[发明专利]即时沸腾热水系统

说明书

提供一种用于出水沸水的即时沸腾热水系统，该系统包括与供水装置流体连通的第一储水水箱、与第一储水水箱流体连通的加热装置、以及与加热装置流体连通的出水口；其中，该第一储水水箱还包括用于加热来自供水装置的水的第一加热元件；该加热装置还包括高热质体和延伸穿过该高热质体以从第一储水水箱中汲水的通路；该系统还包括与第一储水水箱的出口管道相连接的膨胀舱，该膨胀舱内设置有用于使所述第一储水水箱和所述加热装置进行流体连通的文丘里管；第一储水水箱和加热装置还包括真空夹套和隔热材料以进行隔热。

技术领域

本项发明涉及即时沸腾热水系统，该发明包括但不局限于供应沸水的即时沸水加热系统。

背景技术

目前，市面上有很多不同品牌的即刻沸水加热设备。所有这些产品的目的都是让使用者可以随时获取用于制作例如茶和咖啡等热饮的沸水，而不需要等待热水壶烧开。首先，由于便捷，这些设备会在一些办公室和工作场所受欢迎，同时，还能确保员工不需要浪费时间在等待热水壶烧开。

市场上大部分此类型的设备都是依靠电热元件加热储水腔室或水箱里的水，使其煮沸或接近煮沸的温度。在标准海平面，大气压力和温度下，水的沸点在100℃。大部分商用设备，如果采用非密封式储水箱，其加热温度刚好低于 100℃，如果采用增压式储水箱，这些设备加热温度则刚好高过100℃。

非密封式系统中的水在海拔越高时，沸点越低。由于水的沸腾温度，随气压和海拔高度而变化，因此很难找到一种解决方案可以适用于地球任何地区。为了解决这一问题，一些比较复杂的设备采用内置校准系统，用来判断设备在安装时的本地沸点，并用此沸点时候的温度作为未来对设备操作设定点的参考，通常将设定点设置为低于当地沸腾温度1℃到3℃。其他设备往往只是简单的采用调低设备最低预期沸腾点值的办法，这往往导致最后加热出来的温度低于海平面条件下最佳温度值。

增压型设备的系统允许将储水水箱中水温提高到高于正常沸点的温度，从而避免此类问题，但是这种系统也有很多设计上的缺点和不足。其中一个缺点就是，当水被从压力容器中释放出来后，因为温度远高于正常沸点，出水夹杂着大量的蒸汽和气泡，增加了使用者被烫伤的危险。另一个缺点就是将水温加热到超过沸点会造成额外的能量损耗，这是没有必要的，并且浪费资源。此外，制造出一款压力容器对设备会有额外的安全要求。并且，大量的水在系统释放压力和出水时被浪费。大量的水瞬间被转换成蒸汽，最后被释放入了大气中造成了浪费。

许多设备另一个共同的缺点是，当水温加热到接近沸点时，能量的损耗和温度的提升并不是成线性关系。当水被加热到接近沸点时，温度每提升一度，需要的能量也随之增加。原因是当水温接近沸点时，从液相向气相的转换需要额外的能量，而这些额外的能量又不能改变原来的温度，只有当所有液体都转换为气体后，温度才会再开始上升。所以当水被加热接近沸点时，一些能量会转换成为小气泡或蒸汽而没有显著增加整体的温度，因此冒泡现象开始发生在水温接近沸点的时候。

沸水加热设备的另一个问题是在硬水地区储水箱和加热元件上所形成的水垢。这需要定期的维护，以及在加热元件上加涂绝缘层。绝缘层会减少加热元件的效率，导致需要更多的电能来实现相同的结果，同时，加热元件的寿命也被降低了。

一些设备会将沸水从储水箱中抽出，由于水的温度接近沸点，这可能会导致泵内气蚀，造成水流不足或输水不畅。

有两种主要方法可以将沸腾的水输送到水龙头，一个简单的版本就是采用“推压式”系统，用冷水挤压热水使之流出。这是一种简单的概念，一般通过一个电磁阀控制，但是，这种办法最大的问题在于，出来多少沸水就意味着有多少冷水被混合进储水水箱。这种简单的系统有两个主要缺点。一是出水的速率等同于冷水进入储水水箱和沸水混合的速率。这会导致储水水箱里储存的沸水温度快速下降，造成出水的温度也会大幅度的降低，这种情况在高利用率的产品中更常见。第二个缺点是这种系统通常会将水留在从储水水箱到水龙头的管道里，管道里的水在环境空气温度的影响下逐渐变冷，因此当下一次需要沸水打开沸水龙头时，这部分冷水会比沸水更先流出。熟悉这种问题的用户通常会在需要将沸水冲入杯或壶中前打开龙头排出这一部分冷水。