CN101245959A - 一种喷淋自动除垢换热器 - Google Patents
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Abstract
一种喷淋自动除垢换热器，包括有储水箱、进水管、出水管、冷媒进管、冷媒出管及换热管；储水箱内间隔设置有四块隔板，而将储水箱自上而下依次分割成第一冷媒腔、进水腔、换热腔、出水腔及第二冷媒腔；进水管和出水管分别与进水腔和出水腔相通，冷媒进管和冷媒出管分别与第一冷媒腔和第二冷媒腔相通；换热管依次穿过各隔板，且换热管的进口和出口分别与第一冷媒腔和第二冷媒腔相通；进水腔和换热腔之间的隔板上开有进水孔，换热腔和出水腔之间的隔板上开有出水孔。该换热器在工作时，水通过进水孔后可均匀的喷淋到位于换热腔内的换热管的外表面，保证水和换热管表面充分接触并且更加的均匀，同时喷淋的冲力使水产生强烈的紊流，提高了换热效率。
Description
技术领域
本发明属于空气能热水器的技术领域，尤其涉及一种喷淋自动除垢换热器，该换热器用于空气能热水器。
背景技术
随着经济的不断发展，能源短缺和污染问题日益严重，节能和环保已经成为现代经济发展主流，热泵技术由于其自身具有的节能和环保的特点而受到重视，热泵热水器就是利用热泵原理开发的一种新型热水器，工作原理如下：(见附图7)机器工作时压缩机排出高温高压的冷媒气体进入水氟换热器，与换热器中的冷水发生热交换，把冷水加热成热水提供给用户，自身冷却为中温高压的冷媒液体，经节流阀节流成为低温低压的液体在蒸发器中吸收空气中的热量蒸发为低温低压的气体被压缩机吸入重新压缩为高温高压的气体完成一个循环，如此反复达到提供热水的目的。可参考专利号为ZL200520038847.5(公告号为CN2767925Y)的中国实用新型专利《空气能热泵加热循环系统》。
由此可见换热器是热泵系统里一个很重要的元件，它担任着直接加热热水的功能，它的换热效率直接影响了机器的效率。
现有的换热器主要有套管式和板式换热器两种，套管式是采用紫铜管外面套钢管，紫铜管里走冷媒，外面走水，然后弯成盘管形式而成(见附图8)。还如一专利号为ZL200310109863.4(公告号为CN1556353Y)的中国实用新型专利《空气能热水器》披露了这样一种空气能热水器，由连接有电控制器、电脑控制板的外壳内，固定安装有加热装置，通过水管与水箱连接所组成，还包括固定在外壳内的风机，所述的加热装置由集热器的出液口通过连接器与节流器的进液口连接，节流器的出液口与换热器的进液口连接，换热器的出液口与压缩机的进液口连接，压缩机的出液口与集热器的进液口连接构成的一个或一个以上的热力循环回路所组成的整体；所述的集热器由带有保温层的桶体内，固定有换热装置所组成。这种套管式换热器一般展开尺寸比较长、管壁比较厚，水流属于层流状态，所以效率比较低。
板式换热器由冲压成形的凹凸不锈钢组成(见附图9)，两相邻板片之山形凹凸纹路成180度相反组合，因此两板片之间凹凸脊线形成交错之接触点，将接触点以真空焊接结合后便构成换热器的交错流道，其中一侧走冷媒另一侧走水，这种换热器可以做到小型轻量化，但由于是采用冲压成形，其流道一般都比较窄，很容易造成堵塞，另焊接处耐高压能力也比较差。
还有，不管是哪种换热器，由于都和热水长期接触，而水中有钙离子等，因此很容易在换热器表面形成水垢，水垢的主要成分是碳酸钙，是热的不良导体，故时间一长换热表面就会被附上一层水垢，影响换热器的换热效率，严重时甚至会堵塞流道，现有的这两种换热器都是采用酸洗这种化学方法的解决，即在机器使用一段时间后采用弱酸在换热器中循环，利用酸和水垢发生化学反应来达到除垢的目的，所以这种方式必须是停机后才能实施，降低了机器的使用效率，同时由于酸对铜或铁都有腐蚀作用，所以这种方法操作起来很不方便，如果操作不当还会对换热器造成伤害，严重甚至会造成换热器的报废。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种热交换效率高的换热器，具有结构设计合理、热交换充分的优点。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种具有无需酸洗而自动除垢功能的换热器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种喷淋自动除垢换热器，包括有储水箱，储水箱上插设有进水管、出水管、冷媒进管及冷媒出管，储水箱内设有供冷媒在其内流动的换热管；其特征在于：所述的储水箱内间隔设置有四块隔板，而将储水箱自上而下依次分割成第一冷媒腔、进水腔、换热腔、出水腔及第二冷媒腔；所述的进水管和出水管分别与进水腔和出水腔相通，所述的冷媒进管和冷媒出管分别与第一冷媒腔和第二冷媒腔相通；所述的换热管依次穿过各隔板，且换热管的进口和出口分别与第一冷媒腔和第二冷媒腔相通；所述的进水腔和换热腔之间的隔板上开有可使冷水朝换热管喷淋的进水孔，所述的换热腔和出水腔之间的隔板上开有出水孔。
为解决本发明的第二个技术问题，上述的换热腔侧壁上设置有具有除垢作用的超声波发生器。当换热器结垢时，可以在不停机的状态下超声波发生器开始工作，利用物理方法产生大量的小水泡冲击换热管外表面上的水垢，将其震碎为毫米级的微粒脱离换热管表面，随着热水一同排出，确保了换热管表面的清洁。
为提高该换热器的换热效率，上述的换热管有数根，它们相互间隔设置，且所述的换热管呈为直管状。换热管采用直管状有如下优点，第一自管状的换热管便于安装，第二自管状的换热管，展开尺寸小，而且管壁薄。
为进一步提高该换热器的换热效率，上述的每根换热管对应有一进水孔，各换热管穿过对应的进水孔，所述的各进水孔横截面呈梯形，且该呈梯形的进水孔满足以下条件：所述的进水孔临近进水腔的开口大于临近换热腔的开口。其为进水孔的一种设置方案，该进水孔的外形及设置方式，可使进水腔内的水经过进水孔进入混合腔后均匀的喷淋到换热管的外表面，喷淋的方式能使水和换热管表面充分接触并且更加的均匀，同时喷淋的冲力使水产生强烈的紊流，提高了换热效率。
同理，上述的每根换热管对应有二个进水孔，二个进水孔分别位于换热管的两侧，所述的各进水孔横截面呈梯形，且该呈梯形的进水孔满足以下条件：所述的进水孔临近进水腔的开口大于临近换热腔的开口。其为进水孔的第二种设置方案。
上述的每根换热管对应有一出水孔，各换热管穿过对应的出水孔，所述的各出水孔横截面呈梯形，且该呈梯形的出水孔满足以下条件：所述的出水孔临近换热腔的开口大于临近出水腔的开口。其为出水孔的一种设置方式，该出水孔的外形及设置方式，可使换热腔内的水经过出水孔后还能与换热管保持充分而均匀的接触，提高热交换效率。
同理，上述的每根换热管对应有二个出水孔，二个出水孔分别位于换热管的两侧，所述的各出水孔横截面呈梯形，且该呈梯形的出水孔满足以下条件：所述的出水孔临近换热腔的开口大于临近出水腔的开口。其为出水孔的第二种设置方案。
为保证冷水能充分均匀进入进水腔，上述的进水管一直深入至进水腔内部，且在进水管的管壁上开有多个出水口。这样，可保证进入进水腔内的水保持相通的压力，可进一步提高冷水通过进水孔后的喷淋效果。
为保证热水能快速从出水管排出，上述的出水管一直深入至出水腔内部，且在出水管的管壁上开有多个进水口。
由于冷媒混合液中含有润滑油，因此，需要我们确保在空气能热泵加热循环系统中冷媒始终含有适量的润滑油，上述的冷媒出管位于第二冷媒腔内部分的尾部向下弯折。由于位于第二冷媒腔内的冷媒混合液已经液化成液体，因此润滑油是囤积在第二冷媒腔的底部，当我们将冷媒出管的尾部设计成向下弯折的形状，可以便于回油，以保证压机工作时始终有润滑油润滑。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该换热器在工作时，进入进水腔内的水通过进水孔后可均匀的喷淋到位于换热腔内的换热管的外表面，保证水和换热管表面充分接触并且更加的均匀，同时喷淋的冲力使水产生强烈的紊流，提高了换热效率。而且也不会存在板式换热器中流道比较窄，容易造成堵塞的缺陷，以及焊接处耐高压能力也比较差的缺陷。
附图说明
图1为本发明第一个实施例的结构示意图；
图2图1的A处放大图；
图3为图1的B处放大图；
图4为本发明第二个实施例的结构示意图；
图5为图4的C处放大图；
图6为图4的D处放大图；
图7为背景技术中热泵原理示意图；
图8为背景技术中套管式的示意图；
图9为背景技术中板式换热器的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、2、3所示为本发明的第一个实施例。
一种喷淋自动除垢换热器，包括有储水箱1，储水箱1一般其壳体是由保温材料制成的，储水箱1的外形可以是多样的，所述的储水箱1上插设有进水管2、出水管3、冷媒进管4及冷媒出管5，储水箱1内设有多根供冷媒在其内流动的换热管6。
所述的储水箱1内间隔设置有四块隔板7，而将储水箱1自上而下依次分割成第一冷媒腔11、进水腔12、换热腔13、出水腔14及第二冷媒腔15。
所述的进水管2和出水管3分别与进水腔12和出水腔14相通。进水管2一直深入至进水腔12内部，且在进水管2的管壁上开有多个出水口21。出水管3一直深入至出水腔14内部，且在出水管3的管壁上开有多个进水口31。
所述的冷媒进管4和冷媒出管5分别与第一冷媒腔11和第二冷媒腔15相通。其中冷媒出管5位于第二冷媒腔15内部分的尾部向下弯折。
所述的换热管6为直管状，该换热管6依次穿过各隔板7，且相互间隔设置，所述的各换热管6进口和出口分别与第一冷媒腔11和第二冷媒腔15相通。
所述的进水腔12和换热腔13之间的隔板7上开有多个可使冷水朝换热管6喷淋的进水孔71，进水孔71的设置可采用如下方式，每根换热管6对应有一进水孔71，各换热管6穿过对应的进水孔71，所述的各进水孔71横截面呈梯形，且呈缩口状，即呈梯形的进水孔71满足以下条件：所述的进水孔71临近进水腔12的开口大于临近换热腔13的开口。
所述的换热腔13和出水腔14之间的隔板7上开有出水孔72，出水孔72的设置可采用如下方式，所述的每根换热管6对应有一出水孔72，各换热管6穿过对应的出水孔72，所述的各出水孔72横截面呈梯形，且呈倒置的缩口状，即该呈梯形的出水孔72满足以下条件：所述的出水孔72临近换热腔13的开口大于临近出水腔14的开口。
为使该换热器具有无需酸洗而自动除垢功能，所述的换热腔13侧壁上设置有具有除垢作用的超声波发生器8，超声波发生器8通过外部电路来控制，控制超声波发生器的电路为常规技术。
如图4、5、6所示为本发明的第二个实施例。
其和第一个实施例的不同点在于，相应隔板7上进水孔71和出水孔72的设置方式不同。
进水孔71的设置方式，所述的每根换热管6对应有二个进水孔71，二个进水孔71分别位于换热管6的两侧，所述的各进水孔71横截面呈梯形，且呈缩口状，即该呈梯形的进水孔71满足以下条件：所述的进水孔71临近进水腔12的开口大于临近换热腔13的开口。
出水孔72的设置方式，所述的每根换热管6对应有二个出水孔72，二个出水孔72分别位于换热管6的两侧，所述的各出水孔72横截面呈梯形，且呈倒置的缩口状，即该呈梯形的出水孔72满足以下条件：所述的出水孔72临近换热腔13的开口大于临近出水腔14的开口。
该二个实施例的工作原理和过程相同。
冷媒进管4和冷媒出管5设置在热泵热水器的空气能热泵加热循环系统，该系统为现有技术，在这不再详细对其工作原理进行阐述。
换热器工作时，冷水经由进水管2进入到进水腔12内，再经过进水腔12和换热腔13之间的隔板7上的进水孔71，使水流均匀的喷淋到换热管6的外表面，完成热交换，喷淋的方式能使水和换热管6表面充分接触并且更加的均匀，同时喷淋的冲力使水产生强烈的紊流，提高了换热效率，使水流在换热腔13内被充分加热，加热后的水流通过换热腔13和出水腔14之间的隔板7上的出水孔72后，进入到出水腔14内，加热后的热水经由出水管3排出，以供使用。
当换热腔13中的换热管6外表面结垢后，可以在不停机的状态下超声波发生器8开始工作，利用物理方法产生大量的小水泡冲击换热管8外表面上的水垢，将其震碎为毫米级的微粒脱离换热管表面，随着热水一同排出，确保了换热管8表面的清洁。这种物理方法除垢对换热器无任何伤害，既提高了机器的使用效率又确保换热管表面无水垢。可以提高换热器的使用寿命和换热效率。
Claims (10)
1、一种喷淋自动除垢换热器，包括有储水箱(1)，储水箱上插设有进水管(2)、出水管(3)、冷媒进管(4)及冷媒出管(5)，储水箱内设有供冷媒在其内流动的换热管(6)；其特征在于：所述的储水箱(1)内间隔设置有四块隔板(7)，而将储水箱(1)自上而下依次分割成第一冷媒腔(11)、进水腔(12)、换热腔(13)、出水腔(14)及第二冷媒腔(15)；所述的进水管(2)和出水管(3)分别与进水腔(12)和出水腔(14)相通，所述的冷媒进管(4)和冷媒出管(5)分别与第一冷媒腔(11)和第二冷媒腔(15)相通；所述的换热管(6)依次穿过各隔板(7)，且换热管(6)的进口和出口分别与第一冷媒腔(11)和第二冷媒腔(15)相通；所述的进水腔(12)和换热腔(13)之间的隔板(7)上开有可使冷水朝换热管(6)喷淋的进水孔(71)，所述的换热腔(13)和出水腔(14)之间的隔板(7)上开有出水孔(72)。
2、根据权利要求1所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的换热腔(13)侧壁上设置有具有除垢作用的超声波发生器(8)。
3、根据权利要求1或2所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的换热管(6)有数根，它们相互间隔设置，且所述的换热管(6)呈为直管状。
4、根据权利要求3所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的每根换热管(6)对应有一进水孔(71)，各换热管穿(6)过对应的进水孔(71)，所述的各进水孔(71)横截面呈梯形，且该呈梯形的进水孔(71)满足以下条件：所述的进水孔(71)临近进水腔(12)的开口大于临近换热腔(13)的开口。
5、根据权利要求4所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的每根换热管(6)对应有一出水孔(72)，各换热管(6)穿过对应的出水孔(72)，所述的各出水孔(72)横截面呈梯形，且该呈梯形的出水孔(72)满足以下条件：所述的出水孔(72)临近换热腔(13)的开口大于临近出水腔(14)的开口。
6、根据权利要求3所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的每根换热管(6)对应有二个进水孔(71)，二个进水孔(71)分别位于换热管(6)的两侧，所述的各进水孔(71)横截面呈梯形，且该呈梯形的进水孔(71)满足以下条件：所述的进水孔(71)临近进水腔(12)的开口大于临近换热腔(13)的开口。
7、根据权利要求6所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的每根换热管(6)对应有二个出水孔(72)，二个出水孔(72)分别位于换热管(6)的两侧，所述的各出水孔(72)横截面呈梯形，且该呈梯形的出水孔(72)满足以下条件：所述的出水孔(72)临近换热腔(13)的开口大于临近出水腔(14)的开口。
8、根据权利要求3所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的进水管(2)一直深入至进水腔(12)内部，且在进水管(2)的管壁上开有多个出水口(21)。
9、根据权利要求3所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的出水管(3)一直深入至出水腔(14)内部，且在出水管(3)的管壁上开有多个进水口(31)。
10、根据权利要求3所述的喷淋自动除垢换热器，其特征在于：所述的冷媒出管(5)位于第二冷媒腔(15)内部分的尾部向下弯折。
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