CN106468493A - 一种太阳能热泵吹胀式蒸发器及热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能热泵吹胀式蒸发器及热水器，所述蒸发器由两块板材经压合、吹胀处理形成；所述蒸发器上排布有多根平行设置的换热流道；蒸发器进口经树状的分流流道与各换热流道的进口端分别相连通，各换热流道的中部分别与蜂窝状的汇集分流流道相连通，各换热流道的出口端经树状的汇集流道与蒸发器出口相连通。通过在蒸发器上设置上述流道，使得流经吹涨式蒸发器的冷媒完全得到气化，令蒸发器的板面利用率得到显著提高，蒸发器的吸热速率加快；同时，令蒸发器流道中的冷媒流速控制在合理的范围内，以克服制冷剂流速变化过快造成蒸发器整体震动和声响的问题。同时，本发明结构简单，效果显著，适宜推广使用。

Description

一种太阳能热泵吹胀式蒸发器及热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域的一种太阳能热泵热水器，尤其涉及一种太阳能热泵热水器的吹胀式蒸发器。

背景技术

目前市场上蒸发器多用于电冰箱、冷柜、酒柜、空气能热泵等产品，太阳能热泵蒸发器产品市场出现较晚，产品较冰箱、冷柜、酒柜、空气能热泵蒸发器面积更大。虽然出现较晚，但是太阳能热泵热水器因其具有导热效率高、换热速率快等优势，得到了快速发展。

作为热泵系统中的主要部件之一，蒸发器的性能好坏直接决定着太阳能热泵系统的制热性能、换热系数的高低。目前市场中的太阳能热泵蒸发器主要有翅片式蒸发器、板管式蒸发器和吹胀式蒸发器等种类，但都普遍存在一些问题。

例如,吹胀式蒸发器存在如下问题:

第一：吹胀式蒸发器冷媒在吹胀流道内流动震动声音较大；

第二：吹胀式蒸发器流道方案不合理造成吸热面积利用率较低，冷媒在吹胀式蒸发器中气化不完全；

第三：吹胀式蒸发器在接受阳光吸热后，液态冷媒气化将蒸发器表面吸收的热量带走，造成板面温度低有水凝结现象，滴水严重；

第四：太阳能热泵蒸发器板面面积大，强度低。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能热泵热水器的吹胀式蒸发器，令蒸发器表面流道排布合理，以实现提高蒸发器制热效率的目的。

为实现上述发明目的，采用如下技术方案：

一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，由两块板材经压合、吹胀处理形成；所述蒸发器上排布有多根平行设置的换热流道；蒸发器进口经树状的分流流道与各换热流道的进口端分别相连通，各换热流道的中部分别与蜂窝状的汇集分流流道相连通，各换热流道的出口端经树状的汇集流道与蒸发器出口相连通。

进一步，所述的换热流道、分流流道、汇集分流流道和汇集流道均为构成蒸发器的板材经吹胀处理形成的中空凸起管路。

进一步，所述的换热流道呈“s”状弯曲延伸，自蒸发器上侧盘绕至下侧；

优选的，所述的换热流道包括多段与蒸发器轴线相平行的直管段，各直管段间隔设置，各直管段的端部分别经与蒸发器轴线相垂直的竖直段与对应的相邻直管段相连通，使得各直管段依次连接以构成“s”状的流道。

进一步，各换热流道间隔地平行设置，相邻换热流道之间经至少一段连接流道相连通；

优选的，同一组换热流道之间的连接流道沿换热流道轴线间隔设置，不同组换热流道之间的连接流道交错设置；

进一步优选的，同一组换热流道的不同直管段之间至少经一个连接流道相连通。

进一步，树状的分流流道/汇集流道包括，与蒸发器进口/出口相连通的主管段，主管段经三通接头与两个一阶管段分别相连通，一阶管段分别经三通接头与两个二阶管段相连通，所述的二阶管段分别与对应换热流道的进口端/出口端相连通；

优选的，在换热流道数量较多、或为了提高流动稳定性的情况下，二阶管段分别经三通接头与两个三阶管段相连通…n阶管段分别经三通接头与两个n+1个三阶管段相连通(n大于等于3)…。

进一步，所述的一阶管段和二阶管段均呈夹角为120度的弯折管，令相邻一阶管段和二阶管段之间的间隙呈等边六边形；

优选的，各换热流道的进口端和/或出口端分别经辅助连接管依次相连通，以提高分流或汇集的稳定性。

进一步，蜂窝状的汇集分流流道包括，多个呈等边多边形的环形管段，各环形管段呈多行多列排布，相邻环形管段的相邻侧边共用同一管，令各环形管段之间相互连通；

优选的，所述的环形管段呈等边六边形。

进一步，汇集分流流道的外周设有呈方形的外环管段，靠近外侧的环形管段分别与外环管段相连通；各换热流道分别与外环管段的一侧穿入连接、相对另一侧穿出连接。

进一步，蒸发器上设有至少两个蜂窝状的汇集分流流道，各换热流道均与各汇集分流流道分别相连通。

进一步，靠近进口端的换热流道上设有管径变小的节流管段，和/或出口端与汇集分流流道之间的换热流道上设有管径变小的节流管段。

进一步，在蒸发器的下侧设有冷凝水集液槽，以将蒸发器表面生成的冷凝水进行收集，防止冷凝水沿板面下降造成安装地面积水情况的发生。

本发明的另一目的在于提供一种太阳能热泵热水器，其装有如上任一所述的太阳能热泵吹胀式蒸发器。

采用上述技术方案，本发明较现有技术的优势在于：

1、通过在蒸发器上设置上述流道，使得流经吹涨式蒸发器的冷媒完全得到气化，令蒸发器的板面利用率得到显著提高，蒸发器的吸热速率加快；同时，令蒸发器流道中的冷媒流速控制在合理的范围内，以克服制冷剂流速变化过快造成蒸发器整体震动和声响的问题；

2、在蒸发器表面吹胀形成中空凸起的流道，由于凸起部呈弯折状，使得蒸发器板面面积得到增加，提高了蒸发器的吸热速率；

3、在蒸发器表面设置分流流道、汇集分流流道和汇集流道，使得蒸发器各部分的冷媒介质处于均匀分布、流速适中的程度，使得蒸发器的换热效率得到显著提高；

4、在蒸发器表面设置有汇集冷凝水的凹槽结构并将冷凝水收集至背部的冷凝水收集槽中，避免蒸发器产生的冷凝水乱流，造成地面积水情况的发生；

同时，本发明结构简单，效果显著，适宜推广使用。

附图说明

图1本发明实施例中太阳能热泵热水器结构示意图；

图2本发明实施例中太阳能热泵吹胀式蒸发器；

图3本发明实施例图2中A-A断面的结构示意图。

主要元件说明：100—蒸发器，200—水箱，300—冷凝器，400—压缩机，500—四通阀，600—电子膨胀阀，1—进口，2—分流流道，3—节流管段，4—汇集分流流道，5—换热流道,6—汇集流道,7—出口，8—温度传感器，9—冷凝水集液槽，10—流水间隙，11—导流槽，12—连接流道，13—辅助连接流道，41—环形管段，42—外环管段，51—直管段，52—竖管段，61—主管段，62—一阶管段，63—二阶管段，64—三阶管段，65—四阶管段。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。

如图1至图3所示，本发明实施例介绍了一种太阳能热泵吹胀式蒸发器100，由两块板材经压合、吹胀处理形成；所述蒸发器100上排布有多根平行设置的换热流道5；蒸发器进口1经树状的分流流道2与各换热流道5的进口端分别相连通，各换热流道5的中部分别与蜂窝状的汇集分流流道4相连通，各换热流道5的出口端经树状的汇集流道6与蒸发器出口7相连通。

通过在蒸发器上设置上述流道，使得冷媒介质可经分流流道快速、均匀地分流至各换热流道中；还可使各换热流道中的冷媒介质在汇集分流流道处进行二次均匀分布，以使得各换热流道中的冷媒介质温度、流速得到合理调节，以提高蒸发器的制热效率；同时，令各换热流道中的冷媒介质可经汇集流道均匀稳定地流入蒸发器出口。从而，使得蒸发器表面的流道排布更为合理，使得吹胀式蒸发器板面利用率显著提高，冷媒气化完全，显著提高蒸发器的换热性能。

本发明中，所述的换热流道5、分流流道2、汇集分流流道4和汇集流道6均为构成蒸发器100的板材经吹胀处理形成的中空凸起管路。从而，使得整个蒸发器100的流道均由吹胀成型的板材构成，简化了蒸发器的生产制造工序；同时，在蒸发器100上设置的流道还可以起到加强压型的作用，使得蒸发器100的板材强度得到显著提高。

实施例一

如图2所示，本实施例中，蒸发器100上的流道包括多根平行设置的换热流道5。所述的换热流道5呈“s”状弯曲延伸，自蒸发器100上侧盘绕至下侧。所述的换热流道5包括多段与蒸发器100轴线相平行的直管段51，各直管段51间隔设置，各直管段51的端部分别经与蒸发器100轴线相垂直的竖管段52与对应的相邻直管段51相连通，使得各直管段51依次连接以构成“s”状的流道。从而，使得换热流道5弯曲地盘绕设于整个蒸发器100的板面上，以尽量增加换热流道5的长度；且由于吹胀成型的流道为凸起结构，使得蒸发器的板面面积得到增加，增大了蒸发器的换热面积，提高了制热效率。

本实施例中，各换热流道5间隔地平行设置，相邻换热流道5之间经至少一段连接流道12相连通，以使得换热流道5中的冷媒介质可相互流通，提高冷媒介质的均匀分布度。优选的，换热流道5的各直管段51之间均设有一列连接流道12，每列包括间隔均布设置的多个连接流道12，且所述的连接流道12与蒸发器100轴线相垂直。

本实施例中，同一组换热流道5之间的连接流道12沿换热流道5轴线等间隔设置，不同组换热流道5之间的连接流道12交错设置，以使得各连接流道12在蒸发器100板面上均匀排布，以进一步提高流道排布的均匀度，达到提高换热效率和蒸发器板面强度的双重目的。

实施例二

如图2所示，本实施例中，树状的分流流道2包括，与蒸发器进口1相连通的主管段61，主管段61经三通接头与两个一阶管段62分别相连通，一阶管段62分别经三通接头与两个二阶管段63相连通，所述的二阶管段63分别与对应换热流道5的进口端相连通。

本实施例中，树状的汇集流道6包括，与蒸发器出口2相连通的主管段61，主管段61经三通接头与两个一阶管段62分别相连通，一阶管段62分别经三通接头与两个二阶管段63相连通，所述的二阶管段63分别与对应换热流道5的出口端相连通。

优选的，在换热流道数量较多、或为了提高流动稳定性的情况下，二阶管段分别经三通接头与两个三阶管段相连通…n阶管段分别经三通接头与两个n+1阶管段相连通(n大于等于3)…

进一步优选的，各换热流道5的进口端和/或出口端分别经辅助连接流道13依次相连通，以提高分流或汇集的稳定性。

如图2所示，在本实施例中，为了提高冷媒介质的汇集处流动均匀度，所述的汇集流道6包括呈树形排布的主管段61、一阶管段62、二阶管段63、三阶管段64和四阶管段65，主管段61经三通与两个一阶管段62相连，各一阶管段62分别经三通与两个二阶管段63相连，各二阶管段63分别经三通与两个三阶管段64相连，各三阶管段64分别经三通与两个四阶管段65相连。并将换热流道5和四阶管段65分为两组，每组的两根换热流道5的进口端与四根四阶管段65分别经同一辅助连接流道13连通，以提高冷媒介质的分布均匀度。

本实施例中，所述的一阶管段62和二阶管段63…n阶管段…均呈夹角为120度的弯折管，令相邻n阶管段和n-1阶管段之间的间隙呈等边六边形，以尽量提高单位面积的蒸发器板面上所排布流道的密度，增加蒸发器换热效率的目的。

实施例三

如图2所示，本实施例中，蜂窝状的汇集分流流道4包括，多个呈等边多边形的环形管段41；各环形管段41呈多行多列排布，相邻环形管段41的相邻侧边共用同一管，以令各环形管段41之间相互连通。优选的，所述的环形管段41呈等边六边形，以尽量提高单位面积的蒸发器板面上所排布流道的密度，增加蒸发器换热效率的目的。

本实施例中，汇集分流流道4的外周设有呈方形的外环管段42，靠近外侧的环形管段41分别与外环管段42相连通；各换热流道5分别与外环管段42的一侧穿入连接、相对另一侧穿出连接。优选的，汇集分流流道4设于各换热流道5的直管段51处，以使得各换热流道均可水平穿过汇集分流流道，以提高冷媒介质的流动稳定性。

进一步优选的，所述汇集分流流道4的高度大于不同换热流道5相邻直管段51之间的最大距离、小于同一换热流道5相邻直管段51之间的距离，使得各换热流道5均只能穿过汇集分流流道4一次。

本实施例中，为了提高蒸发器流道中的冷媒介质分别均匀度、提高蒸发器的换热效率，可以在蒸发器100上设有至少两个蜂窝状的汇集分流流道4，各换热流道5均与各汇集分流流道4分别相连通，以使得蒸发器中冷媒介质的分布均匀度、流速可得到多次调解，提高蒸发器的制热效率。

实施例四

如图2所示，本实施例中，靠近进口端的换热流道5上设有管径变小的节流管段3，和/或出口端与汇集分流流道4之间的换热流道5上设有管径变小的节流管段3，以调节各换热流道5中冷媒介质的阻力，使得冷媒介质得到充分气化。

本实施例中，依据换热流道5的长度分别设置不同长度的节流管道3，以使得各换热流道5的流动阻力相一致。靠近外侧的、长度较长的换热流道5上设置的节流流道3长度较短；靠近内侧的、长度较短的换热流道5上设置的节流流道3长度较长。从而，使得各分流流道中总的介质阻力趋于均匀。

实施例五

如图2至图3所示，本实施例中，在蒸发器100的下侧设有冷凝水集液槽9，以将蒸发器表面生成的冷凝水进行收集，防止冷凝水沿板面下降造成安装地面积水情况的发生。

本实施例中，所述的蒸发器100下侧设有冲压形成的、水平延伸设置的一冲压翻边，所述冲压翻边呈向蒸发器100背面凹陷的半圆弧形，翻边的凹陷部构成冷凝水集液槽9。冲压翻边的下侧与蒸发器之间设有一定流水间隙10，以供冷凝水集液槽9中收集的冷凝水经流水间隙溢出。流水间隙10下侧的蒸发器100背面上设有导流槽11，所述的导流槽11由上端开口的通槽构成。从而，使得蒸发器表面生产的冷凝水沿板面下降至凹陷的冷凝水集液槽9中，再经流水间隙10流至导流槽11中，以达到对蒸发器表面生成冷凝水进行收集、外排的目的。

本实施例中，所述的导流槽11与排水管路相连通，使得收集的冷凝水被外排，避免了蒸发器生成的冷凝水扩散溢流、造成安装地面积水情况的发生。

实施例六

如图1至图3所示，本实施例介绍了一种太阳能热泵热水器，其包括如上实施例一至五任一所述的蒸发器100。

如图1所示，本实施例中，所述的太阳能热泵热水器包括，盛水的水箱200，和为水箱200中的水进行加热的太阳能热泵系统。所述的太阳能热泵系统由依次连接的冷凝器300、电子膨胀阀600、蒸发器100和压缩机400构成供冷媒介质流动的循环管路。本实施例中，所述的热泵系统还包括控制热泵系统中冷媒介质流动方向的四通阀500、高压开关、干燥过滤器等部件。

本实施例中，所述的蒸发器100设于光照强度较高的室外，以利用太阳能和空气能与流经的冷媒介质进行热交换，实现对冷媒介质的加热。所述的冷凝器300盘绕于水箱200外壁和/或设于水箱内部，以使得流经冷凝器的冷媒介质与水箱中水进行热交换。通过上述热泵系统，达到将太阳能和空气能转换为热量供水箱中的水进行加热，实现热水器的功能。

本实施例中，蒸发器100的背面设有检测蒸发器温度的温度传感器8，以依据蒸发器温度对热泵工作功率进行自动调节，以提高热泵工作效率，还能避免阳光下直射的温度过高造成蒸发器损坏情况的发生。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，由两块板材经压合、吹胀处理形成；其特征在于：所述蒸发器(100)上排布有多根平行设置的换热流道(5)；蒸发器进口(1)经树状的分流流道(2)与各换热流道(5)的进口端分别相连通，各换热流道(5)的中部分别与蜂窝状的汇集分流流道(4)相连通，各换热流道(5)的出口端经树状的汇集流道(6)与蒸发器出口(7)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：所述的换热流道(5)、分流流道(2)、汇集分流流道(4)和汇集流道(6)均为构成蒸发器(100)的板材经吹胀处理形成的中空凸起管路。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：所述的换热流道(5)呈“s”状弯曲延伸，自蒸发器(100)上侧盘绕至下侧。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：各换热流道(5)间隔地平行设置，相邻换热流道(5)之间经至少一段连接流道(12)相连通。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：树状的分流流道(2)/汇集流道(6)包括，与蒸发器进口(1)/出口(7)相连通的主管段(61)，主管段(61)经三通接头与两个一阶管段(62)分别相连通，一阶管段(62)分别经三通接头与两个二阶管段(63)相连通，所述的二阶管段(63)分别与对应换热流道(5)的进口端/出口端相连通。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：所述的一阶管段(62)和二阶管段(63)均呈夹角为120度的弯折管，令相邻一阶管段(62)和二阶管段(63)之间的间隙呈等边六边形。

7.根据权利要求1至4任一所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：蜂窝状的汇集分流流道(4)包括，多个呈等边多边形的环形管段(41)，各环形管段(41)呈多行多列排布，相邻环形管段(41)的相邻侧边共用同一流道，令各环形管段(41)之间相互连通。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：汇集分流流道(4)的外周设有呈方形的外环管段(42)，靠近外侧的环形管段(41)分别与外环管段(42)相连通；各换热流道(5)分别与外环管段(42)的一侧穿入连接、相对另一侧穿出连接；

优选的，蒸发器(100)上设有至少两个蜂窝状的汇集分流流道(4)，各换热流道(5)均与各汇集分流流道(4)分别相连通。

9.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵吹胀式蒸发器，其特征在于：靠近进口端的换热流道(5)上设有管径变小的节流管段(3)，和/或出口端与汇集分流流道(4)之间的换热流道(5)上设有管径变小的节流管段(3)。

10.一种太阳能热泵热水器，其特征在于：装有如上权利要求1至9任一所述的太阳能热泵吹胀式蒸发器(100)。