專利名稱：儲水換能器及其用途的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種儲水換能器及其用途。
本

發(fā)明內(nèi)容
針對上述提倡節(jié)省能源及能源再使用的情況下，本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種節(jié)省能源的儲水換能器及其用途。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明包括儲水換能器殼體、進出水口及換熱盤管，其特征在于一縱向設置的廢熱水進水管外部環(huán)繞二組或三組換熱盤管，在所說的二組或三組換熱盤管之間設置強制流體往復流動的雙層導向管。
為了強化均布效果，在所述的換能器底部設置防擾流導向片。
所述換熱盤管的進水管及出水管的一部分分別設置于所述廢熱水進水管內(nèi)。
為了有助于充分利用能量，在所述儲水換能器殼體內(nèi)壁上附設有保溫層。
所述內(nèi)外雙層導向管構(gòu)成的導向?qū)觾?nèi)設有保溫發(fā)熱體。
進一步說，所說的儲水換能器之儲水箱的構(gòu)造型狀可以是圓型、蛋型、方型、梯型等任何型狀，材料可使用工程塑料、不銹鋼或耐熱、耐腐蝕材料制作而成；容量大小可按實際計算需要而定，通常體積由0.1立方米至10立方米不等；頂部中間為廢熱水進水連接口，廢熱水進水管從接口頂部至儲水箱底部，水管出水口到儲水箱離底部1至20毫米；頂部兩旁為冷供水外部連接口及換能後之熱出水外部連接口，一接口用以接駁供水，通常是接于城市之生活供水喉，而生活用水之水溫是隨當?shù)貧夂驕囟榷兓?，例如在中國南方，平均氣?5-27度，而水溫18-25之間另一接口連接熱水加熱器之進水口；此兩連接口亦同時連接儲水箱內(nèi)部之熱能轉(zhuǎn)換盤管，盤管型狀結(jié)構(gòu)可是圓型、扁型、方型、蛋型、星型或多月管型等；材料使用可用如合金銅管、合金鋁管、合金鈦管、不銹鋼管及傳熱率高之金屬或非金屬材料做成；管的型狀可是圓型、偏型、方型、蛋型、星型或多片管型等；管徑由2mm至50mm不等，厚度0.2mm至3mm不等制造而成；儲水箱上部側(cè)面設有一交換後之廢熱水出口，出口連接排水管，把換能器交換後之廢水排走；進水及排水接口之口徑及絲紋可接駁至根據(jù)中國標準(GB)或國際標準(ISO)而生產(chǎn)之排水管或連接件。
以儲水換能器安裝于水盆底部為例，儲水器連接口低過水盆排水位便可，如因位置未能把儲水箱放于低位，也可將儲水箱放在高于水盆排水口，只需增加一加壓水泵設于排水口至換能器便可。經(jīng)儲水器連接口接駁一導管由上所述之其中一盆之排水口(本說明引用理發(fā)行業(yè)之洗頭盆為例，平均使用熱水約40-42攝氏度洗頭時，沖洗後之熱水溫差下降約1度，(注頭發(fā)為女姓中長中密發(fā))，洗頭時間平均6分鐘，水量每分鐘約3-4公升)。開始時，上述熱水經(jīng)沖洗頭後流向排水口經(jīng)導管進入儲水器之接口，再經(jīng)廢熱水進水管流入儲水換能器底部，而底部設有防擾流之導向片，使廢熱水抵達時能分配水量及方向平均流向熱能轉(zhuǎn)換內(nèi)盤管，能令盤管整體首先接觸較為高溫之廢熱水，這時內(nèi)盤管之圈內(nèi)徑及外徑都被廢熱水包圍，此為第一階段之廢熱水，而廢熱水令內(nèi)盤管之外表面溫度上升、此時內(nèi)盤管外壁溫度較內(nèi)壁溫度高，根據(jù)熱傳遞之物理現(xiàn)象，是從物體的高溫部份傳到低溫部份，所以內(nèi)盤管外壁的高溫熱量很快便傳透到內(nèi)壁表面。但此時盤管內(nèi)壁正在流動中的供水之溫度比內(nèi)盤管內(nèi)壁的溫度低，據(jù)上述熱傳送原理，因內(nèi)壁與供水存著溫差，所以，內(nèi)盤管內(nèi)壁的熱量瞬間便傳遞到低溫供水里，被水吸收及帶走，而此時廢熱水不停地由洗發(fā)盆流入換能器之儲水箱，而此時廢熱水到達內(nèi)盤管之頂部後，廢熱水溫度有輕微下降，而廢熱水水位不段上升至流向內(nèi)導向管，再由外導向管之底部流進外盤管底層，外盤管之每圈與每圈之間有一段距離，令熱水與盤管表面作全面接觸，所以外盤管圈之外徑表面開始如上所述熱傳遞原理下吸收熱水流經(jīng)的熱能，這時第二階段的熱水很快被外盤管圈表面吸走部份熱能而進入第三階段，而第三階段熱水續(xù)漸到達外盤管之上層部份，把廢熱水的乘余熱量盡量傳遞及吸走至冷供水，當?shù)谌A段之熱水到達頂部時，廢熱水之有效熱量溫度幾乎被盤管吸掉，而此時之廢熱水幾乎與盤管之溫度接近熱平衡，到最後便會流到儲水箱之排水口排走。在這階段之廢熱水溫度之溫差跟第一階段有較大距離，而溫差越大則表示熱量轉(zhuǎn)換越多，亦即代表效率越高。在廢熱水流進儲水箱至全面覆蓋所有盤管時，在此刻換能器亦進入作大面積地把廢熱水之熱能傳遞轉(zhuǎn)換至盤管圈內(nèi)流動中之冷供水，由于流動中之冷供水吸收了經(jīng)熱轉(zhuǎn)換之熱能后，內(nèi)盤管及外盤管的水溫便會急促上升，此時經(jīng)轉(zhuǎn)換后所得的溫水經(jīng)連接件接駁至快熱(即熱)式熱水器或儲水式熱水器之冷供水進水口，熱水器可以是電熱或氣體或煤油加熱式。此時，熱水器之進水溫度被換能器提升不少，令熱水器冷供水進水口及熱出水口之溫差減小，在這情況下可將熱水器加熱升溫功率降低，而使用中的熱水溫度及水量仍保持不變，這樣便能在不需增加額外能源而可有效地利用廢熱水再產(chǎn)生可用的熱能從而節(jié)省能源。而我們可充分利用此熱能于其它用途。
至于快熱(即熱)式熱水器亦可使用一自動變頻之即熱式電熱水器，能自動調(diào)節(jié)熱水器之輸入功率，令出水溫度更穩(wěn)定及節(jié)省電能。本發(fā)明曾用理發(fā)行業(yè)作為目標試驗，包括設計、使用、數(shù)據(jù)引證、熱傳遞及轉(zhuǎn)換熱量效率之統(tǒng)計，所得結(jié)果如圖四。除上所述之直接接駁于即熱熱水器外，還可接駁于儲水式熱水器之冷熱水混合閥之冷供水口，當使用時，冷供水經(jīng)本換能器把供水水溫提高，再流入混合閥進行冷/熱水比例混合，經(jīng)混合后用者可使用所得之溫水。在此過程中，用上述接駁法，可減小消耗熱水器內(nèi)之熱水，因冷供水之水溫已被換能器提升不少，所以在混合過程中可減小熱水器供應之熱水，而沒有影響用者預調(diào)之溫度。這樣亦能節(jié)省40％以上的能源，本發(fā)明之效果是十分明顯的。
本儲水換能器可不需接駁電源或機械源已可使用，但當此換能器使用于室內(nèi)溫度較低的場合時，可于儲水箱加裝防污垢之低功率保溫發(fā)熱體，其材料由鐵氟龍?zhí)祭w維結(jié)合制造而成，能令儲水箱內(nèi)水溫保持適當溫度，可令初步熱傳遞時間縮短，(此乃附加設備)。此換能器能適用于家庭范圍，如廚房洗滌用之水盆、浴室洗面盆、花灑淋浴盆及商業(yè)范圍，如理發(fā)行業(yè)之洗頭盆、會所之沐浴間、公共浴室、能配合太陽能熱水系統(tǒng)等等豐常適合，都可使用本發(fā)明。
圖3為本發(fā)明防擾流之導向片組的安裝位置4為本發(fā)明選擇的一種直立式廢熱水換能器經(jīng)實驗後所記錄的曲線圖本發(fā)明包括儲水換能器殼體9、進出水口1，7及換熱盤管13，其特征在于一縱向設置的廢熱水進水管14外部環(huán)繞內(nèi)外二組換熱盤管13、12，在所說的內(nèi)外二組換熱盤管13，12之間設置強制流體往復流動的內(nèi)外雙層導向管16，10，所說的換熱盤管可為三組，相應地，需增加設置折返導向管。廢熱水出水口7位于儲水換能器之儲水箱的上部側(cè)冀。
為了強化均布效果，在所述的換能器底部設置防擾流導向片15。
所述換熱盤管的進水管及出水管的一部分分別設置于所述廢熱水進水管14內(nèi)。
為了有助于充分利用能量，在所述儲水換能器殼體9內(nèi)壁上附設有保溫層8。
所述內(nèi)外雙層導向管構(gòu)成的導向?qū)觾?nèi)設有保溫發(fā)熱體17。
進一步說，所說的儲水換能器之儲水箱殼體9的構(gòu)造型狀可以是圓型、蛋型、方型、梯型等任何型狀，材料可使用工程塑料、不銹鋼或耐熱、耐腐蝕材料制作而成；容量大小可按實際計算需要而定，通常體積由0.1立方米至10立方米不等；頂部中間為廢熱水進水口1，廢熱水進水管14從進水口頂部5至儲水箱底部，水管出水口到儲水箱離底部1至20毫米；頂部兩旁為冷供水外部連接口3及換能後之熱出水外部連接口4，一接口3用以接駁供水，通常是接于城市之生活供水喉，而生活用水之水溫是隨當?shù)貧夂驕囟榷兓?，例如在中國南方，平均氣?5-27度，而水溫18-25之間另一接口4連接熱水加熱器之進水口；此兩連接口亦同時連接儲水箱內(nèi)部之熱能轉(zhuǎn)換盤管12及13，盤管型狀結(jié)構(gòu)可如附

圖1之12及13，盤管型狀可是圓型、扁型、方型、蛋型、星型或多月管型等；材料使用可用如合金銅管、合金鋁管、合金鈦管、不銹鋼管及傳熱率高之金屬或非金屬材料做成；管的型狀可是圓型、偏型、方型、蛋型、星型或多片管型等；管徑由2mm至50mm不等，厚度0.2mm至3mm不等制造而成；儲水箱上部側(cè)冀設有一交換後之廢熱水出水口7，出水口連接排水管，把換能器交換後之廢水排走；進水及排水接口之口徑及絲紋可接駁至根據(jù)中國標準(GB)或國際標準(ISO)而生產(chǎn)之排水管或連接件。圖4中a、b、c三條曲線分別代表洗滌水、非熱水、冷水的溫度變化情況。
其工作原理是儲水換能器安裝于水盆底部，而儲水器連接進水口1低過水盆排水位便可，如因位置未能把儲水箱放于低位，也可將儲水箱放在高于水盆排水口，只需增加一加壓運水泵設于排水口至換能器便可。經(jīng)1接駁一導管由上所述之其中一盆之排水口(本說明引用理發(fā)行業(yè)之洗頭盆為例，平均使用熱水約40-42攝氏度洗頭時，沖洗後之熱水溫差下降約1度，(注頭發(fā)為女姓中長中密發(fā))，洗頭時間平均6分鐘，水量每分鐘約3-4公升)。開始時，上述熱水經(jīng)沖洗頭後流向排水口經(jīng)導管進入儲水器之進水口1，再經(jīng)廢熱水進水管14流入儲水換能器底部，而底部設有防擾流之導向片15，使廢熱水抵達時能分配水量及方向平均流向熱能轉(zhuǎn)換內(nèi)盤管13，能令內(nèi)盤管13整體首先接觸較為高溫之廢熱水，這時內(nèi)盤管13之圈內(nèi)徑及外徑都被廢熱水包圍，此為第一階段之廢熱水，而廢熱水令內(nèi)盤管13之外表面溫度上升、此時內(nèi)盤管外壁溫度較內(nèi)壁溫度高，根據(jù)熱傳遞之物理現(xiàn)象，是從物體的高溫部份傳到低溫部份，所以內(nèi)盤管外壁的高溫熱量很快便傳透到內(nèi)壁表面。但此時內(nèi)盤管內(nèi)壁正在流動中的供水之溫度比內(nèi)盤管內(nèi)壁的溫度低，據(jù)上述熱傳遞原理，因內(nèi)壁與供水存著溫差，所以，內(nèi)盤管內(nèi)壁的熱量瞬間便傳遞到低溫供水里，被水吸收及帶走，而此時廢熱水不停地由洗發(fā)盆流入換能器之儲水箱，而此時廢熱水到達內(nèi)盤管13之頂部後，廢熱水溫度有輕微下降，而廢熱水水位不段上升至流向內(nèi)導向管16，再由外導向管10之底部流進外盤管12底層，外盤管12之每圈與每圈之間有一段距離，令熱水與外盤管表面作全面接觸，所以外盤管圈之外徑表面開始如上所述熱傳遞原理下吸收熱水流經(jīng)的熱能，這時第二階段的熱水很快被外盤管圈12表面吸走部份熱能而進入第三階段，而第三階段熱水續(xù)漸到達外盤管12之上層部份，把廢熱水的乘余熱量盡量傳遞及吸走至冷供水，當?shù)谌A段之熱水到達頂部時，廢熱水之有效熱量幾乎被盤管吸掉，而此時之廢熱水幾乎與外盤管之溫度接近熱平衡，到最後便會流到儲水箱之出水口7排走。在這階段之廢熱水溫度之溫差跟第一階段有較大距離，而溫差越大則表示熱量轉(zhuǎn)換越多，亦即代表效率越高。在廢熱水流進儲水箱至全面覆蓋所有盤管時，在此刻換能器亦進入作大面積地把廢熱水之熱能傳遞轉(zhuǎn)換至盤管圈內(nèi)流動中之冷供水，由于流動中之冷供水吸收了經(jīng)熱轉(zhuǎn)換之熱能后，內(nèi)盤管13及外盤管12內(nèi)水溫便會急促上升，此時經(jīng)轉(zhuǎn)換后所得的溫水經(jīng)連接口4接駁至快熱(即熱)式熱水器或儲水式熱水器之冷供水進水口，熱水器可以是電熱或氣體或煤油加熱式。此時，熱水器之進水溫度被換能器提升不少，令熱水器冷供水進水口及熱出水口之溫差減小，在這情況下可將熱水器加熱升溫功率降低，而使用中的熱水溫度及水量仍保持不變，這樣便能在不需增加額外能源而可有效地利用廢熱水再產(chǎn)生可用的熱能從而節(jié)省能源。而我們可充分利用此熱能于其它用途。
至于快熱(即熱)式熱水器亦可使用一自動變頻之即熱式電熱水器，能自動調(diào)節(jié)熱水器之輸入功率，令出水溫度更穩(wěn)定及節(jié)省電能。本發(fā)明曾用理發(fā)行業(yè)作為目標試驗，包括設計、使用、數(shù)據(jù)引證、熱傳遞及轉(zhuǎn)換熱量效率之統(tǒng)計，所得結(jié)果如圖四。除上所述之直接接駁于即熱熱水器外，還可接駁于儲水式熱水器之冷熱水混合閥之冷供水口，當使用時，冷供水經(jīng)本換能器把供水水溫提高，再流入混合閥進行冷/熱水比例混合，經(jīng)混合后用者可使用所得之溫水。在過程中，用上述接駁法，可減小拿用熱水器內(nèi)之熱水，因冷供水之水溫已被換能器提升不少，所以在混合過程中可減小熱水器供應之熱水，而沒有影響用者預調(diào)之溫度。這樣亦能節(jié)省40％以上的能源，本發(fā)明之效果是十分明顯的。以上已結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實例進行了敘述，但在不脫離由本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，還可以作出種種變換和改型。然而，這些變換和改型仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種儲水換能器，包括儲水換能器殼體，進出水口及換熱盤管，其特征在于一縱向設置的廢熱水進水管外部環(huán)繞內(nèi)外二組或三組換熱盤管，在所說的二組或三組換熱盤管之間設置強制流體往復流動的內(nèi)外雙層導向管，所說的廢熱水出水口設置于儲水換能器之儲水箱上部側(cè)冀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲水換能器，其特征在于在所述的儲水換能器底部設置防擾流導向片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲水換能器，其特征在于所述換熱盤管的進水管及出水管的一部分分別設置于所述廢熱水進水管內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲水換能器，其特征在于在所述儲換能器殼體內(nèi)壁上附設有保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲水換能器，其特征在于所述的儲水箱構(gòu)造型狀，上部為接駁廢熱水、冷供水、熱出水排廢水之接口位，而頂蓋與下部儲水箱為可分離式聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲水換能器，其特征在于所述內(nèi)外雙層導向管構(gòu)成的導向?qū)觾?nèi)設有保溫發(fā)熱體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的儲水換能器，其特征在于所說的殼體、廢熱水進水管、防擾流導向片及保溫層由耐熱，耐腐蝕材料制作而成或由工程塑料，如聚碳酸酯(PC)、ABS、發(fā)泡聚苯乙烯或合金銅、合金鋁鍛壓或擠壓或注射及加工制作而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢熱水換能器，其特征在于所說的保溫發(fā)熱體由耐熱、耐腐蝕、高絕緣物、不結(jié)污垢材料制作而成或由鐵氟龍?zhí)祭w維加工制作而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲水換能器的用途，基特征在于所說的儲水換能器安裝、接駁、配置于現(xiàn)有的或新裝的熱水供應系統(tǒng)上或配置于即(快)熱式電熱器，或即(快)熱式氣體熱水器或儲水式電熱水器，或太陽能熱水系統(tǒng)，或中央冷熱水供應系統(tǒng)或安裝、接駁、配置于現(xiàn)有的洗盆裝置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲水換能器，其特征在于所述的儲水換能器配置于廚房洗滌用之洗盆，或浴室洗面盆，或花灑淋浴盆，或理發(fā)行業(yè)之洗頭盆，或會所之沐浴間，或公共浴室。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種儲水換能器及其用途，包括儲水換能器殼體、進出水口及換熱盤管，其特征在于一縱向設置的廢熱水進水管外部環(huán)繞二組或三組換熱盤管，在所說的二組或三組換熱盤管之間設置強制流體往復流動的雙層導向管。
文檔編號F28D7/10GK1455219SQ0214086
公開日2003年11月12日 申請日期2002年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月1日
發(fā)明者陳繼雄 申請人:陳繼雄