CN106871450A - 一种热泵热水器水箱以及热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵热水器水箱，包括水箱本体，所述水箱本体具有壳体，所述壳体上设置有至少一个沿壳体径向由外向内延伸的换热空腔，所述换热空腔中设置有换热通道，所述换热通道固定嵌入在所述换热空腔中，所述换热通道的外壁和所述换热空腔的内壁接触，制冷剂在所述换热通道中流动，并与所述壳体中的水热交换。还公开一种热泵热水器。本发明通过在壳体上设置沿壳体径向由外向内延伸的换热空腔，并将换热通道嵌入设置在所述换热空腔中，使得换热通道和壳体之间的热传导量成倍提高，扩展了现有技术中热泵热水器换热效率的调节方式，解决了传热能效不理想的问题。

Description

一种热泵热水器水箱以及热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种热泵热水器水箱以及采用该水箱的热泵热水器。

背景技术

热泵热水器，也称空气能热水器，具体来说，就是室外机作为热交换器从室外空气吸热，加热低沸点制冷剂并使其蒸发，制冷剂蒸汽经由压缩机升温，进入室内侧的水箱一端，将热量释放至其中对水箱中的水加温，制冷剂冷凝液化，随后节流降压降温回到室外的热交换器进行下一个循环。

热泵热水器最大的优点就是节能。将空气中的低温热能通过压缩机转化为高温热能，以相同的热量为基准，热泵热水器相对于电热水器可以有效地降低能源利用率。经计算，热泵热水器相对于电热水器可以节约3/4的热能，相对于燃气热水器可以节约2/3的热能。但是，受限于现有换热器的传热效率，热泵热水器的传热能效还有待进一步加强。尤其是热泵热水器的外表面的面积有限，导致换热面积的可调节余地非常小，只能通过不断提高传热系数提高热泵热水器的换热效率。

因此，现有技术中的热泵热水器存在换热效率的调节方式单一，且传热能效不理想的问题。

发明内容

为解决现有技术中热泵热水器存在换热效率调节方式单一的问题，本发明设计并公开了一种新型热泵热水器水箱。

一种热泵热水器水箱，包括水箱本体，所述水箱本体具有壳体，所述壳体上设置有至少一个沿壳体径向由外向内延伸的换热空腔，所述换热空腔中设置有换热通道，所述换热通道固定嵌入在所述换热空腔中，所述换热通道的外壁和所述换热空腔的内壁接触，制冷剂在所述换热通道中流动，并与所述壳体中的水进行热交换。

进一步的，所述换热空腔包括第一内壁、第二内壁和第三内壁，所述换热通道的外壁分别和所述第一内壁、第二内壁和第三内壁相接触。

作为一种可选方案，所述换热通道为换热圆管，所述换热圆管的横截面分别与所述第一内壁、第二内壁和第三内壁相切，所述换热圆管的外壁分别沿所述换热圆管的延伸方向与所述第一内壁、第二内壁和第三内壁呈线接触。

进一步的，所述换热圆管的外壁、所述第一内壁和所述第二内壁围成第一导热空腔，所述换热圆管外壁、所述第二内壁和所述第三内壁围成第二导热空腔，所述第一导热空腔和第二导热空腔中设置有导热橡胶。

为了降低换热圆管和空气的接触面积，所述换热圆管的外径小于所述换热空腔的宽度。

作为另一种可选方案，所述换热通道为微通道换热器的换热扁管，所述换热扁管的外壁分别与所述第一内壁、第二内壁和第三内壁面接触。

进一步的，所述换热扁管的宽度小于所述换热空腔的宽度。

为了使得壳体中的贮水加热均匀，所述换热空腔包括平行设置的多排换热空腔，所述换热空腔沿所述水箱的外表面垂直分布，每一排所述换热空腔中均固定设置有换热通道，多排所述换热空腔中的换热通道相互连通。

进一步的，所述水箱本体上还设置有进水口和出水口，所述出水口开设在所述水箱本体上端，所述进水口开设在所述水箱本体下端，所述水箱本体中设置有镁棒。

本发明所公开的热泵热水器水箱，通过在壳体上设置沿壳体径向由外向内延伸的换热空腔，并将换热通道嵌入设置在所述换热空腔中，使得换热通道和壳体之间的热传导量成倍提高，扩展了现有技术中热泵热水器换热效率的调节方式，解决了传热能效不理想的问题。

本发明同时公开了一种热泵热水器，包括热泵热水器水箱，所述热泵热水器水箱包括水箱本体，所述水箱本体具有壳体，所述壳体上设置有至少一个沿壳体径向由外向内延伸的换热空腔，所述换热空腔中设置有换热通道，所述换热通道固定嵌入在所述换热空腔中，所述换热通道的外壁和所述换热空腔的内壁接触，制冷剂在所述换热通道中流动，并与所述壳体中的水热交换。

本发明所公开的热泵热水器具有能效利用率好且使用可靠性高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的热泵热水器水箱第一种实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为本发明所公开的热泵热水器水箱第二种实施例的结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所公开的热泵热水器包括水箱本体1，所述水箱本体1整体呈圆柱形设计，水箱本体1包括壳体2，还进一步包括设置在壳体2外侧的保温层，装饰层等多种起到保护、保温、装饰作用的层结构。与现有技术中所公开的热泵热水器水箱不同，在本实施例中，在壳体2上设置有沿壳体2径向由外向内延伸的换热空腔7，在所述换热空腔7中设置有换热通道6。换热通道6用于通入经过制冷剂回路流出的制冷剂，并使得换热通道6中的制冷剂和壳体2中的水进行热交换，对壳体2中的水进行加温。换热通道6固定嵌入在所述换热空腔7中。换热通道6和壳体2均采用导热性能良好的金属材料制成。换热通道6的外壁和换热空腔7的内壁接触。换热空腔7可以采用封闭或者半封闭两种形式。

由于换热空腔7是形成在壳体2上的由外向内延伸的内凹结构，当换热通道6嵌入至所述换热空腔7中后，换热通道6和壳体2的接触面的面积增大，因此提高了换热通道6中制冷剂和壳体2中的水之间的换热效率，进一步提高了热泵热水器的整体效率。

参见图1和图2所示为本发明所公开的热泵热水器水箱第一种具体实施例的结构示意图。如图所示，在本实施例中，所选用的换热通道6为换热圆管，在换热圆管中有制冷剂流过，与壳体2中的水进行热交换提高水温供用户使用。如图2所示，在本实施例中，换热空腔7为由外向内延伸的横截面呈矩形的半封闭空腔。换热空腔7具有依次连接的第一内壁71、第二内壁72和第三内壁73，其中第一内壁71垂直于第二内壁72，第二内壁72垂直于第三内壁73。换热圆管的外壁分别和第一内壁71、第二内壁72和第三内壁73形成线接触。参见图2所示，从截面上看，换热圆管的截面分别和第一内壁71，第二内壁72以及第三内壁73相切，在换热管的延伸方向上，换热圆管的外壁分别和所述第一内壁71、第二内壁72和第三内壁73沿三条切线方向形成线接触。从而将现有技术中换热圆管和壳体2之间的换热面积提高两倍，并且降低了换热圆管暴漏在空气中的面积，进一步较少了在水箱一端和空气之间的接触面积，最大程度地将现有技术中在热泵热水器水箱一端的热交换介质从空气转变为导热系数良好的金属，进一步提高制冷剂热量的利用率。

如图所示，为了进一步提高制冷剂的热量利用率，如图2所示，换热圆管的外壁、换热空腔7的第一内壁71、换热空腔7的第二内壁72围成第一导热空腔81，换热圆管的外壁、换热空腔7的第二内壁72、换热空腔7的第三内壁73围成第二导热空腔82。在第一导热空腔81或第二导热空腔82中分别设置有导热橡胶，或者第一导热空腔81和第二导热空腔82中均设置有导热橡胶（图中未示出）。导热橡胶是指橡胶基复合材料，其本身的热传导效率比空气高出数十倍。且同时导热橡胶具有一定的弹性，设置在换热空腔7中同时可以起到减震缓冲的作用，还可以通过橡胶本身的特性，有效地防止换热圆管出现锈蚀的现象。导热橡胶的种类可以采用现有的多种填充式导热橡胶，在此对导热橡胶的种类不做进一步限定。

在本实施例中，换热圆管的外径小于换热空腔7的宽度，以避免换热圆管的一部分凸出于壳体2表面，如果换热圆管凸出于壳体2表面，则这一部分的换热圆管难以避免的会和流动空气接触，降低制冷剂的热传导效率。换热空腔7也可以设置呈内凹弧形空腔，使得换热圆管嵌入在所述弧形空腔中，但是，采用弧形空腔，则受限于相互之间的配合结构，部分换热圆管会凸出于壳体2表面，进而降低了制冷剂的热传导效率。

参见图3和图4所示本发明所公开的热泵热水器水箱第二种具体实施例的结构示意图。如图所示，在本实施例中，所选用的换热通道6为微通道换热器的换热扁管。换热扁管是指多个平行设置的薄壁多孔扁形管，扁形管组合呈矩形结构。每一支扁形管中均具有呈气液两相的制冷剂，制冷剂在换热扁管中流动，通过制冷剂和壳体2中的水的热交换实现对壳体2中的水的加热。与第一实施例类似，在本实施例中，换热空腔7也为由外向内延伸的横截面呈矩形的半封闭空腔。换热空腔7具有依次连接的第一内壁71、第二内壁72和第三内壁73，其中第一内壁71垂直于第二内壁72，第二内壁72垂直于第三内壁73。换热扁管的外壁分别和第一内壁71、第二内壁72和第三内壁73形成面接触。将现有技术中换热圆管和壳体2之间的换热面积提高两倍，并且降低了换热扁管和空气之间的接触面积，将现有技术中在热泵热水器水箱一端的热交换介质从空气转变为导热系数良好的金属，进一步提高制冷剂热量的利用率。

在本实施例中，换热扁管的宽度小于换热空腔7的宽度，以避免换热扁管凸出于壳体2表面，尽量减少换热扁管和空气的接触面积，降低制冷剂的热传导效率。

在本发明上述两个实施例中，换热空腔7均包括平行设置的多排换热空腔7。换热空腔7沿水箱的外表面垂直由上向下依次分布，每一排换热空腔7中均固定设置有换热通道6，实现对壳体2表面的全覆盖。多排换热空腔7中的换热管道相互连通。多排平行设置的换热管道可以保证换热空腔7中换热管道和壳体2中贮水之间的热交换均匀。

在本发明上述两个实施例中，水箱本体1上还设置有进水口4和出水口3，出水口3开设在水箱本体1上端，进水口4开设在水箱本体1下端，在水箱本体1中还设置有镁棒5。

本发明所公开的热泵热水器水箱，通过在壳体上设置沿壳体径向由外向内延伸的换热空腔，并将换热通道嵌入设置在所述换热空腔中，使得换热通道和壳体之间的热传导量成倍提高，扩展了现有技术中热泵热水器换热效率的调节方式，解决了传热能效不理想的问题。

本发明同时公开了一种热泵热水器，采用上述任一实施例所公开的热泵热水器水箱。热泵热水器水箱的具体结构参见上述两个实施例的详细描述以及说明书附图的详细描绘，在此不再赘述。本发明所公开的热泵热水器具有同样的技术效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热泵热水器水箱，包括水箱本体，其特征在于，所述水箱本体具有壳体，所述壳体上设置有至少一个沿壳体径向由外向内延伸的换热空腔，所述换热空腔中设置有换热通道，所述换热通道固定嵌入在所述换热空腔中，所述换热通道的外壁和所述换热空腔的内壁接触，制冷剂在所述换热通道中流动，并与所述壳体中的水进行热交换。

2.根据权利要求1所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热空腔包括第一内壁、第二内壁和第三内壁，所述换热通道的外壁分别和所述第一内壁、第二内壁和第三内壁相接触。

3.根据权利要求2所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热通道为换热圆管，所述换热圆管的横截面分别与所述第一内壁、第二内壁和第三内壁相切，所述换热圆管的外壁分别沿所述换热圆管的延伸方向与所述第一内壁、第二内壁和第三内壁呈线接触。

4.根据权利要求3所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热圆管的外壁、所述第一内壁和所述第二内壁围成第一导热空腔，所述换热圆管外壁、所述第二内壁和所述第三内壁围成第二导热空腔，所述第一导热空腔和第二导热空腔中设置有导热橡胶。

5.根据权利要求4所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热圆管的外径小于所述换热空腔的宽度。

6.根据权利要求2所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热通道为微通道换热器的换热扁管，所述换热扁管的外壁分别与所述第一内壁、第二内壁和第三内壁面接触。

7.根据权利要求6所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热扁管的宽度小于所述换热空腔的宽度。

8.根据权利要求1至7任一项所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述换热空腔包括平行设置的多排换热空腔，所述换热空腔沿所述水箱的外表面垂直分布，每一排所述换热空腔中均固定设置有换热通道，多排所述换热空腔中的换热通道相互连通。

9.根据权利要求8所述的热泵热水器水箱，其特征在于，所述水箱本体上还设置有进水口和出水口，所述出水口开设在所述水箱本体上端，所述进水口开设在所述水箱本体下端，所述水箱本体中设置有镁棒。

10.一种热泵热水器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的水箱。