一種智能檢測的電熱水器的製作方法

2023-05-28 05:16:31 2

本發明涉及一種熱水器，尤其涉及一種具有過熱監控的電熱水器。

背景技術：

熱水器是目前家庭生活中必不可少的一個家用電器。目前各種的熱水器基本上是採用電加熱管，而且電加熱管在運行中容易出現損壞或者洩漏現象，一旦發生損壞或者洩漏，則容易產生漏電危險，而且還容易造成熱水器燒壞，產生重大安全事故。在運行中容易出現電加熱管溫度過熱，造成電加熱管壽命縮短。因此需要設計一種進行智能監控電加熱裝置過熱的電熱水器。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中熱水器的不足，提供一種電加熱熱水器。該熱水器能夠通過手機app進行壓力智能監控，而且具有加熱迅速、溫度分布均勻、功率自動控制、安全可靠的功能，提高了加熱效率。

本發明的另一個目的是提供了一種新式結構的熱水器。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種過熱檢測的電熱水器，所述電熱水器包括控制器、電加熱裝置、水箱，所述電加熱裝置設置在水箱中，所述電加熱器包括左側管箱、右側管箱和連通左側管箱和右側管箱的換熱管，在左側管箱和/或右側管箱內設置電加熱器，換熱管、左側管箱和右側管箱形成加熱流體封閉循環；所述電加熱裝置還設置壓力傳感器，用於檢測電加熱裝置內的壓力；所述電加熱裝置、壓力傳感器與控制器進行數據連接，所述控制器根據檢測的壓力來判斷加熱功率是否過大，從而自動控制電熱水器的運行；

控制器連接雲端伺服器，雲端伺服器與熱水器客戶端連接，其中控制器將測量的壓力數據傳遞給雲端伺服器，然後通過雲端伺服器傳送給客戶端，所述客戶端是手機，所述手機安裝app程序，用戶可以通過客戶端得到壓力數據。

作為優選，如果檢測的壓力高於一定的壓力，控制器自動停止電加熱裝置的加熱，並將停止電加熱裝置加熱的信息通過雲端伺服器傳遞給客戶。

作為優選，還包括進水管和出水管，所述進水管和出水管上分別設置進水閥門和出水閥門，所述閥門與控制器數據連接，如果檢測的壓力高於一定的壓力，控制器自動增加進水閥門和出水閥門的開度，並將增加進水閥門和出水閥門信息通過雲端伺服器傳遞給客戶。

作為優選，當測量的壓力高於第一壓力時，控制器控制電加熱裝置的加熱功率降低到第一功率進行加熱；當測量的壓力高於比第一壓力高的第二壓力時，控制器控制電加熱裝置的加熱功率降低至比第一功率低的第二功率進行加熱；當測量的壓力高於比第二壓力高的第三壓力時，控制器控制電加熱裝置的加熱功率降低至比第二功率低的第三功率進行加熱；當測量的壓力高於比第三壓力高的第四壓力時，控制器控制電加熱裝置的加熱功率降低至比第三功率高的第四功率進行加熱；當測量的壓力高於比第四壓力高的第五壓力時，控制器停止電加熱裝置的加熱。

作為優選，第四功率是第三功率的0.4-0.6倍，第三功率是第二功率的0.6-0.8倍，第二功率是第一功率的0.7-0.9倍。

通過上述加熱功率的優選，尤其是通過差別化的加熱功率的設定，可以快速的實現電加熱裝置過熱的控制，節省時間，提高安全性。通過實驗發現，能夠節省10－12％左右的時間。

作為優選，所述換熱管束是浮動盤管，浮動盤管與左側管箱和右側管箱相連通，形成加熱流體封閉循環，電加熱棒設置在左側管箱和右側管箱內；左側管箱、右側管箱和浮動盤管內填充加熱流體；浮動盤管為一個或者多個，每個浮動盤管包括多根圓弧形的管束，多根圓弧形的管束的中心線為同心圓的圓弧，相鄰管束的端部連通，從而使得管束的端部形成管束自由端；所述同心圓是以左側管箱的中心為圓心的圓。

作為優選，所述左管箱的管徑大於右管箱的管徑，所述左管箱內設置第一電加熱器，右管箱內設置第二電加熱器，第一電加熱器的加熱功率大於第二電加熱器的加熱功率。

作為優選，左管箱的內徑為r1，右管箱的內徑為r2，左管箱的電加熱棒的功率是p1，右管箱的電加熱棒的功率是p2，滿足如下關係：

p1/p2＝a*(r1/r2)2-b*(r1/r2)+c；

a,b,c是係數，其中0.82<a<0.91,1.95<b<2.05,2.67<c<2.77；

其中58mm<r1<87mm；

29mm<r2<68mm；

1.2<r1/r2<2.1；優選，1.5<p1/p2<2.3；

950w<p1<1500w；

400w<p2<1000w。

作為優選，隨著r1/r2的增加，a,c增加，b減小。

作為優選，a＝0.87，b＝2，c＝2.72。

本發明具有如下優點：

1、本發明通過檢測加熱裝置的壓力情況，智能檢測並控制加熱器過熱問題。

2、本發明通過手機app，用戶就能實時監控電加熱裝置的壓力變化情況，並及時根據壓力變化作出相應的反應，實現了熱水器的遠程監控和安全控制。

3、本發明的控制器在用戶沒有反應的情況下，及時作出相應的反應，進一步提高類系統的安全性。

4、本發明將浮動盤管應用於熱水器的加熱，通過設置浮動盤管，加熱流體受熱後會產生體積膨脹，誘導浮動盤管自由端bc、b』c』產生振動，從而強化傳熱。

5、本發明通過大量的試驗，優化了浮動盤管的參數的最佳關係，從而進一步提高加熱效率。

6、本發明通過將電加熱器設置在管箱中，因此可以直接避免流體與電加熱器接觸，從而避免觸電，起到保護的作用。

7、本發明通過不同管箱的電加熱器功率的設置，提高了加熱效率及其加熱的均勻性。

附圖說明：

圖1為手機app對熱水器進行控制的流程示意圖。

圖2為熱水器橫切面示意圖。

圖3是圖2中的電加熱裝置截面視圖。

圖4是圖3中的a-a截面視圖。

圖5是圖4結構的尺寸示意圖。

圖6是電加熱器控制結構示意圖。

圖中：1、浮動盤管，2、左管箱，3、控制器，4、溫度傳感器，5、進水管，6、出水管，7、自由端，8、右管箱，9、壓力傳感器，10、電加熱裝置，11、水箱，12管束，13電加熱器，131第一電加熱棒，132第二電加熱棒，14流量控制器，15流量傳感器

具體實施方式

如附圖所示，一種利用手機app進行過熱監控的電熱水器，所述電熱水器包括控制器3、電加熱裝置10、水箱11，所述電加熱裝置10設置在水箱11中，所述電加熱器10包括括左側管箱2、右側管箱8和連通左側管箱2和右側管箱8的換熱管，在左側管箱2和/或右側管箱8內設置電加熱器131，132，換熱管、左側管箱2和右側管箱8形成加熱流體封閉循環；所述電加熱裝置10還設置壓力傳感器9，用於檢測電加熱裝置內的壓力；所述電加熱裝置10、壓力傳感器9與控制器3進行數據連接，所述控制器3根據檢測的壓力自動控制電熱水器的運行。

作為優選，控制器3連接雲端伺服器，雲端伺服器與熱水器客戶端連接，其中控制器將測量的壓力數據傳遞給雲端伺服器，然後通過雲端伺服器傳送給客戶端，所述客戶端是手機，所述手機安裝app程序，用戶可以通過客戶端得到壓力數據。

作為優選，如果檢測的壓力高於一定的壓力，控制器3自動停止電加熱裝置的加熱，並將停止電加熱裝置10加熱的信息通過雲端伺服器傳遞給客戶。

作為優選，還包括進水管5和出水管6，所述進水管和出水管上分別設置進水閥門和出水閥門，所述閥門與控制器3數據連接，如果檢測的壓力低於一定的壓力(即上限壓力)，控制器3自動增加進水閥門和出水閥門的開度，並將增加進水閥門和出水閥門開度的信息通過雲端伺服器傳遞給客戶。

通過如此設置，保證更多的冷水進入，可以進一步降低電加熱裝置的溫度，可以保證熱水器運行的安全以及客戶的人身安全，增加使用壽命。

作為優選，當測量的壓力高於第一壓力時，控制器3控制電加熱裝置10的加熱功率降低到第一功率進行加熱；當測量的壓力高於比第一壓力高的第二壓力時，控制器3控制電加熱裝置10的加熱功率降低至比第一功率低的第二功率進行加熱；當測量的壓力高於比第二壓力高的第三壓力時，控制器3控制電加熱裝置10的加熱功率降低至比第二功率低的第三功率進行加熱；當測量的壓力高於比第三壓力高的第四壓力時，控制器3控制電加熱裝置10的加熱功率降低至比第三功率高的第四功率進行加熱；當測量的壓力高於比第四壓力高的第五壓力時，控制器3停止電加熱裝置10的加熱。

作為優選，第四功率是第三功率的0.4-0.6倍，第三功率是第二功率的0.6-0.8倍，第二功率是第一功率的0.7-0.9倍。

進一步優選，作為優選，第四功率是第三功率的0.5倍，第三功率是第二功率的0.7倍，第二功率是第一功率的0.8倍。

所述第五壓力就是上限壓力。

具體控制的流程圖參見圖1。

作為優選，客戶端可以實時得到電加熱裝置10內的壓力。

一旦檢測的壓力超過一定的壓力，例如因為加熱功率過大，客戶端就會接到報警信息，用戶根據客戶端接到的信息確定是否關閉電熱水器的加熱。如果經過一定時間(例如15秒)，如果客戶端無反應，則控制器會停止電加熱器10的加熱，同時將停止的信息傳遞到客戶端。

當然，作為優選，控制器在檢測的壓力超過一定的壓力，可以直接停止電加熱器10的加熱，同時將停止的信息傳遞到客戶端。

作為優選，壓力傳感器9可以設置在電加熱裝置10的任何位置。因為電加熱裝置10內部為連通結構，所以測量任何位置的壓力可以體現出相應的壓力變化。例如圖2中測量的是右側管8內的壓力。

優選，所述換熱管束是浮動盤管1。

圖2展示了電熱水器的切面示意圖，如圖2所示，所述電熱水器包括水箱11以及位於水箱內的電加熱裝置10，所述電加熱裝置10包括左管箱2、右管箱8和浮動盤管1，浮動盤管1與左管箱2和右管箱8相連通，加熱流體在左管箱2和右管箱8以及浮動盤管內進行封閉循環，所述電加熱裝置10內設置電加熱器13，所述電加熱器13用於加熱電加熱裝置10的內流體，然後通過加熱的流體來加熱水箱內的水。

作為優選，電加熱裝置10設置在左管箱2或者右管箱8內。

浮動盤管1為一組或者多組，每組浮動盤管1包括多根圓弧形的管束12，多根圓弧形的管束12的中心線為同心圓的圓弧，相鄰管束12的端部連通，從而使得盤管1的端部形成管束自由端7，例如圖2中的自由端7。

作為優選，所述的加熱流體為導熱油。

傳統的浮動盤管都是利用流體的流動的衝擊進行振動除垢作用進行強化傳熱，都是用於強制對流換熱，而熱水器中的水流動性差，無法進行強制對流換熱流動，而本發明首次將浮動盤管應用於熱水器，通過設置浮動盤管，加熱流體受熱後會產生體積膨脹，誘導浮動盤管1自由端7產生振動，因為該振動傳遞至周圍水，對周圍的水產生擾動效果，從而產生了強化傳熱的效果。

在本發明中，因為電加熱器13設置在管箱2、3中，因此可以直接避免流體與電加熱器接觸，從而避免觸電，起到保護的作用。

作為以優選，所述左管箱2、右管箱8以及浮動盤管1都是圓管結構。

作為優選，浮動盤管1的管束是彈性管束。

通過將浮動盤管1的管束設置彈性管束，可以進一步提高換熱係數。

作為優選，所述同心圓是以左管箱2的中心為圓心的圓。即浮動盤管1的管束12圍繞著左管箱2的中心線布置。

如圖4所示，管束12不是一個完整的圓，而是留出一個口部，從而形成管束的自由端。所述口部的圓弧所在的角度為65－85度，即圖5夾角b和c之和是65－85度。

作為優選，所述左管箱2的管徑大於右管箱8的管徑。

通過上述設置，可以進一步強化傳熱，提高8－15％的加熱效率。

作為優選，左管箱的內徑為r1，右管箱的內徑為r2，則1.5<r1/r2<2.5。

通過上述的優選設置，能夠使得加熱效率達到最佳。

作為優選，隨著距離左管箱2的中心越遠，相鄰管束之間的距離越來越大。

作為優選，相鄰管束之間的距離越來越大的幅度不斷的增加。

通過上述的優選設置，可以進一步提高加熱效率，增加加熱的均勻性。通過實驗發現，通過上述設置可以提高10－11％的加熱效率。

作為優選，隨著距離左管箱2的中心越遠，管束的直徑越來越大。

作為優選，管束的直徑越來越大的幅度不斷的增加。

通過上述的優選設置，可以進一步提高加熱效率，增加加熱的均勻性。通過實驗發現，通過上述設置可以提高10％左右的加熱效率。

作為優選，如圖2、3所述電加熱器13分別設置在左管箱2和右管箱8內，即第一電加熱器131設置在左管箱2內，第二電加熱器132設置在右管箱8內。

作為優選，左管箱2和右管箱8的長度相同。

作為優選左管箱的管徑大於右管箱的管徑。

作為優選，如圖2、3所示，在熱水器運行的時候，第一電加熱器131的加熱功率大於第二電加熱器132的加熱功率。通過上述設置，通過實驗發現，能夠使得水箱內熱水的加熱更加均勻。

作為優選，第一電加熱器131的加熱功率是第二電加熱器132的功率的1.3-1.8倍，優選為1.4－1.65倍。

在數值模擬以及相應的試驗中發現，左管箱2、右管箱8的尺寸以及第一加熱器131和第二加熱器132之間的比例關係可以對加熱效率以及均勻性產生影響。如果左管箱2和右管箱8的尺寸相差太多，而第一加熱器131和第二加熱器132加熱功率相差比較小，則會產生加熱效率低以及加熱出現不均勻現象，同理如果左管箱2、右管箱8的尺寸差距太小以及第一加熱器131和第二加熱器132加熱功率相差比較大，也會出現加熱效率低以及加熱出現不均勻現象。因此本發明通過大量的數值模擬，對上述的關係進行了總結，通過實驗進行了驗證。得到了左管箱2、右管箱8的尺寸以及第一加熱器131和第二加熱器132加熱功率之間的最佳關係。

作為優選，左管箱的內徑為r1，右管箱的內徑為r2，左管箱的電加熱棒的功率是p1，右管箱的電加熱棒的功率是p2，滿足如下關係：

p1/p2＝a*(r1/r2)2-b*(r1/r2)+c；

a,b,c是係數，其中0.82<a<0.91,1.95<b<2.05,2.67<c<2.77；

其中58mm<r1<87mm；

29mm<r2<68mm；

1.2<r1/r2<2.1；優選，1.5<p1/p2<2.3；

950w<p1<1500w；

400w<p2<1000w。

作為優選，隨著r1/r2的增加，a,c增加，b減小。

作為優選，管束的數量為3－5根，優選為3或4根。

作為優選，a＝0.87，b＝2，c＝2.72。

左管箱2和右管箱8中心線的距離為220－270mm；優選為240－250mm。

管束的半徑優選為10－25mm；

作為優選，距離左管箱中心線最近的管束中心線所在的圓弧與其相鄰的管束的中心線所在的圓弧之間的距離(例如圖4中管束a和b所在的圓弧中心線之間的距離)為兩根管束平均外徑(外部直徑)的1.1-2.0倍，優選為1.2-1.7倍，優選為1.3-1.5倍。

兩個管束的直徑的平均為兩個管直徑的加權平均數。

作為優選，管束在同一側的端部對齊，在同一個平面上，端部的延長線(或者端部所在的平面)經過左管箱2的中線，如圖5所示。

進一步優選，所述電加熱器13是電加熱棒。

作為優選，如圖4所示，浮動盤管1的內側管束的第一端與左管箱2連接，第二端與相鄰的外側管束一端連接，浮動盤管1的最外側管束的一端與右管箱8連接，相鄰的管束的端部連通，從而形成一個串聯的結構。

第一端所在的平面與左管箱2和右管箱8中心線所在的平面形成的夾角c為40－50度。

第二端所在的平面與左管箱2和右管箱8中心線所在的平面形成的夾角b為25－35度。

通過上述優選的夾角的設計，使得自由端的振動達到最佳，從而使得加熱效率達到最優。

如圖4所示，浮動盤管的管束為4個，管束a、b、c、d聯通。當然，不局限於四個，可以根據需要設置多個，具體連接結構與圖4相同。

所述浮動盤管1為多個，多個浮動盤管1分別獨立連接左管箱2和右管箱8，即多個浮動盤管1為並聯結構。

本發明所述電加熱裝置，如圖4所示，所述左管箱2與浮動盤管a端相連通；右管箱8與浮動盤管d端相連通。

雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。