一种开水机余热回收装置及余热供电装置的制作方法

本实用新型涉及一种开水机余热回收装置及余热供电装置。

背景技术：

我国曾提出发展节能技术，鼓励企业、老百姓节能，国内的半导体温差发电技术多注重科研研发，更注重于对大型设备的大量余热进行回收利用，而对于生活中小细节缺乏关注。开水器是一种应用于各种场合的常见设备，以满足人们的开水饮用需求，开水机数量庞大，产水量多，相应产生的蒸汽量也比较多，蒸汽带走的余热资源严重浪费。

现有开水器余热回收装置主要是蒸汽热量用于预热开水机进水冷水，采用套管式换热器，蒸汽和进水进行逆流换热，进行一级能量回收，蒸汽被冷凝后直接排出。实践调查显示：这类一级能量回收装置利用了部分蒸汽热量，但排出的冷凝水温度仍高达70℃～85℃，可能还会存在未来得及冷凝的蒸汽，存在于冷凝水中的低品位余热资源如果持续采用热-热能量交换的方式去回收，对管道的导热性能要求更高，由于导热热阻的硬性存在，使回收率无法进一步提高，并会增大换热面面积，使经济效益不增反减。

技术实现要素：

本实用新型解决了上述技术的不足而提供一种操作简便，节能环保的开水机余热回收装置及余热供电装置。

为了实现上述目的，本实用新型实施方式采用如下一种技术方案：

一种开水机余热回收装置，包括箱体12，所述箱体12内平行布设有三根导热管8，分别为设置在中间的、与开水机冷凝水连通的热水导热管和设置在热水导热管两侧的、与常温自来水连通的冷水导热管，相邻导热管8之间设有间隙，所述间隙内安装有温差发电片组，所述温差发电片组由多片温差发电片11沿间隙长度方向排列后再串联而成，所述温差发电片11的一面贴装在冷水导热管上，另一面贴装在热水导热管上。

作为上述结构的一种实施方式，箱体12一端开设供第一冷水出水管4、第二冷水出水管5以及热水进水管6通入的导通孔，箱体12的另一端设置供第一冷水进水管1、第二冷水进水管3以及热水出水管2通入的导通孔，箱体12两端的导通孔的位置相互对应，两两成对，三根导热管8设置在成对的两导通孔之间，所述第一冷水出水管4与第一冷水进水管1分别连接在一根冷水导热管的两端，第二冷水出水管5和第二冷水进水管3分别连接在另一根冷水导热管的两端，热水进水管6和热水出水管2分别连接在热水导热管的两端。

本实施方式通过箱体可以固定在开水机上，开水机处在工作状态产生开水时，就会有蒸汽产生，由开水机储水箱上部的汽水分离器分离出蒸汽，蒸汽进入排出管道，经过开水机内部的热能一级回收装置后，蒸汽在套管式换热器中被冷凝，冷凝后的热水进入热水导热管，然后再流出箱体排出。开水机在烧水的同时，经过三级过滤装置的自来水进入冷水导热管，然后再通过合流三通阀10汇流后导入开水机中烧水。而冷水导热管和热水导热管之间的间隙内放置温差发电片11，这样给冷水一个预热的同时，冷、热水在导热管中流动传热的同时也提供温差发电片11两端温差，使得温差发电片11在温差作用下产生电能，实现开水机冷凝水余热的热电转换。

本实施方案中，所述箱体12为保温箱，所箱体内壁设有保温层。从而减少散热损失。

本实施方案中，热水导热管和冷水导热管内热水与冷水流方向相反布设，所述导热管8为黄铜管。

本实施方案中，所述热水导热管和冷水导热管采用弹性夹具相互固定。这样温差发电片与热水导热管和冷水导热管固定紧密，使得发电稳定。

本实施方案中，所述温差发电片11与导热管8之间涂抹有导热硅脂。以减小接触热阻，增强导热性能。

本实施方案中，所述箱体的顶部设有开口，所述箱体顶部开口上铰接有可封闭开口的箱盖，所述箱盖通过插销锁定在箱体上。箱盖的设置便于定期检修改进。

本实施方案中，所述导热管8内布设有多空金属泡沫，所述导热管8的横截面为方形。多空金属泡沫一方面使导热管8内温度分布更加均匀，另一方面使管壁边界流区域温度梯度较大，增强换热，提高金属管壁温度，从而提高冷热温差。

本实施例中，导热管8材质选用导热系数比较大且较为经济的黄铜，增强导热，提高发电片两端温差；

本实用新型的另一种实施方案：

一种开水机余热供电装置，包括开水机余热回收装置，所述温差发电片11通过导线与输出控制器连接，所述输出控制器与开水机的电磁阀和控制电磁阀启闭的刷卡装置电连接。本实施方式中，利用上开水机余热回收装置，利用余热资源产生品质较高的电能，并将电能精准提供给开水机自身消耗；本实施方式运用在小型电气设备中，提升技术装备供给水平，加强余热回收利用，推动低品位余热余压资源回收利用，并提升产品的经济效益以及竞争能力。

本实施方案中，所述输出控制器通过12v小型蓄电池与电磁阀和刷卡装置电连接。采用12v小型蓄电池，使得刷卡控制系统可以脱离电网运行，节约电能的同时也为开水机内部开水的有效利用提供保障，例如：当开水机内部开水区存有一定量开水遭遇停电时，电磁阀以及刷卡取水系统仍能运行，能够及时利用已存热水，避免热水冷却热量白白损失。

上述结构特征、技术特征及带来的技术效果详细描述如下：

采用上述实施方式的本装置具有“余热二级回收效率最大化”的技术效果。在节约换热面积的基础上，实现低温余热向电能的转化，利用温差发电这一技术将经过一级换热装置的冷凝水中的余热充分利用，方管内冷却水采用下进上出的方式充满整个管道以达最佳冷却效果，使得经过该装置的冷凝水温度降低约30℃，实现余热充分利用。

综上所述，本实用新型操作简便，节能环保，噪音小，装置工作周期可达10年以上，维修少、无运动部件，与现有技术相比节能效果显著提高，具有节约能源的实质性特点。本实用新型可在学校、车站等人口密集型场合常用开水机上使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的余热二级回收装置简图。

图2为本实用新型实施例提供的温差发电模块导热管简图。

图3为本实用新型导热管的结构示意图。

图4为本实用新型实例实施过程流程图。

附图中，1、第一冷水进水管，2、热水出水管，3、第二冷水进水管，4、第一冷水出水管，5、第二冷水出水管，6、热水进水管，7、冷水合流管，8、导热管，9、管连接件，10、合流三通阀，11、温差发电片，12、箱体，13、箱门，14、门轴，15、导线，16、输出控制器，17、电磁阀和刷卡控制装置，18、12v小型蓄电池。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图及实施实例，对实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此，本实用新型的保护范围也涉及本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

实施例1：

如图1至图4所示，开水机余热回收装置包括热能导出模块a1、温差发电模块a2以及外挂箱体。开水机余热供电装置在开水机余热回收装置的基础上海增加了电能导出模块a3和电能储存模块。电能导出模块与储能装置连接，所述热能导出模块、电能导出模块均与温差发电装置相连接，所述温差发电装置包含箱体12、以及放于箱体12内的导热模块和发电模块；所述外挂箱体呈长方盒状，内腔尺寸600mm×200mm×60mm，为一可开合的保温装置。

所述热能导出模块包括软管连接件、三通阀、用于输送冷热水的箱外软管。

如图1所述热能导出模块a1包括过水管道8、热水进水管6、热水出水管2、第一冷水进水管1、第二冷水进水管3，第一冷水出水管4、第二冷水出水管5以及合流三通阀10。

温差发电模块a2包括导热管9和温差发电片11，所述温差发电模块与电能导出模块均置于外挂箱体12中；所述热能导出模块a1通过热水进水管6与外挂箱体12内的温差发电模块连接。

实施本技术方案所提供的开水机余热二级回收利用装置时，如图1所示，箱体12一端开设供第一冷水出水管4、第二冷水出水管5以及热水进水管6通入的导通孔，箱体12的另一端设置供第一冷水进水管1、第二冷水进水管3以及热水出水管2通入的导通孔，箱体12两端的导通孔的位置相互对应，两两成对，导通孔的孔径均为3.5mm，箱体12内壁布设厚度为40mm的聚氨酯保温层，减少热量损失。

箱体12中设置三根平行的导热管8，三根导热管6包括中间的用于通热水导热管和设置在热水导热管两侧的通冷水的冷水导热管，导热管8设置在成对的两导通孔之间，所述第一冷水出水管4与第一冷水进水管1分别连接在一根导热管8的两端，第二冷水出水管5和第二冷水进水管3分别连接在一根导热管8的两端，热水进水管6和热水出水管2分别连接在一根导热管8的两端，导热管8作为本实用新型的导热模块，为保证壁面传热的均匀性，根据温差发电片的现有规格，导热管8的长*宽*高为550mmx40mmx10mm，相邻导热管8间距为8mm。导热管8两端设有方便连接水管的管连接件，本实施例中的管连接件采用螺纹接头，且导热管8为黄铜管；

三根导热管8中两侧导热管8通入冷水，中间导热管8通入热水，第一冷水进水管1和第二冷水进水管3管连接引水泵，引水泵将经过三级过滤装置的自来水引入进水管道，第一冷水出水管4的出水端和第二冷水出水管5的出水端通过合流三通阀10与冷水合流管7连接，从而将冷水汇流，汇流水做为开水机进水，热水进水管6与开水机内部的冷凝水管道连接，从而开水机内温度在70-80℃的冷凝水导入本装置。

导热管8中过水分布为冷-热-冷平行式结构，温差发电模块11布置在相邻导热管8的间隙内，温差发电片的热端紧贴通入热水的导热管8的管壁，冷端紧贴通入冷水的导热管8管壁，由此产生温差进行发电，设置在三根导热管8间隙内的两列温差发电片对称分布，单列温差发电片的串联个数本实施例中为6片，实际实施时，可根据设置的导热管8长度适当改变单列串联个数。考虑到蒸汽通过回流产生的冷暖水若无法充盈导热管8，势必会造成导热管8侧壁温度分布不均，本实施例中，在导热管8中流态充分发展、流动不受管道边界层影响的区域设置多孔金属泡沫，布设长度为导热管8长度的0.4或者0.6倍，从而提高发电片冷热端温差，在发电片紧贴管壁处涂上导热硅脂，以减小接触热阻，增强导热性能。

使用本装置时，

开水机处在工作状态产生开水，就会有蒸汽产生，由开水机储水箱上部的汽水分离器分离出蒸汽，蒸汽进入排出管道，经过开水机内部的热能一级回收装置后，蒸汽在套管式换热器中被冷凝，冷凝后的热水进入热水进水管6，由热水进水管6导入箱体12的中间的热水导热管。开水机在烧水时，经过三级过滤装置的自来水经过分流三通阀进入第一冷水进水管1和第二冷水进水管3，并由第一冷水进水管1和第二冷水进水管3导入箱体12内热水导热管两侧的冷水导热管内，然后通过合流三通阀10汇流后由冷水合流管7导入开水机烧水区。导热管8中的冷、热水在管道中多空金属介质的作用下均匀流通，管道温度分布更加均匀，冷、热水方管提供温差发电片11两端温差，在温差作用下产生电能，实现热电转换。进入二级回收装置的70-85℃的热水，经过温差发电装置以后温度下降约30℃，将低品位热能转化成电能。所述整个过程按照如图4所示的流程进行。温差发电片的串联导线15经过绑扎后由箱体12上预留的导线孔穿出，温差发电片产生电能导出后，通过外部的输出控制器16，给12v小型蓄电池充电18，再由蓄电池向开水机内部出水电磁阀和刷卡控制装置17平稳供电，使得刷卡控制系统脱离电网运行，节约电能的同时也为开水机内部开水的有效利用提供保障，例如：当开水机内部开水区存有一定量开水遭遇停电时，电磁阀以及刷卡取水系统仍能运行，能够及时利用已存热水，避免热水冷却热量白白损失。

本发明前述的上下左右等词是为了表述方便，并非绝对意义的上下左右，在实际应用中可以做调整，而不损害本发明的保护权益。上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。