CN111121293B - 相变蓄热的节水自恒温热水供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，包括一安装箱，在安装箱上设有一个进水管和出水管，所述安装箱具有一上冷水区和一下蓄热区，在下蓄热区内填充有相变蓄热材料，热水器加热后的热水经下蓄热区的相变蓄热材料储热后经出水管流出；还包括一个与出水管、上冷水区和下蓄热区相连通的水温控制系统，所述水温控制系统根据设定的温度实现冷水和热水的分离，将从下蓄热区流出的低于设定温度的冷水导流到上冷水区内，高于设定温度的热水通入出水管。本发明得到的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置结构简单、安装方便、无需外接220V插座供电、造价低，且能确保出水管的水始终是热水。

Description

相变蓄热的节水自恒温热水供应装置

技术领域

本发明涉及一种热水供应装置，具体涉及一种相变蓄热的节水自恒温热水供应装置。

背景技术

目前，家用燃气热水器得到非常广泛的使用，但是由于燃气热水器通水后延迟点火、点火后冷水不能快速升温、热水器与用水装置（淋雨喷头、水龙头等）存在一定输送距离等原因，导致燃气热水器启动后，用水装置常有大量冷水产生。特别地，洗澡时，由于人体对水温舒适性的需求，一般要35℃以上的水才可以直接喷洒至身体皮肤上，低于35℃以下的水洗浴舒适性差，一般直接排放，既浪费了热水器热能，也浪费了水资源。

为解决上述问题，中国国家知识产权局公开了专利号为2016102401034的一种节水温控装置，该装置将低温水和高温水引入电热恒温水箱中混合加热后再流出，实现了热水的不间断供应，同时实现节约电能和水资源的效果；利用温控金属片替代常用的温控装置和电控阀门，使温控效果更佳。该装置虽然解决了现有热水器浪费水资源，且恒温效能差的问题，但所使用的温控金属片造价高，容易损坏，且结构复杂。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单、便于安装，且造价低，能实现节水、恒温的一种相变蓄热的节水自恒温热水供应装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，包括一安装箱，在安装箱上设有一个用于与热水器或热水器出水管路相连通的进水管和一个用于与用水装置相联通的出水管，其特征在于，所述安装箱具有一上冷水区和一下蓄热区，在下蓄热区内填充有相变蓄热材料，热水器加热后的热水经下蓄热区的相变蓄热材料储热后经出水管流出；还包括一个与出水管、上冷水区和下蓄热区相连通的水温控制系统，所述水温控制系统根据设定的温度实现冷水和热水的分离，将从下蓄热区流出的低于设定温度的冷水导流到上冷水区内，高于设定温度的热水通入出水管。这样，热水器启动工作后，从热水器及其管路系统出来的水由本发明的进水管进入下蓄热区，水在下蓄热区内流动，流水经相变蓄热材料进行高效大容量蓄热，同时，热水器流经的冷水被导向上冷水区内，再经上冷水区进入到下蓄热区后，通过相变蓄热材料加热热水器及其管路中产生的冷水，实现热水器间歇使用时出水管无冷水流出。同时，所设置的水温控制系统将冷水和热水分离后，能确保冷水不会进入到出水管，确保出水管始终都是热水流出。另外，本申请中的进水管可直接与热水器及其管路连接，出水管直接与用水装置连接，安装操作方便，非常适合既有燃气热水器系统改造，且改造方便、成本低。

进一步的，所述水温控制系统包括与下蓄热区出口和出水管相联通的热水出水管路以及一个与热水出水管路和上冷水区相联通的冷水管路；在热水出水管路上间隔安装有一常闭温控开关和常开电磁阀，在冷水管路上设有一常闭电磁阀，所述常开电磁阀和常闭电磁阀分别与外接电源电连接，通过外接电源供电，常开电磁阀和常闭电磁阀并联后与常闭温控开关串联；当从下蓄热区流出的水温低于设定温度时，常闭温控开关所在电路接通，常闭电磁阀开启，常开电磁阀关闭，水流经常闭电磁阀进入上冷水区，当下蓄热区流出的水温高于设定温度时，常闭温控开关断开，常闭电磁阀关闭，常开电磁阀开启，水流从热水出口流出。这样，通过常闭温控开关、常开电磁阀、常闭电磁阀的组合，即可实现冷水和热水的分离，使得使用过程中，冷水一直被贮存在上冷水区内，进入出水管的水始终都是热水，确保了恒温性能。同时，水温控制系统设置在安装箱外侧，便于检修和更换，同时，各装置没有侵泡在水中，能够有效增加其使用寿命。

进一步的，所述水温控制系统还包括一设置在安装箱一侧、上冷水区下端的水位开关和一个置于上冷水区内的潜水泵，在热水出水管路上还设有一第二水流开关，在潜水泵的出水管设有一个与下蓄热区相联通的导水管；所述外接电源、第二水流开关、水位开关和潜水泵依次串联，当水位高于水位开关所在安装高度时，电路接通，潜水泵启动，上冷水区内的冷水经导水管进入下蓄热区内，当水位低于水位开关所在安装高度或第二水流开关内没有水流时，电路断开，潜水泵断电，导水管水停止向下蓄热区内流动。这样，通过第一水流开关和水位开关控制潜水泵的启停，保证潜水泵自动、安全、可靠的启动与停止，由此实现水温控制系统的自动化程度，并在水位过高后，将上冷水区内的水导向下蓄热区内，对水进行加热，从而避免冷水从出水管流向用水装置。

进一步的，所述外接电源为电池，所述电池设置在安装箱外。这样，通过电池供电，从而无需外接220V供电，节省了成本，避免了用电安全隐患，同时通过电池供电，能够避免前期安装时，没有预留多余插线孔的现象。

进一步的，在导水管上安装有一调节阀门和止回阀。这样，潜水泵与调节阀门和止回阀配合后，通过调节阀门，控制冷水出水量，调节冷热水混合比例，使得冷水缓慢的与下蓄热区混合，由于进入下蓄热区的冷水量较少，且冷水进入下蓄热区后将被相变材料加热，在热水使用过程中，水温无明显变化，同时还能保证用水结束后，上冷水区中没有过多冷水。另外，止回阀的设置，可防止热水器刚启动后经进水管流入的冷水从下蓄热区流向上冷水区。

进一步的，在下蓄热区内间隔设有多个挡水板，所述挡水板呈竖向设置，且纵向高度小于下蓄热区的纵向高度，挡水板将下蓄热区分割成一个蛇形流水通道，所述相变蓄热材料填满蛇形流水通道。这样，通过挡水板，使得水在相变蓄热区内蛇形流动，与相变材料充分接触换热，增加了换热的路径长度，有效节省相变材料的用量。

进一步的，所述上冷水区为一个上端呈开口状的箱体。这样，冷水可与大气接触，避免在封闭环境中潜水泵不能正常从上冷水区吸水送入下蓄热区，同时，还可便于潜水泵的维护和观测上冷水区内的水位。

进一步的，在上冷水区上可拆卸安装有多个围水框。这样，根据热水器及其管路的冷水出水量，安装箱高度可逐层叠加或逐层拆卸，快速方便的实现水箱容积的增加或减少。

进一步的，在进水管靠近下蓄热区处还设有一第一水流开关，所述第一水流开关与电池电连接。这样，通过第一水流开关自动控制电池是否供电，当使用开启热水器时，热水器出水进入第一水流开关，第一水流开关所在电路闭合，电池供电，当热水器停止工作后，无水流进入第一水流开关，电路断开，电池不供电，从而实现电池的节能运行。

进一步的，所述相变蓄热材料为相变温度33~40℃的有机相变材料或无机相变材料，在相变蓄热材料内设有高导热性能材料。这样，能够增加相变蓄热材料蓄热效果和快速加热冷水的效果，使得在冷水快速通过下蓄热区的过程中被迅速加热升温，保证出水口热水恒温；同时，人体体验的最佳温度为35℃左右，将相变材料的相变温度设置在该区间后，能确保出水管流出的热水温度始终在35℃左右，有效提升了使用者的使用体验感。

附图说明

图1为实施例中节水自恒温热水供应装置的安装结构示意图。

图中：第一水流开关1、电池2、第二水流开关3、常开电磁阀4、常闭型温控开关5、常闭电磁阀6、水位开关7、微型潜水泵8、止回阀9、相变材料10、安装箱11、挡水板12、下蓄热区13、上冷水区14、调节阀门15、进水管16、出水管17、下蓄热区出口18、隔板19。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图所示，本实施例提供的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，包括一安装箱11，在安装箱11上设有一个用于与热水器或热水器出水管路相连通的进水管16和一个用于与用水装置相联通的出水管17；在安装箱内设有一上冷水区14和下蓄热区13，在下蓄热区13内填充有相变蓄热材料10，热水器加热后的热水经下蓄热区13的相变蓄热材料10储热后经出水管17流出；还包括一个与出水管17、上冷水区14和下蓄热区13相连通的水温控制系统，所述水温控制系统根据设定的温度实现冷水和热水的分离，并将热水器启动初期流出的冷水导流到上冷水区14内，同时通过潜水泵将上冷水区内14的冷水引入下蓄热区，再经下蓄热区13的相变蓄热材料释放热量后对冷水加热后将高于设定高温度的热水通过出水管流出，保证出水管流出的水始终为热水。

具体的，在安装箱中部设有一呈水平设置的隔板19，所述上冷水区14和下蓄热区13通过隔板19分区。

本实施例中的隔板19和安装箱11为加厚塑料制品，可承压0.5MPa以上。安装箱11外表面可采用保温材料包裹，冷水区14的外壳11外表面可不保温。

本实施例中的水温控制系统通过一个设置在安装箱11外的电池2供电。电池为12V直流电池，容量大于2000mAh，还可采用充电循环使用型或不可充电一次使用型电池。在安装箱11下端安装有一电池架，所述电池通过紧固件固定在电池架内。

具体的，上述水温控制系统包括与下蓄热区出口18和出水管17相联通的热水出水管路、一个与热水出水管路和上冷水区相联通的冷水管路、设置在安装箱11一侧、上冷水区14下端的水位开关7和一个置于上冷水区14内、隔板19上的潜水泵8；在热水出水管路上间隔安装有一常闭温控开关5、常开电磁阀4和一个第二水流开关3，在冷水管路上设有一常闭电磁阀6，所述常开电磁阀4和常闭电磁阀6分别与电池2电连接，通过电池2供电，常开电磁阀4和常闭电磁阀6并联后与常闭温控开关5串联；当从下蓄热区13流出的水温低于设定温度时（具体实施时，具体设定温度为26-40℃，最佳为35℃），常闭温控开关5所在电路接通，常闭电磁阀6开启，常开电磁阀4关闭，水流经常闭电磁阀6进入上冷水区14，当下蓄热区13流出的水温高于设定温度时（具体实施时，具体设定温度为26-40℃，最佳为35℃），常闭温控开关5断开，常闭电磁阀6关闭，常开电磁阀4开启，水流从热水出口17流出；在潜水泵8的出水管设有一个与下蓄热区相联通的导水管，在导水管上安装有一调节阀门15和止回阀9；所述电池2、第二水流开关3、水位开关7和潜水泵8依次串联，当水位高于水位开关7所在安装高度时，电路接通，潜水泵8启动，上冷水区内14的冷水经导水管进入下蓄热区13内并经过相变蓄热材料加热，当水位低于水位开关7所在安装高度或第二水流开关3内没有水流时，电路断开，潜水泵8断电，导水管水停止向下蓄热区内流动。

在下蓄热区13内间隔设有多个挡水板12，所述挡水板12呈竖向设置，且纵向高度小于下蓄热区的纵向高度，挡水板12将下蓄热区13分割成一个蛇形流水通道，所述相变蓄热材料10填满蛇形流水通道。

所述上冷水区14为一个上端呈开口状的箱体，在上冷水区14上可拆卸安装有多个围水框。在实施时，所述上冷水区还可采用透明材质制成，或在上冷水区上设有一个透明的水位观测窗。另外，为了防止杂质进入上冷水区，在上冷水区顶部还设有至少一层滤网，所述滤网可拆卸地安装在上冷水区内。

在进水管16靠近下蓄热区13处还设有一第一水流开关1，所述第一水流开关1与电池2电连接。

具体的，所述相变蓄热材料10为相变温度33~40℃的有机相变材料或无机相变材料，在相变蓄热材料内设有高导热性能材料，相变材料的封装形式可以为圆形、圆环形、椭圆型、圆柱型等各种形状。无机相变材料为主要成分含Na₂HPO₄·10H₂O、Na₂SO₄·10H₂O等的相变材料，有机相变材料为主要成分含二十烷、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸甲酯等的相变材料。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，包括一安装箱（11），在安装箱（11）上设有一个用于与热水器或热水器出水管路相连通的进水管（16）和一个用于与用水装置相联通的出水管（17），其特征在于，所述安装箱具有一上冷水区（14）和一下蓄热区（13），在下蓄热区（13）内填充有相变蓄热材料（10），热水器加热后的热水经下蓄热区（13）的相变蓄热材料（10）储热后经出水管（17）流出；还包括一个与出水管（17）、上冷水区（14）和下蓄热区（13）相连通的水温控制系统，所述水温控制系统根据设定的温度实现冷水和热水的分离，将从下蓄热区（13）流出的低于设定温度的冷水导流到上冷水区内，高于设定温度的热水通入出水管（17）；所述水温控制系统包括与下蓄热区出口（18）和出水管（17）相联通的热水出水管路、一个与热水出水管路和上冷水区相联通的冷水管路、在安装箱（11）一侧、上冷水区（14）下端的水位开关（7）和一个置于上冷水区（14）内的潜水泵（8）；在热水出水管路上间隔安装有一常闭温控开关（5）和常开电磁阀（4），在冷水管路上设有一常闭电磁阀（6），所述常开电磁阀（4）和常闭电磁阀（6）分别与外接电源电连接，通过外接电源供电，常开电磁阀（4）和常闭电磁阀（6）并联后与常闭温控开关（5）串联；当从下蓄热区（13）流出的水温低于设定温度时，常闭温控开关（5）所在电路接通，常闭电磁阀（6）开启，常开电磁阀（4）关闭，水流经常闭电磁阀（6）进入上冷水区（14），当下蓄热区（13）流出的水温高于设定温度时，常闭温控开关（5）断开，常闭电磁阀（6）关闭，常开电磁阀（4）开启，水流从热水出口（17）流出；在热水出水管路上还设有一第二水流开关（3），在潜水泵（8）的出水管设有一个与下蓄热区相联通的导水管；所述外接电源（2）、第二水流开关（3）、水位开关（7）和潜水泵（8）依次串联，当水位高于水位开关（7）所在安装高度时，电路接通，潜水泵（8）启动，上冷水区内（14）的冷水经导水管进入下蓄热区（13）内并经过相变蓄热材料加热，当水位低于水位开关（7）所在安装高度或第二水流开关（3）内没有水流时，电路断开，潜水泵（8）断电，导水管水停止向下蓄热区内流动。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，其特征在于，所述外接电源（2）为电池，所述电池设置在安装箱外。

3.根据权利要求1或2所述的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，其特征在于，在导水管上安装有一调节阀门（15）和止回阀（9）。

4.根据权利要求3所述的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，其特征在于，在下蓄热区（13）内间隔设有多个挡水板（12），所述挡水板（12）呈竖向设置，且纵向高度小于下蓄热区的纵向高度，挡水板（12）将下蓄热区（13）分割成一个蛇形流水通道，所述相变蓄热材料（10）填满蛇形流水通道。

5.根据权利要求1或2或4的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，其特征在于，所述上冷水区（14）为一个上端呈开口状的箱体。

6.根据权利要求5所述的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，其特征在于，在上冷水区（14）上可拆卸安装有多个围水框。

7.根据权利要求1或2或4或6所述的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，其特征在于，在进水管（16）靠近下蓄热区（13）处还设有一第一水流开关（1），所述第一水流开关（1）与电池（2）电连接。

8.根据权利要求1或2或4或6的相变蓄热的节水自恒温热水供应装置，其特征在于，所述相变蓄热材料（10）为相变温度33~40℃的有机相变材料或无机相变材料，在相变蓄热材料内设有高导热性能材料。

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