CN108507390A - 相变蓄热装置及热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种相变蓄热装置及热水器，其中，该相变蓄热装置包括塑胶壳体、相变体及换热管道，所述塑胶壳体具有容置腔及通气口，所述通气口位于所述塑胶壳体的顶部与所述容置腔连通；所述塑胶壳体的熔点高于所述相变体的熔点；所述相变体容置于所述容置腔内；所述换热管道穿插于所述相变体内。本发明技术方案的相变蓄热装置能够简化相变蓄热装置的壳体，降低制造成本。

Description

相变蓄热装置及热水器
技术领域
本发明涉及热能装备领域，特别涉及一种相变蓄热装置及热水器。
背景技术
热水器一般具有蓄热的功能，该功能通过蓄热装置来储蓄热量，以供用户使用热水时能够及时得到热水。蓄热装置的种类有多种，由于相变蓄热材料的蓄热密度高而备受青睐，应用相变材料作为蓄热材料获得越来越广泛的应用。
然而，相变材料具有高潜热，相变体吸热液化过程中发生体积膨胀。现有相变蓄热装置的结构导致相变体液化时内胆的壳体承压，现有相变蓄热装置的内胆的壳体强度要求高，导致了该壳体的制造成本高。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种相变蓄热装置及热水器，旨在简化相变蓄热装置的壳体，降低制造成本。
为实现上述目的，本发明提出的相变蓄热装置，包括塑胶壳体、相变体及换热管道，所述塑胶壳体具有容置腔及通气口，所述通气口位于所述塑胶壳体的顶部与所述容置腔连通；所述塑胶壳体的熔点高于所述相变体的熔点；所述相变体容置于所述容置腔内；所述换热管道穿插于所述相变体内。
优选地，所述通气口包括进气口及出气口，所述进气口设有过滤装置，所述出气口设有排气阀。
优选地，所述换热管道呈盘管设置，所述换热管道具有多段弯折段及多段直流段，多段所述弯折段呈半圆形折弯，各所述直流段之间设有换热间隙。
优选地，所述直流段之间设置有翅片，所述翅片沿所述直流段的长度方向间隔设置。
优选地，所述塑胶壳体呈柱状设置，所述壳体的侧壁的内壁面设有多个同向延伸的凸起部。
优选地，所述塑胶壳体设置成圆柱体，所述凸起部具有半圆形截面，多个所述凸起部沿所述塑胶壳体的内壁均匀设置，相邻两所述凸起部相切并相连。
优选地，所述塑胶壳体呈矩形设置，所述塑胶壳体具有四个侧壁，两相邻所述侧壁的内壁面的交接处设有加强筋。
优选地，所述加强筋沿相邻所述侧壁的内壁面的交接处法向延伸出凸筋。
优选地，所述塑胶壳体还包括隔热件，所述隔热件覆盖于所述塑胶壳体的外表面。
本发明还提出一种热水器，包括相变蓄热装置，所述相变蓄热装置包括塑胶壳体、相变体及换热管道，所述塑胶壳体具有容置腔及通气口，所述通气口位于所述塑胶壳体的顶部与所述容置腔连通；所述塑胶壳体的熔点高于所述相变体的熔点；所述相变体容置于所述容置腔内；所述换热管道穿插于所述相变体内。
本发明通过在将相变蓄热装置的壳体塑胶化，从而降低了生产制造成本。本发明通过设置换热管道穿插于相变体内与相变体换热，当相变体发生液化膨胀时，相变体的液面因体积膨胀而上浮。塑胶壳体具有通气口，该通气口用于与大气连通。通气口位于塑胶壳体的顶部与容置腔连通，使通气口始终位于相变体之上，从而使相变体的液面上浮时不会漫过通气口，保持通气口畅通。相变体在容置腔内，通气口令容置腔内的气压不会升高或降低，使塑胶壳体能采用塑胶件。塑胶壳体采用塑胶件制作有利于降低生产成本，同时，需要满足该塑胶壳体的熔点需高于相变体的熔点，以防止相变体吸热后熔解塑胶壳体，为蓄热装置的使用提供安全保障。塑胶壳体较容易量产，良品率及一致性较好，从而降低了制造成本。塑胶壳体具有良好的塑型能力，可以被制作成具有不同形状的腔体，如盒状、管状或其它不规则形状等，并且，塑胶壳体可以针对不同形状的腔体具有较高的设计自由度，有利于后期工艺改善，节约成本。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明相变蓄热装置第一实施例的内部结构示意图；
图2为图1中局部A的放大图；
图3为图1中塑胶壳体的截面视图；
图4为本发明相变蓄热装置第二实施例的内部结构示意图；
图5为图4中塑胶壳体的内部结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 塑胶壳体 20 相变体
11 容置腔 30 换热管道
12 通气口 31 弯折段
121 进气口 32 直流段
122 出气口 321 翅片
13 侧壁 40 过滤装置
131 凸起部 50 排气阀
132 加强筋 60 隔热件
133 凸筋
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种相变蓄热装置。
在本发明第一实施例中，如图1和图2所示，图中的带箭头的实线指示的是面、腔、孔等平面或空间。该相变蓄热装置包括塑胶壳体10、相变体20及换热管道30，塑胶壳体10具有容置腔11及通气口12，通气口12位于塑胶壳体10的顶部与容置腔11连通；塑胶壳体10的熔点高于相变体20的熔点；相变体20容置于容置腔11内；换热管道30穿插于相变体20内。
参照图1所示，本实施例中，具体地，相变蓄热装置的塑胶壳体10具有容置腔11，该容置腔11用于容置蓄热介质，该蓄热介质为相变体20。容置腔11的容量越大，相应地，可以容纳的相变体20也越多。相变体20用于与外界进行热交换吸收热量，然后将热量储蓄于容置腔11内，当需要使用相变蓄热装置的热量时，将相变体20的热量通过热交换方式传导出相变蓄热装置，以对外放热。在相变体吸、放热的过程中，相变体20发生相变，该相变作用导致相变体20在容置腔11内的体积发生变化，当相变体20吸收足够热量时，由固态转换为液态而发生体积膨胀；当相变体20释放出足够热量时，由液态转化为固态而发生体积收缩。该容置腔11具有足够的空间可以容纳相变体20膨胀，从而使塑胶壳体10的承压较小。需要阐明的是：当然，可以通过设置足够的空间以令相变体20在容置腔11内，而避免塑胶壳体10承压过大，相应地，过多地设置富余的空间会导致相变蓄热装置的无效蓄热体积增大。
参照图1所示，本实施例中，换热管道30穿插于相变体20内与相变体20换热，当相变体20发生液化膨胀时，相变体20的液面因体积膨胀而上浮。塑胶壳体10具有通气口12，该通气口12用于与大气连通，当然，也可以设置通气管与大气相连，考虑到成本优化，设置为通气口12。通气口12位于塑胶壳体10的顶部与容置腔11连通，使通气口12始终位于相变体20之上，从而使相变体20的液面上浮时不会漫过通气口12，保持通气口12畅通。通气口12可以是一个互通口，也可以是多个单向的连通口，将通气口12设置为一个互通口可以节省成本。相变体20在容置腔11内膨胀或收缩，通气口12令容置腔11内的气压不会升高或降低，使塑胶壳体10能采用塑胶件。塑胶壳体10采用塑胶件制作有利于降低生产成本，同时，需要满足该塑胶壳体10的熔点需高于相变体20的熔点，以防止相变体20吸热后熔解塑胶壳体10，为蓄热装置的使用提供安全保障。塑胶壳体10较容易量产，良品率及一致性较好，从而降低了制造成本。塑胶壳体10具有良好的塑型能力，可以被制作成具有不同形状的腔体，如盒状、管状或其它不规则形状等，并且，塑胶壳体10可以针对不同形状的腔体具有较高的设计自由度，有利于后期工艺改善，节约成本。
从提高容置腔11内洁净度的角度出发，参照图1和图2所示，本实施例中，通气口12包括进气口121及出气口122，进气口121及出气口122皆为单向的连通口，进气口121设有过滤装置40，该过滤装置40可以是滤网、空气滤芯、滤棉或其它形式的空气过滤材料等，本领域技术人员可以通过本发明实施例及附图，获得相应的技术方案，在此不作赘述。该过滤装置用于防止外界的杂质通过进气口121进入容置腔11内，污染相变体20，提高了容置腔11内的洁净度。进一步地，出于防止频繁排气而导致外界杂质进入容置腔11，出气口122设有排气阀50，当相变体20液化膨胀时，容置腔11内的气压增大，当容置腔11内的气压增大至排气阀50的阀值时排气阀50打开，容置腔11内的气体经出气口122排出容置腔11，通过设置排气阀50使出气口122由常通状态转换为常闭状态，进一步提高了容置腔11的洁净度。
出于进一步提高换热效率的目的，参照图1所示，本实施例中，换热管道30呈盘管设置，盘管相对于直管而言，具有更大的换热面积，热交换速度快。换热管道30具有多段弯折段31及多段直流段32，多段弯折段31呈半圆形折弯，以令换热管道30形成迂回，起充分利用容置腔11空间的作用，各直流段32之间设有换热间隙，相对于各直流段32贴靠设置而言，该间隙可以令相变体20与换热管道30的接触面积更大，充分提高换热效率。进一步提高蓄热装置内的换热效率，直流段32之间设置有翅片321，翅片321可以是单独设置的片状，也可以是连接各直流段32的板状，所述翅片321沿所述直流段32的长度方向间隔设置，以令相邻两翅片321之间形成一定的间隙，相变体20填充进各翅片321之间的间隙，从而通过与翅片321接触换热，进一步增大了换热面积，提高了换热效率。
出于加强塑胶壳体10强度的目的，增大容置腔11的内壁面与相变体20的接触面积，有利于降低内壁面的单位面积压强，参照图1所示，本实施例中，塑胶壳体10呈柱状设置，以在塑胶壳体10的内部形成柱状的容置腔11，塑胶壳体10的侧壁13的内壁设有多个同向延伸的凸起部131，凸起部131的形状不作具体限定，例如：凸起部131的截面可以呈三角形、半圆形、矩形或其它不规则形状的凸起，侧壁13设有凸起部131从而增大了侧壁13的内壁面面积。当容置腔11内的气压发生变化时，作用在侧壁13的内壁面的压强随着接触面积的增大而降低。
为了使塑胶壳体10的强度较为均匀，参照图1和图3所示，在第一实施例中，将塑胶壳体10设置成圆柱体，圆柱体具有一个侧壁13并呈均匀的圆弧型，以较好地使容置腔11内部的受力更为均匀。凸起部131具有半圆形截面，其作用在于增大侧壁13的接触面积，以降低侧壁13的单位面积压强。多个凸起部131沿塑胶壳体10的内壁均匀设置，有利于使容置腔11内的应力平衡，并使侧壁13的强度较为均匀。相邻两个凸起部131相切并相连，可以最大化利用容置腔11的内部空间，进一步增大了接触面的面积。
考虑到匹配热水器的内部空间，参照图4和图5所示，在第二实施例中，塑胶壳体10呈矩形设置，有利于将相变蓄热装置嵌入到热水器的内部进行安装，便于匹配热水器的内部空间。塑胶壳体10具有四个侧壁13，两相邻侧壁13的内壁面交接处设有加强筋132，该加强筋132用于加强侧壁13连接处的强度。加强筋132的形状可以有多种，如三角形、梯形及其它不规则形状等，本领域技术人员可以通过本发明实施例及附图，获得相应的方案，在此不作赘述。为了进一步加强塑胶壳体10强度，本实施例中，加强筋132沿相邻侧壁13的交接处法向延伸出凸筋133，以加强侧壁13的强度。当然，凸筋133沿着该法向延伸的长度越长，加强侧壁13强度的效果越好。
从改善保温的角度出发，参照图5所示，在本实施例中，塑胶壳体10还包括隔热件60，用于对相变蓄热装置内的热量进行隔热保温。隔热件60覆盖于塑胶壳体10的侧壁13的外表面，以最大化阻隔塑胶壳体10与外界进行热交换，避免塑胶壳体10内的热量流失，使相变蓄热装置的蓄热效果更佳。
本发明还提出一种热水器，该热水器包括前述的相变蓄热装置，该相变蓄热装置的具体结构参照上述实施例，由于本热水器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种相变蓄热装置，其特征在于，包括：
塑胶壳体，所述塑胶壳体具有容置腔及通气口，所述通气口位于所述塑胶壳体的顶部与所述容置腔连通；所述塑胶壳体的熔点高于所述相变体的熔点；
相变体，所述相变体容置于所述容置腔内；
换热管道，所述换热管道穿插于所述相变体内。
2.如权利要求1所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述通气口包括进气口及出气口，所述进气口设有过滤装置，所述出气口设有排气阀。
3.如权利要求2所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述换热管道呈盘管设置，所述换热管道具有多段弯折段及多段直流段，多段所述弯折段呈半圆形折弯，各所述直流段之间设有换热间隙。
4.如权利要求3所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述直流段之间设置有翅片，所述翅片沿所述直流段的长度方向间隔设置。
5.如权利要求4所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述塑胶壳体呈柱状设置，所述壳体的侧壁的内壁面设有多个同向延伸的凸起部。
6.如权利要求5所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述塑胶壳体设置成圆柱体，所述凸起部具有半圆形截面，多个所述凸起部沿所述塑胶壳体的内壁均匀设置，相邻两所述凸起部相切并相连。
7.如权利要求5所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述塑胶壳体呈矩形设置，所述塑胶壳体具有四个侧壁，两相邻所述侧壁的内壁面的交接处设有加强筋。
8.如权利要求7所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述加强筋沿相邻所述侧壁的内壁面的交接处法向延伸出凸筋。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的相变蓄热装置，其特征在于，所述塑胶壳体还包括隔热件，所述隔热件覆盖于所述塑胶壳体的侧壁的外表面。
10.一种热水器，其特征在于，所述热水器包括如权利要求1至9中任意一项所述的相变蓄热装置。
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