专利名称：储水换能器及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种储水换能器及其用途。
本
发明内容
针对上述提倡节省能源及能源再使用的情况下，本发明的目的在于开发一种节省能源的储水换能器及其用途。
本发明的目的是这样实现的本发明包括储水换能器壳体、进出水口及换热盘管，其特征在于一纵向设置的废热水进水管外部环绕二组或三组换热盘管，在所说的二组或三组换热盘管之间设置强制流体往复流动的双层导向管。
为了强化均布效果，在所述的换能器底部设置防扰流导向片。
所述换热盘管的进水管及出水管的一部分分别设置于所述废热水进水管内。
为了有助于充分利用能量，在所述储水换能器壳体内壁上附设有保温层。
所述内外双层导向管构成的导向层内设有保温发热体。
进一步说，所说的储水换能器之储水箱的构造型状可以是圆型、蛋型、方型、梯型等任何型状，材料可使用工程塑料、不锈钢或耐热、耐腐蚀材料制作而成；容量大小可按实际计算需要而定，通常体积由0.1立方米至10立方米不等；顶部中间为废热水进水连接口，废热水进水管从接口顶部至储水箱底部，水管出水口到储水箱离底部1至20毫米；顶部两旁为冷供水外部连接口及换能後之热出水外部连接口，一接口用以接驳供水，通常是接于城市之生活供水喉，而生活用水之水温是随当地气候温度而变化，例如在中国南方，平均气温15-27度，而水温18-25之间另一接口连接热水加热器之进水口；此两连接口亦同时连接储水箱内部之热能转换盘管，盘管型状结构可是圆型、扁型、方型、蛋型、星型或多月管型等；材料使用可用如合金铜管、合金铝管、合金钛管、不锈钢管及传热率高之金属或非金属材料做成；管的型状可是圆型、偏型、方型、蛋型、星型或多片管型等；管径由2mm至50mm不等，厚度0.2mm至3mm不等制造而成；储水箱上部侧面设有一交换後之废热水出口，出口连接排水管，把换能器交换後之废水排走；进水及排水接口之口径及丝纹可接驳至根据中国标准(GB)或国际标准(ISO)而生产之排水管或连接件。
以储水换能器安装于水盆底部为例，储水器连接口低过水盆排水位便可，如因位置未能把储水箱放于低位，也可将储水箱放在高于水盆排水口，只需增加一加压水泵设于排水口至换能器便可。经储水器连接口接驳一导管由上所述之其中一盆之排水口(本说明引用理发行业之洗头盆为例，平均使用热水约40-42摄氏度洗头时，冲洗後之热水温差下降约1度，(注头发为女姓中长中密发)，洗头时间平均6分钟，水量每分钟约3-4公升)。开始时，上述热水经冲洗头後流向排水口经导管进入储水器之接口，再经废热水进水管流入储水换能器底部，而底部设有防扰流之导向片，使废热水抵达时能分配水量及方向平均流向热能转换内盘管，能令盘管整体首先接触较为高温之废热水，这时内盘管之圈内径及外径都被废热水包围，此为第一阶段之废热水，而废热水令内盘管之外表面温度上升、此时内盘管外壁温度较内壁温度高，根据热传递之物理现象，是从物体的高温部份传到低温部份，所以内盘管外壁的高温热量很快便传透到内壁表面。但此时盘管内壁正在流动中的供水之温度比内盘管内壁的温度低，据上述热传送原理，因内壁与供水存着温差，所以，内盘管内壁的热量瞬间便传递到低温供水里，被水吸收及带走，而此时废热水不停地由洗发盆流入换能器之储水箱，而此时废热水到达内盘管之顶部後，废热水温度有轻微下降，而废热水水位不段上升至流向内导向管，再由外导向管之底部流进外盘管底层，外盘管之每圈与每圈之间有一段距离，令热水与盘管表面作全面接触，所以外盘管圈之外径表面开始如上所述热传递原理下吸收热水流经的热能，这时第二阶段的热水很快被外盘管圈表面吸走部份热能而进入第三阶段，而第三阶段热水续渐到达外盘管之上层部份，把废热水的乘余热量尽量传递及吸走至冷供水，当第三阶段之热水到达顶部时，废热水之有效热量温度几乎被盘管吸掉，而此时之废热水几乎与盘管之温度接近热平衡，到最後便会流到储水箱之排水口排走。在这阶段之废热水温度之温差跟第一阶段有较大距离，而温差越大则表示热量转换越多，亦即代表效率越高。在废热水流进储水箱至全面覆盖所有盘管时，在此刻换能器亦进入作大面积地把废热水之热能传递转换至盘管圈内流动中之冷供水，由于流动中之冷供水吸收了经热转换之热能后，内盘管及外盘管的水温便会急促上升，此时经转换后所得的温水经连接件接驳至快热(即热)式热水器或储水式热水器之冷供水进水口，热水器可以是电热或气体或煤油加热式。此时，热水器之进水温度被换能器提升不少，令热水器冷供水进水口及热出水口之温差减小，在这情况下可将热水器加热升温功率降低，而使用中的热水温度及水量仍保持不变，这样便能在不需增加额外能源而可有效地利用废热水再产生可用的热能从而节省能源。而我们可充分利用此热能于其它用途。
至于快热(即热)式热水器亦可使用一自动变频之即热式电热水器，能自动调节热水器之输入功率，令出水温度更稳定及节省电能。本发明曾用理发行业作为目标试验，包括设计、使用、数据引证、热传递及转换热量效率之统计，所得结果如图四。除上所述之直接接驳于即热热水器外，还可接驳于储水式热水器之冷热水混合阀之冷供水口，当使用时，冷供水经本换能器把供水水温提高，再流入混合阀进行冷/热水比例混合，经混合后用者可使用所得之温水。在此过程中，用上述接驳法，可减小消耗热水器内之热水，因冷供水之水温已被换能器提升不少，所以在混合过程中可减小热水器供应之热水，而没有影响用者预调之温度。这样亦能节省40％以上的能源，本发明之效果是十分明显的。
本储水换能器可不需接驳电源或机械源已可使用，但当此换能器使用于室内温度较低的场合时，可于储水箱加装防污垢之低功率保温发热体，其材料由铁氟龙碳纤维结合制造而成，能令储水箱内水温保持适当温度，可令初步热传递时间缩短，(此乃附加设备)。此换能器能适用于家庭范围，如厨房洗涤用之水盆、浴室洗面盆、花洒淋浴盆及商业范围，如理发行业之洗头盆、会所之沐浴间、公共浴室、能配合太阳能热水系统等等丰常适合，都可使用本发明。
图3为本发明防扰流之导向片组的安装位置4为本发明选择的一种直立式废热水换能器经实验後所记录的曲线图本发明包括储水换能器壳体9、进出水口1，7及换热盘管13，其特征在于一纵向设置的废热水进水管14外部环绕内外二组换热盘管13、12，在所说的内外二组换热盘管13，12之间设置强制流体往复流动的内外双层导向管16，10，所说的换热盘管可为三组，相应地，需增加设置折返导向管。废热水出水口7位于储水换能器之储水箱的上部侧冀。
为了强化均布效果，在所述的换能器底部设置防扰流导向片15。
所述换热盘管的进水管及出水管的一部分分别设置于所述废热水进水管14内。
为了有助于充分利用能量，在所述储水换能器壳体9内壁上附设有保温层8。
所述内外双层导向管构成的导向层内设有保温发热体17。
进一步说，所说的储水换能器之储水箱壳体9的构造型状可以是圆型、蛋型、方型、梯型等任何型状，材料可使用工程塑料、不锈钢或耐热、耐腐蚀材料制作而成；容量大小可按实际计算需要而定，通常体积由0.1立方米至10立方米不等；顶部中间为废热水进水口1，废热水进水管14从进水口顶部5至储水箱底部，水管出水口到储水箱离底部1至20毫米；顶部两旁为冷供水外部连接口3及换能後之热出水外部连接口4，一接口3用以接驳供水，通常是接于城市之生活供水喉，而生活用水之水温是随当地气候温度而变化，例如在中国南方，平均气温15-27度，而水温18-25之间另一接口4连接热水加热器之进水口；此两连接口亦同时连接储水箱内部之热能转换盘管12及13，盘管型状结构可如附
图1之12及13，盘管型状可是圆型、扁型、方型、蛋型、星型或多月管型等；材料使用可用如合金铜管、合金铝管、合金钛管、不锈钢管及传热率高之金属或非金属材料做成；管的型状可是圆型、偏型、方型、蛋型、星型或多片管型等；管径由2mm至50mm不等，厚度0.2mm至3mm不等制造而成；储水箱上部侧冀设有一交换後之废热水出水口7，出水口连接排水管，把换能器交换後之废水排走；进水及排水接口之口径及丝纹可接驳至根据中国标准(GB)或国际标准(ISO)而生产之排水管或连接件。图4中a、b、c三条曲线分别代表洗涤水、非热水、冷水的温度变化情况。
其工作原理是储水换能器安装于水盆底部，而储水器连接进水口1低过水盆排水位便可，如因位置未能把储水箱放于低位，也可将储水箱放在高于水盆排水口，只需增加一加压运水泵设于排水口至换能器便可。经1接驳一导管由上所述之其中一盆之排水口(本说明引用理发行业之洗头盆为例，平均使用热水约40-42摄氏度洗头时，冲洗後之热水温差下降约1度，(注头发为女姓中长中密发)，洗头时间平均6分钟，水量每分钟约3-4公升)。开始时，上述热水经冲洗头後流向排水口经导管进入储水器之进水口1，再经废热水进水管14流入储水换能器底部，而底部设有防扰流之导向片15，使废热水抵达时能分配水量及方向平均流向热能转换内盘管13，能令内盘管13整体首先接触较为高温之废热水，这时内盘管13之圈内径及外径都被废热水包围，此为第一阶段之废热水，而废热水令内盘管13之外表面温度上升、此时内盘管外壁温度较内壁温度高，根据热传递之物理现象，是从物体的高温部份传到低温部份，所以内盘管外壁的高温热量很快便传透到内壁表面。但此时内盘管内壁正在流动中的供水之温度比内盘管内壁的温度低，据上述热传递原理，因内壁与供水存着温差，所以，内盘管内壁的热量瞬间便传递到低温供水里，被水吸收及带走，而此时废热水不停地由洗发盆流入换能器之储水箱，而此时废热水到达内盘管13之顶部後，废热水温度有轻微下降，而废热水水位不段上升至流向内导向管16，再由外导向管10之底部流进外盘管12底层，外盘管12之每圈与每圈之间有一段距离，令热水与外盘管表面作全面接触，所以外盘管圈之外径表面开始如上所述热传递原理下吸收热水流经的热能，这时第二阶段的热水很快被外盘管圈12表面吸走部份热能而进入第三阶段，而第三阶段热水续渐到达外盘管12之上层部份，把废热水的乘余热量尽量传递及吸走至冷供水，当第三阶段之热水到达顶部时，废热水之有效热量几乎被盘管吸掉，而此时之废热水几乎与外盘管之温度接近热平衡，到最後便会流到储水箱之出水口7排走。在这阶段之废热水温度之温差跟第一阶段有较大距离，而温差越大则表示热量转换越多，亦即代表效率越高。在废热水流进储水箱至全面覆盖所有盘管时，在此刻换能器亦进入作大面积地把废热水之热能传递转换至盘管圈内流动中之冷供水，由于流动中之冷供水吸收了经热转换之热能后，内盘管13及外盘管12内水温便会急促上升，此时经转换后所得的温水经连接口4接驳至快热(即热)式热水器或储水式热水器之冷供水进水口，热水器可以是电热或气体或煤油加热式。此时，热水器之进水温度被换能器提升不少，令热水器冷供水进水口及热出水口之温差减小，在这情况下可将热水器加热升温功率降低，而使用中的热水温度及水量仍保持不变，这样便能在不需增加额外能源而可有效地利用废热水再产生可用的热能从而节省能源。而我们可充分利用此热能于其它用途。
至于快热(即热)式热水器亦可使用一自动变频之即热式电热水器，能自动调节热水器之输入功率，令出水温度更稳定及节省电能。本发明曾用理发行业作为目标试验，包括设计、使用、数据引证、热传递及转换热量效率之统计，所得结果如图四。除上所述之直接接驳于即热热水器外，还可接驳于储水式热水器之冷热水混合阀之冷供水口，当使用时，冷供水经本换能器把供水水温提高，再流入混合阀进行冷/热水比例混合，经混合后用者可使用所得之温水。在过程中，用上述接驳法，可减小拿用热水器内之热水，因冷供水之水温已被换能器提升不少，所以在混合过程中可减小热水器供应之热水，而没有影响用者预调之温度。这样亦能节省40％以上的能源，本发明之效果是十分明显的。以上已结合附图对本发明的较佳实例进行了叙述，但在不脱离由本发明的权利要求所限定的精神和范围的情况下，还可以作出种种变换和改型。然而，这些变换和改型仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种储水换能器，包括储水换能器壳体，进出水口及换热盘管，其特征在于一纵向设置的废热水进水管外部环绕内外二组或三组换热盘管，在所说的二组或三组换热盘管之间设置强制流体往复流动的内外双层导向管，所说的废热水出水口设置于储水换能器之储水箱上部侧冀。
2.根据权利要求1所述的储水换能器，其特征在于在所述的储水换能器底部设置防扰流导向片。
3.根据权利要求1或2所述的储水换能器，其特征在于所述换热盘管的进水管及出水管的一部分分别设置于所述废热水进水管内。
4.根据权利要求1所述的储水换能器，其特征在于在所述储换能器壳体内壁上附设有保温层。
5.根据权利要求1或2所述的储水换能器，其特征在于所述的储水箱构造型状，上部为接驳废热水、冷供水、热出水排废水之接口位，而顶盖与下部储水箱为可分离式联接。
6.根据权利要求1或2所述的储水换能器，其特征在于所述内外双层导向管构成的导向层内设有保温发热体。
7.根据权利要求1或2或4所述的储水换能器，其特征在于所说的壳体、废热水进水管、防扰流导向片及保温层由耐热，耐腐蚀材料制作而成或由工程塑料，如聚碳酸酯(PC)、ABS、发泡聚苯乙烯或合金铜、合金铝锻压或挤压或注射及加工制作而成。
8.根据权利要求6所述的废热水换能器，其特征在于所说的保温发热体由耐热、耐腐蚀、高绝缘物、不结污垢材料制作而成或由铁氟龙碳纤维加工制作而成。
9.根据权利要求1或2所述的储水换能器的用途，基特征在于所说的储水换能器安装、接驳、配置于现有的或新装的热水供应系统上或配置于即(快)热式电热器，或即(快)热式气体热水器或储水式电热水器，或太阳能热水系统，或中央冷热水供应系统或安装、接驳、配置于现有的洗盆装置上。
10.根据权利要求9所述的储水换能器，其特征在于所述的储水换能器配置于厨房洗涤用之洗盆，或浴室洗面盆，或花洒淋浴盆，或理发行业之洗头盆，或会所之沐浴间，或公共浴室。
全文摘要
本发明公开了一种储水换能器及其用途，包括储水换能器壳体、进出水口及换热盘管，其特征在于一纵向设置的废热水进水管外部环绕二组或三组换热盘管，在所说的二组或三组换热盘管之间设置强制流体往复流动的双层导向管。
文档编号F28D7/10GK1455219SQ0214086
公开日2003年11月12日 申请日期2002年6月30日 优先权日2002年5月1日
发明者陈继雄 申请人:陈继雄