专利名称：整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热泵热水器，属于能源类供热技术领域。
背景技术：
目前，居民所购买的热水器有三种类型即燃气热水器、电热水器和太阳能热水器。这三种类型的热水器各有其优缺点(1).燃气热水器流量大，升温快，功率大，但使用会产生一氧化碳，存在安全隐患，不安全，热利用效率极差，制热系数在0.5～0.7；(2).电热水器全天候的，不利因素耗电量大，运行费用较高，也存在安全隐患，制热系数不会超过0.95。(3).太阳能热水器节能、环保、安全。但在许多场合如高层住宅及城市中心地带等是无法使用的，另外，受气候条件的限制，在阴天是无法使用的。如用辅助电加热器，则会存在安全隐患，此时耗能较大。
热泵热水器是一种在国外进入市场不久的新型热水器，具有高效节能、安全对环境友好的特点。它的基本工作原理是运用工程热力学的第二定律，即通过消耗少量的电能(或热能)对压缩机内的工质作功，从空气源、水源或废热中吸取大量热量，再向水源释放。加热量为消耗的电能在加上从空气源中吸收的热量，其数量值远远大于所消耗的电能。此外，热泵热水器安装方便，地点不受限制，可同时为多个用水点提供热水，是一种值得大力发展与推广的产品，但其不利因素是目前由于部分部件是从国外进口的，成本较高，普通工薪阶层难于接受。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是采用强化传热技术，提高热泵热水器的整体性能和COP值。
本实用新型所提供的技术解决方案是一种整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，由高温压缩机6、整体蜂窝状夹套式冷凝器9、蒸发器12、干燥过滤器14、膨胀阀13、风扇10、控制器5、储水罐16、进水管1、出水管15、气压平衡管7、温度传感器3组成，高温压缩机6的出气口通过高压蒸气热力循环管4与整体蜂窝状夹套式冷凝器9的进气口相连，冷凝器9出液口通过液体热力循环管4连接到干燥过滤器14，再经热力膨胀阀13连接到蒸发器12入口，从蒸发器12出口通过低压蒸气热力循环管4回到高温压缩机6入口，形成一闭合循环，其特征在于所述储水罐16有内筒18，有整体蜂窝状夹套19缠绕在储水罐内筒18外壁。
整体蜂窝状夹套19是将冲压出一系列凹坑的薄钢板用点焊接方式缠绕在储水罐的内筒18外壁，焊接采用人工或专用焊接模具，再逐点与筒体18相连接，从夹套外表面看呈蜂窝状，里面的循环工质的流动方向是上进下出；循环工质直接与储水罐内筒18壁面相接触，储水罐内筒18与外筒之间充填保温材料17。
制冷剂采用R134a，从压缩机6出来的高温气体进入整体蜂窝状夹套式冷凝器9放出热量变成高压液体，从整体蜂窝状夹套式冷凝器9出来后，经热力循环管4及膨胀阀13降压后，变成低压液体，进入蒸发器12，变成低压蒸气，经热力循环管4，回到高温压缩机6，形成一个工质工作循环。控制器5能自动实现热泵热水器的加热或停机当储水罐内水温达到设定的温度上限时(最高设定值不超过60℃)，高温压缩机6停机；当用户用水，或由于热损，储水罐的水温降低，低于设定的下限值时，自动开机，储水罐的水温始终保持在一定的范围之内，全天24小时都能提供热水。
本实用新型与现有的技术相比较，具有如下特点消除螺旋管壁导热热阻和接触热阻，传热效果好，结构简单，适宜批量化生产；并且不占用罐内空间。制冷剂采用环保型产品R134a，对大气臭氧层环境的的破坏极小，消耗的是电能，不产生任何环境污染，不产生温室气体，另外热泵热水器向外界传递的是冷量，对改善城市的日趋严重的温室效应、热岛效应有着积极的作用。本实用新型的平均能效比在3.0以上，与目前市场上广泛使用的电热水器相比，节能达70％左右，能在晚上进行加热，在我国居民实施峰谷分时电价的政策下，会给居民带来更多的实惠。热泵热水器具有两层筒体，两层筒体之间采用保温材料17，具有良好的绝热性能，24小时内的热损很小。热水与电不存在直接和间接接触，不会发生任何触电事故，是一种安全型热水器。
图1为本实用新型的整体结构示意图；图2为储水罐的局部放大图。
图中进水管1、止回阀2、出水管15、控制器5、高温压缩机6、气压平衡管7、温度表8、风扇10、蒸发器12、膨胀阀13、干燥过滤器14、整体蜂窝状夹套式冷凝器9、储水罐16、保温材料17、储水罐内筒18、温度传感器3、热力循环管4、热水器上部筒体11、整体蜂窝状夹套19、凹坑顶部20。
具体实施方式
如图1所示的整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，由高温压缩机6、整体蜂窝状夹套式冷凝器9、蒸发器12、干燥过滤器14、膨胀阀13、风扇10、控制器5、储水罐16、进水管1、出水管3、气压平衡管7、温度传感器3组成，高温压缩机6的出气口通过高压蒸气热力循环管4与整体蜂窝状夹套式冷凝器9的进气口相连，整体蜂窝状夹套式冷凝器9出液口通过液体热力循环管4连接到干燥过滤器14，再经热力膨胀阀13连接到蒸发器12入口，从蒸发器12出口通过低压蒸气热力循环管4回到高温压缩机6入口，形成一闭合循环；风扇10安装在蒸发器12附近；单向阀2安装在冷水进水管1上，进水管1通过储水罐16内胆与热水出水管15相连，储水罐内筒18的顶部装有温度计8和气压平衡管7，控制器5安装在热泵热水器上部筒体11侧面，与温度传感器3、高温压缩机6的电源开关及风扇10电源开关相连；储水罐内筒体18与外筒体之间充填保温材料17；高温压缩机6、蒸发器12、风扇10、膨胀阀13及干燥过滤器14安装在上部筒体11内。
其中压缩机6是热泵热水器的“心脏”，吸进低压制冷剂蒸气，压缩并输出高温高压蒸气；蒸发器12的作用是通过吸收空气源或水源的热量，低压液体变为低压蒸气；整体窝蜂状夹套冷凝器9内制冷剂是高温高压蒸气(大于热水温度的上限值60℃)冷凝放热，热量由制冷剂传给热水，整体蜂窝状夹套19是将整体薄钢板冲压成凹坑后，其凹坑顶部20焊接在储水罐的内筒18外壁，如图2所示，焊接采用人工或专用焊接模具，夹套环绕储水罐，该结构形式消除了普通外缠绕式冷凝器做法与热水罐壁的接触热阻及冷凝管本身的导热热阻，传热效率将提高，不占热水罐内胆体积，加热面积大，夹套19对内筒18有很好的加强作用，增加内筒15的刚度，此结构的关键是整体蜂窝夹套的焊接技术，通过模具组装，可进行大批量生产，降低成本。膨胀阀13可对高温液态制冷剂进行节流降压，也能调节循环流量，使进入压缩机6的制冷剂蒸气具有一定的过热度，保证压缩机的正常工作。干燥过滤器14安装在膨胀阀13之前，能够防止水分、灰尘等进入膨胀阀13造成堵塞。
该整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器可分为制冷剂循环系统、热水系统、空气系统和控制系统四部分。
制冷剂的循环工作过程如下制冷剂蒸气进入到压缩机6后，被压缩成高温高压蒸气，进入到整体蜂窝状夹套19内冷凝，将热量传递给储水罐16里的水，使水升温，冷凝器9内的高温工质蒸气变成高温液体，经膨胀阀13节流后成为低压液体，进入到蒸发器12，吸收空气中的热量，低压流体变成低压蒸气，再进入到压缩机6，完成一个循环。
热水系统的工作过程如下城市管网的自来水通过进水管1进入储水罐16内部，吸收整体蜂窝状夹套冷凝器12的热量，水升温，达到设定稳定后，水加热停止，用户用水时，水从出水管15流出，通过出水管15可同时向几个供水点提供热水。在进水管上安装止回阀2，防止城市管网水压降低时，储水罐18内已加热的水倒流回城市管网，造成用户的损失。
空气系统的工作过程如下热泵热水器的上部筒体11(材料为不锈钢)表面两侧钻一系列小孔，在风扇10推动作用下，空气从一侧小孔进入，流经蒸发器12，蒸发器吸收空气中的热量，空气被冷却，温度降低，从另一侧小孔排出，也可另接短管，夏天将冷风送入室内，这部分冷空气作为热泵热水器的副产品，给用户带来实际利益；冬天从室内引入空气，保证热泵热水器正常工作所需的温度。
控制系统的工作过程如下安装在热水罐上的温度传感器3将热电势信号输入控制器5，当热水水温达到设定值时，控制器发出信号给执行器件即压缩机6电源开关和风扇10的电源开关，电源关闭，压缩机和风扇停止工作；当水温低于设定的下限值时，控制器5向压缩机和风扇电源开关发出信号，压缩机和风扇开始工作，对水开始加热。
本实用新型的使用不受天气的限制，可安装在室外、阳台、车库、阁楼间、屋顶及储物室等方便的地方。适用于别墅、一般住户、发廊、沐足、小型餐厅及快餐厅等场合。
权利要求1.一种整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，由高温压缩机(6)、整体窝蜂状夹套式冷凝器(9)、蒸发器(12)、干燥过滤器(14)、膨胀阀(13)、风扇(10)、控制器(5)、储水罐(16)、进水管(1)、出水管(15)、气压平衡管(7)、温度传感器(3)组成，高温压缩机(6)的出气口通过高压蒸气热力循环管(4)与整体窝蜂状夹套冷凝器冷凝器(9)的进气口相连，冷凝器(9)出液口通过液体热力循环管(4)连接到干燥过滤器(14)，再经热力膨胀阀(13)连接到蒸发器(12)入口，从蒸发器(12)出口通过低压蒸气热力循环管(4)回到高温压缩机(6)入口，形成一闭合循环，其特征在于所述储水罐(16)有内筒(18)，有整体蜂窝状夹套(19)缠绕在储水罐内筒(18)外壁。
2.根据权利要求1所述的整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，其特征在于所述整体蜂窝状夹套(19)通过金属板材环绕焊接在储水罐内筒(18)外壁。
3.根据权利要求2所述的整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，其特征在于所述整体蜂窝状夹套(19)面上冲压有多个凹坑，其顶部(20)焊接在储水罐内筒(18)外壁。
4.根据权利要求1所述的整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，其特征在于所述整体蜂窝状夹套(19)内的循环工质的流动方向是上进下出。
5.根据权利要求1所述的整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，其特征在于循环工质直接与储水罐内筒(18)壁面相接触。
6.根据权利要求1所述的整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，其特征在于储水罐内筒(18)与外筒之间充填保温材料(17)。
专利摘要一种整体蜂窝状夹套加热式热泵热水器，属于热泵热水器技术领域。本实用新型的特征在于整体蜂窝状夹套是将整体薄钢板冲压成凹坑后，其凹坑顶部焊接在储水罐的内筒外壁，环绕储水罐，该结构形式消除了普通外缠绕式冷凝器做法与热水罐壁的接触热阻及冷凝管本身的导热热阻，传热效率将提高，不占热水罐内胆体积，加热面积大，夹套对内筒有很好的加强作用，增加内筒的刚度。本实用新型具有结构简单、安装方便、更节能省电、安全可靠及对环境友好等优点。适用于各种建筑用户，具有很好的推广使用价值。
文档编号F24D17/02GK2658624SQ20032011717
公开日2004年11月24日 申请日期2003年10月20日 优先权日2003年10月20日
发明者朱冬生, 汪南 申请人:华南理工大学