CN105686670A - 一种多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，包括相互连通的磁水器、圆柱形四管式层叠螺旋盘管相变换热器、开水加热箱、开水储水箱和温水箱；所述相变换热器包括低温水入流主管、低温水回流主管、开水入流主管和温水出流主管；目的是为了解决传统开水器中常见的千沸水、阴阳水、热水非常滚烫饮用不便及能源浪费等问题，提供一种可同时为各种场所的人员提供热水及温开水，节能环保，便捷健康；并采用水位、温度和水流探头等多组信号采集及报警系统，对水泵、电磁阀等进行智能控制。本发明实用性强，在节约能源的前提下，实现温开水之间的高效转换，为广大用户提供便利。

Description

一种多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器

技术领域

本发明属于开水器技术领域，尤其是涉及一种多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器。

背景技术

开水器在办公场所、宾馆、饭店、工矿企业、学校、食堂等场所已被广泛使用，随着人们对饮用水质量的日益关注，要求不断提高，但传统的开水器在结构、功能、节能等方面面临着诸多问题，亟待一种更加高效节能安全的新型开水器。

目前，有一类用电加热至沸腾的开水器，其电加热器主要设在有一定容

积的水箱中并对其中的水加热使其沸腾，然后经水龙头放出饮用。虽然此类开水器能提供经煮沸的饮用水，但此类开水器存在着在中小学等高密度人群中使用易造成烫伤，不安全，以及近100℃水需冷却至40℃左右方可饮用，多余的热量散失浪费的两个问题。

传统的开水器热水系统由保温罐和加热原件组成，初次启动有一段加热等待时间，待保温罐内的水加热到饮用温度后才能饮用。待机过程中，由于保温罐中热量散失，需要反复通电加热，达到保温效果。这种反复烧开的和不断保温的水俗称“千沸水”，长期饮用对人身体健康会有不良影响。

单热开水器提供的热水非常滚烫，一方面饮用非常不便，即冷却较长时间才能饮用，另一方面则是使用较不安全，时常发生饮用者在灌倒热水时被烫伤的事故；而现有的温热开水器主要是用开水与冷水的混合，降低开水的温度，即所谓的“阴阳水”，但是该种温热开水器得到的热水不一定能够达到卫生标准，冷水中含有的微生物、病菌、寄生虫等有害物质会掺入供人饮用的温水中，长期饮用这些没经过加热消毒的水对人体会产生危害。

另外，常见的开水器将冷水加热至沸腾时会产生水蒸汽，故大都设有一个排汽口以用于排放沸腾时会产生大量的水蒸汽，造成高温的水蒸汽白白浪费掉，既浪费了电能而且还因水蒸汽的蒸发而对开水器附近的物体表面造成不同程度的损坏。

最后，普通的开水器虽然设置了简单的保温层，烧好的开水仍会时时向外散发热量。有的开水器为了保证接出的水始终都接近开水的温度，具有保温功能，其原理就是不断加热，造成了能源的浪费。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统开水器中常见的千沸水、阴阳水、热水非常滚烫饮用不便及能源浪费等问题，提供一种可同时为大中小型场所的人员提供热水及温开水，节能环保，人员可依据自身需要选择开水或即饮温开水，实现便捷且健康饮水的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，包括磁水器、圆柱形四管式层叠螺旋盘管相变换热器、开水加热箱、开水储水箱和温水箱；所述相变换热器包括低温水入流主管、低温水回流主管、开水入流主管和温水出流主管；所述磁水器进水口与进水管道相连通，该磁水器出水口通过管道与相变换热器的低温水入流主管相连通，所述相变换热器内部填充有相变材料，所述低温水入流主管同与其垂直设置的第一层叠螺旋盘管相连通，该第一层叠螺旋盘管末端与低温水回流主管相连通，所述低温水回流主管与低温水入流主管平行设置，该低温水回流主管通过管道与开水加热箱进水口相连通；所述开水开热箱出水口通过管道与开水储水箱进水口相连通；所述开水储水箱的第一出水口通过管道与相变换热器的开水入流主管相连通，所述开水入流主管通过与其垂直设置的第二层叠螺旋盘管与温水出流主管相连通，所述温水出流主管通过管道与温水箱进水口相连。

所述磁水器与相变换热器之间的管道上设置有水泵，所述水泵与控制器为电连接。

所述开水加热箱内由上至下分别设置有第一高水位信号探头、温度信号探头和第一低水位信号探头，该开水加热箱内还设置有加热器，所述开水加热箱与开水储水箱之间的管道上设置有第一电磁阀；所述第一高水位信号探头、温度信号探头、第一低水位信号探头、加热器和第一电磁阀分别与控制器电连接。

所述开水储水箱内由上至下分别设置有第二高水位信号探头和第二低水位信号探头，该开水储水箱与相变换热器的开水入流主管之间的管道上设置有第二电磁阀；所述温水箱内由上至下分别设置有第三高水位信号探头、中水位信号探头和第三低水位信号探头，所述温水出流主管与温水箱之间的管道上设置有水流探头，所述第二高水位信号探头、第二低水位信号探头、第三高水位信号探头、中水位信号探头、第三低水位信号探头、水流探头和第二电磁阀分别与控制器电连接。

所述开水加热箱的容量与开水储水箱容量相等，所述温水箱容量是开水加热箱和开水储水箱容量的一半。

所述低温水入流主管、低温水回流主管及与两主管相连通的第一层叠螺旋盘管构成了低温水换热管路；所述开水入流主管、温水出流主管及与两主管相连通的第二层叠螺旋盘管构成了高温水换热管路。

所述磁水器通过进水管道与外接自来水源相连通。

所述开水储水箱的第二出水口通过管道与开水水龙头相连通。

所述温水箱出水口通过管道与温水水龙头相连通。

所述相变换热器、开水加热箱、开水储水箱与温水箱外均设置有保温层。

由于采用上述技术方案，（1）本发明采用独立式开水储水箱，且开水储水箱容量与开水加热箱容量相同，温水箱的容量则为开水储水箱容量的一半，有效解决了“千沸水”、“阴阳水”及开水器提供的热水非常滚烫饮用不便等难题，磁化水在开水加热箱3中加热至沸腾后，开水流入开水储水箱中存储，避免开水被多次加热而形成“千沸水”；开水储水箱与开水加热箱独立分开，避免了冷热水相混而形成“阴阳水”；开水经相变换热器换热后生成温开水，温开水存储在温水箱5内供人员直接饮用，解决了热水非常滚烫饮用不便的问题。（2）采用若干水位、温度和水流探头等多组信号采集及报警系统，对水泵、电磁阀等进行智能控制，运用水位、温度和水流探头的联合反馈系统，实现了对整个系统中的信号进行有效采集、反馈及分析，通过控制器实现对水泵、电磁阀等的精确及智能控制。（3）采用圆柱形四管式层叠螺旋盘管相变换热器，层叠螺旋盘管的结构有效地增加了水流与相变换热器内相变材料之间的接触面积，使得换热更加充分、高效。（4）保温层可采用真空保温层或多层保温材料层，对开水加热箱、开水储水箱、温水箱和相变换热器进行保温处理，常见的开水器为了保证接出的水始终都接近开水的温度，具有保温功能，其原理就是不断加热，造成了能源的浪费，而本发明中提到的开水器采用真空保温层或保温材料对开水储水箱、温水箱、相变换热器等进行保温处理，在人员密集及开水或温开水需求量较大的场合，开水器内的开水及温开水在箱体内存储的时间不会很久，温度降低幅度较小，故经该种方式保温后，箱体内的开水及温开水在经短期存储后仍能达到相应的温度要求，从而实现了对能源的节约利用。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明相变换热器的结构示意图

图中：

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明一种多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器,包括磁水器1、圆柱形四管式层叠螺旋盘管相变换热器2、开水加热箱3、开水储水箱4和温水箱5；所述相变换热器2包括低温水入流主管6、低温水回流主管7、开水入流主管8和温水出流主管9；所述磁水器1进水口与进水管道10相连通，该磁水器1出水口通过管道与相变换热器2的低温水入流主管6相连通，所述相变换热器2内部填充有相变材料，所述低温水入流主管6同与其垂直设置的第一层叠螺旋盘管11相连通，该第一层叠螺旋盘管11末端与低温水回流主管7相连通，所述低温水回流主管7与低温水入流主管6平行设置，该低温水回流主管7通过管道与开水加热箱3进水口相连通；所述开水开热箱3出水口通过管道与开水储水箱4进水口相连通；所述开水储水箱4的第一出水口通过管道与相变换热器2的开水入流主管8相连通，所述开水入流主管8通过与其垂直设置的第二层叠螺旋盘管12与温水出流主管9相连通，所述温水出流主管9通过管道与温水箱5进水口相连;所述磁水器1与相变换热器2之间的管道上设置有水泵13，所述水泵13与控制器14为电连接；所述开水加热箱3内由上至下分别设置有第一高水位信号探头15、温度信号探头16和第一低水位信号探头17，该开水加热箱3内还设置有加热器18，所述开水加热箱3与开水储水箱4之间的管道上设置有第一电磁阀19；所述第一高水位信号探头15、温度信号探头16、第一低水位信号探头17、加热器18和第一电磁阀19分别与控制器14电连接；所述开水储水箱4内由上至下分别设置有第二高水位信号探头20和第二低水位信号探头21，该开水储水箱4与相变换热器2的开水入流主管8之间的管道上设置有第二电磁阀22；所述温水箱5内由上至下分别设置有第三高水位信号探头23、中水位信号探头24和第三低水位信号探头25，所述温水出流主管9与温水箱5之间的管道上设置有水流探头26，所述第二高水位信号探头20、第二低水位信号探头21、第三高水位信号探头23、中水位信号探头24、第三低水位信号探头25、水流探头26和第二电磁阀22分别与控制器14电连接；所述开水加热箱3的容量与开水储水箱4容量相等，所述温水箱5容量是开水加热箱3和开水储水箱4容量的一半；所述低温水入流主管6、低温水回流主管7及与两主管相连通的第一层叠螺旋盘管11构成了低温水换热管路；所述开水入流主管8、温水出流主管9及与两主管相连通的第二层叠螺旋盘管12构成了高温水换热管路；所述磁水器1通过进水管道10与外接自来水源相连通；所述开水储水箱4的第二出水口通过管道与开水水龙头相连通；所述温水箱5出水口通过管道与温水水龙头相连通；所述相变换热器2、开水加热箱3、开水储水箱4与温水箱5外均设置有保温层。

本实例的工作过程：外接自来水源通过进水管道10进入磁水器1并经磁化处理，经磁化后的低温水在水泵13的驱动下进入圆柱形四管式层叠螺旋盘管相变换热器2中的低温水入流主管6，低温水再经第一层叠螺旋盘管11与相变换热器2中的相变材料进行换热，低温水再汇聚进低温水回流主管7流出相变换热器2。低温水被送至开水加热箱3，当箱内水位达到最高点时，开水加热箱3中的加热器18开始对低温水进行加热至沸点温度，此时连接开水加热箱3与开水储水箱4之间的管道上的第一电磁阀19打开，开水全部流入开水储水箱4。当开水储水箱4的水位达到最高点时，连接开水储水箱4与相变换热器2的管道上的第二电磁阀22在控制器14的指令下打开，开水流入开水入流主管8并进入相变换热器2，再经第二层叠螺旋盘管12与相变换热器2中的相变材料进行换热，相变材料吸热后熔化，第二层叠螺旋盘管12中的开水放热并降温后成为温水，温水再汇聚进温水出流主管9，温水水流再经水管流入温水箱5，该水管上设置有水流探头26，当温水一旦流过时，控制器14接受这一信号后对水泵13发出指令，水泵13将磁水器1中的磁化低温水送入相变换热器2，低温水与相变换热器2中的相变材料进行换热，已经融化的相变材料对低温水进行放热并重新凝固，低温水吸热后升温，最后流入开水加热箱3。

当开水加热箱3内充水且达到高水位时，第一高水位信号探头15向控制器14传送信号，控制器14将信号处理后发出指令，控制加热器18对箱内的水进行加热，当水温达到当地的沸点温度即烧开时，温度信号探头16向控制器14传送信号，控制器14发出指令控制加热器18停止加热，并控制第一电磁阀19打开，开水流入开水储水箱4。第一低水位信号探头17也可作为开水加热箱3内的保险部件，当整个系统或开水加热器3出现泄漏等故障而导致箱内水位长时间为0时，第一低水位信号探头17向控制器14发出报警信号，以便于维修看护。

磁化水经水泵13加压后进入低温水入流主管6，低温磁化水进入第二层叠螺旋盘管12且与相变换热器2中的相变材料进行换热，后汇流入低温水回流主管7。与此同时，开水经开水入流主管8进入相变换热器2，再经第二层叠螺旋盘管12与相变换热器2中的相变材料进行换热，相变材料吸热后熔化，第二层叠螺旋盘管12中的开水放热并降温后成为温水，温水再汇聚进温水出流主管9。简言之：开水使相变材料吸热，低温水使相变材料放热，使得开水降温成为温开水并进入温水箱5，而低温水升温被送入开水加热箱3，达到了余热回收节能的目的。

第一低水位信号探头、第二低水位信号探头和第三低水位信号探头分别作为开水加热箱3、开水储水箱4、温水箱5的低水位报警器，在箱内水位长时间为0时发出报警信号。

相变换热器2中低温水入流主管6、低温水回流主管7及与两主管联通的第一层叠螺旋盘管11构成了低温水换热管路；开水入流主管8、温水出流主管9及与两主管联通的第二层叠螺旋盘12管构成了高温水换热管路；圆柱形壳体与低温水换热管路、高温水换热管路之间的空间内填充相变材料及相关的稳定剂。

开水加热箱3、开水储水箱4与温水箱5外设置有保温层，采取真空保温或涂覆多层保温材料对这些箱体内的开水及温水进行保温。

实施例1一套供给大中小学校内师生日常温、开水饮用的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，

开水器第一次启动及水循环过程：外接自来水源通过进水管道10进入磁水器1后，经磁水器1磁化处理，生成防垢、防腐蚀、杀菌、灭藻的磁化水。经磁化后的低温水在水泵13的驱动下进入圆柱形四管式层叠螺旋盘管相变换热器2中的低温水入流主管6，低温水再经第一层叠螺旋盘管11与换相变换热器2中的相变材料进行换热，低温水再汇聚进低温水回流主管7流出相变换热器2，低温水被送至开水加热箱3，当箱内水位达到最高点时，开水加热箱3中的加热器18开始对低温水进行加热至沸点温度，此时连接开水加热箱3与开水储水箱4之间的管道上的第一电磁阀19打开，开水全部流入开水储水箱4。由于开水加热箱3的容量与开水储水箱4的容量相同，当开水储水箱4的水位达到最高点时，连接开水储水箱4与相变换热器2的管道上的第二电磁阀22在控制器14的指令下打开，开水流入开水入流主管8并进入相变换热器2，再经第二层叠螺旋盘管12与相变换热器2中的相变材料进行换热，相变材料吸热后熔化，第二层叠螺旋盘管12中的开水放热并降温后成为温水，温水再汇聚进温水出流主管9，温水水流再经管道流入温水箱5，该管道上设置有水流探头26，当温水一旦流过时，控制器14接受这一信号后对水泵13发出指令，水泵13将磁水器1中的磁化低温水送入相变换热器2，低温水与相变换热器2中的相变材料进行换热，已经融化的相变材料对低温水进行放热并重新凝固，低温水吸热后升温，最后被送入开水加热箱3，至此完成了一个加热和换热循环。而此时开水加热箱3中的充水量为箱体容量的一半，开水储水箱4的储水量也达到箱体储量的一半，温水箱5的充水量达到充满状态。

在人工手动启动该开水器进行第一次水循环及加热过程之后，该开水器在开启状态下，可在其内部控制单元的操控下，针对在校师生温、热水用量的不的不同进行自动控制。在解决“阴阳水”、“千沸水”“饮用开水时过烫”等问题的同时实现了节能环保的目标。

在开水器内部箱体出现破损等问题并导致箱体内水位异常时，箱体内相应的水位探头便将该信息报告给控制器14，控制器14做出反应并报警。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：包括磁水器、圆柱形四管式层叠螺旋盘管相变换热器、开水加热箱、开水储水箱和温水箱；所述相变换热器包括低温水入流主管、低温水回流主管、开水入流主管和温水出流主管；所述磁水器进水口与进水管道相连通，该磁水器出水口通过管道与相变换热器的低温水入流主管相连通，所述相变换热器内部填充有相变材料，所述低温水入流主管同与其垂直设置的第一层叠螺旋盘管相连通，该第一层叠螺旋盘管末端与低温水回流主管相连通，所述低温水回流主管与低温水入流主管平行设置，该低温水回流主管通过管道与开水加热箱进水口相连通；所述开水开热箱出水口通过管道与开水储水箱进水口相连通；所述开水储水箱的第一出水口通过管道与相变换热器的开水入流主管相连通，所述开水入流主管通过与其垂直设置的第二层叠螺旋盘管与温水出流主管相连通，所述温水出流主管通过管道与温水箱进水口相连。

2.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述磁水器与相变换热器之间的管道上设置有水泵，所述水泵与控制器为电连接。

3.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述开水加热箱内由上至下分别设置有第一高水位信号探头、温度信号探头和第一低水位信号探头，该开水加热箱内还设置有加热器，所述开水加热箱与开水储水箱之间的管道上设置有第一电磁阀；所述第一高水位信号探头、温度信号探头、第一低水位信号探头、加热器和第一电磁阀分别与控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述开水储水箱内由上至下分别设置有第二高水位信号探头和第二低水位信号探头，该开水储水箱与相变换热器的开水入流主管之间的管道上设置有第二电磁阀；所述温水箱内由上至下分别设置有第三高水位信号探头、中水位信号探头和第三低水位信号探头，所述温水出流主管与温水箱之间的管道上设置有水流探头，所述第二高水位信号探头、第二低水位信号探头、第三高水位信号探头、中水位信号探头、第三低水位信号探头、水流探头和第二电磁阀分别与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述开水加热箱的容量与开水储水箱容量相等，所述温水箱容量是开水加热箱和开水储水箱容量的一半。

6.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述低温水入流主管、低温水回流主管及与两主管相连通的第一层叠螺旋盘管构成了低温水换热管路；所述开水入流主管、温水出流主管及与两主管相连通的第二层叠螺旋盘管构成了高温水换热管路。

7.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述磁水器通过进水管道与外接自来水源相连通。

8.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述开水储水箱的第二出水口通过管道与开水水龙头相连通。

9.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述温水箱出水口通过管道与温水水龙头相连通。

10.根据权利要求1所述的多功能即饮型温热两用相变蓄热节能开水器，其特征在于：所述相变换热器、开水加热箱、开水储水箱与温水箱外均设置有保温层。