CN106524285A - 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。目的是提供一种不需向外界散热就能够回水循环传热，并且加热速度快、出水速度快、出水温度低、水循环速度快，能够高效循环传热，同时，不产生噪音的水热毯、垫、炕板、热疗产品的热能水循环系统。加热容器下部与出水连接管相通，出水连接管又与水通道相通，水通道又与进水连接管相通，进水连接管又与储水箱相通；其特征在于：包括过水通道，该过水通道设于加热容器内，该过水通道一端与所述储水箱相通，另一端置于加热容器内中部或下部；所述电热元件设于加热容器侧壁；还包括止回装置，所述加热容器通过止回装置、过水通道与储水箱相通。

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、水热床板、水热炕、水热炕板、水暖炕板、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：201110200320.8，授权公告号：CN 102865619 B，授权公告日：2016.5.25，发明名称：热能水自循环系统。该专利工作时，加热筒(加热容器)加热水产生水蒸汽膨胀并推动其内的水流动，水蒸汽进入出水连接管散热，液化，体积变小，产生回吸力，将储水箱内的水通过单向阀吸入加热筒(加热容器)内，如此循环传热。在上述循环过程中，出水连接管必须向外界散热，使其内的水蒸汽液化而产生回吸力，才能回水，实现循环传热。另外，加热筒(加热容器)内的水要全部烧开至100℃，然后产生水蒸汽，推动水循环传热，这样，加热速度慢，出水温度高、水循环速度慢、工作效率低，不能高效循环传热；并且在加热水时蒸汽泡进入水中破裂而产生噪音，在回水时水流冲击和震动，也会产生噪音。

发明内容

本发明目的是克服上述缺陷，提供一种，不需向外界散热就能够回水循环传热，并且加热速度快、出水速度快、出水温度低、水循环速度快，能够高效循环传热，同时，不产生噪音的水热毯、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、水暖炕板、水热地暖、水热地板、水热地面、水热墙等热能水循环系统。

本发明包括：储水箱、加热容器、电热元件、出水连接管、进水连接管、散热体；散热体内设水通道；电热元件与加热容器相结合；加热容器下部与出水连接管相通，出水连接管又与水通道相通，水通道又与进水连接管相通，进水连接管又与储水箱相通；其特征在于：包括过水通道，该过水通道设于加热容器内，该过水通道一端与所述储水箱相通，另一端置于加热容器内中部或下部；所述电热元件设于加热容器侧壁；还包括止回装置，所述加热容器通过止回装置、过水通道与储水箱相通。

工作时，电热元件将加热容器侧壁加热，使加热容器温度上升，加热容器内水体上部侧面的少量水快速沸腾产生水蒸汽并膨胀，产生压力，止回装置关闭，水蒸汽推动加热容器内的水迅速运动，将加热容器内的水由上至下推出，水经出水连接管、水通道、进水连接管向储水箱内流动，当加热容器内的水排空，加热容器内充满了水蒸汽，此时，过水通道内的水吸收蒸汽的热量，使水蒸汽液化，体积变小，产生回吸力，由于出水连接管、水通道、进水连接管的阻力作用，使止回装置开启，将储水箱内的水通过止回装置、过水通道吸入加热容器内。如此循环传热供暖。

上述循环过程中，当加热容器加热水时，使加热容器内水体侧壁的少量水迅速沸腾产生水蒸汽，此时，过水通道内的水还没有来得及被加热，水蒸汽就迅速将加热容器内的水由上至下推出，这时，加热容器内充满蒸汽，过水通道内的水吸收加热容器内水蒸汽的热量，使水蒸汽迅速液化，体积变小，产生回吸力，将储水箱内的水通过过水通道向加热容器内吸入，储水箱内的水通过过水通道向加热容器内吸入的过程中，经过过水通道内的水流，进一步吸收加热容器内的热量，使加热容器内的水蒸汽进一步持续液化，产生更大持续的回吸力，这样，加热容器内吸入大量的水，使其更良好的回水，实现更好循环传热供暖。

上述循环过程中，由于加热容器内中部或下部的过水通道端口与加热容器内顶壁之间的空间，存入一定量的加热容器加热水时产生的不能还原为水的气体，并且该气体存入加热容器内上部，这样，加热时使加热容器上部为干烧状态，加热容器上部温度大大高于下部温度，并且电热元件设于加热容器侧壁，使加热容器内水体上部侧面的少量水迅速沸腾产生水蒸汽，由上至下快速推动水运动，并且在向下运动过程中，始终都是水体上部侧面的少量水沸腾，这样，使加热时间变短、出水温度低、出水速度快，使其工作效率进一步提高。加热容器在加热水过程中，产生水蒸汽形成的气泡(蒸汽泡)沿着侧壁上升，不会进入水中破裂而产生噪音，这样，使其在加热时不产生噪音；由于在加热容器内中部或下部的过水通道端口与加热容器内顶壁之间的空间存储了不能还原为水的气体，加热容器加热水时产生的水蒸汽混合了该气体，这样，在回水时，使水蒸汽较慢的液化，就不会产生冲击和震动，又避免了回水时产生噪音。

为进一步完善本发明，所述过水通道横截面积为26平方毫米以下。这样，当加热容器内的水蒸汽推动水流动时，过水通道内的水在表面张力及阻力作用下，过水通道内的水此时(由于时间较短)不能流入加热容器内，当加热容器内产生吸力时，水流再通过过水通道吸入加热容器内。

为进一步完善本发明，所述过水通道由金属材料制成。这样，在工作状态下，水蒸汽能够更好的与过水通道内的水进行换热并预热其内的水，在回水时，其内的热水进入加热容器内，使水蒸汽液化缓慢，不易产生噪音和震动；过水通道材质可以是紫铜、黄铜、不锈钢等。

为进一步完善本发明，所述过水通道为管道构成。这样，更易安装、制造。

为进一步完善本发明，所述止回装置设于加热容器内中部或下部过水通道端口处。这样，结构更紧凑、合理。

为进一步完善本发明，所述加热容器为管状或筒状，立式设置。这样，加热容器内水体上部侧面的少量水迅速沸腾产生水蒸汽，由上至下快速推动水运动，使加热时间变短、出水温度低、出水速度快，使其工作效率进一步提高。

为进一步完善本发明，所述储水箱设于高于加热容器位置。这样，向储水箱内注水时，储水箱内的水由高至低会自动流入加热容器内。

为进一步完善本发明，增设回水连接管，通过该回水连接管、所述止回装置、过水通道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，在所述加热容器与出水连接管之间增设蒸汽管，通过该蒸汽管将所述加热容器与出水连接管相连通。这样，可以更好的容纳水蒸汽，并且水蒸汽可进入蒸汽管内，将加热水时产生的不能还原为水的气体携带入并存留在蒸汽管内，下次循环时被水流带走进入储水箱内，向大气排出。

为进一步完善本发明，还包括蓄能换热器，其内设有换热通道；所述加热容器下部与蓄能换热器内的换热通道相连通，来自于加热容器内的水和水蒸汽通过蓄能换热器内的换热通道进行热交换；所述换热通道又与出水连接管一端相连通，使所述加热容器通过换热通道与出水连接管相连通；所述蓄能换热器为金属块，内设换热通道形成。这样，电热元件将加热容器侧壁加热，使加热容器内水体上部侧面的少量水快速沸腾产生水蒸汽并膨胀(此时加热容器内水体温度较低)，水蒸汽迅速推动加热容器内的水由上至下运动并进入蓄能换热器内(加热容器内较低温度的水进入蓄能换热器内进行热交换，使蓄能换热器温度与出水温度相一致)，当加热容器内的水排空后，加热容器内加热壁上沾有的少量水也变为水蒸汽随后也进入蓄能换热器内，并与蓄能换热器进行热交换，水蒸汽释放出热量，与此同时，蓄能换热器吸入该热量并存储，当回水时，回入到蓄能换热器内的水又使蓄能换热器温度降低(蓄能换热器将热能向水中释放)，当下次再出水时，来自加热容器内的较低温度的水经过蓄能换热器，蓄能换热器再次将热能向水中释放，将蓄能换热器温度进一步降低，随后来自加热容器内的蒸汽进入蓄能换热器，再与蓄能换热器进行热交换，水蒸汽释放热量，蓄能换热器吸收水蒸汽的热量，使水蒸汽液化。这样，蓄能换热器内的水蒸汽直接被液化，并且通过蓄能换热器将来自加热容器内的水蒸汽、水，进行热交换，同时蓄能换热器向外界散热，从而保持长时间持续不断的回吸力，吸入大量的凉水进入加热容器内并与加热容器内的水蒸汽混合，使加热容器内的水蒸汽全部液化，产生巨大吸力，实现完全回水，这样，使其能够良好回水，水循环效率高。

在上述循环过程中，进入到蓄能换热器内的水蒸汽与之进行热交换，同时蓄能换热器向外界散热，并且蓄能换热器不断的吸收大量的热，水蒸汽不断的释放出大量的热，使水蒸汽不断的液化，体积变小，长时间不断产生较大的回吸力，使水长时间不断吸入加热容器内，并与其内的水蒸汽混合，使水蒸汽全部液化，实现完全回水，使其能够良好回水。这样，回水量大，出水量也大，使水循环量变大，效率更高。

为进一步完善本发明，所述换热通道横截面积小于28平方毫米。这样，回水时，进入到换热通道内的凉水不会将其内的水蒸汽同时液化，而是沿着换热通道依次液化，从而避免剧烈震动，产生噪音。

本发明由于过水通道设于加热容器内，该过水通道一端与储水箱相通，另一端置于加热容器内中部或下部；电热元件设于加热容器侧壁；还包括止回装置，加热容器通过止回装置、过水通道与储水箱相通。这样，使本发明，加热速度快、出水速度快、出水温度低、更易于回水、水循环速度快，并且不会产生噪音，使其工作效率进一步提高，消费者更能接受该产品，更易推广普及。

附图说明

图1-5为本发明实施方式结构示意图。其中：

图5本发明中散热体为毯、垫、被褥体时，水通道一种排布结构图。

图1-5中箭头所示为水流运动及止回装置方向。

具体实施方式

图1-5所示，储水箱1与大气相通；散热体8内设水通道10；电热元件5与加热容器6相结合；加热容器6下部与出水连接管9相通，出水连接管9又与水通道10相通，水通道10又与进水连接管11相通，进水连接管11又与储水箱1相通；包括过水通道19，该过水通道19设于加热容器6内，该过水通道19一端与储水箱1相通，另一端置于加热容器6内中部或下部；电热元件5设于加热容器6侧壁；还包括止回装置2，加热容器6通过止回装置2、过水通道19与储水箱1相通。

工作时，电热元件5将加热容器6侧壁加热，使加热容器6温度上升，加热容器6内水体上部侧面的少量水快速沸腾产生水蒸汽并膨胀，产生压力，止回装置2关闭，水蒸汽推动加热容器6内的水迅速运动，将加热容器6内的水由上至下推出，水经出水连接管9、水通道10、进水连接管11向储水箱1内流动，当加热容器6内的水排空，加热容器6内充满了水蒸汽，此时，腔体3内的水吸收蒸汽的热量，使水蒸汽迅速液化，体积变小，产生回吸力，由于出水连接管9、水通道10、进水连接管11的阻力作用，使止回装置2开启，将储水箱1内的水通过止回装置2、过水通道19吸入加热容器6内。如此循环传热供暖。

上述循环过程中，当加热容器6加热水时，使加热容器6内水体侧壁的少量水迅速沸腾产生水蒸汽，此时，过水通道3内的水还没有来得及被加热，水蒸汽就迅速将加热容器6内的水由上至下推出，这时，加热容器6内充满蒸汽，过水通道3内的水吸收加热容器6内水蒸汽的热量，使水蒸汽迅速液化，体积变小，产生回吸力，将储水箱1内的水通过过水通道3向加热容器6内吸入，储水箱1内的水通过过水通道3向加热容器6内吸入的过程中，经过过水通道3内的水流，进一步吸收加热容器6内的热量，使加热容器6内的水蒸汽进一步持续液化，产生更大持续的回吸力，这样，加热容器6内吸入大量的水，使其更良好的回水，实现更好循环传热供暖。

上述循环过程中，由于加热容器6内中部或下部的过水通道19端口与加热容器6内顶壁之间的空间21，存入一定量的加热容器6加热水时产生的不能还原为水的气体，并且该气体存入加热容器6内上部，这样，加热时使加热容器6上部为干烧状态，加热容器6上部温度大大高于下部温度，并且电热元件5设于加热容器6侧壁，使加热容器6内水体上部侧面的少量水迅速沸腾产生水蒸汽，由上至下快速推动水运动，并且在向下运动过程中，始终都是水体上部侧面的少量水沸腾，这样，使加热时间变短、出水温度低、出水速度快，使其工作效率进一步提高。加热容器6在加热水过程中，产生水蒸汽形成的气泡(蒸汽泡)沿着侧壁上升，不会进入水中破裂而产生噪音，这样，使其在加热时不产生噪音；由于在加热容器6内中部或下部的过水通道19端口与加热容器6内顶壁之间的空间21存储了不能还原为水的气体，加热容器6加热水时产生的水蒸汽混合了该气体，这样，在回水时，使水蒸汽较慢的液化，就不会产生冲击和震动，又避免了回水时产生噪音。

图1、3、4所示，过水通道19横截面积为26平方毫米以下。这样，当加热容器6内的水蒸汽推动水流动时，过水通道19内的水在表面张力及阻力作用下，过水通道19内的水此时(由于时间较短)不能流入加热容器6内，当加热容器6内产生吸力时，水流再通过过水通道19吸入加热容器6内。

图1、2、4所示，过水通道19由金属材料制成。这样，在工作状态下，水蒸汽能够更好的与过水通道19内的水进行换热并预热其内的水，在回水时，其内的热水进入加热容器6内，使水蒸汽液化缓慢，不易产生噪音和震动；过水通道19材质可以是紫铜、黄铜、不锈钢等。图3所示，过水通道19由塑料材质制成，也能达到水蒸汽与过水通道19内的水进行换热并预热其内水的效果。

图1、4所示，过水通道19为管道构成。这样，更易安装、制造。

图1、4所示，管道内径等于或小于5mm。这样，当加热容器6内的水蒸汽推动水流动时，管道内的水在表面张力及阻力作用下，管道内的水此时(由于时间较短)不能流入加热容器6内，当加热容器6内产生吸力时，水流再通过管道吸入加热容器6内。

图2、3所示，止回装置2设于加热容器6内中部或下部过水通道19端口处。这样，结构更紧凑、合理。

图1、4所示，加热容器6为管状或筒状，立式设置。这样，加热容器6内水体上部侧面的少量水迅速沸腾产生水蒸汽，由上至下快速推动水运动，使加热时间变短、出水温度低、出水速度快，使其工作效率进一步提高。

图1-3所示，储水箱1设于高于加热容器6位置。这样，向储水箱1内注水时，储水箱1内的水由高至低会自动流入加热容器6内。

图4所示，增设回水连接管15，通过该回水连接管15、止回装置2、过水通道19将储水箱1与加热容器6相连通。这样，更易安装、制造。

图2、4所示，在加热容器6、蓄能换热器18与出水连接管9之间增设蒸汽管20，通过该蒸汽管20将加热容器6与出水连接管9相连通。这样，可以更好的容纳水蒸汽，并且水蒸汽可进入蒸汽管20内，将加热水时产生的不能还原为水的气体携带入并存留在蒸汽管20内，下次循环时被水流带走进入储水箱1内，向大气排出。蒸汽管20材质为紫铜。这样，更易散热、回水。并且起到排气、消音作用。

图3、4所示，蓄能换热器18其内设有换热通道22；加热容器6下部与蓄能换热器18内的换热通道22相连通，来自于加热容器6内的水和水蒸汽通过蓄能换热器18内的换热通道22进行热交换；换热通道22又与出水连接管9一端相连通，使加热容器6通过换热通道22与出水连接管9相连通；蓄能换热器18为金属块，内设换热通道22形成。这样，电热元件5将加热容器6侧壁加热，使加热容器6内水体上部侧面的少量水快速沸腾产生水蒸汽并膨胀(此时加热容器6内水体温度较低)，水蒸汽迅速推动加热容器6内的水由上至下运动并进入蓄能换热器18内(加热容器6内较低温度的水进入蓄能换热器18内进行热交换，使蓄能换热器18温度与出水温度相一致)，当加热容器6内的水排空后，加热容器6内加热壁上沾有的少量水也变为水蒸汽随后也进入蓄能换热器18内，并与蓄能换热器18进行热交换，水蒸汽释放出热量，与此同时，蓄能换热器18吸入该热量并存储，当回水时，回入到蓄能换热器18内的水又使蓄能换热器18温度降低(蓄能换热器18将热能向水中释放)，当下次再出水时，来自加热容器6内的较低温度的水经过蓄能换热器18，蓄能换热器18再次将热能向水中释放，将蓄能换热器18温度进一步降低，随后来自加热容器6内的蒸汽进入蓄能换热器18，再与蓄能换热器18进行热交换，水蒸汽释放热量，蓄能换热器18吸收水蒸汽的热量，使水蒸汽液化。这样，蓄能换热器18内的水蒸汽直接被液化，并且通过蓄能换热器18将来自加热容器6内的水蒸汽、水，进行热交换，同时蓄能换热器18向外界散热，从而保持长时间持续不断的回吸力，吸入大量的凉水进入加热容器6内并与加热容器6内的水蒸汽混合，使加热容器6内的水蒸汽全部液化，产生巨大吸力，实现完全回水，这样，使其能够良好回水，水循环效率高。

在上述循环过程中，进入到蓄能换热器18内的水蒸汽与之进行热交换，同时蓄能换热器18向外界散热，并且蓄能换热器18不断的吸收大量的热，水蒸汽不断的释放出大量的热，使水蒸汽不断的液化，体积变小，长时间不断产生较大的回吸力，使水长时间不断吸入加热容器6内，并与其内的水蒸汽混合，使水蒸汽全部液化，实现完全回水，使其能够良好回水。这样，回水量大，出水量也大，使水循环量变大，效率更高。

图3、4所示，换热通道22横截面积小于28平方毫米。这样，回水时，进入到换热通道22内的凉水不会将其内的水蒸汽同时液化，而是沿着换热通道22依次液化，从而避免剧烈震动，产生噪音。

图1、3、4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，推动水流动时或流动停止时，该温控装置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，该温控装置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。

本发明中，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。

本发明中，回水：是指过水通道19在加热容器6内吸收蒸汽中的热量，使水蒸汽液化，产生回吸力，或者加热容器6、蓄能换热器18、蒸汽管20、出水连接管9内的水蒸汽散热或换热而冷凝，液化，体积变小，产生回吸力(负压)，将储水箱1内的水通过回水连接管15、止回装置2、过水通道20吸入加热容器6、蓄能换热器18、蒸汽管20、出水连接管9内的过程。

本发明中，水通道10可由水管构成，也可在散热体8内设密封通道形成。制造水热毯、垫、被褥、护肩、热疗服等产品，水通道10为管时，其内径为3mm-8mm，最佳内径为3.5mm、3.8mm、4mm、4.5mm、5mm。具体可为内径3.5mm外径5mm、内径4mm外径6mm。

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、床板、炕、炕板、地板、地面、墙等。图1-5中，散热体8为毯、垫、被褥体。图5中，水通道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，止回装置2是指：包括单向阀、止回阀等，具有一切止回功能的装置。止回装置2可设在储水箱1与加热容器6相连通的水路上的任意位置，具体止回装置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；也可设于加热容器6内；也可设于加热容器6外；可设于回水连接管15上。

Claims (10)

1.一种热能水循环系统，包括：储水箱(1)、加热容器(6)、电热元件(5)、出水连接管(9)、进水连接管(11)、散热体(8)；散热体(8)内设水通道(10)；电热元件(5)与加热容器(6)相结合；加热容器(6)下部与出水连接管(9)相通，出水连接管(9)又与水通道(10)相通，水通道(10)又与进水连接管(11)相通，进水连接管(11)又与储水箱(1)相通；其特征在于：包括过水通道(19)，该过水通道(19)设于加热容器(6)内，该过水通道(19)一端与所述储水箱(1)相通，另一端置于加热容器(6)内中部或下部；所述电热元件设于加热容器(6)侧壁；还包括止回装置(2)，所述加热容器(6)通过止回装置(2)、过水通道(19)与储水箱(1)相通。

2.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：所述过水通道(19)横截面积为26平方毫米以下。

3.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：所述过水通道(19)由金属材料制成。

4.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：所述过水通道(19)为管道构成。

5.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：所述止回装置(2)设于加热容器(6)内中部或下部过水通道(19)端口处。

6.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)为管状或筒状，立式设置。

7.根据权利要求1所述的热能水循环系统，其特征在于：所述储水箱(1)设于高于加热容器(6)位置。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7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)、所述止回装置(2)、过水通道(19)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或5或6或7所述的热能水循环系统，其特征在于：增设蒸汽管(14)，通过该蒸汽管(14)将所述加热容器(6)与出水连接管(9)相连通。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的热能水循环系统，其特征在于：还包括蓄能换热器(18)，其内设有换热通道(22)；所述加热容器(6)下部与蓄能换热器(18)内的换热通道(22)相连通，来自于加热容器(6)内的水和水蒸汽通过蓄能换热器(18)内的换热通道(22)进行热交换；所述换热通道(22)又与出水连接管(9)一端相连通，使所述加热容器(6)通过换热通道(22)与出水连接管(9)相连通；所述蓄能换热器(18)为金属块，内设换热通道(22)形成。