專利名稱:一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種電熱水器,尤其涉及一種冷熱水快速循環(huán)的節(jié)能電熱水器,屬于家用電器領(lǐng)域。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的電熱水器大致分為即熱式和儲熱式兩種。
即熱式需20A以上電流,功率很大,一般家庭不適用。
儲熱式電熱水器設(shè)有儲水的內(nèi)膽,水膽中的水預(yù)加熱后,會出現(xiàn)水膽中不同高度水溫不一樣的現(xiàn)象。以加熱功率為3000W、設(shè)定溫度為95度的熱水器水膽溫度分布為例(水膽溫度檢測點(diǎn)設(shè)在水膽上三分之二處),當(dāng)加熱達(dá)到設(shè)定溫度停止加熱3分鐘后經(jīng)實(shí)際測得數(shù)據(jù)如下水膽頂部為97.1度,頂部下5厘米為91.1度,10厘米為89.7度,15厘米為89.3度,20厘米為88.5度,25厘米為87.4度,30厘米為64.3度,35厘米為52.3度,40厘米為40.0度,底部為37.2度。這說明了傳統(tǒng)舊式儲水式熱水器中并非所有熱水都達(dá)到了設(shè)定溫度95度,水膽熱水儲存量有效率僅為33%,比如說1臺15升容量的水膽有效使用熱水率為33%,即為4.9升。再有,人洗澡時總是抽取高處的熱水再與外界的冷水混合,這就會出現(xiàn)抽取的熱水溫度越來越低,人沐浴時水溫不穩(wěn)定,感覺很不舒服。
本實(shí)用新型為了克服以上的缺點(diǎn),進(jìn)行了有益的改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種熱水效率高、出水溫度穩(wěn)定、體積小、節(jié)約能源、沒有水垢、操作方便而人性化的節(jié)能電熱水器。
為了解決上述存在的技術(shù)問題,本實(shí)用新型采用下列技術(shù)方案一種快速熱循環(huán)節(jié)能電熱水器,包括水膽、電加熱管、控制電路、水路,水膽上還設(shè)有循環(huán)水泵,循環(huán)水泵的進(jìn)水管、出水管與水膽相通;如上所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,所述的循環(huán)水泵的進(jìn)水管、出水管高低布置,進(jìn)水管設(shè)置在水膽的高處,出水管設(shè)置在水膽的低處;如上所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,所述的水膽形狀為扁形,水膽殼體上設(shè)有反沖加強(qiáng)筋,反沖加強(qiáng)筋凹陷于殼體;如上所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,所述的水膽還設(shè)置有防膨脹加強(qiáng)柱,防膨脹加強(qiáng)柱是殼體上設(shè)有對穿水膽且與水膽內(nèi)部隔絕的管狀孔,然后拉桿穿置在其中;如上所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,所述的水路包括熱水出水管、冷水進(jìn)水管、混合出水管,在混合出水管處連接有混合水出水溫度探頭;如上所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,所述的電路部分包括主板MCU、循環(huán)水泵控制電路、循環(huán)水泵、發(fā)熱管H1控制電路、發(fā)熱管H1、發(fā)熱管H2控制電路、發(fā)熱管H2;主板MCU的輸出端連接循環(huán)水泵控制電路的輸入端、循環(huán)水泵控制電路的控制端控制循環(huán)水泵;主板MCU的輸出端連接發(fā)熱管H1控制電路的輸入端、發(fā)熱管H1控制電路的控制端控制發(fā)熱管H1;主板MCU的輸出端連接發(fā)熱管H2控制電路的輸入端、發(fā)熱管H2控制電路的控制端控制發(fā)熱管H2;如上所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,所述的電路部分還包括水位開關(guān)、水流開關(guān)、出水溫度檢測電路、水膽溫度檢測電路;水位開關(guān)連接主板MCU的輸入端;水流開關(guān)連接主板MCU的輸入端;出水溫度檢測電路連接主板MCU的輸入端,水膽溫度檢測電路連接主板MCU的輸入端。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)1、本熱水器一邊通過發(fā)熱管加熱,一邊通過不斷快速水循環(huán),使整箱熱水溫度非常均勻;經(jīng)數(shù)據(jù)實(shí)際檢測,溫度均勻度達(dá)100%,大大提高了儲水式熱水器的儲水效率,而傳統(tǒng)熱水器水膽的有效使用熱水率僅為33%;2、人在沐浴時出水溫度穩(wěn)定,不會出現(xiàn)時冷時熱的現(xiàn)象,提高了人體使用的舒適度;因為水膽中由上至下溫度是均勻的,抽取的熱水溫度也是均勻的,不會出現(xiàn)熱水水溫越來越低的現(xiàn)象;3、在本設(shè)計中,由于設(shè)計了利用微型水泵進(jìn)行熱循環(huán)加熱使水膽溫度頂部為設(shè)定溫度時,水膽底部和中部為相同的溫度,所以大大縮小了水膽的體積,即1個10公斤容量的水膽就超越了一個傳統(tǒng)的30多公斤容量的水膽,節(jié)約了空間,有利于用戶的安裝使用;4、節(jié)約了時間及能源,減少了浪費(fèi);比如在同一加熱功率3000W的情況條件下,1箱10公斤容量的水需要約18分鐘加熱到設(shè)定溫度而容量30多公斤的水所需時間約50分鐘;再有能源損耗也小,大大節(jié)約能源,本熱水器熱水的有效率幾乎為100%,而傳統(tǒng)水膽水溫不均勻,有效率僅為33%,而67%為浪費(fèi)能源;5、由于快速水循環(huán),水膽熱溫度均勻,發(fā)熱管不易產(chǎn)生水垢且不易貼水垢,這也大大提高了發(fā)熱管的使用壽命和熱效率;同時若長時間使用后,排水垢也非常方便,只要松開排污口通過循環(huán)水泵快速把水垢排清即可,這是行業(yè)中同類產(chǎn)品中無法相比的;6、本熱水器采用扁型設(shè)計,打破傳統(tǒng)的圓型大而笨的缺點(diǎn);而且本水膽耐壓能力強(qiáng),適合使用范圍廣;7、電路控制部分設(shè)置則有這樣的優(yōu)點(diǎn)電進(jìn)入時,設(shè)有專業(yè)漏電保護(hù)裝置;設(shè)有防干燒保護(hù)的體脹式溫控器;設(shè)有水位檢測開關(guān),若水膽中檢測不到水的存在,電路控制部分就永遠(yuǎn)不會發(fā)出指令,發(fā)熱管亦就無法進(jìn)行加熱,起到多重保護(hù)作用;在設(shè)計中獨(dú)創(chuàng)了混合出水龍頭中的混合水出水溫度探頭,通過檢測混合水的溫度后直接在大屏幕中顯示出來,使用中一目了然、防止熱水燙傷;本熱水器采用人性化的設(shè)計智能微電腦控制和獨(dú)有的結(jié)構(gòu),只要您使用中設(shè)置好,熱水就會源源不斷地從混合水龍頭中流出,讓人隨心所欲。
圖1是本實(shí)用新型的正面示意圖;圖2是本實(shí)用新型的俯視示意圖;圖3是VFD屏幕控制說明示意圖;圖4是本實(shí)用新型電路部分的原理圖;圖5是本實(shí)用新型電路部分的方框圖;圖6是本實(shí)用新型工作過程的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,包括水膽10、電加熱管20、控制電路、水路30,水膽上還設(shè)有循環(huán)水泵40,循環(huán)水泵的進(jìn)水管410、出水管420與水膽相通。
當(dāng)電熱水器工作時,電加熱管對水膽中的水進(jìn)行加熱;與此同時,水泵開始工作,使水膽中的熱水與冷水不斷混合,從而水膽中不同高度的水達(dá)到溫度基本相同的效果。
循環(huán)水泵的進(jìn)水管410、出水管420高低布置,最好是進(jìn)水管設(shè)置在水膽的高處,出水管設(shè)置在水膽的低處。因為在水膽中若沒有外力強(qiáng)加的循環(huán)時,水膽高處的水溫較高,水膽低處的水溫較低;水泵的進(jìn)水管抽取水膽高處的熱水,經(jīng)過水泵的出水管排出,與水膽低處的冷水混合,從而冷、熱水不斷地調(diào)和均勻。
電加熱管20可以為兩組,比如一組為1000W,另一組為2000W;在使用時,可以開一組1000W加熱,也可以開一組2000W加熱,還可以同時開兩組即3000W加熱。用戶可以根據(jù)自己需要熱水的時間來選擇。
水膽10形狀為扁形,通過不銹鋼拉伸成型,采用自動焊接工藝,加工非??煽俊K憵んw110上設(shè)有反沖加強(qiáng)筋120,反沖加強(qiáng)筋凹陷于殼體,使水膽的受力更均勻。水膽10還可以設(shè)置有防膨脹加強(qiáng)柱130,防膨脹加強(qiáng)柱130是殼體110上設(shè)有對穿水膽10且與水膽內(nèi)部隔絕的管狀孔,然后拉桿穿置在其中,施加一個與水膽壓力相抗衡的反作用力。于是這些結(jié)構(gòu)組成了一個能承受15公斤水壓的水膽,而國家標(biāo)準(zhǔn)是12公斤。
水路30包括熱水出水管310、冷水進(jìn)水管320、混合出水管330,在混合出水管處連接有混合水出水溫度探頭340,這可以使沐浴者隨時知道當(dāng)前沐浴水的溫度而進(jìn)行有目的的調(diào)節(jié),而不象傳統(tǒng)熱水器只知道水膽內(nèi)的水溫,而實(shí)際上水膽內(nèi)的水溫對沐浴者意義并不大。熱水出水管310還設(shè)有排污口350,便于排除水膽中的水垢。
電進(jìn)入時,設(shè)有專業(yè)防干燒保護(hù)的溫控探頭620;設(shè)有防干燒保護(hù)的體脹式溫控器610;水膽中的上部設(shè)有水位開關(guān)630;冷水進(jìn)水管320中設(shè)有水流開關(guān)640;水膽上設(shè)有水膽溫度檢測探頭650。
電路部分包括主板MCU、循環(huán)水泵控制電路L、循環(huán)水泵M、發(fā)熱管H1控制電路N、發(fā)熱管H1、發(fā)熱管H2控制電路O、發(fā)熱管H2、水位開關(guān)SW1、水流開關(guān)SW2、出水溫度檢測電路P、水膽溫度檢測電路Q。
主板MCU的輸出端連接循環(huán)水泵控制電路L的輸入端、循環(huán)水泵控制電路L的控制端控制循環(huán)水泵M;主板MCU的輸出端連接發(fā)熱管H1控制電路N的輸入端、發(fā)熱管H1控制電路N的控制端控制發(fā)熱管H1;主板MCU的輸出端連接發(fā)熱管H2控制電路O的輸入端、發(fā)熱管H2控制電路O的控制端控制發(fā)熱管H2。水位開關(guān)SW1連接主板MCU的輸入端;水流開關(guān)SW2連接主板MCU的輸入端。出水溫度檢測電路P連接主板MCU的輸入端,水膽溫度檢測電路Q連接主板MCU的輸入端。
主板MCU為集成塊IC5,IC5為單片機(jī)SP69P43;循環(huán)水泵控制電路L包括三極管Q4、繼電器J4、二極管D5,繼電器J4導(dǎo)通的話就控制它的常開觸點(diǎn)閉合,從而接通循環(huán)水泵;發(fā)熱管H1控制電路N包括三極管Q1、繼電器J1、二極管D6,繼電器J1導(dǎo)通的話就控制它的常開觸點(diǎn)閉合,從而接通發(fā)熱管H1;發(fā)熱管H1為2000W;發(fā)熱管H2控制電路O包括三極管Q2、繼電器J2、二極管D7,繼電器J2導(dǎo)通的話就控制它的常開觸點(diǎn)閉合,從而接通發(fā)熱管H2;發(fā)熱管H2為1000W;出水溫度檢測電路P包括電阻R21、R24、電容C12,水膽溫度檢測電路Q包括電阻R22、R23、電容C13。
集成塊IC1為三端穩(wěn)壓集成塊78L05;集成塊IC2為三端穩(wěn)壓集成塊7812;集成塊IC3、IC4為36位并行輸出靜態(tài)VFD驅(qū)動STF16360,STF16360是一種負(fù)電源型VFD顯示驅(qū)動的CMOS集成電路,采用36位并行輸出。集成塊IC6是記憶存儲器24C01A。
K1~K4是設(shè)置功能使用按鍵。K1鍵為開—關(guān)鍵,用于整機(jī)的電源開斷;K2鍵為溫度鍵,用于溫度設(shè)定;K3鍵為定時鍵,用于調(diào)整定時時間;K4鍵為加熱鍵,用于控制加熱功率。
(圖3)VFD屏幕圖形說明1、2、3為屏幕圖形,其中1為動感循環(huán)走動圖型;4為水膽加熱指示;5為水膽溫度指示;6為水膽圖形;7為水膽缺水指示;8為沐浴出水溫度指示;9為水流開關(guān)檢測指示。
電路部分的工作過程如下(圖4)首先電源通過二極管D1、D2、D3、D4、D5整流,集成塊IC1、IC2穩(wěn)壓,給主板MCU提供工作電壓。
當(dāng)整上電源開始,蜂鳴器B1“嘀”一聲作提示聲音,然后每次使用任何按鍵都有提示聲音。
當(dāng)按一下K1鍵時,主板MCU接收到開啟指令,相應(yīng)的功能都打開,VFD熒屏點(diǎn)亮,相應(yīng)的功能亦進(jìn)行顯示。
按下按鍵K1屏幕開始指示后,主板MCU的25腳馬上對水膽中進(jìn)行水位檢測,若檢測到水膽中無水,則K4按鍵無效,不能加熱,起著防干燒、保護(hù)的功能,圖3中水膽缺水提示7圖型不顯示;當(dāng)單片機(jī)25腳檢測到水膽中有水信號時,K4鍵有效,K4鍵為0-1-2-3循環(huán)檔功率選擇鍵,0表示為無功率,1為1000W功率,2為2000W功率,3為3000W功率,同時圖3中水膽缺水提示7有圖型顯示。當(dāng)按鍵K4選定0檔時為不加熱,單片機(jī)13、14腳沒有高電平輸出;當(dāng)按鍵K4選擇為1檔時,單片機(jī)13腳為高電平輸出,通過三極管Q1驅(qū)動繼電器J1接通H2發(fā)熱管,H2為1000W功率加熱;當(dāng)按鍵K4選擇為2檔時,單片機(jī)13腳無輸出,而14腳為高電平輸出,通過三極管Q2驅(qū)動繼電器J2接通H1發(fā)熱管,H1為2000W功率加熱;當(dāng)按K4鍵選擇為3檔時,單片機(jī)13、14、腳都有輸出高電平,通過三極管Q1和Q2驅(qū)動繼電器J1和J2接通發(fā)熱管H1和H2,這時為3000W功率加熱。同時圖3中的水膽加熱指示4的圖型點(diǎn)亮,并通過單片機(jī)程序把加熱圖型的火焰,進(jìn)行動感循環(huán)顯示。
同時單片機(jī)11、12腳,分別對水膽水中溫度和沐浴出水溫度進(jìn)行檢測,并通過單片機(jī)編譯程序,把信號送到VFD顯示屏的驅(qū)動IC3和IC4進(jìn)行驅(qū)動屏幕顯示。把需要設(shè)置的功能和顯示的功能通過VFD屏顯示,一目了然、十分人性化。
在加熱的同時,單片機(jī)23腳有高電平輸出,通過三極管Q4驅(qū)動繼電器J4接通微型水泵電機(jī)M把水膽中的水一邊加熱,一邊快速循環(huán)達(dá)到水膽中的水上、下水溫一致,這項技術(shù)也就是領(lǐng)先行業(yè)獨(dú)創(chuàng)的先進(jìn)技術(shù)。
圖4中K2為預(yù)定溫度設(shè)置鍵,當(dāng)按一下K2鍵時,圖3中沐浴出水溫度指示8的出水溫度顯示馬上轉(zhuǎn)換成溫度設(shè)置顯示,溫度設(shè)置范圍是35度95度,每按一次為5度,K2為循環(huán)檔設(shè)置,當(dāng)設(shè)定好所需的溫度時,3秒鐘后單片機(jī)默認(rèn)設(shè)置執(zhí)行,并把顯示退回原來的出水溫度顯示。當(dāng)單片機(jī)11腳檢測到所設(shè)定的加熱溫度達(dá)到設(shè)定溫度時,單片機(jī)13、14腳無輸出,停止加熱;單片機(jī)23腳亦無輸出,水泵不工作。無論任何情況下,水泵的加熱和水循環(huán)都是同步進(jìn)行的。
同時在設(shè)計中對水溫?fù)p耗也作了補(bǔ)充和保溫處理。在補(bǔ)充處理中,當(dāng)在沐浴中水膽水的溫度下降2度時,單片機(jī)馬上發(fā)出指示,進(jìn)行加熱補(bǔ)充,確保在沐浴中保持所需的水溫;另一保溫處理,就是當(dāng)整天不用水時,在水膽中水溫自然損耗下降10度時,單片機(jī)發(fā)出指令進(jìn)行加熱保溫,確保一年四季隨時隨刻地有熱水使用。
當(dāng)單片機(jī)26腳,檢測到水流開關(guān)有水流動時,通過程序驅(qū)動等,在圖3中水流開關(guān)檢測指示9的圖型點(diǎn)亮并進(jìn)行動感循環(huán)顯示。在加熱水膽中的水溫達(dá)到38度以上時,圖3中的水膽缺水指示7的圖型亦變?yōu)閯痈酗@示。
以上每一次操作過的功能或設(shè)置,都通過IC6進(jìn)行記憶,配合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了帶記憶功能,使每次使用時都保留上次的工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了人性化,非常方便。
同時單片機(jī)12腳通過對混合水龍頭不斷地進(jìn)行混合水檢測,并把檢測到的溫度,通過圖3屏幕顯示中的沐浴出水溫度指示8進(jìn)行實(shí)時顯示,在沐浴使用中,需要多少溫度的水溫一目了然,非常清晰,防止熱水湯傷,也是整機(jī)設(shè)計中的另一大特點(diǎn)。
在圖4中設(shè)有定時功能K3為定時功能鍵,當(dāng)按一下K3時,圖3中水膽溫度指示5的水膽溫度顯示馬上轉(zhuǎn)換成顯示定時設(shè)置的時間,定時時間設(shè)定為00-24小時,00為不定時狀態(tài),1-24為定時狀態(tài),當(dāng)使用設(shè)置完定時時間后,在3秒種之后,單片機(jī)默認(rèn)指令后退回到原來的水膽溫度顯示狀態(tài),這時單片機(jī)會自動計時,當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時間之后,整機(jī)就會自動工作,開機(jī)加熱和保溫,縮短加熱時間和方便使用,大大節(jié)省能源。
圖4中溫控開關(guān)S,為體脹式溫控開關(guān),起著防干燒的雙重保護(hù)功能,大大提高安全可靠性。
權(quán)利要求1.一種快速熱循環(huán)節(jié)能電熱水器,包括水膽(10)、電加熱管(20)、控制電路、水路(30),其特征在于水膽上還設(shè)有循環(huán)水泵(40),循環(huán)水泵的進(jìn)水管(410)、出水管(420)與水膽相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,其特征在于所述的循環(huán)水泵的進(jìn)水管(410)、出水管(420)高低布置,進(jìn)水管設(shè)置在水膽的高處,出水管設(shè)置在水膽的低處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,其特征在于所述的水膽(10)形狀為扁形,水膽殼體(110)上設(shè)有反沖加強(qiáng)筋(120),反沖加強(qiáng)筋凹陷于殼體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,其特征在于所述的水膽(10)還設(shè)置有防膨脹加強(qiáng)柱(130),防膨脹加強(qiáng)柱(130)是殼體(110)上設(shè)有對穿水膽(10)且與水膽內(nèi)部隔絕的管狀孔,然后拉桿穿置在其中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,其特征在于所述的水路(30)包括熱水出水管(310)、冷水進(jìn)水管(320)、混合出水管(330),在混合出水管處連接有混合水出水溫度探頭(340)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,其特征在于所述的電路部分包括主板MCU、循環(huán)水泵控制電路(L)、循環(huán)水泵(M)、發(fā)熱管(H1)控制電路(N)、發(fā)熱管(H1)、發(fā)熱管(H2)控制電路(O)、發(fā)熱管(H2);主板MCU的輸出端連接循環(huán)水泵控制電路(L)的輸入端、循環(huán)水泵控制電路(L)的控制端控制循環(huán)水泵(M);主板MCU的輸出端連接發(fā)熱管(H1)控制電路(N)的輸入端、發(fā)熱管(H1)控制電路(N)的控制端控制發(fā)熱管(H1);主板MCU的輸出端連接發(fā)熱管(H2)控制電路(O)的輸入端、發(fā)熱管(H2)控制電路(O)的控制端控制發(fā)熱管(H2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,其特征在于所述的電路部分還包括水位開關(guān)(SW1)、水流開關(guān)(SW2)、出水溫度檢測電路(P)、水膽溫度檢測電路(Q);水位開關(guān)(SW1)連接主板MCU的輸入端;水流開關(guān)(SW2)連接主板MCU的輸入端;出水溫度檢測電路(P)連接主板MCU的輸入端,水膽溫度檢測電路(Q)連接主板MCU的輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種快速熱循環(huán)的節(jié)能電熱水器,它包括水膽、電加熱管、控制電路、水路,它的技術(shù)要點(diǎn)在于水膽上還設(shè)有循環(huán)水泵,循環(huán)水泵的進(jìn)水管、出水管與水膽相通;所述的循環(huán)水泵的進(jìn)水管、出水管高低布置,進(jìn)水管設(shè)置在水膽的高處,出水管設(shè)置在水膽的低處。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種設(shè)有循環(huán)水泵的熱水器,當(dāng)電熱水器工作時,電加熱管對水膽中的水進(jìn)行加熱;與此同時,水泵開始工作,使水膽中的熱水與冷水不斷混合,從而水膽中不同高度的水達(dá)到溫度基本相同的效果。本熱水器熱水效率高、出水溫度穩(wěn)定、體積小、節(jié)約能源、沒有水垢、操作方便而人性化。
文檔編號F24H9/20GK2833413SQ20052006782
公開日2006年11月1日 申請日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者文璋瑜 申請人:文璋瑜