CN204227680U - 带电辅加热的容积式换热内胆 - Google Patents

Abstract

一种带电辅加热的容积式换热内胆，包括壳体（15）和电热芯组件（12）、换热芯组件（16），换热芯组件（16）设有容腔、介质进入管（20）和介质外出管（21），电热芯组件（12）主要由集热罩（10）和电加热管（11）组成，集热罩（10）与壳体（15）连通并包围电加热管（11），出水管的进水口伸进集热罩（10）所围区域内。本实用新型能通过换热芯组件对内胆进行整体的一次换热，还能通过电热芯组件对即将流出内胆的水进行二次按需补热，故它不仅能高效地利用太阳能、热泵等一次热源，还能有效减少二次补热的电能浪费。

Description

带电辅加热的容积式换热内胆

技术领域

 本实用新型属于热水器领域，尤其涉及一种带电辅加热的容积式换热内胆，它适用于太阳能热水器、热泵热水器等储水式热水器。

背景技术

在现有技术中，容积式换热内胆的综合换热效益不高，与辅助能源之间的配合不理想，存在加热速度慢或耗电量高等问题。为克服这些缺陷，特对带电辅加热的容积式换热内胆进行了改良研制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种带电辅加热的容积式换热内胆，它不仅能利用太阳能、热泵等一次热源，还能有效减少二次补热的电能浪费。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：它包括壳体和设于壳体内的电热芯组件、换热芯组件，壳体设有进水管、出水管和分别安装电热芯组件、换热芯组件的安装口，换热芯组件设有容腔、介质进入管和介质外出管，电热芯组件主要由集热罩和电加热管组成，集热罩与壳体连通并包围电加热管，出水管的进水口位于集热罩顶面、侧面或集热罩所围区域内。由于电热芯组件与换热芯组件配合加热，换热芯组件利用太阳能、热泵等廉价一次热源，电热芯组件仅在换热芯组件加热的水温无法满足用户需求的情形下，对内胆中的水进行按需二次补热，有效减少电能浪费，而且电加热管和出水管的进水口均设置在集热罩所围成的狭小空间内里，使电能主要用于加热即将流出内胆的水，避免了电热能散失于整个内胆之中，这种仅对流出内胆的水进行动态的按需补热，进一步减少了电能浪费。

所述换热芯组件、电热芯组件同轴设置，换热芯组件设于壳体的下端，电热芯组件设于壳体的上端。下置的换热芯组件占据内胆下部的核心位置，它按照整体换热规律对内胆中的水进行整体换热；由于内胆中的水冷热分层，上置的电热芯组件能按照局部或即时的加热规律，并根据实际需要，对即将流出内胆的水进行按需补热，同时电热芯组件还能更宽泛地适应使用气候环境和用电环境，在水箱控制器的预约设置控制下，对内胆里的自来水，进行由上至下、分时分段的按需预热，以改善不良气候时的热水保障率和即时加热时的用电负荷。此外，换热芯组件、电热芯组件处在同一轴心的安装线上，有助于生产中实现采用一个装配动作完成两者的锁紧密封作业，这种简化的高效装配结构，有利于工厂流水线的快速高效的生产安装，便于售后服务的现场专业维修。

所述集热罩的上部设有连通集热罩内外的平衡口。平衡口有助于及时排出内胆中积聚在集热罩外部的气体，避免因内胆的气体积聚过多，而降低内胆的储水量。

所述集热罩设有固定换热芯组件的换热芯稳定器。换热芯稳定器能提高换热芯组件的稳定性，有助于避免内胆的换热芯组件在输运过程中发生剧烈振动与损坏。

所述换热芯稳定器为集热罩下部间隔设置的延伸条，换热芯组件被夹套于延伸条之中；或换热芯稳定器为设置于集热罩下部的网状环，换热芯组件被夹套于网状环之中。

所述换热芯组件还由芯冠、芯壳壁、恒压溢流管和结构加强环组成，容腔由芯冠、芯壳壁和底盘围成，结构加强环设于底盘与芯壳壁的结合部位，具体是结构加强环内置或外置于芯壳壁与底盘的结合部位，结构加强环显著增强了底盘与芯壳壁结合部位的结构强度，使底盘与芯壳壁更能满足来自密封垫、壳体、螺纹锁紧环与螺纹锁紧配合件的综合锁紧压力而不开裂或变形。恒压溢流管、介质进入管和介质外出管分别从底盘伸进容腔内，底盘封闭安装口。

所述芯壳壁为非光滑曲面，芯壳壁设有轴向、径向或螺旋的凸纹或凹槽。除成倍增大了芯壳壁的换热面积，还显著增强了芯壳壁强度，降低了其壁厚用材和热阻。因此，芯壳壁能采用0.3毫米至1.5毫米的导热率较高的不锈钢薄壁来制造，诸如445号或304、316号等材料，以提高其整体换热效益。

所述壳体在安装口的外围设有螺纹锁紧配合件，电热芯组件或换热芯组件安装在安装口内并通过螺纹锁紧环与螺纹锁紧配合件固定。

所述螺纹锁紧环与螺纹锁紧配合件之间设有径向插入两者的铆钉。铆钉的数量为一个或数个，它将螺纹锁紧环与螺纹锁紧配合件锁定铆死，以避免二者的相对松动和自由拆卸，既保证了生产安装的可靠性，同时又便于质量检验的固定封样和打戳追溯。

所述电热芯组件还由温控探管和顶盘组成，温控探管内设有温控探头，顶盘封闭安装口，集热罩、电加热管、温控探管均安装在顶盘的同一侧，且集热罩包围温控探管。集热罩可以完全包围温控探管，也可以仅包围温控探管上部。温控探头设置在温控探管内的不同区段，温控探头能有效实时监控内胆的温度。

所述出水管穿过顶盘与壳体内部连通。这可以减少直接在壳体上的开孔数量，降低内胆出现结构缺陷的几率。

所述进水管由外延进水管、壳体进水管、内注管连接而成，壳体进水管设于壳体上，内注管安装在壳体内，内注管的上管口与壳体进水管水连接，内注管下管口与壳体底部相接近，外延进水管位于壳体外，外延进水管的上管口与壳体进水管水连接，外延进水管的下管口与自来水管水连接；出水管由外延出水管、壳体出水管连接而成，壳体出水管设于壳体上，外延出水管位于壳体外，外延出水管的上管口与壳体出水管水连接，外延出水管的管身绕至壳体外下端，外延出水管的下管口与用水点水连接；所述外延进水管、外延出水管均为非金属材质且有效长度大于自身半径平方的53倍以上。这样即便是电加热管漏电，且壳体和电热芯组件的接地又均失效的状况下，外延进水管和外延出水管内的水电阻会将泄漏的市电电压和电流自动衰减到人体所能承受的安全指标以内，这样就给用户多了一种可靠的用电保护。

本实用新型能通过换热芯组件对内胆进行整体的一次换热，还能通过电热芯组件对即将流出内胆的水进行二次按需补热，故它不仅能高效地利用太阳能、热泵等一次热源，还能有效减少二次补热的电能浪费。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A处的结构放大图；

图3为图1中B处的结构放大图；

图4为换热芯组件16的内部结构示意图；

图5为换热芯组件16的外部结构示意图；

图6为电热芯组件12实施例一的内部结构示意图；

图7为电热芯组件12实施例一的外部结构示意图；

图8为电热芯组件12实施例二的外部结构示意图；

图9为电热芯组件12实施例三的外部结构示意图。

图中各零部件与标号的关系是：外延进水管1、壳体进水管2、外延出水管3、壳体出水管4、温控探管5、顶盘6、螺纹锁紧环7、螺纹锁紧配合件8、平衡口9、集热罩10、电加热管11、电热芯组件12、换热芯稳定器13、芯冠14、壳体15、换热芯组件16、芯壳壁17、密封垫18、底盘19、介质进入管20、介质外出管21、结构加强环22、铆钉23、内注管24、恒压溢流管25。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括壳体15，壳体15设有进水管和出水管。进水管由外延进水管1、壳体进水管2、内注管24连接而成，壳体进水管2设于壳体15上，内注管24安装在壳体15内，内注管24的上管口与壳体进水管2水连接，内注管24下管口与壳体15底部相接近，外延进水管1位于壳体15外，外延进水管1的上管口与壳体进水管2水连接，外延进水管1的下管口与自来水管水连接。出水管由外延出水管3、壳体出水管4连接而成，壳体出水管4设于壳体15上，外延出水管3位于壳体15外，外延出水管3的上管口与壳体出水管4水连接，外延出水管3的管身绕至壳体15外下端，外延出水管3的下管口与用水点水连接。外延进水管1、外延出水管3均为非金属材质且有效长度大于自身半径平方的53倍以上。

本实施例还包括同轴设置于壳体15内的电热芯组件12、换热芯组件16。换热芯组件16设于壳体15的下端，电热芯组件12设于壳体15的上端。壳体15上端设有安装电热芯组件12的安装口，下端设有安装换热芯组件16的安装口。

如图1、图2、图4和图5所示，换热芯组件16由芯冠14、芯壳壁17、恒压溢流管25、底盘19、介质进入管20和介质外出管21和结构加强环22组成。芯冠14、芯壳壁17和底盘19围成容腔。芯壳壁17为非光滑曲面，芯壳壁17设有轴向、径向或螺旋的凸纹（或凹槽）。芯冠14为球冠或锥冠。结构加强环22内置于芯壳壁17与底盘19的结合部位，紧贴芯壳壁17下部内表面。恒压溢流管25、介质进入管20和介质外出管21分别从底盘19伸进容腔内，底盘19封闭壳体15的安装口。恒压溢流管25的长度最长，介质进入管20的长度次之，介质外出管21的长度最短。恒压溢流管25的上管口接近芯冠14处，其下管口开在容腔外与大气直接联通或通过排气阀与大气间接联通；介质进入管20的上管口开在容腔内的二分之一至三分之二间，其下管口在容腔外与一次热源太阳能、热泵等的热循环介质外出管做液态连接；介质外出管21的上管口接近底盘19上表面，其下管口在容腔外与一次热源太阳能、热泵等的冷循环介质进入管做液态连接。此外，介质进入管20和介质外出管21的上管口均为斜切开口，有效地增加了管口面积，减少了运行阻力，并降低了管口被堵塞的概率。

如图1、图3和图6所示，电热芯组件12由温控探管5、顶盘6、集热罩10和电加热管11组成，顶盘6封闭壳体15的安装口，集热罩10、电加热管11、温控探管5均安装在顶盘6的同一侧，集热罩10所围成的空间底部与壳体15连通，温控探管5、电加热管11包围在集热罩10所围成的空间内，集热罩10的上部还设有一个至若干个连通集热罩10内外的平衡口9。出水管穿过顶盘6与壳体15内部连通，出水管的进水口位于内胆顶部（即集热罩10的顶面）。出水管的进水口位于内胆最高点，当用户用热水时会产生水压降，保证胆内储蓄的温度最高的水可直接优先被取用。

如图1、图6和图7所示，换热芯组件16容腔的长度比集热罩10的长度长，而且集热罩10上间隔设置有延伸条，换热芯组件16的芯冠14被夹套于延伸条之中。延伸条作为换热芯稳定器13固定换热芯组件16，有效避免换热芯组件16在运输过程中损坏。此外，换热芯稳定器13还可以设计成如图8或图9所示的网状环结构，网状环至少设有一排使集热罩10内部与内胆连通的通水孔，通水孔的形状可以是方形或椭圆形等。

如图2和图3所示，壳体15在上下两端的安装口外围均设有螺纹锁紧配合件8，电热芯组件12、换热芯组件16分别安装在相应的安装口内并通过螺纹锁紧环7与螺纹锁紧配合件8固定。此外，电热芯组件12、换热芯组件16与安装口之间分别设有密封垫18。螺纹锁紧环7与螺纹锁紧配合件8之间还设有径向插入两者的铆钉23。由于换热芯组件16、电热芯组件12都是采用高度模块化的制式组件，配合螺纹锁紧环7与螺纹锁紧配合件8、密封垫18，它们都处在同一轴心的安装线上，在实际生产中均可实现一个装配动作，就能有效地完成其锁紧密封作业，这种简化的高装配性结构，利于工厂流水线的快速高效的生产安装，便于售后服务的现场维修。

本实施例在换热芯组件16内充满防冻液或冷媒介质，内胆壳体15内充满且保持联通市政自来水，电加热管11连接市电的状态下，当一次热源太阳能、热泵等工作时，会将换热芯组件16内的冷介质从介质外出管21吸出加热，然后又会将加热后的热介质从介质进入管20送回换热芯组件16的上部，热介质通过热芯组件16的芯壳壁17和芯冠14与壳体15内的市政自来水换热，冷却为冷介质，然后又被吸出加热，如此循环。当一次热源是慢速的自然循环且无强压时，恒压溢流管25的下管口外接一个三通，其下接一只下坠式的盛液器，其侧向直接与大气联通。当一次热源是快速的强制循环或带有强压时，其三通侧向通过排气阀间接与大气联通。

当用户使用热水时，壳体15内会产生水压降，市政自来水会从进水管进入壳体15的下部，而热水则会通过集热罩10和出水管输出到用水点给用户使用。当热水的基础温度达到用户的需求设定值时，就直接使用太阳能、热泵等一次热源提供的廉价热水，而当基础热水温度达不到用户的需求设定值时，电加热管11会在温控探管5内的温控探头的控制下，对流经集热罩10内的基础热水进行动态的按需补值性的加热补差。

Claims (12)

1.一种带电辅加热的容积式换热内胆，包括壳体（15）和设于壳体（15）内的电热芯组件（12）、换热芯组件（16），壳体（15）设有进水管、出水管和分别安装电热芯组件（12）、换热芯组件（16）的安装口，换热芯组件（16）设有容腔、介质进入管（20）和介质外出管（21），其特征在于：所述电热芯组件（12）主要由集热罩（10）和电加热管（11）组成，集热罩（10）与壳体（15）连通并包围电加热管（11），出水管的进水口位于集热罩（10）顶面、侧面或集热罩（10）所围区域内。

2.根据权利要求1所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述换热芯组件（16）、电热芯组件（12）同轴设置，换热芯组件（16）设于壳体（15）的下端，电热芯组件（12）设于壳体（15）的上端。

3.根据权利要求2所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述集热罩（10）的上部设有连通集热罩（10）内外的平衡口（9）。

4.根据权利要求1~3任一项所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述集热罩（10）设有固定换热芯组件（16）的换热芯稳定器（13）。

5.根据权利要求4所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述换热芯稳定器（13）为集热罩（10）下部间隔设置的延伸条，换热芯组件（16）被夹套于延伸条之中；或换热芯稳定器（13）为设置于集热罩（10）下部的网状环，换热芯组件（16）被夹套于网状环之中。

6.根据权利要求5所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述换热芯组件（16）还由芯冠（14）、芯壳壁（17）、恒压溢流管（25）、底盘（19）和结构加强环（22）组成，容腔由芯冠（14）、芯壳壁（17）和底盘（19）围成，结构加强环（22）设于底盘（19）与芯壳壁（17）的结合部位，恒压溢流管（25）、介质进入管（20）和介质外出管（21）分别从底盘（19）伸进容腔内，底盘（19）封闭安装口。

7.根据权利要求6所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述芯壳壁（17）为非光滑曲面，芯壳壁（17）设有轴向、径向或螺旋的凸纹或凹槽。

8.根据权利要求1所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述壳体（15）在安装口的外围设有螺纹锁紧配合件（8），电热芯组件（12）或换热芯组件（16）安装在安装口内并通过螺纹锁紧环（7）与螺纹锁紧配合件（8）固定。

9.根据权利要求8所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述螺纹锁紧环（7）与螺纹锁紧配合件（8）之间设有径向插入两者的铆钉（23）。

10.根据权利要求1、2、3、8、9任一项所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述电热芯组件（12）还由温控探管（5）和顶盘（6）组成，温控探管（5）内设有温控探头，顶盘（6）封闭安装口，集热罩（10）、电加热管（11）、温控探管（5）均安装在顶盘（6）的同一侧，且集热罩（10）包围温控探管（5）。

11.根据权利要求10所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：所述出水管穿过顶盘（6）与壳体（15）内部连通。

12.根据权利要求1、2、3、8、9任一项所述的带电辅加热的容积式换热内胆，其特征在于：

所述进水管由外延进水管（1）、壳体进水管（2）、内注管（24）连接而成，壳体进水管（2）设于壳体（15）上，内注管（24）安装在壳体（15）内，内注管（24）的上管口与壳体进水管（2）水连接，内注管（24）下管口与壳体（15）底部相接近，外延进水管（1）位于壳体（15）外，外延进水管（1）的上管口与壳体进水管（2）水连接，外延进水管（1）的下管口与自来水管水连接；

所述出水管由外延出水管（3）、壳体出水管（4）连接而成，壳体出水管（4）设于壳体（15）上，外延出水管（3）位于壳体（15）外，外延出水管（3）的上管口与壳体出水管（4）水连接，外延出水管（3）的管身绕至壳体（15）外下端，外延出水管（3）的下管口与用水点水连接；

所述外延进水管（1）、外延出水管（3）均为非金属材质且有效长度大于自身半径平方的53倍以上。