一种双内胆并联加热串联换热的电热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种双内胆并联加热串联换热的电热水器及其控制方法。

背景技术

中国专利文献号CN1264021A于2000年08月23日公开了一种双内胆电热水器，特别是一种将两个串联内胆作为贮水器使用的电热水器，由带有指示灯、转换开关、旋钮、温控器、限温器的控制箱与安装有保温层、贮水器的外壳连接成,所述的贮水器为由两个或两个以上分别带有进水管或出水管的内胆通过连接管连接成整体。这种双内胆电热水器的工作效率不够高，且存在安全隐患，有待改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种换热效率高的双内胆并联加热串联换热的电热水器及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种双内胆并联加热串联换热的电热水器，包括第二内胆和第一内胆，其结构特征是所述

第二内胆内设置有第二螺旋缠绕管式换热器，第二纯水进管的一端插入第二内胆内并开口于第二内胆的底部，第二纯水溢管的一端插入第二内胆内并开口于第二内胆的上部，第二进水管的一端插入第二内胆内与第二螺旋缠绕管式换热器的最低处相连通，第二出水管的一端插入第二内胆内与第二螺旋缠绕管式换热器的最高处相连通；第二内胆内盛装有作为第二预热水的纯水，第二螺旋缠绕管式换热器浸泡在第二预热水中；

第一内胆内设置有第一螺旋缠绕管式换热器，第一纯水进管的一端插入第一内胆内并开口于第一内胆的底部，第一纯水溢管的一端插入第一内胆内并开口于第一内胆的上部，第一进水管的一端插入第一内胆内与第一螺旋缠绕管式换热器的最低处相连通，第一出水管的一端插入第一内胆内与第一螺旋缠绕管式换热器的最高处相连通；第一内胆内盛装有作为第一预热水的纯水，第一螺旋缠绕管式换热器浸泡在第一预热水中；

第二进水管的另一端与第一出水管的另一端相连通；

所述第二纯水溢管的一端与第二内胆的顶部内壁之间设置有第二空腔，第一纯水溢管的一端与第一内胆的顶部内壁之间设置有第一空腔。

进一步，所述第二内胆内分别设置有与电热水器的电控板电性连接的第二电加热器和第二液位传感器，第一内胆内设置有与电控板电性连接的第一电加热器和第一液位传感器。

进一步，所述第二电加热器与第一电加热器并联设置。

进一步，所述第二内胆内设置有与电控板电性连接的第二电子温度计，该第二电子温度计的感温检测端插入第二内胆的中部；第一内胆内设置有与电控板电性连接的第一电子温度计，该第二电子温度计的感温检测端插入第一内胆的中部；其中，第二电子温度计的预设温度为T2，第一电子温度计的预设温度为T1，有T2大于或等于T1。

进一步，还包括与电控板电性连接的即热式电磁热水器或即热式电热水器，自来水进水管与即热式电磁热水器或即热式电热水器的进水口相连通，即热式电磁热水器或即热式电热水器的出水口与第一进水管的另一端相连通；即热式电磁热水器或即热式电热水器的进水口上设置有与电控板电性连接的霍尔水流传感器。

进一步，还包括机械式混水恒温阀，自来水进水管与机械式混水恒温阀的冷水进口相连通，第二出水管的另一端与机械式混水恒温阀的热水进口相连通。

进一步，还包括进水三通，自来水进水管与进水三通的进水口相连通，进水三通的第一出水口与即热式电磁热水器或即热式电热水器的进水口相连通，进水三通的第二出水口与机械式混水恒温阀的冷水进口相连通。

进一步，所述第二螺旋缠绕管式换热器和/或第一螺旋缠绕管式换热器为间隔均匀的均布式螺旋缠绕管式换热器或分段式螺旋缠绕管式换热器。

一种双内胆并联加热串联换热的电热水器的控制方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一，准备；

纯水通过第一纯水进管的一端进入到第一内胆内，当第一内胆内的纯水水位达到第一纯水溢管的一端时，第一内胆内的纯水液位达到平衡，第一内胆内位于纯水液面上方为第二空腔；此时，位于第一内胆内的纯水成为第一预热水；

纯水通过第二纯水进管的一端进入到第二内胆内，当第二内胆内的纯水水位达到第二纯水溢管的一端时，第二内胆内的纯水液位达到平衡，第二内胆内位于纯水液面上方为第一空腔；此时，位于第二内胆内的纯水成为第二预热水；

步骤二，预热；

设定第一电子温度计用于控制第一电加热器工作与否的最高温度为T1，设定第二电子温度计用于控制第二电加热器工作与否的最高温度为T2，T2 大于或等于T1；

通过电控板分别启动第二电加热器和第一电加热器；

当第一电子温度计的适时采样的第一预热水的温度达到T1时，与第一电子温度计电连接的电控板双极切断第一电加热器的工作电源，当第一电子温度计的适时采样的第一预热水的温度低于T1时，与第一电子温度计电连接的电控板会导通第一电加热器的工作电源，第一电加热器重新投入工作；

当第二电子温度计的适时采样的第二预热水的温度达到T2时，与第二电子温度计电连接的电控板双极切断第二电加热器的工作电源，当第二电子温度计的适时采样的第二预热水的温度低于T2时，与第二电子温度计电连接的电控板会导通第二电加热器的工作电源，第二电加热器重新投入工作；

步骤三，热交换；

当即热式电磁热水器或即热式电热水器的进水口上设置的与电控板电性连接的霍尔水流传感器检测到有水流信号时，电控板分别双极切断第二电加热器和第一电加热器的工作电源，电控板启动即热式电磁热水器或即热式电热水器的工作电源；

自来水通过自来水进水管进入即热式电磁热水器或即热式电热水器内被第一次加热及杀菌处理后成为第一加热水，

所述第一加热水从即热式电磁热水器或即热式电热水器的出水口流到第一进水管的另一端，然后从第一进水管的一端进入第一螺旋缠绕管式换热器的最低处，然后达到第一螺旋缠绕管式换热器的最高处，最后从与第一螺旋缠绕管式换热器的最高处相连通的第一出水管的另一端流出；第一加热水在流经第一螺旋缠绕管式换热器时被第一预热水第二次加热成为温度为T3的第二加热水；

所述第二加热水通过第一出水管的另一端进入到第二螺旋缠绕管式换热器的最低处，然后达到第二螺旋缠绕管式换热器的最高处，最后从与第二螺旋缠绕管式换热器的最高处相连通的第二出水管的另一端流出；第二加热水在流经第二螺旋缠绕管式换热器时被第二预热水第三次加热成为温度为T4 的第三加热水；

所述第三加热水通过第二出水管的另一端流到机械式混水恒温阀的热水进口，自来水通过自来水进水管流到机械式混水恒温阀的冷水进口，用户通过手动调节机械式混水恒温阀的开度，就可以得到温度适合的热水。

进一步，还包括以下步骤：

步骤四，在本产品被启动后，当第一预热水的采样温度在5～30秒内保持在T1不发生变化时，电控板双极切断第一电加热器的工作电源；当第一预热水的采样温度在5～30秒内保持在T2不发生变化时，电控板双极切断第二电加热器的工作电源。

本发明中的第二内胆内设置有第二螺旋缠绕管式换热器，第二内胆的内壁与第二螺旋缠绕管式换热器的外壁共同围成用于储存纯水的第二容腔，该纯水为第二加热水；第一内胆内设置有第一螺旋缠绕管式换热器，第一内胆的内壁与第一螺旋缠绕管式换热器的外壁共同围成用于储存纯水的第一容腔，该纯水为第一加热水；通过将两个并联的电加热器：第一电加热器和第二电加热器，分别设置在并联的两个内胆中：即并联的第一内胆和第二内胆；第一螺旋缠绕管式换热器与第二螺旋缠绕管式换热器是串联设置；通过提前预热第一预热水和第二预热水来分别加热进入到第一螺旋缠绕管式换热器和第二螺旋缠绕管式换热器的水，从而既能提高自来水被加热的效率，也就是实现热水换能输出率最大化，并且还能提高本产品的续航能力；通过设置第一空腔和第二空腔以及第一纯水溢管和第二纯水溢管，既能防止第二内胆、第一内胆中的第一预热水、第二预热水过满，还能防止第二内胆、第一内胆因受热而成为压力容器，从而提高了本产品的安全性能。

本发明中的第一预热水和第二预热水是在用户洗浴用的自来水进入到第一螺旋缠绕管式换热器之前，已经提前被加热了；当即热式电磁热水器或即热式电热水器的进水口上设置的与电控板电性连接的霍尔水流传感器检测到有水流信号时，也就是检测到用户在准备使用热水时，电控板分别双极切断第二电加热器和第一电加热器的工作电源，而此时，不管第一预热水和 /或第二预热水是否被加热到第一电子温度计和/或第二电子温度计的预定温度，都必须双极切断，也就是零线火线都断开，从而实现停止对第一预热水和第二预热水的加热，也就是彻底实现水电分离，确保用户安全。只有当霍尔水流传感器没有检测到水流信号时，第一预热水和第二预热水才能被再次加热。

本发明还包括与电控板电性连接的即热式电磁热水器或即热式电热水器，自来水进水管与即热式电磁热水器或即热式电热水器的进水口相连通，即热式电磁热水器或即热式电热水器的出水口与第一进水管的另一端相连通；即热式电磁热水器或即热式电热水器的进水口上设置有与电控板电性连接的霍尔水流传感器；通过即热式电磁热水器或即热式电热水器以及第一内胆和第二内胆的加热，可以有效防止水垢积累在即热式电磁热水器内或即热式电热水器内、或积累在第一螺旋缠绕管式换热器和第二螺旋缠绕管式换热器内，其原因在于，第一螺旋缠绕管式换热器浸泡在第一预热水中，第一预热水为纯水，而纯水在加热过程中，第一螺旋缠绕管式换热器和第二螺旋缠绕管式换热器的表面基本不产生水垢，同理，第二螺旋缠绕管式换热器浸泡在第二预热水中，第二螺旋缠绕管式换热器的外壁与内壁都不会积垢，而位于即热式电磁热水器或即热式电热水器、第一螺旋缠绕管式换热器和第二螺旋缠绕管式换热器内的自来水在被加热过程中，是处于管网自来水的压力下，就算有水垢生成也会很快被带走，不会积累在即热式电磁热水器或即热式电热水器、第一螺旋缠绕管式换热器和第二螺旋缠绕管式换热器分别的内壁上，从而提高了传热效率，降低了安全隐患。

本发明中的第一内胆和第二内胆是并联预热储能，第一内胆和第二内胆与即热式电磁热水器或即热式电热水器之间是串联换热，从而本产品能够实现热水换热效率高且热水换能输出率最大化的特点。

本发明中的自来水进水管与机械式混水恒温阀的冷水进口相连通，第二出水管的另一端与机械式混水恒温阀的热水进口相连通；通过管网自来水的压力平衡，自来水可以分别流进即热式电磁热水器和机械式混水恒温阀，从而简化了控制元件，降低了制作成本。

本发明中的第二螺旋缠绕管式换热器和/或第一螺旋缠绕管式换热器为间隔均匀的均布式螺旋缠绕管式换热器或分段式螺旋缠绕管式换热器；当第二螺旋缠绕管式换热器和/或第一螺旋缠绕管式换热器为分段式螺旋缠绕管式换热器时，可以进一步提高热交换的效率。

综上所述，本发明具有换热效率高且热水换能输出率最大化的特点。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明的应用实施例。

图3为本发明的控制框图。

图中：1为第二电子温度计,2为第二纯水溢管，3为第二出水管，4为第二螺旋缠绕管式换热器，5为第二电加热器，6为第一电子温度计，7为第一纯水溢管，8为第一出水管，9为第一螺旋缠绕管式换热器，10为第一电加热器，11为第二进水管，12为第二纯水进管，13为第一进水管，14为第一纯水进管，17为第二液位传感器，18为第一液位传感器，19为霍尔水流传感器，20为第二内胆，30为第一内胆，40为即热式电磁热水器，50为机械式混水恒温阀，60为进水三通。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图3，本双内胆并联加热串联换热的电热水器，包括第二内胆 20和第一内胆30，所述第二内胆20内设置有第二螺旋缠绕管式换热器4，第二纯水进管12的一端插入第二内胆20内并开口于第二内胆20的底部，第二纯水溢管2的一端插入第二内胆20内并开口于第二内胆20的上部，第二进水管11的一端插入第二内胆20内与第二螺旋缠绕管式换热器4的最低处相连通，第二出水管3的一端插入第二内胆20内与第二螺旋缠绕管式换热器 4的最高处相连通；第二内胆20的内壁与第二螺旋缠绕管式换热器4的外壁共同围成用于储存纯水的第二容腔；第二内胆20内盛装有作为第二预热水的纯水，第二螺旋缠绕管式换热器4浸泡在第二预热水中；

第一内胆30内设置有第一螺旋缠绕管式换热器9，第一纯水进管14的一端插入第一内胆30内并开口于第一内胆30的底部，第一纯水溢管7的一端插入第一内胆30内并开口于第一内胆30的上部，第一进水管13的一端插入第一内胆30内与第一螺旋缠绕管式换热器9的最低处相连通，第一出水管8的一端插入第一内胆30内与第一螺旋缠绕管式换热器9的最高处相连通；第一内胆30的内壁与第一螺旋缠绕管式换热器9的外壁共同围成用于储存纯水的第一容腔；第一内胆30内盛装有作为第一预热水的纯水，第一螺旋缠绕管式换热器9浸泡在第一预热水中；

第二进水管11的另一端与第一出水管8的另一端相连通；所述第二纯水溢管2的一端与第二内胆20的顶部内壁之间设置有第二空腔，第一纯水溢管 7的一端与第一内胆30的顶部内壁之间设置有第一空腔。

在本实施例中，可以根据需要，在第二内胆20的外壁上设置有第二保温层，第一内胆30的外壁上设置有第一保温层。

本产品在长期使用中，可能会出现纯水因蒸发或其它原因而造成部分损失，进而导致液面降低，通过设置液位传感器，能够自动报警并提示补充纯水，从而维持本产品的正常工作。

在本实施例中，所述第二内胆20内设置有分别与电热水器的电控板电性连接的第二电加热器5和第二液位传感器17，第一内胆30内设置有分别与电控板电性连接的第一电加热器10和第一液位传感器18。

所述第二电加热器5与第一电加热器10并联设置。第二电加热器5的发热功率与第一电加热器10的发热功率可以相等，也可以不相等，其原因在于，第二内胆20和第一内胆30分别的容积可以不相同，也可以相同。

所述第二内胆20内设置有与电控板电性连接的第二电子温度计1，该第二电子温度计1的感温检测端插入第二内胆20的中部；第一内胆30内设置有与电控板电性连接的第一电子温度计6，该第二电子温度计6的感温检测端插入第一内胆30的中部。其中，第二电子温度计1的预设温度为T2，第一电子温度计6的预设温度为T1，有T2大于或等于T1。

在本实施例中，还包括与电控板电性连接的即热式电磁热水器40或即热式电热水器，自来水进水管与即热式电磁热水器40或即热式电热水器的进水口相连通，即热式电磁热水器40或即热式电热水器的出水口与第一进水管 13的另一端相连通；即热式电磁热水器40或即热式电热水器的进水口上设置有与电控板电性连接的霍尔水流传感器19。

在本实施例中，还包括机械式混水恒温阀50，自来水进水管与机械式混水恒温阀50的冷水进口相连通，第二出水管3的另一端与机械式混水恒温阀 50的热水进口相连通。

在本实施例中，还包括进水三通60，自来水进水管与进水三通60的进水口相连通，进水三通60的第一出水口与即热式电磁热水器40或即热式电热水器的进水口相连通，进水三通60的第二出水口与机械式混水恒温阀50 的冷水进口相连通。

当然，机械式混水恒温阀也可以采用电子恒温比例阀等替代。

在本实施例中，所述第二螺旋缠绕管式换热器4和/或第一螺旋缠绕管式换热器9为间隔均匀的均布式螺旋缠绕管式换热器或分段式螺旋缠绕管式换热器。

一种双内胆并联加热串联换热的电热水器的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，准备；

纯水通过第一纯水进管14的一端进入到第一内胆30内，当第一内胆30 内的纯水水位达到第一纯水溢管7的一端时，第一内胆30内的纯水液位达到平衡，第一内胆30内位于纯水液面上方为第二空腔；此时，位于第一内胆 30内的纯水成为第一预热水；

纯水通过第二纯水进管12的一端进入到第二内胆20内，当第二内胆20 内的纯水水位达到第二纯水溢管2的一端时，第二内胆20内的纯水液位达到平衡，第二内胆20内位于纯水液面上方为第一空腔；此时，位于第二内胆 20内的纯水成为第二预热水；

步骤二，预热；

设定第一电子温度计6用于控制第一电加热器10工作与否的最高温度为 T1，设定第二电子温度计1用于控制第二电加热器5工作与否的最高温度为 T2，T2大于或等于T1；

通过电控板分别启动第二电加热器5和第一电加热器10。

当然，在实践中，将第二电子温度计1的最高温度T2设定得比第一电子温度计6T1高，可以进一步提高热水换能输出率的最大化。

当第一电子温度计6的适时采样的第一预热水的温度达到T1时，与第一电子温度计6电连接的电控板双极切断第一电加热器10的工作电源，当第一电子温度计6的适时采样的第一预热水的温度低于T1时，与第一电子温度计 6电连接的电控板会导通第一电加热器10的工作电源，第一电加热器10重新投入工作；

通过双极切断能够彻底实现水电分离，提高产品的安全性能。

当第二电子温度计1的适时采样的第二预热水的温度达到T2时，与第二电子温度计1电连接的电控板双极切断第二电加热器5的工作电源，当第二电子温度计1的适时采样的第二预热水的温度低于T2时，与第二电子温度计 1电连接的电控板会导通第二电加热器5的工作电源，第二电加热器5重新投入工作；

步骤三，热交换；

当即热式电磁热水器40或即热式电热水器的进水口上设置的与电控板电性连接的霍尔水流传感器检测到有水流信号时，电控板分别双极切断第二电加热器5和第一电加热器10的工作电源，电控板启动即热式电磁热水器 40或即热式电热水器的工作电源；

自来水通过自来水进水管进入即热式电磁热水器40或即热式电热水器内被第一次加热及杀菌处理后成为第一加热水，

所述第一加热水从即热式电磁热水器40或即热式电热水器的出水口流到第一进水管13的另一端，然后从第一进水管13的一端进入第一螺旋缠绕管式换热器9的最低处，然后达到第一螺旋缠绕管式换热器9的最高处，最后从与第一螺旋缠绕管式换热器9的最高处相连通的第一出水管8的另一端流出；第一加热水在流经第一螺旋缠绕管式换热器9时被第一预热水第二次加热成为温度为T3的第二加热水；

所述第二加热水通过第一出水管8的另一端进入到第二螺旋缠绕管式换热器4的最低处，然后达到第二螺旋缠绕管式换热器4的最高处，最后从与第二螺旋缠绕管式换热器4的最高处相连通的第二出水管3的另一端流出；第二加热水在流经第二螺旋缠绕管式换热器4时被第二预热水第三次加热成为温度为T4的第三加热水；

所述第三加热水通过第二出水管3的另一端流到机械式混水恒温阀50 的热水进口，自来水通过自来水进水管流到机械式混水恒温阀50的冷水进口，用户通过手动调节机械式混水恒温阀50的开度，就可以得到温度适合的热水。

所述的双内胆并联加热串联换热的电热水器的控制方法，还包括以下步骤：

步骤四，在本产品被启动后，当第一预热水的采样温度在5～30秒内保持在T1不发生变化时，电控板双极切断第一电加热器10的工作电源；当第一预热水的采样温度在5～30秒内保持在T2不发生变化时，电控板双极切断第二电加热器5的工作电源。然后，本产品就处于等待状态，等待从霍尔水流传感器检测到有水流信号并传递给电控板。

当本产品启动后，按顺序应该是第一预热水和第二预热水先被分别加热到预定温度T1和T2，而后即热式电磁热水器40或即热式电热水器才工作，但是，在第一预热水和第二预热水被分别加热到预定温度T1和T2之前，与电控板电性连接的霍尔水流传感器检测到有水流信号时，电控板会立刻双极切断第一电加热器10和第二电加热器5的工作电源，以确保用户安全。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。