CN202501620U

CN202501620U - 一种节能型三温输出沸水器

Info

Publication number: CN202501620U
Application number: CN 201120531469
Authority: CN
Inventors: 许志伟; 廖祖维
Original assignee: Guangzhou HKUST Fok Ying Tung Research Institute
Current assignee: Guangzhou HKUST Fok Ying Tung Research Institute
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2021-12-15

Abstract

本实用新型涉及一种节能型三温输出沸水器，其包括补水装置、电加热装置、热泵循环系统和换热器，换热器和热泵分别用于从沸水和温水中回收热量予待加热新鲜补水，其特点在于将高温杀菌后的沸腾水以热、温、冷三种温度输出，满足即时饮用需求。本实用新型所述的节能型三温输出沸水器将沸腾水即时输出或分段冷却，分别得到热水、温水和冷水。同时通过换热器和热泵分别将两段冷却过程释放的热量用于加热新鲜补水，大大降低了高温杀菌消耗的能量。本实用新型所述的节能型三温输出沸水器将冷/热水换热器与热泵系统中的压缩机、蒸发器、冷凝器进行组合，在安装多通路阀门后，可即时输出热、温、冷三种水温的饮用水。

Description

一种节能型三温输出沸水器

技术领域

本发明涉及一种沸水器，具体涉及一种节能型三温输出沸水器。

背景技术

在中国大部分地区新鲜水（自来水）并不适于直接饮用。自来水通常需要沸腾消毒后才可饮用。实际上高温的沸水并不适于即时饮用。

直接与节能沸水器相关的美国或欧洲专利不多。这可能是因为在美国或欧洲通过加热沸腾来消毒饮用水的情况不多。与此相关的专利多数是为了水的消毒或细菌控制，比如应用于大型供水系统的美国专利[公开号US6251279B1]和国际专利申请[公开号WO0163182A1]。英国发明者发明的一种水加热装置将电热沸水器分为两个部分以使其能够精确的加热所需水量。该发明宣称与普通的电热沸水器相比具有31%的节能效果。节能型饮水装置有关的中国专利申请（公开号CN2914939），公开了一种节能电热水壶，它由壶体、壶盖、提手组成，其特点是：壶体和壶盖为双层结构，其双层结构内有隔热层，在壶体和壶盖外部涂有隔热材料。又如另一中国专利申请（公开号CN2850476），公开了一种节能快速烧水壶，包括壶体，在壶体的外侧设置有与壶体外形相适应的且与壶体顶部边沿相连接的外壳，外壳的底部为开口结构，且外壳与壶体之间形成一空腔结构，通过此空腔结构使火焰燃烧后的部分余热顺着壶体外沿继续给壶体周边加热，使壶中的水大面积的受热，这样水就会在很短的时间内烧开。现有的专利申请涉及的相关技术主要是通过改变沸水器的内部或外部结构来提升热源和被加热水之间的传热效率，比如增加沸水器的传热面积。这些现有技术增加了传热效率进而减少能量消耗、提升加热速度。但是，这些改进的节能效果有限。

再如中国专利申请（申请号CN200720101809.9）公开了一种热泵式开水、冷水饮水机，它具有由热水、开水、冷水箱组成的水箱体，其热水箱与开水箱、开水箱与冷水箱分别经配置电磁阀的水管相连通，在开水、热水、冷水箱内分别设置有电热管加热器、制冷剂式水加热管、制冷剂式水制冷管，与水箱相配置有空气换热器和能量耦合换热器，经配置转换电磁阀的制冷剂管连接压缩机、能量耦合换热器的一次端、膨胀阀、制冷管和空气换热器组成空气源热泵与空气、水源热泵，经制冷剂管连接压缩机、加热管、膨胀阀和能量耦合换热器的二次端组成人工源高温热泵。

上述专利申请采用热泵方式从冷水中吸收热量给热水。但无论其输出的冷水与热水都不需经过沸腾杀菌处理，这些饮水装置不具有对饮用水消毒杀菌的功能。因此，现有技术涉及的装置不能输出经高温处理过的三种温度的饮用水。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种节能型三温输出沸水器，本发明中沸腾水可即刻降温，并分别以热水、温水及冷水三种温度输出，具体技术方案如下。

一种节能型三温输出沸水器，包括补水装置、电加热装置、热水罐、温水罐和冷水罐，其还包括热泵循环系统和换热器，热泵循环系统包括位于循环回路中的压缩机、冷凝放热器和蒸发放冷器，所述补水装置的出水口与换热器的冷流体入口连接，换热器的冷流体出口与冷凝放热器的入水口连接，冷凝放热器的出水口与电加热装置的入水口连接，电加热装置的沸水出口分成两支路，一路与热水罐连接，另一路与所述换热器的热流体入口连接；换热器的热流体出口分成两支路，一路与温水罐连接，另一路与蒸发放冷器的入水口连接，蒸发放冷器的出水口与冷水罐连接。

作为上述节能型三温输出沸水器的优化技术方案，换热器的冷流体出口与冷凝放热器的入水口之间设有单向阀门；冷凝放热器的出水口与电加热装置的入水口之间设有单向阀门。

作为上述节能型三温输出沸水器的优化技术方案，所述补水装置包括用于装新鲜水的补水罐；所述电加热装置包括电加热器。

作为上述节能型三温输出沸水器的优化技术方案，所述加热装置中安装有用于防止出现过热或干烧的温度传感器，温度传感器串接在加热装置的开关中。

作为上述节能型三温输出沸水器的优化技术方案，电加热装置的沸水出口通过多通路阀门分成两支路；换热器的热流体出口通过另一多通路阀门分成两支路。

一种节能型三温输出沸水器，包括补水装置、电加热装置、热水罐、温水罐和冷水罐，其还包括热泵循环系统和换热器，热泵循环系统包括位于循环回路中的压缩机、冷凝放热器和蒸发放冷器，所述补水装置的出水口与冷凝放热器入水口连接，冷凝放热器的出水口与换热器的冷流体入口连接，换热器的冷流体出口与电加热装置的入水口连接，电加热装置的沸水出口分成两支路，一路与热水罐连接，另一路与换热器的热流体入口连接；换热器的热流体出口分成两支路，一路与温水罐连接，另一路与蒸发放冷器的入水口连接，蒸发放冷器的出水口与冷水罐连接。

作为上述节能型三温输出沸水器的优化技术方案，所述换热器的冷流体出口与电加热装置的入水口之间设有单向阀门。

作为上述节能型三温输出沸水器的优化技术方案，所述电加热装置的沸水出口通过多通路阀门分成两支路；换热器的热流体出口通过另一多通路阀门分成两支路。与现有技术相比，本发明将热交换器和热泵进行组合的沸水器，其换热器和热泵分别用于从沸水和温水中回收热量予待加热新鲜补水。本发明在沸点温度消毒饮水，并将其以热水、温水和冷水三种温度输出。这使得输出可即时满足多种水温需求并显著节能。具体优点和技术效果分析如下：

（1）由于补水被预热至较高的温度，加热沸腾所需时间被大大缩短并且加热器功率也大大减小。

（2）不同于传统的沸水器总有残留水在器体内，本发明能够加热精确量的饮用水。这将会产生额外的节能效果。

（3）本发明能够生产经高温消毒的饮用水，经高温消毒后可以即刻降温至可饮用的水温或者以沸点温度输出。

（4）本发明因安装了单向阀门，同时采用沸腾产生的蒸汽夹带输送高温消毒水，因此适合于低压供水的情况。

附图说明

图1为本发明的节能型三温输出沸水器的一种结构示意图。

图2为本发明的节能型三温输出沸水器的另一种结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。

如图1，一种节能型三温输出沸水器，包括水罐1、电加热器4、热水罐7、温水罐8和冷水罐9，还包括热泵循环系统和换热器2，热泵循环系统包括由压缩机12、冷凝放热器13和蒸发放冷器11构成的循环回路，水罐1的出水口与换热器2的冷流体入口连接，换热器的冷流体出口与冷凝放热器的入水口连接，冷凝放热器的出水口与电加热装置的入水口连接，电加热器的沸水出口通过多通路阀门6分成两支路，一路与热水罐连接，另一路与所述换热器的热流体入口连接；换热器的热流体出口通过另一多通路阀门10分成两支路，一路与温水罐连接，另一路与蒸发放冷器的入水口连接，蒸发放冷器的出水口与冷水罐连接。换热器的冷流体出口与冷凝放热器的入水口之间设有单向阀门14；冷凝放热器的出水口与电加热装置的入水口之间设有另一单向阀门3。

工作过程：新鲜补水存储于水罐1中或者直接由自来水供给。新鲜补水被输送到冷/热水换热器2和冷凝放热器13中分别与电加热器4中输出的沸水和热泵回路中的制冷剂换热，温度逐渐升高。升温后的新鲜补水被输送至由电加热器4提供热量的煮沸部分（即电加热装置中用于煮水的部位）。在输送管路中安装有所述另一单向阀门3以防止管路中水的倒流。在煮沸部分装有温度传感器5以防止缺水引起的煮沸部分过热。在煮沸部分后面的管路中装有多通路阀门6，沸水经过多通路阀门可以直接送入热水罐7或者送入冷/热水换热器2。沸水流经冷/热水换热器2后变为温水，温水通过多通路阀门10后可进入温水罐8或者进入蒸发放冷器11。温水在蒸发放冷器中被热泵回路中的待蒸发制冷剂冷却，降温变为冷水。蒸发放冷器11输出的冷水直接进入冷水罐9中。在热泵循环回路中，气态制冷剂经过压缩机12升温后经管路进入冷凝放热器13。制冷剂在冷凝放热器13中降温液化，后经管路送至蒸发放冷器11。蒸发放冷器中制冷剂吸热蒸发为气体后，又经管路循环回压缩机12的入口。其中，冷/热水换热器2和冷凝放热器13的位置亦可如图2所示排列，新鲜补水被输送到冷凝放热器13和冷/热水换热器2中，分别与热泵回路中的制冷剂和电加热器4中输出的沸水进行换热后，温度逐渐升高。升温后的新鲜补水被输送至由电加热器4提供热量的煮沸部分。在煮沸部分后面的管路中装有多通路阀门6，沸水经过多通路阀门可以直接送入热水罐7或者送入冷/热水换热器2。沸水流经冷/热水换热器2后变为温水，温水通过多通路阀门10后可进入温水罐8或者进入蒸发放冷器11。温水在蒸发放冷器中被热泵回路中的待蒸发制冷剂冷却，降温变为冷水。

如上即能较好的实现本发明，以下再举一个实施例。

实施例：采用图1所示工艺流程，以每小时加热沸水10升为例计算。所用补水温度为25°C，补水预热温度为80°C，沸水温度为100°C，沸水气化率1%，电加热器输入功率0.288kw，温水输出温度50°C，冷水输出温度20°C。换热器表面积0.0342m²。其中换热器表面积取总传热系数为0.02cal s^-1m^-2K^-1计算。热泵效率COP取1计算，则与不含有换热器和热泵的沸水器相比，节能率在85%左右。

Claims

1.一种节能型三温输出沸水器，包括补水装置、电加热装置、热水罐、温水罐和冷水罐，其特征在于还包括热泵循环系统和换热器，热泵循环系统包括位于循环回路中的压缩机、冷凝放热器和蒸发放冷器，所述补水装置的出水口与换热器的冷流体入口连接，换热器的冷流体出口与冷凝放热器的入水口连接，冷凝放热器的出水口与电加热装置的入水口连接，电加热装置的沸水出口分成两支路，一路与热水罐连接，另一路与所述换热器的热流体入口连接；换热器的热流体出口分成两支路，一路与温水罐连接，另一路与蒸发放冷器的入水口连接，蒸发放冷器的出水口与冷水罐连接。

2.根据权利要求1所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于换热器的冷流体出口与冷凝放热器的入水口之间设有单向阀门；冷凝放热器的出水口与电加热装置的入水口之间设有单向阀门。

3.根据权利要求1所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于所述补水装置包括用于装新鲜水的补水罐；所述电加热装置包括电加热器。

4.根据权利要求1~3任一项所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于所述加热装置中安装有用于防止出现过热或干烧的温度传感器，温度传感器串接在加热装置的开关中。

5.根据权利要求4所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于电加热装置的沸水出口通过多通路阀门分成两支路；换热器的热流体出口通过另一多通路阀门分成两支路。

6.一种节能型三温输出沸水器，包括补水装置、电加热装置、热水罐、温水罐和冷水罐，其特征在于还包括热泵循环系统和换热器，热泵循环系统包括位于循环回路中的压缩机、冷凝放热器和蒸发放冷器，所述补水装置的出水口与冷凝放热器入水口连接，冷凝放热器的出水口与换热器的冷流体入口连接，换热器的冷流体出口与电加热装置的入水口连接，电加热装置的沸水出口分成两支路，一路与热水罐连接，另一路与换热器的热流体入口连接；换热器的热流体出口分成两支路，一路与温水罐连接，另一路与蒸发放冷器的入水口连接，蒸发放冷器的出水口与冷水罐连接。

7.根据权利要求6所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于所述换热器的冷流体出口与电加热装置的入水口之间设有单向阀门。

8.根据权利要求6所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于所述补水装置包括用于装新鲜水的补水罐；所述电加热装置包括电加热器。

9.根据权利要求5~8任一项所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于所述加热装置中安装有用于防止出现过热或干烧的温度传感器，温度传感器串接在加热装置的开关中。

10.根据权利要求9所述的节能型三温输出沸水器，其特征在于所述电加热装置的沸水出口通过多通路阀门分成两支路；换热器的热流体出口通过另一多通路阀门分成两支路。