专利名称：太阳能热泵热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热泵热水器，确切地说是一种太阳能热泵热水器。
背景技术：
现有的各类太阳能热泵热水器，一类是利用太阳能加热热泵蒸发器外的传热介 质，希望以此提高热泵的制热效率，另一类是利用热泵对太阳能水箱进行铺助加热，以便提 高太阳能出热水的品质，但是其实际的工作效果都不理想。
发明内容本实用新型的目的，是提供了一种太阳能热泵热水器，它利用热泵和太阳能直接 为热水箱供热，可最大限度地发挥热泵和太阳能供热的作用，实际应用效果较好，可解决现 有技术存在的问题。它还采用超声波水位探测器进行热水器水箱的水位探测，可以准确的 探测水箱水位，可以使热泵热水器对热水器水箱中的水进行精确的补水、加热、出水控制。 从而可大大提高热泵热水器的出水比例和热水品质。与使用压力水位传感器的水位变送器 相比，可以大幅降低热水器的制造成本；另外，它使用自动水泵进行出水输送，无需借助自 来水的水压将热水器水箱内的热水顶出，使热水流出同时防止冷水进入水箱，确保水箱内 部水温的按要求做到恒定，从而，使用户可以得到高品质的热水，在水箱容积相同的情况下 可以大大的提高热水器的出水量，经多次试验验证用本发明所述的太阳能热泵热水器，在 水箱水温降IO度的条件下，按水箱容积比出水率可以达到110%以上，而目前热泵热水器 国家标准规定的在温度降10度的条件下出水率只有69%左右。所以，该发明可以使热泵热 水器的出水率提高41%，在当前的技术经济条件下对节约能源、建设节约型社会具有巨大 的技术、经济和社会有意义。 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的太阳能热泵热水器，包括热泵机 组，热泵机组由压縮机、蒸发器、四通换向阀、节流装置和冷凝器连接构成，冷凝器的外周安 装水箱，水箱上安装进水管和出水管，水箱内安装换热盘管，换热盘管通过太阳能出液管和 太阳能进液管与太阳能集热器连接。 为进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案实现水箱内安装限 位架，限位架的一端与水箱侧壁连接，限位架与水箱之间构成空间，水箱内安装出水软管， 出水软管的上端安装浮球，出水软管的下端与出水管，出水软管的上端穿过空间。水箱的顶 部安装超声波水位探测器，水箱内安装反射导向管，反射导向管位于超声波水位探测器正 下方。反射导向管的下端靠近水箱的底部。进水管上安装电磁阀和进水温度传感器，出水管 上安装水泵，水箱上设置排气孔。出水管上装有第一电磁阀和引流水管，引流水管位于第一 电磁阀和水泵之间，引流水管上安装第二电磁阀。出水管上安装水流开关，水流开关位于引 流水管和水泵之间。水箱内安装螺旋导轨，螺旋导轨与水箱侧壁之间安装出水软管，出水软 管的上端安装浮球，浮球通过吊链与出水软管的上端连接，出水软管的下端与出水管连接。 水箱内安装水箱温度传感器。水泵是自动水泵。
3[0006] 本实用新型的积极效果在于它可实现太阳能和热泵分别加热或同时加热，能够 最大限度的确保热水器出热水的品质，另外，它可根据日照情况，采用不同的加热方式，能 最有效地节省能源。它还安装有螺旋形的导轨，出水软管介于导轨和水箱壁之间，出水管上 方通过吊链装有浮球，一方面可确保出水管始终处于水箱内的上层水面，可输出高品质的 热水，另一方面，螺旋形导轨和吊链可有效地限制出水软管和反射导向管之间缠绕，减小运 动磨擦力，使浮球随水位及时上下移动。它利用超声波水位探测器替代现有的水位开关和 压力传感器检测热水器水箱内的水位，可降低热水器整体的制造成本，同时又可提高水位 检测的精度；它利用超声波水位探测器与电磁阀和水泵联动控制，可控制热水器水箱的出 水、进水和加热情况，使热水器的出热水完全脱离自来水系统的水压，确保水箱内水温在用 户用水过程中的按设计要求保持恒定，使用户可获得高品质的热水，提高热泵热水器的出 水量和水箱利用率。本实用新型还具有结构简洁紧凑、使用简便、出水温度稳定的优点。
图l是本实用新型的结构示意图；图2是热水器水箱的结构示意图，图中水箱内安 装螺旋导轨；图3是热水器水箱的结构示意图，图中水箱内安装限位架；图4是图3的A-A 剖视结构示意图，图中为清楚地表示出水软管和限位架的位置关系，省略了换热盘管、反射 导向管和冷凝器等部件。 图中标号l水箱2进水管3补水电磁阀4出水管5水泵6冷凝器出液管 7冷凝进气管8冷凝器9进水温度传感器IO反射导向管ll超声波水位探测器13 蒸发器14节流装置15第一电磁阀17排气孔18水流开关19压縮机20四通换 向阀21水箱温度传感器22引流水管23第二电磁阀24风扇25太阳能进液管26 太阳能集热器27太阳能出液管29吊链28螺旋导轨30浮球31换热盘管32出 水软管33太阳能温度传感器34循环泵35太阳管路温度传感器36限位架37空间。
具体实施方式本实用新型所述的太阳能热泵热水器，包括热泵机组，热泵机组由压縮机19、蒸发 器13、四通换向阀20、节流装置14和冷凝器8通过连接构成，冷凝器8的外周安装水箱1， 即，水箱1内安装冷凝器8 ;水箱1与热泵机组连接构成热泵热水器；水箱1上安装进水管2 和出水管4 ;为节省能源，如图1和图2所示，水箱1内可安装换热盘管31，换热盘管31通 过太阳能出液管27和太阳能进液管25与太阳能集热器26连接。换热盘管31、太阳能出液 管27、太阳能进液管25和太阳能集热器26连接构成太阳能热水器的集热系统，太阳能集热 器26将太阳的光能转换成热能，加热其内的导热介质，导热介质经太阳能出液管27和太阳 能进液管25在换热盘管31和太阳能集热器26之间循环，从而不断加热水箱1内的水。上
述太阳能集热器的集热系统可以是现有的板式太阳能热水器，也可以是现有的真空-u型
管太阳能集热器。为确保太阳能热水器的集热系统中的导热介质有效地循环，提高换热效 率，太阳能进液管25或太阳能出液管27上可安装循环泵34 ;为实现对循环泵34的控制， 可在太阳能进液管25上安装太阳管路温度传感器35，在太阳能集热器26上安装太阳能温 度传感器33。当太阳能温度传感器33测得太阳能集热器26内导热介质温度高于水箱1内 的温度，可控制循环泵34启动，从而，利用太阳能集热器26收集的热量加热水箱l内的水；当太阳管路温度传感器35测得太阳能进液管25内导热介质的温度低于水箱温度时，说明 太阳能集热器已经不能为水箱l内的水进行加热，从而，可控制循环泵34停止工作。所述 的节流装置14可以是现有的电子膨胀-节流阀或毛细管一类的节流降压装置。 日照充足时，关闭热泵机组，太阳能集热器26和换热盘管31为水箱1供热；日照 不足时，启动热泵机组，热泵机组的冷凝器8加热水箱1内的水。 水箱1的顶部安装超声波水位探测器ll，水箱1内安装反射导向管IO，反射导向 管10位于超声波水位探测器11正下方。超声波水位探测器11发出的超声波沿反射导向 管10的内壁折射向下，只有当达到水面时，才会反射向上，因此，反射导向管10可防止超声 波水位探测器11发出的超声波被冷凝器8或水箱1内的其他部件反弹，可确保超声波水位 探测器11测量水位的精度。为提高测量水位的精度，反射导向管10的下端靠近水箱1的 底部。 使用时，出水管4与用水龙头或洗浴喷头等用水终端连接，进水管2上安装电磁阀 3和进水温度传感器9，出水管4上安装水泵5，水箱1上设置排气孔17。为便于实现出水 自动化控制，出水管4上装有第一电磁阀15和引流水管22，引流水管22位于水箱1和水泵 5之间，引流水管22上安装第二电磁阀23。引流水管22与自来水管路连接。出水管4上 可安装水流开关18，水流开关18、第二电磁阀23和水泵5可实现水泵自动启动，达到自动 化控制的目的。水泵5可以是自动水泵，此时，可省去水流开关18、引流水管22和第二电磁 阀23，但现有的自动水泵大都是气压驱动自动水泵，噪音大，自动化控制的效果不佳，。 依据附图详细阐述工作原理如下 使用时，将超声波水位探测器11、补水电磁阀3、水流开关18、第二电磁阀23、第一 电磁阀15和水泵5通过导线与控制装置连接。 补水当水箱1内水位低于设定水位并且水温高于设定补水温度时，补水电磁阀3 开通，开始向水箱1补水，补水过程中超声波水位探测器11时时对水箱的水位进行探测和 计算。根据水箱温度和补水温度计算的停止补水水位，当水箱水位达到设定停止补水条件 时，补水电磁阀3关闭，堵断进水管2的通路，停止向水箱1补水。水泵5开启用水时，水箱 1不补水。这样就可以始终使水箱中的水温满足使用条件，从而可以提供高品质的热水。 加热当水箱l中的水温低于设定温度时，空气源热泵12启动，通过冷凝器8对水 箱1中的水进行加热；当水箱1中的水温达到设定值时，空气源热泵12停机，停止对水箱1 的水加热。 用水非用水状态下，第二电磁阀23处于开启状态，由于重力作用，水流开关18处 于关闭状态，水泵5不工作。当水龙头或淋浴头打开后，由于自来水的压力作用，水流开关 18被打开，控制板接到信号，水泵5启动，第二电磁阀23关闭。水泵5把水箱1中的热水泵 到水龙头供人们使用。由于用水时水箱1不补水，因此，可以一次按照设定比例，例如水箱 1容积的90%，把水箱中的水泵出，从而，可避免传统的自来水压驱动出水热泵热水器用水 时水箱中的水温降快而引起的出水率低的缺陷。 根据上面的工作过程可以看出使用超声波水位探测和自动水泵结合的联动技术 克服了热泵热水器原来的技术缺陷，可以使热泵热水器做到提高热水品质、提高出水率 40%以上，因此该发明所述的超声波水位探测太阳能热泵复合热水器对节约能源，建设节 约型社会具有巨大的技术、经济和社会意义。
5[0019] 为增大冷凝器8的换热面积，冷凝器8的外周设置翅片。 为能准精检测到水箱l内的水温情况，水箱l内可安装水箱温度传感器21，水箱温 度传感器21通过导线与所述的控制装置连接。 进水管2上安装进水温度传感器9，可随时监测进水温度，从而，由控制装置随时 控制向水箱1内的补水量；出水管4上可安装第一电磁阀15，第一电磁阀15和第二电磁阀 23互锁可防止在第二电磁阀23开启时自来水通过出水管4流入水箱1。 为确保水箱1内排出的水都是热水，如图2所示，水箱1内安装螺旋导轨28，螺旋 导轨28和水箱1箱壁之间安装吊链29，吊链29上方装有浮球30，吊链30下方连接处水软 管32，浮球30带着吊链29和出水软管32，可使浮球30在水箱1内水面浮力和重力的作用 沿着水箱1的箱壁和螺旋导轨的空间内向上或向下移动，浮球30与吊链29上端连接，出水 软管32与吊链29的下端连接，即浮球30通过吊链29与出水软管32的进水端连接，可使 出水软管32的进水端始终处于水箱1的上层水面内，从而，可确保进入出水软管32的水， 均是水箱l内的热水，出水软管32的下端与出水管4连接并相通。为连接方便，浮球30可 通过吊链29与出水软管32连接，吊链29介于螺旋导轨28和水箱1箱壁之间，这样浮球30 可沿螺旋导轨28螺旋向上或向下移动。浮球30 —直处于螺旋导轨28的上面，可防止浮球 30沿螺旋导轨28移动时，螺旋导轨28与浮球30之间产生较大的磨擦力，从而，可使浮球 30沿螺旋导轨28移动灵活，确保出水软管32的上端始终位于水箱1内的上层水面，保证水 箱1输出的都为高品质的热水。吊链29也可以软绳等替代。 为确保水箱1内排出的水都是热水，并确保出水软管32随水位升降过程中不会因 缠绕而影响升降过程，也可采用以下方案，水箱1内安装限位架36，限位架36的一端与水箱 1侧壁连接，限位架36与水箱1之间构成空间37，水箱1内安装出水软管32，出水软管32 的上端安装浮球30，出水软管32的下端与出水管4，出水软管32的上端穿过空间37，即， 出水软管32的上下两端分别位于空间37的两侧，无论出水软管32随水位上升还是下降， 都会在空间37的范围内运动。实际加工制造时，限位架36可以是L形，如图2所示，限位 架36的上端与水箱1的侧壁连接，限位架36的下端与水箱1的底部连接；限位架36也可 以是U形，U形的限位架36其两端均可分别与水箱1的侧壁连接。 本实用新型所述的太阳能热泵热水器在家庭等用水量较小的环境下使用时，其实 际使用效果最佳。本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。
权利要求太阳能热泵热水器，包括热泵机组，热泵机组由压缩机(19)、蒸发器(13)、四通换向阀(20)、节流装置(14)和冷凝器(8)连接构成，冷凝器(8)的外周安装水箱(1)，水箱(1)上安装进水管(2)和出水管(4)，其特征在于水箱(1)内安装换热盘管(31)，换热盘管(31)通过太阳能出液管(27)和太阳能进液管(25)与太阳能集热器(26)连接。
2. 根据权利要求l所述的太阳能热泵热水器，其特征在于水箱(1)内安装限位架 (36)，限位架(36)的一端与水箱(1)侧壁连接，限位架(36)与水箱(1)之间构成空间(37)， 水箱(1)内安装出水软管(32)，出水软管(32)的上端安装浮球(30)，出水软管(32)的下 端与出水管(4)，出水软管(32)的上端穿过空间(37)。
3. 根据权利要求l所述的太阳能热泵热水器，其特征在于水箱(1)的顶部安装超声 波水位探测器(ll)，水箱(1)内安装反射导向管(IO)，反射导向管(10)位于超声波水位探 测器(11)正下方。
4. 根据权利要求3所述的太阳能热泵热水器，其特征在于反射导向管(10)的下端靠 近水箱(1)的底部。
5. 根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于进水管(2)上安装电磁阀 (3)和进水温度传感器(9)，出水管(4)上安装水泵(5)，水箱(1)上设置排气孔(17)。
6. 根据权利要求5所述的太阳能热泵热水器，其特征在于出水管(4)上装有第一电 磁阀(15)和引流水管(22)，引流水管(22)位于第一电磁阀(15)和水泵(5)之间，引流水 管(22)上安装第二电磁阀(23)。
7. 根据权利要求6所述的太阳能热泵热水器，其特征在于出水管(4)上安装水流开 关(18)，水流开关(18)位于引流水管(22)和水泵(5)之间。
8. 根据权利要求l所述的太阳能热泵热水器，其特征在于水箱(1)内安装螺旋导轨 (28)，螺旋导轨(28)与水箱(1)侧壁之间安装出水软管(32)，出水软管(32)的上端安装浮 球(30)，浮球(30)通过吊链(29)与出水软管(32)的上端连接，出水软管(32)的下端与出 水管(4)连接。
9. 根据权利要求l所述的太阳能热泵热水器，其特征在于水箱(1)内安装水箱温度 传感器(21)。
10. 根据权利要求1所述的太阳能热泵热水器，其特征在于水泵(5)是自动水泵。
专利摘要本实用新型提供了一种太阳能热泵热水器，包括热泵机组，热泵机组由压缩机、蒸发器、四通换向阀、节流装置和冷凝器连接构成，冷凝器安装于水箱内，水箱上安装进水管和出水管，水箱内安装换热盘管，换热盘管通过太阳能出液管和太阳能进液管与太阳能集热器连接。它可实现太阳能和热泵分别加热或同时加热，能够最大限度的确保热水器出热水的品质。它可根据日照情况，采用不同的加热方式，可节省能源。它还安装有螺旋形的导轨，出水软管介于导轨和水箱壁之间，出水管上端通过吊链装有浮球，一方面可确保出水管始终处于水箱内的上层水面，输出高品质的热水，另一方面，螺旋形导轨和吊链可有效地限制出水软管和反射导向管之间缠绕，减小运动磨擦力。
文档编号F24H4/04GK201514054SQ200920225678
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者高秀明 申请人:高秀明