节能保健全自动凉热开水器.pdf

本发明涉及一种改进的开水器，特别是一种节能保健全自动的电热开水器。
    电热开水器因方便实用无污染，正在现代社会得到普及应用。但现市面出售的各种电热开水器普遍存在如下缺点：一是耗能较大，因传热效率低或因保温性能差且功率较大，多在700W以上，有的达到12KW，故消耗较多电能。二是自动化程度不高，许多电水壶将水煮沸后如未及时由人工断电，既浪费电能还易烧毁电器引起火灾。一些设有水沸自动断电装置，但也需人工将沸水倒入热水瓶保温。即使是自动化程度较高的进口及国产自动电热水瓶，如中国专利CN86209659号介绍，也需经常观察瓶内水位及时断电加水。另外，热天人们多爱饮凉开水，习惯作法是将水煮沸自然冷却而成，其中的热能无法回收而浪费。饮水卫生是人体健康的重要保证，但许多地方的水源仍含有较多杂质及不利于健康的物质。

    本发明的目的是要提供一种改进的电热开水器，它具有节能保健高度自动化等功能，造价低，使用方便，能同时提供凉开水及热开水。

    本发明的目的是以如下方式完成的：一个与供水装置连接的水位控制器，其下端与一由电热元件及套管组成的沸水管连通，沸水管的出水口与一保温容器连通。供水装置可采用塑料容器也可通过管道直接与自来水管连接。在供水装置的出水口，如采用塑料容器则在其底部的出水口设一滤水器并与水位控制器连接。滤水器可采用简单的尼龙纤维丝网制作，如水质较差也可采用装有活性碳的滤水器或其它有效的水处理装置。在滤水器上或流水通道的其它部位安装两块永磁体，以将流水磁化起保健作用并减少水垢。水位控制器用以恒定水头压力，可采用浮子控制的方式，也可采用电子元件控制。水位控制器上装有断水保护装置。在水位控制器与沸水管之间连接一热交换器，热交换器还经另一组连通管分别与保温容器及凉开水瓶相连通。保温容器可采用普通玻璃杜瓦瓶。如将杜瓦瓶倒置，沸水管可经密封胶塞置于保温容器内，能提高传热效率并有利于保温。沸水管的出水口应高于水位控制器上的水位。在保温容器或凉开水瓶上装有一用以监测保温容器内水位的水位自动开关，水位自动开关及断水保护装置可直接与电热元件连接，也可通过电子开关或继电器控制电热元件的工作状态。保温容器及凉开水瓶上的出水装置采用压板椎开式，可很方便地用单手持杯椎开压板接水。使用时先接通供水装置或将冷水装入水容器内，冷水经过滤磁化由水位控制器流入热交换器及沸水管。此时冷水不会从沸水管出口流出。接通电源，电热元件加热，因沸水管内地水容量很小，迅速沸腾并靠蒸汽的作用使沸水水位升高，经出口流入保温容器内。当保温容器内的热开水水位升高到一定程度，即由连通管流经热交换器冷却再流入凉开水瓶。当凉开水的水位升高至一定程度，触动水位自动开关，使加热电源切断并转换成另一低压的恒温电源。热开水经热交换器冷却为凉开水时可回收热能60%以上，回收的热能使冷水在进入沸水管煮沸之前得到预热，可节省电能约50%。当加热电源切断时，沸水管内无蒸汽产生，冷水停止流动，即未经煮沸的水不会流入保温容器内。如用户经出水装置接凉开水或热开水使用，凉开水瓶及保温容器内的水位下降，自动水位开关接通加热电源，沸水管产生沸水将水位提高至原来额定水平后又自动断电。如此周而复始自动控制。如将保温容器正置使用，沸水管可置于杜瓦瓶外，由胶管与杜瓦瓶连接，沸水管上需加热保护器及保温材料。出水管及连通管可采用虹吸管方式，出水装置上需加一与出水管连通的气囊，由压板控制气囊以便将开水从虹吸管吸出。在本发明的开水器中如不考虑提供凉开水，可省去凉开水瓶及热交换器，水位自动开关可改用电子水位监测器的方式，监测电极可经保温容器上的通气管直接置于保温容器内，可在供水装置或凉开水瓶内加入麦饭石以增加有益于健康的微量元素。

    本发明结构简单，安全可靠，使用方便，造价低，兼有节能保健全自动等优点，能同时提供优质的凉开水及热开水，适合家庭和集体单位使用。

    以下将结合实施例附图对本发明作进一步详细描述。

    图1是本发明的一种实施方案的结构原理图。

    图2是本发明另一种实施方案的结构图。

    参照图1，一个柜形的凉热开水器，其上部为供水装置（1），用塑料制成，容量为3～6立升，与开水器主体活动连接，可方便地取下清洗。供水装置底部出水口处装有一滤水器（2），滤水器下方连接一水位控制器（6），水位控制器中的浮子（5）上有一锥形阀，用以控制水位恒定水头压力。在水位控制器（6）上设有一断水保护装置（3），断水保护装置可采用电子电路控制的方式或机械微动开关的方式，一旦缺水时能可靠地切断电源并发出声光报警迅号。在水位控制器（6）的下方装有两块永磁体（8），用以使其中间冷水管（10）内的流水磁化。水位控制器（6）由冷水管（10）与一热交换器（11）连通，热交换器（11）可由两根金属螺管焊接而成，也可制成板翅式或其它形式，应选用对人体无害的材料如不锈钢、铝或经电镀等处理的铜材料，也可用玻璃或塑料制作。在热交换器（11）上与冷水管（10）连通的相应另一端，通过连接管与沸水管（14）的下端连通。沸水管（14）主要由直管状电热元件（15）及外套管（13）构成，电热元件（15）功率为200～300W，如设计为集体单位使用可加大功率。外套管（13）宜用薄壁的不锈钢管制作，下端与电热元件（15）的接口密封，侧壁有连接管，上端为沸水管（14）的出水口。外套管（13）与电热元件（15）之间有1～5mm的间隙。本实施例的沸水管（14）经密封胶塞（19）及相应的固定装置（18）直接置于倒置的保温容器（17）之中，沸水管（14）的出水口应高于水位控制器（6）的水位0.5～2cm。沸水管（14）下端装有热保护器（25）。在密封胶塞（19）上尚有一通气管（16）、开水出水管（20）及连通管（24）穿入与保温容器（17）连通，这些管道可采用不锈钢管、塑料管或硅胶管。连通管（24）经热交换器（11）与凉开水瓶（9）连通，凉开水瓶（9）可用塑料玻璃或瓷器制作，容量1～1.5立升，其上方装有一浮球（7），浮球与一水位自动开关（4）连接，水位自动开关（4）可采用电子电路形式或机械传动形式，用以监测凉开水瓶（9）及保温容器（17）内的水位，当该水位高于或低于某一额定水平时使电热元件（15）的加热电源切断或连通。水位自动开关（4）及断水保护装置（3）可通过继电器（23）或相应的开关电路控制电热元件（15）加热电源的通断。在继电器（23）上设有一组220V的加热电源触点及一组低压恒温电源触点，低压恒温电源分为3～9V数档，由一保温开关选择。凉开水瓶（9）及保温容器（17）均采用压板式出水装置（12），其出水管为一段直径8～10mm的硅胶管。压板（21）由塑料或金属制作，上方有一能挤压封闭硅胶管的突起，压板（21）的支点上装有一弹簧（22），在常态下压板（21）靠弹簧（22）的作用使出水管（20）封闭。固定装置（18）用以固定保温容器（17）及加固密封胶塞（19），由塑料或金属材料制作，内填防震保温材料。使用时先于供水装置（1）内装满冷水，也可设一控制装置直接与自来水管连接以自动加水。冷水经滤水器（2）过滤后进入水位控制器（6），再经过永磁体（8）磁化，流经热交换器（11）进入沸水管（14）达到与水位控制器（6）的水位同一高度。接通电源，继电器（23）吸合，电热元件（15）接通加热电源产热，使沸水管（14）内冷水迅速沸腾经出水口流入保温容器（17）内。当保温容器（17）内水位高达一定水平，其下部约90℃的热开水经连通管（24）流经热交换器（11）冷却为约40℃的凉开水进入凉开水瓶（9）。此时冷水管（10）内的冷水（设冷水温度及室温为20℃）经热交换器（11）吸收热量预热至约60℃进入沸水管（14），使水沸腾速度加快一倍。当凉开水瓶（9）及保温容器（17）内的水位继续升至某一额定水平，触动水位自动开关（4）并通过继电器（23）使电热元件（15）的加热电源切断，转接为低压恒温电源，即电热元件（15）以4～12W功率恒温，视室温情况由用户自选恒温条件。用水时以单手持杯椎开压板（21），出水管（20）开放，即有凉开水或热开水自动流入杯内。当开水流出，水位降低，加热电源又自动接通补充凉热开水至原来水平。此后整个过程自动进行，只要保持供水装置（1）有适量冷水，开水器就能随时提供凉开水及热开水。图2是另一实施例，不同之处在于沸水管（14）位于正置的保温容器（17）之外由硅胶管与之连通。电热元件（15）可仍采用电热管，也可将电阻丝绕在沸水管（14）外表，外用绝缘保温材料保护。因保温容器（17）正置，可以虹吸连通管方式与出水管（20）及凉开水瓶（9）连通，出水装置（12）的压板（21）通过回位弹簧（28）及连动杆与一气囊（29）连接，气囊（29）由通气管与出水管（20）连通。当椎开压板（21）时，气囊（29）容积扩大产生负压，将凉开水瓶（9）或保温容器（17）内的开水经虹吸管吸出，再略用力椎开压板（21）使出水管（20）上的弹簧夹（33）松开，开水即可流出。松开压板（21）时弹簧夹（33）首先将出水管（20）封闭，继而气囊（29）回缩将出水管（12）内的热开水压回保温容器内，以利保温。另设有连通管的虹吸启动按钮（26），以便将凉开水瓶（9）封闭，再由压板（21）和气囊（29）将连通管（24）内的空气吸出起虹吸作用。防逆流阀（27）用以阻止凉开水经连通管（24）倒流。保温容器（17）内可别装一电热保温元件。本发明的开水器装有通电指示灯（30），加热指示灯（32）及断水声光报警装置（31）。还可安装水温显示装置及时间控制装置，使其功能更加完尚。