Накопительный, аккумуляционный водонагреватель

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, а именно к накопительным, аккумуляционным водонагревателям для бытовых помещений, таких как жилые помещения, офисы, дачные домики, бытовки строительно-монтажных организаций и прочие объекты.
Известен водонагреватель накопительного типа (патент на полезную модель RU №44373, 2004), который содержит расположенные параллельно два вертикальных бака, соединенных вверху и внизу патрубками, входной патрубок подачи холодной воды, расположенный в нижней части, и выходной патрубок выхода горячей воды, расположенный в верхней части другого бака. Баки расположены внутри наружного защитного корпуса, заполненного теплоизоляцией. Два нагревательных элемента смонтированы на герметично установленных фланцах каждого бака. Водонагреватель снабжен выносным термостатом. На наружном корпусе установлена панель управления с ручкой управления термостатом и переключателями режимов мощности нагревательных элементов. Нижняя часть корпуса снабжена предохранительной крышкой.
Недостатком данного устройства являются ограниченные эксплуатационные и функциональные возможности.
Известен электроводонагреватель бытовой для горячего децентрализованного водоснабжения помещений, который содержит вертикально расположенные два бака, соединенные двумя трубами, при этом верхний бак снабжен трубой подачи холодной воды, нижний - трубой выпуска горячей воды и нагревательным элементом, расположенным в нижней части полости бака, труба выпуска горячей воды расположена в дне нижнего бака, а входной конец ее заведен в верхнюю часть полости этого бака. Выходной конец соединительной трубы заведен в нижнюю часть полости нижнего бака в зону расположения нагревательного элемента, а вторая соединительная труба представляет собой патрубок, снабженный вентилем и расположенный между дном верхнего бака и верхом нижнего бака (патент на изобретение RU № 2116580, 1998).
Недостатком данного устройства являются ограниченные эксплуатационные и функциональные возможности, в частности отсутствует техническая возможность подключения Wi-Fi-коммутатора и управления водонагревателя удаленно через WEB-страницу или программу на мобильном телефоне.
Известно применение системы беспроводной связи, содержащей множество узлов обслуживания, способных принимать информацию счетчиков потребления, узлы обслуживания соединены в сеть обслуживания, к которой подключено множество устройств точки доступа, устройства точки доступа обеспечивают связь с глобальной сетью; один из узлов обслуживания сконфигурирован для регистрации во множестве устройств точки доступа путем посылки регистрационных сообщений к множеству устройств точки доступа и для каждого из множества устройств точки доступа, которое квитирует регистрационное сообщение, посланное по меньшей мере одним узлом, получения уникального сетевого адреса узла, соответствующего этому устройству точки доступа, в ответ на прием квитирования, чтобы тем самым получить множество уникальных сетевых адресов, которые одновременно доступны для связи через соответствующие устройства точки доступа, в котором зарегистрирован по меньшей мере один узел; и генерации сообщения, предназначенного для назначенного пункта назначения, который доступен через глобальную сеть с одним из множества устройств точки доступа, в котором зарегистрирован упомянутый узел; и посылки сгенерированного сообщения к назначенному пункту назначения через упомянутое одно из множества устройств точки доступа путем использования уникального сетевого адреса упомянутого по меньшей мере одного узла, соответствующего упомянутому одному из устройств точки доступа (патент RU № 2479932, 2013).
Для применения известной системы беспроводной связи для водонагревателей, последние должны иметь, например, встроенный узел приема управляющего сигнала, его обработки и исполнения.
Наиболее близким к предлагаемому является водонагреватель проточно-накопительный бытовой, который содержит последовательно соединенные первую и вторую внутренние емкости, выполненные из нержавеющей стали, корпус с верхней и нижней торцевыми крышками, теплоизолированными друг от друга, трубу подачи холодной воды с обратным предохранительным клапаном, выполненную с изгибом и рассекателем на конце трубы, трубу забора горячей воды, смонтированные на первом и втором фланцах четыре «сухих» нагревательных элемента и магниевые аноды, при этом два «сухих» нагревательных элемента, магниевый анод и капиллярный термовыключатель смонтированы на первом фланце, в нижней части первой внутренней емкости, а два других «сухих» нагревательных элемента с магниевым анодом и контактным термовыключателем - на втором фланце, в верхней части второй внутренней емкости, установленный на соединительной трубе электромагнитный клапан, трубу для полного слива воды, установленную в нижней части второй внутренней емкости, а на передней части корпуса расположена панель управления с электронным программатором (патент на полезную модель RU № 71735,2008).
Известный водонагреватель имеет широкие эксплуатационные возможности, выражающиеся в возможности использования как в проточном, так и в накопительном режимах. Вместе с тем, известный водонагреватель имеет ограниченные функциональные возможности, в частности отсутствует техническая возможность его удаленного управления, например, путем подключения Wi-Fi-коммутатора или путем функционирования программы ЭВМ, записанной на мобильном телефоне с функциями беспроводной связи.
Общими признаками аналога и прототипа является наличие баков для воды, размещенных в корпусе, который снабжен торцевыми крышками, баки для воды снабжены штуцерами забора горячей воды и подачи холодной воды, вход и выход штуцеров размещены в одной плоскости, наличие нагревательного элемента, блока управления, соединенного с органами управления, нагревательный элемент электрически соединен с блоком управления, последний выполнен с возможностью подключения к электросети.
Задача заявляемой полезной модели - расширение ассортимента электроводонагревателей накопительного типа с расширенными функциональными возможностями.
Технический результат – расширение ассортимента электроводонагревателей накопительного типа, обладающих возможностью удаленного ими управления.
Поставленный технический результат достигается тем, что заявляемый накопительный, аккумуляционный водонагреватель содержит баки для воды, размещенные в корпусе, который снабжен торцевыми крышками, баки для воды снабжены штуцерами забора горячей воды и подачи холодной воды, вход и выход штуцеров размещены в одной плоскости на торцевой крышке, нагревательный элемент, размещенный в одном из баков для воды и электрически соединенный с блоком управления, который соединен с органами управления и выполнен с возможностью подключения к электросети, при этом на торцевой крышке корпуса выполнено гнездо, в котором механически закреплен пластиковый контейнер, снабженный печатной платой, последняя обращена в полость корпуса и электрически взаимодействует с блоком управления, пластиковый контейнер имеет съемную крышку с заглушкой,  печатная плата снабжена разъемом, выходы которого выведены в направлении съемной крышки с заглушкой, разъем выполнен с возможностью подключения периферийного устройства удаленного доступа.
Печатная плата пластикового контейнера в качестве разъема предпочтительно снабжена USB-разъемом для подключения USB-модуля. Печатная плата с USB-разъемом механически закреплена на пластиковом контейнере, например, при помощи саморезов. Питание печатной платы с разъемом USB осуществляется от электронной платы питания, размещенной в блоке управления. Печатная платы питания снабжена электрическими контактами для обеспечения возможности электрического соединения с блоком управления.
В качестве периферийного устройства удаленного доступа предпочтительно используют известные для этих целей модули Wi-Fi для подключения Wi-Fi-коммутатора и управления заявляемого водонагревателя удаленно через WEB-страницу или программу ЭВМ, установленную на мобильном телефоне.
Пластиковый контейнер механически зацепляется внутри гнезда торцевой крышки, например, при помощи подпружиненных пластиковых защелок.
Соединение пластикового контейнера со съемной крышкой осуществляется предпочтительно при помощи пластиковых направляющих и пластиковых защелок. Заглушка предпочтительно выполнена откидывающейся и взаимодействует в собранном состоянии с крышкой за счет плотной посадки заглушки в крышку. При отсоединенном модуле Wi-Fi, заглушка закрывает USB-разъем, выведенный в направлении съемной крышки пластикового контейнера, исключая возможность попадания посторонних предметов и брызг воды на печатную плату с разъемом USB.
Блок управления размещен внутри корпуса и выполнен с возможностью подключения к электросети, может быть представлен соединенными друг с другом электронной платой питания, электронной платой управления, защитным термостатом и шнуром питания с устройством защитного отключения. Электронная плата управления снабжена микроконтроллером и имеет  кнопочные и регулировочный переключатели для управления режимами работы водонагревателя и регулировки температуры нагрева воды. Электронная плата питания блока управления преобразует переменное сетевое напряжение в постоянное низковольтное напряжение, которое необходимо для работы электронной платы управления. На электронной плате питания блока управления смонтирована цепь с высокой токовой нагрузкой, при помощи реле высокий ток и напряжение подаются на нагревательный элемент, размещенный в одном из баков для воды. В качестве нагревательного элемента предпочтительно используют нагревательный элемент с магниевым анодом («сухой» ТЭН и магниевый анод). Баки для воды выполнены теплоизолированными, сообщающимися друг с другом и имеют предпочтительно цилиндрическую форму, жестко зафиксированы внутри полости металлического корпуса. Штуцер подачи холодной воды предпочтительно представлен в виде нержавеющей трубы с резьбой на конце 1/2", на обратном конце штуцера непосредственно на входе воды в бак установлен металлический или пластиковый колпачок, который предотвращает полное смешивание воды, поступающей в бак, с нагретой в баке водой, и холодная вода вытесняет нагретую, которая вытекает из бака через штуцер забора горячей воды. Штуцер забора горячей воды установлен в другом баке для воды. Вход штуцера подачи холодной воды и выход штуцера забора горячей воды размещены в одной плоскости по краям торцевой крышки корпуса водонагревателя. На внешней стороне корпуса размещены органы управления, преимущественно скомпонованные на панели управления, размещенной на лицевой части корпуса. Торцевые крышки корпуса водонагревателя выполнены съемными.
Заявляемый накопительный, аккумуляционный водонагреватель отличается от известных тем, что:
- дополнительно на торцевой крышке корпуса выполнено гнездо, в котором механически закреплен пластиковый контейнер;
- на пластиковом контейнере размещена печатная плата, которая обращена в полость корпуса;
- печатная плата снабжена разъемом, выполненным с возможностью подключения периферийного устройства удаленного доступа;
- печатная плата с разъемом электрически соединена с блоком управления водонагревателя;
- пластиковый контейнер имеет съемную крышку с заглушкой;
выходы разъема печатной платы выведены в направлении съемной крышки с заглушкой.
Сравнение заявляемого устройства с известным позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Заявляемое устройство может быть изготовлено из известных материалов с помощью известных технологий и известных конструктивных элементов, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».
Заявляемое устройство иллюстрируется следующими чертежами и рисунками.
На Фиг. 1  общий вид водонагревателя с контейнером, к которому присоединен модуль Wi-Fi;
На Фиг. 2 – принцип соединения между собой конструктивных элементов, находящихся на нижней торцевой крышки;
На Фиг. 3 – принцип соединения между собой пластикового контейнера, съемной крышки с заглушкой  и модуля Wi-Fi;
На Фиг. 4 – внешний вид пластикового контейнера в сборе с установленным модулем Wi-Fi;
На Фиг. 5 – внешний вид пластикового контейнера в сборе без модуля Wi-Fi;
На Фиг. 6 – внешний вид водонагревателя в сборе с пластиковым контейнером и установленным в нем модулем Wi-Fi;
На Фиг. 7 – внешний вид водонагревателя в сборе с пластиковым контейнером без модуля Wi-Fi.
Заявляемый водонагреватель состоит из корпуса 1, выполненного из нержавеющей стали, в полости которого закреплены теплоизолированные, сообщающиеся с помощью кольца 4 друг с другом баки для воды 2 и 3, выполненные из нержавеющей стали. В полости бака для воды 3 размещены нагревательный элемент (ТЭН) 5 и магниевый анод 6 и подведен штуцер подачи холодной воды 7. Бак для воды 2 снабжен штуцером забора горячей воды 8. С торцов корпуса 1 размещены торцевая крышка 12 и рабочая торцевая крышка 13. Вход штуцера подачи холодной воды 7 и выход штуцера забора горячей воды 8 расположены по краям торцевой крышки 13 корпуса 1. Нагревательный элемент 5 электрически соединен с блоком управления, который содержит электронную плату питания 14, электронную плату управления 15 с микроконтроллером (не показан) и защитный термостат 9. Электроподвод осуществляется посредством шнура питания 16 с блоком защитного отключения 10 и вилкой 11 для подключения к электросети. На внешней стороне корпуса 1 размещены органы управления, скомпонованные на  панели управления 17. Между входом штуцера подачи холодной воды 7 и выходом штуцера забора горячей воды 8 на торцевой крышке 13 выполнено гнездо 18, в которое с помощью подпружиненных защелок 20 устанавливается пластиковый контейнер 19, на котором, в свою очередь, закреплены крышка 21, разъемно соединяемая с пластиковым контейнером 19 посредством защелок 22, и заглушка 23. На пластиковый контейнер 19 с помощью крепежа 24 установлена печатная плата 25 с USB-разъемом, в который устанавливается Wi-Fi-модуль 26.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Собранный водонагреватель устанавливают в удобном месте и включают в электросеть посредством шнура питания 16 с вилкой 11, которая подключается к розетке электросети. Водонагреватель  подключают к водопроводу через штуцер подачи холодной воды 7, согласно схеме подключения, указанной в инструкции по эксплуатации. Нагревательный элемент (ТЭН) 5 нагревает воду в баке для воды 3 до температуры, заданной на панели управления 17, и отключается. Подогретая вода через штуцер забора горячей воды 8 подается потребителю. По мере остывания воды водонагреватель автоматически включает нагревательный элемент (ТЭН) 5 и поддерживает заданную температуру воды (35-75°С).
Управление водонагревателем осуществляется посредством выставления требуемых режимов с помощью органов управления, скомпонованных на панели управления 17, сигналы с которых передаются на электронную плату управления 15 с микроконтроллером (не показан) блок управления водонагревателя. В случае удаленного нахождения потребителя, последний осуществляет управление с периферийного устройства с использованием домашнего Wi-Fi-роутера, откуда управляющий сигнал поступает в WiFi-модуль 26. Управление со смартфона или планшетного компьютера, работающего под операционными системами IoS или Android, осуществляется с помощью приложения с графическим интерфейсом. Wi-Fi-модуль 26 водонагревателя устанавливает соединение с сервером, используя интернет, на котором установлена серверная часть приложения. Мобильное приложение также устанавливает соединение с сервером, используя интернет. Серверная часть приложения осуществляет синхронизацию конкретного водонагревателя с конкретным мобильным приложением на основании учетных записей пользователей.
Печатная плата 25 с USB-разъемом, в который устанавливается Wi-Fi-модуль 26, электрически взаимодействует с блоком управления водонагревателя. Сигнал Wi-Fi-модуля 26 передается на микроконтроллер электронной платы управления 15. Приоритетность исполнения сигналов с панели управления 15 и с Wi-Fi-модуля 26 распределяется следующим образом - при подаче дистанционного и ручного сигналов команда на исполнение выдается в отношении того сигнала, который поступил последним. Через серийный порт осуществляется управление всеми параметрами водонагревателя, чтение показаний датчиков, размещенных на плате управления 15, и кодов ошибок. Данные отправляются с микроконтроллера платы управления 15 на сервер и принимаются с сервера через Wi-Fi-модуль 26. По сигналу с сервера с платы управления 15 блока управления водонагревателя выдаются новые команды на выставление дистанционно заданных значений температуры воды, мощности, таймера.
Использование заявляемой полезной модели позволяет расширить ассортимент водонагревателей, обладающих расширенными функциональными возможностями.