CN105180521B - 热交换板及热泵式相变抑制热交换热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热交换板及热泵式相变抑制热交换热水器，热交换板包括冷凝器构件及相变抑制传热器件，所述冷凝器构件与所述相变抑制传热器件紧密贴合在一起以形成一体化结构。本发明将冷凝器构件与相变抑制传热器结合，形成一种新型的相变抑制热交换板，有效地降低了传热热阻，扩大了换热面积，加快了冷凝器构件的换热速度和效率，有效减小了冷凝器构件的容积，降低了冷媒量，加快了压缩机的循环速度，降低压缩机功耗，从而提高了热泵热水器的能效。由于采用了一体化热交换板，大幅度减少了制造工序和降低了工艺复杂性，更加容易实现自动化大规模生产，从而大幅度降低成本。

Description

热交换板及热泵式相变抑制热交换热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，特别是涉及一种热交换板及热泵式相变抑制热交换热水器。

背景技术

热泵热水器通过流动介质在换热器中的流动，实现对水箱内的水进行换热。提高热泵热水器的换热效率是本领域技术人员一直追求的目标。

目前，根据热泵热水器的换热器位置和换热器种类，可以将热泵热水器分为外绕盘管式热泵热水器，外绕微通道式热泵热水器和内绕盘管式热泵热水器。在热量的传递方向上，无论外绕盘管式热泵热水器或是外绕微通道式热泵热水器，冷媒的热量均通过盘管壁或微通道壁传递至水箱外壁，并通过水箱内壁传递至水箱内的水。对于内绕盘管式热泵热水器而言，冷媒的热量通过盘管壁传递至水箱内的水。在上述结构中，其换热效率会因为接触界面的热阻过大和换热几何尺寸的限制而下降，为解决这一技术问题，一般采用增加换热面积的方法，但这又无法避免的加大热泵热水器的体积或降低热泵热水器的容量，同时存在换热器换热面积的加大受到热泵热水器压缩机工作条件的限制而无法有效扩大，无法达到低温差高效换热的目的。另外加大热泵热水器的体积，工质量势必增多，也增加的压缩机的功耗。

因此，有必要提供一种热交换板及热泵式相变抑制热交换热水器，以改变上述缺陷。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热交换板及热泵式相变抑制热交换热水器，用于解决现有技术中换热器换热效率低，并且单纯的增加换热面积又会加大热泵热水器体积和增加工质量与压缩机功耗等问题，以大幅提高换热器换热效率，减少工质量，从而减轻压缩机功耗，满足热泵热水器低温差高能效的需求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热交换板，所述热交换板包括冷凝器构件及相变抑制传热器件，所述冷凝器构件与所述相变抑制传热器件紧密贴合在一起以形成一体化结构。

作为本发明的热交换板的一种优选方案，所述热交换板包括中间板材、第一板材及第二板材；所述第一板材、所述中间板材及所述第二板材依次叠置，所述第一板材及所述第二板材分别位于所述中间板材的两侧，并与所述中间板材通过辊压工艺复合在一起；

所述中间板材与所述第一板材之间形成有具有一定结构形状的冷凝管道，所述冷凝管道的两端形成有开口，所述开口适于与冷媒源相连通，以在所述冷凝管道内循环使用冷媒；所述中间板材与所述第二板材之间形成有具有一定结构形状的封闭管道，所述封闭管道内填充有传热工质；

所述中间板材、所述第一板材及所述冷凝管道共同构成所述冷凝构件；所述中间板材、所述第二板材、所述封闭管道及填充于所述封闭管道内的传热工质共同构成所述相变抑制传热器件。

作为本发明的热交换板的一种优选方案，所述封闭管道及所述冷凝管道均通过吹胀工艺形成，且所述第一板材表面形成与所述冷凝管道相对应的第一凸起结构，所述第二板材表面形成与所述封闭管道相对应的第二凸起结构。

作为本发明的热交换板的一种优选方案，所述冷凝管道的形状为并联式循环结构。

作为本发明的热交换板的一种优选方案，所述封闭管道的形状为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、三角形蜂窝状或其中任意两种以上的任意组合。

作为本发明的热交换板的一种优选方案，所述热交换板的材料为铜、铜合金、铝或铝合金或其中任意两种以上的任意组合。

作为本发明的热交换板的一种优选方案，所述热交换板的表面形成有防腐层。

本发明还提供一种热泵式相变抑制热交换热水器，所述热泵式相变抑制热交换热水器包括水箱及至少一个如上述方案中所述的热交换板。

作为本发明的热泵式相变抑制热交换热水器的一种优选方案，所述热交换板包覆在所述水箱的外壁上，且所述第二板材贴置于所述水箱的外壁上。

作为本发明的热泵式相变抑制热交换热水器的一种优选方案，所述热交换板置于所述水箱的内部。

作为本发明的热泵式相变抑制热交换热水器的一种优选方案，所述热交换板贴置于所述水箱的内壁上。

本发明还提供一种热泵式相变抑制热交换热水器，所述热泵式相变抑制热交换热水器包括水箱，所述水箱的箱体由如上述方案中所述的热交换板制成，且所述第二板材的外表面为所述水箱的内壁。

如上所述，本发明的热泵式相变抑制热交换热水器，具有以下有益效果：本发明将冷凝器构件与相变抑制传热器结合，形成一种新型的相变抑制热交换板，有效地降低了传热热阻，扩大了换热面积，加快了冷凝器构件的换热速度和效率，有效减小了冷凝器构件的容积，降低了冷媒量，加快了压缩机的循环速度，降低压缩机功耗，从而提高了热泵热水器的能效。由于采用了一体化热交换板，大幅度减少了制造工序和降低了工艺复杂性，更加容易实现自动化大规模生产，从而大幅度降低成本。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的热交换板中的管道部分的局部截面放大图。

图2显示为本发明实施例一中提供的热交换板中的冷凝管道的形状为两路进两路回循环结构的冷凝槽道面的结构示意图。

图3显示为本发明实施例一中提供的热交换板中的冷凝管道的形状为四路进四路回循环结构的冷凝槽道面的结构示意图。

图4显示为本发明实施例一中提供的热交换板中的冷凝管道的形状为并联式循环结构的冷凝槽道面的结构示意图。

图5显示为本发明实施例一中提供的热交换板中的内部封闭管道的形状为六边形蜂窝状的相变抑制槽道面的结构示意图。

图6显示为本发明实施例一中提供的热交换板中的内部封闭管道的形状为圆形蜂窝状的相变抑制槽道面的结构示意图。

图7显示为本发明实施例一中提供的热交换板中的内部封闭管道的形状为四边形蜂窝状的相变抑制槽道面的结构示意图。

图8显示为本发明实施例二中提供的冷凝管道的形状为两路进两路回循环结构的热交换板包覆在水箱外壁的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。

图9显示为本发明实施例二中提供的冷凝管道的形状为四路进四路回循环结构的热交换板包覆在水箱外壁的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。

图10显示为本发明实施例二中提供的冷凝管道的形状为并联式循环结构的热交换板包覆在水箱外壁的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。

图11显示为本发明实施例二中提供的热交换板置于水箱内部的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。

图12显示为本发明实施例三中提供的冷凝管道的形状为两路进两路回循环结构的热交换板作为水箱箱体的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。

图13显示为本发明实施例三中提供的冷凝管道的形状为四路进四路回循环结构的热交换板作为水箱箱体的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。

图14显示为本发明实施例三中提供的冷凝管道的形状为并联式循环结构的热交换板作为水箱箱体的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。

元件标号说明

1 水箱

11 入水端

12 出水端

13 水箱外壁

2 热交换板

21 冷凝槽道面

211 非管道部分

212 冷凝管道

213 冷媒

214 冷媒入口

215 冷媒出口

22 相变抑制槽道面

221 封闭管道

222 工艺口

223 传热工质

23 第一板材

24 中间板材

25 第二板材

26 第一凸起结构

27 第二凸起结构

3 焊接处

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图14，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1，本发明提供一种热交换板2，所述热交换板包括冷凝器构件及相变抑制传热器件，所述冷凝器构件与所述相变抑制传热器件紧密贴合在一起以形成一体化结构。

作为示例，所述热交换板2包括中间板材24、第一板材23及第二板材25；所述第一板材23、所述中间板材24及所述第二板材25依次叠置，所述第一板材23及所述第二板材25分别位于所述中间板材24的两侧，并与所述中间板材24通过辊压工艺复合在一起；所述中间板材24与所述第一板材23之间形成有具有一定结构形状的冷凝管道212，所述冷凝管道212的两端形成有开口，所述开口适于与冷媒源相连通，以在所述冷凝管道212内循环使用冷媒213；所述中间板材24与所述第二板材25之间形成有具有一定结构形状的封闭管道221，所述封闭管道221内填充有传热工质223；所述中间板材24、所述第一板材23及所述冷凝管道212共同构成所述冷凝构件；所述中间板材24、所述第二板材25、所述封闭管道221及填充于所述封闭管道221内的传热工质223共同构成所述相变抑制传热器件。

作为示例，所述传热工质223为流体，优选地，所述传热工质223可以为气体或液体或气体与液体的混合物，更为优选地，本实施例中，所述传热工质223为液体与气体的混合物。

作为示例，所述封闭管道212及所述冷凝管道221均通过吹胀工艺形成，且在所述第一板材23表面形成与所述冷凝管道212相对应的第一凸起结构26，在所述第二板材25表面形成与所述封闭管道221相对应的第二凸起结构27。表面形成有所述第一凸起结构26的所述第一板材23的外表面即为冷凝槽道面21，表面形成有所述第二凸起结构27的所述第二板材25的外表面即为相变抑制槽道面22。

作为示例，所述冷凝管道212的形状可以为两路进两路回循环结构，也可以为多路进多路回循环结构，譬如三路进三路回循环结构、四路进四路回循环结构、五路进五路回循环结构等各种并联式循环结构。

图2为冷凝管道的形状为两路进两路回循环结构的冷凝槽道面的结构示意图，如图2所示，所述冷凝管道212的形状为两路进两路回循环结构是指在所述冷凝槽道面21上的所述冷凝管道212为两根平行的冷凝管道212弯折而形成；其中，平行状的细管结构即为所述冷凝管道212，所述冷凝管道212之间即为非管道部分211；所述冷凝管道212的一端为冷媒入口214，另一端为冷媒出口215。

图3为冷凝管道的形状为四路进四路回循环结构的冷凝槽道面的结构示意图，如图3所示，所述冷凝管道212的形状为四路进四路回循环结构是指在所述冷凝槽道面21上的所述冷凝管道212为四根平行的冷凝管道212弯折而形成；其中，平行状的细管结构即为所述冷凝管道212，所述冷凝管道212之间即为非管道部分211；所述冷凝管道212的一端为冷媒入口214，另一端为冷媒出口215。

图4为冷凝管道的形状为并联式循环结构的冷凝槽道面的结构示意图，如图4所示，所述冷凝管道212的形状为并联式循环结构是指在所述冷凝槽道面21上多条所述冷凝管道212沿所述冷凝槽道面21的长度方向上平行延伸而形成；其中，平行状的细管结构即为所述冷凝管道212，所述冷凝管道212之间即为非管道部分211；所述冷凝管道212的一端为冷媒入口214，另一端为冷媒出口215。

作为示例，所述封闭管道221的形状可以为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、三角形蜂窝状或其中任意两种以上的任意组合。

图5为热交换板中的内部封闭管道的形状为六边形蜂窝状的相变抑制槽道面的结构示意图，如图5所示，所述相变抑制槽道面22上六边形部分为非管道部分211，环绕各六边形周围并相互连通的结构即为所述封闭管道221。需要说明的是，由于所述封闭管道221通过吹胀工艺制备而成，所以在形成所述封闭管道221的过程中，所述相变抑制槽道面22上形成有工艺口222，即亦为充工质口。所述工艺口222在所述封闭管道221的形状初步形成以后，所述工艺口222通过焊接方式密封，以实现所述封闭通道221不与外界导通。

图6为热交换板中的内部封闭管道的形状为圆形蜂窝状的相变抑制槽道面的结构示意图，如图6所示，所述相变抑制槽道面22上圆形部分为非管道部分211，环绕各圆形周围并相互连通的结构即为所述封闭管道221。图6中工艺口222的存在见上述图5及相关说明，此处不再累述。

图7热交换板中的内部封闭管道的形状为四边形蜂窝状的相变抑制槽道面的结构示意图，如图7所示，所述相变抑制槽道面22上四边形部分为非管道部分211，环绕各四边形周围并相互连通的结构即为所述封闭管道221。图7中工艺口222的存在见上述图5及相关说明，此处不再累述。

作为示例，所述热交换板2的材料(即所述第一板材23、所述中间板材24及所述第二板材25的材料)应为导热性良好的材料；优选地，本实施例中，所述热交换板2的材料均可以为铜、铜合金、铝或铝合金或任意两种以上的任意组合。

作为示例，所述热交换板2的表面形成有防腐层，即所述第一板材23及所述第二板材25的外表面形成有防腐层。在所述热交换板2的表面形成有防腐层，可以提高所述热交换板2的耐腐蚀性，进而延长所述热交换板2的使用寿命。

作为示例，所述热交换板2的表面还可以形成有装饰层。

所述热交换板2的工作原理为：由冷媒带着潜热流经所述热交换板2的冷凝槽道面21的冷凝管道212时，热量从冷凝管道212迅速传递至相变抑制槽道面22，由于相变抑制槽道面22的高传热速率和高传热密度的特点，使得热量迅速均匀的分布在整个相变抑制槽道面22上，然后热量再由相变抑制槽道面22传递至需要加热的介质，譬如实施例二中水箱内的水，大大提高了热泵热水器的换热器部分的换热效率，实现了低温差高能效的目的。

本实施例中通过将所述冷凝器构件与所述相变抑制传热器结合形成一种新型的相变抑制的热交换板，有效地降低了传热热阻，扩大了换热面积，加快了冷凝器构件的换热速度和效率，有效减小了冷凝器构件的容积，降低了冷媒量，加快了压缩机的循环速度，降低压缩机功耗，从而提高了热泵热水器的能效比。由于采用了一体化热交换板，大幅度减少了制造工序和降低了工艺复杂性，更加容易实现自动化大规模生产，从而大幅度降低成本。

实施例二

请参阅图8至图11，本发明还提供一种热泵式相变抑制热交换热水器，所述热泵式相变抑制热交换热水器包括水箱1及至少一个如实施例一中所述的热交换板2。所述热交换板2的结构及特点与实施例一中所述的热交换板2的结构及特点相同，具体请参阅实施例一，这里不再累述。

作为示例，如图8至图10所示，所述热交换板2包覆在所述水箱1的外壁13上，且所述第二板材25贴置于所述水箱1的外壁13上，即所述相变抑制槽道面22贴置于所述水箱1的外壁上。其中，图8为冷凝管道的形状为两路进两路回循环结构的热交换板包覆在水箱外壁的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图，图9为冷凝管道的形状为四路进四路回循环结构的热交换板包覆在水箱外壁的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图，图10为冷凝管道的形状为并联式循环结构的热交换板包覆在水箱外壁的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。所述水箱1包括连接其内部的入水端11及出水端12。

形成所述热泵式相变抑制热交换热水器的方法为：将所述热交换板2经模具成型后四周剪板去除边料，所述冷媒入口214、所述冷媒出口215焊接连接管，从所述工质充装口222充入工质并焊封，按照所要求图形尺寸剪成一定形状，滚成水箱状紧紧贴覆在所述水箱1的外壁13表面，并将所述热交换板2两端沿焊接处3焊接，并将所述热交换板2的表面作防腐及装饰处理。

作为示例，如图11所示，所述热交换板2还可以直接置于所述水箱1的内部。可以直接将一个或多个所述热交换板2串联在一起后直接内置于所述水箱1内，如图11所示；也可以将所述热交换板2滚成所述水箱1的形状贴置于所述水箱1的内壁上。

将所述热交换板2直接置于所述水箱1的内部的方法为：将所述热交换板2经模具成型后四周剪板去除边料，所述冷媒入口214、所述冷媒出口215焊接连接管，从所述工质充装口222充入工质并焊封，按照所要求图形尺寸剪成一定形状后直接内置于所述水箱1内或贴置于所述水箱1的内壁上，并将所述热交换板2的表面作防腐及装饰处理。

实施例三

请参阅图12至图14，本发明还提供一种热泵式相变抑制热交换热水器，所述热泵式相变抑制热交换热水器包括水箱1，所述水箱1的箱体由如实施例一中所述的热交换板2制成，且所述第二板材25的外表面为所述水箱1的内壁，所述第一板材23的外表面为所述水箱1的外壁，即所述相变抑制槽道面22为所述水箱1的内壁，所述冷凝槽道面21为所述水箱1的外壁。所述热交换板2的结构及特点与实施例一中所述的热交换板2的结构及特点相同，具体请参阅实施例一，这里不再累述。图12为冷凝管道的形状为两路进两路回循环结构的热交换板作为水箱箱体的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图，图13为冷凝管道的形状为四路进四路回循环结构的热交换板作为水箱箱体的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图，图14为冷凝管道的形状为并联式循环结构的热交换板作为水箱箱体的热泵式相变抑制热交换热水器的结构示意图。所述水箱1包括连接其内部的入水端11及出水端12。

形成所述热泵式相变抑制热交换热水器的方法为：将所述热交换板2经模具成型后四周剪板去除边料，所述冷媒入口214、所述冷媒出口215焊接连接管，从所述工质充装口222充入工质并焊封，按照所要求图形尺寸剪成一定形状，直接做成所述水箱1，并将所述热交换板2的表面作防腐及装饰处理。

综上所述，本发明提供一种热交换板及热泵式相变抑制热交换热水器，所述热交换板包括冷凝器构件及相变抑制传热器件，所述冷凝器构件与所述相变抑制传热器件紧密贴合在一起以形成一体化结构。本发明将冷凝器构件与相变抑制传热器结合，形成一种新型的相变抑制热交换板，有效地降低了传热热阻，扩大了换热面积，加快了冷凝器构件的换热速度和效率，有效减小了冷凝器构件的容积，降低了冷媒量，加快了压缩机的循环速度，降低压缩机功耗，从而提高了热泵热水器的能效。由于采用了一体化热交换板，大幅度减少了制造工序和降低了工艺复杂性，更加容易实现自动化大规模生产，从而大幅度降低成本。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种热交换板，其特征在于，所述热交换板包括冷凝器构件及相变抑制传热器件，所述冷凝器构件与所述相变抑制传热器件紧密贴合在一起以形成一体化结构；所述热交换板包括中间板材、第一板材及第二板材；所述第一板材、所述中间板材及所述第二板材依次叠置，所述第一板材及所述第二板材分别位于所述中间板材的两侧，并与所述中间板材通过辊压工艺复合在一起；

所述中间板材与所述第一板材之间形成有具有一定结构形状的冷凝管道，所述冷凝管道的两端形成有开口，所述开口适于与冷媒源相连通，以在所述冷凝管道内循环使用冷媒；所述中间板材与所述第二板材之间形成有具有一定结构形状的封闭管道，所述封闭管道内填充有传热工质；

所述中间板材、所述第一板材及所述冷凝管道共同构成所述冷凝构件；所述中间板材、所述第二板材、所述封闭管道及填充于所述封闭管道内的传热工质共同构成所述相变抑制传热器件。

2.根据权利要求1所述的热交换板，其特征在于：所述封闭管道及所述冷凝管道均通过吹胀工艺形成，且所述第一板材表面形成与所述冷凝管道相对应的第一凸起结构，所述第二板材表面形成与所述封闭管道相对应的第二凸起结构。

3.根据权利要求1所述的热交换板，其特征在于：所述冷凝管道的形状为并联式循环结构。

4.根据权利要求1所述的热交换板，其特征在于：所述封闭管道的分布形状为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、三角形蜂窝状或其中任意两种以上的任意组合。

5.根据权利要求1所述的热交换板，其特征在于：所述热交换板的材料为铜、铜合金、铝或铝合金或其中任意两种以上的任意组合。

6.根据权利要求1所述的热交换板，其特征在于：所述热交换板的表面形成有防腐层。

7.一种热泵式相变抑制热交换热水器，其特征在于，所述热泵式相变抑制热交换热水器包括水箱及至少一个如权利要求1至6中任一项所述的热交换板。

8.根据权利要求7所述的热泵式相变抑制热交换热水器，其特征在于：所述热交换板包覆在所述水箱的外壁上，且所述第二板材贴置于所述水箱的外壁上。

9.根据权利要求7所述的热泵式相变抑制热交换热水器，其特征在于：所述热交换板置于所述水箱的内部。

10.根据权利要求9所述的热泵式相变抑制热交换热水器，其特征在于：所述热交换板贴置于所述水箱的内壁上。

11.一种热泵式相变抑制热交换热水器，其特征在于，所述热泵式相变抑制热交换热水器包括水箱，所述水箱的箱体由如权利要求1至6中任一项所述的热交换板制成，且所述第二板材的外表面为所述水箱的内壁。