專利名稱：具有分層隔熱室的節能安全電熱水器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電熱水器，尤其是一種可以抑制熱量外溢并有助于保證使用安全的節能電熱水器，屬于家用電器技術領域。
背景技術：
電熱水器是廣泛使用的家用電器，其基本構成為保溫儲水內膽上制有汲水口和放水口，膽內安裝電加熱器件，汲水口和放水口分別與汲水管和放水管相連。申請人注意到，電熱水器在使用中普遍存在熱水器進水管發燙的現象。經試驗分析發現，現有電熱水器在加熱升溫過程中，內膽中的儲水隨溫度升高而體積膨脹，結果將逐漸從汲水口外溢。通常，電熱水器的溫控精度為4℃，當內膽中的水溫低于設定溫度時，電加熱器件通電加熱，達到設定溫度后停止加熱，溫升幅度4℃，結果遠離汲水口2米范圍汲水管內的水溫達到49℃(120)。這樣，因無保溫措施的汲水管對外散熱，將導致無畏的熱量損耗，不利于節能。
事實上，目前用戶使用電熱水器時最為關注的是節能和安全兩大問題。現有熱水器在這兩方面分別采取了一些有效舉措。例如，為了節能，申請日為2002.02.28、申請號為02226038.2的中國專利公開了一種節能電熱水器，其加熱裝置包括電發熱板和與進、出水管連通的過水通道，電發熱板呈平板或卷狀，兩端與電極連接，中間夾碳素纖維絲、布或紙并用環氧樹脂固化的玻璃鋼，雙面散熱。卷狀發熱板的卷芯與出水管連通，最外層與次外層卷層形成的走水道與進水管連通，發熱板對包裹其中的介質直接加熱。由于以直熱方式加熱，因此熱效率高，節能效果顯著。又如，為了安全，申請日為2001.12.19、申請號為01135300.7的中國發明專利公開了一種防觸電式電熱水器本，它包括外殼、內膽，進出水管、出水襯管和進水襯管，進水襯管為絕緣管，其管體內藏設置于內膽腔中，增加了水流路線的曲折長度，使進水襯管進水口至出水口的長度L達到L＞53r2安全長度的要求。
然而，現有節能電熱水器均未能針對上述現象采取措施，因此依然存在節能的“盲點”；而采取了安全措施的電熱水器不僅未能抑制上述現象，反而有可能加劇這一現象——例如以上的01135300.7專利，由于其內置絕緣管襯管的內口處于內膽中較高位置，因此從進水口溢出的水溫更高。
發明內容
本發明的目的是針對以上現有技術存在的問題，提出一種具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，從而既可抑制加熱過程中熱水外溢導致的熱損耗，又能利用水電阻起到安全阻隔作用。
為了達到以上目的，本發明具有分層隔熱室的節能安全電熱水器在保溫儲水內膽上制有汲水口和放水口，膽內安裝電加熱器件，其改進之處是還包括位于內膽外部的分層隔熱室，所述分層隔熱室的容積大于等于電熱水器加熱設定溫升時的內膽儲水膨脹體積，所述分層隔熱室設有與外界水源連通的進水口和與內膽汲水口連通的出水口，所述進水口和出水口之間水流通道的水電阻大于等于在使用電壓下達到安全標準的阻值。
以上內膽儲水膨脹體積可以根據如下熱力學公式計算得出ΔV＝Δt*ξ*V (1)上式中ΔV——內膽儲水膨脹體積Δt——加熱設定溫升，其數值根據所需溫控精度確定ξ——內膽儲水熱膨脹系數
V——內膽額定容積在此基礎上，根據具體電熱水器的內膽結構特點，可以靈活設定相應分層隔熱室的結構尺寸。
上述進水口和出水口之間水流通道的水電阻可以根據以下公式計算得出R=L×ρr2π---(2)]]>上式中R——進水口與出水口之間水流通道的水電阻L——進水口與出水口之間水流通道長度r——進水口與出水口之間水流通道的當量半徑ρ——水的電阻率，通常取1300在此基礎上，根據分層隔熱室的具體結構，可以靈活設定進水口與出水口的相對位置以及連通結構。
采用本發明的結構后，當電熱水器加熱升溫時，由于分層隔熱室內的水溫不直接受加熱器件的影響，較好的保持熱水在上、冷水在下的分層狀態，因此內膽中的儲水隨溫度升高而逐漸膨脹后，將通過汲水口對分層隔熱室產生壓力，將其中的冷水由出水口壓出，而將具有一定溫度的熱水儲存在隔熱室內，熱水器外的進水管溫度明顯降低，不再發燙。當用水時，儲存在分層隔熱室的熱水重新進入內膽得到利用，因此減少了熱量的損耗，節省了能源。與此同時，由于分層隔熱進水口與出水口之間水流通道的水電阻可以將使用電壓降低到安全電壓，因此可以合理利用水流自身的電阻隔離漏電電流，確保使用者的安全。由此可見，本發明在采取抑制熱水外溢節能措施的同時，還合理兼顧了安全問題，從而一舉兩得。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明實施例一的結構示意圖。
圖2為本發明實施例二的結構示意圖。
圖3為本發明實施例三的結構示意圖。
圖4是對圖1實施例進行測試的測溫點分布示意圖。
圖5是對圖1實施例80L具有分層隔熱室進行測試的溫度曲線圖。橫坐標t為時間，縱坐標T為溫度，TH是環境溫度，T1、T2分別為分層隔熱上、下的溫度。
圖6是對80L沒有分層隔熱室進行對比測試的溫度曲線圖。橫坐標t為時間，縱坐標T為溫度，TH是環境溫度，TS是設定溫度。
圖7為本發明實施例四的結構示意圖。
圖8為本發明實施例五的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例一本實施例具有分層隔熱室的節能安全電熱水器如圖1所示，臥式保溫儲水內膽1安裝在外殼7內，其基本結構與現有技術相同，底部制有汲水口6和放水口2，內膽中安裝電加熱器件，周圍包覆發泡塑料保溫層。內膽1下方的保溫層內嵌裝固定絕緣材料制作的水平狀分層隔熱室4，該分層隔熱室的容積ΔV為0.2L。該電熱水器內膽的額定容積為80L，水的熱膨脹率為0.06％，該電熱水器的溫控精度為4℃，因此ΔV根據以下計算得出ΔV＝Δt*ξ*V＝4*0.06％*80＝0.192L其中，加熱設定溫升Δt本實施例根據溫控精度確定為4℃。必要時，也可以根據需要設定為2℃。
分層隔熱室4的一端設有用于接外界水源的進水口5和與內膽汲水口6連通的出水口3。進水口5位于分層隔熱室4一端下部，出水口3位于分層隔熱室4此端上部，接位于分層隔熱室4中水平絕緣隔熱管的一端，該隔熱管的另一端開有出水孔，因此水流形成了迂回流道。實際設計時，分層隔熱室與隔熱管產生的迂回水流通道長度L和其當量直徑r的關系滿足L/r2＞53.2，因此可以使進水口與出水口之間的水電阻達到22000Ω(根據R=L×ρr2π=53.2*1300/3.14]]>計算得出)，這樣即使內膽中的電加熱器件漏電，由于水電阻的阻隔作用，當使用電壓為220V時，進水口處的漏電流將小于10毫安。
實驗表明，采用本實施例結構的電熱水器加熱后，由于分層隔熱室容積可以儲存膨脹的熱水，其內部的水溫分層隔離作用有效抑制熱量從進水口外溢，因此進水口鄰近的汲水管水溫降低到24℃(75)，明顯低于原先的49℃(120)(參見圖4、5、6有關對比實驗的圖示)，結果可以顯著減少熱損耗，節省能源。同時，由于分層隔熱室中形成的絕緣迂回流道的作用，還可以在電加熱器件出現漏電以外時，借助水電阻的阻隔效應，確保使用安全。
實施例二本實施例具有分層隔熱室的節能安全電熱水器如圖2所示，與實施例一相比，其結構上的特點是位于內膽1下方分層隔熱室4呈直立狀，進水口5和出水口3分別位于分層隔熱室4的下端和上端，因此分層隔熱效果更好。此外，進水口5和出水口3分別接位于分層隔熱室4內的U形絕緣隔熱管，分層隔熱室與隔熱管產生的迂回水流道長度L和其當量直徑r的關系滿足L/r2＞53.2，因此可以使進水口與出水口之間的水電阻達到22000Ω，這樣即使內膽中的電加熱器件漏電，由于水電阻的阻隔作用，當使用電壓為220V時，進水口處的漏電流將小于10毫安，更為安全。
實施例三本實施例具有分層隔熱室的節能安全電熱水器如圖3所示，與前述實施例二相比，其結構上的特點是分層隔熱室4位于內膽1上方，進水口5和出水口3位于分層隔熱室4的底部。其中，出水口3接垂直位于分層隔熱室4內的隔熱管，同時接由汲水口插至內膽下部的絕緣內管，這樣更有利于發揮分層隔熱效應，并進一步保證安全。
實施例四本實施例具有分層隔熱室的節能安全電熱水器如圖7所示，與實施例一的結構基本相同，不同之處是分層隔熱室4的進水口5設置在與出水口相對的另一端，且與分層隔熱室內的另一根隔熱管連通，從而使兩根隔熱管在分層隔熱室內形成S形迂回水流通道。
實施例五本實施例具有分層隔熱室的節能安全電熱水器如圖8所示，與實施例二的結構較為接近，不同之處是分層隔熱室4內的兩根隔熱管呈直管狀，分別套有形成反向回流的外套管，從而在分層隔熱室內形成反復迂回的水流通道。
需要說明的是，以上實施例是非限制性的。除上述實施例外，本發明還可以有許多變化實施方式。例如，分層隔熱室的形狀和相對于內膽的位置可以有各種變化，外部可以進一步采取諸如部分或全部加保溫層之類的保溫措施，隔熱管的形狀也可以是L、M、Ω等各種曲折形狀，進水口與出水口的連接結構可以螺紋、焊接等各種形式。總之，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，在保溫儲水內膽上制有汲水口和放水口，膽內安裝電加熱器件，其特征在于還包括位于內膽外部的分層隔熱室，所述分層隔熱室的容積大于等于電熱水器加熱設定溫升時的內膽儲水膨脹體積，所述分層隔熱室設有與外界水源連通的進水口和與內膽汲水口連通的出水口，所述進水口和出水口之間水流通道的水電阻大于等于在使用電壓下達到安全標準的阻值。
2.根據權利要求1所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室中裝有隔熱管，所述分層隔熱室與隔熱管產生的迂回水流通道長度L和其當量直徑r的關系滿足L/r2＞53.2。
3.根據權利要求1所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述加熱設定溫升大于等于2℃。
4.根據權利要求2所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述內膽外固定絕緣材料制作的分層隔熱室，所述分層隔熱室至少部分裝有保溫層。
5.根據權利要求4所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈水平狀安裝在內膽下方，一端的下部和上部分別設有進水口和出水口，所述出水口接位于分層隔熱室中水平絕緣隔熱管的一端，所述隔熱管的另一端開有出水孔。
6.根據權利要求4所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈水平狀安裝在內膽下方，左右兩端分別設有進水口和出水口，所述進水口和出水口分別與隔熱室內的兩根水平隔熱管連通。
7.根據權利要求4所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈直立狀安裝在內膽下方，所述進水口和出水口分別位于分層隔熱室的下端和上端，分別接位于分層隔熱室內的U形絕緣隔熱管。
8.根據權利要求4所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室呈直立狀安裝在內膽下方，所述進水口和出水口分別位于分層隔熱室的下端和上端，分別接分層隔熱室內的兩根隔直立隔熱管，所述兩隔熱管外分別套有形成反向回流的外套管。
9.根據權利要求2所述具有分層隔熱室的節能安全電熱水器，其特征在于所述分層隔熱室位于內膽上方，所述進水口和出水口位于分層隔熱室的底部，所述出水口接垂直位于分層隔熱室內的隔熱管，同時接由汲水口插至內膽下部的絕緣內管。
全文摘要
本發明涉及一種可以抑制熱量外溢并有助于保證使用安全的節能電熱水器，屬于家用電器技術領域。該電熱水器在保溫儲水內膽上制有汲水口和放水口，膽內安裝電加熱器件，其改進之處是還包括位于內膽外部的分層隔熱室，分層隔熱室的容積大于等于電熱水器加熱設定溫升時的內膽儲水膨脹體積，分層隔熱室設有與外界水源連通的進水口和與內膽汲水口連通的出水口，進水口和出水口之間水流通道的水電阻大于等于在使用電壓下達到安全標準的阻值。采用本發明的結構后，可以減少熱量損耗，節省能源。與此同時，可以確保使用者的安全，從而一舉兩得。
文檔編號F24H1/20GK1844780SQ20061004027
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月12日 優先權日2006年5月12日
發明者萬華新, 雷歐.克偌派爾, 邱步, 洪峰 申請人:艾歐史密斯(中國)熱水器有限公司