一种往复式水加热器的制作方法

本发明涉及水加热器技术领域，尤其涉及一种往复式水加热器。

背景技术：

我们的生活中，存在很多需要热水的场所，提供淋浴、洗漱用热水，或提供恒温泳池等用途，这些热水是各种热媒通过水加热器加热后提供的。水加热器按原理来分，可分为即热式水加热器、半即热式水加热器、容积式水加热器、半容积式水加热器和加热水箱。

即热式和半即热式水加热器，不具有储水容积或具有极少量的储水容积，冷水通过即热式和半即热式水加热器制备热水，要求随时满足热水的需求，热媒供应量应满足热水设计秒流量耗热量的要求，这一要求很大程度的提高了热媒系统的成本和造价，以即热式电热水器为例，仅供应一个淋浴头的即热式电热水器，其电量需约10kw，远超一户普通住宅的供电量，因此除了家用燃气热水器、泳池的维温系统和部分公建项目外，民用建筑的生活用热水系统中较少采用即热式或半即热式式的换热器。

采用加热水箱的热水系统，属于开式热水系统，存在水质二次污染、热水水温不稳定、冷热水压力不好平衡等问题，除对热水使用的卫生性和舒适性要求不高的场所外，已较少采用。

容积式或半容积水加热器，为承压容器并储存着一定的热水量，采用容积式、半容积式水加热器的热水系统，热媒满足平均时或最大时热水耗热量即可，在集中热水系统或家用热水系统等不同的场所，得到了广泛的运用。如图1和图2中所示，容积式水加热器100’包括壳体1’、热媒导管2’、冷水出口3’、热媒出口4’、热媒进口5’、热水进口6’,半容积式水加热器200’包括壳体1’、热媒导管2’、冷水出口3’、热媒出口4’、热媒进口5’、热水进口6’,壳体1、安全阀口7’、及排污口8’。

现有的容积式或半容积水加热器，都存在冷水的补水和制备好的热水直接接触，容积利用不够充分的问题。尤其是容积式水加热器，常温水的容积占总容积的约30％，热水存储去只占70％左右，这样在热水使用过程中，由于补水过程中常温水会直接与热水接触，吸收热水的热量，导致供水的水温突变，而影响热水使用过程中舒适性。

因此，现有技术还有待发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提出一种往复式水加热器，旨在使得水加热器的热水和冷水隔离，避免水加热器在供水时由于冷水与热水直接接触而导致供水水温的突变，而影响热水使用过程中舒适性的问题。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种往复式水加热器，包括壳体，其中，所述壳体内设置有活动导板、以及分别设置在活动导板两侧的两个位置感应器、及两个热源部；

所述活动导板在两个位置感应器之间可往复移动将壳体内分成体积可变的第一腔体和第二腔体，两个位置感应器、及两个热源部分别位于第一腔体和第二腔体内；

所述壳体外设置有第一进水部、第一出水部与第一腔体连通，设置有第二进水部、第二出水部与第二腔体连通；

还包括控制电路，所述控制电路与两个位置感应器、两个热源部、第一进水部、第一出水部、第二进水部、第二出水部电连接，控制电路采集两个位置感应器的信号联动控制第一进水部、第一出水部、第二进水部、第二出水部的开通与关断，并控制两个热源部分别对第一腔体和第二腔体内水体的加热。

其中，所述位置感应器为限位触点开关，活动导板在壳体内移动时触碰所述限位触点开关。

其中，所述第一进水部、第一出水部、第二进水部、第二出水部均设置电动阀与控制电路电连接。

其中，所述活动导板与壳体内壁接触位置设置有多个珠状凸起。

其中，所述活动导板的材料密度接近水的密度。

其中，所述热源部为热媒管束。

其中，所述热源部为盘状的热交换管，热交换管内有热介质流动。

其中，所述第一出水部与第二出水部还连通一缓冲腔，缓冲腔设置有出水口。

其中，所述壳体还设置有观察窗。

其中，所述壳体外还包覆有保温材料。

本发明的往复式水加热器，通过在壳体内设置活动导板，并在活动导板的两侧分别设置位置感应器和热源部，活动导板在两个位置感应器之间可往复移动将壳体内分成体积可变的第一腔体和第二腔体，两个热源部分别对第一腔体和第二腔体内的水体加热，同时第一腔体连通设置有第一进水部、第一出水部，第二腔体连通设置有第二进水部、第二出水部，往复式水加热器的控制电路控制第一进水部、第一出水部、第二进水部、第二出水部的开通与关断，使得第一腔体进水第二腔体排水或者第二腔体进水第一腔体排水，活动导板在水压的作用下向排水一侧的腔体移动。这种往复式可变体积的水加热器，使得水加热器在补水过程中冷热水分离，避免了冷热水直接接触混合，保证了供水温度稳定连续，不会温度突变，从而保证热水使用过程中的舒适性，同时第一腔体和第二腔体的供水体积和加热体积的可变调节，使得水加热器的容积得到充分利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有容积式水加热器示意图；

图2为现有半容积式水加热器示意图；

图3为本发明往复式水加热器第一种实施方式的示意图；

图4为图3结构的第一状态示意图；

图5为图3结构的第二状态示意图；

图6为图3结构的第三状态示意图；

图7为图3结构的第四状态示意图。

附图标记说明：

100-水加热器，1-壳体，2a、2b-位置感应器，3-第二腔体，4a、4b-热源部，5-电动阀，6-第二进水部，7-第二出水部，8-出水口，9-缓冲腔，10-第一出水部，11-第一进水部，12-第一腔体，13-珠状凸起，14-活动导板，15-观察窗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

实施例一，请参考图3，本发明实施例提出一种往复式水加热器100，包括壳体1，所述壳体1内设置有活动导板14、以及分别设置在活动导板14两侧的两个位置感应器2a、2b、及两个热源部4a、4b。位置感应器2a、2b、用于感觉检测活动导板14的位置，当活动导板14靠近或触碰位置感应器2a、2b时会产生触发信号。热源部4a、4b可以是产生热能的各种热源，如电热器、蒸汽循环管。

所述活动导板14在两个位置感应器2a、2b之间可往复移动将壳体1内分成体积可变的第一腔体12和第二腔体3，两个位置感应器2a、2b、及两个热源部4a、4b分别位于第一腔体12和第二腔体3内。

所述壳体1外设置有第一进水部11、第一出水部10与第一腔体12连通，设置有第二进水部6、第二出水部7与第二腔体3连通。

还包括控制电路(未示出)，所述控制电路与两个位置感应器2a、2b，两个热源部4a、4b，第一进水部11、第一出水部10、第二进水部6、第二出水部7电连接，控制电路采集两个位置感应器的信号联动控制第一进水部11、第一出水部10、第二进水部6、第二出水部7的开通与关断，并控制两个热源部4a、4b分别对第一腔体12和第二腔体3内水体的加热。

具体工作原理如下：

1、水加热器100的右侧第二腔体3准用水工况，如图4所示：

活动导板14处于左侧第一腔体12的位置感应器2a位置时触发位置感应器2a向控制电路传递信号，准备向右移动；

控制电路控制左侧第一进水部11进水打开，右侧第二进水部6进水关闭；左侧第一出水部10出水关闭，右侧第二出水部7出水打开；

同时控制左侧热源部4a启动加热，右侧热源部4b关闭加热；

此时左侧第一腔体12的容积为v1-1，其内水体温度为t1-1；右侧第二腔体3的容积为v2-1，其内水体温度为t2-1。

2、水加热器100的右侧第二腔体3用水工况：

右侧第二腔体3处于供水状态，随着右侧第二腔体3内的水体通过第二出水部7出水，活动导板14在左侧第一进水部11进水的推动下向右侧移动；

右侧第二腔体3的水容积逐渐减少，左侧第一腔体12的水容积逐渐扩大；

活动导板14处于向右移动过程中，左侧热源部4a处于加热工作过程中；

由于第二腔体3内并没有冷水进入，其内的水体温度基本保持不变；

如图5所示，此时左侧第一腔体12的容积为v1-2，其内水体温度为t1-2；右侧第二腔体3的容积为v2-2，其内水体温度为t2-1。

3、水加热器100的右侧第二腔体3供水停止工况：

活动导板14到达右侧位置感应器2b位置时触发位置感应器2b向控制电路传递信号；

控制电路板控制右侧第二腔体3的热源部4b启动加热，左侧第一腔体12的热源部4a关闭加热。

由于第二腔体3内并没有冷水进入，其内的水体温度基本保持不变；

如图6所示，此时左侧第一腔体12的容积为v1-3，其内水体温度为t1-3；右侧第二腔体3的容积为v2-3，其内水体温度为t2-1。

4、水加热器100的左侧第一腔体12准用水工况：

活动导板14准备向左移动；

控制电路板控制右侧第二腔体3的第二进水部6进水打开，左侧第一腔体12的第一进水部11进水关闭，右侧第二腔体3的第二出水部7出水关闭，左侧第一腔体12的第一出水部10出水打开；

由于第二腔体3内有冷水进入，其内的水体温度发生改变，第一腔体12没有冷水进入，其内的水体温度基本保持不变；

如图7所示，此时左侧第一腔体12的容积为v1-3，其内水体温度为t1-3；右侧第二腔体3的容积为v2-3，其内水体温度为t2-2。

5、以上工况依次切换进行。

可见在第二腔体3内的水体容积由v2-1变化至v2-3的过程中，由于第一腔体12内补水与第二腔体3内的供水并没有直接接触，故第二腔体3在供水过程中其温度基本保持在t2-1，没有发生温度的突变，出水温度恒定，保证了热水使用过程中的舒适性。

本发明实施例的往复式水加热器100，通过活动导板14，将水加热器100区分为容积可变化的供热区与加热区，即将第一腔体12作为加热区，第二腔体3作为供热区，或将第一腔体12作为供热区，第二腔体3作为加热区，两个腔体加热与供热交替进行，热水供水与冷水补水完全分开，避免供热区与加热区互换时，短暂的水温波动，从根本上消除了水加热器100供水温度突变现象，提高了供水舒适性，其以较小的热媒耗量实现了水加热器100的连续供水。

本发明实施例的往复式水加热器100区别于现有的容积式、半容积式、即热式加热器，具有很高的容积利用率、其出水温度稳定、水损失小，没有不可利用的冷水容积，水加热器体积小，节省占地面积。可推广应用于集中热水系统的大中型水加热器或家用的小型热水器。

优选地，本发明实施例的位置感应器2a、2b为限位触点开关，活动导板14在壳体1内移动时触碰所述限位触点开关。限位触点开关结构简单，易于安装维护。

优选地，本发明实施例第一进水部11、第一出水部10、第二进水部6、第二出水部7均设置电动阀5与控制电路电连接。电动阀5的设置便于对第一进水部11、第一出水部10、第二进水部6、第二出水部7的开关进行自动控制，使得本发明实施例的往复式水加热器100全程自动控制补水与供水。

本发明实施例中活动导板14与壳体1内壁的接触位置设置有多个珠状凸起13。这样使得活动导板14在壳体1内易于移动，不会发生卡滞现象。

较佳地，本发明实施例的活动导板14的材料密度接近水的密度。接近水的密度的在活动导板14在水加热器100中基本呈悬浮状态，无须额外动力，靠冷水进水的即能带动活动导板14的移动。

进一步地，活动导板14采用热膨胀系数小的材料制作，防止其在水体的加热过程中产生变形而影响其左右移动。

作为一种实施方式，所述热源部4a、4b为热媒管束。热媒管束固定在壳体内，并通过传感器连接控制电路，穿出壳体部分采用密封结构或材料密封。

作为另一种实施方式，所述热源部4a、4b为盘状的热交换管，热交换管内有热介质流动。热交换管固定在壳体内并通过外部的热介质流入流出热交换管，穿出壳体部分采用密封结构或材料密封。热介质可以采用高温蒸汽，高温水体、电能等。

请继续参考图1，本发明实施例的第一出水部10与第二出水部7还连通一缓冲腔9，缓冲腔设置有出水口8。在热水供水前设缓冲腔9，能进一步防止水温的波动。

本实施例的壳体1还设置有观察窗15，便于观察壳体1内的工作状态。

本实施例的壳体1外还包覆有保温材料。保温材料能减少壳体的热量损失。

本发明实施例提出的往复式水加热器100，通过在壳体1内设置活动导板14，并在活动导板14的两侧分别设置位置感应器2a、2b和热源部4a、4b，活动导板14在两个位置感应器2a、2b之间可往复移动将壳体1内分成体积可变的第一腔体12和第二腔体3，两个热源部4a、4b分别对第一腔体12和第二腔体3内的水体加热，同时第一腔体12连通设置有第一进水部11、第一出水部10，第二腔体3连通设置有第二进水部6、第二出水部7，往复式水加热器100的控制电路控制第一进水部11、第一出水部10、第二进水部6、第二出水部7的开通与关断，使得第一腔体12进水第二腔体3排水或者第二腔体3进水第一腔体12排水，活动导板14在水压的作用下向排水一侧的腔体移动。

以家用电加热的往复式水加热器为例，这种往复式可变体积的水加热器100，使得水加热器100在补水过程中冷热水分离，避免了冷热水直接接触混合，保证了供水温度的稳定连续，不会温度突变，从而保证热水使用过程中的舒适性，同时第一腔体12和第二腔体3的供水体积和加热体积的可变调节，使得水加热器的容积得到充分利用。同时由于第一腔体12和第二腔体3交替补水加热，即使多个人依次热水使用，第一人热水使用完成后第二人可直接使用，不需要等待水加热器100中间的加热过程，提高了热水使用效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。