CN205717928U - 换热器及相变蓄热式热水器 - Google Patents

换热器及相变蓄热式热水器 Download PDF

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曾云
曲绍鹤
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Abstract

本实用新型公开了一种换热器及相变蓄热式热水器,该换热器包括具有进液口的第一集液管和具有出液口的第二集液管,第一集液管和第二集液管相对设置,第一集液管和第二集液管之间设置有将两者互相连通的多个换热管,多个换热管沿第一集液管和第二集液管的轴向设置。本实用新型提高了相变蓄热式热水器出水温度的均衡性。

Description

换热器及相变蓄热式热水器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及相变蓄热式热水器技术领域,尤其涉及一种换热器及相变蓄热式 热水器。
背景技术
[0002] 相变蓄热式热水器是通过在内胆中填充相变蓄热材料,并将换热器埋设于相变蓄 热材料中,利用相变蓄热材料热焓值高,储能密度大的优点,将热能储存在相变蓄热材料 中。当需要热水时,冷水通过换热器与相变蓄热材料进行热交换,以置换出相变蓄热材料中 储存的热量。显然,这种形式的制热方式,热水器的制热水能力与换热器的形状紧密相关。
[0003] 然而,现有的换热器的形状只是简单的采用几根换热单管组合形成,并且各换热 管的出水口直接与出水管路连通。当各单管换热不均衡时,各换热管输送至出水管路的热 水温度就不一致,导致用户使用热水时,水温忽高忽低。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的主要目的在于提供一种换热器,旨在实现相变蓄热式热水器的出水 温度更加恒定。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型提出一种换热器,该换热器用于相变蓄热式热水器 中,所述换热器包括具有进液口的第一集液管和具有出液口的第二集液管,所述第一集液 管和第二集液管相对设置,所述第一集液管和第二集液管之间设置有将两者互相连通的多 个换热管,所述多个换热管沿所述第一集液管和第二集液管的轴向设置。
[0006] 优选地,所述多个换热管并排设置,且相邻两换热管间隔开。
[0007] 优选地,各个所述换热管的管壁呈凹凸相间的波纹状。
[0008] 优选地,各个所述换热管上设置有导热翅片。
[0009] 优选地,各所述换热管上的导热翅片呈长条形,且沿各自换热管的轴向延伸设置。
[0010] 优选地,所述导热翅片呈螺旋式缠绕于所述换热管上。
[0011]优选地,所述导热翅片呈环形,且分别套接于各所述换热管上。
[0012] 优选地,所述导热翅片的数量为多个,且沿各个所述换热管的轴向设置。
[0013] 优选地,相邻两所述换热管上的导热翅片错开设置。
[0014] 优选地,所述换热管的内壁上设置扰流部。
[0015] 优选地,所述扰流部为环形凸起,且由所述换热管的管壁向其管内凸设形成。
[0016] 此外,本实用新型还提出一种相变蓄热式热水器,该换热器包括具有进液口的第 一集液管和具有出液口的第二集液管,所述第一集液管和第二集液管相对设置,所述第一 集液管和第二集液管之间设置有将两者互相连通的多个换热管,所述多个换热管沿所述第 一集液管和第二集液管的轴向设置。
[0017] 本实用新型通过设置第一集液管用于各换热管的进水集中分配,设置第二集液管 用于对各换热管流出的热水进行汇集,由此,可以使得各个换热管换热后的水流汇集一处, 温度相互中和,在使用热水时,由于各换热管流出的热水已经中和,出水温度也就更加恒 定,不会出现忽高忽低或者局部过热的情况。另外,该换热器通过管路将循环加热后的热水 提供给相变蓄热材料储热时,由于分配给各换热管的热水温度也已相互中和,从而能够使 得循环后返回各换热管的热水温度相对均衡,使各处的相变蓄热材料吸热均衡,进而在制 热水时,各换热管的换热就更加均衡。
附图说明
[0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例 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,下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例,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示出的结构获得其他的附图。
[0019] 图1为本实用新型换热器的结构示意图;
[0020] 图2为本实用新型相变蓄热式热水器第一实施例的结构示意图;
[0021] 图3为本实用新型相变蓄热式热水器第二实施例的结构示意图。
[0022] 附图标号说明:
Figure CN205717928UD00041
[0024] 本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0025] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部 的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0026] 需要说明,本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如 果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
[0027] 另外,在本实用新型中涉及"第一"、"第二"等的描述仅用于描述目的,而不能理解 为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方 案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合 出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本实用新型要求 的保护范围之内。
[0028] 本实用新型提出一种换热器,适用于相变蓄热式热水器中,通过吸收热水器中的 相变蓄热材料存储的热量而实现制热水功能。
[0029] 主要参照图1,在本实用新型一实施例中,该换热器包括第一集液管5和第二集液 管6,第一集液管5、第二集液管6的形状不限,可以是圆形管、椭圆管或者是扁平管。其中,第 一集液管5具有进液口 501,用于输入外部水源,第二集液管6具有出液口 502,用于将换热后 的热水排出。需要说明的是,该换热器并不限定仅使用水作为换热介质,在其他的应用中, 还可使用其他的换热介质,例如导热油。
[0030] 本实施例中,第一集液管5和第二集液管6相对设置,可以是两者相互平行,也可以 是在同一平面内两者呈一定夹角设置。
[0031] 本实施例中,第一集液管5和第二集液管6之间设置有将两者互相连通的多个换热 管10,该换热管10的形状不限,可以是圆形管、椭圆管或者是扁平管。本实施例优选采用圆 形管,且圆形换热管10上间隔设置有扁管段。易于理解的是,当水流从圆管段流过扁管段 时,管中心的水流会与管壁处的水流位置交换,从而使得管中心的水流也能得到充分的换 热,提高换热效果。另外,各个换热管10的管壁可以光滑设置,也可以设置呈凹凸相间的波 纹状,以对换热管10内流动的水流进行扰流,提高换热器的换热效率。当然,还可以做其他 处理,此处不作限定。
[0032] 本实施例中,多个换热管10沿第一集液管5和第二集液管6的轴向并排或者相互之 间呈一定夹角设置。而并排设置时,相邻两换热管10之间可以相互贴近或者间隔开一定空 间。其中,相邻两换热管10相互贴近时,该相邻两换热管10之间可以相互传热,各换热管10 吸热后温度较为均衡。而相邻两换热管10相互间隔开时,则可以保证各换热管10均具有足 够的换热空间,保证换热充分。
[0033] 需要说明的是,本实施例中的第一集液管5用于各换热管10的进水集中分配,第二 集液管6用于对各换热管10流出的热水进行汇集,由此,可以使得各个换热管10换热后的水 流汇集一处,温度相互中和,在使用热水时,由于各换热管10流出的热水已经中和,出水温 度也就更加恒定,不会出现忽高忽低或者局部过热的情况。另外,该换热器通过管路将循环 加热后的热水提供给相变蓄热材料储热时,由于分配给各换热管10的热水温度也已相互中 和,从而能够使得循环后返回各换热管10的热水温度相对均衡,使各处的相变蓄热材料吸 热均衡,进而在制热水时,各换热管10的换热就更加均衡。
[0034] 上述实施例中,为了提高换热效率,各个换热管10上进一步设置有导热翅片15,该 导热翅片15可以是各种形状,例如长条形、螺旋形、环形等,一般设置其具有一定的板面,以 能够辐射较广的空间,从而将距离换热器较远位置的热量也传递过来,提高换热效率。此 外,各导热翅片15设置于换热管10上后,还可以进一步通过焊接进行加固。
[0035] 在一优选实施例中,各所述换热管10上的导热翅片15呈长条形,且沿该换热管10 的轴向延伸设置。
[0036] 本实施例中,导热翅片15的长度不限定,可以是与换热管10-样长,也可以是短于 换热管10。当导热翅片15的长度与换热管10基本一样长时,则换热管10所需导热翅片15的 数量较少,比较容易安装。
[0037] 在一优选实施例中,所述导热翅片15呈螺旋式缠绕于所述换热管10上。
[0038] 本实施例中,导热翅片15可为长条形片状结构,以在缠绕于换热管10上后,具有较 大的辐射范围,能传递很多的热量。其中,导热翅片15各螺旋的螺旋直径优选设计与换热管 10的管径一样大小,以在安装时,直接套接在换热管10上即可。其中,导热翅片15各螺旋的 螺距则可以相同,也可以不同,本实施例中,优选设置成相同的螺距,以使导热翅片15各处 导热均衡。
[0039] 在一优选实施例中,所述导热翅片15呈环形,且分别套接于各换热管10上。其中, 每一换热管10上的导热翅片15的数量不限,本实施例优选为多个,且多个导热翅片15沿各 自换热管10的轴向任意或者均匀设置。需要说明的是,当多个导热翅片15均匀布设于换热 管10上时,导热效果更均匀。
[0040] 另外,该实施例中,相邻两换热管10上各导热翅片15的位置可以对应的,也可以是 错开的。本实施例中,优选采用后一种错开设置的方式,换热更加均衡。
[0041 ]上述实施例中,为了进一步地提高换热管10的扰流效果,使换热更加充分,换热管 10的内壁上设置扰流部(图未示出),通过扰流部减缓换热管10内的水流流动速度,从而使 冷水通过管壁与相变蓄热材料换热时更加充分。
[0042] 该进一步实施例中,扰流部可为凸设于所述换热管10内壁上的环形凸起,或者,该 扰流部为由所述换热管10的内壁向其管内凸设而形成的环形凸起。通过环形凸起能够全方 位的对换热管10内水流形成扰流减缓作用。
[0043] 此外,该扰流部还可以是多个凸设于换热管10内壁上的点状凸起,点状凸起除对 换热管10内水流形成减缓作用外,还可以将水流分散,使管中心的水流也能够得到充分的 换热,提高换热效果。值得一提的是,本实施例中,当多个点状凸起均衡布设于换热管10的 内壁上,扰流效果更加佳。
[0044] 应当注意的是,本实施例中凸起的设置高度应当与换热管10的管径尺寸相结合, 不能过高,需要保证水流在换热管10内的顺畅流通。
[0045] 本实用新型还提出一种相变蓄热式热水器。
[0046] 参照图1及图2,提出本实用新型相变蓄热式热水器的第一实施例,在第一实施例 中,该相变蓄热式热水器包括上述实施例的换热器,则该相变蓄热式热水器的具体结构参 照上述实施例,由于本相变蓄热式热水器采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至 少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
[0047]该第一实施例中,相变蓄热式热水器还包括箱体20及第一水路管路(图未标示), 所述箱体20内设置有相变蓄热材料30,所述换热器设于所述箱体20内,且与所述相变蓄热 材料30接触,所述换热器的进液口 501和出液口 502与所述第一水路管路对应连接。
[0048]本实施例中,箱体20用于承载换热器和相变蓄热材料30,并提供安装功能。并且, 箱体20还为换热器和相变蓄热材料30提供保温功能。在一优选实施例中,箱体20包括外壳 21及内胆22,所述内胆22设于所述外壳21内。其中,外壳21优选采用金属钣金件,以保护内 部器件。内胆22形成有空腔,其内部填充相变蓄热材料30以及安装换热器,内胆22和换热器 采用防腐蚀材料,避免受到相变蓄热材料30的侵蚀。相变蓄热材料30可以是50-80摄氏度相 变温度点的无机相变蓄热材料、有机相变蓄热材料、复合相变蓄热材料等。
[0049]此外,为提高箱体20的保温性能,箱体20还进一步包括保温层23,保温层23设于所 述外壳21与内胆22之间。该保温层23采用保温材料,可以是聚氨酯或环戊烷等,用以对内胆 22及其内部器件形成保温作用,防止热量外泄,造成热能浪费。
[0050]本实施例中,第一水路管路可为换热器提供进水和出水功能。
[0051]在一优选实施例中,该第一水路管路包括进水支管41、出水支管42及循环支管43。 具体地,该循环支管43的进口与换热器的出液口 502连通,循环支管43的出口与换热器的进 液口 501连通;该进水支管41的一端与外部冷水源接通,以提供进水,另一端通过循环支管 43与进液口501连通,将冷水通过循环支管43输送至换热器的进液口501,以为换热器提供 冷水。出水支管42的一端通过循环支管43与换热器的出液口 502连通,将换热器换热后输出 的热水输出,以为用户提供热水使用,如出水管42可与花洒连接,用于洗澡。
[0052]其中,循环支管43上设置有循环水栗44及第一加热装置45,且第一加热装置45处 于循环支管43的进口与其与出水支管42连接的位置之间。其中第一加热装置45可为电加热 器。
[0053]基于该实施例,该相变蓄热式热水器具有储热模式和热水模式。
[0054]在储热模式下,首先对换热器及循环支管43内注满冷水,并关闭进水支管41的进 水以及出水支管42的出水,然后通过第一加热装置45对循环支管43上的热水进行加热,同 时控制循环水栗44对循环支管43内的水流进行加压,使循环支管43内的热水水流从换热器 的进液口 501进入至箱体20内的换热管10,通过换热管10与箱体20内的相变蓄热材料30换 热,使相变蓄热材料30储存热量,换热管10换热后的水流从其出液口 502流出至循环支管43 内,再次加热,然后再次循环,直至达到目标温度。
[0055]在需要使用热水时,开启热水模式,在热水模式下,首先打开进水支管41,使换热 器进冷水,并打开出水支管42,使换热器出热水,同时,开启第一加热装置45继续对循环支 管43上的热水进行加热。由于相变蓄热材料30储存了热量,当冷水进入换热器内后,通过与 相变蓄热材料30热交换,而使换热器内的冷水变热,形成热水从出水支管42的出口流出,供 用户使用。此时,可选择开启第一加热装置45对流出的热水进一步加热,提高出水温度。 [0056]进一步地,所述循环支管43上还设有控制水流由其进口流向出口的第一单向阀 46,所述第一单向阀46设于所述循环水栗44和所述循环支管43出口之间。该第一单向阀46 用于防止进水支管41的进水经循环支管43流入出水支管42或者换热器的出液口502。
[0057]进一步地,所述进水支管41设置有控制水流由其进口流向出口的第二单向阀47。 第二单向阀47用于储热模式下防止循环支管43的水流从进水支管41流出。
[0058]进一步地,所述第一水路管路还包括连通进水支管41和出水支管42的混水支管 48。通过该混水支管48可将进水支管41内的一部分水流导入出水支管42,使出水支管42流 出的热水温度得到调节。其中,可在混水支管48上设置流量阀调节冷水流量,以达到调节出 水温度的目的。
[0059] 优选地,所述出水支管42上设置有混水阀49,所述混水支管48通过所述混水阀49 与所述进水支管41连通。混水阀49用于调节混水支管48流入出水支管42内的冷水流量,以 使出水支管42最终流出的热水温度为用户需要的水温。
[0060] 进一步地,所述进水支管41及出水支管42上均设有防电墙50。防电墙50用以防止 该相变蓄热式热水器中的电源经过第一水路管路传递至进水或者出水的管路上,避免用户 使用时触电,提高热水器使用的安全性。
[0061] 参照图3,提出本实用新型相变蓄热式热水器的第二实施例,该第二实施例的整体 结构与第一实施例类似,此处不再赘述。第二实施例与第一实施例的区别点在于,在该第二 实施例中,采用换热管路(图未标示)和第二水路管路(图未标示)替换第一实施例中的第一 水路管路。
[0062]在该第二实施例中,换热管路及第二水路管路均设于箱体20外,换热管路与换热 器的进液口 501和出液口 502对应连接,且换热管路内设有液体导热介质,如导热油或水等, 一般为了避免管道破裂而污染使用水,通常采用水作为导热介质。其中,换热管路通过换热 器与相变蓄热材料进行换热,第二水路管路又与换热管路进行换热,实现加热其内部管路 内的水,供用户使用。并且,第二水路管路与换热管路各自独立,两者相互换热时,内部介质 相互隔离,互不影响,从而避免相变蓄热材料泄露至换热器中而影响用户用水的问题,保证 用户用水安全。
[0063]在一优选实施例中,换热管路包括第一换热装置60、驱动栗70及第二加热装置80, 第二水路管路包括具有进水管路91和出水管路92的第二换热装置90,该第一换热装置60、 驱动栗70、第二加热装置80与换热器10组成封闭的管路循环系统,与第二水路管路隔离换 热。其中,第一换热装置60与换热器进行换热,第二换热装置90通过进水管路91进水,并与 第一换热装置60换热,进入的冷水经过第二换热装置90后变为热水,然后经由出水管路92 排出供用户使用。可以理解的是,采用本实施例的结构,即使换热器管道破裂,相变蓄热材 料也仅是进入换热管路,而不会直接渗透至用户的用水管路,即第二水路管路中,从而避免 相变蓄热材料渗透至换热器10内时,使用水受到污染的问题,保证安全用水。
[0064]该实施例中,优选地,第一换热装置60和第二换热装置90均为管体,且两者相互嵌 套在一起,形成内外完全相隔的第一腔体和第二腔体。其中第一腔体与换热器连通,通过换 热器与相变蓄热材料进行热交换,第二腔体用于通冷水,与第一腔体热交换而实现制热水 功能。如此,既能制热水,又避免相变蓄热材料渗透而影响用户用水安全的问题。该实施例 需要说明的是,也可以是通过将一管体沿其轴向分隔,以形成完全相隔的第一腔体和第二 腔体,当然在其他实施例中,还可以是其他的形式,只要能实现隔离换热即可。
[0065] 该实施例中,驱动栗70可为水栗,用于驱动管路循环系统内的液体导热介质进行 循环流动。第二加热装置80可为电加热器,用于对循环换热管10路中的液体导热介质进行 加热。
[0066] 可以理解的是,加热后的液体导热介质流过换热器时,与箱体内的相变储热材料 发生热交换,以使相变储热材料存储热量。当需要使用热水时,给第二水路管路注入冷水, 同时,控制驱动栗70驱动液体导热介质在封闭的管路循环系统循环流动。当流过换热器的 液体导热介质的温度低于相变储热材料的温度时,液体导热介质吸收相变储热材料的热量 而温度升高,当该高温的液体导热介质流过第一换热装置60时,与第二水路管路的第二换 热装置90进行换热,且温度降低,再次流动至换热器内进行再次换热,形成换热循环。而第 二换热装置90中的冷水在与第一换热装置60换热后温度升高,变成热水从其出水口流出, 以供用户使用。由于第二换热装置90与第一换热装置60完全隔离,从而避免相变蓄热材料 渗透至换热器内时,使用水受到污染的问题,保证安全用水。
[0067]以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围, 凡是在本实用新型的实用新型构思下,利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构 变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1. 一种换热器,用于相变蓄热式热水器中,其特征在于,所述换热器包括具有进液口的 第一集液管和具有出液口的第二集液管,所述第一集液管和第二集液管相对设置,所述第 一集液管和第二集液管之间设置有将两者互相连通的多个换热管,所述多个换热管沿所述 第一集液管和第二集液管的轴向设置。
2. 如权利要求1所述的换热器,其特征在于,所述多个换热管并排设置,且相邻两换热 管间隔开。
3. 如权利要求1所述的换热器,其特征在于,各个所述换热管的管壁呈凹凸相间的波纹 状。
4. 如权利要求1至3任一项所述的换热器,其特征在于,各个所述换热管上设置有导热 翅片。
5. 如权利要求4所述的换热器,其特征在于,各所述换热管上的导热翅片呈长条形,且 沿各自换热管的轴向延伸设置。
6. 如权利要求4所述的换热器,其特征在于,所述导热翅片呈螺旋式缠绕于所述换热管 上。
7. 如权利要求4所述的换热器,其特征在于,所述导热翅片呈环形,且分别套接于各所 述换热管上。
8. 如权利要求7所述的换热器,其特征在于,所述导热翅片的数量为多个,且沿各个所 述换热管的轴向设置。
9. 如权利要求8所述的换热器,其特征在于,相邻两所述换热管上的导热翅片错开设 置。
10. 如权利要求1至3任一项所述的换热器,其特征在于,所述换热管的内壁上设置扰流 部。
11. 如权利要求10所述的换热器,其特征在于,所述扰流部为环形凸起,且由所述换热 管的管壁向其管内凸设形成。
12. -种相变蓄热式热水器,其特征在于,包括如权利要求1至11中任意一项所述的换 热器。
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