[发明专利]混合热水器

说明书

一种热泵热水器，具有水箱、热源和热泵系统。该热泵系统具有制冷剂路径，所述制冷剂路径的至少一部分与水箱容积热连通，使得热量从制冷剂传递到水箱容积。风扇使空气流过壳体，并且制冷剂路径的另一部分包括位于壳体中的蒸发器。风扇在壳体内，而且可以进一步在第二壳体内。第一壳体可以包括导流板以引导空气流动。风扇可以是与控制器通信的变速风扇，使得控制器根据制冷剂的温度来控制风扇速度。

背景技术

已经提出了各种设备和方法，用于借助于热泵补充施加到热水器水箱中的水的热量，该热泵从环境空气和热水器获取热量并且将所获取的热量经由换热器传送给水箱水。

例如，在图1A所示的现有技术系统中，热水器10包括水箱12，该水箱由金属(例如钢)、聚合物或陶瓷的箱壁形成，该箱壁中包封有一定量的水，并且该箱壁则被金属外部壳体18包封。水箱12从冷水入口14接收冷水并且从热水出口16排出热水。两个加热元件(未示出)固定在附接到并延伸穿过外部壳体18的线束(未示出)内并且延伸穿过并附接到水箱12的外表面。每个加热元件均附接到相应的线束并且延伸穿过水箱12的壁进入到水箱的内部容积中。电源在热水器的控制系统的控制作用下向每个加热元件提供电流，使得电流流经电阻元件，从而使电阻元件的温度升高，从而使电阻元件向水箱内部容积中的水贡献热量。该控制系统响应于附接到水箱12的外部或延伸穿过其的一个或多个温度传感器的输出来致动电阻加热元件(即，向它们提供电力)，所述温度传感器向控制系统提供指示水箱容积内的水温的信号。特别地，当水箱水温低时，控制系统致动加热元件，而当水箱水温达到预定的上设定点时，控制系统停用所述一个或多个加热元件。

来自入口14的冷水被附接到私人或公共水系统，所述私人或公共水系统在压力作用下将水提供给诸如热水器10的终端用户水系统。热水出口16被附接到住宅或商业建筑内的热水管道系统，所述热水管道系统将热水输送到水龙头、器具和其他设备，所述水龙头、器具和其他设备在致动相关阀时会抽取热水。当打开那些阀时，在热水出口16处引起低压，水箱12内的水压(由冷水入口14处的水源施加的压力维持所述水压)通过出口16排出热水。

制冷剂导管20引导制冷剂通过制冷剂路径，该制冷剂路径包括冷凝器盘管部分22、膨胀阀24、蒸发器盘管26和压缩机28。冷凝器盘管22包括制冷剂导管20的一部分，所述一部分在水箱外部壳体18的外罩内围绕水箱12的外部缠绕。在冷凝器盘管22之后，制冷剂导管20通向膨胀阀24。应该理解的是，膨胀阀在高压下接收流体输入，并且取决于阀内的设置，在更低压力下输出流体，从而允许进入阀的加压制冷剂使蒸发器26的盘管中的压力下降并且从液相改变为气相。还应该理解的是，压缩机28是泵，所述泵额外向流过制冷剂路径的制冷剂提供压力，从而保持制冷剂流过由该路径所限定的完全闭合的回路。

更具体地说，压缩机28向前泵送从蒸发器26接收的气态制冷剂，从而增加制冷剂的压力和温度并且使当前更热的制冷剂气体流经冷凝器盘管22。制冷机导管管线壁和水箱12的壁将热制冷剂与水箱12内的水分离开，所述制冷机导管管线壁和水箱12的壁二者都可以是金属的并且因此是相对导热的。因此，当制冷剂行进通过冷凝器盘管22的长度时，制冷剂通过这些壁将热量传递到内部水箱容积内的更冷的水。由此制冷剂用作补充电阻加热元件的热源。