CN102419017A

CN102419017A - 一种呼吸器

Info

Publication number: CN102419017A
Application number: CN2011102671736A
Authority: CN
Inventors: 邵文远
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: CN102419017B

Abstract

本发明涉及一种呼吸器。包括一刚性容器的呼吸体、气泡、单向阀和进水阀门；所述呼吸体设有进水口和出水口；所述气泡由密闭柔性容器内置低沸点物质形成；所述呼吸体被分隔成上部的呼吸室和下部的储水室，呼吸室和储水室由呼吸室第一出水口连通；所述进水阀门置于呼吸室的上端，包括一刚性容器的阀体和置于所述阀体内的虹吸管及进水管，所述虹吸管的吸水端处于阀体底部区域，出水端穿过阀体底端与呼吸室连通，进水管的上端穿过阀体的顶部伸出阀体外与呼吸体的进水口相连，下端低于虹吸管的吸水端，阀体的上部设有与呼吸室连通的连通口，连通口高于虹吸管顶部，所述气泡置于呼吸室内。其优点是，冷热水循环中不需要电源驱动，节能、成本低。

Description

一种呼吸器

技术领域

本发明涉及一种用于冷热水循环的呼吸器。

背景技术

本发明的申请人在之前提出了一种名称为“可使冷热水循环的呼吸器”的发明专利（专利号：ZL200910184270.1）。该呼吸器主要由刚性容器的呼吸体和置于该呼吸体内的气泡组成，请参见图2。所述气泡由柔性密闭容器内置低沸点物质（例如环戊烷）形成。该呼吸器一般置于冷热水循环的回路中，例如太阳能热水器的热水管路上，并在呼吸体的进水口和出水口上设置单向阀。利用低沸点物质的相态变化而导致体积变化所产生的压力变化，使单向阀打开或闭合，实现冷、热水的循环。这样可实现低成本、低功耗的冷热水循环，即使在寒冷的冬季，随时打开热水龙头时，也能立即得到热水，而不需要排出大量冷水后才可得到热水。

但问题是气泡内的低沸点物质的相态变化需要一定的时间，例如由气态变为液态的气泡收缩是缓慢进行的。那么，当气泡缓慢收缩时，热水管中的热水缓慢进入呼吸器。由于每次进入的热水很少，呼吸器的散热会带走热量，所以气泡不能够可靠地膨胀。如果要使呼吸器正常地工作，必须像呼吸一样，一呼一吸，一次吸入较多的热水，再向呼吸器外压出差不多同体积略冷一点的热水。要实现这个功能，单向阀U1应该在热水管与呼吸器内的压力差达到一定程度时打开。这样，当呼吸器内气泡缓慢收缩到一定程度，热水管中的热水一下子流入呼吸器，使气泡膨胀，呼吸器内压增大，使出水口处的单向阀U2打开，排出热水，完成冷热水的一次循环。

实现上述功能的单向阀，可以用电磁阀、压力传感器和控制器件完成，也可以用比较复杂的机械结构实现。但如用上述现有技术手段来实现，必然使呼吸器结构复杂，成本大幅提升，同时冷热水进行循环时还需提供相应的电源。

发明内容

本发明的目的在于提供这样一种呼吸器：当气泡收缩到一定程度时，热水能一次性定量放出，实现呼吸器吸入并压出基本相同体积水的水环路循环；同时呼吸器结构简单、成本低、工作可靠性高。

所述呼吸器的一种结构是，包括一刚性容器的呼吸体、气泡和单向阀；所述呼吸体设有进水口和出水口；所述单向阀设置在呼吸体的进水口和出水口端；所述气泡由密闭柔性容器内置低沸点物质形成；还包括一进水阀门；所述呼吸体被分隔成上部的呼吸室和下部的储水室，呼吸室和储水室由呼吸室第一出水口连通；所述进水阀门置于呼吸室的上端，包括一刚性容器的阀体和置于所述阀体内的虹吸管及进水管，所述虹吸管的吸水端处于阀体底部区域，出水端穿过阀体底端与呼吸室连通，进水管的上端穿过阀体的顶部伸出阀体外与呼吸体的进水口相连，下端低于虹吸管的吸水端，阀体的上部设有与呼吸室连通的连通口，连通口高于虹吸管顶部，所述气泡置于呼吸室内。

所述呼吸器的另一种结构是，包括一刚性容器的呼吸体、气泡和单向阀；所述呼吸体设有进水口和出水口；所述单向阀设置在呼吸体的进水口和出水口端；所述气泡由密闭柔性容器内置低沸点物质构成；还包括一进水阀门；所述呼吸体被分隔成上部的呼吸室和下部的储水室，呼吸室和储水室由呼吸室第一出水口连通；所述进水阀门置于呼吸室外侧，包括一刚性容器的阀体和置于所述阀体内的虹吸管及进水管，所述虹吸管的吸水端处于阀体底部区域，出水端穿过阀体底端与呼吸室连通，进水管的上端与所述水循环管道相连，下端低于虹吸管的吸水端，阀体的上部设有连通口，该连通口高于虹吸管顶部，并通过管道与呼吸室连通，所述气泡置于呼吸室内

上述呼吸器的进一步设计在于，所述呼吸室和储水室之间还通过呼吸室第二出水口连通，呼吸室第二出水口高于呼吸室第一出水口。

上述呼吸器的进一步设计在于，所述呼吸室第二出水口还高于进入呼吸室水的水位高度。

上述呼吸器的进一步设计在于，所述低沸点物质为环戊烷或异戊烷或正戊烷。

上述呼吸器的进一步设计在于，所述呼吸室外侧不用保温层，若用保温层，则该保温层采用比热水管保温层更容易散热的材料。

上述呼吸器的进一步设计在于，所述进水阀门和储水室外侧设置保温层。

本发明在呼吸器的呼吸体内设置一进水阀门，该阀门利用虹吸原理，使聚积在阀体内的水达到一水位时出现虹吸现象，由虹吸管一次排出，实现热水管一次进入较多的热水到呼吸室，其热量可以使呼吸室内的气泡膨胀。呼吸器像呼吸一样，一次吸入一定量的热水，并呼出基本相同量的热水，从而推动太阳能热水器水管中的水进行冷热循环，循环中不需要电源驱动，节能。同时进水阀门比现有技术中具有相同功能的阀门结构要简单得多，成本可大幅度降低。

本发明与一简单的单向阀（例如合页式单向阀）配合使用，保证阀的单向性，在热水管的压力大于或等同于呼吸器内的压力时单向阀关闭，保证了流体流动的单向性，防止呼吸器内水可能由于压力的增加而引起水倒流，而水倒流可能会将呼吸器内的空气引入进水管，由此保证了热水器水管中的水正常循环，增加热水器工作可靠性。

附图说明

图1为本发明进水阀门及对应呼吸器的一种结构示意图。

图2为本发明进水阀门及对应呼吸器的另一种结构示意图

图3为ZL200910184270.1发明专利的呼吸器的结构示意图。

图中，10进水阀门, 11阀体，14第一单向阀，15第二单向阀，16水循环管道上的热水管，20呼吸器，21呼吸体，211呼吸室，212储水室，22气泡。

具体实施方案

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。

对照图1、图2，本发明的呼吸器主要由呼吸体21、气泡22、第一单向阀14、第二单向阀15和进水阀门组成10组成。气泡22由密闭柔性容器内置低沸点物质形成，该低沸点物质可以是环戊烷，也可以是异戊烷或正戊烷等。进水阀门可以置于阀体内或阀体外，下面分别进行说明。

如图1所示的呼吸器，将进水阀门10置于阀体11内侧。呼吸体21是一刚性容器，其上、下端分别设有进水口和出水口，进出水口分别设置有第一单向阀14和第二单向阀15，所述单向阀都采用合页式的单向阀或重力单向阀。呼吸体21并被分隔成上、下两部分，上部的呼吸室211，下部的储水室212。呼吸室211和储水室212之间由呼吸室第一出水口211a及呼吸室第二出水口211b连通。呼吸室第二出水口211b高于呼吸室内气泡膨胀后的最大高度，呼吸室第二出水口211b上端接近进水阀门10的底部。数个气泡22置于呼吸室21内。

进水阀门10置于呼吸室的上部，并主要由阀体11、虹吸管12和进水管13组成，虹吸管12置于阀体11内，其吸水端12a处于阀体11的底部区域，其出水端12b穿过阀体底端与呼吸室211连通。且虹吸管吸水端12a与虹吸管顶部之间的水的体积基本等同于上述气泡膨胀前后的体积差。进水管竖直插接于阀体，其下端也处于阀体的的底部区域，但要低于虹吸管的吸水端12a，以防进水管进入空气。进水管上端穿过阀体的顶部伸出阀体外，并与水循环管道上的热水管16相连，使阀体11处于呼吸室211的上部。阀体11的上部（或顶部）设有连通口11a，用之于与呼吸室211连通，并在连续较多地出热水时作为出水口。呼吸体的出水口设置在储水室212下端。

如图2所示的呼吸器中的进水阀门10置于阀体11外侧，其它结构与图1所示呼吸器基本相同，只是阀体的上部的连通口11a通过管道与呼吸室211连通。该种结构更便于灵活放置进水阀门10。例如可将其放置在太阳能热水器的热水箱内，可提高流入呼吸室的水温，提高热效率。

为了使气泡内低沸点物质能对温度变化的敏感，呼吸器外侧不用保温层，若用保温层，则该保温层采用比热水管的保温层更容易散热的材料。同时进水阀门和储水室外侧设置保温层，可以提高出水口的温度。上述将进水阀门置于热水箱内，热水箱就相当于进水阀门的保温层。本发明的呼吸器在使用时，其中的进水管13与太阳能热水器储水箱的热水管16相连接。经太阳能加热的水存储在水箱中，并经热水管16输送至用户。如果用户在一段较长时间未使用太阳能热水器，热水管16及呼吸器20中的热水温度会下降。因呼吸器20未采用保温措施或保温层的保温效果要差于热水管，更易散热，致使呼吸器20内的温度降低于热水管16内的温度。当呼吸器20内的温度达到或低于气泡内的低沸点物质的沸点温度时，低沸点物质开始转变为液态，气泡呈收缩状态，体积逐渐减小，呼吸体内压力减小，单向阀14两端形成压力差，单向阀14打开，热水进入阀体，并在阀体内聚集，水位不断升高。当水位高于虹吸管的上端时，产生虹吸现象：热水由虹吸管的吸水端12a引入，将自虹吸管吸水端12a至虹吸管顶部的水全部一次性流下，进入呼吸室。进入的水体积为气泡上次膨胀后的体积与本次气泡收缩后的体积差。该体积水的热量必须保证使气泡膨胀。

为了使进入呼吸室的热水对气泡有较好的加热作用，使之在一定时间内存留在呼吸室内进行充分热交换，呼吸室第二出水口211b应高于进入呼吸室内气泡膨胀后的水位高度。进入呼吸室的热水对气泡加热，使之气化、膨胀，气泡的体积增大，呼吸室21内的压力增大，单向阀14两端的压力差消失并且反向形成压力差，呼吸器内的压力比进水管16和出水管14的压力都大，进水管16不再向阀体进水，呼吸器内加大的压力通过211b和211a向储水室传递压力，把储水室212中的热水通过单向阀15压入冷水管。呼吸室略冷的热水通过呼吸室第一出水口211a缓慢流入储水室212。较佳的情况是，在气泡周围的水全部流至储水室212后，才开始收缩，气泡裸露于空气在空气中冷却，这既可增加冷却的速度，又减少气泡周围的水在低沸点物质气化时温度上升消耗的热量。呼吸器向外排出相当于一次性进入呼吸室的水。利用低沸点物质相态的变化而引起的体积变化来推动冷热水的循环，从而保持太阳能热水器的热水管中的水始终是热水。

如果用户在连续使用太阳能热水器，就不需进行冷热水的循环，热水连续通过本发明的进水阀门，气泡始终是膨胀状态，此时连通口连通口11a和呼吸室第二出水口211b分别作为热水流向呼吸室和储水室的快速出水口。

Claims

1.一种呼吸器，连接在水循环管道上，包括一刚性容器的呼吸体、气泡和单向阀；所述呼吸体设有进水口和出水口；所述单向阀设置在呼吸体的进水口和出水口端；所述气泡由密闭柔性容器内置低沸点物质构成；其特征在于：还包括一进水阀门；所述呼吸体被分隔成上部的呼吸室和下部的储水室，呼吸室和储水室由呼吸室第一出水口连通；所述进水阀门置于呼吸室内的的上部，包括一刚性容器的阀体和置于所述阀体内的虹吸管及进水管，所述虹吸管的吸水端处于阀体底部区域，出水端穿过阀体底端与呼吸室连通，进水管的上端穿过阀体的顶部伸出阀体外与所述水循环管道相连，下端低于虹吸管的吸水端，阀体的上部设有与呼吸室连通的连通口，连通口高于虹吸管顶部，所述气泡置于呼吸室内。

2.一种呼吸器，连接在水循环管道上，包括一刚性容器的呼吸体、气泡和单向阀；所述呼吸体设有进水口和出水口；所述单向阀设置在呼吸体的进水口和出水口端；所述气泡由密闭柔性容器内置低沸点物质构成；其特征在于：还包括一进水阀门；所述呼吸体被分隔成上部的呼吸室和下部的储水室，呼吸室和储水室由呼吸室第一出水口连通；所述进水阀门置于呼吸室外侧，包括一刚性容器的阀体和置于所述阀体内的虹吸管及进水管，所述虹吸管的吸水端处于阀体底部区域，出水端穿过阀体底端与呼吸室连通，进水管的上端与所述水循环管道相连，下端低于虹吸管的吸水端，阀体的上部设有连通口，该连通口高于虹吸管顶部，并通过管道与呼吸室连通，所述气泡置于呼吸室内。

3.根据权利要求1或2所述的一种呼吸器，其特征在于所述呼吸室和储水室之间还通过呼吸室第二出水口连通，呼吸室第二出水口高于呼吸室第一出水口。

4.根据权利要求3所述的一种用于冷热水循环呼吸器的进水阀门，其特征在于所述呼吸室第二出水口还高于进入呼吸室水的水位高度。

5.根据权利要求4所述的一种用于冷热水循环呼吸器的进水阀门，其特征在于所述低沸点物质为环戊烷或异戊烷或正戊烷。

6.根据权利要求3所述的一种用于冷热水循环呼吸器的进水阀门，其特征在于所述呼吸室外侧不用保温层，若用保温层，则该保温层采用比热水管保温层更容易散热的材料。

7.根据权利要求3所述的一种用于冷热水循环呼吸器的进水阀门，其特征在于所述储水室外侧和进水阀们外侧设置保温层。