專利名稱：真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種電熱水器裝置，具體講是一種家用真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器。
背景技術(shù)：
儲(chǔ)能電熱水器能將電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段的電能轉(zhuǎn)換成熱能儲(chǔ)存起來，供用戶在用電 高峰期或隨時(shí)沐浴使用。目前，市場上的速熱儲(chǔ)能式電熱水器選用較大功率加熱器(6KW) 以水做為顯熱儲(chǔ)熱材料蓄熱，因水箱體積小和水溫不能過高，儲(chǔ)熱十分有限，出水量小，滿 足不了人們洗浴需要；而且大的加熱功率威脅到供電電路安全和其它用戶的正常用電，且 這類熱水器熱轉(zhuǎn)換效率低，工作時(shí)噪聲大，在水溫超過9(TC控制電路失靈或者在高原低氣 壓地區(qū)使用時(shí)，水箱中蒸氣壓力很大，極易發(fā)生水箱炸裂不安全因素。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的提供一種熱轉(zhuǎn)換效率高，可用小功率加熱器加熱儲(chǔ)熱材料，利用顯 熱加相變潛熱存儲(chǔ)熱能，工作無噪聲，安全可靠，可以用正常自來水水壓實(shí)施大水洗浴的真 空相變儲(chǔ)能電熱水器。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種真空相變儲(chǔ)能安全電熱水
器，由內(nèi)膽、外膽、真空腔、保溫層、電加熱器、高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)、盤管熱交換器、內(nèi)、外循
環(huán)道、水汽混合恒溫閥、花灑、溫控器、電源、控制電路、進(jìn)出水管、防漏電屏、泄壓閥、真空
閥、外殼組成，其特征是內(nèi)膽內(nèi)部是一真空體系，內(nèi)膽與外膽之間為真空腔，電加熱器位于
內(nèi)膽中部，其周圍裝高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)，盤管熱交換器均布于高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)中，其
兩端與進(jìn)出水管相連通，在電加熱器加熱時(shí)，高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)利用其固有的熱容和物
態(tài)變化受熱后升溫、熔解、再升溫，以顯熱和潛熱方式將大量的電能轉(zhuǎn)化成熱能儲(chǔ)存在其
中。因儲(chǔ)熱溫度高，當(dāng)冷水進(jìn)入盤管熱交換器后與其周圍的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)所儲(chǔ)的熱
進(jìn)行熱交換，出來的是高溫水汽混合物，此高溫水汽混合物在水汽混合恒溫閥中與冷水混
合，然后從花灑中流出供人們洗浴使用。由于內(nèi)膽內(nèi)部是真空體系，所用高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介
質(zhì)的工作壓力很低，對(duì)內(nèi)膽幾乎不造成任何正壓，因此熱水器工作十分安全。 上邊所述的熱水器的內(nèi)膽和外膽為圓柱型或扁圓柱型，所采用的材質(zhì)是薄碳鋼板
或者不銹鋼板或者鋼化玻璃或者耐高溫塑料。 所述的內(nèi)膽真空體系的真空度等于或大于1.33X0.001Pa，可以保障高聚能儲(chǔ)熱 導(dǎo)熱介質(zhì)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，可以保證熱水器的安全不炸膽。 所述的真空閥裝在內(nèi)膽的上部，可以保證熱水器的內(nèi)膽真空度維持在設(shè)計(jì)值。 所述的內(nèi)膽和外膽之間的真空腔真空度等于或大于1. 33X0. OOlPa，可較好地儲(chǔ) 存高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)的顯熱和相變潛熱。 所述的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)是受熱可以相變的與盤管熱交換器金屬熱相容的無 機(jī)水合鹽或者混合鹽或者儲(chǔ)熱密度高的易熔合金，或者是有機(jī)脂，或者摻有鋁屑、石墨粉的 高溫石蠟。本案采用摻有鋁屑或石墨粉的高溫石蠟，在石蠟中摻加鋁屑或石墨粉可以提高
3。 所述的電加熱器是帶有翅片的防干燒分檔加熱器，裝配在盤管熱交換器的中部， 加熱絲采用鎳鉻合金或者鋁鉄鉻合金，電加熱器外表面單位面積熱負(fù)荷值應(yīng)小于或等于 12W/cn2。 所述的盤管熱交換器為均勻的分布在高聚能儲(chǔ)熱介質(zhì)中的金屬盤管熱交換器，盤 管熱交換器中心部位和周圍留有儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)的內(nèi)循環(huán)道和外循環(huán)道，當(dāng)高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱 介質(zhì)受熱溶解后繼續(xù)升溫時(shí)，為保持內(nèi)膽中各處的溫度均衡，即儲(chǔ)存更多的顯熱，電加熱器 周圍的儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)再加熱容重減輕，就會(huì)延著內(nèi)循環(huán)道上升流入盤管熱交換器周圍的外 循環(huán)道而下行，然后再進(jìn)入盤管熱交換器中心部位的內(nèi)循環(huán)道被加熱器繼續(xù)加熱，這種循 環(huán)式的加熱可使儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度迅速升高，保持內(nèi)膽中各處的溫度均衡，在真空狀態(tài) 下儲(chǔ)存更多的熱能。 所述的水汽混合恒溫閥是一空間較大的裝有記憶金屬片的可自動(dòng)調(diào)節(jié)水汽與冷
水進(jìn)入量的水、汽混合恒溫裝置，能保證熱水器出水溫度基本恒定，不燙傷人體。 所述的控制電路設(shè)計(jì)有自動(dòng)分時(shí)度量電能裝置，可以在每天晚上用電谷值設(shè)定時(shí)
段自動(dòng)接通電源給熱水器的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)充電蓄熱。 所述的溫控器在熱水器內(nèi)的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)溫度達(dá)到120-40(TC時(shí)可以自動(dòng) 切斷熱水器的電源。 所述的泄壓閥可以及時(shí)泄掉盤管熱交換器中超標(biāo)的水汽壓力。 以上部件除泄壓閥、水汽混合恒溫閥和花灑外，均裝在一塑制外殼中。 該熱水器的工作原理真空相變儲(chǔ)能電熱水器工作時(shí)，電加熱器升溫，高聚能儲(chǔ)熱
導(dǎo)熱介質(zhì)得熱升溫，達(dá)到熔點(diǎn)后熔化，熔化后繼續(xù)升溫至設(shè)計(jì)溫度電源自動(dòng)切斷，熱量以顯
熱_潛熱_顯熱形式儲(chǔ)存在高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)中。洗浴時(shí)冷水從進(jìn)水管進(jìn)入盤管熱交換
器，高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)中的熱量將進(jìn)入盤管熱交換器中的水加熱并部分汽化，從盤管熱
交換器出來的高溫水汽混合物經(jīng)出水管進(jìn)入水汽混合恒溫閥中與冷水混合，然后從花灑中
流出恒溫的熱水供人們洗浴使用，直到高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)的熱量不能將冷水繼續(xù)加熱到
設(shè)計(jì)溫度時(shí)，控制電路自動(dòng)啟動(dòng)使熱水器繼續(xù)加熱。 熱水器工作時(shí)，電加熱器使用小的功率檔給熱水器高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)充電，可 以確保用電電路的安全。在電網(wǎng)低谷時(shí)利用谷差充電，利于緩解電網(wǎng)負(fù)荷，利于用戶節(jié)約洗 浴費(fèi)用。采用真空保溫，熱損小，效率高，熱水器體積小，工作無噪音，同體積下以顯熱加潛 熱方式儲(chǔ)存電能其貯熱量是水儲(chǔ)熱的三倍以上，可以大水洗浴。由于內(nèi)膽內(nèi)部是真空體系， 所用高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)的工作壓力很低，對(duì)內(nèi)膽內(nèi)幾乎不造成任何正壓，又有裝有防漏 電屏、泄壓閥安全裝置，因此熱水器工作十分安全。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖中1、內(nèi)膽2、外膽3、真空腔4、保溫層5、電加熱器6、高聚能儲(chǔ)熱傳熱介質(zhì) 7、盤管熱交換器8、內(nèi)循環(huán)道9、外循環(huán)道10、水汽混合恒溫閥11、花灑12、溫控器13、電 源14、控制電路15、進(jìn)水管16、出水管17、防漏電屏18、泄壓閥19、真空閥20、外殼
以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明一種真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，
4由內(nèi)膽1、外膽2、真空腔3、保溫層4、電加熱器5、高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6、盤管熱交換器7、 內(nèi)循環(huán)道8、外循環(huán)道9、水汽混合恒溫閥10、花灑11、溫控器12、電源13、控制電路14、進(jìn) 出水管15、出水管16、防漏電屏17、泄壓閥18、真空閥19、外殼20組成，其特征是內(nèi)膽1內(nèi) 部是一真空體系，內(nèi)膽1與外膽2之間為真空腔3，電加熱器5位于內(nèi)膽1中部，其周圍裝 高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6，盤管熱交換器7均布于高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6中，其兩端與進(jìn)出水 管15、 16相連通，在電加熱器5加熱時(shí)，高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6利用其固有的熱容和物態(tài)變 化受熱后升溫、熔解、再升溫，以顯熱和潛熱方式將大量的電能轉(zhuǎn)化成熱能儲(chǔ)存在其中。因 儲(chǔ)熱溫度高，當(dāng)冷水進(jìn)入盤管熱交換器7后與其周圍的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6所儲(chǔ)的熱進(jìn) 行熱交換，出來的是高溫水汽混合物，此高溫水汽混合物在水汽混合恒溫閥10中與冷水混 合，然后從花灑11中流出供人們洗浴使用。由于內(nèi)膽1內(nèi)部是真空體系，所用高聚能儲(chǔ)熱 導(dǎo)熱介質(zhì)6的工作壓力很低，對(duì)內(nèi)膽1幾乎不造成任何正壓，因此此熱水器工作十分安全。 上邊所述的熱水器的內(nèi)膽1和外膽2為圓柱型或扁圓柱型，所采用的材質(zhì)是薄碳 鋼板或者不銹鋼板或者鋼化玻璃或者耐高溫塑料。 所述的內(nèi)膽1真空體系的真空度等于或大于1. 33X0. 001Pa，可以保障高聚能儲(chǔ) 熱導(dǎo)熱介質(zhì)6處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，可以保證熱水器的安全不炸膽。 所述的真空閥19裝在內(nèi)膽1的上部，可以保證熱水器的內(nèi)膽真空度維持在設(shè)計(jì)值。 所述的內(nèi)膽l和外膽2之間的真空腔3真空度等于或大于1. 33X0. 001Pa，可較好 地儲(chǔ)存高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6的顯熱和相變潛熱。 所述的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6是受熱可以相變的與盤管熱交換器7金屬熱相容的 無機(jī)水合鹽或者混合鹽或者儲(chǔ)熱密度高的易熔合金，或者是有機(jī)脂，或者摻有鋁屑、石墨粉 的高溫石蠟。本案采用摻有鋁屑或石墨粉的高溫石蠟，在石蠟中摻加鋁屑或石墨粉可以提 高石蠟的熱導(dǎo)率。 所述的電加熱器5是帶有翅片的防干燒分檔加熱器，裝配在盤管熱交換器7的中 部，加熱絲采用鎳鉻合金或者鋁鉄鉻合金，電加熱器外表面單位面積熱負(fù)荷值應(yīng)小于或等 于12W/cn2。 所述的盤管熱交換器7為均勻的分布在高聚能儲(chǔ)熱介質(zhì)6中的金屬盤管熱交換 器，盤管熱交換器7中心部位和周圍留有儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6的內(nèi)循環(huán)道8和外循環(huán)道9，當(dāng)高 聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6受熱溶解后繼續(xù)升溫時(shí)，為保持內(nèi)膽1中各處的溫度均衡，即儲(chǔ)存更多 的顯熱，電加熱器5周圍的儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6再加熱容重減輕，就會(huì)延著內(nèi)循環(huán)道8上升后流 入盤管熱交換器7周圍的外循環(huán)道9而下行，然后再進(jìn)入盤管熱交換器7中心部位的內(nèi)循 環(huán)道8被加熱器5繼續(xù)加熱，這種循環(huán)式的加熱可使儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6的溫度迅速升高，保持 內(nèi)膽1中各處的溫度均衡，在真空狀態(tài)下儲(chǔ)存更多的熱能。 所述的水汽混合恒溫閥10是一空間較大的裝有記憶金屬片的可自動(dòng)調(diào)節(jié)水汽與
冷水進(jìn)入量的水、汽混合恒溫裝置，能保證熱水器出水溫度基本恒定，不燙傷人體。 所述的控制電路14設(shè)計(jì)有自動(dòng)分時(shí)度量電能裝置，可以在每天晚上用電谷值設(shè)
定時(shí)段自動(dòng)接通電源13給熱水器的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6充電蓄熱。 所述的溫控器12在熱水器內(nèi)的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6溫度達(dá)到120-40(TC時(shí)可以
自動(dòng)切斷熱水器的電源13。[0032] 所述的泄壓閥18可以及時(shí)泄掉盤管熱交換器7中超標(biāo)的水汽壓力。 以上部件除泄壓閥18、水汽混合恒溫閥IO和花灑11夕卜，均裝在一塑制外殼20中。 該熱水器的工作原理真空相變儲(chǔ)能電熱水器工作時(shí)，電加熱器5升溫，高聚能儲(chǔ) 熱導(dǎo)熱介質(zhì)6得熱升溫，達(dá)到熔點(diǎn)后熔化，熔化后繼續(xù)升溫至設(shè)計(jì)溫度電源13自動(dòng)切斷，熱 量以顯熱_潛熱_顯熱形式儲(chǔ)存在高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6中。洗浴時(shí)冷水從進(jìn)水管15進(jìn) 入盤管熱交換器7，高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)6中的熱量將進(jìn)入盤管熱交換器7中的水加熱并部 分汽化，從盤管熱交換器7出來的高溫水汽混合物經(jīng)出水管16進(jìn)入水汽混合恒溫閥10中 與冷水混合，然后從花灑11中流出恒溫的熱水供人們洗浴使用，直到高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì) 6的熱量不能將冷水繼續(xù)加熱到設(shè)計(jì)溫度時(shí)，控制電路14自動(dòng)接通電源13使熱水器繼續(xù)加 熱。
權(quán)利要求一種真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，由內(nèi)膽(1)、外膽(2)、真空腔(3)、保溫層(4)、電加熱器(5)、高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)、盤管熱交換器(7)、內(nèi)循環(huán)道(8)、外循環(huán)道(9)、水汽混合恒溫閥(10)、花灑(11)、溫控器(12)、電源(13)、控制電路(14)、進(jìn)出水管(15)、出水管(16)、防漏電屏(17)、泄壓閥(18)、真空閥(19)、外殼(20)組成，其特征是內(nèi)膽(1)內(nèi)部是一真空體系，內(nèi)膽(1)與外膽(2)之間為真空腔(3)，電加熱器(5)位于內(nèi)膽(1)中部，其周圍裝高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)，盤管熱交換器(7)均布于高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)中，其兩端與進(jìn)出水管(15)、(16)相連通.
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的熱水器的 內(nèi)膽(1)和外膽(2)為圓柱型或扁圓柱型，所采用的材質(zhì)是薄碳鋼板或者不銹鋼板或者鋼 化玻璃或者耐高溫塑料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的內(nèi)膽(1) 真空體系的真空度等于或大于1. 33x0. 001Pa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的內(nèi)膽(1) 和外膽(2)之間的真空腔(3)真空度等于或大于1. 33x0. 001Pa。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的高聚能儲(chǔ) 熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)是受熱可以相變的與盤管熱交換器(7)金屬熱相容的材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的電加熱器 (5)是帶有翅片的防干燒分檔加熱器，裝配在盤管熱交換器(7)的中部，加熱絲采用鎳鉻合 金或者鋁鐵鉻合金，電加熱器外表面單位面積熱負(fù)荷值應(yīng)小于或等于12W/cn2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的盤管熱交 換器(7)為均勻的分布在高聚能儲(chǔ)熱介質(zhì)(6)中的金屬盤管熱交換器，盤管熱交換器(7) 中心部位和周圍留有儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)的內(nèi)循環(huán)道(8)和外循環(huán)道(9)，當(dāng)高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱 介質(zhì)(6)受熱溶解后繼續(xù)升溫時(shí)，電加熱器(5)周圍的儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)再加熱容重減輕， 就會(huì)延著內(nèi)循環(huán)道(8)上升后流入盤管熱交換器(7)周圍的外循環(huán)道(9)而下行，然后可 再進(jìn)入盤管熱交換器(7)中心部位的內(nèi)循環(huán)道(8)被加熱器(5)繼續(xù)加熱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的水汽混合 恒溫閥(10)是一空間較大的裝有記憶金屬片的可自動(dòng)調(diào)節(jié)水汽與冷水進(jìn)入量的水、汽混 合恒溫裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的控制電 路(14)設(shè)計(jì)有自動(dòng)分時(shí)度量電能裝置，可以在每天晚上用電谷值設(shè)定時(shí)段自動(dòng)接通電源 (13)給熱水器的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)充電蓄熱。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，其特征在于所述的溫控器 (12)在熱水器內(nèi)的高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)(6)溫度達(dá)到120-40(TC時(shí)可以自動(dòng)切斷熱水器的 電源(13)，泄壓閥(18)可以及時(shí)泄掉盤管熱交換器(7)中超標(biāo)的水汽壓力。
專利摘要一種真空相變儲(chǔ)能安全電熱水器，由內(nèi)膽、外膽、真空腔、保溫層、電加熱器、高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)、盤管熱交換器、內(nèi)、外循環(huán)道、水汽混合恒溫閥、花灑、溫控器、電源、控制電路、進(jìn)出水管、防漏電屏、泄壓閥、真空閥、外殼組成，其特征是內(nèi)膽內(nèi)部是一真空體系，內(nèi)膽與外膽之間為真空腔，電加熱器位于內(nèi)膽中部，其周圍裝高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)，盤管熱交換器均布于高聚能儲(chǔ)熱導(dǎo)熱介質(zhì)中，其兩端與進(jìn)出水管相連通。該熱水器熱損小，熱轉(zhuǎn)換效率高，可用小功率加熱器在電網(wǎng)低谷時(shí)給相變儲(chǔ)熱導(dǎo)熱材料充電蓄熱，工作無噪聲，安全可靠，能用正常自來水水壓實(shí)施大水洗浴，對(duì)緩解電網(wǎng)負(fù)荷，節(jié)約用戶洗浴費(fèi)用有重要意義。
文檔編號(hào)F24H7/02GK201517847SQ20092003185
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者田海金 申請(qǐng)人:田海金