CN105180253A - 热能水循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用水蒸汽推动水循环流动传热的热能水循环系统，特别涉及用于水热毯、垫、被褥、等热能水循环系统。目的是提供一种能够良好回水，循环传热的水热毯、垫、被褥、水循环热疗服等热能水循环系统。其特征在于：所述储水箱通过回水单向阀与加热容器上的回水口相通，加热容器上的出水口与出水连接管一端相通，出水连接管另一端与散热管一端相通，散热管另一端与进水连接管一端相通，进水连接管另一端与储水箱相通；所述加热容器为管状并倾斜或竖直设置；所述加热容器上的回水口与加热容器本体采用绝热连接方式。

Description

热能水循环系统

技术领域

本发明涉及一种利用水蒸汽推动水循环流动传热的热能水循环系统，特别涉及水热毯、垫、被褥、箱、袋、服装、鞋帽、披肩、护腰、护颈、护肘、护腕、护腿、护膝、护脚踝，水热疗箱、水热疗袋、水热疗毯、垫，水热取暖器、水热床、水热炕、水热地暖、水热地板、水热地面、水热墙等热能水循环系统。

背景技术

中国专利号：200510129300.0，公开号：CN1806723A，公开日：2006.07.26，发明创造名称：水热毯。该专利工作状态下，回水时，进入热水管(加热容器)内的水，有时立刻沸腾，产生水蒸汽，造成不能完全回水(只回部分水或少量水)现象，循环效果不好。

发明内容

本发明目的是克服上述缺陷，提供一种，能够良好回水，循环传热的水热毯、垫、被褥、箱、袋、服装、鞋帽、披肩、护腰、护颈、护肘、护腕、护腿、护膝、护脚踝，水热疗箱、水热疗袋、水热疗毯、垫，水热取暖器、水热床、水热炕、水热地暖、水热地板、水热地面、水热墙等热能水循环系统。

本发明技术方案，包括：储水箱、带有回水口和出水口的加热容器、电热元件、回水单向阀、出水连接管、进水连接管、散热体、散热管；散热体与散热管相结合；电热元件与加热容器相结合；其特征在于：所述储水箱通过回水单向阀与加热容器上的回水口相通，加热容器上的出水口与出水连接管一端相通，出水连接管另一端与散热管一端相通，散热管另一端与进水连接管一端相通，进水连接管另一端与储水箱相通；所述加热容器为管状并倾斜或竖直设置；所述加热容器上的回水口与加热容器本体采用绝热连接方式。

工作时，加热容器内的水被加热产生水蒸汽并膨胀，同时回水单向阀关闭，水蒸汽推动加热容器内的水倾斜向下或竖直向下通过出水口进入出水连接管，经散热管、进水连接管向储水箱内流动，水蒸汽在加热容器、出水连接管内散热，冷凝，体积变小，产生回吸力(负压)，由于出水连接管、散热管、进水连接管的阻力作用，回水单向阀开启，将储水箱内的水通过回水单向阀、回水口向加热容器内吸入，由于加热容器为管状并倾斜或竖直设置，加热容器上的回水口与加热容器本体之间采用绝热连接方式，加热容器本体不能向回水口传热，水流经回水口进入到加热容器内的水是没有被预热的凉水，并倾斜向下或竖直向下流入或落入加热容器内，且与其内的水蒸汽充分混合，使水蒸汽急速液化，产生巨大回吸力(负压)，使加热容器内吸满水，实现完全回水，完成循环传热过程。上述回水过程中，首先回入加热容器内的水是没有被预热的凉水，加热容器内的水蒸汽遇凉水快速液化，产生回吸力(负压)，吸入加热容器内的凉水短时不能沸腾产生水蒸汽(正向压力)，这时，加热容器内的水蒸汽遇凉水早已液化，产生巨大吸力，并且使加热容器内持续不断吸入大量凉水，确保加热容器内一直保持回吸力，直至吸满水，实现完全回水。在上述回水过程中，由于加热容器为管状并倾斜或竖直设置，加热容器上的回水口与加热容器本体之间采用绝热连接方式，先回入加热容器内的凉水因重力作用，倾斜向下或竖直向下向加热容器内流入或落入，水在流入或落入加热容器内的过程中，即使落到加热容器内的加热壁上，因为重力作用，水也不会在此停留，而继续向下流入或落入，使加热容器内的水蒸汽发生液化，产生巨大吸力，将水持续不断的吸入加热容器内，实现彻底完全回水，完成循环传热过程。

由于加热容器为管状并倾斜或竖直设置，加热容器上的回水口与加热容器本体之间采用绝热连接方式，这样，可将加热容器制作体积较小，盛装少量水，易于快速加热、快速出水、使循环效率更高。

由于加热容器为管状并倾斜或竖直设置，加热容器上的回水口与加热容器本体之间采用绝热连接方式，工作时，水蒸汽推动加热容器内的水倾斜向下或竖直向下运动，水蒸汽与水面之间形成绝热面，并且水蒸汽与水的接触面积很小，水蒸汽很难向水中导热，水蒸汽的体积不易损失，所以，出水量大，出水温度低，速度快，更易回水，回水量也大，快速大量的循环，使其工作效率进一步提高。

由于加热容器为管状并倾斜或竖直设置，加热容器上的回水口与加热容器本体之间采用绝热连接方式，当回水时，水流进入加热容器内产生冲击及乱流，将加热容器内加热时，产生的不能还原为水的气体进行包裹，形成气泡，循环时气泡随同水流流动并排出加热容器，最终进入储水箱内，向大气排出，这样，加热容器内不会积聚过多空气，起到更好的回水循环作用。

为进一步完善本发明，所述电热元件设于加热容器壁上偏上位置。这样，工作时，加热容器内水体偏上位置表面的少量水迅速沸腾，产生水蒸汽，快速推动水循环流动，不易向水体内部传热，使加热时间变短、出水温度低、出水速度快，更易于回水，循环效率更高。

为进一步完善本发明，所述加热容器材质为铝或铝合金。这样，快速升温、快速传热、使其更好循环传热，工作效率更高。

为进一步完善本发明，增设回水接头，该回水接头与所述加热容器相通。这样，更易安装、制造。

为进一步完善本发明，增设出水接头，该出水接头与所述加热容器相通。这样，更易安装、制造。

为进一步完善本发明，增设蒸汽室，该蒸汽室与所述加热容器相通。这样，可更好容纳水蒸汽，并更易散热、产生回吸力，实现更好回水作用，使循环效率更高。

为进一步完善本发明，所述蒸汽室为管状。这样，水蒸汽易于推动水在管状蒸汽室内运动，并且可将管状蒸汽室制作体积较小，盛装少量水，易于快速出水、快速回水。

为进一步完善本发明，增设回水连接管，通过该回水连接管、所述回水单向阀将储水箱与加热容器相连通。这样，更易安装、制造。

为进一步完善本发明，在所述加热容器与储水箱之间由出水连接管、散热管、进水连接管相连形成的通路上任意位置增设出水单向阀。这样，当回水时，出水单向阀关闭，避免出水回流，从而实现更好的回水。

为进一步完善本发明，在所述加热容器上增设温控装置。这样，当各种原因引起的加热容器温度过高时，该温控装置可断开电源，温度下降时再接通电源。温控装置断电温度可设定在100℃-150℃之间，具体可设为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃，以115℃-135℃为最佳，具体可为115℃、120℃、125℃、130℃。另外该温控装置也可实现另一项功能，当加热容器加热水产生水蒸汽，推动水流动或流动停止时，温控装置断开电源，待加热容器内的水蒸汽散热、液化、产生回吸力，回水时或回水后，温控装置再接通电源，使水如此周而复始循环传热，即，控电循环模式。

本发明，由于加热容器为管状并倾斜或竖直设置，加热容器上的回水口与加热容器本体之间采用绝热连接方式，工作状态下，加热容器本体不能向回水口传热，回水时，经回水口进入到加热容器内的水是没有被预热的凉水，并倾斜向下或竖直向下流入或落入加热容器内，且与其内的水蒸汽充分混合，使水蒸汽更快速液化，体积变小，产生回吸力(负压)，使加热容器内吸满水，实现完全回水，完成循环传热过程。这样，更易于回水，避免了回水困难或不能回水的现象，使本发明产品工作更稳定，消费者更能接受该产品，更易推广普及。

附图说明

图1-28为本发明实施方式结构示意图。其中，

图12为图1、3中加热容器、出水接头等部件的A-A向视图。

图19为图4中加热容器、蒸汽室等部件放大图。

图20为图19的B-B向视图。

图21为图19的C-C剖视图。

图22为图5中加热容器、出水接头等部件放大图。

图23为图22的B-B向视图。

图24为图22的C-C剖视图。

图25为图6中加热容器、出水接头等部件放大图。

图26为图25的B-B向视图。

图27为图25的C-C剖视图。

图13、16，分别给出了加热容器、蒸汽室等部件另一种具体结构图。图14为图13的B-B向视图；图15为图13的C-C剖视图；图17为图16的B-B向视图；图18为图16的C-C剖视图。

图28本发明散热体为毯、垫、被褥体时，散热管一种排布结构图。

图1-28中箭头所示为水流运动及单向阀方向。

具体实施方式

如图1-28所示，电热元件5与加热容器6相结合；散热管10设于散热体8内或表面；储水箱1通过回水单向阀2与加热容器6上的回水口4相通，加热容器6上的出水口19与出水连接管9一端相通，出水连接管9另一端与散热管10一端相通，散热管10另一端与进水连接管11一端相通，进水连接管11另一端与储水箱1相通；加热容器6为管状并倾斜或竖直设置；加热容器6上的回水口4与加热容器6本体采用绝热连接方式。

工作时，加热容器6内的水被加热产生水蒸汽并膨胀，同时回水单向阀2关闭，水蒸汽推动加热容器6内的水倾斜向下或竖直向下通过出水口19进入出水连接管9，经散热管10、进水连接管11向储水箱1内流动，水蒸汽在加热容器6、出水连接管9内(此时，水蒸汽可以进入出水连接管9内，也可不进入出水连接管9内)散热，冷凝，体积变小，产生回吸力(负压)，由于出水连接管9、散热管10、进水连接管11的阻力作用，回水单向阀2开启，将储水箱1内的水通过回水单向阀2、回水口4向加热容器6内吸入，由于加热容器6为管状并倾斜或竖直设置，加热容器6上的回水口4与加热容器6本体之间采用绝热连接方式，加热容器6本体不能向回水口4传热，水流经回水口4进入到加热容器6内的水是没有被预热的凉水，并倾斜向下或竖直向下流入或落入加热容器6内，且与其内的水蒸汽充分混合，使水蒸汽急速液化，产生巨大回吸力(负压)，使加热容器6内吸满水，实现完全回水，完成循环传热过程。上述回水过程中，首先回入加热容器6内的水是没有被预热的凉水，加热容器6内的水蒸汽遇凉水快速液化，产生回吸力(负压)，吸入加热容器6内的凉水短时不能沸腾产生水蒸汽(正向压力)，这时，加热容器6内的水蒸汽遇凉水早已液化，产生巨大吸力，并且使加热容器6内持续不断吸入大量凉水，确保加热容器6内一直保持回吸力，直至吸满水，实现完全回水。在上述回水过程中，由于加热容器6为管状并倾斜或竖直设置，加热容器6上的回水口4与加热容器6本体之间采用绝热连接方式，先回入加热容器6内的凉水因重力作用，倾斜向下或竖直向下向加热容器6内流入或落入，水在流入或落入加热容器6内的过程中，即使落到加热容器6内的加热壁上，因为重力作用，水也不会在此停留，而继续向下流入或落入，使加热容器6内的水蒸汽发生液化，产生巨大吸力，将水持续不断的吸入加热容器6内，实现彻底完全回水，完成循环传热过程。如此周而复始循环。

由于加热容器6为管状并倾斜或竖直设置，加热容器6上的回水口4与加热容器6本体之间采用绝热连接方式，这样，可将加热容器6制作体积较小，盛装少量水，易于快速加热、快速出水、使循环效率更高。

由于加热容器6为管状并倾斜或竖直设置，加热容器6上的回水口4与加热容器6本体之间采用绝热连接方式，工作时，水蒸汽推动加热容器6内的水倾斜向下或竖直向下运动，水蒸汽与水面之间形成绝热面，并且水蒸汽与水的接触面积很小，水蒸汽很难向水中导热，水蒸汽的体积不易损失，所以，出水量大，出水温度低，速度快，更易回水，回水量也大，快速大量的循环，使其工作效率进一步提高。

由于加热容器6为管状并倾斜或竖直设置，加热容器6上的回水口4与加热容器6本体之间采用绝热连接方式，当回水时，水流进入加热容器6内产生冲击及乱流，将加热容器6内加热时，产生的不能还原为水的气体进行包裹，形成气泡，循环时气泡随同水流流动并排出加热容器6，最终进入储水箱1内，向大气排出，这样，加热容器6内不会积聚过多空气，起到更好的回水循环作用。

如图1-27所示，电热元件5设于加热容器6壁上偏上位置。这样，工作时，加热容器6内水体偏上位置表面的少量水迅速沸腾，产生水蒸汽，快速推动水循环流动，不易向水体内部传热，使加热时间变短、出水温度低、出水速度快，更易于回水，循环效率更高。

图1-27所示，加热容器6由铝或铝合金材料制成，电热元件5采用PTC电热元件加热。这样，快速升温、快速传热、使其更好循环传热，工作效率更高。加热容器6可以是圆管状也可以是方管状，一般其是内圆外方，其内径一般6mm-30mm，长度10mm-300mm；当功率在600W以下时，内径最适宜10mm-16mm最好，长度在30mm-150mm为好。

图2、4-7、9-11、13-27所示，增设回水接头20，通过该回水接头20、回水单向阀2将储水箱1与加热容器6相连通。将回水接头20插入加热容器6内形成回水口4，这样，更易安装、制造。回水口4与加热容器6本体采用绝热连接方式，回水接头20插入加热容器6内形成回水口4，在回水接头20与加热容器6之间设有橡胶密封圈形成绝热连接，这样，工作状态下，加热容器6本体不能向回水接头20传热，回水时，通过回水接头20进入加热容器6内的水是没有被预热的凉水，加热容器6内的水蒸汽遇凉水更易散热、产生回吸力，实现完全回水。在循环过程中，加热容器6内的水或水蒸汽可以向回水接头20传热，但因时间短并且间接传热，并不影响上述效果。

图1、3、5-7、12、22-27所示，增设出水接头18，通过该出水接头18将加热容器6、蒸汽室7与出水连接管9相连通。这样，更易安装、制造。出水接头18可与蒸汽室7为一体结构，也可为分体结构。

图7所示，出水接头18与回水接头20为可转向弯头。这样，更易于安装、制造。出水接头18可为金属材料制成(具体可为铝、铝合金、黄铜、不锈钢)，这样，更易散热回水，使其更好的循环。

图4、7、8、10、13-21所示，在加热容器6与出水连接管9之间增设蒸汽室7。这样，可更好容纳水蒸汽，并更易散热、产生回吸力，实现更好回水作用，使循环效率更高。

图4、7、10、13-21所示，蒸汽室7为管状。这样，水蒸汽易于推动水在管状蒸汽室7内运动，并且可将管状蒸汽室7制作体积较小，盛装少量水，易于快速出水、快速回水。蒸汽室7可以是圆管状也可以是方管状，一般由金属材料制成，具体可为铝、铝合金、黄铜、不锈钢。这样，更易散热、产生回吸力，更易于回水。蒸汽室7由金属弯头管件构成。一般由2分、3分、4分管件构成。这样，更易安装、制造。

图3、7、9、10所示，增设回水连接管15，通过该回水连接管15、回水单向阀2、回水接头20将储水箱1与加热容器6相连通。这样，更易安装、制造、生产。

图10所示，在加热容器6与储水箱1之间由出水连接管9、散热管10、进水连接管11相连形成的通路上任意位置增设出水单向阀12。这样，当回水时，出水单向阀12关闭，避免出水回流，从而实现更好的回水。

图1-27所示，在加热容器6上设温控装置13。这样，当各种原因引起的加热容器6温度过高时，该温控装置13可断开电源，温度下降时再接通电源。温控装置13断电温度可设定在100℃-150℃之间，具体可设为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃，以115℃-135℃为最佳，具体可为115℃、120℃、125℃、130℃。另外该温控装置13也可实现另一项功能，当加热容器6加热水产生水蒸汽，推动水流动或流动停止时，温控装置13断开电源，待水蒸汽散热、液化、产生回吸力，回水时或回水后，温控装置13再接通电源，使水如此周而复始循环传热，即，控电循环模式。该温控装置13可设于加热容器6上，也可设于蒸汽室7上。

图6所示，在出水连接管9上设第二温控装置21，当出水连接管9温度过高或水蒸汽进入出水连接管9内，该第二温控装置21断开电源，避免水蒸汽进入散热管10内，使散热体8温度过高，当出水连接管9内的水蒸汽散热、冷凝，该第二温控装置21再接通电源，继续工作。

本发明中，回水连接管15内径为2mm-6mm，最佳为3.5mm、3.8mm、4mm、4.5mm、5mm。进、出水连接管内径为3mm-6mm，最佳为4mm、4.5mm、5mm。

本发明中，回水：是指加热容器6、蒸汽室7、出水连接管9内的水蒸汽，散热，冷凝，液化，体积变小，产生回吸力(负压)，将储水箱1内的水通过回水单向阀2、回水连接管15、回水接头20、回水口4，吸入加热容器6、蒸汽室7、出水连接管9内的过程。

本发明，工作状态下，回水时，加热容器6内的水可以是排空状态，也可以是不排空状态。

本发明附图28中，散热管10在散热体8上的排布方式为一种并联方式，但并不限于此，可以是任何的并联或串联方式的排布。

本发明中，散热管10可设在散热体8内或表面。具体散热管10为硅胶管。制造水热毯、垫、被褥、护肩、热疗服等，散热管10内径为3mm-8mm，最佳内径为3.5mm、3.8mm、4mm、4.5mm、5mm。

本发明中，图1、2、4-6、8-11、28所示，散热体8为毯、垫、被褥体。

本发明中，图3、7所示，散热体8为水循环热疗服。

本发明中，散热体8是指散热部分，具体可以是毯、垫、被褥、箱、袋、服装、鞋帽、披肩、护腰、护颈、护肘、护腕、护腿、护膝、护脚踝、散热器、床、炕、地板、地面、墙等。

本发明中，回水单向阀2可设于储水箱1内部或储水箱1外部，也可设于储水箱1壳壁上。

本发明中，储水箱1与加热容器6的位置关系不限，储水箱1可以设在加热容器6的上方，也可设在加热容器6侧面位置，都在本发明保护中。

本发明中，蒸汽室7不受形状、大小限制，可以是箱状、管状、筒状、盘状等，都在本发明保护中。如图8所示，蒸汽室7为圆盘状。

本发明中，“回水口4与加热容器6本体采用绝热连接方式”是指：工作状态下，加热容器6本体不能向回水口4传热，回水时，通过回水口4进入加热容器6内的水是没有被预热的凉水，这样，加热容器6内的水蒸汽遇凉水更易散热，产生回吸力，实现完全回水。具体可以是，回水接头20由热传导不良材料(可以是塑料，也可以是金属、塑料复合材料)制成(可以是塑料或橡胶制成或是金属接头内衬热传导不良材料制成)与加热容器6直接相连形成回水口4。在循环过程中，加热容器6内的水或水蒸汽可以向回水口4传热，但因时间短并且间接传热，并不影响上述效果。

本发明中，回水口4，是指加热容器6上的回水处。

本发明中，回水口4可由以下方式形成：

1.由回水接头20与加热容器6相连形成回水口4；

2.由金属、橡胶、塑料管或套，套在加热容器6上或插入加热容器6内形成回水口4；

3.由回水单向阀2与加热容器6相连形成回水口4。

如图1、4-11、13-27所示，硅胶密封套或圈衬于加热容器6内，将回水单向阀2或回水接头20(直接头或弯头)插入硅胶套或圈内形成回水口4；也可以如图2中所示，硅胶套衬于加热容器6内形成回水口4，回水接头20插入硅胶套内与其相连。

Claims (10)

1.一种热能水循环系统，包括：储水箱(1)、带有回水口(4)和出水口(19)的加热容器(6)、电热元件(5)、回水单向阀(2)、出水连接管(9)、进水连接管(11)、散热体(8)、散热管(10)；散热体(8)与散热管(10)相结合；电热元件(5)与加热容器(6)相结合；其特征在于：所述储水箱(1)通过回水单向阀(2)与加热容器(6)上的回水口(4)相通，加热容器(6)上的出水口(19)与出水连接管(9)一端相通，出水连接管(9)另一端与散热管(10)一端相通，散热管(10)另一端与进水连接管(11)一端相通，进水连接管(11)另一端与储水箱(1)相通；所述加热容器(6)为管状并倾斜或竖直设置；所述加热容器(6)上的回水口(4)与加热容器(6)本体采用绝热连接方式。

2.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：所述电热元件(5)设于加热容器(6)壁上偏上位置。

3.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：所述加热容器(6)材质为铝或铝合金。

4.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：增设回水接头(20)，该回水接头(20)与所述加热容器(6)相通。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的热能水循环系统，其特征在于：增设出水接头(18)，该出水接头(18)与所述加热容器(6)相通。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的热能水循环系统，其特征在于：增设蒸汽室(7)，该蒸汽室(7)与所述加热容器(6)相通。

7.根据权利要求6所述的热能水循环系统，其特征在于：所述蒸汽室(7)为管状。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的热能水循环系统，其特征在于：增设回水连接管(15)，通过该回水连接管(15)、所述回水单向阀(2)将储水箱(1)与加热容器(6)相连通。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的热能水循环系统，其特征在于：在所述加热容器(6)与储水箱(1)之间由出水连接管(9)、散热管(10)、进水连接管(11)相连形成的通路上任意位置增设出水单向阀(12)。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的热能水循环系统，其特征在于：在所述加热容器(6)上增设温控装置(13)。