CN104019680A - 一种用于加热水的热泵换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于加热水的热泵换热器，包括內桶和外桶，所述內桶嵌套于外桶内部并且两者之间具有供水流动的水流通道，水流入口位于外桶的底部，水流出口位于外桶的顶部并且与水流入口分布于外桶的两侧；所述外桶的外周壁压制形成螺旋状沟槽，所述螺旋状沟槽内设有内部走制热工质的换热结构。有益之处在于：本发明的热泵换热器中，被加热的水和热泵工质完全逆流且流速较高，大幅度提升了换热器的换热效率，降低了结垢速度；换热器采用开放式结构，内桶、外桶可分解，便于实施清洗、除垢作业，确保换热效率和高温热水的卫生标准，为高温热泵热水器的大规模应用提供了有效的解决方案，节能效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种热泵换热器，具体涉及一种适用于加热水的热泵换热器的结构。
背景技术
为了快速地获得大量高温热水特别是高温饮用水，现有技术中通常采用热泵换热，其高温热水侧换热器长期使用后都会出现一些问题，比如：换热效率低，高温热水温度难以有效提高；换热器由于结构限制，难以进行彻底清洗和有效除垢，无法满足高温热水的卫生要求，并且高温状态下结垢过程显著加快，导致热泵换热器在短时间内就会出现因结垢而导致的换热效率大幅下降甚至水路堵塞的故障。
申请号为200810059600.X的中国专利公开了一种缠绕式螺旋管换热器，包括可缠绕的细换热管和一种外侧带螺旋状凹槽的换热管。其中高温热泵工质走细管内，被加热的高温热水走外侧带螺旋状沟槽的换热管内。该专利的设计虽然提升了换热器的换热效率，其高温水侧通道是直径较大的圆形通道但依然是封闭在换热管内的，法解决高温水侧结垢后的彻底清洗问题，使用一段时间后即会出现换热效率不理想、无法满足饮用水的卫生要求等多种问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种换热效率高、避免结垢的热泵换热器。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种用于加热水的热泵换热器，包括內桶和外桶，所述內桶嵌套于外桶内部并且两者之间具有供水流动的水流通道，水流入口位于外桶的底部，水流出口位于外桶的顶部并且与水流入口分布于外桶的两侧；所述外桶的外周壁压制形成螺旋状沟槽，所述螺旋状沟槽内设有内部走制热工质的换热结构，制热工质入口位于外桶的顶部并且与水流入口位于外桶的同侧，制热工质出口位于外桶的底部并且与水流出口位于外桶的同侧。
前述水流通道为螺旋状通道，外桶的向内凸起处紧贴內桶的外壁。
作为一种实施例，前述外桶具有多处向內桶方向的凸起，凸起的深度一致且等间隔设置，凸起处紧贴內桶的外壁，所述螺旋状通道的内壁为光滑的。
作为另一种实施例，前述外桶具有多处向內桶方向的凸起，并且凸起的深度不一，最靠近內桶方向的凸起与內桶的外壁相接触，所述螺旋状通道的内壁是不光滑的。
前述水流通道为窄缝状夹层。
前述內桶与外桶的顶部设置一密封锁紧装置，只要能够实现密闭锁紧即可，螺栓螺母、卡扣都是可选方案。
前述换热结构为单股或多股冷凝管路，压制或焊接于螺旋状沟槽中。
前述换热结构为一外层密封桶，所述外层密封桶的内壁与螺旋状通槽的结构匹配。
本发明的有益之处在于：本发明的热泵换热器中，被加热的水和热泵工质完全逆流且流速较高，大幅度提升了换热器的换热效率，降低了结垢速度；换热器采用开放式结构，内桶、外桶可分解，便于实施清洗、除垢作业，确保换热效率和高温热水的卫生标准，为高温热泵热水器的大规模应用提供了有效的解决方案，节能效果显著。
附图说明
图1是本发明的一种用于加热水的热泵换热器的实施例1的结构示意图；
图2是图1所示实施例的內桶和外桶分解图；
图3是本发明的一种用于加热水的热泵换热器的实施例2的结构示意图；
图4是本发明的一种用于加热水的热泵换热器的实施例3的结构示意图；
图5是实施例1的换热过程示意图；
图6是实施例2的换热过程示意图；
图7是本发明的一种用于加热水的热泵换热器的实施例4的结构示意图。
图中附图标记的含义：1、內桶，2、外桶，3、水流通道，4、被加热的水流，5、换热结构，6、制热工质，7、制热工质入口，8、制热工质出口，9、水流入口，10、水流出口，11、密封锁紧装置，12、外层密封桶。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
实施例1
参见图1和图2，本发明的一种用于加热水的热泵换热器，包括能够拆分开来方便清洗的內桶1和外桶2，內桶1嵌套于外桶2内部并且两者之间具有供水流动的水流通道3，本实施例中的水流通道3为螺旋状通道，外桶2的向内凸起处凸起高度一致且等间隔设置，凸起处紧贴內桶1的外壁。为了可靠地将內桶1与外桶2固定好，在两者的顶部设置一密封锁紧装置11。
水流入口9位于外桶2的底部，水流出口10则位于外桶2的顶部并且与水流入口9分布于外桶2的两侧；外桶2的外周壁压制形成螺旋状沟槽，螺旋状沟槽内设有内部走制热工质6的换热结构5，制热工质入口7位于外桶2的顶部并且与水流入口9位于外桶2的同侧，制热工质出口8位于外桶2的底部并且与水流出口10位于外桶2的同侧。本实施例中，换热结构5为单股冷凝管路，压制或焊接于螺旋状沟槽中。螺旋状沟槽形状与所采用的冷凝管路外径相匹配，以形成大面积接触，提高传热效果
如图5所示，空心箭头表示制热工质6的流向，实心箭头表示水流流向。在进行换热时，被加热的水流4从水流入口9进入螺旋状通道内流动，与制热工质6进行充分的热交换后温度被升高，采用了完全逆流的换热方式，提高了换热效率。本实施例中，由于通道截面积小，通道长度长，水流速度快，所以能够获得较好的换热效果，高温热水温升范围大。
实施例2
与实施例1相同，实施例2也包括內桶1和外桶2，区别之处在于本实施例的水流通道3不是螺旋状通道，而是窄缝状夹层，参见图3，也就是说，內桶1与外桶2之间并不接触，如图6所示，空心箭头表示制热工质6的流向，实心箭头表示水流流向，被加热的水在由內桶1、外桶2嵌套后形成的窄缝状夹层中自下向上流动，而不是实施例1的螺旋通道流动，这样一来，由于通道的截面积比实施例1的螺旋状通道截面积大，通道长度较小，因而，适用于水流量大、温升范围小的场合。
实施例3
与实施例1相同，实施例3也包括內桶1和外桶2，主要区别之处在于水流通道3和换热结构5，如图4所示。具体来说，外桶2具有多处向內桶1方向的凸起，并且凸起的深度不一，最靠近內桶1方向的凸起与內桶1的外壁相接触，螺旋状通道的内壁是不光滑的，实际上，水流通道3可以视作螺旋状通道结合窄缝状通道的结构。换热结构5不是由单根而是由多根并绕的冷凝管路形成的，也就是说，外桶2的外周壁形成的螺旋状沟槽并不像实施例1那么规律且一致，有的沟槽离內桶1远，有的离內桶1近，在沟槽中并绕多跟冷凝管构成了冷凝管路，这样就增加了冷凝管路的有效长度，形成了大面积的换热面积，进一步提高了传热效果。
实施例4
与实施例1相同，实施例4也包括內桶1和外桶2，主要区别之处在于换热结构5为一中空的外层密封桶12，制热工质入口7位于外桶2的顶部，与水流入口9位于同侧；制热工质出口8位于外桶2的底部，与水流入口9位于同侧或异侧均可，图7中是位于同侧的结构示意图。如图7所示，外层密封桶12的内壁与外桶2的螺旋状通道的结构匹配，确保大面积换热，而外层密封桶12的外壁是平直的，外形平整，适用于某些特殊场合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，包括內桶和外桶，所述內桶嵌套于外桶内部并且两者之间具有供水流动的水流通道，水流入口位于外桶的底部，水流出口位于外桶的顶部并且与水流入口分布于外桶的两侧；所述外桶的外周壁压制形成螺旋状沟槽，所述螺旋状沟槽内设有内部走制热工质的换热结构。
2.根据权利要求1所述的种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，制热工质入口位于外桶的顶部并且与水流入口位于外桶的同侧，制热工质出口位于外桶的底部并且与水流出口位于外桶的同侧。
3.根据权利要求1所述的一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，所述水流通道为螺旋状通道，外桶的向内凸起处紧贴內桶的外壁。
4.根据权利要求3所述的一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，所述外桶具有多处向內桶方向的凸起，凸起的深度一致且等间隔设置，凸起处紧贴內桶的外壁，所述螺旋状通道的内壁为光滑的。
5.根据权利要求3所述的一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，所述外桶具有多处向內桶方向的凸起，并且凸起的深度不一，最靠近內桶方向的凸起与內桶的外壁相接触，所述螺旋状通道的内壁是不光滑的。
6.根据权利要求1所述的一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，所述水流通道为窄缝状夹层。
7.根据权利要求1所述的一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，所述內桶与外桶的顶部设置一密封锁紧装置。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，所述换热结构为单股或多股冷凝管路，压制或焊接于螺旋状沟槽中。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于加热水的热泵换热器，其特征在于，所述换热结构为一外层密封桶，所述外层密封桶的内壁与螺旋状通槽的结构匹配。
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