CN108507392A - 相变蓄热装置的壳体及相变蓄热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种相变蓄热装置的壳体及相变蓄热装置，其中，该相变蓄热装置的壳体用于容置相变体，其包括本体及顶盖，所述本体包括侧壁板及底板，所述侧壁板与所述底板围合形成容置腔；至少所述侧壁板或底板的内壁面上设有用于增大其接触面积的第一加强部；所述顶盖封闭所述本体远离所述底板的一端，所述相变体的端面与所述顶盖的内壁面不等高。本发明技术方案的相变蓄热装置的壳体能够提高相变蓄热装置的耐压强度。

Description

相变蓄热装置的壳体及相变蓄热装置

技术领域

本发明涉及热水器领域，特别涉及一种相变蓄热装置的壳体及相变蓄热装置。

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壳体内部结构导致相变体液化时承压能力不足，相变蓄热装置的耐压强度较低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种相变蓄热装置的壳体及相变蓄热装置，旨在提高相变蓄热装置的耐压强度。

为实现上述目的，本发明提出的相变蓄热装置的壳体，用于容置相变体，包括本体及顶盖，所述本体包括侧壁板及底板，所述侧壁板与所述底板围合形成容置腔；至少所述侧壁板或所述底板的内壁面上设有用于增大其接触面积的第一加强部；所述第一加强部增大的接触面积不低于所述侧壁板或底板水平面积的10％；所述顶盖封闭所述本体远离所述底板的一端。

优选地，所述本体及顶盖为非金属材料，所述非金属材料的熔点高于所述相变体的熔点。

优选地，所述本体呈柱状设置，所述第一加强部为沿所述侧壁板的长度延伸方向的多个凸起部。

优选地，所述本体设置成圆柱体，所述凸起部具有半圆形的截面，多个所述凸起部沿所述本体的内壁面均匀设置，相邻两所述凸起部相切并相连。

优选地，所述本体呈矩形设置，所述侧壁板具有四个内壁面，两相邻所述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内壁面的交接处法向延伸出条形凸筋。

优选地，所述底板上设有第二加强部，所述第二加强部为沿所述底板的内壁面凸设的网状凸筋。

优选地，所述顶盖上设有通气口，所述通气口与所述容置腔连通。

优选地，所述本体外设有隔热件，所述隔热件覆盖所述本体。

本发明还提出一种相变蓄热装置，包括相变蓄热装置的壳体，用于容置相变体，所述相变蓄热装置的壳体包括本体及顶盖，所述本体包括侧壁板及底板，所述侧壁板与所述底板围合形成容置腔；所述侧壁板的内壁面上设有用于增大所述侧壁板接触面积的第一加强部；所述底板上设有第二加强部；所述顶盖封闭所述本体远离所述底板的一端，所述相变体的端面与所述顶盖的内壁面不等高。

本发明通过在相变蓄热装置的壳体设置降低相变体液化膨胀而引起升压的第一加强部，有效提高了相变蓄热装置的耐压强度。侧壁板的内壁面上设有用于增大侧壁板接触面积的第一加强部，以供增大侧壁板的接触面积的同时增加侧壁板的强度。增大容置腔的内壁面与相变体的接触面积，有利于降低内壁面的单位面积受力。凸起部设置在侧壁板的内壁面上朝向容置腔内部凸起，凸起部的外表面面积之和或凸起部的外表面与凸起部之间的内壁面的面积之和大于原内壁面面积。多个凸起部可以相连或间隔设置，同时，由于该凸起部向容置腔内凸起而增加了侧壁板的厚度，从而又增加了侧壁面的耐压强度。顶盖封闭本体远离底板的一端，以封闭容置腔，防止外界的杂质进入容置腔内破坏相变体。相变体的端面与顶盖的内壁面不等高，从而留置一定的容置空间，该容置空间可以具有零压或负压，该容置空间用于容置相变体液化膨胀时的体积增量，当然，如该容置空间设置为负压时，当相变体液化膨胀，可以进一步减轻容置腔内部的压力，有助于提高相变蓄热装置的耐压强度。

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的壳体的第一实施例的内部结构示意图；

图2为图1中本体的截面视图；

图3为本发明相变蓄热装置的壳体的第二实施例的内部结构示意图；

图4为图3中侧壁板的内部结构示意图；

图5为本发明相变蓄热装置的壳体的第三实施例的内部结构示意图；

图6为图5中沿A-A的剖视图；

图7为本发明相变蓄热装置的第一实施例的内部结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	相变体	40	第一加强部
20	本体	41	凸起部
				21	侧壁板	50	加强筋
22	壁板	60	凸筋
				23	容置腔	70	第二加强部
231	容置空间	71	网状凸筋
				30	顶盖	80	隔热件
31	通气口

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的壳体。

在本发明实施例中，参照图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。该相变蓄热装置的壳体用于容置相变体10，该相变蓄热装置的壳体包括本体20及顶盖30，本体20包括侧壁板21及底板22，侧壁板21与底板22围合形成容置腔23；至少侧壁板21或底板22的内壁面上设有用于增大其接触面积的第一加强部40；所述第一加强部增大的接触面积不低于所述侧壁板或底板水平面积的10％；顶盖30封闭本体20远离底板22的一端。

参照图1所示，本实施例中，具体地，相变蓄热装置的壳体包括本体20及顶盖30，本体20可以有多种形状，如柱状、盒装或其它不规则形状等，本领域技术人员可通过本发明实施例及附图得出相应的解决方案。本体20包括侧壁板21及底板22，侧壁板21可以与底板22一体成型，也可以通过固定连接方式安装在底板22上，如螺接、焊接及其它连接方式等。一般地，侧壁板21与底板22围合成容置腔23，用于容置相变体10，相变体10置于容置腔23内。容置腔23的容量越大，相应地，可以容纳的相变体10也越多。相变体10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23内，当需要使用相变蓄热装置的热量时，将相变体10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10吸、放热的过程中，相变体10发生相变，该相变作用导致相变体10在容置腔23内的体积发生变化，当相变体10吸收足够热量时，由固态转换为液态而发生体积膨胀。该容置腔23具有足够的空间可以容纳相变体10膨胀，从而使壳体的承压较小。需要阐明的是：当然，可以通过设置足够的空间以令相变体10在容置腔23内自由膨胀或收缩，而避免壳体承压过大，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和图2所示，本发明实施例中，至少侧壁板21或底板22的内壁面上设有用于增大其接触面积的第一加强部40，在侧壁板21上设置第一加强部40，以供增大侧壁板21的接触面积的同时增加侧壁板21的强度。当然，亦可以在底板22上也可以设置第一加强部40，甚至可以在侧壁板21和底板22的连接处设置第一加强部40，从而增大容置腔23的内壁面与相变体10的接触面积，有利于降低内壁面的单位面积受力。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。第一加强部40的设置方式可以有多种，如设置为凸起部41或凹陷部等，如在保证侧壁板的厚度情况下，也可以设置成凹陷部。凸起部41的方式也可以有多种，如设置成多个三角凸起部、半圆状凸起部或其它形状的凸起部等。需要阐明的是，凸起部41设置在侧壁板21的内壁面上朝向容置腔23内部凸起，凸起部41的外表面面积之和或凸起部41的外表面与凸起部41之间的内壁面的面积之和大于原内壁面面积。多个凸起部41可以相连或间隔设置，同时，由于该凸起部41向容置腔23内凸起而增加了侧壁板21的厚度，从而又增加了侧壁板21的强度。顶盖30封闭本体20远离底板22的一端，以封闭容置腔23，防止外界的杂质进入容置腔23内破坏相变体10。相变体10的端面与顶盖30的内壁面不等高，从而留置一定的容置空间231，顶盖30可以为平板状，也可以设置成筒状置于本体20的顶部。该容置空间231可以具有零压或负压，该容置空间231用于容置相变体10液化膨胀时的体积增量，当然，如该容置空间231设置为负压时，当相变体10液化膨胀，可以进一步减轻容置腔23内部的压力，有助于提高相变蓄热装置的耐压强度。

相变体10在容置腔23内膨胀或收缩，零压或负压的容置空间231令侧壁板21的承压不会大幅升高或降低，参照图1所示，本实施例中，本体20及顶盖30能采用非金属材料制造。采用非金属材料可以减轻壳体的重量，同时，需要满足该非金属材料的熔点需高于相变体10的熔点，以防止相变体10吸热后熔解该非金属材料，为蓄热装置的使用提供安全保障。此处需要阐明的是，该非金属材料可以由具有良好的耐热性能及塑性型变能力的塑料颗粒制成，从而可以抵消相变体10的热胀冷缩，如PC+ABS工程塑料等。顶盖30可以通过超声波焊接在本体20上，以达到良好的密封效果。塑胶件较容易量产，良品率及一致性较好，从而降低了制造成本。塑胶件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，塑胶件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。

为加强相变蓄热装置壳体的耐压强度，增大本体20的内壁面与相变体10的接触面积，根据相关研究数据发现，所述第一加强部增大的接触面积不低于所述侧壁板或底板水平面积的10％才能有利于降低内壁面的单位面积受力，能够有效提升所述相变蓄热壳体的耐压强度，满足热水器的常规水压需求，参照图1和图2所示，本实施例中，本体20呈柱状设置，以在本体20的内部形成柱状的容置腔23，侧壁板21设有沿其长度方向延伸的多个凸起部41，多个凸起部41可以更有效增大本体的内壁面面积，凸起部41的形状不作具体限定，例如：凸起部41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，侧壁板21设有多个凸起部41从而增大了侧壁板21的内壁面面积。当容置腔23内的压力发生变化时，作用在侧壁板21的内壁面的受力随着接触面积的增大而降低。

为了使相变蓄热装置壳体的强度较为均匀，参照图1和图2所示，在第一实施例中，将本体20设置成圆柱体，圆柱体具有一个侧壁板21并呈均匀的圆弧型，以较好地使容置腔23内部的受力更为均匀。凸起部41具有半圆形截面，其作用在于增大侧壁板21的接触面积，以降低侧壁板21的单位面积受力。多个凸起部41沿侧壁板21的内壁面均匀设置，有利于容置腔23内应力平衡，并使侧壁板21的强度较为均匀。相邻两个凸起部41相切并相连，可以最大化利用容置腔23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3和图4所示，在第二实施例中，本体20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。本体20的侧壁板21具有四个内壁面，以与底板22及顶盖30围合形成容置腔23。侧壁板21上两相邻内壁面交接处设有加强筋50，该加强筋50用于加强内壁面连接处的强度。加强筋50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。为了进一步加强壳体的耐压强度，本实施例中，加强筋50沿侧壁板21两相邻内壁面的交接处法向延伸出凸筋60，以加强侧壁板21的强度。当然，凸筋60沿着该法向延伸的长度越长，加强侧壁板21的耐压强度效果越好。

为了进一步加强相变蓄热装置壳体的耐压强度，参照图5和图6所示，在第三实施例中，在本实施例中，底板22上设有第二加强部70，该第二加强部70可以是凸筋60或网状凸筋71等，以供增大底板22的接触面积的同时增加底板22的强度。增大容置腔23的内壁面与相变体10的接触面积，有利于降低内壁面的单位面积受力。第二加强部70为沿底板22的内壁面凸设的网状凸筋71，以更好地加强底板22的强度。当底板22呈圆形设置时，网状凸筋71可以为绕底板22圆心的多个环状凸筋与经该圆心的多个凸筋相互交错而成，当底板22呈方形或其它形状时，网状凸筋71可以为纵横交错的多个凸筋形成。

为了降低相变蓄热装置壳体耐压，参照图5所示，在本实施例中，顶盖30呈筒状，顶盖30上设有通气口31，该通气口31与容置腔23连通，从而使容置腔23与大气连通。当然，也可以设置通气管使容置腔23与大气相连，设置为通气口31成本更低。通气口31位于顶盖30上与容置腔23连通，使通气口31始终位于相变体10的端面之上，从而使相变体10的端面上浮时不会漫过通气口31，保持通气口31畅通。通气口31可以是一个互通口，也可以是多个单向的连通口，将通气口31设置为一个互通口可以节省成本。相变体10在容置腔23内膨胀或收缩，通气口31令容置腔23内的气压不会升高或降低，从而实现降低相变蓄热装置壳体耐压的目的。

从改善保温的角度出发，参照图7所示，本发明实施例中，本体20外设有隔热件80，用于对相变蓄热装置内的热量进行隔热保温。隔热件80覆盖于本体20的外表面，以阻隔本体20与外界进行热交换，避免壳体内的热量流失，使相变蓄热装置的蓄热效果更佳。

本发明还提出一种相变蓄热装置，该相变蓄热装置包括前述的相变蓄热装置的壳体，该相变蓄热装置的壳体的具体结构参照上述实施例，由于本相变蓄热装置的壳体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的壳体，用于容置相变体，其特征在于，包括：

本体，所述本体包括侧壁板及底板，所述侧壁板与所述底板围合形成容置腔；至少所述侧壁板或所述底板的内壁面上设有用于增大其接触面积的第一加强部；所述第一加强部增大的接触面积不低于所述侧壁板或底板水平面积的10％；

顶盖，所述顶盖封闭所述本体远离所述底板的一端。

2.如权利要求1所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述本体及顶盖为非金属材料，所述非金属材料的熔点高于所述相变体的熔点。

3.如权利要求2所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述本体呈柱状设置，所述第一加强部为沿所述侧壁板的长度延伸方向的多个凸起部。

4.如权利要求3所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述本体设置成圆柱体，所述凸起部具有半圆形的截面，多个所述凸起部沿所述本体的内壁面均匀设置，相邻两所述凸起部相切并相连。

5.如权利要求3所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述本体呈矩形设置，所述侧壁板具有四个内壁面，两相邻所述内壁面的交接处设有加强筋。

6.如权利要求5所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述加强筋沿相邻所述内壁面的交接处法向延伸出条形凸筋。

7.如权利要求2所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述底板上设有第二加强部，所述第二加强部为沿所述底板的内壁面凸设的网状凸筋。

8.如权利要求2至7中任意一项所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述顶盖上设有通气口，所述通气口与所述容置腔连通。

9.如权利要求8所述的相变蓄热装置的壳体，其特征在于，所述本体外设有隔热件，所述隔热件覆盖所述本体。

10.一种相变蓄热装置，其特征在于，所述相变蓄热装置包括如权利要求1至9中任意一项所述的相变蓄热装置的壳体。