一種熱水器即開即熱裝置及其控制方法與流程

本發明涉及熱水器技術領域，具體地說，是涉及一種熱水器即開即熱裝置及其控制方法。

背景技術：

現有燃氣熱水器、太陽能熱水器由于安裝位置與浴室之間存在較長距離，需要通過水管進行遠距離輸送，水管長度約在十米左右，這導致用戶在使用洗浴熱水前需要先排放掉管道內大量的冷水，既造成了水資源的浪費，又嚴重影響用戶用水體驗。

現有熱水器解決方案歸納為以下兩種：

一是在熱水器的出水管路和進水管路之間設置回水管，并在由熱水器、出水管路、回水管路組成的循環管路上設置循環泵，當用戶需要用水時，提前打開循環泵，循環泵驅動循環管路中的水進行預熱循環，將用水點與混水閥之間的冷水回抽至熱水器進行加熱。但這種方式需要重新鋪設回水管，并不適合大多數消費者。

二是通過在出水管和為用水點供應冷水的冷水管之間設置一段與用水點的混水閥并聯的管路，使得熱水器、出水管、并聯管路、冷水管形成循環管路，這種方案充分利用了用戶家中原有的冷水管路，在安裝時，不需要重新鋪設回水管，施工比較簡便。但采用這種解決方案，當用戶開啟預熱循環功能后，冷水管路中的水也會在循環過程中被不斷加熱，如果冷水管路中的水溫過高，當用戶在用水點打開混水閥后，從混水閥中流出的水溫會比較高，存在燙傷的風險。

除此之外，以上兩種方案均采用了循環泵，其成本在200元以上，導致只有高端燃氣熱水器產品才具備無冷水排放的功能；用水前均需進行循環預熱，達不到即開即熱效果；無法在用水端對熱水器進行個性化溫度調控。

技術實現要素：

本發明為了解決現有連接管道較長的熱水器比較浪費水資源或者需要設置循環泵增加成本的技術問題，提出了一種熱水器即開即熱裝置及其控制方法，可以解決上述問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種熱水器即開即熱裝置，包括內含電加熱裝置的預熱水箱，所述預熱水箱的進水口通過進水管與熱水器出水管連接，所述預熱水箱的出水口通過出水管連接用水點，所述進水管與熱水器出水管分別連接在溫控閥的兩端，所述溫控閥的第三端通過出水支管與所述出水管連接，所述溫控閥包括閥體，所述閥體內具有開有三個閥口的閥腔，所述三個閥口分別為與所述熱水器出水管連接的入口、與所述預熱水箱的進水口連接的第一出口和與所述出水支管連接的第二出口，所述閥腔內設置有用于開啟或者封堵所述第一出口的第一管路封頭，所述第二出口一側設置有用于開啟或者封堵所述第二出口的第二管路封頭，所述第一管路封頭與所述第二管路封頭的啟、封狀態相反。

進一步的，所述第一管路封頭的其中一端面朝向所述第一出口，用于開啟或者封堵所述第一出口，另外一端面通過連接結構與形狀記憶合金彈簧的自由端固定，所述形狀記憶合金彈簧的固定端固定在所述閥腔的內壁上。

進一步的，所述閥體包括自所述第二出口向外延伸的一段連接管段，所述第二出口用于連通所述閥腔以及所述連接管段的腔體，所述第二管路封頭設置在所述連接管段的腔體內。

進一步的，所述第二管路封頭的其中一端面朝向所述第二出口，用于開啟或者封堵所述第二出口，另外一端面與偏壓彈簧的自由端固定，所述偏壓彈簧的固定端固定在所述連接管段的內壁上。

進一步的，所述進水管內設置有自熱水器出水管至預熱水箱單向導通的單向閥。

進一步的，所述預熱水箱上設置有與所述電加熱裝置連接的控制板，所述控制板上布設有預熱水箱調溫器和電力載波調溫器，分別用于調節預熱水箱內的水的預熱溫度和遠程調節預熱水箱內的水的預熱溫度。

一種熱水器即開即熱裝置控制方法，包括如前所述的熱水器即開即熱裝置，所述熱水器即開即熱裝置控制方法包括以下步驟：

（1）、電加熱裝置上電工作，將所述預熱水箱的水加熱至設定溫度；

（2）、熱水器出水管流出的水溫度大于或等于設定溫度時，所述第一管路封頭封堵所述第一出口，所述第二管路封頭打開所述第二出口，熱水器出水管通過所述溫控閥與所述出水管連通，用于為用水點供熱水；

熱水器出水管流出的水溫度小于設定溫度時，所述第一管路封頭打開所述第一出口，所述第二管路封頭封堵所述第二出口，熱水器出水管通過所述溫控閥與所述預熱水箱連通，進入所述預熱水箱內，所述預熱水箱中的熱水通過出水管用于為用水點供熱水。

進一步的，所述第一管路封頭的其中一端面朝向所述第一出口，用于打開或者封堵所述第一出口，另外一端面通過連接結構與形狀記憶合金彈簧的自由端固定，所述形狀記憶合金彈簧的固定端固定在所述閥腔的內壁上，所述形狀記憶合金彈簧在熱水器出水管流出的水溫度大于或等于設定溫度時伸長，用于支撐所述第一管路封頭將所述第一出口封堵，熱水器出水管流出的水溫度小于設定溫度時，所述形狀記憶合金彈簧收縮，將所述第一管路封頭打開。

進一步的，所述閥體包括自所述第二出口向外延伸的一段連接管段，所述第二出口用于連通所述閥腔以及所述連接管段的腔體，所述第二管路封頭設置在所述連接管段的腔體內，熱水器出水管流出的水溫度大于或等于設定溫度時，所述第一管路封頭將所述第一出口封堵，所述閥腔內的壓力增加，壓縮所述偏壓彈簧，將所述第二管路封頭打開；

熱水器出水管流出的水溫度小于設定溫度時，所述第一管路封頭將所述第一出口打開，所述閥腔內的壓力減小，在所述偏壓彈簧的回彈力作用下推動所述第二管路封頭將所述第二出口封堵。

進一步的，所述預熱水箱上設置有與所述電加熱裝置連接的控制板，所述控制板上布設有預熱水箱調溫器和電力載波調溫器，分別用于調節預熱水箱內的水的預熱溫度和遠程調節預熱水箱內的水的預熱溫度，所述熱水器即開即熱裝置控制方法還包括本地或者遠程調節預熱水箱內的水的預熱溫度的步驟，所述控制板按照所述預熱溫度控制所述電加熱裝置加熱。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明的一種熱水器即開即熱裝置，1、用戶用水時，管道內的冷水只能進入預熱水箱將已經預熱好的熱水排出供用戶使用，實現出水即熱水，無冷水排放，無需長時間等待，提高了用戶洗浴舒適性，減少了水資源的浪費。

2、該熱水器即開即熱裝置能夠自動切換管路，實現持續輸出熱水，洗浴、洗滌全程無冷水。

3、預熱水箱容積小、加熱功率小，與電熱水壺產品相當，對電路要求低，預熱及保溫能耗小。

4、預熱水箱及溫控閥成本低，不會給熱水器產品增加較大成本。

結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述后，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明所提出的熱水器即開即熱裝置的一種實施例結構示意圖；

圖2是圖1中的溫控閥在進冷水時狀態圖；

圖3是圖2中的溫控閥在進熱水時狀態圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例一

本實施例提出了一種熱水器即開即熱裝置，如圖1所示，包括內含電加熱裝置的預熱水箱11，預熱水箱11的進水口通過進水管12與熱水器出水管13連接，預熱水箱11的出水口通過出水管14連接用水點，進水管12與熱水器出水管13分別連接在溫控閥15的兩端，溫控閥15的第三端通過出水支管16與出水管連接，如圖2、圖3所示，溫控閥15包括閥體151，閥體151內具有開有三個閥口的閥腔152，三個閥口分別為與熱水器出水管13連接的入口153、與預熱水箱11的進水口連接的第一出口154和與出水支管16連接的第二出口155，閥腔152內設置有用于開啟或者封堵所述第一出口154的第一管路封頭17，第二出口155一側設置有用于開啟或者封堵第二出口155的第二管路封頭18，第一管路封頭17與第二管路封頭18的啟、封狀態相反。當熱水器出水管流出的水溫度大于或等于設定溫度時，第一管路封頭17將第一出口封堵，第二管路封頭18開啟第二出口155，熱水器出水管13通過溫控閥15與出水管14直接連通，用于為用水點供熱水。當熱水器出水管流出的水溫度小于設定溫度時，第一管路封頭17將第一出口開啟，第二管路封頭18將第二出口155封堵，熱水器出水管13通過溫控閥15與預熱水箱11連通，熱水器出水管流出的低溫水進入預熱水箱11中，預熱水箱11中具有預先加熱好的高溫水，預熱水箱11中的高溫水通過出水管用于為用水點供熱水。因此，本實施例的熱水器即開即熱裝置，用戶用水時，若熱水器出水管流出的水高于一定溫度時，由熱水器直接供熱水，否則，熱水器出水管流出的低溫水則進入預熱水箱中，由預熱水箱供熱水，實現了用戶打開水龍頭即出熱水的目的，無冷水排放，無需長時間等待，提高了用戶洗浴舒適性，減少了水資源的浪費。此外，本熱水器即開即熱裝置能夠自動切換管路，實現持續輸出熱水，洗浴、洗滌全程無冷水。

本實施例的熱水器即開即熱裝置尤其適用于管路較長的熱水器中，如燃氣熱水器和太陽能熱水器，本即開即熱裝置作為熱水器的輔助加熱用，且預熱水箱容積小、加熱功率小，與電熱水壺產品相當，對電路要求低，預熱及保溫能耗小。

作為一個優選的實施例，第一管路封頭17的其中一端面朝向第一出口154，用于開啟或者封堵第一出口154，另外一端面背向第一出口154，該端面通過連接結構19與形狀記憶合金彈簧20的自由端固定，形狀記憶合金彈簧20的固定端固定在閥腔152的內壁上。本實施例中通過采用形狀記憶合金彈簧20的方式，實現在不同溫度下自動開啟或者封堵第一出口154的作用，具體的，當用戶開啟使用熱水時，如圖2所示，管道內存留的低溫冷水經由熱水器出水管進入溫控閥時，溫控閥閥腔內的形狀記憶合金彈簧處于縮短狀態，位于形狀記憶合金彈簧自由端的第一管路封頭與第一出口分離并保持一定距離，也即第一出口打開，使得低溫冷水只能進入預熱水箱內，將預熱水箱內已經預熱好的熱水由出水管排出，供用戶使用，實現出水即熱水。

優選的，閥體151包括自第二出口155向外延伸的一段連接管段156，第二出口155用于連通閥腔152以及連接管段156的腔體，第二管路封頭18設置在連接管段156的腔體內。第二管路封頭18用于封堵或者開啟第二出口155，且第二管路封頭18的啟、封狀態與第一管路封頭17相反，也即，熱水器出水管13的水通過入口153進入閥腔后，必須通過第一出口和第二出口的其中一個流出，通過不同的出口，即實現不同的供熱水模式。

第二管路封頭18的其中一端面朝向第二出口155，用于開啟或者封堵第二出口155，另外一端面背向第二出口155，且該端面與偏壓彈簧21的自由端固定，偏壓彈簧21的固定端固定在連接管段156的內壁上。正常狀態下，在偏壓彈簧21的回彈力作用下，壓住第二管路封頭18，用于將第二出口155封堵，當管道內存留的低溫冷水經由熱水器出水管進入溫控閥時，溫控閥閥腔內的形狀記憶合金彈簧處于縮短狀態，位于形狀記憶合金彈簧自由端的第一管路封頭與第一出口分離并保持一定距離，也即第一出口打開，使得低溫冷水只能進入預熱水箱內，此時閥腔內的水壓較小，偏壓彈簧的回彈力大于水壓，因此，第二管路封頭保持將第二出口封堵。

當由熱水器流出的高溫熱水經由熱水器出水管并進入溫控閥時，如圖3所示，溫控閥下部接口內的形狀記憶合金彈簧受熱伸長，形狀記憶合金彈簧末端的第一管路封頭17逐步封閉第一出口154，閥腔152內的壓力增加，在自來水水壓的驅動下，偏壓彈簧21逐步收縮，偏壓彈簧21末端的第二管路封頭18與第二出口155之間逐步分離并保持一定距離，使得高溫熱水經出水支管16進入出水管14排出，供用戶使用，實現熱水的持續輸出。本實施例的熱水器即開即熱裝置尤其適用于對于管道較長的熱水器，防止管道內的涼水浪費掉的問題，預熱水箱內預熱水的量差不多是管道內留存的水量的2-3倍即可，例如，管道內存留的冷水1-2l，則預熱水箱容積2-5l，當管道內的涼水全部排入至預熱水箱后，熱水器出水管13流出的水溫升高，第一管路封頭17將第一出口154封堵，也即熱水不進入預熱水箱，因此，預熱水箱的容積無需太大，設置在2-5l即可，電加熱裝置的功率500-1800w之間，電加熱裝置的功率較小，且溫控閥為物理機械閥，無需電控，無功耗，因此，本實施例的預熱水箱及溫控閥整體成本低，不會給熱水器產品增加較大成本。

當用戶用水完畢，裝置水路中不再有水流動，熱水器出水管、溫控閥內的溫度逐步降低，形狀記憶合金彈簧逐步收縮，形狀記憶合金彈簧末端的第一管路封頭逐步與第一出口脫離；與此同時，閥腔內水壓降低使偏壓彈簧回復并重新封堵第二出口，裝置恢復到初始狀態。

進水管12內設置有自熱水器出水管13至預熱水箱11單向導通的單向閥22，該單向閥22使得水只能通過所述進水管進入預熱水箱而不能通過所述進水管流出。

如圖1所示，預熱水箱11上設置有與電加熱裝置連接的控制板23，控制板23上布設有預熱水箱調溫器24和電力載波調溫器25，分別用于調節預熱水箱內的水的預熱溫度和遠程調節預熱水箱內的水的預熱溫度。其中，預熱水箱調溫器用于用戶根據個人洗浴、洗滌的溫度喜好調節預熱水箱內的水的預熱溫度，優選的，調溫區間為35-45℃；電力載波調溫器可以通過家庭用電線路向熱水器傳輸控制信號，方便用戶在用水終端處遠程控制熱水器出水溫度。

實施例二

本實施例提出了一種熱水器即開即熱裝置控制方法，包括如實施例一中所記載的熱水器即開即熱裝置，具體可參見實施例一以及附圖1-3，在此不做贅述，本實施例的熱水器即開即熱裝置控制方法包括以下步驟：

s1、電加熱裝置上電工作，將預熱水箱的水加熱至設定溫度；

s2、熱水器出水管流出的水溫度大于或等于設定溫度時，第一管路封頭封堵第一出口，第二管路封頭打開第二出口，熱水器出水管通過溫控閥與出水管連通，用于為用水點供熱水；

熱水器出水管流出的水溫度小于設定溫度時，第一管路封頭打開第一出口，第二管路封頭封堵第二出口，熱水器出水管通過溫控閥與預熱水箱連通，進入預熱水箱內，預熱水箱中的熱水通過出水管用于為用水點供熱水。設定溫度可以是電控領域范疇，也即第一管路封頭和第二管路封頭通過電控控制，也可以是物理材料在不同溫度界點時發生的形變，實現第一管路封頭和第二管路封頭通過物理機械控制。本實施例的熱水器即開即熱控制方法，用戶用水時，若熱水器出水管流出的水高于一定溫度時，由熱水器直接供熱水，否則，熱水器出水管流出的低溫水則進入預熱水箱中，由預熱水箱供熱水，實現了用戶打開水龍頭即出熱水的目的，無冷水排放，無需長時間等待，提高了用戶洗浴舒適性，減少了水資源的浪費。此外，本方法能夠自動切換管路，實現持續輸出熱水，洗浴、洗滌全程無冷水。

第一管路封頭的其中一端面朝向第一出口，用于打開或者封堵第一出口，另外一端面通過連接結構與形狀記憶合金彈簧的自由端固定，形狀記憶合金彈簧的固定端固定在所述閥腔的內壁上，形狀記憶合金彈簧在熱水器出水管流出的水溫度大于或等于設定溫度時伸長，用于支撐所述第一管路封頭將第一出口封堵，熱水器出水管流出的水溫度小于設定溫度時，形狀記憶合金彈簧收縮，將第一管路封頭打開。

其中，對于形狀記憶合金彈簧而言，前面所記載的設定溫度不是電控領域的設定溫度，而是形狀記憶合金彈簧在生產制作時，通過控制各成分比例參數，實現不同溫度界點下發生相應的形變。

閥體包括自所述第二出口向外延伸的一段連接管段，所述第二出口用于連通所述閥腔以及所述連接管段的腔體，所述第二管路封頭設置在所述連接管段的腔體內，熱水器出水管流出的水溫度大于或等于設定溫度時，所述第一管路封頭將所述第一出口封堵，所述閥腔內的壓力增加，壓縮所述偏壓彈簧，將所述第二管路封頭打開；

熱水器出水管流出的水溫度小于設定溫度時，所述第一管路封頭將所述第一出口打開，所述閥腔內的壓力減小，在所述偏壓彈簧的回彈力作用下推動所述第二管路封頭將所述第二出口封堵。

預熱水箱上設置有與電加熱裝置連接的控制板，控制板上布設有預熱水箱調溫器和電力載波調溫器，分別用于調節預熱水箱內的水的預熱溫度和遠程調節預熱水箱內的水的預熱溫度，所述熱水器即開即熱裝置控制方法還包括本地或者遠程調節預熱水箱內的水的預熱溫度的步驟，所述控制板按照所述預熱溫度控制所述電加熱裝置加熱。預熱水箱調溫器用于用戶根據個人洗浴、洗滌的溫度喜好調節預熱水箱內的水的預熱溫度，優選的，調溫區間為35-45℃；電力載波調溫器可以通過家庭用電線路向熱水器傳輸控制信號，方便用戶在用水終端處遠程控制熱水器出水溫度。

當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發明的保護范圍。