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一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其包括：冷/热水储箱和双作用热声热泵加热器；该加热器由首尾间隔相连形成闭合回路的三个双作用直线压缩机和三个热泵单元组成；三个双作用直线压缩机工作相位差和三个热泵单元出口处体积流率相位差均为120度；每一热泵单元均由依次相连的次低温换热器、热缓冲管、高温换热器、回热器和主低温换热器组成；每一热泵单元高温换热器入口分别通过管道与冷水储箱相通，每一热泵单元高温换热器出口分别通过管道与热水储箱相通；可避免直接消耗电能带来的能源利用率下降，电力消耗与投资的问题。同时，系统中除直线压缩机内部活塞运动外，均无运动部件，机械性能稳定和寿命得以提高。

1.  一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其包括：
底端装有冷水补水阀（8）的冷水储箱（6-1）；
装有开水出口水龙头（7）的热水储箱（6）；和加热器；
其特征在于，
所述的加热器为双作用热声热泵加热器；所述的双作用热声热泵加热器由首尾间隔相连并形成闭合环形回路的三个双作用直线压缩机（1）和三个热泵单元（2）组成；所述三个双作用直线压缩机（1）的工作相位差和三个热泵单元（2）出口处体积流率相位差均为120度；所述三个直线压缩机采用三相电供电；
所述三个热泵单元（2）的每一个热泵单元均由依次相连的次低温换热器（9）、热缓冲管（10）、高温换热器（11）、回热器（12）和主低温换热器（13）组成，前一热泵单元的主低温换热器（13）和后一个热泵单元的次低温换热器（9）分别连接于所述双作用直线压缩机（1）的两端；每一个热泵单元（2）的高温换热器（11）入口分别通过冷水输入管道（3）与所述冷水储箱（6-1）相连通，每一个热泵单元（2）的高温换热器（11）出口分别通过热水输出管道（4）与所述热水储箱（6）相连通。

2.  按权利要求1所述的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其特征在于，还包括装于所述热水储箱（6）底部的一由三相电供电的辅助电加热器（5）。

3.  按权利要求2所述的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，还进一步包括一与所述开水储箱（6-1）相连通的煮水储箱（6-2），每一个热泵单元（2）的高温换热器（11）出口分别通过热水输出管道（4）与所述煮水储箱（6-2）相连通。

4.  按权利要求1所述的高温双作用热声热泵开水加热器，其特征在于，所述的回热器（12）采用带孔隙的不锈钢丝网逐层填充的具有多孔介质流道的回热器。

5.  按权利要求1所述的高温双作用热声热泵开水加热器，其特征在于，所述每一个热泵单元中的各部件均为独立部件；所述次低温换热器（9）、高温换热器（11）和主低温换热器（13）的外壳均为不锈钢外壳的壳管式铜换热器；所述的热缓冲管（10）为不锈钢管。

一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统
技术领域
本发明涉及开水加热系统，尤其涉及一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统。
背景技术
热泵技术是一种充分利用低品位能源通过热泵使其变为高品位能源的一类能源二次利用回收装置，可以有效提高能源利用率。而现有的电加热开水器由于直接消耗电能造成电力的过渡消耗和设备使用费用，以10kW功率标准的电开水器为例，如果其每天工作6小时，每kW·h电费按0.45元计算，那么其一年使用过程中消耗的电费可达9855元，而每个单位、区域、城市使用的开水器不止成百上千台，如此计算下来每年的电力消耗还是很可观的。我们希望利用这样一种高效热泵装置替代现有开水加热器中的电加热器部分，从而实现通过降低电能消耗的同时可以产生更多热能的目标。
图1、图2为现有开水加热装置的结构示意图。如图1和2所示，现有开热水加热装置主要包括开水储箱6，冷水储箱6-1、煮水储箱6-2、电加热器5，5’和其他控制装置。开水器工作时，主要采用给电加热器通电，将电能直接转换为热能对加热器附近的冷水进行加热，较简单的系统是通过水阀控制冷水流量逐层加热如图1所示；较复杂的系统则采用冷水、煮水、储热水分别放置在不同水箱如图2所示。与此同时，通过控制回路依据水量、水温等情况控制电加热器部分的启动和停止。无论哪种传统方法均利用电能直接加热，虽然操作简便，结构简单，但如前所述电力损失和高昂电费均有悖可持续发展理念。
图3所示为单元双作用热声热泵的结构示意图。该单元双作用热声热泵包括两个直线电机【即直线压缩机1和直线膨胀机1’】以及热泵单元2；所示的热泵单元2连接于所述直线压缩机1与直线膨胀机1’之间；其包括依次连接于所述直线压缩机1的次低温换热器9、热缓冲管10、高温换热器11、回热器12和主低温换热器13；通过调节两个直线电机的相关参数保证热泵单元与环路串联热泵系统中的每一台热泵单元的工作条件一致。但相较于环路系统的工作相位可通过几何结构自调节， 单元系统的缺点在于：膨胀机回收的部分声功需要增加其它途径才可以再次利用，这样会增加系统结构复杂性；一台压缩机可以产生的声功毕竟有限，导致泵热量有限，而大功率压缩机势必造成压缩机体积和震动的增大；热泵单元进出口体积流率相位差需要对直线电机进行人为调节，有可能造成系统工作不稳定的情况。
发明内容
本发明目的在于提供一种用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其主加热器采用双作用高温热声热泵加热储水箱中的冷水至100℃，替代传统开水加热器的电加热器装置，节约电能提高能源利用率。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其包括：底端装有冷水补水阀8的冷水储箱6-1；装有开水出口水龙头7的热水储箱6；和加热器；
其特征在于，
所述的加热器为双作用热声热泵加热器；所述的双作用热声热泵加热器由首尾间隔相连并形成闭合环形回路的三个双作用直线压缩机1和三个热泵单元2组成；所述三个双作用直线压缩机1的工作相位差和三个热泵单元2出口处体积流率相位差均为120度；所述三个直线压缩机采用三相电供电；
所述三个热泵单元2的每一个热泵单元均由依次相连的次低温换热器9、热缓冲管10、高温换热器11、回热器12和主低温换热器13组成，前一热泵单元的主低温换热器13和后一个热泵单元的次低温换热器9分别连接于所述双作用直线压缩机1的两端；每一个热泵单元2的高温换热器11入口分别通过冷水输入管道3与所述冷水储箱6-1相连通，每一个热泵单元2的高温换热器11出口分别通过热水输出管道4与所述热水储箱6相连通。
本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，还可包括装于所述热水储箱6底部的一由三相电供电的辅助电加热器5。
本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，还可进一步包括一与所述开水储箱6-1相连通的煮水储箱6-2，每一个热泵单元2的高温换热器11出口分别通过热水输出管道4与所述煮水储箱6-2相连通。
所述的回热器12采用带孔隙的不锈钢丝网逐层填充的具有多孔介质流道的回热 器。所述每一个热泵单元中的各部件均为独立部件；所述次低温换热器9、高温换热器11和主低温换热器13的外壳均为不锈钢外壳的壳管式铜换热器；所述的热缓冲管10为不锈钢管，主要起到缓冲高温换热器11处的高温保护另一端的双作用直线压缩机1的作用。
其中的热泵单元2由依次相连的次低温换热器9、热缓冲管10、高温换热器11、回热器12和主低温换热器13组成；回热器12消耗声功在其两端产生温差使主低温换热器13产生制冷效果同时高温换热器11产生泵热效果，次低温换热器9和热缓冲管10主要用于防止双作用直线压缩机过热。
其中的回热器12采用带孔隙的不锈钢丝网逐层填充的具有多孔介质流道的回热器，可实现将双作用直线压缩机1产生的声功转变为热能，结合其两端的高/低温换热器完成热量从低温端泵至高温端的功能。
其中的双作用直线压缩机1两端通过连接管分别连接两个热泵单元，依此规律将三个双作用直线压缩机1和三个热泵单元串联形成闭合回路，此时三个直线压缩机的工作相位相差120度，不需要运行时额外调节工作所需相位便可适应行波特性，采用三相电给所述三个直线压缩机1供电。
所述冷水输入管道3为冷水储箱6-1与热泵单元2中的高温换热器11入口的联通管道，实现将冷水送入高温换热器中进行加热；所述热水输出管道4为热泵单元2中的高温换热器出口与开水储箱6或煮水储箱6-2的联通管道，实现将加热后的开水送回开水储箱6。
本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统可有效的利用电能，通过热声效应产生更多的泵热量，从而提高了能源利用率，更具有发展和应用前景。
附图说明
图1为现有较简单开水电加热器一的结构示意图；
图2为现有较复杂开水电加热器二的结构示意图；
图3为双作用热声热泵单元独立工作模式结构示意图；
图4为本发明实施例1的结构示意图；
图5为本发明实施例2的结构示意图；
图6为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例进一步描述本发明。显然所提供的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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1
图4为实施例1的结构示意图。如图4所示，本实施例提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统，其包括：底端装有冷水补水阀8的冷水储箱6-1；装有开水出口水龙头7的热水储箱6；和双作用热声热泵加热器；
所述的双作用热声热泵加热器由首尾间隔相连并形成闭合环形回路的三个双作用直线压缩机1和三个热泵单元2组成；所述三个双作用直线压缩机1的工作相位差和三个热泵单元2出口处体积流率相位差均为120度；所述三个直线压缩机采用三相电供电；
所述三个热泵单元2的每一个热泵单元均由依次相连的次低温换热器9、热缓冲管10、高温换热器11、回热器12和主低温换热器13组成，前一热泵单元的主低温换热器13和后一个热泵单元的次低温换热器9分别连接于所述双作用直线压缩机1的两端；每一个热泵单元2的高温换热器11入口分别通过冷水输入管道3与所述冷水储箱6-1相连通，每一个热泵单元2的高温换热器11出口分别通过热水输出管道4与所述热水储箱6相连通。
上述实施例的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统工作时，当直线压缩机稳定工作后，热泵单元中会产生声功，回热器12消耗部分声功并在其两端产生一定温度梯度，使其中一端的低温换热器从外界环境源源不断的吸收热量，再在另一端高温换热器11处产生泵热量；冷水通过冷水管路进入热泵单元的高温换热器11中，吸收泵热量从而使水温升高至100℃，随后通过热水管路送回开水储箱中，完成加热过程。相比于图1、图2的现有开水器，本发明提供的用双作用热声热泵为加热器的开水加热系统只利用较少电能便可产生比直接电加热更多的热量，从而提高了高品位能源的利用率，减少能量耗散和损失。
上述实施例中热泵单元各部件均是独立部件，外壳材质为不锈钢，回热器采用孔隙率适合的不锈钢丝网逐层填充，高温换热器、主低温换热器和次低温换热器内 部为壳管式铜换热器；热缓冲管为薄壁不锈钢管段，可以缓冲高温热量防止直线压缩机过热。
实施例2
图5是本发明实施例2的结构示意图。如图5所示，其与第一实施例的主要不同之处在于：在开水储箱6底部增加了一个辅助电加热器5，可在必要时启动辅助电加热器5，例如系统维护维修阶段，这样可以避免因各种原因造成设备无法使用给用户带来不便的问题；同时考虑到水加热到100℃时会有一定蒸汽产生，气体会影响循环水路工作，因此也可以考虑在开水储箱内的热水低于100℃时，可利用该辅助电加热器5将热水加热至100℃。
实施例3
图6是本发明实施例3的结构示意图。如图6所示，其与实施例2的主要不同之处在于，本实施例又设置了一个与开水储箱6相连通的煮水储箱6-2；各热泵单元的高温换热器11的出口分别通过热水输出管道4与所述煮水储箱6-2相连通；
这一实施例考虑到不同温度水的分离，即由双作用热声热泵加热的开水被优先送入煮水储箱6-2，随后再进入开水储箱6，如果开水储箱6中的水温不够高可采用辅助电加热器5进行再加热。
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。