層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，包括箱體、與箱體密封連接的上蓋、設(shè)于箱體內(nèi)上部的相變儲(chǔ)熱裝置、用于加熱水且水平設(shè)置的第一盤管組件、用于初步加熱水并使制冷劑由氣態(tài)變成液態(tài)且水平設(shè)置的第二盤管組件、設(shè)于箱體下部的進(jìn)水嘴、設(shè)于箱體內(nèi)的出水管以及設(shè)于箱體上與出水管的外端口相連接的出水嘴；相變儲(chǔ)熱裝置、第一盤管組件以及第二盤管組件在箱體內(nèi)從上到下設(shè)置，使用時(shí)箱體內(nèi)的水從下至上被自然分成低溫層區(qū)、高溫層區(qū)和儲(chǔ)熱區(qū)。本發(fā)明整體體積不大，熱轉(zhuǎn)換效率高，出水溫度高且出水溫度相對(duì)穩(wěn)定，用戶體驗(yàn)良好。
【專利說(shuō)明】
層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱水器領(lǐng)域，具體涉及一種熱水器的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能、空氣能作為重要的可再生清潔能源，其開發(fā)應(yīng)用日益受到重視。太陽(yáng)能熱水器尤其是真空管太陽(yáng)能熱水器在技術(shù)上已發(fā)展得比較成熟并已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但是太陽(yáng)能熱水器最大的不足是必須在有太陽(yáng)光的白天才能較好地使用；目前，將太陽(yáng)能與空氣能相結(jié)合的熱水器亦見應(yīng)用，其原理是通過(guò)熱交換裝置將太陽(yáng)光能和/或大氣環(huán)境中的空氣熱能轉(zhuǎn)移至制冷劑中，通過(guò)壓縮機(jī)(熱栗)使得高溫高壓的制冷劑在熱水器水箱內(nèi)的管路中流動(dòng)與水進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)加熱水的目的。目前此類熱水器存在的不足之處是:其一，熱水器出水溫度一般在65°C中溫區(qū)域，為了滿足日常供水需要，水箱容積往往很大，如家用空氣能熱水器容積一般都在150L以上，占用空間大；出水溫度較低的原因，主要是受制冷劑臨界溫度所限，制冷劑冷凝溫度不能過(guò)高，同時(shí)又不能超出壓縮機(jī)極限壓力，高溫高壓的制冷劑回流時(shí)必須冷凝至70°C以下，因而其出水溫度不能過(guò)高;為了解決冷凝溫度，可能需要多個(gè)水箱。其二，熱水器普遍采用螺旋式盤管用于熱交換，常見的如浸入式盤管，其將繞好的螺旋盤管設(shè)置在水箱內(nèi)，其在使用時(shí)，水箱內(nèi)水受熱不均勻，不僅在垂直方向存在溫度梯度，在水平方向也存在溫度分層現(xiàn)象，遠(yuǎn)離螺旋盤管中心的區(qū)域和沿筒壁區(qū)域水溫明顯偏低；也有將熱交換的盤管繞在水箱內(nèi)膽的外壁上，避免盤管直接與水接觸，其同樣存在離筒壁越遠(yuǎn)水溫愈低的現(xiàn)象。
[0003]目前，在前述類型的太陽(yáng)能、空氣能或太陽(yáng)能與空氣能相結(jié)合的熱水器中加設(shè)相變介質(zhì)用于儲(chǔ)能已多見研究，如申請(qǐng)公布號(hào)為CN 105588327A、名稱為“新型儲(chǔ)熱式空氣能熱栗熱水器”、又如申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104180521A、名稱為“一種納米相變儲(chǔ)能式熱栗熱水器”、再如申請(qǐng)公布號(hào)為CN 103615817A、名稱為“一種插裝式相變儲(chǔ)熱水箱”等中國(guó)專利文獻(xiàn)，即公開了利用相變材料儲(chǔ)熱的各式熱水器，其普遍存在的問(wèn)題是，由于水箱內(nèi)部放置相變材料的裝置、熱交換的盤管等構(gòu)件的設(shè)計(jì)以及水箱內(nèi)部整體布局的不足，使得其存在水箱出水溫度不高、熱轉(zhuǎn)換效率不高、因水箱內(nèi)的水受熱不均造成出水冷熱不均使得用戶體驗(yàn)不佳等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種整體體積不大、使用時(shí)熱轉(zhuǎn)換效率高、出水溫度較高且出水溫度相對(duì)穩(wěn)定、用戶體驗(yàn)效果良好的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:包括箱體、上蓋、相變儲(chǔ)熱裝置、第一盤管組件、第二盤管組件、連接管、進(jìn)水嘴和出水管；
上述的第一盤管組件包括基板、盤管、制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴;基板為銅質(zhì)的圓形板體件，基板上開設(shè)有若干通孔;盤管由I根銅管折彎而成;盤管整體呈連續(xù)的Z字形;盤管焊接固定在基板的上端面上；制冷劑進(jìn)嘴固定設(shè)置在盤管的一個(gè)端口上；制冷劑出嘴固定設(shè)置在盤管的另一個(gè)端口上;第二盤管組件的結(jié)構(gòu)與第一盤管組件相同；
上述的上蓋與箱體密封固定連接;相變儲(chǔ)熱裝置固定設(shè)置在箱體內(nèi)的上部;第一盤管組件的基板和盤管水平固定設(shè)置在箱體內(nèi)的中部偏下方位置，且位于相變儲(chǔ)熱裝置的下方;第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴固定設(shè)置在箱體上且第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴伸出于箱體外；出水管的外端口上設(shè)有出水嘴；出水嘴固定設(shè)置在箱體上且位于第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴的上方；出水管的內(nèi)端口設(shè)于相變儲(chǔ)熱裝置內(nèi)；第二盤管組件的基板和盤管水平固定設(shè)置在箱體內(nèi)的下部;第二盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴固定設(shè)置在箱體上且第二盤管組件的制冷劑出嘴伸出于箱體外；
連接管將第一盤管組件的制冷劑出嘴與第二盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴相連;進(jìn)水嘴固定設(shè)置在箱體上且位于第二盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴的下方；
使用時(shí)，冷水從設(shè)于箱體下部的進(jìn)水嘴流入，熱水從設(shè)于箱體中部偏下位置的出水嘴流出；高溫高壓的制冷劑氣體從第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴流入;冷卻后的制冷劑液體從第一盤管組件的制冷劑出嘴流出；箱體內(nèi)的水體從下至上被自然分成低溫層區(qū)、高溫層區(qū)和儲(chǔ)熱區(qū)；其中，第二盤管組件周圍的空間構(gòu)成低溫層區(qū)，第一盤管組件上方、相變儲(chǔ)熱裝置下方的空間構(gòu)成高溫層區(qū)；相變儲(chǔ)熱裝置內(nèi)的空余空間構(gòu)成儲(chǔ)熱區(qū)。
[0006]進(jìn)一步的方案是:上述的箱體為上端開口的中空?qǐng)A柱體件;箱體包括外殼、內(nèi)膽以及設(shè)置在外殼和內(nèi)膽間的保溫層。
[0007]進(jìn)一步的方案是:上述的箱體的內(nèi)膽為搪瓷內(nèi)膽;保溫層的材質(zhì)為聚氨脂發(fā)泡保溫材料。
[0008]進(jìn)一步的方案是:上述的相變儲(chǔ)熱裝置包括頂座、底座、鋁管和相變儲(chǔ)熱材料;頂座由插接板和安裝環(huán)組成;插接板為圓形的板體件，插接板上設(shè)有若干個(gè)鋁管安裝孔;安裝環(huán)的周邊設(shè)有若干安裝用的螺孔，安裝環(huán)設(shè)于插接板的上方且與插接板的外周邊一體連接，從而使得安裝環(huán)的上端面與插接板的上端面之間形成一個(gè)預(yù)留相變膨脹空間；底座由底板和裙板一體組成，底板為圓形的板體件;底板的圓心處設(shè)有圓形的中心孔;裙板設(shè)置在底板的上端外周邊上且與底板一體連接;鋁管設(shè)置的數(shù)量與頂座的插接板上的鋁管安裝孔的數(shù)量相同；各鋁管在頂座的插接板和底座的底板間垂直設(shè)置;各鋁管的下端與底座的底板的上端面超聲波焊接方式固定連接;各鋁管的上端與頂座的插接板上相應(yīng)的鋁管安裝孔插接;相變儲(chǔ)熱材料填充在各鋁管內(nèi)。
[0009]進(jìn)一步的方案是:上述的相變儲(chǔ)熱裝置的相變儲(chǔ)熱材料為比熱為水的50倍且固液相變臨界溫度為80°C的石蠟和石墨混合物。
[0010]進(jìn)一步的方案還有:上述的出水管具有相連的水平管段和垂直管段，出水管整體呈L形；出水管的水平管段的外端口上連接出水嘴，出水管的水平管段位于第一盤管組件的盤管的上方；出水管的垂直管段穿過(guò)相變儲(chǔ)熱裝置的底座的底板的中心孔后沿相變儲(chǔ)熱裝置的中軸線向上伸出，且出水管的垂直管段的上端口與相變儲(chǔ)熱裝置的上板接近。
[0011 ]本發(fā)明具有積極的效果:(I)本發(fā)明的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過(guò)設(shè)于箱體內(nèi)的相變儲(chǔ)熱裝置、用于加熱水的第一盤管組件、用于初步加熱水并使制冷劑由氣態(tài)變成液態(tài)的第二盤管組件、設(shè)于箱體下部的進(jìn)水嘴和出水管的結(jié)構(gòu)和位置安排等布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其在使用時(shí)箱體內(nèi)的水從下至上被自然分成低溫層區(qū)、高溫層區(qū)和儲(chǔ)熱區(qū)，箱體內(nèi)的水自然對(duì)流熱交換，水體受熱均勻，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中水箱內(nèi)的水溫分區(qū)、冷熱不均的現(xiàn)象。(2)本發(fā)明的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過(guò)相變儲(chǔ)熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得相變儲(chǔ)熱材料與熱水能夠進(jìn)行充分的熱交換，保持熱水溫度，從而能夠相應(yīng)最大程度地減小水箱的體積；同時(shí)通將出水管的上端口設(shè)置在相變儲(chǔ)熱裝置內(nèi)，使得出水嘴輸出的熱水基本保持在80°C左右溫度，用戶體驗(yàn)大為改善。(3)本發(fā)明的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過(guò)將盤管組件的基板采用多孔的銅板、固定設(shè)置基板上的盤管設(shè)計(jì)成整體呈連續(xù)的Z字形等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效提高與水的熱交換面積，提高熱轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)通過(guò)將第一盤管組件和第二盤管組件分層水平設(shè)置，使其能夠通過(guò)水的自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)對(duì)水的充分加熱，使得水體受熱均勻。(4)本發(fā)明的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其整體體積不大，熱轉(zhuǎn)換效率高，出水溫度高且出水溫度相對(duì)穩(wěn)定，用戶體驗(yàn)良好。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的A-A向剖視圖；
圖3為圖2中的儲(chǔ)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖3中的底座的俯視圖；
圖5為圖2中的第一盤管組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為圖5中去掉基板后的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖7為本發(fā)明一種應(yīng)用例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]上述附圖中的附圖標(biāo)記如下:
箱體I，外殼11，內(nèi)膽12，保溫層13;
上蓋2 ；
相變儲(chǔ)熱裝置3，頂座31，插接板31-1，安裝環(huán)31-2，底座32，底板32_1，中心孔32_1_1，裙板32-2，鋁管33，相變儲(chǔ)熱材料34;
第一盤管組件4，基板41，盤管42，制冷劑進(jìn)嘴43，制冷劑出嘴44;
第二盤管組件5;第二制冷劑進(jìn)嘴53，第二制冷劑出嘴54;
連接管6;
進(jìn)水嘴7 ；
出水管8，出水嘴81;
低溫層區(qū)101，高溫層區(qū)102，儲(chǔ)熱區(qū)103。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0015](實(shí)施例1)
見圖1至圖6，本實(shí)施例的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其主要由箱體1、上蓋2、相變儲(chǔ)熱裝置
3、第一盤管組件4、第二盤管組件5、連接管6、進(jìn)水嘴7和出水管8組成。
[0016]箱體I本實(shí)施例中優(yōu)選采用上端開口的中空?qǐng)A柱體件；顯然，箱體I也可采用方形等其他形狀。箱體I主要由外殼11、內(nèi)膽12以及設(shè)置在外殼11和內(nèi)膽12間的保溫層13組成；內(nèi)膽12本實(shí)施例中優(yōu)選采用搪瓷內(nèi)膽;保溫層13的材質(zhì)本實(shí)施例中優(yōu)選采用聚氨脂發(fā)泡保溫材料。箱體I側(cè)壁的中部偏下位置設(shè)有內(nèi)外貫通的出水嘴安裝孔、制冷劑進(jìn)嘴安裝孔;箱內(nèi)I的內(nèi)膽12的中部偏下位置還設(shè)有制冷劑出嘴安裝孔;制冷劑進(jìn)嘴安裝孔和制冷劑出嘴安裝孔設(shè)置在同一平面上；出水嘴安裝孔設(shè)置在制冷劑進(jìn)嘴安裝孔和制冷劑出嘴安裝孔的上方;箱體I側(cè)壁的下部設(shè)有內(nèi)外貫通的進(jìn)水嘴安裝孔、第二制冷劑出嘴安裝孔;箱內(nèi)I的內(nèi)膽12的下部還設(shè)有第二制冷劑進(jìn)嘴安裝孔;第二制冷劑出嘴安裝孔和第二制冷劑進(jìn)嘴安裝孔在同一平面上;進(jìn)水嘴安裝孔設(shè)置在第二制冷劑出嘴安裝孔和第二制冷劑進(jìn)嘴安裝孔的下方。
[0017]上蓋2由外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的保溫層組成；上蓋2的形狀與箱體I的上端口相匹配，上蓋2與箱體I密封連接。
[0018]參見圖2至圖4，相變儲(chǔ)熱裝置3主要由頂座31、底座32、鋁管33和相變儲(chǔ)熱材料34組成。頂座31由插接板31-1和安裝環(huán)31-2組成，插接板31-1為圓形的板體件，插接板31-1上設(shè)有若干個(gè)鋁管安裝孔;安裝環(huán)31-2的周邊設(shè)有若干安裝用的螺孔，安裝環(huán)31-2設(shè)于插接板31-1的上方且與插接板31-1的外周邊一體連接，從而使得安裝環(huán)31-2的上端面與插接板31-1的上端面之間形成一個(gè)空間，該空間為預(yù)留的相變膨脹空間；底座32由底板32-1和裙板32-2—體組成，底板32-1為圓形的板體件;底板32-1的圓心處設(shè)有圓形的中心孔32_1_1;裙板32-2設(shè)置在底板32-1的上端外周邊上且與底板32-1—體連接;鋁管33設(shè)置的數(shù)量與頂座31的插接板31-1上的鋁管安裝孔的數(shù)量相同；各鋁管33在頂座31的插接板31-1和底座32的底板32-1間垂直設(shè)置;各鋁管33的下端與底座32的底板32-1的上端面超聲波焊接方式固定連接;各鋁管33的上端與頂座31的插接板31-1上相應(yīng)的鋁管安裝孔插接;各鋁管33的上端開口 ；相變儲(chǔ)熱材料34填充在各鋁管33內(nèi)；本實(shí)施例中，相變儲(chǔ)熱材料34優(yōu)選采用固液相變臨界溫度為80 0C的石蠟和石墨混合物，相變儲(chǔ)熱材料34的比熱為水的50倍;相變儲(chǔ)熱裝置3通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠使得使用時(shí)相變儲(chǔ)熱材料34與熱水進(jìn)行充分的熱交換，保持熱水溫度，實(shí)現(xiàn)最大程度地減小水箱的容積。
[0019]相變儲(chǔ)熱裝置3設(shè)置在箱體I內(nèi)的上部，相變儲(chǔ)熱裝置3由其上板31與箱體I的內(nèi)膽12的上端口配合固定連接;相變儲(chǔ)熱裝置3由其底座32的裙板32-2加設(shè)密封圈后與箱體I的內(nèi)膽緊密相接;相變儲(chǔ)熱裝置3的上板31加裝密封墊后與上蓋2相接。
[0020]參見圖5和圖6，第一盤管組件4主要由基板41、盤管42、制冷劑進(jìn)嘴43和制冷劑出嘴44組成?；?1為銅質(zhì)的圓形板體件，基板41上開設(shè)有若干個(gè)通孔，以增大散熱面積，利于使用時(shí)盤管42與水的充分熱交換;盤管42由I根銅管折彎而成;盤管42整體呈連續(xù)的Z字形;盤管42焊接固定在基板41的上端面上;基板41和盤管42的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其在使用時(shí)能夠充分實(shí)現(xiàn)與水的熱交換，提高熱轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)使得水體受熱均勻，不存在水溫分區(qū)現(xiàn)象；制冷劑進(jìn)嘴43固定設(shè)置在盤管42的一個(gè)端口上;制冷劑出嘴44固定設(shè)置在盤管42的另一個(gè)端口上。第一盤管組件4設(shè)置在箱體I內(nèi)的中部偏下方位置，相變儲(chǔ)熱裝置3的底座32的下方;第一盤管組件4的基板41固定設(shè)置在箱體I的內(nèi)膽12上，且制冷劑進(jìn)嘴43固定設(shè)置在箱體I的制冷劑進(jìn)嘴安裝孔內(nèi)并向箱體I外伸出；制冷劑出嘴44固定設(shè)置在箱內(nèi)I的內(nèi)膽12中下部的制冷劑出嘴安裝孔內(nèi)但不伸出箱體I外。
[0021]第二盤管組件5的結(jié)構(gòu)與第一盤管組件4相同；第二盤管組件5設(shè)置在箱體I內(nèi)的下部，第二盤管組件5的基板固定設(shè)置在箱體I的內(nèi)膽12上，且第二制冷劑進(jìn)嘴53固定設(shè)置在箱體I的內(nèi)膽12的第二制冷劑進(jìn)嘴安裝孔內(nèi)但不伸出箱體I外;第二制冷劑出嘴54固定設(shè)置在箱內(nèi)I的第二制冷劑出嘴安裝孔內(nèi)并向箱體I外伸出。
[0022]連接管6設(shè)置在箱體I的外殼11與保溫層13之間;連接管6的上端與第一盤管組件4的制冷劑出嘴44相連;連接管6的下端與第二盤管組件5的第二制冷劑進(jìn)嘴53相連。
[0023]進(jìn)水嘴7固定設(shè)置在箱體I側(cè)壁下部的進(jìn)水嘴安裝孔內(nèi)；進(jìn)水嘴7位于第二盤管組件5的第二制冷劑進(jìn)嘴53和第二制冷劑出嘴54的下方。
[0024]出水管8具有相連的水平管段和垂直管段，出水管8整體呈L形，出水管8的水平管段的外端口上連接有出水嘴81，出水嘴81固定安裝在箱體I側(cè)壁中下部的出水嘴安裝孔內(nèi)；出水嘴81位于第一盤管組件4的制冷劑進(jìn)嘴43和制冷劑出嘴44的上方；出水嘴81用于使用時(shí)出熱水；出水管8的水平管段位于第一盤管組件4的盤管42的上方；出水管8的垂直管段穿過(guò)相變儲(chǔ)熱裝置3的底座32的底板32-1的中心孔32-1-1后沿相變儲(chǔ)熱裝置3的中軸線向上伸出，且出水管8的垂直管段的上端口與相變儲(chǔ)熱裝置3的上板31接近。
[0025]使用時(shí)，自來(lái)水從下部的進(jìn)水嘴7進(jìn)入，熱水從上方的出水嘴81出；箱體I的內(nèi)膽12內(nèi)的空間從下至上被自然分成低溫層區(qū)101、高溫層區(qū)102和儲(chǔ)熱區(qū)103;其中，第二盤管組件5周圍的空間構(gòu)成低溫層區(qū)101，第一盤管組件4上方、相變儲(chǔ)熱裝置3下方的空間構(gòu)成高溫層區(qū)102;相變儲(chǔ)熱裝置3內(nèi)的空余空間構(gòu)成儲(chǔ)熱區(qū)103;使用時(shí)高溫高壓的冷媒介質(zhì)氣體流過(guò)第一盤管組件4的盤管42對(duì)高溫層區(qū)102的水進(jìn)行加熱，被加熱的高溫層區(qū)102的熱水在從下而上的水壓力下通過(guò)相變儲(chǔ)熱裝置3的底座32的底板32-1的中心孔32-1-1進(jìn)入儲(chǔ)熱區(qū)103;當(dāng)儲(chǔ)熱區(qū)103內(nèi)的熱水溫度超過(guò)80°C時(shí)，相變儲(chǔ)熱裝置3的各鋁管33內(nèi)的相變儲(chǔ)熱材料34開始固液相變，吸收大量潛熱，將熱量?jī)?chǔ)存在相變儲(chǔ)熱材料34中；當(dāng)儲(chǔ)熱區(qū)103內(nèi)的熱水溫度低于80°C時(shí)，相變儲(chǔ)熱材料34反向逆變釋放熱量給熱水增溫，從而使得出水管8通過(guò)出水嘴81所出的熱水基本保持在80 °C左右。
[0026](應(yīng)用例)
參見圖7，本實(shí)施例的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其在使用時(shí)，如圖7所示接入太陽(yáng)能/空氣能制備熱水系統(tǒng)中:將第一盤管組件4的制冷劑進(jìn)嘴43通過(guò)管線與系統(tǒng)的壓縮機(jī)相連;第二盤管組件5的第二制冷劑出嘴54通過(guò)管路與系統(tǒng)的節(jié)流膨脹毛細(xì)管相連;進(jìn)水嘴7外接冷水管進(jìn)自來(lái)水；出水嘴81外接熱水管出熱水。
[0027]系統(tǒng)工作時(shí)，制冷劑(冷媒介質(zhì))液體經(jīng)空氣能集熱裝置和太陽(yáng)能集熱裝置加熱后變成氣體經(jīng)壓縮機(jī)后，高溫高壓的制冷劑氣體從第一盤管組件4的制冷劑進(jìn)嘴43進(jìn)入盤管42，通過(guò)盤管42和多孔的基體41與水進(jìn)行熱交換將高溫層區(qū)102的水加熱;被加熱的高溫層區(qū)102的熱水進(jìn)入儲(chǔ)熱區(qū)103經(jīng)出水管8出熱水;熱交換后的制冷劑氣體在壓力下經(jīng)制冷劑出嘴44、連接管6和第二盤管組件5的第二制冷劑進(jìn)嘴53進(jìn)入第二盤管組件5的盤管和基體與低溫層區(qū)101的水進(jìn)行熱交換，低溫層區(qū)101的水一方面本就比高溫層區(qū)的水溫度低，另一方面外部的冷水不斷從進(jìn)水嘴7進(jìn)入低溫層區(qū)101，從而使得進(jìn)入第二盤管組件5的盤管內(nèi)的制冷劑氣體冷卻降溫至60°C以下液化，第二盤管組件5在初步加熱水的同時(shí)，使得制冷劑氣體充分液化變成液態(tài)制冷劑由第二盤管組件5的第二制冷劑出嘴54通過(guò)管路再次進(jìn)入系統(tǒng)的節(jié)流膨脹用的毛細(xì)管內(nèi)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán);從而實(shí)現(xiàn)將從水箱下部進(jìn)水嘴7不斷進(jìn)入的自來(lái)水加熱，從出水管8的出水嘴81不斷流出溫度基本保持在80 °C左右的熱水之目的。
[0028]綜上所述，本實(shí)施例的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過(guò)設(shè)于箱體I內(nèi)的相變儲(chǔ)熱裝置
3、用于加熱水的第一盤管組件4、用于初步加熱水并使制冷劑由氣態(tài)變成液態(tài)的第二盤管組件5、設(shè)于箱體I下部的進(jìn)水嘴7和設(shè)于箱體I中部的出水管8等布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得其在使用時(shí)箱體I內(nèi)的水從下至上被自然分成低溫層區(qū)101、高溫層區(qū)102和儲(chǔ)熱區(qū)103，箱體I內(nèi)的水自然對(duì)流熱交換，水體受熱均勻，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中水箱內(nèi)的水溫分區(qū)、冷熱不均的現(xiàn)象;其通過(guò)相變儲(chǔ)熱裝置3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及將出水管8的上端口設(shè)置在相變儲(chǔ)熱裝置3內(nèi)，能夠使得相變儲(chǔ)熱材料34與熱水進(jìn)行充分的熱交換，保持熱水溫度，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度地減小水箱的體積；另一方面出水嘴81輸出基本保持在80 °C左右的熱水，用戶體驗(yàn)大為改善;其通過(guò)將盤管組件的基板采用多孔的銅板、固定設(shè)置基板上的盤管設(shè)計(jì)成整體呈連續(xù)的Z字形等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效提高與水的熱交換面積，提高熱轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)通過(guò)將第一盤管組件和第二盤管組件分層水平設(shè)置，使其能夠通過(guò)水的自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)對(duì)水的加熱，使得水體受熱均勻;其整體體積不大、熱轉(zhuǎn)換效率高，出水溫度高且出水溫度相對(duì)穩(wěn)定，用戶體驗(yàn)良好。
[0029]以上實(shí)施例和應(yīng)用例是對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的說(shuō)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對(duì)應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其特征在于:包括箱體、上蓋、相變儲(chǔ)熱裝置、第一盤管組件、第二盤管組件、連接管、進(jìn)水嘴和出水管； 所述的第一盤管組件包括基板、盤管、制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴;基板為銅質(zhì)的圓形板體件，基板上開設(shè)有若干通孔;盤管由I根銅管折彎而成;盤管整體呈連續(xù)的Z字形;盤管焊接固定在基板的上端面上；制冷劑進(jìn)嘴固定設(shè)置在盤管的一個(gè)端口上；制冷劑出嘴固定設(shè)置在盤管的另一個(gè)端口上;第二盤管組件的結(jié)構(gòu)與第一盤管組件相同； 所述的上蓋與箱體密封固定連接;相變儲(chǔ)熱裝置固定設(shè)置在箱體內(nèi)的上部;第一盤管組件的基板和盤管水平固定設(shè)置在箱體內(nèi)的中部偏下方位置，且位于相變儲(chǔ)熱裝置的下方;第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴固定設(shè)置在箱體上且第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴伸出于箱體外；出水管的外端口上設(shè)有出水嘴；出水嘴固定設(shè)置在箱體上且位于第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴的上方；出水管的內(nèi)端口設(shè)于相變儲(chǔ)熱裝置內(nèi)；第二盤管組件的基板和盤管水平固定設(shè)置在箱體內(nèi)的下部;第二盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴固定設(shè)置在箱體上且第二盤管組件的制冷劑出嘴伸出于箱體外； 連接管將第一盤管組件的制冷劑出嘴與第二盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴相連;進(jìn)水嘴固定設(shè)置在箱體上且位于第二盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴和制冷劑出嘴的下方； 使用時(shí)，冷水從設(shè)于箱體下部的進(jìn)水嘴流入，熱水從設(shè)于箱體中部偏下位置的出水嘴流出；高溫高壓的制冷劑氣體從第一盤管組件的制冷劑進(jìn)嘴流入;冷卻后的制冷劑液體從第一盤管組件的制冷劑出嘴流出；箱體內(nèi)的水體從下至上被自然分成低溫層區(qū)、高溫層區(qū)和儲(chǔ)熱區(qū)；其中，第二盤管組件周圍的空間構(gòu)成低溫層區(qū)，第一盤管組件上方、相變儲(chǔ)熱裝置下方的空間構(gòu)成高溫層區(qū)；相變儲(chǔ)熱裝置內(nèi)的空余空間構(gòu)成儲(chǔ)熱區(qū)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其特征在于:所述的箱體為上端開口的中空?qǐng)A柱體件;箱體包括外殼、內(nèi)膽以及設(shè)置在外殼和內(nèi)膽間的保溫層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其特征在于:所述的箱體的內(nèi)膽為搪瓷內(nèi)膽;保溫層的材質(zhì)為聚氨脂發(fā)泡保溫材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其特征在于:所述的相變儲(chǔ)熱裝置包括頂座、底座、鋁管和相變儲(chǔ)熱材料;頂座由插接板和安裝環(huán)組成;插接板為圓形的板體件，插接板上設(shè)有若干個(gè)鋁管安裝孔;安裝環(huán)的周邊設(shè)有若干安裝用的螺孔，安裝環(huán)設(shè)于插接板的上方且與插接板的外周邊一體連接，從而使得安裝環(huán)的上端面與插接板的上端面之間形成一個(gè)預(yù)留相變膨脹空間；底座由底板和裙板一體組成，底板為圓形的板體件;底板的圓心處設(shè)有圓形的中心孔;裙板設(shè)置在底板的上端外周邊上且與底板一體連接;鋁管設(shè)置的數(shù)量與頂座的插接板上的鋁管安裝孔的數(shù)量相同；各鋁管在頂座的插接板和底座的底板間垂直設(shè)置;各鋁管的下端與底座的底板的上端面超聲波焊接方式固定連接;各鋁管的上端與頂座的插接板上相應(yīng)的鋁管安裝孔插接;相變儲(chǔ)熱材料填充在各鋁管內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其特征在于:所述的相變儲(chǔ)熱裝置的相變儲(chǔ)熱材料為比熱為水的50倍且固液相變臨界溫度為80°C的石蠟和石墨混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其特征在于:所述的出水管具有相連的水平管段和垂直管段，出水管整體呈L形；出水管的水平管段的外端口上連接出水嘴，出水管的水平管段位于第一盤管組件的盤管的上方；出水管的垂直管段穿過(guò)相變儲(chǔ)熱裝置的底座的底板的中心孔后沿相變儲(chǔ)熱裝置的中軸線向上伸出，且出水管的垂直管段的上端口與 相變儲(chǔ)熱裝置的上板接近。
【文檔編號(hào)】F24J2/46GK105972839SQ201610489503
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】葛永琪, 陳平
【申請(qǐng)人】常州戚墅堰機(jī)車車輛配件工業(yè)有限公司