带有温控活动挡板或隔板的水箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种带有温控活动挡板或隔板的水箱，水箱箱体内增设一个温控活动挡板或隔板，活动挡板或隔板与连杆连接，连杆伸出水箱箱体段上设有齿条，齿条与直齿轮合连接，直齿轮通过转轴与皮带传动系统的大皮带轮连接，皮带传动系统的小皮带轮与电动机连接，水箱箱体内布有四个温度传感器，四个温度传感器通过PID控制器连接电动机。带有温控活动挡板或隔板，可根据水温的变化将水箱内冷热流体依据水温分层，可有效地自冷热流体的分界面上将流体分开，保证了高温区的高温和低温区的低温；可使自高温区流出的供给用户的热水有较高的温度，同时使自低温区流向气冷器的循环水稳定在较低的温度，进而有助于提高热泵系统的COP。
【专利说明】带有温控活动挡板或隔板的水箱
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种C02热泵热水器，尤其是一种C02热泵热水器的水箱。
【背景技术】
[0002] 节能环保是21世纪科学发展的两个重要议题，CFCS替代成为全世界共同关注的 问题，因此C02作为自然工质又一次受到重视。一方面二氧化碳热泵系统所用的工质环保 无毒，不会破坏臭氧层，另一方面，二氧化碳热泵系统的高温侧温度较高，较空气源热泵可 提供更高温度的热水，因此二氧化碳热泵热水器受到广泛关注，对二氧化碳热泵热水器的 研究也在全世界范围内展开。而热水器水箱中的水温对热水器性能的影响很大。
[0003] 传统的水箱因中间没有任何隔挡，故流体充分掺混换热，导致高温侧温度降低，不 能提供温度满足用户所需的热水；低温侧温度升高，进入气冷器的循环水温度较高，C02热 泵热水器系统的C0P降低。因此关键在于如何改造水箱结构，使得水温分层，保证系统提供 足够高温的热水，同时使参与换热的循环水保持在较低的温度，提高系统C0P。
[0004] 日本的家用二氧化碳热泵热水器产品对水箱进行了改进，如采用绝热真空型水 箱，内置式水箱或分体式小水箱，不仅节省了空间，也节约了能耗。我国对于二氧化碳热泵 热水器的研究目前主要集中在C02换热特性的研究及提高压缩机效率，提高换热器效率， 改进循环方式。王祥等对采用417A工质的热泵热水器的内置盘管蓄热水箱进行研究，分析 产生水温分层和涡流等现象的原因，得出温度场与速度场相互耦合能促进水温分布的均匀 性，提出加大内置盘管间距和在水箱中布置插入物，提高热水的加热速度。张厚雷等提出一 种新型往复流动加热双水箱热泵热水器，内部采用了浮子卷套结构，可减少冷热水混合的 不可逆损失，储热性能优于常规变温加热型热水器。刘志国等采用FLUNT软件，对内部沉浸 冷凝盘管的封闭式绝热卧式水箱的非稳态温度场进行数值模拟，模拟计算了冷凝盘管的长 度及水箱径高比对箱内温度场的影响。
[0005] 相关研究表明，水箱温度分层效果与水箱进出口几何特性、入口流量、水箱结构设 计等因素有关，选用"高度/直径"之比大的水箱，在水箱中间加设浮动挡板或加隔热板，或 采用双水箱系统均可减少水箱内部上下层高温水和低温水的换热。本实用新型所述的设计 是在水箱内增设一个温控活动挡板或隔板，它可在自控系统的控制调节下自冷热流体的分 界面上将流体分层，减少掺混换热，从而为用户提供温度满足其需要的热水，同时为气冷器 提供较低温度的循环水，提高C02热泵热水器系统的C0P。
【发明内容】
[0006] 本实用新型是要提供一种带有温控活动挡板或隔板的水箱，活动挡或隔板在温度 控制装置的控制调解下，可根据水箱内水温的变化自冷热流体的分界面上将流体分开，使 "高温区"的温度较高，"低温区"的温度较低，故由"高温区"供给用户的热水有较高的温度， 同时由"低温区"流向气冷器的循环水温度较低，有助于提高系统的C0P。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采取的具体技术方案如下：
[0008] -种带有温控活动挡板或隔板的水箱，包括水箱箱体，其特点是：水箱箱体内增设 一个温控活动挡板或隔板，活动挡板或隔板与连杆连接，连杆伸出水箱箱体段上设有齿条， 齿条与直齿轮啮合连接，直齿轮通过转轴与皮带传动系统的大皮带轮连接，皮带传动系统 的小皮带轮与电动机连接，水箱箱体内布有四个温度传感器，四个温度传感器通过PID控 制器连接电动机。
[0009] 水箱箱体上部分别设有热水出口和热水进水口，热水进水口连接气体冷却器的热 水出口；水箱箱体的下部分别设有出水口和进水口，出水口与气体冷却器相连，进水口与自 来水管道相连。
[0010] 电动机Μ焊接在水箱箱体侧面，电动机Μ下面焊接PID控制器。
[0011] 本实用新型的有益效果是：
[0012] 本实用新型用于C02热泵热水器，主要用于为用户提供满足其需要的热水，同时 为C02热泵热水器系统的气冷器提供较低温度的循环水，从而提高系统的C0P。传统的C02 热泵热水器水箱是一个混合式的连通空间，因中间没有任何隔挡，故流体充分掺混换热，导 致上方温度降低，不能提供温度满足用户所需的热水。同时，下方温度升高，导致进入气冷 器的循环水温度升高，使得C02热泵热水器系统的C0P降低。本实用新型在水箱内增设了 一个活动挡板或隔板，该挡板或隔板用一个活动连杆连接，可随水箱内水温变化由控制系 统控制活动挡板或隔板的上下移动，使其出现在与水温对应的、指定的位置。因水箱内冷热 流体的量会因循环水的进出、供给用户的热水的流出以及补水的流入而不断变化，因此"冷 区"和"热区"所占的空间也会不断变化，故而掺混换热后流体的温度也会不断变化。本实 用新型带有温控活动挡板或隔板，可根据水温的变化将水箱内冷热流体依据水温分层，如 此则可有效地自冷热流体的分界面上将流体分开，保证了高温区的高温和低温区的低温。 如此则可使自高温区流出的供给用户的热水有较高的温度，同时使自低温区流向气冷器的 循环水稳定在较低的温度，进而有助于提高热泵系统的C0P。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0014] 图2是本实用新型的自控系统原理图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0016] 如图1，2所示，一种带有温控活动挡板或隔板的水箱，包括水箱箱体7、活动挡板 或隔板1、连杆2、直齿轮3、皮带传动系统5、电动机M、温度传感器T、PID控制器6。
[0017] 在水箱箱体7侧边焊接一个电动机M，电动机Μ与皮带传动系统5的小皮带轮以转 轴连接，皮带传动系统5的大皮带轮通过转轴与直齿轮3连接，转轴由固定件固定在水箱箱 体7上，直齿轮3与连杆伸出水箱箱体7段上的齿条4啮合，连杆3与水箱箱体7内的活动 挡板或隔板2连接。水箱箱体7内布有四个温度传感器Τ，四个温度传感器Τ与PID控制 器6连接，PID控制器6与电动机Μ连接，且PID控制器6焊接在电动机Μ下方。水箱箱体 7内温度分布经温度传感器Τ反馈至PID控制器6后，PID控制器6控制调节电动机Μ的运 行时间和转向，电动机Μ通过传动系统将连杆2上移或下放，从而根据水箱内温度变化，将 冷热流体从分界面上分开。循环水入水口和补水口各有两个(一备一用），当水口因某原因 阻塞或不能使用时可起用备用水口。
[0018] 水箱箱体7内增设一个活动挡板或隔板1，挡板或隔板1可起到避免冷热水掺混的 作用，将冷热流体分开。该挡板或隔板1由隔热材料制成，在水箱箱体7内根据水温的变化 上下移动，使水箱箱体7内水温分层，故由"上部高温区"供给用户的热水有较高的温度，由 "下部低温区"流向气冷器的循环水温度较低，有利于热泵系统C0P的提高。活动挡板或隔 板1可通过温度控制装置控制其上下移动，该挡板或隔板1可在水平方向旋转，可对水箱箱 体7内空间进行自由分割。
[0019] 水箱箱体7上部分别设有热水出口 8和热水进水口 9,热水进水口 9连接气体冷却 器的热水出口；水箱箱体7的下部分别设有出水口 10和进水口 11，出水口 10与气体冷却 器相连，进水口 11与自来水管道相连。
【权利要求】
1. 一种带有温控活动挡板或隔板的水箱，包括水箱箱体（7)，其特征在于：所述水箱箱 体（7)内增设一个温控活动挡板或隔板（1)，活动挡板或隔板⑴与连杆（2)连接，连杆（2) 伸出水箱箱体段上设有齿条（4)，齿条（4)与直齿轮（3)啮合连接，直齿轮（3)通过转轴与 皮带传动系统（5)的大皮带轮连接，皮带传动系统（5)的小皮带轮与电动机（M)连接，水箱 箱体（7)内布有四个温度传感器（T)，四个温度传感器（T)通过PID控制器（6)连接电动机 (M)。
2. 根据权利要求1所述的带有温控活动挡板或隔板的水箱，其特征在于：所述水箱箱 体（7)上部分别设有热水出口（8)和热水进水口（9)，热水进水口（9)连接气体冷却器的热 水出口；水箱箱体（7)的下部分别设有出水口（10)和进水口（11)，出水口（10)与气体冷 却器相连，进水口（11)与自来水管道相连。
3. 根据权利要求1所述的带有温控活动挡板或隔板的水箱，其特征在于：所述电动机 (M)焊接在水箱箱体（7)侧面，电动机（M)下面焊接PID控制器（6)。
【文档编号】F24H9/00GK203848515SQ201420214410
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】韩兵凯, 吕静, 马逸平, 徐峰 申请人:上海理工大学