CN218511197U - 一种水箱组件和热泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及热泵技术领域，具体为一种水箱组件和热泵系统，其中水箱组件包括内胆、进水管路、换热管组和进水支路。内胆形成有容水空间；进水管路连通容水空间；换热管组缠绕于内胆的外周壁上，换热管组形成有共同并行延伸的制冷剂通道和水流通道，水流通道的出水端连通容水空间；进水支路连通水流通道的进水端和进水管路。本申请提供的水箱组件，一方面换热管组不与容水空间内的水液接触，容水空间内水质更洁净，且内胆在长期使用不易出现水垢，换热管组的使用寿命长。另一方面换热管组设置有共同并行延伸的制冷剂通道和水流通道，进水管路内的水液先流入水流通道提前与制冷剂通道内的制冷剂进行热交换，提高了换热效率，降低了容水空间内的水温突变。

Description

一种水箱组件和热泵系统

技术领域

本申请涉及热泵技术领域，提供一种水箱组件和热泵系统。

背景技术

热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源来实现制冷和供暖的装置。而现有的热泵热水器的水箱，水箱的换热效率低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种水箱组件和热泵系统，水箱组件的换热效率高。

本申请实施例的一方面提供一种水箱组件，包括：

内胆，形成有容水空间；

进水管路，连通所述容水空间；

换热管组，缠绕于所述内胆的外周壁上，所述换热管组形成有共同并行延伸的制冷剂通道和水流通道，所述水流通道的出水端连通所述容水空间；

进水支路，连通所述水流通道的进水端和所述进水管路。

一些实施方案中，所述水箱组件包括回水支路，所述回水支路连通所述水流通道的出水端和所述进水管路。

一些实施方案中，所述水箱组件包括设置于所述进水管路上的开关阀，所述开关阀位于所述进水支路的进水端的下游。

一些实施方案中，所述水箱组件包括回水支路，所述回水支路连通所述水流通道的出水端和所述进水管路，所述开关阀位于所述回水支路的出水端的上游。

一些实施方案中，所述水箱组件在热泵系统处于停机模式下，所述开关阀开启。

一些实施方案中，所述水箱组件在热泵系统处于工作模式下，所述开关阀关闭。

一些实施方案中，所述制冷剂通道套设于所述水流通道外。

一些实施方案中，所述内胆形成有与所述容水空间的进水口，所述进水口位于所述内胆的下部，所述进水管路的出水端与所述进水口连通。

一些实施方案中，所述内胆形成有与所述容水空间连通的出水口，所述出水口位于所述内胆的上部。

本申请另一方面提供一种热泵系统，包括上述任意一项所述的水箱组件、热泵管路、压缩机、换向阀、节流装置和换热器；所述压缩机、所述换向阀、所述节流装置和所述换热器均设置在所述热泵管路上，所述制冷剂通道的两端分别连通所述压缩机和所述节流装置。

本申请实施例提供的一种水箱组件，一方面利用具有制冷剂通道的换热管组缠绕于形成有容水空间的内胆的外周壁，换热管组不与容水空间内的水液接触，容水空间内的水质更洁净，且内胆的内壁在长期使用后不易出现水垢，换热管组不会受到容水空间储蓄的不同水液的腐蚀，提高了换热管组的使用寿命。另一方面，换热管组同时设置有共同并行延伸的制冷剂通道和水流通道，进水管路内的水液可先流入水流通道提前与制冷剂通道内的制冷剂进行热交换，提高了制冷剂通道的换热效率，降低了容水空间内的水温突变。

附图说明

图1为本申请一实施例中的水箱组件的结构示意图；

图2为图1所示结构在热泵系统处于停机模式下的运行原理图；

图3为图1所示结构在热泵系统处于工作模式下的运行原理图；

图4为图1所示结构的换热管组的A-A结构剖视图。

附图标记说明

内胆1；容水空间1a；进水口1b；出水口1c；进水管路2；换热管组3；内套管31；外套管32；制冷剂通道3a；水流通道3b；进水支路4；回水支路5；开关阀6；出水管路7；保温层8。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请实施例的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”方位或位置关系为水箱组件正常使用时的方位或位置关系。例如为图1所示的方位或位置关系。关系。术语“第一/第二”仅仅是是区别不同的对象，不表示二者之间具有相同或联系之处。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

请参见图1，本申请实施例一方面提供一种水箱组件，水箱组件包括内胆1、进水管路2、换热管组3以及进水支路4。

内胆1形成有容水空间1a。具体地，内胆1为形成有容水空间1a的中空薄壁结构，容水空间1a用于储蓄水或其他液体介质。

进水管路2连通容水空间1a。也就是说，液体介质均能够沿进水管路2流入内胆1的容水空间1a，具体地，内胆1的容水空间1a通过进水管路2供水。

换热管组3缠绕于内胆1的外周壁上，换热管组3形成有共同并行延伸的制冷剂通道3a和水流通道3b。也就是说，制冷剂通道3a通过换热管组3缠绕于内胆1的外周壁的方式与内胆1进行热交换。同时，水流通道3b与制冷剂通道3a共同并行，则水流通道3b内的水液也通过制冷剂通道3a进行热交换。

具体地，当需要为容水空间1a或水流通道3b供热时，制冷剂通道3a内流动是高温高压的气态制冷剂；当需要为容水空间1a或水流通道3b供冷时，制冷剂通道3a内流动是低温低压的液态制冷剂。

进水支路4连通水流通道3b的进水端和进水管路2，水流通道3b的出水端连通容水空间1a。也就是说，进水管路2内的水流能够通过进水支路4一部分流入水流通道3b内，同时，水流通道3b内的水流能够流入容水空间1a内。这样可使得进水管路2内一部分的水先进入水流通道3b内提前与制冷剂通道3a内的制冷剂进行热交换。

相关技术中，热泵热水器在用户在使用热水时，当外部水源例如冷水常常会直接补入水箱内胆1中，从而引起水箱内的热水温度急剧下降，影响用户的使用体验。

本申请实施例提供的一种水箱组件，一方面利用具有制冷剂通道3a的换热管组3缠绕于形成有容水空间1a的内胆1的外周壁，换热管组3不与容水空间1a内的水液接触，容水空间1a内的水质更洁净，且内胆1的内壁在长期使用后不易出现水垢，换热管组3不会受到容水空间1a储蓄的不同水液的腐蚀，提高了换热管组3的使用寿命。

另一方面，换热管组3同时设置有共同并行延伸的制冷剂通道3a和水流通道3b，进水管路2内的水液可先流入水流通道3b提前与制冷剂通道3a内的制冷剂进行热交换，提高了制冷剂通道3a的换热效率，降低了容水空间1a内的水温突变。

示例性的，本申请实施例所述的水箱组件可以用于热泵热水器等需要使用热泵系统的设备。

内胆1的外形结构不限，可以是圆柱体结构、矩形体结构、球体结构、椭球体结构等等。示例性的，一实施例中，请参见图1，内胆1的上下两端为椭球面，内胆1的周侧壁为圆柱面，两个椭球面盖合于圆柱面沿轴向方向的两端，以形成类似胶囊形的结构。

换热管组3的缠绕方式不限。一实施例中，请参见图1，换热管组3的缠绕轨迹为紧贴内胆1外周壁的圆柱螺旋线。一实施例中，换热管组3紧贴内胆1外周壁的周向迂回布置。

一实施例中，请参阅图1，内胆1形成有与容水空间1a的进水口1b，进水口1b位于内胆1的下部，进水管路2的出水端与进水口1b连通。具体地，进水口1b位于内胆1周侧壁的下部。

由于进水口1b入水将迫使容水空间1a内一部分空气排出，而将进水口1b设置于下部可保证进水口1b入水与容水空间1a内的空气接触面积更小，避免在蓄水的过程中产生过多气泡，从而提高了进水效率。

一实施例中，水流通道3b的进水端位于靠近进水管路2的位置且位于内胆1的下部区域。如此设置，可使得进水支路4的管程长度更短，水流阻力小。

一实施例中，请参阅图1，内胆1形成有与容水空间1a连通的出水口1c，出水口1c位于内胆1的上部。具体地，水箱组件包括出水管路7，出水管路7通过出水口1c连通容水空间1a，出水口1c位于内胆1周侧壁的上部。

由于进水口1b位于内胆1周侧壁的下部，则进水口1b流入水液后，容水空间1a内的下部水液温度相对较低，经过换热管组3的制冷剂通道3a加热后的水将从下部位置自然上升至上部位置，因此，内胆1的上部设置出水口1c可以避免未加热充分的水直接从出水口1c流出，保证出水口1c的出水温度稳定可靠。

水流通道3b连通容水空间1a的方式不限。一实施例中，水流通道3b的出水端直接连通容水空间1a，如此设置，水流通道3b内的水液能够迅速流入容水空间1a，提高进水效率。一实施例中，请参见图1，水箱组件包括回水支路5，连通水流通道3b的出水端和进水管路2。也就是说，水流通道3b的出水端的水流经回水支路5和进水管路2后，再流入容水空间1a。如此设置，进水管路2和水流通道3b共用同一个进水口1b流入容水空间1a，水流通道3b进水无需另外设置单独的入口，减少了水箱组件的生产成本，同时内胆1的开口越少，内胆1的整体结构强度越好，容水空间1a储蓄水液的密封可靠性更高。

一实施例中，水流通道3b的出水端位于靠近出水管路7的位置且位于内胆1的上部区域。如此设置，水流通道3b的出水端流出的水液，能够受到重力的作用沿回水支路5由上向下流动，可使回水支路5的回水更顺畅，水流阻力小。

一实施例中，请参见图1，水箱组件包括设置于进水管路2上的开关阀6，开关阀6位于进水支路4的进水端的下游。具体地，开关阀6具有导通状态和截止状态。在导通状态下，进水管路2内的水流能够依次通过开关阀6和进水口1b直接流入容水空间1a内。在截止状态下，进水管路2内的水流无法直接通过开关阀6流至进水口1b，进水管路2内的水流通过进水支路4流入水流通道3b内。

示例性的，一实施例中，请参见图1，回水支路5连通水流通道3b的出水端和进水管路2，开关阀6位于回水支路5的出水端的上游。也就是说，开关阀6处于进水管路2上且位于进水支路4的进水端和回水支路5的出水端之间。

通过开关阀6能够控制进水管路2的开闭，以实现水液的导流作用。示例性的，一实施例中，请参见图2，水箱组件在热泵系统处于停机模式下，开关阀6开启。在停机模式下，热泵系统停止工作，制冷剂通道3a内的制冷剂不具备换热效果，此时开关阀6处于开启状态，由于进水管路2相对于缠绕于内胆1上的水流通道3b的流程更短，水流的阻力更小，进水管路2内的水流几乎不会经过进水支路4流入水流通道3b，进水管路2内的水流将直接通过开关阀6直接流至进水口1b。

一实施例中，请参见图3，水箱组件在热泵系统处于工作模式下，开关阀6关闭。在工作模式下，热泵系统正常运转，制冷剂通道3a内的制冷剂具备换热效果，此时开关阀6处于关闭状态，由于进水管路2内的水流无法直接通过开关阀6流至进水口1b，进水管路2内的水流将通过进水支路4流入水流通道3b内，水流通道3b内的水液将与制冷剂通道3a的制冷剂进行热交换，经过换热后的水流再通过回水支路5流回进水管路2，最后通过进水口1b流入至容水空间1a内。

制冷剂通道3a和水流通道3b并行延伸的方式不限。一实施例中，换热管组3包括两根并行延伸的换热管，两根换热管的周侧壁相互紧贴，其中一根换热管内形成有制冷剂通道3a，其中另一根换热管内形成有水流通道3b。

一实施例中，换热管组3的内部具有沿换热管组3的长度延伸的阻隔壁，阻隔壁将换热管组3的内部空间分隔成制冷剂通道3a和水流通道3b。

一实施例中，请参见图4，制冷剂通道3a套设于水流通道3b外。示例性的，换热管组3包括中空结构的外套管32和中空结构的内套管31，内套管31内部形成有水流通道3b，内套管31穿设于外套管32内，外套管32的内周壁与内套管31的外周壁共同围设形成制冷剂通道3a。

换热管组3的材质不限，一实施例中，换热管组3的外套管32采用换热性能好的铜质材料，换热管组3的内套管31采用结构强度高、耐腐蚀性能好的不锈钢材料。

一实施例中，进水管路2、出水管路7、进水支路4、回水支路5以及内胆1均采用结构强度高、耐腐蚀性能好的不锈钢材料。

一实施例中，请参见图1，水箱组件包括保温层8，保温层8包覆于内胆1和换热管组3外。也就是说，保温层8的内部形成有保温空间，内胆1和换热管组3均设置于保温空间内，保温层8通过阻隔外界与容水空间1a之间和/或外界与换热管组3之间的热交换，以降低水箱组件的热损耗，提高水箱组件的保温效果。

保温层8的材质不限，包括但不限于玻璃棉、岩棉、硅酸铝和复合硅酸盐等热系数小的材料，一实施例中，保温层8的材质为聚氨酯发泡海绵，聚氨酯发泡海绵的材质轻盈，保温效果好。

一实施例中，内胆1的上部形成有排气口，水箱组件包括安全阀，安全阀设置于排气口处，以开启或关闭排气口。也就是说，容水空间1a能够通过安全阀连通外界或外界阻隔。

示例性的，安全阀在开启状态下，容水空间1a通过排气口连通外界，从而保持容水空间1a内的气压与外界气压的平衡；安全阀在关闭状态下，容水空间1a与外界阻隔，保证容水空间1a的气密性。

本申请另一方面提供一种热泵系统，包括热泵管路、压缩机、换向阀、节流装置和换热器以及上述任意一项的水箱组件。

压缩机、换向阀、节流装置和换热器均设置在热泵管路上，制冷剂通道3a的两端分别连通压缩机和节流装置。具体地，制冷剂通道3a的一端通过换向阀连通压缩机，制冷剂通道3a的另一端连通节流装置。

压缩机用于将低压的气态制冷剂压缩成高压的气态制冷剂。压缩机包括但不限于活塞式压缩机、螺杆式压缩机、涡旋式压缩机、滚动转子式压缩机、离心式压缩机、轴流式压缩机等。

节流装置用于将高压的液态制冷剂节流降压成低压的液态制冷剂，保证制冷剂通道3a和换热器之间的压力差。节流装置包括但不限于能够双向流通的毛细管、电子膨胀阀、节流短管等。

换向阀可以是四通阀，也可以是其他用于切换流路的换向阀。四通阀的四个接口分别与压缩机的吸气口、压缩机的排气口、换热器以及换热管组3的制冷剂通道3a连通。

换热器能够用于与空气或水等其他能够用于换热效果好的介质进行热交换，以向外界排出热量或从外界吸收热量，包括但不限于浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。

制冷剂包括但不限于采用氯氟烃类、氢氯氟烃类、氢氟烃类等氟利昂制冷剂。

示例性的，以热泵系统为水箱组件供热为例，热泵管路内设置有用于循环流动的制冷剂，高温高压的气态制冷剂通过压缩机的排气口进入换向阀，压缩机的排气口通过换向阀导通换热管组3的制冷剂通道3a，高温高压的气态制冷剂流入换热管组3的制冷剂通道3a冷凝放热变为低温高压的液态制冷剂，以加热容水空间1a内和水流通道3b内的水，低温高压的液态制冷剂流入节流装置降压成低温低压的液态制冷剂，低温低压的液态制冷剂再流入换热器蒸发吸热变为高温低压的气态制冷剂，最后高温低压的气态制冷剂通过换向阀导通压缩机的吸气口又转变成高温高压的气态制冷剂，如此就完成了一个供热循环。

本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水箱组件，其特征在于，包括：

内胆，形成有容水空间；

进水管路，连通所述容水空间；

换热管组，缠绕于所述内胆的外周壁上，所述换热管组形成有共同并行延伸的制冷剂通道和水流通道，所述水流通道的出水端连通所述容水空间；

进水支路，连通所述水流通道的进水端和所述进水管路。

2.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于，所述水箱组件包括回水支路，所述回水支路连通所述水流通道的出水端和所述进水管路。

3.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于，所述水箱组件包括设置于所述进水管路上的开关阀，所述开关阀位于所述进水支路的进水端的下游。

4.根据权利要求3所述的水箱组件，其特征在于，所述水箱组件包括回水支路，所述回水支路连通所述水流通道的出水端和所述进水管路，所述开关阀位于所述回水支路的出水端的上游。

5.根据权利要求3所述的水箱组件，其特征在于，所述水箱组件在热泵系统处于停机模式下，所述开关阀开启。

6.根据权利要求3所述的水箱组件，其特征在于，所述水箱组件在热泵系统处于工作模式下，所述开关阀关闭。

7.根据权利要求1～6任一项所述的水箱组件，其特征在于，所述制冷剂通道套设于所述水流通道外。

8.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于，所述内胆形成有与所述容水空间的进水口，所述进水口位于所述内胆的下部，所述进水管路的出水端与所述进水口连通。

9.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于，所述内胆形成有与所述容水空间连通的出水口，所述出水口位于所述内胆的上部。

10.一种热泵系统，其特征在于，包括权利要求1～9任意一项所述的水箱组件、热泵管路、压缩机、换向阀、节流装置和换热器；所述压缩机、所述换向阀、所述节流装置和所述换热器均设置在所述热泵管路上，所述制冷剂通道的两端分别连通所述压缩机和所述节流装置。

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