CN220793440U - 一种热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热水器领域，特别涉及一种电热水器。本实用新型的一种热水器，包括外壳、内胆、即热发热单元、蓄热发热单元、水流开关、控制单元、温度传感器、进水端、出水端；还包括换热器、泵，所述进水端、换热器、即热发热单元、出水端依次连接，构成即热加热通道；所述换热器、泵、内胆连接构成循环换热通道；所述蓄热发热单元用于加热所述内胆中的蓄热介质；所述控制单元根据热水器工作模式、水流状态、温度的一项或多项控制即热发热单元、蓄热发热单元、泵的工作状态。

Description

一种热水器

技术领域

本实用新型属于热水器领域，特别是一种电热水器。

背景技术

电储水式热水器能耗高，多人洗浴不够用，体积大不美观，水垢积累影响用水卫生，内胆承压有爆胆风险，且在高压与温度的交替变化下使搪瓷层出现微裂纹而腐蚀，使不锈内胆产生应力腐蚀等等问题。即热热水器功率大，绝大多数家庭不能安装，且大功率在冬天水量也很小，更不可能多路同时供水，体验不佳。双模速热热水器试图结合以上两者的优势做折中解决问题，但由于内胆小水温下降快，必须使用恒温阀才有可接受的洗浴体验，由于水垢、泥沙、高温高压条件等影响，恒温阀故障率高，超过市场接受范围，且速热热水器的内胆容量小，水垢积累的影响大，在水垢较严重的地方两三年就被填充了一半的容积，速热的内胆也存在与储水式一样的问题。为解决速热热水器水垢及内胆腐蚀的问题，市面上出现了换热热水器，但现有的换热方案带来了比传统热水器更大的问题，虽然解决了内胆及发热器结水垢的问题，但换热管内会结垢，结垢后导致换热不良甚至堵塞，导致无法使用，这比储水式水垢带来的影响更为致命；同时换热热水器存在换热温差，效率较低，由于换热器置于内胆之中，在关水后再开水时有一股很烫的水，甚至有烫伤人的风险，所以这类热水器也必须要恒温阀才有适用的体验，如上面所述，恒温阀故障率高。

本申请的热水器，在全面深入理解了电热水器产品和市场的基础上，开发了全新的换热方案与恒温技术，解决了上述热水器存在的问题，具有非常现实的意义

实用新型内容

为解决现有热水器技术的不足，本实用新型提供了一种新的技术方案。

本实用新型的目的是通过下面技术解决方案解决的：

一种热水器，包括外壳、内胆、即热发热单元、蓄热发热单元、水流开关、控制单元、温度传感器、进水端、出水端，还包括换热器、泵，所述进水端、换热器、即热发热单元、出水端依次连接，构成即热加热通道；所述换热器、泵、内胆连接，构成循环换热通道；所述蓄热发热单元用于加热所述内胆中的蓄热介质；所述控制单元根据热水器工作模式、水流状态、温度的一项或多项控制即热发热单元、蓄热发热单元、泵的工作状态。

可选地，所述内胆与大气连通，还包括液位感应单元、上水阀，所述液位感应单元设置在内胆或与内胆连通的部件上，用于感应内胆的液位；所述内胆通过所述上水阀与所述即热加热通道连接。

进一步地，所述上水阀通过换热器连通内胆，用于上水时排除换热器及泵中的空气。

进一步地，还包括液位管，所述液位感应单元安装在液位管中，所述液位管与内胆连通。

可选地，还包括导热片、温控开关，所述导热片两端分别与即热发热单元及蓄热发热单元或内胆热耦合，所述温控开关安装在导热片上。

可选地，所述控制单元包括调速模块，所述控制单元根据热水器温度参数控制泵的转速以调节出水温度。

可选地，还包括调流阀，所述调流阀设置在循环换热通道上，所述控制单元控制所述调流阀的开度控制泵的流量，从而控制热水器出水温度。

可选地，所述泵设置在换热器出水的一端。

有益效果

本申请公开的一种热水器及控制方法，比传统电储水式热水器卫生、节能、便利、美观、安全；比即热式对线路要求低，安装适应性好，且水量更大；并利用调节换热流量实现恒温效果，是一种全新的热水器调温方式，比传统恒温阀更稳定耐用，极具推广意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明

图1是一种热水器的结构示意图一

图2是一种热水器的结构示意图二

图3是一种热水器的结构示意图三

图4是一种热水器的结构示意图四

图5是一种热水器的结构示意图五

图中：

1、外壳2、内胆3、即热发热单元4、蓄热发热单元5、换热器501、换热器壳502、换热管6、泵7、控制单元8、水流开关9、温度传感器10、液位感应单元11、上水阀12、循环进水管13、循环出水管14、进水端15、出水端16、调流阀17、保温层18、液位管19、排气孔20、连接管21、导热片22、温控开关

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的前提下，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实用新型作进一步说明。

实施例一

一种热水器，包括外壳1、内胆2、即热发热单元3、蓄热发热单元4、水流开关8、控制单元7、温度传感器9、进水端14、出水端15，还包括换热器5、泵6，所述进水端、换热器、即热发热单元、出水端依次连接，构成即热加热通道；所述换热器、泵、内胆连接，构成循环换热通道；所述蓄热发热单元用于加热所述内胆中的蓄热介质；所述控制单元根据热水器工作模式、水流状态、温度的一项或多项控制即热发热单元、蓄热发热单元、泵的工作状态。

如图1所示，自来水从进水端14进入热水器，依次流经水流开关8、换热器5、即热发热单元3，经即热发热单元加热后从出水端15流出，此路径就是即热加热通道，此部分与普通即热热水器比较只是在即热发热单元的前端多了一个换热器。内胆2中的蓄热介质在泵6的驱动下从循环进水管12进入，流经换热器5，把热量传递给即热加热通道的自来水后再经泵6和循环出水管回到内胆2中，如此进行换热循环，相当于给冷水预热。由于经过换热后的蓄热介质温度下降，密度减小，所以从循环出水管13进入内胆后会沉在底部，把热的蓄热介质往向顶，这样在一定时间内，流进循环进水管的蓄热介质的温度都会相对稳定。这种外循环换热比把换热器安装在内胆中直接换热的结构要好得多，换热器安装在内胆中直接换热，虽然省去了泵，但会造成内胆温度持续下降，导致出水温度不稳定，即使安装了恒温阀，也会使恒温控制相对较为麻烦；另外，由于换热温差，在水流动时，经换热器流出的水温度总是比内胆中的换热介质要低，没有强制对流时甚至会低几十度，而当水流停止时，内胆中的蓄热介质有足够的时间把换热器中的水捂到一样的温度，此时用户一开花洒，就会出来一股相当烫的热水，体验非常不好，还有烫伤风险；再次，由于换热器中的自来水最终会捂到与内胆蓄热介质一样的温度，就会导致换热器流过自来水的流道结水垢，造成很快就无法正常使用。而如图1中外循环换热方式，上述问题都不存在，当关停水时，换热器中的热介质与自来水冷水温度平均后，温度一般也维持在50度以下，更何况换热器还会向外散热，不会达到结垢条件。图1中泵6安装在换热器出水的一端，这是为了让流经泵的蓄热介质为释放了热量之后的低温介质。泵6安装在换热器5进水的一端，也在本实用新型的保护范围，但这种安装方式会让泵承受高温，对高速旋转的叶轮以及磁铁、电子元件都不利。内胆中蓄热介质经过换热器5释放热能后温度会降很多，性能良好的换热器会使高温热水降到只比热水器冷水进水高几度，所以泵安装在换热器5的出水端是更好的方式。蓄热发热单元4安装在内胆2中，用于加热内胆中的蓄热介质，蓄热介质可以是水，也可以是油等其它液体。出水端15上及内胆2中安装有温度传感器9，用于感应内胆及出水温度；水流开关8可以装配在整个即热加热通道的任意位置，比如也可以设置在出水端15上，用于感应水流状态；如图1的虚线所示，水流开关、温度传感器、泵、即热发热单元、蓄热发热单元通过导线与控制单元7连接，在特殊情况下，某些元件也可以采用电磁波及机械波等方式进行无线联接，控制单元根据热水器设置的工作模式、水流状态及温度参数等对作为执行元件的泵、即热发热单元、蓄热发热单元进行智能控制。

内胆2可以采用承压或非承压结构，如采用承压结构，还需要在内胆上安装泄压装置，非承压结构则需要开孔与大气连通。承压与非承压内胆均可采用手动或自动加注蓄热介质的方式，手动加注可以在内胆上开设加注孔，从加注孔注入；或是设置一个手动阀门，阀门的一端连接内胆，另一端连接自来水，手动开启阀门加注，目视加注好之后关闭阀门。自动加注可以在自来水与内胆之间设置电磁阀或步进电机驱动的阀，由控制单元7控制，自动加注只能注入自来水作为蓄热介质。蓄热发热单元4可采用电阻加热器，也可以采用电磁加热器，电阻加热器可以安装在内胆2的内部对蓄热介质直接加热，比如采用电热管，也可以贴合在内胆外壁间接加热，比如铸铝发热盘；而电磁加热装置的电磁感应线圈则只能设置在内胆外部。

图1中热水器可以有至少两种加热模式，即热加热模式和速热加热模式，当采用即热加热模式时，蓄热发热单元4及泵6都不工作，此时进入热水器的冷水不会通过换热器获得热量，仅通过即热发热单元3对自来水加热，控制单元7可以控制即热发热单元的功率对出水进行调温。当采用速热加热模式时，蓄热发热单元4会加热内胆中的蓄热介质，当水流开关8感应到有水流动时，泵6启动，抽取内胆中的蓄热介质通过换热器5对流经换热器的自来水进行预热，经过预热的自来水再经过即热发热单元3二次加热后流出。速热模式用于在自来水温度低热水器仅使用即热无法达到洗浴要求时使用。此两种加热模式相当于集合了储水式与即热式的优点，在自来水温度较高时，内胆中的蓄热介质无需蓄热，即开即用，避免了储水式热水器散热损失；在自来水温度较低时，又能利用内胆中储存的热能，使得即热发热单元仅使用较低的功率就可以达到大水量的洗浴要求，解决了即热热水器功率大、水量小的问题；同时由于合适功率的即热发热单元起主导作用，还可大大减小了内胆的容量，其容量只需要在自来水温度低时对即热进行辅助，使热水器更美观，加热速度快，可以多人次接力洗浴。

储水式热水器的结垢是一大行业难题，大量的水垢积累在内胆中，极大的影响了用水卫生和电热管的寿命，还使能耗增加，使热水器有效容量减小，带来种种不利影响。如图1中采用换热结构则能有效解决这个问题：1、内胆2及蓄热发热单元4不会产生水垢，一台采用本实用新型技术的30升的热水器，内胆中的蓄热介质就算采用水垢严重井水，由于内胆中的水不排出使用，只是用于当作蓄热介质，加满之后只需补充被蒸发的水量，在8年左右的寿命期内进入内胆中的水预计在80升左右，这就好比普通80升储水式使用一次产生的水垢量，可以忽略不计；2、换热器5也很难结水垢，流过换热器来自内胆的蓄热介质温度高，但与内胆同样的原因，水垢可忽略不计；流过换热器的自来水温度低、流速快，不能达到结垢的条件；3、即热发热单元3如采用铸铝发热器，根据即热热水器行业十几年的经验，也不会产生水垢。换热方式在热水器中也多有使用，比如一种多模热水器就采用了换热方式，但由于换热器置于内胆之中，导致换热管内结垢使换热器失去换热作用，甚至堵塞换热器；同时，换热器置于内胆中还导致关水再开出现烫水的问题，严重影响用户体验，就算使用恒温阀，也使恒温的过程延长，体验不佳；换热器置于内胆中，使内胆温度整体持续下降，导致热水器出水温度持续下降，需频繁调节冷热水混合比例；换热器置于内胆中还造成维修不便。本实用新型把换热器置于内胆外面，虽然增加了泵，但全面解决了上述问题，同时，还可以通过调节泵的流量控制热水器出水温度，使热水器不需要恒温阀调节温度，增加泵的成本与恒温阀抵消，所以此方案性价比极高。

泵6可以采用可调速的泵，也可以普通不能调速的泵。如果不能调速，则无法通过调节流量来控制热水器出水温度，或只能依靠再增加调流阀来调节蓄热介质的流量来控制出水温度。当然，如果在速热模式下不依赖调泵的流量调温，也可通过控制即热发热单元3的功率或自来水的流量来调节出水温度，但此种方式会减小热水器的热水输出量，这是由于即热发热单元的功率不能用尽；或者对不同水压的适应性不好，比如固定一个合适的泵流量，当用户自来水压较高时，自来水流量大，经过换热的自来水再经即热发热单元全功率加热都不能达到设定的出水温度，此时用户只用手动去调小流量，此种情况在多路供水时也一样，如果泵能调节流量，此时只需要增大泵的流量即可。所以在速热模式下需要换热器对自来水预热时，通过调节泵的流量控制热水器出水温度是更好的方案，可以让即热发热单元3处于最大功率，此时在一定的流量与出水温度下，泵从内胆中泵出的蓄热介质流量最小，所以用水时间长，热水输出量最大。

实施例二

本实施例的内胆与大气连通，还包括液位感应单元10、上水阀11，所述液位感应单元设置在内胆或与内胆连通的部件上，用于感应内胆的液位；所述内胆通过所述上水阀与所述即热加热通道连接。还包括导热片21、温控开关22，所述导热片两端分别与即热发热单元3及蓄热发热单元4或内胆2热耦合，所述温控开关安装在导热片上。

如图2所示，内胆2上增加了排气孔19与大气连通，在内胆顶部设置有液位感应单元10，用于感应内胆中蓄热介质的液位，通过传递信号至控制单元7起到提示、控制自动补水及防止干烧等一项或多项作用。图2中，上水阀11的一端连接进水端14，另一端连接换热器5，与换热器连接的位置要考虑有利于排尽换热器与泵6中的空气，如果空气较多，可能会导致泵6无法抽吸内胆中的蓄热介质。上水阀11的目的是给内胆2加水，可以是手动阀，也可以是自动阀。如果采用手动阀，当液位感应单元10感应到液位过低时，可采用声、光等方式提示用户加水；如采用自动阀，当液位感应单元10感应到液位过低时上水阀11自动补水，满后自动关断。上水阀的安装位置只需把内胆与自来水连接在一起即可，但如果连接到水流开关8的后端，则使得内胆补水时水流开关也会感应到水流，与用户用水混淆，如果此时即热发热单元启动，就会导致干烧，可以通过软件设计避免这个问题，比如当液位感应单元感应到液位低时即热发热单元不工作。

如图2所示，换热器5包括换热器壳501和换热管502，是一种管壳式换热器，此种换热器结构简单成本低，但由于层流而导致换热效率不佳，还不如同为管壳式换热器的列管式，但列管式的成本高，同样由于层流的情况换热效率不高，只是比图示这样的换热器好上许多。从性能、经济性、结构紧凑性考虑，可以选用板式换热器。本实用新型的示意图只为图示简单清晰，所以图示中采用最为简单的管壳式换热器作为示意图，不能做为本实用新型的限定。

如图3所示，还包括液位管18，所述液位感应单元10安装在液位管18中，所述液位管与内胆2连通。此种结构使得液位感应单元无需承受内胆高温，使元件可靠性更好，寿命更长。图3中的液位感应采用浮球开关，利用磁铁作用于干簧管或霍尔开关实现液位感应，此类浮球开关都实现了电隔离，能达到二类电器的防护要求，但浮球开关可能存在浮球卡死或干簧管或霍尔元件失效的问题，还存在磁铁退磁的问题。如果液位感应采用如图4的电极感应，比浮球开关更为简单可靠，但电极感应的缺点是可能存在漏电的风险，虽然电极采用的是几伏的弱电，但也可能存在变压器损坏、强弱电搭桥、雷击而导致漏电的风险。所在在图4中，增加了细长且绝缘的连接管20，使内胆到液位感应单元间串联着一个足够大的由蓄热介质构成的电阻，使得即使液位感应单元10带上220伏的电压，都不会对用户构成安全危险。

如图2所示，本实用新型的热水器包括即热发热单元和蓄热发热单元两个发热器，从安全上考虑，电子元件可能失效，继电器的触点可能打火而焊死，从而导致温度控制失效，所以每一个发热器或与发热器关联的内胆上需要设置一个手动复位的机械温控开关防止加热失控，用于在电子元件失效时最后一道保险。但如果安装两个温控开关，不仅成本增加，故障率也是成倍的增加。所以如图2所示，利用导热片21直接或间接的连接两个发热器，温控开关22安装在导热片上，这样两个发热单元的任意一个温度过高，温控开关都会起到保护作用。当然，导热片连接蓄热发热单元4的一端，还可以连接到内胆上，只需温度传递良好即可。

图2的进水端14上安装有一个温度传感器9，用于感应自来水进水温度，根据进水温度，热水器可以自动判断使用即热还是速热模式、内胆温度加热到多少度、泵是否启动，从而实现更为智能的控制。

如图5所示，还包括调流阀16，所述调流阀设置在循环换热通道上，所述控制单元控制所述调流阀的开度控制泵的流量，从而控制热水器出水温度。当通过调速泵调流量不精确或不经济时，可以采用阀来调节流量，从而达到调节出水温度的目的。

上述两个实例并不能穷尽所有的结构与方法，上述所有方案的组合，任何通过本实用新型能轻易想到的方案以及任意变形的方案，均在本专利的保护范围内。

Claims (8)

1.一种热水器，包括外壳(1)、内胆(2)、即热发热单元(3)、蓄热发热单元(4)、水流开关(8)、控制单元(7)、温度传感器(9)、进水端(14)、出水端(15)，其特征在于：还包括换热器(5)、泵(6)，所述进水端、换热器、即热发热单元、出水端依次连接，构成即热加热通道；所述换热器、泵、内胆连接，构成循环换热通道；所述蓄热发热单元用于加热所述内胆中的蓄热介质；所述控制单元根据热水器工作模式、水流状态、温度的一项或多项控制即热发热单元、蓄热发热单元、泵的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种热水器，其特征在于：所述内胆与大气连通，还包括液位感应单元(10)、上水阀(11)，所述液位感应单元设置在内胆或与内胆连通的部件上，用于感应内胆的液位；所述内胆通过所述上水阀与所述即热加热通道连接。

3.根据权利要求2所述的一种热水器，其特征在于：所述上水阀(11)通过换热器连通内胆，用于上水时排除换热器及泵中的空气。

4.根据权利要求2所述的一种热水器，其特征在于：还包括液位管(18)，所述液位感应单元安装在液位管中，所述液位管与内胆(2)连通。

5.根据权利要求1所述的一种热水器，其特征在于：还包括导热片(21)、温控开关(22)，所述导热片两端分别与即热发热单元(3)及蓄热发热单元(4)或内胆(2)热耦合，所述温控开关安装在导热片上。

6.根据权利要求1所述的一种热水器，其特征在于：所述控制单元(7)包括调速模块，所述控制单元根据热水器温度参数控制泵的转速以调节出水温度。

7.根据权利要求1所述的一种热水器，其特征在于：还包括调流阀(16)，所述调流阀设置在所述循环换热通道上，所述控制单元控制所述调流阀的开度来控制泵的流量，从而控制热水器出水温度。

8.根据权利要求1所述的一种热水器，其特征在于：所述泵(6)设置在换热器(5)出水的一端。