CN203848515U - 带有温控活动挡板或隔板的水箱 - Google Patents

Abstract

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。

Description

带有温控活动挡板或隔板的水箱

技术领域

本实用新型涉及一种CO2热泵热水器，尤其是一种CO2热泵热水器的水箱。

背景技术

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CO2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。

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，CO2热泵热水器系统的COP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COP。

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CO2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。

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CO2热泵热水器系统的COP。

发明内容

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COP。

为了实现上述目的，本实用新型采取的具体技术方案如下：

一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。

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。

电动机M焊接在水箱箱体侧面，电动机M下面焊接PID控制器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型用于CO2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CO2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COP。传统的CO2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CO2热泵热水器系统的COP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COP。

附图说明

图1 是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的自控系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

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。

在水箱箱体7侧边焊接一个电动机M，电动机M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T，四个温度传感器T与PID控制器6连接，PID控制器6与电动机M 连接，且PID控制器6焊接在电动机M下方。水箱箱体7内温度分布经温度传感器T反馈至PID控制器6后，PID控制器6控制调节电动机M的运行时间和转向，电动机M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。

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COP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。

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。

Claims (3)

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(1)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)。