专利名称：热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热泵节能免长流冷却水蒸馏水器，尤其是在制取
蒸馏水的过程中能节省大部分电能，安全，并且不需要长流冷却水的蒸馏水器。
技术背景蒸馏水器在科学、医学和众多实验室的应用极为广泛，几乎所有实验 室都设置有蒸馏水器，能随时制取蒸馏水，传统的蒸馏水器一般分为双蒸和单蒸两种，不论 哪一种都是通过电热管加热使自来水沸腾蒸发，顶部收集热水蒸汽，自来水通过曲管对热 水蒸汽进行冷却获得蒸馏水，整个过程较为简单方便。但传统的蒸馏水器有三个极大的缺 点，其一是用常温自来水长流式地对所收集的热水蒸汽进行冷却，完成冷却作用后的自来 水一般没法回收再利用，冷却用水的量比制取蒸馏水的量大得多，根据测算，制取一升单蒸 蒸馏水至少需冷却用的常温自来水十升，自来水的浪费量十分巨大；其二是传统的蒸馏水 器的发热管件一般都是使用普通电发热管或石英管套的电发热管，极容易烧毁或烧坏或者 爆裂漏电，根据多年维修经验的验证，蒸馏水器的主要故障就是发热管的损坏，占90%以 上，而且电发热管作为蒸馏水器的核心部件，价钱相对昂贵， 一台蒸馏水器，更换几次电发 热管，其维修和才料费用就与原购价格相当，更重要的是电发热管烧毁、烧坏或者爆裂时很 容易漏电，增加不安全因素；其三是电发热管的发热做功效率很低，使这些传统蒸馏水器的 耗电量很大，运行成本极高。由于没有更先进的产品出现，人们只能无奈地接受如此高成本 的运行。 发明内容本实用新型的目的是提供一种热泵节能免长流冷却水蒸馏水器，特别 是在制取蒸馏水的过程中首先利用热泵工质对能量搬运的加热作用对水加热使之升温一 定高度后，再通过电热管加热使水沸腾蒸发，又利用热泵工质对能量搬运的制冷作用对所 收集的热水蒸气进行冷却，能节省大部分电能，并且完全免除长流冷却水的蒸馏水器。 为实现上述目的，本实用新型热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器由热水箱、蒸气 收集箱、储冷箱、水位控制装置、加热冷却压縮机、加热器、电发热管、蒸气冷却器、储冷冷却 器、冷却剂泵、温控仪、制冷剂、节流装置、冷却剂、蒸馏水出口、控制电路、温度传感器和电 源线构成。 热水箱、蒸气收集箱和储冷箱由不锈钢板或耐腐蚀的并且不容易晰出离子的其他 材料通过焊接的方法制成，其大小规格与加热冷却压縮机功率大小要求相匹配，热水箱壁 外设置有水位控制装置，用于观察和控制热水箱内水位，加热冷却压縮机是选用市面上最 成熟的空调压縮机，加热器、蒸气冷却器、储冷冷却器是按与加热冷却压縮机功率大小匹配 的要求，选用合适的空心紫铜管按罗旋状弯绕制成，尺寸规格分别与热水箱、蒸汽收集箱、 储冷箱的容积大小相匹配，加热器安装在热水箱里面，其两端开口通过热水箱外壁与加热 冷却压縮机的冷凝端口焊接连通，蒸气冷却器安装在蒸气收集箱里面，其开口两端穿蒸气 收集箱外壁通过冷却剂泵与储冷箱相通，蒸气收集箱外壁下部安装有蒸馏水出口 ，储冷冷 却器安装在储冷箱里，其开口两端穿过储冷箱外壁，其一端与加热冷却压縮机的蒸发端口 焊接连通，另一端与节流装置一端焊接连通，节流装置为紫铜毛细管造成，其另一端口与加 热器的相应端口相连通，制冷剂加注在由加热冷却压縮机、加热器、储冷冷却器、节流装置 组成的加热冷却系统内，冷却剂泵安装于储冷箱与蒸气冷却器之间，冷却剂泵的吸液口与储冷箱的出液口相连通，冷却剂泵的出液口与蒸气冷却器的入液端口相连通，蒸气冷却器
的出液端口与储冷箱的入液口相连通，蒸气冷却器的入液端口和出液端口穿过蒸气收集箱
的外壁而出，蒸气收集箱底面紧贴热水箱之上作为热水箱之上盖，其中开有若干通孔以利
于热水蒸气通过而便于收集，还开有蒸馏水排出口，电发热管安装在热水箱之底部内加热
器之下面，其电极穿热水箱外壁而出，温控仪安装在控制电路中，其温度传感器安装在热水
箱里面以感应水的温度，便于控制发热主体的转换，达到保护加热冷却压縮机和使水充分
沸腾的作用，电源线与控制电路连接，控制电路与加热冷却压縮机的起动端子、温控仪、电
发热管、冷却剂泵相接。冷却剂为可冷冻的液体也可以是水，盛放在储冷箱内。 作为本实用新型作的进一步改进，在加热器、电发热管、蒸气冷却器、储冷冷却器
等液浸结构的外表涂镀能防腐蚀的金属膜。 当采用上述结构时，其工作过程如下所述按水位控制装置的标示，热水箱注入足 够的水，接通电源，启动加热冷却压縮机，液体制冷剂被压縮成高温高压的蒸气后排入热水 箱内加热器中，在加热器中向冷却介质水释放热量，即对热水箱内的水加热，并被冷凝为低 温高压液体，经节流装置节流为低温低压的制冷剂，后进入储冷箱内的储冷冷却器中，吸收 盛放在储冷箱内的冷却剂的热量而汽化成低温低压的蒸气，被压縮机吸入，压縮成高温高 压的蒸气后排入热水箱内加热器中，达到循环加热制冷的目的，当热水箱的水温达到温控 仪设定的温度时，控制电路动作，停止加热冷却压縮机运行，而启动电发热管对热水箱内的 水继续加热，直到沸腾蒸发，热水箱上的蒸气收集箱收集到热水蒸气，在热水箱内的水被加 热的同时盛放于储冷箱内的冷却剂被吸去热量而降温成低温冷却剂，低温冷却剂在冷却剂 泵的推动下进入蒸气收集箱内的蒸气冷却器中，对蒸气收集箱收集到热水蒸气进行吸热冷 却，再回流到储冷箱中，形成蒸气冷却循环，而不需长流水对蒸气冷却，蒸气收集箱的热水 蒸气被冷凝成蒸馏水从蒸馏水出口排出，完成制作蒸馏水过程。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明 图1为本实用新型热泵节能免长流冷却水蒸馏水器的结构原理图。 图2为本实用新型热泵节能免长流冷却水蒸馏水器的A-A'方向剖示图。
具体实施方式
由图1所示，本实用新型热泵节能免长流冷却水蒸馏水器由热水 箱1、蒸气收集箱2、储冷箱3、水位控制装置4、加热冷却压縮机5、加热器6、电发热管7、蒸 气冷却器8、储冷冷却器9、冷却剂泵10、温控仪11、制冷剂12、节流装置13、冷却剂14、蒸馏 水出口 15、控制电路16和电源线17、温度传感器18等构成。 热水箱1、蒸气收集箱2和储冷箱3由不锈钢板或耐腐蚀的并且不容易晰出离子的 其他材料通过焊接的方法造成，其大小规格与加热冷却压縮机5功率大小要求相匹配，热 水箱1壁外设置有水位控制装置4，用于观察和控制热水箱内水位，加热冷却压縮机5是选 用市面上最成熟的空调压縮机，加热器6、蒸气冷却器8、储冷冷却器9是按与加热冷却压縮 机功率大小匹配的要求，选用合适的空心紫铜管按罗旋状弯绕制成，尺寸规格分别与热水 箱1、蒸汽收集箱2、储冷箱3的容积大小相匹配，加热器6安装在热水箱1里面，其两端开 口通过热水箱1外壁与加热冷却压縮机5的冷凝端口焊接连通，蒸气冷却器8安装在蒸气 收集箱2里面，其开口两端穿蒸气收集箱2的外壁通过冷却剂泵10与储冷箱3相通、蒸气 收集箱2的外壁下部安装有蒸馏水出口 15，储冷冷却器9安装在储冷箱3里，其开口两端 穿过储冷箱3的外壁，其一端与加热冷却压縮机5的蒸发端口焊接连通，另一端与节流装置13 —端焊接连通，节流装置13为紫铜毛细管造成，其另一端口与加热器6的相应端口相连 通，制冷剂12加注在由加热冷却压縮机5、加热器6、储冷冷却器9、节流装置13组成的加 热冷却系统内，冷却剂泵10安装于储冷箱3与蒸气冷却器8之间，冷却剂泵10的吸液口与 储冷箱3的出液口相连通，冷却剂泵10的出液口与蒸气冷却器8的入液端口相连通，蒸气 冷却器8的出液端口与储冷箱3的入液口相连通，蒸气冷却器8的入液端口和出液端口穿 过蒸气收集箱2的外壁而出，由图2所示，蒸气收集箱2底面紧贴热水箱1之上作为热水箱 l之上盖，其中开有通孔以利于热水蒸气通过而便于收集，还开有蒸馏水出口 15，电发热管 7安装在热水箱1之底部内加热器6之下方，其电极穿热水箱1的外壁而出，温控仪11安 装在控制电路16中，其温度传感器18安装在热水箱1里面以感应水的温度，便于控制发热 主体的转换，达到保护加热冷却压縮机5和使水充分沸腾的作用，电源线17与控制电路16 连接，控制电路16与加热冷却压縮机5的起动端子、温控仪11、电发热管7、冷却剂泵10相 接。冷却剂14为可冷冻的液体也可以是水，盛放在储冷箱3内。 作为本实用新型作的进一步改进，在加热器6、电发热管7、蒸气冷却器8、储冷冷 却器9等液浸结构的外表涂镀能防腐蚀的金属膜。 采用上述结构时，其工作过程如下所述按水位控制装置4的标示，热水箱1注入 足够的水，接通电源，在控制电路16的控制下，启动加热冷却压縮机5，液体制冷剂12被压 縮成高温高压的蒸汽后排入热水箱1内加热器6中，在加热器6中向冷却介质水释放热量， 即对热水箱1内的水加热，并被冷凝为低温高压液体，经节流装置13节流为低温低压的制 冷剂，后进入储冷箱3内的储冷冷却器9中，吸收盛放在储冷箱3内的冷却剂14的热量而 汽化成低温低压的蒸气，被压縮机5吸入，压縮成高温高压的蒸气后排入热水箱1内加热器 6中，达到循环加热制冷的目的，当热水箱的水温达到温控仪11设定的温度时，控制电路16 动作，停止加热冷却压縮机5运行，而启动电发热管7对热水箱1内的水继续加热，直到沸 腾蒸发，热水箱1上的蒸气收集箱2收集到热水蒸气，在热水箱1内的水被加热的同时盛放 于储冷箱3内的冷却剂14被吸去热量而降温成低温冷却剂，低温冷却剂在冷却剂泵10的 推动下进入蒸气收集箱2内的蒸气冷却器8中，对蒸气收集箱2收集到热水蒸气进行吸热 冷却，再回流到储冷箱3中，形成蒸气冷却循环，而不需长流水对蒸气冷却，蒸气收集箱2的 热水蒸气被冷凝成蒸馏水从蒸馏水出口 15排出，完成制作蒸馏水过程。
权利要求一种热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器，包括热水箱(1)、蒸气收集箱(2)、储冷箱(3)、加热冷却压缩机(5)、控制电路(16)五个部分，其特征在于热水箱(1)、蒸气收集箱(2)和储冷箱(3)由不锈钢板或耐腐蚀并且不容易晰出离子的材料造成，热水箱(1)壁外设置有水位控制装置(4)，其内从上往下设置有加热器(6)、电发热管(7)、温度传感器(18)，电极穿热水箱(1)的外壁而出。
2. 根据权利要求1所述的热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器，其特征在于蒸气收集 箱(2)内安装有蒸气冷却器(8)，其入液端口和出液端口穿过蒸气收集箱(2)的外壁而通 过冷却剂泵(10)与储冷箱(3)相通，蒸气收集箱(2)底面紧贴热水箱(1)之上作为热水箱 (1)之上盖，开有通孔以利于蒸气通过便于收集，蒸气收集箱(2)的外壁下部开有蒸馏水出 口 (15)。
3. 根据权利要求l所述的热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器，其特征在于储冷箱(3) 内安装储冷冷却器(9)其开口两端穿过储冷箱(3)的外壁，其一端与加热冷却压縮机(5) 的低压端连通，另一端与节流装置(13)的一端连通，储冷箱(3)的外壁开有两孔，冷却剂 (14)通过其一孔进入冷却剂泵(IO)，其另一孔为冷却剂(14)从蒸气冷却器(8)出液端口 回流储冷箱(3)而通过。
4. 根据权利要求1所述的热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器，其特征在于加热冷却 压縮机(5)的高压端与热水箱(1)内的加热器(6)的入口端连通，加热器(6)的出口端与 节流装置(13)的一端连通，节流装置(13)的另一端与储冷箱(3)内储冷冷却器(9)的一 端连通，储冷冷却器(9)的另一端与加热冷却压縮机(5)的低压端连通。
5. 根据权利要求1所述的热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器，其特征在于控制电路 (16)与温控仪(11)、电发热管(7)、温度传感器(18)、冷却剂泵(10)、加热冷却压縮机(5) 相连接，统一控制发热主体的运行。
专利摘要本实用新型公开了一种热泵节能免长流冷却水的蒸馏水器，由热水箱1、蒸汽收集箱2、储冷箱3、水位控制装置4、加热冷却压缩机5、加热器6、电发热管7、蒸汽冷却器8、储冷冷却器9、冷却剂泵10、温控仪11、制冷剂12、节流装置13、冷却剂14、蒸馏水出口15、控制电路16和电源线17、温度传感器18等构成，启动加热冷却压缩机时，对热水箱内的水加热，同时将盛放于储冷箱内的冷却剂降温成低温，低温冷却剂被泵推动进入蒸汽收集箱内的蒸汽冷却器中，对蒸汽收集箱收集到水蒸汽进行吸热冷却，再回流到储冷箱中，形成蒸汽冷却循环，而不需长流水对蒸汽冷却，蒸汽收集箱的蒸汽被冷凝成蒸馏水从蒸馏水出口排出，完成制作蒸馏水过程。
文档编号C02F1/04GK201495110SQ200920194559
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者张国坤, 李育强, 许海舟, 钟永生 申请人:中山大学广州东校区教学实验中心