CN206321087U - 换热器及相变蓄热式热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热器及相变蓄热式热水器，该换热器包括多个换热管，各换热管自其一管口至另一管口呈螺旋状设置，多个换热管依次连接。本实用新型提高了相变蓄热式热水器的换热效率。

Description

换热器及相变蓄热式热水器

技术领域

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

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。

然而，现有的换热器的形状只是简单的采用几根换热单管状竖直或者水平排列形成，其储水量过小，且与相变蓄热材料的接触面积也小，与相变蓄热材料换热时，效率较低，出现相变蓄热材料中热量利用不充分、热水出水率低、出水温度不够等问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种换热器，旨在提高相变蓄热式热水器的换热效率。

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，所述换热器包括所述换热器包括多个换热管，各所述换热管自其一管口至另一管口呈螺旋状设置，所述多个换热管依次连接。

优选地，所述多个换热管层叠设置。

优选地，所述多个换热管并排设置，且相邻两换热管间隔开。

优选地，所述多个换热管呈盘圈状设置。

优选地，所述换热管的数量为四，并呈“M”字形排布。

优选地，所述多个换热管中至少两个换热管螺旋交叉设置。

优选地，所述多个换热管的螺旋直径不同，且螺旋直径较大的换热管套设在螺旋直径较小的换热管上。

此外，本实用新型还提出一种相变蓄热式热水器，包括箱体及如上所述的换热器，所述换热器包括所述换热器包括多个换热管，各所述换热管自其一管口至另一管口呈螺旋状设置，所述多个换热管依次连接；所述箱体内设置有相变蓄热材料，所述换热器设于所述箱体内。

优选地，所述相变蓄热式热水器还包括设于所述箱体外的第一水路管路，所述换热器与所述第一水路管路连接。

优选地，所述相变蓄热式热水器还包括设于所述箱体外的换热管路及第二水路管路，所述换热器与所述换热管路连接；所述第二水路管路通过所述换热管路与所述换热器相互热交换。

本实用新型通过将换热器的多换热管均设置呈螺旋状，使得在相同体积的空间中，换热器的长度可以配置的更长，从而增加了换热管内冷水与相变蓄热材料的换热时间，使之换热更加充分，保证热水温度；并且，螺旋状的换热管辐射范围大，能够与相变蓄热材料的不同温度处接触换热，换热更加均衡，且多个换热管还可以组合不同的形状，以满足不同使用环境的需求；此外，螺旋状的换热管还具有扰流效果，能够增加水流在换热管内的停留时间，使换热更加充分，提高了换热效率。

附图说明

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。

图1为本实用新型换热器的结构示意图；

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；

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。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	换热管	45	第一加热装置
11	第一管口	46	第一单向阀
				12	第二管口	47	第二单向阀
20	箱体	48	混水支管
				21	外壳	49	混水阀
22	内胆	50	防电墙
				23	保温层	60	第一换热装置
30	相变蓄热材料	70	驱动泵
				41	进水支管	80	第二加热装置
42	出水支管	90	第二换热装置
				43	循环支管	91	进水管路
44	循环水泵	92	出水管路

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

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。

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。

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。

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。

主要参照图1，在本实用新型一实施例中，该换热器包括多个换热管10，各换热管10自其一管口至另一管口呈螺旋状设置，多个换热管10依次连接而形成具有第一管口11和第二管口12的换热器。第一管口11和第二管口12均可用于进水或出水。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。

可以理解的是，由于换热管10呈螺旋状，在相同体积的空间中，换热器的长度可以配置的更长，从而增加了换热管10内冷水与相变蓄热材料的换热时间，使之换热更加充分，保证热水温度；并且，螺旋状的换热管10辐射范围大，能够与相变蓄热材料的不同温度处接触换热，换热更加均衡，且多个换热管10还可以组合不同的形状，以满足不同使用环境的需求；此外，螺旋状的换热管10还具有扰流效果，能够增加水流在换热管10内的停留时间，使换热更加充分，提高了换热效率。

本实施例中，换热管10可以是圆形管，也可以是椭圆管，也可以是扁平管，此处并不限定。在一优选实施例中，换热管10为圆形管，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。

本实施例中，换热管10的各螺旋的螺旋直径可以相同，也可以不同，此处并不限定，例如，沿换热管10的第一管口11至第二管口12方向，螺旋的螺旋直径由大逐级减小，或者由小逐级增大，又或者，大小间隔设置，以适应不同的安装环境。而本实施例中，优选设置成相同直径，以方便安装。

本实施例中，换热管10的各螺旋的螺距可以相同，也可以不同，此处并不限定，本实施例中，优选设置成相同的螺距，以使换热管10各处换热均衡，保证热水恒温。

本实施例中，多个换热管10可以自由组合成不同的形状，以满足不同使用环境的需求，并实现不同的换热效果，以下通过多个组合的实施例来详细说明：

例如，在一实施例中，所述多个换热管10层叠设置，可以是单排层叠结构，也可以是多排层叠结构，又或者是呈三角形堆叠。其中，单排层叠结构的换热器，可适用于空间比较窄的环境，多排层叠结构的换热器，可适用于空间比较大的环境。不管是单排或者多排，又或者是呈三角形堆叠结构，由于各换热管10层叠在一起，相邻换热管10之间可以相互吸热，由此，使得各换热管10之间温度相对均衡，最终使得换热器整体换热比较均衡。

或者，在另一实施例中，所述多个换热管10并排设置，且相邻两换热管10间隔开。这种结构的换热器，比较适用于空间比较窄的环境，同时，相邻两换热管10间隔开，使得各换热管10与相变蓄热材料换热时接触的更加充分，换热更加充分。

或者，在另一实施例中，所述多个换热管10呈盘圈状设置。盘圈状结构的换热器，水流由盘圈中心向盘圈周边流动或者由盘圈周边向盘圈中心流动，即从换热器的第一管口11进入的水流均能够与盘圈周围填充的相变蓄热材料进行充分换热，使得换热更加均衡、平衡，保证出水温度基本恒定。另外，盘圈状结构的换热器比较紧凑，比较适用于空间比较窄的环境。

或者，在另一实施例中，所述换热管10的数量为四，并呈“M”字形排布。“M”字形的换热器，辐射范围广，各换热管10相互影响较小，同样的热管长度下，吸收的热量更多，出水水温高。

或者，在另一实施例中，所述多个换热管10中至少两个换热管10螺旋交叉设置。可以理解的是，换热器相互交叉在一起，结构紧凑，占用空间非常小，可适用于空间比较窄的环境。并且，换热器相互交叉在一起还可以使得相邻两换热管10之间相互换热，使得换热器整体温度比较均衡，避免热水器内部的相变蓄热材料温度不均衡时，换热器各处的换热不均衡。

或者，在另一实施例中，所述多个换热管10的螺旋直径不同，且螺旋直径较大的换热管10套设在螺旋直径较小的换热管10上。其中，相邻两换热管10之间可以是直接接触，也可以是预留有一定的空隙，以便于安装于热水器上之后，与相变蓄热材料之间充分接触换热。可以理解的是，换热器相互套合在一起，可以使得相邻两换热管10之间相互换热，使得换热器整体温度比较均衡，避免热水器内部的相变蓄热材料温度不均衡时，换热器各处的换热不均衡。

需要说明的是，上述各种结构的换热器应用于采用箱体结构的热水器中时，可以是竖直方向设置，也可以是水平方向设置，此处并不限定。

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(图为示出)，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。

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。

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。

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。

本实用新型还提出一种相变蓄热式热水器。

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。

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，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，所述换热器具有与所述第一水路管路对应连接的第一管口11和第二管口12，该第一管口11和第二管口12均可以用作进水和出水，并不限制。

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以及放置换热器，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。

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。

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。

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。该实施例中，为了便于理解，以换热器的第一管口11为进水端，第二管口12为出水端为例进行说明，具体地，该循环支管43的进口与换热器的第二管口12连通，循环支管43的出口与换热器的第一管口11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与第一管口11连通，将冷水通过循环支管43输送至换热器的第一管口11，以为换热器提供冷水。出水支管42的一端通过循环支管43与换热器的第二管口12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。

其中，循环支管43上设置有循环水泵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。

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。

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，同时控制循环水泵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第一管口11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换热后的水流从其第二管口12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。

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。

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设于所述循环水泵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或者换热器的第二管口12。

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。

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。

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。

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。

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。

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第一管口11和第二管口12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。

在一优选实施例中，换热管路包括第一换热装置60、驱动泵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、驱动泵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。

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。

该实施例中，驱动泵70可为水泵，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。

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，控制驱动泵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。

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 (10)

1.一种换热器，用于相变蓄热式热水器中，其特征在于，所述换热器包括多个换热管，各所述换热管自其一管口至另一管口呈螺旋状设置，所述多个换热管依次连接；所述换热管为圆形管，且圆形换热管上间隔设置有扁管段。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述多个换热管层叠设置。

3.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。

4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述多个换热管呈盘圈状设置。

5.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热管的数量为四，并呈“M”字形排布。

6.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述多个换热管中至少两个换热管螺旋交叉设置。

7.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述多个换热管的螺旋直径不同，且螺旋直径较大的换热管套设在螺旋直径较小的换热管上。

8.一种相变蓄热式热水器，其特征在于，包括箱体及如权利要求1至7中任意一项所述的换热器，所述箱体内设置有相变蓄热材料，所述换热器设于所述箱体内。

9.如权利要求8所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器还包括设于所述箱体外的第一水路管路，所述换热器与所述第一水 路管路连接。

10.如权利要求9所述的相变蓄热式热水器，其特征在于，所述相变蓄热式热水器还包括设于所述箱体外的换热管路及第二水路管路，所述换热器与所述换热管路连接；所述第二水路管路通过所述换热管路与所述换热器相互热交换。