CN103453655A - 节能型可调温电开水器及产生开水的方法 - Google Patents

Abstract

在发明的节能型可调温电开水器及开水产生方法中，通过沸腾开水与待烧开自来水之间的内部高效换热，以及双加热器的新型结构，成为一种使用方便、适用范围广泛、节能显著的新型电开水器。该发明的电开水器具有加热电功率低、可连续出开水、开水出水温度可调、且随着所需开水出水温度的降低，与普通电开水器相比，节电量最高可达70%以上。该新型“节能型可调温电开水器”可广泛应用于需要大量饮用开水的场合，如机关、办公楼、厂矿、学校等地，具有非常好的节电及应用前景。

Description

节能型可调温电开水器及产生开水的方法

技术领域

本发明涉及节能型可调温电开水器及产生开水的方法，属于节能环保领域。

背景技术

水是生命之源，是我们日常生活中所必不可少的物质。白开水是一种符合人体需要的天然饮料，符合健康水的标准，且被中医称作“百药之王”。自来水在烧开后，煮去了用于杀菌消毒的氯气，保留了对人体有益的营养物质和微量元素，又能使水中的多余物质沉淀，使水质更加无色透明，并能把硬度过大的水质软化适中。白开水进入人体后能很快被人体吸收，增加了血容量，减少了血液黏稠度，加快了体内营养成分的运转和分解，对促进新陈代谢和提高免疫力大有裨益。而且，喝白开水应优选沸后冷却的新鲜凉开水，这种凉开水具有特异的生物活性，容易透过细胞膜进入细胞内，能够更迅速地被吸收利用。

目前，形形色色的电热开水器，在学校、机关和商场等单位应用很广，并受到人们的普遍欢迎。然而，当前的电热开水器存在着许多问题，首先传统的电热开水器在补水时候存在冷、热水混合的问题，会产生“阴阳水”；其次，水在温度降低到一定程度时又会被加热，生成“千沸水”，水中不挥发性物质，如钙、镁等重金属成份和亚硝酸盐含量很高。目前使用的开水器因其工作原理所限，很难满足健康饮用水的标准。而本项目设计的节能型可控温电开水器，通过使用两个体积很小的加热器交替工作，完全避免了“千沸水”、“阴阳水”的产生。

此外，在夏天，人们喜欢喝的是“凉白开”，这意味着在开水冷却的过程中，会有大量的热量散失在空气中。例如，假如我国13亿人每人每天喝一升煮沸至100℃，而后自然冷却至35℃~40℃的“凉白开”，开水自然冷却的过程将散失约3.6x10¹⁴焦耳的热量，相当于10亿度电的能量，而这些电能如果能够节省下来，对我国的节能、环保工作都会是巨大的促进。

当前国内已有可以利用开水冷却所释放的热能的开水器，大多采用在加热器中盘冷水管的方法，体积较大，需要使用水泵且不易实现连续出水。与此不同的是，本项目使用板式换热器，效率高且体积小；并且无需使用水泵，完全依靠重力作用就可以工作。既节省了电能，又没有机械噪声。

目前我们获取饮用水时都要先将自来水加热至沸腾，再自然冷却到合适温度。这个过程中热量直接散失到大气中，未被再利用，即造成了能源的浪费，也影响了烧水的效率。此外，“千沸水”、“阴阳水”等问题，不仅造成严重能源浪费和环境热污染，而且产生的开水质量无法保证。

发明内容

本发明的节能型可调温电开水器，充分利用高温开水冷却需释放的热量，预热待加热煮沸的自来水，同时将开水从100℃快速、高效冷却到所需的各个温区，烧开水过程的节电效果较传统电开水器平均提高50%以上，节电显著。此外，独立式系统运行利用重力作用，无需加装水泵，即可实现冷热水的自动循环。

节能型可调温电开水器在不仅解决了当前电开水器能耗高、易产生“千沸水”、“阴阳水”等问题，而且可以连续提供不同温度的开水、更好地满足了人们对多温区开水的需求，是一种节能明显、使用方便的新型办公、家用电器。

根据本发明的一个方面，提供了一种节能型可调温电开水器，其特征在于包括：

第一加热器水箱，用于把来自一个换热器的水加热至沸腾；

与所述第一加热器水箱并列的第二加热器水箱，用于把来自所述换热器的水加热至沸腾；

所述换热器，用于使所述第一加热器水箱和第二加热器水箱输出的开水与来自一个冷水源的冷水进行热交换；

一个低温开水箱，用于接收并储存所述第一加热器水箱和第二加热器水箱输出并经过所述换热器换热的开水；

高温开水箱，用于接收并储存直接来自所述第一加热器水箱和第二加热器水箱的开水。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用节能型可调温电开水器产生开水的方法，所述节能型可调温电开水器包括：

第一加热器水箱，用于把来自一个换热器的水加热至沸腾；

与所述第一加热器水箱并列的第二加热器水箱，用于把来自所述换热器的水加热至沸腾；

所述换热器，用于使所述第一加热器水箱和第二加热器水箱输出的开水与来自一个冷水源的冷水进行热交换；

一个低温开水箱，用于接收并储存所述第一加热器水箱和第二加热器水箱输出并经过所述换热器换热的开水；

高温开水箱，用于接收并储存直接来自所述第一加热器水箱和第二加热器水箱的开水，

其特征在于包括：

A)使来自所述冷水源的冷水经换热器进入到第一加热器水箱中，待加满第一加热器水箱后被加热至沸腾；

B)使第一加热器水箱中的开水从第一加热器水箱里完全流出，经换热器与来自冷水箱的待加热冷水换热后进入低温开水箱，从而清空第一加热器水箱；同时，使来自所述冷水源的待加热的冷水，经换热器与来自第一加热器水箱的开水进行换热、吸收其释放的热量升温后，进入第二加热器水箱，且第二加热器水箱3中的水加满后被加热至沸腾；

C)使第二加热器水箱中的沸腾后的水全部进入高温开水箱，从而将第二加热器水箱清空待用；

D)使来自冷水箱的低温冷水进入第一加热器水箱，在加满后被加热至沸腾，待用。

附图说明

图1显示了根据本发明的一个实施例的节能型可调温电开水器的系统结构。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的一个实施例的节能型可调温电开水器的系统结构。其中，冷水箱1用于接收和存储从诸如市政自来水管路加入的冷水；对于直接接自来水管路的实施方案，则可省去顶部的冷水箱1。

系统结构如图1中所示的从上至下的方向，大体沿着重力方向布置，包括位于顶部的冷水箱1、冷水箱1之下的两个并列的第一加热器水箱2、第二加热器水箱3，再之下的换热器4（如板式换热器），再之下的并列的低温开水箱5、和高温开水箱6。

加热器水箱1和加热器水箱2交替工作，分别将各自内部的水烧开，从而避免开水与未烧开生水的混合，克服了“千滚水”、“阴阳水”问题；从加热器水箱1或加热器水箱2流出的近100℃开水通过换热器4与待加热冷水进行热交换，回收热量。本发明的电开水器可以同时供应接近体温（例如约35℃）的“凉开水”和近100℃的高温开水，和/或温度位于两者之间的其它温度开水。

根据本发明的一个实施例的节能型可调温电开水器的具体工作过程如下：

A)冷水由冷水箱1经换热器4进入到第一加热器水箱1中，待加满后加热至沸腾；

B)第一加热器水箱2中100℃的开水从第一加热器水箱2里完全流出，经换热器4与待加热的冷水换热后进入低温开水箱5，第一加热器水箱2清空；同时，来自冷水箱1的待加热的冷水，经换热器4与来自第一加热器水箱2的100℃开水进行换热、吸收其释放的热量升温后，进入第二加热器水箱3，第二加热器水箱3中的水加满后，被加热至沸腾；

C)第二加热器水箱3中的水沸腾后全部进入高温开水箱6，第二加热器水箱3清空待用。

D)来自冷水箱1的低温冷水进入第一加热器水箱2，加满后被加热至沸腾，待用。

此时，低温和高温开水都可供用户使用。

在根据本发明的一个实施例中，上述过程均通过装置中的电磁开关101－106控制进水和出水以及相关的水流方向，具体包括：控制冷水箱1至第一加热器水箱2的流量的第二电磁开关102，控制冷水箱1至第二加热器水箱3的流量的第三电磁开关103，控制第一加热器水箱2的热水输出流量的第四电磁开关104，控制第二加热器水箱3的热水输出流量的第五电磁开关105，设置在第一和第二加热器水箱2和3的热水输出端与高温开水箱6之间的管线上的第六电磁开关106，以及设置在冷水箱1至换热器4的管线上的可选的第一电磁开关101。

使用时，35℃开水箱中的开水用于供应35℃的“凉白开”；100℃水箱中的开水用于供应100℃的开水；当需要其它温度开水时，可按需求混合，即可得到35℃至100℃间各个温区的开水。

当35℃开水箱中的开水水位低于一个预设的低水位阈值时，重复上述步骤B；当100℃开水箱中的开水水位低于一个预设的低水位阈值时，重复上述步骤C和D，由此完成供应不同温度开水的正常循环。显然，在这样的实施例中，高温开水箱6中低水位阈值之上的部分的容积要大于第二加热器水箱3和第一加热水箱2中较大者的容积，且低温开水箱5中低水位阈值之上的部分的容积要大于第二加热器水箱3和第一加热水箱2中较大者的容积。作为一种简洁的设计，第二加热器水箱3和第一加热水箱2具有基本相同的容积。

通常，取自自来水的冷水箱中水温度为20℃~30℃，经换热器4充分吸收近100℃开水冷却过程所散失的热量，预热后水温可达约80℃，将该约80℃的水加热沸腾所需电能大大低于普通电热水器。本发明的独特双加热器、双开水箱结构，可以保证连续得到不同温度的开水。

系统的节能效果测试

为对照节电效果，与传统的的电烧开水模式相比较，用加热功率为1500瓦的两个完全相同的加热器，测试节能型可调温电开水器的节能效果。

加热器容积各为1L

本发明开水器与传统电开水器耗电比较

由上表数据可知：得到同样质量的可饮用35℃温开水，使用本发明电开水器消耗电能是使用普通电开水器消耗电能的44%，即节电量为56%。

本发明的节能型可调温电开水器在解决了当前电开水器能耗高、易产生“千沸水”、“阴阳水”等问题同时，又更好地满足了人们对多温区开水的需求。

本发明的节能型可调温电开水器，可提供35℃到100℃之间温度可调的开水，例如，可随时满足人们日常饮用（35℃），冲泡奶粉（40℃）、冲泡绿茶（80℃）、冲泡咖啡（80℃~90℃）等多种温度开水的需求。

相比传统的电开水器，本发明完全克服了其常见的缺点——阴阳水、千滚水。同时还具有大容积开水器才具有的连续出水的优点。

本发明的创新点和权力保护点主要有：

1)各水箱、换热器的位置布置，从上至下分别为冷水箱层、加热器水箱层、换热器层、开水储水箱层。

2)使用两个小功率的电加热器交替工作、降低了电开水器的总功率需求；

3)采用高效板式换热器，充分利用开水冷却所释放的热量，预热待加热的水；

4)采用100℃高温开水容器、低温开水容器分别储存高、低温开水，实现随时、连续供应开水、避免了“千沸水”和“阴阳水”；

5)通过将高低温两种开水按比例混合的方法，提供多温区的开水；

6)使用三个开水龙头，分别具有100℃开水、35℃温开水、温度可调开水的功能。

Claims (10)

1.节能型可调温电开水器，其特征在于包括：

第一加热器水箱（2），用于把来自一个换热器（4）的水加热至沸腾；

与所述第一加热器水箱（2）并列的第二加热器水箱（3），用于把来自所述换热器（4）的水加热至沸腾；

所述换热器（4），用于使所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）输出的开水与来自一个冷水源的冷水进行热交换；

一个低温开水箱（5），用于接收并储存所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）输出并经过所述换热器（4）换热降温的开水；

高温开水箱（6），用于接收并储存直接来自所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）的开水。

2.根据权利要求1的节能型可调温电开水器，其特征在于：

所述冷水源是一个冷水箱（1），

且所述节能型可调温电开水器进一步包括：

控制冷水源至第一加热器水箱（2）的流量的第二电磁开关（102），

控制冷水源至第二加热器水箱（3）的流量的第三电磁开关（103），

控制第一加热器水箱（2）的热水输出流量的第四电磁开关（104），

控制第二加热器水箱（3）的热水输出流量的第五电磁开关（105），

设置在第一和第二加热器水箱（2和3）的热水输出端与高温开水箱（6）之间的管线上的第六电磁开关106。

3.根据权利要求1的节能型可调温电开水器，其特征在于：

所述冷水源是市政自来水管路，

且所述节能型可调温电开水器进一步包括：

控制冷水源至第一加热器水箱（2）的流量的第二电磁开关（102），

控制冷水源至第二加热器水箱（3）的流量的第三电磁开关（103），

控制第一加热器水箱（2）的热水输出流量的第四电磁开关（104），

控制第二加热器水箱（3）的热水输出流量的第五电磁开关（105），

设置在第一和第二加热器水箱（2和3）的热水输出端与高温开水箱（6）之间的管线上的第六电磁开关106。

4.根据权利要求1的节能型可调温电开水器，其特征在于：

所述换热器（4）是高效板式换热器。

5.根据权利要求2的节能型可调温电开水器，其特征在于：

冷水箱（1）、所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）、所述换热器（4）、以及低温开水箱（5）和高温开水箱（6）按该顺序沿着大体从上至下的方向设置，

且其中

所述节能型可调温电开水器的工作过程包括：

A)使冷水由冷水箱（1）经换热器（4）进入到第一加热器水箱（1）中，待加满第一加热器水箱（1）后被加热至沸腾；

B)使第一加热器水箱（2）中的开水从第一加热器水箱（2）里完全流出，经换热器（4）与来自冷水箱（1）的待加热冷水换热后进入低温开水箱（5），从而清空第一加热器水箱（2）；同时，使来自冷水箱（1）的待加热的冷水，经换热器（4）与来自第一加热器水箱（2）的开水进行换热、吸收其释放的热量升温后，进入第二加热器水箱（3），且第二加热器水箱3中的水加满后被加热至沸腾；

C)使第二加热器水箱（3）中的沸腾后的水全部进入高温开水箱（6），从而将第二加热器水箱（3）清空待用；

D)使来自冷水箱（1）的低温冷水进入第一加热器水箱（2），在加满后被加热至沸腾，待用，

其中

上述过程中通过电磁开关控制进水和出水以及相关的水流方向，

且

当低温开水箱（5）中的开水水位低于一个预设的低水位阈值时，重复上述步骤B）；当高温开水箱（6）中的开水水位低于一个预设的低水位阈值时，重复上述步骤C）和D），

高温开水箱（6）中低水位阈值之上的部分的容积大于第二加热器水箱（3）和第一加热水箱（2）中较大者的容积，且低温开水箱（5）中低水位阈值之上的部分的容积大于第二加热器水箱（3）和第一加热水箱（2）中较大者的容积。

6.用节能型可调温电开水器产生开水的方法，所述节能型可调温电开水器包括：

第一加热器水箱（2），用于把来自一个换热器（4）的水加热至沸腾；

与所述第一加热器水箱（2）并列的第二加热器水箱（3），用于把来自所述换热器（4）的水加热至沸腾；

所述换热器（4），用于使所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）输出的开水与来自一个冷水源的冷水进行热交换；

一个低温开水箱（5），用于接收并储存所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）输出并经过所述换热器（4）换热的开水；

高温开水箱（6），用于接收并储存直接来自所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）的开水，

其特征在于包括：

A)使来自所述冷水源的冷水经换热器（4）进入到第一加热器水箱（1）中，待加满第一加热器水箱（1）后被加热至沸腾；

B)使第一加热器水箱（2）中的开水从第一加热器水箱（2）里完全流出，经换热器（4）与来自冷水箱（1）的待加热冷水换热后进入低温开水箱（5），从而清空第一加热器水箱（2）；同时，使来自所述冷水源的待加热的冷水，经换热器（4）与来自第一加热器水箱（2）的开水进行换热、吸收其释放的热量升温后，进入第二加热器水箱（3），且第二加热器水箱3中的水加满后被加热至沸腾；

C)使第二加热器水箱（3）中的沸腾后的水全部进入高温开水箱（6），从而将第二加热器水箱（3）清空待用；

D)使来自冷水箱（1）的低温冷水进入第一加热器水箱（2），在加满后被加热至沸腾。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于

所述冷水源是一个冷水箱（1），

冷水箱（1）、所述第一加热器水箱（2）和第二加热器水箱（3）、所述换热器（4）、以及低温开水箱（5）和高温开水箱（6）按该顺序沿着大体从上至下的方向设置。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于

通过电磁开关控制进水和出水以及相关的水流方向，

且所述电磁开关包括：

控制冷水源至第一加热器水箱（2）的流量的第二电磁开关（102），

控制冷水源至第二加热器水箱（3）的流量的第三电磁开关（103），

控制第一加热器水箱（2）的热水输出流量的第四电磁开关（104），

控制第二加热器水箱（3）的热水输出流量的第五电磁开关（105），

设置在第一和第二加热器水箱（2和3）的热水输出端与高温开水箱（6）之间的管线上的第六电磁开关106。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于

当低温开水箱（5）中的开水水位低于一个预设的低水位阈值时，重复所述步骤B）；当高温开水箱（6）中的开水水位低于一个预设的低水位阈值时，重复所述步骤C）和D）。

10.根据权利要求6的方法，其特征在于

高温开水箱（6）中低水位阈值之上的部分的容积大于第二加热器水箱（3）和第一加热水箱（2）中较大者的容积，且低温开水箱（5）中低水位阈值之上的部分的容积大于第二加热器水箱（3）和第一加热水箱（2）中较大者的容积。

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