一種即熱式恒溫節(jié)能開水的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種即熱式恒溫節(jié)能開水機。該機主要由冷水箱、開水箱、發(fā)熱管、蒸汽收集箱、冷熱聯(lián)接管、排汽管、開水龍頭以及水位探測、傳感測溫控溫等器具構成，其主要特征是：冷水箱和開水箱分開設置，蒸汽收集箱設置在開水箱的上面；冷熱聯(lián)接管的一端與冷水箱的下部相連，另一端與開水箱的下部相連；排汽管的一端與蒸汽收集箱相連，且自上而下穿過冷水箱的下部后開口于冷水箱外部的接水托盤。該機采用“逐層進水、逐層加熱”的臨界沸騰溫度控制方法，“隨時用水立即燒開、即開即用、用多少燒多少”，可持續(xù)提供合格的開水，杜絕了“千沸水”、“陰陽水”的產(chǎn)生，同時由于開水箱內(nèi)所產(chǎn)生的蒸汽預熱冷水，可節(jié)省電能。
【專利說明】一種即熱式恒溫節(jié)能開水機
所屬【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于開水機【技術領域】，涉及一種利用電能轉化為熱能的開水機，特別是一種即熱式恒溫節(jié)能開水機。
【背景技術】
[0002]眾所周知，開水機也叫開水器、電開水器，是一種為了適應不同人群飲水需求環(huán)境而設計的一種利用電能轉化為熱能的燒開水設備。
[0003]我國的第一代具有代表性的開水機為浮球式開水機，這種開水機是一種實現(xiàn)了電能轉化為熱能的燒開水設備。優(yōu)點:內(nèi)部結構簡單，主要由箱體(用于儲水及燒水)、浮球(用于控制水位)、發(fā)熱管(用于加熱)組成。缺點:一是水箱只有一個，不能把生水與開水分隔，又由于只有一個浮球作為水位控制，不能控制取水時生水進入水箱中，因而造成“陰陽水”的產(chǎn)生；二是加熱管永遠都在反復地對給水加熱，致使“千沸水”的產(chǎn)生，影響飲用開水的質量和人們的健康:三是從機器的原理、結構以及控制上看，不能滿足放出來的水都是開水，其原因:1、從頂部加入冷水，且頂部設有冷水儲水箱，而燒開水和放開水的開水箱卻置于下部，由于熱水密度低以及熱對流等原因造成熱水上浮、冷水下沉，因此，只要上部冷水箱有冷水，就必然會在熱水對流情況下，在下部放開水時都會混有生水放出，此時開水機放出的都不是真正的開水，而只是生開水；2、由于是由浮球控制加入自來水，在水箱水位高時，浮球上浮，進水浮球閥關閉，停止入水，而在放開水水位下降時，浮球下降，進水浮球閥開啟，加入自來水。開水機只受水位控制，放多少水出來就加入多少水，而發(fā)熱管燒水的速度有限，因此，此浮球式開水機放出來的水也不能滿足所放水都是開水；3、浮球式開水機的溫度控制大都采用液體膨脹式溫度開關和溫度指示表，精度誤差為±6-8°C，此類開關控制的浮球式開水機不能滿足放出來的水都是開水。
[0004]我國的第二代具有代表性的開水機為為沸騰式開水機，這種開水機是針對我國第一代開水機產(chǎn)品會產(chǎn)生“陰陽水”的缺點而研發(fā)出的一種開水機，其原理主要是把生水和開水分隔開，由原來浮球式的一個箱體，改為沸騰式的兩個箱體，一個箱體里裝有電熱管，負責燒開水，另一個箱體則負責儲存開水。這樣能有效避免生水與開水的混合，徹底解決了“陰陽水”問題。但最初由于實現(xiàn)結構較為復雜，成本較高，箱體密封而不能清洗所造成壽命不長等原因，并沒有過高的市場覆蓋率。
[0005]我國的第三代具有代表性的開水機為步進式節(jié)能開水機，這種開水機的原理是將水逐層加熱，入水口在下方，每次進水一層并加熱至95度，再進水一層，將開水推到上一層，繼續(xù)加熱新進入的冷水，如此循環(huán)進水和加熱過程，直到整箱水全部加熱為開水。步進式節(jié)能開水機的優(yōu)點是:集中用水時，等待時間短，一層燒開后就能出水；燒好一箱水后，可以連續(xù)使用到低水位探頭后再進水，保溫耗電相對較少。然而，步進式節(jié)能開水機只是將原先的整箱加熱保溫升級成了分步逐層加熱的方式，雖然在水箱體積、加熱時間、多次加熱和節(jié)約能源方面有一定程度的改善，但由于步進式節(jié)能開水機沒有從根本上改變其儲水加熱的結構，所以它依然存在儲水、保溫、多次重復加熱和冷熱水箱共用的問題。由于水分子的運動，冷熱水必然會混合到一起導致步進式節(jié)能開水機有大量的“陰陽水”存在，另外其出水嘴就位于冷熱水的交界處，使得所制得的開水經(jīng)常是冷熱混合的“陰陽水”，對身體健康不利。綜上所述，步進節(jié)能開水機還存在以下主要缺點:生水和開水相互混合，“陰陽水”現(xiàn)象嚴重；仍然需要保溫，浪費電能，“千沸水”亦不能避免；水電混合，不安全，有漏電隱患；易結水垢，須常維護。因而，步進式節(jié)能開水機雖然可以節(jié)能，但對健康飲用不利，亦存在明顯的缺陷。
[0006]綜上所述，目前傳統(tǒng)型開水機(第一代浮球式開水機、第二代沸騰式開水機、第三代步進式開水機)，要么存在“陰陽水”、“千沸水”的問題，要么不能滿足燒出來的水都是開水，無法解決“開水”的恒溫問題，要么不能做到“隨時用水立即燒開、即開即用、用多少燒多少”，解決燒開水的節(jié)能問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是針對傳統(tǒng)型開水機(浮球式開水機、沸騰式開水機等、步進式開水機)所存在的問題和不足之處，而提供一種“隨時用水立即燒開、即開即用、用多少燒多少”，不產(chǎn)生“千沸水”、“陰陽水”的即熱式恒溫節(jié)能開水機。
[0008]本發(fā)明的技術解決方案是:一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，主要由冷水箱、開水箱、蒸汽收集箱、發(fā)熱管、冷熱聯(lián)接管、排汽管、開水龍頭以及水位探測、傳感測溫控溫等測控器具構成，其主要特征是:冷水箱和開水箱分開設置，蒸汽收集箱設置在開水箱的上面；冷熱聯(lián)接管的一端與冷水箱的下部相連，另一端與開水箱的下部相連；排汽管的一端與蒸汽收集箱相連，且自上而下穿過冷水箱的下部后開口于冷水箱外部的接水托盤。
[0009]本發(fā)明技術解決方案中所述的冷水箱，是一種為開水箱儲存冷水的水箱。冷水箱設置了進水管、冷水箱進水浮球閥和冷水低水位保護浮球開關。進水管可向冷水箱提供冷水。冷水箱進水浮球閥、冷水低水位保護浮球開關聯(lián)鎖，工作電源開關與進水管的電磁閥連鎖。當冷水箱內(nèi)的水位低于設定液位時，冷水低水位保護浮球開關發(fā)出供水信號，工作電源開關合閘且向進水管的電磁閥發(fā)出供水指令，供水管向冷水箱提供冷水。當冷水箱內(nèi)的水位高于設定液位時，冷水箱進水浮球閥發(fā)出停止供水信號，工作電源開關斷開且向進水管電磁閥發(fā)出停止供水指令，供水管向冷水箱停止提供冷水。
[0010]本發(fā)明技術解決方案中所述的冷水箱，也是一種為開水箱制造預熱水的水箱。冷水箱的下部設計為細長型，與蒸汽收集箱相接的排汽管自上而下穿過冷水箱下部的細長部份后開口于冷水箱外部的接水托盤，以方便排放冷凝水，開水箱所產(chǎn)生的蒸汽由排汽管排至接水托盤的同時，放出熱量預熱冷水箱內(nèi)的冷水，由于冷水箱下部設計成細長型，可利用蒸汽熱能盡可能多的加熱冷水箱下部的冷水，從而最大可能的利用蒸汽熱能，能更快更好的為即將加入開水箱的冷水進行預熱。冷水箱內(nèi)的冷水在吸收蒸汽管內(nèi)的蒸汽熱能后，將冷水溫度預熱到30-40°C，然后通過冷熱聯(lián)接管進入開水箱，該冷水(預熱水)從30-40°C加熱到沸點溫度(100°C )，只需加熱60_70°C，其所產(chǎn)生的大量熱蒸汽并沒有浪費而是被送到底部通過冷凝原理來預熱開水箱的冷水源。由于冷水箱向開水箱提供的冷水是一種在冷水箱預熱后的水，這種水在開水箱里加熱成開水時可節(jié)省電能，提高熱能利用率，降低整機的能耗，從而達到節(jié)能目的。
[0011]本發(fā)明技術解決方案中所述的開水箱，更是一種利用電能使冷水(預熱水)加熱到開水溫度的水箱。開水箱內(nèi)設置發(fā)熱管為開水箱燒開水提供電能。開水箱的下部與冷熱聯(lián)接管相連，可接收來自冷水箱內(nèi)的冷水(預熱水)。開水箱內(nèi)設置了適溫溫控器、超溫溫控器、感溫探頭、開水低水水位保護探頭等測量器具。在開水箱加熱冷水(預熱水)的過程中，由冷水(預熱水)加熱至臨界沸騰時，由于適溫溫控器與電磁閥聯(lián)鎖，在適溫溫控器實時監(jiān)測到水溫達到臨界沸騰時，發(fā)出向開水箱提供預熱水的信號，工作電源開關合閘且同時電磁閥工作電源打開，由冷水箱向開水箱補充冷水(預熱水)，由于發(fā)熱管功率和開水箱的匹配體積和聯(lián)接管的通過水量，經(jīng)過了精確計算控制，從而保證冷水箱向開水箱補充冷水(預熱水)在冷水箱內(nèi)水的壓力下(冷水箱的水位高于開水箱的龍頭位置)向上運動的過程中吸收發(fā)熱管產(chǎn)生的熱量變成開水，從開水箱水龍頭流出，從而實現(xiàn)制取開水，直到外部關閉工作控制電源為止，如須再取得開水，只須打開外部工作控制電源，開水機即會重復上一過程。開水機為保持達到健康飲用開水最低溫度(國家標準規(guī)定為93攝氏度以上)，通過精準控溫控水計算，控制加熱管及電磁閥的工作，采用逐層進水、逐層加熱的臨界沸騰技術，協(xié)調(diào)開水箱內(nèi)開水溫度和進水量(水位)。同時，應用流體力學的層流理論以及開水輕、冷水重的物理特性，確保開水層在新進冷水層的支撐下向上飄浮運動，使該次進入的新冷水層進入瞬間加熱狀態(tài)，并達到臨界沸騰，完成一層進水的加熱循環(huán)。每次僅加熱一層水，沸騰后再進一層水，逐層沸騰，因而可持續(xù)提高供合格的開水，杜絕了“陰陽水”和“千沸水”，同時，由于開水不存在反復加熱，從健康飲水的角度來看，不存在滋生亞硝酸鹽的問題，有利于持續(xù)供應100%健康飲用開水，符合健康飲水觀念。
[0012]本發(fā)明技術解決方案中所述的蒸汽收集箱，主要是收集開水箱在臨界沸騰時所產(chǎn)生的蒸汽并用于對冷水箱中的冷水進行預熱。蒸汽收集箱設置于開水箱的上部，且與排汽管相連。蒸汽收集箱的中部設置開水龍頭。采用蒸汽收集回收技術，可使開水箱臨界沸騰時產(chǎn)生的蒸氣導入冷水箱對冷水進行預熱，既節(jié)約能源，又避免蒸汽彌漫在周轉環(huán)境中所產(chǎn)生的負面作用。
[0013]本發(fā)明技術解決方案中所述的發(fā)熱管，是一種利用電能轉化為熱能使冷水(預熱水)加熱的器件。發(fā)熱管為開水箱燒開水提供電能，為延長發(fā)熱管的使用壽命，發(fā)熱管通常采用特種“鎳鉻紫銅合金發(fā)熱管”。該發(fā)熱管產(chǎn)品質量可靠耐用，壽命高達5年以上。為避免發(fā)熱管干燒，應確保冷水箱的冷水低水位保護浮球開關的水平位置高于開水箱的開水低水位保護探頭的水平位置。冷水低水位保護浮球開關和開水低水位探頭為一組，感溫探頭和超溫溫控器為一組，可通過聯(lián)鎖控制，在檢測到的信號不符合設定值時，即會自動斷開整機的工作電源，以確保發(fā)熱管的用電安全。
[0014]本發(fā)明技術解決方案中所述的冷熱聯(lián)接管，是一種為開水箱提供預熱水的連通管。冷熱聯(lián)接管連接冷水箱和開水箱，冷熱聯(lián)接管上設置了電磁閥，且電磁閥的工作電源開關與冷水低水位保護浮球開關、冷水箱進水浮球閥、發(fā)熱管、開水低水位保護探頭聯(lián)鎖，當開水低水位保護探頭感知開水箱內(nèi)的液位低于設定的液位時，開水低水位保護探頭向冷熱聯(lián)接管的電磁閥發(fā)出向開水箱提供預熱水的信號，工作電源開關合閘且向冷熱聯(lián)接管的電磁閥發(fā)出供水開啟信號，冷水箱即通過冷熱聯(lián)接管的電磁閥向熱水箱提供預熱水。當外部取水電源開關關閉、開水箱的開水龍頭停止放開水時，冷熱聯(lián)接管的電磁閥的工作電源開關斷開，冷熱聯(lián)接管電磁閥停止向開水箱提供冷水(預熱水)。當冷水箱的水位低于設定液位時，冷水低水位保護浮球開關發(fā)出信號，電磁閥的工作電源開關斷開，電磁閥關閉，電磁閥停止向開水箱提供冷水(預熱水)，同時冷水箱進水浮球閥指令進水管向冷水箱進水。
[0015]本發(fā)明技術解決方案中所述的排汽管，其作用是使蒸汽收集箱收集的蒸汽與冷水箱的冷水進行換熱，該管的一端與蒸汽收集箱相連，另一端開口于冷水箱外部的接水托盤以方便排放冷凝水。排汽管進入冷水箱的水平面位置應略低于冷水箱的冷水低水位保護浮球開關的水平面位置。
[0016]本發(fā)明技術解決方案中所述的開水龍頭，其作用是供應飲用開水。為防止加熱管干燒，開水龍頭應設置于蒸汽收集箱的下部且處于或稍高于發(fā)熱管頂部平齊的位置。冷水箱中的冷水之所以可通過冷熱聯(lián)接管進入開水箱燒成開水后由開水龍頭流出，所依據(jù)的原理是物理學上的連通器原理，據(jù)連通器原理，開水龍頭的設置位置應與冷水箱中的冷水低水位保護浮球開關的位置在同一水平面。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:由于開水箱采用“逐層進水、逐層加熱”的臨界沸騰溫度控制方法，每次僅加熱一層水，沸騰后再進一層水，逐層沸騰，因而可使開水箱“隨時用水立即燒開、即開即用、用多少燒多少”，可持續(xù)提供合格的開水，杜絕了“千沸水”、“陰陽水”的問題；由于開水箱內(nèi)所產(chǎn)生的蒸汽可在冷水箱內(nèi)預熱冷水，向開水箱提供的冷水是一種已預熱了的冷水，因而在開水箱里加熱成開水時可節(jié)省電能，提高熱能利用率，降低整機的能耗，從而達到節(jié)能目的。
[0018]下面，結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0020]圖中:1、冷水箱；2、冷水箱進水浮球閥；3、進水管；4、冷水低水位保護浮球開關；
5、冷熱聯(lián)接管；6、電磁閥；7、開水箱；8、適溫溫控器；9、超溫溫控器；10、開水龍頭；11、發(fā)熱管；12、蒸汽收集箱；13、排氣管；14、感溫探頭；15、開水低水位保護探頭。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明實施例如圖1所示。
[0022]開水龍頭(10)設置在蒸汽收集箱(12)下部，位置高于開水箱(7)內(nèi)的水位線，應處于或稍高于發(fā)熱管(11)頂部平齊的位置，但位置低于冷水箱(I)內(nèi)冷水水位線，應與冷水箱(I)中的冷水低水位保護浮球開關(4)所處位置在同一水平面上，因而可依據(jù)物理學上的連通器原理，通過冷水箱(I)和開水箱(7)的水位差實現(xiàn)冷水(預熱水)的自然流動。冷水(預熱水)在開水箱(7)的流動過程中，吸收發(fā)熱管(11)的熱量變成開水，通過開水龍頭(10)流出。從而實現(xiàn)開水的提供。
[0023]開水箱(7)和冷水箱⑴內(nèi)分別設有開水低水位保護探頭(15)和冷水低水位保護浮球開關(4)。開水箱(7)內(nèi)分別設有感溫探頭(14)、超溫溫控器(9)和適溫溫控器
(8)。當本即熱式恒溫節(jié)能開水機初始開機工作時，冷水箱(I)內(nèi)的冷水低水位保護浮球開關(4)、開水箱(7)內(nèi)的開水低水位保護探頭(15)中的任何一個未檢測到水位信號時，由于冷水低水位保護浮球開關(4)、開水低水位保護探頭(15)與發(fā)熱管(11)的工作電源串聯(lián)控制聯(lián)鎖，即會斷開發(fā)熱管(11)的工作電源開關，并同時接通電磁閥(6)的工作電源開關向開水箱⑵內(nèi)補水，直到開水低水位探頭(15)檢測到水位信號后即斷開電磁閥(6)的工作電源開關，開水箱(7)進入待機狀態(tài)，直到冷水箱(I)內(nèi)的冷水低水位保護浮球開關
(4)也檢測到水位信號后，整機即進入待機工作狀態(tài)，此時只有打開開水龍頭(10)，發(fā)熱管
(11)即開始發(fā)熱制取開水。在感溫探頭(14)和適溫溫控器(8)同時檢測到水溫達到開水箱(7)內(nèi)的水溫，達到機器設定的臨界沸騰值時即會接通電磁閥(6)的工作電源開關、冷水箱(I)即會通過冷熱聯(lián)接管(5)向開水箱(7)內(nèi)補充合適流量的冷水(預熱水)，此時開水龍頭(10)就會流出開水來，只要冷水低水位保護浮球開關(4)和開水低水位保護探頭(15)都檢測到水位信號，同時超溫溫控器(9)和溫感探頭(14)沒有檢測到水溫度超溫，開水箱
(7)即會不停止的重復以上過程，不停的制取開水，直到關閉工作電源開關、開水箱(7)即會進入待機狀態(tài)。
[0024]冷水箱(I)和開水箱(7)內(nèi)分別均設有低水位保護，其中冷水箱(I)內(nèi)的冷水低水位保護浮球開關(4)的水平位置高于開水箱(7)內(nèi)的開水低水位保護探頭(15)，從而能有效的保護發(fā)熱管(11)不干燒。
[0025]冷水箱⑴內(nèi)的冷水低水位保護浮球開關⑷和開水箱(7)內(nèi)的開水低水位保護探頭(15)為一組，開水箱(7)內(nèi)的溫感探頭(14)和超溫溫控器(9)為一組，檢測到的信號不符合設定值時，由于聯(lián)鎖電路的控制，即會自動斷開整機的工作電源，以保證安全。
[0026]開水機為保持達到健康飲用開水最低溫度(國家標準規(guī)定為93攝氏度以上)，通過精準控溫控水計算，控制加熱管及電磁閥的工作，采用逐層進水、逐層加熱的臨界沸騰技術，協(xié)調(diào)開水箱內(nèi)開水溫度和進水量(水位)。同時，應用流體力學的層流理論以及開水輕、冷水重的物理特性，確保開水層在新進冷水層的支撐下向上飄浮運動，使該次進入的新冷水層進入瞬間加熱狀態(tài)，并達到臨界沸騰完成一層進水的加熱循環(huán)。每次僅加熱一層水，沸騰后再進一層水，逐層沸騰，因而可持續(xù)提供合格的開水，杜絕了 “陰陽水”和“千沸水”，同時，由于開水不存在反復加熱，從健康飲水的角度來看，不存在滋生亞硝酸鹽的問題，有利于持續(xù)供應健康開水，符合健康飲水觀念。
【權利要求】
1.一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，主要由冷水箱(I)、開水箱(7)、蒸汽收集箱(12)、發(fā)熱管(11)、冷熱聯(lián)接管(5)、排汽管(13)、開水龍頭(10)以及水位探測、傳感測溫控溫等測控器具構成，其主要特征是:冷水箱(I)和開水箱(7)分開設置，蒸汽收集箱(12)設置在開水箱(7)的上面；冷熱聯(lián)接管(5)的一端與冷水箱(I)的下部相連，另一端與開水箱(7)的下部相連；排汽管(13)的一端與蒸汽收集箱(12)相連，另一端自上而下穿過冷水箱(I)的下部后開口于冷水箱(I)外部的接水托盤。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，其特征在于:所述的冷水箱(I)，該箱的上部設置進水管(3)，下部設計為細長型，內(nèi)部設置冷水箱進水浮球閥(2)和冷水低水位保護浮球開關(4)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，其特征在于:所述的開水箱(7)，該箱的上部設置蒸汽收集箱(12)，內(nèi)部設置發(fā)熱管(11)、感溫探頭(14)、開水低水位保護探頭(15)、適溫溫控器(8)、超溫溫控器(9)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，其特征在于:所述的發(fā)熱管(II)，其工作電源開關與冷水低水位保護浮球開關(4)、開水低水位保護探頭(15)以及溫感探頭(14)和超溫溫控器(9)連鎖。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，其特征在于:所述的蒸汽收集箱(12)，該箱的上部與排汽管(13)相連，下部設置開水龍頭(10)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，其特征在于:所述的冷熱聯(lián)接管(5)，該管連接冷水箱⑴和開水箱(2)，在冷熱聯(lián)接管(5)上設置電磁閥(6)，且電磁閥(6)的工作電源開關與冷水低水位保護浮球開關(4)、冷水箱進水浮球閥(2)、發(fā)熱管(11)、開水低水位保護探頭(15)、開水龍頭(10)聯(lián)鎖。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，其特征在于:所述的排汽管(13)，該管進入冷水箱(I)的水平位置應略低于冷水箱(I)的冷水低水位保護浮球開關(4)的水平位置。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種即熱式恒溫節(jié)能開水機，其特征在于:所述的開水龍頭(10)，該龍頭設置于蒸汽收集箱(12)的下部，且稍高于發(fā)熱管(11)頂部平齊的位置，與冷水箱(I)中的冷水低水位保護浮球開關(4)的位置在同一水平面上。
【文檔編號】F24H1/00GK103884087SQ201210593647
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權日:2012年12月19日
【發(fā)明者】田兵, 張鑫, 敖奇 申請人:武漢和盛隆科技有限公司孝感分公司