半導(dǎo)體熱泵與電熱器雙級(jí)加熱溫開熱水調(diào)節(jié)機(jī)的制作方法
【專利說明】
(一)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體熱泵與電熱器雙級(jí)加熱溫開熱水調(diào)節(jié)機(jī)。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有產(chǎn)品存在下列不足:
[0003]1、水平布置的儲(chǔ)熱式電熱水器加熱罐，由于其加熱效率較低，一方面導(dǎo)致靜態(tài)預(yù)熱緩慢，熱水需要長時(shí)間等待；另一方面動(dòng)態(tài)加熱量不足。而預(yù)熱、即熱雙模式電熱水器則采用雙加熱罐，大儲(chǔ)熱罐承擔(dān)靜態(tài)預(yù)熱、儲(chǔ)熱模式，出口小加熱罐承擔(dān)動(dòng)態(tài)即時(shí)加熱模式；從而既成倍增加產(chǎn)品成本，又未顯著提高電熱水器的加熱和儲(chǔ)熱效率，導(dǎo)致其用電量過大，不適合中國家庭的配電要求，限制其家庭普及率。
[0004]2、現(xiàn)有直飲機(jī)產(chǎn)品通過15°C大溫差回?zé)崞餍纬砷_水的回?zé)嵫h(huán)，其效率較低，僅回收開水中約79%的顯熱，因此所需耗電量較大，需配置大功率電熱器，既增加投資也增加產(chǎn)品漏電危險(xiǎn)；同時(shí)導(dǎo)致加熱溫度達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的92°C以上的殺菌溫度，以滿足飲用水的衛(wèi)生要求；產(chǎn)品抽樣檢測結(jié)果顯示:即使在上水溫度高達(dá)30°C的夏季，其殺菌溫度也只達(dá)85°C左右，從而嚴(yán)重影響飲水安全。
[0005]3、由于每個(gè)人對(duì)飲水最適合溫度的要求差別很大，因此市場期待可隨意調(diào)節(jié)混合溫水溫度的健康產(chǎn)品，以方便各年齡段的用戶使用。
[0006]4、現(xiàn)有熱水器產(chǎn)品通過自動(dòng)調(diào)溫閥控制加熱罐中熱水與上水之間的混合比例，以恒定熱水器出口水溫，然而由于熱水儲(chǔ)熱量較小，導(dǎo)致其供水量難以和燃?xì)鉄崴鞲偁帯?br>[0007]5、各家庭所廣泛需求的開水、涼開水、溫開水、熱水、洗菜水等五種常用功能，需要由多款產(chǎn)品分別實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致各種用水器具的重復(fù)投資與擺放。
[0008]6、電熱水器僅由電熱管和熱水箱組成，因此其制造簡單、成本低廉、可靠性高，但熱電轉(zhuǎn)換受能量守恒定律和熱水箱保溫影響，使其加熱效率遠(yuǎn)低于1，這就導(dǎo)致耗電量過大、加熱量不足、對(duì)配電要求偏高；其中即熱式電熱水器的加熱效率約為0.85-0.95，耗電功率為5-9kW ;而儲(chǔ)熱式電熱水器則由于保溫時(shí)間較長、散熱表面積較大，導(dǎo)致其熱損較大，因此雖然其耗電功率只有2-3kW，但其累計(jì)加熱效率只有0.50-0.60。
[0009]7、空氣源熱泵熱水機(jī)充分利用熱泵循環(huán)的科學(xué)原理，I份電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，形成熱泵循環(huán)，通過蒸發(fā)器從環(huán)境吸取4份低品位熱量，并由熱泵循環(huán)提升為5份高品位熱量，再通過冷凝器加熱熱水，使其制熱效率高達(dá)5 ;因此雖然制熱量高達(dá)5-14kW，但其耗電量只有1-4.5kW，因此節(jié)電效果十分明顯，且大幅降低家庭配電要求；然而熱泵回路需由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等冷媒部件組成，而儲(chǔ)熱、供熱回路又由循環(huán)泵、熱水箱、閥門等水部件組成，因此其制造與安裝均十分復(fù)雜，且維護(hù)成本高昂、可靠性較差。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明目的是提供一種半導(dǎo)體熱泵與電熱器雙級(jí)加熱溫開熱水調(diào)節(jié)機(jī):通過虹吸循環(huán)電加熱以及單罐雙加熱模式，高效加熱開水并儲(chǔ)熱；通過高效回?zé)嵫h(huán)制取涼開水；通過半導(dǎo)體熱電芯片吸收洗菜水熱量來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體熱電芯片與電熱器的梯級(jí)加熱上水；通過水調(diào)閥調(diào)節(jié)開水與涼開水混合量制取溫開水；通過自動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開水與上水混合量制取熱水。從而一體化實(shí)現(xiàn)(92-100°C )開水、(15-25°C )涼開水、(15-100°C )溫開水、(43-750C )熱水、(15-25°C )洗菜水等五種家庭用水功能。其中的半導(dǎo)體熱泵由I份電能驅(qū)動(dòng)，可通過其冷端設(shè)置的虹吸循環(huán)高效吸取2份洗菜水中低品位熱量，并由熱電芯片提升為3份高品位熱量，再通過其熱端設(shè)置的虹吸循環(huán)高效加熱中溫?zé)崴?，使其制熱能效比高達(dá)3.0 ;從而可以最簡單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效半導(dǎo)體熱泵預(yù)熱功能，以制取(43-48°C )中溫?zé)崴?，倡?dǎo)“綠色健康”生活方式。
[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案，即半導(dǎo)體熱泵與電熱器雙級(jí)加熱溫開熱水調(diào)節(jié)機(jī)如附圖1所示，其由1-PP棉過濾器；2_顆?；钚蕴窟^濾器；2-l-KDF過濾器；3_壓縮活性炭過濾器；3-1_超濾過濾器；4_半導(dǎo)體熱泵；4-1_加熱罐；4-2_半導(dǎo)體熱電芯片；4-3_吸熱罐；4-4-垂直加熱翅片；4-5_垂直吸熱翅片；4-6_虹吸加熱套桶；4-7_虹吸吸熱套桶；4_8_下進(jìn)口 ；4-9_上出口 ；4-10_半導(dǎo)體加熱信號(hào)燈；4-11-防干燒開關(guān)；4-12-吸熱罐上進(jìn)口 ；4-13-吸熱罐下出口 ；4-14_熱水信號(hào)燈；4-15_熱泵流量調(diào)節(jié)閥；5_回?zé)崞鳎?_安全泄水止回閥虹吸加熱儲(chǔ)熱罐；7-1_下進(jìn)口 ；7-2_上出口 ；7-3_虹吸套桶；7-4_電熱器；7_5_加熱腔；7-6_儲(chǔ)熱腔；7-7_電熱器加熱信號(hào)燈；7-8_防干燒開關(guān)；7-9_防電隔離墻；7_10_安全接地和防漏電保護(hù)開關(guān)；7-11_排氣泄壓閥；8_飲水溫度調(diào)節(jié)閥；8-1_飲水信號(hào)燈；9-飲水電磁閥；10_洗菜閥；11-止回閥；12_自動(dòng)調(diào)溫閥；12_1_上水混合管；13_熱水閥；14_溫度傳感器；15-保溫材料；16_加壓泵；17-水流開關(guān)等組成；
[0012]按照附圖1所示的半導(dǎo)體熱泵與電熱器雙級(jí)加熱溫開熱水調(diào)節(jié)機(jī):其由PP棉過濾器1、顆?；钚蕴窟^濾器2、壓縮活性炭過濾器3、洗菜三通、混水三通、加熱三通、并聯(lián)連接的加熱罐4-1與回?zé)崞?上水側(cè)、安全泄水止回閥6、虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7、熱水三通、飲水三通、回?zé)崞?開水側(cè)、飲水溫度調(diào)節(jié)閥8涼開入口及其連接管路等，組成涼開回路；
[0013]在上述涼開回路中，飲水三通接飲水溫度調(diào)節(jié)閥8開水入口等，則組成開水回路；
[0014]在上述涼開回路中，洗菜三通接吸熱罐4-3、洗菜閥10等，則組成洗菜回路；
[0015]在上述涼開回路中，熱水三通接止回閥11、自動(dòng)調(diào)溫閥12，而在混水三通與自動(dòng)調(diào)溫閥12之間，連接上水混合管12-1，再由自動(dòng)調(diào)溫閥12連接熱水閥13，組成熱水回路；
[0016]其中半導(dǎo)體熱泵4由加熱罐4-1、半導(dǎo)體熱電芯片4-2、吸熱罐4_3、垂直加熱翅片4-4、垂直吸熱翅片4-5、虹吸加熱套桶4-6、虹吸吸熱套桶4-7、下進(jìn)口 4_8、上出口 4_9、半導(dǎo)體加熱信號(hào)燈4-10、防干燒開關(guān)4-11、吸熱罐上進(jìn)口 4-12、吸熱罐下出口 4-13、熱水信號(hào)燈4-14、溫度傳感器14、保溫材料15等組成，半導(dǎo)體熱電芯片4-2的熱端與加熱罐4_1的加熱平面緊密接觸，加熱平面內(nèi)壁設(shè)置垂直加熱翅片4-4，垂直加熱翅片4-4的加熱側(cè)設(shè)置虹吸加熱套桶4-6，其上部預(yù)留虹吸循環(huán)出水空間，其下部預(yù)留虹吸循環(huán)進(jìn)水空間；
[0017]半導(dǎo)體熱電芯片4-2的冷端與吸熱罐4-3的吸熱平面緊密接觸，吸熱平面內(nèi)壁設(shè)置垂直吸熱翅片4-5，垂直吸熱翅片4-5的吸熱側(cè)設(shè)置虹吸吸熱套桶4-7，其上部預(yù)留虹吸循環(huán)進(jìn)水空間，其下部預(yù)留虹吸循環(huán)出水空間；
[0018]其中加熱罐4-1為垂直細(xì)長圓缺柱罐體，底部外側(cè)面開水平下進(jìn)口 4-8，頂面圓心開垂直上出口 4-9，半導(dǎo)體熱電芯片4-2在控制上與半導(dǎo)體加熱信號(hào)燈4-10聯(lián)鎖，頂面內(nèi)壁設(shè)置防干燒開關(guān)4-11，中部側(cè)壁設(shè)置的溫度傳感器14控制半導(dǎo)體熱電芯片4-2的接通、斷開和功率調(diào)節(jié)，并由熱水信號(hào)燈4-14顯示其加熱儲(chǔ)熱溫度狀況；
[0019]其中吸熱罐4-3為垂直細(xì)長圓缺柱罐體，頂部外側(cè)面開水平上進(jìn)口 4-12，底部外側(cè)面開水平下出口 4-13 ；
[0020]虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7頂面設(shè)置的溫度傳感器14閉環(huán)控制飲水信號(hào)燈8-1的顯示狀態(tài)，以及靜態(tài)控制電熱器7-4的加熱儲(chǔ)熱溫度，并由加熱信號(hào)燈7-7同步顯示；虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7中部側(cè)面設(shè)置的溫度傳感器14動(dòng)態(tài)控制電熱器7-4的接通、斷開和功率調(diào)節(jié)，并由加熱?目號(hào)燈7_7同步顯不；
[0021]加熱罐4-1、回?zé)崞?、虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7及其連接的高溫管路與管件等，需附加保溫材料15。
[0022]虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7為垂直細(xì)長圓柱罐體，底部外側(cè)面開水平下進(jìn)口 7-1，頂面中央開垂直上出口 7-2，中央垂直設(shè)置虹吸套桶7-3，其上部預(yù)留虹吸循環(huán)出水空間，其下部預(yù)留虹吸循環(huán)進(jìn)水空間，虹吸套桶7-3下半部中央垂直設(shè)置電熱器7-4，并由此在虹吸套桶7-3內(nèi)形成加熱腔7-5，而在虹吸套桶7-3外壁與虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7內(nèi)壁的夾層形成儲(chǔ)熱腔7-6，電熱器7-4在控制上與加熱信號(hào)燈7-7聯(lián)鎖，頂面內(nèi)壁設(shè)置防干燒開關(guān)7-8，在PP棉過濾器I和熱水閥13的進(jìn)水口處各設(shè)置一只非金屬阻電式管件作為防電隔離墻7-9，在電熱器7-4與涼開回路中設(shè)置安全接地和防漏電保護(hù)開關(guān)7-10。
[0023]自動(dòng)調(diào)溫閥12是上水引射并混合開水的引射裝置12。
[0024]加熱罐4-1上水下進(jìn)口 4-8安裝一只熱泵流量調(diào)節(jié)閥4-15。
[0025]在上出口 7-2所連接的熱水三通與飲水三通之間，安裝一只飲水電磁閥9，并與飲水信號(hào)燈8-1 —起，由虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7頂面溫度傳感器14閉環(huán)同步控制。
[0026]回?zé)崞?作為上水回收開水熱量的換熱器，是同心套管式換熱器5，或是多流程的釬焊板式換熱器5，或是套管式換熱器5等逆流換熱器；或是殼管式換熱器5，或是盤管式換熱器5。
[0027]電熱器7-4是虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7底面內(nèi)壁垂直設(shè)置的多對(duì)倒U型金屬電熱管7-4 ;或是虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7底面內(nèi)壁垂直設(shè)置的高強(qiáng)度、水電屏蔽、無縫自動(dòng)銀釬焊、耐壓12bar的英格萊840不銹鋼電熱管7_4 ;或是虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7底面內(nèi)壁垂直設(shè)置的大直徑組合鎳鉻絲發(fā)熱管；或是虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7底面內(nèi)壁垂直設(shè)置的多根高絕緣、高導(dǎo)熱、高穩(wěn)定性非金屬電熱管7-4 ;或是虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7底面外壁中央水平設(shè)置的電發(fā)熱盤7-4 ;或是虹吸加熱儲(chǔ)熱罐7底面外壁中央水平設(shè)置的電磁式發(fā)熱盤7-4。
[0028]顆粒活性炭過濾器2的出口安裝一只KDF過濾器2-1。
[0029]壓縮活性炭過濾器3的出口安裝一只超濾過濾器3