专利名称：高效即热式电热水器及其实现方法
高效即热式电热水器及其实现方法技术领域
本发明属于家用电器领域，具体的说，是涉及一种高效即热式电热水器及其实现 方法。
背景技术：
即热式电热水器是一种通过电子加热元器件来快速加热流水，使水温达到适合人 体洗浴的温度的热水器。其特点是即开即热，无须等待，通常在数秒内可以启动加热，因此， 至即热式电热水器面世以来，受到广大消费者的欢迎。现有技术中，即热式电热水器快速加 热的实现方式主要分为两种:一种是电加热器直接与待加热水接触，这种加热方式虽然加热效率快，但是很容易漏 电，危及用户的人身安全。
另一种是基于电加热器外套接一个双层套筒，水流进入双层套筒之间的夹层内， 电加热器发热与夹层内的水进行热交换，以达到快速加热水流的目的，这种加热方式存在 以下缺陷:水流与电加热器的热交换时间短，若需达到较高加热温度需求，则需增大电加热 器的功率，不仅导致电热水器耗能增大，而且过高的功率远大于我国农村电线路的负载能 力，并不适合推广应用；另一方面，现有技术中套筒一般套在电加热器外，由电加热器外部 散热至套筒内进行热交换，而电加热器内部的热量则没有被有效利用起来，浪费热能。
如何研发一种功率低、加热效率快的即热式电加热器，就成为了本领域技术人员 的重点研究内容。发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、加热效率高、成本低廉、节 能减排的高效即热式电热水器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:高效即热式电热水器，包括电加热器，所述电加热器形状为中空的圆柱形，在其外部套 接有第一换热套筒，其中空部位套接有通过连接管与第一换热套筒连通的第二换热套筒； 其中，第一换热套筒上设有进水管，第二换热套筒上设有出水管。
具体的说，所述电加热器包括外管，内置于外管内且中空的内管，以及缠绕在该内 管上的加热丝；所述第一换热套筒套接在外管上，而所述第二换热套筒则套接在内管的中 空部位。
为了方便使用，所述第二换热套筒上设有出水管的一端延伸至电加热器的外部。
进一步的，所述第一换热套筒包括两端封闭且由第一外筒和第一内筒组合构成的 第一套筒本体，以及位于第一外筒和第一内筒之间的第一水流通道；其中，所述进水管和连 接管均设置在第一外筒上并与第一水流通道连通，且二者分别设置在第一外筒相对端的左 右两侧；所述第二套筒包括两端封闭且由第二外筒和第二内筒组合构成的第二套筒本体，以及位于第二外筒和第二内筒之间的第二水流通道；其中，所述出水管和连接管均设置在第二 外筒上并与第二水流通道连通，且二者分别设置在第二外筒同端的左右两侧。
为了延长水流在第一水流通道内的滞留时间，提高其在第一水流通道内的换热效 果，在所述第一水流通道内还设有至少一块流道挡板，该流道挡板的左侧与第一外筒紧密 连接，右侧与第一内筒紧密连接，流道挡板的一端与第一套筒本体其中一个封闭端的端面 紧密连接，其另一端向第一套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间 隙。
作为一种并列的技术方案，为了延长水流在第二水流通道内的滞留时间，提高其 在第二水流通道内的换热效果，在所述第二水流通道内还设有至少一块流道挡板，该流道 挡板的左侧与第二外筒紧密连接，右侧与第二内筒紧密连接，流道挡板的一端与第二套筒 本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向第二套筒本体另一个封闭端的端面延伸 并与之隔有供水流通过的间隙。
作为另一种并列的技术方案，为了提高设备整体的加热效果，在所述第一水流通 道和第二水流通道内均设有至少一块流道挡板；其中，位于第一水流通道内的流道挡板的左侧与第一外筒紧密连接，右侧与第一内筒 紧密连接，流道挡板的一端与第一套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向 第一套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙；位于第二水流通道内的流道挡板的左侧与第二外筒紧密连接，右侧与第二内筒紧密连 接，流道挡板的一端与第二套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向第二套 筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙。
为了更好的实现本发明，所述流道挡板呈弧形、曲形或直板状。
基于上述的高效即热式电热水器，本发明还提供了该高效即热式电热水器的实现 方法，包括以下步骤:(1)开启电加热器，水自进水管流入第一换热套筒的第一水流通道内，电加热器与第一 水流通道内的水进行热交换；(2)第一水流通道内的水完成热交换后，经连接管流入第二换热套筒的第二水流通道 内，电加热器与第二水流通道内的水进行二次热交换；(3)第二水流通道内的水完成热交换后，经出水管流出，实现即热供水。
本发明的设计原理:将电加热器设计为中空结构，并在其外部和内部均套接换热 套筒，且两个换热套筒相互连通，水流先后经第一换热套筒和第二换热套筒与电加热器进 行热交换，一方面，水流经过二次加热，极大地提高了其加热效率，降低了能耗；另一方面， 有效地利用了电加热器内外两部分的热量，避免了电加热器热量的不必要损失。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:(I)本发明中电加热器为中空结构，在其外部和内部分别套接有第一换热套筒和第二 换热套筒，两个套筒结构相似且相互连通，水流从进水管进入第一换热套筒，在第一水流通 道与电加热器进行第一次热交换(加热)，后经连接管再进入第二换热套筒，在第二水流通 道与电加热器进行第二次热交换(加热)，经过两次加热后的水流最终从出水管流出供水， 该种加热方式不仅极大地提高了加热效率，而且充分利用了电加热器产生的热量，避免了 热量散失，降低了能耗。
(2)本发明在第一换热套筒和第二换热套筒内增设流道挡板，若干流道挡板将水 流通道分割为多条通道，水流从进水管进入水流通道后，需先流经所有通道后，方可从水流 通道流出，延长了水流在水流通道内的滞留时间，从而延长了水流与电加热器的热交换时 间，使得电加热器在较小的功率下仍可满足水流加热温度的需求，进一步地提高了本发明 的热交换效率。
(3)本发明采用二次加热和延长水流流通时间来提高换热效率，在加热同一温度 水的前提下，本发明中电加热器所需功率远远小于现有技术中电热水器的工作功率，相较 而言，本发明节约了 60%以上的能耗，节能减排；另一方面，选用本发明时，其电加热器较 低的工作功率即可满足用户的使用需求，进而降低了电线路的负载压力，适用于我国农村 线路，其市场竞争力和市场前景优于同类产品。
(4)本发明中水流的加热在换热套筒内进行，电加热器不与水流直接接触，因此， 有效地避免了电加热器漏电，危及用户人身安全的缺陷。
(5)本发明中所采用部件均为市面常见材料，其相较于现有技术而言，不仅具备新 颖性和创造性，而且制造方便、成本低廉，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中电加热器的结构示意图。
图3为本发明中第一换热套管的结构示意图。
图4为图3的截面示意图。
图5为本发明中第二换热套管的结构示意图。
图6为图5的截面示意图。
图7为本发明中另一种流道挡板的结构示意图。
其中，附图中标记对应的零部件名称为:1-电加热器，2-第一换热套筒，3-连接管，4-第二换热套筒，5-进水管，6-出水管， 7-流道挡板；I1-内管，12-加热丝，13-外管；21-第一外筒，22-第一内筒；41-第二外筒，42-第二内筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于 下列实施例。实施例
目前，电热水器的加热方式主要分为两种:一种是电加热器直接与水接触；另一 种是电加热器不与水直接接触，而通过换热筒加热水，前者的缺陷在于电加热器易漏电，危 及用户人身安全，后者的缺陷在于加热效率低，电加热器所需的工作功率大，耗能高。为了 克服上述缺陷，本实施例在基于第二种加热方式原理上，提供了一种高效即热式电热水器，该即热式电加热器主要通过两方面的改进来提高其加热效率:一方面，对水流进行二次加 热；另一方面，延长水流在换热套筒内的滞留时间。
为了使得本领域技术人员对本发明的零部件结构有更清晰的认识和了解，下面结 合附图对其进行详细说明:如图1所示，高效即热式电热水器主要由电加热器1、第一换热套筒2和第二换热套筒 4三部分构成。其中，第一换热套筒2和第二换热套筒4分别套接在电加热器I的外部和内 部，其套接的实现方式是通过新改进的电加热器结构实现的，具体的实现方式如下:如图2 所示，电加热器I包括外管13，内置于外管I内且中空的内管11，以及缠绕在该内管11上 的加热丝12 ;第一换热套筒2套接在外管13的外部，第二换热套筒4则套接在内管11的 中空部位。
第一换热套筒2和第二换热套筒4均为双层结构，两层结构之间的夹层即为水流 通的通道，二者是水流的进出导向部件，进水管5设置在第一换热筒2上，出水管6设置在 第二换热套筒4上,而第一换热套筒2和第二换热套筒4则通过连接管3连通,二者的具体 结构如下:如图3、5所不,第一换热套筒2包括两端封闭且由第一外筒21和第一内筒22组 合构成的第一套筒本体，以及位于第一外筒21和第一内筒22之间的第一水流通道；其中， 进水管5和连接管3均设置在第一外筒21上并与第一水流通道连通，且二者分别设置在第 一外筒21相对端的左右两侧；第二套筒4包括两端封闭且由第二外筒41和第二内筒42组合构成的第二套筒本体， 以及位于第二外筒41和第二内筒42之间的第二水流通道；其中，所述出水管6和连接管3 均设置在第二外筒41上并与第二水流通道连通，且二者分别设置在第二外筒41同端的左 右两侧。
进一步的，在一种优选的实施方案中，第二换热套筒4上设有出水管6的一端延伸 至电加热器I的外部，如图1所示。水流经进水管进入第一换热套筒，在第一水流通道与电 加热器进行第一次热交换(加热)，后经连接管再进入第二换热套筒，在第二水流通道与电 加热器进行第二次热交换(加热)，经过两次加热后的水流最终从出水管流出供水，该种加 热方式不仅极大地提高了加热效率，而且充分利用了电加热器产生的热量，避免了热量散 失，降低了能耗。
在上述结构的基础上，本实施例还通过延长水流在换热套筒内的滞留时间，以此 提高设备的加热效率，其具体的实施方式有三者:一种是，仅在第一换热套筒内设置导流挡板7，如图4所示，具体的说，在第一水流通道 内设有至少一块流道挡板7，该流道挡板7的左侧与第一外筒21紧密连接，右侧与第一内 筒22紧密连接，流道挡板7的一端与第一套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另 一端向第一套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙。该种方式的 设计的目的在于延长水流在第一换热套筒内的滞留时间，提高水流的第一次的加热效果。
第二种是，仅在第二换热套筒内设置导流挡板7，如图6所示，具体的说，在第二水 流通道内还设有至少一块流道挡板7，该流道挡板7的左侧与第二外筒41紧密连接，右侧 与第二内筒42紧密连接，流道挡板7的一端与第二套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连 接，其另一端向第二套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙。该 种方式的设计的目的在于延长水流在第二换热套筒内的滞留时间，提高水流的第二次的加热效果。
第三种是上述两种的结合，即在第一换热套筒和第二换热套筒内均设置导流挡板 7，具体的说:第一水流通道和第二水流通道内均设有至少一块流道挡板7:其中，位于第一 水流通道内的流道挡板7的左侧与第一外筒21紧密连接，右侧与第一内筒22紧密连接，流 道挡板7的一端与第一套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向第一套筒本 体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙；同时，位于第二水流通道内的 流道挡板7的左侧与第二外筒41紧密连接，右侧与第二内筒42紧密连接，流道挡板7的一 端与第二套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向第二套筒本体另一个封闭 端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙。该种方式的设计的目的在于延长水流在第一 换热套筒和第二换热套筒内的滞留时间，以此提高水流的两次加热效果。
本实施例中第一换热套筒和第二换热套筒的结构一致，均为中空的圆柱形结构， 二者的区别在于直径的大小不一样。流道挡板在两个换热套筒的水流通道内的设置方式多 种多样，如平行均布，即若干流道挡板与套筒主体的间隙在同端)；交错设置，即相邻流道挡 板与套筒主体的间隙分别位于相对端。需要说明的是，附图中所涉及流道挡板的设置方式 和流道挡板的数量不应当现在本发明的保护范围。在上述基础上，流道挡板7的形状选择 也无特别限定，其可为弧形、曲形或直板状，附图4、6所涉及流道挡板的形状为直板状，这 是一种优选方式；而附图7中的流道挡板的形状则为弧形，其作为另一种优选方式，同样适 用于本发明。
本发明的实现过程如下:(I)开启电加热器，水自进水管流入第一换热套筒的第 一水流通道内，电加热器与第一水流通道内的水进行热交换；(2)第一水流通道内的水完 成热交换后，经连接管流入第二换热套筒的第二水流通道内，电加热器与第二水流通道内 的水进行二次热交换；(3)第二水流通道内的水完成热交换后，经出水管流出，实现即热供 水。本发明即开即热，其热水的供水速度较之现有即热式电热水器而言，慢3至5秒，而其 加热所消耗功率却为现有即热式电热水器的40%以下，用极少的出水时间换取了极大的节 能效果，相较于现有技术而言，不仅具备非常高的新颖性，而且具备非常高的实用性和创新 性。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前 提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用 的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
权利要求
1.高效即热式电热水器，包括电加热器(I)，其特征在于:所述电加热器(I)形状为中空的圆柱形，在其外部套接有第一换热套筒(2)，其中空部位套接有通过连接管(3)与第一换热套筒(2)连通的第二换热套筒(4);其中，第一换热套筒(2)上设有进水管(5)，第二换热套筒(4)上设有出水管(6)。
2.根据权利要求1所述的高效即热式电热水器，其特征在于，所述电加热器(I)包括外管(13)，内置于外管(I)内且中空的内管(11)，以及缠绕在该内管(11)上的加热丝(12);所述第一换热套筒(2)套接在外管(13)上，而所述第二换热套筒(4)则套接在内管(11)的中空部位。
3.根据权利要求1或2所述的高效即热式电热水器，其特征在于，所述第二换热套筒(4)上设有出水管(6)的一端延伸至电加热器(I)的外部。
4.根据权利要求3所述的高效即热式电热水器，其特征在于，所述第一换热套筒(2)包括两端封闭且由第一外筒(21)和第一内筒(22)组合构成的第一套筒本体，以及位于第一外筒(21)和第一内筒(22)之间的第一水流通道；其中，所述进水管(5)和连接管(3)均设置在第一外筒(21)上并与第一水流通道连通，且二者分别设置在第一外筒(21)相对端的左右两侧；所述第二套筒(4)包括两端封闭且由第二外筒(41)和第二内筒(42)组合构成的第二套筒本体，以及位于第二外筒(41)和第二内筒(42)之间的第二水流通道；其中，所述出水管(6)和连接管(3)均设置在第二外筒(41)上并与第二水流通道连通，且二者分别设置在第二外筒(41)同端的左右两侧。
5.根据权利要求4所述的高效即热式电热水器，其特征在于，在所述第一水流通道内还设有至少一块流道挡板(7)，该流道挡板(7)的左侧与第一外筒(21)紧密连接，右侧与第一内筒(22)紧密连接，流道挡板(7)的一端与第一套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向第一套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙。
6.根据权利要求4所述的高效即热式电热水器，其特征在于，在所述第二水流通道内还设有至少一块流道挡板(7)，该流道挡板(7)的左侧与第二外筒(41)紧密连接，右侧与第二内筒(42)紧密连接，流道挡板(7)的一端与第二套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向第二套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙。
7.根据权利要求4所述的高效即热式电热水器，其特征在于，在所述第一水流通道和第二水流通道内均设有至少一块流道挡板(7)；其中，位于第一水流通道内的流道挡板(7)的左侧与第一外筒(21)紧密连接，右侧与第一内筒(22)紧密连接，流道挡板(7)的一端与第一套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接，其另一端向第一套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙；位于第二水流通道内的流道挡板(7)的左侧与第二外筒(41)紧密连接，右侧与第二内筒(42)紧密连接，流道挡板(7)的一端与第二套筒本体其中一个封闭端的端面紧密连接， 其另一端向第二套筒本体另一个封闭端的端面延伸并与之隔有供水流通过的间隙。
8.根据权利要求 5至7任一项所述的高效即热式电热水器，其特征在于，所述流道挡板(7)呈弧形、曲形或直板状。
9.由权利要求1至8任一项所述的高效即热式电热水器的实现方法，其特征在于，包括以下步骤:(O开启电加热器，水自进水管流入第一换热套筒的第一水流通道内，电加热器与第一水流通道内的水进行热交换；(2)第一水流通道内的水完成热交换后，经连接管流入第二换热套筒的第二水流通道内，电加热器与第二水流通道内的水进行二次热交换；(3)第二水流通道内的水完成热交换后，经 出水管流出，实现即热供水。
全文摘要
本发明公开了一种高效即热式电热水器及其实现方法，解决了现有技术中即热式热水器易漏电、热交换效率低、耗能高、难以推广等问题。该高效即热式电热水器包括电加热器(1)，其特征在于所述电加热器(1)形状为中空的圆柱形，在其外部套接有第一换热套筒(2)，其中空部位套接有通过连接管(3)与第一换热套筒(2)连通的第二换热套筒(4)；其中，第一换热套筒(2)上设有进水管(5)，第二换热套筒(4)上设有出水管(6)。本发明通过在电加热器内外分别套接换热套筒，实现对水流的二次加热，不仅充分地利用了电加热器所产生的热量，而且加热效率高，节能减排。因此，适合推广应用。
文档编号F24H9/18GK103206779SQ201310133438
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者谢卫东 申请人:谢卫东