專利名稱:相變蓄熱式熱水器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種相變蓄熱式熱水器，包括：箱體，其內設有相變材料；換熱管路，包括位于所述箱體內的換熱段，以及對應與所述換熱段兩端連通的進水段和出水段；進水管，與所述進水段連通；出水管，與所述出水段連通；加熱裝置，安裝于所述換熱管路，用以對所述換熱管路內的水進行加熱；以及循環(huán)支管，所述循環(huán)支管連通所述進水段和出水段設置，以與所述換熱管路共同形成循環(huán)換熱回路，所述循環(huán)換熱回路設有水泵，所述循環(huán)支管上設有控制閥。本實用新型技術方案使得蓄熱與放熱共用一組換熱管路，能夠充分利用換熱管路，增加換熱管路的功能，有利于減小熱水器的整體體積。
【專利說明】
相變蓄熱式熱水器
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及熱水器技術領域，特別涉及一種相變蓄熱式熱水器。
【背景技術】
[0002] 相變儲能熱水器是通過在內膽中填充相變材料，并將換熱管埋設于相變材料中， 利用相變材料熱焓值高，儲能密度大的優(yōu)點，將熱能儲存在相變材料中。當需要熱水時，冷 水通過換熱管與相變材料進行熱交換，以置換出相變材料中儲存的熱量。
[0003] 目前已有的相變儲能熱水器中，水從外部水路管流經換熱管時，相變材料對水進 行加熱，以供用戶使用。換熱管與外部水路管之間僅為簡單的連接，功能較為單一。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的主要目的是提出一種相變蓄熱式熱水器，旨在使得換熱管路與外部 水路管之間連接形成循環(huán)換熱回路，該循環(huán)換熱回路用于對相變材料進行加熱。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型提出的相變蓄熱式熱水器，包括：
[0006] 箱體，其內設有相變材料；
[0007] 換熱管路，包括位于所述箱體內的換熱段，以及對應與所述換熱段兩端連通的進 水段和出水段；
[0008] 進水管，與所述進水段連通；
[0009] 出水管，與所述出水段連通；
[0010]加熱裝置，安裝于所述換熱管路，用以對所述換熱管路內的水進行加熱；以及
[0011] 循環(huán)支管，連通所述進水段和出水段設置，以與所述換熱管路共同形成循環(huán)換熱 回路，所述循環(huán)換熱回路設有水栗，所述循環(huán)支管上設有控制閥。
[0012] 優(yōu)選地，所述進水段和所述出水段位于所述箱體外。
[0013]優(yōu)選地，所述加熱裝置安裝于所述出水段或所述進水段。
[0014] 優(yōu)選地，所述加熱裝置為電加熱器，所述電加熱器安裝于所述換熱管路內。
[0015] 優(yōu)選地，所述進水管上設有第一防電墻。
[0016] 優(yōu)選地，所述出水管上設有第二防電墻。
[0017] 優(yōu)選地，所述控制閥為單向閥，所述單向閥的導通方向為自所述出水段朝向所述 進水段。
[0018] 優(yōu)選地，所述控制閥為：設置在所述出水段、出水管及循環(huán)支管之間的三通閥，或 者，設置在所述進水段、進水管及循環(huán)支管之間的三通閥。
[0019] 優(yōu)選地，所述熱水器還包括混水支管，所述混水支管分別與所述進水管和所述出 水管連通，且所述混水支管與所述出水管之間設有混水閥。
[0020] 優(yōu)選地，所述混水閥為恒溫閥，所述熱水器還包括與所述恒溫閥連接的控制器，所 述控制器根據預設的水溫值控制所述恒溫閥調節(jié)出水溫度。
[0021] 本實用新型中，在換熱管路兩端連接了一循環(huán)支管，構成了用于對相變材料進行 蓄熱的循環(huán)換熱回路，且進水管、出水管分別對應連接換熱管路兩端，而構成用于放熱以對 用戶用水進行加熱的供水管路。該蓄熱與放熱共用一組換熱管路，能夠充分利用換熱管路， 增加換熱管路的功能，相對于蓄熱與放熱各使用一組換熱管路而言，由于減少了零部件，因 此有利于減小熱水器的整體體積。同時，由于在水栗的作用下，循環(huán)換熱回路內的水在對相 變材料進行蓄熱的過程中是流動的，相對于靜止的水而言，能夠減小水垢的產生。
【附圖說明】

[0022] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。
[0023] 圖1為本實用新型相變蓄熱式熱水器一實施例的剖切示意圖；
[0024] 圖2為圖1中相變蓄熱式熱水器運行儲熱模式時，水流的流向圖；
[0025] 圖3為圖1中相變蓄熱式熱水器運行熱水模式時，水流的流向圖；
[0026] 附圖標號說明：
[0028] 本實用新型目的的實現、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0029] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部 的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提 下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0030] 需要說明，若本實用新型實施例中有涉及方向性指示（諸如上、下、左、右、前、 后……），則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示）下各部件之間的相對 位置關系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
[0031] 另外，若本實用新型實施例中有涉及"第一"、"第二"等的描述，則該"第一"、"第 二"等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指 示的技術特征的數量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隱含地包括至少一 個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術 人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方 案的結合不存在，也不在本實用新型要求的保護范圍之內。
[0032] 本實用新型提出一種相變蓄熱式熱水器，如圖1所示，該熱水器包括箱體、換熱管 路、進水管30、出水管40和加熱裝置70。其中，箱體包括外殼11和內膽13,內膽13位于外殼11 內。在一實施例中，為了減少內膽13內熱量的散失，提高內膽13保溫效果，在內膽13與外殼 11之間填充有保溫材料12。為提高對水的加熱速度，內膽13內填充有用于儲熱的相變材料 14〇
[0033] 換熱管路包括位于內膽13內的換熱段21，以及對應與換熱段21兩端連通的進水段 22和出水段23。為減小熱水器的體積，換熱段21通常呈螺旋狀或蛇形設置，能夠使得換熱段 21之間排布緊密。當然，換熱段21也可以呈直線設置。為了加快換熱速率，通常在內膽13中 設有多個換熱段21，多個換熱段21之間可以是依次串聯，也可以是并聯，或者采用串聯和并 聯混合的方式進行設置。加熱裝置70設置在換熱管路上，用于對相變材料14進行加熱。 [0034]換熱管路的進水段22連接有進水管30,出水段23連接有出水管40。進水管30、進水 段22、換熱段21、出水段23和出水管40依次連接構成供水管路。進水管30與外部水源接通， 出水管40與外部用水裝置連接，如出水管40可與花灑連接。具體地，外部冷水依次從進水管 30和進水段22,流向換熱段21，并在換熱段21內與相變材料14發(fā)生熱交換而被加熱成熱水， 最后依次經出水段23和出水管40流出，以供用戶使用。
[0035]在進水段22與出水段23之間還設有循環(huán)支管50，循環(huán)支管50分別與進水段22和出 水段23連通，而與換熱管路共同形成循環(huán)換熱回路。在該循環(huán)換熱回路上設有水栗，水栗用 于對水進行加壓，使循環(huán)換熱回路內的水循環(huán)流動。循環(huán)支管50上設有控制閥51，該控制閥 51用以限制水從循環(huán)支管50的與進水管30連接的一端流向另一端。
[0036] 具體地，該熱水器具有儲熱模式和熱水模式：
[0037] 如圖2所示，圖中箭頭為水流方向。在儲熱模式下，首先在循環(huán)換熱回路內注入水， 并關閉進水管30的進水以及出水管40的出水;然后通過加熱裝置70將循環(huán)換熱回路內的水 加熱成熱水，同時啟動水栗，使得水栗對循環(huán)換熱回路內的水流進行加壓，促使熱水在循環(huán) 換熱回路內流動。當熱水流經換熱段21時，熱水與相變材料14之間發(fā)生熱交換，同時熱水冷 卻變成冷水，并回到加熱裝置70被重新加熱成熱水。由于水栗的加壓作用，循環(huán)換熱回路內 的水不停循環(huán)流動，并不斷與相變材料14發(fā)生熱交換，以及不斷被加熱裝置70加熱，如此循 環(huán)，直至相變材料14達到目標溫度(如75°C)。
[0038] 如圖3所示，圖中箭頭為水流方向。在需要使用熱水時，開啟熱水模式，在熱水模式 下，打開進水管30和出水管40。外部冷水從進水管30流向換熱段21，由于相變材料14儲存了 熱量，當冷水進入埋設于相變材料14當中的換熱段21后，冷水在換熱段21內與相變材料14 發(fā)生熱交換而被加熱成熱水，熱水從出水管40流出，以供用戶使用。在該過程中，可同時開 啟加熱裝置70,使加熱裝置70繼續(xù)對流經換熱管路內的水進行加熱，或對相變材料14進行 加熱，從而進一步提高出水溫度。當然，也可不開啟加熱裝置70。由于在循環(huán)支管50上設置 了控制閥51，因此，當熱水器運行熱水模式時，控制閥51能夠限制水從循環(huán)支管50的與進水 管30連接的一端流向循環(huán)支管50的另一端。
[0039]本實用新型中，在換熱管路兩端連接了一循環(huán)支管50，構成了用于對相變材料14 進行蓄熱的循環(huán)換熱回路，且進水管30、出水管40分別對應連接換熱管路兩端，而構成用于 放熱以對用戶用水進行加熱的供水管路。該蓄熱與放熱共用一組換熱管路，能夠充分利用 換熱管路，增加換熱管路的功能，相對于蓄熱與放熱各使用一組換熱管路而言，由于減少了 零部件，因此有利于減小熱水器的整體體積。同時，由于在水栗的作用下，循環(huán)換熱回路內 的水在對相變材料14進行蓄熱的過程中是流動的，相對于靜止的水而言，能夠減小水垢的 產生。
[0040] 此外，當相變材料14放熱一定時間后，相變材料14的溫度以及換熱管路的出水溫 度均會較低。而由于相變材料14中仍然具有較多熱量，并在不斷對水進行加熱，此時可開啟 加熱裝置70對水進一步加熱，僅需要較少能量就能夠迅速將水溫提高至使用溫度，有利于 節(jié)省能量。
[0041] 若加熱裝置70設置在循環(huán)支管50上，則在運行熱水模式時，該加熱裝置70并不能 夠發(fā)揮作用對水進行進一步加熱，因此，本實用新型的加熱裝置70設置在換熱管路上，使得 熱水器在運行熱水模式或儲熱模式時能夠共用同一加熱裝置70,而不需要額外設置更多的 加熱裝置70，因此有利于結構的簡化。
[0042]在一實施例中，加熱裝置70位于出水段23上。通過開啟加熱裝置70能夠進一步加 熱流經出水段23的水，使水溫達到用戶的使用溫度。同時由于加熱裝置70是設置在出水段 23上，使得被加熱至使用溫度的水的傳輸路徑較短，有利于減小能量的散失。當然，在其它 實施例中，加熱裝置70也可設置在進水段22上，而使得加熱裝置70先對進水進行加熱，相變 材料14再對水進一步加熱。
[0043]本實施例中，由于加熱裝置70是設置在進水段22或出水段23上，加熱裝置70對水 進行加熱，再通過熱水對相變材料14進行蓄熱，相對于加熱裝置70直接對相變材料14進行 加熱，相變材料14的與加熱裝置70直接接觸的部分溫度較高的形式，能夠避免相變材料14 局部溫度過高而損壞。
[0044]優(yōu)選地，加熱裝置70為安裝于換熱管路內的電加熱器。具體地，出水段23部分管路 的直徑設置得較大，該較大直徑的管路形成一集水腔，同時在該集水腔內設置加熱盤管，加 熱盤管與電源連接，當水流經集水腔時，加熱盤管通電對水進行加熱。由于設置了集水腔， 水從直徑較小的管路流向直徑較大的管路，在直徑較大管路內被加熱后，又流向另一直徑 較小的管路，因此水在該直徑較大管路內的流速會相對較慢，即水與加熱盤管之間的接觸 時間會較長，從而有利于加熱盤管對水進行加熱。當然，加熱裝置70還可以是太陽能加熱器 等。
[0045]在一實施例中，進水段22和出水段23位于箱體外，即與進水段22和出水段23連通 的循環(huán)支管50、進水管30以及出水管40是位于箱體外的，設置在進水段22或出水段23上的 加熱裝置70也位于箱體外，因此有利于減小箱體體積。同時加熱裝置70位于箱體外，相對于 位于箱體內，既有利于加熱裝置70通風散熱，避免溫度過高，有能夠避免加熱裝置70直接對 相變材料14加熱。
[0046]本實用新型中，控制閥51用于限制水從循環(huán)支管50的與進水段22連接的一端流向 循環(huán)支管50的另一端，即在熱水器運行熱水模式時，水僅能夠沿著進水管30、進水段22、換 熱段21、出水段23、出水管40依次流動；而在熱水器運行儲熱模式時，水僅能夠在循環(huán)換熱 回路內流動，即僅能夠依次沿著出水段23、循環(huán)支管50、進水段22、換熱段21流動，而不能夠 反向流動。
[0047]控制閥51的具體結構以及設置方式具有多種，如在一實施例中，控制閥51為單向 閥，該單向閥設置在循環(huán)支管50上，單向閥的導通方向為自出水段23朝向進水段22。當熱水 器運行熱水模式時，部分水還能夠在流動到出水段23后從循環(huán)支管50流向進水段22,再重 新流回換熱段21被進一步加熱。
[0048]在另一實施例中，控制閥51為設置在出水段23、出水管40及循環(huán)支管50之間的三 通閥。當熱水器運行熱水模式時，三通閥換向，使出水段23與出水管40之間導通，出水段23 與循環(huán)支管50之間斷開;而當熱水器運行儲熱模式時，三通閥換向，使出水段23與循環(huán)支管 50之間導通，出水段23與出水管40之間斷開。
[0049]在另一實施例中，控制閥51為設置在進水段22、進水管30及循環(huán)支管50之間的三 通閥。當熱水器運行熱水模式時，三通閥換向，使進水管30與進水段22之間導通，進水管30 與循環(huán)支管50之間斷開;而當熱水器運行儲熱模式時，三通閥換向，使進水段22與循環(huán)支管 50之間導通，進水段22與進水管30之間斷開。
[0050] 進一步地，熱水器還包括混水支管60，混水支管60分別與進水管30和出水管40連 通，且混水支管60與出水管40之間設有混水閥42。當熱水器運行熱水模式時，從出水段23流 出的熱水與從進水管30經混水支管60流出的冷水在出水管40內混合，使得出水溫度降低， 并通過調節(jié)混水閥42,使出水溫度調節(jié)到一合適的值，以滿足用戶需求?；焖y42可以是通 過手動控制調節(jié)水溫的開關，也可以是恒溫閥。當混水閥42為恒溫閥時，用戶預設一合適的 水溫值，熱水器的控制器根據預設的水溫值控制恒溫閥自動調節(jié)冷水和熱水的混水比例， 從而保證出水溫度恒定。
[0051 ]為了避免冷水倒流，在進水管30上設有單向閥31，該單向閥31的導通方向為自進 水管30朝向進水段22,即可以限制冷水在進水管30內倒流回外部水源裝置。
[0052]為保證熱水器的用電安全性，在進水管30上設有第一防電墻32,出水管40上設有 第二防電墻41。第一防電墻32能夠避免進水端的冷水帶電，第二防電墻41能夠避免出水端 的熱水帶電，從而提高用電的安全性，保證用戶安全。
[0053]為實現對加熱裝置70的智能化控制，本實施例中，熱水器還包括控制器，內膽13內 設有用于檢測相變材料14溫度的溫度傳感器，溫度傳感器與控制器連接，控制器根據溫度 傳感器所檢測的溫度值，控制加熱裝置70開關。由于在對相變材料14進行蓄熱時，直接與熱 源（即換熱段21)接觸的相變材料14的溫度會最高，因此本實施例中，溫度傳感器優(yōu)選靠近 換熱段21設置，用于檢測鄰近換熱段21的相變材料14的溫度，如此有利于及時控制加熱裝 置70停止加熱，避免相變材料14局部溫度過高。
[0054]具體地，當運行儲熱模式時，開啟加熱裝置70對相變材料14進行加熱，以使相變材 料14蓄積熱量。且當相變材料14蓄積的熱量達到一定值時，即當溫度傳感器檢測到接觸換 熱段21的相變材料14的溫度達到預設值(如該預設溫度值可以是75°C)時，控制器控制加熱 裝置70關閉。當運行熱水模式時，冷水從進水管30流經換熱段21，并不斷與周圍的相變材料 14換熱，使得相變材料14的溫度下降，且當溫度傳感器檢測到相變材料14的溫度下降到另 一預設值時，控制器控制加熱裝置70重新開啟，以使得加熱裝置70進一步對水進行加熱，如 此既可以保證出水溫度，又能夠避免了加熱裝置70-直開啟而造成的能源浪費。
[0055]上述實施例中，相變材料14具體可以是50°C至80°C相變溫度點的無機相變材料14 或有機相變材料14或復合相變材料14。為了加快導熱速度，使得熱量能夠迅速傳導至各處， 通常在內膽13內還設有多個翅片80。翅片80的形狀以及設置方式均不限制，如可以是呈板 狀，且并排設置，或呈條狀，且分別以換熱段21為中心朝四周延伸。
[0056]以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是 在本實用新型的發(fā)明構思下，利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或 直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1. 一種相變蓄熱式熱水器，其特征在于，包括： 箱體，其內設有相變材料； 換熱管路，包括位于所述箱體內的換熱段，以及對應與所述換熱段兩端連通的進水段 和出水段； 進水管，與所述進水段連通； 出水管，與所述出水段連通； 加熱裝置，安裝于所述換熱管路，用以對所述換熱管路內的水進行加熱；以及， 循環(huán)支管，連通所述進水段和出水段設置，以與所述換熱管路共同形成循環(huán)換熱回路， 所述循環(huán)換熱回路設有水栗，所述循環(huán)支管上設有控制閥。2. 如權利要求1所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述進水段和所述出水段位于 所述箱體外。3. 如權利要求1或2所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述加熱裝置安裝于所述 出水段或所述進水段。4. 如權利要求1所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述加熱裝置為電加熱器，所 述電加熱器安裝于所述換熱管路內。5. 如權利要求4所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述進水管上設有第一防電 墻。6. 如權利要求4所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述出水管上設有第二防電 墻。7. 如權利要求1或2所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述控制閥為單向閥，所述 單向閥的導通方向為自所述出水段朝向所述進水段。8. 如權利要求1或2所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述控制閥為： 設置在所述出水段、出水管及循環(huán)支管之間的三通閥，或者， 設置在所述進水段、進水管及循環(huán)支管之間的三通閥。9. 如權利要求1或2所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述熱水器還包括混水支 管，所述混水支管分別與所述進水管和所述出水管連通，且所述混水管與所述出水管之間 設有混水閥。10. 如權利要求9所述的相變蓄熱式熱水器，其特征在于，所述混水閥為恒溫閥，所述熱 水器還包括與所述恒溫閥連接的控制器，所述控制器根據預設的水溫值控制所述恒溫閥調 節(jié)出水溫度。
【文檔編號】F24H9/12GK205717913SQ201620353193
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】曾云, 曲紹鶴
【申請人】蕪湖美的廚衛(wèi)電器制造有限公司