CN1641284A

CN1641284A - 一种冷凝器内置式热泵热水器

Info

Publication number: CN1641284A
Application number: CN 200510032682
Authority: CN
Inventors: 汪南; 朱冬生
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2005-07-20

Abstract

本发明提供一种冷凝器内置式热泵热水器，包括压缩机、冷凝器、水箱、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器，压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器通过制冷剂循环管依次连接成循环回路，冷凝器置于水箱内，压缩机、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器置于水箱上部，冷凝器的铜管表面设有厚度是20nm－600nm防腐镀层，其外层是多功能复合膜，其含有能杀菌、产生活化水分子及消除水中异味的电气石粒子在内；内层是防腐膜，防腐镀层的制备方法采用附着工艺对铜管表面进行镀膜，在100℃～ 250℃的温度下煅烧10～180分钟制得。本发明安全性能好，使用寿命长，传热性能好，有利于人体健康。

Description

一种冷凝器内置式热泵热水器

技术领域

本发明涉及一种热泵热水器，具体是指一种冷凝器内置式热泵热水器。

背景技术

热泵热水器可以为家庭、洗浴中心等场合提供卫生热水，由于具有明显节能效果，发展迅速并得到广泛的应用。目前，家庭所采用的热泵热水器，节能效果高达30％～70％，环保、安全，可实现多点同时供水的功能，不受晴雨气象条件的影响，安装地点灵活。

家用型热泵热水器一般都采用整体式结构，下部为圆形水箱，冷凝器有两种布置形式：一种是内置式，冷凝器在储水箱之内，热量直接经铜管表面传给水，传热效果好，有较高的能效比，但会存在铜管被腐蚀现象；另一种是外置式，冷凝器盘绕在储水箱内胆外面，铜管与水不接触，不存在腐蚀现象，但介质的热量经过铜管外表面后，还须经过水箱壁面后才能传给水，传热效果不如前者，能效比低，要达到同样的换热效果就必须增大换热管面积。从节能效果看，冷凝器内置式热泵热水器更具优势。

热泵热水器采用冷凝器内置式结构，冷凝器铜管与自来水直接接触，由于自来水含有各种杂质和离子、PH值呈酸性和水温高等产生腐蚀的因素，因此铜管不可避免会产生结垢与腐蚀，特别是在铜管表面温度高的地方，如压缩机出口处的管道上。腐蚀研究实验也表明，铜管表面温度高的地方腐蚀现象更明显一些。所以，采用制热系数高、节能效果好的冷凝器内置式热泵热水器必须要解决铜管腐蚀问题，防止在长时间使用或者水质较差的情况下出现铜管穿孔或开裂，形成安全隐患。申请号为02208431的中国实用新型专利申请“安全型热泵热水器”，提出冷凝器管采用双层铜管，外管与水直接接触，内管充满制冷剂，内外铜管之间设有空腔与大气相通，防止高温高压制冷剂发生泄漏破坏水箱，但并没解决铜管在水中的腐蚀问题。同时，现有的热泵热水器也没有解决杀菌、净化水质的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种可以防止铜管腐蚀、安全性能好，同时具有杀菌、净化水质及消除水中异味功能的冷凝器内置式热泵热水器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种冷凝器内置式热泵热水器包括压缩机、冷凝器、水箱、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器，所述压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器通过制冷剂循环管依次连接成循环回路，所述冷凝器置于水箱内，所述压缩机、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器置于水箱上部，其特征在于：所述冷凝器的铜管表面设有防腐镀层。

为更好地实施本发明，所述防腐镀层通过附着工艺对铜管表面进行镀膜形成，在100℃～250℃的温度下煅烧10～180分钟。

所述附着工艺包括浸渍法、喷涂法、达克罗镀膜法、溶胶-凝胶方法或磁控溅射法。

所述防腐镀层厚度是20nm-600nm。

所述防腐镀层是两层，外层是多功能复合膜，内层是防腐膜。

所述多功能复合膜由亲水材料粒子、电气石粒子按质量比20～99∶80～1混合而成，厚度是10nm-500nm，所述电气石粒子粒径小于150nm，所述亲水材料的基本成分为有机树脂，粒径小于50nm。

所述有机树脂包括聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙酰胺、聚丙烯酸或硅酸钠等。

所述防腐膜的厚度为10nm-100nm，其材料包括钼酸盐、磷酸盐、硅酸盐、咪唑或其衍生物，粒径小于50nm。

所述防腐镀层的钼酸盐、磷酸盐、硅酸盐、咪唑或其衍生物等材料，对延缓铜管腐蚀具有明显的效果，且对人本身无害，经过镀膜处理后，可以有效防止铜管在水中的腐蚀。

所述多功能复合膜具有多种功能，一是杀菌消毒，电气石粒子所形成的静电场能对水中的各种杂质及有害物(有害离子、各种细菌，特别是军团菌等)、各种异味进行消除，同时使水分子发生电解，形成H⁺和OH^-，H⁺与H₂O结合后产生大量的活化水分子(H₃O⁺)，有利于人体身体健康；二是提高传热效果，电气石粒子还具有发射红外线射线的功能，可以增加水分子的能量，还可以将缔合水分子的长链(由30～40个水分子组成)切断，缔合水分子变成由6、7个水分子组成，水分子表面积增加，传热性能提高，有利于提高热泵热水器冷凝器的传热效率；三是防止铜管腐蚀，由于电气石粒子的作用，使水分子发生电解，形成H⁺和OH^-，OH^-与水分子结合形成负离子，使水呈弱碱型(PH值在7.4左右)，在此PH值区间，铜的稳定较好，使铜管的腐蚀受到抑制，从而利于防止铜管的腐蚀。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)安全性能好，本发明所述冷凝器铜管镀有防腐镀层，有效地防止了铜管的腐蚀，避免在长时间使用或者水质较差的情况下出现铜管穿孔或开裂，确保了热泵热水器的使用安全，并提高了其使用寿命。

(2)传热性能好，本发明所述多功能复合膜的电气石粒子具有发射红外线射线的功能，可以增加水分子的能量，并将缔合水分子的长链切断，增加水分子表面积，提高传热性能，从而提高冷凝器的传热效率。

(3)有利于人体健康，本发明所述多功能复合膜的电气石粒子所形成的静电场能对水中的各种杂质及有害物(有害离子、各种细菌，特别是军团菌等)、各种异味进行消除，同时在水中产生大量有利人体身体健康的活化水分子，具有杀菌、保健功能。

附图说明

图1是本发明冷凝器内置式热泵热水器的结构示意图。

图2是图1所示冷凝器铜管截面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

图1给出了本发明冷凝器内置式热泵热水器的具体结构，如图1所示，本冷凝器内置式热泵热水器主要包括压缩机2、冷凝器14、干燥过滤器7、膨胀阀6、蒸发器3、水箱11，压缩机2、冷凝器14、干燥过滤器7、膨胀阀6、蒸发器3通过制冷剂循环管18依次连接成循环回路，冷凝器14置于水箱11内，压缩机2、干燥过滤器7、膨胀阀6、蒸发器3设置在外壳1内，且位于水箱11上部。外壳1上相应压缩机2的位置设有进风口17，相应蒸发器3的位置设有风扇4、排风口5，外壳1外壁还设有控制器16；水箱11外包有保温层10，其顶盖设有泄压安全阀，侧壁上部设有热水出水管8、液位计9，侧壁下部设有冷水进水管12、单向阀13。

冷凝器14的铜管表面设有防腐镀层，图2给出了冷凝器14铜管截面示意图，如图2所示，防腐镀层包括外层多功能复合膜14-2、内层是防腐膜14-1，其总厚度是20nm。多功能复合膜14-2的厚度为10nm，由亲水材料和电气石按质量比20∶80混合而成，电气石粒子粒径小于150nm，亲水材料的基本成分为聚乙烯醇，粒径是小于50nm。防腐膜14-1的厚度为10nm，其材料是钼酸盐，粒径小于50nm。

防腐镀层通过采用附着工艺浸渍法对铜管表面进行镀膜形成，在100℃下煅烧180分钟。

实施例二

如图1所示，本冷凝器内置式热泵热水器采用实施例一所述结构，如图2所示，冷凝器14的铜管表面防腐镀层包括外层多功能复合膜14-2、内层是防腐膜14-1，其总厚度是600nm。多功能复合膜14-2的厚度为500nm，由亲水材料和电气石按质量比99∶1混合而成，电气石粒子粒径小于150nm，亲水材料的基本成分为聚酰胺，粒径是小于50nm。防腐膜14-1的厚度为100nm，其材料是磷酸盐，粒径小于50nm。

防腐镀层通过采用附着工艺喷涂法对铜管表面进行镀膜形成，在250℃下煅烧10分钟。

实施例三

如图1所示，本冷凝器内置式热泵热水器采用实施例一所述结构，如图2所示，冷凝器14的铜管表面防腐镀层包括外层多功能复合膜14-2、内层是防腐膜14-1，其总厚度是300nm。多功能复合膜14-2的厚度为250nm，由亲水材料和电气石按质量比50∶50混合而成，电气石粒子粒径小于150nm，亲水材料的基本成分为聚丙酰胺，粒径小于50nm。防腐膜14-1的厚度为50nm，其材料是硅酸盐，粒径小于50nm。

防腐镀层通过采用附着工艺达克罗镀膜法对铜管表面进行镀膜形成，在180℃下煅烧80分钟。

实施例四

如图1所示，本冷凝器内置式热泵热水器采用实施例一所述结构，如图2所示，冷凝器14的铜管表面防腐镀层包括外层多功能复合膜14-2、内层是防腐膜14-1，其总厚度是250nm。多功能复合膜14-2的厚度为170nm，由亲水材料和电气石按质量比40∶60混合而成，电气石粒子粒径小于150nm，亲水材料的基本成分为聚丙烯酸，粒径是小于50nm。防腐膜14-1的厚度为80nm，其材料是咪唑，粒径小于50nm。

防腐镀层通过采用附着工艺溶胶—凝胶方法对铜管表面进行镀膜形成，在150℃下煅烧120分钟。

实施例五

如图1所示，本冷凝器内置式热泵热水器采用实施例一所述结构，如图2所示，冷凝器14的铜管表面防腐镀层包括外层多功能复合膜14-2、内层是防腐膜14-1，其总厚度是400nm。多功能复合膜14-2的厚度为370nm，由亲水材料和电气石按质量比为60∶40混合而成，电气石粒子粒径是小于150nm，亲水材料的基本成分为硅酸钠，粒径是小于50nm。防腐膜14-1的厚度为30nm，其材料是咪唑衍生物，粒径小于50nm。

防腐镀层通过采用附着工艺磁控溅射法对铜管表面进行镀膜形成，在120℃下煅烧150分钟。

本冷凝器内置式热泵热水器的制冷剂热力循环工作过程如下：当压缩机2启动后，从压缩机2排出的高温、高压制冷剂蒸气经循环管被输送到冷凝器14，制冷剂通过冷凝器14铜管壁、防腐膜(14-1)和多功能复合膜(14-2)与水进行热交换释放热量后，变成高压液体，经膨胀阀6降压后，成为低压液体，被送到蒸发器3，在蒸发器3吸收空气中的热量后，变为低压过热蒸气，最后回到压缩机2，在消耗压缩机2电能做功后，低压蒸气被压缩成高温高压蒸气后再排出，形成一个制冷剂循环。

本冷凝器内置式热泵热水器的水循环工作过程如下：在城市自来水管网压力作用下，水通过单向阀13流进水箱，水与冷凝器14防腐镀层直接接触，在多功能复合膜(14-2)所含有的电气石材料产生的静电场作用下，水分子发生电解，形成H⁺和OH^-，H⁺与H₂O结合后产生大量的活化水分子(H₃O⁺)，有利于人体生理健康，并能消除水中所含有的各种杂质、细菌、异味；同时，OH与水分子结合形成负离子，水呈弱碱性(PH值为7.4左右)，使得铜的腐蚀受到抑制；另外，电气石还产生红外线，可以增加水分子的能量，并可以将缔合水分子长链(由30～40个水分子组成)切断，缔合水分子变为由6～7个水分子组成，使水和冷凝器盘管14表面之间的换热能力加强，有利于节能。水箱11内的水被净化的同时也在被加热，水温达到设定温度(55～60℃)后，加热停止，热水被储存在水箱11内，在水箱外壁保温材料10的作用下，热损耗小，正常情况下，一天24小时内温降为2～3℃，当用户用水时，打开水龙头，热水被排出，水箱11内水压降低，自来水重新进入水箱11，完成一个循环。安全健康型热泵热水器能同时多点供水。

本冷凝器内置式热泵热水器工作8小时后，经检测，没发现细菌，缔合水分子由6～7个水分子组成，PH值为7.4，铜离子未检出。

Claims

1、一种冷凝器内置式热泵热水器包括压缩机、冷凝器、水箱、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器，所述压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器通过制冷剂循环管依次连接成循环回路，所述冷凝器置于水箱内，所述压缩机、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器置于水箱上部，其特征在于：所述冷凝器的铜管表面设有防腐镀层。

2、按权利要求1所述冷凝器内置式热泵热水器，其特征在于：所述防腐镀层通过附着工艺对铜管表面进行镀膜形成，在100℃～250℃的温度下煅烧10～180分钟。

3、按权利要求2所述冷凝器内置式热泵热水器，其特征在于：所述附着工艺包括浸渍法、喷涂法、达克罗镀膜法、溶胶-凝胶方法或磁控溅射法。

4、按权利要求1所述冷凝器内置式热泵热水器，其特征在于：所述防腐镀层厚度是20nm-600nm。

5、按权利要求1或4所述冷凝器内置式热泵热水器，其特征在于：所述防腐镀层是两层，外层是多功能复合膜，内层是防腐膜。

6、按权利要求5所述冷凝器内置式热泵热水器，其特征在于：所述多功能复合膜由亲水材料粒子、电气石粒子按质量比20～99∶80～1混合而成，厚度是10nm-500nm，所述电气石粒子粒径小于150nm，所述亲水材料的基本成分为有机树脂，粒径小于50nm。

7、按权利要求6所述冷凝器内置式热泵热水器，其特征在于：所述有机树脂包括聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙酰胺、聚丙烯酸或硅酸钠。

8、按权利要求5所述冷凝器内置式热泵热水器，其特征在于：所述防腐膜的厚度为10nm-100nm，其材料包括钼酸盐、磷酸盐、硅酸盐、咪唑或其衍生物，粒径小于50nm。