CN107560176A - 高效节能空气能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效节能空气能热水器，包括通过冷媒管道循环连接的蒸发器、压缩机、冷凝器、过滤器和膨胀阀，还包括：水箱，其上端设有热水出水管，下端设有冷水进水管、冷媒入口，冷水进水管上端连通有球形部；冷水进水管外套设有第一套筒，第一套筒外套设有第二套筒；多个隔板，其将水箱内部分成多个空间，每个隔板上均开设有弧形孔；冷凝管，其由下至上穿过多个隔板，冷凝管位于每个空间的部分均连通有第一支管，多个第一支管均伸出水箱外并连通于位于水箱外的第二支管。本发明的热水器，通过球形部、第一套筒、第二套筒外开设多个导流孔使冷水进入水箱的流速得以降低，从而降低了水箱内原有热水与冷水的混合速度，提高了热水利用率。

Description

高效节能空气能热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，更具体地说本发明涉及一种高效节能空气能热水器。

背景技术

空气能热水器，又称热泵热水器，也称空气源热水器，是运用热泵工作原理从空气中吸收热量来制造热水的装置。空气能热水器通过让冷媒不断完成蒸发、压缩、冷凝、节流、以及再蒸发的热力循环过程，将环境中的热量转移到水中。空气能热水器的耗电量通常只有电热水器的四分之一，而且不需要像太阳能热水器那样依赖阳光采热，由于空气能热水器的工作是通过冷媒换热实现的，因此也不需要电加热元件与水接触，也就不会像电热水器那样存在漏电、干烧的安全隐患，也没有发生爆炸和中毒的危险，使用起来十分安全，同时也很环保。但是现有的空气能热水器只是将整个水箱中的冷水加热到所需温度，而对于用水量较少、整箱热水使用不完的情况，现有的空气能热水器没有比较好的手段来针对此情况，仍然对整箱水进行加热，造成热水和能源的浪费，增加用户的使用成本。同时现有的热水器来水通过这种热水器进水管组件以较高的速度直接进入到水箱中，致使冷热水混合现象严重，部分热水温度下降较多，从而导致能够直接使用的热水水量减少。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种高效节能空气能热水器，其通过在冷水进水管上端设置球形部，并在冷水进水管外依次套设第一套筒、第二套筒，并且在球形部、第一套筒、第二套筒外开设多个导流孔使冷水进入水箱的流速得以降低，从而降低了水箱内原有热水与冷水的混合速度，提高了热水利用率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高效节能空气能热水器，包括通过冷媒管道循环连接的蒸发器、压缩机、冷凝器、过滤器和膨胀阀，压缩机、冷凝器、过滤器和膨胀阀均安装在一筒体内，所述冷凝器包括壳体，还包括：

水箱，其位于壳体内，所述水箱上端设有热水出水管，所述水箱下端设有冷水进水管、冷媒入口，所述冷水进水管伸入水箱内，所述冷水进水管位于水箱内的部分上端连通有向外凸起的球形部，所述球形部开设有多个第一导流孔；所述冷水进水管位于水箱内的部分外套设有上端封闭的第一套筒，所述第一套筒下端侧壁向外凸起形成扩大部，所述扩大部上开设有多个第二导流孔，所述第一套筒位于扩大部上方的侧壁沿周向和轴向设有多个第三导流孔，所述第一套筒外套设有上端封闭的第二套筒，第二套筒底端与扩大部相抵触，所述第二套筒侧壁沿周向和轴向设有多个第四导流孔；

多个隔板，其上下间隔设于水箱内，多个隔板均可沿水箱内壁上下移动，多个隔板将水箱内部分成多个空间，冷水进水管伸入最下方的空间内，每个隔板上均开设有弧形孔，任意相邻的上下两个隔板上的弧形孔相互交错设置，每个隔板靠近弧形孔处均设有一可转动的转动片，所述转动片转动至水平状态时完全覆盖弧形孔；

冷凝管，其与冷媒入口连通，所述冷凝管由下至上穿过多个隔板，所述冷凝管位于每个空间的部分均连通有第一支管，所述第一支管向下倾斜且与水平方向夹角为1～5°，多个第一支管均位于冷凝管同一侧，多个第一支管均伸出水箱外并连通于位于水箱外的第二支管，所述第二支管与冷媒管道连通，每个第一支管内均设有第一电磁阀，冷凝管位于每个空间内均设有第二电磁阀。

优选的是，所述的高效节能空气能热水器，还包括控制器，所述冷凝管位于每个空间内的侧壁均设有温度传感器，所述温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀均电连接所述控制器，所述控制器可控制第一电磁阀、第二电磁阀打开或关闭。

优选的是，所述的高效节能空气能热水器，每个第一支管在隔板上的投影与弧形孔完全不重合，任意相邻两个隔板中上方隔板对应下方隔板的弧形孔处设有一立柱，立柱的下端略低于转动片转动到竖直状态时转动片的上端。

优选的是，所述的高效节能空气能热水器，转动片铰接于隔板靠近弧形孔处，所述隔板上靠近所述转动片的转轴处设有一倾斜的固定片，以限制所述转动片转动角度不大于90°。

优选的是，所述的高效节能空气能热水器，转动片的自由端设有第一磁铁、所述隔板对应第一磁铁处设有第二磁铁，当第一磁铁、第二磁铁接触时转动片完全覆盖弧形孔。

优选的是，所述的高效节能空气能热水器，每个隔板位于弧形孔之外的地方、水箱壁具有内部空心结构，空心结构内均设有加热丝，一加热控制器与加热丝连接，每个隔板上下表面、水箱内外壁面均涂设有保温层。

优选的是，所述的高效节能空气能热水器，第一电磁阀靠近冷凝管，每个第一支管位于水箱内的管壁上设置有多个弧形金属板，弧形金属板包括分别在第一支管上、下方间隔设置的第一金属板、第二金属板，所述第一金属板包括设置在所述第一支管内部的第一吸热板和外部的第一放热板，所述第二金属板包括设置在所述第一支管内部的第二吸热板和外部的第二放热板，所述第二吸热板与所述第一支管连接处设有一供冷媒流动的通孔。

优选的是，所述的高效节能空气能热水器，所述冷凝管内壁面由上至下间隔涂设有多个疏水层，疏水层的接触角为120～170°。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明的高效节能空气能热水器，在冷水进水管上端设置球形部，在冷水进水管外依次第一套筒、第二套筒，冷水经过球形部上开设的第一导流孔，进入第一套筒与冷水进水管之间，然后经过第一套筒上开设的第二导流孔、第三导流孔进入第一套筒与第二套筒之间，然后经过第二套筒上开设的第四导流孔进入水箱内，经过球形部、第一套筒、第二套筒多级设置冷水进入水箱的流速得以降低，从而降低了水箱内原有热水与冷水的的混合速度，提高了热水利用率。

2、本发明的高效节能空气能热水器，在水箱内设置多个隔板，隔板将水箱内部分成多个空间，补进去的冷水不再全部与热水混合，避免了冷热水混合后降低热水输出率，这样设置减少了无效能耗，提高了节能效果，同时在冷凝管位于每个空间的部分均连通有第一支管，在第一支管内均设有第一电磁阀，冷凝管上设有第二电磁阀，通过控制第二电磁阀的打开或关闭可以实现对不同的空间进行加热，提高加热效率。

3、本发明的高效节能空气能热水器，在第一支管内上、下方间隔设置多个第一金属板、第二金属板，第一金属板包括设置在第一支管内部的第一吸热板和外部的第一放热板，第二金属板包括设置在第一支管内部的第二吸热板和外部的第二放热板，第二吸热板与冷凝弯管连接处设有一供冷媒流动的通孔；金属板的传热消耗高，通过分布在第一支管内部的第一、第二吸热板和外部的第一、第二放热板来增加冷媒与水箱内水的热交换效率；冷凝弯管内部的第一、第二吸热板会在冷媒流动时起到一定的阻挡作用，使冷媒出现分离漩涡，破坏了流动边界，增加了流体的径向混合，增加了流体的湍动性，从而提高了传热效率；同时第二吸热板上的通孔可供冷媒在冷凝后流出，防止液化的冷媒在管道内滞留，进一步提高了换热效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的高效节能空气能热水器结构示意图；

图2为本发明的水箱结构示意图；

图3为本发明的冷水进水管结构示意图；

图4为本发明的转动片结构示意图；

图5为本发明的第一金属板第二金属板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1～5所示，一种高效节能空气能热水器，包括通过冷媒管道循环连接的蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、过滤器4和膨胀阀5，压缩机2、冷凝器3、过滤器4和膨胀阀5均安装在一筒体6内，所述冷凝器3包括壳体31，还包括：

水箱32，其位于壳体31内，所述水箱32上端设有热水出水管33，所述水箱32下端设有冷水进水管35、冷媒入口，所述冷水进水管35伸入水箱32内，所述冷水进水管35位于水箱32内的部分上端连通有向外凸起的球形部351，所述球形部351开设有多个第一导流孔352；所述冷水进水管35位于水箱32内的部分外套设有上端封闭的第一套筒36，所述第一套筒36下端侧壁向外凸起形成扩大部361，所述扩大部361上开设有多个第二导流孔362，所述第一套筒36位于扩大部361上方的侧壁沿周向和轴向设有多个第三导流孔363，所述第一套筒36外套设有上端封闭的第二套筒37，第二套筒37底端与扩大部361相抵触，所述第二套筒37侧壁沿周向和轴向设有多个第四导流孔371；

多个隔板34，其上下间隔设于水箱32内，多个隔板34均可沿水箱32内壁上下移动，多个隔板34将水箱32内部分成多个空间，冷水进水管35伸入最下方的空间内，每个隔板34上均开设有弧形孔341，任意相邻的上下两个隔板34上的弧形孔341相互交错设置，每个隔板34靠近弧形孔341处均设有一可转动的转动片342，所述转动片342转动至水平状态时完全覆盖弧形孔341；

冷凝管7，其与冷媒入口连通，所述冷凝管7由下至上穿过多个隔板34，所述冷凝管7位于每个空间的部分均连通有第一支管71，所述第一支管71向下倾斜且与水平方向夹角为1～5°，多个第一支管71均位于冷凝管7同一侧，多个第一支管71均伸出水箱32外并连通于位于水箱32外的第二支管74，所述第二支管74与冷媒管道连通，每个第一支管71内均设有第一电磁阀73，冷凝管位于每个空间内均设有第二电磁阀72。

本发明的高效节能空气能热水器，包括通过冷媒管道循环连接的蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、过滤器4和膨胀阀5，冷凝器3包括壳体31，壳体31内设有水箱32，水箱32上端设有热水出水管33，水箱32下端设有冷水进水管35、冷媒入口，冷水进水管35上端设有球形部351，在冷水进水管35外依次第一套筒36、第二套筒37，冷水经过球形部上开设的第一导流孔352，进入第一套筒36与冷水进水管35之间，然后经过第一套筒36上开设的第二导流孔362、第三导流孔363进入第一套筒36与第二套筒37之间，然后经过第二套筒37上开设的第四导流孔371进入水箱32内，经过球形部351、第一套筒36、第二套筒37多级设置冷水进入水箱32的流速得以降低，从而降低了水箱32内原有热水与冷水的的混合速度，提高了热水利用率；水箱32内设有多个隔板34，隔板34将水箱32内部分成多个空间，每个隔板34上均开设有弧形孔341，上下相邻的两个隔板34上的弧形孔341相互交错设置，水在水箱32内呈“S”形运动，每个隔板34靠近弧形孔341处均设有一可转动的转动片342，转动片342转动至水平状态时完全覆盖弧形孔341，从冷水进水管35进入水箱32中的水可在水压的作用下冲开转动片342可进入不同的空间内，在没有冷水进入的情况下转动片342还可在重力作用下关闭，将水分隔在不同空间内，实现将水箱32内热水和冷水分隔开来；冷凝管7，其与冷媒入口连通，冷凝管7由下至上穿过多个隔板34，冷凝管7位于每个空间的部分均连通有第一支管71，所述第一支管71向下倾斜且与水平方向夹角为1～5°，多个第一支管71均伸出水箱32外并连通于位于水箱32外的第二支管74，第二支管74与冷媒管道连通，每个第一支管71内均设有第一电磁阀73，冷凝管位于每个空间内均设有第二电磁阀72；本发明的热水器工作时，冷媒在所述蒸发器1中被加热升温并汽化，然后经所述压缩机2进入冷凝器3，高温冷媒进入冷凝管7中，然后放出大量的热传递到水箱32的水中将水加热，同时可通过控制第一电磁阀73、第二电磁阀72实现对水箱32的不同空间进行加热，提高加热效率，降温后的冷媒通过打开的第一电磁阀73的第一支管71经过第二支管74再经所述过滤器4和所述膨胀阀5，最终进入所述蒸发器1，继续进行循环加热。

在另一种技术方案中，所述的高效节能空气能热水器，还包括控制器，所述冷凝管7位于每个空间内的侧壁均设有温度传感器，所述温度传感器、第一电磁阀73、第二电磁阀72均电连接所述控制器，所述控制器可控制第一电磁阀73、第二电磁阀72打开或关闭。在本技术方案中，控制器可根据每个冷凝管7位于每个空间内的外壁设置的温度传感器检测的温度，比如当温度小于30度时，即打开对应空间内的第一电磁阀73以及位于对应空间和对应空间下方的所有第二电磁阀72从而对对应空间的水进行加热，通过控制器控制简单方便。

在另一种技术方案中，所述的高效节能空气能热水器，每个第一支管71在隔板34上的投影与弧形孔341完全不重合，任意相邻两个隔板34中上方隔板34对应下方隔板34的弧形孔341处设有一立柱343，立柱343的下端略低于转动片342转动到竖直状态时转动片342的上端。在本技术方案中，由于隔板是可以移动的，当冷水进水管处水压大时水推动隔板34向上移动，当转动片342接触到立柱343时，即停止移动，当停止进水时转动片342盖合，即隔板34将水箱32分成多个空间，同时隔板34在移动过程中转动片342不会触碰到第一支管71两者之间交错设置。

在另一种技术方案中，所述的高效节能空气能热水器，转动片342铰接于隔板34靠近弧形孔341处，所述隔板34上靠近所述转动片342的转轴处设有一倾斜的固定片，以限制所述转动片转动角度不大于90°。通过设置固定片限制转动片转动角度，防止转动片转动角度过大而无法在重力作用下盖合弧形孔341。

在另一种技术方案中，所述的高效节能空气能热水器，转动片342的自由端设有第一磁铁、所述隔板34对应第一磁铁处设有第二磁铁，当第一磁铁、第二磁铁接触时转动片342完全覆盖弧形孔341。通过设置的第一磁铁、第二磁铁相互吸引可使弧形孔341更容易盖合在弧形孔341上。

在另一种技术方案中，所述的高效节能空气能热水器，每个隔板34位于弧形孔341之外的地方、水箱32壁具有内部空心结构，空心结构内均设有加热丝，一加热控制器与加热丝连接，每个隔板34上下表面、水箱32内外壁面均涂设有保温层。将隔板34设置为空心结构，并设置加热丝可通过加热隔板以保温水箱内的水，同时在隔板34上下表面、水箱32内外壁面均涂设有保温层可进一步对水箱32内的水进行保温。

在另一种技术方案中，所述的高效节能空气能热水器，第一电磁阀73靠近冷凝管7，每个第一支管74位于水箱32内的管壁上设置有多个弧形金属板，弧形金属板包括分别在第一支管71上、下方间隔设置的第一金属板81、第二金属板82，所述第一金属板81包括设置在所述第一支管71内部的第一吸热板812和外部的第一放热板811，所述第二金属板82包括设置在所述第一支管71内部的第二吸热板821和外部的第二放热板822，所述第二吸热板822与所述第一支管71连接处设有一供冷媒流动的通孔。通过分布在第一支管71内部的第一、第二吸热板和外部的第一、第二放热板来增加冷媒与水箱内水的热交换效率；冷凝弯管内部的第一、第二吸热板会在冷媒流动时起到一定的阻挡作用，使冷媒出现分离漩涡，破坏了流动边界，增加了流体的径向混合，增加了流体的湍动性，从而提高了传热效率；同时第二吸热板上821的通孔可供冷媒在冷凝后流出，防止液化的冷媒在管道内滞留，进一步提高了换热效率。

在另一种技术方案中，所述的高效节能空气能热水器，所述冷凝管72内壁面由上至下间隔涂设有多个疏水层，疏水层的接触角为120～170°。高温冷媒在冷凝管72发生热交换，并发生凝结，凝结液滴经成核、发展、合并不断长大并沿着冷凝管72内壁向下滑，当碰到疏水层时完全脱离冷凝管72内壁，从而使冷凝后的冷媒快速从冷凝管72内壁下落，从而减少了冷凝后冷媒在冷凝管72内壁面附着的时间，提高传热效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种高效节能空气能热水器，包括通过冷媒管道循环连接的蒸发器、压缩机、冷凝器、过滤器和膨胀阀，压缩机、冷凝器、过滤器和膨胀阀均安装在一筒体内，所述冷凝器包括壳体，其特征在于，还包括：

水箱，其位于壳体内，所述水箱上端设有热水出水管，所述水箱下端设有冷水进水管、冷媒入口，所述冷水进水管伸入水箱内，所述冷水进水管位于水箱内的部分上端连通有向外凸起的球形部，所述球形部开设有多个第一导流孔；所述冷水进水管位于水箱内的部分外套设有上端封闭的第一套筒，所述第一套筒下端侧壁向外凸起形成扩大部，所述扩大部上开设有多个第二导流孔，所述第一套筒位于扩大部上方的侧壁沿周向和轴向设有多个第三导流孔，所述第一套筒外套设有上端封闭的第二套筒，第二套筒底端与扩大部相抵触，所述第二套筒侧壁沿周向和轴向设有多个第四导流孔；

多个隔板，其上下间隔设于水箱内，多个隔板均可沿水箱内壁上下移动，多个隔板将水箱内部分成多个空间，冷水进水管伸入最下方的空间内，每个隔板上均开设有弧形孔，任意相邻的上下两个隔板上的弧形孔相互交错设置，每个隔板靠近弧形孔处均设有一可转动的转动片，所述转动片转动至水平状态时完全覆盖弧形孔；

冷凝管，其与冷媒入口连通，所述冷凝管由下至上穿过多个隔板，所述冷凝管位于每个空间的部分均连通有第一支管，所述第一支管向下倾斜且与水平方向夹角为1～5°，多个第一支管均位于冷凝管同一侧，多个第一支管均伸出水箱外并连通于位于水箱外的第二支管，所述第二支管与冷媒管道连通，每个第一支管内均设有第一电磁阀，冷凝管位于每个空间内均设有第二电磁阀。

2.如权利要求1所述的高效节能空气能热水器，其特征在于，还包括控制器，所述冷凝管位于每个空间内的侧壁均设有温度传感器，所述温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀均电连接所述控制器，所述控制器可控制第一电磁阀、第二电磁阀打开或关闭。

3.如权利要求1所述的高效节能空气能热水器，其特征在于，每个第一支管在隔板上的投影与弧形孔完全不重合，任意相邻两个隔板中上方隔板对应下方隔板的弧形孔处设有一立柱，立柱的下端略低于转动片转动到竖直状态时转动片的上端。

4.如权利要求1所述的高效节能空气能热水器，其特征在于，转动片铰接于隔板靠近弧形孔处，所述隔板上靠近所述转动片的转轴处设有一倾斜的固定片，以限制所述转动片转动角度不大于90°。

5.如权利要求1所述的高效节能空气能热水器，其特征在于，转动片的自由端设有第一磁铁、所述隔板对应第一磁铁处设有第二磁铁，当第一磁铁、第二磁铁接触时转动片完全覆盖弧形孔。

6.如权利要求1所述的高效节能空气能热水器，其特征在于，每个隔板位于弧形孔之外的地方、水箱壁具有内部空心结构，空心结构内均设有加热丝，一加热控制器与加热丝连接，每个隔板上下表面、水箱内外壁面均涂设有保温层。

7.如权利要求1所述的高效节能空气能热水器，其特征在于，第一电磁阀靠近冷凝管，每个第一支管位于水箱内的管壁上设置有多个弧形金属板，弧形金属板包括分别在第一支管上、下方间隔设置的第一金属板、第二金属板，所述第一金属板包括设置在所述第一支管内部的第一吸热板和外部的第一放热板，所述第二金属板包括设置在所述第一支管内部的第二吸热板和外部的第二放热板，所述第二吸热板与所述第一支管连接处设有一供冷媒流动的通孔。

8.如权利要求1所述的高效节能空气能热水器，其特征在于，所述冷凝管内壁面由上至下间隔涂设有多个疏水层，疏水层的接触角为120～170°。