专利名称：用热交换剂以循环流动方式对水加热的方法及其热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加热方法及其装置，特别是一种用电来对水的加热方法及其电热水器。
(二)、技术背景现有的电水热器一般包括有控制电路、电热管和带进口、出口的储水容器。在使用过程中，它是通过电热管对储水容器中的水进行加热，将电能转换成热能。因此，这类电热水器非常耗电，其用电量是在家庭中占据了主要的用电部分。以型号为Jilston80L(吉尔斯顿)的电热水器为例，用该电热水器将初始温度为11℃、质量为24.5于克的水加热到69℃，所需的用电量是1.8度；在不考虑误差的情况下，可以计算出，输送给该电热水器的总能量是1.8度×1000瓦×3600秒＝6480000焦尔，水所得到的热能是24.5千克×1000卡/(千克℃)×(69℃-11℃)＝1421000卡＝5968200焦尔，故其热效率是5968200焦尔÷6480000焦尔≈0.921。众所周知，现有的电热水器的热效率不可能大于1。
(三)、发明内容本发明的目的就是提供一种用热交换剂以循环流动方式对水加热的方法，它可以显著提高对水的传热效率，热效率大于1。
本发明的另一个目的就是提供一种利用本发明的方法制成的双效节能热水器，它不仅能将电能转换成热能，还可以从周围环境中吸取热能，使全部能量充分地与水进行热交换，显著地提高水的加热效率，其热效率提高1～2倍。
本发明的第一个目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有如下的步骤(1)建立一个循环通路，循环通路内放有热交换剂，循环通路上建立循环驱动装置，在循环驱动装置的作用下，使热交换剂在循环通路内循环流动；
(2)在循环通路上建立热交换剂的限流控制区，限流控制区减缓热交换剂在循环通路内流速，自动使整个循环通路形成高压放热区和低压吸热区，即限流控制区的入口至循环驱动装置出口之间的循环通路是高压放热区，限流控制区的出口至循环驱动装置入口之间的循环通路是低压吸热区；在限流控制区的作用下，使循环流动的热交换剂在高压放热区中处于高压状态，而在低压吸热区却处于低压状态；(3)把高压放热区放于需要加热的水中，把低压吸热区位于周围的环境中；(4)循环流动的热交换剂在高压放热区时，处于高温汽态，它向周围的水放热，而后逐渐变成液态；液态的热交换剂经限流控制区流到低压吸热区时，它从周围环境的空气中吸热，而后逐渐变成汽态；热交换剂就这样在循环流动过程中，连续反复进行吸热、放热，实现对水的加热。
本发明的第二个目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有控制电路和带进水口、出水口的储水容器，其特征在于储水容器内设置有热能释放器和受控制电路控制的压缩机，储水容器外设置有环境热能收集器，通过管道依次将压缩机、热能释放器、节流器和环境热能收集器彼此连接成循环通路，循环通路内有热交换剂。本发明的热水器与所述的方法比较，循环驱动装置用压缩机来代替，限流控制区用节流器来代替，热能释放器和与其连接的管道就是构成上述方法中的高压放热区，环境热能收集器和与其连接的管道就是构成上述方法中的低压吸热区。
在本发明中，所述的热交换剂可以是R22，属现有的市售产品，它也可以是其它流体性质的热交换剂，该热交换剂必须与压缩机的类型相匹配。所述的节流器可以是由一节毛细管构成，它也可以是其它形式的能够实现节流的装置。由于压缩机长期处于水中，因此，压缩机必须经高防水性能处理，而且还必须有良好的绝缘措施，防止进水及漏电。
所述双效节能的热水器的工作原理是这样的将储水容器中盛满水，在控制电路的控制下，压缩机启动，驱动热交换剂在由压缩机、热能释放器、节流器、环境热能收集器及管道所组成的循环通路内循环流动液态的热交换剂在环境热能收集器中吸收周围空气的热能，在低压下形成汽态的热交换剂，由于节流器对热交换剂的节流作用，经压缩机吸入并压缩后，变为高温高压的汽态热交换剂，再通过热能释放器与储水容器内的水进行热交换后，由于承受高压和释放热能而降温，逐渐冷凝为液态的热交换剂，经节流器后进入环境热能收集器内，如此反复地在封闭的循环通道内循环流动，且不断地完成吸热、放热过程，使储水容器中的水温不断升高。与此同时，置于储水容器中的压缩机在运行中形成的部分热能使其自身温度升高，它也与周围的水进行热交换，起到加热水的作用。本发明就是使用了电能和环境中的热能这两种能量共同加热水，从而达到节约电能的效果，这就是本发明的实质。所以，本发明称之为“双效节能热水器”，经试验证实，本发明的双效节能热水器将初始温度为11℃、质量为43干克的水加热到46.5℃，所需的用电量是0.96度；在不考虑误差的情况下，可以计算出，输送给该电热水器的总能量是0.96度×1000瓦×3600秒＝3456000焦尔，水所得到的热能是43千克×1000卡/(千克℃)×(46.5℃-11℃)＝1526500卡＝6411300焦尔，故其热效率是6411300焦尔÷3456000焦尔≈1.855。与现有热水器的热效率相比，本发明的热效率是原来的1.855÷0.921≈2.01倍。在需要时，水可以从储水容器的出水口输出，供给用户使用。
由于采用了上述技术方案，本发明具有方法简便、节省能源和绝缘性能好等优点，它不仅能将施加的电能转换成热能，还可以从周围环境中的热能收集利用起来，使全部能量充分地与水进行热交换，显著地提高水的加热效率。
本发明的
如下图1为本发明第一种实施例的结构示意图；图2为本发明第二种实施例的结构示意图。
图中1.控制电路；2.进水口；3.出水口；4.储水容器；5.压缩机；6.热能释放器；7.热能收集器；8.管道；9.节流器；10.传热管；11.进流腔；12.出流腔；13.传热管；14.传热管；15.传热片；16.风扇；17.测温探头；18.隔热保温层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明本发明的用热交换剂以循环流动方式对水加热的方法，它包括有如下的步骤
(1)建立一个循环通路，循环通路内放有热交换剂，循环通路上建立循环驱动装置，在循环驱动装置的作用下，使热交换剂在循环通路内循环流动；(2)在循环通路上建立热交换剂的限流控制区，限流控制区减缓热交换剂在循环通路内流速，自动使整个循环通路形成高压放热区和低压吸热区，即限流控制区的入口至循环驱动装置出口之间的循环通路是高压放热区，限流控制区的出口至循环驱动装置入口之间的循环通路是低压吸热区；在限流控制区的作用下，使循环流动的热交换剂在高压放热区中处于高压状态，而在低压吸热区却处于低压状态；(3)把高压放热区放于需要加热的水中，把低压吸热区位于周围的环境中；(4)循环流动的热交换剂在高压放热区时，处于高温汽态，它向周围的水放热，而后逐渐变成液态；液态的热交换剂经限流控制区流到低压吸热区时，它从周围环境的空气中吸热，而后逐渐变成汽态；热交换剂就这样在循环流动过程中，连续反复进行吸热、放热，实现对水的加热。
由于循环驱动装置因自身运行而升温，而且限流控制区的温度高于水的温度，因此，可以把高于水温的循环驱动装置和限流控制区中的全部或其中的一个放于水中，对水也起到一定的加热作用，从而提高对水的加热效率。
可以在高压放热区上建立快速放热区，该快速放热区是增大循环通路与水的接触面积，以便使热交换剂迅速地向水进行放热；也可以在低压吸热区上建立快速吸热区，该快速吸热区是增大循环通路与周围空气的接触面积，以便使热交换剂迅速地从空气中进行吸热。
如图1、2所示，利用本发明制成双效节能的热水器包括有控制电路1和带进水口2、出水口3的储水容器4，其特征在于储水容器4内设置有热能释放器6和受控制电路1控制的压缩机5，储水容器4外设置有环境热能收集器7，通过管道8依次将压缩机5、热能释放器6、节流器9和环境热能收集器7彼此连接成循环通路，循环通路内有热交换剂。本发明的热水器与所述的方法比较，循环驱动装置用压缩机来代替，限流控制区用节流器来代替，热能释放器和与其连接的管道就是构成上述方法中的高压放热区，环境热能收集器和与其连接的管道就是构成上述方法中的低压吸热区，所述的热能释放器6就是上述方法中的快速放热区，所述的热能收集器7就是上述方法中的快速吸热区。
上述双效节能的热水器的工作原理是这样的将储水容器4中盛满水，在控制电路1的控制下，压缩机5启动，驱动热交换剂在由压缩机5、热能释放器6、节流器9、环境热能收集器7及管道8所组成的循环通路内循环流动液态的热交换剂在环境热能收集器7中吸收周围空气的热能，在低压下形成汽态的热交换剂，由于节流器9对热交换剂的节流作用，经压缩机5吸入并压缩后，变为高温高压的汽态热交换剂，再通过热能释放器6与储水容器4内的水进行热交换后，由于承受高压和释放热能而降温，逐渐冷凝为液态的热交换剂，经节流器9后进入环境热能收集器7内，如此反复地在封闭的循环通路内循环流动，且不断地完成吸热、放热过程，使储水容器4中的水温不断升高。与此同时，置于储水容器4中的压缩机5在运行中形成的部分热能使其自身温度升高，它也与周围的水进行热交换，起到加热水的作用。在需要时，水可以从储水容器4的出水口输出，供给用户使用。
如图1所示，热能释放器6可以是由呈螺旋状的传热管10构成。
如图2所示，为了增大热能释放面积，热能释放器6也可以是由带进口的进流腔11、带出口的出流腔12和传热管13构成，进流腔11与出流腔12之间通过多根传热管13彼此连通。
如图1或2所示，为了增大环境热能收集器7吸热面积，环境热能收集器7可以是由呈多弯折的传热管14构成，传热管上设置有多个传热片15。
如图1或2所示，为了增强环境热能收集器7吸热效果，环境热能收集器7上设置有风扇16。当风扇16转动后，可以促进空气流动，从而加快热交换。
如图1或2所示，为了便于控制储水容器4中的水温，储水容器4上设置有与控制电路1连接的测温探头17。当控制电路通过测温探头17测得储水容器中水的温度高于设定温度值时，可以自动断电，停止对水加热。
如图1或2所示，为了尽量地保持储水容器的水温，减少不必要的热能损失，储水容器4与外界之间设置隔热保温层18。
权利要求
1.一种用热交换剂以循环流动方式对水加热的方法，它包括有如下的步骤(1)建立一个循环通路，循环通路内放有热交换剂，循环通路上建立循环驱动装置，在循环驱动装置的作用下，使热交换剂在循环通路内循环流动；(2)在循环通路上建立热交换剂的限流控制区，限流控制区减缓热交换剂在循环通路内流速，自动使整个循环通路形成高压放热区和低压吸热区，即限流控制区的入口至循环驱动装置出口之间的循环通路是高压放热区，限流控制区的出口至循环驱动装置入口之间的循环通路是低压吸热区；在限流控制区的作用下，使循环流动的热交换剂在高压放热区中处于高压状态，而在低压吸热区却处于低压状态；(3)把高压放热区放于需要加热的水中，把低压吸热区位于周围的环境中；(4)循环流动的热交换剂在高压放热区时，处于高温汽态，它向周围的水放热，而后逐渐变成液态；液态的热交换剂经限流控制区流到低压吸热区时，它从周围环境的空气中吸热，而后逐渐变成汽态；热交换剂就这样在循环流动过程中，连续反复进行吸热、放热，实现对水的加热。
2.如权利要求1所述的用热交换剂以循环流动方式对水加热的方法，其特征在于把高于水温的循环驱动装置和限流控制区中的全部或其中的一个放于水中，对水起到加热作用。
3.如权利要求1所述的用热交换剂以循环流动方式对水加热的方法，其特征在于在高压放热区上建立快速放热区，该快速放热区是增大循环通路与水的接触面积，以便使热交换剂迅速地向水进行放热；在低压吸热区上建立快速吸热区，该快速吸热区是增大循环通路与周围空气的接触面积，以便使热交换剂迅速地从空气中进行吸热。
4.一种利用如权利要求1、2或3所述的方法制成的双效节能的热水器，包括有控制电路(1)和带进水口(2)、出水口(3)的储水容器(4)，其特征在于储水容器(4)内设置有热能释放器(6)和受控制电路(1)控制的压缩机(5)，储水容器(4)外设置有环境热能收集器(7)，通过管道(8)依次将压缩机(5)、热能释放器(6)、节流器(9)和环境热能收集器(7)彼此连接成循环通路，循环通路内有热交换剂。
5.如权利要求4所述的双效节能的热水器，其特征在于热能释放器(6)是由呈螺旋状的传热管(10)构成。
6.如权利要求4所述的双效节能的热水器，其特征在于热能释放器(6)是由带进口的进流腔(11)、带出口的出流腔(12)和传热管(13)构成，进流腔(11)与出流腔(12)之间通过多根传热管(13)彼此连通。
7.如权利要求5或6所述的双效节能的热水器，其特征在于环境热能收集器(7)是由呈多弯折的传热管(14)构成，传热管上设置有多个传热片(15)。
8.如权利要求7所述的双效节能的热水器，其特征在于环境热能收集器(7)上设置有风扇(16)。
9.如权利要求7所述的双效节能的热水器，其特征在于储水容器(4)上设置有与控制电路(1)连接的测温探头(17)。
10.如权利要求7所述的双效节能的热水器，其特征在于储水容器(4)与外界之间设置隔热保温层(18)。
全文摘要
一种用热交换剂以循环流动方式对水加热的方法，它是建立一个放有热交换剂的循环通路，循环通路上建立循环驱动装置和限流控制区，限流控制区将循环通路分隔成高压放热区和低压吸热区，把高压放热区放于水中，把低压吸热区位于周围的环境中；循环流动的热交换剂在高压放热区向水放热，在低压吸热区从周围空气中吸热，如此连续反复进行吸热、放热过程，实现对水的加热。利用所述方法制成的热水器包括有控制电路、储水容器、压缩机、热能释放器、节流器、环境热能收集器和热交换剂。发明具有节省能源和绝缘性能好等优点，它不仅能将施加的电能转换成热能，还可以从周围环境中的热能收集利用起来，并与水进行充分的热交换，显著提高水的加热效率。
文档编号F24H1/18GK1837699SQ20051002057
公开日2006年9月27日 申请日期2005年3月22日 优先权日2005年3月22日
发明者高棣云 申请人:高棣云