專利名稱：一種用于熱泵熱水器的外盤微通道式蓄熱水箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于熱泵熱水器的外盤微通道冷凝器式蓄熱水箱。
背景技術(shù)：
熱泵熱水器的水箱通常由水箱內(nèi)膽、保溫層和加熱管(即冷凝器)組成。對(duì)于加熱器為單管形式的圓薄壁銅管外盤式的水箱，薄壁換熱器銅管與水箱側(cè)面的接觸為圓弧面與平面的接觸，接觸面積較小。熱量?jī)H能從制冷劑側(cè)通過(guò)薄壁銅圓管與水箱內(nèi)膽平面的線接觸傳導(dǎo)到水箱內(nèi)部的水中，熱阻較大，嚴(yán)重影響熱量的傳導(dǎo)效率，加大壓縮機(jī)的負(fù)荷功率。由于熱阻大，為了增強(qiáng)換熱性能，冷凝盤管必須盤繞密度高且冷凝系統(tǒng)內(nèi)制冷劑流程長(zhǎng)，壓降大，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性差。對(duì)于薄壁銅管構(gòu)成的冷凝器置于水箱內(nèi)部的形式，由于冷凝器直接浸泡于水箱內(nèi)部，水與冷凝器盤管之間的換熱性能大幅度增加。但銅管在水中長(zhǎng)時(shí)間浸泡容易在管壁表面產(chǎn)生積垢，銹蝕或微生物繁殖產(chǎn)生生物粘泥等問(wèn)題。影響水質(zhì)，影響人體健康，現(xiàn)階段歐洲等國(guó)家已經(jīng)不容許熱泵熱水器采用內(nèi)盤式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于現(xiàn)階段的蓄熱水箱多采用蓄熱模箱緊貼水箱內(nèi)膽內(nèi)壁或外壁結(jié)構(gòu)，特別是采用外包式冷凝換熱器的蓄熱水箱。容易造成水箱內(nèi)部熱水溫度分布不均均，貼壁溫度較高，水箱中心部分溫度低等不利情況。仍有部分蓄熱水箱采用蓄熱模箱整體置于水箱內(nèi)部，造成水箱內(nèi)儲(chǔ)水容積變小或者水箱體積變大。且蓄熱模箱換熱表面積較小，蓄熱放熱速率慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于熱泵熱水器的外盤微通道式冷凝器的蓄熱水箱，克服現(xiàn)有技術(shù)層面上的缺點(diǎn)和不足在滿足用水健康和出水溫度的前提下，增強(qiáng)換熱效率，降低能源消耗，延長(zhǎng)水箱內(nèi)部水的保溫時(shí)間，提高系統(tǒng)使用的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種用于熱泵熱水器的外盤微通道式蓄熱水箱，包括外殼、蓄熱模箱、蓄熱材料、水箱內(nèi)膽、冷凝換熱器和絕熱材料，所述蓄熱材料填充于蓄熱模箱內(nèi)，所述蓄熱模箱設(shè)于水箱內(nèi)膽內(nèi)部，絕熱材料發(fā)泡于外殼與水箱內(nèi)膽之間，水箱內(nèi)膽上設(shè)有進(jìn)、出水口 ；所述蓄熱模箱包括筒體側(cè)壁及上、下端蓋，上、下端蓋上設(shè)有豎直相對(duì)的小孔，在豎直相對(duì)的兩小孔之間設(shè)有連通管，形成上下連通的水流通道；所述蓄熱材料填充于連通管外、上下端蓋與筒體側(cè)壁形成的密閉空腔中；所述冷凝換熱器外包于水箱內(nèi)膽的外壁。優(yōu)選地，所述冷凝換熱器采用微通道冷凝器，所述微通道冷凝器包括兩條豎直的進(jìn)、出口集流管及在兩集流管間上下等間距排布的扁管束，所述集流管和扁管束之間相連通，所述扁管束的扁平面與水箱內(nèi)膽的外壁貼合在一起。扁管數(shù)目和排布密度由系統(tǒng)設(shè)計(jì)水箱所需加熱量的大小確定。優(yōu)選地，所述冷凝換熱器采用一個(gè)微通道冷凝器，其中一條集流管的下部設(shè)有冷媒出口管，另一條集流管的上部設(shè)有冷媒進(jìn)口管。優(yōu)選地，所述冷凝換熱器采用兩個(gè)微通道冷凝器并聯(lián)而成，兩個(gè)微通道冷凝器的進(jìn)口集流管通過(guò)冷媒流通管連通，兩個(gè)微通道冷凝器的出口集流管通過(guò)冷媒流通管連通，其中一條冷媒流通管位于集流管的下部，并連通有冷媒出口管，另一條冷媒流通管位于集流管的上部，并連通有冷媒進(jìn)口管。 優(yōu)選地，所述蓄熱材料的相變溫度點(diǎn)在進(jìn)、出水口水溫之間。優(yōu)選地，所述水箱內(nèi)膽外壁上設(shè)有凹槽，所述微通道冷凝器的扁管束卡于該凹槽內(nèi)。優(yōu)選地，所述微通道冷凝器的扁管束與水箱內(nèi)膽間設(shè)有高導(dǎo)熱材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)蓄熱模箱采用銅或者各種高導(dǎo)熱性材料為外殼，中部留有的若干通道讓水從蓄熱模箱內(nèi)部通過(guò)到達(dá)水箱上部的出水口，使水與蓄熱材料之間的換熱性能大幅度增加。(2)本發(fā)明冷凝換熱器設(shè)于水箱內(nèi)膽的外壁，由于避免了直接浸泡于水中，從而保證了水質(zhì)的安全，同時(shí)也使得冷凝換熱器壁免受腐蝕，延長(zhǎng)了它們的使用壽命；由于冷凝換熱器不再占用水箱內(nèi)膽的體積，從而增大了水箱的蓄水量。(3)微通道冷凝器中采用了微通道扁管結(jié)構(gòu)，扁管壁面與水箱壁面也采用面面換熱，從而增大換熱面積，降低熱阻，提高了系統(tǒng)的換熱效率，降低系統(tǒng)能耗。接觸面處可涂有導(dǎo)熱硅膠，增大兩者間的導(dǎo)熱系數(shù)，換熱熱阻降低，換熱效率增加。(4)由于微通道冷凝器換熱效率高，材料可以從銅制換熱器變成鋁制換熱器，生產(chǎn)成本降低。微通道冷凝器承受壓力能力高，特別是在采用系統(tǒng)冷凝壓力高的R410A制冷劑時(shí)，換熱器承壓不易變形。(5)組合式冷凝器流程短，壓降損失低；單片式微通道冷凝器加工工藝簡(jiǎn)單。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I相變蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2相變蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例I相變蓄熱模箱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的仰視圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例I微通道冷凝器展開(kāi)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖I的俯視圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例2微通道冷凝器展開(kāi)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖2的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。實(shí)施例I如圖I所示，本發(fā)明的蓄熱水箱，包括外殼I、蓄熱模箱2、蓄熱材料(圖中未示出)、水箱內(nèi)膽5、冷凝換熱器4和絕熱材料6，蓄熱材料的相變溫度點(diǎn)在進(jìn)、出水口水溫之間，所述蓄熱模箱2設(shè)于水箱內(nèi)膽5內(nèi)部，絕熱材料6發(fā)泡于外殼I與水箱內(nèi)膽5之間，水箱內(nèi)膽5上設(shè)有進(jìn)、出水口 7、8。如圖3、4所示，所述蓄熱模箱2包括筒體側(cè)壁21及上、下端蓋22、23，上、下端蓋22、23上設(shè)有豎直相對(duì)的小孔24，在豎直相對(duì)的兩小孔之間設(shè)有連通管25，形成上下連通的水流通道；上端蓋22上還開(kāi)有灌注口，所述蓄熱材料由該灌注口填充于連通管25外、上下端蓋22、23與筒體側(cè)壁21形成的密閉空腔中，該灌注口由密封蓋26密封。如圖5、6所示，所述冷凝換熱器4采用一個(gè)微通道冷凝器，外包于水箱內(nèi)膽5的外壁。所述微通道冷凝器包括兩條豎直的進(jìn)、出口集流管42、46及在兩集流管間上下等間距排布的扁管束41，所述進(jìn)、出口集流管42、46和扁管束41之間相連通，所述扁管束41的扁平面與水箱內(nèi)膽5的外壁貼合在一起；其中出口集流管46的下部設(shè)有冷媒出口管43，進(jìn)口集流管42的上部設(shè)有冷媒進(jìn)口管44。所述微通道冷凝器的扁管束41與水箱內(nèi)膽5間涂抹 高導(dǎo)熱系數(shù)材料(如導(dǎo)熱硅膠等)增大兩者之間的熱導(dǎo)率。高溫高壓的制冷劑從冷媒進(jìn)口管44進(jìn)入冷凝換熱器4的集流管42后，再進(jìn)入與水箱內(nèi)膽5換熱的微通道扁管束41。在微通道扁管束41中遇冷冷凝放熱，將制冷劑側(cè)的熱量通過(guò)面面接觸傳給水箱內(nèi)膽5，然后加熱水箱內(nèi)膽中的水。冷水從進(jìn)水口 7進(jìn)入水箱內(nèi)膽5，被加熱成為熱水從出水口 8排出，水從相變蓄熱模箱2內(nèi)部通過(guò)到達(dá)水箱上部的出水口 8。適合相變溫度的相變蓄熱材料密封在蓄熱模箱2中不與水進(jìn)行直接接觸。當(dāng)水溫高于相變蓄熱材料溫度時(shí)，蓄熱材料處于吸熱狀態(tài)而且自身溫度不斷上升，到達(dá)相變溫度時(shí)，相變蓄熱材料開(kāi)始融化蓄熱且溫度穩(wěn)定不變。當(dāng)蓄熱材料完全融化，其自身溫度繼續(xù)往上升高。當(dāng)水箱重新加入冷水(使用熱水)或者因長(zhǎng)時(shí)間保溫，水的熱量散失時(shí)，水箱中水溫低于相變蓄熱材料溫度時(shí)，蓄熱材料開(kāi)始將之前所儲(chǔ)存的熱量放出，從而穩(wěn)定出水溫度，延長(zhǎng)保溫時(shí)間。通過(guò)蓄熱技術(shù)將用電時(shí)間和用水時(shí)間匹配起來(lái)，從而達(dá)到錯(cuò)峰用電、節(jié)能環(huán)保的目的。當(dāng)熱水溫度高于相變蓄熱材料溫度時(shí)，蓄熱模箱內(nèi)部蓄熱材料開(kāi)始蓄熱。當(dāng)水箱內(nèi)部水溫低于相變蓄熱材料溫度時(shí)，相變蓄熱材料開(kāi)始將之前儲(chǔ)存的熱量放出，用來(lái)重新加熱冷水。從而使得用電時(shí)間和用水時(shí)間匹配。高溫高壓的制冷劑從制冷劑進(jìn)口銅管2進(jìn)入冷凝器從出口銅管5排出。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例I的不同之處在于如圖2、7、8所示，所述冷凝換熱器4采用兩個(gè)微通道冷凝器并聯(lián)而成，兩個(gè)微通道冷凝器的進(jìn)口集流管42通過(guò)冷媒流通管45連通，兩個(gè)微通道冷凝器的出口集流管46通過(guò)冷媒流通管45連通，其中一條冷媒流通管位于出口集流管46的下部，并連通有冷媒出口管43，另一條冷媒流通管位于進(jìn)口集流管42的上部，并連通有冷媒進(jìn)口管44。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例2的不同之處在于所述水箱內(nèi)膽5外壁上設(shè)有凹槽，所述微通道冷凝器的扁管束41卡于該凹槽內(nèi)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于熱泵熱水器的外盤微通道式蓄熱水箱，包括外殼、蓄熱模箱、蓄熱材料、水箱內(nèi)膽、冷凝換熱器和絕熱材料，所述蓄熱材料填充于蓄熱模箱內(nèi)，所述蓄熱模箱設(shè)于水箱內(nèi)膽內(nèi)部，絕熱材料發(fā)泡于外殼與水箱內(nèi)膽之間，水箱內(nèi)膽上設(shè)有進(jìn)、出水口 ；其特征在于，所述蓄熱模箱包括筒體側(cè)壁及上、下端蓋，上、下端蓋上設(shè)有豎直相對(duì)的小孔，在豎直相對(duì)的兩小孔之間設(shè)有連通管，形成上下連通的水流通道；所述蓄熱材料填充于連通管外、上下端蓋與筒體側(cè)壁形成的密閉空腔中；所述冷凝換熱器外包于水箱內(nèi)膽的外壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述冷凝換熱器采用微通道冷凝器，所述微通道冷凝器包括兩條豎直的進(jìn)、出口集流管及在兩集流管間上下等間距排布的扁管束，所述集流管和扁管束之間相連通，所述扁管束的扁平面與水箱內(nèi)膽的外壁貼合在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述冷凝換熱器采用一個(gè)微通道冷凝器，其中一條集流管的下部設(shè)有冷媒出口管，另一條集流管的上部設(shè)有冷媒進(jìn)口管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述冷凝換熱器采用兩個(gè)微通道冷凝器并聯(lián)而成，兩個(gè)微通道冷凝器的進(jìn)口集流管通過(guò)冷媒流通管連通，兩個(gè)微通道冷凝器的出口集流管通過(guò)冷媒流通管連通，其中一條冷媒流通管位于集流管的下部，并連通有冷媒出口管，另一條冷媒流通管位于集流管的上部，并連通有冷媒進(jìn)口管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述蓄熱材料的相變溫度點(diǎn)在進(jìn)、出水口水溫之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述水箱內(nèi)膽外壁上設(shè)有凹槽，所述微通道冷凝器的扁管束卡于該凹槽內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄熱水箱，其特征在于，所述微通道冷凝器的扁管束與水箱內(nèi)膽間設(shè)有高導(dǎo)熱材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于熱泵熱水器的外盤微通道式蓄熱水箱，包括外殼、蓄熱模箱、蓄熱材料、水箱內(nèi)膽、冷凝換熱器和絕熱材料，所述蓄熱材料填充于蓄熱模箱內(nèi)，所述蓄熱模箱設(shè)于水箱內(nèi)膽內(nèi)部，絕熱材料發(fā)泡于外殼與水箱內(nèi)膽之間，水箱內(nèi)膽上設(shè)有進(jìn)、出水口；所述蓄熱模箱包括筒體側(cè)壁及上、下端蓋，上、下端蓋上設(shè)有豎直相對(duì)的小孔，在豎直相對(duì)的兩小孔之間設(shè)有連通管，形成上下連通的水流通道；所述蓄熱材料填充于連通管外、上下端蓋與筒體側(cè)壁形成的密閉空腔中；所述冷凝換熱器外包于水箱內(nèi)膽的外壁。本發(fā)明的蓄熱模箱使水與蓄熱材料之間的換熱性能大幅度增加。本發(fā)明冷凝換熱器增大換熱面積，提高了系統(tǒng)的換熱效率。
文檔編號(hào)F24H9/00GK102645024SQ20121013373
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者劉超鵬, 巫江虹 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)