CN112303908A - 混合蓄能电热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合蓄能电热水器，包括：相变蓄能加热组件、储电加热组件和外接电源模块，相变蓄能加热组件包括第一加热容器、第一电加热部件和相变蓄能部件，第一电加热部件和相变蓄能部件设置在第一加热容器上，第一加热容器具有第一出水口和第一进水口；即热加热组件包括第二加热容器、第二电加热部件、第三电加热部件和储电模块，第二电加热部件和第三电加热部件设置在第二加热容器上，第二加热容器具有第二出水口和第二进水口，储电模块用于对第三电加热部件供电，第一出水口与第二进水口连通；外接电源模块用于接通外部供电电源并对第一电加热部件、第二电加热部件和储电模块供电。实现增大热水输出量并提高用户体验性。

Description

混合蓄能电热水器

技术领域

本发明属于家用电器技术领域，尤其涉及一种混合蓄能电热水器。

背景技术

目前，热水器是人们日常生活中常用的家用电器，其中，电热水器因其体积小被广泛的使用，而具有即热功能的即热式热水器因其使用便利，被更多的用户所使用。但是，由于受家用电线对电流的限制，即热式热水器的功率较低，无法满足用户对大流量热水使用的要求,使得即热式热水器的热水输出量降低,导致用户体验性较差。如何设计一种热水输出量高以提高用户体验性的技术是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种混合蓄能电热水器，实现增大热水输出量并提高用户体验性。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供一种混合蓄能电热水器，包括：

相变蓄能加热组件，所述相变蓄能加热组件包括第一加热容器、第一电加热部件和相变蓄能部件，所述第一电加热部件和所述相变蓄能部件设置在所述第一加热容器上，所述第一加热容器具有第一出水口和第一进水口；

储电加热组件，所述即热加热组件包括第二加热容器、第二电加热部件、第三电加热部件和储电模块，所述第二电加热部件和所述第三电加热部件设置在所述第二加热容器上，所述第二加热容器具有第二出水口和第二进水口，所述储电模块用于对所述第三电加热部件供电，所述第一出水口与所述第二进水口连通；

外接电源模块，所述外接电源模块用于接通外部供电电源并对所述第一电加热部件、所述第二电加热部件和所述储电模块供电。

进一步的，所述第二加热容器为水罐，所述第二电加热部件为设置在所述水罐内部的第一加热盘管, 所述第三电加热部件为设置在所述水罐内部的第二加热盘管。

进一步的，所述第二加热容器为导热水管，所述第二电加热部件为设置在所述导热水管外部的第一电加热膜，所述第三电加热部件为设置在所述导热水管外部的第二电加热膜，所述第一电加热膜和所述第二电加热膜沿所述导热水管长度方向依次排布。

进一步的，所述混合蓄能电热水器还包括：总进水接头、旁通管、三通和比例换向阀；所述总进水接头通过所述三通分别与所述旁通管的进口和所述第一进水口连接，所述第二进水口通过所述比例换向阀分别与所述旁通管的出口和所述第一出水口连接。

进一步的，所述第二出水口设置有出水温度传感器，所述第二进水口设置有进水温度传感器。

进一步的，所述第一加热容器包括外壳体和内壳体,所述内壳体位于所述外壳体中，所述外壳体和所述内壳体之间设置有保温层。

进一步的，所述第一出水口的高度低于所述第一进水口的高度，所述第一出水口还连接有排水阀，所述第一进水口上还连接有通气阀。

进一步的，还包括储水组件，所述储水组件包括水箱和水泵，所述排水阀的出口通过所述水泵与所述水箱的进口连接。

进一步的，所述第一电加热部件为设置在所述第一加热容器内部的电加热管。

进一步的，所述第一加热容器中还设置有换热水管，所述相变蓄能部件为填充在所述第一加热容器内部的相变材料，所述换热水管的一管口为所述第一出水口，所述换热水管的另一管口为所述第一进水口。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过增加相变蓄能加热组件,利用相变蓄能加热组件中的相变蓄能部件来对外部供水进行预加热，以提高进入到即热加热组件中的水流温度，这样，便可以无需增大即热加热组件的功率，在满足用户家中用电功率上限的情况下，有效的增大热水输出量并提高用户体验性；同时，对于更大量的热水需求情况下，还可以通过储电模块对第三电加热部件供电，第二电加热部件和第三电加热部件能够协同配合进行即热式加热，并配合相变蓄能加热组件预热水，最终获得更大量更高温的热水，以满足用户需求。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明混合蓄能电热水器实施例的原理图之一;

图2 为本发明混合蓄能电热水器实施例的原理图之二；

图3为本发明相变蓄能加热组件的结构示意图之一；

图4为本发明相变蓄能加热组件的结构示意图之二；

图5为本发明相变蓄能加热组件的结构示意图之三；

图6为本发明混合蓄能电热水器的控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图6所示,本实施例混合蓄能电热水器，包括：相变蓄能加热组件1、即热加热组件2和外接电源模块（未图示）。其中，相变蓄能加热组件1能够利用相变储能的作用事先存储能量来预热水，以提高进入到即热加热组件2中的水温，从而在满足家用电线对电流的限制的情况下，整体上提高热水输出量。同时，即热加热组件2还配置储电模块（未图示），通过储电模块存储电能来克服用户家用电网对用电功率的限制。

相变蓄能加热组件1包括第一加热容器11、第一电加热部件12和相变蓄能部件13，第一电加热部件12和相变蓄能部件13设置在第一加热容器11上，第一加热容器11具有第一出水口101和第一进水口102。

即热加热组件2包括第二加热容器21、第二电加热部件22和第三电加热部件23，第二电加热部件22和第三电加热部件23设置在第二加热容器21上，第二加热容器21具有第二出水口201和第二进水口202；储电模块用于对第三电加热部件23供电，第一出水口101与第二进水口202连通。

外接电源模块用于接通外部供电电源并对第一电加热部件12、第二电加热部件22和储电模块供电。

具体而言，在实际使用过程中，外部供水（例如家用自来水）通过管道输送到第一加热容器11中，水与第一加热容器11中的相变蓄能部件13进行换热后预热升温，然后从第一加热容器11中输出的水进入到第二加热容器21中。由于进入到第二加热容器21中的水事先预热过，这样，便可以通过第二电加热部件22更加快速的将水加热至设定出水温度输出。同时，由于第二加热容器21中的水事先预热过，第二电加热部件22加热时所需的功能便相对应的降低，这样，便可以在满足家用电线对电流的条件下，有效的增大热水输出量。而对于用户需要高温大流量的热水时，在这种情况下，存在相变蓄能部件13预热后的水再经第二电加热部件22全功率加热依然不能满足出水温度的要求。此时，则启动储电模块对第三电加热部件23供电，以通过第三电加热部件23进一步的提高加热功率，以最大限度的满足用户的用水要求。

其中，针对相变蓄能部件13而言，其表现实体可以为添加在第一加热容器11中的相变材料，本发明对相变蓄能部件13的具体表现实体不做限制。另外，外接电源模块通过外部电缆连接用户家中的插座，以实现引入市电进行整个设备的供电，而针对外接电源模块的具体表现实体可以参考常规热水器中的结构形式。同时，有关储电模块则通常采用蓄电池的方式来进行存储电能，蓄电池具体类型在此不做限制。

进一步的，为了最大限度的增大热水输出量，有效的延长第一加热容器11中相变蓄能部件13的使用时间，则混合蓄能电热水器还包括：总进水接头3、旁通管4、三通51和比例换向阀52；总进水接头3通过三通51分别与旁通管4的进口和第一进水口102连接，第二进水口202通过比例换向阀52分别与旁通管4的出口和第一出水口101连接。具体的，用户在实际使用热水的过程中，可以根据水的加热量要求来控制外部水源的流动路径。当水的加热量较小并仅通过第二电加热部件22就能满足加热要求的情况下，则比例换向阀52与旁通管4连接的端口处于全开的状态，且比例换向阀52关闭与第一出水口101连接的端口，外部水源经过旁通管4直接进入到第二加热容器21中进行加热处理。而当第二电加热部件22处于最大加热功率且无法满足出水温度的情况下，则通过比例换向阀52配合来控制第一加热容器11中的进水量，以满足出水温度达到设定出水温度的要求。通过比例换向阀52来增大与第一出水口101连接的端口的开度，并同时减小与旁通管4连接的端口的开度，使得部分水进入到第一加热容器11中进行预热，以实现提高进入到第二加热容器21中的水温。

具体的控制方法包括：在通过即热加热组件2加热水的过程中，如果即热加热组件2处于最大加热功率且即热加热组件2的出水温度低于设定出水温度的情况下，则待加热的水先进入到相变蓄能加热组件1中与相变蓄能部件13换热后再流入到即热加热组件2加热。具体的，第二出水口201设置有出水温度传感器（未图示），所述第二进水口202设置有进水温度传感器（未图示），当出水温度传感器检测到的第二出水口201的出水温度低于设定出水温度时，则控制比例换向阀52调节两个端口的开度，以使得部分水先流入到第一加热容器11中与相变蓄能部件13进行换热，然后，预热后的水在进入到第二加热容器21中。利用相变蓄能部件13储存的热量来预热外部水源，从而达到即热式热水输出量的要求。

而即热加热组件2的具体表现实体有多种。例如：第二加热容器21为水罐，第二电加热部件22和第三电加热部件23为设置在所述水罐内部的加热盘管；或者，第二加热容器21为导热水管，第二电加热部件22和第三电加热部件23为设置在所述导热水管外部的电加热膜。本发明对即热加热组件2的具体表现实体可以采用常规技术中的即热式热水器结构，在此不做限制。

而在用户无热水需求的情况下，则根据需要通过第一电加热部件12对相变蓄能部件13进行加热储能。控制方法还包括：在第二电加热部件22处于断电的情况下，如果相变蓄能部件13的温度低于第一加热温度的情况下，则通过第一电加热部件12加热相变蓄能部件13直至相变蓄能部件13的温度高于第二加热温度；其中，第一加热温度的温度值小于第二加热温度的温度值。具体的，在用户不使用热水时，此时，第二电加热部件22处于断电的状态。通过检查第一加热容器11中相变蓄能部件13的温度来判断是否启动第一电加热部件12加热。即当相变蓄能部件13的温度低于第一加热温度的情况下，则通过第一电加热部件12通电来加热，直至相变蓄能部件13升温至第二加热温度。而第一加热温度和第二加热温度的具体温度值则可以根据具体使用的相变材料来设置，在此不做限制。

基于上述技术方案，可选的，针对相变蓄能加热组件1其表现实体有多种结构形式，以下结合附图进行说明。

如图3所示，第一加热容器11内部形成单一的腔体，而第一电加热部件12和相变蓄能部件13均设置在第一加热容器11形成的腔体中。其中，第一加热容器11包括外壳体112和内壳体111,内壳体111位于外壳体112中，外壳体112和内壳体111之间设置有保温层113，具体的，采用具有保温功能的第一加热容器11，能够减少相变蓄能部件13的热量散失。另外，第一加热容器11中还设置有换热水管15，换热水管15的一管口为第一出水口101，换热水管15的另一管口为第一进水口102。具体的，外部水源通过换热水管15在第一加热容器11中流动，流动过程中，换热水管15中的水便可以与外部的相变蓄能部件13进行换热，以实现对流经换热水管15中的水进行预热。而对于第一电加热部件12而言，第一电加热部件12为设置在第一加热容器11内部的电加热管或电加热板。

以第一电加热部件12为电加热管为例，为了增大散热面积，则电加热管外设置有换热翅片121，换热翅片121能够快速传导电加热管的热量以加热相变蓄能部件13。而为了方便固定安装换热水管15，则可以在所述换热翅片上设置有安装孔（未标记），换热水管15插在所述安装孔中。

如图4所示，为了有效的延长相变蓄能部件13的预热使用时长，则在实际使用过程中，当无需相变蓄能部件13预热水的情况下，则需要将第一加热容器11中的水排出。具体的，第一加热容器11上还设置有排水阀103，在实际使用时，当用户不使用热水时，则通过排水阀103将第一加热容器11中的存水排出。这样，第一加热容器11中不存储水，便可以避免水继续与相变蓄能部件13进行换热，以最大限度的节省相变蓄能部件13中存储的热能。优选地，排水阀103还连接有水泵104和水箱105，当需要排掉第一加热容器11中的存水时，排水阀103打开并启动水泵104，通过水泵104将存水快速抽出并输送到水箱105中存储。其中，水箱105中存放的水，则可以根据需要通过水管输出，例如，水箱105中存放的水可以通过水管连接冷水龙头或马桶等，以供用户使用，避免水资源的浪费。

另外，为了方便快速排出第一加热容器11中的存水，则第一加热容器上还设置有通气阀106，具体的，在排水过程中，避免因第一加热容器11中产生负压而导致排水不净，则通过增加通气阀106来调节第一加热容器11内的压力。排水时，则将排水阀103和通气阀106均打开，这样，便可以保证在排水过程中，第一加热容器11通过通气阀106与外界通气，以保证内部压力不产生负压。其中，第一出水口101的高度低于第一进水口102的高度，第一出水口101还连接有排水阀103，第一进水口102上还连接有通气阀106，利用高度差能够使得排水更加顺畅，并配合水泵104便可以实现快速高效的排水，以减少相变蓄能部件13的热量散失。

如图5所示，第一加热容器11内部形成两个腔体，即第一腔体和第二腔体，其中，所述第一腔体中设置有相变蓄能部件13、换热水管15和热交换管16，第一出水口101和第一进水口102分别与所述第一腔体连通；所述第二腔体中设置有第一电加热部件12，所述热交换管与所述第二腔体连通。具体的，相变蓄能部件13和第一电加热部件12分置在不同的腔体中，以避免相变蓄能部件13相变过程中对第一电加热部件12造成损坏和腐蚀等影响。其中，为了通过第一电加热部件12对相变蓄能部件13进行加热，则第一电加热部件12对所述第二腔体中添加的换热介质（例如：水）进行加热，换热介质流经热交换管16散热以实现对第一腔体中的相变蓄能部件13进行加热。

其中，为了加快换热介质在热交换管16中的流动速度，以提高换热效率。则所述热交换管上还设置有循环水泵161，循环水泵161能够驱动换热介质快速流动，以加快对相变蓄能部件13进行加热。而为了方便安装循环水泵161，则部分所述热交换管16位于第一加热容器11的外部，且位于第一加热容器11外部的所述热交换管上设置有所述循环水泵161，而为了避免位于第一加热容器11外部的所述热交换管散失过多的热量，则位于第一加热容器11外部的所述热交换管外设置有保温套管（未图示）。

另外，针对上述混合蓄能电热水器的在实际控制过程中，还包括如下细化的控制方法：

在实际控制过程中，用户设定好热水器的出水温度之后，打开水龙头向外输出热水。热水器执行步骤S1、即通过流量传感器检测到水流量，热水器中流量传感器的具体安装布置方式不做限制，热水器只有在检测到有水流量的前提下，才会触发即热加热组件通电加热。在检测到水流量后，执行步骤S2、即通过即热加热组件2通道进行加热。在第二电加热部件22加热水的过程中，如果第二电加热部件22产生的热量不能将流经第二加热容器21中的水加热到设定出水温度，则执行步骤S3。步骤S3、即控制待加热的水先进入到第一加热容器11中与相变蓄能部件13换热后再流入到第二加热容器21中被第二电加热部件22加热。

进一步的，在实际使用过程中，当用户不使用热水时，则需要根据需要对相变蓄能部件13进行加热。所述控制方法还包括：在第二电加热部件22处于断电的情况下，如果相变蓄能部件13的温度低于第一加热温度的情况下，则通过第一电加热部件12加热相变蓄能部件13直至相变蓄能部件13的温度高于第二加热温度；其中，第一加热温度的温度值小于第二加热温度的温度值。具体的，在用户不使用热水时，此时，第二电加热部件22处于断电的情况下。根据相变蓄能部件13的温度来判断是否需要启动第一电加热部件12加热。

更进一步的，所述控制方法还包括：在第二电加热部件22处于断电的情况下，排掉存储在第一加热容器11中的水。具体的，用户不使用热水时，为了避免第一加热容器11中的水持续与相变蓄能部件13换热，及时的排掉存储在第一加热容器11中的水，能够更加有效的延长相变蓄能部件13的使用时间，减少第一电加热部件12的通电加热时长，从而有效的降低能耗。具体排水过程中，打开所述排水阀和所述通气阀，第一加热容器11中的水经由所述排水阀排出。同时，所述水泵通过所述排水阀将第一加热容器11中的水抽出并输送至所述水箱中存储。

优选地，在外部水源全部经过第一加热容器11预热的情况下，如果所述第二电加热部件22处于最大加热功率且所述第二加热容器21的出水温度低于设定出水温度的情况下，则所述储电模块向所述第三电加热部件23供电加热。具体的，用户需要高温大流量的热水时，启动储电模块向第三电加热部件23供电加热。此时，利用储电模块可以克服用户家中用电功率的限制，从而获得最大的加热功率，并配合第一加热容器11中的相变蓄能部件13进行预热，以最大限度的获得高温大流量的热水。同样的，在所述第二电加热部件处于断电的情况下，根据储电模块的储电量来判断是否需要对储电模块进行充电，当需要充电时，则通过外接电源模块引入市电来对储电模块进行充电。其中，外接电源模块引入市电对储电模块的充电方式，可以参考现有技术中蓄电池的充电方式，在此不做限制和赘述。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种混合蓄能电热水器，其特征在于，包括：

相变蓄能加热组件，所述相变蓄能加热组件包括第一加热容器、第一电加热部件和相变蓄能部件，所述第一电加热部件和所述相变蓄能部件设置在所述第一加热容器上，所述第一加热容器具有第一出水口和第一进水口；

储电加热组件，所述即热加热组件包括第二加热容器、第二电加热部件、第三电加热部件和储电模块，所述第二电加热部件和所述第三电加热部件设置在所述第二加热容器上，所述第二加热容器具有第二出水口和第二进水口，所述储电模块用于对所述第三电加热部件供电，所述第一出水口与所述第二进水口连通；

外接电源模块，所述外接电源模块用于接通外部供电电源并对所述第一电加热部件、所述第二电加热部件和所述储电模块供电。

2. 根据权利要求1所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述第二加热容器为水罐，所述第二电加热部件为设置在所述水罐内部的第一加热盘管, 所述第三电加热部件为设置在所述水罐内部的第二加热盘管。

3.根据权利要求1所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述第二加热容器为导热水管，所述第二电加热部件为设置在所述导热水管外部的第一电加热膜，所述第三电加热部件为设置在所述导热水管外部的第二电加热膜，所述第一电加热膜和所述第二电加热膜沿所述导热水管长度方向依次排布。

4.根据权利要求1所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述混合蓄能电热水器还包括：总进水接头、旁通管、三通和比例换向阀；所述总进水接头通过所述三通分别与所述旁通管的进口和所述第一进水口连接，所述第二进水口通过所述比例换向阀分别与所述旁通管的出口和所述第一出水口连接。

5.根据权利要求4所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述第二出水口设置有出水温度传感器，所述第二进水口设置有进水温度传感器。

6.根据权利要求1所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述第一加热容器包括外壳体和内壳体,所述内壳体位于所述外壳体中，所述外壳体和所述内壳体之间设置有保温层。

7.根据权利要求1所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述第一出水口的高度低于所述第一进水口的高度，所述第一出水口还连接有排水阀，所述第一进水口上还连接有通气阀。

8.根据权利要求7所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，还包括储水组件，所述储水组件包括水箱和水泵，所述排水阀的出口通过所述水泵与所述水箱的进口连接。

9.根据权利要求1所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述第一电加热部件为设置在所述第一加热容器内部的电加热管。

10.根据权利要求9所述的混合蓄能电热水器，其特征在于，所述第一加热容器中还设置有换热水管，所述相变蓄能部件为填充在所述第一加热容器内部的相变材料，所述换热水管的一管口为所述第一出水口，所述换热水管的另一管口为所述第一进水口。

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