CN117588965A - 一种换热装置、密封结构、水龙头及饮水设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及饮水设备技术领域，公开了一种换热装置、密封结构、水龙头及饮水设备，换热装置包括U型水管和具有至少一组贯穿通道的热交换主体，U型水管沿每组贯穿通道的轴向插接嵌套于贯穿通道内，贯穿通道壁面与作为熟水流道的U型水管之间形成冷水流道。通过将U型水管直接插接嵌套在热交换主体的贯穿通道内，冷水流道为直管流道，U型水管也只有一个弯折段，且冷热水管不存在盘绕，从而减少了换热装置的体积，得以将换热装置集成到即热水龙头内，占用饮水设备的空间小，使整机体积小型化，采用其的饮水设备占用的厨下空间也减少。

Description

一种换热装置、密封结构、水龙头及饮水设备

技术领域

本发明涉及饮水设备技术领域，具体涉及一种换热装置、密封结构、水龙头及饮水设备。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对饮水设备出水嘴供应的开水水温的要求变得多样化。一些即热式饮水机具有多段温度控制功能，可以设定不同的出水温度，例如某款即热式饮水机可以设定40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃等常温段。

在饮水设备中，热交换器是用来进行热能交换的部件，它可以让冷水管和热水管之间的热能进行交换，从而实现按设定的出水温度供水。饮水设备的设计会考虑到热交换器的性能和效率，以及水流在设备中的流动路径和方式。以净热一体净水机为例，一般来说，为了满足特定的设计要求或限制条件，需要对热交换器的冷热水管进行弯折盘绕。

然而，弯折和盘绕冷、热水管会导致热交换器占用饮水设备的空间大，使得整机体积增大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种换热装置、密封结构、水龙头及饮水设备，以解决弯折和盘绕冷热水管会导致热交换器占用饮水设备的空间大，使整机体积增大的问题。

第一方面，本发明提供了一种换热装置，包括：

热交换主体，具有至少一组贯穿通道；

U型水管，所述U型水管沿每组所述贯穿通道的轴向插接嵌套于所述贯穿通道内，所述贯穿通道的壁面与作为熟水流道的所述U型水管之间形成冷水流道。

有益效果：通过将所述U型水管直接插接嵌套在所述热交换主体的所述贯穿通道内，所述贯穿通道壁面与所述U型水管之间形成的冷水流道为直管流道，而且作为熟水流道的每根所述U型水管也只有一个弯折段，冷、热流道不存在盘绕，从而实现快速热交换的同时，减少了换热装置的体积，得以将换热装置集成到即热水龙头内，占用饮水设备的空间小，使得整机体积小型化，采用其的净热一体机占用的厨下空间大大减少。

在一种可选的实施方式中，多组所述贯穿通道沿所述换热装置的周向并排环设形成所述热交换主体。

有益效果：多组所述贯穿通道沿所述换热装置的周向并排环设形成了所述热交换主体，结构紧凑，而且也便于与水龙头的加热体、上水路板和下水路板进行集成设计，最大限度地节省空间。

在一种可选的实施方式中，每相邻两组所述贯穿通道之间均设置有适于连通所有所述贯穿通道的连接槽。

有益效果：每相邻两组所述贯穿通道之间均设置连接槽，将所述贯穿通道进行连通，简单结构实现了避免冷水管的弯折和盘绕的问题。

在一种可选的实施方式中，所有所述U型水管的管口朝向一致且串接连通。

有益效果：与蛇形弯折的方式相比，将所有所述U型水管的管口设置为朝向一致的，并相串联，减少弯折数量，减少水流的阻力，降低能量损耗，而且避免影响热能交换的效率。

在一种可选的实施方式中，所有所述管口均高于所述贯穿通道的顶端。

有益效果：U型水管的管口高于贯穿通道的顶端，便于设置密封件分隔密封熟水流道和冷水流道，保证可靠换热。

在一种可选的实施方式中，所述U型水管为波纹管。

有益效果：所述U型水管采用波纹管成型，具有弹性，且耐冲击、耐压，延长了其使用寿命。

第二方面，本发明还提供了一种密封结构，用于以上任一项所述的换热装置，密封结构包括密封圈，所述密封圈适于隔离所述换热装置的熟水流道和冷水流道。

有益效果：采用所述密封圈对所述换热装置的熟水流道和冷水流道进行隔离，保证两个流道之间的密封性能，所述换热装置能够可靠换热。

在一种可选的实施方式中，所述密封圈为环形，并套接于所述U型水管的管口处。

有益效果：环形的所述密封圈套设在所述U型水管的管口处，对所述U型水管和冷水流道之间的通路进行封闭，结构简单，维护方便。

在一种可选的实施方式中，所述密封圈的内径小于所述U型水管的外径，所述密封圈采用弹性材料制成。

有益效果：所述密封圈的内径小于所述U型水管的外径，防止密封圈从所述U型水管上脱落，连接可靠性高；弹性的所述密封圈便于套设在所述U型水管上，而且也不容易脱落。

第三方面，本发明还提供了一种水龙头，包括加热体、上水路板、下水路板、以上任一项所述的换热装置以及以上任一项所述的密封结构。

有益效果：由于本发明的水龙头包括了本发明的换热装置，通过将所述U型水管直接插接嵌套在所述热交换主体的所述贯穿通道内，由于作为换热装置冷水流道的所述贯穿通道均为直管，而且作为熟水管的每根所述U型水管也只有一个弯折段，冷、热水管也不存在盘绕，从而减少了换热装置的体积，得以将换热装置集成到水龙头内，水龙头结构紧凑，占用饮水设备的空间小，使得饮水设备整体的体积小，饮水设备占用的厨下空间大大减少。

在一种可选的实施方式中，所述热交换主体至少半包围设置于圆柱筒状所述加热体的周侧，且所述加热体的内腔形成沸水流道，所述上水路板和所述下水路板分别安装于所述热交换主体的顶端和底端。

有益效果：所述热交换主体至少半包围设置在圆柱筒状所述加热体的周侧，并且所述上水路板和所述下水路板分别安装在所述热交换主体的顶端和底端，形成一个圆柱体，与水龙头的形状适配，便于集成安装在水龙头内部，实现设备的小型化设计。

在一种可选的实施方式中，所述沸水流道的上端连通至位于首端的所述U型水管，末端的所述U型水管连通至所述上水路板，进而输送至水龙头的饮水嘴处。

有益效果：所述沸水流道的上端连通至位于首端的所述U型水管，进而可将沸水输送到串联的多个所述U型水管内，贯穿通道内的冷水对所述U型水管内的沸水降温处理达到需要水温的熟水(烧开后晾凉形成的温水)后，末端的所述U型水管连通至所述上水路板，进而将熟水输送至水龙头的饮水嘴处给用户供水。

在一种可选的实施方式中，首端所述贯穿通道的入口通过所述下水路板外接水龙头的冷水进口，末端所述贯穿通道的出口通过所述下水路板的回流通道连通至所述沸水流道的下端。

有益效果：首端所述贯穿通道的入口通过所述下水路板外接水龙头的冷水进口，冷水进入所述贯穿通道后与所述U型水管内的水进行热量交换，所述U型水管内的水变成适宜温度的熟水供用户饮用；所述贯穿通道内的冷水被加热一定温度后从末端所述贯穿通道的出口通过所述下水路板的回流通道连通至所述沸水流道的下端，加热体进行加热，有效利用了换热过程中吸收的热量，节约能耗。

在一种可选的实施方式中，所述换热装置与所述上水路板之间设置有密封垫。

有益效果：所述密封垫能够有效隔绝所述换热装置和所述上水路板的流道，保证需要相分隔的流道得以隔离。

在一种可选的实施方式中，所述水龙头为即热式水龙头。

有益效果：即热式水龙头采用本发明的换热装置和密封圈，确保高效可靠的加热和换热的同时，实现集成化和小型化。

第四方面，本发明还提供了一种饮水设备，包括以上任一项所述的水龙头。

有益效果：因为饮水设备包括本发明的水龙头，具有与水龙头相同的效果，在此不再赘述。

在一种可选的实施方式中，所述饮水设备为净热一体机。

有益效果：因为净热一体机(净热一体式净水机)包括本发明的水龙头，具有与本发明水龙头相同的效果，在此不再赘述。

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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种即热式水龙头的换热装置与加热体、上水路板及下水路板的装配结构主视剖面图；

图2为图1中换热装置与上水路板连接结构的局部放大示意图；

图3为本发明上水路板、密封圈、密封垫、换热装置及下水路板的爆炸状态的结构示意图；

图4为图3中密封圈、密封垫及换热装置的局部放大示意图；

图5为本发明实施例的一种密封圈的主视结构示意图；

图6为本发明实施例的一种密封圈的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例的一种U型水管的结构示意图；

图8为本发明实施例的一种热交换主体的第一视角的立体结构图；

图9为本发明实施例的一种热交换主体的第二视角的立体结构图；

图10为本发明实施例的一种上水路板的第一视角的立体结构图；

图11为本发明实施例的一种上水路板的第二视角的立体结构图；

图12为本发明实施例的一种下水路板的立体结构图。

附图标记说明：

1、热交换主体；11、贯穿通道；12、连接槽；13、下开槽；

2、U型水管；

3、密封圈；

4、加热体；

5、密封垫；

6、上水路板；61、上通道；62、装配段；

7、下水路板；71、下板冷水进口；72、下板冷水出口；73、下板温水出口；74、下板温水进口；75、补水口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

相关技术即热式饮水设备的热交换器的冷热水管采用弯折盘绕的方式，会带来一些问题。首先，会导致热交换器占用饮水设备的空间大，使得整机体积增大；其次，也会增加水流的阻力，从而影响水流和热能交换的效率；再次，弯折和盘绕可能会增加冷热水管之间的热量传导，从而影响热交换器的性能；此外，弯折和盘绕也可能会增加冷热水管之间的水流噪声。为了解决冷热水管弯折盘绕导致的问题，提出了本发明。

下面结合图1至图12，描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例，一方面，本发明提供了一种换热装置，包括：

热交换主体1，具有至少一组贯穿通道11；

U型水管2，U型水管2沿每组贯穿通道11的轴向插接嵌套于贯穿通道11内，贯穿通道11的壁面与作为熟水流道的U型水管之间形成冷水流道。

通过将U型水管2直接插接嵌套在热交换主体1的贯穿通道11内，贯穿通道11的壁面与U型水管2之间形成的冷水流道为直管流道，，而且作为熟水流道的每根U型水管2也只有一个弯折段，冷热水管不存在盘绕，从而实现快速热交换的同时，减少了换热装置的体积，得以将换热装置集成到即热水龙头内，占用饮水设备的空间小，使得整机体积小型化，采用即热水龙头的净热一体机占用的厨下空间大幅度减少。

在一种可选的实施方式中，如图3、图8和图9所示，多组贯穿通道11沿换热装置的周向并排环设形成热交换主体1。

多组贯穿通道11沿换热装置的周向并排环设形成了热交换主体1，结构紧凑，而且也便于与水龙头的加热体4、上水路板6和下水路板7进行集成设计，最大限度地节省空间。

具体地，多组贯穿通道11形成的外轮廓的截面形成为C字型，C字型具有的开口侧使热交换主体1便于装配和维护。

在一种可选的实施方式中，如图8所示，每相邻两组贯穿通道11之间均设置有适于连通所有贯穿通道11的连接槽12。

每相邻两组贯穿通道11之间均设置连接槽12，将贯穿通道11进行连通，简单结构实现了避免贯穿通道11的弯折和盘绕的问题。连接槽12的设置，连通贯穿通道11的同时也便于设置密封件隔离冷水流道和熟水流道。

需要说明的是，如图9所示，在热交换主体1靠近下水路板7的一端，每组的两根贯穿通道11之间还设置有下开槽13，便于位于换热装置下部U型水管两根管之间冷水流道的连通。

在一种可选的实施方式中，所有U型水管2的管口朝向一致且串接连通。

与蛇形弯折的方式相比，将所有U型水管2的管口设置为朝向一致的，并相串联，减少弯折数量，减少水流的阻力，降低能量损耗，而且避免影响热能交换的效率。

参见图1和图2，所有U型水管2均朝上，便于换热后的温水从顶部传输至饮水设备的出水嘴。

在一种可选的实施方式中，所有管口均高于贯穿通道11的顶端。

U型水管2的管口高于贯穿通道11的顶端，便于设置密封件分隔密封熟水流道和冷水流道，保证可靠换热。

在一种可选的实施方式中，U型水管2为波纹管。

U型水管2采用波纹管成型，具有一定弹性，而且耐冲击、耐压，延长了其使用寿命。

根据本发明的实施例，另一方面，本发明还提供了一种密封结构，用于以上任一项的换热装置，密封结构包括密封圈3，密封圈3适于隔离换热装置的熟水流道和冷水流道。

采用密封圈3对换热装置的熟水流道和冷水流道进行隔离，保证两个流道之间的密封性能，换热装置能够可靠换热，避免出现泄漏点影响换热效果。

在一种可选的实施方式中，密封圈3为环形，并套接于U型水管2的管口处。

环形的密封圈3套设在U型水管2的管口处，对U型水管2和冷水流道之间的通路进行封闭，结构简单，可靠密封，而且维护方便。

在一种可选的实施方式中，密封圈3的内径小于U型水管2的外径，密封圈3采用弹性材料制成。

密封圈3的内径小于U型水管2的外径，防止密封圈3从U型水管2上脱落，连接可靠性高；而且弹性的密封圈3便于套设在U型水管2上，由于弹性作用，装配完成后具有一定的预紧作用，不容易脱落。

根据本发明的实施例，再一方面，本发明还提供了一种水龙头，包括加热体4、上水路板6、下水路板7、换热装置以及密封结构。

由于本发明的水龙头包括了本发明的换热装置，通过将U型水管2直接插接嵌套在热交换主体1的贯穿通道11内，由于作为换热装置冷水流道的贯穿通道11均为直管，而且作为熟水流道的每根U型水管2也只有一个弯折段，冷、热水管也不存在盘绕，从而减少了换热装置的体积，得以将换热装置集成到水龙头内，水龙头结构紧凑，占用饮水设备的空间小，使得饮水设备整体的体积小，饮水设备占用的厨下空间大幅度减少。

在一种可选的实施方式中，热交换主体1至少半包围设置于圆柱筒状加热体4的周侧，且加热体4的内腔形成沸水流道，上水路板6和下水路板7分别安装于热交换主体1的顶端和底端。

热交换主体1至少半包围设置在圆柱筒状加热体4的周侧，并且上水路板6和下水路板7分别安装在热交换主体1的顶端和底端，形成一个圆柱体，与水龙头的形状适配，便于集成安装在水龙头内部，实现设备的小型化设计。

在一种可选的实施方式中，沸水流道的上端连通至位于首端的U型水管2，末端的U型水管2连通至上水路板6，进而输送至水龙头的饮水嘴处。

沸水流道的上端连通至位于首端的U型水管2，进而可将沸水输送到串联的多个U型水管2内，贯穿通道11内的冷水对U型水管2内的沸水降温处理达到需要水温的熟水(烧开后晾凉形成的温水)后，末端的U型水管2连通至上水路板6，进而将熟水输送至水龙头的饮水嘴处给用户供水。

在一种可选的实施方式中，首端贯穿通道11的入口通过下水路板7外接水龙头的下板冷水进口71，下板冷水出口72进入贯穿通道11，末端贯穿通道11的出口通过下水路板7的回流通道连通至沸水流道的下端。

首端贯穿通道11的入口通过下水路板7外接水龙头的冷水进口，冷水进入贯穿通道11后与U型水管2内的沸水进行热量交换，U型水管2内的水变成适宜温度的熟水供用户饮用；贯穿通道11内的冷水被加热一定温度后由末端贯穿通道11的出口经由下水路板7的回流通道连通至沸水流道的下端，再被加热体4加热，与直接加热冷水的方式相比，有效利用了换热过程中吸收的热量，节约能耗。

在一种可选的实施方式中，换热装置与上水路板6之间设置有密封垫5。

密封垫5能够有效隔绝换热装置和上水路板6的流道，保证需要相分隔的流道得以隔离。

在一种可选的实施方式中，水龙头为即热式水龙头。

即热式水龙头采用本发明的换热装置和密封圈3，确保高效可靠的加热和换热的同时，实现集成化和小型化。

在一个具体的实施例中，即热式水龙头包括热交换主体1、U型水管2、密封圈3、上水路板6、下水路板7和密封垫5。热交换主体1设计有数条平行的管道(贯穿通道11)，金属材质的U型水管2插入至贯穿通道11中。插入U型水管2的每组贯穿通道11，其上下两端分别开槽连通，上端开设的连通槽用于连通相邻的各组贯穿通道11，下端开设的下开槽13用于让位安装U型水管2。

上水路板6固定于热交换主体1的上端，U型水管2的管口位于此端，如图10和图11所示，上水路板6设置有连通前后两条U型水管2的上通道61以及装配段62；下水路板7固定于热交换主体1的下端，U型水管2的弯折段位于此端。上水路板6和下水路板7可以通过密封垫5与热交换主体1密封。在其他实施例中，上水路板6和下水路板7也可以通过熔融焊接与热交换主体1密封。

密封圈3套在U型水管2的管口处，随之一体装入上水路板6的装配段62，密封圈3的内侧与U型水管2密封，密封圈3的外侧与上水路板6密封。

由此，各条U型水管2通过上水路板6串联连通，U型水管2的内部形成水路一；热交换主体1的各贯穿通道11的上端受上水路板6封闭，贯穿通道11的下端受下水路板7封闭，贯穿通道11通过分别开设在上端和下端的连通槽和下开槽13相连通，形成水路二，水路一与水路二被U型水管2壁及密封圈3隔开，互不连通。

需要说明的是，本实施例的集成式水龙头还包括加热体4，加热体4安装在换热装置中，并且加热体4、换热装置、上水路板6及下水路板7均集成在水龙头壳体内。加热体4为带稀土厚膜速热加热体4，并且设计有上下两个水口形成筒状，中间为沸水流道；所述的热交换主体1呈圆柱形结构，并且设有内外两条独立的水路，内外水路为同轴结构。

加热体4的上下两个水口分别是加热体4进水口与加热体4出水口，加热体4进水口与下水路板7的下板温水出口73连通，加热体4的出水口与U型水管2相连通，进而进行热量交换形成熟水。

换热装置的数条U型水管2以套管的形式安装在热交换主体1的多段贯穿通道11中，并与热交换主体1形成两条独立的内外水路，并且两条水路为同轴结构；其中，内水路由数条U型水管2密封串联形成，外水路形成于热交换主体1水路的内壁和U型水管2的外壁之间，热交换主体1中所有的外水路通过密封串联。外水路包括冷水进水口和预热冷水(温水)出水口；内水路包括开水进水口及连接水龙头出水口的温水出口。上水路板6的一端连接加热体4出水口，另一端为开水出水口，并且上水路板6与热交换主体1的水路及加热体4形成密封；下水路板7的下板温水出口73连接加热体4的进水口，下板温水进口74为预热冷水进水口，并且下水路板7与热交换主体1的水路及加热体4形成密封。下水路板7上还设置有补水口75，用于与下板温水进口74的水进行汇合后进入加热体4。

根据本发明的实施例，再一方面，本发明还提供了一种饮水设备，包括以上任一项的集成式水龙头。

因为饮水设备包括本发明的集成水龙头，具有与集成水龙头相同的效果，在此不再赘述。

在一种可选的实施方式中，饮水设备为净热一体机。

因为净热一体机(净热一体式净水机)包括本发明的水龙头，具有与本发明水龙头相同的效果，在此不再赘述。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (17)

1.一种换热装置，其特征在于，包括：

热交换主体(1)，具有至少一组贯穿通道(11)；

U型水管(2)，所述U型水管(2)沿每组所述贯穿通道(11)的轴向插接嵌套于所述贯穿通道(11)内，所述贯穿通道(11)的壁面与作为熟水流道的所述U型水管(2)之间形成冷水流道。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，多组所述贯穿通道(11)沿所述换热装置的周向并排环设形成所述热交换主体(1)。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，每相邻两组所述贯穿通道(11)之间均设置有适于连通所有所述贯穿通道(11)的连接槽(12)。

4.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所有所述U型水管(2)的管口朝向一致且串接连通。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，所有所述管口均高于所述贯穿通道(11)的顶端。

6.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述U型水管(2)为波纹管。

7.一种密封结构，用于权利要求1-6中任一项所述的换热装置，其特征在于，包括密封圈(3)，所述密封圈(3)适于隔离所述换热装置的熟水流道和冷水流道。

8.根据权利要求7所述的密封结构，其特征在于，所述密封圈(3)为环形，并套接于所述U型水管(2)的管口处。

9.根据权利要求8所述的密封结构，其特征在于，所述密封圈(3)的内径小于所述U型水管(2)的外径，所述密封圈(3)采用弹性材料制成。

10.一种水龙头，其特征在于，包括加热体(4)、上水路板(6)、下水路板(7)、权利要求1-6中任一项所述的换热装置以及权利要求7-9中任一项所述的密封结构。

11.根据权利要求10所述的水龙头，其特征在于，所述热交换主体(1)至少半包围设置于圆柱筒状所述加热体(4)的周侧，且所述加热体(4)的内腔形成沸水流道，所述上水路板(6)和所述下水路板(7)分别安装于所述热交换主体(1)的顶端和底端，所有所述U型水管(2)通过所述上水路板相连通。

12.根据权利要求11所述的水龙头，其特征在于，所述沸水流道的上端连通至位于首端的所述U型水管(2)，末端的所述U型水管(2)连通至所述上水路板(6)，进而输送至水龙头的饮水嘴处。

13.根据权利要求12所述的水龙头，其特征在于，首端所述贯穿通道(11)的入口通过所述下水路板(7)外接水龙头的冷水进口，末端所述贯穿通道(11)的出口通过所述下水路板(7)的回流通道连通至所述沸水流道的下端。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的水龙头，其特征在于，所述换热装置与所述上水路板(6)之间设置有密封垫(5)。

15.根据权利要求10所述的水龙头，其特征在于，所述水龙头为即热式水龙头。

16.一种饮水设备，其特征在于，包括权利要求10-15中任一项所述的水龙头。

17.根据权利要求16所述的饮水设备，其特征在于，所述饮水设备为净热一体机。