CN101023845A - 大流量即热式饮水机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大流量即热式饮水机，包括在饮水机水斗出水口和饮水机出水口之间的管路上连有的阀门、节流装置、管道电加热器和容器电加热器。所述的管道电加热器为竖直安装，其进水口在下，出水口与饮水机出水口相接；所述的容器电加热器的出水口与管道电加热器的进水口相接。与现有技术相比，本发明的显著优点是：热水龙头初始出水温度可以达到用户所设定的温度、出水温度可按用户需要无级调节、出水温度稳定、出水流量大、水质新鲜(出水中不含剩水)、蒸汽少、噪音小、节能、不窜温、可靠性较高、安全性好。

Description

大流量即热式饮水机

技术领域

本发明涉及饮水机技术领域，尤其是指一种大流量即热式饮水机。

背景技术

目前，市场上有制热功能的饮水机绝大部分设有一个热罐，利用热罐加温和储存热水。这种饮水机一般采用温控器控制温度，当水温达到设定的上限温度时停止加热，当水温下降到设定的下限温度时再次通电加热。用户取用到的热水的实际温度一般在85℃～93℃之间。其主要问题是：

1、出水温度偏低；

2、热罐中的水经常反复加热到很高温度，用户获得的是“千滚水”，水质不新鲜；

3、由于水反复加热到很高温度，高温热罐与罐外空气之间温差很大，散热快，电能浪费大。

针对上述问题，人们也设计出了无热罐快g速电加热饮水机，如中国专利号为200410089171.2的《快速电加热饮水机》披露了这样一种饮水机。该饮水机有下列结构特点：

1、在饮水机水斗出水口与饮水机出水口之间的管路上的较低位置设有下电加热器，并且水平安装；

2、在上电加热器的出水口端的管路上设有汽水分离器，在该汽水分离器与饮水机水斗之间连有回气管；

3、在汽水分离器附近设有上电加热器；

4、在下电加热器的进水口端的管路上设有单向阀；

5、在饮水机出水口附近位置设有热水阀；

6、上电加热器出水口管路的最高位置高于饮水机水斗最高水位。

产品在使用时，电加热器中的水被大功率的电热管所加热，因水平安装的下电加热器对流换热效果差，必然在局部管壁上出现过热现象而产生气泡。气泡在膨胀过程中所产生的压力，一方面将单向阀关闭，另一方面推动自身向电加热器出水口方向，即向汽水分离器方向运动，随之将热水也带到汽水分离器中。由此必定产生下述问题：

1.初始出水温度低，且含有可能被细菌污染的剩水。在连接水平安装的下电加热器出水口的部分管路中，在通电之前已经充满了常温水，下电加热器通电后，并不对这些水进行加热，上升的气泡将这些水带到汽水分离器内，这是其一；其二是在热水阀和电加热器突然关闭后，在热惯性作用下，将还有一部分热水流向汽水分离器，该部分水被热水阀截住，然后冷却为常温水，这部分水就成为剩水，时间长了极可能被细菌污染，在电加热器再次通电时也无法对其加热。这就导致该饮水机热水龙头初始出水的温度只有70℃左右，甚至更低，而且水质不新鲜。

2.能耗大、水耗大、窜温。其一，较多的能量消耗在产生气泡的蒸汽上，蒸汽带走能量造成能量浪费；其二，这些蒸汽通过回气管进入饮水机水斗，使水斗中的水温上升造成饮水机窜温，水温上升后(例如35℃～37℃)更易滋生细菌，加重饮水机的二次污染；其三，由于热水龙头初始出水温度低，许多用户往往将初始出水弃之不用，造成既浪费水、又浪费电。

3.设置上电加热器和下电加热器后，仅能提供两档出水温度，结构复杂性显著增加、成本上升、可靠性下降。

4.加热时伴随着大量气泡的产生和破灭，噪音较大。

5.由于从电加热器中出来的是汽水混合物，故要设置汽水分离器，产品结构更加复杂，成本较高。

6.未设置检测电加热器中是否有水的装置，不具备防干烧功能，安全隐患大。

7.热水出水温度不稳定。由于加热功率一定，而原水的温度是变化的例如(夏天与冬天的原水温度差别就很大)，所以在出水流量一定时，根据能量守恒原理，出水温度是变化的。

此外，由于饮水机通常用于居民和办公场所，电器插座所能承受的负荷有限，为保证电器产品使用安全，饮水机的功率不宜设计得很大，通常不能超过2千瓦，所以该专利技术饮水机的热水出水流量较小，约每分钟250毫升，接一杯热水需要等上数分钟，使用时较为不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种大流量即热式饮水机，该饮水机的热水龙头初始出水温度可按用户需要无级调节、出水温度稳定、出水流量大、水质新鲜(即时加热、即时出热水，出水中不含剩水，)、蒸汽少、噪音小、节能、可靠性较高、安全性好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该饮水机包括饮水机水斗，在水斗出水口和饮水机出水口之间的管路上，设有阀门、节流装置、管道电加热器和容器电加热器。所述的管道电加热器为竖直安装，具有与节流装置所控制的水流量相匹配的、能将流过的饮用水加热到设定温度(例如85℃)以上的功率，其进水口在下，出水口在上。所述的管道电加热器可以制成直线状，也可以制成曲线状，其中的水管内直径尺寸至少15毫米。所述的管道电加热器的出水口与饮水机出水口相接。所述的阀门可以是手动的，也可以是自动的，考虑到便于自动控制，通常优先采用常闭电磁阀。所述的水斗中的水位高于所述的管道电加热器出口管路的最高位置。所述的容器电加热器的容积为0.7～2升，其上设有可控制其中水温在50℃～60℃温度范围的装置。

饮水机在待机状态时，容器电加热器中的水温控制在50℃～60℃温度范围内，用户需要热水时，可将杯子放在饮水机集水盒上，先将管道电加热器通电，稍后，待其中的水温度升到设定温度(例如85℃)以上再自动或手动开启阀门，水斗中的水以节流装置设定的流量从容器电加热器的下部进入，再从其上部流出，然后再从管道电加热器下部进入，将管道电加热器中的热水从上部顶出，流向饮水机的出水口。经容器电加热器预热过的水进入管道电加热器中后，在缓慢向上流动过程中被再次加热。由于管道电加热器的功率与节流装置所控制的流量相匹配，所以可以保证，当水流到管道电加热器出口时，温度达到设定温度(例如85℃)以上。这种加热方式有如下特点：

1、因热水的密度比冷水低，热水本身有向上流动的趋势，加之水斗中的水位高于管道电加热器出口管路的最高位置，在水压作用下，水流将自然向饮水机出水口流动；

2、管道电加热器中的水管内直径尺寸足够大，可以防止产生其大小和管径尺寸相当的大气泡，虽然有一些小气泡产生，但不足以对水流引起较大扰动；

3、管道电加热器竖直安装，对流换热效果好，管内水温比较均匀，故产生的小气泡也很少。

所以，管道电加热器中的水流动稳定，噪音很小，产生的蒸汽很少，被蒸汽带走的能量也少——能耗少，因此没必要在管道电加热器进水口端的管路上设置单向阀，也没必要在管道电加热器出口端管路上设置汽水分离器。

由于进入管道电加热器中的水已经预热到50℃～60℃，所以可以保证在给定热水出水温度时，当管道电加热器功率和中国专利号为200410089171.2的《快速电加热饮水机》技术相同的功率时，可以获得比该技术大得多的热水出水流量。此外，水温达到55℃时，水中的普通细菌基本上不能存活，可为那些想饮用低温健康水的用户提供方便。同时，由于容器电加热器中的水温比常规饮水机热罐的水温低，其与周围空气之间的温差较小，散热速度较慢，故节能效果明显。再者，由于容器电加热器中的水温较低，极大地降低了结垢的可能性。

当出水量达到要求后，管道电加热器自动或手动断电，同时自动或手动关闭阀门。水源关断后，饮水机出水口将立即停止出水，管道电加热器在热惯性作用下，其中的水还将被继续加热几秒钟，这时仅出现少量蒸汽，而不会有显著的噪音产生。

所述的节流装置的作用是控制水流量，它可以有多种形式，例如可以是一个设有节流小孔的零件，也可以是一个设有节流小孔的部件，也可以是一个流量可调节的可调节流阀，也可以是一个流量不可调节的节流阀。无论采用何种形式，都在本专利的保护范围之内。当节流装置为可调节流阀时，对应于管道电加热器所确定的功率，该节流阀在最小流量时的出水温度可达到95℃以上，最大流量时的出水温度可达到70℃以上。本发明就这样通过一个可调节流阀给用户提供一个出水温度在一定范围内可任意调节(无级调节)的功能。

本发明所采取的技术措施还包括：在饮水机壳体上设置可控制常闭电磁阀开启时间的定时器，在管道电加热器的出水管段设置测温探头，在饮水机上设置调温器。因水斗中的水位基本一定，节流装置控制的水流量比较稳定，所以出水总量和电磁阀开启时间成正比关系，控制了电磁阀的开启时间就控制了出水总量。用户一次需要加热多少热水，只要将定时器拧到适当位置即可。所述的测温探头用于测量水温，调温器用于设定饮水机初始热水出水温度。当测温探头测得的水温达到调温器设定的水温时，定时器开始计时，与此同时电磁阀自动开启，饮水机开始出热水。电磁阀一旦开启，将不受测温探头温度信号的影响，在定时器设定的时段内保持开启状态。这样，本发明就实现了可向用户提供定温定量热水的功能。

本发明所采取的技术措施还包括：在所述的管道电加热器的出水管段设置水探头，当水探头探测出管中无水，则自动断开管道电加热器和容器电加热器的电源，防止电加热器无水干烧，确保饮水机使用安全。

本发明所采取的技术措施还包括：在所述的管道电加热器上设置过热温控器，该过热温控器触点串接在管道电加热器、容器电加热器与电源之间的加热线路中。一旦管道电加热器过热，温度达到温控器控制的温度，则自动断开管道电加热器和容器电加热器的电源，确保饮水机使用安全。

本发明所采取的技术措施还包括：在所述的容器电加热器上设置过热温控器，该过热温控器触点串接在容器电加热器、管道电加热器与电源之间的加热线路中。一旦容器电加热器过热，温度达到温控器控制的温度，则自动断开管道电加热器和容器电加热器的电源，确保饮水机使用安全。

本发明所采取的技术措施还包括：将电气控制线路设计成可以确保管道电加热器优先通电加热但不与容器电加热器同时通电加热的形式，其中管道电加热器的加热功率可以设计得较大(例如1.8千瓦)，容器电加热器的加热功率可以设计得较小(例如500瓦)。这样，任何情况下，饮水机的实际加热功率都不会太大，饮水机就可以使用一般的电源插座供电，并保证使用安全。

作为本发明的一种简化，在水斗出水口和饮水机出水口之间的管路上，可以不设阀门，只设节流装置、管道电加热器和容器电加热器。在这种情况下，水斗中的水位应略低于管道电加热器出口管路的最高位置。管道电加热器不通电时，因水斗中的水位低于管道电加热器出口管路的最高位置，饮水机热水出口处不会出水；管道电加热器通电后，管道电加热器中的水受热膨胀，水位将高于饮水机水斗中的水位，使得饮水机热水出口处开始出热水。可以通过控制水斗中的水位和管道电加热器出口管路的最高位置的高度差值来控制热水出水温度，通过控制管道电加热器的通电时间来控制一次热水出水总量。管道电加热器的通电时间可以通过在饮水机壳体上设置定时器的方法来实现，也可以由用户手动关断管道电加热器电源的方法来实现。

与现有技术(中国专利号：200410089171.2《快速电加热饮水机》)相比，本发明技术的优点十分明显，如下表所示：

项目	现有技术(专利号：200410089171.2)	本发明技术
			初始出水温度	低	用户可根据所需进行设定
出水是否新鲜	初始出水有剩水，水质不新鲜(剩水可能被细菌污染)	无剩水、水质新鲜
			出水温度选择	只有高温、低温两档	按用户需要可进行无级调节
噪音	大	小
			蒸汽量	大	小
能耗	1.蒸汽多，带走的能量大——费电2.初始出水，因其温度低用户常弃	1.蒸汽少，带走的能量小——省电

	之不用，造成既费水又费电	2.初始出水，其温度达到用户要求，不浪费
			防干烧功能	无——不安全	有——安全
窜温	蒸汽进入饮水机水斗造成窜温，窜温后的水易滋生细菌	蒸汽不进入饮水机水斗，无窜温现象
			热水出水流量	小	大
热水温度稳定性	温度变化	温度较稳定

附图说明

图1为本发明的实施例1结构示意图

图2为本发明的实施例2结构示意图

图3为本发明的实施例3结构示意图

图4为本发明的实施例4结构示意图

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进行详细的描述，但应当理解这里的详细描述并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例1：结合图1所示，本发明的大流量即热式饮水机包括饮水机水斗9，在饮水机水斗9的出水口12和饮水机出水口4之间的管路上，连接有阀门13、节流装置、管道电加热器1和容器电加热器17。所述的管道电加热器1竖直安装在饮水机壳体2的内部，出水口在上，进水口在下，其中的发热元件有与节流装置所控制的水流量相匹配、能将流过的饮用水加热到设定温度(例如85℃)以上的功率；所述的管道电加热器1中的水管内直径不小于15毫米，其出水接饮水机出水口4；所述的阀门13可以是手动的，也可以是自动的，考虑到便于自动控制，优先采用常闭电磁阀；所述的水斗9中的水位11高于管道电加热器1出口的最高位置；所述的节流装置是一个有节流小孔的零件14；所述的容器电加热器17的容积为0.7～2升，其进水口通过水管16接节流装置，其出水口通过水管18接管道电加热器1的进水口，其外表面设有保温层，其壳体上设有可控制其中水温在50℃～60℃温度范围的温控器19，当其中水温低于50℃时通电加热，当水温达到60℃时停止加热。

在饮水机壳体2上设置可控制常闭电磁阀13开启时间的定时器6，在管道电加热器1的出水管段设置测温探头3，在饮水机壳体上设置调温器5。所述的定时器6和调温器5均有导线连到电气控制线路板8，线路板8受电源总开关10控制，线路板8中有由单片机芯片和继电器等电气元件组成的控制组件，可以处理测温探头3测得的温度信号和调温器5设定的温度信号，当测温探头3测得的水温达到调温器5设定的水温时，定时器6开始计时，与此同时控制常闭电磁阀13通电的继电器常开触点闭合，常闭电磁阀13通电开启，饮水机开始出热水。该电磁阀13一旦通电开启，与上述触点并联的另一继电器触点闭合自锁，该电磁阀13将不受测温探头3测得的温度信号影响，在定时器6设定的时段内保持通电开启状态。这样，调温器5控制了电磁阀13的开启时刻，即控制了饮水机初始出热水的温度，定时器6控制了电磁阀13的通电开启时间，即控制了饮水机一次出热水总量，从而实现向用户提供定温定量热水的功能。

在管道电加热器1的出水管路上设置可探测该处管内是否有水的水探头7。该水探头有导线连到电气控制线路板8。当水探头7探测出管中无水，则自动断开管道电加热器1和容器电加热器17的电源，起到无水防干烧作用，确保饮水机使用安全。

在所述的管道电加热器1上设置过热温控器15，该过热温控器15的触点串接在管道电加热器1、容器电加热器17与电源之间的加热线路中。一旦管道电加热器1过热，温度达到过热温控器15控制的温度，则过热温控器15的触点自动断开，切断管道电加热器1和容器电加热器17的电源，确保饮水机使用安全。

在所述的容器电加热器17上设置过热温控器20，该过热温控器20的触点串接在容器电加热器17、管道电加热器1与电源之间的加热线路中。一旦容器电加热器17过热，温度达到过热温控器20控制的温度，则过热温控器20的触点自动断开，切断管道电加热器1和容器电加热器17的电源，确保饮水机使用安全。

实施例2：结合图1和图2所示，本实施例中的节流装置是一个可调节流量大小的可调节流阀21，其它部分与实施例1相同。该节流阀21与管道电加热器1的功率相匹配，在最小流量时的出水温度可达到95℃以上，最大流量时的出水温度达到70℃以上。方便用户根据需要获得不同温度的热水。

实施例3：结合图1和图3所示，本实施例是本发明的一种简化结构，在水斗出水口12和饮水机出水口4之间的管路上，不设阀门，饮水机壳体上不设调温器。在这种情况下，水斗中的水位11应略低于管道电加热器1出口管路的最高位置。管道电加热器1不通电时，因水斗中的水位低于管道电加热器1出口管路的最高位置，饮水机热水出口4处不会出水；管道电加热器1通电后，其中的水受热膨胀，水位将高于饮水机水斗中的水位，饮水机热水出口4处开始出热水。可以通过控制水斗中的水位11和管道电加热器1出口管路的最高位置的高度差值来控制热水出水温度，通过控制管道电加热器1的通电时间来控制一次热水出水总量。管道电加热器1的通电时间可以通过设在饮水机壳体上的定时器6来控制。

实施例4：结合图4所示，本实施例是将容器电加热器17设置在管道电加热器1的下方，目的是使容器电加热器17和管道电加热器1及其相连的管道18中的水流、气流更顺畅，其他要求与实施例1完全相同。

Claims (10)

1、一种大流量即热式饮水机，包括饮水机水斗，其特征在于：在水斗的出水口和饮水机出水口之间的管路上，有节流装置、管道电加热器和容器电加热器，所述的管道电加热器竖直安装。

2、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：在所述的水斗的出水口和饮水机出水口之间的管路上有可以控制管路中的水流通断的常闭电磁阀或手动阀。

3、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：所述的管道电加热器由电热管和水管组成，所述的电热管有与所述的节流装置所控制的水流量相匹配的、能将流过的饮用水加热到至少70℃的功率，所述的水管内直径尺寸至少15毫米。

4、按照权利要求2所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：所述的饮水机的壳体上还设有可控制常闭电磁阀通电时间的定时器。

5、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：所述的节流装置是一个可调节流阀。

6、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：所述的节流装置是一个有节流小孔的零件。

7、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：所述的水斗出水口和管道电加热器出水口之间的管路上设有可探测管内是否有水，并将其信号用于控制接通和断开管道电加热器和容器电加热器电源的水探头。

8、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：在所述的管道电加热器出水口管段设有可测量水温的测温探头。

9、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：在所述的管道电加热器和容器电加热器上分别设有过热温控器，该两个过热温控器触点分别串接在管道电加热器、容器电加热器与电源之间的加热线路中。

10、按照权利要求1所述的大流量即热式饮水机，其特征在于：所述的容器电加热器上设有可控制其中的水温在50℃～60℃温度范围内的装置。

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