CN111156688A - 一种双模双循环无垢热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热水器领域，特别涉及一种新型电热水器。本发明是通过增加循环泵，并把发热器置于储水罐之外，通过单向阀及管路搭建的方式实现由增压泵提供动力的大小两个热水循环，小循环用于加热储水罐中的水，大循环用于实现全屋零冷水；通过发热器在储水罐出水口的外置安装，实现即热与蓄热两种效果；进一步的，可通过限压阀限定储水罐的最大压强，储水罐可以采用非金属材质，降低成本并提高了使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于热水器领域，特别是一种带回水功能的新型电热水器。
背景技术
随着生活水平的提升，人们对于生活热水的要求越来越高，集中供水时需要回水器实现零冷水，目前所有类型的热水器都可以通过加回水泵来实现；但是储水式热水器，即便增加了回水器解决了全屋热水的问题，目前还存在结水垢以及内胆腐蚀和爆炸的问题，且无法实现即开即热，热水的利用率也不高，长期保温不节能。
本发明提出一种新的技术方案，解决了如上所述结水垢、内胆腐蚀和爆炸，以及不能即开即热的问题，尤其适用于一些特定场合。利用回水泵形成大小两个循环，大循环用于给公用热水管道提供热水，实现全屋零冷水；小循环利用外置的发热器加热储水罐中的存水，发热器最好采用（但不限于）管道式结构（比如铸铝发热器、电磁发热器、厚膜加热器、石英管发热器等），且限定其加热的温度不超过60度，解决了结水垢的问题；且由于发热器处于储水罐的热水出口，水流从储水罐流出，再经过发热器，可以实现瞬时加热的效果；由于发热器在储水罐的外部，不会由于加热失控而造成储水罐爆炸的问题；由于限压阀的使用，使得不论外界水压多高，内胆都保持设定的压强，可以使用非金属材质的内胆，比如PP、PC、PE或尼龙等材质内胆，当然也可以在外加扎箍加强，解决了热水器内胆容易腐蚀的问题。
有益效果
本发明的一种双模双循环无垢热水器，在传统电储水热水器的基础上，解决了结水垢、不能即开即热、爆炸、内胆腐蚀的问题。且在全屋供热水的场合，原本就需要循环泵，本发明仅多使用一个换向阀，利用小循环实现如上效果，几乎没增加成本，具有推广价值。
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技术方案。
本发明的目的是通过下面技术解决方案解决的：
1、一种双模双循环无垢热水器，包括外壳、发热器、储水罐、进水管、出水管，还包括水泵、换向机构、回水管，所述发热器安装在储水罐的外部；所述发热器、水泵、换向机构、回水管构成一条支路，两头与所述储水罐连接构成小循环回路；所述进水管、水泵、储水罐、发热器、换向机构、出水管连接在一起构成大循环支路；所述水泵的安装位置使之能给大小循环提供动力；所述换向机构用于切换大小循环的水流通道。
2、进一步的，所述热水器还包括旁路管和单向阀，所述旁路管安装在水泵与发热器的中间，且安装位置保证：在开启热水时，水流先经发热器，再流到旁路管；所述单向阀的安装方向只允许热水流出，不允许经由水泵形成第三个回路。
3、进一步的，所述热水器还包括水流开关，所述水流开关安装在进水及小循环回水共用的水流通道上。
4、进一步的，所述发热器的安装位置使得储水罐中的水流经发热器再流到出水管。
5、进一步的，所述热水器还包括限压阀，所述限压阀安装在进水管至储水罐的水流通道上，所述储水罐为非金属材料制成。
6、进一步的，所述换向机构是由两个独立的电动阀组成，分别控制大循环与小循环的水流通道。
7、一种双模双循环无垢热水器的控制方法，包括：检测水流开关是否启动，若是，则启动发热器并循环检测，若不是，则进入下一步；检测储水罐水温是否小于预设温度；以及在所述水温小于预设温度时，开启小循环加热储水罐中存水至预设温度，所述预设温度包括最高预设温度和最低预设温度；同时，所述方法还包括：获取大循环回水信号；若热水器正处于小循环的状态中，则先等小循环周期结束；开启大循环，控制所述热水器出水管中的水回流至所述热水器进水管。
8、进一步的，所述方法还包括：在检测热水器储水罐的温度之前，所述方法还包括：接收用户输入的温度参数，并将所述温度参数作为预设温度；以及显示所述预设温度。
9、进一步的，所述方法还包括：接收用水端发出的回水信号；以及在接收到回水信号时，控制所述热水器出水管中的水回流至所述热水器进水管。
10、进一步的，所述方法还包括：每次上电时，温度模块先读取数据；判断是否有结冰的可能性；温度达到冰点则报警，水泵、发热器不工作；等待时间t1,解除警报，再次返回初始条件循环检测；以及在任意时间内，接收到持续的水流信号且时长大于t2,则判定为没有结冰。
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是根据本发明第一实施例的结构示意图
图2是热水器连接外部管道示意图
图3是水泵安装在出水通道的热水器示意图
图4是根据本发明第二实施例的结构示意图
图5是根据本发明第三实施例的结构示意图
图6a和图6b是本发明控制方法的流程图
图7是用两个电动阀组成的换向机构示意图
图中：
1. 外壳 2. 储水罐 3. 发热器 4. 水泵 5. 换向机构 6. 进水管 7. 出水管 8. 回水管 9. 连接管一 10. 连接管二 11. 连接管三 12. 水流开关 13. 连接管四 14. 旁路管 15. 单向阀 16. 限压阀 17.热水管 18.单向阀二 19.冷水管 20.电动阀一 21.电动阀二
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的条件下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
首先，介绍本具体实施方式提供的热水器，该热水器包括大小两个循环的回水系统，以及展示其各主要部件安装的方式实现有益效果中所介绍的效果。
图1是根据本发明第一实施例的热水器结构示意图，如图1所示，水泵4及水流开关12安装在进水通道上，且同时处于进水管6及回水管8到储水罐2的进水口通道上；储水罐2的出水口接发热器3，发热器3的另一端连接到换向机构5；换向机构5的出口连接两个部件：热水器出水口7以及回水管8；回水管8的另一端连接至进水管6（各连接管：9、10、11不多做介绍，在实际产品中，由于实际结构，此类管道有可能省略，也可能增加）。带循环泵的热水器，若非使用全自动定时或定温循环（能耗巨大），则需要用户发送回水信号，如图1所示的此种结构，虽然可以通过诸多方式向热水器发送大循环回水信号，以使得换向机构5连通连接管二10与出水口7，但在实际使用中，采用水控的方式更为方便（所谓水控方式，即用户以约定的方式在用水端开关水流，使水流开关获得此约定的回水信号，从而控制启动大循环），如采用水控的方式，则需要换向阀的常开状态连通出水口7，以便随时接收回水信号。
故在图1所示的热水器结构，其具体的工作方式为：1、先判断水流开关是否动作，当水流开关12感应到水流时，发热器3立即启动工作，且根据各传感器的温度及设定值来调整功率的大小，且当水流开关一直连续工作时，视为一个周期，其它涉及到水泵、发热器、换向阀的指令必须要等这个周期结束才能执行。2、当不处于其它周期时，传感器（公知技术，未示出）测定储水罐的水温，按设定的水温，如储水罐2中的温度低于设定值的下限，则驱动换向阀5连通连接管二10及回水管8的通道，水泵4启动（也可以与换向阀同步动作），水流开关12感应到水流，发热器3工作；储水罐2的水经连接管一9流出，经过发热器3加热，再经连接管二10、换向机构5、回水管8、水泵4、连接管三11、水流开关12，再回到储水罐中，当储水罐2中的水温达到设定上限，关闭发热器，关闭水泵，换向阀接通出水口7。3、当接收到大循环回水信号时，启动水泵4，根据出水温度设定值及安装在出水通道上的温度传感器数据控制发热器的功率（温度感应为公知技术，图中末示出），使出水温度保持设定值；冷水从进水口6，经水泵4、连接管三11、水流开关12、储水罐2、连接管一9、发热器3、连接管二10、换向机构5、出水管7，如图2所示，再到外部热水管17，经回水单向阀二18（单向阀二只允许热水管中的水流向冷水管），再到冷水管19，回流至进水管6，形成一个大循环；根据设定的循环时间或根据用水端管道上传感器的温度数据决定水泵关停的时间，关停后热水管中的冷水已经被置换成热水了，开启龙头就来热水，避免水资源浪费，且提高体验。
当然，示意图中各主要部件的位置是可以调换的，比如图3，水泵4移到储水罐2的出水口，也是一样的，水泵4、发热器3、水流开关12只需处于大小循环的共用水路上即可，且水流开关只需处于进水口6中，也一样能满足功能，只是相对而言同时处于进水水路与回水水路的通道上更好；而发热器最好是安装在储水罐的出水口，这样不仅可以即热，也可以增容，当然，装在进水口也处于本专利的保护范围。
如图7所示，换向机构也可以由两个电动阀组成，电动阀一20及电动阀二21分别控制两条水路的通断，此方案增加了成本，实际使用中非优选方案，不做过多描述。
图4是根据本发明第二实施例的结构示意图，此方案相比实施例一增加了旁路管14、单向阀15。增加此旁路管，换向机构5则可以常通回水管8，因为用户如以水控的方式发送大循环回水信号，水流通断信息可以通过旁路管14来传递；按热水器水流方向，水泵4安装在旁路管的后面，发热器3安装在旁路管14之前，单向阀15安装在旁路管14上，单向阀只允许储水罐2的水流向出水口7；此方案的好处在于换向机构5无需频繁启动，因为循环加热地次数必然要多于大循环回水的次数。其它结构与实施例一无区别，不再多述。
图5是根据本发明第三实施例的结构示意图，它是在实施例一和实施例二的基础上增加了限压阀16，附图并没有画出限压阀安装在实施例一结构上的示意图，但不影响两者之间的组合也在本发明的保护范围之内。增加此限压阀，无论自来水压强多大，限压阀可保证内胆压强不太于设定值，在此基础上内胆可以采用塑料等非金属材质，一方面降低了成本，最主要是解决了金属内胆腐蚀问题，大大增加了使用寿命，节约社会资源。
其次，介绍本具体实施方式提供的热水器控制方法。
图6a和图6b 是根据本发明的控制方法流程图，如图所示，该方法包括大小循环的控制逻辑以及冰冻防护逻辑。
本发明的热水器加热控制逻辑为：
步骤一：先检测水流开关是否启动，如是，则进入步骤二，如否，则进入步骤三。
步骤二：启动发热器，并控制其功率保证各温度传感器不超过其设定值（由于是公知技术，温度传感器没有示出）；水流开关停止，发热器停止加热，进入步骤三。
步骤三：进入大小循环控制步骤。
其小循环加热内胆的具体的控制逻辑步骤为：
步骤一：热水器进入开机状态，各温度传感器先检测温度数值，与出厂设置最低防冻保护温度值比较，如出厂可设置3度为防冻保护温度，当然也可以为其它接近值，则判定为可能结冰。如是，则进入步骤二；如否，则进步步骤五。
步骤二：结冰警示，以声光的形式指示给用户。
步骤三：报警持续设定的时间，（持续一定的时间，是为了给予一定的时间让环境升温）解除报警，再次返回防冻保护功能判断，一直循环，直至测得最低温度高于冰点设定值，则进入步骤五。
步骤四：在步聚一至步骤三的任意时间，如水流开关连续启动5秒以上（当然也可以是任何预设的时间），则进入步聚五。
步骤五：判定没有结冰后进入下一步，用户可以自行设置热水器的工作参数，比如内胆温度、加热模式、循环模式等，也可以不设置直接用出厂默认设置；参数设置可以任何时候进行，包括防冻保护未解除之时。
步骤六：获取储水罐水温Th，如Th<T设-Δt成立，则进入步骤七；如Th<T设-Δt不成立，则执行步骤九。其中Th为储水罐中实际水温，T设为储水罐预设最高温度，Δt为温度缓冲区间，是为避免频繁加热，可以设定为不大于T设的任意值，一般优选为5~10度。
步骤七：预设换向机构水流通道通往小循环，启动水泵，启动发热器，启动小循环加热内胆存水。
步骤八：持续进行步骤六和步聚七，直至Th<T设-Δt不成立，执行步骤九。
步骤九：比较储水罐温度Th和T设，如Th≥T设成立，则进入步骤十；如Th≥T设不成立，则进入步骤十一。
步骤十：停止小循环，返回步骤六并一直循环。
步骤十一：换向机构、水泵、发热器维持原状态，并返回步骤六一直循环。
本发明热水器大循环的具体的控制逻辑步骤为：
步聚一：获取大循环回水信号，获取信号的方式可以是用户发送的信号，可通过遥控器或水控等方式；传感器获取的人体信号，比如用水端装有人体感应模块，当人接近时开启热水循环；也可以是预设时间段的循环信号等方式，很多已经是公知技术，不再赘述。
步骤二：判断是否处于小循环状态中，可能通过水流开关、水泵、发热器、换向阀其中之一或多个的工作状态来判断。如正处于小循环中，则等小循环周期结束，进入步骤三；如没有处于小循环中，则直接进入步骤三。
步骤三：预设换向机构水流通道通往大循环，启动水泵，启动发热器，启动大循环控制热水器的热水从热水出口流向冷水进口。
步骤四：根据终止条件关停大循环，有以下几种主要的方式：1、根据预设的循环时间来控制水泵、发热器关停的时间，用户可根据自家热水管路的长度设置相应的时间，使得每次启动大循环，能刚好让热水允满管道，避免过多的冷水或热水浪费。2、根据安装在热水管道上的温度传感器来控制大循环的关停，当相应位置的温度传感器测得温度达到预设值，则关停大循环。3、当水泵运行时间超过某最大单次工次时长，则强制关停大循环。由于是公知技术，安装在热水管道上的温度传感器未予画出，其它装的位置一般处于热水管道的未端。
步骤五：返加小循环控制流程的步骤六。
上述几个实例并不能穷尽所有的结构与方法，细微之处更是有相当多的备选方案，任何通过本发明能轻易想到的方案，均在本专利的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双模双循环无垢热水器，包括外壳（1）、发热器（3）、储水罐（2）、进水管（6）、出水管（7），其特征在于：还包括水泵（4）、换向机构（5），所述发热器（3）、水泵（4）、换向机构（5）构成一条支路，两头与所述储水罐（2）连接构成小循环回路，所述进水管（6）、水泵（4）、储水罐（2）、发热器（3）、换向机构（5）、出水管（7）连接在一起构成大循环支路，所述水泵（4）的安装位置使之能给大循环与小循环提供动力，所述换向机构（5）用于切换大循环与小循环的水流通道。
2.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：还包括旁路管（14）和单向阀（15），所述旁路管安装在水泵与发热器的中间，且安装位置保证：在开启热水时，水流先经发热器，再流到旁路管，所述单向阀的安装方向只允许热水流出，不允许经由水泵形成第三个回路。
3.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：还包括水流开关（12），所述水流开关安装在大循环及小循环共用的水流通道上。
4.根据权利要求所述的热水器，其特征在于：所述发热器的安装位置使得储水罐中的水流经发热器再流到出水管。
5.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4所述的热水器，其特征在于：还包括限压阀（16），所述限压阀安装在进水管至储水罐的水流通道上，所述储水罐为非金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的热水器，其特征在于：所述换向机构是由两个独立的电动阀组成，分别控制大循环与小循环的水流通道。
7.一种双模双循环无垢热水器的控制方法，其特征在于，包括：检测水流开关是否启动，若是，则启动发热器并循环检测，若不是，则进入下一步，检测储水罐水温是否小于预设温度，以及在所述水温小于预设温度时，开启小循环加热储水罐中存水至预设温度，所述预设温度包括最高预设温度和最低预设温度，所述方法还包括：获取大循环回水信号，若热水器正处于小循环的状态中，则先等小循环周期结束，开启大循环，控制所述热水器出水管中的水回流至所述热水器进水管。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：在检测热水器储水罐的温度之前，所述方法还包括：接收用户输入的温度参数，并将所述温度参数作为预设温度，以及显示所述预设温度。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：接收用户发出的回水信号，以及在接收到回水信号时，控制所述热水器出水管中的水回流至所述热水器进水管。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：每次上电时，温度模块先读取数据，判断是否有结冰的可能性，温度达到冰点则报警，水泵、发热器不工作，等待时间t1,解除警报，再次返回初始条件循环检测，以及在任意时间内，接收到持续的水流信号且时长大于t2,则判定为没有结冰。
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