一种水箱及热泵热水器的制作方法

1.本实用新型属于热水器技术领域，具体地说，涉及一种可闭式循环的水箱及热泵热水器。


背景技术：

2.市场上热泵热水器通常的做法是检测到水箱1/2或者1/3处是冷水时就启动加热，保证水箱中有热水，热泵热水器机组运行的状态基本上是水箱上部热水下部冷水，水温分层大。在水温分层大的情况下，受到水箱上部高水温影响易造成冷凝温度高，此时整胆换热效率相对较差。
3.当水箱中的热水用完后加热一箱水通常需要几个小时，若用户急需用水时，热泵加热整箱热水用户等待时间长。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有热泵热水器的换热效率低的技术问题，提出了一种水箱，可以解决上述问题。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
6.一种水箱，包括内胆，还包括：
7.内胆外套，其套设在所述内胆的外侧，且与所述内胆的外表面形成封闭的夹层空间；
8.隔板，其设置在所述夹层空间中，将所述夹层空间隔挡成至少两个子空间，所述隔板上开设有贯通孔；
9.每个子空间分别连通有至少一个端口，至少具有一个子空间通过其端口连接第一总管，至少具有一个子空间通过其端口连接第二总管；
10.当多个子空间同时与所述第二总管连接时，所述水箱还包括用于控制所述第二总管与任意一个子空间连通的控制阀。
11.进一步的，所述隔板将所述夹层空间沿所述内胆的长度方向隔挡成两部分，分别为第一子空间和第二子空间；
12.所述内胆外套上具有：
13.第一端口，其与所述第一子空间连通，用于连接所述第一总管；
14.第二端口，其与所述第一子空间连通，用于连接第一支管；
15.第三端口，其与所述第二子空间连通，用于连接第二支管；
16.所述第二总管分别与所述第一支管和第二支管连接；
17.控制阀用于控制所述第二总管与第一支管连通或者所述第二总管与第二支管连通。
18.进一步的，所述隔板为环形片状结构，其内侧边沿与所述内胆的外侧壁固定，外侧边沿与所述内胆外套的内侧壁固定。
19.进一步的，所述内胆外套为套筒状结构，其两端边沿朝向所述内胆弯折，并且与所述内胆的外侧壁密封固定。
20.进一步的，所述内胆外套为不锈钢或者搪瓷材质。
21.进一步的，所述贯通孔具有多个，所有贯通孔的总面积不小于所述第一总管的内流截面积。
22.进一步的，所述第一端口和所述第三端口在所述夹层空间中呈对角设置。
23.进一步的，所述第一端口和所述第二端口在所述第一子空间中呈对角设置。
24.进一步的，所述控制阀为三通阀，所述三通阀的三端分别与所述第二总管、第一支管以及第二支管连通。
25.本实用新型同时提出了一种热泵热水器，包括第一换热器、压缩机、第二换热器以及增压泵，所述第一换热器具有第一换热流道和第二换热流道，所述第一换热流道顺次与所述压缩机和第二换热器连接，还包括前面任一条所记载的水箱，所述第二换热流道分别与所述第一总管和第二总管连接，所述增压泵设置在所述第二换热流道与所述第一总管之间，或者设置在所述第二换热流道和所述第二总管之间。
26.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
27.本实用新型的水箱，通过在内胆外套与内胆之间形成夹层空间，热交换介质可循环至夹层空间中，与内胆直接接触，且接触面积大，可以及大地提高换热效率。
28.结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本实用新型提出的水箱的一种实施例的结构示意图；
31.图2是图1中隔板的局部结构示意图；
32.图3是本实用新型提出的热泵热水器的一种实施例的系统原理示意图。
33.图1中：
34.15、水箱；151、内胆；152、内胆外套；1521、第一端口；1522、第二端口；1523、第三端口；153、夹层空间；1531、第一子空间；1532、第二子空间；154、隔板；16、第一总管；17、第一支管；18、第二支管；19、第二总管；20、进水管；21、出水管；
35.图2中：
36.154、隔板；155、贯通孔；
37.图3中：
38.11、第一换热器；12、压缩机；13、第二换热器；14、增压泵；15、水箱；151、内胆；152、内胆外套；1521、第一端口；1522、第二端口；1523、第三端口；153、夹层空间；1531、第一子空间；1532、第二子空间；154、隔板；155、贯通孔；16、第一总管；17、第一支管；18、第二支管；19、第二总管；20、进水管；21、出水管；22、三通阀；23、膨胀阀。
具体实施方式
39.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
40.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.实施例一
42.热泵热水器是把热源中的低温热量吸收进来，经过冷媒介质气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温。
43.热泵热水器通过介质换热，因此其不需要电加热元件与水箱中的水直接接触，避免了电热水器漏电的危险，也防止了燃气热水器有可能爆炸和中毒的危险，更有效控制了燃气热水器排放废气造成的空气污染，也克服了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的缺点，因此放在家里或室外都可以。太阳能热水器储存的水用完之后，很难再马上产生热水，如果电加热又需要很长的时间，而热泵热水器可以24小时全天候承压运行。目前市场上热泵热水器通常的做法是检测到水箱1/2或者1/3处是冷水时就启动加热，保证水箱中有热水，热泵热水器机组运行的状态基本上是水箱上部热水下部冷水，水温分层大。在水温分层大的情况下，受到水箱上部高水温影响易造成冷凝温度高，存在整胆换热效率相对较差的技术问题。
44.本技术中热泵热水器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行热泵的制热循环。制热循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向被调节和热交换的介质搬移热量。
45.压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到经过冷凝器的热交换介质。
46.膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，吸收周围环境中的热量，并使处于高温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与周围环境热交换来实现能量搬移。
47.热泵热水器还包括一套热交换介质的循环回路，冷凝器中具有两路换热流道，其中一路换热流道连接在制冷剂的循环回路中，另外一路换热流道连接在热交换介质的循环回路中。其中，热交换介质的循环回路中还设置有增压泵，其用于驱动热交换介质在水箱与冷凝器之间循环，热交换介质在冷凝器中吸收循环至冷凝器的制冷剂释放的热量，在增压泵的驱动下循环至水箱，用于为水进行加热。
48.参照图1-图3所示，本实施例中的热泵热水器，包括第一换热器11、压缩机12、第二换热器13、增压泵14以及水箱15，第一换热器11具有第一换热流道和第二换热流道(图中未示出)，第一换热流道顺次与压缩机12和第二换热器13连接，制冷剂在第一换热器11和第二换热器13之间循环流动。由于本技术为热泵热水器，因此第一换热器11始终作为冷凝器，高
温高压的制冷剂循环至第一换热器11的第一换热流道时，在第一换热器11中与第二换热流道中的热交换介质进行换热，热量转移至热交换介质中。
49.制冷剂循环回路中设置有膨胀阀23，其设置在第一换热器11和第二换热器13之间，膨胀阀23使在第一换热器11中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂，并循环至第二换热器13中继续吸热。
50.本实施例中的热交换介质为液体，可以是水、防冻液或者其他具有相近功能的导热液体。
51.本实施例中的水箱15包括内胆151和内胆外套152，内胆外套152套设在内胆151的外侧，且与内胆151的外表面形成封闭的夹层空间153；水箱15还包括隔板154，隔板154设置在夹层空间153中，将夹层空间153隔挡成至少两个子空间，隔板154上开设有贯通孔155；
52.每个子空间分别连通有至少一个端口，至少具有一个子空间通过其端口连接第一总管16，至少具有一个子空间通过其端口连接第二总管19。
53.每相邻两个子空间是通过贯通孔155连通的，因此所有的子空间之间均是连通的，第一总管16和第二总管19其中一个用于循环进热交换介质，另外一个用于循环出热交换介质，实现热交换介质在夹层空间153中循环。
54.当多个子空间同时与第二总管19连接时，水箱15还包括用于控制第二总管19与任意一个子空间连通的控制阀。
55.本实施例中以采用一个隔板154，将夹层空间153隔挡成两个子空间为例进行说明。分别为第一子空间1531和第二子空间1532，隔板154上开设有贯通孔155，用于将第一子空间1531和第二子空间1532贯通。
56.内胆外套152上具有第一端口1521、第二端口1522以及第三端口1523，第一端口1521与第一子空间1531连通，第一端口1521用于连接第一总管16；第二端口1522与第一子空间1531连通，第二端口1522用于连接第一支管17；第三端口1523与第二子空间1532连通，用于连接第二支管18。
57.第二总管19分别与第一支管17和第二支管18连接。
58.控制阀用于控制第二总管19与第一支管17连通或者第二总管19与第二支管18连通。
59.第一总管16与第二换热流道的其中一端连接，第二总管19与第二换热流道的另外一端连接，在增压泵14的驱动下，热交换介质从第一总管16进入夹层空间153，或者经第二总管19进入夹层空间153中，用于与内胆151中的水进行换热。
60.本实施例中的热泵热水器通过设置控制阀，其用于控制第二总管19与第一支管17连通或者第二总管19与第二支管18连通。当第二总管19与第一支管17连通时，热交换介质仅经过第一子空间1531，也即，热交换介质仅能够对第一子空间1531内侧所对应的内胆151中的水进行加热。
61.当第二总管19与第二支管18连通时，热交换介质进入第一子空间1531后，经过隔板154上的贯通孔155进入第二子空间1532，也即，热交换介质能够对夹层空间153内侧所对应的内胆151中的水进行加热。也即实现全胆加热。
62.控制阀可以采用如图3所示的三通阀22实现，三通阀22的三端分别与第二总管19、第一支管17以及第二支管18连接。三通阀22可以接受热泵热水器的控制模块的控制，用于
将第二总管19与第一支管17连通或者将第二总管19与第二支管18连通。
63.本实施例中以热交换介质从第一总管16进入夹层空间153为例进行说明。
64.优选第一子空间1531位于内胆153的上方，第二子空间1531位于内胆153的下方。
65.当热交换介质仅经过第一子空间1531时，其仅对内胆151上部的水进行加热，当用户急需用热水时，选择仅对内胆151上部的水进行加热，可实现热交换介质的热量集中加热内胆151上部水，实现快速加热提供热水功能。
66.当用户不需要用水时，且水温低至设定温度时，可进行全胆加热到用户所需水温。
67.本方案中的热交换介质在水箱端的流路设置在内胆151的外侧，解决了目前内置盘管式容易结垢的问题，进而可以避免结垢导致的换热效率降低的技术问题。
68.此外，由于内胆151与内胆外套152组成的筒状夹层空间153，热交换介质可以与内胆151的外侧壁直接接触，且接触面积较大，同时可以解决外置盘管换热效率低的技术问题。
69.隔板154将夹层空间153沿内胆151的长度方向隔挡成上下两部分，第一子空间1531位于上端，第二子空间1532位于下端。
70.隔板154在夹层空间153中的固定位置与加热水量有关，是根据半胆速热需要的加热水量去转化为上部加热空间高度来布置隔板154的位置。
71.如图2所示，隔板154为环形片状结构，其内侧边沿与内胆151的外侧壁固定，外侧边沿与内胆外套152的内侧壁固定。
72.隔板154可与内胆151密封固定连接，也可非密封固定，也即，隔板154与内胆151之间存在容热交换介质通过的孔隙。优选隔板154与内胆151之间存在容热交换介质通过的孔隙，能够与内胆151充分换热。
73.隔板154可与内胆外套152密封固定连接，也可非密封固定，优选隔板154可与内胆外套152密封固定，可以使得热交换介质从尽量靠近内胆的一侧在第一子空间1531和第二子空间1532之间通过，进一步提高换热效率。
74.内胆外套152为套筒状结构，其两端边沿朝向内胆151弯折，并且与内胆151的外侧壁密封固定，与内胆151形成封闭的夹层空间153，防止热交换介质泄露。
75.内胆外套152可以为不锈钢或者搪瓷材质。内胆外套152可以与内胆151一体成型制作或者焊接固定连接。
76.如图2所示，贯通孔155优选具有多个，贯通孔155的大小与循环流量相关，贯通孔155的总面积不小于第一总管的内流截面积。
77.内胆151还连接有进水管20和出水管21，进水管20和出水管21分别探入至内胆151中，分别用于为内胆151补水以及对外输出热水。
78.进水管20和出水管21分别从内胆151的顶端或者底端探入至内胆151中，该两段部没有内胆外套152的包裹，不需要穿过内胆外套152，因此避免因密封原因造成热交换介质泄漏的风险。
79.由于热泵热水器的水箱15多采用立式放置，且体积较大，为了方便设置管路和方便检修，优选进水管20和出水管21分别从内胆151的顶端探入至内胆151中，也即，管接头设置在内胆151的顶端，方便检修和装配。
80.水在内胆151中具有分层现象，温度从上至下逐渐降低，为了提高热水输出率，出
水管20探入至内胆151的上部。
81.为了防止进入的冷水对水温分层的扰动，优选进水管21探入至内胆151的底部。
82.为了对内胆151中的水进行保温，该水箱15还包括外壳(图中未示出)，外壳套设在内胆151以及内胆外套152的外部，且外壳与内胆151之间的空隙中填充有保温层，以防止热量的散失。
83.为了延长热交换介质在夹层空间153中流动的路径长度，进一步提高换热效率，优选第一端口1521和第三端口1523在夹层空间153中呈对角设置，此时热交换介质的流动路径最长。
84.同理的，当半胆加热时，为了延长热交换介质在第一子空间1531中流动的路径长度，第一端口1521和第二端口1523在第一子空间1531中呈对角设置。
85.实施例二
86.本实施例中的热泵热水器，如图1-图3所示，包括第一换热器11、压缩机12、第二换热器13、增压泵14以及水箱15，第一换热器11具有第一换热流道和第二换热流道(图中未示出)，第一换热流道顺次与压缩机12和第二换热器13连接，制冷剂在第一换热器11和第二换热器13之间循环流动。由于本技术为热泵热水器，因此第一换热器11始终作为冷凝器，高温高压的制冷剂循环至第一换热器11的第一换热流道时，在第一换热器11中与第二换热流道中的热交换介质进行换热，热量转移至热交换介质中。
87.本热泵热水器的其他结构可参见实施例一中记载，在此不做赘述。
88.需要说明的是，本实施例中热交换介质从第一总管16进入夹层空间153，经第二总管19循环出，增压泵14设置在第二总管19和第一换热器11之间。
89.热交换介质在第二换热流道中吸收第一换热流道中制冷剂的热量，热交换介质在第二换热流道中自下而上循环流动，优选制冷剂在第一换热流道中自上而下循环流动，与热交换介质实现逆向流动，可以使得两者进行充分换热，进一步提高换热效率。
90.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。