CN112648741A - 一种并联式热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及饮用水热交换设备技术领域，具体公开了一种体积小、结构简单成本较低、可实现热量回收、设备使用寿命长且用水安全性较高的并联式热交换器，该并联式热交换器包括第一压板、与第一压板固定连接的第二压板以及设于第一压板与第二压板之间的过水板组，过水板组包括交替层叠并通过金属隔板隔开的多个冷水板及热水板，冷水板上镂空开设有与相邻板围成冷水道的第一孔道，冷水道的两端分别与第一压板上的冷水入口及冷水出口连通；热水板上镂空开设有与相邻板围成热水道的第二孔道，热水道的两端分别与第一压板上的开水入口及温水出口连通；金属隔板上开设有用于贯通间隔设置的冷水道以及贯通间隔设置的热水道的多个通孔。

Description

一种并联式热交换器

技术领域

本发明涉及饮用水热交换设备技术领域，特别是涉及一种并联式热交换器。

背景技术

饮用水热交换机是用于对开水或热水进行降温，以获得温度适中、可以直接饮用的温水的设备，主要通过向两根独立的管道分别通入热水和冷水，由冷热水之间的热量交换来达到热水降温的目的。然而，传统的饮用水热交换机的体积大、造价高且制造难度大，对使用场景以及供水条件要求较高，且无法实现大批量生产；其次，传统的饮用水热交换机是将冷水注入热交换器中，再将由热交换器加热的热水送入冷却塔或冷水箱冷却后循环使用，难以对交换的热量进行回收，不利于环保节能；再者，传统的饮用水热交换机在使用中易出现冷热水串水问题，使得冷水中的杂质或细菌混入热水中，进而威胁用户用水安全；此外，传统的饮用水热交换机多采用串联式连接方式进行冷热水交换，冷热水交换的水道长且水阻较大，使得热交换机出水效率低且影响隔膜泵的使用寿命。

发明内容

基于此，有必要针对体积大、造价高、热量不易回收、设备使用寿命短以及用水安全性不足的技术问题，提供一种体积小、结构简单成本较低、可实现热量回收、设备使用寿命长且用水安全性较高的并联式热交换器。

一种并联式热交换器，该并联式热交换器包括第一压板、与所述第一压板固定连接的第二压板以及设置在所述第一压板与所述第二压板之间并分别与所述第一压板及所述第二压板密封连接的过水板组；

所述第一压板的底部并列开设有用于输出直饮温水的温水出口和用于与外部冷水源连通以接入冷水的冷水入口，所述第一压板的顶部并列开设有用于与外部加热器的出水口连通以接入热水的开水入口和用于与外部加热器的进水口连通的冷水出口；

所述过水板组包括交替层叠设置的多个冷水板及多个热水板，相邻冷水板与热水板之间设置有金属隔板，所述冷水板上镂空开设有第一孔道，所述第一孔道与所述金属隔板或与所述第一压板或与所述第二压板共同形成冷水道，所述冷水道的两端分别与所述冷水入口及所述冷水出口连通；所述热水板上镂空开设有第二孔道，所述第二孔道与所述金属隔板或与所述第一压板或与所述第二压板共同形成热水道，所述热水道的两端分别与所述开水入口及所述温水出口连通；所述金属隔板上开设有用于贯通间隔设置的冷水道的第一通孔及第二通孔，以及用于贯通间隔设置的热水道的第三通孔及第四通孔，所述热水道中热水的热量经由所述金属隔板向所述冷水道中的冷水传导。

在其中一个实施例中，所述第一孔道及所述第二孔道分别呈S型结构、蜗壳状结构或方形螺旋状结构。

在其中一个实施例中，所述冷水板与所述热水板相互对称。

在其中一个实施例中，所述并联式热交换器还包括密封圈，所述密封圈抵设于相邻两片所述金属隔板之间或相邻所述金属隔板与所述第一压板之间或相邻所述金属隔板与所述第二压板之间，所述冷水板或所述热水板嵌设于所述密封圈的内环中，且所述密封圈上开设有分别对应与所述冷水入口及所述冷水出口连通或分别对应与所述开水入口及所述温水出口连通的穿孔。

在其中一个实施例中，所述冷水板的外轮廓或所述热水板的外轮廓分别与所述密封圈的内环轮廓形状相适应。

在其中一个实施例中，所述第一压板、所述第二压板、所述冷水板、所述热水板以及所述金属隔板分别采用304不锈钢或316不锈钢或其它食品级不锈钢或食品级塑胶及硅胶材质制成。

在其中一个实施例中，所述金属隔板上开设有用于嵌设所述冷水板或所述热水板的嵌装位。

在其中一个实施例中，所述第二压板的底部并列开设有与所述冷水道连通的冷水排水口和与所述热水道连通的热水排水口。

在其中一个实施例中，所述第一压板的两边侧以及所述第二压板的两边侧分别设有凸耳，各所述凸耳上开设有用于穿设螺栓的安装孔。

实施本发明的并联式热交换器，仅由两块压板以及设置在两块压板之间的过水板组构成，热交换器整体结构简单，尺寸及体积较小，易于加工且可适用于多种场景中，扩大了热交换器的应用场景及适用范围；用于通入同类水的相邻两个水道的入口和出口分别由金属隔板的通孔连通，实现水道的并联，在制取温水的过程中，仅需将冷水经由第一压板的冷水入口通入，冷水经由多个并联连接的冷水道进入加热器中进行加热，冷水加热后形成的热水由加热器的出水口经第一压板的开水入口通入热水道，由于每块金属隔板的两侧分别通过冷水和热水，在冷热水流动的过程中将发生热量传递，即热水的部分热量经由金属隔板传导至相邻侧的冷水，从而得到降温的温水以便于饮用，冷水在获取该部分热量后升温，这样，冷水道中的水被加热器加热所需的热量减少，如此，在实现热水降温的同时，对该部分热能进行了回收利用，避免了热能浪费问题的发生，实现了环保节能；此外，通过设置金属隔板，可避免冷水与热水之间出现串水问题，从而提升了温水饮用的安全性；此外，通过将水道并联设置，在增大水路流通面积的同时，缩短了入水口与出水口之间的距离，水流阻力较小，有利于提升热交换器的出水效率并延长隔膜泵的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中并联式热交换器一视角下的结构示意图；

图2为图1所示实施例中并联式热交换器的剖面结构示意图；

图3为本发明的一个实施例中第一压板的结构示意图；

图4为本发明的一个实施例中第二压板的结构示意图；

图5为本发明的一个实施例中金属隔板的结构示意图；

图6为本发明的一个实施例中冷水板的结构示意图；

图7为本发明的一个实施例中热水板的结构示意图；

图8为本发明的一个实施例中密封圈的结构示意图；

图9为本发明的一个实施例中冷水板、金属隔板以及密封圈的配合关系图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，本发明提供了一种体积小、结构简单成本较低、可实现热量回收、设备使用寿命长且用水安全性较高的并联式热交换器10，该并联式热交换器10包括第一压板100、与第一压板100固定连接的第二压板200以及设置在第一压板100与第二压板200之间并分别与第一压板100及第二压板200密封连接的过水板组300。其中，过水板组300用于为冷热水提供流通路径，并为冷水与热水之间的热量交换过程提供作业空间，第一压板100以及第二压板200共同用于保护过水板组300并对过水板组300进行挤压定型，且二者还分别用于与过水板组300的两边侧共同形成水道，以便于为冷热水的流动提供密封环境。一实施例中，第一压板100的两边侧以及第二压板200的两边侧分别设有凸耳400，各凸耳400上开设有用于穿设螺栓的安装孔410。这样，在热交换器10的安装过程中，可将螺钉或螺栓穿设安装孔410，通过锁紧螺钉或螺栓，使得第一压板100与第二压板200共同挤压过水板组300，以提升热交换器10结构的稳定性，避免因第一压板100与过水板组300连接处以及第二压板200与过水板组300连接处存在缝隙造成的漏水事故的发生，以提升热交换器10的密封性及可靠性。进一步的，第一压板100的顶部及底部以及第二压板200的顶部及底部同样设置有开设有连接孔位510的凸部500，这样，在热交换器10的安装过程中，可以通过穿设连接孔位510的螺栓将热交换器10固定在外部物体，如墙面或家居设备等的外表面上，避免因人员误碰造成的热交换器10于加热器连接部位松脱问题，以保证热交换器10的可靠使用。

请结合图2与图3，第一压板100的底部并列开设有用于输出直饮温水的温水出口110和用于与外部冷水源连通以接入冷水的冷水入口120，第一压板100的顶部并列开设有与外部加热器的出水口连通以接入热水的开水入口130和用于与外部加热器的进水口连通的冷水出口140，也就是说，在热交换器10的使用过程中，冷热水是由相反方向通入过水板组300的，如此，可以使得冷热水在热交换过程中，过水板组300内不同部位的冷热水热量交换量趋于一致，以便于控制由温水出口110输出的温水水温。进一步的，第一压板100上于各水口位置设置有导管，以降低各水口与外部相应管路的配合难度。

请结合图2、图5-7，过水板组300包括交替层叠设置的多个冷水板310及多个热水板320，可以理解为，相邻两块冷水板310之间设置一块热水板320，相邻两块热水板320之间设置一块冷水板310，相邻冷水板310与热水板320之间设置有金属隔板330，也就是说，冷水板310及热水板320由金属隔板330隔开，以便于通过冷水板310的冷水与通过热水板320的热水进行热量交互。冷水板310上镂空开设有第一孔道311，第一孔道311与金属隔板330或与第一压板100或与第二压板200共同形成冷水道，冷水道的两端分别与冷水入口120及冷水出口140连通；热水板320上镂空开设有第二孔道321，第二孔道321与金属隔板330或与第一压板100或与第二压板200共同形成热水道，热水道的两端分别与开水入口130及温水出口110连通。换言之，对于过水板组300中部的冷水板310或热水板320，冷水道是由冷水板310上的第一孔道311以及与该冷水板310相邻的两块金属隔板330合围形成，热水道是由热水板320上的第二孔道321以及与该热水板320相邻的两块金属隔板330合围形成；而对于过水板组300两边侧的冷水板310或热水板320来说，冷水道是由冷水板310上的第一孔道311、临近该冷水板310的金属隔板330以及第一压板100或第二压板200合围形成，热水道是由热水板320上的第二孔道321、临近该热水板320的金属隔板330以及第一压板100或第二压板200合围形成。

需要说明的是，本实施例的冷水板310、热水板320以及金属隔板330之间是通过第一压板100与第二压板200共同挤压以实现密封连接的，在任一块冷水板310、热水板320或金属隔板330损坏时，可单独取下损坏部件进行更换，或定期拆卸热交换器10并对冷水道及热水道内的杂质进行清洗，以保持饮用水的洁净，从而提升用水的安全性。

金属隔板330上开设有用于贯通间隔设置的冷水道的第一通孔331及第二通孔332，以及用于贯通间隔设置的热水道的第三通孔333及第四通孔334，热水道中热水的热量经由金属隔板330向冷水道中的冷水传导。可以理解为，通过在金属隔板330上开设上述通孔，可以将冷水道的入口与出口分别对应与相邻冷水道的入口与出口连通，将热水道的入口与出口分别对应与相邻热水道的入口与出口连通，从而实现多个冷水道的并联以及多个热水道的并联，在增大冷热水接触和导热面积的同时，缩短了热交换器10的入水口与出水口之间的距离，从而减小了水流阻力。

进一步的，金属隔板330上开设有用于嵌设冷水板310或热水板320的嵌装位335，以实现对冷水板310与热水板320的定位，防止冷水板310及热水板320相对于金属隔板330移位，以降低热交换器10的装配难度，并提升热交换器10结构的稳定性。

请参阅图4，一实施例中，第二压板200的底部并列开设有与冷水道连通的冷水排水口210和与热水道连通的热水排水口220，冷水排水口210与热水排水口220处分别设置有可开合的翻盖。这样，当热交换器10停用后，可打开翻盖，以便于冷水道中的冷水以及热水道中残留的热水排出，避免积留的冷热水为细菌滋生提供生长条件，使得冷水道与热水道在停用后保持干燥，以提升用户饮水的安全性。

一实施例中，第一孔道311及第二孔道321分别呈如图6与图7所示的S型结构，此处的S型结构包括多个S弯，故也可以理解为蛇形结构，第一孔道311及第二孔道321还可以呈蜗壳状结构或方形螺旋状结构。通过将第一孔道311及第二孔道321设计为S型结构、蜗壳状结构或方形螺旋状结构，延长了冷热水的流动通道，即延长了冷热水进行热量交互的时间，从而使得热水中的热能可以更多的传导至冷水中，以提升热交换器10对热水的降温效果。

进一步的，冷水板310与热水板320相互对称，冷水板310与热水板320经铸造、冲压和铣刀加工制得，这样，在热交换器10的零部件加工过程中，可仅生产冷水板310或仅生产热水板320，在装配热交换器10时，可将冷水板310翻转以作为热水板320使用，或将热水板320翻转以作为冷水板310，提升了零部件的通用性，进而降低了热交换器10的生产成本。

请参阅图2、图8与图9，一实施例中，并联式热交换器10还包括密封圈340，密封圈340抵设于相邻两片金属隔板330之间或相邻金属隔板330与第一压板100之间或相邻金属隔板330与第二压板200之间，冷水板310或热水板320嵌设于密封圈340的内环中，且密封圈340上开设有分别对应与冷水入口120及冷水出口140连通或分别对应与开水入口130及温水出口110连通的穿孔341。优选的，冷水板310的外轮廓或热水板320的外轮廓分别与密封圈340的内环轮廓形状相适应，密封圈340采用安全等级较高的PP材料制成。如此，可避免冷水板310或热水板320在密封圈340内产生晃动，进而造成的冷水道与冷水入口120及冷水出口140错位或热水道与开水入口130及温水出口110错位问题的发生，即实现对冷水板310或热水板320的定位，以避免出现串水问题，从而提升热水降温作业的可靠性及饮水安全性。需要说明的是，在冷水板310与热水板320对称的条件下，可以通过将冷水板310或热水板320翻转以嵌入密封圈340的内环，或通过翻转密封圈340以便于安装冷水板310及热水板320，也就是说，密封圈340同样为通用件，用以降低热交换器10的生产成本。

由于在热交换器10的使用过程中，为了提高冷热水的热传导效率，金属隔板330及第一压板100、第二压板200均会直接与冷水和热水接触，冷水板310与冷水接触，热水板320与热水接触，因此需要采用食品级的钢材制作上述板件，以保证饮水的安全性。优选的，第一压板100、第二压板200、冷水板310、热水板320以及金属隔板330分别采用304不锈钢或316不锈钢或其它食品级不锈钢或食品级塑胶及硅胶材质制成。304不锈钢及316不锈钢的耐高温及耐腐蚀性能较好，不易析出有害物质，通过采用304不锈钢或316不锈钢制作第一压板100、第二压板200、冷水板310、热水板320以及金属隔板330，在提升热交换器10机械强度的同时，提高了温水饮用的安全性。

实施本发明的并联式热交换器10，仅由两块压板以及设置在两块压板之间的过水板组300构成，热交换器10整体结构简单，尺寸及体积较小，易于加工且可适用于多种场景中，扩大了热交换器10的应用场景及适用范围；用于通入同类水的相邻两个水道的入口和出口分别由金属隔板330的通孔连通，实现水道的并联，在制取温水的过程中，仅需将冷水经由第一压板100的冷水入口120通入，冷水经由多个并联连接的冷水道进入加热器中进行加热，冷水加热后形成的热水由加热器的出水口经第一压板100的开水入口130通入热水道，由于每块金属隔板330的两侧分别通过冷水和热水，在冷热水流动的过程中将发生热量传递，即热水的部分热量经由金属隔板330传导至相邻侧的冷水，从而得到降温的温水以便于饮用，冷水在获取该部分热量后升温，这样，冷水道中的水被加热器加热所需的热量减少，如此，在实现热水降温的同时，对该部分热能进行了回收利用，避免了热能浪费问题的发生，实现了环保节能；此外，通过设置金属隔板330，可避免冷水与热水之间出现串水问题，从而提升了温水饮用的安全性；此外，通过将水道并联设置，在增大水路流通面积的同时，缩短了入水口与出水口之间的距离，水流阻力较小，有利于提升热交换器10的出水效率并延长隔膜泵的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种并联式热交换器，其特征在于，包括第一压板、与所述第一压板固定连接的第二压板以及设置在所述第一压板与所述第二压板之间并分别与所述第一压板及所述第二压板密封连接的过水板组；

所述第一压板的底部并列开设有用于输出直饮温水的温水出口和用于与外部冷水源连通以接入冷水的冷水入口，所述第一压板的顶部并列开设有用于与外部加热器的出水口连通以接入热水的开水入口和用于与外部加热器的进水口连通的冷水出口；

所述过水板组包括交替层叠设置的多个冷水板及多个热水板，相邻冷水板与热水板之间设置有金属隔板，所述冷水板上镂空开设有第一孔道，所述第一孔道与所述金属隔板或与所述第一压板或与所述第二压板共同形成冷水道，所述冷水道的两端分别与所述冷水入口及所述冷水出口连通；所述热水板上镂空开设有第二孔道，所述第二孔道与所述金属隔板或与所述第一压板或与所述第二压板共同形成热水道，所述热水道的两端分别与所述开水入口及所述温水出口连通；所述金属隔板上开设有用于贯通间隔设置的冷水道的第一通孔及第二通孔，以及用于贯通间隔设置的热水道的第三通孔及第四通孔，所述热水道中热水的热量经由所述金属隔板向所述冷水道中的冷水传导。

2.根据权利要求1所述的并联式热交换器，其特征在于，所述第一孔道及所述第二孔道分别呈S型结构、蜗壳状结构或方形螺旋状结构。

3.根据权利要求2所述的并联式热交换器，其特征在于，所述冷水板与所述热水板相互对称。

4.根据权利要求3所述的并联式热交换器，其特征在于，还包括密封圈，所述密封圈抵设于相邻两片所述金属隔板之间或相邻所述金属隔板与所述第一压板之间或相邻所述金属隔板与所述第二压板之间，所述冷水板或所述热水板嵌设于所述密封圈的内环中，且所述密封圈上开设有分别对应与所述冷水入口及所述冷水出口连通或分别对应与所述开水入口及所述温水出口连通的穿孔。

5.根据权利要求4所述的并联式热交换器，其特征在于，所述冷水板的外轮廓或所述热水板的外轮廓分别与所述密封圈的内环轮廓形状相适应。

6.根据权利要求1至5任一项所述的并联式热交换器，其特征在于，所述第一压板、所述第二压板、所述冷水板、所述热水板以及所述金属隔板分别采用304不锈钢或316不锈钢或其它食品级不锈钢或食品级塑胶及硅胶材质制成。

7.根据权利要求1所述的并联式热交换器，其特征在于，所述金属隔板上开设有用于嵌设所述冷水板或所述热水板的嵌装位。

8.根据权利要求1所述的并联式热交换器，其特征在于，所述第二压板的底部并列开设有与所述冷水道连通的冷水排水口和与所述热水道连通的热水排水口。

9.根据权利要求1所述的并联式热交换器，其特征在于，所述第一压板的两边侧以及所述第二压板的两边侧分别设有凸耳，各所述凸耳上开设有用于穿设螺栓的安装孔。

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