热水器及其热水水箱、控制方法和控制器
阅读：1008发布：2021-02-27
专利汇可以提供热水器及其热水水箱、控制方法和控制器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 热 水 器 及其热水水箱、控制方法和 控制器 ，属于热水水箱技术领域。该热水水箱包括水箱本体和内循环装置，内循环装置包括混水组件，混水组件用于将水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。本 申请 能够使热水水箱本体内部由上而下的自循环，改善水箱本体 温度 分层，提高 热 泵 热水器运行效率。，下面是热水器及其热水水箱、控制方法和控制器专利的具体信息内容。
1.一种用于热水器的热水水箱，其特征在于：包括水箱本体和内循环装置，所述内循环装置包括混水组件，所述混水组件用于将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
2.根据权利要求1所述的热水水箱，其特征在于，所述混水组件包括循环水泵和导流管，所述导流管一端接入所述水箱本体底部，另一端接入所述水箱本体顶部，所述循环水泵通过所述导流管将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
3.根据权利要求2所述的热水水箱，其特征在于，所述内循环装置包括设置在所述水箱本体底部的进水管、设置在所述水箱本体顶部的出水管，所述导流管一端接入所述进水管、另一端接入所述出水管。
4.根据权利要求3所述的热水水箱，其特征在于，还包括水流检测元件和控制器；
所述水流检测元件用于检测所述水箱本体内的水流状态；
所述控制器根据所述水流状态判断用户是否在使用热水，当热水器开启且处于用户未使用状态时，控制所述循环水泵开启。
5.根据权利要求4所述的热水水箱，其特征在于，所述水流检测元件为微动开关。
6.根据权利要求5所述的热水水箱，其特征在于，所述微动开关设置在所述进水管或所述出水管上。
7.根据权利要求2-6任一项所述的热水水箱，其特征在于，所述循环水泵为屏蔽泵。
8.根据权利要求3所述的热水水箱，其特征在于，所述混水组件通过所述导流管使水从所述出水管向所述进水管方向流动。
9.根据权利要求3所述的热水水箱，其特征在于，所述循环水泵出水口接所述进水管时，所述混水组件还设有单向阀，所述单向阀与所述循环水泵流向一致。
10.根据权利要求9所述的热水水箱，其特征在于，所述单向阀安装在所述循环水泵的进水口或出水口。
11.根据权利要求5或6所述的热水水箱，其特征在于，所述微动开关是水流开关或压力开关。
12.根据权利要求1-6任一项所述的热水水箱，其特征在于，所述混水组件与所述热水水箱本体可拆卸连接，或，所述循环水泵与所述热水水箱本体一体成型。
13.根据权利要求2-6任一项所述的热水水箱，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于控制所述循环水泵的开启。
14.一种权利要求1-13任一项所述热水水箱的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
向混水组件发送触发信号；
所述混水组件根据所述触发信号启动，将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述混水组件包括循环水泵和导流管，所述混水组件根据所述触发信号启动，将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合为：所述循环水泵根据所述触发信号，通过所述导流管将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于：在所述向混水组件发送触发信号之前，还包括：
获取水流状态；
根据所述水流状态判断用户是否在使用热水；
所述向混水组件发送触发信号为：当热水器开启且处于用户未使用状态时，向混水组件发送触发信号，控制所述循环水泵开启。
17.一种热水器，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的热水水箱。
18.一种控制器，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，以实现权利要求14-16任一项所述热水水箱的控制方法。
热水器及其热水水箱、控制方法和控制器
技术领域
[0001] 本发明涉及热水水箱技术领域，具体涉及一种热水器及其热水水箱、控制方法和控制器。
背景技术
[0004] 众所周知，水的密度是随着温度线性变化的，热水水箱里的热水密度小集中在水箱上面，冷水密度大集中在水箱下面，产生分层的现象，导致整个水箱的温度分布不均，对于热泵热水器来说，温度分布不均会导致热泵热水器性能降低，冷凝压力大。
[0005] 减少机组制热水运行期间的热水水箱温度分层可有效降低机组冷凝压力，进而降低机组运行功耗提高热泵热水器运行效率，改善水箱分层对于采用静态加热式水箱的热泵热水器性能影响最为明显。
[0006] 目前使用最为普遍的静态加热式水箱主要通过优化水箱外部或内部的冷媒换热盘管改善水箱分层，可以采用主、副双水箱形式解决主水箱分层问题，但该方案大幅提高的成本，同时减少了热水水箱的有效容积，不利于家庭热泵热水器推广使用。
发明内容
[0007] 为了解决现有技术中静态加热式水箱的热泵热水器由于水分层，导致的功耗较大的问题，本发明提供一种热水器及其热水水箱、控制方法和控制器。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009] 第一方面，一种用于热水器的热水水箱，包括水箱本体和内循环装置，所述内循环装置包括混水组件，所述混水组件用于将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
[0011] 进一步地，所述内循环装置包括设置在所述水箱本体底部的进水管、设置在所述水箱本体顶部的出水管，所述导流管一端接入所述进水管、另一端接入所述出水管。
[0012] 进一步地，还包括水流检测元件和控制器；
[0013] 所述水流检测元件用于检测所述水箱本体内的水流状态；
[0014] 所述控制器根据所述水流状态判断用户是否在使用热水，当热水器开启且处于用户未使用状态时，控制所述循环水泵开启。
[0016] 进一步地，所述微动开关设置在所述进水管或所述出水管上。
[0018] 进一步地，所述混水组件通过所述导流管使水从所述出水管向所述进水管方向流动。
[0020] 进一步地，所述单向阀安装在所述循环水泵的进水口或出水口。
[0021] 进一步地，所述微动开关是水流开关或压力开关。
[0022] 进一步地，所述混水组件与所述热水水箱本体可拆卸连接，或，所述循环水泵与所述热水水箱本体一体成型。
[0023] 进一步地，还包括控制器，所述控制器用于控制所述循环水泵的开启。
[0024] 第二方面，一种如上述任一项所述的热水水箱的控制方法，包括以下步骤：
[0026] 所述混水组件根据所述触发信号启动，将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
[0027] 进一步地，所述混水组件包括循环水泵和导流管，所述混水组件根据所述触发信号启动，将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合为：所述循环水泵根据所述触发信号，通过导流管将所述水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
[0028] 进一步地，在所述向混水组件发送触发信号之前，还包括：
[0029] 获取水流状态；
[0030] 根据所述水流状态判断用户是否在使用热水；
[0031] 所述向混水组件发送触发信号为：当热水器开启且处于用户未使用状态时，向混水组件发送触发信号，控制所述循环水泵开启。
[0032] 第三方面，一种热水器，包括上述任一项所述的热水水箱。
[0034] 有益效果：
[0035] 本发明技术方案提供了一种热水器及其热水水箱、控制方法和控制器，该热水水箱包括水箱本体和内循环装置，内循环装置包括混水组件，混水组件将水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合，使热水水箱本体内部由上而下的自循环，改善水箱本体温度分层，提高热泵热水器运行效率。附图说明
[0036] 图1是本发明一个实施例提供的一种用于热水器的热水水箱结构示意图。
[0037] 图2是本发明另一个实施例提供的一种用于热水器的热水水箱结构示意图。
[0038] 图3是本发明一个实施例提供的一种用于热水器的热水水箱的控制方法流程图。
[0039] 图4是本发明另一个实施例提供的一种用于热水器的热水水箱的控制方法流程图。
[0040] 图5是本发明实施例提供的一种控制器结构示意图。
[0041] 图中：
[0042] 1-水箱本体；2-内循环装置；21-出水管；22-导流管；23-循环水泵；24-第一单向阀；25-进水管；26-第二单向阀；27-微动开关；3-热水器主机；4-控制器；41-存储器；42-处理器。
具体实施方式
[0043] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0044] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0045] 本发明实施例提供一种用于热水器的热水水箱，如图1所示，包括水箱本体1和内循环装置2，内循环装置2包括混水组件，混水组件用于将水箱本体1内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
[0046] 在一个实施例中，当热水器的热水水箱本体1需要混水的时候，打开内循环装置2，实现水箱本体1底部的冷水和顶部的热水混合。
[0047] 本发明实施例提供了一种用于热水器的热水水箱，该热水水箱包括水箱本体和内循环装置，内循环装置包括混水组件，混水组件将水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合，使热水水箱本体内部由上而下的自循环，能够解决水箱本体内水温度分层的问题，有效提高热泵热水器运行效率。
[0048] 作为对上述实施例的进一步改进，本发明实施例提供了另一种用于热水器的热水水箱，如图2所示，该热水水箱包括：水箱本体1和内循环装置2；
[0049] 内循环装置2包括混水组件，混水组件用于将水箱本体1内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
[0050] 作为本发明实施例一种可选的实现方式，进一步地，混水组件可以包括循环水泵23和导流管22，导流管22一端接入水箱本体1底部，另一端接入水箱本体1顶部，循环水泵23将水箱本体1内底部的冷水和顶部的热水进行混合，本发明实施例对导流管22的材质形状不做限定，由本领域技术人员根据工程需要进行选择。
[0051] 进一步地，水箱本体1底部设有进水管25、顶部设有出水管21，导流管22一端接入进水管25、另一端接入出水管21，混水组件使水经出水管21从水箱本体1内流出，经导流管22，从进水管25回流致水箱本体。
[0052] 作为本发明实施例一种可选的实现方式，进一步地，为减小热水器功率、降低成本，循环水泵23可以为屏蔽泵。
[0053] 屏蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。普通离心泵的驱动是通过联轴器将泵的叶轮轴与电动轴相连接，使叶轮与电动机一起旋转而工作的。
[0054] 本申请对循环水泵23的选择不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，此处不再赘述。
[0055] 进一步地，循环水泵23出水口接进水管25时，内循环装置2还包括第一单向阀24，第一单向阀24与循环水泵23流向一致。第一单向阀24安装在循环水泵23的进水口或出水口。
[0056] 需要说明的是，当循环水泵23出水口接冷水管时，冷水管上加装第二单向阀26，因单向阀的作用是流体只能沿进水口流动，出水口介质无法回流。所以加装第二单向阀26，以防循环水泵23运行期间将水箱本体1的水由冷水管道泵入自来水管，污染自来水。
[0057] 作为本发明实施例一种可选的实现方式，进一步地，混水组件与热水水箱本体1可拆卸连接。
[0058] 当选用混水组件与热水水箱可拆卸连接时，若混水组件在使用中出现故障，可以便于查找故障原因，修理方面，能够提高工作效率。本发明实施例对混水组件与热水水箱之间的安装方式不做限定，如可以通过螺纹安装等方式，具有由本领域技术人员根据工程需要进行选择。
[0059] 进一步地，一些可选实施例中，混水组件与热水水箱本体1一体成型，如可以在热水水箱生产过程中内置到热水水箱内部实现一体化，也可安装在水箱外部一体化成型。
[0060] 当选用混水组件与热水水箱设计成一体成型时，其占用空间小，能够提高空间的利用率。
[0061] 作为本实施例一种可选的实现方式，一些实施例中，还包括水流检测元件和控制器，水流检测元件用于检测水箱本体1内的水流状态，水流检测元件可以但不限于使用微动开关27。微动开关27可以但不限于设置在进水管25或出水管21上。用户侧使用热水时则水流微动开关动作，并将动作信号传递给热水器主机，热水器主机通过检测水流微动开关信号确定用户侧是否有在使用热水，并据此分为用水模式(用户侧有使用热水)和保温模式(用户侧未使用热水)。具体的，微动开关向控制器发送检测信号，以便控制器根据水流状态判断用户是否在使用热水，当热水器开启且处于用户未使用状态时，控制循环水泵23开启，提高热水水箱内部的混水效果，当热水器关闭或者非保温模式时则关闭循环水泵23。
[0063] 进一步地，一些可选实施例中，微动开关27可以是水流开关或压力开关。
[0064] 水流开关的工作原理是，当管路中的水流量大于预设设定点流量时，磁芯在水流作用下产生位移并带动磁源产生磁控作用使传感器输出“1”开关信号,该信号输入到设备控制系统，经功率扩放大后实现以水流量控制的目的。当管路中的水流量小于预设设定点流量后，磁芯在复位弹簧推力作用下带动磁源回位，使传感器输出“0”开关信号,停止系统的工作。在水流量高于或者低于某一个设定点时触发输出报警信号传递给机组，系统获取信号后即可做出相应的指示动作。
[0065] 压力开关的工作原理：是当系统内压力高于或低于额定的安全压力时，感应器内碟片瞬时发生移动，通过连接导杆推动开关接头接通或断开，当压力降至或升额定的恢复值时，碟片瞬时复位，开关自动复位，或者简单的说是当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端产生位移，直接或经过比较后推动开关元件，改变开关元件的通断状态，达到控制被测压力的目的。压力开关采用的弹性元件有单圈弹簧管、膜片、膜盒及波纹管等。
[0066] 当微动开关27选用水流开关或压力开关时，微动开关27设置在进水管25或出水管21上，当管路中的水流经过时，微动开关27检测水流的状态，控制器以水流状态判断用户4是否在使用热水，当热水器开启且处于用户未使用状态时循环水泵23开启。
[0067] 微动开关27还可以选用靶片式微动开关27，靶片插在水管内，有水流动时就会冲击靶片，靶片受力动作，相关动作信号传出即认为有水流动；无水流时靶片恢复原状。本申请对微动开关27的选择不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，此处不再赘述。
[0068] 进一步地，一些可选实施例中，上述热水水箱还包括控制器4，控制器4，控制器与内循环装置2连接，用于控制循环水泵23的开启。
[0069] 本发明实施例提供的一种用于热水器的热水水箱，该热水水箱包括水箱本体和内循环装置，内循环装置包括混水组件，混水组件包括循环水泵和导流管，水箱本体底部设有进水管、顶部设有出水管，导流管一端接入进水管、另一端接入出水管，还包括水流检测元件和控制器，水流检测元件用于检测水流状态，控制器以水流状态判断用户是否在使用热水，当热水器开启且处于用户未使用状态时循环水泵开启。在机组制热水运行期间开启循环水泵从水箱本体出水管吸循环水泵到进水管，使热水水箱本体内部由上而下的自循环，解决水箱本体内热水温度分层问题，有效提高热泵热水器运行效率。
[0070] 基于上述用于热水器的热水水箱，本发明提供了一种用于热水器的热水水箱的控制方法，如图3所示，包括以下步骤：
[0071] S301：向混水组件发送触发信号。
[0072] S302：混水组件根据触发信号启动，将水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
[0073] 本实施例提供的一种用于热水器的热水水箱的控制方法，通过向水组件发送触发信号，混水组件根据触发信号启动，将水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合，其操作步骤简单，便于执行，能够提高热水器的热水水箱运行效率。
[0074] 作为上述实施例的一种改进，本发明实施例提供另一种用于热水器的热水水箱的控制方法，参见图4，可以通过但不限于以下过程实现：
[0075] S401：获取水流状态。
[0076] S402：根据水流状态判断用户是否在使用热水。
[0077] S403：当热水器开启且处于用户未使用状态时，向混水组件发送触发信号：
[0078] S404：混水组件根据触发信号启动，将水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合。
[0079] 本实施例提供的一种用于热水器的热水水箱的控制方法，通过获取水流状态，根据水流状态判断用户是否在使用热水，在保温模式下，通过混水组件将水箱本体内底部的冷水和顶部的热水进行混合，提高水箱内部的混水效果，从而降低了水箱内部的分层程度。
[0080] 如图5所示，本发明实施例提供一种控制器，控制器4包括：
[0081] 存储器41和处理器42，存储器41用于存储计算机程序，处理器42用于执行计算机程序，以实现上述热水器及其热水水箱的控制方法。
[0082] 本发明实施例还提供了一种热水器，包括上述任一技术方案/实施例的一种用于热水器的热水水箱。本发明实施例中涉及的热水器类型不限，如可以是热泵热水器、太阳能热水器、燃气热水器等，在一个实施例中，控制器可以在热水器生产加工时内置在热水器主机3内，也可以在热水器主机3安装过程中，本领域技术人员自行增加。
[0083] 其中，热水水箱可以是但不限于静态加热式水箱。
[0084] 本发明实施例提供的一种控制器和热水器，该热水器包含前述实施例提供的热水水箱，该控制器用于实现上述任一技术方案/实施例的一种热水水箱控制方法。在机组制热水运行期间开启循环水泵从水箱本体出水管吸循环水泵到进水管，实现水箱本体内部由上而下的自循环，改善水箱本体温度分层，提高热泵热水器运行效率。实现水箱本体内部由上而下的自循环，改善水箱本体温度分层，提高热泵热水器运行效率。
[0085] 使用本发明实施例提供的技术方案的热水水箱、热水器，其能效改善效果已通过国标《GB 29541-2013热泵热水机(器)能效限定值及能效等级》中的静态加热式、循环加热式热泵热水器的能效限定值差异对比看出(静态加热式一级能效为4.2，循环加热式一级能效为4.6)。
[0086] 可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0087] 需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0088] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0089] 应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0090] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0091] 此外，在本申请实施例中的各控制模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个控制模块单独物理存在，也可以两个或两个以上控制模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0092] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0093] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一些可选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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