一種層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種層級(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)。本實(shí)用新型整體體積不大，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。
【專利說明】
一種層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及熱水器領(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。太陽能熱水器尤其是真空管太陽能熱水器在技術(shù)上已發(fā)展得比較成熟并已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，但是太陽能熱水器最大的不足是必須在有太陽光的白天才能較好地使用；目前，將太陽能與空氣能相結(jié)合的熱水器亦見應(yīng)用，其原理是通過熱交換裝置將太陽光能和/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，在前述類型的太陽能、空氣能或太陽能與空氣能相結(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)不佳等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是: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] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的層級(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；
[0006] 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1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；
[0007] 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；
[0008] 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；
[0009] 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)。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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)。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 本實(shí)用新型具有積極的效果:(1)本實(shí)用新型的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過設(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)本實(shí)用新型的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過相變儲(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)本實(shí)用新型的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過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)本實(shí)用新型的層級(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。
【附圖說明】
[0〇16]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017] 圖2為圖1的A-A向剖視圖；
[0018] 圖3為圖2中的儲(chǔ)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4為圖3中的底座的俯視圖；
[0020] 圖5為圖2中的第一盤管組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖6為圖5中去掉基板后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022] 圖7為本實(shí)用新型一種應(yīng)用例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[〇〇23] 上述附圖中的附圖標(biāo)記如下:
[〇〇24]箱體1，外殼11，內(nèi)膽12，保溫層13;
[0025] 上蓋 2;
[0026] 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;
[〇〇27] 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;
[〇〇28] 第二盤管組件5;第二制冷劑進(jìn)嘴53,第二制冷劑出嘴54;
[〇〇29] 連接管6;
[〇〇3〇] 進(jìn)水嘴7;
[〇〇31] 出水管8,出水嘴81;
[〇〇32] 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】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0〇34](實(shí)施例1)
[0035]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。
[〇〇36]箱體1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1也可采用方形等其他形狀。箱體1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1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)1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1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)1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。
[0037]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1的上端口相匹配，上蓋2與箱體1密封連接。
[〇〇38] 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 °C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。
[〇〇39]相變儲(chǔ)熱裝置3設(shè)置在箱體1內(nèi)的上部，相變儲(chǔ)熱裝置3由其上板31與箱體1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1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。
[0040] 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1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1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1的內(nèi)膽12上，且制冷劑進(jìn)嘴43固定設(shè)置在箱體1的制冷劑進(jìn)嘴安裝孔內(nèi)并向箱體1外伸出；制冷劑出嘴44固定設(shè)置在箱內(nèi)1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1外。
[0041] 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1內(nèi)的下部，第二盤管組件5的基板固定設(shè)置在箱體1的內(nèi)膽12上，且第二制冷劑進(jìn)嘴53固定設(shè)置在箱體1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1外;第二制冷劑出嘴54固定設(shè)置在箱內(nèi)1的第二制冷劑出嘴安裝孔內(nèi)并向箱體1外伸出。
[0042]連接管6設(shè)置在箱體1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。
[〇〇43]進(jìn)水嘴7固定設(shè)置在箱體1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。
[0044] 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1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。
[0045] 使用時(shí)，自來水從下部的進(jìn)水嘴7進(jìn)入，熱水從上方的出水嘴81出；箱體1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，將熱量儲(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通過出水嘴81所出的熱水基本保持在80 °C左右。
[0046] (應(yīng)用例)
[0047] 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)自來水；出水嘴81外接熱水管出熱水。
[0048] 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。
[0049] 綜上所述，本實(shí)施例的層級(jí)式相變儲(chǔ)熱水箱，其通過設(shè)于箱體1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1下部的進(jìn)水嘴7和設(shè)于箱體1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1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1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。
[0050]以上實(shí)施例和應(yīng)用例是對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的說明，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型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)該歸入本實(shí)用新型的專利保護(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1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)】F24J2/46GK205718001SQ201620660927
【公開日】2016年11月23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