專利名稱：自動(dòng)關(guān)閉及線性控制的多極板電熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總的來說涉及專用于熱水淋浴系統(tǒng)及供其他應(yīng)用的即熱式熱水器的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，更具體地說，本實(shí)用新型是關(guān)于一種浸入式平行板電極的電熱水器，該熱水器使用呈水平方向裝設(shè)的加熱器部件，該熱水器的設(shè)計(jì)使得只要關(guān)閉住淋浴水流控制閥，就可免除熱水器的過熱和水蒸發(fā)現(xiàn)象而無需關(guān)閉電源。因而，熱水器就不必使用昂貴的、具有大電流額定值的壓力觸發(fā)開關(guān)。利用設(shè)置在平板電極之間的非導(dǎo)電或絕緣材料板以及借助于機(jī)械裝置使該絕緣板向內(nèi)或向外移動(dòng)，從而可改變輸入功率及控制水溫。本實(shí)用新型的熱水器裝置的輸入功率可在最小值與最大值之間線性地控制。
一般浸入式的電熱水器使用平行板電極，并且利用水作為電流傳導(dǎo)媒體，因此能直接使水加熱。受加熱的水中通過的電流大小，主要取決于三個(gè)因素(1)水的導(dǎo)電率，電流大小與其成正比。水能傳電因?yàn)楹腥芙獾碾s質(zhì)及礦物鹽。因而，不同來源的水有不同的導(dǎo)電率。
(2)一對電極板直接與水接觸的有效面積，電流大小與其成正比。
(3)一對電極板之間的距離，電流大小與其成反比。這就是說，當(dāng)此距離增大，電流便減少；當(dāng)距離減小，電流便增加。
幾十年來，出產(chǎn)和銷售的各種供淋浴水加熱用的熱水器使用的是垂直安置的浸入式平行板電極。該熱水器為了能自動(dòng)關(guān)閉必須使用昂貴的開關(guān)器，這種開關(guān)器由壓力觸動(dòng)，具有大的電流容量。其他比較便宜的設(shè)計(jì)型式則使用手動(dòng)操作的開關(guān)。這種設(shè)計(jì)型式的熱水器的問題在于人們在關(guān)掉淋浴水流控制閥之前，必須先關(guān)掉該開關(guān)器，否則熱水器將過熱而使水蒸發(fā)。這樣會(huì)造成意外性的被熱水燙傷事故。此外，今日市場上所出售的熱水器不能以有效的方式控制供電的輸入功率，除非使用一種可切換的多對極板結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其中板電極距離是固定的。
使用多對平行板結(jié)構(gòu)的方案的主要缺點(diǎn)，就是需要很大的電流，達(dá)幾個(gè)安培之多。這需要使用一個(gè)昂貴的選擇開關(guān)器和多條線路，以便有效地變換熱水器的輸入功率。況且，選擇開關(guān)器局限于少數(shù)的轉(zhuǎn)接位置，這導(dǎo)致淋浴水流的溫度控制檔數(shù)很有限，并且當(dāng)水壓很低時(shí)，即使在最低的功率設(shè)定時(shí)也常會(huì)發(fā)生過熱的現(xiàn)象。
可切換的多對平行板熱水器的另一缺點(diǎn)是水的導(dǎo)電特性的變化。若以政府供水系統(tǒng)所供應(yīng)的水為基準(zhǔn)，則從深井和淺井提取的水，其導(dǎo)電率為上述基準(zhǔn)水源導(dǎo)電率的二倍或甚至四倍。如果按基準(zhǔn)水源的水所設(shè)計(jì)的熱水器在最低設(shè)定值時(shí)電流容量為5安培，而使用深水井及淺水井的供水時(shí)，該值將分別為10安培及20安培。這就需要按供水的來源而特別設(shè)計(jì)熱水器，并且人們需要首先確定水的類型，而后決定安裝那一種的熱水器。
鑒于上述市售的淋浴熱水器具有這些問題和缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種淋浴熱水器，其中使用簡化及低成本的方案，能自動(dòng)關(guān)閉而不必用手操作來關(guān)閉淋浴熱水器，同時(shí)能避免意外地被過熱的水燙傷。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的，是以低成本及靈活方便的方式來控制輸入淋浴熱水器的功率，本實(shí)用新型的熱水器能線性地控制輸入功率，其控制范圍從接近零值到最大值，并且無需為不同的水源而提供不同的熱水器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型體現(xiàn)為一種自動(dòng)關(guān)閉及線性控制的多極板電熱水器，包括箱體、基板、蓋子、由一個(gè)板電極組件及一個(gè)絕緣板組件構(gòu)成的熱水器組件、電源開關(guān)器、水流控制閥、入水口連接器和出水口連接器、以及入口彎頭和出口彎頭，其特征在于，所述熱水器組件水平地裝設(shè)于所述箱體內(nèi)的最上部分；所述箱體與所述入口彎頭相結(jié)合的部分設(shè)有貫通箱壁的上洞孔和下洞孔；所述箱體及所述蓋子在與所述出口彎頭相結(jié)合的部位設(shè)有貫通箱壁和蓋壁的空氣通道及水道，所述空氣通道位于所述熱水器組件的上方，所述水道位于所述空氣通道的下方，它們在共同的流出洞口相會(huì)合；所述電熱水器還包括與所述絕緣板組件相聯(lián)接的一個(gè)齒條傳動(dòng)裝置、一個(gè)與該齒條傳動(dòng)裝置相嚙合的正齒輪、一個(gè)與該正齒輪同軸連接的傳動(dòng)軸、以及架設(shè)該齒條傳動(dòng)裝置并使之可在其上滑動(dòng)的一個(gè)構(gòu)架。
本實(shí)用新型的其他目的及優(yōu)點(diǎn)，可以通過下列的詳細(xì)說明加上附圖的內(nèi)容而更加明了和清楚。


圖1A是水平向裝設(shè)的具有五個(gè)板電極的熱水器的示意圖，其中電極板間的距離固定，并可通過可調(diào)節(jié)的隔離板從而控制功率輸入。熱水器通過所示的開關(guān)器E與供電線路L1及L2相連接。
圖1B是具有兩種控制輸入功率方式的雙板電極熱水器的示意圖，其中示出了板電極距離的調(diào)節(jié)，和隔離板插入板電極之間的插入量調(diào)節(jié)這兩種方式。
圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的淋浴熱水器的正面視圖，該熱水器的外蓋已除去，以便展示各部件的設(shè)置情形。
圖3是熱水器的正面剖視面，展示各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及裝配情形和熱水機(jī)的架設(shè)形狀，以及電源功率的控制裝置。
圖4是同一熱水器裝配情形的頂視剖視圖，其中展示了電源功率控制裝置。
圖5A顯示了熱水器架設(shè)在外殼中的詳細(xì)情形；而圖5B是五板電極熱水器的詳細(xì)構(gòu)造示意圖。
圖6A展示了水平極板的作用，而圖6B展示輸入功率如何由隔離板來控制；圖6C展示了改變板電極距離而控制輸入功率的作用。
在各附圖中，相同的部件是以相同的編號來表示的。如
圖1A所示，可以看見這種自動(dòng)關(guān)閉及線性控制的多極板電熱水器基本上是一種其電極板沿水平向設(shè)置的熱水器，它通過圖中表示的開關(guān)器E與電源線路L1及L2連接。通過一個(gè)機(jī)械裝置可以手動(dòng)地移動(dòng)其中的絕緣板組件6，從而使功率輸入得到直線式的控制。本實(shí)用新型所使用的另一種用以控制功率輸入的方式是通過一種機(jī)械裝置來調(diào)節(jié)極板之間的距離，這二種方式都可以應(yīng)用在同一熱水器中，如
圖1B所示。采取這二種控制功率輸入的方式，本實(shí)用新型可適用于各種情況，無論水的類型或水源如何，而不必為每一種水源或水的類型特別設(shè)計(jì)熱水器。
作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的淋浴熱水器的完整的組裝情況，圖示于圖2之中。其組成部分包括整體的熱水器組件A；金屬基板B，熱水器中各互相聯(lián)接的部件都裝設(shè)在該金屬基板之上；淋浴出水口連接器C；黃銅材料制成的入水連接器D，該連接器D與一個(gè)彎曲的銅管23焊接在一起，該銅管與一個(gè)塑料彎頭22互相緊配合；一個(gè)塑料的出口彎頭20，它一端與一條彎曲的銅管21互相緊配合，而另一端則與出水口連接器C互相緊配合；一個(gè)在
圖1中已示明的雙極開關(guān)器E，裝設(shè)在一個(gè)金屬的開關(guān)器承托器上；帶有非焊接連接頭25的兩條導(dǎo)線26，用以將開關(guān)器和熱水器上的端頭30(見圖4所示)連接起來；以及一條電纜G和一個(gè)電纜緊固件H。熱水器的接地由一條接地線I連接到彎曲的銅管21和黃銅制的入水口連接器上而實(shí)現(xiàn)。
圖3和圖4展示了熱水器A的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及組裝，其中，平行的板電極熱水器組件5水平地固定在熱水器安裝箱體1的最上端。一絕緣板組件6與一個(gè)齒條傳動(dòng)裝置8借助于一個(gè)平頭螺栓7連接起來，因而可以通過旋動(dòng)與傳動(dòng)軸10連接在一起的旋鈕29(見圖4)使該絕緣板組件6向內(nèi)或向外移動(dòng)，該傳動(dòng)軸10與正齒輪9同軸連接，而正齒輪9則驅(qū)動(dòng)齒條傳動(dòng)裝置8使其在構(gòu)架12上滑動(dòng)。一個(gè)蓋子2通過螺栓及螺帽3與箱體1緊固在一起，并由橡膠襯墊4適當(dāng)?shù)孛芊?，蓋子2的一個(gè)重要部分是空氣通道14及水道15，它們在共同的流出洞口16相會(huì)合，蓋子2亦作為控制裝置的構(gòu)架，在這構(gòu)架上，帶有外螺紋的軸襯27(見圖4所示)支承著傳動(dòng)軸10，在此，如圖4所示還裝設(shè)有O形的圈封11和軸襯螺帽28。還設(shè)有由不銹材料制成的一個(gè)銷子32，用以避免傳動(dòng)軸從軸襯內(nèi)被拔出去，蓋子的另一個(gè)重要部分為輸出管接頭19。在這個(gè)輸出的管接頭上，以壓固方式裝設(shè)一個(gè)塑料的出口彎頭20。
圖5A和5B顯示熱水器架設(shè)在外罩上的細(xì)節(jié)。熱水器組裝件借助于支撐翼1B而架設(shè)并緊固在箱體上，該支撐翼沾整個(gè)極板的長度上分布。襯墊1C牢固地固定著極板，保持極板之間的距離。外罩有二個(gè)為如圖4所示的熱水器的端頭30而設(shè)的狹縫孔1A，并且將其封上耐高溫的環(huán)氧樹脂材料31(圖4)。
設(shè)置水平向的極板的作用可由圖6A顯示，當(dāng)淋浴水流控制閥打開時(shí)，水(由圖中的直線狀箭頭代表)就通過上、下洞孔17及18進(jìn)入箱體內(nèi)，要使熱水器能全面?zhèn)鳠?，箱體內(nèi)必須充水直至U的高度。要達(dá)到這個(gè)地步，在U高度處設(shè)有空氣通道14，這個(gè)空氣通道14位于最上端的極板之上，為的是使困在里面的空氣能出來，(這些空氣由圖中彎曲的箭頭代表)，由于通道14比通道15小得多，大部分的熱水向下流而與貯水器13(見圖5A所示)中的水混合在一起。當(dāng)水不斷流動(dòng)時(shí)，溫度達(dá)到穩(wěn)定值，該溫度值由水流入量以及絕緣板(該絕緣板在圖6A中被省略而未示出)位置的設(shè)定而控制的熱水器電流來決定，因而絕緣板的位置控制熱水器的功率輸入。
上洞孔17在水平極板的設(shè)置方式中起重要的作用，當(dāng)水被加熱后，將被困在水平板之間的和溶解在水中的空氣釋放出來，這將影響水的導(dǎo)電率從而減小熱水器的電流。進(jìn)入上洞孔17的水形成一種端流，從而將困在極板之間的空氣驅(qū)送至通道14，這種作用保持住由本實(shí)用新型的電源功率控制系統(tǒng)所設(shè)定的電流。
當(dāng)關(guān)閉淋浴水流控制閥時(shí)，板電極之間的水快速加熱升溫直至沸點(diǎn)，而其中一部分水變成水蒸氣，產(chǎn)生壓力而將熱水往下驅(qū)趕使之與貯水器13的溫水混合起來，而從通道15流出來直至出口洞孔16。當(dāng)水蒸氣與溫水混合而消失時(shí)，它在加熱箱體內(nèi)造成真空，而通過洞孔16及通道14從外面吸取空氣。出口管道中的一部分水被吸回?zé)崴?，但已不能達(dá)到U高度水平了。它再被加熱，而其中一部分變成水蒸氣，造成壓力往下驅(qū)壓，并與貯水器的水混合，然后被排出。這種過程一直循環(huán)，直至水位降到熱水器中的L高度之下。于是熱水器自動(dòng)關(guān)掉。在這設(shè)置的情形之下，水蒸氣絕不會(huì)逸出加熱箱體，因?yàn)樗羝偸呛退旌?，而從熱水器出來的水的溫度不能達(dá)到非常高的溫度，因?yàn)橘A水器內(nèi)的貯水量為熱水器部分的貯水量的三倍。然而，貯水器內(nèi)的水現(xiàn)在的水溫比穩(wěn)態(tài)值較高。當(dāng)淋浴水流控制閥再打開時(shí)，有較大的水量流過洞孔18，因?yàn)樵摱纯妆榷纯?7更大，進(jìn)入的水將與貯水器的熱水混合起來，以降低溫度，然后從熱水器出來。淋浴用水的水溫就比以前溫度較高，但逐漸返回到穩(wěn)態(tài)值。
圖6B說明使用絕緣板控制功率的基本作用。由于水是導(dǎo)電媒體，電流與板電極X和Y的有效面積成正比，這里板電極X和Y是直接與水接觸的。然而，被絕緣板擋住的板電極部位并不能傳導(dǎo)，而不受阻礙的部位的傳導(dǎo)作用加強(qiáng)，如圖中箭頭所示。通過增減電極受阻礙的范圍，可以線性地增減電流。
這種控制電流功率的方法在控制水溫方面是有效的，因?yàn)樗蔷€性的。另一種控制熱水器電源輸入功率方法是通過控制X板和Y板的距離而實(shí)現(xiàn)的，如圖6C所示。當(dāng)極間距離被拉長時(shí)，電流減少，但不是線性關(guān)系。這種方案是用以在使用不同類型的水或水源時(shí)改變熱水器的輸入功率，以免為每一種類型的水或水源而設(shè)計(jì)一種熱水器。使用上述二種方案，熱水器可適用于各種類型的水。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)關(guān)閉及線性控制的多極板電熱水器，包括箱體、基板、蓋子、由一個(gè)板電極組件及一個(gè)絕緣板組件構(gòu)成的熱水器組件、電源開關(guān)器、水流控制閥、入水口連接器和出水口連接器，以及入口彎頭和出口彎頭，其特征在于，所述熱水器組件(5)水平地裝設(shè)于所述箱體(1)的最上部分；所述箱體(1)與所述入口彎頭(22)相結(jié)合的部分設(shè)有貫通箱壁的上洞孔(17)和下洞孔(18)，所述箱體(1)與所述蓋子(2)在與所述出口彎頭(20)相結(jié)合的部位設(shè)有貫通箱壁和蓋壁的空氣通道(14)及水道(15)，所述空氣通道(14)位于所述熱水器組件(5)的上方，所述水道(15)位于所述空氣通道(14)的下方，它們在共同的流出洞口(16)相會(huì)合；所述電熱水器還包括與所述絕緣板組件(6)相聯(lián)接的一個(gè)齒條傳動(dòng)裝置(8)、一個(gè)與該齒條傳動(dòng)裝置(8)相嚙合的正齒輪(9)、一個(gè)與該正齒輪(9)同軸連接的傳動(dòng)軸(10)、以及架設(shè)該齒條傳動(dòng)裝置(8)并使之可在其上滑動(dòng)的一個(gè)構(gòu)架(12)。
專利摘要一種自動(dòng)關(guān)閉及線性控制的多極板電熱水器，主要包括箱體、由板電極組件及絕緣板組件構(gòu)成的熱水器組件。熱水器組件水平裝設(shè)于箱體內(nèi)最上部，箱體內(nèi)在進(jìn)水端口設(shè)有上、下二孔洞，在出水器端設(shè)有水道及空氣通道；熱水器還具有與絕緣板組件相聯(lián)接以便帶動(dòng)其可相對于電極板位移的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
文檔編號F24H1/10GK2145948SQ9320058
公開日1993年11月10日 申請日期1993年1月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月2日
發(fā)明者李天壽 申請人:李天壽