專利名稱：具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱水器，尤其是一種可以抑制熱量外溢并有助于保證使用安全的節(jié)能電熱水器，屬于家用電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電熱水器是廣泛使用的家用電器，其基本構(gòu)成為保溫儲(chǔ)水內(nèi)膽上制有汲水口和放水口，膽內(nèi)安裝電加熱器件，汲水口和放水口分別與汲水管和放水管相連。申請(qǐng)人注意到，電熱水器在使用中普遍存在熱水器進(jìn)水管發(fā)燙的現(xiàn)象。經(jīng)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有電熱水器在加熱升溫過程中，內(nèi)膽中的儲(chǔ)水隨溫度升高而體積膨脹，結(jié)果將逐漸從汲水口外溢。通常，電熱水器的溫控精度為4℃，當(dāng)內(nèi)膽中的水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，電加熱器件通電加熱，達(dá)到設(shè)定溫度后停止加熱，溫升幅度4℃，結(jié)果遠(yuǎn)離汲水口2米范圍汲水管內(nèi)的水溫達(dá)到49℃(120)。這樣，因無保溫措施的汲水管對(duì)外散熱，將導(dǎo)致無畏的熱量損耗，不利于節(jié)能。
事實(shí)上，目前用戶使用電熱水器時(shí)最為關(guān)注的是節(jié)能和安全兩大問題。現(xiàn)有熱水器在這兩方面分別采取了一些有效舉措。例如，為了節(jié)能，申請(qǐng)日為2002.02.28、申請(qǐng)?zhí)枮?2226038.2的中國專利公開了一種節(jié)能電熱水器，其加熱裝置包括電發(fā)熱板和與進(jìn)、出水管連通的過水通道，電發(fā)熱板呈平板或卷狀，兩端與電極連接，中間夾碳素纖維絲、布或紙并用環(huán)氧樹脂固化的玻璃鋼，雙面散熱。卷狀發(fā)熱板的卷芯與出水管連通，最外層與次外層卷層形成的走水道與進(jìn)水管連通，發(fā)熱板對(duì)包裹其中的介質(zhì)直接加熱。由于以直熱方式加熱，因此熱效率高，節(jié)能效果顯著。又如，為了安全，申請(qǐng)日為2001.12.19、申請(qǐng)?zhí)枮?1135300.7的中國發(fā)明專利公開了一種防觸電式電熱水器本，它包括外殼、內(nèi)膽，進(jìn)出水管、出水襯管和進(jìn)水襯管，進(jìn)水襯管為絕緣管，其管體內(nèi)藏設(shè)置于內(nèi)膽腔中，增加了水流路線的曲折長度，使進(jìn)水襯管進(jìn)水口至出水口的長度L達(dá)到L＞53r2安全長度的要求。
然而，現(xiàn)有節(jié)能電熱水器均未能針對(duì)上述現(xiàn)象采取措施，因此依然存在節(jié)能的“盲點(diǎn)”；而采取了安全措施的電熱水器不僅未能抑制上述現(xiàn)象，反而有可能加劇這一現(xiàn)象——例如以上的01135300.7專利，由于其內(nèi)置絕緣管襯管的內(nèi)口處于內(nèi)膽中較高位置，因此從進(jìn)水口溢出的水溫更高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，從而既可抑制加熱過程中熱水外溢導(dǎo)致的熱損耗，又能利用水電阻起到安全阻隔作用。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器在保溫儲(chǔ)水內(nèi)膽上制有汲水口和放水口，膽內(nèi)安裝電加熱器件，其改進(jìn)之處是還包括位于內(nèi)膽外部的分層隔熱室，所述分層隔熱室的容積大于等于電熱水器加熱設(shè)定溫升時(shí)的內(nèi)膽儲(chǔ)水膨脹體積，所述分層隔熱室設(shè)有與外界水源連通的進(jìn)水口和與內(nèi)膽汲水口連通的出水口，所述進(jìn)水口和出水口之間水流通道的水電阻大于等于在使用電壓下達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的阻值。
以上內(nèi)膽儲(chǔ)水膨脹體積可以根據(jù)如下熱力學(xué)公式計(jì)算得出ΔV＝Δt*ξ*V (1)上式中ΔV——內(nèi)膽儲(chǔ)水膨脹體積Δt——加熱設(shè)定溫升，其數(shù)值根據(jù)所需溫控精度確定ξ——內(nèi)膽儲(chǔ)水熱膨脹系數(shù)
V——內(nèi)膽額定容積在此基礎(chǔ)上，根據(jù)具體電熱水器的內(nèi)膽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以靈活設(shè)定相應(yīng)分層隔熱室的結(jié)構(gòu)尺寸。
上述進(jìn)水口和出水口之間水流通道的水電阻可以根據(jù)以下公式計(jì)算得出R=L×ρr2π---(2)]]>上式中R——進(jìn)水口與出水口之間水流通道的水電阻L——進(jìn)水口與出水口之間水流通道長度r——進(jìn)水口與出水口之間水流通道的當(dāng)量半徑ρ——水的電阻率，通常取1300在此基礎(chǔ)上，根據(jù)分層隔熱室的具體結(jié)構(gòu)，可以靈活設(shè)定進(jìn)水口與出水口的相對(duì)位置以及連通結(jié)構(gòu)。
采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，當(dāng)電熱水器加熱升溫時(shí)，由于分層隔熱室內(nèi)的水溫不直接受加熱器件的影響，較好的保持熱水在上、冷水在下的分層狀態(tài)，因此內(nèi)膽中的儲(chǔ)水隨溫度升高而逐漸膨脹后，將通過汲水口對(duì)分層隔熱室產(chǎn)生壓力，將其中的冷水由出水口壓出，而將具有一定溫度的熱水儲(chǔ)存在隔熱室內(nèi)，熱水器外的進(jìn)水管溫度明顯降低，不再發(fā)燙。當(dāng)用水時(shí)，儲(chǔ)存在分層隔熱室的熱水重新進(jìn)入內(nèi)膽得到利用，因此減少了熱量的損耗，節(jié)省了能源。與此同時(shí)，由于分層隔熱進(jìn)水口與出水口之間水流通道的水電阻可以將使用電壓降低到安全電壓，因此可以合理利用水流自身的電阻隔離漏電電流，確保使用者的安全。由此可見，本發(fā)明在采取抑制熱水外溢節(jié)能措施的同時(shí)，還合理兼顧了安全問題，從而一舉兩得。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是對(duì)圖1實(shí)施例進(jìn)行測試的測溫點(diǎn)分布示意圖。
圖5是對(duì)圖1實(shí)施例80L具有分層隔熱室進(jìn)行測試的溫度曲線圖。橫坐標(biāo)t為時(shí)間，縱坐標(biāo)T為溫度，TH是環(huán)境溫度，T1、T2分別為分層隔熱上、下的溫度。
圖6是對(duì)80L沒有分層隔熱室進(jìn)行對(duì)比測試的溫度曲線圖。橫坐標(biāo)t為時(shí)間，縱坐標(biāo)T為溫度，TH是環(huán)境溫度，TS是設(shè)定溫度。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一本實(shí)施例具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器如圖1所示，臥式保溫儲(chǔ)水內(nèi)膽1安裝在外殼7內(nèi)，其基本結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，底部制有汲水口6和放水口2，內(nèi)膽中安裝電加熱器件，周圍包覆發(fā)泡塑料保溫層。內(nèi)膽1下方的保溫層內(nèi)嵌裝固定絕緣材料制作的水平狀分層隔熱室4，該分層隔熱室的容積ΔV為0.2L。該電熱水器內(nèi)膽的額定容積為80L，水的熱膨脹率為0.06％，該電熱水器的溫控精度為4℃，因此ΔV根據(jù)以下計(jì)算得出ΔV＝Δt*ξ*V＝4*0.06％*80＝0.192L其中，加熱設(shè)定溫升Δt本實(shí)施例根據(jù)溫控精度確定為4℃。必要時(shí)，也可以根據(jù)需要設(shè)定為2℃。
分層隔熱室4的一端設(shè)有用于接外界水源的進(jìn)水口5和與內(nèi)膽汲水口6連通的出水口3。進(jìn)水口5位于分層隔熱室4一端下部，出水口3位于分層隔熱室4此端上部，接位于分層隔熱室4中水平絕緣隔熱管的一端，該隔熱管的另一端開有出水孔，因此水流形成了迂回流道。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，分層隔熱室與隔熱管產(chǎn)生的迂回水流通道長度L和其當(dāng)量直徑r的關(guān)系滿足L/r2＞53.2，因此可以使進(jìn)水口與出水口之間的水電阻達(dá)到22000Ω(根據(jù)R=L×ρr2π=53.2*1300/3.14]]>計(jì)算得出)，這樣即使內(nèi)膽中的電加熱器件漏電，由于水電阻的阻隔作用，當(dāng)使用電壓為220V時(shí)，進(jìn)水口處的漏電流將小于10毫安。
實(shí)驗(yàn)表明，采用本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的電熱水器加熱后，由于分層隔熱室容積可以儲(chǔ)存膨脹的熱水，其內(nèi)部的水溫分層隔離作用有效抑制熱量從進(jìn)水口外溢，因此進(jìn)水口鄰近的汲水管水溫降低到24℃(75)，明顯低于原先的49℃(120)(參見圖4、5、6有關(guān)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的圖示)，結(jié)果可以顯著減少熱損耗，節(jié)省能源。同時(shí)，由于分層隔熱室中形成的絕緣迂回流道的作用，還可以在電加熱器件出現(xiàn)漏電以外時(shí)，借助水電阻的阻隔效應(yīng)，確保使用安全。
實(shí)施例二本實(shí)施例具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器如圖2所示，與實(shí)施例一相比，其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是位于內(nèi)膽1下方分層隔熱室4呈直立狀，進(jìn)水口5和出水口3分別位于分層隔熱室4的下端和上端，因此分層隔熱效果更好。此外，進(jìn)水口5和出水口3分別接位于分層隔熱室4內(nèi)的U形絕緣隔熱管，分層隔熱室與隔熱管產(chǎn)生的迂回水流道長度L和其當(dāng)量直徑r的關(guān)系滿足L/r2＞53.2，因此可以使進(jìn)水口與出水口之間的水電阻達(dá)到22000Ω，這樣即使內(nèi)膽中的電加熱器件漏電，由于水電阻的阻隔作用，當(dāng)使用電壓為220V時(shí)，進(jìn)水口處的漏電流將小于10毫安，更為安全。
實(shí)施例三本實(shí)施例具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器如圖3所示，與前述實(shí)施例二相比，其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是分層隔熱室4位于內(nèi)膽1上方，進(jìn)水口5和出水口3位于分層隔熱室4的底部。其中，出水口3接垂直位于分層隔熱室4內(nèi)的隔熱管，同時(shí)接由汲水口插至內(nèi)膽下部的絕緣內(nèi)管，這樣更有利于發(fā)揮分層隔熱效應(yīng)，并進(jìn)一步保證安全。
實(shí)施例四本實(shí)施例具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器如圖7所示，與實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處是分層隔熱室4的進(jìn)水口5設(shè)置在與出水口相對(duì)的另一端，且與分層隔熱室內(nèi)的另一根隔熱管連通，從而使兩根隔熱管在分層隔熱室內(nèi)形成S形迂回水流通道。
實(shí)施例五本實(shí)施例具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器如圖8所示，與實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)較為接近，不同之處是分層隔熱室4內(nèi)的兩根隔熱管呈直管狀，分別套有形成反向回流的外套管，從而在分層隔熱室內(nèi)形成反復(fù)迂回的水流通道。
需要說明的是，以上實(shí)施例是非限制性的。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有許多變化實(shí)施方式。例如，分層隔熱室的形狀和相對(duì)于內(nèi)膽的位置可以有各種變化，外部可以進(jìn)一步采取諸如部分或全部加保溫層之類的保溫措施，隔熱管的形狀也可以是L、M、Ω等各種曲折形狀，進(jìn)水口與出水口的連接結(jié)構(gòu)可以螺紋、焊接等各種形式?？傊?，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，在保溫儲(chǔ)水內(nèi)膽上制有汲水口和放水口，膽內(nèi)安裝電加熱器件，其特征在于還包括位于內(nèi)膽外部的分層隔熱室，所述分層隔熱室的容積大于等于電熱水器加熱設(shè)定溫升時(shí)的內(nèi)膽儲(chǔ)水膨脹體積，所述分層隔熱室設(shè)有與外界水源連通的進(jìn)水口和與內(nèi)膽汲水口連通的出水口，所述進(jìn)水口和出水口之間水流通道的水電阻大于等于在使用電壓下達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室中裝有隔熱管，所述分層隔熱室與隔熱管產(chǎn)生的迂回水流通道長度L和其當(dāng)量直徑r的關(guān)系滿足L/r2＞53.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述加熱設(shè)定溫升大于等于2℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述內(nèi)膽外固定絕緣材料制作的分層隔熱室，所述分層隔熱室至少部分裝有保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈水平狀安裝在內(nèi)膽下方，一端的下部和上部分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述出水口接位于分層隔熱室中水平絕緣隔熱管的一端，所述隔熱管的另一端開有出水孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈水平狀安裝在內(nèi)膽下方，左右兩端分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口和出水口分別與隔熱室內(nèi)的兩根水平隔熱管連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈直立狀安裝在內(nèi)膽下方，所述進(jìn)水口和出水口分別位于分層隔熱室的下端和上端，分別接位于分層隔熱室內(nèi)的U形絕緣隔熱管。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈直立狀安裝在內(nèi)膽下方，所述進(jìn)水口和出水口分別位于分層隔熱室的下端和上端，分別接分層隔熱室內(nèi)的兩根隔直立隔熱管，所述兩隔熱管外分別套有形成反向回流的外套管。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有分層隔熱室的節(jié)能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室位于內(nèi)膽上方，所述進(jìn)水口和出水口位于分層隔熱室的底部，所述出水口接垂直位于分層隔熱室內(nèi)的隔熱管，同時(shí)接由汲水口插至內(nèi)膽下部的絕緣內(nèi)管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可以抑制熱量外溢并有助于保證使用安全的節(jié)能電熱水器，屬于家用電器技術(shù)領(lǐng)域。該電熱水器在保溫儲(chǔ)水內(nèi)膽上制有汲水口和放水口，膽內(nèi)安裝電加熱器件，其改進(jìn)之處是還包括位于內(nèi)膽外部的分層隔熱室，分層隔熱室的容積大于等于電熱水器加熱設(shè)定溫升時(shí)的內(nèi)膽儲(chǔ)水膨脹體積，分層隔熱室設(shè)有與外界水源連通的進(jìn)水口和與內(nèi)膽汲水口連通的出水口，進(jìn)水口和出水口之間水流通道的水電阻大于等于在使用電壓下達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的阻值。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，可以減少熱量損耗，節(jié)省能源。與此同時(shí)，可以確保使用者的安全，從而一舉兩得。
文檔編號(hào)F24H1/20GK1844780SQ20061004027
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者萬華新, 雷歐.克偌派爾, 邱步, 洪峰 申請(qǐng)人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司