一种双节流、精准即热型纯水开水器及加热方法与流程

本发明属于饮水装置技术领域，具体涉及一种双节流、精准即热型纯水开水器及加热方法。

背景技术：

市面上现有即热式管线机、直饮机都属于沸腾型即热，它是依靠水沸腾使加热管水位上升而供水，水在这个沸腾过程中势必会消耗大量汽化热能耗；把100℃的水转化为100℃的水蒸汽，其相变耗能相当于把等量的水从0℃加热到100℃的5倍；同时100℃的沸腾之水在使用中会破坏绿茶、红茶中的营养物质；

另外沸腾型即热其产水流量完全受功率限制，即热流量有限，且尤其它的流量随冬天进水水温下降而变小，故用户体验不佳。

1)现有第一至第三代商务电开水器(浮球式、沸腾式、步进式)，都属储水(热)式。储水式开水器的共同的缺点是：

a、都未注意解决水质问题。自来水中污染物受加热浓缩并会产生水垢，故水质差，影响身体健康；

b、都存在保温能耗、水垢能耗和汽化热能耗这三大能耗，尤其储水式热胆容积大，保温能耗大，号称“电老虎”；

2)为消除保温能耗，第五代釆用自来水即热，但由于自来水中的水垢会损坏加热元件，无法解决运行可靠性的问题；

3)第五代釆用纯水即热，解决了运行可靠性问题，消除了保温能耗和水垢能耗；但它属沸腾型即热，即它依靠沸腾供水，导致其汽化热能耗过大和使用的水温过高的问题；其出水流量受加热功率制约，不仅其即热流量有限，而且当冬季进水温度降低时，即热产水流量会自然变小；

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有沸腾型即热式开水器导致汽化热能耗大、沸腾型即热流量有限和不稳定；而储水型开水器保温能耗过大；及非纯净水加热时产生的水垢问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种双节流、精准即热型纯水开水器，所述开水器包括开水器热罐、纯水供水单元、控制单元、进水管、出水管、出水节流装置，以及与所述控制单元电连接的加热单元、温控探头、突跳式温控器、进水电磁阀、出水电磁阀、用于采集开水器热罐内的安全水位和最高水位的电信号的水位电极；

所述突跳式温控器安装于开水器热罐外表面，所述加热单元设置于开水器热罐内底部，所述进水管从开水器热罐底部进水，所述进水电磁阀和进水节流装置位于进水管上，所述出水电磁阀和出水节流装置位于出水管上，所述水位电极的下端位于开水器热罐内；所述安全水位位于由加热单元的上端和出水管的下管壁之间形成的控温区；所述最高水位高于所述出水管的上管壁，其与出水管的下管壁之间形成储水区。

所述进水节流装置用于控制进水管的进水流量以与加热单元的加热功率在标准状态下匹配能实现即热；

优选地，所述出水节流装置用于控制出水管的出水流量使之略大于进水流量，以保持出水流量相对稳定，使其不受进水水温影响；同时使储水区保持基本稳定和水质的动态更新。

储水区有已达到设定温度的开水，通过混合和微量补水，自动稳定出水温度和流量；

所述温控探头位于所述控温区，用于采集所述控温区的水温信号；优选地，所述温控探头位于控温区中部、靠近出水管的下管壁。

所述控制单元根据水位电极采集到的水位的电信号控制进水电磁阀开启或关闭和控制加热单元加热；

具体地，根据第一水位电极采集到的安全水位的电信号控制进水电磁阀开启并开始进水(优选地，可以延时若干时间后开始进水)，根据第二水位电极采集到的最高水位的电信号控制进水电磁阀关闭并停止进水(优选地，可以延时若干时间后停止进水)。

所述控制单元还根据温控探头采集的水温信号调整加热单元的加热功率或控制进水电磁阀开启或关闭；

优选地，所述水位电极包括至少1个第一水位电极、1个第二水位电极，所述第一水位电极的下端高于加热单元的上端、低于出水管的下管壁、用于采集开水器热罐内的安全水位的电信号，所述第二水位电极的下端高于出水管的上管壁、用于采集开水器热罐内的最高水位的电信号；

第二水位电极伸入到开水器热罐内的长度(或最底端的位置)决定了开水器的容量，也决定了储水区的有效容量；

优选地，所述第一水位电极和第二水位电极均设置于所述开水器热罐顶端，其上端位于开水器热罐外、其下端位于开水器热罐内，且伸入到开水器热罐内的长度可上下调节。

优选地，所述开水器配置有若干不同长度的第一水位电极和第二水位电极，且第二水位电极伸入到开水器热罐内的长度可根据调整。

优选地，所述开水器还包括挡水板，所述挡水板位于开水器热罐内的进水口处、用于使进水管进入到开水器热罐的水水平方向均匀分布进入。

优选地，所述开水器还包括逆止阀，所述逆止阀设置于进水电磁阀和进水管的进水口之间，用于防止开水器热罐内的热水通过进水管逆流到纯水供水单元。

优选地，所述开水器还包括溢流管、用于溢水和排汽，所述溢流管位于所述水位电极控制纯水供水单元进水到开水器热罐内的最高水位的上部，用于防止最高水位异常时排出多余的水，并使热罐连通大气成为无压热罐。

优选地，所述突跳式温控器位于开水器热罐顶部，优选地，所述突跳式温控器可手动复位。设置于顶部方便安装，卫生安全。且安装于顶部可以防止加热单元干烧，突跳式温控器会采集顶部的温度，加热单元干烧时，突跳式温控器将顶部温度大于第四预设温度值的信号传送给控制单元，进而通过控制单元切断加热单元加热，开水器热罐冷却后所述突跳式温控器可手动复位。

优选地，所述开水器还设有显示单元，所述显示单元与控制单元连接；所述显示单元用于显示当前水温、进水状态、加热状态等。

优选地，还包括排水管，所述排水管的一端与进水管接通，另一端为排水口，所述排水管上设有手动开关球阀。

优选的，排水管的另一端与溢流管共同接通外部。

当开水器热罐内的水达到最高水位会停止进水，并且当加热到第二预设温度后，会停止加热，当长假待机时间超过预设的保质期后，可开启手动开关球阀，开水器热罐内的水会依次通过进水管、排水管排出。

本发明还提供一种双节流、精准即热型纯水开水器的加热方法，包括：

开水器第一次补水加热、待机、出水，工作过程分为三种状态：开机补水状态、待机状态、出水工作状态。

开机补水状态：

s1：接通电源、水源，第一水位电极未检测到水，控制单元根据第一水位电极采集到的未检测到安全水位的电信号控制进水电磁阀开启，进而控制纯水供水单元通过进水管向开水器热罐内开始进水；

s2：当第一水位电极检测到水时，控制单元根据第一水位电极采集到的检测到安全水位的电信号控制加热单元在延时第一预设时间后(优选的为60秒)开始加热；

延迟加热是为了进一步保证初始加热的安全水位高度，并主动避开高沸腾区水温，延时时间可以根据需要在控制单元预设；

s3：温控探头采集控温区的水温信号，当开水器热罐进水导致温控探头采集的水温信号对应的水温值小于第二预设温度值时，控制单元根据温控探头采集的水温信号控制加热单元继续加热；

s4：直到第二水位电极检测到水，控制单元根据接收的第二水位电极采集到的检测到最高水位的电信号控制进水阀延时第二预设时间后(优选的为3秒，保证电极在保温时始终与水接触，防止水热胀冷缩出现意外的脱离)关闭，进而控制向开水器热罐停止进水；

s5：停止进水后，当温控探头采集的水温信号对应的水温值大于等于第二预设温度值时，控制单元根据接收到的水温信号控制加热单元停止加热，进入待机状态；

待机状态：

开水器热罐停止进水、停止加热、也不出水。开水器热罐利用加热单元的余热处于自然保温状态，此时即使水温值低于第二预设温度值时也不会再加热；

出水工作状态：

s6：出水工作时，当第二水位电极检测不到水，控制单元控制进水电磁阀开启，进而控制纯水供水单元通过进水管向开水器热罐内开始进水；同时控制单元控制加热单元启动加热，从而边进水、边即热、边出水；

出水工作时温控探头会通过控制单元自动控温，具体如下：

当当前的水温值低于第一预设温度值时，控制单元根据接收到的水温信号控制进水电磁阀关闭，使水温加热上升；

当当前的水温值高于第二预设温度值时，控制单元根据接收到的水温信号控制加热单元减小加热功率甚至停止加热，使水温不再上升、自动降低；

通过上述对水温的双向控制，使水温稳定于第一和第二预设温度值之间，水温控制精度可达到±2℃。

当出水时，控温区即热后的进水须上升至上部的储水区混和后再出水，水温相对稳定的储水区吸纳、削平控温区流入的水的水温波动的幅度，从而实现更精准控温，使水温控制精度可达到±0.5℃。

当停止出水时，由于工作状态时出水流量略大于进水流量，故须继续进水直至补满储水区，控制单元控制进水电磁阀继续开启，进而控制纯水供水单元通过进水管向开水器热罐内继续进水，根据对应的水位和温度信号，重新执行s3-s5中对应的步骤，直至储水区恢复水位和控温区达到第二预设温度值；

s7：加热单元万一失控一直加热，当温控探头采集的水温信号对应的水温值大于第三预设温度值(优选地，为97℃)时，控制单元根据过热的水温信号控制加热单元立即停止加热；第三预设温度值还主动避开了高沸腾区，确保纯水临界沸腾。

与现有技术相比，本发明的有益效果:

1.可以预设出水温度，实现临界沸腾型即热。

可以预设出水温度(如90-95℃)和温控区自动控温，使出水水温主动避开97℃以上高沸腾区，从而消除了大量的汽化热能耗，又能得到用户需求的开水温度的目的。

2.通过双节流，实现精准即热。对开水器热罐进水节流(可根据不同的加热功率调节不同的进水流量)，保证了进水即热；同时对出水流量节流，保证了储水区的相对稳定存在并发挥精准即热作用。

3.综合了即热与储热的优势。充分利用用户打水间隙，通过即热不断补充、更新并建立水温、水量稳定的储水区；通过微量储水、储热，使出水时出水流量与水温相对稳定，改善了用户体验。

其储水区的容量可根据用户一次接水量的多少(用暖瓶或杯子)，通过调节上电极的长度来实现；

4.100％使用纯水(配备有大流量的反渗透净水机)，彻底净化水质，100％解决水垢的影响,保障饮水健康和运行可靠。

5.本发明采用的即热型开水器热罐容积根据水位电极伸入到热罐内的长度可调整，且可以根据一次用水量的大小按需设定，省电节能、操作简单方便。

6.本发明所用加热单元内置于外部有保温层的小型热罐中，釆用内加热方式，加热停止时可利用其罐内加热单元的高温余热进行较长时间保温，合理利用电热能耗。

7.突跳式温控器可以很好根据水温控制加热单元加热，当加热单元发生干烧时，也能根据开水器热罐顶部感应到的温度切断加热单元加热。

附图说明

图1为本发明双节流、精准即热型纯水开水器的结构示意图；

主要组件符号说明：

开水器热罐1、进水管2、出水管3、出水电磁阀4、进水电磁阀5、第一水位电极61、第二水位电极62、加热单元7、温控探头8、突跳式温控器9、进水节流装置10、出水节流装置11、溢流管12、逆止阀13、挡水板14、排水管15、手动开关球阀16。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。

实施例一，请参考图1，本发明提供一种双节流、精准即热型纯水开水器，所述开水器包括开水器热罐1、纯水供水单元、控制单元、进水管2、出水管3、出水节流装置11，以及与所述控制单元电连接的加热单元7、温控探头8、突跳式温控器9、进水电磁阀5、出水电磁阀4、用于采集开水器热罐1内的安全水位和最高水位的电信号的水位电极；

所述突跳式温控器9安装于开水器热罐1外表面，所述加热单元7设置于开水器热罐1内底部，所述进水管2从开水器热罐1底部进水，所述进水电磁阀5和进水节流装置10位于进水管2上，所述出水电磁阀4和出水节流装置11位于出水管3上，所述水位电极的下端位于开水器热罐1内；所述安全水位位于由加热单元7的上端和出水管3的下管壁之间形成的控温区；所述最高水位高于所述出水管3的上管壁，其与出水管3的下管壁之间形成储水区。加热单元7的上端以下为加热区。

所述进水节流装置10用于控制进水管2的进水流量以与加热单元7的加热功率在标准状态下匹配能实现即热；

优选地，所述出水节流装置11用于控制出水管3的出水流量使之略大于进水流量，以保持出水流量相对稳定，使其不受进水水温影响,同时使储水区保持基本稳定和水质的动态更新。

储水区有已达到设定温度的开水，通过混合和微量补水，自动稳定出水温度和流量；

所述温控探头8位于所述控温区，用于采集所述控温区的水温信号；优选地，所述温控探头8位于控温区中部、靠近出水管3的下管壁。

所述控制单元根据水位电极采集到的水位的电信号控制进水电磁阀5开启或关闭和控制加热单元7加热；

具体地，根据第一水位电极61采集到的安全水位的电信号控制进水电磁阀5开启并开始进水(优选地，可以延时若干时间后开始进水)，根据第二水位电极62采集到的最高水位的电信号控制进水电磁阀5关闭并停止进水(优选地，可以延时若干时间后停止进水)。

所述控制单元还根据温控探头8采集的水温信号调整加热单元7的加热功率或控制进水电磁阀5开启或关闭；

实施例二，在实施例一的基础上，所述水位电极包括至少1个第一水位电极61、1个第二水位电极62，所述第一水位电极61的下端高于加热单元7的上端、低于出水管3的下管壁、用于采集开水器热罐1内的安全水位的电信号，所述第二水位电极62的下端高于出水管3的上管壁、用于采集开水器热罐1内的最高水位的电信号；

第二水位电极62伸入到开水器热罐1内的长度(或最底端的位置)决定了开水器的容量，也决定了储水区的有效容量；

优选地，所述第一水位电极61和第二水位电极62均设置于所述开水器热罐1顶端，其上端位于开水器热罐1外、其下端位于开水器热罐1内，且伸入到开水器热罐1内的长度可上下调节。

优选地，所述开水器配置有若干不同长度的第一水位电极61和第二水位电极62，且第二水位电极62伸入到开水器热罐1内的长度可根据调整。

实施例三，在实施例一或实施例二的基础上，所述开水器还包括挡水板14，所述挡水板14位于开水器热罐1内的进水口处、用于使进水管2进入到开水器热罐1的水水平方向均匀分布进入。

实施例四，在实施例一或实施例二的基础上，所述开水器还包括逆止阀13，所述逆止阀13设置于进水电磁阀5和进水口之间，用于防止开水器热罐1内的热水通过进水管2逆流到纯水供水单元。

实施例五，在实施例一或实施例二的基础上，所述开水器还包括溢流管12、用于溢水和排汽，所述溢流管12位于所述水位电极控制纯水供水单元进水到开水器热罐1内的最高水位的上部，用于防止最高水位异常时排出多余的水，并使热罐连通大气成为无压热罐。

优选地，所述突跳式温控器9位于开水器热罐1顶部，优选地，所述突跳式温控器可手动复位。设置于顶部方便安装，卫生安全。且安装于顶部可以防止加热单元7干烧，突跳式温控器9会采集顶部的温度，加热单元7干烧时，突跳式温控器9将顶部温度大于第四预设温度值的信号传送给控制单元，进而通过控制单元切断加热单元7加热，开水器热罐1冷却后所述突跳式温控器9可手动复位。

实施例六，在实施例一或实施例二的基础上，所述开水器还设有显示单元，所述显示单元与控制单元连接；所述显示单元用于显示当前水温、进水状态、加热状态等。

实施例七，在实施例一或实施例二的基础上，还包括排水管15，所述排水管15的一端与进水管2接通，另一端为排水口，所述排水管15上设有手动开关球阀16。

优选的，排水管15的另一端与溢流管12共同接通外部。

当开水器热罐1内的水达到最高水位会停止进水，并且当加热到第二预设温度后，会停止加热，当长假待机时间超过预设的保质期后，可开启手动开关球阀16，开水器热罐1内的水会依次通过进水管2、排水管15排出。

本发明还提供一种双节流、精准即热型纯水开水器的加热方法，包括：

开水器第一次补水加热、待机、出水，工作过程分为三种状态：开机补水状态、待机状态、出水工作状态。

开机补水状态：

s1：接通电源、水源，第一水位电极61未检测到水，控制单元根据第一水位电极61采集到的未检测到安全水位的电信号控制进水电磁阀5开启，进而控制纯水供水单元通过进水管2向开水器热罐1内开始进水；

s2：当第一水位电极61检测到水时，控制单元根据第一水位电极61采集到的检测到安全水位的电信号控制加热单元7在延时第一预设时间后(优选的为60秒)开始加热；

延迟加热是为了进一步保证初始加热的安全水位高度，并主动避开高沸腾区水温，延时时间可以根据需要在控制单元预设；

s3：温控探头8采集控温区的水温信号，当开水器热罐1进水导致温控探头8采集的水温信号小于第二预设温度值时，控制单元根据温控探头8采集的水温信号控制加热单元7继续加热；

s4：直到第二水位电极62检测到水，控制单元根据接收的第二水位电极62采集到的检测到最高水位的电信号控制进水阀延时第二预设时间后(优选的为3秒，保证电极在保温时始终与水接触，防止水热胀冷缩出现意外的脱离)关闭，进而控制向开水器热罐1停止进水；

s5：停止进水后，当温控探头采集的水温信号对应的水温值大于等于第二预设温度值时，控制单元根据接收到的水温信号控制加热单元7停止加热，进入待机状态；

待机状态：

开水器热罐1停止进水、停止加热、也不出水。热罐利用加热单元7的余热处于自然保温状态，此时即使水温值低于第二预设温度值时也不会再加热；

出水工作状态：

s6：出水工作时，当第二水位电极62检测不到水，控制单元控制进水电磁阀5开启，进而控制纯水供水单元通过进水管2向开水器热罐1内开始进水；同时控制单元控制加热单元7启动加热，从而边进水、边即热、边出水；

出水工作时温控探头8会通过控制单元自动控温，具体如下：

当当前的水温值低于第一预设温度值时，控制单元根据接收到的水温信号控制进水电磁阀5关闭，使水温加热上升；

当当前的水温值高于第二预设温度值时，控制单元根据接收到的水温信号控制加热单元7减小加热功率甚至停止加热，使水温不再上升、自动降低；

通过上述对水温的们双向控制，使水温稳定于第一和第二预设温度值之间，水温控制精度可达到±2℃。

当出水时，控温区即热后的进水须上升至上部的储水区混和后再出水，水温相对稳定的储水区吸纳、削平控温区流入的水的水温波动的幅度，从而实现更精准控温，使水温控制精度可达到±0.5℃。

当停止出水时，由于工作状态时出水流量略大于进水流量，故须继续进水直至补满储水区，控制单元控制进水电磁阀继续开启，进而控制纯水供水单元通过进水管向开水器热罐内继续进水，根据对应的水位和温度信号，重新执行s3-s5中对应的步骤，直至储水区恢复水位和控温区达到第二预设温度值；

s7：加热单元7万一失控一直加热，当水温信号对应的水温值大于第三预设温度值(优选地，为97℃)时，控制单元根据过热的水温信号控制加热单元7立即停止加热；第三预设温度值还主动避开了高沸腾区，确保纯水临界沸腾。

与现有技术相比，本发明的有益效果:

1.可以预设出水温度，实现临界沸腾型即热。

可以预设出水温度(如90-95℃)和温控区自动控温，使出水水温主动避开97℃以上高沸腾区，从而消除了大量的汽化热能耗，又能得到用户需求的开水温度的目的。

2.通过双节流，实现精准即热。对开水器热罐进水节流(可根据不同的加热功率调节不同的进水流量)，保证了进水即热；同时对出水流量节流，保证了储水区的相对稳定存在并发挥精准即热作用。

3.综合了即热与储热的优势。充分利用用户打水间隙，通过即热不断补充、更新并建立水温、水量稳定的储水区；通过微量储水、储热，使出水时出水流量与水温相对稳定，改善了用户体验。

其储水区的容量可根据用户一次接水量的多少(用暖瓶或杯子)，通过调节上电极的长度来实现；

4.100％使用纯水(配备有大流量的反渗透净水机)，彻底净化水质，100％解决水垢的影响,保障饮水健康和运行可靠。

5.本发明采用的即热型开水器热罐容积根据水位电极伸入到热罐内的长度可调整，且可以根据一次用水量的大小按需设定，省电节能、操作简单方便。

6.本发明所用加热单元内置于外部有保温层的小型热罐中，釆用内加热方式，加热停止时可利用其罐内加热单元的高温余热进行较长时间保温，合理利用电热能耗。

7.突跳式温控器可以很好根据水温控制加热单元加热，当加热单元发生干烧时，也能根据开水器热罐顶部感应到的温度切断加热单元加热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。