專利名稱：家用蜂窩煤爐熱水淋浴器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種生活衛生用具，是使用家用蜂窩煤爐為熱源的淋浴器。
通常的家用熱水淋浴器有燃氣熱水淋浴器、電熱淋浴器、多種熱源淋浴器以及家用土暖氣。
燃氣熱水淋浴器和電熱淋浴器雖然使用方便，熱水流量大，但它的缺點是必須使用燃氣和電力，使用燃氣和電力的費用目前還比較貴，并且這兩類熱水器的售價也比較高。多種熱源淋浴器(附圖7)，它是使用燃氣爐、燃油爐、電爐、煤爐(包括塊煤爐、球煤爐、蜂窩煤爐)等多種熱源加熱的淋浴器。這種淋浴器有兩個顯著的缺點1、在使用家用蜂窩煤爐作熱源時，它提供的熱水流量太小，因為廉價的家用蜂窩煤爐多為單火眼爐芯(即爐芯上只有一個火眼，三塊蜂窩煤上下對疊著放入爐芯內，一般最下面一塊煤是已經燒盡了的煤核，中間一塊煤是燒了一半的煤，最上面一塊煤是正在燃燒發出主要熱能供使用的煤)，這種煤爐熱量較小，致使淋浴器噴頭的熱水流出量太小，每分鐘流出40℃的熱水還不足1升，影響淋浴。2、使用這種淋浴器很不安全，因為自來水流入它的加熱器中加熱后是直接由噴頭噴到人體上的，使用時煤爐子是一直燃燒著的，它不象使用燃氣和電力那樣，一旦發生異常，開關自動切斷氣源或電源，加熱立即中止，很安全。而燒著的煤爐子卻不可能馬上滅掉，這時，一旦進出水管堵塞，加熱器中缺水或誤將噴頭關上，就極易產生高溫高壓蒸氣沖出傷人，甚至發生爆裂事故。所以這種熱水器很少有人使用。土暖氣是將一個水套固定套在煤爐子爐芯的外圍，用管子將水套與房間中的暖氣片連通，爐子燃燒時，熱水在水套和暖氣片之間循環流動而加熱暖氣片，提高房間溫度，同時水套中的熱水可以引出供淋浴使用。這種土暖氣雖然可以淋浴又可以取暖和煮飯，但是爐子耗煤量特別大。如果單用它淋浴或單用它煮飯時，它也不省煤，它仍然套著一個消耗熱量的水套，影響火力的提高，在不需要暖氣的南方也不適用。另方面制造這種爐子耗材多造價高。
在現階段中國縣城、農村、郊區還有為數眾多的人口使用廉價蜂窩煤爐作炊事用。能不能構思一種使用蜂窩煤爐作熱源，流量大(根據經驗，流量達到每分鐘1.5-2.5升一般即可滿足淋浴要求)，使用方便又安全可靠，讓蜂窩煤爐的燃煤充分得到利用的節能的熱水淋浴器呢？本實用新型就是為達到這個目的而設計制作出來的。蜂窩煤爐子除了仍然可以煮飯做菜取暖而外，需要使用淋浴器時或中午晚間封火時，將淋浴器的加熱器放在蜂窩煤爐子的火口上即可，不用時將加熱器移開，不改變原有爐子的結構，不另外增加設施費用，不影響原有爐子的火力，一爐多用，節約能源，造價低。
本實用新型有流水式和容積式兩和。它們的主要區別是流水式水箱較小，容積只有5-20升左右，箱體為單層，沒有保溫絕熱物，只起暫存熱水和不讓熱水直接沖到人體上的安全作用。容積式的水箱較大，容積為20-50升以上，雙層箱體，中間填充有保溫絕熱物，起貯存熱水，以備隨時取用熱水的作用。
一、流水式家用蜂窩煤爐熱水淋浴器。
附
圖1為原理構成圖。由加熱器(1)、水箱(2)、報警檢測電路(3)以及與加熱器內換熱管連通的進水軟管(4)、與進水軟管連通的進水觀查器(5)、與進水觀查器連通的進水調節閥(6)、跨接于進水調節閥進出水兩端的旁通小管(7)、與調節閥連通的自來水進口(8)、裝于進水管路上的永磁鐵(9)、連通于加熱器內換熱管和水箱內熱水導入管之間的將加熱器熱水引入水箱的熱水出水軟管(10)、裝于水箱中的熱水導入管(11)和混合室(12)、裝于水箱底部的熱水出水調節閥(13)、與出水調節閥連通的淋浴噴頭(14)、裝于水箱壁上的水位計(15)、水箱上部的溢流口(16)、水箱蓋(17)、與報警檢測電路輸入端連接的裝于加熱器保溫罩內層的超溫傳感器(18)、裝于水箱內上部的滿水傳感器(19)、裝于水箱內熱水導入管出水口處的水溫檢測傳感器(20)和與報警檢測電路輸出端連接的報警發音器(21)和水溫顯示器(22)以及供電電池(23)構成。
加熱器(1)由熱交換器和罩在熱交換器外面的保溫罩以及罩上端的排煙管接口組成。為了充分吸收蜂窩煤燃燒產生的熱量，達到節能目的，熱交換器為上下連通的2-4層由換熱管和套在管上的換熱羽片組成的羽片管(也可用換熱管和換熱板復合成的板管)。羽片套入換熱管時要用過盈配合，使接觸良好以利傳熱。如用板管，要盡量增加板與管的接觸面積和配合緊密度。熱交換器由鋁、銅、鐵或不銹鋼材料制成，其中銅和鋁的傳熱效率較高。保溫罩的作用是提高熱交換器的熱利用效率和對熱交換器起到安全防護作用。由雙層鋁、鍍鋅鐵皮，鐵皮或不銹鋼皮制成。雙層之間填充石棉、玻璃纖維等耐熱保溫物，其上排煙管接口由單層與保溫罩相同的材料制成。用戶使用時可在排煙管接口上套接與燃氣熱水器通用的鋁合金排煙軟管，將煙引出室外，同時由于排煙軟管的抻吸作用，可增大爐子的火力，從而增加熱水流量。水箱(2)的作用是一方面由于家用蜂窩煤爐熱量較小，用以在淋浴前預先貯存一定量的熱水，這樣在淋浴時預先貯存的熱水與加熱器即時流出的熱水合起來的總量較大，就可以獲得較大的流量，滿足使用要求，并且在打浴皂、擦身暫不用水時將熱水集貯于水箱中，在淋浴時也利于加大流量使用，不浪費熱水。另方面水箱還起著安全卸壓的重要作用，萬一加熱器產生意外的高溫蒸氣，高溫蒸氣由水箱承擔，不加在人體上，確保了人體安全。水箱的容積可以造得較小，采用單層結構沒有保溫層，以利少用材料，降低造價。它用鋁、鍍鋅鐵皮、鐵皮或不銹鋼皮制造，也可用耐溫塑料制造。加熱器流出的熱水由熱水出水軟管(10)和熱水導入管(11)導入水箱的混合室(12)中。軟管(10)和導入管(11)的內徑需等于或大于換熱管的內徑，并且管上禁裝任何閥門，這樣就保證了加熱器是一個內徑小出口大的開口容器，即使進水量很小或干燒，也不會產生大的蒸氣壓力，保證了使用安全。混合室(12)的作用是將加熱器流入水箱的熱水與水箱的貯水混合，這樣在淋浴時水箱預先的貯水溫度稍高或稍低也沒關系，只要調節進水閥(6)的開度，控制進水量大小就可獲得合適的水溫，進水量大水溫低，反之小溫高。旁通小管(7)是供給加熱器最低水量用的，即使無意中將進水閥全部關閉，自來水也會通過旁通小管流進加熱器，避免干燒損壞加熱器。進水觀查器(5)的結構為一透明塑料腔，腔內有一能靈活轉動的彩色塑料小輪，有水進入時小輪在流水的推動下旋轉，并能隨著流量大小改變轉速，這樣使用者可以很方便地看到有沒有水流入加熱器，便宜調節進水量。溢流口(16)用來溢流和保持水箱內外大氣壓強一致。本實用新型還采用了超溫報警、滿水告警、水溫檢測顯示(容積式熱水器還同時具有水溫設定告警)電子電路。超溫報警的工作原理為當用戶未按規定使用熱水器或熱水器發生故障而加熱器缺水時，加熱器的溫度就要升高超出正常范圍，當升到報警溫度時(可設計為70-95℃)，超溫傳感器(18)立即將檢測到的這一溫度信號輸入到電路(3)中，通過電路處理，發出報警聲，使用者立即將加熱器移離爐子火焰口，避免干燒損壞加熱器。水溫顯示電路的作用是顯示進入水箱的水溫高低。使用者除了可以打開淋浴噴頭用手試水溫而外，也可通過水溫顯示器看水溫，從而調整進水閥(6)使之溫度合適，它的原理是水溫檢測傳感器(20)隨時將檢測到的水溫信號輸至電路(3)中，通過電路處理后由水溫顯示器(22)顯示出來。滿水告警器的工作原理是當熱水已滿水箱時，滿水傳感器(19)檢測到滿水信號并輸入到電路(3)中，經電路處理后發出告警聲，告訴使用者水滿了可以開始洗浴了。當然作用者如果不需要較大水量時也可不等滿水就洗浴。
本實用新型還可以在淋浴器自來水進水口處增加一對強力永久磁鐵(9)，這樣就變成了磁化水淋浴器了。磁化水可以使淋浴器內不結或少結水垢，延長淋浴器使用壽命，提高加熱器傳熱效率。并且磁化水屬軟水，能很好地清除皮膚污垢，對洗浴非常有利。
本實用新型與燃氣淋浴器、電熱淋浴器、多種熱源淋浴器以及家用土暖氣相比具有以下優點1、適合眾多使用蜂窩煤爐，收入較低暫無條件安裝燃氣或電熱淋浴器的用戶需求。使用本淋浴器，不另增加設施費用，不改變原有爐子結構。
2、能使蜂窩煤爐的燃煤得到充分利用，一爐多用，不燒空火，節約能源。
3、從結構上保證了加熱器為開口容器，加熱器的熱水流入水箱，不直接沖淋人體，確保了使用安全。
4、增加電子報警及顯示電路，從多方面保證了使用的安全和方便。
5、本淋浴器制造容易，成本較低。
下面是本實用新型的一個實施例附圖4和附圖5是它的加熱器和水箱的結構圖。水箱采用0.5毫米厚單層鍍鋅鐵皮制作，箱體為360×300×165(毫米)，容積15升。加熱器采用上下三層羽片管結構。換熱羽片用厚度0.5毫米鋁皮制作，換熱管為內徑9毫米外徑10毫米銅管。羽片每層16片，三層錯開疊放，疊高為113毫米，總換熱面積為3700平方厘米。換熱管之間的連通管用相同規格的銅管彎制焊接。進出水口焊上與橡膠管相連的接頭。加熱器保溫罩內層為0.4毫米厚鋁皮，外層為0.4毫米厚鍍鋅鐵皮，罩的內徑為145毫米，中間間隔15毫米，填充石棉。加熱器與水箱之間的連接管用與燃氣熱水器通用的橡膠管。所有閥門采用與燃氣熱水器通用的閥門。淋浴噴頭用與燃氣熱水器通用的噴頭。附圖3為超溫報警、滿水告警、水溫顯示及設定電路。超溫報警、滿水告警采用三秒語言電話。電路原理為當加熱器內腔溫度上升到85℃時，貼裝于加熱器保溫罩內層的密封式雙金屬片溫度傳感器檢測到這一溫度信號后，它的常開觸頭J1閉合，使語言電路SR88A12腳電位升高立即觸發，同時使光耦合器PC1觸發三極管BG使之飽和導通接通電源，語言信號輸入到LM386音頻功率放大集成電路放大后輸出到喇叭發出“有問題，趕快移開加熱器！有問題，趕快移開加熱器！……”反復語言聲。同樣原理當水箱滿水時，箱內浮體M托著永磁塊上升靠近滿水傳感器，此傳感器是一個常開干簧管，常開觸頭J2立即閉合，語言電路SR88A2觸發喇叭立即發出“水滿了，快來洗澡啊！水滿了，快來洗澡啊！……”的反復語言聲。溫度顯示電路原理是當裝于水箱中的負溫度系數熱敏電阻Rt檢測到的水溫低于35℃時，BG1、BG2、BG3、BG4均不導通，發光二極管LED1、LED2、LED3、LED4均不發光，當水溫升至35-40℃時Rt阻值下降，BG1觸發導通，LED1發光，當水溫繼續上升，Rt阻值繼續下降，當水溫為40-45℃時，BG1、BG2導通，LED1、LED2發光，同理當水溫為45-55℃時，LED1、LED2、LED3發光，55-65℃以上時LED1、LED2、LED3、LED4全部發光。W1、W2、W3、W4是整定4個三極管導通點使4個發光二極管與4個水溫段相一致的微調電阻。整個電路使用4只5號電池。報警部分靜態不耗電，溫度顯示電路部分用開關K控制，所以用電相當節省。
本實施例經實際使用效果如下蜂窩煤爐為普通單火眼家用簡易爐，使用時爐芯內最下一塊煤已燒過，中間一塊煤已燒了二分之一，上面一塊煤燃燒正旺，此時將加熱器放于爐子火口上，調節進水閥開度，并打開噴頭用手試溫感受合適，觀看水溫顯示器LED1全亮，LED2微亮(即40℃)。隨后關閉噴頭閥門開始計時，當水滿(滿水告警器告警)時，時間為16.5分鐘，(用水銀溫度計實際測量水箱內水溫為39.2℃)。此時開始洗浴，開大水量(流量約2升/分)，沖淋10分鐘后，還剩1/4箱水，關閉噴頭，打浴皂搓洗10分鐘后水箱又滿了，此時開大水量沖洗10分鐘后洗浴完畢，總計洗浴時間30分鐘。以上是加熱器上沒有外加煙沖管的時候試驗的。如果外加煙管，煙管產生抻吸作用，爐子火力增大，淋浴效果就更好。為了試驗超溫報警及會不會產生蒸氣壓力危險，將自來水全部關閉，讓加熱器在缺水狀態下干燒，很快加熱器內的剩水變成蒸氣徐徐排往水箱，一點也沒有危險，加熱器溫度逐漸上升，5分鐘后超溫報警器發出報警聲，又等了3分鐘才移開加熱器，經檢查，加熱器仍然完好沒有損壞。經試驗，一塊蜂窩煤在大火下燃燒，至少可燃1.5-2小時，也就是說一塊蜂窩煤在四川瀘州市售價1角錢，在一般淋浴習慣下，可供1至2人分別洗一次澡，這與理論計算一致無煙煤的燃燒值為8000千卡/千克，一塊蜂窩煤重0.65千克，因為蜂窩煤中含有5-10％的粘土，所以一塊蜂窩煤至少相當于0.65千克×90％＝0.585千克無煙煤，它完全燃燒可產生8000千卡/千克×0.585＝4680千卡熱量，就算熱利用效率為50％，則有4680千卡×50％＝2340千卡熱量作用于水，可將2340÷(40-15)＝93.6(千克)的水從15℃升高到40℃，93.6千克40℃熱水一般來說可供一至二人淋浴。
安裝使用淋浴器也是很方便的，淋浴器可以直接安裝在浴室內，只須將加熱器的兩根軟管引出室外，加熱器放浴室外使用，禁止將爐子放于浴室內，嚴防煤氣中毒！如果浴室就在廚房旁，只需將管子穿入廚房即可。
二、容積式家用蜂窩煤爐熱水淋浴器。
階圖2為原理構成圖。由加熱器(1)、水箱(2)、報警檢測電路(3)、連通于加熱器與水箱之間的冷水下降軟管(4)和熱水上升軟管(5)、裝于流水管路上的永磁鐵(6)裝于水箱內上部的進水浮球閥(7)、裝于浮球閥上的浮球閥出水管(8)、裝于水箱內的熱水出水管(9)、裝于水箱壁上的水位計(10)、裝于熱水出水管出水口一端的熱水調節閥(11)以及與自來水進口相連的冷水管(12)和冷水調節閥(13)、自來水進口(14)、裝于熱水調節閥和冷水調節閥混和出水管上的噴頭開關(15)及淋浴噴頭(16)、水箱蓋(17)、裝于水箱上部的通氣孔(18)、裝于水箱底部的清洗放水鑼釘(19)以及與報警檢測電路輸入端連接的裝于加熱器保溫罩內層的超溫傳感器(20)、裝于水箱內下部的水溫檢測傳感器(21)和與報警器檢測電路輸出端連接的報警發音器(22)、水溫顯示器(23)、水溫設定開關(24)以及供電電池(25)構成。
加熱器(1)、調節閥(11)(13)、水位計(10)、淋浴噴頭(16)、超溫傳感器(20)、水溫檢測傳感器(21)、永磁鐵(6)、報警發音器(22)、水溫顯示器(23)、供電電池(25)等的原理、結構、作用、規格均與流水式完全一樣。所不同的是熱水箱的容積較大，為20-50升以上，箱體為雙層結構，中間填充保溫絕熱物(也可采用聚安脂塑料發泡工藝)，并增加了水溫設定開關(24)。淋浴器的工作原理是自來水自進水口(14)通過浮球閥流入水箱內，水滿時，浮球閥(7)自動將水關閉。當加熱器(1)加熱時，熱水比重減小，從加熱器上部的熱水上升管(5)流入水箱上部，水箱中的冷水比重較大沿冷水下降管(4)流入加熱器，如此不斷循環流動，水箱中的整箱水溫不斷升高備用。這種熱水器除了可以象流水式的那樣現用現燒外，因為水箱是保溫的，所以它可以利用炊事之余或晚上封火的時候隨時利用余熱加溫(封火是將爐子的進風口關到最小，使進入爐內的空氣剛好保持爐火緩慢燃燒不熄滅。這樣，一塊蜂窩煤可以從晚上一直燃燒到第二天早上不熄，不用重新升火)。但封火時爐子仍然有不少熱量產生，這些熱量仍然可以利用。這樣一天24小時都有熱水使用。這種熱水器，水箱中的水溫是分層的，加熱時上部水溫高，下部水溫低，所以熱水出水管(9)的入水口是裝于水箱的上部，隨著熱水的取用，水箱中的水面下降，浮球閥自動打開，冷水又不斷徐徐流入水箱下部，直至滿水時浮球閥自動關閉進水。水溫檢測傳感器安裝在水箱中的下部，使用時使用者可將水溫設定開關(24)撥到所需溫度檔位(溫度檔次基本跟流水式相同，可分為40℃、45℃、55℃、65℃四檔)。當水溫從水箱的上部逐漸向下升高到設定的溫度時，告警器發出告警聲，告訴使用者整箱水已達到所設定的溫度，不必再加溫了，可以使用了。當然也可以不等告警發聲而隨時用水，只不過此時不是整箱水達到你所設定的溫度而已。這種熱水器只要經常將加熱器放于爐火上加溫，不燒空火，就經常有熱水用，非常方便，能充分利用爐子的熱量。并且加熱器進出水口兩端均與水箱連通，不設任何閥門，加熱器為兩端開口的容器，更加保證了使用安全。下面是這種熱水器的一個實施例附圖6為水箱結構，容積為30升，箱體內層為440×350×200(毫米)，用0.5毫米厚鋁皮制作，外層用0.5毫米厚鍍鋅鐵皮制作，中間間隔25毫米，填充耐溫玻璃棉。其余部位加熱器、各調節水閥、連接水管、超溫報警傳感器、水溫檢測傳感器及其電路、永磁鐵的結構、原理、用材等均與流水式相同。只是告警電路略有不同，將圖3電路中的滿水語言電路SR88A2換成SR88A3，SR88A3中固化的語言是“水溫到了，快來洗澡啊！水溫到了，快來洗澡啊！……”，并增加虛線框內的水溫設定電路，將A、B兩點對應接入J2兩端，滿水傳感器J2和NS、M不用。這樣當水溫設定開關K1調在相應的檔位時，水溫升到該檔溫度，BG5導通，告警電路立即發出告警語言聲。
這種容積式蜂窩煤爐熱水淋浴器經實際使用加熱器放在燃燒正旺的蜂窩煤爐火上，將水溫設定開關旋到45℃，水箱中的水溫為18℃，經45分鐘水溫升到45℃。淋浴時將噴頭開關全開，熱水調節閥全開，冷水調節閥開一點調節噴頭出水溫使之為39℃，淋浴時加熱器一直放火上加溫，淋浴30分鐘，噴頭出水溫度沒有降低。
權利要求1.家用蜂窩煤爐熱水淋浴器，由進水閥、加熱器、淋浴噴頭，用水管順序連通，其特征是在加熱器和淋浴噴頭之間連通一只水箱，在水箱中裝有水溫檢測傳感器；在加熱器中裝有超溫傳感器，水溫檢測傳感器和超溫傳感器測量到的信號輸入到一報警檢測電路中，由報警檢測電路將信號處理為顯示信號和聲音信號輸出到水溫顯示器和報警發音器顯示水溫和報警發音。
2.根據權利要求1所述的家用蜂窩煤爐熱水淋浴器，其特征是加熱器是由多層羽片管或板管的外面套上雙層之間填充有石棉、玻璃纖維一類耐熱保溫物的雙層保溫罩構成。
3.根據權利要求1所述的家用蜂窩煤爐熱水淋浴器，其特征是所述的水箱，流水式的水箱為單層，水箱內裝有熱水導入管和混合室以及滿水傳感器，而滿水傳感器的信號輸入至報警檢測電路，由報警檢測電路處理后輸出至報警發音器報警發音；容積式的水箱為雙層，雙層之間填充有保溫絕熱物，水箱內裝有浮球閥，報警檢測電路接有水溫設定開關，由水溫設定開關設定需要報警的水溫。
4.根據權利要求1所述的家用蜂窩煤爐熱水淋浴器，其特征是流水式的在加熱器進水口一端裝有進水觀查器，在進水閥兩端跨接有一旁通小管，且進水閥為可調水量的進水調節閥。
5.根據權利要求1所述的家用蜂窩煤爐熱水淋浴器，其特征是在加熱器進水口處裝有永久磁鐵。
6.根據權利要求1或3所述的家用蜂窩煤爐熱水淋浴器，其特征是所述的水溫檢測傳感器、超溫傳感器、報警檢測電路、水溫顯示器、報警發音器、滿水傳感器、水溫設定開關是由電子元器件組裝而成。
專利摘要家用蜂窩煤爐熱水淋浴器屬于一種生活衛生用具。有流水式和容積式兩種。由多層羽片管或板管保溫加熱器和加熱器連通的安全卸壓水箱以及進水、出水調節閥、浮球閥、水位計、淋浴噴頭和電子報警、顯示電路構成。具有安全(超出危險溫度報警,加熱器采用出水口或進出水口均敞開的結構,加熱器的熱水流入水箱,不直接沖淋人體)、節能(一塊蜂窩煤可將93千克水從15℃升高至40℃,一般可供1至2人淋浴)、造價低,使用方便的特點。
文檔編號F24B1/183GK2390114SQ9822976
公開日2000年8月2日 申請日期1998年10月28日 優先權日1998年10月28日
發明者劉遠德 申請人:巫德超, 劉遠德