CN106880291A - 一种回热式可调温开水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回热式可调温开水器，包括壳体，壳体内设有沸水箱、热水箱、换热器、循环箱和冷水箱；沸水箱内设有电加热丝，沸水箱与热水箱相互连通；换热器依次由扩流管、换热管和集流管组成，换热管内设有多个的换热铜管，换热铜管的一端连通扩流管，另一端连通集流管，集流管的端部设有出水嘴，热水箱通过管道连接换热器的扩流管；换热管还包括循环介质入口和循环介质出口，循环介质入口通过管路连接循环箱的出口；冷水箱箱体外表面缠绕有盘管，盘管的入口连通换热管的循环介质出口，盘管的出口通过介质泵连接循环箱的入口；冷水箱还包括进口和出口，进口与外部冷水管路连通，出口通过出水泵连接沸水箱的进水口。

Description

一种回热式可调温开水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种开水器，尤其涉及一种能够自动调温的开水器及其控制方法，属于开水器技术领域。

背景技术

目前，公共场所如火车站、教学楼等开水房中使用的开水器，出水温度为90-100度，不仅无法立即饮用，而且十分容易造成不必要的烫伤。同时在开水自然冷却的过程中存在着大量的热能损失，无形中浪费了资源，且自然冷却的速率较慢，不能满足学生及时饮水的需求。为了解决上述问题，市面上出现了一些改进的开水器，将凉水与沸水直接混合饮用，但该方法成本较高，且凉水中容易滋生细菌，用户体验不好。市面上还有一种即开电开水器，其使冷水在加热管道中流动的过程中被烧开，但是在刚开始出水的时间内，水温可能达不到预设温度就流出，同时在刚关闭时仍可能有沸水从内部泄露，易发生烫伤。因此一种能够智能调节出水口水温的开水器的开发很有必要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种可根据用户需求调节出水温度的回热式可调温开水器，该开水器出水稳定，能够有效利用热源达到节约能源的目的。

本发明还要解决的技术问题是提供上述回热式可调温开水器的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种回热式可调温开水器，包括壳体，所述壳体内设有沸水箱、热水箱、换热器、循环箱、冷水箱，以及用于控制开水器出水水温的控制电路板；

其中，所述沸水箱内设有电加热丝，所述沸水箱与热水箱通过阀门相互连通；

所述换热器依次由扩流管、换热管和集流管组成，所述换热管内设有多个彼此独立的换热铜管，所述换热铜管的一端连通扩流管，另一端连通集流管，所述集流管的端部设有出水嘴，所述热水箱通过管道连接换热器的扩流管；所述换热管还包括循环介质入口和循环介质出口，所述循环介质入口通过管路连接循环箱的出口；

所述冷水箱箱体外表面缠绕有多圈循环介质盘管，循环介质盘管的入口连通换热管的循环介质出口，循环介质盘管的出口通过介质泵连接循环箱的入口；所述冷水箱还包括冷水进口和冷水出口，所述冷水进口与外部冷水管路连通，所述冷水出口通过出水泵连接沸水箱的进水口。

进一步优选，所述热水箱内设有用于热水箱保温的加热丝。

进一步优选，所述换热管内还设有多个折流板；折流板能够减缓循环介质在换热管中的流动速度和增加循环介质在换热管中的流动距离，从而使循环介质与换热铜管内流体达到更好的换热效果。

进一步优选，所述循环介质为蒸馏水。

进一步优选，所述集流管内设有电磁阀，热水经电磁阀由出水嘴流出。

进一步优选，所述换热器为卧式换热器。

进一步优选，所述沸水箱、热水箱、循环箱和冷水箱均设有出水口、溢流口、泄水口和水位信号装置。

进一步优选，控制电路板包括控制芯片以及与控制芯片连接的检测模块、驱动模块、数据处理模块和显示模块；其中检测模块用于检测热水箱中水温和换热器管路末端出水温度；驱动模块，用于控制介质泵的启停和介质阀的开度，以实现循环介质的流量控制；数据处理模块，用于接受用户输入数据和检测模块检测到的数据并对其进行处理，然后向控制芯片传输处理后的信号；显示模块，用于向用户显示当前出水温度。

上述回热式可调温开水器的调控方法，采用PID控制方法进行开水器出水水温的控制。

上述回热式可调温开水器的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1，用户使用时通过输入设备输入需求温度，输入的数据送入数据处理模块进行储存；

步骤2，用户确定输入后，检测模块检测热水箱温度，并送入数据处理模块，与已提前储存的用户设定水温进行比较；

步骤3，若二者相等或差值在允许范围内，数据处理模块传入控制芯片向驱动模块发送命令打开热水箱出口阀及换热器管路出水口阀门直接向用户供水；若二者不相等且差值超出允许范围内，数据处理模块计算热水箱温度和用户设定温度条件下所需循环介质流量，并通过控制芯片向驱动模块发送命令驱动相应流量的介质阀开度和介质泵转速以及打开热水箱出水阀；

步骤4，检测模块检测当前换热器管路出口水温送入数据处理模块，与已提前储存的用户设定水温进行比较；

步骤5，若二者相等或差值在允许范围内，数据处理模块传入控制芯片向驱动模块发送命令打开换热器管路出水口阀门向用户供水；若二者不相等且差值超出允许范围内，则不进行动作，继续换热直到二者相等或差值在允许范围内，在合适循环介质流量下能较快达到；

步骤6，用户通过输入设备停止出水，关闭相关阀门等待下一用户操作。

本发明回热式可调温开水器的工作过程如下：通常状态下，系统中的进水阀和出水阀为关闭状态，热水箱用于储存沸水箱加热后的沸水；当用户需要用水并设定出水温度后，打开热水箱与换热器之间的出水阀门，沸水从热水箱中流出，经扩流管流入换热管，沸水在换热管中与循环介质换热降温后经集流管流至出水嘴流出；沸水流入换热管时，打开循环箱与换热管之间的介质阀，循环介质流入换热管中与沸水换热，升温后流出；升温后的循环介质流至冷水箱箱体外缠绕的盘管中，循环介质对冷水箱中的冷水加热同时自身降温后重新流入循环箱；当热水箱中水量不足时，打开冷水箱与沸水箱之间的进水阀，升温后的待加热冷水流入沸水箱，在沸水箱中加热后流入热水箱待用。

与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果为：

本发明回热式可调温开水器能够根据用户对饮水温度的不同需求，通过控制循环介质泵的启闭和介质阀的开度来改变循环介质的流量，从而实现立即改变输出饮用水温度的目的，满足即刻饮水需求，并且其输出的水温与设定水温的误差不超过5℃；同时本发明回热式可调温开水器出水稳定，能够有效利用热源达到节约能源的目的。

附图说明

图1为本发明回热式可调温开水器的结构原理图；

图2为本发明回热式可调温开水器中控制电路板的原理图；

图3为本发明回热式可调温开水器中控制电路板的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。

如图1所示，本发明回热式可调温开水器，包括壳体25，壳体25内设有沸水箱1、热水箱2、换热器3、循环箱5、冷水箱4，以及用于控制开水器出水水温的控制电路板26；其中，沸水箱1内设有电加热丝23，沸水箱1与热水箱2通过阀门(电磁阀)相互连通；换热器3依次由扩流管8、换热管27和集流管9组成，换热管27内设有多个彼此独立的换热铜管19，换热铜管19的一端连通扩流管8，另一端连通集流管9，集流管9的端部设有出水嘴6，出水嘴6的内端与外端均为弧形结构，热水经集流管9中的电磁阀10后由出水嘴6流出，电磁阀10由控制系统调制，实现用户所求水量、所求温度的饮水要求；热水箱2内设有用于热水箱2保温的加热丝24，热水箱2通过管道连接换热器3的扩流管8，连通热水箱2和换热器3的管道中设有出水阀(电磁阀)I17；换热管27还包括循环介质入口和循环介质出口，循环介质入口通过管路连接循环箱5的出口，连通换热管27和循环箱5的管路上设有出水阀II(介质阀)18；冷水箱4箱体外表面缠绕有多圈循环介质盘管，循环介质盘管的入口连通换热管27的循环介质出口，循环介质盘管的出口通过介质泵15连接循环箱5的入口；冷水箱4还包括冷水进口和冷水出口，冷水进口与外部冷水管路连通，用以补充水源，冷水管路上设有进水泵14和进水阀I28，冷水箱4的冷水出口通过出水泵16和进水阀(电磁阀)II11连接沸水箱1的进水口。循环介质一般为蒸馏水。

连通循环箱5和换热管27的管路外部和连通循环箱5和冷水箱4的管路外部均包覆有保温材料。冷水箱4箱体外部也包覆有保温材料。

为了防止杂质堵塞出水泵16，在冷水箱4出水口和出水泵16之间的连接管路内设置滤网22。沸水箱1内的加热装置为大功率电加热丝23，电加热丝23对冷水箱4来的水进行煮沸处理。热水箱2内含有小功率电加热丝24，电加热丝24对沸水箱1来的沸水进行保温处理。

换热管27内还设有多个折流板20，折流板20能够减缓循环介质在换热管27中的流动速度和增加循环介质在换热管27中的流动距离，从而使循环介质与换热铜管19内流体实现最大的换热效果。

冷水箱4箱体周围被循环介质管道螺旋包围，从而将循环介质从换热器3吸收的热量尽量的交换至冷水箱4，以实现能量的利用，在该循环介质螺旋管道内设置多根细铜管束，增加换热效果。

循环箱5存放一定量的循环介质，循环箱5顶部设有箱盖，便于技术维修人员对循环介质的检查更换，循环箱5起到调整循环介质流量和平衡管路压差的作用。

本发明回热式可调温开水器的工作原理：先将冷水储存在冷水箱4中，需要时通过水泵16抽至沸水箱1，冷水经电加热丝23加热沸腾后送到热水箱2中储存；用户用水时设定出水温度，出水阀I17打开，沸水从热水箱2中流出进入换热器3中，经扩流管8流入换热铜管19，沸水在与循环介质换热降温后经集流管9流至出水嘴6流出；沸水与循环介质通过换热器3交换热量，降到适宜温度后经出水嘴6流出，升温后的循环介质流至冷水箱4外部盘管对冷水箱4中的待加热冷水进行初步加热，冷水箱4箱体外部紧密环绕用于换热的盘管。控制系统根据输入的不同出水温度，调整换热管27中循环介质流量，从而改变换热量，使沸水降至所需温度。本发明回热式可调温开水器既实现了沸水的降温，又利用沸水的显热对待加热冷水进行初步加热。

本发明控制电路板的调节方法采用PID控制电路进行调节。

本发明回热式可调温开水器通过对不同需求温度下，循环介质流量、流速及流体输配管分配等设计，实现立即改变输出饮用水的温度，满足用户即刻饮水需求，且减少热能损失，有效利用了沸水冷却的热量，节约能源。本装置结构简单，可行性高，适用于各种公共场所开水房。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种回热式可调温开水器，其特征在于：包括壳体，所述壳体内设有沸水箱、热水箱、换热器、循环箱、冷水箱，以及用于控制开水器出水水温的控制电路板；

其中，所述沸水箱内设有电加热丝，所述沸水箱与热水箱通过阀门相互连通；

所述换热器依次由扩流管、换热管和集流管组成，所述换热管内设有多个彼此独立的换热铜管，所述换热铜管的一端连通扩流管，另一端连通集流管，所述集流管的端部设有出水嘴，所述热水箱通过管道连接换热器的扩流管；所述换热管还包括循环介质入口和循环介质出口，所述循环介质入口通过管路连接循环箱的出口；

所述冷水箱箱体外表面缠绕有多圈循环介质盘管，循环介质盘管的入口连通换热管的循环介质出口，循环介质盘管的出口通过介质泵连接循环箱的入口；所述冷水箱还包括冷水进口和冷水出口，所述冷水进口与外部冷水管路连通，所述冷水出口通过出水泵连接沸水箱的进水口。

2.根据权利要求1所述的回热式可调温开水器，其特征在于：所述热水箱内设有用于热水箱保温的加热丝。

3.根据权利要求1所述的回热式可调温开水器，其特征在于：所述换热管内还设有多个折流板。

4.根据权利要求1所述的回热式可调温开水器，其特征在于：所述循环介质为蒸馏水。

5.根据权利要求1所述的回热式可调温开水器，其特征在于：所述集流管内设有电磁阀，热水经电磁阀由出水嘴流出。

6.根据权利要求1所述的回热式可调温开水器，其特征在于：所述换热器为卧式换热器。

7.根据权利要求1所述的回热式可调温开水器，其特征在于：所述沸水箱、热水箱、循环箱和冷水箱均设有出水口、溢流口、泄水口和水位信号装置。

8.根据权利要求1所述的回热式可调温开水器，其特征在于：控制电路板包括控制芯片以及与控制芯片连接的检测模块、驱动模块、数据处理模块和显示模块；其中检测模块用于检测热水箱中水温和换热器管路末端集流管中的出水温度；驱动模块，用于控制介质泵的启停和介质阀的开度，以实现循环介质的流量控制；数据处理模块，用于接受用户输入数据和检测模块检测到的数据并对其进行处理，然后向控制芯片传输处理后的信号；显示模块，用于向用户显示当前出水温度。

9.一种权利要求1所述回热式可调温开水器的控制方法，其特征在于：采用PID控制方法进行开水器出水水温的控制。

10.根据权利要求9所述回热式可调温开水器的控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，用户使用时通过输入设备输入需求温度，输入的数据送入数据处理模块进行储存；

步骤2，用户确定输入后，检测模块检测热水箱温度，并送入数据处理模块，与已提前储存的用户设定水温进行比较；

步骤3，若二者相等或差值在允许范围内，数据处理模块传入控制芯片向驱动模块发送命令打开热水箱出口阀及换热器管路出水口阀门直接向用户供水；若二者不相等且差值超出允许范围内，数据处理模块计算热水箱温度和用户设定温度条件下所需循环介质流量，并通过控制芯片向驱动模块发送命令驱动相应流量的介质阀开度和介质泵转速以及打开热水箱出水阀；

步骤4，检测模块检测当前换热器管路出口水温送入数据处理模块，与已提前储存的用户设定水温进行比较；

步骤5，若二者相等或差值在允许范围内，数据处理模块传入控制芯片向驱动模块发送命令打开换热器管路出水口阀门向用户供水；若二者不相等且差值超出允许范围内，则不进行动作，继续换热直到二者相等或差值在允许范围内；

步骤6，用户通过输入设备停止出水，关闭相关阀门等待下一用户操作。