一种热水器及其辅助蓄热机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种热水器的辅助蓄热机构，包括连通于热水器的热水管的出口与水龙头的入口之间的蓄热管，所述蓄热管内设置有用于根据水温变化产生相变并储存或释放热能的相变材料体。本实用新型所公开的辅助蓄热机构，当人们首次使用水龙头时，热水流过蓄热管，使相变材料体产生相变，吸收并储存热量；当人们停止使用热水时，部分尚未流出的热水蓄积在蓄热管内，并逐渐冷却。之后相变材料体产生逆相变，释放储存的热量，为蓄积水加热。如此，当人们再次使用水龙头时，立即流出的也是温度较高的热水，避免冷水的出现，保证热水器持续的热水供应，提高用户使用体验。本实用新型还公开一种包括上述辅助蓄热机构的热水器，其有益效果如上所述。
【专利说明】
一种热水器及其辅助蓄热机构
技术领域
[0001]本实用新型涉及散热技术领域，特别涉及一种热水器的辅助蓄热机构。本实用新型还涉及一种包括上述辅助蓄热机构的热水器。
【背景技术】
[0002]随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。
[0003]在散热技术领域，各种各样的热交换设备已经得到普及，比如空调、车载空调、冷却塔、电子设备导热铜管、散热片、饮水机以及热水器等。其中，热水器和空调最为贴近人们的日常生活。以热水器为例，热水器的功能很多，比如可以用于洗手、洗碗或洗澡等。
[0004]在现有技术中，热水器的工作原理通常是通过燃气或电力对流动的冷水进行加热，在冷水的流动过程中，通过蜿蜓曲折的冷水管道迫使冷水在热水器中的流动路径延长，从而提尚冷水在流出之如与热源的接触时间，接触时间延长意味着换热效率的提尚，如此在冷水从热水管的出口处流出时，已经吸收了足够多的热量，温度已经变得较高，可以直接使用其进行日常洗浴。
[0005]然而，由于液体的连续流动性，热水器中的热水管内一直都充满了水(停水等异常情况除外)，当人们使用热水器进行某次洗浴之后，已经加热过的水由于无法往前流动，因此就蓄积在水龙头的入水口与热水管的出水口之间。该部分的热水随着时间的流逝，很快就由于散热等原因迅速冷却，再次变成冷水。如此，当人们间隔一段时间后继续使用热水器进行洗浴时，首先流出的是该部分无法被热源加热的“蓄积水”，之后才是经过加热后的新鲜热水。这种现象的存在导致人们对热水器的使用体验不佳，同时热水器也无法保证热水的持续供应。
[0006]因此，如何使热水器保证持续的热水供应，提高热水器的用户使用体验，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种热水器的辅助蓄热机构，能够使热水器保证持续的热水供应，提高热水器的用户使用体验。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述辅助蓄热机构的热水器。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种热水器的辅助蓄热机构，包括连通于热水器的热水管的出口与水龙头的入口之间的蓄热管，所述蓄热管内设置有用于根据水温变化产生相变并储存或释放热能的相变材料体。
[0009]优选地，所述相变材料体的相变温度为20°C?80°C。
[0010]优选地，所述相变材料体为石蜡。
[0011]优选地，所述蓄热管内还设置有用于盛装并密封所述相变材料体的相变容器。
[0012]优选地，所述相变容器螺旋缠绕成弹簧状设置于所述蓄热管内，且所述相变容器的两端分别与所述蓄热管的两端壁抵接。
[0013]本实用新型还提供一种热水器，包括箱体、设置于所述箱体上的热水管和与所述热水管连通的辅助蓄热机构，其中，所述辅助蓄热机构为上述任一项所述的辅助蓄热机构。
[0014]优选地，还包括设置于所述箱体内的换热管、盛装于所述箱体内的导热介质、沉浸于所述导热介质中的相变材料块，以及设置于所述箱体内、用于对所述导热介质进行加热的加热器;所述换热管的一端为冷水进口，另一端与所述热水管的入口连通。
[0015]优选地，所述导热介质为水或导热油。
[0016]优选地，所述加热器为电热管。
[0017]优选地，所述箱体的内壁上与所述热水管的侧壁相接触的部位设置有液密封层。
[0018]本实用新型所提供的热水器的辅助蓄热机构，主要包括连通于热水管的出口与水龙头的入口之间的蓄热管，在该蓄热管内设置有用于根据水温变化产生相变并储存或释放热能的相变材料体。其中，热水管设置在热水器上，热水器中的热水就从热水管中流出。水龙头(或水阀等)是热水管内的水的流动路径末端，当经过加热的热水从热水管中流出后，最后可从水龙头处流出，用户即可在水龙头处使用热水。蓄热管设置在热水管与水龙头之间，即热水若想流出必先经过蓄热管。
[0019]重要的是，在蓄热管内设置有相变材料体，该相变材料体的主要组成结构是相变蓄热材料，能够在温度变化到某个区间时(即达到相变温度时)产生相变(比如固-液相变)，并且在相变的过程中进行热量的储存或释放。如此，当人们首次打开水龙头使用热水时，冷水经过加热后首次从热水管中流出，途中经过蓄热管，再从水龙头中流出。在此过程中，热水将对蓄热管中的相变材料体进行加热。此时相变材料体迅速吸收热量并逐渐升温，当自身温度升高到相变温度时即产生物相变化，比如从固态变为液态，该过程即为相变材料体的储能过程。之后，当人们停止使用热水时，水龙头即被关闭，已经被加热过但尚未流出的热水就蓄积在水龙头的入水口与热水管的出水口之间，即蓄热管内。随着时间流逝，蓄热管内的该部分“蓄积水”逐渐变冷，温度逐渐降低，而当“蓄积水”的温度降低到某个温度区间时，相变材料体即发生逆相变，比如从液态变为固态。在此过程中，相变材料体逐渐将其所储存的热量释放出，为“蓄积水”进行加热，使其温度升高到一定程度。
[0020]如此，当人们间隔一段时间后再次开启水龙头时，立即流出的也是温度较高的热水，待该部分热水使用完之后是经过热水器加热的新鲜热水。因此，本实用新型所提供的辅助蓄热机构，能够使热水器保证持续的热水供应，提高热水器的用户使用体验。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为本实用新型所提供的一种【具体实施方式】的整体结构示意图；
[0023]图2为图1中所示的热水器的具体结构示意图。
[0024]其中，图1一图2中:
[0025]热水管一I，水龙头一2，蓄热管一3，相变材料体一4，相变容器一5，箱体一6，换热管一7，导热介质一8，相变材料块一9，加热器一 10，液密封层一11。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0027]请参考图1，图1为本实用新型所提供的一种【具体实施方式】的整体结构示意图。
[0028]在本实用新型所提供的一种【具体实施方式】中，热水器的辅助蓄热机构主要包括蓄热管3，该蓄热管3连通在热水管I的出口与水龙头2的入口之间。
[0029]其中，热水管I设置在热水器上，热水器中的热水就从热水管I中流出。水龙头2(或水阀等)是热水管I内的水的流动路径末端，当经过加热的热水从热水管I中流出后，最后可从水龙头2处流出，用户即可在水龙头2处使用热水。
[0030]蓄热管3设置在热水管I与水龙头2之间，即热水若想流出必先经过蓄热管3。相变材料体4设置在蓄热管3内，该相变材料体4的主要组成结构是相变蓄热材料，能够在温度变化到某个区间时(即达到相变温度时)产生相变(比如固-液相变)，并且在相变的过程中进行热量的储存或释放。
[0031 ]此处优选地，该相变材料体4可为石蜡。如此，当石蜡为固态时，蓄热管3内流动的热水对其进行加热，石蜡吸收热量，并在温度升高到某个值时达到相变温度，一般为54°C左右等，此时石蜡就开始发生相变，从固态逐渐变化为液态;在此过程中，石蜡持续吸收热量，但是自身仍处于恒温状态。当固态石蜡完成相变成液态石蜡后，相变过程结束，在此过程中石蜡吸收了大量的热能将其储存。而当蓄热管3内的热水逐渐冷却，温度逐渐降低时，当降低到一定程度并达到相变温度时，产生逆相变，逐渐从液态变为固态。在此过程中，液态石蜡将与逐渐冷却的热水产生热交换，不断将其储存的热量释放出，为蓄热管3内已经冷却的水进行加热。另外，考虑到热水器在生活中的应用，一般可选用相变温度为20°C?80°C之间的相变材料，比如石蜡、脂肪酸或结晶水各盐、熔融盐等。
[0032]如此，当人们首次打开水龙头2使用热水时，冷水经过加热后首次从热水管I中流出，途中经过蓄热管3，再从水龙头2中流出。在此过程中，热水将对蓄热管3中的相变材料体4进行加热。此时相变材料体4迅速吸收热量并逐渐升温，当自身温度升高到相变温度时即产生物相变化，比如从固态变为液态，该过程即为相变材料体4的储能过程。之后，当人们停止使用热水时，水龙头2即被关闭，已经被加热过但尚未流出的热水就蓄积在水龙头2的入水口与热水管I的出水口之间，即蓄热管3内。随着时间流逝，蓄热管3内的该部分“蓄积水”逐渐变冷，温度逐渐降低，而当“蓄积水”的温度降低到某个温度区间时，相变材料体即发生逆相变，比如从液态变为固态。在此过程中，相变材料体4逐渐将其所储存的热量释放出，为“蓄积水”进行加热，使其温度升高到一定程度。
[0033]因此，当人们间隔一段时间后再次开启水龙头2时，立即流出的也是温度较高的热水，待该部分热水使用完之后是经过热水器加热的新鲜热水。综上所述，本实用新型所提供的辅助蓄热机构，能够使热水器保证持续的热水供应，提高热水器的用户使用体验。
[0034]还需说明的是，本实用新型中的水龙头2泛指一切用水终端，其余比如花洒、喷头等也都属于本实用新型的保护范围内。
[0035]此外，考虑到常用的相变材料体4的物相变化一般是固-液态变化，因此为了避免液态的相变材料体4随着热水流失、蒸发或泄露，本实施例在蓄热管3内设置了相变容器5。该相变容器5主要用于盛装和密封相变材料体4，从而使得相变材料体4的物相变化均在相变容器5内进行，避免呈液态时的损耗。此处优选地，可将相变容器5设置为螺旋缠绕成弹簧的形状，并且弹簧的两端分别与蓄热管3的两端壁抵接。如此设置，相变容器5极大利用了蓄热管3的内部空间，能够容纳更大量的相变材料体4，从而储存或释放更多热量。
[0036]本实用新型还提供一种热水器，主要包括箱体6、设置于箱体6上的热水管I和与热水管I连通的辅助蓄热机构，其中，该辅助蓄热机构与上述内容相同，此处不再赘述。
[0037]如图2所示，图2为图1中所示的热水器的具体结构示意图。
[0038]在关于热水器的一种优选实施方式中，该热水器还包括换热管7、导热介质8、相变材料块9和加热器10。
[0039]换热管7设置在箱体6上，该换热管7的一端从箱体6上的侧壁上进入，延伸到箱体6的内部，另一端再从箱体6的侧壁上穿出。冷水从换热管7的一端流出，被加热后再从换热管7的另一端流出。而换热管7的另一端与热水管I的入口连通，如此热水即从换热管7中进入到热水管I中。为了增加换热管7在箱体6内与导热介质8的换热效果，可将换热管7在箱体6内层叠地螺旋缠绕分布，通过大幅延长冷水与导热介质8的接触时间来提高换热效率。
[0040]导热介质8盛装于箱体6内，主要为热传导性能较好的液体，比如比热容较高的水或更加专业的导热油等。当然，导热介质8还可以为其余形式，比如碳纤维或石墨烯等也都可以米用。
[0041]加热器10设置在箱体6上，主要用于对箱体6内的导热介质8进行加热，一般可选用电热管等结构，如此只需将电热管插入到箱体6内，接通电源后即可通过电热方式为导热介质加热。当然，加热器10还可以为燃气燃烧或太阳能收集板等形式。另外，当导热介质8为水时，其可与换热管7中的使用水为同一物质，此时加热器10即可直接对使用水进行加热，省去了中间的热传导步骤，即使用水充当了导热介质8的角色。
[0042]相变材料块9设置在箱体6内，并且沉浸在导热介质8中，其组成结构和作用均匀与相变材料体4相同，此处不再赘述。
[0043]如此设置，即可利用相变材料块9在相变过程中对能量的储存和释放作用，使得当热水器中的热水减少而冷水增多时，将相变材料块9中储存的能量释放出为使用水加热，大幅延长热水的持续使用时间，满足多人洗浴的需求。
[0044]另外，考虑到导热介质8—般为液态，而加热器10直接对其进行加热，为了兼顾密封性和安全性，本实施例在箱体6的内壁上与换热管7和加热器10相连通的部位均设置了液密封层11。具体的，该液密封层11可为复合聚氨酯层、强力防水胶黏剂等。
[0045]不仅如此，为了进一步提高对加热器10的能量利用率，本实施例还在箱体6的表面覆盖了一层保温层，比如聚苯乙烯泡沫塑料层、酚醛泡沫层等。
[0046]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种热水器的辅助蓄热机构，其特征在于，包括连通于热水器的热水管(I)的出口与水龙头(2)的入口之间的蓄热管(3)，所述蓄热管(3)内设置有用于根据水温变化产生相变并储存或释放热能的相变材料体(4)。2.根据权利要求1所述的辅助蓄热机构，其特征在于，所述相变材料体(4)的相变温度为 20 cC ?80 Γ。3.根据权利要求2所述的辅助蓄热机构，其特征在于，所述相变材料体(4)为石蜡。4.根据权利要求1-3任一项所述的辅助蓄热机构，其特征在于，所述蓄热管(3)内还设置有用于盛装并密封所述相变材料体(4)的相变容器(5)。5.根据权利要求4所述的辅助蓄热机构，其特征在于，所述相变容器(5)螺旋缠绕成弹簧状设置于所述蓄热管(3)内，且所述相变容器(5)的两端分别与所述蓄热管(3)的两端壁抵接。6.—种热水器，包括箱体(6)、设置于所述箱体(6)上的热水管(I)和与所述热水管(I)连通的辅助蓄热机构，其特征在于，所述辅助蓄热机构为权利要求1-5任一项所述的辅助蓄热机构。7.根据权利要求6所述的热水器，其特征在于，还包括设置于所述箱体(6)内的换热管(7)、盛装于所述箱体(6)内的导热介质(8)、沉浸于所述导热介质(8)中的相变材料块(9)，以及设置于所述箱体(6)内、用于对所述导热介质(8)进行加热的加热器(10);所述换热管(7)的一端为冷水进口，另一端与所述热水管(I)的入口连通。8.根据权利要求7所述的热水器，其特征在于，所述导热介质(8)为水或导热油。9.根据权利要求8所述的热水器，其特征在于，所述加热器(10)为电热管。10.根据权利要求6-9任一项所述的热水器，其特征在于，所述箱体(6)的内壁上与所述热水管(I)的侧壁相接触的部位设置有液密封层(11)。
【文档编号】F24H7/02GK205717917SQ201620630518
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】肖克诚
【申请人】上海伊瑟卫浴有限公司