CN105757962A - 一种多模热水器 - Google Patents

Abstract

本发明属于电热水器领域，特别涉及一种利用换热器间接加热的热水器。本发明通过把热水器内胆分隔成小容积与大容积隔离腔体，并控制隔离腔体间的连通与关闭，或通过控制不同腔体间发热器是否工作，来达到提高热效率、提高热水利用率、达到即热与速热双模的效果。

Description

一种多模热水器

技术领域

本发明属于电热水器领域，特别一种利用换热器间接加热的热水器。

背景技术

利用换热器间接加热自来水的热水器,由于受换热效率的影响，换热器内的水温与胆内的水温间有较大的温差，在实际测试中发现胆内温度在低于55度时，热水器出水的温度达不到洗浴的要求。为解决这个问题，可以使用强制对流换热（搅动内胆的水使之强制对流），或使用隔离腔形成一个小容积的高温对流区（也就是把一个小容积的贮水腔放在内胆之中或是把内胆制作成大小两个腔串联的形式，电热管装在小容积的贮水腔之中，迅速提高小容积内胆的温度并利用电热管的加热作用形成强对流），提高换热效率。在使用隔离腔的结构形式时，如果隔温效果不好，比如隔离腔的壁传热太快，或者隔离腔之间有孔洞连通，则由于腔体之间散热过快，难以把发热器散发的热量全留在小容积隔离腔之中，换热效率达不到最佳，更难以实现即开即热的效果；而在腔体间保温效果良好的情况下，由于发热器所在的腔中水量很少，会使隔离腔中的水迅速沸腾，一方面对发热体和其它部件的寿命不利，另一方面水的汽化潜热将会带走大量的热量，使电热效率降低，还会加剧换热器的结垢情况，也无法通过安规。我们需要开发一种更为合理的结构来解决问题。

本发明提出一种新的技术方案，通过温度或水流来控制内胆不同腔体间的连通与关闭，其一是在腔体间使用活动挡板，当隔离腔的温度高于设定温度时，挡板打开，使不同腔体的水可以迅速的对流换热，从而使隔离腔体的温度不高于设定的温度；当隔离腔的温度低于设定值时，挡板关闭，发热器加热小容积隔离腔内的水，由于小容积隔离腔的水量少，迅速达到一个比较高的温度，可以同时实现速热和即热两种效果。本发明还提出了同样效果的另一种方案，利用多个腔和多个发热器达到同样的效果。本方案的隔离腔体间不设挡板，当有水流通过时，小容积隔离腔中的发热器工作，当无水流通过时，其它腔中的发热器工作，从而达到即热速热双模的结果。

本方案的热水器，不仅电热管不结水垢，敞开式的内胆不易漏水并完全杜绝爆炸的可能，而且热效率高，一台热水器同时实现速热加热和即热加热的两种模式。另外本热水器的自来水直接流经换热器管道，没有死水存水，不滋生细菌，不产生二次污染，出水卫生。由于使用敞开式的内胆，本热水器还较大降低了成本。综上所述，本技术能够给社会创造很大的价值，极具推广价值。

发明内容

为解决现有热水器技术的不足，本发明提供了一种新的结构。

本发明的目的是通过下面技术解决方案解决的：

1、一种多模热水器，包括外壳、内胆、发热器、换热器、电路板、电源线等，其特征在于：所述内胆包含两个或两个以上相对隔离的腔体，其中至少一个腔体中安装有发热器，所述隔离腔体之间有开口连通，所述开口设置有挡板，所述挡板与执行机构连接，所述换热器的一部分安装在发热器所在的腔体中，另一部分安装在其它腔体中。

2、根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构主要由热敏磁钢、永磁铁组成，热敏磁钢直接装配在发热器所在的隔离腔体内或与发热器所在的隔离腔体进行热藕合，永磁铁或热敏磁钢其中之一与权利要求1所述的档板装配在一起。

3、根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构包括感温包，所述感温包直接装在发热体所在的隔离腔体内或与发热器所在的隔离腔体进行热藕合，感温包与权利要求1所述的档板连接。

4、根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构包括温度传感器、电机或电磁机构，所述温度传感器通过感应温度高低或温度的变化速率，给电路板提供信号，电路板驱动电机或电磁机构动作。

5、根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构包括水流开关、电机或电磁机构，所述水流开关感应是否水流通过，给电路板提供信号，电路板驱动电机或电磁机构动作。

6、根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：还包括单向阀，所述单向阀装配在内胆的顶部。

7、根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述发热器为电磁发热器，所述电磁发热器的电磁线圈装配在内胆之外，电磁感应发热金属板装配在内胆之中。

8、一种多模热水器，包括外壳、内胆、发热器、换热器、电路板、电源线等，其特征在于：所述内胆包含两个或两个以上相对隔离的腔体，其中一个小容积腔体中安装有发热器，其它腔体中至少安装有一个发热器，所述换热器的一部分安装在发热器所在的小容积腔体中，另一部分安装在其它腔体中。

9、根据权利要求8所述的一种多模热水器，其特征在于：包括温度传感器，所述温度传感器装配在换热器上。

10、根据权利要求8所述的一种多模热水器，其特征在于：包括水流开关，水流开关装配在换热器的水路上。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是一种多模热水器的结构示意图

图2是一种多模热水器另一种结构示意图

图3是执行机构为感温包的结构示意图

图4是执行机构为伸缩膨胀包的结构示意图

图5是一种多个发热器的多模热水器结构示意图

图中：

1.外壳2.内胆3.内胆盖4.发热器5.换热器6.隔离腔7.挡板8.电磁铁9.铁芯10.温度传感器11.浮球开关12.电路板13.进水接头14.出水接头15.水阀16.溢流口17.热敏磁钢18.永磁铁19.固定支架20.弹簧21.感温包22.伸缩膨胀包23.预热发热器24.水流开关25.单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示，展示了本热水器的其中一种结构形式，这种结构把隔离腔（6）装在内胆（2）之中，以形成两个相对隔离的腔体，发热器（4）装在隔离腔（6）之中，换热器（5）的一部分在内胆（2）之中，一部分在隔离腔（6）之中，挡板（7）装配在隔离腔（6）上，执行机构为电磁铁（8）与铁芯（9）的组合。本方案的工作原理是：内胆（2）通过阀（15）加水，水位加至浮球开关（11）的浮子浮起时，浮球开关内的干簧管接通（也可以是断开），从而给电路板（12）电信号；当水满时，发热器（4）根据胆内温度决定是否工作，在内胆（2）中放置有温度传感器，用来感应内胆（2）中的水温（此示意图为使图纸线条清晰省略了部分零件，包括此温度传感器）。当加水过多时，水会从溢流口（16）流出机体外，此时关断阀（15）。单向阀（25）装在内胆顶部，当内胆内的压强小于大气压时，空气可以从单向阀进入内胆中，主要用于防止溢流口外接软管而导致出水口位置过低，由于水的重力而对内胆产生的吸力。内胆（2）中的水不参与使用和循环，只作为储热的媒介；自来水的流动路径：自来水通过进水接头（13）流入换热器（5）装在内胆中的部分，通过换热器管壁吸收内胆中的热量进行预热，然后进入到装配在隔离腔（6）中的换热器中进行二次加热，最终达到比较高的温度而流出。挡板（7）装配在隔离腔（6）上，用销或都铰链连接，挡板（7）可以绕销或者铰链旋转，在其一端装配有铁芯（9），与电磁铁（8）进行磁藕合，当温度传感器（10）感应到隔离腔中的温度过高时，电路板（12）给电磁铁（8）供电，产生磁力，吸合铁芯（9），带动档板旋转打开，隔离腔内的水与内胆中的水对流换热，达到温度平衡。而当隔离腔的温度低于设定值时，比如80度，电磁铁供电断开，磁力消失，档板（7）在弹簧力的作用下关闭（为保证图纸清晰度，此处弹簧末画出），此时发热器（4）只加热隔离腔（6）中的少量存水，迅速达到高温，发热器加热时的热搅拌作用，增强换热效果，可以达到即热、速热的双模加热效果。

制作工艺及材料选择：内胆（2）采用ＰＰ材料吹塑成型，些种材料可以耐温达到120度，并可达到食品级的安全标准，在很多塑料水煲上都是使用耐温ＰＰ材料。因为塑料容易变形，考虑到长久的密封性，本实施例的内胆大开口在胆的顶部，所有胆内部件都从顶部装入，另外在顶部还开设了溢流口（16），使内胆与大气连通，胆内不可能产生压力，杜绝了漏水和爆胆的可能性。隔离腔（6）使用ＰＰ管，ＰＰ管上加工开孔与内胆（2）连通，其顶端与内胆盖（3）紧密配合；挡板（7）用注塑成型，其形状与隔离腔开孔位置的形状匹配，一端用插销固定在ＰＰ管上，挡板可以绕插销转动；档板的上端固定有铁芯（9），使用电工软铁制作，要求强导磁并消磁快，铁芯（9）表面喷涂或用电镀或用别的方式进行防腐蚀处理，并用胶粘、压配、坚固螺丝等方式固定在挡板上。换热器（5）使用不锈钢波纹管，根据内胆（2）绕制成最有利于均匀换热的形状，本方案绕制的是螺旋状，为减小漏水的可能性，换热器的波纹管使用一条整管，中间没有接头，其两端直接与进出水接头（13）（14）用螺母连接；浮球开关（11）使用干簧管磁控开关，当水位上升浮子浮起时，干簧管动作，发送电信号给电路板。其实还可以使用机械浮球开关，利用浮力顶动轻触开关，效果都是一样的，也可以使用水位感应电极或红外线来感应水位；本发明的发热器使用的带法兰的电热管，在法兰上还焊接有放置温度传感器（10）的不锈钢管，温度传感器装配在里面，用于感应隔离腔（6）内的水温以及防止发热器干烧等作用。

装配顺序：首先单独加工好零配件，比如绕制换热器、加工电路板、浮球开关等。准备好零配件后，进入装配阶段。装配隔离腔组件：首先把挡板装配在隔离腔（6）上，把换热器（5）装配进隔离腔（6）中，把浮球开关（11）装配在内胆盖（3）上，把隔离腔组件与内胆盖（3）装配在一起，密封圈放入内胆盖配合发热器（4）法兰的凹槽内，插入电热管，打螺丝把发热器紧密固定在内胆盖上。装配内胆组件：在内胆（2）与内胆盖（3）配合位置放置密封圈，把刚才装配好的隔离腔组件整体装入内胆（2）中，装配内胆中的温度传感器，用螺栓把内胆盖（3）与内胆（2）锁紧在一起。装配进出水接头：阀（15）装配在进水接头上，进出水接头分别接换热器的两端。内的部件都装好后，把内胆进行整体保温发泡。装配电路板并连接好电路，装入外壳之中。

如图3所示，本实施例的执行机构还可以使用感温包组件，感温包是利用介质热膨胀作用来工作的。其口部用一根活动顶杆密封，当温度变化时，介质的体积发生变化，推动顶杆活动。感温包的介质可以使用不易挥发的任何膨胀系数较大的物质，比如蜡、水银等。如图3所示，感温包（21）装配在固定支架（19）上，其顶杆的一端贴近挡板（7），弹簧（20）起复位的作用。如图4所示，本实施便还可以使用伸缩膨胀包（22），其外壳是一个弹性容器，比如硅胶材质的气囊，里边装有介质，其工作原理与使用感温包的方案完全一致。当然，在电机或电磁机构做为执行机构时，我们也可以采用水流开关，当水流开关感应到水流通过时，挡板关闭，当无水流通过时，挡板打开。这也同样能起到防止隔离腔中水温过高的作用，因为当换热器有水流通过时，由于换热作用隔离腔中水温不可能过高。也可以把本实施例中的电磁机构改成电机机构等。

本实施例的发热器，还可以使用电磁发热器。利用电磁线圈产生高频交变磁场，交变磁场在导磁良好的铁或不锈钢板中产生涡流，从而使铁或不锈钢板迅速发热。我们把铁或不锈钢板装配在一个隔离腔中，其中也一并装配好换热器，再把隔离腔装配到内胆中合适的位置，在内胆的外边相应位置安装电磁线圈。电磁线圈与隔离腔中铁或不锈钢板的结构与位置类似于电磁炉线圈盘与锅具的结构与位置，其结构使得电磁线圈产生的磁力线尽可能多的穿过铁或不锈钢板。此种发热原理，由于完全的水电隔离，使得热水器更加的安全可靠。

实施例二

如图2所示，此实施例为同一内胆（2）分隔成大小两个腔，取消了实施例一中作为隔离腔用的ＰＰ管，发热器放置在小的腔体内，大小两腔之间有开孔连接，开孔处有挡板结构。此结构除腔体形式以及执行机构与实施例一不同之外，工作原理上是完全一致的，现着重就内胆及执行机构的工作原理及结构形式作简单介绍：本内胆（2）可以采用吹塑成形，在大小两个腔之间留通道孔位，也可以采用注塑成形，或用金属材料的两个腔体，中间焊接管道连通，不过后两种方式的成本及工艺的简便性都不如吹塑成型内胆；此实施例的执行机构采用热敏磁钢（17）与永磁铁（18）。热敏磁钢是利用某些铁氧体在居里温度突然失去磁性的特征来工作的，选择合适居里温度的热敏磁钢，就能控制在某个温度以上时磁铁不吸合，而低于居里温度时，又重新吸合，以此来控制挡板（7）的关闭与打开。本实施例的热敏磁钢（17）装配在小容积的隔离腔之中，用螺丝、卡扣或粘接等方式固定在固定支架（19）上，热敏磁钢的安装位置及结构形式以迅速的感应小容积内胆中的水温为原则，如测试时感温不理想，可以增加换热片等结构。永磁铁(18)用螺丝、卡扣或粘接等方式固定在挡板上。档板（7）与安装支架或其它部件之间装有弹簧（20），弹簧的作用是用于打开档板，档板与其它固定结构件之间可以用轴连接，以旋转的方式打开和关闭；也可以用滑孔和导柱配合，以平移的方式动作。热敏磁钢（20）和永磁铁（18）的表面可以电镀或喷涂以防止腐蚀，弹簧用不锈钢材料。本示意图的结构也可以倒过来，把档板装配在小容积隔离腔的一侧，此时热敏磁钢与永磁铁的安装方式也就完全相反了。当然还有其它很多的结构形式，在这儿无法一一穷尽。

实施例三

如图5所示，本实施例与前两种有较大的不同，采用两套发热系统，省去了挡板结构。其工作原理：在小容积腔体和大容积腔体中各安装了一个发热器，当水流开关（24）感应到无水流通过时，预热发热器（23）工作，加热到内胆（2）中的水达到设定温度；而当水流开关（24）感应到有水流通过换热器时，预热发热器（23）不工作，发热器（4）立即工作（只要有水流通过，无论胆内温度是多少，发热器（4）都立即开始加热，除非小容积隔离腔内的温度过高，比如接近沸腾，才停止加热）。如图5所示，小容积隔离腔设计在顶部，这样的目的也是为了进一点增强换热效率和热水利用率，因为热水密度小，内胆的顶部温度总是高于底部，而顶部的热水也不易把温度向下扩散，使顶部隔离腔中的即热效果会更好。当然也可以把小容积隔离腔放在内胆之中、内胆侧边或是底部，这不做为本发明的权利限定。

我们也可以省去水流开关（24），而采用把温度传感器装配在换热器（5）上，测量温度的下降速率，来判定换热器（5）中是否通水。比如当换热器（5）中没有水流通过时，内胆（2）由于保温良好，温度下降是个缓慢的过程；而当换热器（5）中有冷水流过时，由于温度传感器就装配在换热器上，将很快能感应到温度下降，速率非常之快，我们就可以判定有水流通过了。此方案还可以防止一些情况的发生，比如把热水器串接在太阳能热水器管道上，当太阳能的水温过热时，温度传感器的温度下降速率小，甚至于是温度上升，此时发热器（4）不工作，这是有利于使用的。

以上结合附图对本发明具体实施方式做了说明，但这些说明不能理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范由随附的权利要求书限定，任何由权利要求书轻易想到的改动都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多模热水器，包括外壳、内胆、发热器、换热器、电路板、电源线等，其特征在于：所述内胆包含两个或两个以上相对隔离的腔体，其中至少一个腔体中安装有发热器，所述隔离腔体之间有开口连通，所述开口设置有挡板，所述挡板与执行机构连接，所述换热器的一部分安装在发热器所在的腔体中，另一部分安装在其它腔体中。

2.根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构主要由热敏磁钢、永磁铁组成，热敏磁钢直接装配在发热器所在的隔离腔体内或与发热器所在的隔离腔体进行热藕合，永磁铁或热敏磁钢其中之一与权利要求1所述的档板装配在一起。

3.根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构包括感温包，所述感温包直接装在发热体所在的隔离腔体内或与发热器所在的隔离腔体进行热藕合，感温包与权利要求1所述的档板连接。

4.根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构包括温度传感器、电机或电磁机构，所述温度传感器通过感应温度高低或温度的变化速率，给电路板提供信号，电路板驱动电机或电磁机构动作。

5.根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述执行机构包括水流开关、电机或电磁机构，所述水流开关感应是否水流通过，给电路板提供信号，电路板驱动电机或电磁机构动作。

6.根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：还包括单向阀，所述单向阀装配在内胆的顶部。

7.根据权利要求1所述的一种多模热水器，其特征在于：所述发热器为电磁发热器，所述电磁发热器的电磁线圈装配在内胆之外，电磁感应发热金属板装配在内胆之中。

8.一种多模热水器，包括外壳、内胆、发热器、换热器、电路板、电源线等，其特征在于：所述内胆包含两个或两个以上相对隔离的腔体，其中一个小容积腔体中安装有发热器，其它腔体中至少安装有一个发热器，所述换热器的一部分安装在发热器所在的小容积腔体中，另一部分安装在其它腔体中。

9.根据权利要求8所述的一种多模热水器，其特征在于：包括温度传感器，所述温度传感器装配在换热器上。

10.根据权利要求8所述的一种多模热水器，其特征在于：包括水流开关，水流开关装配在换热器的水路上。