器的优点，而第三加热管段位置靠下设置，使得加热中心点的位置也相应靠下，使更多的水体得到加热，从而提高整体热水输出率。 

参见图18，电热水器的加热管组件由主加热管63、副加热管62组成，主加热管位于副加热管的下方，主加热管由四段首尾连接的加热棒构成，副加热管由三段首尾连接的加热棒构成，第一加热管段从管座伸出并向内胆水平延伸，第二加热管段连接第一加热管段且向内胆下方延伸形成，使加热重心位置向下发展，继而向内胆内胆的纵深方向伸展形成一段平行于内胆壁面的平行加热管段（第三加热管段），主加热管的第三加热管段长于副加热管的第三加热管段，主加热管的第三加热管段与内胆壁面的距离范围在10-30mm，最佳值为在15-20mm。主加热管的末端向上弯折形成第四加热管段64，实现加热器较大功率且具有适宜的加热管纵深长度。 

以上实施例的主加热管与副回热管均可单独控制，使热水器可在不同功率下工作，适应不同的使用要求。 

上述具体实施例仅为本发明效果较好的具体实施方式，并不构成对本发明的限制，凡未经过创造性劳动而对本发明之构思作简单的变换者，均属于本申请的保护范围内。 

Claims (9)

1.一种高热水输出率的电热水器，包括内胆、法兰盘、电热水器的加热管、进出水口，所述法兰盘安装在内胆侧部中心位置，所述电热水器的加热管伸入内胆内并安装在法兰盘上，其特征在于：在进水口内安装有伞状进水管件，所述伞状进水管件包括伞形端盖、进水管和支撑筋，所述伞形端盖包括伞状顶部、连接伞状顶部外缘的端盖侧壁，所述支撑筋一端连接进水管端部壁面，另一端连接端盖侧壁。

2.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于：所述伞形端盖的外缘直径是进水管内径的7—8倍，所述进水管的管口离伞状顶部中心的距离是20—25mm。

3.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于：所述伞状顶部的下壁面上设有两圈环状的凸缘。

4.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于：所述端盖侧壁包括第一构件和第二构件，所述第一构件连接伞状顶部的外缘且与伞状顶部整体成型，所述第二构件套在第一构件的外部，所述第二构件与进水管、支撑筋整体成型。

5.根据权利要求4所述的电热水器，其特征在于：所述第一构件和第二构件卡扣连接。

6.根据权利要求1所述的电热水器，其特征在于：所述加热管包括管座、测温管、副加热管、主加热管，所述主、副加热管均从管座伸出并向内胆壁伸展并形成一段平行于内胆壁面的平行加热管段，所述主加热管的平行加热管段与内胆壁面的最短距离范围在10-30mm，所述主、副加热管向内胆壁伸展方向偏离内胆垂直中心线25—35度。

7.根据权利要求6所述的电热水器，其特征在于：所述主加热管的平行加热管段与内胆壁面的最短距离范围在22-25mm。

8.根据权利要求6所述的电热水器，其特征在于：所述主、副加热管均由三段首尾连接的加热棒构成，第一加热管段从管座伸出向内胆延伸，第二加热管段在第一加热管段的端部向下伸展使加热范围向内胆的下方转移，第三加热管段在第二加热管段的下端水平伸展。

9.根据权利要求8所述的电热水器，其特征在于：所述主加热管位于副加热管的下方，所述主加热管的第三加热管段长于副加热管的第三加热管段。

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