一種即熱型安全電熱水器的制作方法

本實用新型涉及熱水器技術領域，更具體地說，它涉及一種即熱型安全電熱水器。

背景技術：

電熱水器在人們的生活中十分常見，主要用于加熱沐浴用水，極大地方便了人們沐浴。

現有的電熱水器，一般由內膽，加熱組件以及管路組件構成，加熱組件往往直接對水體進行加熱。如專利公告號為CN105091317A的中國專利，提出了一種高熱水輸出抑菌熱水器，其加熱組件（電熱管）直接伸入到內膽中對沐浴用水體進行加熱。上述設置存在以下問題：首先，加熱管長期與水體直接接觸，水中的鈣鎂離子在加熱過程中從水中析出并與二氧化碳發生反應形成碳酸鈣等顆粒附著于電熱管上，形成水垢。水垢不但大大降低了電熱管向水體導熱的效率，還容易使得電熱管發生爆管等事故，需要定期拆卸維護（一般1～2年/次）；其次，為了避免自來水管的水壓壓破儲水內膽，在儲水內膽與自來水管之間必須設置隔壓器件，如此便使得熱水器的結構更加復雜；再次，加熱速度慢，主要原因在于以下兩個方面，一是儲水內膽體積大，水量多，導致水體升溫緩慢；二是出于安全考慮（防止沐浴者燙傷、防止內膽由于內壓過大而爆裂），儲水內膽中的水溫最高一般為75℃，這就意味著需要加熱更多的水體，才能得到較多的沐浴用水，從而使得熱水器體積龐大，加熱需要等待一段時間；最后，由于沐浴用水長時間存儲于儲水內膽中，易滋生細菌，且與電熱管、儲水內膽內壁、橡膠密封圈等部件長時間接觸，使得大量重金屬離子，塑料添加劑等滲入到水體中，造成水體污染，影響沐浴者身體健康，不利于提升沐浴的品質。

技術實現要素：

針對實際運用中即熱型電熱水器中電熱管表面容易結垢，影響導熱效率、加熱緩慢、水量小、水質不高的問題，本實用新型提出了一種即熱型安全電熱水器，具體方案如下：

一種即熱型安全電熱水器，包括殼體、控制器以及設于殼體內的至少一個加熱組件，

所述加熱組件包括一熱源、熱膽以及穿設于熱膽中的加熱導管，所述熱膽內設有將熱源所產生的熱量導入到加熱導管中的導熱劑；

所述加熱導管的進水端與出水端分別連通有冷水管以及熱水管，所述冷水管與熱水管遠離熱膽的一端連通有一將熱水管中的熱量部分導入到冷水管中的換熱組件；

所述熱水管經換熱后穿出所述換熱組件與一混水閥的熱水輸入端相連通，所述混水閥的冷水輸入端與經換熱前的冷水管相連通，所述混水閥的溫水輸出端與所述電熱水器的出水管路相連通。

進一步的，所述熱源包括設于熱膽中的電加熱管，所述電加熱管受控于所述控制器對導熱劑進行加熱。

進一步的，所述電加熱管設于熱膽中加熱導管的進水端一側。

進一步的，所述導熱劑為水或導熱油或液態金屬。

進一步的，所述換熱組件包括同軸心設置的內層管與外層管，所述內層管與所述熱水管相連通，所述外層管與所述冷水管相連通。

進一步的，所述內層管與外層管均由銅或不銹鋼或陶瓷或石英玻璃制成，且內層管與外層管均呈螺旋管狀設置。

進一步的，所述加熱導管位于熱膽內的部分呈螺旋狀設置，且其外壁上設置有用于增大加熱導管與導熱劑接觸面積的翅片。

進一步的，所述熱膽的側壁上設置有用于將熱膽中的蒸汽排出的泄壓閥以及向熱膽中通入導熱劑的連通閥，所述連通閥與導熱劑補充管道相連通。

進一步的，所述熱膽中設置有蒸汽熱量回收管，所述蒸汽熱量回收管的蒸汽輸入端設置于所述熱膽的頂部位置，所述蒸汽熱量回收管的管身穿過內膽中的導熱劑后與所述泄壓閥相連通。

進一步的，所述熱膽中還設有：

溫度傳感器，與控制器信號連接，用于檢測熱膽中的溫度并將溫度檢測值發送至控制器；

壓力傳感器，與控制器信號連接，用于檢測熱膽中的壓力并將壓力檢測值發送至控制器；

液位傳感器，與控制器信號連接，用于檢測熱膽中的液位并將液位檢測值發送至控制器；

所述熱膽外還設有：

報警器組件，與控制器信號連接，當熱膽中的溫度、壓力及液位檢測值超出閾值時輸出報警信號。

本實用新型的有益效果在于：

(1)電加熱管未與沐浴用水直接接觸，使得水體中的碳酸鈣等顆粒不會附著于電加熱管上，避免了水垢的生成，也就保證了電加熱管的導熱效率及安全性，延長了熱水器的維護周期；

(2),由于沐浴水體并非是直接進入到熱膽中，從而可以有效地避免自來水管中的水壓傳導到熱膽中壓破熱膽，省掉了熱水器中的隔壓器件，使得熱膽運行時更加安全可靠；

(3)由于設置了換熱組件，使得由熱膽輸出的熱水溫度可以遠遠高于常規熱水器75℃的溫度上限（不超過100℃），使得熱膽的體積更小，節省安裝的空間；

(4)同樣，加熱沐浴用水的導熱劑溫度也可以遠遠高于常規熱水器的75℃上限，最高可達100℃（當導熱劑選擇為水時），使得沐浴用水加熱的速率更快；

(5)由于加熱后的沐浴用水的溫度較高，因此同樣的熱水出水量條件下熱膽體積變得更小，即時電加熱升溫速率更快;

(6)通過設置換熱組件，可以利用由熱膽中輸出的熱水（溫度約為100℃）的熱量預熱通入到加熱導管中的冷水，節省能源的同時使得進入到混水閥中的水溫降低至安全的區間，避免沐浴者燙傷；

(7)由于沐浴用水未與熱膽內部各個器件直接接觸，也就避免了各個器件中的重金屬離子滲入到沐浴用水中，保證了沐浴用水的潔凈度，利于沐浴者的身體健康；

(8)由于加熱導管的容積相對于儲水式的熱膽更小，存儲的沐浴用水更少，避免了大量沐浴用水長期擱置，滋生病菌。

附圖說明

圖1為本實用新型即熱型安全電熱水器的整體示意圖；

圖2為換熱組件結構示意圖；

圖3為導熱劑溫度反饋控制的電路結構示意圖；

圖4為換熱組件結構示意圖（方式二）。

附圖標志：1、殼體；2、控制器；3、加熱組件；4、熱膽；5、加熱導管；6、導熱劑；7、冷水管；8、熱水管；9、電加熱管；10、換熱組件；11、內層管；12、外層管；13、翅片；14、泄壓閥；15、連通閥；16、蒸汽熱量回收管；17、溫度傳感器；18、壓力傳感器；19、液位傳感器；20、報警器組件；21、LED燈；22、蜂鳴器；23、隔熱保溫殼；24、混水閥；25、換熱盒；26、換熱片；27、第一水流通道；28、第二水流通道；29、單向閥。

具體實施方式

本實用新型在于提供一種能夠有效避免電加熱管結垢，加熱效率高。安全可靠的即熱型安全電熱水器。

下面結合實施例及圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不僅限于此。

如圖1所示，一種即熱型安全電熱水器，包括殼體1、控制器2以及設于殼體1內的至少一個加熱組件3。上述控制器2在殼體1的外壁上形成各項控制按鈕。

加熱組件3包括一熱源、熱膽4以及穿設于熱膽4中的加熱導管5，熱膽4內設有將熱源所產生的熱量導入到加熱導管5中的導熱劑6。對于導熱劑6，可以選擇為水或導熱油或液態金屬，水的沸點溫度相較于后兩者最低，大約為100℃左右，根據不同的需要，可以選擇上述幾種導熱劑6中的一種。在本實施例中，為了補充導熱劑6更加地方便，也考慮到熱膽4的安全性及導熱劑6的含熱量，采用水作為導熱劑6。

為了增大加熱導管5的導熱面積，提升導熱效率，加熱導管5位于熱膽4內的部分呈螺旋狀設置，且其外壁上設置有用于增大加熱導管5與導熱劑6接觸面積的翅片13。進一步的，加熱導管5采用不銹鋼波紋管或銅管制成。翅片13呈螺旋狀沿加熱導管5的外壁繞設。

詳述的，熱源包括至少一個設于熱膽4中的電加熱管9，電加熱管9受控于控制器2對導熱劑6進行加熱。當然，熱源的主要部分也可以設置在熱膽4外部，例如，熱源主體為設在熱膽4外的電磁發生器，而位于熱膽4內的熱源為一感應上述電磁發生器而發熱的鐵芯。當然，還有許多其它類似的熱源設定，在本實施例中，采用電加熱管9。電加熱管9設于熱膽4中加熱導管5的進水端一側，使得進入到加熱導管5中的冷水能夠得到快速的加熱。

上述設置，由于電加熱管9未與沐浴用水直接接觸，而是長期與作為導熱劑6的用水接觸。由于作為導熱劑6用的水體含鈣鎂離子的數量有限，因此，可以避免電加熱管9表面生成水垢，由此可以保證熱水器的熱膽4在長期使用后仍能保持初始的電加熱效率，并且可以有效地保證電加熱管9不會因為過熱而爆管。

上述方案還有一些顯而易見的優勢，首先：傳統的熱膽4，沐浴用水都是直接通過自來水管補充冷水，為了避免內膽水壓過大，通常在自來水管與熱膽4之間設置有隔壓器件，而采用本實用新型中的方案，則可以有效地避免隔壓器件的使用，因為沐浴用水的壓力始終未傳導到熱膽4中。其次，減少了熱膽4中儲存的沐浴用水，一來可以避免水體的長期擱置而導致的細菌滋生，二來也可以減少水體與熱膽4內部器件接觸的機會，降低沐浴用水中重金屬離子的含量，提升沐浴用水的品質。最后，相較于傳統的熱水器，沐浴用水加熱的最高溫度只能達到75℃（溫度過高會使得熱膽4內壓過大而發生安全事故），本實用新型中加熱后用于與冷水調和的沐浴用水溫度可達100℃，要調和得到同樣多的溫水，顯然本實用新型需要用到的熱水量更少，從而使得熱膽4的體積可以被有效地減小，使得熱水器適用范圍更廣。

如圖1所示，進一步詳述的，加熱導管5的進水端與出水端分別連通有冷水管7以及熱水管8，冷水管7與熱水管8遠離熱膽4的一端連通有一將熱水管8中的熱量部分導入到冷水管7中的換熱組件10。

熱水管8經換熱后穿出換熱組件10與一混水閥24的熱水輸入端相連通，混水閥24的冷水輸入端與經換熱前的冷水管7相連通，混水閥24的溫水輸出端與電熱水器的出水管路相連通。

如圖2所示，上述換熱組件10包括同軸心設置的內層管11與外層管12，內層管11與熱水管8相連通，外層管12與冷水管7相連通。通過設置換熱組件10中內層管11與外層管12的長度以及內徑比，并根據熱水管8與冷水管7中水溫的溫差，可以將內層管11輸出的水體溫度，即熱水管8換熱后水體的溫度控制在75℃左右。

對于內層管11與外層管12的材料，可以選擇銅或不銹鋼或陶瓷或石英玻璃，在本實施例中，采用銅制成，且內層管11與外層管12均呈螺旋管狀設置。優化的，在內層管11與外層管12所繞成的螺旋管外包覆有一層隔熱保溫殼23，可以有效地避免熱水管8中的水溫流失，使得本實用新型中的熱水器更加節能。

上述方案的有益效果在于，可以避免溫度過高的水體進入到混水閥24中，可以為沐浴者提供多一層的保護。沐浴者在使用本實用新型所提出的熱水器時，只需要調節混水閥24的調節桿便可得到想要的溫水進行沐浴。

優化的，為了避免導熱劑6產生的蒸汽漲裂熱膽4，在熱膽4的側壁上設置有一用于將熱膽4中的蒸汽排出的泄壓閥14。

為了避免熱膽4中的導熱劑6消耗而又得不到補充，在熱膽4的側壁上設有向熱膽4中通入導熱劑6的連通閥15，連通閥15與導熱劑6補充管道相連通，由于本實施例中的導熱劑6采用水，因此，連通閥15與冷水管7或熱水管8相連通即可，此外，連通閥15采用由控制器2控制的電磁閥。

熱膽4中設置有蒸汽熱量回收管16，蒸汽熱量回收管16的蒸汽輸入端設置于熱膽4的頂部位置，蒸汽熱量回收管16的管身穿過內膽中的導熱劑6后與泄壓閥14相連通。由于蒸汽的溫度高于熱膽4中導熱劑6的溫度，如此設置可以避免蒸汽排出造成的熱量損失，也可以避免排出的高溫蒸汽對沐浴著造成傷害。如圖1所示，蒸汽熱量回流管上設置有一段彎曲的阻滯結構用以減緩蒸汽排出的速率。

對于一些大型的洗浴場所，對于沐浴用熱水的量要求較大，本實用新型熱水器的殼體1內可以設置多個熱膽4以提供更多的熱水，并且，對于一些兒童浴室，為了避免兒童由于操作不慎而燙傷，可以通過調節電加熱管9的加熱功率及頻率改變導熱劑6的溫度，從而改變沐浴用水的溫度。

優化的，為了避免拆卸混水閥時水流導管中的熱水倒流燙傷使用者，在水流導管的進水端設置有一單向閥29，單向閥29的導通方向朝向水流導管一側。

基于上述基礎結構，熱膽4中還設有：

溫度傳感器17，與控制器2信號連接，用于檢測熱膽4中的溫度并將溫度檢測值發送至控制器2；

壓力傳感器18，與控制器2信號連接，用于檢測熱膽4中的壓力并將壓力檢測值發送至控制器2；

液位傳感器19，與控制器2信號連接，用于檢測熱膽4中的液位并將液位檢測值發送至控制器2；

熱膽4外還設有：

報警器組件20，與控制器2信號連接，當熱膽4中的溫度、壓力及液位檢測值超出閾值時輸出報警信號。對于報警器組件20，包括蜂鳴器22與多個不同顏色的LED燈21，通過控制蜂鳴器22與LED燈21的動作發出報警信號。

如圖3所示，給出了一種反饋控制的電路結構示意圖，溫度傳感器17的溫度檢測值與預設值（圖中由電阻R1和R2串聯分壓得到）作比較，為避免干擾，加入了延時電路，若其未達到預設值，則比較器輸出一高電平，高電平驅動三極管或MOS管導通電加熱管9的驅動回路，從而使得電加熱管9對導熱劑6進行加熱。對于液位傳感器19的電路設置結構與溫度傳感器17的電路設置結構類似。

同理，為了調整導熱劑6的液位，只需要調節電磁閥的通斷即可，液位傳感器19、單片機、電磁閥共同組成一閉環控制回路，可以有效地實現對導熱劑6液位的精確控制。

實施例二：結合圖1和圖4所示，一種即熱型安全電熱水器，與實施例一的區別在于，所述換熱組件10包括一換熱盒25，所述換熱盒25內間隔設置有多個換熱片26，多個所述換熱片26內沿其長度方向設置有第一水流通道27，多個換熱片26之間形成第二水流通道28，所述第一水流通道27的兩端分別與換熱盒25外的冷水管7相連通，所述第二水流通道28的兩端分別與換熱盒25外部的熱水管8相連通。上述結構的換熱原理為：冷水流經第一水流通道27與第二水流通道28內的熱水進行熱交換，從而實現換熱。對于換熱片26的材料，采用不銹鋼或銅或陶瓷或石英玻璃制成。

結合上述實施例一與實施例二，對于本發明中換熱組件10的結構，應當理解為凡能夠實現熱水與冷水的熱交換功能的，最終目的在于熱交換的，均與本發明的實質相同。

以上僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。