CN210463662U - 一种基于涡流管的饮水机换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于涡流管的饮水机换热器，涉及饮水机加热技术领域，包括气管、空气压缩机、排气阀、热水储水桶、热水出水阀、热空气换热器、进水口、水管、涡流管、冷水储水桶、冷水出水阀、冷空气换热器、空气进口、温差发电装置、第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀、第四电动阀；所述空气进口和空气压缩机之间通过气管依次设置有冷空气换热器和热空气换热器，所述空气进口设置在冷空气换热器的入口处。该基于涡流管的饮水机换热器，基于涡流管的制热制冷原理加热和冷却饮水机的供应水，能够同时供应冷水和热水，并能回收因制热水和冷水而剩余的冷热能量，结构合理，整体性强，制造成本低，能源利用率高。

Description

一种基于涡流管的饮水机换热器

技术领域

本实用新型涉及饮水机加热技术领域，具体为一种基于涡流管的饮水机换热器。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对饮水机的功能、能耗等都提出了新的要求。因而市面上推出了冷热功能的饮水机，但是结构较复杂，而且热水是通过电加热获得，冷水是通过蒸发式制冷系统获得。对于电加热而言，最大能效比为1，在一定程度上不是很节能。根据相关报道，一台带有加热、制冷功能饮水机的日均耗电量超过1度。对于蒸发式制冷系统而言，结构较复杂，部件多，稳定性要求较高，从而影响饮水机的使用寿命和成本。因此设计一种能够冷热同时供应，并且成本低又节能的饮水机加热系统具有重要的意义。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于涡流管的饮水机换热器，基于涡流管的制热制冷原理加热和冷却饮水机的供应水，解决了现有饮水机能耗高，结构复杂、制造成本高的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种基于涡流管的饮水机换热器，包括气管、空气压缩机、排气阀、热水储水桶、热水出水阀、热空气换热器、进水口、水管、涡流管、冷水储水桶、冷水出水阀、冷空气换热器、空气进口、温差发电装置、第一电动阀、第二电动阀和第三电动阀、第四电动阀；

所述空气进口和空气压缩机之间通过气管依次设置有冷空气换热器和热空气换热器，所述空气进口设置在冷空气换热器的入口处，所述涡流管的两侧分别设置热空气出口端和冷空气出口端，热空气出口端通过气管连接有热水储水桶，所述热水储水桶通过气管与热空气换热器相连接，冷空气出口端通过气管与冷空气换热器相连接，所述冷空气换热器通过气管连接有冷水储水桶，所述热空气换热器的出口和冷水储水桶的出口均通过气管与温差发电装置相连接；

温差发电装置包括吸热翅片、导热胶层、温差发电片、空气排出口和电极接口，所述吸热翅片、导热胶层和温差发电片位于温差发电装置的内部，所述空气排出口和电极接口均设置在温差发电装置的底部，所述温差发电片竖直设置在温差发电装置的内部，所述导热胶层设置在温差发电片外部，所述吸热翅片均匀的设置在导热胶层的外侧；

所述热水储水桶和冷水储水桶内均设置有温度检测点，所述热水储水桶的顶部和冷水储水桶的顶部通过水管相连接，且水管的中部设置有进水口，所述热水储水桶上分别设置有热水出水阀和排气阀，所述冷水储水桶上设置有冷水出水阀，所述涡流管的热端热空气出口处设置有第一三通，该第一三通的出口上分别设置有第一电动阀和第二电动阀，所述冷空气换热器的出口端设置有第二三通，该第二三通的出口上分别设置有第三电动阀和第四电动阀。

优选的，所述热水储水桶内设置的温度检测点为热水测点温度传感器，所述冷水储水桶内设置的温度检测点为冷水测点温度传感器。

优选的，所述排气阀设置在热水储水桶的顶部，所述热水出水阀设置在热水储水桶的底部，所述冷水出水阀设置在冷水储水桶的底部。

优选的，所述热水储水桶内设置有热水加热器，所述冷水储水桶内设置有冷却器。

优选的，所述冷空气换热器的底部设置有冷凝水排放口。

优选的，所述热水储水桶的顶部通过气管与热空气换热器相连接，所述涡流管的顶部通过气管与空气压缩机相连接，所述冷空气换热器的出口端通过气管与热空气换热器相连接。

优选的，所述空气压缩机的内部安装有微处理器，且所述空气压缩机的输入端与微处理器的输出端电连接，所述微处理器与电源的输出端电连接，所述热水测点温度传感器和冷水测点温度传感器的输出端均与微处理器的输入端电连接，所述第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀和第四电动阀的输入端均与微处理器的输出端电连接。

进一步的，本实用新型包括空气进气冷却系统、加热系统，空气压缩系统，用于空气冷热分离的涡流管，饮用水加热和冷却的冷热换热器以及冷热水储水桶，对冷热风进行能量回收的温差发电系统。首先在空气压缩机的进气口依次设置有冷空气换热器和热空气换热器，通过冷空气换热器对空气压缩机的进气空气进行除湿同时降低换热器内冷空气的温度。进气空气冷却后湿度降低，温度降低；通过热空气换热器进行加热后由空气压缩机进行加压。加压后的进气空气进入涡流管，在涡流管内进行换热，从热端流出更高温度的空气，从冷端流出更低温度的冷空气。热空气流入热水储水桶，在热水储水桶内设置有热水加热器，进行热空气和水的换热，同时还设置有排气阀、热水出水阀和热水温度检测点。冷空气流入冷空气换热器，再流入冷水储水桶。在冷水储水桶内设置有冷水冷却器，进行冷空气和水的换热，同时还设置有冷水出水阀，冷水温度检测点。从热水加热器流出的空气进入热空气换热器，再流入温差发电系统的热端，从冷水冷却器流出的空气进入温差发电系统的冷端，通过温差发电回收冷热空气的能量。

为了防止热水储水桶的反复加热和冷水储水桶的过冷，在涡流管热端热空气出口设置有第一三通，第一三通的出口上设置有第一电动阀和第二电动阀，在冷空气换热器出口端设置有第二三通，第二三通的出口上设置有第三电动阀和第四电动阀。通过热水储水桶和冷水储水桶内设置的热水、冷水温度检测点，分别控制热端的第一电动阀和第二电动阀的开关与冷端第三电动阀和第四电动阀的开关。当热水储水桶需要加热而冷水储水桶不需要冷却时，打开第一电动阀，关闭第二电动阀，同时打开第三电动阀，关闭第四电动阀。当热水储水桶不需要加热而冷水储水桶需要冷却时，关闭第一电动阀，打开第二电动阀，同时关闭第三电动阀，打开第四电动阀。当热水储水桶需要加热而冷水储水桶需要冷却时，打开第一电动阀，关闭第二电动阀，同时关闭第三电动阀，打开第四电动阀。当热水储水桶不需要加热而冷水储水桶也不需要冷却时，关闭第一电动阀，关闭第二电动阀，同时关闭第三电动阀，关闭第四电动阀。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种基于涡流管的饮水机换热器，具备以下有益效果：

该基于涡流管的饮水机换热器，基于涡流管的制热制冷原理加热和冷却饮水机的供应水，能够同时供应冷水和热水，并能回收因制热水和冷水而剩余的冷热能量，结构合理，整体性强，制造成本低，能源利用率高。

附图说明

图1为本实用新型基于涡流管的饮水机换热器结构示意图；

图2为本实用新型基于涡流管的饮水机换热器的控制原理图。

图中：1-气管；2-空气压缩机；3-排气阀；4-热水储水桶；5-热水加热器；6-热水出水阀；7-热空气换热器；8-进水口；9-水管；10-涡流管；11- 冷水储水桶；12-换热翅片；13-冷水出水阀；14-冷空气换热器；15-空气进口；16-温差发电装置；1601-吸热翅片；1602-导热胶层；1603-温差发电片； 1604-空气排出口；1605-电极接口；17-冷凝水排放口；18-第一电动阀；19- 第二电动阀；20-第三电动阀；21-第四电动阀；22-热水测点温度传感器；23-冷水测点温度传感器；24-冷却器；电源25；微处理器26。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种基于涡流管的饮水机换热器，包括气管1、空气压缩机2、排气阀3、热水储水桶4、热水出水阀6、热空气换热器7、进水口8、水管9、涡流管10、冷水储水桶11、冷水出水阀 13、冷空气换热器14、空气进口15、温差发电装置16、第一电动阀18、第二电动阀19和第三电动阀20、第四电动阀21；

本实用新型设置有空气压缩机2用于空气的压缩，为涡流管10提供高压空气。空气进口15和空气压缩机2之间通过气管1依次设置有冷空气换热器 14和热空气换热器7，空气进口15设置在冷空气换热器14的入口处，涡流管10的两侧分别设置热空气出口端和冷空气出口端，热空气出口端设置有第一三通，该三通一出口设置有第一电动阀18，通过气管1接至热水储水桶4，再通过气管1与热空气换热器7连接，另一出口设置有第二电动阀19，通过气管1直接接至热空气换热器7。冷空气通过冷空气换热器14后，在冷空气换热器14出口处设置有第二三通，该三通一出口设置有第四电动阀21，通过气管1接至冷水储水桶11，再通过气管1与温差发电装置16的冷端相连，另一出口设置有第三电动阀20，通过气管1直接接至温差发电装置16的冷端。热空气换热器7的出口通过气管1与温差发电装置16相连接，温差发电装置 16利用冷热空气的温度差进行发电。热水储水桶4的顶部通过气管1与热空气换热器7相连接，涡流管10的顶部通过气管1与空气压缩机2相连接，冷空气换热器14的出口端通过气管1与热空气换热器7相连接；

温差发电装置16包括吸热翅片1601、导热胶层1602、温差发电片1603、空气排出口1604和电极接口1605，吸热翅片1601、导热胶层1602和温差发电片1603位于温差发电装置16的内部，空气排出口1604和电极接口1605 均设置在温差发电装置16的底部，温差发电片1603竖直设置在温差发电装置16的内部，导热胶层1602设置在温差发电片1603外部，吸热翅片1601 均匀的设置在导热胶层1602的外侧；

热水储水桶4内设置有热水加热器5，冷水储水桶11内设置有冷却器24，热水储水桶4和冷水储水桶11内均设置有温度检测点，热水储水桶4内设置的温度检测点为热水测点温度传感器22，冷水储水桶11内设置的温度检测点为冷水测点温度传感器23，温度检测点分别控制热端的第一电动阀18和第二电动阀19的开关与冷端第三电动阀20和第四电动阀21的开关，热水储水桶 4的顶部和冷水储水桶11的顶部通过水管9相连接，且水管9的中部设置有进水口8，热水储水桶4上分别设置有热水出水阀6和排气阀3，排气阀3设置在热水储水桶4的顶部，热水出水阀6设置在热水储水桶4的底部，冷水储水桶11上设置有冷水出水阀13，冷水出水阀13设置在冷水储水桶11的底部，冷空气换热器14的底部设置有冷凝水排放口17。

空气压缩机2的内部安装有微处理器26，且空气压缩机2的输入端与微处理器26的输出端电连接，微处理器26与电源25的输出端电连接，热水测点温度传感器22和冷水测点温度传感器23的输出端均与微处理器26的输入端电连接，第一电动阀18、第二电动阀19、第三电动阀20和第四电动阀21 的输入端均与微处理器26的输出端电连接。

工作原理：本装置主要由空气压缩机2，涡流管10，各类换热器，储水桶，温差发电装置16，以及各类控制部件构成。在空气进口15和空气压缩机 2之间通过气管1依次设置有冷空气换热器14和热空气换热器7对空气进行除湿和加热处理，提高涡流管的制热、制冷能力，在冷空气换热器14内产生的冷凝水通过冷凝水排放口17排出。经处理后的进气空气被空气压缩机2增压后再通过气管1送入涡流管10内，在涡流管10内进行热交换，从热端流出热空气，从冷端流出冷空气。在热端空气出口设置有第一三通，第一三通的两个出口分别设置有第一电动阀18和第二电动阀19，冷端冷空气首先通过冷空气换热器14后，在冷空气换热器14的空气出口设置第二三通，在第二三通的两个出口分别设置有第三电动阀20和第四电动阀21。通过各个电动阀的开关控制气流的流通路径，当通过热水测点温度传感器22和冷水测点温度传感器23检测到热水需要加热而冷水储水桶不需要冷却时，打开空气压缩机2，打开第一电动阀18，关闭第二电动阀19，同时打开第三电动阀20，关闭第四电动阀21，热空气经过热水储水桶4内设置的热空气换热器5对桶内的储水进行加热，然后再流入热空气换热器7，进入温差发电装置16的热端，而冷空气则通过气管直接流入温差发电装置16的冷端。当检测到热水不需要加热而冷水储水桶需要冷却时，打开空气压缩机2，关闭第一电动阀，打开第二电动阀，热空气通过气管直接进入热空气换热器7，进入温差发电装置16 的热端，同时关闭第三电动阀，打开第四电动阀，冷空气经过冷水储水桶内的冷水冷却器进入温差发电装置16的冷端。当热水储水桶需要加热而冷水储水桶需要冷却时，打开空气压缩机2，打开第一电动阀，关闭第二电动阀热空气经过热水储水桶4内设置的热空气换热器5对桶内的储水进行加热，然后再流入热空气换热器7，进入温差发电装置16的热端。同时关闭第三电动阀，打开第四电动阀，冷空气经过冷水储水桶内的冷水冷却器进入温差发电装置 16的冷端。当热水储水桶不需要加热而冷水储水桶也不需要冷却时，关闭第一电动阀，关闭第二电动阀，同时关闭第三电动阀，关闭第四电动阀，空气压缩机2不工作。在热水储水桶4和冷水储水桶11内的水通过进水口连接的水管9从储水桶的上部流入，加热和冷却后再从底部的热水出水阀6和冷水出水阀13供饮用。为了保证热水储水桶4加热过程的安全在其顶部设置了排气阀3，防止热水储水桶4超压。最后温差发电装置16通过热翅片和冷翅片 1601吸收空气能量，再通过导热胶层1602传给温差发电片1603进行温差发电，产生电能从电极接口1605输出，而冷热空气则从空气排出口1604排出。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备，该文中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本申请的改进之处；本申请的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对申请的整体的构造进行改进，以解决本申请所要解决的相应技术问题。

综上所述，该基于涡流管的饮水机换热器，基于涡流管的制热制冷原理加热和冷却饮水机的供应水，能够同时供应冷水和热水，并能回收因制热水和冷水而剩余的冷热能量，结构合理，整体性强，制造成本低，能源利用率高。

需要说明的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于涡流管的饮水机换热器，其特征在于：包括气管(1)、空气压缩机(2)、排气阀(3)、热水储水桶(4)、热水出水阀(6)、热空气换热器(7)、进水口(8)、水管(9)、涡流管(10)、冷水储水桶(11)、冷水出水阀(13)、冷空气换热器(14)、空气进口(15)、温差发电装置(16)、第一电动阀(18)、第二电动阀(19)和第三电动阀(20)、第四电动阀(21)；

所述空气进口(15)和空气压缩机(2)之间通过气管(1)依次设置有冷空气换热器(14)和热空气换热器(7)，所述空气进口(15)设置在冷空气换热器(14)的入口处，所述涡流管(10)的两侧分别设置热空气出口端和冷空气出口端，热空气出口端通过气管(1)连接有热水储水桶(4)，所述热水储水桶(4)通过气管(1)与热空气换热器(7)相连接，冷空气出口端通过气管(1)与冷空气换热器(14)相连接，所述冷空气换热器(14)通过气管(1)连接有冷水储水桶(11)，所述热空气换热器(7)的出口和冷水储水桶(11)的出口均通过气管(1)与温差发电装置(16)相连接；

温差发电装置(16)包括吸热翅片(1601)、导热胶层(1602)、温差发电片(1603)、空气排出口(1604)和电极接口(1605)，所述吸热翅片(1601)、导热胶层(1602)和温差发电片(1603)位于温差发电装置(16)的内部，所述空气排出口(1604)和电极接口(1605)均设置在温差发电装置(16)的底部，所述温差发电片(1603)竖直设置在温差发电装置(16)的内部，所述导热胶层(1602)设置在温差发电片(1603)外部，所述吸热翅片(1601)均匀的设置在导热胶层(1602)的外侧；

所述热水储水桶(4)和冷水储水桶(11)内均设置有温度检测点，所述热水储水桶(4)的顶部和冷水储水桶(11)的顶部通过水管(9)相连接，且水管(9)的中部设置有进水口(8)，所述热水储水桶(4)上分别设置有热水出水阀(6)和排气阀(3)，所述冷水储水桶(11)上设置有冷水出水阀(13)，所述涡流管(10)的热端热空气出口处设置有第一三通，该第一三通的出口上分别设置有第一电动阀(18)和第二电动阀(19)，所述冷空气换热器(14)的出口端设置有第二三通，该第二三通的出口上分别设置有第三电动阀(20)和第四电动阀(21)；

所述热水储水桶(4)内设置的温度检测点为热水测点温度传感器(22)，所述冷水储水桶(11)内设置的温度检测点为冷水测点温度传感器(23)。

2.根据权利要求1所述的一种基于涡流管的饮水机换热器，其特征在于：所述排气阀(3)设置在热水储水桶(4)的顶部，所述热水出水阀(6)设置在热水储水桶(4)的底部，所述冷水出水阀(13)设置在冷水储水桶(11)的底部。

3.根据权利要求1所述的一种基于涡流管的饮水机换热器，其特征在于：所述热水储水桶(4)内设置有热水加热器(5)，所述冷水储水桶(11)内设置有冷却器(24)。

4.根据权利要求1所述的一种基于涡流管的饮水机换热器，其特征在于：所述冷空气换热器(14)的底部设置有冷凝水排放口(17)。

5.根据权利要求1所述的一种基于涡流管的饮水机换热器，其特征在于：所述热水储水桶(4)的顶部通过气管(1)与热空气换热器(7)相连接，所述涡流管(10)的顶部通过气管(1)与空气压缩机(2)相连接，所述冷空气换热器(14)的出口端通过气管(1)与热空气换热器(7)相连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于涡流管的饮水机换热器，其特征在于：所述空气压缩机(2)的内部安装有微处理器(26)，且所述空气压缩机(2)的输入端与微处理器(26)的输出端电连接，所述微处理器(26)与电源(25)的输出端电连接，所述热水测点温度传感器(22)和冷水测点温度传感器(23)的输出端均与微处理器(26)的输入端电连接，所述第一电动阀(18)、第二电动阀(19)、第三电动阀(20)和第四电动阀(21)的输入端均与微处理器(26)的输出端电连接。

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