CN103615817B - 一种插装式相变储热水箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种插装式相变储热水箱，属于热水器技术领域。该水箱包括下部具有进水口、上部具有出水口的筒状储水箱体（俗称内胆），所述储水箱体长度方向的上端延伸出中部留有通孔的半封闭端盖，所述通孔中插装储热装置，所述储热装置具有担在通孔周围的密封翻盖，所述翻盖的中部延伸出插入储水箱体内填充相变材料的储热管，所述翻盖外侧固定密封的法兰压盖。由于拆去密封的法兰压盖后，即可方便地抽出插入储水箱体的储热装置，因此储热装置的清理维护以及相变材料的更换均十分容易。

Description

一种插装式相变储热水箱

技术领域

本发明涉及一种储水容器，尤其是一种插装式相变储热水箱，属于热水器技术领域。

背景技术

近年来，借助相变材料储存太阳或其它热源的热能，进而在需要时通过换热装置利用储存的热能加热水箱中的水，以满足人们生活、工作所需，已得到实际应用。

此类中国发明专利有相关专利200910048479.5《一种太阳能相变蓄热热水器》、201010197705.9《相变蓄能热泵热水器》等。据申请人了解，现有技术中的相变材料设置主要由内置与外置两种方式。外置方式将相变材料安置在单独的储热装置内，其缺点是换热效率较低。内置方式将相变材料直接安置在介质容器中，其典型结构之一如申请号为201210455162.5的中国发明专利所公开，该水箱内部设有一个发热内胆，发热内胆顶部设计有一个腔体，腔体内部充有熔点在50℃左右的相变储热介，发热内胆中装有沸点在30℃左右的介质。这种设计可以增加导热介质的循环速度，提高太阳能集热器与水箱的换热速度。当热水温度高于50℃时，储热材料将从热水中吸收大量的热量储存起来，并在水温降低时放热，保证水温稳定在50℃左右。

但实践表明，上述现有技术存在以下缺点：

1)相变材料先行封装于储热腔中，储热水箱组装后难以拆卸，当相变材料失效时无法维护更换；

2）相变材料集中于储热腔内，中央部分的相变材料具有热交换滞后性，影响储热、放热效率。

此外，其发热与储热共用一个腔体，当腔体容积确定后，发热与蓄热容积势必此长彼消，即增加储热腔中的相变材料则发热腔的换热面积将减小。

发明内容

本发明的首要目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种维护更换方便的插装式相变储热水箱，从而延长相变储热功能使用寿命。

本发明进一步的目的在于：提出一种相变材料分布合理的插装式相变储热水箱，从而提高储热、放热效率。

为了达到以上首要目的，本发明的插装式相变储热水箱基本技术方案为：包括下部具有进水口、上部具有出水口的筒状储水箱体（俗称内胆），所述储水箱体长度方向的上端延伸出中部留有通孔的半封闭端盖，所述通孔中插装储热装置，所述储热装置具有担在通孔周围的密封翻盖，所述翻盖的中部延伸出插入储水箱体内填充相变材料的储热管，所述翻盖外侧固定密封的法兰压盖。

由于拆去密封的法兰压盖后，即可方便地抽出插入储水箱体的储热装置，因此储热装置的清理维护以及相变材料的更换均十分容易。

为了达到进一步的目的，所述储热管由一组间隔分布的管体构成，尤其是由一组圆周均布的管体构成。由于各管体之间具有间隔，尤其是其圆周中心具有间隙，因此可以避免相变材料过于集中导致的中央相变材料的热交换滞后性，同时增加了热交换面积，从而保证储热、放热充分迅速。

本发明进一步的完善是，所述储热管的管体螺旋延伸，这样不仅可以在占据同样空间的情况下，比直管结构储放更多的相变材料和具有更大的热交换面积，而且可以利用热水上升冷水下沉的作用机理，在螺旋管表面热交换时产生旋转流动趋势，与自身对下部进水、上部出水的机械导向作用结合，使储水箱体内的水流产生旋流，从而有效提高储热或放热速度。

附图说明

 下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的插装结构局部放大图。

图4为本发明实施例二的储热装置结构示意图。

图中1是T/P阀，2是热水进水口，3是循环进口，4是外壳，5是循环出口，6是冷水进水口，7是储热装置，8是换热盘管，9是储水箱体，10是镁棒，11是辅助热源，12是排污口，13是上测温口，14是下测温口，15是发泡保温层。

具体实施方式

实施例一

本实施例的插装式相变储热水箱如图1和图2所示，圆柱筒状的储水箱体9（俗称内胆）下部具有冷水进水口6、上部具有热水出水口2。参见图3储水箱体9长度方向的上端延伸出中部留有通孔的半封闭端盖9-1，半封闭端盖9-1中部的通孔中朝上延伸后再朝外延伸，形成截面为钩状的法兰翻边，法兰翻边内衬入密封焊接的翻边衬架9-2，翻边衬架9-2的截面为开口朝下的槽状，不仅可以增强翻边刚性，还可以与法兰翻边的板厚自然形成上表面的台阶面，有利于借助密封材料形成可靠的密封。通孔中插装储热装置7，该储热装置具有担在通孔翻边周围的密封翻盖7-3，该翻盖的周边制成与法兰翻边及翻边衬架9-2形状相配的带钩缘延展面，中部形成下凹的盆腔，盆腔中密封焊接固定朝下延伸插入储水箱体内的储热管，储热管由一组沿圆周均布的间隔分布管体7-5构成，管体内按需填充相变材料。

组装后，储热装置翻盖7-3的延展面下面通过密封垫圈7-4担扣在法兰翻边及翻边衬架9-2上，上面盖装有衬密封垫7-2法兰压盖7-1，延展面与法兰翻边和法兰压盖相互之间通过紧固件形成十分可靠的密封固连结构。当需要拆卸储热装置时，只要拆开紧固件即可，非常方便。

此外，本实施例的储水箱体9中装有自储热管中部开始朝下盘绕的螺旋换热盘管8，其两端分别与循环进口3和循环出口5连通。换热盘管8的底部装有电加热的辅助热源11。

实施例二

本实施例的插装式相变储热水箱基本结构与实施例一相同，不同之处如图4所示，储热管的管体7-5螺旋延伸，因此不仅可以在占据同样空间的情况下比直管结构储放更多的相变材料和具有更大的热交换面积，而且可以引导水箱内冷水进水口与热水出水口之间形成自下而上具有旋流趋势的水流，从而进一步有效提高储热或放热速度以及效率。

与现有技术相比，上述本实施例作为热水器的水箱后具有如下主要优点：

1）相变材料可以十分方便的随时更换，及时消除使用过程中因相变材料问题（热物理性能退化、过冷、分层等）导致的热水器性能下降，显著改善了产品的可维护性；

2）储热管的管体间隔设置，相互之间留有间隙，上部盆腔连通下部各个单独的管体内空腔，不仅显著增大了储热装置与水的换热接触面积、提高相变材料的放热速度，有效避免了中央部分相变材料的热交换滞后性，而且有助于各管体内的相变材料分布及热交换均衡；

3）储热管与换热、加热装置分离，相互无制约，可根据需求增大或缩小储热相变材料的容纳空间，同时储热腔上部预留足够的空间，以满足相变材料相变时，产生的体积变化。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种插装式相变储热水箱，包括下部具有进水口、上部具有出水口的筒状储水箱体，其特征在于：所述储水箱体长度方向的上端延伸出中部留有通孔的半封闭端盖，所述通孔中插装储热装置，所述储热装置具有担在通孔周围的密封翻盖，所述翻盖的中部延伸出插入储水箱体内填充相变材料的储热管，所述翻盖外侧固定密封的法兰压盖；所述储热管由一组间隔分布的管体构成；所述储热管的管体螺旋延伸；所述通孔中朝上延伸后再朝外延伸，形成截面为钩状的法兰翻边；所述法兰翻边内衬入密封焊接的翻边衬架，所述翻边衬架的截面为开口朝下的槽状。

2.根据权利要求1所述的插装式相变储热水箱，其特征在于：所述翻盖的周边制成与法兰翻边及翻边衬架形状相配的带钩缘延展面，所述翻盖中部形成下凹的盆腔，所述盆腔中密封固定朝下延伸插入储水箱体内的储热管。

3.根据权利要求2所述的插装式相变储热水箱，其特征在于：组装后，所述储热装置的翻盖的延展面下面通过密封垫圈担扣在法兰翻边及翻边衬架上，所述翻盖的延展面上面盖装有衬密封垫的法兰压盖，所述延展面与法兰翻边和法兰压盖之间通过紧固件密封固连。

4.根据权利要求3所述的插装式相变储热水箱，其特征在于：所述储水箱体中装有自储热管中部开始朝下盘绕的螺旋换热盘管。

5.根据权利要求4所述的插装式相变储热水箱，其特征在于：所述换热盘管的底部装有辅助热源。