CN1768235A - 水加热器/冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水加热器/冷却器(10)，包括：具有由热传导性材料制成的壁(18)的水罐(12)，在使用中适合盛载制冷液体并绕所述水罐壁(18)安装在外部的管子(24)，与所述管子(24)的长度一起胀缩以允许所述管子(24)与所述水罐壁(24)进行所述的热传导接触的热传导材料(32)，以及牢固地包覆在所述水罐壁(18)和所述管子(24)的周围的至少一层材料(34、36)。

Description

水加热器/冷却器
技术领域
本发明涉及一种水加热器/冷却器，具体而言，非排他地涉及一种太阳能推动热泵的热水器及其制造方法。
背景技术
在第582291和603510号澳大利亚专利中描述了一种太阳能推动热泵热水器，其中热水器的水罐沿其长度的一部分通过焊接咬口或熔融纤焊而机械固定的管子所围绕。管子中盛有制冷液体以加热水罐的表面并由此加热包含在水罐中的水。围绕着水罐的管子在焊接时保持张紧状态以减少热传导性焊料在使用时管子和水罐的膨胀和收缩过程中裂开的可能性。在固定到水罐期间，锡/铅/熔融酸纤焊浆被施加于管子上，随后在一个加热炉中加热水罐以熔化焊料，从而完成在管子和水罐之间的导热焊接。预缠绕工序包括：打磨外圆柱表面以去除污垢，用硫酸铜溶液清洗和最终洗净以利于镀锡和对处于应力下的管子进行维护，预缠绕工序减慢了制造周期，而且，对整个水罐进行后加热以熔化焊料导致进一步的制造时间的损失。将水罐体加热到焊料熔融温度所需要的燃气以及随之而来的冷却时间可观地增加了制造工序的费用和时间。由于必须洗净水罐以去除残留焊酸并进行沥青(bitumous)抗腐蚀处理导致进一步的时间延迟和成本增加。另外，当管子离开辊子管子而被应用到时，它允许管子随机扭曲，制造工序具有离水罐大约600mm的管子变形/张紧装置，并可能导致水罐和管子之间的接触损失。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种热水器，它改进了第582291和603510号澳大利亚专利中所描述的理念。
本发明另一目的是提供一种结构上比第582291和603510号澳大利亚专利中所描述结构更简单的水加热器。
鉴于本发明的这些目的，本发明在一个方面提供一种水加热器/冷却器，包括：具有由热传导性材料制成的壁的水罐，在使用中适合盛载制冷液体并绕所述水罐壁安装在外面的管子，与所述管子的长度一起胀缩以允许所述管子与所述水罐壁进行所述的热传导接触的热传导材料，以及牢固地包覆在所述水罐壁和所述管子的周围的至少一层材料。
较佳地，所述管子被压向所述水罐壁，所述压力是由所述至少一层材料维持的，较佳地所述管子具有圆形截面，在被压向水罐时其形状变为D形的横截面。或者，所述管子可以具有圆形截面，而在被压向水罐的期间其形状变为双叶片(bi-lobular)形。在较佳实施例中，所述至少一层材料包括至少一层拉伸包覆膜以及其上的至少一层热反射材料。较佳地，在所述至少一层热反射材料上还可施加另外的至少一层拉伸包覆膜。
较佳地，所述拉伸包覆膜是聚乙烯制的。在另一实施例中，所述热传导材料是非固化的热传导浆。在又一实施例中，所述至少一层拉伸包覆膜以气密形式包围所述热传导材料。较佳地，所述管子延伸至少所述水罐长度的85％。
本发明另一方面是提供一种形成水加热器/冷却器的方法，所述方法包括以下步骤：在水罐壁周围缠绕管子，在所述管子下方，在所述管子或所述水罐的所述壁上施加与所述管子长度一起胀缩的热传导材料，以允许所述管子与所述水罐壁进行热传导性接触，并且绕所述水槽壁和所述管子牢固地缠绕至少一层材料。
较佳地，热传导材料的珠状体在所述管道的各侧上施加于所述水罐壁，所述珠状体被形成一结合嵌条以在使用中增强所述管子与所述水罐壁的热交换。
附图说明
为了能够更容易地理解本发明和付诸实践效果，下面将结合附图进行说明，其中：
图1是根据本发明一较佳实施例所制造的水加热器的立体图；
图2是图1中的圈“2”区域所示的水加热器的截面图；
图3是图2中圈“3”区域所示的放大视图；
图4是将管子应用到水罐上以组成如图1所示水加热器的步骤顺序；以及
图5是图3中所示形状的一种变型(未缠绕)。
具体实施方式
在附图中示出一种水加热器10包括：一具有凹形或凸形底壁14的水罐12，一凸形顶壁16以及一圆柱形侧壁18。水罐12可由任何合适的热传导或热交换材料制成，较佳为基于金属或合金的材料。在较佳实施例中水罐由搪瓷钢、不锈钢、铜或其它合适金属制成。一冷水入口(未图示)安装在相邻底壁14附近，而热水出口(未图示)将安装在顶壁16附近。水罐12被保持在由盖22密封的圆柱形壳体20内。绝缘的发泡材料(未图示)填充在水罐12和圆柱形壳体20以及盖22之间的空隙中。管子24被缠绕在圆柱形侧壁18的周围并具有一个入口26和出口28。管子24同样由任何适于热传导或热传递的材料制成，最佳为金属或合金制的。在较佳实施例中的管子24由铜制成(鉴于其柔韧性和抗腐蚀性)。管子24一般延伸至少圆柱形侧壁18长度的85％。将一般为R22并包括R12等价物的制冷剂(未图示)泵送通过管子24以加热圆柱形侧壁18并由此加热水罐12中的水。管子24是太阳能推动热泵水加热系统的一部分，这在第582291和603510号澳大利亚专利中已有描述。为了避免重复第582291和603510号澳大利亚专利中所描述参考的内容，这些内容援引于此以供参考。
在图2和图3中示出将管子24应用到到圆柱形侧壁18的例子。管子24具有带平底30的D形状(未图示)、椭圆形或其它近似形状，并且在应用到圆柱形侧壁18前通过使圆形横截面的管道变形或通过如图所示的成型辊子挤压成型而压靠在圆柱形侧壁18上。管道24具有涂敷在底30上的热传递浆32以使管子24到圆柱形侧壁18的热传递最大化。管子24在压紧状态下安装到圆柱形侧壁18和水加热器10周围所缠绕的材料层以保持压紧。一般首先施加两层拉伸包覆膜34、36。拉伸包覆膜可以是适当配方的聚乙烯膜。下一层38是铝箔并作为反射层以使热量返回到水加热器10。最后，层38中装入另外的四层拉伸包覆膜40、42、44、46。金属层的数量和交织关系可以改变以适应要求，而不由所描述的层的位置和数量所限定。由于拉伸包覆膜不曝露于紫外线下，将不会发生膜性质的改变。层的包覆和挤压能确保热传递浆32的整体性并对浆32密封以避免因为空气或热循环而干结的可能性。没有包覆的话，热传导浆32在暴露于空气一段时间后就会干掉并变得易碎。热循环同样会加快这种碎裂。这种碎裂会减少管道25和侧壁18之间的热传导接触。包覆使浆48密封于空气外并避免任何干结或稠化效应。
图4示出将管子24安装到圆柱形侧壁18上的顺序步骤。在该实施例中管子24由辊子挤压成型。首先，将一长度的圆形截面(例如10mm半径)管道25移动到位并支承在圆柱形侧壁18上。热交换浆48的一个珠状体(例如3mm直径)被置于水平转动的水罐12上，该水罐12来自一个分配器(未图示)，在分配器下方对管道25施力，迫使它紧靠在圆柱形侧壁18上。用于该实施例的热传递浆48被称为Bostik热交换浆#1128或#5603。在该实施例中的热交换浆48是没有粘连特性的脂类材料，然而也可以使用粘连类型的材料。其次，管道25被压向圆柱形侧壁18并形成D形(未图示)或椭圆形，以压平热传递浆48的珠状体并使待施加到管子24的基底30的浆厚度均一化。浆48将一般会从基底30下面泄漏出来。管道25通过绕轴66旋转从而将管道挤压和变形到圆柱形侧壁18上的挤压辊64变形成D形状或椭圆管子24。再者，热传递浆的一对平行珠状体50、52(4mm至6mm直径)被施加到圆柱形侧壁18和管子24的相对侧。该步骤将增加热传递覆盖区(footprint)的大小。最后的步骤是将珠状体50、52模压成条状接头56以使热传递最大化。管子24一般从顶部到底部缠绕并通过托架支承在(而不是固定在)圆柱形侧壁18两端，托架一般是塑料并夹在管子上。夹头通过一种非拉伸黏合物而被支承于圆柱形侧壁18上，黏合物沿水罐周围经过然后被拉紧。当管子24到达水罐12的顶壁16附近时，管子24被夹住以在缠绕包覆时保持自身稳定。管子24一般以较紧的螺旋形式缠绕在下半部58而不是上半部60。其它各种缠绕方法也可以使用，例如以可变节距递增的渐进性螺旋方式，两个独立的缠绕一个在另一个上方或相互交错。为实现水加热器10的这种结构，然后再如参照图2和3所阐述的那样施加诸层34-36，然后在横过被包覆的缠绕而将管子24折弯以提供出口28。
图5示出D形断面的管子24的一个变型。在该实施例中，管子24在68处呈凹陷形以提供带圆形突出部70、72的双叶片形状。这将在管子24边缘和浆嵌条56内增加热质量密度以增加制冷剂在管子面积中的流速，在那里制冷剂油液积蓄并协助油液返回并提高可靠性。
与公开在第582291和603510号澳大利亚专利中的技术相比，较佳实施例简化了上述水加热器的构成。在相同测试中，相比公开在第582291和603510号澳大利亚专利中所示水加热器，较佳实施例表现出29％的性能提升并在高温范围的中间点减少了10％以上的压缩器/水温比。这些性能改善将直接增加效率和压缩器寿命并减少噪声输出。较佳实施例具有至少高于28％的性能系数。如果将24小时热损失和随后的恢复考虑在内，该值可增加到38％。
尽管较佳实施例是参照将它作为水加热器而进行说明的，但水罐12也可通过相反的循环的冷却(其中管子24中的制冷剂是冷的而不是热的)而盛冷水。
贯穿整个说明书，除非上下文有需要，否则，词语“包括”，或诸如“包括有”“包含”的变型应被理解为表示包括所陈述的整体或多个整体的组，但并不排除任何其它的整体或多个整体的组。
应将本发明理解成涵盖那些对本领域内技术人员来说是明显的、进一步的修改，被认为是落在本发明广义的范围和界限内的，已经在这里阐述的内容仅仅是本发明的广义上的性质和通过范例表达的某个特别实施例而已。

Claims (13)

1.一种水加热器/冷却器，包括：具有由热传导性材料制成的壁的水罐，在使用中适合盛载制冷液体并绕所述水罐壁安装在外面的管子，与所述管子的长度一起胀缩以允许所述管子与所述水罐壁进行所述的热传导接触的热传导材料，以及牢固地包覆在所述水罐壁和所述管子的周围的至少一层材料。
2.如权利要求1所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述管子被压向所述水罐壁，所述压力由所述至少一层材料所维持。
3.如权利要求2所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述管子具有圆形截面，在被压向水罐时形状变为D形的横截面。
4.如权利要求2所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述管子具有圆形截面，在被压向水罐的期间其形状变为双叶片形。
5.如权利要求1-4中任一项所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述至少一层材料包括至少一层拉伸包覆膜以及其上的至少一层热反射材料。
6.如权利要求5所述水加热器/冷却器，其特征在于，在所述至少一层热反射材料上还可施加另外的至少一层拉伸包覆膜。
7.如权利要求5或6所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述拉伸包覆膜是聚乙烯制的。
8.如权利要求1-7中任一项所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述热传导材料是非固化的热传导浆。
9.如权利要求5-8中任一项所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述至少一层拉伸包覆膜以气密形式包围所述热传导材料。
10.如权利要求1-9中任一项所述水加热器/冷却器，其特征在于，所述管子延伸至少所述水罐长度的85％。
11.一种形成水加热器/冷却器的方法，所述方法包括以下步骤：在水罐壁周围缠绕管子，在所述管子下方，在所述管子或所述水罐的所述壁上施加与所述管子长度一起胀缩的热传导材料，以允许所述管子与所述水罐壁进行热传导性接触，并且绕所述水槽壁和所述管子牢固地包覆至少一层材料。
12.如权利要求11所述方法，其特征在于，热传导材料的珠状体在所述管道的各侧上施加于所述水罐壁，所述珠状体被形成一接合嵌条以在使用中增强所述管子与所述水罐壁的热交换。
13.一种在此前大致参照附图所描述的水加热器/冷却器。
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