CN113251657A - 热泵热水器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵热水器及其控制方法。热泵热水器包括：电控板；热泵机组，热泵机组包括外壳、以及设置在外壳中的压缩机、蒸发器、节流装置和风机；水箱，水箱包括箱壳、以及设置在箱壳中的内胆和冷凝器；温差发电模块，温差发电模块包括温差发电部件、冷端导热器和热端导热器，温差发电部件设置在冷端导热器和热端导热器之间，冷端导热器用于传导热泵热水器产生的冷量，热端导热器用于传导热泵热水器产生的热量；其中，压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器连接在一起形成冷媒回路，压缩机、风机和温差发电部件分别与电控板电连接。通过利用温差发电来对热泵热水器的电控板进行辅助供电，以降低热泵热水器的能耗。

Description

热泵热水器及其控制方法
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种热泵热水器。
背景技术
目前，热水器是人们日常生活中的常用家用电器，热水器分为：电热水器、热泵热水器和太阳能热水器等类型。
热泵热水器通常包括热泵机组和水箱，热泵机组通常包括压缩机、风机和蒸发器，水箱通常包括箱壳、内胆和冷凝器。其中，压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器连接在一起形成冷媒回路，冷凝器用于加热内胆中的水。
但是，热泵热水器在待机状态下，由于电控板依然需要供电，则长时间的待机过程，也会产生电能的损耗，进而导致热泵热水器的能耗较大。鉴于此，如何设计一种能耗低的热泵热水器是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种热泵热水器，通过利用温差发电来对热泵热水器的电控板进行辅助供电，以降低热泵热水器的能耗。
为达到上述技术目的，本发明提供一种热泵热水器，包括：
电控板；
热泵机组，所述热泵机组包括外壳、以及设置在所述外壳中的压缩机、蒸发器、节流装置和风机；
水箱，所述水箱包括箱壳、以及设置在所述箱壳中的内胆和冷凝器；
温差发电模块，所述温差发电模块包括温差发电部件、冷端导热器和热端导热器，所述温差发电部件设置在所述冷端导热器和所述热端导热器之间，所述冷端导热器用于传导所述热泵热水器产生的冷量，所述热端导热器用于传导所述热泵热水器产生的热量；
其中，所述压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器连接在一起形成冷媒回路，所述压缩机、所述风机和所述温差发电部件分别与所述电控板电连接。
进一步的，所述温差发电模块设置在所述水箱中。
进一步的，所述热端导热器设置在所述冷凝器；或者，所述热端导热器设置在所述内胆上。
进一步的，所述压缩机的回气管延伸至所述水箱中并贴靠在所述冷端导热器上；或者，所述蒸发器的冷媒管延伸至所述水箱中并贴靠在所述冷端导热器上。
进一步的，所述温差发电模块设置在所述热泵机组中。
进一步的，所述冷端导热器设置在所述蒸发器上；或，所述冷端导热器设置在所述压缩机的回气管上。
进一步的，所述压缩机的排气管贴靠在所述热端导热器上；或者，所述冷凝器的冷媒管延伸至所述热泵机组中并贴靠在所述热端导热器上。
进一步的，所述内胆上还设置有电位传感器，所述电位传感器与所述电控板电连接。
本发明又提供一种上述热泵热水器的控制方法，包括：检测内胆的实时电位值Et并与设定电位值E0进行比较，如果Et> E0，则利用温差发电模块产生的电能来对内胆进行电流防腐蚀保护。
进一步的，在Et> E0的情况下，随着Et与E0差值的增大，则增大施加到内胆上的电能。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：温差发电模块利用热泵热水器自身不同部件之间产生的温差来发电，温差发电模块产生的电能能够对电控板进行供电，这样，在待机状态下，便可以通过温差发电模块产生的电能来为电控板供电，从而减少待机状态下市电的消耗，通过利用温差发电来对热泵热水器的电控板进行辅助供电，以降低热泵热水器的能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明热水器一实施例的结构示意图；
图2为本发明热水器一实施例的局部结构示意图；
图3为本发明热水器一实施例中温差发电模块的结构示意图之一；
图4为本发明热水器一实施例中温差发电模块的结构示意图之二；
图5为本发明热水器另一实施例的控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，如图1-图4所示，本实施例热泵热水器，包括：热泵机组1和水箱2。其中，根据设计需要可以在热泵机组1或水箱2上配置电控板（未图示），以通过电控板来控制热泵热水器运行。
其中，对于热泵机组1而言，其通常包括外壳11、以及设置在外壳11中的压缩机12、蒸发器13、节流装置14和风机15。另外，水箱2包括箱壳21、以及设置在箱壳21中的内胆22和冷凝器23。压缩机12、蒸发器13、节流装置14和冷凝器23连接形成冷媒回路，压缩机12和风机15分别与所述电控板电连接。以上位常规热泵热水器的配置形式，在此不做限制和赘述。
而为了降低能耗，本实施例热泵热水器还包括温差发电模块3，温差发电模块3包括温差发电部件31、冷端导热器32和热端导热器33，所述温差发电部件设置在冷端导热器32和热端导热器33之间，冷端导热器32用于传导所述热泵热水器产生的冷量，热端导热器33用于传导所述热泵热水器产生的热量，所述温差发电部件分别与所述电控板电连接。
在实际使用过程中，热泵热水器中不同部件的温度是不同的，例如：高温部件通常包括：冷凝器23、内胆22和压缩机12的排气管，低温部件通常包括：蒸发器13和压缩机12的回气管。
温差发电模块3便可以利用高温部件和低温部件之间的温差来进行发电，相对应的，冷端导热器32则需要与低温部件连接以传导低温部件的冷量，热端导热器33则需要与高温部件连接以传导高温部件的热量。温差发电部件31夹在冷端导热器32和热端导热器33之间，温差发电部件31利用冷端导热器32和热端导热器33的温差进行发电，产生的电能便可以对电控板进行供电。
而对于温差发电模块3的安装位置，可以有多种方式，例如：温差发电模块3设置在水箱2中，或者，温差发电模块3设置在热泵机组1中，以下结合附图进行说明。
在某一实施例中，温差发电模块3设置在水箱2中。则对于热端导热器33可以根据需要贴靠在内胆22上，以利用内胆22中的水温来加热热端导热器33；或者，可以将热端导热器33贴靠在冷凝器23上，以通过冷凝器23来加热热端导热器33。
同时，为了满足冷端导热器32的冷量传导的要求，则压缩机12的回气管可以延伸至水箱2中并贴靠在冷端导热器32上。压缩机12在工作过程中，回气管流入低温的冷媒，利用回气管中低温冷媒的冷量来制冷冷端导热器32，以使得冷端导热器32和热端导热器33之间产生较大的温差，进而促使所述温差发电部件进行发电。
或者，蒸发器13的冷媒管延伸至水箱2中并贴靠在冷端导热器32上。蒸发器13中冷媒管中的冷媒温度较低，利用蒸发器13延伸出的冷媒管来制冷冷端导热器32，以使得冷端导热器32和热端导热器33之间产生较大的温差，进而促使所述温差发电部件进行发电。
在另一实施例中，温差发电模块3设置在热泵机组1中。则对于温差发电模块3可以安装靠在蒸发器13上或安装在压缩机12上。以下针对上述两种情况下，分别进行说明。
对于温差发电模块3设置在蒸发器13的情况下，则冷端导热器32安装在蒸发器13上，则在压缩机运行过程中，蒸发器13产生的冷量直接对冷端导热器32进行制冷，而对于热端导热器33而言，则可以直接利用压缩机12的排气管来进行加热，或者，也可以将冷凝器23的冷媒管延伸至热泵机组1中并贴靠在热端导热器33上。
对于将温差发电模块3设置在压缩机12的情况下，则可以利用压缩机12的排气管来加热热端导热器33，并利用压缩机12的回气管来制冷冷端导热器32。
优选实施例中，为了方便操作人员连接冷媒管路，则可以在冷端导热器32和/或热端导热器33上配置冷媒连接管34，在实际组装时，则冷媒连接管34可以根据需要连接在压缩机12与冷凝器23之间、或连接在压缩机12与蒸发器13之间、或连接在蒸发器13与节流装置14之间、或者，接在冷凝器23与节流装置14之间。
另外，在冷端导热器32和热端导热器33之间可以根据需要配置多块温差发电部件31，温差发电部件31则通过连接线310与电控板连接。
在某些实施例中，对于温差发电部件31产生的电能，还可以存储在蓄电池中。为此，温差发电模块3还配置有蓄电池（未图示），蓄电池也与电控板电连接，电控板来根据需要将温差发电部件31产生的电能存储在蓄电池中，或者利用蓄电池进行放电以达到供电的目的。而针对电控板控制蓄电池充放电的具体控制方法，可以参考常规蓄电池的控制方式，在此不做限制和赘述。
实施例二，为了增强热泵热水器的功能性，则可以利用温差发电模块3产生的电能来对内胆22进行电流防腐蚀处理。为此，则内胆22上还设置有电位传感器（未图示），所述电位传感器与所述电控板电连接。电位传感器能够检测内胆22的电位值，利用检测到的电位值来判断是否需要对内胆22进行电流防腐蚀处理。
针对不同的内胆22，触发电流防腐蚀的设定电位值E0则在工厂阶段进行试验获得并存储在热泵热水器的电控板中。
如图5所示，具体防腐蚀控过程如下：
步骤S101、电位传感器检测内胆22的实时电位值Et传送给电控板。
步骤S102、电控板将检测到的实时电位值Et与存储的设定电位值E0进行比较。
步骤S103、如果Et> E0，则说明内胆存在防腐的可能性，此时将利用温差发电模块3产生的电能来对内胆进行电流防腐蚀保护。
步骤S104、如果Et≤ E0时，则将温差发电模块3产生的电能存储在蓄电池中。
而针对配置有温差发电部件31和蓄电池的热泵热水器具体的控制方式可以分为如下两种：第一种方式为温差发电部件31产生的电能先存储在蓄电池中，再由蓄电池对内胆进行电流防腐蚀操作；第二种方式为温差发电部件31产生的电能直接对内胆进行电流防腐蚀操作，而剩余的电能则储在蓄电池中，并且，蓄电池根据需要辅助对内胆进行电流防腐蚀操作。
针对第一种防腐蚀的控制方法为：热泵热水器启动后，温差发电部件31利用温差所产生的电能存储在蓄电池中；如果Et> E0，则蓄电池放电对内胆22进行电流防腐蚀保护。具体的，热泵热水器启动后，温差发电部件31利用冷端导热器32和热端导热器33的温差进行发电，而产生的电能先存储在蓄电池中，电控板根据电位传感器检测到的实时电位值Et来控制蓄电池是否进行放电操作。而在防腐蚀过程中，在Et> E0的情况下，随着Et与E0差值的增大，则增大蓄电池施加到内胆上的电能。
针对第二种防腐蚀的控制方法为：热泵热水器启动后，温差发电部件31利用温差产生电能；如果Et> E0，则温差发电部件31产生的电能直接对内胆22进行电流防腐蚀保护；如果Et≤ E0，则温差发电部件31产生的电能存储在蓄电池中。具体的，热泵热水器启动后，电控板根据电位传感器检测到的内胆22的实时电位值Et，控制温差发电部件31直接对内胆22进行电流防腐蚀处理，或者，将电能存储在蓄电池中。
优选实施例中，为了更为合理的利用温差发电部件31产生的电能，温差发电部件31产生的实时电压值为Ut，内胆22的电位差ΔU= E t- E0；当Ut>ΔU时，则温差发电部件31产生的电能在满足对内胆22进行电流防腐蚀保护的同时，剩余的电能对蓄电池进行充电。这样，在保证内胆22进行有效的电流防腐蚀处理的同时，还能够有效的收集电能。更重要的是，可以避免内胆22因施加电压过大而产生过多的电流而出现氢脆现象，更有利于提高防腐蚀的效果。
而当Ut＜ΔU时，温差发电部件31和蓄电池同时对内胆进行电流防腐蚀保护，当温差发电部件31产生的电能不能满足内胆22电流防腐蚀的要求时，则蓄电池也对内胆22进行施加电压，温差发电部件31和蓄电池配合对内胆进行电流防腐蚀保护。
利用温差通过塞贝克效应实现热能与电能的转化，温差发电模块利用温差所产生的电能能够满足对电控板供电的公式，还可以根据需要对内胆进行电流防腐蚀处理，从而无需采用镁棒来进行防腐，避免水质***，提高了洗浴体验性并降低使用成本，有效的提高用户体验性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热泵热水器，其特征在于，包括：
电控板；
热泵机组，所述热泵机组包括外壳、以及设置在所述外壳中的压缩机、蒸发器、节流装置和风机；
水箱，所述水箱包括箱壳、以及设置在所述箱壳中的内胆和冷凝器；
温差发电模块，所述温差发电模块包括温差发电部件、冷端导热器和热端导热器，所述温差发电部件设置在所述冷端导热器和所述热端导热器之间，所述冷端导热器用于传导所述热泵热水器产生的冷量，所述热端导热器用于传导所述热泵热水器产生的热量；
其中，所述压缩机、蒸发器、节流装置和冷凝器连接在一起形成冷媒回路，所述压缩机、所述风机和所述温差发电部件分别与所述电控板电连接。
2.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述温差发电模块设置在所述水箱中。
3.根据权利要求2所述的热泵热水器，其特征在于，所述热端导热器设置在所述冷凝器；或者，所述热端导热器设置在所述内胆上。
4.根据权利要求2所述的热泵热水器，其特征在于，所述压缩机的回气管延伸至所述水箱中并贴靠在所述冷端导热器上；或者，所述蒸发器的冷媒管延伸至所述水箱中并贴靠在所述冷端导热器上。
5.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述温差发电模块设置在所述热泵机组中。
6.根据权利要求5所述的热泵热水器，其特征在于，所述冷端导热器设置在所述蒸发器上；或，所述冷端导热器设置在所述压缩机的回气管上。
7.根据权利要求5所述的热泵热水器，其特征在于，所述压缩机的排气管贴靠在所述热端导热器上；或者，所述冷凝器的冷媒管延伸至所述热泵机组中并贴靠在所述热端导热器上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的热泵热水器，其特征在于，所述内胆上还设置有电位传感器，所述电位传感器与所述电控板电连接。
9. 一种如权利要求1-8任一项所述的热泵热水器的控制方法，其特征在于，包括：检测内胆的实时电位值Et并与设定电位值E0进行比较，如果Et> E0，则利用温差发电模块产生的电能来对内胆进行电流防腐蚀保护。
10. 根据权利要求9所述的热泵热水器控制方法，其特征在于，在Et> E0的情况下，随着Et与E0差值的增大，则增大施加到内胆上的电能。
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