節能型可調溫電開水器及產生開水的方法

2023-12-10 11:48:42 2

節能型可調溫電開水器及產生開水的方法
【專利摘要】在發明的節能型可調溫電開水器及開水產生方法中，通過沸騰開水與待燒開自來水之間的內部高效換熱，以及雙加熱器的新型結構，成為一種使用方便、適用範圍廣泛、節能顯著的新型電開水器。該發明的電開水器具有加熱電功率低、可連續出開水、開水出水溫度可調、且隨著所需開水出水溫度的降低，與普通電開水器相比，節電量最高可達70%以上。該新型「節能型可調溫電開水器」可廣泛應用於需要大量飲用開水的場合，如機關、辦公樓、廠礦、學校等地，具有非常好的節電及應用前景。
【專利說明】節能型可調溫電開水器及產生開水的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及節能型可調溫電開水器及產生開水的方法，屬於節能環保領域。
【背景技術】
[0002]水是生命之源，是我們日常生活中所必不可少的物質。白開水是一種符合人體需要的天然飲料，符合健康水的標準，且被中醫稱作「百藥之王」。自來水在燒開後，煮去了用於殺菌消毒的氯氣，保留了對人體有益的營養物質和微量元素，又能使水中的多餘物質沉澱，使水質更加無色透明，並能把硬度過大的水質軟化適中。白開水進入人體後能很快被人體吸收，增加了血容量，減少了血液黏稠度，加快了體內營養成分的運轉和分解，對促進新陳代謝和提高免疫力大有裨益。而且，喝白開水應優選沸後冷卻的新鮮涼開水，這種涼開水具有特異的生物活性，容易透過細胞膜進入細胞內，能夠更迅速地被吸收利用。
[0003]目前，形形色色的電熱開水器，在學校、機關和商場等單位應用很廣，並受到人們的普遍歡迎。然而，當前的電熱開水器存在著許多問題，首先傳統的電熱開水器在補水時候存在冷、熱水混合的問題，會產生「陰陽水」;其次，水在溫度降低到一定程度時又會被加熱，生成「千沸水」，水中不揮發性物質，如鈣、鎂等重金屬成份和亞硝酸鹽含量很高。目前使用的開水器因其工作原理所限，很難滿足健康飲用水的標準。而本項目設計的節能型可控溫電開水器，通過使用兩個體積很小的加熱器交替工作，完全避免了「千沸水」、「陰陽水」的產生。
[0004]此外，在夏天，人們喜歡喝的是「涼白開」，這意味著在開水冷卻的過程中，會有大量的熱量散失在空氣中。例如，假如我國13億人每人每天喝一升煮沸至100°C，而後自然冷卻至35Π0?的「涼白開」，開水自然冷卻的過程將散失約3.6xl014焦耳的熱量，相當於10億度電的能量，而這些電能如 果能夠節省下來，對我國的節能、環保工作都會是巨大的促進。
[0005]當前國內已有可以利用開水冷卻所釋放的熱能的開水器，大多採用在加熱器中盤冷水管的方法，體積較大，需要使用水泵且不易實現連續出水。與此不同的是，本項目使用板式換熱器，效率高且體積小；並且無需使用水泵，完全依靠重力作用就可以工作。既節省了電能，又沒有機械噪聲。
[0006]目前我們獲取飲用水時都要先將自來水加熱至沸騰，再自然冷卻到合適溫度。這個過程中熱量直接散失到大氣中，未被再利用，即造成了能源的浪費，也影響了燒水的效率。此外，「千沸水」、「陰陽水」等問題，不僅造成嚴重能源浪費和環境熱汙染，而且產生的開水質量無法保證。

【發明內容】

[0007]本發明的節能型可調溫電開水器，充分利用高溫開水冷卻需釋放的熱量，預熱待加熱煮沸的自來水，同時將開水從100°C快速、高效冷卻到所需的各個溫區，燒開水過程的節電效果較傳統電開水器平均提高50%以上，節電顯著。此外，獨立式系統運行利用重力作用，無需加裝水泵，即可實現冷熱水的自動循環。
[0008]節能型可調溫電開水器在不僅解決了當前電開水器能耗高、易產生「千沸水」、「陰陽水」等問題，而且可以連續提供不同溫度的開水、更好地滿足了人們對多溫區開水的需求，是一種節能明顯、使用方便的新型辦公、家用電器。
[0009]根據本發明的一個方面，提供了一種節能型可調溫電開水器，其特徵在於包括:
[0010]第一加熱器水箱，用於把來自一個換熱器的水加熱至沸騰；
[0011]與所述第一加熱器水箱並列的第二加熱器水箱，用於把來自所述換熱器的水加熱至沸騰；
[0012]所述換熱器，用於使所述第一加熱器水箱和第二加熱器水箱輸出的開水與來自一個冷水源的冷水進行熱交換；
[0013]一個低溫開水箱，用於接收並儲存所述第一加熱器水箱和第二加熱器水箱輸出並經過所述換熱器換熱的開水；
[0014]高溫開水箱，用於接收並儲存直接來自所述第一加熱器水箱和第二加熱器水箱的開水。
[0015]根據本發明的另一個方面，提供了一種用節能型可調溫電開水器產生開水的方法，所述節能型可調溫電開水器包括:
[0016]第一加熱器水箱，用於把來自一個換熱器的水加熱至沸騰；
[0017]與所述第一加熱器水箱並列的第二加熱器水箱，用於把來自所述換熱器的水加熱至沸騰；
[0018]所述換熱器，用於使所述第一加熱器水箱和第二加熱器水箱輸出的開水與來自一個冷水源的冷水進行熱交換；
[0019]一個低溫開水箱，用於接收並儲存所述第一加熱器水箱和第二加熱器水箱輸出並經過所述換熱器換熱的開水；
[0020]高溫開水箱，用於接收並儲存直接來自所述第一加熱器水箱和第二加熱器水箱的開水，
[0021]其特徵在於包括:
[0022]A)使來自所述冷水源的冷水經換熱器進入到第一加熱器水箱中，待加滿第一加熱器水箱後被加熱至沸騰；
[0023]B)使第一加熱器水箱中的開水從第一加熱器水箱裡完全流出，經換熱器與來自冷水箱的待加熱冷水換熱後進入低溫開水箱，從而清空第一加熱器水箱；同時，使來自所述冷水源的待加熱的冷水，經換熱器與來自第一加熱器水箱的開水進行換熱、吸收其釋放的熱量升溫後，進入第二加熱器水箱，且第二加熱器水箱3中的水加滿後被加熱至沸騰；
[0024]C)使第二加熱器水箱中的沸騰後的水全部進入高溫開水箱，從而將第二加熱器水箱清空待用；
[0025]D)使來自冷水箱的低溫冷水進入第一加熱器水箱，在加滿後被加熱至沸騰，待用。【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1顯示了根據本發明的一個實施例的節能型可調溫電開水器的系統結構。【具體實施方式】
[0027]圖1顯示了根據本發明的一個實施例的節能型可調溫電開水器的系統結構。其中，冷水箱I用於接收和存儲從諸如市政自來水管路加入的冷水；對於直接接自來水管路的實施方案，則可省去頂部的冷水箱I。
[0028]系統結構如圖1中所示的從上至下的方向，大體沿著重力方向布置，包括位於頂部的冷水箱1、冷水箱I之下的兩個並列的第一加熱器水箱2、第二加熱器水箱3，再之下的換熱器4 (如板式換熱器)，再之下的並列的低溫開水箱5、和高溫開水箱6。
[0029]加熱器水箱I和加熱器水箱2交替工作，分別將各自內部的水燒開，從而避免開水與未燒開生水的混合，克服了「千滾水」、「陰陽水」問題；從加熱器水箱I或加熱器水箱2流出的近100°C開水通過換熱器4與待加熱冷水進行熱交換，回收熱量。本發明的電開水器可以同時供應接近體溫(例如約35°C)的「涼開水」和近100°C的高溫開水，和/或溫度位於兩者之間的其它溫度開水。
[0030]根據本發明的一個實施例的節能型可調溫電開水器的具體工作過程如下:
[0031]A)冷水由冷水箱I經換熱器4進入到第一加熱器水箱I中，待加滿後加熱至沸騰；
[0032]B)第一加熱器水箱2中100°C的開水從第一加熱器水箱2裡完全流出，經換熱器4與待加熱的冷水換熱後進入低溫開水箱5，第一加熱器水箱2清空；同時，來自冷水箱I的待加熱的冷水，經換熱器4與來自第一加熱器水箱2的100°C開水進行換熱、吸收其釋放的熱量升溫後，進入第二加熱器水箱3，第二加熱器水箱3中的水加滿後，被加熱至沸騰；
[0033]C)第二加熱器水箱3中的水沸騰後全部進入高溫開水箱6，第二加熱器水箱3清空待用。
[0034]D)來自冷水箱I的低溫冷水進入第一加熱器水箱2，加滿後被加熱至沸騰，待用。
[0035]此時，低溫和高溫開水都可供用戶使用。
[0036]在根據本發明的一個實施例中，上述過程均通過裝置中的電磁開關101 - 106控制進水和出水以及相關的水流方向，具體包括:控制冷水箱I至第一加熱器水箱2的流量的第二電磁開關102，控制冷水箱I至第二加熱器水箱3的流量的第三電磁開關103，控制第一加熱器水箱2的熱水輸出流量的第四電磁開關104，控制第二加熱器水箱3的熱水輸出流量的第五電磁開關105,設置在第一和第二加熱器水箱2和3的熱水輸出端與高溫開水箱6之間的管線上的第六電磁開關106，以及設置在冷水箱I至換熱器4的管線上的可選的第一電磁開關101。
[0037]使用時，35°C開水箱中的開水用於供應35°C的「涼白開」;100°C水箱中的開水用於供應100°C的開水；當需要其它溫度開水時，可按需求混合，即可得到35°C至100°C間各個溫區的開水。
[0038]當35°C開水箱中的開水水位低於一個預設的低水位閾值時，重複上述步驟B ;當100°C開水箱中的開水水位低於一個預設的低水位閾值時，重複上述步驟C和D，由此完成供應不同溫度開水的正常循環。顯然，在這樣的實施例中，高溫開水箱6中低水位閾值之上的部分的容積要大於第二加熱器水箱3和第一加熱水箱2中較大者的容積，且低溫開水箱5中低水位閾值之上的部分的容積要大於第二加熱器水箱3和第一加熱水箱2中較大者的容積。作為一種簡潔的設計，第二加熱器水箱3和第一加熱水箱2具有基本相同的容積。
[0039]通常，取自自來水的冷水箱中水溫度為20°C?30°C，經換熱器4充分吸收近100°C開水冷卻過程所散失的熱量，預熱後水溫可達約80°C，將該約80°C的水加熱沸騰所需電能大大低於普通電熱水器。本發明的獨特雙加熱器、雙開水箱結構，可以保證連續得到不同溫度的開水。
[0040]系統的節能效果測試
[0041]為對照節電效果，與傳統的的電燒開水模式相比較，用加熱功率為1500瓦的兩個完全相同的加熱器，測試節能型可調溫電開水器的節能效果。
[0042]加熱器容積各為IL
[0043]
【權利要求】
1.節能型可調溫電開水器，其特徵在於包括: 第一加熱器水箱(2)，用於把來自一個換熱器(4)的水加熱至沸騰； 與所述第一加熱器水箱(2 )並列的第二加熱器水箱(3 )，用於把來自所述換熱器(4 )的水加熱至沸騰； 所述換熱器(4)，用於使所述第一加熱器水箱(2)和第二加熱器水箱(3)輸出的開水與來自一個冷水源的冷水進行熱交換； 一個低溫開水箱(5 )，用於接收並儲存所述第一加熱器水箱(2 )和第二加熱器水箱(3 )輸出並經過所述換熱器(4)換熱降溫的開水； 高溫開水箱(6)，用於接收並儲存直接來自所述第一加熱器水箱(2)和第二加熱器水箱(3)的開水。
2.根據權利要求1的節能型可調溫電開水器，其特徵在於: 所述冷水源是一個冷水箱(I)， 且所述節能型可調溫電開水器進一步包括: 控制冷水源至第一加熱器水箱(2)的流量的第二電磁開關(102)， 控制冷水源至第二加熱器水箱(3)的流量的第三電磁開關(103)， 控制第一加熱器水箱(2)的熱水輸出流量的第四電磁開關(104), 控制第二加熱器水箱(3)的熱水輸出流量的第五電磁開關(105)， 設置在第一和第二加熱器水箱(2和3)的熱水輸出端與高溫開水箱(6)之間的管線上的第六電磁開關106。
3.根據權利要求1的節能型可調溫電開水器，其特徵在於: 所述冷水源是市政自來水管路， 且所述節能型可調溫電開水器進一步包括: 控制冷水源至第一加熱器水箱(2)的流量的第二電磁開關(102)， 控制冷水源至第二加熱器水箱(3 )的流量的第三電磁開關(103 )， 控制第一加熱器水箱(2)的熱水輸出流量的第四電磁開關(104), 控制第二加熱器水箱(3)的熱水輸出流量的第五電磁開關(105)， 設置在第一和第二加熱器水箱(2和3)的熱水輸出端與高溫開水箱(6)之間的管線上的第六電磁開關106。
4.根據權利要求1的節能型可調溫電開水器，其特徵在於: 所述換熱器(4)是高效板式換熱器。
5.根據權利要求2的節能型可調溫電開水器，其特徵在於: 冷水箱(I)、所述第一加熱器水箱(2)和第二加熱器水箱(3)、所述換熱器(4)、以及低溫開水箱(5)和高溫開水箱(6)按該順序沿著大體從上至下的方向設置， 且其中 所述節能型可調溫電開水器的工作過程包括: A)使冷水由冷水箱(I)經換熱器(4)進入到第一加熱器水箱(I)中，待加滿第一加熱器水箱(I)後被加熱至沸騰； B)使第一加熱器水箱(2)中的開水從第一加熱器水箱(2)裡完全流出，經換熱器(4)與來自冷水箱(I)的待加熱冷水換熱後進入低溫開水箱(5 )，從而清空第一加熱器水箱(2 );同時，使來自冷水箱(I)的待加熱的冷水，經換熱器(4)與來自第一加熱器水箱(2)的開水進行換熱、吸收其釋放的熱量升溫後，進入第二加熱器水箱(3)，且第二加熱器水箱3中的水加滿後被加熱至沸騰； C)使第二加熱器水箱(3)中的沸騰後的水全部進入高溫開水箱(6)，從而將第二加熱器水箱(3)清空待用； D)使來自冷水箱(I)的低溫冷水進入第一加熱器水箱(2)，在加滿後被加熱至沸騰，待用， 其中 上述過程中通過電磁開關控制進水和出水以及相關的水流方向， 且 當低溫開水箱(5)中的開水水位低於一個預設的低水位閾值時，重複上述步驟B);當高溫開水箱(6)中的開水水位低於一個預設的低水位閾值時，重複上述步驟C)和D)， 高溫開水箱(6)中低水位閾值之上的部分的容積大於第二加熱器水箱(3)和第一加熱水箱(2)中較大者的容積，且低溫開水箱(5)中低水位閾值之上的部分的容積大於第二加熱器水箱(3)和第一加熱水箱(2)中較大者的容積。
6.用節能型可調溫電開水器產生開水的方法，所述節能型可調溫電開水器包括: 第一加熱器水箱(2)，用於把來自一個換熱器(4)的水加熱至沸騰； 與所述第一加熱器水箱 (2 )並列的第二加熱器水箱(3 )，用於把來自所述換熱器(4 )的水加熱至沸騰； 所述換熱器(4)，用於使所述第一加熱器水箱(2)和第二加熱器水箱(3)輸出的開水與來自一個冷水源的冷水進行熱交換； 一個低溫開水箱(5 )，用於接收並儲存所述第一加熱器水箱(2 )和第二加熱器水箱(3 )輸出並經過所述換熱器(4)換熱的開水； 高溫開水箱(6)，用於接收並儲存直接來自所述第一加熱器水箱(2)和第二加熱器水箱(3)的開水， 其特徵在於包括: A)使來自所述冷水源的冷水經換熱器(4)進入到第一加熱器水箱(I)中，待加滿第一加熱器水箱(I)後被加熱至沸騰； B)使第一加熱器水箱(2)中的開水從第一加熱器水箱(2)裡完全流出，經換熱器(4)與來自冷水箱(I)的待加熱冷水換熱後進入低溫開水箱(5)，從而清空第一加熱器水箱(2);同時，使來自所述冷水源的待加熱的冷水，經換熱器(4)與來自第一加熱器水箱(2)的開水進行換熱、吸收其釋放的熱量升溫後，進入第二加熱器水箱(3)，且第二加熱器水箱3中的水加滿後被加熱至沸騰； C)使第二加熱器水箱(3)中的沸騰後的水全部進入高溫開水箱(6)，從而將第二加熱器水箱(3)清空待用； D)使來自冷水箱(I)的低溫冷水進入第一加熱器水箱(2)，在加滿後被加熱至沸騰。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於 所述冷水源是一個冷水箱(I)， 冷水箱(I)、所述第一加熱器水箱(2)和第二加熱器水箱(3)、所述換熱器(4)、以及低溫開水箱(5)和高溫開水箱(6)按該順序沿著大體從上至下的方向設置。
8.根據權利要求7的方法，其特徵在於 通過電磁開關控制進水和出水以及相關的水流方向， 且所述電磁開關包括: 控制冷水源至第一加熱器水箱(2)的流量的第二電磁開關(102)， 控制冷水源至第二加熱器水箱(3 )的流量的第三電磁開關(103 )， 控制第一加熱器水箱(2)的熱水輸出流量的第四電磁開關(104), 控制第二加熱器水箱(3)的熱水輸出流量的第五電磁開關(105)， 設置在第一和第二加熱器水箱(2和3)的熱水輸出端與高溫開水箱(6)之間的管線上的第六電磁開關106。
9.根據權利要 求8的方法，其特徵在於 當低溫開水箱(5)中的開水水位低於一個預設的低水位閾值時，重複所述步驟B);當高溫開水箱(6)中的開水水位低於一個預設的低水位閾值時，重複所述步驟C)和D)。
10.根據權利要求6的方法，其特徵在於 高溫開水箱(6)中低水位閾值之上的部分的容積大於第二加熱器水箱(3)和第一加熱水箱(2)中較大者的容積，且低溫開水箱(5)中低水位閾值之上的部分的容積大於第二加熱器水箱(3)和第一加熱水箱(2)中較大者的容積。
【文檔編號】F24H1/18GK103453655SQ201210172842
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月29日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】袁衛星, 阿嶸, 季越, 靳軍 申請人:北京航空航天大學