专利名称：具有分层隔热室的节能安全电热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电热水器，尤其是一种可以抑制热量外溢并有助于保证使用安全的节能电热水器，属于家用电器技术领域。
背景技术：
电热水器是广泛使用的家用电器，其基本构成为保温储水内胆上制有汲水口和放水口，胆内安装电加热器件，汲水口和放水口分别与汲水管和放水管相连。申请人注意到，电热水器在使用中普遍存在热水器进水管发烫的现象。经试验分析发现，现有电热水器在加热升温过程中，内胆中的储水随温度升高而体积膨胀，结果将逐渐从汲水口外溢。通常，电热水器的温控精度为4℃，当内胆中的水温低于设定温度时，电加热器件通电加热，达到设定温度后停止加热，温升幅度4℃，结果远离汲水口2米范围汲水管内的水温达到49℃(120)。这样，因无保温措施的汲水管对外散热，将导致无畏的热量损耗，不利于节能。
事实上，目前用户使用电热水器时最为关注的是节能和安全两大问题。现有热水器在这两方面分别采取了一些有效举措。例如，为了节能，申请日为2002.02.28、申请号为02226038.2的中国专利公开了一种节能电热水器，其加热装置包括电发热板和与进、出水管连通的过水通道，电发热板呈平板或卷状，两端与电极连接，中间夹碳素纤维丝、布或纸并用环氧树脂固化的玻璃钢，双面散热。卷状发热板的卷芯与出水管连通，最外层与次外层卷层形成的走水道与进水管连通，发热板对包裹其中的介质直接加热。由于以直热方式加热，因此热效率高，节能效果显著。又如，为了安全，申请日为2001.12.19、申请号为01135300.7的中国发明专利公开了一种防触电式电热水器本，它包括外壳、内胆，进出水管、出水衬管和进水衬管，进水衬管为绝缘管，其管体内藏设置于内胆腔中，增加了水流路线的曲折长度，使进水衬管进水口至出水口的长度L达到L＞53r2安全长度的要求。
然而，现有节能电热水器均未能针对上述现象采取措施，因此依然存在节能的“盲点”；而采取了安全措施的电热水器不仅未能抑制上述现象，反而有可能加剧这一现象——例如以上的01135300.7专利，由于其内置绝缘管衬管的内口处于内胆中较高位置，因此从进水口溢出的水温更高。
发明内容
本发明的目的是针对以上现有技术存在的问题，提出一种具有分层隔热室的节能安全电热水器，从而既可抑制加热过程中热水外溢导致的热损耗，又能利用水电阻起到安全阻隔作用。
为了达到以上目的，本发明具有分层隔热室的节能安全电热水器在保温储水内胆上制有汲水口和放水口，胆内安装电加热器件，其改进之处是还包括位于内胆外部的分层隔热室，所述分层隔热室的容积大于等于电热水器加热设定温升时的内胆储水膨胀体积，所述分层隔热室设有与外界水源连通的进水口和与内胆汲水口连通的出水口，所述进水口和出水口之间水流通道的水电阻大于等于在使用电压下达到安全标准的阻值。
以上内胆储水膨胀体积可以根据如下热力学公式计算得出ΔV＝Δt*ξ*V (1)上式中ΔV——内胆储水膨胀体积Δt——加热设定温升，其数值根据所需温控精度确定ξ——内胆储水热膨胀系数
V——内胆额定容积在此基础上，根据具体电热水器的内胆结构特点，可以灵活设定相应分层隔热室的结构尺寸。
上述进水口和出水口之间水流通道的水电阻可以根据以下公式计算得出R=L×ρr2π---(2)]]>上式中R——进水口与出水口之间水流通道的水电阻L——进水口与出水口之间水流通道长度r——进水口与出水口之间水流通道的当量半径ρ——水的电阻率，通常取1300在此基础上，根据分层隔热室的具体结构，可以灵活设定进水口与出水口的相对位置以及连通结构。
采用本发明的结构后，当电热水器加热升温时，由于分层隔热室内的水温不直接受加热器件的影响，较好的保持热水在上、冷水在下的分层状态，因此内胆中的储水随温度升高而逐渐膨胀后，将通过汲水口对分层隔热室产生压力，将其中的冷水由出水口压出，而将具有一定温度的热水储存在隔热室内，热水器外的进水管温度明显降低，不再发烫。当用水时，储存在分层隔热室的热水重新进入内胆得到利用，因此减少了热量的损耗，节省了能源。与此同时，由于分层隔热进水口与出水口之间水流通道的水电阻可以将使用电压降低到安全电压，因此可以合理利用水流自身的电阻隔离漏电电流，确保使用者的安全。由此可见，本发明在采取抑制热水外溢节能措施的同时，还合理兼顾了安全问题，从而一举两得。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例二的结构示意图。
图3为本发明实施例三的结构示意图。
图4是对图1实施例进行测试的测温点分布示意图。
图5是对图1实施例80L具有分层隔热室进行测试的温度曲线图。横坐标t为时间，纵坐标T为温度，TH是环境温度，T1、T2分别为分层隔热上、下的温度。
图6是对80L没有分层隔热室进行对比测试的温度曲线图。横坐标t为时间，纵坐标T为温度，TH是环境温度，TS是设定温度。
图7为本发明实施例四的结构示意图。
图8为本发明实施例五的结构示意图。
具体实施例方式
实施例一本实施例具有分层隔热室的节能安全电热水器如图1所示，卧式保温储水内胆1安装在外壳7内，其基本结构与现有技术相同，底部制有汲水口6和放水口2，内胆中安装电加热器件，周围包覆发泡塑料保温层。内胆1下方的保温层内嵌装固定绝缘材料制作的水平状分层隔热室4，该分层隔热室的容积ΔV为0.2L。该电热水器内胆的额定容积为80L，水的热膨胀率为0.06％，该电热水器的温控精度为4℃，因此ΔV根据以下计算得出ΔV＝Δt*ξ*V＝4*0.06％*80＝0.192L其中，加热设定温升Δt本实施例根据温控精度确定为4℃。必要时，也可以根据需要设定为2℃。
分层隔热室4的一端设有用于接外界水源的进水口5和与内胆汲水口6连通的出水口3。进水口5位于分层隔热室4一端下部，出水口3位于分层隔热室4此端上部，接位于分层隔热室4中水平绝缘隔热管的一端，该隔热管的另一端开有出水孔，因此水流形成了迂回流道。实际设计时，分层隔热室与隔热管产生的迂回水流通道长度L和其当量直径r的关系满足L/r2＞53.2，因此可以使进水口与出水口之间的水电阻达到22000Ω(根据R=L×ρr2π=53.2*1300/3.14]]>计算得出)，这样即使内胆中的电加热器件漏电，由于水电阻的阻隔作用，当使用电压为220V时，进水口处的漏电流将小于10毫安。
实验表明，采用本实施例结构的电热水器加热后，由于分层隔热室容积可以储存膨胀的热水，其内部的水温分层隔离作用有效抑制热量从进水口外溢，因此进水口邻近的汲水管水温降低到24℃(75)，明显低于原先的49℃(120)(参见图4、5、6有关对比实验的图示)，结果可以显著减少热损耗，节省能源。同时，由于分层隔热室中形成的绝缘迂回流道的作用，还可以在电加热器件出现漏电以外时，借助水电阻的阻隔效应，确保使用安全。
实施例二本实施例具有分层隔热室的节能安全电热水器如图2所示，与实施例一相比，其结构上的特点是位于内胆1下方分层隔热室4呈直立状，进水口5和出水口3分别位于分层隔热室4的下端和上端，因此分层隔热效果更好。此外，进水口5和出水口3分别接位于分层隔热室4内的U形绝缘隔热管，分层隔热室与隔热管产生的迂回水流道长度L和其当量直径r的关系满足L/r2＞53.2，因此可以使进水口与出水口之间的水电阻达到22000Ω，这样即使内胆中的电加热器件漏电，由于水电阻的阻隔作用，当使用电压为220V时，进水口处的漏电流将小于10毫安，更为安全。
实施例三本实施例具有分层隔热室的节能安全电热水器如图3所示，与前述实施例二相比，其结构上的特点是分层隔热室4位于内胆1上方，进水口5和出水口3位于分层隔热室4的底部。其中，出水口3接垂直位于分层隔热室4内的隔热管，同时接由汲水口插至内胆下部的绝缘内管，这样更有利于发挥分层隔热效应，并进一步保证安全。
实施例四本实施例具有分层隔热室的节能安全电热水器如图7所示，与实施例一的结构基本相同，不同之处是分层隔热室4的进水口5设置在与出水口相对的另一端，且与分层隔热室内的另一根隔热管连通，从而使两根隔热管在分层隔热室内形成S形迂回水流通道。
实施例五本实施例具有分层隔热室的节能安全电热水器如图8所示，与实施例二的结构较为接近，不同之处是分层隔热室4内的两根隔热管呈直管状，分别套有形成反向回流的外套管，从而在分层隔热室内形成反复迂回的水流通道。
需要说明的是，以上实施例是非限制性的。除上述实施例外，本发明还可以有许多变化实施方式。例如，分层隔热室的形状和相对于内胆的位置可以有各种变化，外部可以进一步采取诸如部分或全部加保温层之类的保温措施，隔热管的形状也可以是L、M、Ω等各种曲折形状，进水口与出水口的连接结构可以螺纹、焊接等各种形式。总之，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种具有分层隔热室的节能安全电热水器，在保温储水内胆上制有汲水口和放水口，胆内安装电加热器件，其特征在于还包括位于内胆外部的分层隔热室，所述分层隔热室的容积大于等于电热水器加热设定温升时的内胆储水膨胀体积，所述分层隔热室设有与外界水源连通的进水口和与内胆汲水口连通的出水口，所述进水口和出水口之间水流通道的水电阻大于等于在使用电压下达到安全标准的阻值。
2.根据权利要求1所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述分层隔热室中装有隔热管，所述分层隔热室与隔热管产生的迂回水流通道长度L和其当量直径r的关系满足L/r2＞53.2。
3.根据权利要求1所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述加热设定温升大于等于2℃。
4.根据权利要求2所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述内胆外固定绝缘材料制作的分层隔热室，所述分层隔热室至少部分装有保温层。
5.根据权利要求4所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述分层隔热室呈水平状安装在内胆下方，一端的下部和上部分别设有进水口和出水口，所述出水口接位于分层隔热室中水平绝缘隔热管的一端，所述隔热管的另一端开有出水孔。
6.根据权利要求4所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述分层隔热室呈水平状安装在内胆下方，左右两端分别设有进水口和出水口，所述进水口和出水口分别与隔热室内的两根水平隔热管连通。
7.根据权利要求4所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述分层隔热室呈直立状安装在内胆下方，所述进水口和出水口分别位于分层隔热室的下端和上端，分别接位于分层隔热室内的U形绝缘隔热管。
8.根据权利要求4所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述分层隔热室呈直立状安装在内胆下方，所述进水口和出水口分别位于分层隔热室的下端和上端，分别接分层隔热室内的两根隔直立隔热管，所述两隔热管外分别套有形成反向回流的外套管。
9.根据权利要求2所述具有分层隔热室的节能安全电热水器，其特征在于所述分层隔热室位于内胆上方，所述进水口和出水口位于分层隔热室的底部，所述出水口接垂直位于分层隔热室内的隔热管，同时接由汲水口插至内胆下部的绝缘内管。
全文摘要
本发明涉及一种可以抑制热量外溢并有助于保证使用安全的节能电热水器，属于家用电器技术领域。该电热水器在保温储水内胆上制有汲水口和放水口，胆内安装电加热器件，其改进之处是还包括位于内胆外部的分层隔热室，分层隔热室的容积大于等于电热水器加热设定温升时的内胆储水膨胀体积，分层隔热室设有与外界水源连通的进水口和与内胆汲水口连通的出水口，进水口和出水口之间水流通道的水电阻大于等于在使用电压下达到安全标准的阻值。采用本发明的结构后，可以减少热量损耗，节省能源。与此同时，可以确保使用者的安全，从而一举两得。
文档编号F24H1/20GK1844780SQ20061004027
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者万华新, 雷欧.克偌派尔, 邱步, 洪峰 申请人:艾欧史密斯(中国)热水器有限公司