专利名称：电冰箱余热热水器及水冷式电冰箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家用的洗涤和洗澡的贮水式热水器，特别是家用电器中的贮水式电热水器，还涉及家用电器中的电冰箱。
现在的热水器、电冰箱都消耗大量燃气或电能，而太阳能热水器又受到人们居住、安装条件的限制，有一项中国专利公告号为CN2503435Y、名称为“可供热水的电冰箱”的技术，它是利用电冰箱的余热制造热水，它的主要结构是把制冷系统中的冷凝器通过温控制冷剂用的二位三通阀分为两部分，一部分在保温桶内的水中散热，另一部分在空气中散热，这项技术欲将电冰箱和热水器组合在一起节约大量电能，但这项技术也有一些缺点，一是在制冷系统中的二位三通阀需要经常换向，非常容易泄漏制冷剂，以致系统无法工作，二是这种结构只能制成电冰箱和热水器的联合体，无法利用现有(新或旧)的热水器和电冰箱。
本发明的目的是提供一种改进的电冰箱余热热水器及一种水冷式电冰箱，它们更充分地利用电冰箱的余热，采用独立的水循环集热系统(简称集热系统)和水循环散热系统(简称散热系统)，电冰箱的制冷系统不需换向，不会泄漏制冷剂，其基本结构便于制成现有电冰箱或热水器的配套件，也能制成电冰箱和热水器的联合体。
本发明是这样实现的它有保温桶、温控水阀、还有冷却水箱和设置在电冰箱发热部件外的容器及保温层构成的吸热器，吸热器还通过温控水阀同上方的保温桶相连组成集热系统，还通过温控水阀同上方的冷却水箱相连组成散热系统。温控水阀是由“省电温控动力头”(简称动力头)和由其驱动的二位三通水阀构成。动力头可以有多种类型，如电子温控器或双金属片温控器或气体膨胀式温控器，加上双连开关和电动机或电磁铁组成。最好用气体膨胀、双金属片、感温磁钢等的温控原理直接制成，它的至少可驱动水阀的动力输出轴可以是旋转或直线运动。“省电”是指它仅在换向时消耗电能或完全省去电能消耗。水阀主要指二二位三通水阀，也可用二个二位二通水阀代替，也可以将其合并成组合水阀(二位六通水阀)，阀心的运动方式可以是旋转式或滑动式。水阀是以水为工质的阀，它的制造比以制冷剂为工质的阀容易得多，特别是泄漏方面。该水阀最好用塑料等不传热的材料制成。“发热部件”是指电冰箱的压缩机和冷凝器或两者之一。吸热器的作用是通过水的热虹吸或强制循环(也可兼而有之)将发热部件上的热能带到保温桶集蓄或冷却水箱散热。吸热器大致可分为“间接吸热型”和“直接吸热型”两类，间接吸热型吸热器的容器是设置在发热部件外而且有相应的贴合面以及用导热材料制成，如“螺旋盘管式”、“平面盘管式”、“活动水箱式”等，适合制成配套件。直接吸热型吸热器的容器是设置在发热部件外并且由两者之间的夹层构成的容器，如“水套式”、“套管式”、“固定水箱式”等，适合与发热部件同时制造。电冰箱的压缩机和冷凝器最好都设有集、散热系统，但如果着重考虑结构更简单，也可只给两者之一设有集、散热系统。吸热器的容器和冷却水箱如果是一种受到水压后易变形的形状可在其内设有抗拉力的加强筋，如铆钉、螺钉、焊接金属条等。吸热器、保温桶、冷却水箱的水底或水底以上附近都有下孔，水位或水位以下附近都有上孔。吸热器通过温控水阀同上方的(包括位置较高的)保温桶或冷却水箱相连是指它们的上孔和上孔相连，下孔和下孔相连构成热虹吸循环系统。保温桶的取水方式可以是“敞开式”、“密封式”、“气压式”、“水泵增压式”，后两种的优点是即保证了出水压力又能将保温桶内的热水用完再进冷水，充分利用了热能。保温桶内也可以有辅助电(或燃气)加热器，以利冬天气温较低的地区或急需加热时用。为了利用现有的贮水式热水器，可将普通家用“风冷式电冰箱”改进为“水冷式电冰箱”，也即增加了冷却水箱、温控水阀及设置在压缩机外和冷凝器外的容器及保温层构成的吸热器，该吸热器通过温控水阀同上方的冷却水箱相连组成散热系统，温控水阀还有可同上方的贮水式热水器相连的接口。
本发明的优点是可以制成与现有的电冰箱或贮水式热水器的配套件，节约大量资金，工作更可靠，电冰箱的水冷式散热比风冷式散热更节电。
下面参照附图予以详细说明
图1是同电冰箱配套用的电冰箱余热热水器的结构示意图。
图2是图1的AA剖视图。
图3是图1的BB剖视图。
图4是微电机式温控水阀的结构示意图。
图5是电磁铁式温控水阀的结构示意图。
图6是气体膨胀式温控水阀的结构示意图。
图7是双金属片式温控水阀的结构示意图。
图8是直接吸热型的水套式吸热器的结构示意图。
图9是直接吸热型的套管式吸热器的结构示意图。
图10是图9的M处放大图。
图11是间接吸热型的活动水箱式吸热器的结构示意图。
图12是图11的K向视图。
图13是直接吸热型的固定水箱式吸热器的结构示意图。
图14是图13的EE剖视图。
图15是水冷式电冰箱同现有热水器配套应用的结构示意图。
图16是图15的FF剖视图。
图1-图3中的结构及工作过程简单表述如下自来水管24通过一个带有水位控制器7的电磁阀23同冷却水箱19的下孔间接相通，如果采用全密封式的保温桶，冷却水箱19的下孔就可以与自来水进水管24直接相通，总之最好供水路线是自来水管先接入冷却水箱19的下孔，从上孔18向下通过单向阀25从保温桶下孔22接入保温桶，以利节能。当保温桶内水升或降到设定的水位高度时，水位控制器7指令电磁阀23关闭或开启，在压缩机13的集、散热系统中，保温桶1内的水温低于温控水阀9、11设定温度时(例如设定温度55℃，水温在55℃以下时)吸热器同保温桶1保持连通状态，同冷却水箱19处于截断状态，当保温桶1内的水温达到温控水阀9、11设定的温度时则反向动作。在冷凝器28集、散热系统中除了温控水阀26、27设定的温度略低外(例如45℃)其工作过程基本相同。在水循环系统中，还可增加水泵12加快水的循环，提高热能传递效率，当保温桶1为固定水位时(如采用密封式时)水位的高度固定并高于水管5上端的孔2。保温桶也可制成变水位的，如图中所示的保温桶，它的上孔是水管5上部沿轴线方向的长槽17，只要保温桶1内的水位略高于长槽17的底部3，水就可以从水管5流进保温桶，完成热虹吸循环，为了不影响热虹吸的效果，水管5上还可有一个浮力阀门4，它靠水的浮力上升，靠重力或弹力下降，它的侧面的孔即可形成随水位20变化的上孔401。保温桶还可采用气压式，即增加其输气管通入保温桶1内顶部的气泵10，注入压缩空气将水压出，也可以用“水泵增压式”即在出水管上加微型水泵8提高出水压力。本实施例中的热水器部分可以制成现有电冰箱的配套件成为单独的家电产品，它的吸热器的容器是设置在电冰箱压缩机13外的螺旋盘管式容器14和设置在电冰箱冷凝器28外的平面盘管式容器29，它们由导热材料制成，如各种金属，最好用横截面为半圆或矩形的铜或铝管制成。在压缩机或冷凝器与金属管之间最好有固定在金属管上的吸热金属片，以利提高吸热效果，这里也可有超温保险器。保温层15、31可以用聚胺脂发泡塑料等多种材料制成。保温桶1内可以有辅助电(燃气)加热器6，两个省电温控动力头的感温探头21分别控制两个温控组合水阀。图1中的箭头表示集热系统的循环方向，半箭头表示冷却系统的循环方向。
图4中的温控水阀的动力头仅在换向时消耗电能，它包括双掷式温控器32及由其控制的具有驱动水阀动力输出轴331的微型齿轮减速电机33(简称电机，转速最好为每分钟0.5-5转)，还有由其驱动的弹性拨叉35以及双连开关37，双连开关的开关柄38两边还各有一个固定挡块39。它的二位三通水阀34是旋转水阀，当然电机33也可以通过齿轮齿条等机构间接驱动滑动水阀。图4中的各零件的实线是热水器集热系统处于工作状态的位置，即水阀A孔和C孔接通的位置，当保温桶内的温度达到设定的温度时，温控器32上的动触点36会跳到虚线的位置将电机33电源接通，带动水阀34换向，将A孔和B孔接通，同时还带动弹性拨叉35转动，该拨叉35先被固定挡块39挡住，然后会弯曲而蓄备弹性力，再会突然脱离挡块39快速推动双连开关的开关柄38，让其快速跳到虚线的位置，切断电源，电机停转，这时散热系统处于工作状态。如果保温桶内的水温低于设定温度某个值时，温控水阀会以相同的方式反向动作又恢复到图中的实线位置，图中双点划线表示拨叉35一端由电机33驱动，另一端拨动双连开关37。
图5中的温控水阀的动力头仅在换向时消耗电能，它包括双掷式温控器321，及由其控制的具有驱动水阀动力输出轴(已同阀心41连为一体)的两个电磁铁40、400和由电磁铁驱动的拨叉42以及双连开关371。温控水阀的水阀部分是二位六通滑动水阀(组合水阀)。当温控器321的动触点因温度变化跳到虚线位置时，电磁铁40被接通电源，将阀心41吸到左边，阀的A孔和B孔接通，D孔和E孔接通，同时也带动拨叉42将双连开关371也拨到虚线的位置，切断电源。当温控器321的动触点因温度变化再次跳回到实线位置时，各零件也反向动作，阀心也恢复到A孔和C孔，D孔和F孔接通的位置。
图6中是利用气体膨胀原理直接制成的温控水阀的动力头不需消耗电能，它包括感温包43、毛细管44、装有弹性膜片46的膨胀盒47，在感温包、毛细管、弹性膜片三者间的密封空间内装有对温度敏感的气体，如制冷剂中的氯甲烷、酒精等，弹性膜片下面有传动杆45作为驱动水阀的动力输出轴451伸出膨胀盒外。该动力头驱动的水阀部分是二位三通滑动水阀，当然也可以通过齿轮、齿条机构间接驱动二位三通旋转水阀。膨胀盒的下部最好有通气孔，但如果下部空间比较大时也可不需要，阀心48的下面也可有调整弹簧49，便于调整温度范围和平衡阀心重力。当感温包43的温度达到设定温度时，气体膨胀将阀心48推向下限位置，阀的A孔和B孔接通，当感温包的温度低于设定温度某个值时，气体收缩阀心48又恢复到上限位置将阀的A孔和C孔接通。弹性膜片46最好用弹性较好的金属薄片冲压制成中间上凸或下凹的形状，这样它可获得上凸或下凹两个自由状态，因此可完成跳跃式换向，可减少逐渐换向带来的热量损失。
图7中是用双金属片温控原理直接制成的温控水阀的动力头不需消耗电能，它有装在支架上的双金属片51，双金属片51下面连接着套有金属软管50的传动钢丝52，该传动钢丝作为驱动水阀的动力输出轴521伸出金属软管50外，当双金属片51的温度达到设定温度时它就跳到虚线的位置将阀心拉到上限位置，水阀A孔和C孔接通，当温度低于设定温度某个值时，双金属片又跳到实线位置并推动阀心到下限位置恢复到A孔和B孔接通。传动钢丝52和金属软管50之间最好即滑动自如间隙也不要太大，其作用类似自行车的拉线闸，不同的是传动钢丝略硬，也可传递推力。水阀部分同图6中的水阀类似。也可增加调整弹簧等调整机构。
图8中吸热器的容器是设置在电冰箱压缩机56外的水套式容器54，也是同压缩机56两者之间的夹层57构成的容器，上孔是出水孔55，下孔是进水孔58，这种吸热器效率较高，但绝缘和密封性能要求也较高。
图9和图10中的吸热器是设置在电冰箱冷凝器59外的套管式容器63，也是同冷凝器59两者之间的夹层62构成的容器63，水从下孔61进入吸热后从上孔60流出。
图11和图12中的吸热器的容器是设置在电冰箱冷凝器65、67外并有相应的贴合面、而且用导热材料制成的容器69、70，它们的上端连成一个上孔64，下端连成一个下孔66，容器内最好有若干个加强筋68，这种结构适合制成配套件。图中左边吸热器是接触冷凝器之前的状态。
图13和图14中的吸热器的容器是设置在冷凝器76外的固定水箱式容器，也是同冷凝器76两者之间的夹层77构成的容器，这种冷凝器及吸热器也可只设在电冰箱侧面或背面一处。
图15和图16中的电冰箱有压缩机91、冷凝器94、冷却水箱83，温控水阀82，还有设置在压缩机91外和冷凝器94外的容器及保温层构成的吸热器，冷凝器94的位置最好低于压缩机91的位置，冷却水箱83可尽量多地利用电冰箱的表面散热，吸热器通过温控水阀82同上方的冷却水箱相连组成散热系统，在冷却水箱的下孔同吸热器下孔98的相交处93，也可装一个温控水阀。温控水阀82还有同上方的热水器相连的接口。这种靠水循环散热的水冷式电冰箱84可以单独作为家电产品制造和销售，并可同现在市场上销售的贮水式热水器、特别是贮水式电热水器配套应用，当前这类热水器多为密封式的。它可以通过增加或改变某些小元件改装成“敞开式”或“气压式”的，例如增加水位显示控制器86、控制自来水进水的电磁阀85，输气管96等、而且将原来热水从长管81顶部流出改为热水经底部孔87再从手动阀89流出，这样就改成了“敞开式”。如果在输气管96的进气端加一个气泵97，即可成为“气压式”的热水器。
权利要求
1.一种电冰箱余热热水器，它有保温桶，温控二位三通阀，其特征是它的温控二位三通阀是由具有驱动二位三通水阀动力输出轴的省电温控动力头和由其驱动的二位三通水阀构成的温控水阀，它还有冷却水箱和设置在电冰箱发热部件外的容器及保温层构成的吸热器，该吸热器通过温控水阀同上方的保温桶相连组成水循环集热系统，还通过温控水阀同上方的冷却水箱相连组成水循环散热系统。
2.如权利要求1所述的电冰箱余热热水器，其特征是它的温控水阀的省电温控动力头包括双掷式温控器及由其控制的具有驱动水阀动力输出轴的微型齿轮减速电机和由该电机驱动的弹性拨叉以及双连开关，双连开关的开关柄两边各有一个固定挡块。
3.如权利要求1所述的电冰箱余热热水器，其特征是它的温控水阀的省电温控动力头包括双掷式温控器及由其控制的具有驱动水阀动力输出轴的两个电磁铁和由两个电磁铁驱动的拨叉以及双连开关。
4.如权利要求1所述的电冰箱余热热水器，其特征是它的温控水阀的省电温控动力头包括感温包、毛细管、装有弹性膜片的膨胀盒，在感温包、毛细管、弹性膜片三者之间的密封空间内装有对温度敏感的气体，弹性膜片下面有传动杆作为驱动水阀的动力输出轴伸出膨胀盒外。
5.如权利要求1所述的电冰箱余热热水器，其特征是它的温控水阀的省电温控动力头包括装在支架上的双金属片，双金属片下面连接着套有金属软管的传动钢丝，该传动钢丝作为驱动水阀的动力输出轴伸出金属软管外。
6.如权利要求1至5之一所述的电冰箱余热热水器，其特征是它还有输气管通入保温桶顶部的微型气泵。
7.如权利要求1至5之一所述的电冰箱余热热水器，其特征是它的吸热器的容器还是同电冰箱的发热部件有相应的贴合面及用导热材料制成的容器
8.如权利要求1至5之一所述的电冰箱余热热水器，其特征是它的吸热器的容器还是同电冰箱发热部件两者之间的夹层构成的容器。
9.如权利要求7所述的电冰箱余热热水器，其特征是它的自来水管先接入冷却水箱下孔从上孔向下接出，再通过单向阀从保温桶下孔接入保温桶。
10.一种水冷式电冰箱，它有包括压缩机和冷凝器的发热部件，其特征是它还有冷却水箱，温控水阀及设置在压缩机外和冷凝器外的容器和保温层构成的吸热器，该吸热器通过温控水阀同上方的冷却水箱相连组成水循环散热系统，温控水阀由省电温控动力头和二位三通水阀构成并且有可同上方的贮水式电热水器相连的接口。
全文摘要
一种利用电冰箱余热提供热水的电冰箱余热热水器和一种水冷式电冰箱，它们主要涉及家用电器领域中的贮水式电热水器和电冰箱。两者可制成联合体，也可制成配套件同现有的电冰箱或贮水式热水器配套应用。它们有由保温桶、冷却水箱、温控水阀和吸热器组成的水循环集热和散热系统，吸热器则由设置在电冰箱压缩机外和冷凝器外的容器和保温层构成。比较现有技术，其优点是扩大了应用范围，节约了成本，不易泄漏制冷剂，工作更可靠，更节约能源。
文档编号F25D23/12GK1920454SQ20051001934
公开日2007年2月28日 申请日期2005年8月25日 优先权日2005年8月25日
发明者彭宏发 申请人:彭宏发