CN113739416A - 一种热泵开水设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热泵开水设备，包括压缩机、节流阀、蒸发器和换热装置；所述换热装置包括壳体和水管，所述壳体的顶壁具有输入口，壳体的底壁具有输出口，壳体内设置多块隔热板，多块隔热板纵向分布将壳体内腔划分为多个空腔，水管的输入端和输出端均穿过壳体，水管穿过隔热板，隔热板上开有供冷媒通过的通孔，每个空腔内均具有水管，相同长度的空腔时，从输入口指向输出口的方向上，在不同空腔的水管内，容纳的水流体积总量逐渐增加，水流方向与冷媒流动方向相反；本装置可以提高能源的转化率，使得能源的利用率更高。
Description
技术领域
本发明涉及供热设备技术领域，具体涉及一种热泵开水设备。
背景技术
能源,已成为全球关注的焦点。在我国，能源的使用已经被提到关乎国家生存发展的战略高度，在能源危机日益成为人们关注热点的今天，如何提高能源的使用率以成为至关重要的问题。
传动的热泵开水设备换热效率低，导致能源浪费。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种热泵开水设备，以提高能源的转化率，使得能源的利用率更高。
一种热泵开水设备，包括压缩机、节流阀、蒸发器和换热装置；
所述换热装置包括壳体和水管，所述壳体的顶壁具有输入口，壳体的底壁具有输出口，壳体内设置多块隔热板，多块隔热板纵向分布将壳体内腔划分为多个空腔，水管的输入端和输出端均穿过壳体，水管穿过隔热板，隔热板上开有供冷媒通过的通孔，每个空腔内均具有水管，相同长度的空腔时，从输入口指向输出口的方向上，在不同空腔的水管内，容纳的水流体积总量逐渐增加，水流方向与冷媒流动方向相反；
所述压缩机的输出端与壳体上的输入口连接，壳体上的输出口与节流阀的输入端连接，节流阀的输出端与蒸发器的输入端连接，蒸发器的输出端与压缩机的输入端连接。
优选地，还包括分流设备，所述分流设备包括两端封闭的分流管，所述分流管右侧壁开有进水孔，进水孔与水管的输出端连接，分流管的底壁开设多个出水孔，多个出水孔沿左右方向分布，每个出水孔处均连接有出水管，每根出水管上均连接有汇水管；
相邻两个出水孔之间设置有阻挡板，阻挡板将分流管的管道全部封闭，阻挡板贯穿分流管的顶壁，阻挡板与分流管的顶壁滑动密封连接，阻挡板的顶壁连接有第一齿条，分流管上连接有固定板，固定板的侧壁连接有多个第一电机，第一电机的输出轴上连接有第一齿轮，第一齿轮与第一齿条啮合，第一齿轮与第一齿条一一对应；
位于最左端出水管右侧的出水管上均滑动设置有第一阻挡板，第一阻挡板贯穿出水管的左壁，第一阻挡板能够将出水管的管道全部封闭，第一阻挡板位于汇水管上方，第一阻挡板上连接有第二齿条，第二齿条水平设置，分流管上连接有多块安装板，每块安装板上均转动设置有第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合，第一齿条通过连接杆组件连接有第三齿条，第三齿条竖直设置，第三齿条与第二齿轮啮合，第一齿条、第二齿条、第三齿条、第二齿轮一一对应。
优选地，所述水管呈螺纹形状设置，从输入口指向输出口的方向上，水管在不同空腔内的环绕圈数逐渐增加。
优选地，多个空腔的长度一致。
优选地，所述隔热板设置为两块，两块隔热板将壳体内腔划分前腔、中腔和后腔。
优选地，前腔容纳的水流体积总量小于前腔容纳的冷媒体积总量，中腔容纳的水流体积总量等于中腔容纳的冷媒体积总量，后腔容纳的水流体积总量大于后腔容纳的冷媒体积总量。
优选地，还包括固定柱，固定柱穿过隔热板，水管缠绕在固定柱上。
优选地，所述固定柱呈两端封闭的管状结构。
本发明的有益效果体现在：本技术方案中将壳体的内腔划分为前腔、中腔和后腔，后腔进行换热时，大量的水和少量的低温冷媒进行热交换，水流能够对低温冷媒的余热进行充分吸收，使冷媒的热量得到充分利用，热量的转化率达到最佳，中腔换热时，使用中等量的水和中等量的中温冷媒来进行热交换，前腔换热时水量小，冷媒量大，大量的高温冷媒和少量的水进行热交换，高温冷媒能够迅速将水提升到最高温度，这样保证换热之后的水流温度达到最高，如此既能够保证热能的转化率达到最佳，也能够保证水流出水的温度达到最高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明中换热装置的主视剖面图；
图3为本发明中分流设备的主视剖面图。
附图中，附图中，1-壳体，2-固定柱，3-水管，4-隔热板，5-压缩机，6-节流阀，7-蒸发器，801-分流管，802-进水孔，803-出水孔，804-出水管，805-汇水管，806-阻挡板，807-第一齿条，808-固定板，809-第一电机，810-第一齿轮，814-第一阻挡板，815-第二齿条，816-安装板，817-第二齿轮，818-第三齿条。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
如图1-图2所示，本实施例中提供了一种热泵开水设备，包括压缩机5、节流阀6、蒸发器7和换热装置；
所述换热装置包括壳体1和水管3，所述壳体1的顶壁具有输入口，壳体1的底壁具有输出口，壳体1内设置多块隔热板4，多块隔热板4纵向分布将壳体1内腔划分为多个空腔，水管3的输入端和输出端均穿过壳体1，水管3穿过隔热板4，隔热板4上开有供冷媒通过的通孔，每个空腔内均具有水管3，相同长度的空腔时，从输入口指向输出口的方向上，在不同空腔的水管3内，容纳的水流体积总量逐渐增加，水流方向与冷媒流动方向相反；
所述压缩机5的输出端与壳体1上的输入口连接，壳体1上的输出口与节流阀6的输入端连接，节流阀6的输出端与蒸发器7的输入端连接，蒸发器7的输出端与压缩机5的输入端连接。
本实施例中压缩机5将冷媒从低温低压气体转化为高温高压气体输入至换热装置内，节流阀6进行温降将进入的气体转化成液体，蒸发器7将液体气化为低温低压气体输入至压缩机5，如此实现冷媒的循环。
本实施例中所述隔热板4设置为两块，两块隔热板4将壳体1内腔划分前腔、中腔和后腔。本实施例中前腔、中腔和后腔的长度一致。
本实施例中前腔容纳的水流体积总量小于前腔容纳的冷媒体积总量，中腔容纳的水流体积总量等于中腔容纳的冷媒体积总量，后腔容纳的水流体积总量大于后腔容纳的冷媒体积总量,这样换热之后的温度能够达到最高。
高温冷媒从壳体1的输入口进入，从输出口流出，水流依次经过后腔、中腔、前腔，冷媒和水流的流向相反，在后腔进行换热时，此时水量大、冷媒相对较少，大量的冷水和少量的低温冷媒进行热交换，水流能够对低温冷媒的余热进行充分吸收，使冷媒的热量得到充分利用，热量的转化率达到最佳，后腔将冷水转化为低温度水；
在中腔进行换热时，使用中等量的低温水和中等量的中温冷媒来进行热交换，中腔为过渡腔，换热过程保证水温上升的温度和冷媒热量的转化率，中腔将低温度水转化为中温度水；
前腔进行换热时，水量小，冷媒量大，使用大量的高温冷媒和少量的中温度水进行热交换，高温冷媒能够迅速将水提升到最高温度，这样保证换热之后的水流的温度达到最高，如此既能够保证热能的转化率达到最佳，也能够保证水流出水的温度达到最高。
此外传统的换热装置高温冷媒直接与低温水进行换热，低温水加热时间长，但是高温冷媒和水的换热时间有限，所以导致换热效率低，能源转化率低。
本实施例中后腔使用低温的热换低温的水，中腔使用中温的热换中温度的水，前腔使用高温的热换高温度的水，水和冷媒分别在后腔、中腔和前腔内的温差小，换热快，因此换热效率高，转化率高。
本实施例中所述水管3呈螺纹形状设置，从输入口指向输出口的方向上，水管在不同空腔内的环绕圈数逐渐增加，从而实现从输入口指向输出口的方向上，在不同空腔的水管3内，容纳的水流体积总量逐渐增加。
本实施例中还包括固定柱2，固定柱2穿过隔热板4，水管3缠绕在固定柱2上，所述固定柱2呈两端封闭的管状结构。本实施例中设置固定柱2对水管3进行固定，使水管3更稳定，使用时间更长，固定柱2呈空心状，可以减少装置的整体重量。
实施例2
如图3所示，本实施例在实施例1的基础上进行了进一步限定，本实施例中还包括分流设备，所述分流设备包括两端封闭的分流管801，所述分流管801右侧壁开有进水孔802，进水孔802与水管3的输出端连接，分流管801的底壁开设多个出水孔803，多个出水孔803沿左右方向分布，每个出水孔803处均连接有出水管804，每根出水管804上均连接有汇水管805；
相邻两个出水孔803之间设置有阻挡板806，阻挡板806将分流管801的管道全部封闭，阻挡板806贯穿分流管801的顶壁，阻挡板806与分流管801的顶壁滑动密封连接，阻挡板806的顶壁连接有第一齿条807，分流管801上连接有固定板808，固定板808的侧壁连接有多个第一电机809，第一电机809的输出轴上连接有第一齿轮810，第一齿轮810与第一齿条807啮合，第一齿轮810与第一齿条807一一对应；
位于最左端出水管804右侧的出水管804上均滑动设置有第一阻挡板814，第一阻挡板814贯穿出水管804的左壁，第一阻挡板814能够将出水管804的管道全部封闭，第一阻挡板814位于汇水管805上方，第一阻挡板814上连接有第二齿条815，第二齿条815水平设置，分流管801上连接有多块安装板816，每块安装板816上均转动设置有第二齿轮817，第二齿轮817与第二齿条815啮合，第一齿条807通过连接杆组件连接有第三齿条818，第三齿条818竖直设置，第三齿条818与第二齿轮817啮合，第一齿条807、第二齿条815、第三齿条818、第二齿轮817一一对应。
传统的热泵开水设备水在换热装置内换热后，只能输出特定温度的水，无法满足不同温度水使用的需求。本实施例中设置分流管801，分流管801上的进水孔802与水管3的输出端连接，分流管801上开设多个出水孔803，并在分流管801内设置多块阻挡板806，以及在最左端出水管804右侧的出水管804上设置第一阻挡板814，每根出水管804上均连接汇水管805，使用时，热水从进水孔802进入，然后根据情况打开和关闭阻挡板806及相应的第一阻挡板814，控制水从不同的出水管804排出，设置汇水管805的水量不同，这样即可输出不同温度的水。
一般要实现这个目的，控制不同出水管804的打开和关闭，采用的方式是在每根出水管804以及分流管801与出水管804的分叉口设置电磁阀，通过多个电磁阀的协同控制配合实现不同出水管804的打开和关闭，这种方式首先电磁阀成本很高，并且需要配合复杂的控制系统成本更高，电控系统越多，越容易出现损坏，电磁阀损坏之后不易修理等各种问题，如果仅仅在出水管804上设置电磁阀，则水流会进入全部分流管801内，这样在只需要最右侧的出水管804出水时，会导致热水在最右侧出水管804左侧的分流管801内大量的散热，导致热量的大量浪费。
以出水孔803设置三个举例说明，通过阻挡板806、第一齿条807、固定板808、第一电机809、第一齿轮810、第一阻挡板814、第二齿条815、安装板816、第二齿轮817、第三齿条818的协同配合。具体工作原理如下，初始状态时，所有阻挡板806均将分流管801的管道全部封闭，此时所有第一阻挡板814均将出水管804的管道全部打开，在第一电机809不启动的情况下，水流从最右侧的出水管804流出；当需要使水流中中间的出水管804流出时，此时右侧的第一电机809启动，带动对应的第一齿轮810转动，进而带动与之啮合的第一齿条815向上运动，带动对应的阻挡板806向上运动，将该处的分流管801通道打开，与此同时第一齿条815通过连接杆组件带动对应的第三齿条818向上运动，带动对应的第二齿轮817转动，进而带动对应的第二齿条815向右侧运动，再带动对应的第一阻挡板814向右侧运动，将出水管804的通道封闭，此时水流从中间的出水管804流出。
当需要从左侧的出水管804流出时，再启动左侧的第一电机809，原理同上，此时左侧的第一电机809启动，使得左侧的阻挡板806将该处的分流管801通道打开，并使中间的出水管804上的第一阻挡板814将其通道封闭，如此水流从左侧的出水管804流出，这样第一电机809设置在外部，损坏也方便维修，第一电机809只需要很小功率即可，成本低，控制只需要控制第一电机809即可，控制简单，并且在出水管804上不需要设置电磁阀，成本进一步降低。
这样出水管804为n根，设置n-1个第一电机809即可，不需要像传统的装置一样，需要设置2(n-1)个电磁阀，这样降低电磁阀的数量，减少生产成本，同时第一电机809设置于外部，便于进行维修，在使用时，右侧的出水管804出水时，水流不会充满分流管801，使得水散热力度小，配合换热装置的结构，使得能源的利用率达到最高。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种热泵开水设备，其特征在于，包括压缩机(5)、节流阀(6)、蒸发器(7)和换热装置；
所述换热装置包括壳体(1)和水管(3)，所述壳体(1)的顶壁具有输入口，壳体(1)的底壁具有输出口，壳体(1)内设置多块隔热板(4)，多块隔热板(4)纵向分布将壳体(1)内腔划分为多个空腔，水管(3)的输入端和输出端均穿过壳体(1)，水管(3)穿过隔热板(4)，隔热板(4)上开有供冷媒通过的通孔，每个空腔内均具有水管(3)，相同长度的空腔时，从输入口指向输出口的方向上，在不同空腔的水管(3)内，容纳的水流体积总量逐渐增加，水流方向与冷媒流动方向相反；
所述压缩机(5)的输出端与壳体(1)上的输入口连接，壳体(1)上的输出口与节流阀(6)的输入端连接，节流阀(6)的输出端与蒸发器(7)的输入端连接，蒸发器(7)的输出端与压缩机(5)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种热泵开水设备，其特征在于，还包括分流设备，所述分流设备包括两端封闭的分流管(801)，所述分流管(801)右侧壁开有进水孔(802)，进水孔(802)与水管(3)的输出端连接，分流管(801)的底壁开设多个出水孔(803)，多个出水孔(803)沿左右方向分布，每个出水孔(803)处均连接有出水管(804)，每根出水管(804)上均连接有汇水管(805)；
相邻两个出水孔(803)之间设置有阻挡板(806)，阻挡板(806)将分流管(801)的管道全部封闭，阻挡板(806)贯穿分流管(801)的顶壁，阻挡板(806)与分流管(801)的顶壁滑动密封连接，阻挡板(806)的顶壁连接有第一齿条(807)，分流管(801)上连接有固定板(808)，固定板(808)的侧壁连接有多个第一电机(809)，第一电机(809)的输出轴上连接有第一齿轮(810)，第一齿轮(810)与第一齿条(807)啮合，第一齿轮(810)与第一齿条(807)一一对应；
位于最左端出水管(804)右侧的出水管(804)上均滑动设置有第一阻挡板(814)，第一阻挡板(814)贯穿出水管(804)的左壁，第一阻挡板(814)能够将出水管(804)的管道全部封闭，第一阻挡板(814)位于汇水管(805)上方，第一阻挡板(814)上连接有第二齿条(815)，第二齿条(815)水平设置，分流管(801)上连接有多块安装板(816)，每块安装板(816)上均转动设置有第二齿轮(817)，第二齿轮(817)与第二齿条(815)啮合，第一齿条(807)通过连接杆组件连接有第三齿条(818)，第三齿条(818)竖直设置，第三齿条(818)与第二齿轮(817)啮合，第一齿条(807)、第二齿条(815)、第三齿条(818)、第二齿轮(817)一一对应。
3.根据权利要求1所述的一种热泵开水设备，其特征在于，所述水管(3)呈螺纹形状设置，从输入口指向输出口的方向上，水管在不同空腔内的环绕圈数逐渐增加。
4.根据权利要求1所述的一种热泵开水设备，其特征在于，多个空腔的长度一致。
5.根据权利要求1所述的一种热泵开水设备，其特征在于，所述隔热板(4)设置为两块，两块隔热板(4)将壳体(1)内腔划分前腔、中腔和后腔。
6.根据权利要求5所述的一种热泵开水设备，其特征在于，前腔容纳的水流体积总量小于前腔容纳的冷媒体积总量，中腔容纳的水流体积总量等于中腔容纳的冷媒体积总量，后腔容纳的水流体积总量大于后腔容纳的冷媒体积总量。
7.根据权利要求3所述的一种换热装置，其特征在于，还包括固定柱(2)，固定柱(2)穿过隔热板(4)，水管(3)缠绕在固定柱(2)上。
8.根据权利要求7所述的一种热泵开水设备，其特征在于，所述固定柱(2)呈两端封闭的管状结构。
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