半導(dǎo)體熱泵熱水器的制造方法
【專利說(shuō)明】
(-)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體熱泵熱水器。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有產(chǎn)品存在下列不足:
[0003]1、電熱水器僅由電熱管和熱水箱組成，因此其制造簡(jiǎn)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，使其加熱效率低于1，這就導(dǎo)致耗電量過(guò)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(zhǎng)，導(dǎo)致熱損較大，因此雖然其耗電功率只有2-3kW，但其平均加熱效率只有0.50-0.60。
[0004]2、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(guò)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(guò)冷凝器加熱熱水，使其制熱效率高達(dá)3.0-5.0 ;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，且降低配電要求；然而熱泵回路則由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等冷媒部件組成，而蓄熱、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、維護(hù)成本高昂、可靠性較差。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種半導(dǎo)體熱泵熱水器:其中每塊半導(dǎo)體熱電芯片均構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的小型熱泵，由I份電能驅(qū)動(dòng)可通過(guò)其冷端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效吸取2份上水中的低品位熱量，并由熱電芯片提升為3份高品位熱量，再通過(guò)其熱端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效加熱中溫?zé)崴?，使其制熱效率高達(dá)3.0 ;從而以最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效半導(dǎo)體熱泵熱水器功能，制取(43-48? )中溫?zé)崴珜?dǎo)“綠色健康”生活方式。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案，即半導(dǎo)體熱泵熱水器如附圖1所示，其中:1-加熱罐；2-半導(dǎo)體熱電芯片；3-吸熱罐；4_垂直加熱翅片；5_垂直吸熱翅片；6_虹吸加熱套桶；7-虹吸吸熱套桶；8_下進(jìn)口；9-上出口 ；10_電熱器；11_加熱信號(hào)燈；12_防干燒開關(guān)；13-溫度傳感器；14_保溫材料；15_安全泄水止回閥；16_防電隔離墻；17_安全接地和防漏電保護(hù)開關(guān)；18-熱水信號(hào)燈；19-吸熱罐上進(jìn)口 ；20_吸熱罐下出口 ；21_流量開關(guān)。
[0007]按照附圖1所示的半導(dǎo)體熱泵熱水器:其由加熱罐1、半導(dǎo)體熱電芯片2、吸熱罐3三大部件組成；
[0008]半導(dǎo)體熱電芯片2的熱端與加熱罐I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，垂直加熱翅片4的加熱側(cè)設(shè)置虹吸加熱套桶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；
[0009]半導(dǎo)體熱電芯片2的冷端與吸熱罐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5，垂直吸熱翅片5的吸熱側(cè)設(shè)置虹吸吸熱套桶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；
[0010]其中加熱罐I為垂直細(xì)長(zhǎng)圓缺柱體，底部外側(cè)面開水平下進(jìn)口 8，頂面圓心開垂直上出口 9，底部設(shè)置電熱器10，半導(dǎo)體熱電芯片2和電熱器10在控制上與加熱信號(hào)燈11聯(lián)鎖，頂面內(nèi)壁設(shè)置防干燒開關(guān)12，中部側(cè)壁設(shè)置的溫度傳感器13控制半導(dǎo)體熱電芯片2的接通、斷開和功率調(diào)節(jié)，并由熱水溫度顯示屏18顯示其加熱蓄熱溫度，下進(jìn)口 8連接安全泄水止回閥15，在上出口 9和安全泄水止回閥15的連接管路上，各設(shè)置一只非金屬阻電式管件作為防電隔離墻16，在電熱器10與安全泄水止回閥15的連接管路上設(shè)置安全接地和防漏電保護(hù)開關(guān)17;
[0011]其中吸熱罐3為垂直細(xì)長(zhǎng)圓缺柱體，頂部外側(cè)面開水平上進(jìn)口 19，底部外側(cè)面開水平下出口 20 ;
[0012]加熱罐I及其連接的中溫管路與管件，需附加保溫材料14。
[0013]電熱器10是加熱罐I底部側(cè)壁水平設(shè)置的倒U型金屬電熱管10 ;或是加熱罐I底部側(cè)壁水平設(shè)置的高強(qiáng)度、水電屏蔽、無(wú)縫自動(dòng)銀釬焊、耐壓12bar的英格萊840不銹鋼電熱管10 ;或是加熱罐I底部側(cè)壁水平設(shè)置的大直徑組合鎳鉻絲發(fā)熱管10 ;或是加熱罐I底部側(cè)壁水平設(shè)置的高絕緣、高導(dǎo)熱、高穩(wěn)定性非金屬電熱管10 ;或是加熱罐I底面外壁圓心設(shè)置的電發(fā)熱盤10 ;或是加熱罐I底面外壁圓心設(shè)置的電磁式發(fā)熱盤10。
[0014]安全泄水止回閥15的進(jìn)口安裝流量開關(guān)21。
[0015]本發(fā)明半導(dǎo)體熱泵熱水器的工作過(guò)程結(jié)合附圖1說(shuō)明如下:
[0016]1、排氣:上水以0.5?6bar表壓分別排盡加熱罐I和吸熱罐3中的空氣，每罐直到完全出水后再關(guān)閉相應(yīng)閥門；
[0017]2、預(yù)熱和保溫功能:接通電源并啟動(dòng)本發(fā)明，加熱罐I中部側(cè)壁設(shè)置的溫度傳感器13，在感知水溫低于44°C時(shí)，通過(guò)閉環(huán)控制接通半導(dǎo)體熱電芯片2，由I份電能驅(qū)動(dòng)可通過(guò)其冷端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效吸取2份上水中的低品位熱量，并由半導(dǎo)體熱電芯片2提升為3份高品位熱量，再通過(guò)其熱端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效加熱中溫?zé)崴恢钡桨焉纤訜岬?8°C，再斷開半導(dǎo)體熱電芯片2 ;當(dāng)溫度傳感器13感知水溫超過(guò)45°C時(shí)，則由熱水信號(hào)燈18顯示熱水待用狀態(tài)，可隨時(shí)供應(yīng)熱水；
[0018]3、即時(shí)加熱熱水功能:使用熱水功能時(shí)，上水利用其0.5?6bar表壓流經(jīng)安全泄水止回閥15，以把加熱罐I中的45°C中溫?zé)崴?jīng)上出口 9排出，供用戶直接使用；隨后當(dāng)加熱罐I中部側(cè)壁設(shè)置的溫度傳感器13感知水溫低于44°C時(shí)；接通半導(dǎo)體熱電芯片2，由I份電能驅(qū)動(dòng)可通過(guò)其冷端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效吸取2份上水的低品位熱量，并由半導(dǎo)體熱電芯片2提升為3份高品位熱量，再通過(guò)其熱端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效加熱中溫?zé)崴?；與此同時(shí)流量開關(guān)21啟動(dòng)電熱器10以即時(shí)加熱熱水，此外利用加熱罐I對(duì)水的蓄熱作用，共同維持供應(yīng)的熱水溫度；過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，直到用戶關(guān)閉熱水功能；則本發(fā)明轉(zhuǎn)入執(zhí)行預(yù)熱和保溫功能，并等待持續(xù)加熱至熱水信號(hào)燈18恢復(fù)顯示熱水待用狀態(tài)；
[0019]4、保護(hù):
[0020](I)防干燒:當(dāng)防干燒開關(guān)12感知加熱罐I尚未充滿水時(shí)，為防止半導(dǎo)體熱電芯片2和電熱器10因干燒而損毀，便會(huì)自動(dòng)切斷整機(jī)電源，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，直到加熱罐I被水充滿后方自動(dòng)復(fù)位；
[0021](2)防超壓:當(dāng)上水表壓超過(guò)6bar時(shí)，安全泄水止回閥15會(huì)通過(guò)導(dǎo)流管自動(dòng)泄壓，保護(hù)加熱罐I的使用安全；
[0022](3)防電墻:在上出口 9和安全泄水止回閥15的連接管路上，各設(shè)置一只非金屬阻電式管件作為防電隔離墻16，以確保使用安全；
[0023](5)防漏電:在本發(fā)明安全接地基礎(chǔ)上，當(dāng)電磁互感式內(nèi)置防漏電保護(hù)開關(guān)17檢測(cè)到泄漏電流超過(guò)人體感應(yīng)范圍，便會(huì)在0.01?0.1秒自動(dòng)切斷電源，同時(shí)由加熱信號(hào)燈11閃爍，以顯示故障，保障人體安全。
[0024]與現(xiàn)有產(chǎn)品相比較，本發(fā)明集成創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)如下所列:
[0025]1、半導(dǎo)體熱電芯片:提供一種以上水作為熱源的半導(dǎo)體熱泵熱水器，在預(yù)熱和保溫時(shí)由溫度傳感器啟動(dòng)半導(dǎo)體熱電芯片，由I份電能驅(qū)動(dòng)可通過(guò)其冷端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效吸取2份上水的30°C低品位熱量，并由半導(dǎo)體熱電芯片提升為3份50°C高品位熱量，再通過(guò)其熱端設(shè)置的虹吸循環(huán)，高效加熱45°C中溫?zé)崴?，并持溫蓄熱；由于其制熱效率高達(dá)3.0，相比電熱器節(jié)省耗電量70%，倡導(dǎo)“綠色健康”生活方式；
[0026]2、虹吸循環(huán)高效換熱:由虹吸循環(huán)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體熱電芯片冷端的高效吸熱與熱端的高效加熱，從而提高本發(fā)明的加熱、吸熱、蓄熱效率；
[0027]3、熱電芯片與電熱器雙動(dòng)力加熱:使用熱水功能時(shí)，由溫度傳感器啟動(dòng)半導(dǎo)體熱電芯片，并由流量開關(guān)啟動(dòng)電熱器，實(shí)現(xiàn)雙動(dòng)力共同即時(shí)加熱熱水，從而在大幅節(jié)省耗電量基礎(chǔ)上確保熱水使用效果；
[0028]4、單罐雙加熱模式:由單加熱罐切換運(yùn)行，一體化實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體熱電芯片的靜態(tài)預(yù)熱和保溫，以及半導(dǎo)體熱電芯片和電熱器雙動(dòng)力即時(shí)加熱熱水，這兩種功能模式，避免重復(fù)投資電熱器及其安全