电热水器及其加热方法

专利名称：电热水器及其加热方法
电热水器及其加热方法
[技术领域
本发明涉及一种电热水器，其包括水箱、进水通道、出水通道、用来加 热储存在所述水箱内的水的第一加热元件，以及第二加热元件。本发明还涉及一 种电热水器的加热方法。
[背景技术
这样的电热水器是已知的。例如，中国专利200520060287.3揭示了具有两 个加热元件的电热水器。这种电热水器包括内胆、位于内胆内部的小内胆、以及 分别位于内胆和小内胆内部的第一加热元件和第二加热元件。所述小内胆与电热 水器的出水管连接。在使用时，先由第二加热元件加热小内胆里的水，待小内胆 的水加热到一个温控器设定的温度时，再由第一加热元件加热内胆中的水。在内 胆中的水加热到另外一个温控器设定的温度时，则停止加热。在这种电热水器 中，由第一加热元件预热的、贮藏在内胆中的水会经过第二加热元件的进一步加 热而最终由用户使用。
对于这种电热水器，如果内胆中的水保持较高的预热温度，例如75摄氏 度，此时经过第二次加热的水的温度将会很高，例如超出85摄氏度，甚至更高 而导致气化。 一方面，如此高的温度导致水垢更加容易地形成，使电电热水器相 关零部件容易损坏。因此对于这种结构的电热水器来讲，内胆中的水的温度必 须保持在较低的水平上。
另一方面，由于热水的温度与小内胆的单位时间出水量有关，因此在水压 比较小的家庭/地区，小内胆中的水尤其需要温度控制。然而，由于电热水器的 最高温度是位于小内胆的顶部，因此相对最高温度通常是位于内胆顶部的现有电 热水器而言，需要重新设计高温保护系统，这会复杂化整个电热水器系统的设
计，进而增加成本。[发明内容
本发明的目的在于提供一种可縮短电热水器加热时间的电热水器。 本发明的另一目的在于提供一种可縮短电热水器加热时间的电热水器的加 热方法。
因此，本发明涉及一种电热水器，包括水箱、进水通道、出水通道、用 来加热储存在所述水箱内的水的第一加热元件，以及第二加热元件；其特征在 于所述第二加热元件被设置成用来预加热在所述进水通道内流动的水。
由于水在进入水箱之前可以被预热，也就是说进入水箱的水的温度相对自 来水有所提高，因此可以大大縮短电热水器的加热时间。此外，由于第二加热元 件用来加热流动的冷水， 一方面，冷水可以有效地被加热，另一方面不容易出现 过热事件，电热水器的高温温度控制不被复杂化是可以预期的。
其他单独或与其他特征结合而被认为本发明的特性的特征将在以下附加的 权利要求中阐述。
根据本发明一个优选的实施方式，还可以包括与所述第二加热元件耦接的 控制单元，该控制单元包括一检测单元，该检测单元与所述进水通道和/或出水 通道关联设置，用以获得进水通道的水流信息，从而控制单元可以基于检测得到 的水流信息控制所述第二加热元件。有利地，所述水流信息包括是否有水经由进 水通道流向水箱、进水通道的单位时间水流量、和/或进水通道内流动的水的温 度。
优选地，所述检测单元包括一水流开关。
根据本发明的一个优选实施方式，所述控制单元如此设置当进水通道内 有水流向水箱且所述第一加热元件不工作时，它控制所述第二加热元件工作，从 而防止了第二加热元件的干烧、或者不必要的能量损失。此外，由于第一加热元 件和第二加热元件不会同时工作， 一方面，二者的功率具有较大的选择范围，另 一方面，可以可靠地避免家庭电网的超负荷运行。
6虽然第二加热元件也可以设置在进水通道外，但根据本发明的一个优选实 施方式，所述第二加热元件设置在所述进水通道内，从而进水通道内的流动的水 可以得到有效的加热。
在一个特别优选的实施方式中，所述第二加热元件设置在所述进水通道的 末端，因此可以有效降低甚至避免已经被预加热的水在进水通道中流动时产生的 热损失。特别优选地，所述进水通道包括延伸入水箱的部分，所述第二加热元件 至少部分位于所述进水通道的延伸入水箱的部分内，从而可以避免进水通道的温 度发散到外部环境中，从而减少散热量，提高热利用率。
特别优选地，所述第二加热元件为即热式加热元件，特别有利的是，其功 率不大于3.5千瓦。
在一个特别有利的实施方式中，还包括可由使用者控制的、用以选择是否 需要启动所述第二加热元件的开关。因此，使用者有可能根据需要，例如热水使 用量、使用时间等因素，来选择是否需要在使用过程中对冷水进行预热。该开关 可以默认断开，因此，当用户仅需要使用少量热水，例如洗手、洗菜时，第二加 热元件不会启动，从而节省能源。当用户需要大量的热水，例如多人连续洗澡 时，可以关闭该开关，从而第二加热元件可以在用户用水的过程中启动，从而縮 短加热时间。
本发明还涉及上述电热水器的加热方法，其特征在于包括预加热在进水 通道内的流向水箱的水。
在一个优选的实施方式中，所述方法包括检测进水通道内是否有水流向 水箱；以及当进水通道中有水流向水箱时，第二加热元件工作。
在另一个优选的实施方式中，所述方法包括检测进水通道内是否有水流 向水箱的步骤；判断判断第一加热元件是否工作的步骤；以及当进水通道中有水 流向水箱且第一加热元件不工作时，所述第二加热元件工作的步骤。
在另一个优选的实施方式中，所述方法包括检测进水通道内是否有水流 向水箱，并计算进水通道内连续有水流动的持续时间；判断第一加热元件是否工作；以及当该持续时间大于或等于一预设期间且确定所述第一加热元件不工作 时，所述第二加热元件工作。
本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过以下结合附图而 描述的优选实施方式而更加明显易懂。
[


作为说明书的一部分且用以提供对本发明的进一步理解，以下附解本 发明的具体实施方式
，且与说明书一起用来说明本发明的原则。其中， 图1是根据本发明一个优选实施方式的电热水器的示意图。
图2是根据本发明一个优选实施方式电热水器的加热方法流程示意图。 图3是根据本发明另一个优选实施方式电热水器的加热方法流程示意图
[具体实施方式
描述l
在下面的对优选实施方式的具体描述中，相同或类似的特征具有相同的附 图标记。
请参照附图，首先请特别参照图1。电热水器1包括用来jC水的水箱2。 水箱2外包覆有外壳(未图示)，且在外壳和水箱2之间填充例如由发泡而成的 保温层(未图示)，以减少热量损失。水箱2通过进水通道3与水源(例如自来 水管)连接，从而进水通道3输送冷水进入水箱2。用户通过出水通道4从水箱 2获得经过加热后的水。出水通道4的入口 40位于水箱2的顶部以取得热水，而 进水通道3的出口 30则位于水箱2的底部。
在图1所示的实施例中，电热水器1为横式结构。显然，电热水器1也可 以立式结构来安排。
第一加热元件5从水箱2的一端延伸入水箱2内，其包括用以发热的电阻 元件、导热外壳以及位于电阻元件和金属外壳之间电性绝缘但导热性良好的材料 例如氧化镁。第一加热元件5产生的热量传递给储存在水箱2内的水从而使IC存在水箱2内的水的温度升高。
在第一加热元件5的临近区域，设置有温度传感器9，用以检测水箱1内 的水的温度。基于该温度传感器9获得的信息，第一加热元件5的工作状态得到 控制。在本实施例中，该温度传感器9与控制电热水器1的控制单元8耦接，该 温度传感器9检测得到的信息被传送给控制单元8，控制单元8进而控制第一加 热元件5。具体地，当温度传感器9检测到的温度大于或等于一预设温度T1 (通 常可由使用者设置)时，第一加热元件5停止工作或保持不工作。当检测温度小 于T2时，第一加热元件5启动，在温度传感器9所检测的温度达到T1之后，第 一加热元件5停止工作，其中，T2=T1-T ， T落差通常由电热水器1的制造商来 设置，例如5摄氏度。
电热水器1还包括与进水通道3关联设置的第二加热元件6。该第二加热 元件6用来预加热在所述进水通道3流向水箱2的水。在本发明的一个实施例 中，如图1所示，第二加热元件6设置在进水通道3内。当第二加热元件6启动 时，在进水通道3内流动的冷水被加热，从而进入水箱2的水的温度被升高。优 选地，该第二加热元件6设置在所述进水通道3的末端，因此可以有效降低甚至 避免已经被预加热的水在进水通道3中流动时产生的热损失。第二加热元件6最 好是瞬时加热元件，第二加热元件6功率优选地不大于3.5千瓦。
由于水在进入水箱2之前可以被预热，也就是说进入水箱2的水的温度相 对自来水有所提高，因此可以大大縮短电热水器1的加热时间。此外，由于第二 加热元件6是加热冷水，因此其不容易出现过热事件，电热水器的高温温度控制 不被复杂化是可以预期的。
第二加热元件6与上述控制单元8耦接，从而控制单元8可控制第二加热 元件6的工作状态。在本实施例中，控制单元8控制第二加热元件6是否工作。 在另外的实施例中，控制单元8还可控制第二加热元件6的功率也是有可能的。
为了防止干烧以及不必要的能量损失，控制单元8只有在进水通道3有水 流向水箱2的情况下，才有可能启动第二加热元件6，换句话说，在没有水流经进水通道3进入水箱2的情况下，所述第二加热元件6不工作。因此，控制单元 8包括设置在进水通道3的检测单元7，以获得进水通道2内的水流信息。在本 实施例中，检测单元7检测是否有水从进水通道3流动到水箱2。在本实施例 中，检测单元7通过水流开关来实现。该水流开关可包括因为水流而改变位置的 部件，且由此会产生信号。具体地，在从进水通道3内没有水流动到有水流动且 水的流动使上述部件的位置发生改变(例如从第一位置到第二位置)时，水流开 关产生一个信号；在从进水通道3内有水流动到没有水流动(例如静止)且该水 流变化使上述部件的位置发生改变(例如从所述第二位置到所述第一位置)时， 水流开关产生另一个信号。检测单元7产生的信号反馈给控制单元8。控制单元 8基于检测单元7的信号来控制第二加热元件6是否工作。
关于水流开关的具体结构，可以参见现有技术，例如中国专利 ZL00201930.2、中国专利ZL01206460.2及中国专利ZL200620014959.1，在此不 再作具体描述。
优选地，当控制单元8依据检测单元7产生的信号确定有水经由进水通道 3流向水箱2时，控制单元8判断第一加热元件5是否工作。第一加热元件5是 否工作的判断可以通过判断第一加热元件5是否接通来获得，也可以通过对温度 传感器9所检测的水箱2内的水的温度来判断。当控制单元8依据检测单元7产 生的信号确定有水经由进水通道3流进水箱2，且确定所述第一加热元件5不工 作时，它使所述第二加热元件6工作。如果进水通道3内不再有水流动到水箱2 (例如用户停止使用)或者第一加热元件5因水箱2内的水温降低到T2或T2以 下而启动，则第二加热元件6断开。
例如，在使用过程中，在用户从水箱2的顶部获得温度较高的水的同时， 水箱2的下部被从进水通道3输送而来的水填充。因此，在用户从出水通道4获 得位于水箱2上部的温度较高的水的过程中，位于水箱2下部的温度较低的水逐 渐上移。在用户使用的热水达到一定量之后，温度较低的水上升至温度传感器9 的采温点，从而温度传感器9所检测到的温度值相应变小。当该检测温度值小于上述T2时，从而第一加热元件5启动，第二加热元件6相应地停止工作。因 此，在本实施例中，由于第一加热元件5和第二加热元件6不会同时工作，这一 方面可以防止家庭电网因电热水器1的工作而超负荷运行，另一方面第一加热元 件5和第二加热元件6的功率具有较大的选择范围，例如第二加热元件6的功率 可以达到2.5至3.5千瓦，例如3千瓦，进而使冷水获得较大的温升。
上面的实施例是以检测单元7仅检测是否有水经过进水通道3流进水箱 2。需要说明的是，这仅仅是本发明一个优选的实施例，本发明并不受限于此。 例如，检测单元7可以流量计来获得进水通道3内水的单位时间水流量信息和/或 以温度传感器而获得进水通道3内水的温度信息，进而进一步精确控制第二加热 元件6的工作状态也是可以的。例如，当进水通道3的单位时间水流量小于一预 设值时，不启动第二加热元件6以防止进水通道3过热。又如，当检测单元7测 得进水通道3内的水的温度大于一预设值如20摄氏度时，第二加热元件6不启 动。
此外，检测单元7也可以设置在出水通道4上，用来检测是否有水流出水 箱2进而获得是否有水从进水通道3流进水箱2，或者，在出水通道4和进水通 道3上都设有检测单元7，因为对于贮水式电热水器来说，有水从出水通道4流 出时， 一般便会有水从进水通道3进入水箱2 。
图1所示的第二加热元件6位于水箱2之外，然而在另外一个实施例中， 第二加热元件6也可以随着进水通道3延伸入水箱2而至少部分位于水箱2内， 这种方式可以降低甚至避免进水通道3内的水的热量发散到外部环境中，进而减 少散热量，提高热利用率。
在一个替换的实施例中，当控制单元8依据检测单元7产生的信号确定有 水经由进水通道3流向水箱2时，第二加热元件6便会启动，当进水通道3不再 有水流向水箱2时，第二加热元件6停止工作。也就是说，第二加热元件6是通 水则通电，断水则断电。在这个实施例中，第一加热元件5和第二加热元件6有 可能同时工作。因此，第一加热元件5和第二加热元件6的功率之和最好不超过
113.5千瓦。
在一个特别有利的实施方式中，电热水器1包括由用户控制的开关，以供 用户选择是否需要在用水过程中启动第二加热元件6。该开关可以设置在电热水
器1的控制面板上。所述开关可与检测单元7串联，在开关断开的情况下，检测 单元7所检测的信息不会反馈给检测单元，因此第二加热元件6不会启动。该开 关也可以与第二加热元件6串联，在开关断开的情况下，第二加热元件6不会启 动。此外，通过对控制单元8编程的方式来实现也是有可以的。因此，用户可根 据需要，例如热水使用量、使用时间等因素，预先选择是否需要在使用过程中对 冷水进行预热。该开关可以为常开或常闭开关。在开关为常开的情况下，当仅需 要使用少量热水，如洗手或单人淋浴时，用户可以不关闭开关，从而在其用水过 程中，第二加热元件6不会启动，以节省能源。而当用户需要大量的热水，例如 多人连续洗澡时，用户可以关闭该开关，从而第二加热元件6可以在用户用水的 过程中启动，以縮短加热时间。
图2示出根据本发明一个优选实施方式的电热水器的加热方法。在水箱2 中注满水后，第一加热元件5可以开始工作。第一加热元件5在温度传感器9测 得的温度到达T1时停止工作。当温度传感器9检测到的温度低于T2时，第一加 热元件5启动，直至温度传感器9检测到的温度到达Tl 。
第二加热元件6是否工作与进水通道3内的水流信息相关。因此，检测单 元7检测进水通道3中的水流信息，在本实施例中是检测是否有水在进水通道3 中流动到水箱2。如果有，则启动第二加热元件6。如果检测到进水通道3中没 有水流向水箱2或者不再有水流向水箱2，则不启动或切断第二加热元件6。因 此，根据本发明电热水器1的加热方法，流经进水通道3、进入水箱2之前的水 被预加热。此时，第一加热元件5和第二加热元件6的工作状态相互独立，亦即 第一加热元件5是否工作与温度传感器9检测到的温度相关。第二加热元件6是 否工作与进水通道3的水流信息相关。在本实施例中，第一加热元件5和第二加 热元件6的功率之和不超过3.5千瓦。第二加热元件6的功率最好低于2千瓦，优选地是1-1.5千瓦。
图3示出根据本发明另一个优选实施方式的电热水器的加热方法。在本实
施例中，第二加热元件6是否工作根据进水通道3的水流信息以及第一加热元件 5的工作状态来确定。第一加热元件5可采用与上面的实施例中相同的方式来控 制，在此不作赘述。以下具体描述如何控制第二加热元件6。
首先，检测单元7检测进水通道3是否有水流进水箱2。如果有，则判断 位于水箱2内的第一加热元件5是否工作。当第一加热元件5不工作且检测单元 7检测到有水流向水箱2时，第二加热元件6启动。当没有水从进水通道3输送 到水箱2或者第一加热元件5工作时，第二加热元件6不工作。此时，第二加热 元件6的工作状态与第一加热元件5是否工作相关，二者不会同时工作，因此， 加热元件的功率选择范围比较大，水经预热后可获得较大的温升。
在图3所示的实施例中，电热水器1的进水根据第一加热元件5是否工作 而有选择地被预热。然而，本发明并不限于此。例如，还可以结合进水通道3内 流动的水的单位时间水流量和/或进水通道3内流动的水的温度来有选择启动第 二加热元件5来预加热电热水器1的进水。例如，只有当进水通道3的单位时间 水流量大于或等于一预设值时，第二加热元件6才有可能工作。或者，只有在当 检测单元7测得进水通道3内的水的温度小于一预设值如20摄氏度时，第二加 热元件6才有可能启动。
在另外一个实施例中，还包括计算进水通道3内连续有水流动的持续时 间，并将该持续时间与一预设期间(例如l分钟)相比。当所述持续时间大于或 等于该预设期间且确定所述第一加热元件5不工作时，启动所述第二加热6元 件，否则，第二加热元件6不工作。同样地，第一加热元件5的启动和关闭与水 箱2内的水的温度相关。附图标记列表
1 电热水器
2 水箱
3 进水通道
4 出水通道
5 第一加热元件
6 第二加热元件
7 检测单元
8 控制单元
9 温度传感器
权利要求
1. 一种电热水器(1)，包括水箱(2)、进水通道(3)、出水通道(4)、用来加热储存在所述水箱(2)内的水的第一加热元件(5)，以及第二加热元件(6)；其特征在于，所述第二加热元件(6)被设置成用来预加热在所述进水通道(3)内流动的水。
2. 根据权利要求l所述的电热水器(1)，其特征在于，还包括与所述第二加热 元件(6)耦接的控制单元(8)，该控制单元(8)包括一检测单元(7)，该检 测单元(7)与所述进水通道(3)和/或出水通道(4)关联设置，用以获得进水 通道(3)内的水流信息。
3. 根据权利要求2所述的电热水器(1)，其特征在于，所述水流信息包括是否 有水从进水通道(3)流进水箱(2)、进水通道(3)的单位时间水流量、和/或 进水通道(3)内流动的水的温度。
4. 根据权利要求2或3所述的电热水器(1)，其特征在于，所述检测单元(7) 包括一水流开关。
5. 根据权利要求2至4中任何一项所述的电热水器(1)，其特征在于，所述控 制单元(8)如此设置当进水通道(3)内有水流向水箱(2)且所述第一加热 元件(5)不工作时，它控制所述第二加热元件(6)工作。
6. 根据以上任何一项权利要求所述的电热水器(1)，其特征在于，所述第二加 热元件(6)设置在所述进水通道(3)内。
7. 根据以上任何一项权利要求所述的电热水器(1)，其特征在于，所述第二加 热元件(6)设置在所述进水通道(3)的末端。
8. 根据以上任何一项权利要求所述的电热水器(1)，其特征在于，所述进水通道(3)包括延伸入水箱(2)的部分，所述第二加热元件(6)至少部分位于所 述进水通道(3)的延伸入水箱(2)的部分内。
9. 根据以上任何一项权利要求所述的电热水器(1)，其特征在于，所述第二加 热元件(6)为即热式加热元件，且其功率不大于3.5千瓦。
10. 根据以上任何一项权利要求所述的电热水器(1)，其特征在于，还包括可 由使用者控制的、用以选择是否需要启动所述第二加热元件(6)的开关。
11. 一种根据以上任何一项权利要求所述的电热水器(1)的加热方法，其特征 在于包括预加热在进水通道(3)内的流向水箱(2)的水。
12. 根据权利要求ll所述的方法，其特征在于，包括 检测进水通道(3)内是否有水流向水箱(2);以及 当进水通道(3)中有水流向水箱(2)时，第二加热元件(6)工作。
13. 根据权利要求ll所述的方法，其特征在于，在进水通道(3)内的流向水箱 (2)的水是有选择地被预热。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，包括 检测进水通道(3)内是否有水流向水箱(2); 判断第一加热元件(5)是否工作；以及当进水通道(3)中有水流向水箱(2)且第一加热元件(5)不工作时，所述第 二加热元件(6)工作。
15. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，包括检测进水通道(3)内是否有水流向水箱(2)，并计算进水通道(3)内连续有 水流动的持续时间；判断第一加热元件(5)是否工作；以及当该持续时间大于或等于一预设期间且确定所述第一加热元件(5)不工作时， 所述第二加热元件(6)工作。
全文摘要
本发明提供一种电热水器(1)，包括水箱(2)、进水通道(3)、出水通道(4)、用来加热储存在所述水箱(2)内的水的第一加热元件(5)，以及第二加热元件(6)；其特征在于所述第二加热元件(6)被设置成用来预加热在所述进水通道(3)内流动的水。从而，可缩短电热水器加热时间，而且有可能不复杂化现有高温保护系统。本发明还提供一种电热水器的加热方法。
文档编号F24H1/18GK101446447SQ20071019046
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月27日 优先权日2007年11月27日
发明者伯尔尼·施罗德, 安容栓, 嫱 李 申请人:博西华电器(江苏)有限公司