CN208832739U - 一种带隔膜的水温补偿装置及热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带隔膜的水温补偿装置及热水器，该水温补偿装置包括舱体、进出水组件和隔膜，所述隔膜设置于所述舱体内，并且所述隔膜的侧边与所述舱体的内壁密封连接，所述进出水组件设置于所述舱体并位于所述隔膜的下方，所述舱体的上部开设有出气口，该出气口位于所述隔膜的上方。本实用新型由于隔膜的存在，致使在舱体内的水结冰膨胀时会使隔膜发生变形，隔膜变形使隔膜上侧舱体内的气体开始压缩，从而使隔膜下侧舱体容积增大，同时通过隔膜表面产生张力来平衡由于体积膨胀对隔膜产生的压力，进而消除结冰膨胀后对其他部件产生的冲击，避免寒冷环境下水结冰对热水器水路各部件造成冻裂。

Description

一种带隔膜的水温补偿装置及热水器

技术领域

本实用新型属于家用燃气热水器技术领域，具体涉及一种带隔膜的水温补偿装置及具有该水温补偿装置的热水器。

背景技术

目前市场上销售的燃气热水器主要分为两大类：防冻型燃气热水器和常规型燃气热水器。

1)防冻型燃气热水器主要是在常规机型的基础上增加防冻加热器组件，该防冻加热器并联系统电路，当检测水流温度低于7℃左右时，防冻加热器电路启动，对水路进行加热，当水路内温度达到15℃左右时，该电路断开，以此来达到防冻的目的。

2)常规型燃气热水器：不加任何防冻加热装置，在环境温度比较低，用户未使用的情况下无法对水路进行加热。

热水器水管路内充满水，环境温度在0℃左右时，水的相态发生改变，由液态转为固态，密度减小，体积急剧膨胀，由于管路为一封闭状态，若无外界加热装置提高水的温度，则封闭容器内的水结冰将产生极大的膨胀力，可能会将机器管路或零部件胀裂。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的在于提供一种结构简单并且能够防止燃气热水器在低温环境下水路部件发生冻裂的带隔膜的水温补偿装置。

为了实现上述目的，本实用新型具体采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种带隔膜的水温补偿装置，该水温补偿装置包括舱体、进出水组件和隔膜，所述隔膜设置于所述舱体内，并且所述隔膜的侧边与所述舱体的内壁密封连接，所述进出水组件设置于所述舱体并位于所述隔膜的下方，所述舱体的上部开设有出气口，该出气口位于所述隔膜的上方。

优选地，所述进出水组件包括导流管、进水接头和出水接头，所述舱体的侧壁开设有进水口，所述舱体的底部开设有出水口，所述进水接头和出水接头分别设置于所述舱体的进水口及出水口，所述导流管设置于所述舱体内并且所述导流管的下部套装于所述出水接头，所述导流管的上部开设有进水通孔，所述隔膜位于所述导流管的上方且与所述导流管的上端之间设置有间隙。

优选地，所述隔膜的材质为丁基橡胶、丁晴橡胶、天然橡胶或苯乙烯－丁二烯橡胶。

优选地，所述舱体由上盖、下盖及圆柱壳连接组成，所述上盖与所述下盖通过所述圆柱壳连接，所述下盖的周边设置为圆弧形。

优选地，所述导流管的上部开设有上下两排所述进水通孔。

优选地，所述上下两排进水通孔中每排进水通孔的进水总面积与所述进水接头的截面积相同。

优选地，所述导流管下部的侧壁上开设有排水通孔。

优选地，所述排水通孔的孔径小于所述进水通孔的孔径。

优选地，所述进水接头的水平高度低于所述进水通孔的水平高度。

相应地，本实用新型还提供一种热水器，该热水器包括热水器本体和上述水温补偿装置，所述水温补偿装置安装于所述热水器本体的出水管路上。

相比于现有技术，本实用新型的水温补偿装置包括舱体、进出水组件和隔膜，所述隔膜设置于所述舱体内，并且所述隔膜的侧边与所述舱体的内壁密封连接，所述进出水组件设置于所述舱体并位于所述隔膜的下方，所述舱体的上部开设有出气口，该出气口位于所述隔膜的上方；当水温达到结冰温度时，水路系统及水温补偿装置中的水开始结冰，由于管路内呈封闭式，体积膨胀的方向必然朝向容易变形的一侧开始扩展；而因为水温补偿装置中隔膜的存在，致使在结冰膨胀时会使隔膜发生变形，隔膜变形使隔膜上侧舱体内的气体开始压缩，从而使隔膜下侧舱体容积增大，同时通过隔膜表面产生张力来平衡由于体积膨胀对隔膜产生的压力，可以满足隔膜下侧水结冰时产生的体积膨胀，从而消除结冰膨胀后对其他部件产生的冲击，避免寒冷环境下水结冰对热水器水路各部件造成冻裂。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的水温补偿装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的水温补偿装置工作示意图；

图3、图4、图5为本实用新型实施例1的隔膜工作示意图；

图6为图1中的导流管结构示意图；

图7为本实用新型实施例2的热水器结构示意图；

图8为带有本实用新型水温补偿装置的热水器与普通热水器停水重启水温变化示意图；

图中，1、舱体；11、出气口；12、进水口；13、出水口；14、上盖；15、圆柱壳；16、下盖；2、进出水组件；21、导流管；211、进水通孔；212、排水通孔；22、进水接头；23、出水接头；3、隔膜；4、进气组件；5、水路组件；6、燃烧机构；7、换热机构；8、排气机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1、图2所示，本实用新型的实施例公开了一种用于热水器的水温补偿装置，该水温补偿装置包括舱体1、进出水组件2和隔膜3。其中，进出水组件2又包括导流管21、进水接头22和出水接头23；而舱体1的顶部开设有出气口11，舱体1的侧壁开设有进水口12，舱体1的底部开设有出水口13。进水接头22安装于舱体1的进水口12，出水接头23安装于舱体1的出水口13。导流管21设置为底部开口的中空柱状体，并且导流管21竖直设置于该舱体1内，导流管21的下部套装于出水接头23并与出水接头23连通，导流管21的上部开设有进水通孔211。从而在打开水阀后，冷水和热水先后由进水接头22流入舱体1内并进行混合换热，使水位最终到达导流管21的进水通孔211而由进水通孔211流出时水的温度为稳定值，从而减小出水温度的波动，避免忽冷忽热的现象。

具体地，开机时，若冷水流入舱体1内到达液位A处，点火运行后热水经进水接头22改变流向，热水垂直液位A流入冷水部，热水与冷水混合可以充分进行接触换热。假设冷水温度为T1，冷水流入的水量为VA,热水温度为T2，热水流入的水量为V0,冷水和热水混合后水温为T，冷水和热水混合后到达液位B，其总的体积为VB。则根据换热能力知，热水流入舱体1内到液位B后平均水温为：

T＝[(T-T1)×VA+(T2-T)×V0]/VB

由此可知，舱体1内部存在着多层温度层混合补偿，最终使到达导流管21上端进通孔211液位C的温度为稳定值，从而减小出水水温的波动。换热后的水位到达液位C后流入导流管21的进水通孔211然后经舱体1底部的出水接头23流出。如图8所示，为带有本实用新型水温补偿装置的热水器与普通热水器在停水重启后水温变化示意图。

在本实施例中，导流管21的上部开设有上下两排进水通孔211，每排设置有6个进水通孔211，并且每排进水通孔211的进水总面积与进水接头22的截面积相同。上下两排一共为12个进水通孔，每个进水通孔211的直径为5～6毫米，优选地，每个进水通孔211的孔径为5.5毫米，该12个进水通孔211的进水总面积为进水接头22的截面积的2倍。其中，上排进水通孔211用于排除导流管21内残留空气至储水腔，同时当进水压力过大时，上排进水通孔211位亦有辅助出水作用。而在其他实施例中，也可以根据实际需求来设计进水通孔211的孔径大小，各排进水通孔211的进水总面积可以与进水接头22的截面积相同，各排进水通孔211的进水总面积也可以大于或小于进水接头22的截面积。

如图3、图4、图5所示，舱体1由上盖14、圆柱壳15及下盖16连接组成。其中，上盖14和下盖16均为金属板材整体拉伸成型的壳体，圆柱壳15由薄板卷曲碰焊而成，圆柱壳15的上、下端面及下盖16的上端面分别设置有法兰，隔膜3压于上盖14及圆柱壳15之间并通过上盖14翻边扣接，圆柱壳15与下盖16法兰钎焊连接。使隔膜3与圆柱壳15及下盖16组成储水腔，隔膜3与上盖14组成气腔。而进水接头22设置于圆柱壳15的侧壁上，并且导流管21的上端面与隔膜3的下表面之间设置有间隙。

这样，储水腔的顶部存在有一空气缓存区，水流中的气泡破裂释放的空气存留于此，同时水体积在随着温度的升高而增大，其膨胀量也会发生改变，相应于气腔内的体积及储水腔体积发生改变。通过隔膜3的弹性变形来平衡储水腔及气腔产生的压差ΔP，相应于补偿V1与V2的体积变化量，起到消化水路系统中水温升降的体积变化。而储水腔为半封密式结构，隔膜3在P1、P2压力作用下产生弹性变形，热水流入储水腔内时，储水腔内水及蒸汽产生的压强使隔膜3往气腔部压缩，隔膜3发生径向拉伸变形，气腔内部体积为V2-ΔV(V2为初始气腔容积，ΔV为气腔容积变化量)。储水腔内容积变为V1+ΔV(V1为初始储水腔容积)。

而由于水的“冷胀热缩“特性，密度在4℃时密度最大，而后随温度升高或降低在一定范围内均呈递减趋势。这是由于水结冰后由于分子结构发生改变，冰晶体内分子间隙增大，密度遂减小。水结冰时产生的膨胀力极大，1g水结冰时产生的膨胀力约为960kg/cm2，根据热水器水路各部件的耐压极限可知均无法承受密闭状态下水产生的膨胀力。因此，若在寒冷环境下，系统内部水温过低时开始结冰，水结冰后由于分子结构发生改变，冰晶体内分子间隙增大，密度减小，储水腔容积增大，此时隔膜3的拉伸变形可满足水结冰时的膨胀量，避免系统各部件发生冻裂破坏。

在本实施例中，隔膜3的材质为丁基橡胶(英文全称：Isobutylene IsopreneRubber，简称：IIR)，其拉断伸长率大于或等于450％。也就是说该隔膜3伸缩变形性强，拉伸弹性好，疲劳寿命高。而在其他实施例中，隔膜3的材质也可以为丁晴橡胶(英文全称：Nitrile Butadiene Rubber，简称：NBR)、天然橡胶(英文全称：Natural Rubber，简称：NR)或苯乙烯－丁二烯橡胶(英文全称：Styrene-butadiene Rubber，简称：SBR)。

如图6所示，为了便于放空舱体1内残留水同时也不影响水温补偿的效果，在导流管21的下部还设置有2个或3个排水通孔212，每个排水通孔212的孔径小于进水通孔211的直径。在本实施例中，排水通孔212的直径设置为1～2毫米。具体地，在不影响储水腔混水换热的效果的前提下，尽可能增大排水通孔212的尺寸。若未开设该排水通孔212，当储水腔内液位低于导流管21的进水通孔211后，储水腔内的水无法流出，容易在内部形成积压水垢；而开通有该排水通孔212，则可以在液位低于导流管21的进水通孔211时及时将储水腔内残水通过排水通孔212排出。另外，为使冷水和热水能在储水腔内充分混合，进水接头22的水平高度低于进水通孔211的水平高度。

在本实施例中，上盖14、圆柱壳15、下盖16、进水接头22、出水接头23及导流管21均为不锈钢材质，采用整体钎焊工艺组合而成，耐腐蚀性极强，结构强度高，并且下盖16的周边设置为圆弧形。这样，下盖16周边圆弧形过渡区可以避免储水腔涡流的形成，减小水流噪声，同时提升储水腔整体耐压强度。而为了提高钎焊效率，在下盖16的法兰面设置翻边，防止钎焊焊料外溢，充分提高焊料的结合率。

另外，进水接头22设置为“L”型，其进水段通道为水平方向，出水段通道为开口朝下，使从进水接头22的出水段通道流出的水喷射入前前段流入的冷水(热水)内部，加大储水舱内水流的紊动，使无论是前段冷水(后段热水)或前段热水(后段冷水)均可保证冷、热水可以在舱体1内进行换热，使混合换热接触面积增大，换热效率更高。

实施例2

如图7所示，本实施例提供了一种热水器，该热水器包括进气组件4、水路组件5、燃烧机构6、换热机构7、排气机构8及实施例1所述的水温补偿装置。其中，进气组件4与燃烧机构6相连，该燃烧机构6用于对换热机构7进行加热，水路组件5由换热机构7穿过，并且水路组件5的进水端与外接进水管连接，水路组件5的出水端经所述水温补偿装置与外接出水管连接，排气机构8设置于换热机构7的上方。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，包括舱体(1)、进出水组件(2)和隔膜(3)，所述隔膜(3)设置于所述舱体(1)内，并且所述隔膜(3)的侧边与所述舱体(1)的内壁密封连接，所述进出水组件(2)设置于所述舱体(1)并位于所述隔膜(3)的下方，所述舱体(1)的上部开设有出气口(11)，该出气口(11)位于所述隔膜(3)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述进出水组件(2)包括导流管(21)、进水接头(22)和出水接头(23)，所述舱体(1)的侧壁开设有进水口(12)，所述舱体(1)的底部开设有出水口(13)，所述进水接头(22)和出水接头(23)分别设置于所述舱体(1)的进水口(12)及出水口(13)，所述导流管(21)设置于所述舱体(1)内并且所述导流管(21)的下部套装于所述出水接头(23)，所述导流管(21)的上部开设有进水通孔(211)，所述隔膜(3)位于所述导流管(21)的上方且与所述导流管(21)的上端之间设置有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述隔膜(3)的材质为丁基橡胶、丁晴橡胶、天然橡胶或苯乙烯－丁二烯橡胶。

4.根据权利要求3所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述舱体(1)由上盖(14)、下盖(16)及圆柱壳(15)连接组成，所述上盖(14)与所述下盖(16)通过所述圆柱壳(15)连接，所述下盖(16)的周边设置为圆弧形。

5.根据权利要求4所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述导流管(21)的上部开设有上下两排所述进水通孔(211)。

6.根据权利要求5所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述上下两排进水通孔(211)中每排进水通孔(211)的进水总面积与所述进水接头(22)的截面积相同。

7.根据权利要求2至6任一项所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述导流管(21)下部的侧壁上开设有排水通孔(212)。

8.根据权利要求7所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述排水通孔(212)的孔径小于所述进水通孔(211)的孔径。

9.根据权利要求2至6任一项所述的一种带隔膜的水温补偿装置，其特征在于，所述进水接头(22)的水平高度低于所述进水通孔(211)的水平高度。

10.一种热水器，其特征在于，包括热水器本体和水温补偿装置，所述水温补偿装置为权利要求1至权利要求9任一项所述的水温补偿装置，所述水温补偿装置安装于所述热水器本体的出水管路上。