CN108720615A - 节电可调温饮水机及开水生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种使用方便、节能效果显著的节电可调温饮水机。该节电可调温饮水机具有加热速度快、使用寿命长、耗电量低、可持续出开水无需等待、可调控开水出水温度等特点。相比于其它使用换热器进行调温的可调温电热水器，制造成本显著下降，而且换热器的使用次数大幅减少，避免了换热器使用次数过多导致换热器内积水，从而影响换热效果和其调温准确性的问题。该新型节电可调温饮水机可广泛应用于需要大量饮用开水的场合节能和经济优势突出。
Description
技术领域
本发明涉及一种节电可调温饮水机及开水生产方法。
背景技术
中国人自古以来就有喝开水的习惯。人们认为将水煮至沸腾可以有效的杀菌，使饮用水更安全。凉白开还比自来水更加解渴，对人的身体更好。人们对开水的需求促进了开水器的发明和使用。在市面上，我们可以看到各式各样的开水器。这些开水器大多只提供沸点的开水。然而普通人是不可能直接饮用沸点的开水的。大多数人会选择等待开水稍稍冷却之后再进行饮用。然而这样的“天然冷却”会浪费很大的能源。例如，假如我国13亿人每人每天喝一升煮沸，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。
解决这种问题的方法有两个，一是直接将没有经过加热的冷水与高温开水混合，即开水兑生水的方法，该方法不能保证饮用者喝到真正的凉白开。二是通过增设换热器，利用开水降温所浪费的能源来加热待加热的自来水，从而利用这份能量。第二种方法是一个即可以饮用开水又节能的方法。
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。也有的现有技术方案采用板式换热器以减小换热体积，但同时存在水箱多，结构复杂，制造成本高，流程和方法复杂导致调温不准等缺点。本技术提出更为简单的结构和方法，解决了上述专利的缺点。
发明内容
本发明的节电可调温饮水机设置两个水箱，即一个加热水箱和低温开水箱，并设置一个板式换热器，通过该换热器利用常温自来水给开水降温，从而吸收开水降温时所释放的余热。通过降温后的开水与沸点的开水进行调温，使开水器迅速输出40－100℃范围内所需要温度的开水。烧水过程中的节电效果相比传统开水器可节省50％以上，并且可以方便调节出水温度，很大程度上提升了此开水器的实用性和自由度。
本专利设置低温开水箱，通过一次性换热使低温开水箱充满，调温过程中无需使用换热器，避免了换热器和管道积水导致频繁换热过程中换热效果差、散热损失大以及温度调节困难等问题。同时，本发明的单加热器水箱工作结构，所需的水箱和阀门都减少，整体机组结构和流程更加简单，大幅降低了本开水器的制造成本，并更加易于操作。
根据本发明的一个方面，提供了一种节电可调温饮水机，其特征在于包括：
一个加热器水箱，用于接收来自水源的待加热的水，并保存加热至沸腾后的开水；
一个低温开水箱，用于接收并储存所述加热器水箱输出并经过换热器换热降温的开水；
所述换热器，用于使所述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；
一个管式电加热器，其被设置在加热器水箱与所述水源之间，用于在经过加热器水箱的水的流量过大而无法保持加热器水箱内的水温的情况下，对来自水源的、还没有经过加热器水箱的水进行加热，
一个调温箱，用于调节来自加热器水箱和低温开水箱的水，使其达到需要的温度，
设置在水源与加热器水箱的进水口之间的连接管路上的第一常开式电磁阀开关，用于控制水源至加热器水箱的流量，
设置在冷水源与换热器的冷水进水口之间的连接管路上的第一常闭式电磁阀开关，用于控制所述冷水源至换热器的流量
设置在换热器的加热端出水口与加热器水箱的进水口之间的连接管路上的单项阀，用于控制换热器至加热器水箱的水流的流量，
设置在加热器水箱的出水口与换热器的冷却端进水口之间的连接管路上的第二常闭式电磁开关，用于控制加热器水箱输出至换热器的流量，
设置在加热器水箱的出水口与调温箱的进水口之间的连接管路上的第三常闭式电磁开关，用于控制加热器水箱至调温箱的热水输出流量，
设置在低温开水箱的出水口与与调温箱的进水口之间的连接管路上的第四常闭式电磁开关，用于控制低温开水箱的低温开水输出流量，
换热器的冷却端出水口与低温开水箱的进水口通过管路连接。
根据本发明的另一个方面，提供了基于上述节电可调温饮水机的开水生产方法，其特征在于包括：
A)使来自水源的水进入加热器水箱，在加满水后使第一常开式电磁阀开关B1保持为“接通”，并使加热器水箱保持在满水状态，
B)若加热器水箱水温低于沸点，则使加热器水箱进行加热，
C)换热，当低温开水箱中的的水全部输出后，使第一常闭式电磁阀开关和第二常闭式电磁开关处于接通状态，从而使来自水源的水和加热器水箱输出的水进入换热器进行换热，换热后的开水流入低温开水箱中，换热器的加热端的水吸热后进入加热器水箱，直至低温开水箱水满。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的节电可调温饮水机的结构示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的加热器水箱的构造示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明根据本发明的实施例的节电可调温饮水机。其中，自来水源来自于市政自来水管道；加热器为管式电加热器，用于提供额外的双重加热。
如图1和图2所示，根据本发明的一个实施例的节电可调温饮水机包括：
一个加热器水箱(1)，用于接收来自水源的待加热的水，并保存加热至沸腾后的开水；
一个低温开水箱(2)，用于接收并储存所述加热器水箱输出并经过换热器(3)换热降温的开水；
所述换热器(3)，用于使所述加热器水箱(1)输出的开水与来自一个冷水源的冷水进行热交换；
一个管式电加热器(4)，其被设置在加热器水箱(1)与所述水源之间，用于在经过加热器水箱的水的流量过大而无法保持加热器水箱内的水温的情况下，对来自水源的、还没有经过加热器水箱(1)的水进行加热，
一个调温箱(5)，用于调节来自加热器水箱和低温开水箱的水，使其达到需要的温度，
设置在水源与加热器水箱(1)的进水口之间的连接管路上的第一常开式电磁阀开关(B1)，用于控制水源至加热器水箱(1)的流量，
设置在冷水源与换热器(3)的冷水进水口之间的连接管路上的第一常闭式电磁阀开关(A1)，用于控制所述冷水源至换热器(3)的流量
设置在换热器(3)的加热端出水口与加热器水箱(1)的进水口之间的连接管路上的单项阀(B2)，用于控制换热器(3)至加热器水箱(1)的水流的流量，
设置在加热器水箱(1)的出水口与换热器(3)的冷却端进水口之间的连接管路上的第二常闭式电磁开关(A2)，用于控制加热器水箱(1)输出至换热器(3)的流量，
设置在加热器水箱(1)的出水口与调温箱(5)的进水口之间的连接管路上的第三常闭式电磁开关(A3)，用于控制加热器水箱(1)至调温箱(5)的热水输出流量，
设置在低温开水箱(2)的出水口与与调温箱(5)的进水口之间的连接管路上的第四常闭式电磁开关(A4)，用于控制低温开水箱(2)的低温开水输出流量，
换热器(3)的冷却端出水口与低温开水箱(2)的进水口通过管路连接。
根据本发明的一个具体实施例，上述节电可调温饮水机进一步包括设置在加热器水箱与低温开水箱之间的压力平衡阀门(B3)，用于控制加热器水箱与低温开水箱之间的压力差。
根据本发明的一个具体实施例，在上述节电可调温饮水机中，加热器水箱(1)内具有隔离板(7)，用于加热器水箱(1)的出水口附近的开水与加热器水箱(1)内其他区域的水，保证离开加热器水箱(1)的水流为开水，并设有加热器(6)，确保水箱内的水温加热至沸点。
根据本发明的一个具体实施例，在上述节电可调温饮水机中，所述低温开水箱(2)、加热器水箱(1)、管式电加热器(4)、述换热器(3)、以及调温箱(5)按该顺序沿着大体从上至下的方向设置。
根据本发明的一个具体实施例，所述水源和所述冷水源均为来自水。根据本发明的一个具体实施例，上述节电可调温饮水机的操作包括：
A)使来自水源的水进入加热器水箱(1)，在加满水后使第一常开式电磁阀开关B1保持为“接通”，并使加热器水箱(1)保持在满水状态，
B)若加热器水箱水温低于沸点，则使加热器水箱(1)进行加热，
C)换热，当低温开水箱(2)中的的水全部输出后，使第一常闭式电磁阀开关(A1)和第二常闭式电磁开关(A2)处于接通状态，从而使来自水源的水和加热器水箱(1)输出的水进入换热器(3)进行换热，换热后的开水流入低温开水箱(2)中，换热器(3)的加热端的水吸热后进入加热器水箱(1)，直至低温开水箱水满，
且当低温开水箱中水位低于设定值时，重复上述步骤C。
根据本发明的一个具体实施例，在上述节电可调温饮水机中，当加热器水箱温度无法保持在沸点时，打开管式电加热器(6)，且低温开水箱(2)通过一个排空管(未显示)与大气相通。
本发明还提供基于上述节电可调温饮水机的开水生产方法，包括：
A)使来自水源的水进入加热器水箱(1)，在加满水后使第一常开式电磁阀开关B1保持为“接通”，并使加热器水箱(1)保持在满水状态，
B)若加热器水箱水温低于沸点，则使加热器水箱(1)进行加热，
C)换热，当低温开水箱(2)中的的水全部输出后，使第一常闭式电磁阀开关(A1)和第二常闭式电磁开关(A2)处于接通状态，从而使来自水源的水和加热器水箱(1)输出的水进入换热器(3)进行换热，换热后的开水流入低温开水箱(2)中，换热器(3)的加热端的水吸热后进入加热器水箱(1)，直至低温开水箱水满。
根据本发明的一个具体实施例，在上述方法中，当低温开水箱(2)中水位低于设定值时，重复上述步骤C。
根据本发明的一个具体实施例，在上述方法中，当加热器水箱温度低于沸点时，打开电加热器(6)。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的节电可调温饮水机包括：一个加热器水箱(1)，用于接收待加热的自来水，并保存加热至沸腾的开水；
一个低温开水箱(2)，用于接收并储存所述加热器水箱输出并经过降温的开水；
一个换热器(3)，所述加热器水箱输出的开水和来自一个冷水源的冷水通过换热器(3)进行热交换；
一个管式电加热器(4)，用于在流过加热器水箱(1)的水流过大而无法保持加热器水箱(1)内的水温的情况下，对不通过换热器(3)而直接进入加热器水箱(1)的自来水进行加热；
一个调温箱(5)，分别通过阀门调节来自加热水箱和低温开水箱的水流量，并在水箱内充分混合，使开水达到需要的温度。
根据本发明的一个实施例，所述冷水源是带有一定水压的市政自来水管路，且所述节电可调温饮水机进一步包括：
控制冷水源至加热器水箱的流量的第一常开式电磁阀开关(B1)，
控制冷水源至换热器流量的第一常闭式电磁阀开关(A1)，
控制换热器输出至加热器水箱的流量的单项阀(B2)，
控制加热器水箱输出至换热器的水的流量的第二常闭式电磁开关(A2)，
控制加热器水箱的热水输出流量的第三常闭式电磁开关(A3)，
控制低温开水箱的低温开水输出流量的第四常闭式电磁开关(A4)，
控制加热器水箱与低温开水箱间压力平衡的阀门(B3)。
根据本发明的一个实施例，所述加热器水箱(1)具有独特结构，如图2所示，加热水箱(1)内具有隔离板(7)，进一步隔离开水与非开水，保证离开水箱的水流为开水。内设加热器(6)，用于加热水箱内的热水至沸点。
根据本发明的另一个实施例，所述低温开水箱、加热器水箱、管式电加热器、所述换热器、以及调温箱按该顺序沿着上至下的顺序设置，
其中
所述节电可调温饮水机的工作过程包括：
A)使自来水进入加热器水箱，在加热器水箱加满水后不关闭B1，保持满水状态。
B)若加热器水箱水温低于沸点，则开始加热。
C)换热，当冷水中的水用完后，使自来水和加热器水箱(1)水进入换热器(3)进行换热，降温后的开水将流入低温开水箱(2)中，吸热后的自来水进入加热器水箱(1)，直至低温开水箱水满。
根据本发明的一个进一步的实施例，在节电可调温饮水机的上述工作过程中：
通过电磁开关控制进水和出水以及相关的水流方向，
且当低温开水箱中水位低于设定值时，重复上述步骤C，
当加热器水箱温度无法保持在沸点时，打开管式电加热器。
本发明还提供了一种水加热方法，该方法基于一种节电可调温饮水机，该节电可调温饮水机包括：
一个加热器水箱，用于接收待加热的自来水，保存加热至沸腾后的开水；
一个低温开水箱，用于接收并储存所述加热器水箱输出并经过所述换热器换热降温的开水；
所述换热器，用于使所述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；
一个管式电加热器，当加热器水箱进水温度低于设定值时，用于加热即将进入加热器水箱的入水。
一个调温箱，用于调节来自加热器水箱和低温开水箱的水流量，使其达到需要的温度，
所述水加热方法包括：
A)使自来水进入加热器水箱，在加热器水箱加满水后不关闭B1，保持满水状态。
B)若加热器水箱水温低于沸点，则开始加热。
C)进行换热，降温后的开水将流入低温开水箱(2)中，吸热后的自来水进入加热器水箱(1)，直至低温开水箱水满。
根据本发明的一个进一步的实施例，上述所述水加热方法进一步包括：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
控制冷水源至加热器水箱的流量的第一常开式电磁阀开关(B1)，
控制冷水源至换热器的流量的第一常闭式电磁阀开关(A1)，
控制加热器水箱输出至换热器的流量的第二常闭式电磁开关(A2)，
控制加热器水箱的热水输出流量的第三常闭式电磁开关(A3)，
控制低温开水箱的低温开水输出流量的第四常闭式电磁开关(A4)，
控制加热器水箱与低温开水箱间压力平衡的阀门(B3)。
根据本发明的一个具体实施例，当低温开水箱中水位低于设定值时，重复上述步骤C。当加热器水箱温度低于沸点时，打开管式电加热器。根据本发明的一个具体实施例，通过压力平衡管道及阀门B3实现加热器水箱与低温开水箱压力相等的条件。
加热箱负责加热和储存沸点的开水，通过于待加热的自来水换热降温到40℃，进入低温开水箱。升温后的代加热自来水再通过管道进入加热箱加热，因已经吸收一部分热量，所需加热至沸点的电量大幅下降，从而实现了节能的作用。
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)进水，自来水进入加热器水箱(1)，在水箱加满水后，不关闭开关B1，保持水箱满水。
B)加热器水(1)箱开始加热，保持其中水至沸腾状态。
C)换热，关闭开关B1，打开开关A1，开关A2进行换热，直至低温开水箱加满水为止，打开开关B1，关闭开关A1，开关A2。
D)接水，沸腾后即可接水，若想接100℃开水，打开开关A3即可。若想接降温后的开水，则关闭开关B1，打开开关A3，开关A4，开关B3，通过流量控制进行降温。如上所述，直至低温开水箱水放完。
E)补水，通过重复C完成补水
若加热器水箱无法保持100℃，开启管式电加热器进行双重加热，确保加热器水箱水温保持在100℃。
1)本发明的创新点和权力保护点主要有：各水箱，换热器，管式电加热器和各电磁阀的布局，从上到下分别为低温开水箱和加热器水箱，管式电加热器，板式换热器，调温箱。
2)采用独特的隔板式加热器水箱，利用水的流向保证出水为开水。
3)通过分别来自加热水箱和低温开水箱的水流量调节调控，使调温箱产生需要温度的开水。
4)使用单加热器加备用的管式电加热器以防热水器水箱无法保持100℃状态，使用管式电加热器完成双重加热。
5)使用压力平衡阀保持两箱压力平等，使用通气管保证低温开水箱压力与大气压力平等。
Claims (10)
1.节电可调温饮水机，其特征在于包括：
一个加热器水箱(1)，用于接收来自水源的待加热的水，并保存加热至沸腾后的开水；
一个低温开水箱(2)，用于接收并储存所述加热器水箱输出并经过换热器(3)换热降温的开水；
所述换热器(3)，用于使所述加热器水箱(1)输出的开水与来自一个冷水源的冷水进行热交换；
一个管式电加热器(4)，其被设置在加热器水箱(1)与所述水源之间，用于在经过加热器水箱的水的流量过大而无法保持加热器水箱内的水温的情况下，对来自水源的、还没有经过加热器水箱(1)的水进行加热，
一个调温箱(5)，用于调节来自加热器水箱和低温开水箱的水，使其达到需要的温度，
设置在水源与加热器水箱(1)的进水口之间的连接管路上的第一常开式电磁阀开关(B1)，用于控制水源至加热器水箱(1)的流量，
设置在冷水源与换热器(3)的冷水进水口之间的连接管路上的第一常闭式电磁阀开关(A1)，用于控制所述冷水源至换热器(3)的流量
设置在换热器(3)的加热端出水口与加热器水箱(1)的进水口之间的连接管路上的单项阀(B2)，用于控制换热器(3)至加热器水箱(1)的水流的流量，
设置在加热器水箱(1)的出水口与换热器(3)的冷却端进水口之间的连接管路上的第二常闭式电磁开关(A2)，用于控制加热器水箱(1)输出至换热器(3)的流量，
设置在加热器水箱(1)的出水口与调温箱(5)的进水口之间的连接管路上的第三常闭式电磁开关(A3)，用于控制加热器水箱(1)至调温箱(5)的热水输出流量，
设置在低温开水箱(2)的出水口与与调温箱(5)的进水口之间的连接管路上的第四常闭式电磁开关(A4)，用于控制低温开水箱(2)的低温开水输出流量，
换热器(3)的冷却端出水口与低温开水箱(2)的进水口通过管路连接。
2.根据权利要求1的节电可调温饮水机，其特征在于进一步包括：
设置在加热器水箱与低温开水箱之间的压力平衡阀门(B3)，用于控制加热器水箱与低温开水箱之间的压力差。
3.根据权利要求1的节电可调温饮水机，其特征在于：
加热器水箱(1)内具有隔离板(7)，用于隔开加热器水箱(1)的出水口附近的开水与加热器水箱(1)内其他区域的水，保证离开加热器水箱(1)的水流为开水，并设有加热器(6)，确保水箱内的水温加热至沸点。
4.根据权利要求2的节电可调温饮水机，其特征在于：
所述低温开水箱(2)、加热器水箱(1)、管式电加热器(4)、所述换热器(3)、以及调温箱(5)按该顺序沿着大体从上至下的方向设置。
5.根据权利要求1的节电可调温饮水机，其中所述水源和所述冷水源均为来自水。
6.根据权利要求1－4之一的节电可调温饮水机，其特征在于所述节电可调温饮水机的操作包括：
A)使来自水源的水进入加热器水箱(1)，在加满水后使第一常开式电磁阀开关B1保持为“接通”，并使加热器水箱(1)保持在满水状态，
B)若加热器水箱水温低于沸点，则使加热器水箱(1)进行加热，
C)换热，当低温开水箱(2)中的的水全部输出后，使第一常闭式电磁阀开关(A1)和第二常闭式电磁开关(A2)处于接通状态，从而使来自水源的水和加热器水箱(1)输出的水进入换热器(3)进行换热，换热后的开水流入低温开水箱(2)中，换热器(3)的加热端的水吸热后进入加热器水箱(1)，直至低温开水箱水满，
且当低温开水箱中水位低于设定值时，重复上述步骤C。
7.根据权利要求6的节电可调温饮水机，其中
当加热器水箱温度无法保持在沸点时，打开管式电加热器(6),
低温开水箱(2)通过一个排空管(8)与大气相通。
8.基于根据权利要求1－5之一的节电可调温饮水机的开水生产方法，其特征在于包括：
A)使来自水源的水进入加热器水箱(1)，在加满水后使第一常开式电磁阀开关B1保持为“接通”，并使加热器水箱(1)保持在满水状态，
B)若加热器水箱水温低于沸点，则使加热器水箱(1)进行加热，
C)换热，当低温开水箱(2)中的的水全部输出后，使第一常闭式电磁阀开关(A1)和第二常闭式电磁开关(A2)处于接通状态，从而使来自水源的水和加热器水箱(1)输出的水进入换热器(3)进行换热，换热后的开水流入低温开水箱(2)中，换热器(3)的加热端的水吸热后进入加热器水箱(1)，直至低温开水箱水满。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
当低温开水箱(2)中水位低于设定值时，重复上述步骤C。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
当加热器水箱温度低于沸点时，打开电加热器(6)。
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