CN110260516A - 恒温水箱、热水器及恒温水箱的水温控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种恒温水箱、热水器及恒温水箱的水温控制方法，包括混合部和搅拌部，所述混合部包括壳体，所述壳体内设置第一过液板，所述第一过液板将所述壳体内的空腔至少分为一次混合腔和二次混合腔，所述第一过液板上设置有过液通道，所述一次混合腔与所述二次混合腔通过所述过液通道相连通，所述壳体包括相对的第一侧和第二侧，所述第一过液板的一端设置在所述第一侧上，另一端朝向所述第二侧延伸，所述搅拌部包括设置在所述一次混合腔内的第一搅拌件。本发明的实施例中所提供的一种恒温水箱，能够将恒温水箱内的水充分混合，使恒温水箱的排出水的水温稳定。

Description

恒温水箱、热水器及恒温水箱的水温控制方法

技术领域

本申请属于水加热技术领域，具体涉及一种恒温水箱、热水器及恒温水箱的水温控制方法。

背景技术

现有的恒温水箱通过冷、热水冲击混水轮，使混水轮转动，进而实现冷、热水的混合，但这种冷、热水的混合方式不能将水充分混合，恒温水箱内的水存在部分热，部分冷的问题，导致恒温水箱的排出水的水温不稳定。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种恒温水箱、热水器及恒温水箱的水温控制方法，能够将恒温水箱内的水充分混合，使恒温水箱的排出水的水温稳定。

为了解决上述问题，本申请提供了一种恒温水箱，包括混合部和搅拌部，

所述混合部包括壳体，所述壳体内设置第一过液板，所述第一过液板将所述壳体内的空腔至少分为一次混合腔和二次混合腔，所述第一过液板上设置有过液通道，所述一次混合腔与所述二次混合腔通过所述过液通道相连通，所述壳体包括相对的第一侧和第二侧，所述第一过液板的一端设置在所述第一侧上，另一端朝向所述第二侧延伸，

所述搅拌部包括设置在所述一次混合腔内的第一搅拌件。

优选地，所述第一过液板具有圆筒结构，所述圆筒结构的上端面设置于所述壳体的顶面，所述圆筒结构所围成的内部空间形成所述一次混合腔，所述二次混合腔周向设置在所述圆筒结构外。

优选地，所述搅拌部包括伸入所述一次混合腔内的搅拌轴，所述搅拌轴上设置有第一搅拌件，所述壳体上设置有进水管，所述一次混合腔与所述进水管相通。

优选地，所述壳体内还设置有三次混合腔，所述三次混合腔与所述一次混合腔、所述二次混合腔之间设置有第二过液板，所述第二过液板上设置有排液孔，所述二次混合腔与所述三次混合腔通过所述排液孔相通。

优选地，所述第二过液板设置在所述一次混合腔和所述二次混合腔的底部，所述三次混合腔设置在所述第二过液板的下方并位于所述壳体的底部，所述壳体的底面上设置有出水管，所述出水管与所述三次混合腔相通。

优选地，所述搅拌轴延伸至所述三次混合腔内，所述三次混合腔内的所述搅拌轴上设置有第二搅拌件。

优选地，所述第二过液板设置有轴孔，所述搅拌轴穿过所述轴孔。

优选地，所述轴孔的孔壁与所述搅拌轴间隔1-2mm。

优选地，所述过液通道的数量为多个，所述过液通道的横截面总面积为所述出水管截面积的3-5倍。

优选地，所述排液孔的数量为多个，所述排液孔的总面积为所述出水管截面积的3-5倍。

优选地，所述恒温水箱还包括温控部，所述温控部包括设置在所述一次混合腔内的加热件。

优选地，所述加热件上设置有扩展件，以增加所述加热件的散热面积。

优选地，所述扩展件包括设置在所述加热件上的金属丝和/或翅片。

优选地，所述温控部还包括数据输入模块、与所述数据输入模块通信连接的计算模块、与所述计算模块及所述加热件电连接的控制模块，所述数据输入模块用于参数输入，所述计算模块根据输入的参数计算所需热负荷，所述控制部根据所述计算模块所得结果控制所述加热件进行加热。

优选地，所述数据输入模块包括设置在所述恒温水箱的进水端的温度传感器、设置在所述恒温水箱的出水端的温度传感器、用于输入目标水温和目标流量的人机交互装置。

本发明的另一方面，提供了一种热水器，包括上述的恒温水箱。

本发明的另一方面，提供了一种恒温水箱的水温控制方法，使用上述的恒温水箱，对其水温进行恒温控制。

优选地，包括如下步骤：

(1)数据输入

输入目标水温T和目标水流量Q，获取恒温水箱的进水温度T_入和出水温度T_出；

(2)数据计算

计算目标温度T与出水温度T出的温度差△T及需求热负荷W；

(3)确定△T模式区间

根据步骤(2)中计算出的△T，确定△T所在的模式区间，不同的模式区间对应不同的工作模式；

(4)恒温处理

当△T位于加热区间内时，对恒温水箱内的水进行加热；当△T位于加热排水区间内时，对恒温水箱内的水进行加热，恒温水箱向外排水；当△T位于排水区间内时，恒温水箱向外排水。

优选地，所述加热区间包括第一取值区间、第二取值区间和第三取值区间，当△T位于第一取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W₁；当△T位于第二取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W₂；当△T位于第三取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W；

所述加热排水区间包括第四取值区间，当△T位于第四取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W并向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水；

所述排水区间包括第五取值区间，当△T位于第五取值区间内时，向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水；

其中W₁为全功率加热时的热负荷，W₂为W与W₁之和的一半，向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水的流量为Q，W＝(T-T_入)×Q×Cp，其中Cp为水的定压比热容。

优选地，所述第一取值区间为△T大于3℃，所述第二取值区间为△T大于1℃且小于3℃，所述第三取值区间为△T大于0.5℃且小于1℃，所述第四取值区间为△T大于-0.5℃且小于0.5℃，所述第五取值区间为△T小于-0.5℃。

有益效果

本发明的实施例中所提供的一种恒温水箱，能够将恒温水箱内的水充分混合，使恒温水箱的排出水的水温稳定。

附图说明

图1为本申请实施例的主视剖面图；

图2为本申请一实施例的第二过液板的俯视图；

图3为本申请又一实施例的第二过液板的俯视图；

图4为本申请实施例的第一过液板的结构示意图；

图5为本申请实施例的控制逻辑图。

附图标记表示为：

1、壳体；11、第一过液板；111、过液通道；12、第二过液板；121、排液孔；2、一次混合腔；3、二次混合腔；4、三次混合腔；5、加热件；61、搅拌轴；62、第一搅拌件；63、第二搅拌件。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，一种恒温水箱，包括混合部和搅拌部，所述混合部包括壳体1，所述壳体1内设置第一过液板11，所述第一过液板11将所述壳体1内的空腔至少分为一次混合腔2和二次混合腔3，所述第一过液板11上设置有过液通道111，所述一次混合腔2与所述二次混合腔3通过所述过液通道111相连通，所述壳体1包括相对的第一侧和第二侧，所述第一过液板11的一端设置在所述第一侧上，另一端朝向所述第二侧延伸，所述搅拌部包括设置在所述一次混合腔2内的第一搅拌件62。将所述二次混合腔3设置在所述一次混合腔2的侧向方向，并通过在所述一次混合腔2内设置第一搅拌件62，可将所述一次混合腔2内的水搅动旋转，进而使一次混合腔2内的水穿过所述过液通道111后进入所述第二混合腔内，在所述二次混合腔3内实现扰流，使水在二次混合腔3内更为充分混合。

进一步的，所述壳体1可根据实际需要制成适合的形状，例如具有中空结构的长方体结构、具有中空结构的圆柱体结构，本实施例中的所述壳体1具有中空结构的圆柱体结构。

所述第一过液板11具有圆筒结构，所述圆筒结构的上端面设置于所述壳体1的顶面，所述圆筒结构所围成的内部空间形成所述一次混合腔2，所述二次混合腔3周向设置在所述圆筒结构外。通过将所述第一过液板11设置为圆筒结构，使所述一次混合腔2形成圆柱体结构，并使所述二次混合腔3沿所述一次混合腔2的周向围绕在所述一次混合腔2外，增大了所述一次混合腔2与所述所述二次混合腔3的互通面积，使水更容易从所述一次混合腔2进入到所述二次混合腔3内，完成进一步混合。

进一步的，所述通液孔沿周向均匀设置在所述第一过液板11上。

更进一步的，所述通液孔可沿高度方向设置为多行，本实施例中，所述通液孔为一行。

进一步的，所述第一过液板11竖直设置。

所述搅拌部包括伸入所述一次混合腔2内的搅拌轴61，所述搅拌轴61上设置有第一搅拌件62，所述壳体1上设置有进水管，所述一次混合腔2与所述进水管相通。通过设置所述搅拌轴61，并且所述搅拌轴61带动所述第一搅拌件62转动，可实现对一次混合腔2内的水进行混合搅匀，在搅拌件和加热件5的作用下，进入恒温水箱内的水与加热的水进行混合，发生强制对流换热，使加热更为彻底，水的各部温度相同。并且所述第一搅拌件62的转动还能使一次混合腔2内的水转动，对所述第一过液板11形成压力，一次混合腔2内的水以一定的速度被甩入二次混合腔3内，导致二次混合腔3中液体受迫扰动，腔内液体进行二次混合换热。

进一步的，所述进水管上设置有进水阀。

进一步的，所述第一搅拌件62包括多个周向均匀设置在所述搅拌轴61上的扇叶，能使一次混合腔2内的水快速升温。

进一步的，所述搅拌轴61通过搅拌电机驱动。

进一步的，冷水通过所述进水管进入所述一次混合腔2内，所述进水阀用于控制冷水的流通和阻断。

所述壳体1内还设置有三次混合腔4，所述三次混合腔4与所述一次混合腔2、所述二次混合腔3之间设置有第二过液板12，所述第二过液板12上设置有排液孔121，所述二次混合腔3与所述三次混合腔4通过所述排液孔121相通。通过设置三次混合腔4及第二过液板12，可实现水的再一次混合，达到充分混匀的目的。

进一步的，所述第二过液板12具有圆形结构。

进一步的，如图2所示，本实施例中，所述排液孔121具有圆形结构，所述排液孔121沿周向均匀分布在所述第二过液板12上。

进一步的，如图3所示，又一实施例中，所述排液孔121具有半圆结构，所述排液孔121沿周向均匀分布在所述第二过液板12的外缘处。

所述第二过液板12设置在所述一次混合腔2和所述二次混合腔3的底部，所述三次混合腔4设置在所述第二过液板12的下方并位于所述壳体1的底部，所述壳体1的底面上设置有出水管，所述出水管与所述三次混合腔4相通。所述二次混合腔3内的水通过重力及一次混合腔2内的水的压力进入三次混合腔4内，实现进一步混匀。

进一步的，所述出水管上设置有出水阀。

进一步的，所述第二过液板12水平设置，所述三次混合腔4位于所述第二过液板12的正下方。

进一步的，三次混合腔4内的水通过所述出水管排出所述恒温水箱，所述出水阀用于控制水的流通和阻断。

所述搅拌轴61延伸至所述三次混合腔4内，所述三次混合腔4内的所述搅拌轴61上设置有第二搅拌件63。通过设置第二搅拌件63可对三次混合腔4内的水进行充分搅拌，达到充分混匀的目的。可实现多次强力混合，内部温度梯度逐级减小，避免冷、热流体混合不均，造成出液温度上下浮动，无法精确控制的问题。

进一步的，所述第二搅拌件63包括多个周向均匀设置在所述搅拌轴61上的扇叶。

所述第二过液板12设置有轴孔，所述搅拌轴61穿过所述轴孔，所述轴孔的孔壁与所述搅拌轴61间隔1-2mm。所述过液通道111的数量为多个，所述过液通道111的总面积为所述出水管截面积的3-5倍。所述排液孔121的数量为多个，所述排液孔121的总面积为所述出水管截面积的3-5倍。

进一步的，通过设置1-2mm的间隔，少量一次混合腔2内的水在重力作用下经此孔进入第三混合腔，到达混匀的目的。

所述恒温水箱还包括温控部，所述温控部包括设置在所述一次混合腔2内的加热件5。通过所述加热件5来设置对一次混合腔2内水的加热。

进一步的，所述加热件5可为电热丝。

更进一步的，加热元件也可为条形、螺旋形、环形等。

所述加热件5上设置有扩展件，以增加所述加热件5的散热面积。

进一步的，所述加热件5上设置有扩展结构，例如金属丝、翅片等，以增大加热件5与水的接触面积。

所述温控部还包括数据输入模块、与所述数据输入模块通信连接的计算模块、与所述计算模块及所述加热件5电连接的控制模块，所述数据输入模块用于参数输入，所述计算模块根据输入的参数计算所需热负荷，所述控制部根据所述计算模块所得结果控制所述加热件5进行加热。

进一步的，所述搅拌电机、所述进水阀和所述出水阀与所述控制模块通信连接。

进一步的，所述数据输入模块用于输入目标水温T和目标水流量Q，获取恒温水箱的进水温度T入和出水温度T出，所述计算模块用于计算目标温度T与出水温度T出的温度差△T及需求热负荷W，所述控制模块包括主机，用于通过计算模块计算出的温度差△T判断△T所处区间，并通过计算出的热负荷W控制加热件5进行加热，通过控制进水阀和出水阀实现对恒温水箱内水温的控制及恒温水箱排出水的控制，实现恒温出水。

所述数据输入模块包括设置在所述恒温水箱的进水端的温度传感器、设置在所述恒温水箱的出水端的温度传感器、用于输入目标水温和目标流量的人机交互装置。

进一步的，所述数据输入模块通过设置在所述恒温水箱的进水端的温度传感器、设置在所述恒温水箱的出水端的温度传感器获得进水管和出水管内的水温，通过人机交互装置输入目标水温T和目标水流量Q。

本发明的另一实施例，提供了一种热水器，包括上述的恒温水箱。

本发明的另一实施例，提供了一种恒温水箱的水温控制方法，使用上述的恒温水箱，对其水温进行恒温控制。

包括如下步骤：

(1)数据输入

输入目标水温T和目标水流量Q，获取恒温水箱的进水温度T入和出水温度T出；

(2)数据计算

计算目标温度T与出水温度T出的温度差△T及需求热负荷W；

(3)确定△T模式区间

根据步骤(2)中计算出的△T，确定△T所在的模式区间，不同的模式区间对应不同的工作模式；

(4)恒温处理

当△T位于加热区间内时，对恒温水箱内的水进行加热；当△T位于加热排水区间内时，对恒温水箱内的水进行加热，恒温水箱向外排水；当△T位于排水区间内时，恒温水箱向外排水。

通过设置多个模式区间，能够实现对水温的精确控制。

进一步的，所述加热区间包括第一取值区间、第二取值区间和第三取值区间，当△T位于第一取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W1；当△T位于第二取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W2；当△T位于第三取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W；

所述加热排水区间包括第四取值区间，当△T位于第四取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W并向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水；

所述排水区间包括第五取值区间，当△T位于第五取值区间内时，向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水；

其中W1为全功率加热时的热负荷，W2为W与W1之和的一半，向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水的流量为Q，W＝(T-T入)×Q×Cp，其中Cp为水的定压比热容。

通过设置不同的取值区间，对应不同的取值区间施加相应的热负荷，能更为精准的对恒温水箱内的水进行加热。

所述第一取值区间为△T大于3℃，所述第二取值区间为△T大于1℃且小于3℃，所述第三取值区间为△T大于0.5℃且小于1℃，所述第四取值区间为△T大于-0.5℃且小于0.5℃，所述第五取值区间为△T小于-0.5℃。

进一步的，当△T位于第一取值区间内时，加热件5全功率加热，实现水温的快速上升，当△T位于第二取值区间内时，加热件5部分功率加热，控制水温的上升速度，避免加热过快，超过所需水温，当△T位于第三取值区间内时，更进一步的控制水温的上升速度，实现精准加热，当△T位于第四取值区间内时，精准的对水进行加热并对外输出恒温水，当△T位于第五取值区间内时，不再进行加热，且对外输出水。

本发明的实施例中所提供的一种恒温水箱，能够将恒温水箱内的水充分混合，使恒温水箱的排出水的水温稳定。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (20)

1.一种恒温水箱，其特征在于，包括混合部和搅拌部，

所述混合部包括壳体(1)，所述壳体(1)内设置第一过液板(11)，所述第一过液板(11)将所述壳体(1)内的空腔至少分为一次混合腔(2)和二次混合腔(3)，所述第一过液板(11)上设置有过液通道(111)，所述一次混合腔(2)与所述二次混合腔(3)通过所述过液通道(111)相连通，所述壳体(1)包括相对的第一侧和第二侧，所述第一过液板(11)的一端设置在所述第一侧上，另一端朝向所述第二侧延伸，

所述搅拌部包括设置在所述一次混合腔(2)内的第一搅拌件(62)。

2.根据权利要求1所述的恒温水箱，其特征在于，所述第一过液板(11)具有圆筒结构，所述圆筒结构的上端面设置于所述壳体(1)的顶面，所述圆筒结构所围成的内部空间形成所述一次混合腔(2)，所述二次混合腔(3)周向设置在所述圆筒结构外。

3.根据权利要求1所述的恒温水箱，其特征在于，所述搅拌部包括伸入所述一次混合腔(2)内的搅拌轴(61)，所述搅拌轴(61)上设置有第一搅拌件(62)，所述壳体(1)上设置有进水管，所述一次混合腔(2)与所述进水管相通。

4.根据权利要求3所述的恒温水箱，其特征在于，所述壳体(1)内还设置有三次混合腔(4)，所述三次混合腔(4)与所述一次混合腔(2)、所述二次混合腔(3)之间设置有第二过液板(12)，所述第二过液板(12)上设置有排液孔(121)，所述二次混合腔(3)与所述三次混合腔(4)通过所述排液孔(121)相通。

5.根据权利要求4所述的恒温水箱，其特征在于，所述第二过液板(12)设置在所述一次混合腔(2)和所述二次混合腔(3)的底部，所述三次混合腔(4)设置在所述第二过液板(12)的下方并位于所述壳体(1)的底部，所述壳体(1)的底面上设置有出水管，所述出水管与所述三次混合腔(4)相通。

6.根据权利要求4所述的恒温水箱，其特征在于，所述搅拌轴(61)延伸至所述三次混合腔(4)内，所述三次混合腔(4)内的所述搅拌轴(61)上设置有第二搅拌件(63)。

7.根据权利要求6所述的恒温水箱，其特征在于，所述第二过液板(12)设置有轴孔，所述搅拌轴(61)穿过所述轴孔。

8.根据权利要求7所述的恒温水箱，其特征在于，所述轴孔的孔壁与所述搅拌轴(61)间隔1-2mm。

9.根据权利要求1所述的恒温水箱，其特征在于，所述过液通道(111)的数量为多个，所述过液通道(111)的横截面总面积为所述出水管截面积的3-5倍。

10.根据权利要求4所述的恒温水箱，其特征在于，所述排液孔(121)的数量为多个，所述排液孔(121)的总面积为所述出水管截面积的3-5倍。

11.根据权利要求1所述的恒温水箱，其特征在于，所述恒温水箱还包括温控部，所述温控部包括设置在所述一次混合腔(2)内的加热件(5)。

12.根据权利要求11所述的恒温水箱，其特征在于，所述加热件(5)上设置有扩展件，以增加所述加热件(5)的散热面积。

13.根据权利要求12所述的恒温水箱，其特征在于，所述扩展件包括设置在所述加热件(5)上的金属丝和/或翅片。

14.根据权利要求11所述的恒温水箱，其特征在于，所述温控部还包括数据输入模块、与所述数据输入模块通信连接的计算模块、与所述计算模块及所述加热件(5)电连接的控制模块，所述数据输入模块用于参数输入，所述计算模块根据输入的参数计算所需热负荷，所述控制部根据所述计算模块所得结果控制所述加热件(5)进行加热。

15.根据权利要求14所述的恒温水箱，其特征在于，所述数据输入模块包括设置在所述恒温水箱的进水端的温度传感器、设置在所述恒温水箱的出水端的温度传感器、用于输入目标水温和目标流量的人机交互装置。

16.一种热水器，其特征在于，包括权利要求1-15任意一项所述的恒温水箱。

17.一种恒温水箱的水温控制方法，其特征在于，使用权利要求1-15中任一项所述的恒温水箱，对其水温进行恒温控制。

18.根据权利要求17所述的恒温水箱的水温控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)数据输入

输入目标水温T和目标水流量Q，获取恒温水箱的进水温度T入和出水温度T出；

(2)数据计算

计算目标温度T与出水温度T出的温度差△T及需求热负荷W；

(3)确定△T模式区间

根据步骤(2)中计算出的△T，确定△T所在的模式区间，不同的模式区间对应不同的工作模式；

(4)恒温处理

当△T位于加热区间内时，对恒温水箱内的水进行加热；当△T位于加热排水区间内时，对恒温水箱内的水进行加热，恒温水箱向外排水；当△T位于排水区间内时，恒温水箱向外排水。

19.根据权利要求18所述的恒温水箱的水温控制方法，其特征在于，所述加热区间包括第一取值区间、第二取值区间和第三取值区间，当△T位于第一取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W1；当△T位于第二取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W2；当△T位于第三取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W；

所述加热排水区间包括第四取值区间，当△T位于第四取值区间内时，开始对恒温水箱内的水进行加热，热负荷为W并向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水；

所述排水区间包括第五取值区间，当△T位于第五取值区间内时，向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水；

其中W1为全功率加热时的热负荷，W2为W与W1之和的一半，向恒温水箱内注水及恒温水箱向外排水的流量为Q，W＝(T-T入)×Q×Cp，其中Cp为水的定压比热容。

20.根据权利要求19所述的恒温水箱的水温控制方法，其特征在于，所述第一取值区间为△T大于3℃，所述第二取值区间为△T大于1℃且小于3℃，所述第三取值区间为△T大于0.5℃且小于1℃，所述第四取值区间为△T大于-0.5℃且小于0.5℃，所述第五取值区间为△T小于-0.5℃。