专利名称：一种快速水加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热水的电加热技术领域，特别涉及一种快速水加热装置。
背景技术：
目前，饮水装置(如净/饮水机)中常用的水加热方式有内置式热罐和外置式电热水壶两大类。其中，内置式热罐一般采用电热丝进行加热，且采用温控器控制加热的启停。 这种加热方式往往存在反复加热煮水的问题。一方面，由于反复加热浪费电能；另一方面， 长期饮用反复加热煮开过的水(“千滚水”)不利于人的身体健康。而，外置式电热水壶虽然可以解决“千滚水”的问题，但由于其加热速度过慢。当需要喝热水时，需要等待一定的时间；另外，净/饮水机中外置式的水壶也难以做成自动控制(如需手动加水、手动开机等)， 使用十分不便。再者，目前行业中应用的电加热技术中，电磁加热和石英镀膜加热管的加热效率比较高。其中，电磁加热一般做成水壶加热的形式，不能达到随时输出热水的要求，使用不方便。而，有的直接用石英镀膜加热管替代热罐中的电热丝，这种加热方式虽然提高了热效率，但还是无法避免“千滚水”的问题。另外，有的用石英镀膜加热管做成即时加热的加热器，但由于家庭用电的限制，这种加热器的功率不能做得很高，因此热水的输出流量很小。 按能量守恒定律，即使假设热转换效率为100%，2000W的加热功率把25°C的水加热到90°C， 其热水流量也只有约0. 44L/min，这就使得取热水时需要等待较长的时间。综上所述，目前热水的电加热技术存在的不足之处是一、加热速度慢；二、容易反复加热煮开过的水造成“千滚水”，损害人体健康。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高加热效率且能有效防止“千滚水”的快速水加热装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种快速水加热装置，包括石英加热管、保温水箱与电路控制板；还包括设于保温水箱外侧的水汽分离器、控制阀与水泵； 所述石英加热管设于保温水箱内侧，所述石英加热管的一端通过控制阀分别与水汽分离器、保温水箱连接，其另一端通过水泵与保温水箱连接；所述控制阀、水泵均与电路控制板电连接。优选地，所述保温水箱包括主体与设于主体上的上、下密封盖，所述石英加热管设于主体内；所述保温水箱上还设有循环回水入口与出水口，所述循环回水入口与控制阀相连接，所述出水口与水泵相连接。该保温水箱为环形，但不局限于圆环。保温水箱可用较厚的保温棉进行保温，也可以使用真空保温水箱。该石英加热管设于该保温水箱内侧。这种结构使得高温的石英加热管辐射出来的热量可以被保温水箱充分吸收，重复利用为保温水箱内的水加热，减少了热量的耗散。另一方面这种结构使得石英加热管能得到有效的保护， 不必额外增加针对石英管的隔离和保护措施。
优选地，所述控制阀为一位转向电磁阀；其包括进水口、常开出水口与常闭出水口，所述进水口与石英加热管相连接，所述常开出水口与水汽分离器的进水口相连接，所述常闭出水口与保温水箱的循环回水入口相连接。不通电时进水口和常开出水口连通，通电时进水口和常闭出水口连通。采用这种电磁阀，一方面可以按需控制水流的方向，另一方面保证电磁阀总能有一边水路是通的，即使电磁阀损坏的时候，也不会发生沸水堵死膨胀而产生爆管的危险。优选地，所述水汽分离器为三通腔体，该水汽分离器上设有出汽口、第一出水口与第一进水口 ；所述出汽口设在该三通腔体的上方，所述第一出水口在腔体下方，所述第一进水口与控制阀的常开出水口相连接。当加热的水流经水汽分离器时，水蒸汽从腔体上方的出汽口排出，热水则从腔体下方的出水口流出，实现水汽分离，避免因水沸腾时产生的水汽喷发，保证使用安全。优选地，还包括上、下连接器；所述石英加热管的首尾端分别与上、下连接器相连接，所述上连接器穿过上密封盖与控制阀的进水口相连接，所述下连接器穿过下密封盖与水泵的出水口相连接。优选地，所述石英加热管的首尾端分别通过硅胶管与上、下连接器相连接。优选地，所述上、下连接器均为五通连接器。优选地，所述保温水箱内设有第一快速温度传感器，该第一快速温度传感器与电路控制板电连接。该第一快速温度传感器用于检测环形保温水箱内的水温，及时反映保温水箱内的水温度和出水温度，从而实时调节出水流量。优选地，所述上连接器上设有快速温度传感器，该快速温度传感器与电路控制板电连接；所述上连接器上还设有防干烧温控器。该快速温度传感器用于检测出水温度，及时反映出水温度，进一步实时调节出水流量。优选地，所述保温水箱上还设有水箱进水口与排气口，所述水泵为可调恒流水泵。 此类水泵工作时水不可倒流，这样当加热管中的水沸腾时，即使水汽膨胀也不会发生气堵而使加热管处于无水干烧状态，不发生截流的同时也保护了加热管。利用此泵可以调节出水流量，这样可以保证在加热功率不变时，保温水箱内的水温变化不会影响到出水温度。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果本发明快速水加热装置既可以快速加热，从而达到即时输出开水的目的；又可以杜绝“千滚水”，保证饮水健康；水汽分离器能使热水与蒸汽分离开来，避免了因沸腾产生的水汽喷发现象，保证使用安全。该装置应用一位转向阀，从而保证了沸水的通路，有效避免电磁阀损坏时发生水堵的问题。另外，本装置针对保温水箱进行独特设计，大大减少了石英加热管向外耗散热量，进一步提高了加热效率，而加热管也得到了非常好的保护与隔离，进一步保证了使用安全。此外，本装置采用的可调恒流水泵可以根据水温无极调节出热水流量，从而保证热水温度达到所需要求；并且该泵工作时水不会倒流，当加热管中的水沸腾时，即使水汽膨胀也不会发生气堵而使得石英加热管不会处于无水干烧状态，从而不发生截流，从而同时也保护了石英加热管。该加热装置可以快速加热，达到即时输出开水的目的；又可以杜绝“千滚水”，保证饮水健康，同时可以输出60°C的温水，为冲奶粉等不宜太高温冲泡的饮品提供方便。与普通热罐相比，热水保温温度从100°C下降为60°C，减小了与环境温度的温差，使保温时间更长，从而避免加热器频繁启动，节约了电能。与现有即时加热水的加热器相比，该快速加热装置的热水流量提高了不止一倍。
图1本发明快速水加热装置的结构示意图； 图2为本发明快速水加热装置的爆炸图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。如图1和2所示，一种快速水加热装置，包括石英加热管1、保温水箱4与电路控制板；还包括设于保温水箱4外侧的水汽分离器2、控制阀3与水泵5。石英加热管1设于保温水箱4内侧，石英加热管1、水汽分离器2与保温水箱4通过控制阀3连接，该石英加热管 1的另一端通过水泵5与保温水箱4连接。控制阀3、水泵均与电路控制板电连接。水泵5 为可调恒流水泵。该石英加热管为石英镀膜加热管，而图中14所示的则是用于安装该石英加热管的接线柱。图中16所述为用于连接水汽分离器2与控制阀3的管道。保温水箱4包括主体41与设于主体41上的上、下密封盖42、43，所述石英加热管 1设于主体41内。保温水箱上还设有循环回水入口 13与出水口(图中未标示)，所述循环回水入口 13与控制阀3相连接，所述出水口与水泵5相连接。保温水箱4内设有第一快速温度传感器6，该第一快速温度传感器6与电路控制板电连接。保温水箱4上还设有水箱进水口 10与排气口 9，该水箱进水口 10 —般与其他装置(如净/饮水机)的冷水箱相连通，而排气口则用于增强保温水箱的安全性。控制阀3为一位转向电磁阀；其包括进水口、常开出水口与常闭出水口(图中未标示)。进水口与石英加热管1相连接，常开出水口与水汽分离器2相连接，常闭出水口与保温水箱的循环回水入口 13相连接。水汽分离器1为三通腔体，该水汽分离器1上设有出汽口 19、第一出水口 17与第一进水口 20 ；出汽口 19设在该三通腔体的上方，所述第一出水口 17设在腔体下方，第一进水口 20与控制阀3的常开出水口 32相连接。该快速加热装置还包括上、下连接器12、18 ；石英加热管1的首尾端分别与上、下连接器12、18相连接，上连接器12穿过上密封盖42与控制阀3的进水口 31相连接，下连接器18穿过下密封盖43与水泵5的出水口相连接。石英加热管1的首尾端分别通过硅胶管7与上、下连接器12、18相连接。上、下连接器12、18均为五通连接器。上连接器12上设有快速温度传感器8，该快速温度传感器8与电路控制板电连接。上连接器12上还设有防干烧温控器11。初始状态下，该一位转向电磁阀3不通电，而加热步骤如下
第一步冷水从保温水箱的进水口 10流进保温水箱4，直到保温水箱4充满水后，不再进水。第二步启动恒流水泵5，水泵的流量由控制板调节到最大，启动石英加热管1，使得环形保温水箱4内的水经水泵5不断循环流动并由石英加热管进行加热。第三步电路控制板通过第一快速温度传感器6不断检测保温水箱4内的水温；当水温达到60°C以后，关闭石英加热管停止加热；再延时10秒钟后关闭恒流水泵5 ；此时， 保温水箱进入保温状态。当水温降低到50°C时，重复进行第二、三步。本发明快速水加热装置的工作原理如下首先，检测冷水箱(图中未标示)的低水位是否有水；如果有水，则启动本加热装置，否则不启动。在冷水箱内有水的情况下，冷水经由进水口 10流入保温水箱4中；电路控制板(图中未标示)通过快速温度传感器6不断检测保温水箱4内的水温度；如果水温低于50°C，则一位转向电磁阀3打开水汽分离器2和保温水箱4的通路；再启动可调恒流水泵5和石英加热管1 ；待石英加热管1内注入水后， 加热其中的水。此时，将可调恒流水泵5的流量调节到最大。保温水箱4中的水依次经由水泵5、石英加热管1、水汽分离器2、一位转向电磁阀3再回到保温水箱4中；如此，将冷水不断地循环加热，直到保温水箱4内储存的水的水温达到适宜温度的60°C ；接着，关闭石英加热管1停止加热，再延时10秒钟后关闭可调水泵5和一位转向电磁阀3。此时保温水箱进入保温状态。当快速温度传感器6检测到水温降低到50°C时，再重复启动以上循环加热状态，直到水温达到60°C。当需要取水时，一位转向电磁阀3通电，接通石英加热管1与水汽分离器2。如果需要取温水(60°C)，则启动水泵5直接将保温水箱内的温热水经由石英加热管7抽到水汽分离器2的出水口即可；如果需要取热水，则同时启动水泵5和石英加热管1，延时3秒钟后，石英加热管1内温度较低的水通过控制阀3的常闭出水口 33全部流回保温水箱4内； 此时，一位转向电磁阀3通电，关闭该常闭出水口，该石英加热管与保温水箱4断开连接，该石英加热管1的出水口通过控制阀3的常开出水口 32与水汽分离器2的第一出水口 17连通，由其他装置(如净/饮水机)的出水口(图中未标示)输出即时加热的热水。当保温水箱4内的水温变化时，电路控制板通过快速温度传感器8检测出水温度， 并根据水温调节出水流量。在加热功率不变时，保证出水温度达到所需要求。如果在循环加热的过程中需要取水，则暂停循环加热，优先出水处理，待出水完成再回到循环加热流程。 每次关闭石英加热管后，都有一个利用水泵5循环泵水的过程，该过程是回收石英加热管的余热，为保温水箱4内的水继续加热。在本实施例中，水汽分离器的出汽口 19通过管道可与保温水箱4连通，而保温水箱则通过管道与其他装置⑶口净/饮水机)连通。加热过程中，加热产生的蒸汽可经由水汽分离器先回到保温水箱4中；蒸汽中的热量被保温水箱4的水吸收后，再经由保温水箱4回到净/饮水机的冷水箱中；实现了热量的二次回收，提高了加热的能效。与现有即时加热的加热器相比，假设热转换效率为100%，2000W的加热功率把 25°C的水加热到90°C，现有即时加热器的热水流量也只有约0. 44L/min，而本发明所述快速加热装置的热水流量为0. 95L/min。上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求
1.一种快速水加热装置，包括石英加热管(1)、保温水箱(4)与电路控制板；其特征在于还包括设于保温水箱(4)外侧的水汽分离器(2)、控制阀(3)与水泵(5);所述石英加热管(1)设于保温水箱(4)内侧，所述石英加热管(1)的一端通过控制阀(3)分别水汽分离器 (2)与保温水箱(4)连接，其另一端通过水泵(5)与保温水箱(4)连接；所述控制阀(3)、水泵(5)均与电路控制板电连接。
2.根据权利要求1所述的快速水加热装置，其特征在于所述保温水箱(4)包括主体 (41)与设于主体(41)上的上、下密封盖(42、43)，所述石英加热管(1)设于主体(41)内；所述保温水箱上还设有循环回水入口(13)与出水口，所述循环回水入口(13)与控制阀(3)相连接，所述出水口与水泵(5)相连接。
3.根据权利要求2所述的快速水加热装置，其特征在于所述控制阀(3)为一位转向电磁阀；其包括进水口、常开出水口与常闭出水口，所述进水口(31)与石英加热管(1)相连接，所述常开出水口与水汽分离器(2)相连接，所述常闭出水口与保温水箱的循环回水入口 (13)相连接。
4.根据权利要求3所述的快速水加热装置，其特征在于所述水汽分离器(1)为三通腔体，该水汽分离器(1)上设有出汽口(19)、第一出水口(17)与第一进水口(20);所述出汽口 (19)设在该三通腔体的上方，所述第一出水口( 17)在腔体下方，所述第一进水口(20)与控制阀(3)的常开出水口(32)相连接。
5.根据权利要求2-4任一项所述的快速水加热装置，其特征在于还包括上、下连接器 (12、18)；所述石英加热管(1)的首尾端分别与上、下连接器(12、18)相连接，所述上连接器 (12)穿过上密封盖(42)与控制阀(3)的进水口(31)相连接，所述下连接器(18)穿过下密封盖(43)与水泵(5)的出水口相连接。
6.根据权利要求5所述的快速水加热装置，其特征在于所述石英加热管(1)的首尾端分别通过硅胶管(7)与上、下连接器(12、18)相连接。
7.根据权利要求6所述的快速水加热装置，其特征在于所述上、下连接器(12、18)均为五通连接器。
8.根据权利要求7所述的快速水加热装置，其特征在于所述保温水箱(4)内设有第一快速温度传感器(6 )，所述第一快速温度传感器(6 )与电路控制板电连接。
9.根据权利要求8所述的快速水加热装置，其特征在于所述上连接器(12)上设有快速温度传感器(8 )，所述快速温度传感器(8 )与电路控制板电连接；所述上连接器(12 )上还设有防干烧温控器(11)。
10.根据权利要求9所述的快速水加热装置，其特征在于所述保温水箱(4)上还设有水箱进水口(10)与排气口(9)；所述水泵(5)为可调恒流水泵。
全文摘要
本发明公开了一种快速水加热装置，其包括石英加热管、保温水箱与电路控制板；还包括设于保温水箱外侧的水汽分离器、控制阀与水泵；所述石英加热管设于保温水箱内侧，所述石英加热管的一端通过控制阀分别与水汽分离器、保温水箱连接，其另一端通过水泵与保温水箱连接；所述控制阀、水泵均与电路控制板电连接。整个加热装置既可以快速加热，从而达到即时输出开水的目的；又可以杜绝“千滚水”，保证饮水健康；同时，其可以输出适宜温度的温水，为冲奶粉等不宜太高温冲泡的饮品提供方便。
文档编号A47J31/44GK102525274SQ20121003249
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者罗魏, 顾金 申请人:佛山市美的清湖净水设备有限公司, 美的集团有限公司