CN200955879Y - 双热源式热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种双热源式热泵热水器，其采用冷媒为工作流体，以压缩机进行热泵循环以达加热水温的目的，其经蒸发器吸收太阳与大气热能后，再由冷凝器释出热能加热水温，冷媒由蒸发器吸热，蒸发器以空气自然对流进行热交换以吸收大气热能，而太阳辐射也同时射至蒸发器给予热量，冷凝器则经由热交换释出热能加热水温，藉此即可以压缩机为唯一动件以提高能量运用效率，并达到节省能源的功效。

Description

双热源式热泵热水器

技术领域

本实用新型涉及一种双热源式热泵热水器，特别是涉及一种运用太阳能及大气中热能来加热水温的热水器。

背景技术

太阳能热水器被开发完成已有相当时日，引进国内的产品基本架构如台湾申请第80205571号「太阳能热水器的结构改良」实用新型专利案般，此类太阳能热水器主要均由一集热板与储水槽搭配构成，其在集热板中设置有复数根与储水槽连通的集热管，而可让储水槽中的水在集热管与储水槽间循环流动，达到加热水温的目的。

在台湾申请第90216252号「太阳能热水器结构」中指称传统式太阳能热水器主要利用水温差产生的自然流动来作循环，故而其加热效率不易提升，乃另增设一循环马达及循环水管，以期提升水流的循环速率，以达到提升加热效率的功效。

如上所述的太阳能热水器主要利用太阳热能及空气温度直接与水进行热交换，另在台湾第88211543号「太阳能热水器构造」中则另提出一种不同的设计理念，其在集热板中注入热媒，而由热媒吸收热量后再与储水桶中的水进行热交换，企图藉由热媒来提供更佳的热交换效率。

虽然在诸多相关专利案中针对此类太阳能热水器作出了多种不同型式的改良，但由于太阳热能只有在日照强烈时能够提供较佳的效率，在阴雨天则难以发挥作用。

为了解决前述的问题，目前在市面上所见到的此类太阳能热水器往往会搭配辅助热源来增加其加热的功效，其中最常见的即是在集水桶或适当位置增设一电热管，利用电热管将电能直接转换成热能来对水加热，其确实能够满足使用者的需求，但就能源运用而言，将电能转换成热能是极度不具转换效益的运用方式，故而如何提升太阳能热水器的性能系数COP(热水吸收总能量/总耗电量)、降低单位热水耗电量(总耗电量/热水量)则为一相当重要的课题。

有鉴于上述现有的太阳能热水器存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的双热源式热泵热水器，能够改进一般现有的太阳能热水器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有的太阳能热水器存在的缺陷，而提供一种新型结构的双热源式热泵热水器，其采用冷媒为工作流体，以压缩机进行热泵循环以达加热水温的目的；其经蒸发器吸收太阳与大气热能后，再由冷凝器释出热能加热水温，冷媒由蒸发器吸热，蒸发器以空气对流进行热交换以吸收大气热能，而太阳辐射也同时射至蒸发器给予热量，然后冷媒经压缩机压缩后导入冷凝器，冷凝器则经由热交换释出热能加热水温，藉此即可以压缩机为唯一动件以提高能量运用效率，并达到节省能源的功效，从而更加适于实用。

本实用新型的另一目的在于，提供一种新型结构的双热源式热泵热水器，其采冷媒为工作流体，利用蒸发器以空气自然对流进行热交换以吸收大气热能，由于蒸发器中的冷媒温度低于大气温度，故而能够由大气中吸取热量，从而更加适于实用。

本实用新型的再一目的在于，提供一种新型结构的双热源式热泵热水器，其采热泵原理，同时吸收太阳能与大气热能，不论阴晴皆可制造热水，采整体式设计，可置于室内或室外，比一般热水器更加省能，从而更加适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种双热源式热泵热水器，其包括：一以冷媒为工作流体的热泵循环装置，其中包括以管路依序串联的一蒸发器、一压缩机、一冷凝器及一膨胀阀；一储液桶，该储液桶接有冷水流入的进水管与热水流出的出水管，前述冷凝器释出热能对储液桶中的液体加温。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可以可采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的双热源式热泵热水器，其中所述的冷凝器直接泡于储液桶内，该储液桶中充灌储能液体，另在该储液桶中设置有取水用热交换器，该取水用热交换器上、下端分别衔接有冷水流入的进水管与热水流出的出水管，藉此冷凝器将热能释放给储液桶中的储能液体储存，冷水经由取水用热交换器下方进入并由上方流出，其间由储能液体释出热能加热水温。

前述的双热源式热泵热水器，其中所述的冷凝器为壳管式热交换器。

前述的双热源式热泵热水器，其中所述的壳管式热交换器设置于水桶外侧靠近水桶底部的位置。

前述的双热源式热泵热水器，其中所述的壳管式热交换器上方设有上方管路连接至储液桶上方，下方设有下方管路连接至储液桶下方。

前述的双热源式热泵热水器，其中所述的压缩机及膨胀阀设置于储液桶上方。

前述的双热源式热泵热水器，其中在热泵循环装置与储液桶外侧设置有一外壳，该外壳表面上形成有透光孔、上方洞口及下方洞口，该透光孔对应于蒸发器的位置。

前述的双热源式热泵热水器，其中在透光孔位置可组装透明的透光板。

前述的双热源式热泵热水器，其中所述的蒸发器的设置呈一集热板型式并联制成。

前述的双热源式热泵热水器，其中所述的并联蒸发器可设置成三面，分别设置在东、南、西三面，藉此可调节由太阳角度造成的不稳定，避免压缩机跳机现象发生。

经由上述可知，本实用新型双热源式热泵热水器，其采用冷媒为工作流体，以压缩机进行热泵循环以达加热水温的目的，其经蒸发器吸收太阳与大气热能后，再由冷凝器释出热能加热水温，冷媒由蒸发器吸热，蒸发器以空气自然对流进行热交换以吸收大气热能，而太阳辐射也同时射至蒸发器给予热量，冷凝器则经由热交换释出热能加热水温，藉此即可以压缩机为唯一动件以提高能量运用效率，并达到节省能源的功效。

借由上述技术方案，本实用新型双热源式热泵热水器至少具有下列优点：

本实用新型吸收热源为双热源式，可吸收太阳能与大气热能，不论阴晴皆可制造热水，且本实用新型利用热泵循环装置的蒸发器来吸热，在蒸发器中的冷媒温度低而与大气温差大，可获致更高的吸热效率，而能够解决冬季日照不足及气温偏低无法提供加热之问题。

本实用新型具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的太阳能热水器具有增进的多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型第一较佳实施例的元件分解图。

图2为本实用新型第一较佳实施例的流程图。

图3为本实用新型第一较佳实施例的配置结构图。

图4为本实用新型第一较佳实施例的储液桶与冷凝器及相关管路配置的侧视图。

图5为本实用新型第一较佳实施例的储液桶与冷凝器及相关管路配置另一角度的侧视图。

图6为本实用新型第二较佳实施例的流程图。

图7为本实用新型第二较佳实施例的配置结构图。

图8为本实用新型第二较佳实施例的储液桶、冷凝器、取水用热交换器及相关管路配置的侧视剖面图。

10：外壳；             11：透光孔；

12：上方洞口；         13：下方洞口；

20、20′：储液桶；     22、22′：入水管；

24、24′：出水管；     26：取水之热交换器；

30：蒸发器；           40：压缩机；

50、50′：冷凝器；     500：壳管式热交换器；

502、502′：导入管；   504、504′：导出管；

506：上方管路；        508：下方管路；

60：膨胀阀。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的双热源式热泵热水器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参照图1所示，其为本实用新型第一较佳实施例的元件分解图，其中揭示出本实用新型的主要部份结构，其包括一外壳10、一储液桶20及一蒸发器30，此图主要揭露出本实用新型的结构配置型态，其整体组合完成后之外型犹如一台冰箱般，在该外壳10表面上形成有矩形透光孔11，在该透光孔11上方形成有上方洞口12，透光孔11下方形成有下方洞口13，在该透光孔11位置可依需要组装透明的透光板(图中未示)。

参照图2的流程图，本实用新型的热泵循环装置以冷媒为工作流体，在该循环中除了蒸发器30之外另包括有一压缩机40、一冷凝器50及一膨胀阀60，其中的蒸发器30、压缩机40、冷凝器50及膨胀阀60以管路依序串联而成；该压缩机40将加温后的冷媒从蒸发器30中以低压吸入后，再以高压打出，冷媒以高温高压状态进入冷凝器50，经由冷凝器50放热后进入膨胀阀60降压降温，其后再进入蒸发器30中吸热，吸热后经由压缩机40入口吸入，再以高温高压打出，完成循环，此一冷媒循环即为本实用新型的热泵循环，本实用新型即采用此原理，经蒸发器30吸收太阳与大气热能后，再由冷凝器50释出热能加热水温；

由于压缩机40及膨胀阀60属于现有的装置，故而仅在图2、6的流程图中揭示出来，实际上其设置于储液桶20上方，但为避免复杂管路造成说明上的障碍及理解上的困难，故在其余实施例图中予以省略而未绘出。

为了让冷媒能够顺利地在蒸发器30中吸热，在外壳10上开设有透光孔11、上方洞口12及下方洞口13，故而空气可由上方洞口11进入外壳10，并由蒸发器30吸收大气热能，于是空气温度降低，密度变大，故下降至下方洞口12排出，此热交换过程为一自然对流，无须风扇即可达成，太阳辐射则同时可经由透光孔11入射至蒸发器30给予热量，在图1、3中所示蒸发器30设置呈一集热板型态，故能提供较佳的集热功效。

在第一实施例中的冷凝器50为采壳管式热交换器500的设计，其设置于储液桶20外侧靠近储液桶20底部的位置(如图1、3、4、5所示)，如图4中所示，由压缩机送出的高温高压冷媒由导入管502被送至冷凝器50中，该冷凝器50于壳管式热交换器500内将热能释出加热水温，然后降温后的冷媒再由导出管504送至膨胀阀中，由于壳管式热交换器500中的水温升高，故密度减小，如图5中所示，热水循环壳管式热交换器500上侧出口上方管路506上升回到储液桶20中，而此时储液桶20下方水温较低，密度较大，且加上上方热水挤压，于是由下方管路508流入壳管式热交换器500中，经由冷凝器50加热，再回到储液桶20，完成一热虹吸循环，如此，以热虹吸的原理逐渐加热水温，使储液桶20内水温达到所需温度。

另在图1、4中可以见到在储液桶20侧连接有入水管22及出水管24，该入水管22接至储液桶20下方，出水管接至储液桶20上方，当使用者用水时，储液桶20中的热水即由出水管24导出，而未经加热的冷水即由入水管22补充至储液桶20中。

参照图6，其为本实用新型第二较佳实施例的流程图，其中所示的热泵循环装置与前述第一实施例的基本架构相同，在图7中所示，其储液桶20′、蒸发器30及外壳10的结构配置与第一实施例几乎同，惟其冷凝器50′直接泡于储液桶20′内，而在该储液桶20′内另设有一取水用热交换器26，亦即在此实施例中的储液桶20′内容置有储能液体，该冷凝器50′将热能释放给储液桶20′中的储能液体储存，之后，欲使用热水时，冷水经由储液桶20′下方的入水管22′进入取水用热交换器26后，储能液体释出热能加热水温，热水由取水用热交换器26上方流出，即由储液桶20′上方的出水管24′导出供使用者运用。

配合图8中所示，冷媒由导入管502′被送至冷凝器50′中，该冷凝器50′在储液桶20′内将热能释出加热储能液体，然后降温后的冷媒再由导出管504′送至膨胀阀中；该冷凝器50′及取水用热交换器26在储液桶20′中的设置方式及型式均属现有技术的运用，而非本实用新型的重点所在，故不多加赘述。

由以上说明可知，本实用新型双热源式热泵热水器具有以下特色：

1.可同时吸收太阳能与大气热能，不论气候且可置于室内或室外，皆可达到制造热水的效果；

2.其外壳10设有透光孔11、上方洞口12及下方洞口13，该透光孔11可以透明透光板覆盖于上，此外壳10设计可达到吸取太阳能与大气热能之效果，大气经由外壳10上、下方洞口12，13流通，形成自然对流，不需经风扇带动即可与空气进行热交换，而太阳辐射也可同时经由透明透光板射入蒸发器30，使蒸发器30直接吸收太阳热能。

3.该蒸发器30采集热板型式并联制成，分成东、南、西三面，此设置可调节由太阳角度造成的不稳定，避免压缩机40跳机现象发生。

4.该冷凝器可采两种型式，一种为直接泡于储液桶20′中，可节省储液桶20′体积，另一种为采用壳管式热交换器500，设置于储液桶20外侧，以热虹吸方式加热水温。

5.本实用新型采整体式设计，将压缩机40、蒸发器30、冷凝器50，50′、储液桶20，20′整合为一体，缩小所占空间，且动件仅有压缩机40，可靠度佳，噪音小。

6.本实用新型储液桶20可采用密闭式储液桶，搭配壳管式热交换器500，以热虹吸方式，使水经由热交换器加热后，以自然对流的方式加热水温，取用热水时，采直接取用方式，冷水由下方入水管22灌入，热水由上方出水管24挤出。

7.本实用新型储液桶20′也可采用开放式储液桶，冷凝器50′置于储液桶20′，内另置有取水用热交换器26，储液桶20′内充灌储能液体(例如水、乙二醇)用来储能，并当做传热介质，取用热水时，冷水经取水用热交换器26下方进入，经过与储能物质热交换后，热水由上方挤出。

本实用新型双热源式热泵热水器置于室内时，性能系数COP(热水吸收总能量/总耗电量)与单位热水耗电量(总耗电量/热水量)均随气温变化，气温上升，COP变大，单位热水耗电量变小

本实用新型双热源式热泵热水器置于室外时，COP与单位热水耗电量随气温变化、太阳辐射量变化，气温高、太阳辐射量大时，COP变大，单位热水耗电量变小。

本实用新型双热源式热泵热水器置于室内时，兼具除湿的功效。

本实用新型的冷媒可为R134a。

综上所述，本实用新型吸收热源为双热源式，可吸收太阳能与大气热能，不论阴晴皆可制造热水，且本实用新型利用热泵循环装置的蒸发器来吸热，在蒸发器中的冷媒温度低而与大气温差大，可获致更高的吸热效率，而能够解决冬季日照不足及气温偏低无法提供加热的问题。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1、一种双热源式热泵热水器，其特征在于包括：

一以冷媒为工作流体的热泵循环装置，其中包括以管路依序串联的一蒸发器、一压缩机、一冷凝器及一膨胀阀；

一储液桶，该储液桶接有冷水流入的进水管与热水流出的出水管，前述冷凝器释出热能对储液桶中的液体加温。

2、根据权利要求1所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中所述的冷凝器为直接泡于储液桶内，该储液桶中充灌储能液体，另在该储液桶中设置有取水用热交换器，该取水用热交换器上、下端分别衔接有冷水流入的进水管与热水流出的出水管，藉此冷凝器将热能释放给储液桶中的储能液体储存，冷水经由取水用热交换器下方进入并由上方流出，其间由储能液体释出热能加热水温。

3、根据权利要求1所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中所述的冷凝器为壳管式热交换器。

4、根据权利要求3所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中所述的壳管式热交换器设置于水桶外侧靠近水桶底部的位置。

5、根据权利要求3或4中任一所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中所述的壳管式热交换器上方设有上方管路连接至储液桶上方，下方设有下方管路连接至储液桶下方。

6、根据权利要求1所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中所述的压缩机及膨胀阀设置于储液桶上方。

7、根据权利要求1所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中在热泵循环装置与储液桶外侧设置有一外壳，该外壳表面上形成有透光孔、上方洞口及下方洞口，该透光孔对应于蒸发器的位置。

8、根据权利要求7所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中在透光孔位置可组装透明的透光板。

9、根据权利要求1所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中所述的蒸发器的设置呈一集热板型式并联制成。

10、根据权利要求9所述的双热源式热泵热水器，其特征在于其中所述的并联蒸发器可设置成三面，分别设置在东、南、西三面，藉此可调节由太阳角度造成的不稳定，避免压缩机跳机现象发生。

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