热泵与电热器双级加热回热温开热水调节机的制作方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本发明涉及一种热泵与电热器双级加热回热温开热水调节机。
(二)
【背景技术】
[0002]现有产品存在下列不足:
[0003]1、水平布置的储热式电热水器加热罐，由于其加热效率较低，一方面导致静态预热缓慢，热水需要长时间等待；另一方面动态加热量不足。而预热、即热双模式电热水器则采用双加热罐，大储热罐承担静态预热、储热模式，出口小加热罐承担动态即时加热模式；从而既成倍增加产品成本，又未显著提高电热水器的加热和储热效率，导致其用电量过大，不适合中国家庭的配电要求，限制其家庭普及率。
[0004]2、现有直饮机产品通过15°C大温差回热器形成开水的回热循环，其效率较低，仅回收开水中约79%的显热，因此所需耗电量较大，需配置大功率电热器，既增加投资也增加产品漏电危险；同时导致加热温度达不到国家标准所规定的92°C以上的杀菌温度，以满足饮用水的卫生要求；产品抽样检测结果显示:即使在上水温度高达30°C的夏季，其杀菌温度也只达85°C左右，从而严重影响饮水安全。
[0005]3、由于每个人对饮水最适合温度的要求差别很大，因此市场期待可随意在更大范围调节混合温水温度的健康产品，以方便各年龄段的用户使用。
[0006]4、现有热水器产品通过自动调温阀控制加热罐中热水与上水之间的混合比例，以恒定热水器出口水温，然而由于热水储热量较小，导致其供水量难以和燃气热水器竞争。
[0007]5、各家庭所广泛需求的开水、冰开水、温开水、热水、洗菜水等五种常用功能，需要由多款产品分别实现，导致各种用水器具的重复投资与摆放。
[0008]6、电热水器仅由电热管和热水箱组成，因此其制造简单、成本低廉、可靠性高，但热电转换受能量守恒定律和热水箱保温影响，使其加热效率远低于1，这就导致耗电量过大、加热量不足、对配电要求偏高；其中即热式电热水器的加热效率约为0.85-0.95，耗电功率为5-9kW ;而储热式电热水器则由于保温时间较长、散热表面积较大，导致其热损较大，因此虽然其耗电功率只有2-3kW，但其累计加热效率只有0.50-0.60。
[0009]7、空气源热泵热水机充分利用热泵循环的科学原理，I份电能驱动压缩机，形成热泵循环，通过蒸发器从环境吸取4份低品位热量，并由热泵循环提升为5份高品位热量，再通过冷凝器加热热水，使其制热效率高达5 ;因此虽然制热量高达5-14kW，但其耗电量只有
1-4.5kW，因此节电效果十分明显，且大幅降低家庭配电要求；然而热泵回路需由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器等冷媒部件组成，而储热、供热回路又由循环泵、热水箱、阀门等水部件组成，因此其制造与安装均十分复杂，且维护成本高昂、可靠性较差。
(三)
【发明内容】
[0010]本发明目的是提供一种热泵与电热器双级加热回热温开热水调节机:通过虹吸循环电加热以及单罐双加热模式，高效加热开水并储热；通过高效回热循环制取凉开水；再通过半导体热电芯片吸收洗菜水热量，以及二次回收制取冰开水热量，实现半导体热电芯片与电热器的梯级加热上水；通过饮水温度调节阀在更宽温区调节开水与冰开水混合量制取温开水；通过自动调节阀调节开水与上水混合量制取热水。从而一体化实现(92-100°C )开水、(5-15°C )冰开水、(5-100°C )温开水、(43-750C )热水、(15-25°C )洗菜水等五种家庭用水功能。其中的半导体热泵由I份电能驱动，可通过其冷端设置的虹吸循环高效吸取2份洗菜水中低品位热量，并由热电芯片提升为3份高品位热量，再通过其热端设置的虹吸循环尚效加热中温热水，使其制热能效比尚达3.0 ;从而可以最简单结构实现尚效半导体热泵预热功能，以制取(43-48? )中温热水，倡导“绿色健康”生活方式。
[0011]本发明采用的技术方案，即热泵与电热器双级加热回热温开热水调节机如附图1所示，其由1-PP棉过滤器；2_颗粒活性炭过滤器；2-l-KDF过滤器；3_压缩活性炭过滤器；3-1_超滤过滤器；4_半导体热泵；4-1_加热罐；4-2_半导体热电芯片；4-3_吸热罐；4-4-垂直加热翅片；4-5_垂直吸热翅片；4-6_虹吸加热套桶；4-7_虹吸吸热套桶；4_8_下进口 ；4-9_上出口 ；4-10_半导体加热信号灯；4-11-防干烧开关；4-12-吸热罐上进口 ；4-13-吸热罐下出口 ；4-14_热水信号灯；4-15_热泵流量调节阀；5_回热器；6_安全泄水止回阀虹吸加热储热罐；7-1_下进口 ；7-2_上出口 ；7-3_虹吸套桶；7-4_电热器；7_5_加热腔；7-6_储热腔；7-7_电热器加热信号灯；7-8_防干烧开关；7-9_防电隔离墙；7_10_安全接地和防漏电保护开关；7-11_排气泄压阀；8_饮水温度调节阀；8-1_饮水信号灯；9-饮水电磁阀；10_洗菜阀；11-止回阀；12_自动调温阀；12_1_上水混合管；13_热水阀；14_温度传感器；15-保温材料；16_加压泵；17-水流开关；18-冰开盘管等组成；
[0012]按照附图1所示的热泵与电热器双级加热回热温开热水调节机:其由PP棉过滤器1、颗粒活性炭过滤器2、压缩活性炭过滤器3、洗菜三通、混水三通、加热三通、并联连接的加热罐4-1与回热器5上水侧、安全泄水止回阀6、虹吸加热储热罐7、热水三通、饮水三通、回热器5开水侧、冰开盘管18、饮水温度调节阀8冰开入口及其连接管路等，组成冰开回路；
[0013]在上述冰开回路中，饮水三通接饮水温度调节阀8开水入口等，则组成开水回路；
[0014]在上述冰开回路中，洗菜三通接吸热罐4-3、洗菜阀10等，则组成洗菜回路；
[0015]在上述冰开回路中，热水三通接止回阀11、自动调温阀12，而在混水三通与自动调温阀12之间，连接上水混合管12-1，再由自动调温阀12连接热水阀13，组成热水回路；
[0016]其中半导体热泵4由加热罐4-1、半导体热电芯片4-2、吸热罐4_3、垂直加热翅片4-4、垂直吸热翅片4-5、虹吸加热套桶4-6、虹吸吸热套桶4-7、下进口 4_8、上出口 4_9、半导体加热信号灯4-10、防干烧开关4-11、吸热罐上进口 4-12、吸热罐下出口 4-13、热水信号灯4-14、温度传感器14、保温材料15等组成，半导体热电芯片4-2的热端与加热罐4_1的加热平面紧密接触，加热平面内壁设置垂直加热翅片4-4，垂直加热翅片4-4的加热侧设置虹吸加热套桶4-6，其上部预留虹吸循环出水空间，其下部预留虹吸循环进水空间；
[0017]半导体热电芯片4-2的冷端与吸热罐4-3的吸热平面紧密接触，吸热平面内壁设置垂直吸热翅片4-5，垂直吸热翅片4-5的吸热侧设置虹吸吸热套桶4-7，其上部预留虹吸循环进水空间，其下部预留虹吸循环出水空间；
[0018]其中加热罐4-1为垂直细长圆缺柱罐体，底部外侧面开水平下进口 4-8，顶面圆心开垂直上出口 4-9，半导体热电芯片4-2在控制上与半导体加热信号灯4-10联锁，顶面内壁设置防干烧开关4-11，中部侧壁设置的温度传感器14控制半导体热电芯片4-2的接通、断开和功率调节，并由热水信号灯4-14显示其加热储热温度状况；
[0019]其中吸热罐4-3为垂直细长圆缺柱罐体，顶部外侧面开水平上进口 4-12，底部外侧面开水平下出口 4-13 ；
[0020]虹吸加热储热罐7顶面设置的温度传感器14闭环控制饮水信号灯8-1的显示状态，以及静态控制电热器7-4的加热储热温度，并由加热信号灯7-7同步显示；虹吸加热储热罐7中部侧面设置的温度传感器14动态控制电热器7-4的接通、断开和功率调节，并由加热?目号灯7_7同步显不；
[0021]加热罐4-1、回热器5、虹吸加热储热罐7及其连接的高温管路与管件等，需附加保温材料15。
[0022]虹吸加热储热罐7为垂直细长圆柱罐体，底部外侧面开水平下进口 7-1，顶面中央开垂直上出口 7-2，中央垂直设置虹吸套桶7-3，其上部预留虹吸循环出水空间，其下部预留虹吸循环进水空间，虹吸套桶7-3下半部中央垂直设置电热器7-4，并由此在虹吸套桶7-3内形成加热腔7-5，而在虹吸套桶7-3外壁与虹吸加热储热罐7内壁的夹层形成储热腔7-6，电热器7-4在控制上与加热信号灯7-7联锁，顶面内壁设置防干烧开关7-8，在PP棉过滤器I和热水阀13的进水口处各设置-只非金属阻电式管件作为防电隔离墙7-9，在电热器7-4与冰开回路中设置安全接地和防漏电保护开关7-10。
[0023]自动调温阀12是上水引射并混合开水的引射装置12。
[0024]加热罐4-1上水下进口 4-8安装-只热泵流量调节阀4-15。
[0025]在上出口 7-2所连接的热水三通与饮水三通之间，安装-只饮水电磁阀9，并与饮水信号灯8-1-起，由虹吸加热储热罐7顶面温度传感器14闭环同步控制。
[0026]回热器5作为上水回收开水热量的换热器，是同心套管式换热器5，或是多流程的钎焊板式换热器5，或是套管式换热器5等逆流换热器；或是壳管式换热器5，或是盘管式换热器5。
[0027]电热器7-4是虹吸加热储热罐7底面内壁垂直设置的多对倒U型金属电热管7-4 ;或是虹吸加热储热罐7底面内壁垂直设置的高强度、水电屏蔽、无缝自动银钎焊、耐压12bar的英格莱840不锈钢电热管7_4 ;或是虹吸加热储热罐7底面内壁垂直设置的大直径组合镍铬丝发热管；或是虹吸加热储热罐7底面内壁垂直设置的多根高绝缘、高导热、高稳定性非金属电热管7-4 ;或是虹吸加热储热罐7底面外壁中央水平设置的电发热盘7-4 ;或是虹吸加热储热罐7底面外壁中央水平设置的电磁式发热盘7-4。
[0028]颗粒活性炭过滤器2的出口安装-只KDF过滤器2-1。
[0029]压缩活性炭过滤器3的出口安装-只超滤过滤器3-1。
[0030