CN202581772U - 高温高压电热水器 - Google Patents

Abstract

一种高温高压电热水器，包括外壳（16）、内胆（10）、主发热管（14）和控制器，外壳（16）与内胆（10）之间设有保温层（9），内胆（10）设有进水管（5）和出水管（15），其特征在于：所述内胆（10）中安装有连接内胆（10）两端的强化杆（13）。由于本实用新型在内胆中安装有连接内胆两端的强化杆，强化杆提高了内胆的抗承压能力和防爆能力，使其适应高温高压的加热方式，单位质量的水贮存了更多的能量，故与现有储水式电热水器的内胆相比，在贮存相同热量的情况下，它能缩小现有储水式电热水器的体积，降低材料成本，提高其热水输出率和单位容积的贮能能力。

Description

高温高压电热水器

技术领域

本实用新型涉及一种高温高压电热水器。 

背景技术

目前的电热水器根据国标定义范围可分为二类：一是储水式电热水器，另一类是快速电热水器，若结合即将发布的的储水快热组合式电热水器，则总有可分为三种类型。 

其中，储水式电热水器在现实应用中存在以下缺陷：储水式电热水器受内胆的结构性能限制，最高储水温度一般仅能维持在75℃，其贮能能力主要依赖于储水箱容积的大小，储水箱容积越大则可贮存越多的热量，但储水箱体积增大，不仅增加了产品的材料成本，而且会导致热水器在低负荷条件下预热时间超长；此外，根据热水输出率的计算方法，储水箱容积增大，会降低热水器的热水输出率。这样成本高、效果差的缺陷已无法满足现代人的生活快节奏与节能要求。为了克服上述缺陷，本申请对高温高压电热水器进行了研制。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种高温高压电热水器，它能缩小现有储水式电热水器的体积，降低材料成本，提高其热水输出率和单位容积的贮能能力。 

水的贮能能力，无论是生活水或其它用途的水，在液相状态的贮能能力要高于气相状态下的贮能能力。若液相状态下的比热容是“1”，而气相状态下其参数肯定小于“1”，比热容之大小是衡量吸热能力大小的重要参数，反之也可认为是单位质量贮能效率高低之标准。如果说目前储水式电热水器的容积贮能能力不足导致热水供应能力无法适应需求之缺陷是核心问题，还不如说是其储热方式上有技术原理应用之滞后性。 

现本申请的技术原理是利用高压的方式，控制高温时水的相变，即使水的沸点升高，从而达到高贮能的目的。其基本要点如下： 

①在封闭的环境条件下，利于水在电热元件的加热下，产生的气化压造成系统自行增压，这种环境增压将有效提高水的相变温度，从而达到高温高压高贮能的目的，也是重点核心。

②温度与增压之间的关系符合Antoiner公式： 

ln（P）=9.3876-3826.36(T-45.47)

③应用上述原理达到的目的是：小体积容积状态下大贮能的电热水器变为现实。改变依靠储水体积大小为储能为主的方式，使介质的贮能能力有质的改变。实例比对：

现有储水式电热水器的贮能能力：按容积为40L，电热元件对水预热的温度为75℃，热水输出率按80%计算，则此时它的总贮能为:

e=40000*75*80%=2.4E6Cal

本申请的高温高压电热水器的贮能能力:按容积为18L，在高压的控制下，其温度为140℃，此时它的总贮能为：

e=18000*140=2.8E6Cal

经上述计算，它们的容积比是2:1，而贮能比是2.4:2.8，由此可见，两者贮能量的改变不是成简单的线性比值，但明显发现本申请的高温高压电热水器容积变小了，贮能量却变大了，其过程与原理的应用和最终的效果是本申请之特征。

要使电热水器内的水温超过100℃，只要将置于封闭的环境加热，水在被加热过程中产生的蒸汽压提高了封闭环境中的气压，从而提高了水的沸点，使单位质量的水能贮存更多的热量，达到高贮能效果，但必须要求内胆的结构和性能必须能够承受如此的高温高压。 

为此，本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种高温高压电热水器，包括外壳、内胆、主发热管和控制器，外壳与内胆之间设有保温层，内胆设有进水管和出水管，其中内胆中安装有连接内胆两端的强化杆。 

优选的，强化杆连接内胆中轴线的两端，内胆中轴线的两端分别设有内胆第一通孔和内胆第二通孔，强化杆通过内胆第一通孔、内胆第二通孔贯穿内胆并与内胆密封固定连接。强化杆为螺栓，内胆第二通孔设有内螺纹，强化杆的螺杆与内胆第二通孔螺纹连接，强化杆的螺帽与内胆第一通孔之间设有第一密封圈。进一步地，强化杆为空心杆（即空心螺栓），杆体表面设有散热通孔，散热通孔沿杆体表面螺旋设置或同轴设置或同心设置，主发热管安装在强化杆内，螺栓的螺杆底部设有开口，主发热管安装在底板上，底板封闭开口，底板与开口之间设有第二密封圈。 

所述底板的外表面安装有内胆温控器，主发热管水平位置最高的发热点紧贴底板的内表面并与内胆温控器的探测面相对。 

优选的，进水管上设有预热加热器以及驱动预热加热器的感应器，还设有与进水管连通的进水过滤器、止回泄压阀。 

所述预热加热器主要由容腔和预热管组成，预热管设于容腔内，容腔与进水管连通。容腔的进水口位于容腔的下部，出水口位于容腔的上部。预热加热器还设有预热温控器，预热温控器安装在容腔外表面，预热管水平位置最高的发热点紧贴的容腔内壁并与预热温控器的探测面相对。 

所述进水过滤器主要由直流电源、镁管、不锈钢棒和通心套组成，通心套内外壁分别设有内螺纹和外螺纹，通心套的壁还设有通水间隙，镁管与通心套的外螺纹连接，不锈钢棒与通心套的内螺纹连接，不锈钢棒套于镁管内且两者之间留有水道，通水间隙与水道连通，直流电源一端与镁管电连接，直流电源的另一端与不锈钢棒电连接。进水过滤器还设有绝缘套管，镁管、不锈钢棒和通心套安装在绝缘套管内，绝缘套管与镁管、通心套紧密连接。进水过滤器还设有定时倒相控制器，定时倒相控制器与直流电源电连接成独立回路。 

优选的，进水管的出水口位于内胆的上部，出水管的进水口位于内胆的下部且出水管的最高液面不低于内胆的最高液面。 

优选的，内胆、强化杆均由不锈钢材料制成，进水管和出水管的管壁均由复合材料制成，复合材料的内层为玻纤材料，复合材料的外层为不锈钢材料。保温层为真空保温层或保温材料层。 

本实用新型同背景技术相比所产生的有益效果： 

1、由于本实用新型在内胆中安装有连接内胆两端的强化杆，强化杆提高了内胆的抗承压能力和防爆能力，使其适应高温高压的加热方式，单位质量的水贮存了更多的能量，故与现有储水式电热水器的内胆相比，在贮存相同热量的情况下，它能缩小现有储水式电热水器的体积，降低材料成本，提高其热水输出率和单位容积的贮能能力。

2、主发热管安装在强化杆中，即主发热管在内胆的中轴线上，使主发热管产生的热量从内胆中轴线向四周辐射，在水中以气泡对流的形式发生热交换，形成的温度场具有较佳的均温性，同时由于内胆的体积较小，能使内胆中的水温趋于一致。 

3、进水管上设置预热发热器，内胆设有主发热管，这种二级分段加热的方式作用是胆外预热能防止低温水直接进水内胆，而导致加热过程中在内胆产生太多的蒸汽，使内胆中的蒸汽压太高，进而使内胆因承压不足而损坏。 

4、在进水管上设置进水过滤器，能避免在内胆中安装镁棒时，既能防止主发热管被腐蚀，延长主发热管的使用寿命，还能降低了内胆漏水的风险。 

5、止回泄压阀具有泄压和止回双重功能件，即在超压时除了具有泄压功能外，还能控制水流的单向流动，以防止高压状态时发生水的倒流现象。 

6、出水管的进水口位于内胆的下部能防止蒸汽从出水管溢出，保证从出水管出来的都是水，出水管的最高液面不低于内胆的最高液面，根据连通器原理，能保证内胆能注满水，进水管的出水口位于内胆的上部，与出水管的进水口保持足够远的距离，能保证热水器的热水输出率。 

附图说明：图1为本实用新型的结构剖视图； 

图2为内胆10、强化杆13、主发热管14的连接结构放大图；

图3为内胆10、强化杆13、主发热管14的连接结构分解图；

图4为预热加热器1的结构示意图；

图5为进水过滤器2的装配状态结构示意图；

图6为进水过滤器2的分解状态结构示意图；

图7为通心套2c的立体结构示意图；

图8为通心套2c的半剖结构图。

具体实施方式：如图1图2和图3所示，本实施例的高温高压电热水器，包括外壳16、内胆10、主发热管14和控制器，外壳16与内胆10之间设有保温层9，内胆10设有进水管5和出水管15，内胆10中安装有连接内胆10两端的强化杆13。为使内胆10获得最佳的强度和承压防爆能力，强化杆13连接内胆中轴线的两端。内胆中轴线的两端分别设有内胆第一通孔17和内胆第二通孔18，强化杆13通过内胆第一通孔17、内胆第二通孔18贯穿内胆10并与内胆10密封固定连接。具体连接方式是强化杆13为螺栓，内胆第二通孔18设有内螺纹，强化杆13的螺帽与内胆第一通孔17之间设有第一密封圈4，强化杆13的螺杆与内胆第二通孔18螺纹连接。 

内胆10顶部安装有探测水温的水温控制器11。外壳16与内胆10之间设有保温层9，保温层9可以是真空保温层或发泡塑料层或其他保温材料层，还可以是上述的单种形式或多种复合形式。 

主发热管14安装在内胆的中轴线能保证内胆中的水温获得最佳的均温性，为此，强化杆13为空心螺栓，螺杆的表面设有散热通孔131，散热通孔131沿杆体表面螺旋设置或同轴设置或同心设置，主发热管14安装在强化杆13内。具体安装方式是强化杆13的螺杆底部设有开口132，主发热管14安装在底板3上，底板3封闭开口132，底板3与开口132之间设有第二密封圈12；同时在内胆10在内胆第二通孔18的外围设有带内螺纹的外法兰8，先将第二密封圈12套在开口132上，再将带底板3的主发热管14装进强化杆13内，然后将具有外螺纹的内法兰7旋于外法兰8内，压紧底板3、第二密封圈12以及开口132，使其密封连接。 

在热水器工作状态下，内胆10中为高温高压环境，即使水阀打开，也存在自来水无法进入内胆10的可能性，内胆中的水无法及时补充，存在内胆10中的液面低于主发热管14工作面的情况，主发热管14存在干烧的风险，因此，为保障主发热管14的使用安全与寿命，底板3的外表面安装有内胆温控器6，主发热管14水平位置最高的发热点紧贴底板3的内表面并与内胆温控器6的探测面相对。内胆温控器6是突跳式温控器，这种紧贴式探测，能有效提高内胆温控器6的反应速度。 

此外，进水管5上设有预热加热器1和驱动预热加热器1的感应器，还设有与进水管5连通的进水过滤器2和止回泄压阀，止回泄压阀的动作参数与内胆10中的压力大小相配套。 

水在进入内胆10前经预热加热器1预热，这能降低水在内胆10中的温升幅度，从而降低内胆10中的压力升幅，由于内胆10承受的压力小了，因而可延长内胆10的使用寿命，同时降低了爆炸风险，进一步提高了热水器的产品安全性。如图4所示，预热加热器1主要由容腔1a和预热管1b组成，预热管1b设于容腔1a内，容腔1a与进水管5连通。容腔1a的进水口1a1位于容腔1a的下部，出水口1a2位于容腔1a的上部。预热加热器1还设有预热温控器1c，预热温控器1c安装在容腔1a外表面，预热管1b水平位置最高的发热点紧贴的容腔1a内壁并与预热温控器1c的探测面相对。这种紧贴式探测，同样有效提高预热温控器1c的反应速度。 

由于自来水中存在大量水垢和矿物质，传统电热水器的内胆中一般安装有镁棒，以防止发热管被腐蚀，延长发热管的使用寿命，但这种结构，更换镁棒时，需要对内胆进行拆卸，麻烦费时，而且镁棒安装需要安装孔，直接增加了内胆漏水的风险。为此，本实施例在进水管5中安装进水过滤器2，在水进入内胆10前，将自来水中的水垢和矿物质过滤掉，则可避免在内胆10中安装镁棒。如图4、图5、图6、图7和图8所示，进水过滤器2主要由直流电源、镁管2a、不锈钢棒2b和通心套2c组成，通心套2c内外壁分别设有内螺纹和外螺纹，通心套2c的壁还设有通水间隙2d，镁管2a与通心套2c的外螺纹连接，不锈钢棒2b与通心套2c的内螺纹连接，不锈钢棒2b套于镁管2a内且两者之间留有水道2e，通水间隙2d与水道2e连通，直流电源一端与镁管2a电连接，直流电源的另一端与不锈钢棒2b电连接。进水过滤器2还设有绝缘套管2f，镁管2a、不锈钢棒2b和通心套2c安装在绝缘套管2f内，绝缘套管2f与镁管2a、通心套2c紧密连接。直流电源使镁管2a与不锈钢棒2b在内部形成直流电解场，耐腐蚀性能良好的不锈钢棒2b作为阳极，镁管2a作为阴极，这样能使阳极发生氧化反应而阴极发生还原反应，水中的碳酸盐成分无论是Ca或Mg或其他杂质均有效地地被镁管2a吸收。由于阴极极板长期积垢会导致吸附力下降，因此进水过滤器2还设有定时倒相控制器2g，定时倒相控制器2g与直流电源电连接成独立回路，它按一定周期的规律进行倒相，倒相后直流电源的正极与不锈钢棒2b电连接、负极与镁管2a电连接，此时镁管2a作为阳极发生氧化反应、不锈钢棒2b发生还原反应，实现自动反清洗功能。 

本实施例中，内胆10、强化杆13均由不锈钢材料制成，而进水管5和出水管15由于需要承受高温高压，因此其管壁均需由复合材料制成，复合材料的内层为玻纤材料，复合材料的外层为不锈钢材料，同时利用水电阻法的基本原理实现泄漏电流的衰减从而达到保护的功能。此外，进水管5的出水口位于内胆10的上部，出水管15的进水口位于内胆10的下部且出水管15的最高液面不低于内胆10的最高液面。出水管15的进水口位于内胆10的下部能防止蒸汽从出水管溢出，保证从出水管出来的都是水，出水管15的最高液面不低于内胆10的最高液面，根据连通器原理，能保证内胆10能注满水，进水管5的出水口位于内胆10的上部，与出水管15的进水口保持足够远的距离，能保证热水器的热水输出率。 

本实用新型只要作适当的结构调整，即可变成欧洲现流行的家用草坪蒸汽消毒机、牧场草坪蒸汽消毒机，或其他高温消毒机，以替代药剂消毒。 

Claims (18)

1.一种高温高压电热水器，包括外壳（16）、内胆（10）、主发热管（14）和控制器，外壳（16）与内胆（10）之间设有保温层（9），内胆（10）设有进水管（5）和出水管（15），其特征在于：所述内胆（10）中安装有连接内胆（10）两端的强化杆（13）。

2.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述强化杆（13）连接内胆中轴线的两端，内胆中轴线的两端分别设有内胆第一通孔（17）和内胆第二通孔（18），强化杆（13）通过内胆第一通孔（17）、内胆第二通孔（18）贯穿内胆（10）并与内胆（10）密封固定连接。

3.根据权利要求2所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述强化杆（13）为空心杆，杆体表面设有散热通孔（131），主发热管（14）安装在强化杆（13）内，散热通孔（131）沿杆体表面螺旋设置，或同轴设置，或同心设置。

4.根据权利要求3所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述内胆第二通孔（18）设有内螺纹，强化杆（13）为螺栓，强化杆（13）的螺杆与内胆第二通孔（18）螺纹连接，螺杆底部设有开口（132），主发热管（14）安装在底板（3）上，底板（3）封闭开口（132），底板（3）与开口（132）之间设有第二密封圈（12）；强化杆（13）的螺帽与内胆第一通孔（17）之间设有第一密封圈（4）。

5.根据权利要求4所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述底板（3）的外表面安装有内胆温控器（6），主发热管（14）水平位置最高的发热点紧贴底板（3）的内表面并与内胆温控器（6）的探测面相对。

6.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水管（5）上设有预热加热器（1）以及驱动预热加热器（1）的感应器。

7.根据权利要求6所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述预热加热器（1）主要由容腔（1a）和预热管（1b）组成，预热管（1b）设于容腔（1a）内，容腔（1a）与进水管（5）连通。

8.根据权利要求7所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述容腔（1a）的进水口（1a1）位于容腔（1a）的下部，出水口（1a2）位于容腔（1a）的上部。

9.根据权利要求7所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述预热加热器（1）还设有预热温控器（1c），预热温控器（1c）安装在容腔（1a）外表面，预热管（1b）水平位置最高的发热点紧贴的容腔（1a）内壁并与预热温控器（1c）的探测面相对。

10.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水管（5）上设有与进水管（5）连通的进水过滤器（2）。

11.根据权利要求10所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水过滤器（2）主要由直流电源、镁管（2a）、不锈钢棒（2b）和通心套（2c）组成，通心套（2c）内外壁分别设有内螺纹和外螺纹，通心套（2c）的壁还设有通水间隙（2d），镁管（2a）与通心套（2c）的外螺纹连接，不锈钢棒（2b）与通心套（2c）的内螺纹连接，不锈钢棒（2b）套于镁管（2a）内且两者之间留有水道（2e），通水间隙（2d）与水道（2e）连通，直流电源一端与镁管（2a）电连接，直流电源的另一端与不锈钢棒（2b）电连接。

12.根据权利要求11所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水过滤器（2）还设有绝缘套管（2f），镁管（2a）、不锈钢棒（2b）和通心套（2c）安装在绝缘套管（2f）内，绝缘套管（2f）与镁管（2a）、通心套（2c）紧密连接。

13.根据权利要求11所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水过滤器（2）还设有定时倒相控制器（2g），定时倒相控制器（2g）与直流电源电连接成独立回路。

14.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水管（5）上设有止回泄压阀。

15.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水管（5）的出水口位于内胆（10）的上部，出水管（15）的进水口位于内胆（10）的下部且出水管（15）的最高液面不低于内胆（10）的最高液面。

16.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述内胆（10）、强化杆（13）均由不锈钢材料制成。

17.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述进水管（5）和出水管（15）的管壁均由复合材料制成，复合材料的内层为玻纤材料，复合材料的外层为不锈钢材料。

18.根据权利要求1所述的高温高压电热水器，其特征在于：所述保温层（9）为真空保温层或保温材料层。

Images