用于热水器的水温补偿装置及热水器的制作方法

本实用新型属于家用燃气热水器技术领域，具体涉及一种用于热水器的水温补偿装置及具有该水温补偿装置的热水器。

背景技术：

目前市场上销售的燃气热水器(循环系统机型除外)，在使用过程中关闭水阀重启后需要经过一段时间后才能达到之前的洗浴温度，影响了用户的洗浴舒适性；原因在于：

1)关闭水阀后，换热器余热继续加热机内存水，使存水温度高于设定温度，重开水阀后高温存水首先流出；

2)重开水阀到进水温度达到设定值的过程需流出一定数量的冷水。

而热水器是否恒温一直是衡量热水器性能优异的最关键因素，恒温性能对于用户的使用舒适度来说是最为直接的体验。目前恒温性能主要是由两个方面来保证：其一，热水器恒温算法，通过计算进出水温度差及监控水流量大小来匹配最佳的热负荷区间，使出水温度与用户期望的设置温度保持一致；其二，在热交换器出水端设置旁通管路，通过补偿来满足温度要求。

恒温算法仅是在用户使用过程中通过控制来调节负荷大小，但是对于用户使用过程中的频繁停水和开水的温度波动控制效果不明显，甚至于在停水开水的一段时间内对用户的使用舒适性造成很大的影响；旁通管路补偿是利用出水端与进水端的水温温差，通过局部混合实现补偿，然而仍然不能很好的解决停水温度波动过大的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的在于提供一种结构简单并且能够有效解决目前燃气热水器在停水及开水过程中温度波动过大的问题的用于热水器的水温补偿装置。

为了实现上述目的，本实用新型具体采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种用于热水器的水温补偿装置，该水温补偿装置包括舱体和导流管，所述舱体的侧壁设置有进水接头，所述舱体的底部设置有出水接头，所述导流管设置于所述舱体内并且所述导流管的下部套装于所述出水接头，所述导流管的上部开设有进水通孔。

优选地，所述舱体的顶部设置有泄压组件。

优选地，所述导流管的上部开设有上下两排所述进水通孔。

优选地，所述上下两排进水通孔中每排进水通孔的进水总面积与所述进水接头的截面积相同。

优选地，所述上下两排进水通孔中每排设置有6个进水通孔，每个进水通孔的孔径为5～6毫米。

优选地，所述导流管下部的侧壁上开设有排水通孔。

优选地，所述排水通孔设置有2个或3个，每个排水通孔的孔径为1～2毫米。

优选地，所述进水接头的水平高度低于所述进水通孔的水平高度。

优选地，所述进水接头设置为“L”型，所述进水接头的进水段通道设置于水平方向，所述进水接头的出水段通道为开口朝下。

相应地，本实用新型还提供一种热水器，该热水器包括热水器本体和水温补偿装置，所述水温补偿装置为上述的水温补偿装置，所述水温补偿装置安装于所述热水器本体的出水管路上。

相比于现有技术，本实用新型的水温补偿装置包括舱体和导流管，所述舱体的侧壁设置有进水接头，所述舱体的底部设置有出水接头，所述导流管设置于所述舱体内并且导流管的下部与所述出水接头连通，所述导流管的上部开设有进水通孔；热水器开机或停水重启后，热交换器上的冷水或热水由进水接头流入舱体内，待热水器点火运行后，热水经进水接头流入舱体内与之前流入的热水或冷水进行混合换热，实现水温补偿的效果，使水位最终到达导流管进水通孔而由进水通孔流出时水的温度为稳定值，从而减小出水温度的波动。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的水温补偿装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的水温补偿装置工作示意图；

图3、图4为本实用新型实施例1的隔膜工作示意图；

图5为图1中的导流管结构示意图；

图6为本实用新型实施例2的热水器结构示意图；

图7为带有本实用新型水温补偿装置的热水器与普通热水器停水重启水温变化示意图；

图中，1、舱体；11、进水接头；12、出水接头；13、上盖；14、圆柱壳；15、下盖；2、导流管；21、进水通孔；22、排水通孔；3、泄压组件；4、隔膜；5、热水器本体；51、机壳；52、热交换器；53、燃烧器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型的实施例公开了一种用于热水器的水温补偿装置，该水温补偿装置包括舱体1和导流管2。其中，舱体1的侧壁上开设有第一安装孔，舱体1的底部开设有第二安装孔，在该第一安装孔内设置有进水接头11，在该第二安装孔内设置有出水接头12。进水接头11设置为“L”型，其进水段通道为水平方向，出水段通道为开口朝下，使从进水接头11的出水段通道流出的水喷射入前前段流入的冷水(热水)内部，加大储水舱内水流的紊动，使无论是前段冷水(后段热水)或前段热水(后段冷水)均可保证冷、热水可以在舱体1内进行换热，使混合换热接触面积增大，换热效率更高。

导流管2设置为底部开口的中空柱状体，并且导流管2竖直设置于该舱体1内，导流管2的下部套装于出水接头12并与出水接头12连通，导流管2的上部开设有进水通孔21。从而在打开水阀后，冷水和热水先后由进水接头11流入舱体1内并进行混合换热，使水位最终到达导流管2的进水通孔21而由进水通孔21流出时水的温度为稳定值，从而减小出水温度的波动，避免忽冷忽热的现象。

具体地，开机时，若冷水流入舱体1内到达液位A处，点火运行后热水经进水接头11改变流向，热水垂直液位A流入冷水部，热水与冷水混合可以充分进行接触换热。假设冷水温度为T1，冷水流入的水量为VA,热水温度为T2，热水流入的水量为V0,冷水和热水混合后水温为T，冷水和热水混合后到达液位B，其总的体积为VB。则根据换热能力知，热水流入舱体1内到液位B后平均水温为：

T＝[(T-T1)×VA+(T2-T)×V0]/VB

由此可知，舱体1内部存在着多层温度层混合补偿，最终使到达导流管2上端进水通孔211液位C的温度为稳定值，从而减小出水水温的波动。换热后的水位到达液位C后流入导流管2的进水通孔21然后经舱体1底部的出水接头12流出。如图7所示，为带有本实用新型水温补偿装置的热水器与普通热水器在停水重启后水温变化示意图。

在本实施例中，导流管2的上部开设有上下两排进水通孔21，每排设置有6个进水通孔21，并且每排进水通孔21的进水总面积与进水接头11的截面积相同。上下两排一共为12个进水通孔，每个进水通孔21的直径为5～6毫米，优选地，每个进水通孔21的孔径为5.5毫米，该12个进水通孔21的进水总面积为进水接头11的截面积的2倍。其中，上排进水通孔21用于排除导流管2内残留空气至储水腔，同时当进水压力过大时，上排进水通孔21位亦有辅助出水作用。而在其他实施例中，也可以根据实际需求来设计进水通孔21的孔径大小，各进水通孔21的进水总面积可以与进水接头11的截面积相同，各进水通孔21的进水总面积也可以大于或小于进水接头11的截面积。

如图3、图4所示，还设置有隔膜4和泄压组件3，舱体1由上盖13、圆柱壳14及下盖15连接组成。其中，上盖13和下盖15均为金属板材整体拉伸成型的壳体，圆柱壳14由薄板卷曲碰焊而成，圆柱壳14的上、下端面及下盖15的上端面分别设置有法兰，隔膜4压于上盖13及圆柱壳14之间并通过上盖13翻边扣接，圆柱壳14与下盖15法兰钎焊连接。使隔膜4与圆柱壳14及下盖15组成储水腔，隔膜4与上盖13组成气腔，泄压组件3设置上盖13的顶部。当隔膜4被拉伸后，若气腔内部超压时可以通过该泄压组件3进行安全泄压。而进水接头11设置于圆柱壳14的侧壁上，并且导流管2的上端面与隔膜4的下表面之间设置有间隙。

这样，储水腔的顶部存在有一空气缓存区，水流中的气泡破裂释放的空气存留于此，同时水体积在随着温度的升高而增大，其膨胀量也会发生改变，相应于气腔内的体积及储水腔体积发生改变。通过隔膜4的弹性变形来平衡储水腔及气腔产生的压差ΔP，相应于补偿V1与V2的体积变化量，起到消化水路系统中水温升降的体积变化。而储水腔为半封密式结构，隔膜4在P1、P2压力作用下产生弹性变形，热水流入储水腔内时，储水腔内水及蒸汽产生的压强使隔膜4往气腔部压缩，隔膜4发生径向拉伸变形，气腔内部体积为V2-ΔV(V2为初始气腔容积，ΔV为气腔容积变化量)。储水腔内容积变为V1+ΔV(V1为初始储水腔容积)。若在寒冷环境下，系统内部水温过低时开始结冰，水结冰后由于分子结构发生改变，冰晶体内分子间隙增大，密度减小，储水腔容积增大，此时隔膜4的拉伸变形可满足水结冰时的膨胀量，避免系统各部件发生冻裂破坏。

在本实施例中，隔膜4的材质为丁基橡胶(英文全称：Isobutylene IsopreneRubber，简称：IIR)，其拉断伸长率大于或等于450％。也就是说该隔膜4伸缩变形性强，拉伸弹性好，疲劳寿命高。而在其他实施例中，隔膜4的材质也可以为丁晴橡胶(英文全称：Nitrile Butadiene Rubber，简称：NBR)、天然橡胶(英文全称：Natural Rubber，简称：NR)或苯乙烯－丁二烯橡胶(英文全称：Styrene-butadiene Rubber，简称：SBR)。

如图5所示，为了便于放空舱体1内残留水同时也不影响水温补偿的效果，在导流管2的下部还设置有2个或3个排水通孔22，每个排水通孔22的孔径小于进水通孔21的直径。在本实施例中，排水通孔22的直径设置为1～2毫米。具体地，在不影响储水腔混水换热的效果的前提下，尽可能增大排水通孔22的尺寸。若未开设该排水通孔22，当储水腔内液位低于导流管2的进水通孔21后，储水腔内的水无法流出，容易在内部形成积压水垢；而开通有该排水通孔22，则可以在液位低于导流管2的进水通孔21时及时将储水腔内残水通过排水通孔22排出。另外，为使冷水和热水能在储水腔内充分混合，进水接头11的水平高度低于进水通孔21的水平高度。

在本实施例中，上盖13、圆柱壳14、下盖15、进水接头11、出水接头12及导流管2均为不锈钢材质，采用整体钎焊工艺组合而成，耐腐蚀性极强，结构强度高，并且下盖15的周边设置为圆弧形。这样，下盖15周边圆弧形过渡区可以避免储水腔涡流的形成，减小水流噪声，同时提升储水腔整体耐压强度。而为了提高钎焊效率，在下盖15的法兰面设置翻边，防止钎焊焊料外溢，充分提高焊料的结合率。

实施例2

如图6所示，本实施例提供了一种热水器，该热水器包括热水器本体5及实施例1所述的水温补偿装置。其中，热水器本体5包括机壳51、热交换器52和燃烧器53，舱体1的上盖13或下盖15设置有固定支架，舱体1通过该固定支架固定安装于机壳51。并且舱体1的进水接头11与热交换器52的出水端连接，舱体1的出水接头12与外置出水元件连通。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。