專利名稱：具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高，安全、衛(wèi)生、健康的概念正逐漸深入人心，在醫(yī)院、 學(xué)校、銀行、軍隊、賓館、商超、娛樂、餐飲等服務(wù)行業(yè)及企事業(yè)單位，電開水器的應(yīng)用越來越
普遍目前，市面上浮球式電開水器是使用較多的電開水器，在其水箱頂部有一個浮球 開關(guān)，當開水從水龍頭流出，頂部的浮球就下降，開關(guān)閥隨即打開，外面的生水就直接流進 水箱，灌滿水箱使浮球繼續(xù)浮在頂部。這樣，生水與飲用水混合在一起就變成了陰陽水，流 出的開水不到100°c，打開龍頭喝水的人永遠喝的就是半生半熟的水。這種沒燒開的水里 有多種微生物、病原體及大量細菌，人體長期喝這種水容易感染細菌，嚴重的甚至?xí)l(fā)中 毒、致癌等。全國電開水器質(zhì)量抽查顯示，90%的浮球式電開水器存在混合水及陰陽水的 現(xiàn)象。因此，使生、熱水徹底分離、保溫層保溫效果顯著，達到節(jié)能及滿足人們綠色保健的需 要，是電開水器市場的必然趨勢。現(xiàn)有的電熱開水器的加熱形式幾乎都是單獨地采用電加熱元件加熱。對于小容量 的開水器來說，電加熱開水器具有一定的優(yōu)勢，但對于一般商業(yè)用大容積(大于300L)的電 開水器，為了滿足一定數(shù)量的人員對開水供應(yīng)快捷性的需求，單獨采用電加熱方式將需要 消耗相當大的電能。這不僅會給客戶帶來高成本的支出，還將帶來增大電網(wǎng)負荷、縮短電加 熱元件的使用壽命等問題。為了平衡電網(wǎng)的波峰波谷現(xiàn)象，國家出臺了波峰波谷用電價格不同的政策。所以 對于電開水器，利用電網(wǎng)的波谷實現(xiàn)節(jié)能和節(jié)省開支的目的就顯得尤為重要，具體操作就 是在用電高峰，即電費高的時候減少用電量；波谷的時候，即夜間，用電少的時候用水作為 載體積攢電能，以備白天之用。這樣一方面可以降低用戶的用電費用，另一方面還可以部分 平衡電網(wǎng)的波峰波谷，有利于整體電網(wǎng)的健康運行。鑒于此，如何使已有技術(shù)中的熱泵加熱方式與具有錯峰用電加熱方式、以及逐層 加熱、步進補水等技術(shù)合理整合而藉以全面解決目前業(yè)界存在的節(jié)能、飲水安全等技術(shù)問 題就成了當前一個非常緊迫的問題了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有錯峰用電 功能的熱泵型智能電開水器，它是一種綜合空氣源熱泵加熱技術(shù)、錯峰用電技術(shù)、逐層加 熱、以及步進補水等技術(shù)的智能電開水器。能有效縮短電加熱時間、節(jié)約能源、減輕電網(wǎng)負 荷、避免陰陽水現(xiàn)象并延長電加熱元件的使用壽命。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一種具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器，包括智能控制器、電加熱裝置、開水器水箱和熱泵，所述熱泵和所述開水器水箱連接，所述開水器水箱內(nèi)安裝有電加 熱裝置，所述電加熱裝置及熱泵和所述智能控制器連接；所述熱泵包括一個循環(huán)管路，所述 循環(huán)管路通過熱泵循環(huán)管路上的熱水出水口和熱泵循環(huán)管路上的冷水進水口和開水器水 箱連接，所述循環(huán)管路上安裝有水泵、冷凝器、儲液罐、膨脹閥、蒸發(fā)器和壓縮機。所述智能控制器包括電開水器控制微處理器，所述微處理器連接有進水執(zhí)行電 路、加熱執(zhí)行電路、水溫檢測電路和水位檢測電路，所述水溫檢測電路和水位檢測電路信號 輸入微處理器，微處理器信號輸出給進水執(zhí)行電路和加熱執(zhí)行電路；所述微處理器連接有 人機接口電路、熱泵運行控制電路和實時時鐘電路，所述人機接口電路、熱泵運行控制電路 和實時時鐘電路與微處理器之間實現(xiàn)信號雙向輸入。所述開水器水箱內(nèi)壁采用聚氨酯保溫材料。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，其優(yōu)點和積極效果表現(xiàn)為本發(fā)明電開水器在微處理器的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制下，將獨立應(yīng)用的空氣源熱泵加熱技 術(shù)、錯峰用電技術(shù)、逐層加熱，以及步進補水等技術(shù)有機結(jié)合起來，全面地解決了現(xiàn)有電開 水器存在的電能消耗高及存在飲水安全等問題。本發(fā)明開水器的水箱內(nèi)壁采用高效的聚氨酯保溫材料，一旦水燒開后，如長時間 未用完，本發(fā)明會自動加熱保溫，在短暫的保溫時段消耗的能量微乎其微。因而，與現(xiàn)有電開水器相比，本發(fā)明能有效縮短電加熱時間、節(jié)約能源、減輕電網(wǎng) 負荷、避免陰陽水現(xiàn)象并延長電加熱元件的使用壽命，是一種真正意義上的智能電開水器。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中水箱1、熱泵循環(huán)管路上的熱水出水口 2、壓縮機3、智能控制器4、電加熱管 5、熱泵循環(huán)管路上的冷水進水口 6、水泵7、冷凝器8、儲液罐9、膨脹閥10、蒸發(fā)器11，熱泵 12。圖2為本發(fā)明所述微處理器結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明所述微處理器控制流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明是一種具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器，包括智能 控制器4、電加熱裝置5、開水器水箱1和熱泵12，所述熱泵和所述開水器水箱連接，所述開 水器水箱內(nèi)安裝有電加熱裝置，所述電加熱裝置及熱泵和所述智能控制器連接；所述熱泵 包括一個循環(huán)管路，所述循環(huán)管路通過熱泵循環(huán)管路上的熱水出水口 2和熱泵循環(huán)管路上 的冷水進水口 6和開水器水箱連接，循環(huán)管路上設(shè)置有水泵7、冷凝器8、儲液罐9、膨脹閥 10、蒸發(fā)器11和壓縮機3。所述智能控制器包括電開水器控制微處理器，如圖2所示，所述微處理器連接有 進水執(zhí)行電路、加熱執(zhí)行電路、水溫檢測電路和水位檢測電路，所述水溫檢測電路和水位檢 測電路信號 輸入微處理器，微處理器信號輸出給進水執(zhí)行電路和加熱執(zhí)行電路；所述微處 理器連接有人機接口電路、熱泵運行控制電路和實時時鐘電路，所述人機接口電路、熱泵運 行控制電路和實時時鐘電路與微處理器之間實現(xiàn)信號雙向輸入。
所述開水器水箱內(nèi)壁采用聚氨酯保溫材料。本發(fā)明開水器水箱分別與熱泵循環(huán)管路上的熱水出水口、熱泵循環(huán)管路上的冷水進水口相連通，在熱泵的驅(qū)動下，冷水從水箱經(jīng)熱泵循環(huán)管路上的冷水進水口進入冷凝器， 冷水獲得加熱然后經(jīng)過熱泵循環(huán)管路上的熱水出水口進入水箱。智能控制器通過當前時間 及預(yù)設(shè)參數(shù)進行智能判斷，在合適的時段利用波谷低價電進行加熱，發(fā)出指令驅(qū)動電加熱 裝置工作或啟動壓縮機。本發(fā)明運用逆卡諾循環(huán)原理，通過壓縮機做功使工質(zhì)產(chǎn)生相變(氣態(tài)-液態(tài)-氣 態(tài))。蒸發(fā)器吸取環(huán)境中的能量，然后經(jīng)冷凝器放出能量、再經(jīng)過儲液罐、膨脹閥進行熱力循 環(huán)，將環(huán)境中的熱量轉(zhuǎn)移到加熱對象中，從而使加熱對象的溫度達到使用范圍。本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的，電開水器采用全自動微處理器控制，進水執(zhí)行電 路、加熱執(zhí)行電路、水溫檢測電路和水位檢測電路，所述水溫檢測電路和水位檢測電路信號 輸入微處理器，微處理器信號輸出給進水執(zhí)行電路和加熱執(zhí)行電路；所述微處理器連接有 人機接口電路、熱泵運行控制電路和實時時鐘電路，所述人機接口電路、熱泵運行控制電路 和實時時鐘電路與微處理器之間實現(xiàn)信號雙向輸入。本發(fā)明在硬件電路及軟件功能模塊的協(xié)調(diào)控制下，自動完成生產(chǎn)開水的任務(wù)。其 中，實時時鐘電路負責(zé)給系統(tǒng)提供標準的時間，用來控制波谷時段和預(yù)設(shè)提前加熱時段；人 機接口電路實現(xiàn)用戶與微處理器的數(shù)據(jù)交換，主要包含按鈕及界面顯示部分，完成例如時 間設(shè)定、加熱溫度設(shè)定以及溫度顯示等功能；水溫檢測電路、水位檢測電路實現(xiàn)將模擬量轉(zhuǎn) 換為數(shù)字量，為微處理器的自動加熱控制提供反饋數(shù)據(jù)；在微處理器的控制下，根據(jù)當前時 間以及預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，向加熱執(zhí)行電路輸出啟動信號，即啟動熱泵加熱或電加熱，某個時 刻兩種加熱不能同時輸出。下面將結(jié)合圖3微處理器控制流程圖進行詳細描述。1)接通水電后，開水器開始工作并處于自動控制模式。系統(tǒng)首先判斷當前時刻是 否在預(yù)設(shè)的加熱時段內(nèi)，如果時間已經(jīng)到達加熱時段，則執(zhí)行加熱動作。如果當前時刻還未 到達預(yù)設(shè)加熱時段內(nèi)，但已經(jīng)到達預(yù)設(shè)的波谷用電時段，則系統(tǒng)首先檢測水箱中的水位，如 果還沒有達到低水位，為了達到快速制取開水的功能，這種情況下不啟動熱泵加熱，而是進 入單純電加熱模式。提前利用波谷低價電進行加熱，一方面可以降低用戶的用電費用，另一 方面還可以部分平衡電網(wǎng)的波峰波谷。此模式主要是為了滿足客戶對開水器全自動運行及 低成本運行的需求，完全可以做到無人值守，不需要每天上下班的接通或關(guān)斷水電。當時間 到達大批人員集中飲用開水時段，滿箱的開水已準備好，從而獲得最好的節(jié)能效果及最優(yōu) 的供水服務(wù)。2)如果檢測到水箱中的水位達到了低水位以上，并且水溫低于55°C，則先啟動熱 泵加熱模式獲得55°C左右的水溫，而后再進入單純電熱加熱模式。這種模式在水箱中水滿、 但溫度較低的情況下可以充分發(fā)揮熱泵加熱的優(yōu)勢，并獲得最好的節(jié)能效果。其實在實際 的應(yīng)用中，這種情況出現(xiàn)的頻率是最高的。在預(yù)設(shè)的加熱時段，采用熱泵及電加熱技術(shù)先將 水預(yù)先燒開并進行保溫。開水器水箱內(nèi)壁還采用了高效的聚氨酯保溫材料，一旦水燒開后， 如長時間未用完，本發(fā)明會自動加熱保溫，在短暫的保溫時段消耗的能量微乎其微。3)在電加熱模式下，系統(tǒng)具有先進的步進補水、逐層加熱技術(shù)。完全由電腦操作完 成，首先從水箱低部通過電磁閥進入冷水進行加熱，沸騰后再進一層水，完全實現(xiàn)了冷熱分罔。電腦控溫，避免重復(fù)加熱，取水后逐層加熱，為了保證一定的開水穩(wěn)定，通過水溫檢測電路、水位檢測電路精確獲得脈沖信號，通過微處理器控制電加熱管及進水電磁閥的 開停，協(xié)調(diào)水箱的溫度和進水量。進一層水，加熱一層，逐層加熱，逐層沸騰?？梢赃_到連續(xù) 供應(yīng)95度以上的開水。解決了傳統(tǒng)開水器等待整水箱水燒開后才能打水的等待時間。避 免了千沸水和陰陽水的問題。實現(xiàn)了真正意義上的智能型開水器。4)在任何時間，只要按下手動/自動切換按鈕，系統(tǒng)將進入手動加熱模式。為了達 到快速制取開水的功能，這種情況下不再啟動熱泵加熱，也不再考慮是否在加熱時段，而是 直接進入單純電熱加熱模式。再次按下手動/自動切換按鈕，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換為自動加熱模式。從以上的描述中可以看出，本發(fā)明開水器在微處理器的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制下，提供了 一種將空氣源熱泵加熱技術(shù)、錯峰用電技術(shù)、逐層加熱，以及步進補水等技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn) 品，具有全自動及手動模式并能自由切換，是一種真正意義上的智能電開水器。與同容積的電開水器相比，本發(fā)明能有效縮短電加熱時間、節(jié)約能源、減輕電網(wǎng)負 荷、延長電加熱元件的使用壽命，具有很大的優(yōu)勢。最后應(yīng)說明的是顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并 非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做 出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引 伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
權(quán)利要求
一種具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器，其特征在于包括智能控制器、電加熱裝置、開水器水箱和熱泵，所述熱泵和所述開水器水箱連接，所述開水器水箱內(nèi)安裝有電加熱裝置，所述電加熱裝置及熱泵和所述智能控制器連接；所述熱泵包括一個循環(huán)管路，所述循環(huán)管路通過熱泵循環(huán)管路上的熱水出水口和熱泵循環(huán)管路上的冷水進水口和開水器水箱連接，所述循環(huán)管路上安裝有水泵、冷凝器、儲液罐、膨脹閥、蒸發(fā)器和壓縮機。
2.如權(quán)利要求1所述的具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器，其特征在于所述 智能控制器包括電開水器控制微處理器，所述微處理器連接有進水執(zhí)行電路、加熱執(zhí)行電 路、水溫檢測電路和水位檢測電路，所述水溫檢測電路和水位檢測電路信號輸入微處理器， 微處理器信號輸出給進水執(zhí)行電路和加熱執(zhí)行電路；所述微處理器連接有人機接口電路、 熱泵運行控制電路和實時時鐘電路，所述人機接口電路、熱泵運行控制電路和實時時鐘電 路與微處理器之間實現(xiàn)信號雙向輸入。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器，其特征在于 所述開水器水箱內(nèi)壁采用聚氨酯保溫材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有錯峰用電功能的熱泵型智能電開水器，包括智能控制器、電加熱裝置、開水器水箱和熱泵，所述熱泵和所述開水器水箱連接，所述開水器水箱內(nèi)安裝有電加熱裝置，所述電加熱裝置及熱泵和所述智能控制器連接；所述熱泵包括一個循環(huán)管路，所述循環(huán)管路通過熱泵循環(huán)管路上的熱水出水口和熱泵循環(huán)管路上的冷水進水口和開水器水箱連接，所述循環(huán)管路上安裝有水泵、冷凝器、儲液罐、膨脹閥、蒸發(fā)器和壓縮機。本發(fā)明能有效縮短電加熱時間、節(jié)約能源、減輕電網(wǎng)負荷、避免陰陽水現(xiàn)象并延長電加熱元件的使用壽命。
文檔編號F24H9/20GK101846391SQ20101018760
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者仇維斌, 歐紅香, 王葵 申請人:新疆新鷺機電設(shè)備有限公司