CN201062861Y - 蓄能气压式热水器 - Google Patents

Abstract

一种蓄能气压式热水器，它涉及一种家用的洗涤和洗澡用的贮水式热水器。它是利用自来水压缩内胆中的空气的能量和空气热膨胀的能量提供出水压力。它既能方便地实现无级变容，又能实现冷、热水的彻底分离，还可以省去气泵，避免了气泵工作时的噪音，极大地降低了成本，节约了电能。它包括有水位计和在其底孔有出水阀的内胆，内胆进水孔通过进水阀同自来水管连通，它们连通后构成封闭的密封容器，在进水阀同自来水管之间还可有水气罐，内胆有顶孔同水气罐顶孔连通，水气罐的最低水位高于内胆的最高水位。

Description

蓄能气压式热水器

所属技术领域

本实用新型涉及一种家用的洗涤和洗澡用的热水器，特别是贮水式热水器。

背景技术

现有的贮水式热水器按出水方式主要分为“敞开式”和“水压密封式”，前者出水压力太低应用较少，后者利用自来水的压力将热水顶出，出水压力较高，缺点是它的容积是固定的，在用水很少时也不得不加热整个内胆中的水，既浪费时间也浪费电能，虽然这种热水器有些采用了上下两个加热器或双胆分别加热但还是不能彻底解决这个难题。有一项中国专利、公告号为CN2577188名称为“新型储水式电热水器”的技术，这是一种具有代表性的“气泵气压式热水器”，它用水位计测量内胆中的水容量，用包括气泵和气罐的气压装置将空气注入热水器内胆的顶部将热水挤出，这种热水器具有出水压力较高，可变容的优点，但也有其缺点，在正常工作状态时每次都要向内胆中充入压缩空气才能出水，而且要达到满意的出水压力，气泵也要有较大的功率，需要消耗更多的电能，提高了成本。

发明内容

本实用新型是要提供一种可无级变容的蓄能气压式热水器，它是利用自来水的能量和空气热膨胀的能量来提供出水压力的，它可省去气泵，节约了电能，降低了成本，还利用它可提供高压力大流量水流的特点冲洗排便器具，节约大量用水。

本实用新型是这样实现的：蓄能气压式热水器主要分为“单蓄能热水器”和“蓄补能热水器”两种，它们同气泵气压式热水器的主要区别是气泵气压式热水器(在内胆出热水时除了出水阀外)是通大气的，气泵要从大气中吸入空气才能压缩进内胆提高出水压力，而蓄能气压式热水器对于大气来说是封闭的密封容器，它主要是靠自来水的压力压缩其中的空气蓄存能量和蓄存空气热膨胀的能量，再释放这些能量提供出水压力。密封容器最好能承受自来水的压力和空气的热膨胀力，这样可充分利用这两种能量，当然在自来水压较高的地方也可先用减压阀降压后再进入这种热水器，“单蓄能热水器”的容积与自来水的压力成正比，它包括有水位和在其底孔有出水阀的内胆，内胆进水孔通过进水阀同自来水管连通，它们连通后构成封闭的密封容器，内胆既是装水和加热的容器，也是以自来水的压力和空气的热膨胀力作动力的气压置，它还可以和普通贮水密封式电热水器简称“普通电热水器”组合在一起，扩大了变容范围。它还可有其底孔同内胆顶孔连通的气罐，它们连通后也构成封闭的(包括内胆的组合式)密封容器。“蓄补能热水器”还可利用下一次上水的能量补充内胆出水时减少的能量，可保持较高和稳定的出水压力。它包括水位计和在其底孔有出水阀的内胆，它还有其顶孔同内胆顶孔连通的、既装水又装气的水气罐，该水气罐的最低水位最好高于内胆的最高水位，但如果将其制成第二内胆就也可在同一水位高度上，水气罐还有底孔通过进水阀同内胆进水孔连通，水气罐的进水孔还同自来水管连通，内胆和水气罐等同自来水管连通后也构成封闭的(包括内胆的组合式)密封容器，内胆或水气罐的进水可以是其顶孔，也可以是其底孔或者其它部位的孔，而出水孔则只能是底孔，进水孔和出水孔还可以共用一个底孔。底孔是从内胆或气罐或水气罐的底部由内向外引出的孔，顶孔则是从其顶部由内向外引出的孔。内胆同气罐或水气罐的容积的比例最好能达到“水气压平衡”，这是指内胆大致装满水、气罐或水气罐装满压缩空气时两者的压力都同自来水的压力相等平衡。还可以采用空气“预压”的方法获得这种“水气压平衡”，对单蓄能热水器进行“预压”可以提高内胆余水较少时的出水压力。其具体结构是在内胆顶孔同气罐底孔之间或同水气罐顶孔之间串连一个预压阀，最好在内胆顶孔还有一端通大气的通气阀。另一种代替结构是在内胆顶孔上有可同外接气泵连接接口的单向阀或截止阀。气泵可以是各种类型充气泵，但是需要着重说明的是气泵不是必不可少的装置，只是可以用于预压。“预压”是这种热水器在正常工作前预先向其中充入压缩空气让其达水气压平衡的操作。只要在内胆用完水时及时关闭出水阀，“预压”的压缩空气就可以长期保留其中。本文中的预压阀、顶阀、底阀、通气阀、进水阀、截止阀都是指可切断通咱的“切断阀”。水位计可以是“直读式”、“浮力式“、差压式”、“电学式”、“声学式”等，根据不同的类型安装在内胆不同的部位。“电学式”水位计在太阳能热水器中应用较广，这种水位计还可带有水位控制器及防无水干烧等自动控制，可优先采用，其工作原理还可参阅人民邮电出版社2000年8月出版的钱如竹编著的“家用热水器速修方法与技巧”一书的有关章节。这种蓄能气压式热水器的工作原理和基本结构还可应用于“电冰箱余热热水器”、能承受较高水压的太阳能热水器等贮水式热水器。

本实用新型的有益效果是它即省去了气泵又降低了成本，节约了电能还避免了气泵工作时的噪音，在内胆中的水加热后即便停电停水也可利用蓄存的能量继续工作，水气罐内蓄存的水对于经常停水或水压不足的地方非常有用，还可以利用水气罐提供高压力大流量的水流冲洗卫生间内的排便器具，可节约大量用水。由于水位计、气罐、水气罐等可以制成水位计配套组件同普通电热水器组合成蓄能气压式热水器，更降低了成本，扩大了应用范围，提高了经济效益和社会效益。

附图说明

下面结合附图和实施例予以详细说明：

图1是单蓄能热水器的结构示意图。

图2是第一种组合式热水器的结构示意图。

图3是图2的AA剖视图。

图4是第二种组合式热水器的结构示意图。

图5是带有气罐的单蓄能热水器的结构示意图。

图6是第三种组合式热水器的结构示意图。

图7是蓄补能热水器的结构示意图。

图8是第四种组合式热水器的结构示意图。

图9是图8的CC剖视图。

图10是蓄补能式太阳能热水器的结构示意图。

图11是图10的FF处的剖视图。

图12是蓄补能式电冰箱余热热水器的结构示意图。

图13是流量式水位计的结构示意图。

图14是电学式水位计的结构示意图。

图15是浮力式水位计的探头部分的结构示意图。

图16是波纹管式减压阀的结构示意图。

下列各图中，1.内胆，2.内胆顶孔，3.内胆底孔，4.水位计，5.进水阀，6.出水阀，7.气罐，8.水气罐，9.水气罐底孔，10.水气罐顶孔，11.电加热器，12.安全阀。

具体实施方式

图1中的实施例是这样的，它包括有流量式水位计4和在其底孔3有出水阀6的内胆1，内胆底孔3还通过水位计4和进水阀5同自来水管连通，内胆1的进水孔和出水孔共用底孔3，自来水进入内胆后将其中的空气向顶部压缩，这时空气也蓄存了压缩能量，当内胆中的水达到了所需的水位时关闭进水阀，电加热器11开始工作，电加热器最好靠近内胆底部。加热过程中也附带蓄存了空气热膨胀的能量，这种能量对于提高内胆中余水较少时的出水压力特别有利，内胆上最好也装有安全阀12。用热水时开启出水阀6，内胆中蓄存的能量转换成出水压力让热水顺利流出，这种实施例也可以由普通电热水器同水位计4、进水阀5、内胆顶孔2的堵头201等配套件构成。内胆也最好有一根低位置的镁棒，如果原来安装镁棒17的位置较高，可将其制成向下弯曲的。内胆底孔同出水阀6之间也可有减压阀601用于稳定出水压力。

图2-3中是由类似图1中的实施例同普通电热水器组合在一起的热水器，它可根据需要或季节的变化选择其中的出水方式。它包括有截止阀15的“直读式”水位计4和在其底孔3有出水阀6的内胆1，内胆底孔通过进水阀5同自来水管连通，内胆还有装有顶孔出水阀16的顶孔2。它作为单蓄能热水器应用时，可先关闭顶孔出水阀16，从出水阀6出水。当它作为普通电热水器工作时则关闭出水阀6，开启顶孔出水阀16即可装满水实现顶部出水。如果再转换成单蓄能热水器时则可关闭进水阀5和截止阀15(该阀是为了防止虹吸)，开启出水阀6和顶孔出水阀16将内胆中的水放(用)完，让空气充分进入再关闭顶孔出水阀16、出水阀6，再开启截止阀15和进水阀5，自来水到达所需的水位时关闭，又完成了转换。为了改善内胆中的冷热水不均匀的状况还可在电加热器11的水平外围增加横截面为L形的导流板13，利用热水上浮的原理可以让底部的水和较远处底部的水流向电加热器11，起到搅拌的作用。它的直读式水位计是一根通过截止阀15串连在内胆顶孔2和底孔3之间的透明导管，该导管上或背景位置上可以有显示水位的刻度。

图4中的实施例是由图1中的改变而成，其工作过程同图2基本类似，它也是组合式热水器，它的内胆1还有装有通气阀22和通过顶阀21同出水阀6连通的顶孔2，在底孔3和出水阀6之间还串联了底阀19，顶孔2和底孔3的出水共用出水阀6，进水阀则由手动进水阀5和电磁进水阀501组成，电磁进水阀501由“电学式”水位计兼水位控制器自动控制进水量和防无水干烧。“防无水干烧”最好采用只有在电加热器11浸没在水中时才能接通电源的联锁方式。内胆的底部最好装一根镁棒17。在自来水压较高的地方，例如超过0.4MPA，也可在进水之前加一个减压阀18，也可通过增加内胆的耐压性能或设置安全阀的方法适应高压力而不用减压阀18。通气阀22也可有气泵接口兼作预压阀。

图5中的实施例同图2-3中的也基本相同，其不同的是它还包括其底孔71同内胆顶孔2连通的气罐7，最好在底孔71和内胆顶孔2之间还串有预压阀72和由单向阀和减压阀组成的单向减压阀73，它的水位计4则是通过测量内胆底孔3和内胆顶孔2两端压力差的“差压式”水位计，气罐7的表面也可以有保温层70。当内胆的容积确定时，气罐的容积可根据自来水的压力来确定，自来水的压力越高可采用越小的容积，当然也可用“预压”来达到“水气压平衡”，其操作方法是：内胆进水后将空气挤向气罐7，再将进水阀5、预压阀72关闭，再开启出水阀6、顶孔阀16(这时作为通气阀用)将内胆中的水放出，让空气充分进入内胆后再关闭，再开启进水阀5和预压阀72，自来水再次进入内胆，如果水注满内胆后还继续进入气罐7，说明“预压”不足，可再“预压”一次，如果不能注满内胆则说明“预压”过度，可将顶孔阀16放一点气即可调整到“水气压平衡”。

图6是以图4中实施例为基础的改进的热水器，在它的内胆1的轴线上还有一个带有电加热器112的第二内胆101，该内胆的进水孔(进出水共用底孔)还通过第二进水阀502同自来水管连通及还通过第二底阀191同出水阀6连通。它的两个内胆互相作为水气罐，其容积最好相等，通气阀22最好还可作为预压阀用。其工作过程还是以自来水压0.1MPA时为例，当需用热水是内胆1容积的三分之一时，可先开启进水阀501，自来水到达所需热水水位时关闭，再开启第二进水阀502，大约水达到第二内胆101容积三分之二时可达到“水气压平衡”，加热后开启底阀19、出水阀6即可出热水。当内胆1中的热水用完关闭出水阀6时，第二内胆101也大致注满了自来水。如果下一次需要整个内胆的热水，只要加热第二内胆101中的水，关闭第二进水阀502、开启进水阀501、第二底阀191，出水阀6即可出热水。如果还是只需要内胆1容积三分之一的热水则可开启进水阀501，第二内胆101中的水位较高的水会通过第二进水阀502、进水阀501流进内胆1，当达到所需水位时关闭进水阀501，再加热内胆1中的水，这就又完成了用热水前的准备工作。以上是以蓄补能热水器方式工作的。如果关闭底阀19、第二底阀191开启顶阀21，那么，热水就可以经过顶孔2、顶阀21、出水阀6出水，它就成了一台双胆的普通电热水器。为了方便操作最好将它的出水阀6、底阀19、第二底阀191和顶阀21制成联动的组合阀。水位计4是利用两端压力差工作的直读式水位计。

图7中的实施例的结构和工作过程是这样的：自来水连通后先通过水气罐进水孔90进入水气罐8，其中的空气通过水气罐顶孔10、内胆顶孔2进入内胆1，当内胆和水气罐的容积大致相等、自来水压为0.1MPA时，水气罐大致装满水后即可达到“水气压平衡”，自来水也停止进水，当需用热水时，可开启电磁进水阀5，水就可以从高水位的水气罐经过其底孔9、电磁进水阀5、内胆底孔3进入低水位的内胆1，内胆中的空气又从其顶孔2、水气罐顶孔10进入水气罐8，水被加热后放热水的过程中水气罐中的能量降低、压力也降低，自来水又可以进入水气罐进行补充，当内胆1中的热水用完及时关闭出水阀6，这时水气罐8也注满了冷水，又可以进行下一次工作循环。如果自来水压较高时最好采用“预压”的方法，这可以在内胆顶孔2同水气罐顶孔10之间增加预压阀72、在内胆顶孔2增加可通大气的通气阀22。还是按上述工作状况举例，当自来水为0.2MPA时，水气罐装满水后就不能达到“水气压平衡”，自来水还可继续进入水气罐顶孔10、内胆顶孔2再进入内胆1，自来水大约再进入内胆容积的3分之1时会停止进水，再将电磁进水阀5开启，水气罐中的水又会流入内胆1，流满后即关闭，再关闭预压阀72，开启出水阀6和通气阀22将内胆1中的水放完，让空气充分进入内胆后再关闭出水阀6和通气阀22，开启预压阀72，这时水气罐8内的气压下降，自来水又可进入，直到大致注满时可达到“水气压平衡”停止进水。需用热水时再开启电磁进水阀5，水气罐中的水又流入内胆，完成加热前的准备工作。如果仍然是上述工作状况，而自来水压在0.3MPA以上，则可依次增加“预压”次数即可实现“水气压平衡”。还可以用外接气泵来代替这种方法，例如用汽车轮胎充气泵，自行车轮胎手动泵(打气筒)等从通气阀22向内注入空气达到“预压”的目的。如果将水气罐的容积做得较大一些也可以起到“预压”的效果，如在自来水为0.2MPA时，水气罐的容积大约是内胆的两倍，在0.3MPA时是内胆的3倍，其缺点是体积较大。“预压”的压力最好按安装地方的自来水正常压力的峰值确定。水气罐8还可以有可同排便器具(马桶，便池)连通的大直径底孔81和冲冼阀82，这种冲水结构最好是一种近似定容积冲水结构，它是在水气罐内进水孔90处和大直径底孔81处隔(围)一个顶部敞开的小腔室80，它的容积可根据需要确定其大小，如：4升或6升等，该容积可加入水气罐的容积中。它是这样工作的：当水气罐8进水时先将小腔室80注满才从其顶部溢出再流入水气罐的其它部位，因冲冼阀82放水冲洗时是大流量瞬间排出小腔室80中的水，自来水进水的流量相对要小得多，来不及补充，这就实现了近似定容积排水。为了防止停水倒流最好在自来水管上增加止回阀14。如果水位计和水气罐8、电磁进水阀5等组成“水位计配套组合件”，那么它应有可同普通电热水器内胆连通的管接头23、25、37。

图8-9中的实施例是以图7为基础的组合式热水器，它的水气罐中有电加热器112和在外表有保温层，让它成了第二内胆101，它同自来水管之间还串联了第二进水阀501，其顶孔还有通气阀22和通过顶阀21同出水阀6连通，内胆1的底孔同出水阀6之间还串联了底阀19.当它作为蓄补能热水器用时，可开启第二进水阀501、进水阀5、底阀19、，内胆1中的水到达所需的水位后关闭进水阀5，加热器11加热后可从出水阀6放出热水。如果再关闭底阀19、开启顶阀21，那么就可成为从第二内胆101的顶孔203出水的普通电热水器。当需要最大容量热水时可以同时开启进水阀5让两个内胆同时提供热水。通气阀22最好也可作为进气的预压阀用。如果着重于缩小体积，也可将第二内胆101缩小，例如，它只有内胆1容积的二分之一，但这样最好设置防止第二内胆101水满后进入内胆1的装置，例如在第二内胆101中增加水满后即关闭进水的浮球阀或用水位控制器控制(电磁)进水阀501关闭进水等。这种内胆1的前二分之一出水时可以获得“补能”，后二分之一只能靠“蓄能”提供出水压力。顶阀21和底阀19可由两位三通阀代替。为了简便图中未画出水位计。

图10-11是蓄补能热水器应用在太阳能热水器上的实施例，它的工作原理过程同图7相似，这种太阳能热水器应能承受自来水的压力，特别是集热器103和各连接处的密封耐压性能应可承受自来水的压力。为了提高集热器的密封耐压性能还可以用金属材料制成。这种实施例更适合因居住条件限制只能安装在阳台上或庭院里的承压式太阳能热水器。

图12中的实施例，它包括一台电冰箱和绕在电冰箱压缩机30外的吸热器31(可参阅申请号2005200977944、名称为电冰箱余热热水器及水冷式电冰箱的中国专利)，吸热器31通过温控三通阀32、33同内胆1和冷却水箱34组成热虹吸集热系统和散热系统，还有一个由出水阀6、内胆1、水气罐8及三通阀35组成的供排水系统，它的冷却水箱34和水气罐8连为一体，这样可以增强散热效果简化结构，图中虚线以上为水气罐8，以下为冷却水箱34，它的供排水系统的工作原理和过程同图7的实施例基本相同，略有不同的是用三通阀35代替了进水阀，水位计4是两端连通在内胆底孔和冷却水箱底孔的直读式水位计。

图13是一种类似家用水表的“流量式”水位计，它包括有壳体37和在其壳体中有可驱动一组减速齿轮39及数字表盘40的水力叶轮38，它的不同之处主要是它可双向转动显示计量，例如进水时指针从0到60升，出水时则从60升又回到0。当它制成配套组合件时，壳体两端也应制成可同普通电热水器内胆进出水底孔连接的管接头36。它应该用耐热材料制造。

图14中是一种“电学式水位计”，它的工作原理和结构同普通太阳能热水器中的水位计类似，当它制成配套件时，它的连接接头是可同普通电热水器内胆的底部排污孔连接的管接头401，它的探头402是可伸进其排污孔的电极。

图15中的实施例是一种简单的浮力式水位计兼水位控制器的探头部分，它有可伸进蓄能气压式热水器内胆中的密封壳体48，其中有若干个干簧管47，壳体48外有镶有磁环50的浮力圈49，浮力圈随水位上下移动控制干簧管通或断。干簧管47的引出线可接发光二级管等显示器件，也可接电加热器或通过继电器接电加热器可同时显示水位和防止无水干烧。

图16中是一种“波纹管”式减压阀，它包括有出水孔67和阀口62的阀体60及装在阀体内的波纹膜片65和波纹管61，装在波纹膜片65下面的波纹管61是控制阀口62开启大小的阀芯，波纹膜片上面是水压室64，该波纹膜片的接触水的面积大于波纹管的接触水的面积，阀体的出水口67有小孔66同水压室64连通，在阀盖上最好还有调节螺钉63。该减压阀是这样工作的：当水压较低时，波纹管61在弹力的作用下阀口62开启，当出水压力增大时，水压室内的压力也增大，因波纹膜片上面的压力大于下面的压力，因此波纹管向下运动减少阀口62的间隙，降低出水孔67的压力，当降压过低时，波纹管61又回弹增大阀口62的间隙，提高出水压力，以此来减压或保证稳定的出水压力。该减压阀用于内胆的出水时应采用耐热材料制造，如耐热的塑料或金属等。

Claims (9)

1.一种蓄能气压式热水器，它包括有水位计和在其底孔有出水阀的内胆，内胆进水孔通过进水阀同自来水管连通，其特征是：内胆通过进水阀同自来水管连通后构成封闭的密封容器。

2.如权利要求1所述的蓄能气压式热水器，其特征是：它的内胆还有装有通气阀及通过顶阀同出水阀连通的顶孔，底孔同出水阀之间还串联了底阀。

3.如权利要求2所述的蓄能气压式热水器，其特征是：它的内胆的轴线上还有一个带有电加热器的第二内胆，该内胆进水孔通过第二进水阀同自来水管连通及底孔通过第二底阀同出水阀连通，两内胆的顶孔也连通。

4.一种蓄能气压式热水器，它包括有水位计和在其底孔有出水阀的内胆，内胆的进水孔通过进水阀同自来水管连通，它还有其底孔同内胆顶孔连通的气罐，其特征是：内胆和气罐等同自来水管连通后构成封闭的密封容器。

5.如权利要求4所述的蓄能气压式热水器，其特征是：它的内胆顶孔与气罐底孔之间还有单向减压阀。

6.一种蓄能气压式热水器，它包括有水位计和在其底孔有出水阀的内胆，它还有其顶孔同内胆顶孔连通的水气罐，其特征是：该水气罐的最低水位高于内胆的最高水位，它还有底孔通过进水阀同内胆的进水孔连通，它的进水孔同自来水管连通，内胆和水气罐等同自来水管连通后构成封闭的密封容器。

7.如权利要求6所述的蓄能气压式热水器，其特征是：它的内胆顶孔与水气罐顶孔之间还串联了预压阀。在内胆顶孔同预压阀之间还有一端通大气的通气阀。

8.如权利要求6所述的蓄能气压式热水器，其特征是：它的水气罐有电加热器和保温层，让它成为第二内胆，该内胆进水孔同自来水管之间还串联了第二进水阀，其顶孔有通气阀和通过顶阀同出水阀连通，内胆底孔同出水阀之间还串联了底阀。

9.如权利要求6或7所述的蓄能气压式热水器，其特征是：它的水气罐还有可同排便器具连通的大直径底孔和冲洗阀。

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