專利名稱：自動關閉及線性控制的多極板電熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型總的來說涉及專用于熱水淋浴系統及供其他應用的即熱式熱水器的設計和結構，更具體地說，本實用新型是關于一種浸入式平行板電極的電熱水器，該熱水器使用呈水平方向裝設的加熱器部件，該熱水器的設計使得只要關閉住淋浴水流控制閥，就可免除熱水器的過熱和水蒸發現象而無需關閉電源。因而，熱水器就不必使用昂貴的、具有大電流額定值的壓力觸發開關。利用設置在平板電極之間的非導電或絕緣材料板以及借助于機械裝置使該絕緣板向內或向外移動，從而可改變輸入功率及控制水溫。本實用新型的熱水器裝置的輸入功率可在最小值與最大值之間線性地控制。
一般浸入式的電熱水器使用平行板電極，并且利用水作為電流傳導媒體，因此能直接使水加熱。受加熱的水中通過的電流大小，主要取決于三個因素(1)水的導電率，電流大小與其成正比。水能傳電因為含有溶解的雜質及礦物鹽。因而，不同來源的水有不同的導電率。
(2)一對電極板直接與水接觸的有效面積，電流大小與其成正比。
(3)一對電極板之間的距離，電流大小與其成反比。這就是說，當此距離增大，電流便減少；當距離減小，電流便增加。
幾十年來，出產和銷售的各種供淋浴水加熱用的熱水器使用的是垂直安置的浸入式平行板電極。該熱水器為了能自動關閉必須使用昂貴的開關器，這種開關器由壓力觸動，具有大的電流容量。其他比較便宜的設計型式則使用手動操作的開關。這種設計型式的熱水器的問題在于人們在關掉淋浴水流控制閥之前，必須先關掉該開關器，否則熱水器將過熱而使水蒸發。這樣會造成意外性的被熱水燙傷事故。此外，今日市場上所出售的熱水器不能以有效的方式控制供電的輸入功率，除非使用一種可切換的多對極板結構的系統，其中板電極距離是固定的。
使用多對平行板結構的方案的主要缺點，就是需要很大的電流，達幾個安培之多。這需要使用一個昂貴的選擇開關器和多條線路，以便有效地變換熱水器的輸入功率。況且，選擇開關器局限于少數的轉接位置，這導致淋浴水流的溫度控制檔數很有限，并且當水壓很低時，即使在最低的功率設定時也常會發生過熱的現象。
可切換的多對平行板熱水器的另一缺點是水的導電特性的變化。若以政府供水系統所供應的水為基準，則從深井和淺井提取的水，其導電率為上述基準水源導電率的二倍或甚至四倍。如果按基準水源的水所設計的熱水器在最低設定值時電流容量為5安培，而使用深水井及淺水井的供水時，該值將分別為10安培及20安培。這就需要按供水的來源而特別設計熱水器，并且人們需要首先確定水的類型，而后決定安裝那一種的熱水器。
鑒于上述市售的淋浴熱水器具有這些問題和缺點，本實用新型的目的在于提供一種淋浴熱水器，其中使用簡化及低成本的方案，能自動關閉而不必用手操作來關閉淋浴熱水器，同時能避免意外地被過熱的水燙傷。
本實用新型的另一個目的，是以低成本及靈活方便的方式來控制輸入淋浴熱水器的功率，本實用新型的熱水器能線性地控制輸入功率，其控制范圍從接近零值到最大值，并且無需為不同的水源而提供不同的熱水器。
為了實現上述目的，本實用新型體現為一種自動關閉及線性控制的多極板電熱水器，包括箱體、基板、蓋子、由一個板電極組件及一個絕緣板組件構成的熱水器組件、電源開關器、水流控制閥、入水口連接器和出水口連接器、以及入口彎頭和出口彎頭，其特征在于，所述熱水器組件水平地裝設于所述箱體內的最上部分；所述箱體與所述入口彎頭相結合的部分設有貫通箱壁的上洞孔和下洞孔；所述箱體及所述蓋子在與所述出口彎頭相結合的部位設有貫通箱壁和蓋壁的空氣通道及水道，所述空氣通道位于所述熱水器組件的上方，所述水道位于所述空氣通道的下方，它們在共同的流出洞口相會合；所述電熱水器還包括與所述絕緣板組件相聯接的一個齒條傳動裝置、一個與該齒條傳動裝置相嚙合的正齒輪、一個與該正齒輪同軸連接的傳動軸、以及架設該齒條傳動裝置并使之可在其上滑動的一個構架。
本實用新型的其他目的及優點，可以通過下列的詳細說明加上附圖的內容而更加明了和清楚。
圖1A是水平向裝設的具有五個板電極的熱水器的示意圖，其中電極板間的距離固定，并可通過可調節的隔離板從而控制功率輸入。熱水器通過所示的開關器E與供電線路L1及L2相連接。
圖1B是具有兩種控制輸入功率方式的雙板電極熱水器的示意圖，其中示出了板電極距離的調節，和隔離板插入板電極之間的插入量調節這兩種方式。
圖2是本實用新型優選實施例的淋浴熱水器的正面視圖，該熱水器的外蓋已除去，以便展示各部件的設置情形。
圖3是熱水器的正面剖視面，展示各部件的詳細結構及裝配情形和熱水機的架設形狀，以及電源功率的控制裝置。
圖4是同一熱水器裝配情形的頂視剖視圖，其中展示了電源功率控制裝置。
圖5A顯示了熱水器架設在外殼中的詳細情形；而圖5B是五板電極熱水器的詳細構造示意圖。
圖6A展示了水平極板的作用，而圖6B展示輸入功率如何由隔離板來控制；圖6C展示了改變板電極距離而控制輸入功率的作用。
在各附圖中，相同的部件是以相同的編號來表示的。如
圖1A所示，可以看見這種自動關閉及線性控制的多極板電熱水器基本上是一種其電極板沿水平向設置的熱水器，它通過圖中表示的開關器E與電源線路L1及L2連接。通過一個機械裝置可以手動地移動其中的絕緣板組件6，從而使功率輸入得到直線式的控制。本實用新型所使用的另一種用以控制功率輸入的方式是通過一種機械裝置來調節極板之間的距離，這二種方式都可以應用在同一熱水器中，如
圖1B所示。采取這二種控制功率輸入的方式，本實用新型可適用于各種情況，無論水的類型或水源如何，而不必為每一種水源或水的類型特別設計熱水器。
作為本實用新型的優選實施例的淋浴熱水器的完整的組裝情況，圖示于圖2之中。其組成部分包括整體的熱水器組件A；金屬基板B，熱水器中各互相聯接的部件都裝設在該金屬基板之上；淋浴出水口連接器C；黃銅材料制成的入水連接器D，該連接器D與一個彎曲的銅管23焊接在一起，該銅管與一個塑料彎頭22互相緊配合；一個塑料的出口彎頭20，它一端與一條彎曲的銅管21互相緊配合，而另一端則與出水口連接器C互相緊配合；一個在
圖1中已示明的雙極開關器E，裝設在一個金屬的開關器承托器上；帶有非焊接連接頭25的兩條導線26，用以將開關器和熱水器上的端頭30(見圖4所示)連接起來；以及一條電纜G和一個電纜緊固件H。熱水器的接地由一條接地線I連接到彎曲的銅管21和黃銅制的入水口連接器上而實現。
圖3和圖4展示了熱水器A的詳細結構及組裝，其中，平行的板電極熱水器組件5水平地固定在熱水器安裝箱體1的最上端。一絕緣板組件6與一個齒條傳動裝置8借助于一個平頭螺栓7連接起來，因而可以通過旋動與傳動軸10連接在一起的旋鈕29(見圖4)使該絕緣板組件6向內或向外移動，該傳動軸10與正齒輪9同軸連接，而正齒輪9則驅動齒條傳動裝置8使其在構架12上滑動。一個蓋子2通過螺栓及螺帽3與箱體1緊固在一起，并由橡膠襯墊4適當地密封，蓋子2的一個重要部分是空氣通道14及水道15，它們在共同的流出洞口16相會合，蓋子2亦作為控制裝置的構架，在這構架上，帶有外螺紋的軸襯27(見圖4所示)支承著傳動軸10，在此，如圖4所示還裝設有O形的圈封11和軸襯螺帽28。還設有由不銹材料制成的一個銷子32，用以避免傳動軸從軸襯內被拔出去，蓋子的另一個重要部分為輸出管接頭19。在這個輸出的管接頭上，以壓固方式裝設一個塑料的出口彎頭20。
圖5A和5B顯示熱水器架設在外罩上的細節。熱水器組裝件借助于支撐翼1B而架設并緊固在箱體上，該支撐翼沾整個極板的長度上分布。襯墊1C牢固地固定著極板，保持極板之間的距離。外罩有二個為如圖4所示的熱水器的端頭30而設的狹縫孔1A，并且將其封上耐高溫的環氧樹脂材料31(圖4)。
設置水平向的極板的作用可由圖6A顯示，當淋浴水流控制閥打開時，水(由圖中的直線狀箭頭代表)就通過上、下洞孔17及18進入箱體內，要使熱水器能全面傳熱，箱體內必須充水直至U的高度。要達到這個地步，在U高度處設有空氣通道14，這個空氣通道14位于最上端的極板之上，為的是使困在里面的空氣能出來，(這些空氣由圖中彎曲的箭頭代表)，由于通道14比通道15小得多，大部分的熱水向下流而與貯水器13(見圖5A所示)中的水混合在一起。當水不斷流動時，溫度達到穩定值，該溫度值由水流入量以及絕緣板(該絕緣板在圖6A中被省略而未示出)位置的設定而控制的熱水器電流來決定，因而絕緣板的位置控制熱水器的功率輸入。
上洞孔17在水平極板的設置方式中起重要的作用，當水被加熱后，將被困在水平板之間的和溶解在水中的空氣釋放出來，這將影響水的導電率從而減小熱水器的電流。進入上洞孔17的水形成一種端流，從而將困在極板之間的空氣驅送至通道14，這種作用保持住由本實用新型的電源功率控制系統所設定的電流。
當關閉淋浴水流控制閥時，板電極之間的水快速加熱升溫直至沸點，而其中一部分水變成水蒸氣，產生壓力而將熱水往下驅趕使之與貯水器13的溫水混合起來，而從通道15流出來直至出口洞孔16。當水蒸氣與溫水混合而消失時，它在加熱箱體內造成真空，而通過洞孔16及通道14從外面吸取空氣。出口管道中的一部分水被吸回熱水器，但已不能達到U高度水平了。它再被加熱，而其中一部分變成水蒸氣，造成壓力往下驅壓，并與貯水器的水混合，然后被排出。這種過程一直循環，直至水位降到熱水器中的L高度之下。于是熱水器自動關掉。在這設置的情形之下，水蒸氣絕不會逸出加熱箱體，因為水蒸汽總是和水混合，而從熱水器出來的水的溫度不能達到非常高的溫度，因為貯水器內的貯水量為熱水器部分的貯水量的三倍。然而，貯水器內的水現在的水溫比穩態值較高。當淋浴水流控制閥再打開時，有較大的水量流過洞孔18，因為該洞孔比洞孔17更大，進入的水將與貯水器的熱水混合起來，以降低溫度，然后從熱水器出來。淋浴用水的水溫就比以前溫度較高，但逐漸返回到穩態值。
圖6B說明使用絕緣板控制功率的基本作用。由于水是導電媒體，電流與板電極X和Y的有效面積成正比，這里板電極X和Y是直接與水接觸的。然而，被絕緣板擋住的板電極部位并不能傳導，而不受阻礙的部位的傳導作用加強，如圖中箭頭所示。通過增減電極受阻礙的范圍，可以線性地增減電流。
這種控制電流功率的方法在控制水溫方面是有效的，因為它是線性的。另一種控制熱水器電源輸入功率方法是通過控制X板和Y板的距離而實現的，如圖6C所示。當極間距離被拉長時，電流減少，但不是線性關系。這種方案是用以在使用不同類型的水或水源時改變熱水器的輸入功率，以免為每一種類型的水或水源而設計一種熱水器。使用上述二種方案，熱水器可適用于各種類型的水。
權利要求1.一種自動關閉及線性控制的多極板電熱水器，包括箱體、基板、蓋子、由一個板電極組件及一個絕緣板組件構成的熱水器組件、電源開關器、水流控制閥、入水口連接器和出水口連接器，以及入口彎頭和出口彎頭，其特征在于，所述熱水器組件(5)水平地裝設于所述箱體(1)的最上部分；所述箱體(1)與所述入口彎頭(22)相結合的部分設有貫通箱壁的上洞孔(17)和下洞孔(18)，所述箱體(1)與所述蓋子(2)在與所述出口彎頭(20)相結合的部位設有貫通箱壁和蓋壁的空氣通道(14)及水道(15)，所述空氣通道(14)位于所述熱水器組件(5)的上方，所述水道(15)位于所述空氣通道(14)的下方，它們在共同的流出洞口(16)相會合；所述電熱水器還包括與所述絕緣板組件(6)相聯接的一個齒條傳動裝置(8)、一個與該齒條傳動裝置(8)相嚙合的正齒輪(9)、一個與該正齒輪(9)同軸連接的傳動軸(10)、以及架設該齒條傳動裝置(8)并使之可在其上滑動的一個構架(12)。
專利摘要一種自動關閉及線性控制的多極板電熱水器，主要包括箱體、由板電極組件及絕緣板組件構成的熱水器組件。熱水器組件水平裝設于箱體內最上部，箱體內在進水端口設有上、下二孔洞，在出水器端設有水道及空氣通道；熱水器還具有與絕緣板組件相聯接以便帶動其可相對于電極板位移的傳動機構。
文檔編號F24H1/10GK2145948SQ9320058
公開日1993年11月10日 申請日期1993年1月2日 優先權日1993年1月2日
發明者李天壽 申請人:李天壽